KR20200025529A - 압연설비의 오정렬 진단장치 및 진단방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 예컨대 분할형 젠지미어 압연기와 같은 압연기에서 폭방향 비대칭 장력을 유발하는 압연설비의 오정렬을 온라인 중에 실시간으로 감지하고 진단하여, 스트립의 대칭 압연을 가능하게 하는 압연설비의 오정렬 진단장치 및 진단방법에 관한 것으로, 압연설비의 오정렬 진단장치는, 압연기의 상류 또는 하류에 배치되어 스트립에 일정한 힘을 가하는 가압롤의 높이방향 변위를 측정하는 가압롤 변위측정부; 상기 압연기에 상기 스트립을 공급하는 권출롤 또는 압연된 상기 스트립을 감는 권취롤에 설치되어, 해당 롤축의 휨을 측정하는 롤축 휨측정부; 및 상기 가압롤 변위측정부와 상기 롤축 휨측정부로부터 수집된 측정데이터에 기초하여, 압연설비의 오정렬을 실시간으로 진단하는 진단부를 포함한다.

Description

압연설비의 오정렬 진단장치 및 진단방법 {APPARATUS AND METHOD FOR DIAGNOSING MISALIGNMENT IN ROLLING MILL LINE}
본 발명은, 예컨대 분할형 젠지미어 압연기(Split Type Sendzimir Rolling Mill)와 같은 압연기에서 고질적으로 발생하는 폭방향 비대칭 장력의 원인이 되는 압연설비의 오정렬을 온라인 중에 실시간으로 감지하고 진단할 수 있는 압연설비의 오정렬 진단장치 및 진단방법에 관한 것이다.
철손 개선을 위해 방향성 전기강판은 그 두께가 얇아지고, 규소의 함량은 증가하는 추세에 있다. 이와 같은 상황에서, 전기강판의 제조 공정 중 냉간 압연시 판 파단 가능성은 점차 증가하고 있다.
전기강판의 고강도 특성에 따라 냉간 압연에서는 예컨대 상하 20단 롤을 가진 가역식 젠지미어 압연기를 사용하고 있다. 이러한 젠지미어 압연기는 상하 일체형 하우징을 가진 모노블록형과, 상하 분리형 내부 하우징을 가진 분할형으로 나누어진다. 전기강판은 파단이 자주 일어나는 소재이므로, 파단시 처리를 용이하게 하기 위해 롤 갭을 최대한 열어 줄 수 있는 분할형 젠지미어 압연기가 전기강판의 냉간 압연에 채용되고 있다.
이와 같이, 규소의 함량이 많아 취성이 증대된 소재를 압연한다는 점과, 분할형 젠지미어 압연기를 사용하여 압연한다는 점으로 인해, 압연시 스트립의 폭방향으로 비대칭 장력 분포를 가지는 현상이 나타난다. 이를 해소한다면서 잘못된 스트립 형상 제어를 하게 되면, 오히려 스트립에 편파 또는 파단 발생, 에지 크랙 증가, 형상 품질 결함 등의 문제가 야기된다. 게다가, 스트립의 비대칭 형상은 좌우 중 어느 한 쪽으로 치우쳐 나타나게 되는데, 이를 바로잡기 위해 좌우 갭 레벨을 조정하게 되면, 스트립의 꼬임으로 이어지거나 파단 위험이 증가하고, 작업 불안정으로 인해 저속으로 운전하게 되는 문제를 갖고 있다.
본 발명과 관련하여, 중국 공개특허공보 104511488호에는 "젠지미어 압연기 작업롤 위치관계 측정장치 및 방법"을 제안하고 있는데, 이 특허문헌에는 다이얼게이지를 이용하여 젠지미어 압연기에서 상하 작업롤의 정렬을 측정하는 장치와 방법이 게재되어 있다. 하지만, 이러한 기술은 라인 정지 상태, 즉 스트립이 없는 상태에서 측정하고 있어, 실제 스트립에 장력이 걸려 압연되고 있는 상태에서 설비의 정렬을 측정하지 못하는 단점이 있다.
이에 본 발명은, 예컨대 분할형 젠지미어 압연기와 같은 압연기에서 폭방향 비대칭 장력을 유발하는 압연설비의 오정렬을 온라인 중에 실시간으로 감지하고 진단하여, 스트립의 대칭 압연을 가능하게 하는 압연설비의 오정렬 진단장치 및 진단방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 압연설비의 오정렬 진단장치는, 압연기의 상류 또는 하류에 배치되어 스트립에 일정한 힘을 가하는 가압롤의 높이방향 변위를 측정하는 가압롤 변위측정부; 상기 압연기에 상기 스트립을 공급하는 권출롤 또는 압연된 상기 스트립을 감는 권취롤에 설치되어, 해당 롤축의 휨을 측정하는 롤축 휨측정부; 및 상기 가압롤 변위측정부와 상기 롤축 휨측정부로부터 수집된 측정데이터에 기초하여, 압연설비의 오정렬을 실시간으로 진단하는 진단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 압연설비의 오정렬 진단방법은, 압연기의 상류 또는 하류에 배치되어 스트립에 일정한 힘을 가하는 가압롤의 높이방향 변위를 측정하는 단계; 상기 압연기에 상기 스트립을 공급하는 권출롤 또는 압연된 상기 스트립을 감는 권취롤의 롤축의 휨을 측정하는 단계; 및 이전 단계들로부터 수집된 측정데이터에 기초하여, 압연설비의 오정렬을 실시간으로 진단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 압연기를 통한 작업시 비대칭 압연이 발생하는 원인을 실시간으로 확인할 수 있게 됨으로써, 비대칭 압연에 따른 편파나 파단, 크랙, 형상 결함 등을 개선하여 제품의 품질을 향상시키 수 있으며, 진단을 위해 압연설비의 운전 중지가 필요 없어 생산성을 증대시킬 수 있는 효과가 있게 된다.
도 1은 압연설비를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 스트립의 폭방향 장력 분포에 영향을 미치는 압연설비의 구성요소를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 오정렬 진단장치가 적용된 압연설비를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 4는 롤축 휨측정부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 오정렬 진단방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 본 발명에 따른 오정렬 진단방법을 설명하기 위해 압연설비의 일부를 개략적으로 도시한 구성도이다.
이하, 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명된다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 압연설비를 개략적으로 도시한 구성도이다.
권출롤(1)에서 풀려 나오는 스트립(S)은 디플렉터롤(2)과, 평탄도 측정롤(3), 및 와이퍼롤이나 핀치롤 등과 같은 가압롤(4)을 경유하여 젠지미어 압연기와 같은 압연기(10)에서 소정의 두께까지 냉각 압연된다. 냉각 압연된 스트립(S)은 압연기의 출측으로부터 가압롤(4)과, 평탄도 측정롤(3), 디플렉터롤(2)을 경유하여 권취롤(5)에 감긴다.
압연기(10)는, 예를 들어 대향하는 한 쌍의 작업롤(11), 이 작업롤을 사이에 두고 배치된 4개의 제1 중간롤(12), 이들 제1 중간롤을 사이에 두고 배치된 6개의 제2 중간롤(13), 및 이들 제2 중간롤을 사이에 두도록 배치된 8개의 백업롤(14)을 포함한 젠지미어 압연기가 채용될 수 있다.
4개의 백업롤(14)은 하나의 내부 하우징(15)에 회전가능하게 장착되어 있으며, 상하로 대향되게 배치된 2개의 내부 하우징은 외부 하우징(16)에 의해 지지될 수 있다.
외부 하우징(16)의 하부에 설치된 유체압 실린더(17)에 의해 하측의 내부 하우징을 들어 올림으로써 스트립(S)에 압하력을 가할 수 있다. 혹은, 상부에 설치된 유체압 실린더에 의해 상측의 내부 하우징을 하강시킴으로써 스트립(S)에 압하력을 가할 수도 있다.
스트립(S)의 평탄도 제어를 위해 작업롤(11)에 벤딩을 가하는 장치가 필요한데, 이를 위해 백업롤(14)에 폭방향 굽힘력을 가하는 벤더(Bender; 18)가 구비될 수 있다.
이러한 압연기(10)의 입측 또는 출측 근처에는 스트립(S)에 묻은 압연유를 제거하는 와이퍼롤이 배치될 수 있다. 혹은, 스트립의 장력을 일정하게 유지시키고, 스트립의 사행이 발생하지 않도록 하는 핀치롤이 배치될 수도 있다.
이와 같은 와이퍼롤이나 핀치롤 등은 스트립(S)에 일정한 힘을 가하는 가압롤(4)을 구성할 수 있다.
평탄도 측정롤(3)은 스트립(S)의 평탄도를 측정하기 위한 것으로, 접촉식 평탄도 측정롤이 압연기(10)의 상류 또는 하류에 배치될 수 있는데, 이 평탄도 측정롤을 통해 스트립의 폭방향 장력 분포를 알 수 있다.
예를 들어 스트립(S)이 소정의 각도를 갖고서 평탄도 측정롤(3)을 지나가면서 장력이 걸릴 때, 평탄도 측정롤에는 롤축의 반경방향으로 힘이 작용하게 되고, 이 힘은 롤의 내부에서 롤의 길이방향(즉, 스크립의 폭방향) 및 원주방향을 따라 배열되도록 설치된 복수의 로드쉘(미도시)에 의해 측정될 수 있다.
이와 같이 배열된 복수의 로드쉘에 의해 평탄도 측정롤(3)에 의해 압연 중인 스트립(S)의 폭방향 장력 분포를 측정할 수 있다. 스트립의 에지부 웨이브(Edge Wave)나 중앙부 웨이브(Center Wave) 등과 같은 스트립의 평탄도 불량은 스트립의 폭방향 장력 분포의 변화로 나타난다.
스트립(S)이 풀려나와 압연기(10)에 스트립을 공급하는 권출롤(1)과 평탄도 측정롤(3) 사이에, 또는 압연기로부터 압연된 스트립을 감는 권취롤(5)과 평탄도 측정롤(3) 사이에, 평탄도 측정롤과 스트립이 소정의 각도를 유지하도록 하는 디플렉터롤(2)이 설치된다.
권출롤(1) 또는 권취롤(5)에는 회전 구동력을 인가하는 구동모터(6)가 연결되어 있다.
한편, 스트립(S)이 평탄하더라도 평탄도 측정롤(3)에서 스트립의 폭방향 장력 분포가 불균일하게 나타난다. 이는 스트립의 평탄도 불량과 설비의 정렬 불량이 평탄도 측정롤의 측정 결과에 혼재되어 나타나기 때문이다. 따라서, 압연설비의 오정렬을 정확히 진단하고 개선해야 할 필요가 있다.
도 2는 스트립의 폭방향 장력 분포에 영향을 미치는 압연설비의 구성요소를 설명하기 위한 도면이다.
스트립(S)의 폭방향 장력 분포, 특히 오정렬에 의한 장력의 비대칭 성분에 영향을 미치는 압연설비의 요인으로는, 와이퍼롤이나 핀치롤 등과 같은 가압롤(4)의 기울어짐과, 스트립의 무게나 장력에 의한 권출롤(1) 또는 권취롤(5)의 롤축의 휨이 있다.
도 3은 본 발명에 따른 오정렬 진단장치가 적용된 압연설비를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 4는 롤축 휨측정부를 도시한 도면이다.
이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 오정렬 진단장치는, 압연기(10)의 상류 또는 하류에 배치되어 스트립(S)에 일정한 힘을 가하는 가압롤(4)의 높이방향 변위를 측정하는 가압롤 변위측정부(20); 압연기에 스트립을 공급하는 권출롤(1) 또는 압연된 스트립을 감는 권취롤(5)에 설치되어, 해당 롤축의 휨을 측정하는 롤축 휨측정부(30); 및 가압롤 변위측정부와 롤축 휨측정부로부터 수집된 측정데이터에 기초하여, 압연설비의 오정렬을 실시간으로 진단하는 진단부(40)를 포함하고 있다.
가압롤 변위측정부(20)는 가압롤(4)의 높이방향 변위를 측정하기 위한 것으로서, 이 가압롤 변위측정부는 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이, 하측 가압롤을 지지하고 승강시키도록 작용하는 한 쌍의 승강부(21)에 각각 설치되어, 이 승강부의 작동로드(22)의 위치를 감지하도록 된 위치센서(23)를 포함할 수 있다.
승강부(21)로는 작동로드(22)를 갖춘 유체압 실린더 또는 전기식 액츄에이터 등과 같은 액츄에이터가 채용될 수 있다.
선택적으로, 위치센서(23)가 내장되어 작동로드(22)의 위치를 감지할 수 있도록 된 위치센서 일체형 승강부(21) 자체가 가압롤 변위측정부(20)로 채택될 수도 있다.
이러한 가압롤 변위측정부(20)는, 가압롤(4)의 각 승강부(21)에 설치된 위치센서(23)가 해당 작동로드(22)의 신장된 또는 수축된 길이를 측정함으로써, 가압롤의 길이방향 양끝에서 높이방향 변위량을 측정할 수 있게 된다.
롤축 휨측정부(30)는 도 4에 도시된 바와 같이, 권출롤(1) 또는 권취롤(5)의 롤축의 휨을 측정하기 위해, 롤축을 지지하면서 롤축의 단부에 위치하는 아웃보드 베어링부(31)에 장착된 레이저 변위센서(32)를 포함할 수 있다.
이러한 경우에, 롤축 휨측정부(30)는 레이저 변위센서(32)로부터 일정한 거리만큼 떨어진 위치에 설치되어 목표물로 작용하는 고정타겟(33)을 더 포함할 수 있다.
이러한 레이저 변위센서(32)는 레이저 빛의 직진성을 이용한 것으로, 목표물에 조사된 레이저 빛의 반사에 의해 목표물과의 거리를 측정한다.
본 발명에서는, 권출롤(1) 또는 권취롤(5)의 롤축이 휘어지게 되면 그 단부에 위치한 아웃보드 베어링부(31)의 자세가 틀어지게 되고, 이로 인해 레이저 변위센서(32)의 조사각이 변경됨으로써 레이저 변위센서와 고정타겟(33) 사이의 거리가 변화하게 된다. 이에 따라, 레이저 변위센서는 고정타겟과의 거리 변화량으로부터 롤축의 휨량 또는 처짐량을 측정할 수 있게 되는 것이다.
도 4처럼, 아웃보드 베어링부(31)에 조사방향이 서로 직각을 이루도록 하여 한 쌍의 레이저 변위센서(32)를 배치하고, 각 레이저 변위센서에 대응하는 고정타겟(33)이 해당 레이저 변위센서와 일정한 거리를 두고 위치할 수 있다. 이들 고정타겟도 서로 직각으로 배치될 수 있다. 이렇게 구성된 롤축 휨측정부(30)는 예컨대 롤축의 X방향의 휨량과 Y방향의 휨량을 측정할 수 있다.
진단부(40)는, 가압롤 변위측정부(20)와 롤축 휨측정부(30)로부터의 측정신호들을 수집하는 신호 수집부(41), 및 이들 수집된 측정신호의 측정데이터로부터 스트립(S)의 폭방향 장력 분포의 좌우 편차를 실시간으로 연산하여 압연설비의 오정렬을 판단하는 연산부(42)를 포함할 수 있다.
더불어, 본 발명에 따른 오정렬 진단방법은, 압연기(10)의 상류 또는 하류에 배치되어 스트립(S)에 일정한 힘을 가하는 가압롤(4)의 높이방향 변위를 측정하는 단계; 압연기에 스트립을 공급하는 권출롤(1) 또는 압연된 스트립을 감는 권취롤(5)의 롤축의 휨을 측정하는 단계; 및 이전 단계들로부터 수집된 측정데이터에 기초하여, 압연설비의 오정렬을 실시간으로 진단하는 단계를 포함할 수 있다,
도 5는 본 발명에 따른 오정렬 진단방법을 설명하기 위한 개념도이고, 도 6은 본 발명에 따른 오정렬 진단방법을 설명하기 위해 압연설비의 일부를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 5에는 압연설비의 구성요소가 갖는 오정렬에 의해 발생하여 측정된 장력의 비대칭 성분을 나타내고 있다.
압연기(10)의 작업롤(11)부터 권출롤(1) 또는 권취롤(5)까지의 장력에서 오정렬에 의한 스트립(S)의 폭방향 장력 분포의 좌우 편차는 도 5의 (c)와 같이 스트립의 폭방향 좌우에서 서로 상이한 크기의 σTLEFT와 σTRIGHT를 가져 생긴다.
평탄도 측정롤(3)에서 측정된 스트립(S)의 폭방향 장력 분포가 도 5의 (a)와 같이 나타날 때, 실제 스트립의 평탄도 불량에 의한 장력 분포는, 도 5의 (a)에서 (c)를 뺀 도 5의 (b)와 같은 장력 분포로 나타날 수 있다. 이에 따라, 스트립 형상 제어를 위한 형상 피드백은 도 5의 (b)와 같은 장력 분포를 해소하도록 하여 올바른 스트립 형상 제어가 이루어지도록 하면 된다.
이와 같은 스트립 형상 제어가 올바르게 이루어지도록 하기 위해서는 스트립(S)의 폭방향 장력 분포에 영향을 미치는 설비의 정렬 불량, 즉 오정렬을 없애면 되는데, 결국 도 5의 (c)와 같이 나타나는 스트립의 폭방향 장력 분포에서 좌우 편차의 유무를 확인함으로써 압연설비의 오정렬을 진단할 수 있게 되는 것이다.
스트립(S)의 폭방향 장력 분포의 좌우 편차(△σTOT)의 크기는 아래의 수학식 1에 의해 구할 수 있다.
Figure pat00001
스트립(S)의 폭방향 좌측에서 장력(σTLEFT)의 크기는 아래의 수학식 2에 의해 구할 수 있다.
Figure pat00002
여기서, σTLEFT는 스트립의 폭방향 좌측에서의 장력(N/mm2)이고, E는 스트립의 영률(Young's Modulus; N/mm2)이며, εTLEFT는 압연설비가 갖는 구성요소들의 오정렬에 의한 스트립의 폭방향 좌측에서의 탄성 변형율을 나타낸다.
스트립(S)의 폭방향 좌측에서의 탄성 변형율(εTLEFT)은 아래의 수학식 3과 같이, 적어도 하나의 가압롤(4)이 갖는 길이방향(스트립의 폭방향) 좌측의 높이 변위량(△YkLEFT)에 의한 탄성 변형율(εRkLEFT)들의 합에다, 권출롤(1) 또는 권취롤(5)의 휨에 의한 길이방향(스트립의 폭방향) 좌측의 탄성 변형율(εWLEFT)을 더한 값으로 표시될 수 있다.
Figure pat00003
예를 들어, 도 6에 도시된 것처럼 2개의 가압롤(4)이 사용된 경우에(즉, n = 2일 때), εR1LEFT와 εR2LEFT, 또는 εR1RIGHT와 εR2RIGHT가 연산된다.
각각의 가압롤(4)이 갖는 길이방향 좌측의 높이 변위량에 의한 탄성 변형율(εRkLEFT)은 아래의 수학식 4로 구할 수 있다.
Figure pat00004
여기서, L은 작업롤(11)의 중심부터 권출롤(1) 또는 권취롤(5)의 중심까지의 수평거리이고, Lk는 작업롤(11)의 중심부터 해당 가압롤(4)의 중심까지의 수평거리이며, △YkLEFT는 해당 가압롤이 갖는 길이방향 좌측의 높이 변위량을 표시한다.
또한, 권출롤(1) 또는 권취롤(5)의 휨에 의한 길이방향 좌측의 탄성 변형율(εWLEFT )은 아래의 수학식 5로 구할 수 있다.
Figure pat00005
여기서, L은 작업롤(11)의 중심부터 권출롤(1) 또는 권취롤(5)의 중심까지의 수평거리이고, △XWLEFT는 권출롤 또는 권취롤의 길이방향 좌측이 갖는 휨량의 수평성분이며, △YWLEFT는 권출롤 또는 권취롤의 길이방향 좌측이 갖는 휨량의 수직성분을 표시한다.
또한, 스트립(S)의 폭방향 우측에서 장력(σTRIGHT)의 크기는 아래의 수학식 6에 의해 구할 수 있다.
Figure pat00006
여기서, σTRIGHT는 스트립의 폭방향 우측에서의 장력(N/mm2)이고, E는 스트립의 영률(N/mm2)이며,εTRIGHT는 압연설비가 갖는 구성요소들의 오정렬에 의한 스트립의 폭방향 우측에서의 탄성 변형율을 나타낸다.
스트립(S)의 폭방향 우측에서의 탄성 변형율(εTRIGHT)은 아래의 수학식 7과 같이, 적어도 하나의 가압롤(4)이 갖는 길이방향(스트립의 폭방향) 우측의 높이 변위량(△YkRIGHT)에 의한 탄성 변형율(εRkRIGHT)들의 합에다, 권출롤(1) 또는 권취롤(5)의 휨에 의한 길이방향 우측의 탄성 변형율(εWRIGHT)을 더한 값으로 표시될 수 있다.
Figure pat00007
각각의 가압롤(4)이 갖는 길이방향 우측의 높이 변위량에 의한 탄성 변형율(εRkRIGHT)은 아래의 수학식 8로 구할 수 있다.
Figure pat00008
여기서, L은 작업롤(11)의 중심부터 권출롤(1) 또는 권취롤(5)의 중심까지의 수평거리이고, Lk는 작업롤(11)의 중심부터 해당 가압롤(4)의 중심까지의 수평거리이며, △YkRIGHT는 해당 가압롤이 갖는 길이방향 우측의 높이 변위량을 표시한다.
또한, 권출롤(1) 또는 권취롤(5)의 휨에 의한 길이방향 우측의 탄성 변형율(εWRIGHT)은 아래의 수학식 9로 구할 수 있다.
Figure pat00009
여기서, L은 작업롤(11)의 중심부터 권출롤(1) 또는 권취롤(5)의 중심까지의 수평거리이고, △XWRIGHT는 권출롤 또는 권취롤의 길이방향 우측이 갖는 휨량의 수평성분이며, △YWRIGHT는 권출롤 또는 권취롤의 길이방향 우측이 갖는 휨량의 수직성분을 표시한다.
이와 같이 해서, 압연설비의 오정렬을 판단하는 진단부(40)는, 스트립(S)의 폭방향 좌측에서 장력(σTLEFT)의 크기를 구하고 우측에서 장력(σTRIGHT)의 크기를 구한 후, 이들 양측 장력의 차를 연산하여 장력 분포의 편차(△σTOT)를 얻을 수 있다.
이어서, 장력 분포의 편차(△σTOT)가 존재하면, 다시 말해 △σTOT의 값이 0(zero)이 아니면, 진단부(40)는 압연설비의 오정렬과 동시에 스트립(S)의 폭방향비대칭 장력 분포로 판단하고, 이러한 사실을 도시하지 않은 디스플레이 또는 알람으로 전달하여 표시할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 압연기를 통한 작업시 비대칭 압연이 발생하는 원인을 실시간으로 확인할 수 있게 됨으로써, 비대칭 압연에 따른 편파나 파단, 크랙, 형상 결함 등을 개선하여 제품의 품질을 향상시키 수 있으며, 진단을 위해 압연설비의 운전 중지가 필요 없어 생산성을 증대시킬 수 있는 효과가 있게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서 및 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
S: 스트립 1: 권출롤
2: 디플렉터롤 3: 평탄도 측정롤
4: 가압롤 5: 권취롤
10: 압연기 11: 작업롤
20: 가압롤 변위측정부 23: 위치센서
30: 롤축 휨측정부 32: 레이저 변위센서
33: 고정타겟 40: 진단부
41: 신호 수집부 42: 연산부

Claims (12)

  1. 압연기의 상류 또는 하류에 배치되어 스트립에 일정한 힘을 가하는 가압롤의 높이방향 변위를 측정하는 가압롤 변위측정부;
    상기 압연기에 상기 스트립을 공급하는 권출롤 또는 압연된 상기 스트립을 감는 권취롤에 설치되어, 해당 롤축의 휨을 측정하는 롤축 휨측정부; 및
    상기 가압롤 변위측정부와 상기 롤축 휨측정부로부터 수집된 측정데이터에 기초하여, 압연설비의 오정렬을 실시간으로 진단하는 진단부
    를 포함하는 압연설비의 오정렬 진단장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가압롤 변위측정부는, 상기 가압롤을 지지하고 승강시키는 한 쌍의 승강부에 각각 설치되어, 상기 승강부의 작동로드의 위치를 감지하도록 된 위치센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 압연설비의 오정렬 진단장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 롤축 휨측정부는,
    상기 권출롤 또는 상기 권취롤의 롤축을 지지하는 아웃보드 베어링부에 장착된 레이저 변위센서; 및
    상기 레이저 변위센서로부터 일정한 거리만큼 떨어진 위치에 설치된 고정타겟
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 압연설비의 오정렬 진단장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 아웃보드 베어링부에는 조사방향이 서로 직각을 이루도록 하여 한 쌍의 레이저 변위센서가 배치되고,
    해당 레이저 변위센서와 일정한 거리를 두고 위치한 고정타겟들도 서로 직각으로 배치된 것을 특징으로 하는 압연설비의 오정렬 진단장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 진단부는,
    상기 가압롤 변위측정부와 상기 롤축 휨측정부로부터의 측정신호를 수집하는 신호 수집부; 및
    수집된 상기 측정신호의 측정데이터로부터 스트립의 폭방향 장력 분포의 좌우 편차를 실시간으로 연산하는 연산부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 압연설비의 오정렬 진단장치.
  6. 압연기의 상류 또는 하류에 배치되어 스트립에 일정 힘을 가하는 가압롤의 높이방향 변위를 측정하는 단계;
    상기 압연기에 상기 스트립을 공급하는 권출롤 또는 압연된 상기 스트립을 감는 권취롤의 롤축의 휨을 측정하는 단계; 및
    이전 단계들로부터 수집된 측정데이터에 기초하여, 압연설비의 오정렬을 실시간으로 진단하는 단계
    를 포함하는 압연설비의 오정렬 진단방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가압롤의 높이방향 변위를 측정하는 단계에서는, 상기 가압롤을 지지하고 승강시키는 승강부의 작동로드가 신장된 또는 수축된 길이를 측정하는 것을 특징으로 하는 압연설비의 오정렬 진단방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 롤축의 휨을 측정하는 단계에서는, 상기 롤축의 단부에 위치한 아웃보드 베어링부에 장착된 레이저 변위센서와 고정타겟 사이의 거리 변화량을 측정하는 것을 특징으로 하는 압연설비의 오정렬 진단방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 압연설비의 오정렬을 실시간으로 진단하는 단계는, 상기 스트립의 폭방향 장력 분포에서 좌우 편차의 유무를 확인하고, 편차가 존재하면 압연설비의 오정렬로 판단하는 것을 특징으로 하는 압연설비의 오정렬 진단방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 스트립의 폭방향 장력 분포의 좌우 편차(△σTOT)의 크기는 아래의 식 1에 의해 구하고,
    <식 1>
    Figure pat00010

    상기 스트립의 폭방향 좌측에서 장력의 크기는 아래의 식 2로 구하며,
    <식 2>
    Figure pat00011

    여기서, σTLEFT는 스트립의 폭방향 좌측에서의 장력(N/mm2)이고, E는 스트립의 영률(Young's Modulus; N/mm2)이며, εTLEFT는 압연설비가 갖는 구성요소들의 오정렬에 의한 스트립의 폭방향 좌측에서의 탄성 변형율로서, 적어도 하나의 상기 가압롤이 갖는 길이방향 좌측의 높이 변위량(△YkLEFT)에 의한 탄성 변형율(εRkLEFT)의 합에다 상기 권출롤 또는 상기 권취롤의 휨에 의한 길이방향 좌측의 탄성 변형율(εWLEFT)을 더한 값이고,
    상기 스트립의 폭방향 우측에서 장력의 크기는 아래의 식 3으로 구하며,
    <식 3>
    Figure pat00012

    여기서, σTRIGHT는 스트립의 폭방향 우측에서의 장력(N/mm2)이고, E는 스트립의 영률(N/mm2)이며,εTRIGHT는 압연설비가 갖는 구성요소들의 오정렬에 의한 스트립의 폭방향 우측에서의 탄성 변형율로서, 적어도 하나의 상기 가압롤이 갖는 길이방향 우측의 높이 변위량(△YkLEFT)에 의한 탄성 변형율(εRkLEFT)의 합에다 상기 권출롤 또는 상기 권취롤의 휨에 의한 길이방향 우측의 탄성 변형율(εWLEFT)을 더한 값인 것을 특징으로 하는 압연설비의 오정렬 진단방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 가압롤이 갖는 길이방향 좌측의 높이 변위량(△YkLEFT)에 의한 탄성 변형율(εRkLEFT)은 아래의 식 4로 구하며,
    <식 4>
    Figure pat00013

    여기서, L은 상기 압연기의 작업롤의 중심부터 상기 권출롤 또는 상기 권취롤의 중심까지의 수평거리이고, Lk는 상기 작업롤의 중심부터 해당 가압롤의 중심까지의 수평거리이며, △YkLEFT는 해당 가압롤이 갖는 길이방향 좌측의 높이 변위량을 표시하고,
    상기 권출롤 또는 상기 권취롤의 휨에 의한 길이방향 좌측의 탄성 변형율(εWLEFT )은 아래의 식 5로 구하며,
    <식 5>
    Figure pat00014

    여기서, △XWLEFT는 상기 권출롤 또는 상기 권취롤의 길이방향 좌측이 갖는 휨량의 수평성분이며, △YWLEFT는 상기 권출롤 또는 상기 권취롤의 길이방향 좌측이 갖는 휨량의 수직성분을 표시한 것을 특징으로 하는 압연설비의 오정렬 진단방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 가압롤이 갖는 길이방향 우측의 높이 변위량에 의한 탄성 변형율(εRkRIGHT)은 아래의 식 6으로 구하며,
    <식 6>
    Figure pat00015

    여기서, L은 상기 압연기의 작업롤의 중심부터 상기 권출롤 또는 상기 권취롤의 중심까지의 수평거리이고, Lk는 상기 작업롤의 중심부터 해당 가압롤의 중심까지의 수평거리이며, △YkRIGHT는 해당 가압롤이 갖는 길이방향 우측의 높이 변위량을 표시하고,
    상기 권출롤 또는 상기 권취롤의 휨에 의한 길이방향 우측의 탄성 변형율(εWRIGHT)은 아래의 식 7로 구하며,
    <식 7>
    Figure pat00016

    여기서, △XWRIGHT는 상기 권출롤 또는 상기 권취롤의 길이방향 우측이 갖는 휨량의 수평성분이며, △YWRIGHT는 상기 권출롤 또는 상기 권취롤의 길이방향 우측이 갖는 휨량의 수직성분을 표시하는 것을 특징으로 하는 압연설비의 오정렬 진단방법.
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