KR100518091B1

KR100518091B1 - 래미네이트형스트립의에지드롭을줄이기위한방법및장치

Info

Publication number: KR100518091B1
Application number: KR10-1998-0710507A
Authority: KR
Inventors: 롤란트 브뤼스틀레; 엑하르트 빌케
Original assignee: 지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date: 1996-06-26
Filing date: 1997-06-17
Publication date: 2005-11-25
Also published as: KR20000022097A

Abstract

본 발명은 하나 또는 다수의 롤 스탠드(10)를 갖춘 밀 트레인에서 래미네이트형 스트립(11)의 에지 드롭을 줄이기 위한 방법에 관한 것이다. 적어도 하나의 롤 스탠드는 로 스탠드를 떠나가는 래미네이트형 스트립(11)의 에지 드롭에 따라 그리고 경우에 따라서는 롤 스탠드에 들어가는 래미네이트형 스트립의 에지 드롭에 따라 조정되는 에지 드롭 감소 조절 부재(12-14)를 갖는다. 이 에지 드롭은 적어도 하나의 에지 드롭 측정 장치(21, 22)에 의해 측정된다. 래미네이트형 스트립의 에지 드롭 값은 조절 부재를 조정하는데 이용되며 또한 에지 드롭의 측정이 이루어지지 않는 래미네이트형 스트립의 여러 지점에서 에지 드롭을 줄이는데 이용되며, 이를 통해 롤 갭 모델이 결정된다.

Description

래미네이트형 스트립의 에지 드롭을 줄이기 위한 방법 및 장치{PROCESS AND DEVICE FOR REDUCING THE EDGE DROP OF A LAMINATED STRIP}

본 발명은 래미네이트형 스트립의 에지 드롭을 줄이기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

금속 스트립을 압연할 때 롤 스탠드(roll stand)의 기계적인 특성으로 인해 그리고 압연된 금속의 흐름(flow) 특성으로 인해 소위 에지 드롭(edge drop) 즉, 래미네이트형 스트립의 가장자리의 납작해짐이 발생한다. 소위 테이퍼형 롤(tapered rolls)을 통해 에지 드롭을 막는 것은 예를 들어 JP-A-08-15-5517 및 잡지 the iron and steel institute of japan, vol. 79, No.3, 1993년, 388-394페이지에 공지되어 있다. 이를 위해 작동 롤이 적당히 휘어진다. 소위 테이퍼형 롤의 제어를 위해 이 에지 드롭은 그에 상응하는 롤 스탠드의 전후에서 측정된다. 그러나 이러한 측정은, 특히 다수의 롤 스탠드에 대해 측정이 이루어지는 경우, 그 비용이 비싸다. 이 에지 드롭을 줄이기 위한 종래 방법에서 또 다른 문제점은 에지 드롭을 줄이기 위한 측정들이 래미네이트형 스트립의 가장자리 영역에서 허용할 수 없을 정도의 큰 장력을 유발하지 않아야 한다는 것이다. 이 래미네이트형 스트립의 가장자리 영역에서 허용가능한 장력이 초과되면, 이것은 래미네이트형 스트립의 허용할 수 없는 질의 저하를 가져온다. 이를 피하기 위해, JP-A-62-192205에 따라 에지 드롭을 줄이기 위한 장치에 있어서는 래미네이트형 스트립의 가장자리 영역에서 스트립의 장력을 측정한다.

도 1은 롤 스탠드의 횡단면도,

도 2는 롤 스탠드의 에지 드롭을 줄이기 위한 본 발명에 따른 방법,

도 3은 롤 스탠드의 에지 드롭을 줄이기 위한 본 발명에 따른 방법의 대안,

도 4는 롤 스탠드의 에지 드롭을 줄이기 위한 본 발명에 따른 방법의 모델,

도 5는 롤 스탠드의 에지 드롭을 줄이기 위한 장치의 일부를 나타낸다.

본 발명의 목적은 상기의 단점들을 피하기 위한 방법 및 장치를 제공하는데 있다. 상기 목적은 본 발명에 따라 제1항 또는 제2항의 방법을 통해 및 제19항 및 제20항의 장치를 통해 달성된다.

따라서 에지 드롭의 측정을 위한 측정 장치가 불필요하다. 또한 래미네이트형 스트립에서 장력 상태를 계산하는 것이 롤 갭 모델(roll gap model)로 가능해지므로, 감독(monitoring)을 위한 값비싼 장력 상태 측정이 생략될 수 있다. 그 외에도 본 발명에 따른 방법은 편평도(flatness) 조절 및 제어와 결합되어 있는 것이 장점이다. 또한 이 롤 갭 모델을 통해 에지 드롭의 예비 계산이 가능해지므로, 경우에 따라 필요한 예비 조정이 이루어질 수 있다.

장점들 및 진보성 있는 사항들이 하기의 상세한 설명 및 실시예에 나타나 있으며 도면을 참고로 상술된다.

도 1에는 에지 드롭을 가지는 래미네이트형 스트립의 횡단면이 도시되어 있다. 이 경우 b는 래미네이트형 스트립의 폭을 나타내며, b₁은 래미네이트형 스트립의 비(非)에지드롭 영역을, b_G,L 및 b_G,R은 드롭 에지를 가지는 래미네이트형 스트립의 가장자리 영역을 나타낸다.

또한 d₅는 래미네이트형 스트립의 에지로부터 5mm 거리에서의 래미네이트형 스트립의 두께를 나타내며 및 d₁₀₀은 래미네이트형 스트립의 에지로부터 100mm 거리에서의 래미네이트형 스트립의 두께를 나타낸다. 이러한 두 값들은, 수치를 통해 표현하면, 다음과 같이 에지 드롭(P)에 대한 식으로 표현될 수도 있다. 그 가능한 식은 다음과 같다:

P=((d₁₀₀-d₅)/d₁₀₀)·100%

그러나 이 에지 드롭은 등고선(contour)으로서, 즉 스트립 폭에 대한 함수로서 표시되기도 한다. 바람직하게, 이런 표시는 래미네이트형 스트립의 에지 드롭을 줄이기 위한 본 발명에 따른 방법의 기본을 구성한다.

도 2에는 래미네이트형 스트립(11)의 에지 드롭을 줄이기 위한 본 발명에 따른 방법의 적용예가 도시되어 있다. 이 래미네이트형 스트립(11)은 5개의 롤 스탠드를 통해, 즉 롤(1과 2)에 있는 제1의 롤 스탠드, 롤(3과 4)에 있는 제2의 롤 스탠드, 롤(5와 6)에 있는 제3의 롤 스탠드, 롤(7과 8)에 있는 제4의 롤 스탠드 및 롤(9와 10)에 있는 제5의 롤 스탠드를 통해 압연된다. 제5의 롤 스탠드는 5개 또는 그 이상의 롤 스탠드를 갖춘 밀 트레인(mill train)의 일부이다. 제1, 제2 및 제3의 롤 스탠드는 조정 부재(12, 13, 14)를 가지며, 이것에 의해 래미네이트형 스트립(12)의 에지 드롭이 영향을 받는다. 이 조절 부재(12, 13, 14)들에 대한 입력 유효값들은 에지 드롭(P₁, P₂, P₃)에 대한 값들이다. 이 시스템이 제1의 롤 스탠드 상류에서의 그리고 제5의 롤 스탠드 하류에서의 에지 드롭의 측정을 위해 단지 2개의 측정 장치(21 및 22)를 가지기 때문에, 제1의 롤 스탠드(P₁) 하류, 제2의 롤 스탠드(P₂) 하류, 및 제3의 롤 스탠드(P₃) 하류의 에지 드롭은 롤 갭 모델을 통해 검출된다. 이 모델은 각각의 롤 스탠드에 할당된 5개의 부분 모델(partial model)(15, 16, 17, 18, 19)을 갖는다. 부분 모델(15)은 제1의 롤 스탠드에 할당되어 있으며, 부분 모델(16)은 제2의 롤 스탠드에, 부분 모델(17)은 제3의 롤 스탠드에, 부분 모델(18)은 제4의 롤 스탠드에, 부분 모델(19)은 제5의 롤 스탠드에 할당되어 있다. 부분 모델(15)의 출력값들은 제1의 롤 스탠드에서의 또는 그 하류에서의 에지 드롭(P₁) 및 장력 상태(σ₁)이며, 이것은 또 부분 모델(16)의 입력 유효값이 된다. 이 부분 모델(16)의 출력값은 제2의 롤 스탠드에서의 또는 그 하류에서의 에지 드롭(P₂) 및 장력 상태(σ₂)이며, 이것은 또 부분 모델(17)의 입력 유효값이 된다. 이 부분 모델(17)의 출력값은 제3의 롤 스탠드에서의 또는 그 하류에서의 에지 드롭(P₃) 및 장력 상태(σ₃)이며, 이것은 또 부분 모델(18)의 입력 유효값이 된다. 이 부분 모델(18)의 출력값은 제4의 롤 스탠드에서의 또는 그 하류에서의 에지 드롭(P₄) 및 장력 상태(σ₄)이며, 이것은 또 부분 모델(19)의 입력 유효값이 된다. 이 부분 모델(19)의 출력값은 제5의 롤 스탠드에서의 또는 그 하류에서의 에지 드롭(P₅) 및 장력 상태(??₅)이다. 이 장력 상태(σ₁, σ₂, σ₃, σ₄ 및 σ₅)는 롤갭 안으로 들어가기 바로 전에 또는 롤 갭으로부터 나온 직후의 롤 스트립의 장력 및/또는 스트립 장력(편평도)이다.

제1의 부분 모델(15)의 입력 유효값들은 제1의 롤 스탠드 상류에서의 에지 드롭(P₀)이며, 경우에 따라서는 제1의 롤 스탠드 상류에서의 장력 상태(σ₀)이다. 이 제1의 롤 스탠드 앞에서 장력 상태(σ₀)는, 래미네이트형 스트립이 예를 들어 코일로부터 풀려질 때(uncoiled) 부분 모델(15)에 입력된다. 이 부분모델(15, 16, 17, 18, 19)들의 그외의 입력 유효값들은 각각의 롤 스탠드에 대한 롤 등고선이다. 이 입력 유효값들은 도 1에 도시되어 있지 않다. 바람직하게, 이 롤 등고선은 특히 온도 모델, 마모 모델 및 휨 모델을 포함하는 롤 등고선 모델에서 계산된다. 이 경우 각각의 롤 스탠드에 대한 개별적인 롤 등고선 모델이 있다.

래미네이트형 스트립(11)의 압연 동안, 부분 모델(15, 16, 17, 18, 19)들은 조정부(adaption)(20)를 통해 롤 스탠드에서의 실제 상태에 계속적으로 맞춰지며, 상기 조정부는 제1의 롤 스탠드(P_0,ist) 상류에서의 에지 드롭으로부터, 제5의 롤 스탠드 하류에서 부분 모델(19)을 통해 검출된 에지 드롭(P₅)으로부터, 그리고 제5의 롤 스탠드 하류에서의 에지 드롭(p_{5, ist})의 실제값으로부터, 부분 모델(15, 16, 17, 18, 19)에 대응하는 적절한 파라미터(σ₁, σ₂, σ₃, σ₄ 및 σ₅)를 결정한다.

도 3에는 래미네이트형 스트립(11)의 에지 드롭을 줄이기 위한 본 발명에 따른 방법의 적용예가 도시되어 있다. 이 래미네이트형 스트립(11)은 5개의 롤 스탠드를 통해, 즉 롤(1과 2)에 있는 제1의 롤 스탠드, 롤(3과 4)에 있는 제2의 롤 스탠드, 롤(5와 6)에 있는 제3의 롤 스탠드, 롤(7과 8)에 있는 제4의 롤 스탠드 및 롤(9와 10)에 있는 제5의 롤 스탠드를 통해 압연된다. 제5의 롤 스탠드는 5개 또는 그 이상의 롤 스탠드를 갖춘 밀 트레인의 일부이다. 제1, 제2 및 제3의 롤 스탠드는 조정 부재(30, 31, 32)를 가지며, 이것에 의해 래미네이트형 스트립(11)의 에지 드롭이 영향을 받는다. 이 조절 부재(30, 31, 32)의 입력 유효값은 에지 드롭(P₁, P₂, P_3,ist)에 대한 값이다. 이 시스템이 제1의 롤 스탠드 앞에서 그리고 제3의 롤 스탠드 뒤에서 에지 드롭의 측정을 위해 단지 2개의 측정 장치(40 및 41)를 가지기 때문에, 에지 드롭은 제1의 롤 스탠드(P₁)뒤에, 제2의 롤 스탠드(P₂) 뒤에 및 제3의 롤 스탠드(P₃) 뒤에서 롤 갭 모델을 통해 검출된다. 이러한 모델은 각각의 롤 스탠드에 할당된 3개의 부분 모델(33, 34, 35)을 갖는다. 부분 모델(33)은 제1의 롤 스탠드에 할당되어 있으며, 부분 모델(34)은 제2의 롤 스탠드에, 부분 모델(35)은 제3의 롤 스탠드에 할당되어 있다. 이 부분 모델(33)의 출력값은 제1의 롤 스탠드에서의 또는 그 하류에서의 에지 드롭(P₁) 및 장력 상태(σ₁)이며, 이것은 또 부분 모델(34)의 입력 유효값이 된다. 이 부분 모델(34)의 출력값은 제2의 롤 스탠드에서의 또는 하류에서의 에지 드롭(P₂) 및 장력 상태(σ₂)이며, 이것은 또 부분 모델(35)의 입력 유효값이 된다. 이 부분 모델(35)의 출력값은 제3의 롤 스탠드에서의 또는 하류에서의 에지 드롭(P₃) 및 장력 상태(σ₃)이다.

제1의 부분 모델(33)의 입력 유효값들은 제1의 롤 스탠드 앞에서의 에지 드롭(P_0,ist)이며 및 경우에 따라서는 제1의 롤 스탠드 앞에서의 장력 상태(σ₀)이다. 이 제1의 롤 스탠드 앞에서의 장력 상태(σ₀)는, 래미네이트형 스트립이 예를 들어 코일로부터 풀려질 때 부분 모델(33)에 입력된다. 이 부분모델(33, 34, 35)의 그외 입력 유효값들은 각각의 롤 스탠드에 대한 롤 등고선들이다. 이 입력 유효값들은 도 3에 도시되어 있지 않다. 이 롤 등고선은 특히 온도 모델, 마모 모델 및 휨 모델을 포함하는 롤 등고선 모델에서 계산되는 것이 장점이다. 이 경우 각각의 롤 스탠드를 위한 개별적인 롤 등고선 모델이 있다.

이 부분 모델(33, 34, 35)들은 래미네이트형 스트립(11)의 압연 동안 조정부(36)를 통해 롤 스탠드에서의 실제 상태에 계속적으로 맞춰지며, 상기 조정부는 제1의 롤 스탠드(P_0,ist) 상류에서의 에지 드롭으로부터, 제3의 롤 스탠드 하류에서 부분 모델(35)을 통해 검출된 에지 드롭(P₃)으로부터, 그리고 제3의 롤 스탠드 하류에서의 에지 드롭(P_{3, ist})의 실제값으로부터, 부분 모델(33, 34, 35)에 대응하는 적절한 파라미터(π₁, π₂ 및 π₃)를 결정한다.

도 4에는 롤 등고선 모델(60), 롤 갭 모델(61) 및 조절 부재(62)의 공동 작용이 도시되어 있다. 이 롤 등고선 모델(60)은 프로세스 상태 정보(X_i) 및 조절 부재(62)의 출력(U_i)에 기초하여 롤 등고선(W_i)을 계산하며, 이것은 또 롤 갭 모델(61) 안으로의 입력 유효값이 된다. 이 롤 갭 모델 안으로의 입력 유효값들은 롤 스탠드 앞에서의 에지 드롭(P_i-1) 및 장력 상태(σ_i-1)이다. 이 롤 갭 모델(61)의 출력값들은 롤 스탠드 뒤에서의 에지 드롭(P_i) 및 장력 상태(σ_i)이다. 이 롤 스탠드 뒤에서의 에지 드롭(P_i)에 기초하여 조절 부재(62)는 조절값(U_i)을 검출한다.

도 5에는 도 4로부터 조절값(U_i)을 리세팅하기 위한 롤이 도시되어 있다. 이 스틸 스트립(56)은 2개의 동작 롤(57과 58) 사이에서 압연된다. 지지- 및 중간 롤들은 도 5에 도시되어 있지 않다. 에지 드롭을 막는 래미네이트형 스트립의 끝 부분에서 롤의 직경을 줄이기 위해 이 시스템은 2개의 냉각 장치(54와 55)를 가지며, 이들로부터 냉각제가, 바람직하게는 물이 나오며, 그 물은 동작 롤(57와 58)에 가해진다. 필요한 냉각제의 양은 도 1 내지 도 4의 변수(U_i)에 상응한다.

Claims

- 하나 이상의 롤 스탠드가 에지 드롭을 줄이기 위한 조절 부재들을 가지며, 상기 조절 부재들은 상기 롤 스탠드를 빠져나가는 래미네이트형 스트립의 에지 드롭에 따라 또는 롤 스탠드로 진입하는 래미네이트형 스트립의 에지 드롭에 따라 조정되며,

- 에지 드롭은 하나 이상의 에지 드롭 측정 장치로 측정되며,

- 상기 조절 부재들을 조절하여 에지 드롭을 줄이기 위해, 상기 래미네이트형 스트립의 에지 드롭의 값들은 에지 드롭의 측정이 이루어지지 않는 래미네이트형 스트립의 여러 지점에서 롤 갭 모델을 통해 검출되는,

하나 또는 다수의 롤 스탠드를 갖춘 밀 트레인에서 래미네이트형 스트립의 에지 드롭을 줄이기 위한 방법에 있어서,

상기 롤 갭 모델은 상기 밀 트레인의 래미네이트형 스트립의 압연 동안 롤 스탠드 및 래미네이트형 스트립의 매순간(instantaneously)의 유효값 및 파라미터에 맞춰지며, 상기 에지 드롭은 래미네이트형 스트립의 n개 지점에서 측정되며, 및 상기 n은 에지 드롭을 줄이기 위해 조절 부재를 갖춘 롤 스탠드의 수보다 작거나 같으며, 롤 갭 모델에 의해 검출된 에지 드롭이 조절 부재로 공급되고, 상기 에지 드롭을 근거로 하여 상기 조절 부재는 롤 등고선 모델에 공급되는 조절값을 검출하며, 상기 롤 등고선 모델은 프로세스 상태 정보 및 조절 부재의 출력을 기초로 롤 등고선을 검출하며, 상기 롤 등고선 또한 롤 갭 모델로의 입력값이 되는 것을 특징으로 하는 에지 드롭을 줄이기 위한 방법.
- 하나 이상의 롤 스탠드가 에지 드롭을 줄이기 위한 조절 부재들을 가지며, 상기 조절 부재들은 상기 롤 스탠드를 떠나가는 래미네이트형 스트립의 에지 드롭에 따라 또는 롤 스탠드로 진입하는 래미네이트형 스트립의 에지 드롭에 따라 조정되며,

- 에지 드롭은 하나 이상의 에지 드롭 측정 장치로 측정되며,

- 상기 조절 부재들을 조절하여 에지 드롭을 줄이기 위해, 상기 래미네이트형 스트립의 에지 드롭의 값들은 에지 드롭의 측정이 이루어지지 않는 래미네이트형 스트립의 여러 지점에서 롤 갭 모델을 통해 검출되는,

하나 또는 다수의 롤 스탠드를 갖춘 밀 트레인에서 래미네이트형 스트립의 에지 드롭을 줄이기 위한 방법에 있어서,

상기 래미네이트형 스트립에서의 장력이 감독되며, 에지 드롭의 감소는, 래미네이트형 스트립에서의 장력 상태가 허용 오차값을 초과하는 경우, 에지 드롭의 감소를 위해 조절 부재에 의해 제한되며, 이 경우 래미네이트형 스트립에서의 장력 상태는 롤 갭 모델을 통해 검출되며, 롤 갭 모델에 의해 검출된 에지 드롭이 조절 부재로 공급되고, 상기 에지 드롭을 근거로 하여 상기 조절 부재는 롤 등고선 모델에 공급되는 조절값을 검출하며, 상기 롤 등고선 모델은 프로세스 상태 정보 및 조절 부재의 출력을 기초로 롤 등고선을 검출하며, 상기 롤 등고선 또한 롤 갭 모델로의 입력값이 되는 것을 특징으로 하는 에지 드롭을 줄이기 위한 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 롤 스탠드의 출구에서의 에지 드롭은 롤 갭 모델을 통해 에지 드롭에 따라 롤 스탠드 앞에서 또는 선행 롤 스탠드 앞에서 정해지는 것을 특징으로 하는 에지 드롭을 줄이기 위한 방법.
제3항에 있어서, 상기 롤 스탠드의 출구에서의 에지 드롭은 롤 갭 모델에 의해 롤 스탠드 앞에서의 또는 선행 롤 스탠드 앞에서의 에지 드롭에 따라, 롤 스탠드 앞에서의 또는 선행 롤 스탠드 앞에서의 장력 상태에 따라, 그리고 롤 스탠드 앞에서의 또는 선행 롤 스탠드 앞에서의 롤 등고선에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 에지 드롭을 줄이기 위한 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 에지 드롭은 밀 트레인의 래미네이트형 스트립의 2개 지점에서 측정되는 것을 특징으로 하는 에지 드롭을 줄이기 위한 방법.
제5항에 있어서, 상기 에지 드롭은 밀 트레인의 제1의 스탠드 앞에서 및 밀 트레인의 마지막 스탠드 뒤에서 측정되는 것을 특징으로 하는 에지 드롭을 줄이기 위한 방법.
제5항에 있어서, 에지 드롭을 줄이기 위한 조절 부재를 가지는 롤 스탠드에서 래미네이트형 스트립의 에지 드롭의 감소는 밀 트레인의 전방 롤 스탠드에서 이루어지며, 상기 에지 드롭은 밀 트레인의 제1의 스탠드 앞에서 그리고 마지막 스탠드 뒤에서 에지 드롭을 줄이기 위한 조절 부재로 측정되는 것을 특징으로 하는 에지 드롭을 줄이기 위한 방법.
제3항에 있어서, 특히 휨 모델, 온도 모델 및 마모 모델을 포함하는 롤 등고선 모델에서 롤 등고선이 검출되는 것을 특징으로 하는 에지 드롭을 줄이기 위한 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 롤 갭 모델이 롤 스탠드를 모델링하는 것을 특징으로 하는 에지 드롭을 줄이기 위한 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 롤 갭 모델이 다수의 스탠드를 모델링하는 것을 특징으로 하는 에지 드롭을 줄이기 위한 방법.
제10항에 있어서, 상기 롤 갭 모델이 밀 트레인의 모든 롤 스탠드를 모델링하는 것을 특징으로 하는 에지 드롭을 줄이기 위한 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 롤 갭 모델은 분석 모델(analytical model)인 것을 특징으로 하는 에지 드롭을 줄이기 위한 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 롤 갭 모델은 신경망(neural network) 또는 하이브리드 모델, 즉 신경망과 분석 모델이 조합된 모델인 것을 특징으로 하는 에지 드롭을 줄이기 위한 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 조절 부재는 에지에서 온도 감소를 통해 롤을 변형시키는 것을 특징으로 하는 에지 드롭을 줄이기 위한 방법.
제14항에 있어서, 상기 조절 부재는 에지에서의 냉각을 통해 롤을 변형시키는 것을 특징으로 하는 에지 드롭을 줄이기 위한 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 조절 부재는 래미네이트형 스트립의 에지에서 소위 테이퍼형 롤에 의해 롤 형상을 조절하는 것을 특징으로 하는 에지 드롭을 줄이기 위한 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 밀 트레인은 냉간 압연 밀 트레인인 것을 특징으로 하는 에지 드롭을 줄이기 위한 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 밀 트레인은 열간 압연 밀 트레인인 것을 특징으로 하는 에지 드롭을 줄이기 위한 방법.