KR101105989B1 - 판 두께 제어 시스템, 판 두께 제어 장치 및 판 두께 제어 방법 - Google Patents

판 두께 제어 시스템, 판 두께 제어 장치 및 판 두께 제어 방법 Download PDF

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Abstract

피압연재의 이송 속도가 저속인 경우라도, 응답성 좋게 고정밀도로 판 두께를 제어할 수 있는 판 두께 제어 시스템을 제공하는 것을 과제로 하는 것이다. 제어부(10)에, 피드 포워드 보정량 산출부(14)를 구비하고, 압연기(4)의 롤 속도 VR에 대응한 피드 포워드 보정량을 산출한다. 제어부(10)는 입측 판 두께계(7e), 출측 판 속도계(8d) 및 입측 판 속도계(8e)의 각 검출값에 기초하여 추정하는 매스 플로우 판 두께를, 피드 포워드 보정량 산출부(14)가 산출하는 피드 포워드 보정량으로 보정하여, 매스 플로우 판 두께 hMF를 추정한다. 매스 플로우 판 두께 제어부(17)는 피드 포워드 보정량으로 보정된 매스 플로우 판 두께 hMF에 기초하여, 압연기(4)에 대한 판 두께 제어를 실행한다.
제어부, 피드 포워드 보정량 산출부, 압연기, 입측 판 두께계, 출측 판 속도계

Description

판 두께 제어 시스템, 판 두께 제어 장치 및 판 두께 제어 방법{THICKNESS CONTROL SYSTEM, THICKNESS CONTROL APPARATUS, AND THICKNESS CONTROL METHOD}
본 발명은, 압연기의 판 두께 제어 시스템, 그 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
압연기로 강판(피압연재)을 압연하여 생성되는 압연재의 양부는, 목표의 판 두께가 얻어지는지의 여부로 결정된다. 목표의 판 두께를 얻기 위해, 다양한 제어 방법이 제안되고, 예를 들면 특허 문헌 1에는 매스 플로우 일정 법칙을 이용한 판 두께 제어의 기술이 개시되어 있다.
예를 들면 특허 문헌 1에 기재한 바와 같이, 종래 피압연재의 이송 속도 및 피압연재의 판 두께로부터 매스 플로우 일정 법칙을 이용하여 매스 플로우 판 두께를 산출한다. 그리고, 이 매스 플로우 판 두께와, 미리 설정되어 있는 목표 판 두께와의 편차를 작게 하도록, 압연기의 롤 갭이나 롤 속도를 조정하는 시스템이 알려져 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 평9-57317호 공보
그러나, 판 두께 제어 시스템에서는, 예를 들면 특허 문헌 1의 도 2에 도시된 바와 같이, 압연기와 출측 판 두께 검출 수단이 떨어져 배치되므로, 출측 판 두께 검출 수단이 압연기 출측 판 두께 h를 검출할 때까지 낭비 시간이 발생하므로, 제어의 응답성이 악화된다.
또한, 피압연재의 이송 속도가 저속인 경우, 매스 플로우 판 두께와 압연된 피압연재의 판 두께와의 편차를 적분할 때의 적분 게인을 작게 할 필요가 있기 때문에, 매스 플로우 판 두께에의 외란에 대한 보정이 대폭 지연되게 된다. 따라서, 오차를 포함한 매스 플로우 판 두께를 이용하여 압연기를 제어하게 되어, 압연된 피압연재의 판 두께에 편차가 남아, 피드백 제어의 효과가 유효하게 될 때까지 시간이 걸린다.
즉, 종래의 매스 플로우 판 두께 제어에서는, 특히 피압연재의 이송 속도가 저속인 경우에 양호한 응답성의 판 두께 제어가 곤란하게 된다고 하는 문제가 있다.
상기한 문제를 감안하여, 본 발명은 피압연재의 이송 속도가 저속인 경우라도, 응답성 좋게 고정밀도로 판 두께를 제어할 수 있는 판 두께 제어 시스템, 장치 및 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 매스 플로우 판 두께를, 피드 포워드 보정량으로 보정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 피압연재의 이송 속도가 저속인 경우라도, 응답성 좋게 고정밀도로 판 두께를 제어 가능한 판 두께 제어 시스템을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태에 대해, 적절하게 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 따른 판 두께 제어 시스템을 도시하는 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 판 두께 제어 시스템(100)의 제어 대상인 압연 설비(1)는, 피압연재(6)가 감겨 장착되는 입측 텐션 롤(5e)로부터 풀어지는 피압연재(6)를, 출측 텐션 롤(5d)에 감는 동안에, 압연기(4)로 냉간 압연하는 구성으로 되어 있다.
압연기(4)는 피압연재(6)의 상방에 순서대로 구비되는, 톱측의 워크 롤(4t), 중간 롤(3t) 및 백업 롤(2t)과, 피압연재(6)의 하방에 순서대로 구비되는, 보텀측의 워크 롤(4b), 중간 롤(3b) 및 백업 롤(2b)을 포함하여 구성되고, 소정의 회전 속도(롤 속도) VR로 회전하는 톱측의 워크 롤(4t)과 보텀측의 워크 롤(4b)로 피압연재(6)를 압연한다.
입측 텐션 롤(5e)은, 감겨 장착되는 피압연재(6)를 풀도록, 도시하지 않은 구동 수단(모터 등)에 의해 구동된다. 그리고 출측 텐션 롤(5d)은, 압연기(4)로 압연된 피압연재(6)를 감도록, 도시하지 않은 구동 수단(모터 등)에 의해 구동된다.
입측 텐션 롤(5e)로부터 풀어지는 피압연재(6)는, 입측 가이드 롤러(9e)에 의해 이송 방향 등이 조절되어 압연기(4)에 진입한다. 피압연재(6)는, 압연기(4)의 톱측의 워크 롤(4t)과 보텀측의 워크 롤(4b) 사이에 형성되는 롤 갭으로 압연되어 압연기(4)로부터 배출되고, 출측 가이드 롤러(9d)에 의해 이송 방향 등이 조절되어 출측 텐션 롤(5d)에 감아진다.
압연기(4)의 입측에는, 피압연재(6)의 입측의 이송 속도를 검출하는 입측 판 속도계(입측 판 속도 검출 수단)(8e)가 구비되고, 압연기(4)에 진입하는 피압연재(6)의 이송 속도(압연기 입측 판 속도 VE)를 검출하고 있다. 또한, 압연기(4)의 출측에는, 피압연재(6)의 출측의 이송 속도를 검출하는 출측 판 속도계(출측 판 속도 검출 수단)(8d)가 구비되고, 압연기(4)로부터 배출되어 출측 텐션 롤(5d)에 감겨지는 피압연재(6)의 이송 속도(압연기 출측 판 속도 VD)를 검출하고 있다.
또한, 압연기(4)의 입측에는, 압연기(4)에 진입하는 피압연재(6)의 판 두께(압연기 입측 판 두께 H)를 검출하는 입측 판 두께계(입측 판 두께 검출 수단)(7e)가 구비되고, 압연기(4)의 출측에는, 압연기(4)로부터 배출되는 피압연재(6)의 판 두께(압연기 출측 판 두께 h)를 검출하는 출측 판 두께계(출측 판 두께 검출 수단)(7d)가 구비된다.
그리고, 압연 설비(1)를 제어하기 위하여, 판 두께 제어 시스템(100)에는 제어부(10)가 구비된다. 제어부(10)는 피압연재(6)를 목표의 판 두께로 압연하도록, 입측 판 두께계(7e), 출측 판 두께계(7d), 입측 판 속도계(8e) 및 출측 판 속도계(8d)로부터 입력되는 각 검출값(피압연재(6)의 이송 속도나 판 두께)에 기초하 여, 워크 롤(4t, 4b)의 롤 갭을 조절함으로써 압연 설비(1)를 제어한다.
도 2는, 압연 설비의 피드백 제어를 도시하는 블록도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 피압연재(6)는 워크 롤(4t, 4b)을 포함하는 압연기(4)에 의해 압연된 후, 압연기 출측 판 두께 h가 출측 판 두께계(7d)에 의해 검출된다.
본 실시 형태에서 제어부(10)는, 입측 판 속도계(8e)가 검출하는 압연기 입측 판 속도 VE, 출측 판 속도계(8d)가 검출하는 압연기 출측 판 속도 VD 및 입측 판 두께계(7e)가 검출하는 압연기 입측 판 두께 H에 기초하여 매스 플로우 일정 법칙을 적용하여, 압연기 출측의 판 두께(매스 플로우 판 두께)를 추정한다. 매스 플로우 일정 법칙은, 다음 수학식 1로 표현된다.
Figure 112009000588936-pat00001
여기서, 압연기 입측은, 피압연재(6)를 압연하는 압연기(4)의 상류측을 나타내고, 압연기 출측은 압연기(4)의 하류측을 나타내는 것으로 한다. 또한, 압연기 입측 판 두께 H는 압연기(4)로 압연되기 전의 피압연재(6)의 판 두께, 압연기 입측 판 속도 VE는, 압연기(4)에 진입하는 피압연재(6)의 이송 속도, 압연기 출측 판 두께 h는 압연기(4)로 압연된 피압연재(6)의 판 두께, 압연기 출측 판 속도 VD는, 압연되어 압연기(4)로부터 배출된 피압연재(6)의 이송 속도를 각각 나타낸다.
따라서, 입측 판 속도계(8e) 및 출측 판 속도계(8d)에 의해 검출되는 피압연재(6)의 압연기 입측 판 속도 VE 및 압연기 출측 판 속도 VD, 입측 판 두께계(7e)에 의해 검출되는 압연기 입측 판 두께 H로부터, 압연기 출측에 배출되는 피압연재(6)의 매스 플로우 판 두께 hMF를 추정할 수 있다. 즉, 매스 플로우 판 두께 hMF는, 다음 수학식 2로 표현된다.
Figure 112009000588936-pat00002
또한, 제어부(10)는 피드백 보정량 산출부(16)를 구비하고, 피드백 보정을 행한다. 즉 피드백 보정량 산출부(16)는, 압연기(4)로부터 거리 L만큼 떨어져 구비되는 출측 판 두께계(7d)가 검출하는 압연기 출측 판 두께 h와, 추정한 매스 플로우 판 두께 hMF와의 편차를 매스 플로우 판 두께 hMF로 나눈 것을 적분하여 1을 가산하고, 압연기 출측 판 두께 h와 매스 플로우 판 두께 hMF와의 편차에 대응하는 피드백 보정량(1+ηFB)을 산출한다. 또한 제어부(10)는, 매스 플로우 보정부(10a)를 구비하고, 산출된 피드백 보정량으로 매스 플로우 판 두께 hMF를 보정한다.
즉, 매스 플로우 보정부(10a)는, 압연기(4)의 출측에 구비되는 출측 판 두께계(7d)에 의해 검출되는 압연기 출측 판 두께 h와 수학식 2에 의해 추정되는 매스 플로우 판 두께 hMF의 비율에 기초하여 산출되는 피드백 보정량(1+ηFB)을 이용하여, 매스 플로우 판 두께 hMF를, 다음 수학식 3에 나타낸 바와 같이 보정한다.
Figure 112009000588936-pat00003
수학식 3에서의 ηFB는, 매스 플로우 판 두께 hMF와 압연기 출측 판 두께 h와의 차를 보정하기 위한 보정량이며, 매스 플로우 판 두께 hMF와 피드백된 압연기 출측 판 두께 h와의 편차의 적분값에 의해, 매스 플로우 판 두께 hMF를 보정한다. 이하, (1+ηFB)를 피드백 보정량이라고 칭한다. 그리고, 수학식 3으로 표현되는 매스 플로우 판 두께 hMF는, 피드백 보정량으로 보정된 매스 플로우 판 두께 hMF로 된다.
이 때, 피드백 보정량을 산출하는 적분 게인 K는, 압연기(4)부터 출측 판 두께계(7d)까지의 거리 L에 의존하여 결정된다. 즉 적분 게인 K는, 피압연재(6)가 압연기(4)로 압연되고 나서, 거리 L만큼 떨어져 배치되는 출측 판 두께계(7d)에 도달할 때까지 요하는 시간 Td에 기초하여 결정되고, 예를 들면 적분 게인 K=1/(3Td)로 한다.
즉, 게인을 1/3, 적분 시상수 Ti를 Td로 하여, 적분 게인 K를 설정하고, 적분 항(12)을 구성한다.
적분 게인 K의 크기는, 제어의 응답성을 결정하는 요소이며, 적분 게인 K가 클수록 양호한 응답성을 얻을 수 있으므로, 적분 시상수 Ti는 작은 쪽이 양호한 응 답성을 얻을 수 있다.
그러나, 압연기(4)와 출측 판 두께계(7d)의 거리 L은 구조적인 요인에 의해 반드시 발생하는 거리이며, 이 거리 L을 없애는 것은 불가능하다. 예를 들면, 압연기(4)와 출측 판 두께계(7d)의 거리 L이 3m인 경우, 피압연재(6)의 이송 속도가 예를 들면 1200m/min의 고속일 때, Td는 약 0.15초이므로, 적분 게인 K는 약 2.2로 된다. 그러나, 피압연재(6)의 이송 속도가, 예를 들면 1m/min의 저속일 때 적분 게인 K는 약 0.002이며, 고속일 때의 약 1/1000으로 되어 제어의 응답성이 악화된다.
또한, 피압연재(6)의 이송 속도가 저속인 경우, e-Tds로 표현되는 낭비 시간(11)의 영향이 커져 지연이 발생하고, 이것도 응답성이 악화되는 요인으로 된다.
피압연재(6)의 이송 속도가 저속인 경우에 발생하는, 이와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 실시 형태에서는 매스 플로우 판 두께를 피드 포워드 보정량을 가미하여 보정하는 것을 특징으로 한다.
도 3은, 본 실시 형태에 따른 제어부의 구성을 도시하는 블록도이며, 매스 플로우 판 두께를 피드 포워드 보정량으로 보정하는 것을 나타낸다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 제어부(10)는 피드 포워드 보정량(1+ηff)을 산출하는 피드 포워드 보정량 산출부(14)를 갖는다. 피드 포워드 보정량(1+ηff)은, 예를 들면 피드 포워드 보정량 산출부(14)에 구비되는, 압연기(4)의 롤 속도 VR과 피드 포워드 보정량의 관계를 나타내는 그래프 G를 참조하여, 롤 속도 VR에 기초하 여 산출되는 값이다.
또한, 제어부(10)는 피드 포워드 보정량 산출부(14) 외에, 상기한 피드백 보정량 산출부(16), 추정된 매스 플로우 판 두께 hMF에 기초하여 판 두께 제어를 실행하는 매스 플로우 판 두께 제어부(17)를 포함하여 구성된다.
피드 포워드 보정량 산출부(14)는 압연기(4)의 롤 속도 VR, 출측 판 두께계(7d)가 검출하는 피압연재(6)의 압연기 출측 판 두께 h, 출측 판 두께계(7d)까지 트랙킹을 실시한 롤 속도 VR(tracking) 및 피드백 보정량 산출부(16)가 산출하는 피드백 보정량(1+ηFB)을 취득한다.
또한, 피드 포워드 보정량 산출부(14)에는, 미리 실험이나 계산 등에 의해 구한 롤 속도-피드 포워드 보정량의 관계를 나타내는 데이터를, 예를 들면 그래프 G로서, 도시하지 않은 기억부에 기억해 둔다. 또한 도시하지 않은 기억부에는, 예를 들면 어닐링 처리(소둔 처리)를 실시하는지의 여부 등의 작업 조건의 차이 등에 의해, 각각의 조건에 대응한 복수의 그래프 G가 기억되고, 실제의 작업 조건 등에 대응한 그래프 G를 피드 포워드 보정량 산출부(14)가 선택하도록 구성한다.
도 4는 피드 포워드 보정량 산출부가 설정 판 두께, 강종 및 작업 조건의 차이에 의해 서로 다른 그래프를 갖는 것을 도시한 개략도이다. 도 4에서는, 설정 판 두께, 피압연재(6)(도 3 참조)인 강판의 소재(강종) 및 작업 조건의 차이(일례로서 어닐링 처리의 유무)를 파라미터로 하여, 복수의 그래프 G(G1∼G9)가 피드 포워드 보정량 산출부(14)에 기억되는 것을 나타낸다. 예를 들면, 강종이 A이고 설 정 판 두께가 D1일 때, 피드 포워드 보정량 산출부(14)는 그래프 G1을 선택하도록 구성한다.
또한, 그래프 G1에는, 어닐링 처리를 실시하는 경우의 그래프 G1-있음과, 어닐링 처리를 실시하지 않은 경우의 그래프 G1-없음이 있고, 어닐링 처리의 유무에 대응한 그래프 G1이 피드 포워드 보정량 산출부(14)에 의해 선택된다.
여기서, 설정 판 두께는 피압연재(6)(도 3 참조)를 압연하여 얻어지는 압연재의 목표 판 두께이며, 판 두께 제어 시스템(100)(도 1 참조)에 구비되는 도시하지 않은 설정부에 의해, 이용자가 설정하는 판 두께로 한다. 그리고, 도 3에 도시한 출측 판 두께계(7d)가 압연기 출측 판 두께 h로서 검출하는 판 두께이다.
또한, 어닐링 처리의 유무는, 예를 들면 도시하지 않은 설정부에 의해, 이용자가 설정하는 구성으로 하면 된다.
다음으로, 피드 포워드 보정량 산출부(14)(도 3 참조)의 기능을 설명한다. 도 5는 피드 포워드 보정량 산출부의 기능을 설명하는 도면으로서, (a)는 롤 속도의 변화를 나타내는 도면, (b)는 피드 포워드 보정량 산출부의 기능을 설명하는 블록도이다.
도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 시각 t1에서 압연기(4)(도 3 참조)의 롤 속도 VR이 V1로 되는 경우를 생각한다.
도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 시각 t1에서 피드 포워드 보정량 산출부(14)는, 선택되어 있는 그래프 G를 참조하여, 롤 속도 V1에 대응하는 피드 포워 드 보정량(1+ηff(V1))t1을 산출한다.
또한, 피드 포워드 보정량 산출부(14)는, 시각 t1에서 피드백 보정량 산출부(16)(도 3 참조)가, 압연기(4)(도 3 참조)의 출측에 구비되는 출측 판 두께계(7d)(도 3 참조)에 의해 검출되는, 압연기 출측 판 두께 h와, 수학식 2에 의해 추정되는 매스 플로우 판 두께 hMF의 비율에 기초하여 산출하는 피드백 보정량(1+ηFB)t1이고, 피드 포워드 보정량(1+ηff(V1))t1을 다음 수학식 4로 나타낸 바와 같이 보정한다.
Figure 112009000588936-pat00004
그리고 제어부(10)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 피드백 보정량으로 보정한 보정량(1+ηFF(V1))t1에 기초하여, FF 매스 플로우 판 두께 hm을 다음 수학식 5로 추정한다.
또한, 각 변수에 기술되는 V1 및 t1은, 시각 t1에서 롤 속도가 V1일 때의 값을 나타내는 첨자이며, 도 3에는 기술되어 있지 않다.
Figure 112009000588936-pat00005
FF 매스 플로우 판 두께 hm은, 보정량(1+ηFF(V1))t1에 대응하는 매스 플로우 판 두께이다.
여기서, VE는 입측 판 속도계(8e)(도 3 참조)에 의해 검출되는 압연기 입측 판 속도를 나타내고, VD는 출측 판 속도계(8d)(도 3 참조)에 의해 검출되는 압연기 출측 판 속도를 나타낸다. 또한, H는 입측 판 두께계(7e)(도 3 참조)에 의해 검출되는 압연기 입측 판 두께를 나타낸다.
또한 제어부(10)는, 수학식 5에 의해 추정되는, FF 매스 플로우 판 두께 hm을 사용하여, 매스 플로우 판 두께 hMF를 다음 수학식 6으로 추정한다.
Figure 112009000588936-pat00006
또한 제어부(10)는, 피드 포워드 보정량 산출부(14)가 산출하는 피드 포워드 보정량(1+ηff(V1))t1에 대응한 매스 플로우 판 두께 hm1(t1)을 다음 수학식 7로 추정한다.
Figure 112009000588936-pat00007
피드 포워드 보정량(1+ηff(V1))t1에 대응한 매스 플로우 판 두께 hm1(t1)은, 피드백 보정량(1+ηFB)t1의 항을 포함하지 않는, 즉 피드백 보정량의 영향을 받지 않고, 피드 포워드 보정량에만 의존하는 매스 플로우 판 두께이다.
이와 같이 제어부(10)는, 피드 포워드 보정량 산출부(14)가 시각 t1에서 산출되는 피드 포워드 보정량(1+ηff(V1))t1에 기초하여, 매스 플로우 판 두께 hMF, hm(FF 매스 플로우 판 두께) 및 hm1(t1)을 추정한다.
이상과 같이, 제어부(10)(도 3 참조)는 피드 포워드 보정량으로 보정된 매스 플로우 판 두께 hMF를 추정하고, 추정한 매스 플로우 판 두께 hMF에 기초하여, 매스 플로우 판 두께 제어부(17)(도 3 참조)가 압연기(4)(도 3 참조)의 롤 갭을 조정하여 판 두께 제어함으로써, 피압연재(6)(도 3 참조)의 이송 속도가 저속이어도 응답성 좋게 판 두께를 제어할 수 있다. 또한 매스 플로우 판 두께 hMF를 항상 갱신함으로써, 항상 고정밀도로 판 두께를 제어할 수 있다.
다음으로, 제어부(10)(도 3 참조)의 학습 기능에 대해 설명한다. 도 6은, 제어부의 학습 기능을 나타내는 블록도이다.
제어부(10)의 학습 기능은, 소정의 시각 t1에 피드 포워드 보정량 산출부(14)가 추정하는, 피드 포워드 보정량에 대응하는 매스 플로우 판 두께 hm1(t1)이, 출측 판 두께계(7d)(도 3 참조)까지 트랙킹된 hm1(t1)(tracking)과, 출측 판 두께계(7d)가 산출하는 압연기 출측 판 두께 h와의 편차에 기초하여, 피드 포워드 보정량 산출부(14)에 기억되어 있는 그래프 G를 갱신하는 기능이다.
피드 포워드 보정량 산출부(14)의 도시하지 않은 기억부에 기억되는, 롤 속도 피드 포워드 보정량의 관계를 나타내는 그래프 G는, 피압연재(6)의 종류나 목표 판 두께 등에 의해 결정되는 그래프이며, 피압연재(6)의 개체차에는 대응하지 않는다. 따라서, 피압연재(6)의 개체차에 의한 오차를 포함하고 있다. 제어부(10)의 학습 기능은, 피압연재(6)의 개체차에 의해 그래프 G가 갖는 오차를 작게 하도록 그래프 G를 갱신하는 기능이다.
또한, 추정된 매스 플로우 판 두께 hm1이, 출측 판 두께계(7d)(도 3 참조)까지 트랙킹되는 데에 걸리는 시간을 이하, 트랙킹 시간이라고 칭한다. 트랙킹 시간은, 압연기(4)(도 3 참조)로 압연된 피압연재(6)(도 3 참조)가 출측 판 두께계(7d)에 도달할 때까지의 시간에 상당한다.
예를 들면, 소정의 시각을 도 5의 (a)에 도시하는 시각 t1로 하고, 시각 t1로부터 트랙킹 시간만큼 경과된 시각을 t2로 하면, 시각 t2에는, 도 6에 도시한 바와 같이, 시각 t1의 롤 속도 V1이 출측 판 두께계(7d)(도 3 참조)까지 트랙킹된 V1(tracking)이 입력된다. 이 V1(tracking)은, 시각 t1에서의 롤 속도 V1이므로, 피드 포워드 보정량 산출부(14)는 선택되어 있는 그래프 G를 참조하여, 롤 속도 V1에 대응하는 피드 포워드 보정량(1+ηff(V1))t1을 산출한다.
또한, 피드 포워드 보정량 산출부(14)에는, 시각 t1에서 피드 포워드 보정량 산출부(14)가 추정하는, 피드백 보정량(1+ηFB)t1의 항을 갖지 않는 매스 플로우 판 두께 hm1을 출측 판 두께계(7d)까지 트랙킹한 hm1(t1)(tracking)과, 시각 t2에서 출측 판 두께계(7d)가 검출하는 압연기 출측 판 두께 h가 입력된다.
그리고, 피드 포워드 보정량 산출부(14)는 다음 수학식 8로 나타낸 바와 같이 수정값 α를 산출한다.
Figure 112009000588936-pat00008
수학식 8로 나타낸 바와 같이 수정값 α는, 시각 t1에서 피드 포워드 보정량 산출부(14)가 추정한 매스 플로우 판 두께 hm1(t1)을 시각 t2까지 트랙킹한 hm1(t1)(tracking)과, 시각 t2에서 출측 판 두께계(7d)(도 3 참조)가 검출하는 압연기 출측 판 두께 h와의 비이며, 시각 t2에서의, 압연기 출측 판 두께 h와 매스 플로우 판 두께 hm1(t1)(tracking)와의 편차의 크기를 나타내는 값이다.
피드 포워드 보정량 산출부(14)는, 수학식 8에 의해 산출한 수정값 α와, 그래프 G를 참조하여 산출한 피드 포워드 보정량(1+ηff(V1))t1을 사용하여, 다음 수학식 9에 나타낸 바와 같이, 시각 t2에서의 피드 포워드 보정량(1+ηff(V1))t2를 산출한다.
Figure 112009000588936-pat00009
제어부(10)는, 이와 같이 하여 산출한 피드 포워드 보정량(1+ηff(V1))t2에 의 해 그래프 G를 갱신한다. 즉, 롤 속도 V1에 대한 피드 포워드 보정량을, 새롭게 산출한 피드 포워드 보정량(1+ηff(V1))t2로 치환한다.
이와 같이, 롤 속도에 대응하는 피드 포워드 보정량을 축차 치환함으로써, 예를 들면 도 6에 파선으로 나타낸 바와 같이 그래프 G가 갱신된다. 그래프 G는, 압연기 출측 판 두께 h와 매스 플로우 판 두께 hm1와의 편차의 크기에 기초하여 보정된 피드 포워드 보정량으로 갱신되므로, 갱신된 그래프 G를 참조하여 산출되는 피드 포워드 보정량으로 매스 플로우 판 두께 hm1을 보정함으로써, 실제의 압연기 출측 판 두께 h에 의해 가까운 값으로 보정할 수 있다.
바꿔 말하면, 출측 판 두께계(7d)(도 3 참조)가 검출하는 압연기 출측 판 두께 h와, 피드 포워드 보정량 산출부(14)가 산출하는 피드 포워드 보정량으로 보정된 매스 플로우 판 두께 hMF와의 편차가 0으로 되도록 하는 피드 포워드 보정량을 산출하고, 그래프 G를 갱신한다.
수학식 9에서의 학습 게인 β는, 변경의 정도를 나타내는 수치로서 적절하게 설정하면 된다. 학습 게인 β를 크게 하면 피드 포워드 보정량(1+ηff(V1))t2에 대한 수정값 α의 영향이 커진다. 즉, 학습 게인 β가 크면 수정값 α에 의해 나타내어지는 편차의 크기에 대해 높은 게인으로 그래프 G가 변경되므로, 그래프 G가 단시간에 수정값 α로 수정된다.
도 7은, 피드 포워드 보정량 산출부가, 갱신된 그래프를 참조하여 피드 포워 드 보정량을 산출하는 양태를 도시하는 도면이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 롤 속도가 V1일 때, 피드 포워드 보정량 산출부(14)는, 갱신된 그래프 G(도면 중, 실선으로 나타냄)를 참조하여, 롤 속도 V1에 대응하는 피드 포워드 보정량(1+ηff(V1))t2를 산출한다. 그리고, 제어부(10)(도 3 참조)는, 산출한 피드 포워드 보정량(1+ηff(V1))t2를 사용하여, 피드백 보정량 산출부(16)(도 3 참조)가 산출하는, 시각 t2에서의 피드백 보정량(1+ηFB)t2에 의해 갱신된 피드 포워드 보정량(1+ηFF(V1))t2를, 수학식 6에 기초하여 산출한다.
이와 같이, 제어부(10)(도 3 참조)가 학습 기능을 갖고, 피드 포워드 보정량 산출부(14)(도 3 참조)에 기억되는 그래프 G(도 3 참조)를 축차 갱신함으로써, 롤 속도에 대응하는 피드 포워드 보정량이 보정되게 되어, 피압연재(6)(도 3 참조)의 상태를 반영한 적절한 피드 포워드 보정량을 얻을 수 있다. 그리고 적절한 피드 포워드 보정량으로 보정된 매스 플로우 판 두께를 사용함으로써, 항상 고정밀도로 판 두께를 제어할 수 있다.
또한, 예를 들면 압연 설비(1)(도 1 참조)를 구성하는 부품의 교환이나 경년 변화 등에 의해 발생하는 오차에도 대응할 수 있다고 하는 우수한 효과를 발휘한다.
이상, 도 1에 도시한 바와 같은 1개의 압연기를 갖는 압연 설비에 대해 설명하였지만, 복수대의 압연기를 직렬로 나열한 압연 설비에 본 실시 형태를 적용하는 것도 가능하다. 도 8은, 3대의 압연기로 이루어지는 압연 설비를 도시하는 도면이 다.
도 8에 도시한 압연 설비(1a)는, 판 두께 제어를 행하는 중앙의 압연기(41)의 입측에 전단 압연기(40)를 구비하고, 중앙의 압연기(41)의 출측에 후단 압연기(42)를 구비한다. 그 밖의 구성은, 도 1에 도시한 압연 설비(1) 및 판 두께 제어 시스템(100)과 동등하며, 상세한 설명은 적절하게 생략한다.
예를 들면 도 8에 도시한 바와 같이, 판 두께 제어를 행하는 중앙의 압연기(41)의 입측에 전단 압연기(40)를 구비하고, 출측에 후단 압연기(42)를 구비하는 압연 설비(1a)에 본 실시 형태를 적용하는 경우, 제어부(10)는 중앙의 압연기(41)의 입측 판 두께계(7e), 출측 판 속도계(8d) 및 입측 판 속도계(8e)의 각 검출값에 기초하여, 중앙의 압연기(41)의 출측 매스 플로우 판 두께 hMF를 추정한다. 그리고, 제어부(10)에 구비되는 피드 포워드 보정량 산출부(14)(도 3 참조)가 산출하는 피드 포워드 보정량으로 보정한다. 또한, 제어부(10)에 구비되는 매스 플로우 판 두께 제어부(17)(도 3 참조)가, 피드 포워드 보정량으로 보정된 매스 플로우 판 두께 hMF에 기초하여, 중앙의 압연기(41)에 대한 판 두께 제어를 실행한다.
여기서 중앙의 압연기(41)에 대한 판 두께 제어를 실행하는 경우, 복수의 압연기를 갖는 압연 설비(1a)에서는, 전단 압연기(40)의 워크 롤 속도(워크 롤(4b, 4t)의 롤 속도)를 조절한다.
즉, 도 3에 도시한 매스 플로우 판 두께 제어부(17)는, 도시하지 않지만, 전단 압연기(40)와 예를 들면 신호선을 통하여 접속되어, 전단 압연기(40)의 워크 롤 속도를 제어 가능하게 구성한다.
또한, 매스 플로우 판 두께 제어부(17)는 피드 포워드 보정량으로 보정된 매스 플로우 판 두께 hMF와 전단 압연기(40)의 워크 롤 속도의 관계를, 예를 들면 테이블 데이터 형식으로 기억해 둔다.
그리고, 매스 플로우 판 두께 제어부(17)는 테이블 데이터를 참조하여, 피드 포워드 보정량으로 보정된 매스 플로우 판 두께 hMF에 대응하는 전단 압연기(40)의 워크 롤 속도를 산출하고, 전단 압연기(40)의 워크 롤 속도를 산출한 워크 롤 속도에 제어한다.
이와 같이, 복수대의 압연기를 직렬로 나열한 압연 설비에서도, 1개의 압연기로 이루어지는 압연 설비와 마찬가지의 판 두께 제어가 가능하며, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 판 두께 제어 시스템을 도시하는 도면.
도 2는 압연 설비의 피드백 제어를 도시하는 블록도.
도 3은 본 실시 형태에 따른 제어부의 구성을 도시하는 블록도로서, 매스 플로우 판 두께를 피드 포워드 보정량으로 보정하는 것을 도시하는 도면.
도 4는 피드 포워드 보정량 산출부가 설정 판 두께, 강종 및 작업 조건의 차이에 의해 서로 다른 그래프를 갖는 것을 나타내는 개략도.
도 5의 (a)는 롤 속도의 변화를 나타내는 도면, 도 5의 (b)는 피드 포워드 보정량 산출부의 기능을 설명하는 블록도.
도 6은 제어부의 학습 기능을 나타내는 블록도.
도 7은 피드 포워드 보정량 산출부가, 갱신된 그래프를 참조하여 피드 포워드 보정량을 산출하는 양태를 도시하는 도면.
도 8은 3대의 압연기로 이루어지는 압연 설비를 도시하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 1a : 압연 설비
4 : 압연기
6 : 피압연재
7d : 출측 판 두께계(출측 판 두께 검출 수단)
7e : 입측 판 두께계(입측 판 두께 검출 수단)
8d : 출측 판 속도계(출측 판 속도 검출 수단)
8e : 입측 판 속도계(입측 판 속도 검출 수단)
10 : 제어부
14 : 피드 포워드 보정량 산출부
16 : 피드백 보정량 산출부
100 : 판 두께 제어 시스템
H : 압연기 입측 판 두께
h : 압연기 출측 판 두께
hMF : 매스 플로우 판 두께
G : 그래프
VE : 압연기 입측 판 속도
VD : 압연기 출측 판 속도
VR : 롤 속도

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 압연기로 압연하는 피압연재의 압연기 입측 판 속도를 검출하는 입측 판 속도 검출부와,
    상기 피압연재의 압연기 입측 판 두께를 검출하는 입측 판 두께 검출부와,
    상기 피압연재의 압연기 출측 판 속도를 검출하는 출측 판 속도 검출부와,
    상기 피압연재의 압연기 출측 판 두께를 검출하는 출측 판 두께 검출부와,
    상기 입측 판 속도 검출부, 상기 출측 판 속도 검출부 및 상기 입측 판 두께 검출부의 각 검출값을 이용하여 압연기 출측의 판 두께를 추정함과 함께, 상기 출측 판 두께 검출부가 검출하는 압연기 출측 판 두께와 상기 추정한 판 두께와의 편차에 대한 피드백 보정량을 산출하고, 상기 추정한 판 두께를 상기 피드백 보정량으로 보정하면서 판 두께 제어를 실행하는 제어부
    를 갖는 판 두께 제어 시스템으로서,
    상기 제어부는, 상기 압연기의 롤 속도에 대응하는 피드 포워드 보정량을 산출하는 피드 포워드 보정량 산출부를 갖고, 상기 피드백 보정량으로 보정된 상기 추정한 판 두께를, 상기 피드 포워드 보정량 산출부가 산출하는 상기 피드 포워드 보정량으로 보정하고,
    상기 제어부는, 상기 입측 판 속도 검출부, 상기 출측 판 속도 검출부 및 상기 입측 판 두께 검출부의 각 검출값을 이용한 매스 플로우 일정측에 의해, 상기 압연기 출측의 판 두께를 추정하는 것을 특징으로 하는 판 두께 제어 시스템.
  3. 압연기로 압연하는 피압연재의 압연기 입측 판 속도를 검출하는 입측 판 속도 검출부와,
    상기 피압연재의 압연기 입측 판 두께를 검출하는 입측 판 두께 검출부와,
    상기 피압연재의 압연기 출측 판 속도를 검출하는 출측 판 속도 검출부와,
    상기 피압연재의 압연기 출측 판 두께를 검출하는 출측 판 두께 검출부와,
    상기 입측 판 속도 검출부, 상기 출측 판 속도 검출부 및 상기 입측 판 두께 검출부의 각 검출값을 이용하여 압연기 출측의 판 두께를 추정함과 함께, 상기 출측 판 두께 검출부가 검출하는 압연기 출측 판 두께와 상기 추정한 판 두께와의 편차에 대한 피드백 보정량을 산출하고, 상기 추정한 판 두께를 상기 피드백 보정량으로 보정하면서 판 두께 제어를 실행하는 제어부
    를 갖는 판 두께 제어 시스템으로서,
    상기 제어부는, 상기 압연기의 롤 속도에 대응하는 피드 포워드 보정량을 산출하는 피드 포워드 보정량 산출부를 갖고, 상기 피드백 보정량으로 보정된 상기 추정한 판 두께를, 상기 피드 포워드 보정량 산출부가 산출하는 상기 피드 포워드 보정량으로 보정하고,
    상기 피드 포워드 보정량 산출부는, 상기 압연기의 롤 속도와 상기 피드 포워드 보정량의 관계를 나타내는 그래프를 내부에 갖고, 그 그래프를 참조하여 상기 피드 포워드 보정량을 산출함과 함께, 상기 압연기로 압연된 상기 피압연재의 상기 압연기 출측 판 두께를 상기 출측 판 두께 검출부가 검출할 때까지 트랙킹하여, 상기 압연기 출측 판 두께와 상기 피드 포워드 보정량으로 보정된 상기 추정한 판 두께의 오차가 0으로 되도록 하는 상기 피드 포워드 보정량을 산출하고, 산출한 상기 피드 포워드 보정량으로 상기 그래프를 갱신하는 것을 특징으로 하는 판 두께 제어 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
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