KR20180070896A - 열연 마무리 압연 스탠드 간의 초기 장력 제어 장치 및 방법 - Google Patents

열연 마무리 압연 스탠드 간의 초기 장력 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 열연 마무리 압연 스탠드 간의 초기 장력 제어 장치는, 입측 스탠드와 출측 스탠드 사이의 상부에 배치되어, 상기 입측 스탠드를 통해 진입하는 강판의 높이를 측정하는 거리 센서 장치; 상기 거리 센서 장치에 의해 측정된 강판 높이에 기초해서 강판의 루프 정도에 대응되는 장력 상태값을 획득하는 루프 연산기; 상기 루프 연산기에서 획득된 장력 상태값에 기초해서 속도 보상값을 계산하는 루프 제어기; 및 루퍼장치의 정상 동작 이전 상태에서, 상기 루프 제어기로부터의 속도 보상값에 기초해서 상기 입측 스탠드의 속도를 제어하는 속도 제어기; 를 포함할 수 있다.

Description

열연 마무리 압연 스탠드 간의 초기 장력 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING INITIAL TENSION BETWEEN HOT ROLLING FINISH ROLLING STANDS}
본 발명은 열연 마무리 압연 스탠드 간의 초기 장력 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 열연재를 생산하는 열간 압연 공정은, 가열로 공정(reheating furnace), 조압연 공정(roughing mill), 마무리 압연 공정(finishing mill), ROT(Run Out Table) 및 권취기(Down Coiler)로 이루어져 있다.
여기서, 마무리 압연기는 강판을 입력 소재로 해서 제품 두께까지 압연을 실시한다.
이러한 열간 압연 공정의 마무리 압연에서는, 각 스탠드의 압하설정, 속도설정의 부적절, 압연재의 길이 방향의 칫수변화, 온도변화 등 압연중에 발생하는 각종 외란에 의해서, 스탠드 간의 압연재에 장력과 압연하중이 발생된다.
이러한 장력과 압연하중은 압연재의 칫수, 형상을 변동되게 하고, 압연하중은 압연재의 사행, 이상 루프(loop), 좌굴(Buckling)의 발생을 초래시켜 압연실패의 원인이 된다.
이와 같은 마무리 압연(FM)공정에서, 각 스탠드 간 장력을 일정하게 제어해서 안정 압연을 실현하기 위해서, 열간 마무리 압연기에는 루퍼장치가 설치되어 있다.
이와 같은 기존의 루퍼장치는 강판이 입측 스탠드 및 출측 스탠드를 순차로 통과후 강판이 루퍼장치를 터치(touch)한 후부터 동작하여, 입측 스댄드와 출측 스탠드 간의 강판의 장력을 제어할 수 있다.
그런데, 이와 같은 기존의 루퍼장치는 강판이 터치한 후 제어가 가능하기 때문에, 강판의 터치 이전에 열연 마무리 압연의 입출력 스탠드 사이에서, 장력이 없어서 강판이 스탠드 사이에서, 입출측 스탠드 간의 롤갭 및 롤속도 설정 오차 등의 압연설정 부적절이나 극선단부의 온도하락 등으로 인하여, 큰 굴곡형상의 루프(loop)가 발생되는 경우에는 적절한 제어를 수행할 수 없다는 문제점이 있다.
또한, 이러한 루프는 강판의 탑부 꼬임이나 압연기의 오작동을 일으키는 문제점이 있다.
한국 공개특허 제2013-0060756호 공보
본 발명의 일 실시 예는, 강판이 입측 스탠드 진입후 루퍼 동작전까지, 강판의 높이에 기초해서 루프(loop)를 감지하여, 루프 감지시 강판의 높이에 따라 입측 스탠드의 속도를 제어함으로써, 루프에 의한 오작을 방지할 수 있는 열연 마무리 압연 스탠드 간의 초기 장력 제어 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 의해, 입측 스탠드와 출측 스탠드 사이의 상부에 배치되어, 상기 입측 스탠드를 통해 진입하는 강판의 높이를 측정하는 거리 센서 장치; 상기 거리 센서 장치에 의해 측정된 강판 높이에 기초해서 강판의 루프 정도에 대응되는 장력 상태값을 획득하는 루프 연산기; 상기 루프 연산기에서 획득된 장력 상태값에 기초해서 속도 보상값을 계산하는 루프 제어기; 및 루퍼장치의 정상 동작 이전 상태에서, 상기 루프 제어기로부터의 속도 보상값에 기초해서 상기 입측 스탠드의 속도를 제어하는 속도 제어기; 를 포함하는 열연 마무리 압연 스탠드 간의 초기 장력 제어 장치가 제안된다.
상기 거리 센서 장치는 초고주파(Microwave)를 이용하여 상기 입측 스탠드를 통해 진입하는 강판의 높이를 측정하는 초고주파 센서(Microwave Sensor)일 수 있다.
상기 루프 연산기는 상기 거리 센서 장치에 의해 측정된 강판 높이에 기초해서 강판의 루프 정도에 따라 사전에 구분된 복수의 장력 상태값중에서 하나를 찾아낼 수 있다.
상기 루프 제어기는 상기 루프 연산기에서 획득된 장력 상태값을 이용하여 현재 속도를 보정하여 상기 속도 보상값을 계산할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시 예에 의해, 열연 마무리 압연의 입측 스탠드를 강판이 통과하였는지를 판단하는 단계; 상기 입측 스탠드와 출측 스탠드 사이의 상부에 배치된 거리 센서 장치가, 상기 입측 스탠드를 통해 진입하는 강판의 높이를 측정하는 단계; 루프 연산기가, 상기 거리 센서 장치에 의해 측정된 강판 높이에 기초해서 강판의 루프 정도에 대응되는 장력 상태값을 획득하는 단계; 루프 제어기가, 상기 루프 연산기에서 획득된 장력 상태값에 기초해서 속도 보상값을 계산하는 단계; 속도 제어기가, 상기 루프 제어기로부터의 속도 보상값에 기초해서 상기 입측 스탠드의 속도를 제어하는 단계; 및 루퍼장치의 정상 동작 상태를 판단하여, 상기 루퍼장치가 정상 동작 이전상태이면 상기 강판의 높이를 측정하는 단계로 진행하고, 상기 루퍼장치가 정상 동작 수행중이면 종료하는 단계; 를 포함하는 열연 마무리 압연 스탠드 간의 초기 장력 제어 방법가 제안된다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 강판이 입측 스탠드 진입후 루퍼 동작전까지, 강판의 높이에 기초해서 루프(loop)를 감지하여, 루프 감지시 강판의 높이에 따라 입측 스탠드의 속도를 제어함으로써, 강판의 극선단부 루프에 의한 오작을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열연 마무리 압연 스탠드 간의 초기 장력 제어 장치의 일 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열연 마무리 압연 공정 예시도이다.
도 3의 (a) 및 (b)는 도 2의 압연 공정에서의 정상 통판 및 비정상 루프 발생 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열연 마무리 압연 스탠드 간의 초기 장력 제어 방법을 보이는 예시도이다.
이하에서는, 본 발명은 설명되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 각 실시 예에 있어서, 하나의 예로써 설명되는 구조, 형상 및 수치는 본 발명의 기술적 사항의 이해를 돕기 위한 예에 불과하므로, 이에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 본 발명의 실시 예들은 서로 조합되어 여러 가지 새로운 실시 예가 이루어질 수 있다.
그리고, 본 발명에 참조된 도면에서 본 발명의 전반적인 내용에 비추어 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위해서, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열연 마무리 압연 스탠드 간의 초기 장력 제어 장치의 일 예시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 열연 마무리 압연 스탠드 간의 초기 장력 제어 장치는, 거리 센서 장치(100), 루프 연산기(200), 루프 제어기(300) 및 속도 제어기(500)를 포함할 수 있다.
도 1에서, FMS1(Fi)은 마무리 압연의 입측 스탠드이고, FMS2(Fi+1)은 마무리 압연의 출측 스탠드이고, 50은 모터이고, 400은 루퍼장치이고, 410은 루프설비이고, 420은 루프 제어기이다.
본 발명의 일 실시 예에서는, 강판(1)이 입측 스탠드(FMS1)를 진입한 시점에서부터, 상기 루퍼장치(400)가 정상 동작 하기 이전 상태까지의 강판에 대한 장력을 초기 장력이라고 정의한다.
상기 거리 센서 장치(100)는, 입측 스탠드와 출측 스탠드 사이의 상부에 배치되어, 상기 입측 스탠드를 통해 진입하는 강판의 높이를 측정할 수 있다.
일 예로, 상기 거리 센서 장치(100)는 초고주파(Microwave)를 이용하여 상기 입측 스탠드를 통해 진입하는 강판의 높이를 측정하는 초고주파 센서(Microwave Sensor)가 될 수 있다. 이와 같이 초고주파 센서(Microwave Sensor)를 이용하는 경우에는, 열연 마무리 압연 스탠드 간에 계측환경(수증기, 열등)의 악영향을 덜 받을 수 있다.
상기 루프 연산기(200)는, 상기 거리 센서 장치(100)에 의해 측정된 강판 높이에 기초해서 강판의 루프 정도에 대응되는 장력 상태값을 획득할 수 있다. 여기서 강판의 높이는 루프의 높이(LoopHeight)를 의미하고, 루프의 높이는 루프 최대 높이에서 기준높이(pass line)를 감산하여 구할 수 있다.
일 예로, 상기 루프 연산기(200)는 상기 거리 센서 장치(100)에 의해 측정된 강판 높이에 기초해서 강판의 루프 정도에 따라 사전에 구분된 하기와 같은 복수의 장력 상태값중에서 하나(예, 높이1 내지 높이4)를 찾아낼 수 있다.
[장력 상태값]
높이1 : 50 < 루프높이(LoopHeight) <= 100
높이2 : 100 < 루프높이(LoopHeight) <= 200
높이3 : 200 < 루프높이(LoopHeight) <= 300
높이4 : 300 < 루프높이(LoopHeight)
상기 루프 제어기(300)는, 상기 루프 연산기(200)에서 획득된 장력 상태값에 기초해서 속도 보상값을 계산할 수 있다.
일 예로, 상기 루프 제어기(300)는 상기 루프 연산기(200)에서 획득된 장력 상태값(G_LoopTen)(예: -1.0~-7.0)으로 현재 속도(Vref)를 하기 수학식 1과 같이 보정하여 상기 속도 보상값(ΔV_LoopSUC)을 계산할 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001

상기 수학식 1에서의 장력 상태값(G_LoopTen)(예, 높이1 내지 높이4)에 따른 높이차 게인을 하기와 같이 표현할 수 있다.
[높이차 게인]
높이차1: G_LoopTen = -1.0
높이차2: G_LoopTen = -3.0
높이차3: G_LoopTen = -5.0
높이차4: G_LoopTen = -7.0
상기 속도 제어기(500)는, 루퍼장치(400)의 정상 동작 이전 상태에서, 상기 루프 제어기(300)로부터의 속도 보상값(ΔV_LoopSUC)에 기초해서 상기 입측 스탠드(FMS1)의 속도를 제어할 수 있다.
일 예로, 상기 속도 제어기(500)는 상기 속도 보상값(ΔV_LoopSUC)을 입측 스탠드(FMS1)의 모터(50)를 제어하여 입측 스탠드(FMS1)의 속도를 상기 속도 보상값(ΔV_LoopSUC) 만큼 감속시켜 입출측 스탠드(FMS1,FMS2) 간의 장력을 제어할 수 있으며, 이에 따라 비정상적인 루프에 의한 오작을 방지할 수 있다.
한편, 루퍼장치(400)는 강판을 하부에서 지시하여 장력을 유지시키기 위한 루프 설비(410)와, 상기 루프 설비(410)의 각도를 제어하고 이에 해당되는 각도 정보에 따른 각도 정보 및 동작 상태 정보를 상기 속도 제어기(500)에 제공하는 상기 루프 제어기(420)를 포함할 있다.
이에 따라, 상기 속도 제어기(500)는 입측 스탠드(FMS1)의 강판 진입 신호에 기초해서 강판(1)이 입측 스탠드(FMS1)를 진입한 시점을 판단할 수 있고, 상기 루퍼장치(400)로부터의 동작 상태 정보에 기초해서 루퍼장치(400)의 정상 동작 여부를 판단할 수 있다.
여기서, 상기 입측 스탠드(FMS1)의 강판 진입 신호는 마무리 압연 제어 시스템에서 제공될 수 있고, 또는 입측 스탠드(FMS1)에서 강판 진입을 센싱하는 진입 검출 센서로부터 제공되는 신호가 될 수 있다. 여기서, 상기 진입 검출 센서는 강판의 하중을 검출하여 강판의 진입을 검출할 수 있는 로드셀이 될 수 있다.
본 발명의 각 도면에서는, 동일한 부호 및 동일한 기능의 구성요소에 대해서는 가능한 불필요한 중복 설명은 생략될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열연 마무리 압연 공정 예시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 열연 마무리 압연 공정은 가열로 공정(reheating furnace), 조압연 공정(roughing mill), 마무리 압연 공정(finishing mill), ROT(Run Out Table) 및 권취기(Down Coiler)로 이루어져 있다.
여기서, 마무리 압연기는 일 예로, 7개의 스탠드로 이루어지며, 강판을 입력 소재로 해서 제품 두께까지 압연을 실시하며 마무리 압연(FM)공정에서 열연판의 스탠드 간 장력을 일정하게 유지하기 위해 상기 루퍼장치(400)가 설치되어 있다.
이때, 입측 스탠드(FMS1)를 강판이 진입하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 장력 제어 기술이 적용되고, 이후 출력 스탠드(FMS2)를 강판이 통과하여 루퍼장치(400)가 터치되면, 이후부터는 루프장치(400)가 강판의 장력을 제어할 수 잇다.
도 3의 (a) 및 (b)는 도 2의 압연 공정에서의 정상 통판 및 비정상 루프 발생 예시도이다. 도 3의 (a)는 도 2의 압연 공정에서의 정상 통판 예시도이고, 도 3의 (b)는 도 2의 압연 공정에서의 비정상 루프 발생 예시도이다.
먼저, 도 3의 (a)를 참조하면, 정상 통판인 경우는, 출측 스탠드를 강판이 통과하고 루퍼장치(400, 도1)가 동작되어, 루퍼설비(410)가 상승하면서 강판이 터치되면서 목표 장력을 유지할 수 있다.
그런데, 도 3의 (b)를 참조하면, 비정상 루프 발생인 경우는, 강판이 출측 스탠드를 통과시 설정 부적절이나 판의 압연조건(온도하락 등)에 의해서 장력 변동이 발생하여 출측 스탠드에서 강판이 빠져나가는 속도와 입측 스탠드를 강판이 통과하는 속도의 차이로 강판이 크게 굽어져 루프(loop)가 형성될 수 있다.
이 경우에는 본 발명의 일 실시 예에 따른 초기 장력 제어 기술이 적용되어, 루퍼장치가 동작하기 이전상태에서도 강판의 높이에 기초해서 초기 장력을 제어할 수 있게 되어, 비정상 루프에 의한 오작이 방지될 수 있다.
이후, 도 1 내지 도 4을 참조하여, 열연 마무리 압연 스탠드 간의 초기 장력 제어 방법에 대해 설명한다. 본 출원 서류에서, 열연 마무리 압연 스탠드 간의 초기 장력 제어 장치에 대한 설명과 열연 마무리 압연 스탠드 간의 초기 장력 제어 방법에 대한 설명은, 특별한 사정이 없는 한, 서로 보완 적용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 열연 마무리 압연 스탠드 간의 초기 장력 제어 방법을 보이는 예시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 먼저, S100 단계에서는, 열연 마무리 압연의 입측 스탠드(FMS1)를 강판(1)이 통과하였는지를 판단할 수 있다.
다음, S200 단계에서는, 상기 입측 스탠드(FMS1)와 출측 스탠드(FMS2) 사이의 상부에 배치된 거리 센서 장치(100)가, 상기 입측 스탠드(FMS1)를 통해 진입하는 강판(1)의 높이를 측정할 수 있다.
다음, S300 단계에서는, 루프 연산기(200)가, 상기 거리 센서 장치(100)에 의해 측정된 강판 높이에 기초해서 강판의 루프 정도에 대응되는 장력 상태값을 전술한 바와 같이 계산할 수 있다.
다음, S400 단계에서는, 루프 제어기(300)가, 상기 루프 연산기(200)에서 획득된 장력 상태값에 기초해서 속도 보상값을 상기 수학식1과 같이 계산할 수 있다.
다음, S500 단계에서는, 속도 제어기(500)가, 상기 루프 제어기(300)로부터의 속도 보상값에 기초해서 상기 입측 스탠드의 속도를 제어할 수 있다.
그리고, S600 단계에서는, 루퍼장치(400)의 정상 동작 상태를 판단하여, 상기 루퍼장치(400)가 정상 동작 이전상태이면 상기 강판의 높이를 측정하는 단계(S200)로 진행하여, 전술한 초기 장력 제어 과정을 수행한다. 이와 달리, 상기 루퍼장치(400)가 정상 동작 수행중이면 본 발명에 의한 초기 장력 제어 동작이 종료된다.
FMS1: 입측 스탠드
FMS2: 출측 스탠드
50: 입측 스탠드의 모터
100: 거리 센서 장치
200: 루프 연산기
300: 루프 제어기
400; 루퍼장치
500: 속도 제어기

Claims (5)

  1. 입측 스탠드와 출측 스탠드 사이의 상부에 배치되어, 상기 입측 스탠드를 통해 진입하는 강판의 높이를 측정하는 거리 센서 장치;
    상기 거리 센서 장치에 의해 측정된 강판 높이에 기초해서 강판의 루프 정도에 대응되는 장력 상태값을 획득하는 루프 연산기;
    상기 루프 연산기에서 획득된 장력 상태값에 기초해서 속도 보상값을 계산하는 루프 제어기; 및
    루퍼장치의 정상 동작 이전 상태에서, 상기 루프 제어기로부터의 속도 보상값에 기초해서 상기 입측 스탠드의 속도를 제어하는 속도 제어기;
    를 포함하는 열연 마무리 압연 스탠드 간의 초기 장력 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 거리 센서 장치는
    초고주파(Microwave)를 이용하여 상기 입측 스탠드를 통해 진입하는 강판의 높이를 측정하는 초고주파 센서(Microwave Sensor)인 열연 마무리 압연 스탠드 간의 초기 장력 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 루프 연산기는
    상기 거리 센서 장치에 의해 측정된 강판 높이에 기초해서 강판의 루프 정도에 따라 사전에 구분된 복수의 장력 상태값중에서 하나를 찾아낼 수 있는 열연 마무리 압연 스탠드 간의 초기 장력 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 루프 제어기는
    상기 루프 연산기에서 획득된 장력 상태값을 이용하여 현재 속도를 보정하여 상기 속도 보상값을 계산하는 열연 마무리 압연 스탠드 간의 초기 장력 제어 장치.
  5. 열연 마무리 압연의 입측 스탠드를 강판이 통과하였는지를 판단하는 단계;
    상기 입측 스탠드와 출측 스탠드 사이의 상부에 배치된 거리 센서 장치가, 상기 입측 스탠드를 통해 진입하는 강판의 높이를 측정하는 단계;
    루프 연산기가, 상기 거리 센서 장치에 의해 측정된 강판 높이에 기초해서 강판의 루프 정도에 대응되는 장력 상태값을 획득하는 단계;
    루프 제어기가, 상기 루프 연산기에서 획득된 장력 상태값에 기초해서 속도 보상값을 계산하는 단계;
    속도 제어기가, 상기 루프 제어기로부터의 속도 보상값에 기초해서 상기 입측 스탠드의 속도를 제어하는 단계; 및
    루퍼장치의 정상 동작 상태를 판단하여, 상기 루퍼장치가 정상 동작 이전상태이면 상기 강판의 높이를 측정하는 단계로 진행하고, 상기 루퍼장치가 정상 동작 수행중이면 종료하는 단계;
    를 포함하는 열연 마무리 압연 스탠드 간의 초기 장력 제어 방법.
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