KR950009138B1 - 판재 열간 압연 설비의 제어장치 - Google Patents

판재 열간 압연 설비의 제어장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

판재 열간 압연 설비의 제어장치
제1도는 본 발명의 일 실시예를 표시하는 구성도.
제2도∼제4도는 각각 본 발명의 다른 실시예의 오목한 부분을 표시하는 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 판재 2, 4 : 수평 압연기
3 : 수직 압연기 27, 33, 47 : 계수장치
22, 26, 32 : 속도 제어장치 28 : 롤 개도 제어장치
29, 30 : 판폭설정장치
본 발명은 연속주조설비(鑄造設備)에서 공급되는 판재(피압판재 : 被壓 延材)의 판폭(板福)압연을 향하도록 한 판재 열간 압연 설비의 제어장치에 관한 것이다.
근년 연속주조 설비의 기술적 진보와 수반하여 연속주조 설비에서 송부되어 오는 엷은 판재를 마감(仕上) 압연기에 직접 공급하여 연속압연하는 것의 실용화의 개발이 행하여지고 있다. 이와같은 연속압연으로 하면 에너지 절약이 도모되며 또한 판재의 판폭은 제조 능률도 높일 수 있는 것이 가능하게 된다.
그런데 연속주조 설비에 있어서는 턴 디슈라 불리우는 용강(溶鋼) 용기의 대용량화가 도모되고 있다. 용강 용기가 대형화 되면 연속 압연하고 있는 압연중에 판재의 변경하는 것이 요구된다. 판폭 변경은 연속 주조 설비 종류에 의하여도 어느정도 가능하다.
그러나 다양한 판독 변경의 요구에 대하여는 공지의 연속주조 설비에 의하여는 신속·고정밀도이며 또한 용이하게 대응하는 것은 곤란하다.
이와같은 것을 해결하기 위하여 연속주조 설비의 출구측에 수직(수형竪型) 압연기를 배치하고 임의의 판폭으로 압연하는 것이 제안되고 있다.
판폭 변경은 수직 압연기의 롤 간격을 바꾸는 것에 의하여 용이하게 행할 수 있다. 이와같은 것은 예를 들면 일본국 특개소 61-186106호에 기재되어 있다. 더욱 특개소 61-186106호에 있어서는 수직 압연기를 복수단(段) 배치하여 구부러짐의 발생을 방지하고 있다. 또 특개소 61-186106호에 있어서는 수직 압연기의 출구측에 수평 압연기를 배치하여 1쌍의 수직 압연기와 수평 압연기를 1개의 스탠드 군으로 하고있다.
수평 압연기의 기능에는 특히 설명을 하고 있지 않으나 두꺼운 판의 압연을 행하는 것으로 생각된다.
그런데 연속주도 설비의 출구측에 있어서 수직 압연기로서 판폭 압연을 행하는 경우에는 구부러짐 발생 방지의 관점에서 판재에 장력(張力)을 부여할 필요가 있다. 한편 연속주조 설비에서 수직 압연기 까지의 사이에는 압연과정을 포함하고 있지 않으므로 피압연재의 표면 부분에는 주로 불순물로서 이루어지는 주상층(株狀層 : dendrife)이라 불리우는 허약(虛弱)한 조직이 형성된다. 따라서 수직압연기에서 판폭 압연하는 경우에는 피압연재에 대하여 필요로하는 최소의 미소장력을 거는것이 바람직스럽다.
본 발명의 목적은 연속주조 설비에서 송부되는 판재가 형상분량이 되는 일 없이 고품질의 판재를 얻을 수 있는 판재열간압연 설비의 제어장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 피압연재가 형상불량이 됨이 없이 그 위에 피압연재의 압연중에 판폭의 설정변경을 행하여도 장력 변동을 방지할 수 있는 판재열간 압연설비의 제어장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 특징이라 할 수 있는 것은 연속주조 설비에서 송부되어 오는 피압연재의 판폭압연을 행하는 수직 압연기의 입구측과 출구측에 각각 수평 압연기를 배치하고 양 수평 압연기의 속도 제어에 의하여 피압연재에 소정의 장력을 부여하도록 한 것이다.
본 발명의 또 다른 특징으로하는 것은 수직 압연기의 판폭 목표치를 설정 가능하게 하고 판폭의 설정 변경한 경우에도 출구측의 수평압연기의 속도 제어를 행하는 것에 의하여 피압연재의 장력을 설정치에서 제어 하도록 한 것이다.
제1도에 본 발명의 일 실시예를 표시한다.
제1도에 있어서 용강(11)이 턴 디슈(12)로부터 플러그(13)를 거쳐서 연속 주조기(10)로 유도된다.
연속주조기(10)(이하 연주기라 한다.)는 용강(11)을 응고시켜 판재(1)을 형성한다.
연주기로서는 고형주형 방식, 캐터필러 방식, 벨트 방식 등이 있으며 벨트 방식에도 단 벨트방식, 경사벨트 방식, 수직 쌍벨트 방식이 있으나 본 실시예에서는 수직 벨트식을 표시한다.
연주기(10)는 전동기(10c)에 의하여 일정 속도로 구동된다. 연주기(10)로서 형성된 판재(1)는 가이드 롤군(5)를 거쳐서 판폭 압연을 행하는 수직 압연기(3)와 한 쌍의 수평 압연기(2, 4)에 공급된다.
수평 압연기(2, 4)는 전동기(15), (17)에 의하여 각각 구동된다.
수직 압연기(3)에 기계적으로 직결되어 있는 구동 전동기(16)는 롤 개도(開度) 조정을 행하는 것으로서 수직압연기(3)의 롤을 회전 구동시키는 구동 전동기는 도시를 생략하였다.
수직 압연기(3)에서 판폭 압연된 판재(1)는 3스탠드(7A), (7B), (7C)의 마감 압연기(7)에 유도된다. 각 스탠드(7A), (7B), (7C)는 각각 전동기(19), (20), (21)에 의하여 구동된다.
속도 제어장치(22)는 속도지령장치(23)에서 부여되는 속도 지령신호(Vp)에 기초하여 전동기(14)를 제어하여 연주기(10)의 벨트를 구동한다.
속도 지령신호(Vp)는 연주기(10)에 있어서 용강(11)의 응고속도에 기초하여 결정되고 통상 일정 속도이다. 속도연산장치(25)는 속도지령신호(Vp)와 속도차 보정장치(24)에서 부여되는 보정계수(k1)에 의하여 수평 압연기(2)의 구동용 전동기(15)의 속도지령신호(Vp)를 출력한다. 속도 제어장치(26)는 속도 지령신호(Vp)에 기초하여 전동기를 제어하여 수평 압연기(2)를 구동한다. 수직 압연기(3) 및 수평 압연기(2), (4)에서 구성되는 판폭 제어장치와 연주기(10)와의 장력을 0으로 하려면 보정계수(k1)를 (k1=0)하면 되고 미소장력을 부여하는데는 k1=1.1~1.2로 하면 된다.
보정계수(k1)를 k1=0로 하면 수평 압연기(2)의 롤 속도는 속도지령 신호(Vp) 즉 판재(1)의 연주기(10)로 부터의 송출속도(판재(1)의 라인 속도)에 일치하여 있으므로 이 부분에서 장력이 발생하지 않는다.
다음에 롤 개도 제어장치(28)는 판폭설정장치(29)로서 설정하는 판폭 목표치(bs)를 입력하고 전동기(16)를 제어하여 수직 압연기(3)의 롤 개도를 변경시킨다. 수직 압연기(3)의 롤 개도는 개도검출장치(18)에서 검출되어 롤 개도 제어장치(28)에 귀환된다. 따라서 롤 개도 제어장치(28)는 판폭목표치(bs)가 변경되었을때 혹은 롤 개도 실제치(판폭 실제치)가 판폭 목표치(bs)와 일치하지 않을 때에 롤 개도를 조정한다. 수직 압연기(3)는 이와같이 하여 판폭(롤 개도)을 설정시켜 도시하지 않은 구동전동기에 의하여 롤을 회전 구동 시키고 판폭 압연을 실행한다.
한편 수평 압연기(4)의 롤 속도는 다음과 같이 하여 제어된다.
속도 연산장치(25)에서 구한 수평 압연기(2)의 롤 속도(V1)는 계수장치(27)를 거쳐서 속도 연산장치(31)에 입력된다. 속도 연산장치(31)에는 판폭설정장치(29)로 부터의 판폭 목표치(bp)와 입구축 판폭 설정장치(30)로 부터의 입구측 판폭 설정치(BS)로 입력된다. 설정치(BS)는 연주기(10)로서 결정되는 고정치이다.
수직 압연기(3)의 입구측과 출구측에 배치되는 수평 압연기(2), (4)는 판폭 압연할 때에 장력을 부여하기 위한 것이며 압하(壓下) 수정하지 않은 것이다. 수직 압연기(3)의 입구측의 속도를 V, 판의 두께를 H, 판폭을 B로 하고 출구측의 그것을 v, h, b로 하면 수직 압연기(3)의 입구측과 출구측에 있어서 매스 플로우 보존칙에 의하여 다음식이 성립한다.
B·H·V=b·h·v ……………………………………………………(1)
따라서 수평 압연기(2), (4)에서 두께(厚) 가공을 하지 않으므로 H=h가 성립하고 수직 압연기(3)의 출구측 속도(v)는 (1)식에 의하여 다음식과 같이 구할 수가 있다.
v=B·V/b ………………………………………………………………(2)
속도 연산장치(25)에서 (V1)는 (2)식의 입구측 속도(V)에 상당하고 판폭목표치(bs)는 출구측 판폭(b)에 상당하고 또 입구측 판폭 설정치(BS)는 입구측 판폭(B)에 상당한다. 속도 연산 장치(31)는 (2)식에 기초하여 출구측 속도(v)를 구하지만 본 발명에 있어서는 속도 지령신호(V1)에 계수 장치(27)에서의 계수(k2)(단 k2>1)를 곱셈하여 속도 연산장치(31)에 입력하고 있다. 이 때문에 속도 연산 장치(31)에서 출력하는 속도 지령신호(v1)는 (2)식에서 구하는 출구측 속도(v)에 의하여 계수(k2)에 응한분 만큼 커진다. 계수(k2)는 수직 압연기(3)에서 판폭 압연되는 판재(1)에 0.2∼0.5㎏/㎡의 미소장력이 걸리는 것과 같은 값에 선정된다. 속도 제어 장치(32)는 속도 지령신호(v1)에 응하여 전동기(17)를 제어함으로써 수평 압연기(4)의 롤이 속도(v1)로서 구동된다. 수평 압연기(4)의 롤 속도(v1)는 수평 압연기(2)의 롤 속도(v1)에서 계수(k2)에 응하여 약간 높은 값이 된다. 이 결과 수직 압연기(3)에서 압연되는 판재(1)에는 미소 장력이 걸리는 것이 된다. 이같이 하여 피압연재(1)에 미소 장력을 부여하는 것에 의하여 피압연재(1)에 구부러짐등의 형상 불량을 유발하는 일없이 판폭 제어를 행할 수 있다. 또 속도연산장치(31)는 상시 (2)식의 연산을 행하여 속도지령신호(v1)를 출력하므로 판폭 압연중에 판폭설정장치(29)에서 판폭 목표치를 변경하여도 장력 변동이 발생하는 것을 확실히 방지할 수 있다.
더욱 제1도의 실시예에 있어서는 판폭 목표치(bs)를 속도 연산장치(31)에 입력하고 있으나 개도 검출장치(18)의 롤 개도 신호(판폭 실제치)를 속도 연산장치(31)에 부여하도록 하여도 좋은 것을 용이하게 이해되는 것이다.
이 같이 하여 판폭 제어장치에서 판폭 압연된 판재(1)는 3스탠드의 마감 압연기(7)에 송부되어 판두께 압연이 행하여진다. 마감 압연기(7)의 각 스탠드(7A), (7B), (7C)는 다음과 같이하여 연속 속도 제어가 행하여진다.
속도 설정장치(34)는 마감 압연기(7)의 라인 속도를 설정하는 것으로서 계수장치(33)로 부터의 속도신호(k3v1)(k3는 계수장치(33)의 계수)를 입력하여 라인 속도 설정치를 보정한다. 속도지령장치(35), (36), (37)는 라인속도 설정치를 입력하고 각 스탠드의 속도지령 신호를 출력한다.
속도지령장치(35), (36), (37)의 속도 지령신호는 하류측에 됨에 따라 크게되도록 한다.이것은 피압연재(1)에 소정의 장력을 부여하기 위한 것이다.
이상과 같이 하여서 판재(1)의 판폭 압연을 행하는 것이다. 수직 압연기(3)의 입구측과 출구측에 수평압 연기를 배치하고 양 수평압연기의 롤 속도를 제어하는 것에 의하여 피압연재(1)에 소정 장력을 부여하도록 되어 있다. 따라서 피압연재(1)에 구부러짐이 발생하는 일 없이 판폭 제어를 잘 행할 수 있다. 또 출구측 수평 압연기의 롤 속도는 피압연기(1)의 판폭(판폭 목표치 혹은 판폭 실제치)을 고려하여 결정하고 있으므로 압연중에 판폭 목표치가 설정 변경되어도 장력 변경이 발생하는 것을 확실히 방지할 수 있다.
제2도에 본 발명의 다른 실시예의 요부를 표시한다. 제2도는 양 수평 압연기의 속도차에서 장력을 연산에 의하여 구하고 미소한 소정 장력을 부여 하도록 한 것이다.
제2도에 있어서 제1도와 동일 기호의 것은 상당한 것을 표시한다.
수평 압연기(2), (4)의 구동 기동기(15), (17)에 속도검출용의 펄스를 발생하는 펄스 발생기(41), (42)가 기계적으로 연결되어 있다. 펄스 발생기(41), (42)에서 발생하는 속도 펄스는 장력연산제어장치(43)에 입력된다.
장력 연산장치(43)는 다음식에 의하여 장력실제치(TO)를 구한다.
TO=∫(v1-v1)dt ………………………………………(3)
장력 연산장치(43)는 예를 들면 100ms마다 (3)식의 연산을 행하여 장력 실제치(TO)를 구한다. 장력 연산장치(43)가 디지털 연산을 행하는 것이면 단위 시간(예를 들면 100ms)당의 양 속도펄스의 차에 의하여 장력 실제치(TO)를 구할 수가 있다.
장력 설정장치(44)에서 설정하는 장력 설정치(TS)와 장력 실제치(TO)를 연산기(45)로서 표시한 극성으로 비교하고 그 편차를 장력 제어장치(46)에 입력한다. 장력 제어장치(46)는 연산을 행하여 장력 편차가 0이 되는 것과 같은 속도지령 신호(v1)신호를 출력하고 속도제어장치(32)에 더한다.
장력 제어장치(46)는 장력 편차가 부(負)일 때는 속도지령신호(v1)를 크게한다. 한편 계수장치(47)는 판폭설정장치(29)로서 설정하는 판폭목표치(bs)를 입력하고 판폭 목표치의 변화에 수반하는 속도 보정량을 표시하는 속도영향 계수(αv/αb)를 구한다. 속도영향 계수는 통상 시운전 등의 때에 실측하여 구할 수 있다.
속도 영향계수가 커지면 속도 보정량을 증가시켜 수평 압연기(4)의 롤 속도를 크게한다.
속도 제어장치(32)는 장력 제어장치(46)에서 부여되는 속도지령 신호(v1)와 계수장치(47)로 부터의 속도 보정량을 가산하여 전동기(17)를 제어하고 수평 압연기(4)의 롤 속도를 제어한다. 그 결과 수평 압연기(2), (4)간의 판재(1)에 걸리는 장력은 장력 설정장치(44)에서 설정하는 설정치(TS)에 제어된다.
이와 같이 제2도에 표시하는 실시예에 있어서도 판폭 압연을 행할 때에 피압연재에 미소 장력을 부여할 수가 있다. 그리고 압연중에 판폭 목표치가 설정 변경되어도 판재(1)의 장력을 설정치(TS)로 할 수가 있어서 장력 변동을 방지할 수 있다.
제3도에 본 발명의 또 다른 실시예를 표시한다.
제3도에 표시하는 실시예는 판재(1)의 장력을 장력 검출기(49)에서 검출하고 장력 설정장치(44)에서 설정하는 장력 설정치(TS)와 비교하도록 한 것이다. 또 다른 것은 제2도에서 표시하는 실시예와 동일하다.
제3도에 표시하는 실시예에 있어서도 판재(1)에 미소 장력을 부여할 수 있음과 아울러 판폭 목표치(bs)를 설정 변경하여도 장력이 변동하는 것을 방지할 수 있다.
제4도에 본 발명의 또 다른 실시예를 표시한다.
제4도에 표시하는 실시예는 입구측 수평 압연기(2)의 롤 속도(V1)를 입력하여 출구측 수평 압연기(4)의 롤 속도(v1)를 연산에 의하여 구하도록 한 것이다.
수평 압연기(2), (4)간의 판재(1)에 필요로하는 미소 장력은 판재(1)의 재질에 의하여 정하여진다.
따라서 소정의 장력을 부여하기 위한 수평 압연기(1)의 롤 속도(v1)는 (3)식에서 다음식과 같이 구할 수가 있다.
Figure kpo00001
(4)식의 dT/dt는 설정장력의 미소 시간에 있어서의 변화율이다.
속도연산장치(50)는 수평 압연기(2)의 속도지령신호(V1)를 입력하고 (4)식의 연산을 행하여 속도지령신호(v1)를 구하고 속도제어장치(32)에 부여한다.
속도제어장치(32)에는 제2도의 실시예와 같이 계수장치(47)로 부터 속도보정 신호도 부여된다.
속도제어신호(v1)와 속도 보정신호를 가산하여 수평 압연기(4)의 롤 속도를 제어한다. 수평 압연기(4)의 롤 속도는 (4)식을 만족하도록 제어되므로 판재(1)에는 미리 정한 설정장력(TS)을 부여할 수 가 있다.
이와같이 제4도에 표시하는 실시예에 있어서도 판재(1)에 미소 장력을 부여할 수 있음과 더불어 판폭 목표치의 설정 변경시의 장력 변동을 방지할 수 있다.
이상 설명한 것과 같이 본 발명에 의하면 수직 압연기의 입구측과 출구측에 배치한 양 수평 압연기의 롤 속도를 제어하는 것에 의하여 피압연재에 소정 장력을 부여하고 있다. 따라서 판폭 압연을 행할 때에 피압연재에 대하여 형상불량을 유발하는 일 없이 양호한 판폭 압연을 행할 수가 있다. 또 판폭 압연중에 판폭 목표치를 설정변경하여도 장력 변동이 발생하는 것을 확실히 방지할 수가 있다.
또한 상술한 실시예는 수직 압연기가 1대의 경우이나 복수대의 수직 압연기에서 판폭 압연을 행하는 경우에도 각 수직 압연기의 입구측과 출구측에 각각 수평 압연을 배치하는 것에 의하여 똑같이 행할 수 있는 것은 물론이다.
또한 본 발명은 연주기에서 송출되는 피압연재를 연속하여 판폭 압연하는 경우 뿐만 아니라 선행 기술 문헌으로서 계시한 특개소 61-186106호에 기재되어 있듯이 연주기에서 송출된 피압연재를 보온실에 감고 감기가 완료된 후에 수직 압연기에서 판폭 압연을 행하는 것이라 할지라도 같은 효과를 얻을 수 있다.

Claims (7)

  1. 입력된 판폭목표치에 의거해서 피압연재의 판폭압연을 행하는 수직압연기(3)와, 상기 수직압연기(3)의 입력측에 배치된 제1수평압연기(2)와, 상기 수직압연기(3)의 출력측에 배치된 제2수평압연기(4)로 되는 판재열간압연설비의 제어 방법에 있어서, 주어진 제1속도지령신호에 의해 상기 제1수평압연기(2)의 롤속도를 제어하고, 상기 제1압연기(2)과 상기 제2압연기(4)간의 상기 피압연재에 소정장력을 부여하기 위한 상기 제2의 수평압연기(4)의 압연기 속도를 연산에 의해 구하는 제2속도지령신호로 해서 출력하며, 상기 판폭목표치에 응한 속도영향계수에 의거해서 속도보정량을 출력하고, 상기 제2속도지령신호와 상기 속도 보정량에 의해 상기 제2수평압연기(4)의 롤속도를 제어하며, 제2수평압연기(4)의해 판두께에 영향을 받지 않도록한 장력제어를 행하는 것을 특징으로하는 판재열간압연설비의 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수직압연기(3)의 롤 개도를 제어하는데 판재폭(bs)의 목표치가 이용되고, 판재폭(bs)의 목표치가 판재폭(bs) 목표치의 크기에 의해 속도계수에 의거한 속도보정량을 추력하는데 사용되는 판재열갑압연설비의 제어방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 판재(1)의 장력이 제1수평압연기(2)와 제2수평압연기(4)사이에서 검출되고, 상기 제2수평압연기(4)의 롤 속도는 장력의 설정값과 상기 장력검출수단에 의해 검출된 장력의 실제값사이의 차이에 의해 연산해서, 그 연산결과를 상기 제2속도지령신호로서 출력하는 판재열간압연설비의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 판재(1)에 작용하는 장력이 상기 수평 압연기쌍(2, 4)에 의거해서 연산되는 판재열간압연설비의 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서, 판폭(bs)의 목표치가 상기 수직압연기(3)의 롤의 개도를 제어하는 데 사용되고, 상기 제1수평압연기(2)의 롤 속도와 판재폭(bs)의 상기 목표치와 상기 수직압연기(3)의 입구측에 상기 판재의 판재폭(bs)의 실제값이 상기 제2수평압연기(4)의 롤속도를 연산하는데 사용되어서 상기 제2속도지신호로 출력되며, 상기 제2수평압연기(4)의 롤속도는 상기 제2속도지령신호와 상기 속도보정량에 의거 제어 되는 판재열간압연설비의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 판재(1)는 소정의 폭과 두께로 상기 제1수평압연기(2)의 상류공정으로 전달되고, 상기 제1속도 지령신호는 판재(1)의 전달속도에 의거해서 결정되는 열간압연설비의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 톤디쉬(12)에 저장된 용강(11)이 판재 모양으로 되는 열간압연설비의 제조방법.
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