KR100610724B1 - 연속압연기의 부하배분제어장치 - Google Patents

Abstract

판두께 수정량 계산을 압연중에 실장가능한 형태까지 간략화함으로써 계산의 대부분을 압연중만으로 상당하는 것을 가능하게 한 연속압연기의 부하배분제어장치를 얻는다.

연속압연기의 각 스텐드에서의 압연하중비율이 목표하중비율에 일치하지 않을 때, 당해 목표하중비율로부터의 오차에 따라 각 스텐드의 판두께 수정량을 산출하는 부하배분제어장치(10)와 당해 판두께 수정량에 따른 압하위치수정을 실행해서 각 스텐드의 압연하중비율을 목표하중비율에 일치시켜서 보존하는 압하위치제어계 7, 8, 9를 구비하고, 부하배분제어장치(10)는 압연하중 변화량에 대한 입측판두께 변화량의 영향감도와 압연하중 변화량에 대한 출측판두께 변화량의 영향감도가 같다고 가정함으로써 얻어지는 수직을 사용해서 각 상기 스텐드의 판두께 수정량을 압연중에 계산하는 연속압연기의 부하배분제어장치이다.

Description

연속압연기의 부하배분제어장치{CONTROL APPARATUS FOR CONTROLLING LOAD DISTRIBUTION IN CONTINUOUS ROLLING MILL}

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 연속압여기의 부하배분 제어장치를 표시한 구성도.

도 2는 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 연속압연기의 부하배분 제어장치를 표시한 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1, 1': 압연롤

2, 2': 압연롤

3, 3': 압연롤

4, 5, 6 : 압연하중검출기,

7, 8, 9 : 압하위치제어계,

10 : 부하배분제어장치,

11 : 압연재,

12 : 판두께 수정량 계산부,

13 : 제어기부.

본 발명은 연속압연기의 부하배분제어장치에 관해, 특히 연속압연기에서 각 스텐드의 압연하중의 배분비율을 그 설정치와 일치시키는 부하배분장치에 관한 것이다.

일반적으로, 연속압연기에서의 각 스텐드에서의 판두께 압하율은 모재판두께, 성품판두께, 각 압연기 정격외에 안정조업, 형상품질 등을 고려하여, 각 스텐드의 압연하중이 미리 설정된 비율이 되도록 결정되어 있다.

한쪽에서 압연모델식의 정밀도 한계, 압연기 특성, 압연개시후의 온도변화에 의한 소성변형, 기타의 여러가지 외관에 의해 실제의 압연하중 비율은 그 예측치와 일치하지 않는 경우도 많고, 성품판두께, 판폭 등의 치수편차, 형상불량, 압연불안정, 기기정격 리밋에 의한 압연정지, 기타의 부적절함이 생기고 있다. 그중 압연하중비율의 편차에 대해서는 밀 운전자가 압연상태를 감시하면서 수시압하위치 수동개입함으로서 그 편차를 수정하고 안정조업, 형상품질을 확보하고 있다.

이 때문에, 근년에는 밀 운전자의 수동개입에 의지하지 않고, 최적한 부하배분, 즉 압연하중비율을 자동적으로 확보하기 위한 기술도 개발되어 가고 있다(예를들면, 특허 문헌 1 참조).

당해 문헌의 종래기술에서는 각 스텐드에서의 압연하중이 서로 그 비율설정치에 일치하지 않을 때 압연하중의 비율설정치와의 오차로부터 압연원리에 따라 각 스텐드의 판두께 수정량을 산출하고, 이 때문에 압하위치수정을 하고, 각 스텐드의 압연하중비율을 그 설정치에 일치, 보존하는 부하배분 제어방법을 들 수가 있다.

일본국 특공평 2-39327호 공보.

상기한 종래의 기술에서는 압연하중의 비율설정치와의 오차로부터 압연원리에 따라 실행하는 각 스텐드의 판두께 수정량의 계산이 역행력의 계산을 포함한 복잡한 계산이므로 계산부하가 걸리므로 압연중의 계산에 실장할 수 없다는 문제점이 있었다.

그래서, 종래 기술에서는 압연전에 실행가능한 부분을 압연전에 계산해서 압연중에 간단한 계산을 실행하는 방법을 취할 필요가 있었다. 즉, 압연전의 계산과 압연중의 계산으로 나누어 실행할 필요가 있었으므로 작업이 번잡해지는 동시에 일부의 연산을 압연전의 것이므로 예를들면 목표의 하중비율설정치를 압연중에 변경하는 것은 안되므로 압연상태에 따른 수정을 하는 정밀도가 충분이 얻을 수 없다는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 된 것으로, 판두께 수정량 계산을 압연중에 실장가능한 형태로 까지 간략화 함으로써 계산의 대부분을 압연중에만 실행하는 것을 가능하게 한 연속압연기의 부하배분제어장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 연속압연기의 각 스텐드에서의 압연하중비율이 목표하중비율에 일치하지 않을 때, 당해 목표하중비율로부터의 오차에 따라 각 스텐드의 판두께 수정량을 산출하는 판두께 수정량 산출수단과 당해 판두께 수정량에 따른 압하위치수정을 실행해서 각 스텐드의 압연하중비율을 상기 목표하중비율에 일치시켜서 보존하는 압하위치제어수단을 구비하고, 상기 판두께 수정량 산출수단은 압연하중 변화량에 대한 입측판두께 변화량의 영향감도가 같다고 가정함으로써 얻어지는 소정의 제1의 수식을 사용해서 각 상기 스텐드의 판두께 수정량을 압연중에 계산하는 연속압연기의 부하배분제어장치이다.

실시의 형태 1

이하, 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 연속압연기의 부하배분제어장치를 도 1에 따라 설명한다. 도 1은 연속압연기의 임의의 i스텐드와, 그 상류 i-1스텐드와 하류의 i+1스텐드의 부분을 표시하고 있다. 도 1에 표시한 바와 같이 각 스텐드는 상하에 설치된 상방롤과 하방롤로 된 한쌍의 압연롤을 가지고 있다. 즉, 도 1 중앙에 도시된 i-스텐드는 상방롤(2)과 하방롤(2)로 된 압연롤을 소유하고, 마찬가지로 상류 i-1스텐드는 상방롤 1과 하방롤 1'로 되는 압연롤을 구비하고, 하류 i+1스텐드는 상방롤과 하방롤(3')로 된 압연롤을 소유하고 있다.

이때, 판재(11)가 당해 각 스텐드의 압연롤(1),(1'),(2),(2'),(3),(3')을 순서대로 거쳐서 도 1의 화살표 방향으로 압연되어 간다.

각 스텐드에서의 하방롤(1'),(2'),(3')에는 각각 압연하중검출기(4),(5),(6) 가 접속되어 있고, 각 스텐드에서의 압연하중을 검출하도록 되어 있다. 또, 각 스텐드에서의 상방롤(1),(2),(3)에는 압하구동장치(14),(15),(16)가 설치되고, 압하위치제어계(7),(8),(9)로부터 출력되는 롤갭 변경량 지령지시에 따라 압연이 실시된다. 또, 각 압연하중검출기(4),(5),(6) 및 압하위치제어계(7),(8),(9)는 부하배분제어장치(10)(판두께 수정량 산출수단)에 접속되어 있다. 부하배분제어장치 (10)는 압연하중검출기(4),(5),(6)에 의해 검출된 각 스텐드에서의 압연하중 F_i-1, F_i, F_i+1을 입력하고, 이에 따라 미리 설정된 목표하중비율 {C_i-1 : C_i : C_i+1}을 사용해서 각 스텐드에서의 적절한 판두께 수정량 △h_i-1, △h_i, △h_i+1을 계산하고, 그 판두께 수정량 △h_i-1, △h_i, △h_i+1을 압하위치제어계(7),(8),(9)(압하위치제어수단)은 당해 판두께 수정량 △h_i-1, △h_i, △h_i+1을 롤갭의 수정량, 즉 롤갭 변경량 지시 S_i-1, S_i, S_i+1로 변경해서 압하구동장치(14),(15),(16)에 출력하고, 부하배분제어가 실현된다.

다음 동작에 대해 설명한다. 본 실시의 형태에서는 부하배분 제어장치(10)에 있어서, 압연하중검출기(4),(5),(6)에 의해 검출된 연속압연기의 각 스텐드에서의 압연하중이 서로 그 목표하중비율이 설정치 {C_i-1 : C_i : C_i+1}에 일치하는지의 여부의 판정이 실시되고, 일치하지 않을 때 압연하중의 비율설정치로부터의 오차에 따라 각 스텐드의 판두께 수정량을 산출한다. 압하위치제어계(7),(8),(9)가 당해 판두께 수정량에 따른 압하위치수정을 실행하고, 각 스텐드의 압연하중비율을 그 설정치에 일치시켜 보존하는 부하배분제어를 한다. 이때에 상기한 각 스텐드의 판두께 수정량을 압연하중에 대한 입측판두께의 영향감도와 압연하중에 대한 출측판두께의 영향감도가 같다고 가정함으로써 얻어지는 수식을 사용함으로써 압연중에 계산하는 것을 특징으로 하고 있다. 아래에 이 특징에 대해 상세하게 설명한다.

압연하중검출기(4),(5),(6)으로 검출되는 압연하중 F_i-1, F_i, F_i+1은 압연상황에 의해 항상 변화하는 것이고, 압연하중변환 △F_i는 판두께와의 관계식으로 표시하면 다음의 식(1)이 된다.

△F_i = Q_iㆍ△H_i-q_iㆍ△h_i (i=1 ~ N, Q_i>0, q_i>0) ㆍㆍㆍ(1)

여기서, △H_i는 입측판두께 변화량, △h_i는 판두께 수정량(출측판두께 변화량), Q_i은 △F_i에 대한 △H_i의 영향감도, q_i는 △F_i에 대한 △h_i의 영향감도이다.

스텐드간의 목표하중비율을 {C_i-1 : C_i : C_i+1}로 하였을 때 최종 스텐드 출측판두께를 변화시키지 말 것, 즉 △h_N=0을 조건으로 해서 목표의 하중비율을 실현하는 것이 본 발명의 제어의 목적이다.

목표의 하중을 F_i ^*로 해서 이것을 F_i, △F_i, C_i의 관계식으로 표시하면 다음의 식(2)가 1된다.

F_i ^* = F_i+△F_i = C_iㆍk(i = 1 ~ N, k : 정수)ㆍㆍㆍ(2)

상기한 (1)식 및 (2)식과 △H_i≒△h_i-1의 관계로부터 다음의 식(3)이 얻어진다.

삭제

여기서, 1 스텐드의 입측판두께는 △H₁=0으로 하였다.

또, Q_i≒q_i라고 가정해서 상기 (3)식을 변형하면 다음의 식(4) 및 식(5)의 근사식이 얻어진다.

삭제

이상과 같이 본 실시의 형태에서는 압연하중에 대한 입측판두께의 영향감도와 압연하중에 대한 출측판두께의 영향감도가 같다고 가정함으로써 얻어진 상기의 식(4) 및 식(5)를 사용해서 압연중에 수시로 변화하는 압연하중에 대한 판두께 수정량 △h_i를 구하도록 하였으므로 번잡한 역행렬을 계산하지 않고, 판두께 수정량 △h_i을 계산할 수가 있다. 이 계산을 부하배분제어장치(10)에서 이용함으로서 계산부하가 걸리지 않으므로 Qi의 계산을 제외하고 모든 계산을 압연중에 실행할 수가 있고, 제어방법 자체가 간소화 할 수 있다는 효과가 있다.

(또, Qi의 계산은 부하배분제어가 아니고, 자동판두께 제어에서 통상은 압연전에 실행되므로 그 계산결과를 이용하는 것이 가능하다.)

또, 압연중에 상기의 식(4) 및 식(5)로 계산하므로, 예를들면 압연중에 미리 설정되어 있는 목표하중비율 {C_i-1 : C_i : C_i+1}을 변경하는 것도 쉬워지고, 다용도로 대응이 가능하다.

상기한 설명에서는 상기의 식(4) 및 식(5)를 사용해서 판두께 수정량을 연산하는 예에 대해 설명하였으나, 상기의 식(3)을 사용해서 판두께 수정량을 연산하도록 해도 된다. 또, 그 경우에도 압연중의 연산이 가능해지고, 동등한 효과가 얻어진다.

실시의 형태 2

이하, 본 발명의 실시의 형태 2를 도 2에 따라 설명한다.

도면중 1 ~ 11은 실시의 형태 1과 같으므로 여기서는 설명을 생략한다. 또, 도 2에서 실시의 형태 1과 다른점은 부하배분제어장치(10)내에 판두께 수정량 계산부(12)와 제어기부(13)가 설치되어 있는 것이다.

판두께 수정량 계산부(12)는 각 스텐드에서의 판두께 수정량 △hi를 계산하는 것이다. 제어기부(13)는 PI 등의 제어기로 구성되고, 판두께 수정량 계산부 (12)로 계산된 각 스텐드에서의 판두께 수정량 △h_i에 제어기에 의한 소정의 처리를 실시하고, 적분항과 비례항의 합으로 되는 값으로 변환하는 것이다. 따라서, 본 실시의 형태에서는 제어기부(13)의 출력치가 부하배분제어장치(10)에서의 최종출력이 된다.

본 실시의 형태에서는 판두께 수정량 계산부(12)(판두께 수정량 산출수단)에서 압연하중검출기(4),(5),(6)에 의해 검출된 연속압연기의 각 스텐드에서의 압연하중이 서로 그 목표하중비율의 설정치 {C_i-1 : C_i : C_i+1}에 일치하는지의 여부의 판정이 되고, 일치하지 않을 때 압연하중의 비율설정치로부터의 오차에 따라 각 스텐드의 판두께 수정량을 산출한다. 다음에 제어기부(13)(최종 출력판두께 수정량 산출수단)에서 산출된 당해 판두께 수정량에 소정의 함수의 처리를 해서 비례항과 적분항의 2개의 성분으로 된 최종 출력판두께 수정량을 산출한다. 압하위치제어계 (7),(8),(9),(압하위치제어수단)가 당해 최종 출력판두께 수정량에 따른 압하위치수정을 실행하고, 각 스텐드의 압연하중비율을 그 설정치에 일치시켜 보존하는 부하배분제어를 한다. 이때에 상기한 각 스텐드의 판두께 수정량을 압연하중에 대한 입측판두께의 영향감도와 압연하중에 대한 출측판두께의 영향감도가 같다고 가정함으로써 얻어지는 수식[식(4) 및 식(5)], 또는 임의의 스텐드의 입측판두께 변화량과 당해 스텐드에 인접한 상류스텐드에서의 출측판두께 변화량과 같다고 가정함으로써 얻어지는 수식[식(3)]을 사용함으로써 압연중에 계산하는 것을 특징으로 하고 있다.

다시 상세하게 설명한다. 판두께 수정량 계산부(12)에서 계산되는 각 스텐드의 판두께 수정량을 △h_i라고 한다. 판두께 수정량 계산부(12)에서는 △H_i≒△h_i-1의 관계에서 얻어진 상기의 식(3) 또는 Q_i≒q_i의 관계로부터 얻어진 상기의 식(4) 및 식(5), 또는 기타의 압연원리에 따른 방법에 의해 판두께 수정량 △h_i을 계산하는 것으로 한다. 제어기부(13)에서는 △h_i에 대해 예를들면 아래와 같은 소정의 함수 f _controller에 의한 계산을 한다.

삭제

여기서, Kp는 비례항의 조절게인, LAG{x}는 1차 Lag, Ti는 적분항의 조절게인, s는 미분연산자이다.

이상과 같이 본 실시의 형태에서는 상기한 실시의 형태 1과 같은 효과가 얻어지는 동시에 또 판두께 수정량 △h_i를 직접 사용하지 않고 상기의 식(6)과 같이 제어기부(13)에 의한 제어기를 실시함으로서 적분항에서는 목표치에의 수렴을 빨리 할 효과가 있고, 비례항에서는 계산이론치에 의한 직접의 수정을 실행하는 동시에 1차 Lag를 실시하고 급한 동작을 컷함으로써 다른 제어계와의 간섭에 의한 불안정 동작을 방지할 수 있다는 효과가 있다.

본 발명에 의하면, 판두께 수정량 계산을 압연중에 실장가능한 형태까지 간략화함으로써 계산의 대부분을 압연중만 실행할 수 있는 동시에 압연중에 실행함으로써 예를들면 목표의 하중비율설정치의 압연중의 변경도 가능해진다.

Claims (3)

1. 연속압연기의 각 스텐드에서의 압연하중비율이 목표하중비율에 일치하지 않을 때, 당해 목표하중비율로부터의 오차에 따라 각 스텐드의 판두께 수정량을 산출하는 판두께 수정량 산출수단과, 당해 판두께 수정량에 따른 압하위치수정을 실시해서 각 스텐드의 압연하중비율을 상기 목표하중비율에 일치시켜서 보존하는 압하위치제어수단을 구비하고, 상기 판두께 수정량 산출수단은 압연하중변화량에 대한 입측판두께 변화량의 영향감도와 압연하중변화량에 대한 출측판두께 변화량의 영향감도가 같다고 가정함으로써 얻어지는 소정의 제1의 수식을 사용해서 각 상기 스텐드의 판두께 수정량을 압연중에 계산하는 것을 특징으로 하는 연속압연기의 부하배분제어장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 스텐드가 i개(i=1 ~ N) 설치되고, 스텐드간의 목표하중비율을 C_i-1 : C_i : C_i+1로 했을 때, 상기 소정의 제1의 수식은

   

   △F_i = Q_iㆍ△H_i-q_iㆍ△h_i (Q_i>0, q_i>0)

   이고, 여기서 △h_i는 i스텐드에서의 출측판두께 변화량(판두께 수정량), △H_i는 입측판두께 변화량, F_i는 압연하중, △F_i는 압연하중변화량, Q_i는 △F_i에 대한 △H_i의 영향감도인 것을 특징으로 하는 연속압연기의 부하배분제어장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 판두께 수정량 산출수단과 상기 압하위치제어수단과의 사이에 설치되는 최종 출력 판두께의 수정량 산출수단을 추가로 구비하고,

   상기 최종 출력 판두께의 수정량 산출수단은, 상기 판두께 수정량 산출수단에 의해 산출된 상기 판두께 수정량에, 최종 출력 판두께 수정량(△h_i ^out)을 산출하는 다음의 함수 f _controller에 의한 계산을 행하고,

   

   (여기서, Kp는 비례항의 조절게인, LAG{x}는 1차 Lag, Ti는 적분항의 조절게인, s는 미분연산자임),

   비례항과 적분항의 2개의 성분으로 된 최종 출력되는 판두께의 수정량을 산출하는 것을 특징으로 하는 연속압연기의 부하배분제어장치.

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