KR101674773B1

KR101674773B1 - 마무리압연기에서의 스트립 메탈 아웃 방법

Info

Publication number: KR101674773B1
Application number: KR1020140190236A
Authority: KR
Inventors: 심영섭; 고영주; 조용석; 정제숙; 박경미; 송석철
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2016-11-10
Anticipated expiration: 2034-12-26
Also published as: KR20160079947A; CN105728468A; CN105728468B

Abstract

본 발명은, 연주압연 직결공정의 마무리압연기(finishing mill)에서 스트립(strip)의 미단부가 후단 스탠드(stand)에서 메탈 아웃(metal out)되기 직전에 복수의 스탠드의 롤 간격(roll gap)을 스트립의 진행방향을 따라 순차적으로 크게 하여 스트립 미단부의 압연 두께를 두껍게 하는 것을 특징으로 하여, 박물재의 미단부 통판시 빈번하게 발생하던 판꼬임 및 판소착을 방지하여 롤(roll) 사고 및 품질불량을 막고, 부정기 워크롤(work roll) 교체시에 발생되는 바 플레이트(bar plate) 때문에 발생하는 실수율 저하를 막을 수 있는 마무리압연기에서의 스트립 메탈 아웃(strip metal out) 방법을 제공한다.

Description

마무리압연기에서의 스트립 메탈 아웃 방법{Method of strip metal out in finishing mill}

본 발명은 마무리압연기(finishing mill)에서의 스트립 메탈 아웃(strip metal out) 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연주 압연 직결공정인 CEM 프로세스에 적용되는 기술로써 박물재 배치(batch) 압연과 연연속압연의 마지막 코일을 안정적으로 압연하기 위한 마무리 압연에서의 스트립 메탈 아웃 방법에 관한 것이다.

종래의 압연방법은 박물재를 압연하는 압연기에서 스트립(strip)이 메탈 아웃(metal out)되면서 직진하지 않고 사행하게 되면서, 판꼬임과 롤(roll)에 판소착이 발생하게 되고, 이에 조업이 중단되거나 롤 크랙(roll crack)이 발생해서 생산성 저하 및 원가상승의 문제가 있었다.

특히, 연연속압연에서는 내마모성이 낮고 내꼬임성이 높은 재질의 워크롤을 사용해야 하는 제약이 발생하므로 워크롤 마모에 의한 연연속압연매수 감소가 발생하는 문제가 있었다.

국내공개특허 제10-1999-0059961호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 연주압연 직결공정인 CEM 프로세스에 적용되는 기술로써 박물재 batch압연과 연연속압연의 마지막 코일을 안정적으로 압연할 수 있는 마무리압연기에서의 스트립 메탈 아웃 방법을 제공하는데 그 주된 목적이 있다.

또한, 본 발명의 목적은, 압연두께를 급격하게 상향함으로써 불가피하게 발생하는 최종제품두께에서의 불량부위를 최소화하기 위한 마무리압연기에서의 스트립 메탈 아웃 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은, 연주압연 직결공정의 마무리압연기(finishing mill)에서 스트립(strip)의 미단부가 후단 스탠드(stand)에서 메탈 아웃(metal out)되기 직전에 복수의 스탠드의 롤 간격(roll gap)을 스트립의 진행방향을 따라 순차적으로 크게 하여 스트립 미단부의 압연 두께를 두껍게 하는 것을 특징으로 하는 마무리압연기에서의 스트립 메탈 아웃(strip metal out) 방법을 제공한다.

본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 스트립의 미단부가 메탈 아웃될 때, 압연두께를 변경하기 위한 설정 값들을 계산하고, 상기 설정 값들에 따라 각 스탠드의 압연속도를 조정할 수 있다.

본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 각각의 스탠드별로 개별적인 ㅇ아압연속도 제어가 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 박물재의 미단부 통판시 빈번하게 발생하던 판꼬임 및 판소착을 방지하여 롤(roll) 사고 및 품질불량을 막고, 부정기 워크롤(work roll) 교체시에 발생되는 바 플레이트(bar plate) 때문에 발생하는 실수율 저하를 막을 수 있는 효과가 있다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마무리압연 공정을 스트립의 진행순서에 따라 개략적으로 나타낸 측면도이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 연주압연 직결공정의 마무리 압연기에서의 스트립 메탈 아웃 방법을 첨부된 도면을 참고하여 보다 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 적용되는 마무리압연기는 제1 내지 제5 스탠드(1-5)를 포함하며, 스트립이 제1 스탠드(1)에서 제5 스탠드(5)를 향해 공급되며 연속하여 메탈 아웃되어진다.

본 실시예에서는 스탠드를 5개로 하여 설명하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 스탠드의 수는 4개 이하이거나 6개 이상이 될 수 있다.

이때, 스트립(100)은 제1 스탠드(1) 전방에 스케일 제거기(30: FSB, finishing mill scale braker)를 설치하여, 마무리 압연 전에 스트립의 표면에 있는 스케일을 제거하는 공정을 먼저 수행할 수 있다.

또한, 스케일 제거기(30)의 전방에는 스트립(100)의 선미단을 절단하기 위해 크롭절단기(40: crop shear)가 설치될 수 있다.

또한, 크롭절단기(40)의 전방에는 스트립(100)의 평탄도를 교정하기 위한 레벨러(10: leveler)가 설치될 수 있다.

본 실시 예에서는, 마무리압연기의 제어장치가 레벨 2(level 2) 영역의 PCS(전기제어기: process control system)와, 레벨 1(level 1) 영역의 PLC(programmable logic controller)를 포함한다.

상기 PCS는 실시간으로 수집한 압연실적정보를 바탕으로 사상압연기(Finishing Mill)의 각 스탠드(stand)에서의 출측 두께를 계산하고, 변경해야 할 두께의 각 스탠드의 롤 간격(roll gap), 압연속도(speed), 압연하중, 압하율, 선진률, SSRH(stand speed rheostat), 램프(ramp) 도달시간, APC(자동위치제어: auto position control) 소요 횟수(count) 등을 계산하고 설정하는 역할을 한다.

상기 APC는 공장자동화의 단계에서 상위 계산기의 설비의 설정 값으로 설비 위치를 제어하는 것을 의미하며, 본 실시 예에서도 설정 값으로 마무리압연기의 위치를 제어하는 것을 의미한다.

또한, 상기 APC 소요횟수는 레퍼런스 시그널(reference signal)을 여러 번에 걸쳐서 나눠서 보내는 것을 의미한다.

상기 SSRH는 탠덤 롤링 밀(tandem rolling mill)인 마무리압연기에서 압연재료의 매스 플로우 밸런스를 맞추기 위해 모든 스탠드들이 동기되어 속도제어를 하는 것이 아니라 각각의 스탠드가 독립적으로 속도제어를 하는 것을 의미한다.

즉, 본 실시 예에서는, 동시간에 각각의 스탠드(1-5)에서 매스 플로우가 서로 상이하기 때문에, 각 스탠드 간의 일정한 장력을 유지하기 위해 각 스탠드별로 개별적인 속도제어가 이루어져야 하며, 그러한 제어를 수행하는 것들의 시퀀스적인 것을 의미한다.

상기 PLC는 상기 레벨 2에서 받은 정보를 적정한 시기에 압연기에 APC에 레퍼런스(reference)로 제공하는 역할을 한다.

위와 같이 구성된 본 실시 예의 마무리압연기는 연주 압연 직결공정에서 다음과 같은 방법으로 구동된다.

본 실시 예의 마무리압연기는, 도 1에서와 같이, 입측온도계(50, FET: finishing mill entry temperature)에 오프 이벤트(off event)가 발생 되면 제1 내지 제5 스탠드(1-5)의 롤 간격, 압연속도 및 압연하중 실적을 각각 수집하고, 그 정보를 바탕으로 현재의 제1 내지 제5 스탠드(1-5)의 출측 두께를 각각 계산한다.

이때, 입측온도계(50)는 온도계측뿐만 아니라 스트립(100)의 미단부의 위치 검출역할을 함께 수행한다.

그리고, 계산된 두께를 기준으로 각각의 제1 내지 제5 스탠드(1-5) 별로 변경해야 할 목표두께를 계산한 후 그에 따른 압연설정값(롤 간격, 압연속도, 압연하중, 압하율, 선진률)과 압연 중 두께변경을 위한 설정 값(SSRH, 램프 도달시간, APC 소요횟수)을 계산하여 상기 PLC로 설정 값을 전송한다.

다음으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 스탠드(2)에 메탈 아웃 이벤트가 발생되면, 상기 PLC는 수신된 설정 값을 통해 제3 스탠드(3)의 롤 간격을 변경두께 설정값으로 변경함(A1)과 동시에 압연속도(B1)도 변경된 SSRH가 적용되도록 램프 시작점(P1)에 APC를 실행하며, 이때 제2 스탠드(2)의 속도는 제3 스탠드(3)와의 장력을 유지하기 위해 독립적으로 제2 스탠드(2)만 속도가 증가하는 제어가 수행된다.

이러한 제어가 수행되는 이유는, 장력이 급격하게 변동되면 압연기 내에서 소재의 직진성이 악화 되어 폭이 줄어들게 되고, 심한 경우 파단이 발생할 수 있기 때문이다.

다음으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 제3 스탠드(3)에서 APC를 실행한 지점으로서 램프 시작점(P2)이 제4 스탠드(4)에 도달하면, 상기 PLC는 제4 스탠드(4)의 롤 간격을 변경두께 설정 값으로 변경(A2)함과 동시에 제4 스탠드의 압연속도(B2)도 변경된 SSRH가 적용되도록 APC를 실행하고, 그와 동시에 제3 스탠드(3)의 압연속도(B1)는 제4 스탠드(4)와의 장력을 유지하기 위해 변화되는 SSRH가 적용되도록 독립적으로 APC를 실행한다.

다음으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 제4 스탠드(4)에서 APC를 실행한 지점으로 램프 시작점(P3)이 제5 스탠드(5)에 도달하면, 상기 PLC는 제5 스탠드(5)의 롤 간격을 변경두께 설정 값으로 변경(A3)함과 동시에 제5 스탠드(5)의 압연속도(B3)도 변경된 SSRH가 적용되도록 APC를 실행하고, 그와 동시에 제3 및 제4 스탠드(3, 4)의 압연속도(B1, B2)도 제5 스탠드(5)와의 장력을 유지하기 위해 변화되는 SSRH가 적용되도록 각각 APC를 실행한다.

본 실시 예에서, 모든 APC는 설정 값에 있는 APC 소요횟수로 균등하게 나누어서 단계적으로 실행되도록 하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 레벨1의 PLC에서 마무리압연기의 모터 또는 실린더 등의 동작을 위해 레퍼런스 시그널(reference signal)을 보내게 되는데, 이때 이러한 동작은 한번에 수행하는 것이 아니라 여러 번에 걸쳐 나눠서 하는 것이 바람직하며, 이렇게 레퍼런스 시그널을 여러 번에 걸쳐 나눠서 보내는 것을 APC 소요횟수로 정의한다.

위와 같이 레퍼런스 시그널을 여러 번에 걸쳐 나눠서 보내는 것은, 제1 내지 제5 스탠드(1-5)의 APC량이 서로 다르기 때문에, 동시간에 각 스탠드의 동작시간에서 시작과 끝을 동일하게 맞추어서 각 스탠드 간의 장력을 일정하게 유지하기 위한 개별 속도제어를 하기 위함이며, 이를 통해 스탠드 간의 상이한 매스플로우(mass flow)를 일치시키기 위한 것이다.

한편, 도면부호 21, 23, 35, 27은 제1 내지 제5 스탠드(1-5) 간 매스플로어의 밸런스(balance)를 제어하기 위한 루퍼(looper)를 나타내며, 도면부호 22, 24, 26, 28은 상기 루퍼 단부에 설치된 루퍼 롤러를 나타낸다.

위와 같은 본 실시 예에 따르면, 박물재 대비 후물재에서 판사행의 정도가 현저히 낮아지는 물리적 성질을 이용해서 스트립 미단부가 마무리 압연 후단 스탠드(stand)에서 메탈 아웃 되기 직전에 스트립의 압연두께를 급격히 상향하여 압연함으로써, 판꼬임을 회피하는 방법을 제공하고 압연두께의 증대와 더불어서 각 스탠드 간 매스플로우(mass flow)의 안정을 통해 통판성을 확보할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 도면에 도시된 실시 예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형 예 또는 다른 실시 예가 가능하며, 본 발명의 진정한 보호범위는 이어지는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

1-5 ; 제1 내지 제5 스탠드
10 ; 레벨러
30 ; 스케일 제거기
40 ; 크롭절단기
50 ; FET
100 ; 스트립

Claims

연주압연 직결공정의 마무리압연기(finishing mill)에서 스트립(strip)의 미단부가 후단 스탠드(stand)에서 메탈 아웃(metal out)되기 직전에 복수의 스탠드의 롤 간격(roll gap)을 스트립의 진행방향 및 램프(ramp) 도달시간에 따라 순차적으로 크게 하여 스트립 미단부의 압연 두께를 두껍게 하며,
상기 스트립의 미단부가 메탈 아웃될 때, 압연두께를 변경하기 위한 설정 값들을 계산하고, 상기 설정 값들에 따라 각 스탠드의 압연속도를 동시간에 각 스탠드의 동작시간에서 시작과 끝을 동일하게 맞추어서 각 스탠드 간의 장력을 일정하게 유지하기 위하여 2회 이상에 걸쳐 개별적으로 조정하는 것을 특징으로 하는 마무리압연기에서의 스트립 메탈 아웃(strip metal out) 방법.
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