열연공장의 압연공정 두께계 폭계 온도계를 이용한 품질모니터링 시스템 개발 Development of quality monitoring system using thickness gauge, width gauge, themometer for a rolling operation in hot rolling mill plant원문보기
현재 운영되고 있는 제철소의 열연 공장은 24시간 상시 운전을 하고 있다. 각 공정별 주요 기능을 살펴보면 가열로, 조압연, 사상압연 및 권취 등으로 구성되어있으며, 여기에서 두께 및 폭 압연을 하고 이를 위한 소재의 온도를 조절하는데 큰 기능이 있다. 여기에는 작업의 특성상 고장 및 불량 요소가 상당히 많다. 또한 제품의 출하 이후에도 클레임이 발생하면 조사가 필요한 실정이다. 기존의 각 공정별 두께계, 폭계, 온도계에서의 독립적인 데이터 취득 및 모니터링에 의한 운전은 조업자로 하여금 많은 피로감을 준다. 이를 보완하고자 각 공정의 데이터를 통합해서 기능별로 모니터링하고 향후 작업 결과도 확인할 수 있는 통합 모니터링 시스템의 필요성이 대두되었다. 이에 압연공정 품질모니터링 시스템을 개발함으로서 보다 효율적인 운영이 가능하게 될 것으로 기대한다.
현재 운영되고 있는 제철소의 열연 공장은 24시간 상시 운전을 하고 있다. 각 공정별 주요 기능을 살펴보면 가열로, 조압연, 사상압연 및 권취 등으로 구성되어있으며, 여기에서 두께 및 폭 압연을 하고 이를 위한 소재의 온도를 조절하는데 큰 기능이 있다. 여기에는 작업의 특성상 고장 및 불량 요소가 상당히 많다. 또한 제품의 출하 이후에도 클레임이 발생하면 조사가 필요한 실정이다. 기존의 각 공정별 두께계, 폭계, 온도계에서의 독립적인 데이터 취득 및 모니터링에 의한 운전은 조업자로 하여금 많은 피로감을 준다. 이를 보완하고자 각 공정의 데이터를 통합해서 기능별로 모니터링하고 향후 작업 결과도 확인할 수 있는 통합 모니터링 시스템의 필요성이 대두되었다. 이에 압연공정 품질모니터링 시스템을 개발함으로서 보다 효율적인 운영이 가능하게 될 것으로 기대한다.
Today, hot rolled mill plant are currently operating 24 hours a day. The main processes of hot-rolled steel mill are Reheating Furnace, Roughing Mill, Fishing Mill and the Down Coiler. In the process checking over the thickness and width of rolled material, temperature control is an important factor...
Today, hot rolled mill plant are currently operating 24 hours a day. The main processes of hot-rolled steel mill are Reheating Furnace, Roughing Mill, Fishing Mill and the Down Coiler. In the process checking over the thickness and width of rolled material, temperature control is an important factor. It is quite often the cause of the work breakdown and find a bad elements for product. After the shipping out the product, when a claim occurs requires an investigation. In each process of the conventional thickness gauge, width, and thermometer. Operation by an independent data acquisition and this monitoring is problematic and straining of the operator. The monitoring process the data of each function and incorporate monitoring results can also check future work. The installation of this system will improve our efficiency and productivity. In the rolling process by developing more efficient operating quality monitoring system, this will be made possible.
Today, hot rolled mill plant are currently operating 24 hours a day. The main processes of hot-rolled steel mill are Reheating Furnace, Roughing Mill, Fishing Mill and the Down Coiler. In the process checking over the thickness and width of rolled material, temperature control is an important factor. It is quite often the cause of the work breakdown and find a bad elements for product. After the shipping out the product, when a claim occurs requires an investigation. In each process of the conventional thickness gauge, width, and thermometer. Operation by an independent data acquisition and this monitoring is problematic and straining of the operator. The monitoring process the data of each function and incorporate monitoring results can also check future work. The installation of this system will improve our efficiency and productivity. In the rolling process by developing more efficient operating quality monitoring system, this will be made possible.
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문제 정의
본 시스템은 각 계측기별로 설치되어서 운전에 필요한 데이터를 모니터링 했던 시스템을 하나의 시스템으로 통합하여 작업의 효율성 및 동일한 타이밍 조건의 작업 데이터를 한눈에 확인함으로써 조업자가 보다 편안한 운전을 할 수 있도록 도움을 주는 새로운 품질모니터링 시스템이다. 또한 각 coil별로 작업한 이력을 저장하여서 향후 품질에 대한 문제가 제기되었을 때 이를 통하여 작업 상황을 확인 할 수 있도록 구성하였다[2-4].
제안 방법
수집한 단일 시스템에서 coil을 기준으로 tracking timing별로 공정단위로 묶어서 정보를 한꺼번에 볼 수 있도록 구성하여 조업자가 한눈에 모니터링이 가능하도록 개발하였다. 또한 해당 계측기별 data에 대한 상하한 범위 값을 설정하도록 구성해서 해당 범위를 벗어나면 알람을 발생하여 조업자가 인지하도록 구성하였다.
먼저 조압연(Roughing Mill)에서 폭 편차 값을 측정하여 목표 값의 범위가 되는지 확인한다. 조압연 시작 Roll에서 마지막 Roll까지 반복적으로 압연 작업을 길이에 따라 통상적으로 최대 7번까지 한다.
본 논문에서 제안한 시스템은 기존 두께계, 폭계, 온도계의 데이터를 압연 PLC를 통하여 수집한다. 수집한 단일 시스템에서 coil을 기준으로 tracking timing별로 공정단위로 묶어서 정보를 한꺼번에 볼 수 있도록 구성하여 조업자가 한눈에 모니터링이 가능하도록 개발하였다.
본 논문에서는 열연 공정의 두께계, 폭계, 온도계 등의 독립적인 시스템에 의한 운전모니터링의 문제점들을 해결하기 위하여 단일 시스템의 품질모니터링 시스템을 제안하였고 개발된 시스템은 광양 열연 공장에 온라인 적용하였다. 조업측면에서 1대의 두께계와 3대의 폭계 및 5대의 온도계를 통합하여 하나의 시스템에서 전체를 표시하였고 각각의 tracking timing에 맞춰서 관련된 정보를 동시에 표현하여 조업의 효율화를 극대화하였다.
2∼20mm정도, 폭은 760∼1900mm 정도로 주문에 따라 다양하다. 사상압연(Finishing Mill)에서 두께, 폭, FDT(사상압연 후면 온도 : Finishing mill Delivery Temperature)값을 측정하여 정해진 목표 값으로 조절하고 7번 stand를 통과하여 FDT의 온도가 700℃ 이상일 때 두께계, 폭계, 온도계에서 data를 측정하여 오차가 얼마나 발생하는지를 trend로 표현하였다. 그림 5를 보면 폭 측정값이 목표 범위 안에서 변화하고 있는 것을 확인 할 수 있다.
본 논문에서 제안한 시스템은 기존 두께계, 폭계, 온도계의 데이터를 압연 PLC를 통하여 수집한다. 수집한 단일 시스템에서 coil을 기준으로 tracking timing별로 공정단위로 묶어서 정보를 한꺼번에 볼 수 있도록 구성하여 조업자가 한눈에 모니터링이 가능하도록 개발하였다. 또한 해당 계측기별 data에 대한 상하한 범위 값을 설정하도록 구성해서 해당 범위를 벗어나면 알람을 발생하여 조업자가 인지하도록 구성하였다.
압연공정에서 측정하고 있는 on-line data를 수집하여 모니터링 후 오차 범위를 줄이고 품질의 향상을 위해 품질 모니터링 시스템을 개발 하였다.
본 논문에서는 열연 공정의 두께계, 폭계, 온도계 등의 독립적인 시스템에 의한 운전모니터링의 문제점들을 해결하기 위하여 단일 시스템의 품질모니터링 시스템을 제안하였고 개발된 시스템은 광양 열연 공장에 온라인 적용하였다. 조업측면에서 1대의 두께계와 3대의 폭계 및 5대의 온도계를 통합하여 하나의 시스템에서 전체를 표시하였고 각각의 tracking timing에 맞춰서 관련된 정보를 동시에 표현하여 조업의 효율화를 극대화하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
열연 coil은 어떠한 형태로 열연공장에 투입되는가?
제철소에는 기능적으로 수많은 공정의 조합으로 각종 제품을 생산하고 있다. 그중에서 열연 coil은 소결 및 코크스, 제강, 연주공정 등을 거쳐서 SLAB 형태로 열연공장에 투입된다. 통상적으로 그림 1과 같이 열연공장에서는 가열로, 조압연, 사상압연, 권취 등의 과정을 거쳐서 열연 coil이 생산된다.
제철소의 열연 공장의 공정별 주요 기능은 어떻게 구성되어있는가?
현재 운영되고 있는 제철소의 열연 공장은 24시간 상시 운전을 하고 있다. 각 공정별 주요 기능을 살펴보면 가열로, 조압연, 사상압연 및 권취 등으로 구성되어있으며, 여기에서 두께 및 폭 압연을 하고 이를 위한 소재의 온도를 조절하는데 큰 기능이 있다. 여기에는 작업의 특성상 고장 및 불량 요소가 상당히 많다.
조압연의 목적은 무엇인가?
1.1 조압연(Roughing Mill)의 목적은 마무리 공정(Finishing Mill)에서 작업이 가능 하도록 SLAB의 두께를 감소시키고 SLAB를 수요가가 원하는 폭으로 압연하는 것이다. 조압연 설비는 공장의 길이와 생산성 향상을 감안하여 대부분 3 ~ 4개의 mill 로 구성되어 있으며, 정확한 코일의 폭을 확보하기 위해 에지 롤(edge roll)의 입출측에 부착되어 있다.
참고문헌 (10)
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C. Park and K. Yoon, "LBCC of Transient State for High Strength Steel in Hot Strip Mills," J. of Institute of Control, Robotics and Systems, vol. 17, no. 4, 2011, pp. 382-387.
S. Lee, H. Park, and C. Park, "Design of LTBC Controller for Tension Control in Down Coiler Process of Hot Strip Mills," J. of Institute of Control, Robotics and Systems, vol. 21, no. 4, 2015, pp. 301-308.
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