KR100841261B1 - 압연 트레인의 작동 방법 및 그에 부합되게 형성된 압연트레인 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압연 방향(x)으로 보았을 때에 서로 연달아 배치되고, 압연 방향(x)에 대략 수직하게 방향설정된 회전 축(18)을 중심으로 하여 각각 선회될 수 있는 다수의 롤 스탠드(2)를 구비하는 스트립형 압연물(10) 압연용 압연 트레인(1)에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 압연 결과에 유리하게 작용하는 스트립 진로를 매우 간단하고도 확실하게 유지시키는 것이다. 그를 위해, 본 발명에 따라 하나의 또는 각각의 롤 스탠드(2)의 선회 각에 대한 제어치(S)를 이미 압연된 압연물(10)에 대해 판별된 스트립 단부(30)의 윤곽에 의존하여 미리 부여한다. 또한, 본 발명에 따라 부가의 액추에이터가 사용될 수 있다.
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압연 트레인, 롤 스탠드, 스트립형 압연물, 스트립 진로, 선회 각, 제어치, 스트립 단부

Description

압연 트레인의 작동 방법 및 그에 부합되게 형성된 압연 트레인{METHOD FOR OPERATING A MILL TRAIN AND A CORRESPONDINGLY EMBODIED MILL TRAIN}
본 발명은 전도 장치(upsetting device) 및 압연 방향으로 보았을 때에 서로 연달아 배치된 다수의 롤 스탠드를 구비하고, 압연물의 스트립 단부의 윤곽에 영향을 미치는 조정 유닛이 롤 스탠드에 배속되는 스트립형 압연물 압연용 압연 트레인의 작동 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 특히 압연물의 폭을 감소시키기 위한 전도 장치를 입구 측에도 구비할 수 있는 그러한 유형의 압연 트레인에 관한 것이다.
압연물을 압연하기 위해, 하나의 압연 트레인에 다수의 롤 스탠드가 사용될 수 있다. 그 경우, 통상적으로 소위 다단 롤 스탠드로서 설계되고 다수의 작업 롤 및 경우에 따라 다수의 지지 롤을 포함하는 그러한 롤 스탠드는 일반적으로 길게 늘여진 압연물을 통과시키기 위해 마련되고, 압연 방향으로도 지칭되는 압연물의 전진 방향으로 보았을 때에 서로 연달아 배치된다. 그러한 유형의 다수의 롤 스탠드를 구비한 압연 트레인은 특히 스트립형으로 형성되는 압연물 또는 압연 스트립을 가공할 경우에 사용될 수 있다. 그 경우, 그러한 스트립형 압연물은 그 치수에 비해 미미한 정도에 불과한 두께로 연장 평면에서 신장되는 압연물로서 특정의 2차 원 구성의 형태로 형성된다.
그와 같이 스트립형으로 형성되는 압연물을 가공하는 바로 그러한 경우에는 소위 스트립 진로, 즉 롤 스탠드를 통한 압연물의 통과가 매우 중요하다. 즉, 스트립형 압연물을 가공할 경우에는 스트립 텐션(strip tension)으로도 지칭되는 텐션이 압연물 내에서 발생된다. 그 경우, 그러한 스트립 텐션은 본래의 스트립 진로를 안정화시키도록 그 스트립 진로에 작용한다. 그러나, 스트립의 종방향 중심축을 기준으로 삼았을 때에 비대칭적으로 가공하는 경우에는 스트립 텐션이 편심적으로 발생되기도 한다. 그로 인해, 압연 방향으로 보았을 때의 각각의 후방 롤 스탠드로부터 스트립이 빠져 나올 경우에 스트립이 측방으로 쏠리게 된다. 또한, 스트립 텐션에 기인하여 압연물에 편심적으로 힘이 작용하면, 스트립 단부가 본래의 압연물로부터 이탈하려는 거동이 일어나는데, 그것은 다시 압연 결함을 초래할 수 있다.
따라서, 압연 결과에 중요한 스트립 진로 또는 스트립형으로 형성된 압연물이 롤 스탠드를 통해 통과하는 것을 적절하게 제어할 수 있도록 하기 위해, 각각의 롤 스탠드는 대략 압연 방향에 수직으로 방향설정된 회전 축을 중심으로 하여 선회될 수 있게 형성될 수 있다. 그 경우, 하나의 또는 각각의 롤 스탠드를 적절히 선회시킴으로써, 비대칭적으로 발생되는 인장 응력이 매우 작게 유지되거나 스트립 진로에 대해 미리 주어진 다른 조건이 유지되도록 스트립 진로에 영향을 미칠 수 있다. 예컨대, 잘못 압연된 스트립 단부, 롤의 손상 및 그에 수반되는 부가적 롤 교체의 필요성을 유발할 수 있는 스트립 진로상의 오류는 통상적으로 제어 조작자가 롤 스탠드를 적절히 선회시키는 것에 의해 교정된다. 하지만, 매우 양호한 압연 결과와 관련된 그러한 개입 가능성은 단지 제한적인 것에 불과한데, 왜냐하면 특히 압연 방향으로 보았을 때의 전방 롤 스탠드에서는 그 곳에서의 아직 비교적 두꺼운 압연물에 기인하여 필요로 하는 교정 조치를 결정하기가 어렵고, 아울러 압연 방향으로 보았을 때의 인접 롤 스탠드 사이의 개재 공간을 검사하기가 어렵기 때문이다.
따라서, 본 발명의 목적은 매우 간단하고도 확실하게 목표로 한(사전 설정한) 압연 결과에 유리한 스트립 진로를 재현이 가능하게 유지시킬 수 있는, 전술된 유형의 압연 트레인을 작동시키는 방법을 제공하는 것이다. 가능한 한 직사각형의 대칭적 스트립 단부/스트립 선단을 생성하는 것도 본 발명의 목적이다. 스트립 단부에 긴 스트립 텅(tongue) 및 물고기 꼬리 모양이 생기는 것도 회피되어야 한다. 또한, 그러한 방법을 행하는데 매우 적합한 압연 트레인이 제공되어야 한다.
그러한 목적은 방법과 관련하여 본 발명에 따라 롤 스탠드 또는 전도 장치에 배속된 하나의 또는 각각의 조정 유닛에 대한 제어치를 이미 압연된 압연물에 대해 판별된 스트립 단부의 윤곽에 의존하여 미리 부여함으로써 달성된다.
그와 관련하여, 본 발명은 목표로 한(사전 설정한) 스트립 진로를 간단하고도 확실하게 유지시키기 위해서는 선행 압연 과정의 스트립 진로에 대해 특정적으로 특징져진 입력량에 의거하여 스트립 진로에 영향을 미쳐야 한다는 고려로부터 출발하고 있다. 즉, 학습되는 자기 적응형 시스템(self-adaptive system)의 형태로 선행 압연 결과에 의거하여 스트립 진로에 영향을 미치는 작업을 갱신한다. 그 경우, 바로 압연물에서 각각 행해진 롤 스탠드의 선회 크기에 의존하여 발생되는 이미 제조된 압연물에서의 재료 유동(material flow)이 선행 압연 결과를 평가하는 근거로서 제공된다. 그러한 재료 유동은 압연물의 길이에 걸쳐 누적된 효과의 형태로 특히 스트립 단부 구역에 반영된다. 즉, 스트립형으로 형성된 압연물의 연장 평면에서 스트립 단부의 윤곽을 평가함으로써, 다음 압연물의 통과 시에 롤 스탠드 또는 전도 장치에 대한 제어치를 미리 주는데 유용한 정보가 제공되게 된다.
그 경우, 하나의 또는 각각의 롤 스탠드의 선회 각에 대한 제어치를 이미 압연된 압연물의 스트립 단부의 윤곽에 의존하여 미리 주는 것이 바람직하다. 즉, 다름이 아니라 바로 그 각각의 회전 축을 중심으로 한 롤 스탠드의 적절한 선회 각이 스트립 진로에 특정적으로 의도된 영향을 미칠 수 있도록 한다.
그와 동시에, 선행 압연된 스트립 단부의 윤곽을 평가함으로써 획득된 정보를 실제의 압연 공정에서의 또 다른 교정 개입에도 아울러 활용하는 것이 바람직하다. 그 경우, 스트립 연장을 고려하여 후속 롤에서의 스트립 폭의 추이를 계산하는 것이 매우 적합하다. 그에 따라 가용될 수 있는 스트립 폭에 관한 정보로부터, 롤의 만곡 거동을 알고 있을 경우에 작업 롤 만곡에 대해 특징져진 하나의 또는 각각의 후속 롤 스탠드에서의 제어치에 대한 교정치가 제공될 수 있다. 그러한 교정치에 의해, 비평탄성 및/또는 스트립의 잘못된 압연이 매우 적은 범위에서만 발생되도록 각각의 작업 롤 만곡에 대한 제어치를 미리 줄 수 있게 된다.
선택적으로 또는 부가적으로, 스트립 단부의 윤곽을 평가함으로써 획득된 정 보를 소위 루퍼(Looper)의 작업에 사용하는 것이 바람직하다. 인장력이 일정할 경우에 예컨대 압연물의 스트립 단부 구역에서 압연물의 폭이 점점 더 좁아진다면, 바람직하지 않게도 스트립의 파열을 일으킬 수 있는 높은 국부적 인장 응력이 발생될 수 있다. 스트립 단부의 윤곽을 평가하는 것에 의해 실제로 존재하는 최소의 폭을 알게 된다면, 그러한 파열이 줄어들 수 있도록 각각의 루퍼를 추진하는 인장력을 필요에 따라 적절히 감소시킬 수 있다. 다른 한편으로, 스트립 단부에 생기는 긴 스트립 텅을 감소시키기 위해, 예컨대 긴 스트립 텅을 스트립 단부에서의 폭 감소를 증대시킴으로써 보상하는 별개의 조정 유닛이 전도 장치에 배속될 수 있다.
전도 장치에 의해 압연물의 폭에 영향을 미칠 경우에 특히 폭 감소가 비교적 크다면, 스트립을 후방 롤로 빼낼 때에 불리하고, 잘못된 압연을 일으킬 수 있는 스트립 단부에서의 소위 물고기 꼬리 모양이 생길 수 있다. 스트립 단부의 윤곽을 평가함으로써, 그러한 유형의 물고기 꼬리 모양 또한 선택적으로 또는 부가적으로 조기에 식별될 수 있고, 그에 따라 적절한 대응 조치, 특히 전도 장치에 대한 교정 개입을 행할 수 있다. 반대로, 스트립 단부에서의 긴 스트립 텅을 피하는데는 전도 장치가 액추에이터로서 제공된다. 긴 스트립 텅은 스트립 단부에서의 폭 감소를 증대시킴으로써 극복될 수 있다.
스트립 단부 형태에 대한 선택적 또는 부가적 교정 개입으로서, 압연물의 프로파일에 영향을 미칠 수 있다. 그를 위해, 특히 압연 방향으로 보았을 때의 전방 롤 스탠드에 있는 프로파일 액추에이터에 역시 스트립 단부의 판별된 윤곽에 의존하여 미리 주어지는 제어치를 공급할 수 있다. 그에 기초가 되는 인식은 프로파일 을 증대시키면 스트립 에지가 늘어나는 반면에, 프로파일을 감소시키면 스트립 중심이 늘어난다는 것이다. 즉, 프로파일에 적절한 영향을 미침으로써, 스트립 단부의 윤곽에 간접적인 영향을 미칠 수 있게 된다.
그 경우, 이미 압연된 압연물의 스트립 단부의 윤곽을 파악하는 것은 압연물 내의 적절한 지점에서 적절한 수단에 의해, 예컨대 다수의 폭 센서에 의해 이뤄진다. 그러나, 접촉이 없이, 특히 광학적으로 스트립 단부의 윤곽을 판별하는 것이 바람직한데, 바람직한 구성에서는 카메라를 사용할 수 있다. 카메라를 사용할 경우에는 스트립형 압연물의 폭 방향으로 윤곽의 극점을 판별함으로써 스트립 단부의 윤곽을 평가하되, 극점에 대해 미리 주어질 수 있는 설정치와 관련된 선회 각의 제어치를 제어 입력으로서 미리 부여한다. 그러나, 바람직한 부가의 구성에서는 그 전체가 스트립 단부의 윤곽을 표현하는 다수의 측정치를 근사법에 의해 관계식화한 다항식에 의거하여 스트립 단부의 윤곽을 평가한다.
그 경우, 측정치는 광학 카메라에 의해 디지털화되어 판별될 수 있는데, 다항식에 의한 근사는 후속 접속된 계산 소자에서 행해질 수 있다. 판별된 측정치를 근사법에 의해 최대한으로 근사하여 관계식화한 그러한 다항식을 생성함으로써, 스트립 단부의 윤곽을 후속 처리되어야 할 비교적 적은 수의 파라미터에 의해 평가할 수 있게 된다. 바로 그러한 다항식에 의한 평가 시에 스트립 단부 윤곽의 소위 웨지(wedge) 형상도까지 함께 고려할 수 있는 것이 바람직하다. 웨지 형상도는 스트립 단부의 윤곽의 주향이 압연물의 폭방향으로부터 이탈하는 정도이다. 그 경우에 선택적으로, 스트립 측면이 각각 종료되고 본래의 스트립 단부의 윤곽이 이행되는 지점을 평가하는 것에 의해서도 웨지 형상도를 판별할 수 있다. 그러한 지점의 평가 및 판별은 바람직하게도 다항식의 사용에 의해 가능하게 된다.
또 다른 바람직한 구성에서는 롤 스탠드에 대한 제어치를 미리 부여함에 있어 스트립 단부의 윤곽에 추가하여, 이미 압연된 압연물에 대해 연장 평면에서 판별된 스트립 선단의 윤곽까지 고려한다. 압연물의 종방향을 따른 스트립 선단 쪽으로의 재료 유동이 비교적 적음으로 인해, 롤 스탠드의 선회 각을 선택함에 있어 있을 수 있는 오류가 스트립 단부의 윤곽에서보다는 덜 명확히 표현된다; 그러나, 스트립 선단의 윤곽을 고려하는 것은 선회 각에 대한 제어치를 미리 주기 위해 평가될 수 있는 정보를 보완하는데 기여한다.
바람직한 부가의 구성에서는 롤 스탠드의 하나의 또는 각각의 제어치를 미리 부여함에 있어 스트립의 폭 방향으로 판별되는 압연물의 온도 프로파일 및/또는 압연 트레인의 전방 및/또는 후방에서의 스트립 프로파일을 고려함으로써, 선회 각의 적절한 선택을 위한 정보를 추가로 보완할 수 있게 된다.
스트립 진로에서의 오류 및 잘못 설정된 롤 스탠드의 선회 각은 압연물의 두께에 의존하여 상이한 정도로 압연 결과에 영향을 미칠 수 있다. 이것을 감안하기 위해, 바람직한 부가의 구성에서는 롤 스탠드에 대한 제어치를 미리 부여함에 있어 그 롤 스탠드를 통해 통과할 때의 압연물의 두께 및/또는 압연 트레인의 전방 및/또는 후방에서의 스트립 프로파일을 고려한다.
압연물의 두께는 롤 스탠드를 통해 통과할 때에 감소되기 때문에, 압연 방향으로 보았을 때의 전방 롤 스탠드에서 영향을 미친 것은 압연 방향으로 보았을 때의 후방 롤 스탠드에서의 스트립 진로에도 역시 영향을 주게 된다. 따라서, 바람 직한 부가의 구성에서는 특히 스트립의 웨지 형상도를 제어 입력으로서 동원할 경우에 롤 스탠드에 미리 주어진 제어치를 압연 방향으로 보았을 때의 하나의 또는 각각의 후속 롤 스탠드에 대한 제어치를 미리 부여하는데 고려한다. 즉, 롤 스탠드의 선회 각에 대한 제어치를 미리 부여함에 있어 압연 방향으로의 후속 롤 스탠드를 동반 선회시키는데, 그 때에 상대적으로 전방에 있는 롤 스탠드의 선회에 의해 야기된 장애를 보상하기 위한 그 갱신이 제공된다. 그 경우, 또 다른 바람직한 구성에서는 각각의 후속 롤 스탠드에 대한 제어치를 미리 부여함에 있어 해당 롤 스탠드에 대해 미리 주어진 제어치를 그 후속 롤 스탠드로 넘어갈 때에 이뤄지는 압연물의 두께 감소에 비례하는 정도로 고려한다.
가공 시에 롤 스탠드에서의 비대칭적 인장 응력을 매우 작게 유지시키기 위해, 하나의 또는 각각의 롤 스탠드의 선회 각에 대한 하나의 또는 각각의 제어치를 압연물의 종방향 중심축에 대해 대칭적인 스트립 단부의 윤곽이 설정되도록 갱신하는 것이 바람직하다. 그 경우, 롤 스탠드의 선회 각에 대한 제어치를 적절히 미리 부여함으로써 비대칭적 윤곽으로 된 스트립 단부의 윤곽의 편차를 최소로 복원하는 것이 압연 트레인에 배속된 제어 유닛에 대한 설계 기준으로서 제공될 수 있다.
스트립의 연장 평면에서의 스트립의 웨지 형상 또는 웨지 형상도 또는 선택적으로 폭 방향을 따른 스트립 단부의 윤곽의 극점의 위치가 압연 트레인에 배속된 제어 유닛에 대한 제어 입력으로서 제공된다. 그 경우, 하나의 또는 각각의 롤 스탠드의 선회 각에 대한 하나의 또는 각각의 제어치를 스트립 단부의 윤곽이 설정치로서 미리 주어질 수 있는 위치에서 스트립의 폭 방향을 따른 그 극점을 차지하도 록 갱신한다.
바람직한 부가의 구성에서는 폭 방향을 따른 극점의 위치에 대한 설정치 또는 연장 평면에서의 스트립 단부의 웨지 형상도에 대한 설정치를 압연 트레인에서의 각각의 롤 스탠드의 위치에 의존하여 미리 부여함으로써, 압연물의 가공 시에 매우 높은 융통성을 얻을 수 있게 된다. 그와 관련하여, 우선 유입되는 스트립형 압연물의 웨지 형상도를 복원하여 압연물이 그 종방향 중심축에 대해 대칭적인 횡단면 형태로 되도록 압연 방향으로 보았을 때의 전방 롤 스탠드에서 선회 각을 설정함으로써, 예컨대 스트립 횡단면 방향으로 보았을 때에 이미 비대칭적으로 형성된 스트립형 압연물을 가공하는 것이 바람직할 수 있다. 그 경우, 전방 롤 스탠드에서는 상이한 재료 유동에 기인하여 폭 방향으로 보았을 때에 불균일한 압연물의 스트립 연장이 설정되는 것을 감수해야 하기는 하지만, 전방 롤 스탠드에서는 압연물의 두께가 아직 비교적 두껍기 때문에 그와 같이 불균일한 스트립 연장은 아마도 허용될 수 있을 정도의 것일 것이다. 그와 같이 하면, 압연 방향으로 보았을 때의 후행 롤 스탠드에서는 연장 평면에서의 스트립 단부의 대칭적 윤곽이 설정될 수 있게 된다. 즉, 그와 같이 제어를 위한 제어치 또는 제어 입력을 융통성이 있게 미리 부여함으로써, 최초에 비대칭적이었던 압연물이 매우 낮아진 스트립 진로의 오류에 의해 비교적 대칭적인 최종 제품으로 확실하게 가공될 수 있게 된다. 스트립 선단, 스트립 중앙 부분, 및 스트립 단부에 대해서는 상이한 설정치가 제공된다.
또한, 바람직한 구성에서는 압연 공정을 지원 및/또는 감시하기 위해, 압연 트레인으로 유입되는 압연물 및 압연 트레인으로부터 유출되는 압연물의 스트립 횡 단면 프로파일을 측정한다.
전술된 본 발명에 따른 목적은 전술된 유형의 압연 트레인과 관련하여 하나의 또는 각각의 롤 스탠드 또는 전도 장치에 배속된 조정 유닛에 대한 제어치, 바람직하게는 하나의 또는 각각의 롤 스탠드의 선회 각에 대한 제어치를 이미 압연된 압연물에 대해 연장 평면에서 판별된 스트립 단부의 윤곽에 의존하여 미리 부여하는 제어 유닛에 의해 달성된다. 그러한 제어 유닛은 출력 측에서 선회 각 설정용 조정 장치에 접속되는 것이 바람직하다.
제어 유닛에 적절한 입력 파라미터를 확실하게 공급하기 위해, 제어 유닛은 입력 측에서 각각의 롤 스탠드에 배속된 다수의 측정 장치에 접속되는데, 그 측정 장치는 압연물의 연장 평면에서 압연물의 스트립 단부 및/또는 스트립 선단의 윤곽을 측정한다. 그 경우, 측정 장치는 예컨대 그 각각에 배속된 롤 스탠드에서 높은 위치에 배치되어 스트립 단부의 윤곽을 압연물의 평면도로 판별하는 것을 가능하게 할 수 있다.
스트립 단부의 윤곽을 파악하기 위해, 종방향 좌표에 따라 압연물의 폭을 판별할 수 있게 하는 적절한 폭 센서가 마련될 수 있다. 각각의 측정 장치는 무접촉 측정을 위해 광학 장치로서, 특히 카메라로서 형성되는 것이 바람직하다.
또 다른 바람직한 구성에서는 롤 스탠드의 선회 각에 대한 제어치를 미리 부여할 때에 압연물의 온도 프로파일을 고려할 수 있도록 하기 위해, 제어 유닛이 입력 측에서 스트립의 폭 방향을 따른 스트립의 온도 프로파일을 측정하는 온도 측정 장치 및/또는 다수의 스트립 횡단면 프로파일 측정 장치에 접속된다.
본 발명에 의해 얻어지는 장점은 특히 이전에 압연된 압연물에 대해 그 연장 평면에서의 스트립 단부의 윤곽을 고려함으로써, 롤 스탠드의 선회 각에 대한 제어치를 미리 부여함에 있어 압연 공정 및 압연 결과에 해로운 롤 스탠드의 선회 시의 잘못된 설정이 간단하고도 확실하게 보상될 수 있다는데 있다. 또한, 학습되거나 적응되는 시스템의 형태로 선행 압연 결과에 의거하여 잘못된 설정을 파악하는 것이 이뤄지는데, 그 경우에 스트립형 압연물에서의 재료 유동의 직접적인 작용으로 나타나는 스트립 단부의 윤곽이 롤 스탠드의 선회 시에 있을 수 있는 잘못된 설정에 대한 정확하고도 확실한 추론을 가능하게 한다. 또한, 압연 트레인에서의 각각의 롤 스탠드의 위치에 의존하여 선회 각의 설정에 대한 제어 입력을 미리 부여하는 바로 그것에 의해 압연물이 매우 융통성이 있게 가공될 수 있고, 그에 따라 압연 품질을 확실하게 제고시키면서 여러 유형으로 형성되는 압연물까지 가공할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면에 의거하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 다수의 롤 스탠드를 구비한 압연 트레인을 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 스트립형으로 형성된 압연물의 스트립 단부를 평면도로 나타낸 도면이다.
*도면부호의 설명
1 압연 트레인 2 롤 스탠드
4, 6 작업 롤 8 롤 갭
10 압연물 12, 14 지지 롤
16 화살표 18 회전축
20 조정 유닛 22 제어 유닛
30 스트립 단부 32 종방향 중심축
34 다항식의 추이 35 스트립 중앙 구역
36 극점 38 선
40 전체의 폭에 걸친 압연물 외측으로의 길이 편차
50 측정 장치 52 온도 측정 장치
54, 56 프로파일 측정 장치 S 제어치
x 압연 방향 y 폭 방향
i 일련 번호
양자의 도면에서는 동일한 부분에 동일한 도면 부호가 부여되어 있다.
압연 트레인(1)은 본 실시예에서 다단 롤 스탠드로서 각각 형성된 다수의 롤 스탠드(2)를 포함한다. 그를 위해, 롤 스탠드(2)는 함께 롤 갭(8)을 형성하여 압연물(10)을 통과시키도록 구성된 제1 작업 롤(4) 및 제2 작업 롤(6)을 포함한다. 작업 롤(4, 6)은 압연물(10)을 향하지 않은 측에서 그에 배속된 지지 롤(12 또는 14)에 의해 각각 지지되고, 지지 롤(12, 14) 그 자체는 상세한 도시를 생략한 롤 프레임에 유지된다.
압연 트레인(1)은 연장 평면에서 스트립 형태로 신장되는 압연물(10)을 가공하도록 구성된다. 그 경우, 스트립형 압연물(10)은 특정의 2차원 형태를 취한다. 바로 그러한 스트립형 압연물(10)을 가공함에 있어서는 스트립 진로, 즉 압연물(10)이 롤 스탠드(2)를 통해 통과되는 것이 매우 중요하다. 그에 따라, 압연 트레인(1)은 고유의 압연 공정 동안 스트립 진로에 영향을 미칠 수 있도록 구성된다. 그를 위해, 각각의 롤 스탠드(2)는 화살표(16)로 지시된 압연 방향(x)에 대략 수직하게 방향설정되고 일점쇄선으로 표시된 회전 축(18)을 중심으로 하여 조정되거나 선회될 수 있게 각각 형성된다. 각각의 롤 스탠드(2)의 선회 각, 즉 그 회전 축(18)에 대해 미리 주어질 수 있는 방향을 설정하기 위해, 상세한 도시를 생략한 형식으로 각각의 롤 스탠드(2)를 조정하는 조정 유닛(20)이 각각의 롤 스탠드(2)에 배속된다.
압연 트레인(1)은 무엇보다 롤 스탠드(2)의 선회 각에 자동적으로 영향을 미치기 위해 마련된 제어 유닛(22)을 구비한다. 그를 위해, 제어 유닛(22)은 입력 측에서 데이터 라인(24)을 거쳐 각각의 롤 스탠드(2)의 조정 유닛(20)에 각각 접속되어 제어치(S)를 전송한다. 압연 트레인(1) 및 그 제어 유닛(22)은 압연 공정 동안 제대로 된 스트립 진로를 매우 확실하게 유지시키도록 설계된다.
그를 위해, 제어 유닛(22)은 이미 압연된 압연물(10)에 대해 연장 평면에서 판별된 그 스트립 단부(30)의 윤곽에 의존하여 롤 스탠드(2)의 선회 각에 대한 제어치(S)를 미리 부여하도록 구성된다. 스트립형으로 형성된 압연물(10)에 있어서 의 그러한 스트립 단부(30)의 윤곽의 예가 도 2에 평면도로 도시되어 있다. 그 도면에서는 압연물(10)이 단지 일부 절취되어 그 스트립 단부(30)의 구역에서만 도시되어 있다. 압연물(10)의 연장 평면에서의 스트립 단부(30)의 윤곽은 비교적 불규칙적이고, 압연물(10)의 종방향 중심축(32)에 대해 비대칭적인 형태를 나타내고 있다. 그러한 비대칭성은 특히 하나 이상의 롤 스탠드(2)에서의 선회 각이 잘못 설정됨으로 인해 발생될 수 있다. 즉, 잘못 설정된 선회 각은 그렇지 않은 압연물(10)에 비해 스트립(10)의 종방향을 따라 국부적으로 상이한 재료 유동을 일으킬 수 있다. 그와 같이 국부적으로 상이한 재료 유동은 누적되어서 특히 압연물(10)의 스트립 단부에 비대칭적 윤곽의 형태로 나타나게 된다.
롤 스탠드(2)의 선회 각에 대한 제어치(S)를 미리 주기 위해, 제어 유닛(22)에서는 폭 방향(y)을 따라 스트립 단부(30)의 윤곽의 극점이 판별될 수 있다. 그 경우, 스트립 단부(30)의 윤곽은 일련의 점으로서 평가될 수 있다. 그럴 경우에는 제어 유닛(22)이 스트립 단부(30)의 윤곽의 극점이 압연물(10)의 종방향 중심축(32)에 바로 인접된 위치에서 대칭적 윤곽의 형태로 설정되도록 롤 스탠드(2)의 선회 각에 대한 제어치(S)를 출력할 수 있다. 선택적으로, 스트립 단부(30)의 윤곽을 스플라인 함수(spline function)에 의해 평가할 수도 있다.
그러나, 본 실시예에서는 다항식의 도움을 받아 스트립 단부(30)의 윤곽을 평가한다. 그 경우, 도 2에 그것의 추이(34)가 일점쇄선으로 도시되어 있는 다항식은 그 추이(34)가 다수의 측정치에 의거하여 판별된 실제의 스트립 단부(30)의 윤곽에 최대한으로 근사되도록 선택된다. 다항식을 수학적으로 결정할 때에는 스 트립 중앙 구역(35)의 측정 점에 보다 더 큰 가중치를 주는 것이 바람직하다. 그러한 다항식에 의해, 비교적 적은 수의 파라미터로써 스트립 단부(30)의 윤곽을 상세히 평가할 수 있다.
그 경우, 압연물(10)의 폭 방향(y)에 있어서의 다항식의 추이(34)에서의 극점(36)의 위치를 제어 유닛(22)에 의해 제어치(S)를 미리 주기 위한 제어 입력으로서 동원할 수 있다. 그러나, 선택적으로는 스트립 단부(30)의 소위 웨지 형상도도 역시 제어 입력으로서 판별할 수 있다. 그럴 경우에는 다항식 또는 스트립 단부(30)의 윤곽의 실제 추이를 나타내는 개별 측정치의 평가에 의해, 도 2에 일점쇄선(38)으로 개략적으로 표시된 스트립 단부(30)의 주향이 판별된다. 그러한 주향은 압연물(10)의 전체의 폭에 걸친 압연물(10) 외측으로의 길이 편차(40)에 상당한다. 즉, 그러한 길이 편차(40)는 스트립 단부(30)의 비대칭성에 대한 척도가 된다.
스트립 단부(30)의 윤곽을 판별하기 위해, 압연 트레인(1)은 도 1에 도시된 바와 같이 다수의 측정 장치(50)를 구비한다. 그러한 측정 장치(50)는 예컨대 폭 센서로서 형성될 수 있다. 그러나, 본 실시예에서는 스트립 단부(30)의 윤곽을 접촉이 없이 광학적으로 파악한다. 그를 위해, 측정 장치(50)는 광학 장치로서, 즉 카메라로서 형성된다. 그 경우, 측정 장치(50)는 압연물(10)의 평면도에서 스트립 단부(30)의 윤곽을 판별하는 것이 가능하도록 하는 높이로 2개씩의 롤 스탠드(2) 사이에 배치된다. 제어 유닛(22)은 입력 측에서 측정 장치(50)에 접속되어 측정 장치(50)로부터 공급되는 스트립 단부(30)의 윤곽에 대해 특징져진 측정치를 넘겨받는다.
본 실시예에서는 스트립 단부(30)의 전체의 윤곽, 즉 압연물(10)의 전체의 폭에 걸친 윤곽이 각각의 측정 장치(50)의 측정 구역에 놓여 동시에 파악될 수 있도록 카메라로서 형성된 측정 장치(50)의 크기 및 위치가 정해진다. 그러나, 선택적으로는 예컨대 매우 긴 스트립 텅의 경우에 바뀌게 된 외부 경계 조건에 기인하여 측정 장치(50)의 측정 구역이 압연물(10)의 전체의 폭을 파악하지 않도록 하나의 또는 각각의 측정 장치(50)가 위치된다. 그 경우에는 순차적 주사의 형식으로 스트립 단부(30)의 윤곽을 판별하여 각각의 해당 측정 장치(50)가 전체적으로 스트립 단부(30)의 완전한 윤곽을 나타내는 부분적으로 중첩된 일련의 개별 화상을 촬영하게 된다. 이어서, 개별 화상이 각각의 중첩 구역에서 합치되도록 평가 유닛에서 개별 화상을 전체 화상으로 결합한다. 스트립 단부(30)가 횡 방향으로 연장될 경우에는 각각의 화상도 그에 상응하게 동반 이동된다.
또한, 제어 유닛(22)은 입력 측에서 온도 측정 장치(52)에 접속된다. 그러한 온도 측정 장치(52)는 압연물(10)의 폭 방향(y)을 따른 압연물(10)의 온도 프로파일을 판별하도록 설계된다.
아울러, 제어 유닛(22)은 입력 측에서 제1 프로파일 측정 장치(54) 및 제2 프로파일 측정 장치(56)에 접속된다. 그 경우, 프로파일 측정 장치(54)는 압연물(10)의 압연 방향으로 보았을 때에 제1 롤 스탠드(2)의 전방에 배치되어 압연 트레인(1)으로 유입되는 압연물(10)의 횡단면 프로파일을 판별하는 역할을 한다. 그 반면에, 프로파일 측정 장치(56)는 압연물(10)의 압연 방향으로 보았을 때에 최종 롤 스탠드(2)의 후방에 배치되어 압연 트레인(1)으로부터 유출되는 압연물(10)의 횡단면 프로파일을 판별하는 역할을 한다.
압연 트레인(1)의 작업 동안 품질상으로 고가의 압연 결과를 얻는데 유리한 스트립 진로를 확실하게 유지시키기 위해, 제어 유닛(22)에 의해 적절한 제어치(S)를 미리 부여함으로써 각각의 롤 스탠드(2)의 선회 각을 설정한다. 그 경우, 압연 트레인(1)은 이미 압연된 압연물에서의 압연 결과를 고려하여 제어치(S)를 미리 부여하는 학습되거나 적응되는 시스템의 형태로 구성된다. 그를 위해, 이미 압연된 압연물(10)의 스트립 단부(30)의 윤곽을 측정 장치(50)에 의해 판별한다. 그러한 윤곽은 그 전체가 압연 트레인(1)을 떠난 압연물(10)에 대해 판별될 수 있거나, 하나의 롤 스탠드(2)를 이미 빠져 나왔지만 후속 롤 스탠드(2)를 아직 통과하지는 못한 압연물(10)에 대해 판별될 수 있다.
스트립 단부(30)의 윤곽을 판별함에 있어서는 측정 장치(50)로부터 공급된 측정치에 의거하여 윤곽 추이를 근사법에 의해 관계식화한 다항식을 생성한다. 그러한 다항식에 의해, 각각의 롤 스탠드(2)에 제공된 제어 입력이 미리 주어질 수 있는 설정치의 공차 범위 내에 있는지의 여부를 그 각각의 롤 스탠드(2)에 대해 점검한다. 그 경우, 예컨대 압연물(10)의 폭 방향(y)을 따른 다항식의 극점의 위치 또는 압연물(10)의 웨지 형상도를 특징짓는 길이 편차(40)를 제어 입력으로서 평가할 수 있다. 미리 주어진 해당 제어 입력과 관련하여, 롤 스탠드(2)에 대한 제어치(S)를 해당 설정치에 점차 근사되도록 갱신한다.
본 실시예에서는 그와 같이 갱신함에 있어 제어 유닛(22)이 압연 트레인(1) 내에서의 일련 번호(i)를 갖는 롤 스탠드(2)의 선회 각에 대해 다음의 관계식에 따 른 교정치(ΔS)를 생성한다.
Figure 112003036533591-pct00001
여기에서, 각각의 부호가 나태는 것은 다음과 같다:
Hi : 위치 번호(i)를 갖는 고찰 대상 롤 스탠드(2)에서의 압연물(10)의 두께,
ΔLi : 위치 번호(i)를 갖는 롤 스탠드(2)에서의 압연물(10)의 웨지 형상도 또는 길이 편차(40),
Li : 롤 스탠드(2)의 위치 번호(i)에 종속된 참조 길이로서, 압연물(10)에서 압연물(10)의 압연 방향 또는 종방향으로 이뤄진 재료 유동이 이루어지는 참조 길이,
fi : 압연물(10)의 종방향을 따른 압연물(10)에서의 재료 유동을 평가하기 위한 계수,
fu : 스트립 웨지 형상도를 조정 위치에 대한 제어치로 변환하기 위한 선회 계수의 형태로 된 환산 계수.
추가로, 제어 유닛(22)은 롤 스탠드(2)의 선회 각에 대한 제어치가 후속 롤 스탠드(2)의 선회 각에 대한 제어치를 미리 부여함에 있어서도 고려되도록 설계된다. 그와 관련하여, 압연 트레인(1) 내에 있는 롤 스탠드(2)의 선회에 의해 그에 후속된 롤 스탠드(2)에서 야기되는 스트립 진로상의 장애가 가능한 한 대폭적으로 보상되도록 하는 조치를 취한다. 그러한 조치에서는 후속 롤 스탠드(2)를 압연 방 향으로 감소되는 압연물(10)의 두께에 비례하는 크기로 동반 회전시킨다.
또한, 제어 유닛(22)은 작업 롤(4, 6)의 만곡력에 대한 제어치를 미리 부여하고, 그를 위해 작업 롤(4, 6)에 각각 배속된 상세한 도시를 생략한 조정 요소에 접속된다. 작업 롤(4, 6)의 만곡력에 대한 그러한 제어치는 판별된 스트립 단부(30)의 윤곽에 의거하여 갱신되고 교정된다. 그를 위해, 제어 유닛(22)에서는 판별된 스트립 단부(30)의 윤곽으로부터, 스트립 연장의 감안 하에 각각의 후속 롤 스탠드(2)에서의 스트립 폭의 추이가 산출된다. 그러한 폭 특성치로부터, 압연물(10)에서의 비평탄성 및 그에 따른 스트립의 잘못된 압연이 가능한 한 일어나지 않도록 롤 만곡 거동의 고려 하에 작업 롤(4, 6)의 만곡력에 대한 제어치를 미리 부여한다.
추가로, 제어 유닛(22)은 판별된 스트립 단부(30)의 윤곽을 루퍼에 인장력을 미리 부여하는데 및/또는 압연 트레인(1)에 선행 접속된 도시를 생략한 전도 장치에 대한 제어치를 미리 부여하는데 활용하도록 설계될 수도 있다.
본 발명에 따른 방법은 다수의 롤 스탠드로 이뤄진 압연 트레인에 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 다수의 패스 압연이 이뤄지는 가역 스탠드에도 적용될 수 있다.

Claims (22)

  1. 전도 장치 및 압연 방향(x)으로 보았을 때에 서로 연달아 배치된 다수의 롤 스탠드(2)를 구비하되, 압연물(10)의 스트립 단부(30)의 윤곽에 영향을 미치는 조정 유닛(20)이 사용되는 스트립형 압연물(10) 압연용 압연 트레인(1)의 작동 방법에 있어서,
    롤 스탠드(2) 또는 전도 장치에 배속된 하나의 또는 각각의 조정 유닛(20)에 대한 제어치(S)를 이미 압연된 압연물(10)에 대해 판별된 스트립 단부(30)의 윤곽에 의존하여 미리 부여하는 것을 특징으로 하는 스트립형 압연물 압연용 압연 트레인의 작동 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 이미 압연된 압연물(10)에 대해 판별된 스트립 단부(30)의 윤곽에 의존하여 압연 방향(x)에 수직하게 방향설정된 회전 축(18)을 중심으로 한 하나의 또는 각각의 롤 스탠드(2)의 선회 각에 대한 제어치(S)를 미리 부여하는 것을 특징으로 하는 압연 트레인 작동 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 스트립 단부(30)의 윤곽을 광학적으로 판별하는 것을 특징으로 하는 압연 트레인 작동 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 스트립 단부(30)의 윤곽을 특징짓는 다수의 측정치를 근사법에 의해 관계식화한 다항식의 평가에 의거하여 하나의 또는 각각의 제어치(S)를 미리 부여하는 것을 특징으로 하는 압연 트레인 작동 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 하나의 또는 각각의 제어치(S)를 미리 부여함에 있어 이미 압연된 압연물(10)에 대해 판별된 스트립 선단의 윤곽을 고려하는 것을 특징으로 하는 압연 트레인 작동 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 하나의 또는 각각의 제어치(S)를 미리 부여함에 있어 스트립의 폭 방향(y)을 따라 판별된 압연물(10)의 온도 프로파일과 스트립의 폭 방향(y)을 따라 판별된 두께 프로파일 중의 하나 또는 양자 모두를 고려하는 것을 특징으로 하는 압연 트레인 작동 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 롤 스탠드(2)에 대한 제어치(S)를 미리 부여함에 있어 압연물(10)이 그 롤 스탠드(2)를 통과할 때의 압연물(10)의 두께를 고려하는 것을 특징으로 하는 압연 트레인 작동 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 롤 스탠드(2)에 대해 미리 주어진 제어치(S)를 압연 방향(x)으로 보았을 때의 하나의 또는 각각의 후속 롤 스탠드(2)에 대한 제어치(S)를 미리 부여함에 있어 함께 고려하는 것을 특징으로 하는 압연 트레인 작동 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 각각의 후속 롤 스탠드(2)에 대한 제어치(S)를 미리 부여함에 있어 해당 롤 스탠드(2)에 대해 미리 주어진 제어치(S)를 그 후속 롤 스탠드(2)로 넘어갈 때에 이뤄지는 압연물(10)의 두께 감소에 비례하는 정도로 고려하는 것을 특징으로 하는 압연 트레인 작동 방법.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 하나의 또는 각각의 제어치(S)를 압연물(10)의 종방향 중심축에 대해 대칭적인 스트립 단부(30)의 윤곽이 설정되도록 갱신하는 것을 특징으로 하는 압연 트레인 작동 방법.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 하나의 또는 각각의 제어치(S)를 스트립 단부(30)의 윤곽이 스트립의 폭 방향(y)을 따른 설정치로서 미리 주어질 수 있는 위치에서 극점(36)을 차지하도록 갱신하는 것을 특징으로 하는 압연 트레인 작동 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 압연 트레인(1)에서의 각각의 롤 스탠드(2)의 위치에 의존하여 폭 방향(y)을 따른 극점(36)의 위치에 대한 설정치와 스트립 단부(30)의 윤곽의 웨지 형상도에 대한 설정치 중의 하나 또는 양자 모두를 미리 부여하는 것을 특징으로 하는 압연 트레인 작동 방법.
  13. 전도 장치 및 압연 방향(x)으로 보았을 때에 서로 연달아 배치된 다수의 롤 스탠드(2)를 구비하되, 압연물(10)의 스트립 단부(30)의 윤곽에 영향을 미치는 조정 유닛(20)이 롤 스탠드(2)에 각각 배속되는 스트립형 압연물(10) 압연용 압연 트레인(1)에 있어서,
    하나의 또는 각각의 롤 스탠드(2) 또는 전도 장치에 배속된 조정 유닛(20)에 대한 제어치(S)를 이미 압연된 압연물(10)에 대해 판별된 스트립 단부(30)의 윤곽에 의존하여 미리 부여하는 제어 유닛(22)을 구비하는 것을 특징으로 하는 스트립형 압연물 압연용 압연 트레인(1).
  14. 제 13 항에 있어서, 제어 유닛(22)은 이미 압연된 압연물(10)에 대해 판별된 스트립 단부(30)의 윤곽에 의존하여 압연 방향(x)에 수직하게 방향설정된 회전 축(18)을 중심으로 한 하나의 또는 각각의 롤 스탠드(2)의 선회 각에 대한 제어치(S)를 미리 부여하는 것을 특징으로 하는 압연 트레인(1).
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 제어 유닛(22)은 입력 측에서 각각의 롤 스탠드(2)에 배속되어 연장 평면에서 스트립 단부(30)와 스트립 선단 중의 하나 또는 양자 모두의 윤곽을 측정하는 다수의 측정 장치(50)에 접속되는 것을 특징으로 하는 압연 트레인(1).
  16. 제 15 항에 있어서, 하나의 또는 각각의 측정 장치(50)는 광학 장치로서, 카메라로서 형성되는 것을 특징으로 하는 압연 트레인(1).
  17. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 제어 유닛(22)은 입력 측에서 압연물(10)의 폭 방향(y)을 따른 압연물(10)의 온도 프로파일을 판별하는 온도 측정 장치(52)와 폭 방향(y)을 따른 스트립 프로파일을 판별하는 다수의 프로파일 측정 장치(54, 56) 중의 한쪽에 또는 양쪽 모두에 접속되는 것을 특징으로 하는 압연 트레인(1).
  18. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 전방 롤 스탠드는 웨지가 없는 마감 스트립 프로파일이 생성될 수 있도록 선회될 수 있는 것을 특징으로 하는 압연 트레인(1).
  19. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 판별된 스트립 폭에 의존하여 루퍼 인장력 및 작업 롤 만곡력에 대한 교정치가 제공되는 것을 특징으로 하는 압연 트레인(1).
  20. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 최적화된 스트립 사각형을 설정하기 위해, 압연 트레인에 전도 스탠드가 배치되는 것을 특징으로 하는 압연 트레인(1).
  21. 제 20 항에 있어서, 물고기 꼬리 모양을 피하기 위해, 최대 두께 감소를 감시하는 감시 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 압연 트레인(1).
  22. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 압연 트레인의 롤 스탠드는 스트립 프로파일 교정용 프로파일 액추에이터를 구비하여 스트립 단부 형태에 영향을 미칠 수 있는 것을 특징으로 하는 압연 트레인(1).
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