KR20140081580A - 강판 쏠림 제어 시스템, 제어 방법 및 열간 압연 장치 - Google Patents

Abstract

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일태양은, 압연 강판의 캠버 정보를 측정하는 캠버 측정부와, 상기 압연 강판의 판쏠림 정보를 측정하는 판쏠림 측정부와, 상기 캠버 측정부 및 판쏠림 측정부의 정보로부터 강판의 폭 방향 비대칭 정보를 계산하는 계산부, 및 상기 비대칭 정보에 의해 상기 압연 강판의 롤 레벨 값을 계산하는 제어부를 포함하는 강판 쏠림 제어 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 강판 쏠림 제어 시스템을 포함한 열간 압연 장치를 제공할 수 있다.

Description

강판 쏠림 제어 시스템, 제어 방법 및 열간 압연 장치 {SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING STRIP DEVIATION AND HOT ROLLING APPARATUS}

본 발명은 강판 쏠림 제어 시스템, 제어 방법 및 열간 압연 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 강판의 캠버정보 및 판쏠림 정보를 이용하여 강판의 쏠림을 제어하는 시스템, 제어 방법 및 이를 이용하는 열간 압연 장치에 관한 것이다.

종래의 열간 압연 장치의 라인에서 판쏠림 제어 방법은 조업자가 수동으로 개입하여 압연기의 롤 갭 레벨을 변화시키는 것에 의존하는 편이었다.

도 1은 종래기술에 관한 것으로서 미국 등록특허 5,172,579에 공개된 판쏠림 제어 방법을 나타내는 개념도이다. 종래기술에 의하면 압연 장치의 라인을 통과하는 강판(10)의 좌우에 장력을 측정하는 장치(12)를 배치하여 강판 좌우의 장력 차를 측정하고, 제어기(13)에 의해 압연기(11)의 롤 레벨을 제어하는 방법이 사용되어 왔다. 또한 일본의 스미토모 금속, 프랑스의 아르셀로 등에서는 마무리 압연기 사이에 판쏠림 측정 장치를 구비하고 압연기 레벨을 제어하는 논문 등이 발표되기도 하였다.

열간 압연 라인의 마무리 압연기에서 판쏠림이 발생할 경우 통판 안정성과 제품의 형상이 급격이 나빠지며, 생산성이 떨어지는 문제점이 발생한다.

따라서, 당해 기술분야에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 압연 공정 중 강판의 판쏠림 현상을 억제하기 위한 방안이 요구되고 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일태양은, 압연 강판의 캠버 정보를 측정하는 캠버 측정부와, 상기 압연 강판의 판쏠림 정보를 측정하는 판쏠림 측정부와, 상기 캠버 측정부 및 판쏠림 측정부의 정보로부터 강판의 폭 방향 비대칭 정보를 계산하는 계산부, 및 상기 비대칭 정보에 대해 판쏠림을 억제하기 위한 롤 레벨 값을 계산하는 제어부를 포함하는 강판 쏠림 제어 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 상기 강판 쏠림 제어 시스템을 포함한 열간 압연 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 다른 일 태양은, 압연 강판의 캠버량을 측정하는 단계와, 상기 캠버량을 이용하여 강판의 비대칭성을 계산하는 단계와, 상기 비대칭성이 소정값을 초과한 경우 캠버관련 압연기 레벨 제어량을 계산하는 단계와, 상기 캠버관련 압연기 레벨 제어량을 출력하는 단계와, 압연 강판의 판쏠림량을 측정하는 단계와, 판쏠림 관련 압연기 레벨 제어량을 계산하는 단계, 및 상기 판쏠림 관련 압연기 레벨 제어량을 출력하는 단계를 포함하는 강판의 판쏠림 제어 방법을 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면, 강판의 판쏠림 정보와 강판의 캠버 정보를 이용하여 강판의 판쏠림을 제어함으로써, 열간 압연 라인의 통판성을 향상시켜 오작율을 낮춰 조업 실수율을 향상시킬 수 있다.

도 1은, 종래기술에 따른 판쏠림 제어 방법을 나타내는 개념도이다.
도 2는, 본 발명의 일실시 형태에 따른 판쏠림 제어 시스템이 포함된 열간 압연 장치의 구조도이다.
도 3은, 본 발명의 일실시 형태에 사용되는 캠버 측정부의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4는, 강판의 일정길이에 대한 캠버량을 나타내는 그래프이다.
도 5는, 본 발명의 다른 태양을 나타내는 판쏠림 제어 방법에 관한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 열간 압연장치(200)를 나타내는 구성도이다.

도 2를 참조하면 본 실시형태에 따른 열간 압연장치(200)는, 조압연 최종 스탠드(30), 및 이의 후단에 위치하는 열간 마무리 압연 전단 스탠드(20)를 포함하며, 판쏠림 제어 시스템(201) 및 롤 레벨 구동부(250)를 포함할 수 있다.

먼저, 상기 판쏠림 제어 시스템(201)에 대해서 좀 더 상세히 설명하면, 상기 판쏠림 제어 시스템(201)은, 상기 조압연 최종 스탠드(30) 출측에 배치되는 캠버 측정부(210), 상기 열간 마무리 압연 전단 스탠드(20)의 입측에 배치되는 판쏠림 측정부(220), 상기 캠버 측정부 및 판쏠림 측정부에서 측정된 정보로부터 강판의 폭 방향 비대칭 정보를 계산하는 계산부(230), 상기 비대칭 정보에 대해 판쏠림을 억제하기 위해 상기 열간 마무리 압연 전단 스탠드(20)에서의 롤 레벨 값을 계산하는 제어부(240)를 포함할 수 있다.

상기 캠버 측정부(210)는, 상기 조압연 최종 스탠드(30)를 통과한 철판에 대해 길이 방향 캠버 정보를 측정할 수 있다.

도 3은, 본 실시형태에 사용될 수 있는 캠버 측정부의 일예를 나타내는 도면이다. 본 실시예에 따른 캠버 측정부는, 강판(10)의 이동 속도를 측정하는 속도 측정기(211)와, 상기 강판의 상부에서 강판의 상부 표면을 촬영하는 제1 CCD 카메라(212) 및 제2 CCD 카메라(213)를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 CCD 카메라(212, 213)는, 상기 강판(10)의 양 사이드를 촬영하도록 설치되는데, 더 바람직하게는, 중앙부를 기준으로 서로 대각선 방향으로 교차하여 촬영하도록 설치될 수 있다. 상기 제1 및 제2 CCD 카메라(212, 213)는 강판이 진행하는 동안 연속 촬영을 수행하여 상기 강판에 대한 캠버 및 비대칭 형상을 촬영한다. 여기서 촬영된 정보는 상기 계산부(230)로 전달되어 캠버편차(camber deviation)를 계산하는데 사용될 수 있다.

도 4는, 조압연 최종 스탠드(30) 출측에 설치되어 있는 캠버 측정부(210)로부터 얻은 강판의 길이방향 캠버정보를 이용하여 강판의 폭방향 비대칭 성분으로 나타내기 위한 개념을 도시화한 것이다.

길이방향 캠버 정보 중 열간 마무리 압연 전단 스탠드(20)로 장입시 영향을 크게 미치는 강판 앞쪽 일정길이 w 만큼의 부분에 대해 비대칭 정보를 계산하도록 한다. 측정된 강판의 길이를 x 축으로 하고, 강판의 캠버량을 y축으로 하는 XY 선도를 만들면 도 4에서와 같이 캠버량 y = c(x) 로 표현될 수 있다. 강판 길이 0 과 w 사이의 n 개의 위치에 대한 평균 기울기 정보와 캠버량에 대한 면적 정보로부터 강판의 비대칭 정보인 캠버편차(Camber Deviation)를 아래의 [수학식 1] 과 같이 도출할 수 있다. 이 기울기 정보를 이용해 강판이 휘어진 정도를 알 수 있고, 면적 정보는 판쏠림이 이루어진 정도를 계산하는데 사용될 수 있다.

여기서

는 캠버편차를 도출함에 있어서 가중치를 결정하기 위한 필터계수이고, w는 캠버측정부에서 측정된 강판의 길이, c(x)는 캠버량, n은 0과 w 사이에서 기울기가 측정된 횟수를 나타낸다. 이러한 캠버편차 계산은 상기 캠버 측정부(210)에서 입력된 캠버 정보를 이용하여 상기 계산부(230)에서 진행될 수 있다.

상기 판쏠림 측정부(220)는 열간 마무리 압연 전단 스탠드(20)의 입측에 구비되어, 강판(10)이 열간 마무리 압연 전단 스탠드(20)로 진입할 때 강판의 폭 방향 움직임, 즉, 강판의 판쏠림 정보를 측정하고, 측정된 정보를 계산부(230)로 전달할 수 있다. 상기 판쏠림 측정부(220)는 복수개의 영상 계측기로 구현될 수 있다.

상기 계산부(230)에서는 캠버 측정부(210) 및 판쏠림 측정부(220)에서 입력된 캠버정보 및 판쏠림 정보를 이용하여 최종적으로 강판의 폭 방향 비대칭 정보(lateral deviation)를 아래 [수학식 2]로 계산할 수 있다.

여기서,

와

는 강판의 폭 방향 비대칭 정보를 계산함에 있어 판쏠림량 및 캠버편차의 가중치를 결정하기 위한 필터 계수이고, OffcenterValue는 상기 판쏠림 측정부(220)에서 측정된 정보로부터 계산된 판쏠림량이고, CamberDeviation은 상기 수학식 1에 의해 계산된 캠버편차이다.

상기 제어부(240)에서는 상기 계산부(230)에서 계산된 폭 방향 비대칭 정보(lateral deviation)에 의한 강판의 판쏠림을 억제하기 위해 열간 마무리 압연 전단 스탠드에서의 롤 레벨 값을 계산하고, 이를 롤 레벨 구동부(250)에 [수학식 3]과 같은 수식으로 전달할 수 있다.

여기서 ControlOutput 은 롤 레벨 값, G는 제어 게인, Lateral Deviation은 강판의 폭방향 비대칭 정보를 의미한다.

상기 롤 레벨값을 전달받은 롤 레벨 구동부(250)는 열간 마무리 압연 전단 스탠드(20)의 롤 레벨을 조절함으로서 강판의 판쏠림을 제어할 수 있다.

본 실시형태에 따른 강판 쏠림 제어 시스템 및 이를 이용한 열간 압연장치를 사용한다면, 조압연 최종 스탠드에서 출력되는 강판의 캠버정보 및 열간 마무리 압연 전단 스탠드에 진입하는 강판의 판쏠림 정보를 사용하여 강판의 폭 방향 비대칭 정보를 얻고, 이를 개선하도록 압연기의 롤 레벨을 제어하므로 열간 압연 라인의 통판성을 향상시켜 오작율은 낮춰 조업 실수율을 향상시킬 수 있다.

도 5는, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 강판 판쏠림 제어방법을 나타내는 순서도이다.

본 실시형태에 다른 강판 판쏠림 제어방법은, 압연 강판의 캠버량을 측정하는 단계(S510)와, 상기 캠버량을 이용하여 강판의 비대칭성을 계산하는 단계(S520)와, 상기 비대칭성이 소정값을 초과한 경우 캠버관련 압연기 레벨 제어량을 계산하는 단계(S540)와, 상기 캠버관련 압연기 레벨 제어량을 출력하는 단계(S550)와, 압연 강판의 판쏠림량을 측정하는 단계(S560)와, 판쏠림 관련 압연기 레벨 제어량을 계산하는 단계(S570), 및 상기 판쏠림 관련 압연기 레벨 제어량을 출력하는 단계(S580)를 포함할 수 있다.

본 실시형태에 따른 강판 판쏠림 제어방법은, 상기 캠버량을 이용하여 강판의 비대칭성을 계산하는 단계에서, 상기 비대칭성이 소정값 이하인 경우 상기 캠버관련 압연기 레벨 제어량 계산을 하지 않고, 상기 판쏠림량 측정하는 단계로 진행할 수도 있다.

또한, 상기 판쏠림 관련 압연기 레벨 제어량을 출력하는 단계 이후에 판쏠림량의 변화가 발생하면(S590), 상기 판쏠림량을 측정하는 단계로 진행할 수도 있다.

상기 압연 강판의 캠버량을 측정하는 단계(S510)는, 예를 들어 조압연 최종 스탠드를 통과한 강판에 대해 캠버정보를 수집하여 행해질 수 있다. 또한, 상기 압연 강판의 판쏠림량을 측정하는 단계(S560)는 열간 마무리 압연 전단 스탠드에 진입하는 강판에 대해 판쏠림 정보를 수집하여 행해질 수 있다.

본 실시형태에서는, 캠버 관련 압연기 레벨 제어량 계산 및 출력(S540, S550)과 판쏠림 관련 압연기 레벨 제어량 계산 및 출력(S570, S580)을 각각 별도로 일련적인 순서로 도시하여 설명하였으나, 실제 시스템상에서는 상기 캠버관련 압연기 레벨 제어량 계산(S540) 및 판쏠림 관련 압연기 레벨 제어량 계산(S570)은 동일한 계산부에서 동시에 진행될 수도 있으며, 상기 캠버관련 압연기 레벨 제어량 출력(S550) 및 판쏠림 관련 압연기 레벨 제어량 출력(S580)도 동일한 제어부에서 동시에 출력될 수도 있다. 즉, 실제 압연기의 레벨 제어는 강판의 캠버량 및 판쏠림량을 모두 감안하여 제어될 수 있다.

본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.

210 : 캠버 측정부 220 : 판쏠림 측정부
230 : 계산부 240 : 제어부
250 : 롤 레벨 구동부

Claims (8)

1. 압연 강판의 캠버 정보를 측정하는 캠버 측정부;
   상기 압연 강판의 판쏠림 정보를 측정하는 판쏠림 측정부;
   상기 캠버 측정부 및 판쏠림 측정부의 정보로부터 강판의 폭 방향 비대칭 정보를 계산하는 계산부; 및
   상기 비대칭 정보에 대해 판쏠림을 억제하기 위한 롤 레벨 값을 계산하는 제어부를 포함하는 강판 쏠림 제어 시스템.
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 계산부는,
   

   

   
   에 따라 최종 비대칭 정보를 계산하며,
   여기서, lateral deviation은 강판의 최종 비대칭 정보,

   

   와

   

   는 필터 계수, OffcenterValue 는 판쏠림량, 그리고 CamberDeviation은 캠버편차인 강판 쏠림 제어 시스템.
   
3. 제2 항에 있어서,
   상기 계산부는,
   

   

   
   에 따라 캠버 편차를 도출하며,
   여기서, Camber Deviation은 캠버편차,

   

   는 필터계수이고, w는 캠버측정부에서 측정된 강판의 길이, c(x)는 캠버량, n은 0과 w 사이에서 기울기가 측정된 회수인 강판 쏠림 제어 시스템.
   
4. 제1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   

   

   
   에 따라 롤 레벨 값을 계산하며,
   Control Output은 롤 레벨 값, G는 제어게인, Lateral Deviation은 강판의 최종 비대칭 정보인 강판 쏠림 제어 시스템.
   
5. 압연 강판의 캠버량을 측정하는 단계;
   상기 캠버량을 이용하여 강판의 비대칭성을 계산하는 단계;
   상기 비대칭성이 소정값을 초과한 경우 캠버관련 압연기 레벨 제어량을 계산하는 단계;
   상기 캠버관련 압연기 레벨 제어량을 출력하는 단계;
   압연 강판의 판쏠림량을 측정하는 단계;
   판쏠림 관련 압연기 레벨 제어량을 계산하는 단계; 및
   상기 판쏠림 관련 압연기 레벨 제어량을 출력하는 단계를 포함하는 강판 판쏠림 제어방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 캠버량을 이용하여 강판의 비대칭성을 계산하는 단계에서,
   상기 비대칭성이 소정값 이하인 경우
   상기 캠버관련 압연기 레벨 제어량 계산을 하지 않고,
   판쏠림량 측정하는 단계로 진행하는 강판 판쏠림 제어방법.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 판쏠림 관련 압연기 레벨 제어량을 출력하는 단계 이후에 판쏠림량의 변화가 발생하면,
   상기 판쏠림량을 측정하는 단계로 진행하는 강판 판쏠림 제어방법.
   
8. 조압연 최종 스탠드 및 이의 후단에 위치하는 열간 마무리 압연 전단 스탠드를 포함하는 열간 압연장치에 있어서,
   상기 조압연 최종 스탠드 출측에 배치되는 캠버 측정부;
   상기 열간 마무리 압연 전단 스탠드 입측에 배치되는 판쏠림 측정부;
   상기 캠버 측정부 및 판쏠림 측정부에서 측정된 정보로부터 강판의 폭 방향 비대칭 정보를 계산하는 계산부;
   상기 비대칭 정보에 대해 판쏠림을 억제하기 위해 상기 열간 마무리 압연 전단 스탠드에서의 롤 레벨 값을 계산하는 제어부; 및
   상기 롤 레벨값에 따라 상기 열간 마무리 압연 전단 스탠드의 롤 레벨을 제어하는 롤 레벨 구동부를 포함하는 열간 압연장치.

Images