KR100490994B1 - 쌍롤형 박판주조장치의 웨지제어를 통한 압하력 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쌍롤형 박판주조장치에서의 웨지(Wedge) 제어를 통한 압하력 제어방법에 관한 것으로, 용탕으로부터 직접 박판을 주조하는 쌍롤형 박판주조장치에서 압하력 제어시 주조되는 박판의 양쪽 두께 즉, 드라이브사이드(drive side, 이하 DS라 함)와 비드라이드사이드(non drive side, 이하 NDS라 함)의 두께를 일정하게 유지하도록 웨지를 제어해 줌으로써 양 사이드의 박판두께가 일정하게 유지됨은 물론 롤의 평행도를 맞추어 롤의 손상을 방지할 수 있도록 하는 웨지제어를 통한 압하력 제어방법에 관한 것이다.

본 발명은 쌍롤의 전체기준압하력을 계산하는 단계와, DS 및 NDS 각각의 웨지제어에 필요한 웨지기준압하력을 계산하는 단계와, 상기 DS 및 NDS의 실측압하력을 검출하는 단계와, 상기 전체기준압하력을 절반으로 나누어 DS 및 NDS용 기준압하력을 계산하는 단계와, 상기 계산된 기준압하력과 웨지기준압하력을 연산하여 최종기준압하력을 계산하는 단계 및 상기 최종기준압하력을 이용하여 상기 DS 및 NDS의 압하력을 제어하는 단계로 이루어진다.

Description

쌍롤형 박판주조장치의 웨지제어를 통한 압하력 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING LOAD PRESSURE USING WEDGE CONTROL IN THE STRIP CASTING PROCESS}

본 발명은 쌍롤형 박판주조(strip casting)장치에서의 웨지(wedge)제어를 통한 압하력 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 쌍롤형 박판주조장치에서 압하력을 제어하고자 할 때 드라이브사이드(drive side, 이하 DS라 함)와 비드라이브사이드(non drive side, 이하 NDS라 함)간에 발생하는 두께편차 즉, 웨지(Wedge)를 동시에 제어함으로써 롤의 평행도를 유지함은 물론 양호한 박판품질을 주조할 수 있도록 하는 웨지제어를 통한 압하력 제어방법에 관한 것이다.

쌍롤형 박판주조장치에서는 일정온도로 유지된 용강을 회전하는 롤 사이를 통과시켜 사용가능한 두께를 갖는 박판을 제조한다.

쌍롤형 박판주조방법에 있어서 원하는 두께의 박판을 주조하기 위해서는 무엇보다도 롤과 롤사이의 갭을 정밀하게 제어하는 것이 중요하다. 롤갭을 정밀하게 제어하기 위해서는 롤사이의 갭 즉, 고정롤과 구동롤사이의 갭을 정확하게 측정하는 것이 중요하며 또한, DS와 NDS간의 롤갭차이 역시 정밀하게 측정하는 것이 필요하다. 상기 웨지(Wedge)라 함은 롤갭(Roll Gap)의 DS와 NDS의 두께의 차이를 의미한다.

일반적으로 쌍롤형 박판주조장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 용강(3)이 서로 반대방향으로 회전하는 두 개의 롤(1,2) 사이에 통과되면서 응고되어 박판(5)으로 주조된다. 이때 응고되는 박판은 롤 반발력을 발생시키게 되는데, 상기 반발력이 압하력으로 검출된다. 상기 압하력은 롤의 뒤편에 장착된 로드셀에서 검출된다(도면 미도시). 두 개의 롤(1,2) 사이의 갭이 너무 크거나 혹은 주조 속도가 너무 빠르게 되면 응고점이 롤닙(4)의 중심선보다 더 밑으로 내려가게 되어 압하력이 점점 작아지게 되어 용강의 미응고 및 박판의 파단을 발생시키고 반대의 경우에는 응고점이 위로 상승하게 되어 높은 압하력이 발생된다. 롤갭, 주소속도, 압하력은 박판의 응고성을 나타내는 대표적인 주조 파라메타이다.

종래에는 주조가 시작되면 주조 특성상 정상상태에 도달하기까지의 과도기간 동안에는 박판에 가해지는 압하력을 일정하게 제어하여 원하는 두께로 박판을 제조하였다. 즉, 압하력을 제어하여 주조 초기에 생성된 박판이 안정적으로 코일러(7)까지 안정적으로 인발될 수 있도록 하였다.

그러나 종래의 방법에서는 단순하게 압하력 제어만을 수행했기 때문에 DS와 NDS간의 두께차이로 인하여 롤의 평행도가 흐트러지고 이로써 롤의 손상을 초래하는 문제점이 있었다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 일정한 압하력을 제어함과 동시에 박판의 DS와 NDS의 두께도 일정하게 유지하도록 함으로써 롤의 평행도를 유지하도록 하며, 롤의 손상을 방지할 수 있음은 물론 주조 초기의 과도상태를 효과적으로 제어하여 우수한 품질의 박판을 제조할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 구성수단으로서, 고정롤과 구동롤로 이루어진 쌍롤형 박판주조장치에서의 웨지(Wedge) 제어를 통한 압하력 제어방법에 있어서,

상기 쌍롤의 전체 기준압하력을 설정하는 단계,

상기 쌍롤의 드라이브사이드(drive side;이하 DS라 함)의 실측압하력 및 비드라이브사이드(non drive side;이하 NDS라 함)의 실측압하력을 각각 검출하는 단계,

상기 각각 검출된 드라이브사이드 및 비드라이브사이드의 실측압하력의 합과 상기 설정된 전체 기준압하력과의 차이값을 계산하고, 상기 차이값에 대응되는 상기 설정된 전체 기준압하력의 보정값을 상기 설정된 전체 기준압하력과 합산하여 새로운 전체 기준압하력으로 재설정하는 단계,

상기 보정된 전체 기준압하력을 상기 DS 및 NDS용 기준압하력으로 나누어 각각 출력하는 단계,

상기 DS의 롤갭과 NDS의 롤갭의 차이를 검출하는 단계,

상기 검출된 롤갭의 차이를 연산하여 상기 DS 및 NDS의 웨지제어에 필요한 웨지(Wedge)기준압하력을 계산하는 단계,

상기 DS 및 NDS의 웨지기준압하력과 상기 DS 및 NDS의 기준압하력을 연산하여 상기 DS 및 NDS의 최종기준압하력을 계산하는 단계, 및

상기 DS 및 NDS의 최종기준압하력에 의해 상기 DS와 NDS의 압하력을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 용강을 박판으로 주조하는 쌍롤형 박판주조장치에서 상기 박판에 가해지는 압하력을 제어함에 있어서 상기 압하력뿐만 아니라 DS 및 NDS간의 두께편차 즉, 웨지를 동시에 제어함으로써 박판의 DS와 NDS의 두께도 일정하게 유지되도록 하여 롤의 평행도를 유지하고 나아가 롤의 손상을 방지하도록 하며, 주조 초기의 과도상태를 효과적으로 제어하여 우수한 품질의 박판을 제조할 수 있도록 하는 쌍롤형 박판주조장치에서의 웨지제어를 통한 압하력 제어방법에 관한 것이다.

상기 웨지(Wedge)는 박판의 양쪽의 두께 즉, DS와 NDS에서의 롤 갭의 편차를 말하는 것으로 상기 웨지가 발생되면 롤의 평행도가 흐트러져 롤의 손상을 초래하게 되므로 웨지제어가 필요하게 되며 상기 웨지제어를 통해 압하력을 제어하게 되면 보다 우수한 품질의 박판이 생산되는 것이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 쌍롤형 박판주조장치의 고정롤(1)과 구동롤(2)의 평면도로서 상기 고정롤(1)과 구동롤(2)의 사이에는 용강(3)이 도시되어 있다. 이때, 상기 고정롤(1)과 구동롤(2)의 양측면을 각각 드라이브사이드(DS)와 비드라이브사이드(NDS)라고 하며, 상기 고정롤(1)과 구동롤(2)의 양측면(DS,NDS)에서의 롤갭(a,b)의 두께차이(즉, a-b)를 웨지(Wedge)라고 명칭한다.

도 3은 본 발명에 의한 웨지제어를 통한 압하력 제어방법이 적용된 장치를 도시한 블록구성도로서 상기 장치는, DS 실측압하력 검출부(32)에서 실제 DS 측에 가해진 실제 압하력을 검출한 실측압하력(S12)과 실제 NDS 측에 가해진 실제 압하력을 측정하여 NDS 실측압하력 검출부(33)에서 검출한 실측압하력(S14)을 합산하는 가산기(42)와, 상기 가산기(42)에서 합산되어 출력된 전체 실측압하력(S15)과 기설정된 전체 기준압하력(S1)의 차이를 감산하는 감산기(41)와, 상기 감산기(41)에서 출력된 값(S2)을 PI연산기로 연산하는 PI연산부(22)와, 상기 PI연산부(22)에서 출력된 기설정된 전체 기준압하력과 전체 실측압하력과의 차이값(S3)을 상기 기설정된 기준압하력(S1)과 합산하여, 상기 차이값(S3)을 고려하여 전체 기준압하력을 보정한 새로운 기준압하력(S4)을 출력하는 가산기(43)와, 상기 보정된 기준압하력(S4)를 DS 및 NDS용으로 각각 절반으로 나누어 DS용 기준압하력(S5)과 NDS용 기준압하력(S6)으로 출력하는 제산기(23)와, 상기 NDS의 갭에 대한 DS의 갭차이(S8)를 검출하는 DS 웨지검출부(27)와, 상기 DS의 갭에 대한 NDS의 갭차이(S10)를 검출하는 NDS웨지검출부(29)와, 상기 검출값(S8,S10)으로 웨지제어 기준압하력(S7,S9)을 설정하는 DS 및 NDS 웨지제어부(26,28)와, 상기 웨지제어 기준압하력(S7,S9)와 상기 DS 및 NDS용 기준압하력(S5,S6)을 합산하는 가산기(44,45)와, 상기 가산기(44,45)에서 출력된 DS 및 NDS용 최종기준압하력(S11,S13)신호를 받아 각각 DS 및 NDS 압하력을 제어하는 DS 및 NDS 압하력 제어부(24,30) 및 상기 제어부(24,30)에 의해 제어되는 DS 및 NDS롤을 구비한다.

상술한 본 발명을 구현하기 위한 장치에 따른 웨지제어를 통한 압하력 제어방법을 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3을 참조하여 내부 동작의 흐름을 설명하면, 전체 기준압하력 설정부(21)내의 가산기(42)에서 DS 및 NDS의 실측압하력(S12,S14)을 합산하여 전체 실측압하력(S15)를 출력한다. 상기 출력값(S15)과 상위 제어부(미도시)에서 기설정된 전체 기준압하력(S1)을 감산기(41)에서 감산하여 그 차이값(S2)을 출력한다. 연산부(22)에서는 상기 차이값(S2)에 대응되는 상기 기설정된 전체 기준압하력(S1)의 보정값(S3)을 출력하게 된다. 상기 보정값(S3)은 전체 기준압하력과 실제 발생되고 있는 전체 실측압하력과의 차이값으로서 앞으로 보정되어 적용될 값이 된다. 가산기(43)에서는 상기 보정값(S3)과 기설정된 전체 기준압하력(S1)을 합산하여 새로이 보정된 전체 기준압하력(S4)을 출력한다. 상기 보정된 전체 기준압하력(S4)은 DS 및 NDS에 새로이 적용될 목표치인 기준압하력이 된다. 이후, 제산기(23)에서 상기 전체 기준압하력(S4)을 DS와 NDS용 기준압하력(S5,S6)으로 분배하여 각각 출력한다.

또한, DS 및 NDS웨지검출부(27,29)에서는 각각 NDS에서의 갭에 대한 DS 갭의 차이(S8)와 DS 갭에 대한 NDS 갭의 차이(S10)를 검출한다. 상기 웨지의 발생은 DS와 NDS의 방향이 반대이므로 그 차이값은 DS 웨지검출부(27)에서는 - DS_gap + NDS_gap으로 계산하여 검출하고 NDS 웨지검출부(29)에서는 DS_gap - NDS_gap으로 계산하여 검출한다. 여기서, DS_gap 및 NDS_gap은 각각 DS의 롤갭(a) 및 NDS의 롤갭(b)을 말한다.

상기 DS 및 NDS 웨지검출부(27,29)에서 검출된 웨지 검출값(S8,S10)으로 DS 및 NDS 웨지제어부(26,28)에서는 DS 및 NDS용 웨지기준압하력(S7,S9)을 출력한다. 출력된 DS 및 NDS용 웨지기준압하력(S7,S9)과 상기 DS 및 NDS용 기준압하력(S5,S6)을 합산하는 가산기(44,45)에서 DS 및 NDS용 최종기준압하력(S11,S13)을 출력한다. 상기 최종기준압하력(S11,S13)은 압하력 제어뿐만 아니라 웨지제어 보상값이 포함된 실질적인 목표값이 되는 압하력의 기준값이다.

DS 및 NDS 압하력 제어부(24,30)에서 상기 최종기준압하력(S11,S13)을 연산하여 각각 DS 및 NDS 롤(25,31)을 제어하게 된다.

상기와 같은 방법으로 초기의 과도상태에서 압하력 제어시 웨지 발생에 대한 제어를 통해 DS 및 NDS 롤을 제어할 수 있게 된다.

정상상태에 도달하여 전체 기준압하력(S1)과 전체 실측압하력(S15)이 동일하게 되어 차이(에러)가 발생하지 않게 되면 PI연산기로 이루어진 연산부(22)에서 P연산기에 의한 출력은 제로가 되고 I연산기에 의한 부분만 남게 되는데 이 값은 결국 DS 및 NDS용 웨지제어부(26,28)에 의해 발생된 웨지 기준압하력(S7,S9) 분량만큼이 된다.

이와 같이, 본 발명에 의한 웨지제어를 이용한 알고리즘을 통한 압하력 제어방법은 종래의 단순히 압하력만을 제어함으로써 발생되는 롤 평형도의 틀어짐과 롤 손상을 방지하고 웨지의 발생을 차단함으로써 균일한 품질의 박판을 생산함은 물론 무리한 웨지 발생시 나타날 수 있는 롤의 손상을 방지할 수 있게 된다.

도 1은 쌍롤형 박판주조장치의 개략도이다.

도 2는 본 발명에 따른 쌍롤형 박판주조장치의 고정롤과 구동롤 평면도이다.도 3은 본 발명에 의한 쌍롤형 박판주조장치에서의 웨지 제어를 통한 압하력제어방법에 따른 제어루프를 보이는 블록구성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 고정롤 2 : 구동롤

3 : 용강 4 : 롤 닙(roll nip)

5 : 박판 6 : 디스차지 라인(discharge line)

7 : 코일러 21 : 전체 기준압하력 설정부

22 : PI 연산부 23 : 제산기

24 : DS용 압하력 제어부 25 : DS 롤

26 : DS용 웨지 제어부 27 : DS 웨지 검출부

28 : NDS용 웨지 제어부 28 : NDS 웨지 검출부

30 : NDS 압하력 제어부 31 : NDS 롤

32 : DS 실측압하력 검출부 33 : NDS 실측압하력 검출부

Claims (3)

1. 고정롤과 구동롤로 이루어진 쌍롤형 박판주조장치에서의 웨지(Wedge) 제어를 통한 압하력 제어방법에 있어서,

   상기 쌍롤의 전체 기준압하력을 설정하는 단계;

   상기 쌍롤의 드라이브사이드의 실측압하력 및 비드라이브사이드의 실측압하력을 각각 검출하는 단계;

   상기 각각 검출된 드라이브사이드 및 비드라이브사이드의 실측압하력의 합과 상기 설정된 전체 기준압하력과의 차이값을 계산하고, 상기 차이값에 대응되는 상기 설정된 전체 기준압하력의 보정값을 상기 설정된 전체 기준압하력과 합산하여 새로운 전체 기준압하력으로 재설정하는 단계;

   상기 보정된 전체 기준압하력을 상기 드라이브사이드 및 비드라이브사이드용 기준압하력으로 나누어 각각 출력하는 단계;

   상기 드라이브사이드의 롤갭과 비드라이브사이드의 롤갭의 차이를 검출하는 단계;

   상기 검출된 롤갭의 차이를 연산하여 상기 드라이브사이드 및 비드라이브사이드의 웨지제어에 필요한 웨지기준압하력을 계산하는 단계;

   상기 드라이브사이드 및 비드라이브사이드의 웨지기준압하력과 상기 드라이브사이드 및 비드라이브사이드의 기준압하력을 연산하여 드라이브사이드 및 비드라이브사이드의 최종기준압하력을 계산하는 단계; 및

   상기 드라이브사이드 및 비드라이브사이드의 최종기준압하력에 의해 상기 드라이브사이드와 비드라이브사이드의 압하력을 제어하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍롤형 박판주조장치에서의 웨지제어를 통한 압하력 제어방법
2. 제 1항에 있어서,

   상기 쌍롤의 전체 기준압하력의 보정값은 상기 드라이브사이드 및 비드라이브사이드의 실측압하력 검출값과 기설정된 전체 기준압하력의 차이를 PI연산기로 연산하여 계산하는 것을 특징으로 하는 쌍롤형 박판주조장치에서의 웨지제어를 통한 압하력 제어방법
3. 제 1항에 있어서,

   상기 드라이브사이드와 비드라이브사이드의 압하력을 제어하는 단계는, 상기 검출된 드라이브사이드 및 비드라이브사이드의 실측압하력을 상기 드라이브사이드 및 비드라이브사이드의 최종목표압하력과 비교한 후, 드라이브사이드 및 드라이브사이드 각각의 서보밸브로 인가하여 서보밸브를 움직임으로써 실린더를 독립적으로 작동시키는 것을 특징으로 하는 쌍롤형 박판주조장치에서의 웨지제어를 통한 압하력 제어방법