KR100362655B1 - 가역압연및 압연판 형상제어방법 및 그 제어장치 - Google Patents

가역압연및 압연판 형상제어방법 및 그 제어장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100362655B1
KR100362655B1 KR10-1998-0042855A KR19980042855A KR100362655B1 KR 100362655 B1 KR100362655 B1 KR 100362655B1 KR 19980042855 A KR19980042855 A KR 19980042855A KR 100362655 B1 KR100362655 B1 KR 100362655B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
roll
work roll
distribution
bender
rolling
Prior art date
Application number
KR10-1998-0042855A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20000025691A (ko
Inventor
이규택
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR10-1998-0042855A priority Critical patent/KR100362655B1/ko
Publication of KR20000025691A publication Critical patent/KR20000025691A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100362655B1 publication Critical patent/KR100362655B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/28—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates
    • B21B37/38—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates using roll bending
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B38/00—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product
    • B21B38/04—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product for measuring thickness, width, diameter or other transverse dimensions of the product
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B38/00—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product
    • B21B38/06—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product for measuring tension or compression
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2261/00—Product parameters
    • B21B2261/02—Transverse dimensions
    • B21B2261/04—Thickness, gauge
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2265/00—Forming parameters
    • B21B2265/12—Rolling load or rolling pressure; roll force
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2269/00—Roll bending or shifting
    • B21B2269/02—Roll bending; vertical bending of rolls

Abstract

본 발명은 가역 압연기의 형상정도를 향상시키는 제어방법 및 그 제어장치에 관한 것으로써, 스트레소 메타를 이용한 피드백제어가 가능한 가역압연기 전후에 두께 프로파일 메타를 설치하여 압연판의 평탄도 뿐만 아니라 판 크라운도 동시에 제어할 수 있는 가역압연기에서의 압연판 형상제어 방법 및 그 제어장치를 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
본 발명은 백업롤, 작업롤, 권취기, 작업롤에 벤더력을 부여하는 작업롤 벤더, 백업롤에 비대칭 압하력을 부여하는 레벨러, 및 냉각장치를 포함하여 구성되는 가역 압연기를 사용하여 압연하는 방법에 있어서,
스트레소 메타를 이용한 평탄도 피드백 제어를 수행하고, 두께 프로파일 메타를 이용하여 크라운 피드 포워드 제어를 수행하여 압연판의 평탄도 뿐만 아니라 판 크라운도 동시에 제어할 수 있는 가역압연기에서의 압연판 형상제어 방법 및 그 제어장치를 그 요지로 한다.

Description

가역압연 및 압연판 형상제어방법 및 그 제어장치
본 발명은 가역 압연기의 형상정도를 향상시키는 제어방법 및 그 제어장치에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 가역 압연기에 있어서 기존의 피드백(feedback)제어에 피드포워드(feedforward)제어를 추가하여 평탄도와 두께 프로파일(크라운)을 동시에 제어할 수 있는 가역압연 및 압연판 형상 제어방법 및 그 제어장치에 관한 것이다.
형상불량은 도 1의(b)처럼 롤갭과 입측소재의 두께 프로파일이 일치하지 않아 도 1의(a)에서와 같이 균일하게 압연되지 못해 부분적으로 압연이 많이 되어 압연이 적게된 곳에 비하여 판 진행방향으로 길게 되어 판에 웨이브가 지는 현상과 판 폭방향의 두께 분포가 불량인 판 크라운 불량(혹은 두께 프로파일 불량)으로 나눌 수 있다.
전자에서 언급한 형상불량은 도 2에 나타나 있는 것과 같이 중앙부분의 판길이가 길게 나타나는 센터 버클(center buckle)[도 2의 (a)], 양 끝단의 길이가 길게 나타나는 엣지 웨이브(edge wave)현상[도 2의(b)]등이 있다.
이때 각각 폭방향의 응력분포는 부분적으로 압연이 많이 되어 길이가 길어진 쪽은 압축응력 그리고 상대적으로 작게 압연된 쪽은 인장응력을 받게된다.
한편, 도 3에는 판 두께 프로파일의 종류가 나타나 있다.
가역 압연기는 도 4에서와 같이 판을 정역방향으로 여러번 압연하여 원하는 두께를 얻는 압연기를 의미하며, 도 4는 4 단(4Hi)롤식 가역 압연기를 나타낸다.
상기 가역압연기는, 도 4 및 도 5에 나타난 바와 같이, 백업롤(1), 작업롤(2), 권취기(3)및 작업롤(2)에 벤더력을 부여하는 작업롤 벤더(bender)(4), 백업롤(1)에 비대칭 압하력을 부여하는 레벨러(leveller)(5), 및 냉각장치(6)를 포함하여 구성된다.
상기 권취기(3)는 압연판을 코일형태로 감을 수도 있고, 또한 코일형태의 강판을 풀 수도 있도록 구성된다.
상기 가역 압연기에는 도 4, 도 6및 도 7에 나타난 바와 같이, 피드백 제어에 의해 압연판의 평탄도를 향상시키기 위하여 스트레소 메타(stressometer)(7)및 평탄도 피드백 제어기(8)가 구비되어 있다.
상기 스트레소 메타(7)는 상기 롤(1,2)과 권취기(3)사이에 구비되며, 폭 방향 구간별 길이 방향의 장력분포를 측정할 수 있는 측정롤(measuring roll)(71)및 설정된 길이 방향의 장력분포와 측정롤(71)에 의해서 측정된 길이 방향의 장력분포와의 차이를 연산하는 장력 분포 연산기(72)를 포함한다.
상기 측정롤(71)은 도 7에 나타난 바와 같이 일정한 간격으로 나누어져 있고, 나누어진 부분에는 강판의 장력을 감지하기 위한 감지기(도시되어 있지않음)가 구비되어 있다.
상기 측정롤(71)에서 감지된 장력값은 장력분포 연산기(72)에 입력되고, 여기서 설정된 길이 방향의 장력분포와 측정롤(71)에 의해서 측정된 길이 방향의 장력분포와의 차이(오차)(평탄도 오차)를 연산하게 된다.
상기와 같이 연산된 평탄도 오차 값은 피드백 제어기(8)에 입력된다.
상기 피드백 제어기(8)는 평탄도 오차를 입력 받아 형상제어 액츄에이터의 출력값을 구하고, 이 출력값에 따라 작업롤 벤더와 레벨러를 통해 각각 작업롤 및 백업롤을 제어하게 되는데, 이에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 장력 분포 오차(평탄도 오차) F(i)는 하기 식(1)과 같이 각 형상제어 액츄에이터 모델들의 함수로 표현될 수 있다.
여기서, 형상제어 액츄에이터 모델은 워크롤 벤더, 백업 롤에 비 대칭 압하를 각각 가할 때 스트레소메타에서 측정되는 함수를 실험에 의해 구한 값이다.
F(i) = C1×Ψ1(i) + C2×Ψ2(i)
여기서, F(i) : i 번째 죤(zone)의 장력 분포 오차(평탄도 오차값)
Ψ1(i) : 비 대칭 압하제어 모델
Ψ2(i) : 워크 롤 벤더 제어 모델
i : 스트레소메터에서의 분할 죤 수(zone number)
상기 식(1)에서 평탄도 오차 제어의 문제해결 방법은 가장 적당한 각 제어모델의 계수값, C를 찾는 것이다.
계수를 찾는 수학적인 방법으로는 최소자승법등을 들 수 있다.
상기 식(1)을 행렬식으로 나타내면 하기 식 (2)와 같다.
상기 식(2)에서 각 제어모델의 계수값 C는 다음과 같은 행렬계산으로 구할 수 있다.
ATF = ATA C
C = (ATA)-1ATF
여기서, 제어모델의 계수값 C의 의미는 다음과 같다.
C의 값이 크면 목표 평탄도와 측정 평탄도의 차가 크고, C의 값이 작으면 목표 평탄도와 측정평탄도가 비슷하다는 것을 의미한다.
다음에, 상기에서 구한 각 제어모델의 계수값 C1, C2가 0으로 수렴하도록 비례-적분제어를 수행하여 형상 액츄에이터의 평탄도에 대한 출력값을 구한다.
다음에, 상기와 같이 구해진 C1 및 C2와 상기 식을 이용하여 워크 롤 벤더 모델과 비대칭 압하 모델로써 분리할 수 없는 각 냉각죤의 에러 값(e(i))을 구한다.
e(i) = F(i) - (C1×Ψ1(i) + C2×Ψ2(i))
다음에, 상기와 같이 구한 형상 액츄에이터의 평탄도에 대한 출력값에 따라 작업롤벤더 및 백업롤에 대한 레벨러를 통해 작업롤및 백업롤을 제어하고, 그리고 상기 각 냉각죤의 에러 값(e(i))중 그 값이 0 보다 크거나 같은 냉각 죤은 오프(off) 상태로 하고, 그 값이 0 보다 작은 냉각 죤은 온(on) 상태로 한다.
즉, 워크 롤 벤더 모델과 비대칭 압하 모델로써 분리할 수 없는 각 냉각죤의 에러 값(e(i))을 보상하기 위하여 각 죤의 에러가 0이 되도록 온/오프를 결정한다.
상기한 종래방법에 있어서 평탄도 피드백 제어는 정방향 압연및 역방향 압연 모두에 적용되며, 이를 위하여 정방향 압연용 스트레소 메타 및 평탄도 피드백 제어기와 역방향 압연용 스트레소 메타 및 평탄도 피드백 제어기를 구비해야한다.
상기한 바와 같이 종래의 형상(평탄도)제어방법에서는 압연기를 통해 압연되어 나온 판의 평탄도를 출측 스트레소 메타로 측정하여 피드백제어만을 수행하였다.
압연판의 형상제어에 있어 피드백 제어는 롤갭과 입측 두께 프로파일의 비일치에 따른 평탄도 불량을 제거하며 입측판에 존재하는 형상외란이 출측에 전달될 경우 이를 제거하여 주는 역활을 한다.
이러한 이유로 피드백 제어는 반드시 형상제어에 포함되어야 한다.
그러나, 상기한 종래방법에서와 같이 스트레소 메타를 이용한 피드백제어만 수행되는 경우 평탄도는 좋아지나 판 크라운은 나빠질 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 스트레소 메타를 이용한 피드백제어가 가능한 가역압연기 전후에 두께 프로파일 메타를 설치하여 압연판의 평탄도 뿐만 아니라 판 크라운도 동시에 제어할 수 있는 가역압연기에서의 압연판 형상제어 방법 및 그 제어장치를 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
도 1은 형상불량원인을 나타내는 모식도
도 2는 평탄도 불량 종류와 그에 따른 응력분포를 나타내는 모식도
도 3은 판 두께 프로파일의 종류을 나타내는 모식도
도 4는 통상적인 가역 압연기를 나타내는 개략도
도 5는 도 4의 정면 개략 사시도
도 6은 종래의 가역압연 및 압연판 형상제어장치의 개략도
도 7은 통상적인 스트레소 메타의 개략도
도 8은 본 발명에 따라 크라운 피드 포워드 제어를 수행하는 과정을 나타내는 블럭도
도 9는 판 압연의 기하학적 관계를 나타내는 모식도
도 10은 4단 밀의 역학모델을 나타내는 모식도
도 11은 롤 측심 변위 영향 계수를 설명하기 위한 모식도
도 12는 롤 표면의 편평 변형을 구하는 것을 설명하기 위한 모식도
도 13은 본 발명에 부합되는 가역압연 및 압연판 형상제어장치의 일례개략도
도 14는 두께 프로파일 메타의 개략도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호이 설명 *
1 . . . . 백업롤 2 . . . . 작업롤
3 . . . . 권취기 4 . . . . 작업롤 벤더
5 . . . . 레벨러 6 . . . . 냉각장치
7, 70 . . . . 스트레소 메타
8, 80 . . . . 평탄도 피드 백 제어기
90 . . . . 두께 프로파일 메타
100 . . . . 중앙 정보처리장치
110 . . . . 크라운 피드포워드 제어기
120 . . . . 가중치 연산및 제어기
이하, 본 발명에 대하여 설명한다
본 발명은 백업롤, 작업롤, 권취기, 작업롤에 벤더력을 부여하는 작업롤 벤더, 백업롤에 비대칭 압하력을 부여하는 레벨러, 및 냉각장치를 포함하여 구성되는 가역 압연기를 사용하여 압연하는 방법에 있어서,
상기 작업롤과 권취기사이에서 압연판의 폭 방향 구간별 장력분포및 두께 프로파일을 측정하는 단계;
상기와 같이 측정된 폭 방향 구간별 장력분포와 미리 설정된 폭 방향 구간별 장력분포와의 차이를 구하는 단계;
상기와 같이 구해진 폭 방향 구간별 장력분포와의 차이(오차)(평탄도 오차)를 하기 식(1)에 대입하여 C1 및C2를 구하는 단계;
(수학식 1)
F(i) = C1×Ψ1(i) + C2×Ψ2(i)
여기서, F(i) : i 번째 죤(zone)의 장력분포의 차이
Ψ1(i) : 비 대칭 압하제어 모델
Ψ2(i) : 워크 롤 벤더 제어 모델
i : 압연판에서의 분할 죤 수(zone number)
상기와 같이 구해진 C1 및 C2가 0으로 수렴하도록 비례-적분제어를 수행하여 형상 엑츄에이터(벤더및 레벨러)의 평탄도에 대한 출력값을 구하는 단계;
상기와 같이 구해진 C1 및 C2를 이용하여 하기 식(4)에 의해 각 냉각죤의 에러 값(e(l))을 구하는 단계;
(수학식 4)
e(i) = F(i) - (C1×Ψ1(i) + C2×Ψ2(i))
입측 두께프로파일 메타에서 측정된 입측 프로파일, 원하는 출측 목표 두께 프로파일과 밀(mill)의 정보를 이용하여 작업롤에 대한 폭방향의 구간별 압연하중 분포를 구하는 단계;
상기에서 구한 압연하중분포와 미리 설정된 벤더력과 스큐(skew)값을 이용하여 롤과 롤사이의 접촉압력분포를 구하는 단계;
상기에서 구한 롤간 접촉압력분포로 부터 구해진 각 롤의 휨변형과 작업롤의 압연하중분포로 부터 구해진 롤 편평변형량을 구간별로 합쳐 롤갭 분포를 구하는 단계;
상기에서와 같이 구한 롤갭 분포가 목표두께 분포(두께 프로파일)와 일치하는지를 첵크하고 일치하지 않으면 다시 상기에서 구한 압연하중분포, 수정된 벤더력과 스큐값을 이용하여 일치할 때까지 반복 수행하여 두께 프로파일에 대한 벤더의 출력값을 구하는 단계;
상기와 같이 구한 형상 엑츄에이터의 평탄도에 대한 출력값중 레벨러에 대한 출력값에 따라 백업롤에 스큐를 부여하고, 그리고 상기 각 냉각죤의 에러 값(e(i))중 그 값이 0보다 같거나 큰 냉각 죤은 오프 상태로 하고, 그 값이 0 보다 작은 냉각 죤은 온 상태로 하는 단계; 및
상기와 같이 구한 형상 엑츄에이터의 평탄도에 대한 출력값중 벤더에 대한 출력값 및 두께 프로파일에 대한 벤더의 출력값에 대하여 가중치 연산을 수행하여 가중치 연산된 출력값에 따라 벤더를 통해 작업롤에 벤더력을 부여하는 단계를 추가로 포함하여 평탄도와 두께 프로파일(크라운)을 동시에 제어하는 가역압연 및 압연판 형상제어 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 백업롤, 작업롤, 권취기, 작업롤에 벤더력을 부여하는 작업롤 벤더, 백업롤에 비대칭 압하력을 부여하는 레벨러, 및 냉각장치를 포함하여 구성되는 가역 압연기; 상기 작업롤과 권취기사이에 구비되고 그리고 길이 방향의 장력분포를 측정할 수 있는 측정 롤(measuring roll) 및 미리 설정된 길이 방향의 장력분포와 측정롤에 의해서 측정된 길이 방향의 장력분포와의 차이를 연산하는 응력 분포 연산기를 포함하여 구성되는 스트레소메타; 및 평탄도 피드백제어를 행하는 피드백 제어기를 포함하여 가역 압연 및 형상 제어가 가능 하도록 구성되는 가역 압연기에서의 압연판 형상제어장치에 있어서,
압연판의 두께 프로파일의 측정이 가능하도록 상기 작업롤과 권취기 사이에 구비되는 두께 프로파일 메타; 밀(mill)정보를 관리하는 중앙정보 처리장치; 및 두께 프로파일 메타로 부터 측정된 입측 프로파일, 원하는 출측 목표두께 프로파일과 밀(mill)의 정보를 이용하여 작업롤의 폭방향의 구간별 압연하중 분포를 구한 후, 이렇게 구한 압연하중분포와 미리 설정된 벤더력과 스큐(skew)값을 이용하여 롤과 롤사이의 접촉압력분포를 구한 다음, 이렇게 구한 롤간 접촉압력분포로 부터 구해진 각 롤의 휨변형과 작업롤의 압연하중분포로 부터 구해진 롤 편평변형량을 구간별로 합쳐 롤갭 분포를 구한 후, 이렇게 구한 롤갭 분포가 목표두께 분포(두께 프로파일)와 일치하는지를 첵크하고 일치하지 않으면 수정된 벤더력을 이용하여 일치할 때까지 반복 수행하여 두께 프로파일에 대한 벤더의 출력값을 구하도록 구성되는 크라운 피드포워드 제어기;
피드백 제어기로 부터 형상 엑츄에이터의 평탄도에 대한 출력값중 벤더에 대한 출력값 및 크라운 피드포워드 제어기로 부터 두께 프로파일에 대한 출력값(벤더의 출력값)을 입력 받아 가중치 연산을 수행한 후, 가중치 연산된 출력값에 따라 벤더를 통해 작업롤에 벤더력을 부여하도록 구성되는 가중치 연산및 제어기를 추가로 포함하여 구성되는 가역 압연 및 압연판 형상제어장치에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 가역 압연 및 압연판 형상제어방법은 크게 평탄도 향상에 대한 피드 백 제어단계와 두께 프로파일(크라운) 향상에 대한 피드 포워드 제어단계로 나눌수 있다.
본 발명에 있어 피드백 제어는 대부분 종래의 방법에 따라 수행되는데, 이에 대하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따라 평탄도 향상을 위한 피드백 제어를 수행하기 위해서는 백업롤, 작업롤, 권취기, 작업롤에 벤더력을 부여하는 작업롤 벤더, 백업롤에 비대칭 압하력을 부여하는 레벨러, 및 냉각장치를 포함하여 구성되는 가역 압연기를 사용하여 압연하는 방법에서, 상기 작업롤과 권취기사이에서 압연판의 폭 방향 구간별 장력분포및 두께 프로파일을 측정해야한다.
다음에, 상기와 같이 측정된 폭 방향 구간별 장력분포와 미리 설정된 폭 방향 구간별 장력분포와의 차이를 구한다.
다음에, 상기와 같이 구해진 폭 방향 구간별 장력분포와의 차이(오차)(평탄도 오차)를 하기 식에 대입하여 C1 및C2를 구한다.
F(i) = C1×Ψ1(i) + C2×Ψ2(i)
여기서, F(i) : i 번째 죤(zone)의 장력분포의 차이
Ψ1(i) : 비 대칭 압하제어 모델
Ψ2(i) : 워크 롤 벤더 제어 모델
i : 압연판에서의 분할 죤 수(zone number)
다음에, 상기와 같이 구해진 C1 및 C2가 0으로 수렴하도록 비례-적분제어를 수행하여 형상 엑츄에이터(벤더및 레벨러)의 평탄도에 대한 출력값을 구한다.
상기 엑츄에이터는 작업롤에 벤딩을 가하는 작업롤 벤더와 백업롤에 비 대칭 압하(스큐)를 가할 수 있는 레벨러로 구성된다.
다음에, 상기와 같이 구해진 C1 및 C2를 이용하여 각 냉각죤의 에러 값(e(i))을 구한다.
e(i) = F(i) - (C1×Ψ1(i) + C2×Ψ2(i))
본 발명에서는 ,종래방법에서와는 달리, 형상 엑츄에이터(벤더및 레벨러)의 평탄도에 대한 출력값중 레벨러에 대한 출력값은 가중치 연산없이 레벨러의 제어에 이용되지만, 벤더에 대한 출력값은 후술하는 피드 포워드 제어단계에서 구해지는 두께 프로파일에 대한 벤더의 출력값과 가중치 연산되어 벤더의 제어에 이용된다.
이하, 본 발명에 부합되는 두께 프로파일(크라운)을 향상을 위한 크라운 피드 포워드 제어단계를 도 8을 통해 설명한다.
본 발명에 따라 피드 포워드 제어를 수행하기 위해서는 상기 작업롤과 권취기사이에서 압연판의 폭방향의 구간별 두께 프로파일을 측정해야 한다.
다음에, 상기와 같이 측정된 입측 프로파일, 원하는 출측 목표 두께 프로파일과 밀(mill)의 정보를 이용하여 작업롤에 대한 폭방향의 구간별 압연하중 분포를 구하는데, 이에 대하여 설명하면 다음과 같다.
상기 밀 정보로는 입출력 두께, 입출력 장력, 작업롤및 백업롤의 크라운, 직경, 폭, 및 롤쵸크 길이, 롤 속도, 총 압연하중, 마찰 계수, 소재 폭, 마찰 계수, 초기 벤더력, 소재 변형저항 계수, 소재 탄성계수등을 들 수 있다.
먼저 압연이 이루어지는 롤 갭사이의 속도가 일치하는 지점을 중립점이라고 하고 판 출측쪽을 선진역, 입측을 후진역이라고 가정하면, 선진역과 후진역의 하중(p)은 다음과 같이 구해지며, 이때 하중은 도 9에서 x위치에 작용하는 수직하중을 의미한다.
도 9에서 R' : 변형롤 반경을, h1은 입측 소재 두께를, h0는 출측 소재 두께를, l는 접촉 길이를, φ 는 접촉각을, 그리고 φn 는 중립각을 나타낸다.
여기서, σ0: 출측단위장력,σ1: 입측단위장력, k : x위치의 항복응력 ｋ0: 출측항복응력,ｋ1: 입측항복응력, h : x위치의 소재 두께 h0: 출축 소재 두께, h1: 입측 소재두께, μ : 마찰 계수, 상기 H는 하기 식6과 같다.
여기서, φ : 접촉각 R' : 변형롤 반경
그리고, 중립각( φn )은 하기 식 (7)과 같이 나타낼 수 있다.
여기서, Hn은 하기 식(8)과 같다.
따라서, 작업 롤 폭방향의 각 분할 구간에 작용하는 하중은 선, 후진역의 하중을 롤 접촉 구간0∼ φ1 (도 9)으로 하기 식 (9)와 같이 적분함으로써 구할 수 있다.
여기서, R' 는 하기 식(10)과 같다.
상기 식(10)에서 C0: 히치콕 상수, R : 워크롤 반경, R' : 변형롤 반경, Δh : 압하량, ν0: 포와송비, E0:탄성계수를 나타낸다.
다음에, 상기에서 구한 압연하중분포와 미리 설정된 벤더력과 스큐(skew)값을 이용하여 롤과 롤사이의 접촉압력분포를 구하는데, 이에 대하여 설명하면 다음과 같다.
폭 방향 압력 분포를 구하기 위해 도 10에 나타난 바와 같이 일정 간격으로 폭 방향으로 분할 한 분할 모델을 사용한다.
도 10에서, DB는 백업롤 직경을, DW는 작업롤 직경을, Δz는 분할 간격을, P는 총 압연하중을, 그리고 J는 작업롤 벤더력을 나타낸다.
작업롤과 백업롤사이의 접촉압력을 구하기 위하여 상기와 같이 구해진 작업롤에 작용하는 압연하중 분포(p(j))와 조업자가 초기에 설정한 작업롤의 벤더력(J/2) 그리고 백업롤 접촉면에서 작용하는 힘(q(j))은 평형을 이루는 관계를 나타낸 힘의 평형방정식인 하기 식(11)과 압연시 롤과 롤사이는 붙어있다는 적합조건식인 하기 식(12)를 이용하여 백업롤과 워크롤사이의 반발력(q(j))을 구한다.
여기서, p(j) : 소재와 워크 롤사이에 적용되는 구간별 하중
q(j) : 워크 롤과 백업 롤 사이에 작용하는 접촉압력
Δz : 분할 간격
YB(i) : 백업롤 측심 변위
YW(i) : 작업롤 측심변위
ΔYBW: 롤간 측심의 상대변위
K1: 작업롤, 백업 롤 간의 접촉 탄성계수
RCW(i) : 구간별 작업롤 크라운 값
RCB(i) : 구간 별 백업 롤 크라운 값
그리고 작업롤과 백업롤의 측심변위는 하기 식(13)과 (14)로 나타낼 수 있다.
여기서, αB(i, j), αw(i, j)는 백업롤과 작업롤의 측심 변위 영향계수로서 롤의 j위치에 단위하중이 작용할 때 i위치의 롤 처짐을 나타내는 계수로써 이는 롤의 기하학적인 구조에 의해 하기 식(15) 및 (16)과 같이 정해진다.(도 11 참조)
Ⅰ), η≥β일 경우
Ⅱ), η＜β일 경우
여기서, 상기 η및β는 하기 식(17) 및 하기 식(18)과 같다.
상기한 측심변위계산식(13),(14)을 적합 조건식(12)에 대입한 식과 평형방정식(11)을 이용하면 작업롤과 백업롤의 접촉 압력 분포를 구할 수 있다.
그리고, 스트립으로 부터 받는 압연하중(p(j))으로 부터 롤 편평 변형량을 하기 식(19)와 같이 구한다.(도 12참조; 도 12에서 ld는 소재와 작업롤과의 직경)
여기서,
z″=zi+ηj
다음에, 상기와 같이 구한 롤간 접촉압력으로 부터 각 롤의 휨변형(YB, YW)을 구하고 상기와 같이 구한 작업 롤의 압연하중분포로 부터 편평변형량을 구한 후, 구간별로 롤의 휨변형과 편평변형량을 합쳐 하기 식 (20)과 같이 롤갭분포를 계산한다.
롤간 접촉압력으로 부터 각 롤의 휨변형(YB, YW)을 구하고 작업 롤의 압연하중분포로 부터 편평변형량을 구한 후, 구간별로 합쳐 하기 식 (20)과 같이 롤갭분포를 계산한다.
h(i)=h(c)+(YW(i)-YW(c)-δ(i))*2.0-RCW(i)+RCW(c)
여기서, 괄호안의 c는 스트립의 센터를 의미하고 , 괄호안의 i는 분할 모델의 한 구간을 의미한다.
다음에, 상기와 같이 구한 롤갭 분포가 목표두께 분포(두께 프로파일)와 일치하는지를 첵크하고 일치하지 않으면 다시 상기에서 구한 압연하중분포, 하기 식(21)의 수정된 벤더력과 스큐값을 이용하여 일치할 때까지 반복 수행하여 두께 프로파일에 대한 작업롤 벤더의 출력값을 구한다.
Jnw=Jold+ΔJ
여기서, ΔJ : 보정 벤더력
다음에, 상기와 같이 구한 형상 엑츄에이터의 평탄도에 대한 출력값중 레벨러에 대한 출력값에 따라 레벨러를 통해 백업롤에 스큐를 부여하고, 그리고 상기 각 냉각죤의 에러 값(e(i))중 그 값이 0보다 크거나 같은 냉각 죤은 오프 상태로 하고, 그 값이 0 보다 작은 냉각 죤은 온 상태로 하고, 또한, 상기와 같이 구한 형상 엑츄에이터의 평탄도에 대한 출력값중 작업롤 벤더에 대한 출력값 및 두께 프로파일에 대한 벤더의 출력값에 대하여 하기 식(22)과 같이 가중치 연산을 수행하여 가중치 연산된 출력값에 따라 작업롤 벤더를 통해 작업롤에 벤더력을 부여하므로써 평탄도와 두께 프로파일(크라운)을 동시에 제어할 수 있게 된다.
Utot=α⋅UFB+(1-α)⋅UFF
여기서, Utot: 총 작업롤 벤더 제어 입력
UFB: 평탄도 피드백 제어 입력
UFF: 크라운 피드포워드 제어 입력
α(=0∼1) : 가중치
상기와 같이 작업롤에 대한 출력값에 대하여 가중치 연산을 하는 이유는 작업롤 벤더의 입력치로 들어가는 곳에 피드포워드 제어값과 피드백 제어값이 과다하게 들어가 오히려 악영향을 미칠수 있기 때문이다.
이하, 본 발명의 방법을 구현하기 위한 본 발명의 가역압연및 압연판 형상제어장치의 일례를 도면을 통해 상세히 설명한다.
본 발명의 가역압연및 압연판 형상제어장치는, 도 13에 나타난 바와 같이, 백업롤(1), 작업롤(2), 권취기(3), 작업롤(2)에 벤더력을 부여하는 작업롤 벤더(4), 백업롤에 비대칭 압하력을 부여하는 레벨러(5), 및 냉각장치(6)를 포함하여 구성되는 가역 압연기; 상기 작업롤(2)과 권취기(3)사이에 구비되고 그리고 길이 방향의 장력분포를 측정할 수 있는 측정롤(measuring roll)(71) 및 미리 설정된 길이 방향의 장력분포와 측정롤(71)에 의해서 측정된 길이 방향의 장력분포와의 차이를 연산하는 응력 분포 연산기(72)를 포함하여 구성되는 스트레소 메타(70); 및 평탄도 피드백제어를 행하는 피드백 제어기(80)를 포함하여 가역 압연 및 형상 제어가 가능 하도록 구성되는 가역압연 및 압연판 형상제어장치에 적용된다.
본 발명의 가역압연및 압연판 형상제어장치는 상기한 종래의 가역압연 및 압연판 형상제어장치에, 압연판의 두께 프로파일의 측정이 가능하도록 상기 작업롤(2)과 권취기(3)사이에 구비되는 두께 프로파일 메타(90); 밀(mill)정보를 관리하는 중앙정보 처리장치(100); 크라운 피드포워드 제어기(110); 및 가중치 연산및 제어기(120)를 추가로 구비시킨 것이다.
상기 두께 프로파일 메타의 일례가 도 14에 나타나 있다.
도 14에서 부호 "91"은 두께계를, "92"는 모터를, 그리고 "93"은 압연판을 나타낸다.
도 14에 나타난 바와 같이 두께계(91)가 압연판의 폭방향으로 일정한 간격을 두고 다수개가 구비되어 있다.
상기 크라운 피드포워드 제어기(110)는 두께 프로파일 메타(90)로 부터 측정된 입측 프로파일, 원하는 출측 목표두께 프로파일과 밀(mill)의 정보를 이용하여 작업롤의 폭방향의 구간별 압연하중 분포를 구한 후, 이렇게 구한 압연하중분포와 미리 설정된 벤더력과 스큐(skew)값을 이용하여 롤과 롤사이의 접촉압력분포를 구한 다음, 이렇게 구한 롤간 접촉압력분포로 부터 구해진 각 롤의 휨변형과 작업롤의 압연하중분포로 부터 구해진 롤 편평변형량을 구간별로 합쳐 롤갭 분포를 구한 후, 이렇게 구한 롤갭 분포가 목표두께 분포(두께 프로파일)와 일치하는지를 첵크하고 일치하지 않으면 다시 상기에서 구한 압연하중분포, 수정된 벤더력과 스큐값을 이용하여 일치할 때까지 반복 수행하여 두께 프로파일에 대한 벤더의 출력값을 구하도록 구성된다.
상기 가중치 연산및 제어기(120)는 피드백 제어기(80)로 부터 형상 엑츄에이터의 평탄도에 대한 출력값중 작업롤 벤더(4)에 대한 출력값 및 크라운 피드포워드 제어기(90)로 부터 두께 프로파일에 대한 출력값(벤더의 출력값)을 입력 받아 가중치 연산을 수행한 후, 가중치 연산된 출력값에 따라 작업롤 벤더(4)를 통해 작업롤(2)에 벤더력을 부여하도록 구성된다.
도 13에서 미설명 부호"130"은 정/역 방향에 따른 신호 스위치부를 나타낸다.
상기한 본 발명의 가역 압연 및 압연판 형상제어방법은 정방향 압연및 역방향 압연 모두에 적용된다.
또한, 본 발명의 가역 압연 및 압연판 형상제어장치는 정방향 압연및 역방향 압연 모두에 적용되기 위하여 평탄도 피드백 제어에 요구되는 스트레소 메타 및 평탄도 피드백 제어기는 정방향 압연용 및 역방향 압연용의 것이 요구되고, 또한 크라운 피드 포워드 제어에 요구되는 두께 프로파일 메타 및 크라운 피드포워드 제어기도 정방향 압연용 및 역방향 압연용의 것이 요구된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 크라운 피드포워드 제어기의 개발을 통해 기존의 피드백 제어에 의한 판의 평탄도 제어뿐만 아니라 판 크라운도 동시에 제어할 수 있게 되어 가역 압연기의 압연제품형상을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (3)

  1. 백업롤, 작업롤, 권취기, 작업롤에 벤더력을 부여하는 작업롤 벤더, 백업롤에 비대칭 압하력을 부여하는 레벨러, 및 냉각장치를 포함하여 구성되는 가역 압연기를 사용하여 압연하는 방법에 있어서,
    상기 작업롤과 권취기사이에서 압연판의 폭 방향 구간별 장력분포및 두께 프로파일을 측정하는 단계;
    상기와 같이 측정된 폭 방향 구간별 장력분포와 미리 설정된 폭 방향 구간별 장력분포와의 차이를 구하는 단계;
    상기와 같이 구해진 폭 방향 구간별 장력분포와의 차이를 하기 식(1)에 대입하여 C1 및C2를 구하는 단계;
    (수학식 1)
    F(i) = C1×Ψ1(i) + C2×Ψ2(i)
    여기서, F(i) : i 번째 죤(zone)의 장력분포의 차이
    Ψ1(i) : 비 대칭 압하제어 모델
    Ψ2(i) : 워크 롤 벤더 제어 모델
    i : 압연판에서의 분할 죤 수(zone number)
    상기와 같이 구해진 C1 및 C2가 0으로 수렴하도록 비례-적분제어를 수행하여 형상 엑츄에이터(벤더및 레벨러)의 평탄도에 대한 출력값을 구하는 단계;
    상기와 같이 구해진 C1 및 C2를 이용하여 하기 식(4)에 의해 각 냉각죤의 에러 값(e(i))을 구하는 단계;
    (수학식 4)
    e(i) = F(i) - (C1×Ψ1(i) + C2×Ψ2(i))
    상기와 같이 측정된 입측 프로파일, 원하는 출측 목표 두께 프로파일과 밀(mill)의 정보를 이용하여 작업롤에 대한 폭방향의 구간별 압연하중 분포를 구하는 단계;
    상기에서 구한 압연하중분포와 미리 설정된 벤더력과 스큐(skew)값을 이용하여 롤과 롤사이의 접촉압력분포를 구하는 단계;
    상기에서 구한 롤간 접촉압력분포로 부터 구해진 각 롤의 휨변형과 작업롤의 압연하중분포로 부터 구해진 롤 편평변형량을 구간별로 합쳐 롤갭 분포를 구하는 단계;
    상기에서와 같이 구한 롤갭 분포가 목표두께 분포(두께 프로파일)와 일치하는지를 첵크하고 일치하지 않으면 수정된 벤더력을 이용하여 일치할 때까지 반복 수행하여 두께 프로파일에 대한 작업롤 벤더의 출력값을 구하는 단계;
    상기와 같이 구한 형상 엑츄에이터의 평탄도에 대한 출력값중 레벨러에 대한 출력값에 따라 백업롤에 스큐를 부여하고, 그리고 상기 각 냉각죤의 에러 값(e(i))중 그 값이 0보다 크거나 같은 냉각 죤은 오프(off) 상태로 하고, 그 값이 0 보다 작은 냉각 죤은 온(on) 상태로 하는 단계; 및
    상기와 같이 구한 형상 엑츄에이터의 평탄도에 대한 출력값중 작업롤 벤더에 대한 출력값 및 두께 프로파일에 대한 작업롤 벤더의 출력값에 대하여 가중치 연산을 수행하여 가중치 연산된 출력값에 따라 작업롤 벤더를 통해 작업롤에 벤더력을 부여하는 단계를 추가로 포함하여 평탄도와 두께 프로파일(크라운)을 동시에 제어하는 가역압연 및 압연판 형상제어 방법
  2. 제1항에 있어서, 작업롤과 백업롤간의 접촉압력이 하기 측심변위계산식(13),(14)을 적합 조건식(12)에 대입한 식과 평형방정식(11)을 이용하여 구해지는 것을 특징으로 하는 가역압연 및 압연판 형상제어 방법
    (수학식 11)
    (수학식 12)
    [여기서, p(j) : 소재와 워크 롤사이에 적용되는 구간별 하중
    q(j) : 워크 롤과 백업 롤 사이에 작용하는 접촉압력
    Δz : 분할 간격
    YB(i) : 백업롤 측심 변위
    YW(i) : 작업롤 측심변위
    ΔYBW: 롤간 측심의 상대변위
    K1: 작업롤, 백업 롤 간의 접촉 탄성계수
    RCW(i) : 구간별 작업롤 크라운 값
    RCB(i) : 구간 별 백업 롤 크라운 값]
    (수학식 13)
    (수학식 14)
    [여기서, αB(i, j), αw(i, j)는 백업롤과 작업롤의 측심 변위 영향계수로서 롤의 j위치에 단위하중이 작용할 때 i위치의 롤 처짐을 나타내는 계수]
  3. 백업롤(1), 작업롤(2), 권취기(3), 작업롤(2)에 벤더력을 부여하는 작업롤 벤더(4), 백업롤(1)에 비대칭 압하력을 부여하는 레벨러(5), 및 냉각장치(6)를 포함하여 구성되는 가역 압연기; 상기 작업롤(2)과 권취기(3)사이에 구비되고 그리고 길이 방향의 장력분포를 측정할 수 있는 측정롤(measuring roll)(71) 및 미리 설정된 길이 방향의 장력분포와 측정롤(71)에 의해서 측정된 길이 방향의 장력분포와의 차이를 연산하는 응력 분포 연산기(72)를 포함하여 구성되는 스트레소 메타(70); 및 평탄도 피드백제어를 행하는 피드백 제어기(80)를 포함하여 가역 압연 및 형상 제어가 가능 하도록 구성되는 가역 압연 및 압연판 형상제어장치에 있어서,
    압연판의 두께 프로파일의 측정이 가능하도록 상기 작업롤(2)과 권취기(3)사이에 구비되는 두께 프로파일 메타(90); 밀(mill)정보를 관리하는 중앙정보 처리장치(100); 및 두께 프로파일 메타(90)로 부터 측정된 입측 프로파일, 원하는 출측 목표두께 프로파일과 밀(mill)의 정보를 이용하여 작업롤의 폭방향의 구간별 압연하중 분포를 구한 후, 이렇게 구한 압연하중분포와 미리 설정된 벤더력과 스큐(skew)값을 이용하여 롤과 롤사이의 접촉압력분포를 구한 다음, 이렇게 구한 롤간 접촉압력분포로 부터 구해진 각 롤의 휨변형과 작업롤의 압연하중분포로 부터 구해진 롤 편평변형량을 구간별로 합쳐 롤갭 분포를 구한 후, 이렇게 구한 롤갭 분포가 목표두께 분포(두께 프로파일)와 일치하는지를 첵크하고 일치하지 않으면 수정된 벤더력을 이용하여 일치할 때까지 반복 수행하여 두께 프로파일에 대한 작업롤 벤더의 출력값을 구하도록 구성되는 크라운 피드포워드 제어기(110);
    피드백 제어기(80)로 부터 형상 엑츄에이터의 평탄도에 대한 출력값중 작업롤 벤더(4)에 대한 출력값 및 크라운 피드포워드 제어기(110)로 부터 두께 프로파일에 대한 작업롤 벤더의 출력값을 입력 받아 가중치 연산을 수행한 후, 가중치 연산된 출력값에 따라 작업롤 벤더를 통해 작업롤에 변더력을 부여하도록 구성되는 가중치 연산및 제어기(120)를 추가로 포함하여 구성되는 가역 압연 및 압연판 형상제어장치
KR10-1998-0042855A 1998-10-13 1998-10-13 가역압연및 압연판 형상제어방법 및 그 제어장치 KR100362655B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-1998-0042855A KR100362655B1 (ko) 1998-10-13 1998-10-13 가역압연및 압연판 형상제어방법 및 그 제어장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-1998-0042855A KR100362655B1 (ko) 1998-10-13 1998-10-13 가역압연및 압연판 형상제어방법 및 그 제어장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20000025691A KR20000025691A (ko) 2000-05-06
KR100362655B1 true KR100362655B1 (ko) 2003-02-25

Family

ID=19553949

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-1998-0042855A KR100362655B1 (ko) 1998-10-13 1998-10-13 가역압연및 압연판 형상제어방법 및 그 제어장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100362655B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020012693A (ko) * 2000-08-08 2002-02-20 이구택 롤 벤더가 구비된 압연기를 이용한 판재의 압연방법
KR100951270B1 (ko) 2003-04-25 2010-04-02 주식회사 포스코 압연기의 롤 갭 제어방법
KR20110118266A (ko) * 2010-04-23 2011-10-31 동우 화인켐 주식회사 광학필름 슬리팅 시스템
KR20110118267A (ko) * 2010-04-23 2011-10-31 동우 화인켐 주식회사 광학필름 슬리팅 시스템

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020036141A (ko) * 2000-11-08 2002-05-16 이구택 열연강판의 크라운 및 평탄도 제어방법
KR100812698B1 (ko) * 2001-10-31 2008-03-12 주식회사 포스코 압력발신기를 이용한 압하제어장치
KR100799709B1 (ko) * 2001-12-24 2008-02-01 주식회사 포스코 연속압연에서의 압연강판 프로파일 제어방법
KR100946044B1 (ko) * 2007-12-03 2010-03-09 주식회사 포스코 후판의 제조를 위한 압연시스템 및 이를 이용한 압연방법
CN116475245B (zh) * 2023-06-20 2023-10-20 东北大学 一种基于pi控制器的弯辊闭环调节量耦合控制方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020012693A (ko) * 2000-08-08 2002-02-20 이구택 롤 벤더가 구비된 압연기를 이용한 판재의 압연방법
KR100951270B1 (ko) 2003-04-25 2010-04-02 주식회사 포스코 압연기의 롤 갭 제어방법
KR20110118266A (ko) * 2010-04-23 2011-10-31 동우 화인켐 주식회사 광학필름 슬리팅 시스템
KR20110118267A (ko) * 2010-04-23 2011-10-31 동우 화인켐 주식회사 광학필름 슬리팅 시스템
KR101694868B1 (ko) * 2010-04-23 2017-01-10 동우 화인켐 주식회사 광학필름 슬리팅 시스템
KR101694869B1 (ko) * 2010-04-23 2017-01-10 동우 화인켐 주식회사 광학필름 슬리팅 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20000025691A (ko) 2000-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4214150B2 (ja) 金属板材の圧延方法および圧延装置
KR100362655B1 (ko) 가역압연및 압연판 형상제어방법 및 그 제어장치
US5448901A (en) Method for controlling axial shifting of rolls
JPS6359761B2 (ko)
US3475935A (en) Control apparatus and system for strip rolling
EP0647164B1 (en) Flatness control in the rolling of strip
JP7226402B2 (ja) 金属帯の圧延制御方法、圧延制御装置、及び製造方法
JP4267609B2 (ja) 金属板材の圧延方法および圧延装置
KR100805900B1 (ko) 평탄도 제어를 수행하는 피드백 제어 장치 및 방법
JP3458731B2 (ja) 冷間タンデム圧延機における形状制御方法および形状制御装置
KR0148612B1 (ko) 쌍교차 압연기의 가역압연 제어방법
CN115335158B (zh) 控制辊轧材料的带材平整度的方法、控制系统和生产线
Wang et al. Modeling and optimization of threading process for shape control in tandem cold rolling
JP3067879B2 (ja) ストリップ圧延における形状制御方法
JP3485083B2 (ja) 冷間圧延設備および冷間圧延方法
KR100431843B1 (ko) 냉간압연기 롤갭 제어방법
JP4423763B2 (ja) 鋼板の製造法
KR19990052681A (ko) 열연 판 폭방향 두께 프로파일을 고려한 고정도 판 크라운 예측방법
KR950010602B1 (ko) 연속냉간압연기에서 극박재의 형상제어방법
JPH062288B2 (ja) 圧延機の設定方法
JP3275802B2 (ja) 板圧延における形状制御方法
JPH067819A (ja) 圧延機におけるキャンバ、蛇行制御方法
JPS60250816A (ja) 冷間圧延機における初期ロ−ル間隙制御方法
JP2001286917A (ja) 板圧延機と板圧延方法
JP3496327B2 (ja) 圧延機における圧延材の形状制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20081107

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee