KR101138715B1 - 4단 롤 스탠드, 특히 20롤 젠지미어 압연기에서 냉간압연을 하는 동안 스테인레스강 스트립 또는 스테인레스강포일의 평탄도 및/또는 스트립 장력을 측정 및 제어하는방법 및 장치 - Google Patents

4단 롤 스탠드, 특히 20롤 젠지미어 압연기에서 냉간압연을 하는 동안 스테인레스강 스트립 또는 스테인레스강포일의 평탄도 및/또는 스트립 장력을 측정 및 제어하는방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

4단 롤 스탠드(2)에서 냉간 압연을 하는 동안 다수의 액추에이터들(3)을 포함하는 하나 이상의 제어 회로(4)에 의해 스테인레스강 스트립(1)의 평탄도 및/또는 스트립 장력을 측정 및 제어하는 본 발명에 따른 방법 및 장치에서는, 장력 벡터(8)를 미리 주어진 기준 곡선(9)과 비교함으로써 평탄도 오류(10)를 검출하고, 그런 다음에 스트립 폭(7)에 걸친 평탄도 오류(10)의 추이를 분석 모듈(11)에서 수학적으로 근사하여 비례 배분의 장력 벡터들(8)로 분해하고, 실제 수치들에 의해 결정된 평탄도 오류 분들(C1, …, Cx)을 각각의 액추에이터(3)를 작동시키는 해당 제어 모듈(12a; 12b)에 각각 공급하도록 함으로써, 좀더 정확한 측정 및 제어가 보장되게 된다.
Figure 112006075050254-pct00001
평탄도, 장력 분포, 스트립, 4단 압연기, 기준 곡선, 평탄도 오류, 분석 모듈, 제어 유닛, 액추에이터, 장력 벡터

Description

4단 롤 스탠드, 특히 20롤 젠지미어 압연기에서 냉간 압연을 하는 동안 스테인레스강 스트립 또는 스테인레스강 포일의 평탄도 및/또는 스트립 장력을 측정 및 제어하는 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR MEASURING AND ADJUSTING THE EVENNESS AND/OR TENSION OF A STAINLESS STEEL STRIP OR STAINLESS STEEL FILM DURING COLD ROLLING IN A 4-ROLL STAND, PARTICULARLY IN A 20-ROLL SENDZIMIR ROLL STAND}
본 발명은 4단 롤 스탠드, 특히 20롤 젠지미어 압연기(Sendzimir mill)에서 냉간 압연을 하는 동안 4단 롤 스탠드의 출구에서의 실제의 스트립 평탄도를 스트립 폭에 걸친 스트립 장력 분포를 기반으로 한 평탄도 측정 요소에 의해 측정하여 스테인레스강 스트립 또는 스테인레스강 포일의 평탄도 및/또는 장력 분포를 측정하고, 다수의 액추에이터들을 포함하는 하나 이상의 제어 회로에 의해 그 평탄도 및/또는 장력 분포를 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
그러한 유형의 4단 롤 스탠드는 상하 롤 세트들이 서로 무관하게 조정될 수 있고 그로 인해 상이한 칼럼 프레임이 주어질 수 있는 분할 블록(split-block) 구성 또는 모노 블록(monoblock) 구성으로 이뤄진다.
서두에 언급된 방법은 EP 0 349 885 B1로부터 공지되어 있고, 평탄도를 특징 짓는 측정치, 특히 롤 스탠드의 출구 측에서의 인장력 분포를 산출하는 단계 및 그에 의존하여 압연 시트 및 스트립의 평탄도에 대한 하나 이상의 제어 회로에 속하는 압연기의 액추에이터를 작동시키는 단계를 포함한다. 압연기의 액추에이터들의 상이한 시간 응답을 줄이기 위해, 공지의 방법은 상이한 액추에이터들의 속도를 서로 동조시키고 그 제어 거리를 평형화시키는 조치를 취하고 있다. 하지만, 그로 인해 또 다른 오류 원들이 파악되지 못하게 된다.
작업 롤의 액추에이터의 제어 요소 및 제어기에 대한 입력 신호를 롤 갭 신호의 형태로 획득하는 방법인 다른 공지의 방법(EP 0 647 164 B1)은 스트립 재료를 가로지르는 장력 분포를 측정하되, 편차들의 제곱이 최소치를 갖게 되는 수학 함수로부터 평탄도 오류를 추론하는데, 그것은 측정점들의 수, 행들의 수, 기저 함수들의 수, 및 측정점들에서의 롤 갭들의 수에 따라 행렬에 의해 산출된다. 그러한 조치도 역시 실제로 발생하는 평탄도 오류 및 그 실체화를 감안하고 있지 않다.
본 발명의 목적은 각각의 액추에이터의 제어 거동을 좀더 정확하게 측정되어 분석된 평탄도 오류에 입각하여 변경하고, 그럼으로써 최종 제품의 보다 더 높은 평탄도를 달성하여 압연 속도까지도 상승시킬 수 있도록 하는 것이다.
설정된 그러한 목적은 본 발명에 따라 장력 벡터를 미리 주어진 기준 곡선과 비교함으로써 평탄도 오류를 검출하고, 그런 다음에 스트립 폭에 걸친 평탄도 오류의 추이를 분석 모듈에서 수학적으로 근사하여 비례 배분의 장력 벡터들로 분해하고, 실제 수치들에 의해 결정된 평탄도 오류 분들을 각각의 액추에이터를 작동시키는 해당 제어 모듈에 각각 공급하도록 함으로써 달성되게 된다. 그와 같이 하는 것의 장점은 스트립 균열률이 최소로 되는 안정된 압연 공정이 확보되고, 그에 따라 가능한 압연 속도가 상승한다는데 있다. 또한, 조작자는 설사 잘못 설정된 경우라도 평탄도 액추에이터가 변하는 조건에 자동으로 맞춰지는 것에 의해 그 부담을 덜게 된다. 추가로, 개인의 자격성과는 무관하게 변함이 없는 제품 품질이 얻어지게 된다. 아울러, 영향 함수 및 제어 함수가 시간 절감되게 미리 계산될 수 있게 된다. 전체적으로, 평탄도 제어 시스템이 계산된 제어 함수에 있어서의 부정확성에 대해 둔감해지게 된다. 그러한 부정확성은 조업에 영향을 미치지 않는 채로 있게 된다. 평탄도 오류의 가장 주요한 성분들이 최대로 가능한 제어 역학에 의해 제거되게 된다. 장력 벡터들의 직교 분들은 서로 무관하게 선형적이고, 그럼으로써 그 직교 분들이 서로 영향을 미치는 것이 배제되게 된다. 스칼라 평탄도 오류 분들은 개개의 제어 모듈에 공급된다.
본 발명의 일 구성에서는, 스트립 폭에 걸친 평탄도 오류의 추이를 8차 다항식 함수를 이용한 가우스 근사법(즉 최소제곱법(Least Square method))에 의해 근사하고, 이어서 직교 분들로 분해하는 조치가 취해진다.
본 발명의 개선은 잔류 오류 벡터를 분석하여 그 잔류 오류 벡터를 선택된 액추에이터에 직결시킴으로써 주어지게 된다. 하이 다이나믹(high dynamic) 제어 과정 후에 남아 소정의 영향 함수에 의해 영향을 받을 수 있는 모든 평탄도 오류들은 가용 제어 범위의 틀 안에서 잔류 오류 제거에 의해 제거되게 된다. 따라서, 전술된 평탄도 오류의 직교 성분들 이외에 설명된 직교 성분들이 아니라 액추에이터들에 직접 공급되는 잔류 오류도 역시 감안하는 것이 바람직하다.
또 다른 단계에 따르면, 편심기 액추에이터들의 영향 함수들로부터 유도되고, 모든 평탄도 오류를 개개의 편심기들에 할당하는 가중 함수들에 의해, 잔류 오류 벡터가 개개의 편심기들에 할당될 수 있다.
그 경우, 실제 수치들에 의해 결정되는 오류 크기를 편심기들에 할당된 잔류 벡터들로부터 합산에 의해 산출하는 것이 더욱 바람직하다.
또 다른 부가의 구성에서는, 평탄도 제어 내에서 스트립 에지에 대한 제어를 별도로 행하는 조치가 취해진다. 그럼으로써, 그러한 제어가 필수적으로 필요하지 않은 경우에는 필요에 따라 그 제어를 완전히 차단할 수도 있게 된다.
내부 중간 롤의 수평 변위를 에지 장력 제어를 위한 액추에이터로서 사용한다는데 또 다른 개선책이 있다.
그에 덧붙여, 각각의 스트립 에지에 대해 별개로 에지 장력 제어를 매개로 하여 평탄도 측정 롤의 1개 내지 2개의 최대한에 걸친 구역들의 범위에서 미리 주어진 스트립 장력을 설정하도록 하는 개선책이 취해진다.
또 다른 특징은 에지 장력 제어를 선택적으로 양측의 스트립 에지에 대해 비동기로 또는 동기로 동작시키는 조치를 취하는 것이다.
그 경우, 각각의 스트립 에지에 대해 별개로 에지 장력 제어의 제어량을 평탄도 측정 롤의 2개의 극대 측정치들의 제어 편차 간의 감산에 의해 결정할 수 있다.
제시된 선행 기술에 따르면, 4단 롤 스탠드, 특히 20롤 젠지미어 압연기에서 냉간 압연 작업 중에 스테인레스강 스트립 또는 스테인레스강 포일의 평탄도 및/또는 장력 분포를 측정하고, 유압 조정 수단, 외부 지지 롤들의 편심기들, 축 방향으로 변위 가능한 내부 원추형 중간 롤들, 및/또는 그 영향 함수들로 이뤄진 액추에이터들에 대한 하나 이상의 제어 회로에 의해 그 평탄도 및/또는 장력 분포를 제어하는 장치가 전제되어 있다.
따라서, 앞에서 설정된 목적은 장치 기술적으로 기준 곡선과 제어 회로의 입력에 인가되는 평탄도 측정 요소의 실제 스트립 평탄도 사이의 비교 신호가 제1 분석 유닛과 장력 벡터들을 산출하는 독립된 제1 및 제2 제어 모듈에, 그리고 출력에 의해 롤 세트의 선회 가능한 유압 조정 수단에 대한 액추에이터에 각각 접속되고, 그 비교 신호가 제2 분석 유닛 및 또 다른 별개의 제2 제어 모듈에 병렬로 접속되며, 제어 함수들을 통한 그 계산 결과가 커플링 접점에 의해 편심기의 액추에이터에 전달될 수 있도록 함으로써 달성되게 된다. 그럼으로써, 방법에 수반되는 장점들이 장치 기술적으로 바꿔질 수 있게 된다.
기준 곡선과 실제 스트립 평탄도 사이의 비교 신호가 독립된 분석 유닛을 경유하여 평탄도 잔류 오류에 대한 독립된 제3 제어 모듈에 접속되고, 그 출력이 편심기들로 이뤄진 액추에이터에 대한 커플링 접점에 인가된다는데 본 발명의 추가의 개선책이 있다.
본 발명의 의미에서 확장된 구성은 기준 곡선과 실제 스트립 평탄도 사이의 비교 신호가 추가의 독립된 제3 분석 유닛을 경유하여 에지 장력 제어의 제어를 위한 독립된 제4 제어 모듈에 접속되고, 그 출력이 내부 원추형 중간 롤들의 액추에이터에 접속되는 것이다.
출구에 배치된 평탄도 측정 요소가 실제 스트립 평탄도의 신호 라인에 접속됨으로써, 정확한 신호 발생이 지원되게 된다.
본 발명은 각각의 평탄도 오류 벡터에 대해, 입력에 대한 불감대(dead band)를 갖는 PI(비례 적분) 제어기로서 구비되는 동적 개별 제어기가 마련되도록 추가로 구성된다.
또 다른 구성에서는, 제1 분석 유닛의 외부에서 각각의 개별 제어기의 상류에 적응형 파라미터화 수단 및 제어 디스플레이가 병렬 접속으로 배치되는 조치가 취해진다.
또한, 각각의 개별 제어기에 제어 파라미터에 대한 접점들이 마련되는 것이 바람직하다.
아울러, 동적 개별 제어기는 조작 제어반에 연결될 수 있다.
잔류 오류 제거를 위해 잔류 오류 벡터가 잔류 오류 제어 유닛을 매개로 하여 편심기의 액추에이터들과 각각 연동한다는데 방법 단계들과의 또 다른 유사성이 있다.
장치 기술적으로, 평탄도 측정 롤의 여러 스트립 에지 구역들에 대한 분석 유닛이 에지 장력 제어를 제공하고, 그 분석 유닛에 2개씩의 스트립 에지 제어 유닛들이 접속되도록 함으로써, 스트립 에지에서의 측정의 독립성이 달성되게 된다.
그러한 배열의 부가의 구성에서는, 스트립 에지 제어 유닛들이 원추형 중간 롤들의 액추에이터들에 연결된다.
그럼으로써, 스트립 에지 제어 유닛들이 서로 별개로 절환될 수 있게 된다.
끝으로, 2개의 스트립 에지 제어 유닛들에 적응형 변위 속도 제어 수단 및 제어 디스플레이가 각각 접속되는 조치가 취해진다.
첨부 도면들에는 본 발명의 실시예들이 도시되어 있는바, 이후로 그에 관해 설명하기로 한다. 그러한 첨부 도면들 중에서,
도 1은 20롤 젠지미어 압연기의 시스템 구성을 나타낸 도면이고,
도 2는 평탄도 액추에이터에 대한 위치 결정들이 따르는 분할 블록 구성의 롤 세트들을 확대 단면도로 나타낸 도면이며,
도 3은 롤 갭 프로파일에 영향을 미치는 편심기의 영향 함수들에 따른 롤 갭/스트립 폭 도표이고,
도 4는 원추형 중간 롤 변위의 영향에 대한 스트립 폭에 걸친 롤 갭의 변동을 나타낸 도표이며,
도 5A는 평탄도 잔류 오류(스트립 폭에 걸친 스트립 장력)에 대한 도표이고,
도 5B는 개개의 편심기들에 대한 평탄도 잔류 오류의 할당을 나타낸 도표이며,
도 6은 20롤 젠지미어 압연기에 대한 평탄도 제어의 개관을 나타낸 블록 선도이고,
도 7은 Cx 제어에 대한 구조 블록 선도이며,
도 8은 잔류 오류 제거의 구조에 대한 블록 선도이고,
도 9는 에지 장력 제어의 구조에 대한 블록 선도이다.
도 1에 따르면, 스테인레스강 스트립(1) 또는 스테인레스강 포일(1a)은 4단 롤 스탠드(2)인 20롤 젠지미어 압연기(2a)에서 권출 과정, 압연 과정, 및 권취 과정에 의해 압연된다. 여기서, 롤 세트들은 분할 블록 구성을 이룬다. 상부 롤 세트(2b)는 액추에이터(3) 및 추가의 함수들에 의해 조정될 수 있다. 제어 회로(도 6 내지 도 9를 참조)에서는, 이제 막 설명하고자 하는 신호들이 처리된다. 그러한 신호들은 압연 과정 전에 입구(5a)로부터, 그리고 압연 후에 출구(5b)로부터 나온 것으로, 본 실시예에서 평탄도 측정 롤(6a)로 이뤄지는 평탄도 측정 요소(6)에 의해 획득된 것이다.
도 2에는, 상부 롤 세트(2b)에 있어 액추에이터(3)로서 유압 조정 수단(17)이 도시되어 있다. 스트립 평탄도에 영향을 미치는데에는 유압 조정 수단(17)의 선회(분할 블록 구성이 적용되는 경우에만), 외부 지지 롤들(18)(A, B, C, D 중에서 예컨대 편심기(14a)를 구비한 지지 롤 A 및 지지 롤 D)의 편심기 액추에이터(14), 및 내부 원추형 중간 롤들(19)의 축 방향 변위가 가용된다.
편심기 조정의 제어 거동은 소위 "영향 함수들"에 의해 특징지워진다. 외부 지지 롤들(18) 중의 2개 이상은 롤 배럴 폭에 걸쳐 배치되는 4개 내지 8개씩의 편심기들(14a)을 구비하는데, 그 편심기들(14a)은 각각의 유압 피스톤/실린더 유닛에 의해 회전될 수 있고, 그럼으로써 롤 갭 프로파일에 영향을 미칠 수 있다. 유압 변위 장치에 의해 수평으로 변위될 수 있는 내부 원추형 중간 롤들(19)은 스트립 에지들(15)의 구역에 원추형 컷(cut)을 구비한다. 그러한 컷은 2개의 상부 원추형 중간 롤들(19)에서는 4단 롤 스탠드의 조작 측에 위치하고, 2개의 하부 원추형 중간 롤들(19)에서는 구동 측에 위치한다(또는 그 반대로). 즉, 2개씩의 상부 및 하부 원추형 중간 롤들의 동기 변위들에 의해 양쪽의 스트립 에지들(15)에서의 장력이 영향을 받을 수 있게 된다.
도 3에는, 본 실시예의 8개의 변위 가능한 편심기들(14a) 각각에 대해 스트립 폭(7) 내에서 스트립 에지들(15) 사이의 롤 갭 프로파일의 해당 변동이 표시되어 있다.
원추형 중간 롤들의 변위 위치가 롤 갭 프로파일에 미치는 영향을 기술하는 해당 영향 함수들이 도 4에 스트립 폭(7)에 걸쳐 스트립 에지들(15)까지 표시되어 있다.
해당 분석 시에, 평탄도 벡터를 장력 σ(x)의 직교 다항식으로 분해함으로써, N/㎟ 단위의 C1(1차 항), C2(2차 항), C3(3차 항), 및 C4(4차 항)가 나오게 된다.
도 5A로부터, 잔류 오류들을 개개의 편심기들에 할당하는 것이 스트립 에지들(15) 사이에서의 스트립 폭(7)에 걸친 스트립 장력(N/㎟)에 따른 평탄도 잔류 오류(26)(Cx 제어에 의한 제어 개입 후에 잔존하는)로서 명확히 주어져 있고, 도 5B에는 개개의 편심기(14a)에 대한 평탄도 잔류 오류(26)의 평가를 위한 가중 함수들이 스트립 에지들(15) 사이의 스트립 폭(7)에 따라 도시되어 있다.
본 발명에 따른 방법은 도 6으로부터 명확히 파악될 것이다: 4단 롤 스탠드(2)의 출구(5b)에서 실제 스트립 평탄도를 스트립 장력 분포(스트립 폭에 걸친 불연속 스트립 장력 측정치)를 기반으로 한 평탄도 측정 롤(6a)에 의해 측정하여 장력 벡터(8)에 대입한다. 조작자에 의해 미리 주어진 기준 곡선(9)(설정 곡선)으로부터 감산함으로써, 계산 후에 평탄도 오류(10)(제어 편차)의 장력 벡터(8)가 나오게 된다. 스트립 폭(7)에 걸친 평탄도 오류(10)의 추이를 분석 모듈(11)에서 8차 다항식 함수를 이용한 가우스 근사법(즉 최소제곱법(Least Square method))에 의해 근사하고, 이어서 직교 분들(C1, …, Cx)로 분해한다. 직교 분들은 서로 무관하게 선형적이고, 그럼으로써 그 직교 분들이 서로 영향을 미치는 것이 배제되게 된다. 스칼라 평탄도 오류 분들(C1, C2, C3, C4, 및 경우에 따른 이후의 것들)을 제1 분석 유닛(11a)을 거쳐 제1 및 제2 제어 모듈들(12a, 12b)에 공급한다. 그와 상응하게, 제2 및 제3 분석 유닛들(11b, 11c)이 제3 제어 모듈(12c)과 제4 제어 모듈(12d)에 연결된다.
구체적으로는, 다음과 같이 진행된다: 기준 곡선(9)과 제어 회로(4)의 입력(23)에 인가되는 평탄도 측정 요소의 실제 스트립 평탄도(22) 사이의 비교 신호(20)를 제1 분석 유닛(11)과 장력 벡터(8)의 직교 분들(C1, …, Cx)을 산출하는 독립된 제1 제어 모듈(12a)에, 그리고 출력(24)에 의해 롤 세트(2b)의 유압 조정 수단(17)에 대한 액추에이터(3)에 각각 접속시킨다. 또한, 제1 분석 유닛(11a)의 출력 신호를 제2 제어 모듈(12b)에 도달시킨다. 제어 함수들(21)로부터 나온 계산 결과(f)를 커플링 접점(25)을 경유하여 편심기(14a)의 액추에이터(3)에 전달한다. 기준 곡선(9)과 실제 스트립 평탄도(22) 사이의 비교 신호(20)를 독립된 분석 유닛(11b)을 경유하여 평탄도 잔류 오류(26)에 대한 독립된 제3 제어 모듈(12c)에 접속시키고, 그 출력(27)을 편심기(14a)로 이뤄진 액추에이터(3)에 대한 커플링 접점(25)에 인가한다.
아울러, 기준 곡선(9)과 실제 스트립 평탄도(22) 사이의 비교 신호(20)를 추가의 독립된 제3 분석 유닛(11c)을 경유하여 에지 장력 제어 시스템(16)의 제어를 위한 독립된 제4 제어 모듈(12d)에 접속시키고, 그 출력(28)을 내부 원추형 중간 롤들(19)의 액추에이터(3)에 접속시킨다. 출구(5b)에서는, 평탄도 측정 롤(6a)이 신호 라인에 의해 실제 스트립 평탄도(22)에 연결된다.
그 경우, 평탄도 오류(10)의 전술된 성분들 이외에, 전술된 직교 성분들이 아니라 편심기들(14a)에 직접 할당되는 잔류 오류도 감안하는 것이 유용하다. 그와 같이 할당하는 것은 도 5B에 따라 가중 함수들에 의해 이뤄지는데, 그 가중 함수들은 편심기 영향 함수들로부터 유도되어 개개의 편심기들(14a)의 평탄도 오류 벡터를 할당한다. 이어서, 편심기들(14a)에 할당된 잔류 오류 벡터들(13)로부터 합산에 의해 스칼라 오류 크기들을 산출하여 그것을 각각의 제어 모듈(12d)을 거쳐 편심기들(14a)에 할당한다.
평탄도 오류 벡터의 각각의 직교 성분(도 7을 참조)에 대해서는, 하이 다이나믹 제어 회로(29)에 동적 개별 제어기(30)가 마련되는데, 그 동적 개별 제어기(30)는 입력(32)에 대한 불감대(dead band)를 갖는 PI 제어기(31)로서 마련된다. 제1 분석 유닛(11a)의 외부에서는, 적응형 파라미터화 수단(33) 및 제어 디스플레이(34)가 개별 제어기(30)의 상류에 병렬 접속으로 배치된다. 각각의 개별 제어기(30)에는 제어 파라미터 Ki 및 Kp에 대한 접점들(35)이 마련된다. 경우에 따라서는, 동적 개별 제어기(30)가 조작 제어반(36)에 연결될 수도 있다.
C1 분(경사 위치)에 대한 개별 제어기(30)는 제어량으로서 분할 블록 구성에서는 유압 조정 수단(17)의 선회 설정치, 그리고 모노블록 구성에서는 편심기 조정에 입각하여 동작한다. 모든 잔여 분들(C2, C3, C4, 및 경우에 따른 더 높은 차수들)에 대한 개별 제어기들(30)은 외부 지지 롤들(18)의 편심기 액추에이터(14)에 입각하여 동작한다. 개개의 동적 개별 제어기들(30)로부터 제공되는 스칼라 제어량들을 편심기들(14a)에 할당하는데에는 제어 함수들(21)이 사용된다. 제어 함수들(21)은 C1 제어 이동, C2 제어 이동, C3 제어 이동 등등을 개개의 편심기 제어 이동들의 해당 조합으로 변환시킨다. 전술된 디커플링을 통해, 예컨대 C2 제어기(30)의 제어 이동이 C2 분 이외의 다른 직교 분에 영향을 미치지 않는 것이 보장되게 된다. 해당 제어 함수들은 스트립 폭(7) 및 활성 편심기(14a)의 수에 의존하여 영향 함수들로부터 미리 계산된다. 사용되는 PI 제어기는 액추에이터 동역학 및 압연 속도에 의존하여 적응형 파라미터화 수단(33)을 구비하고, 그를 통해 모든 동작 범위에 대해 이론적으로 가능한 최적의 제어 동역학을 얻도록 하는 것을 보장한다. 또한, 크기 최적화의 방법에 따른 제어 파라미터 Ki 및 Kp의 선택된 계산 항목은 매우 간단한 동작 개시를 가능하게 하는데, 그 이유는 제어 동역학의 설정이 외부로부터 단 하나만의 파라미터를 매개로 하여 이뤄지기 때문이다. 하이 다이나믹 개별 제어기들(30)에 의해, 압연 속도에 의존하여 1초 미만의 제어 시간이 달성 되게 된다.
도 8에 따르면, 그에 대한 개별 제어기(30)가 마련되지 않거나 그에 대한 해당 개별 제어기(30)가 꺼져 있거나 계산된 제어 함수들에서의 불가피한 부정확성으로 인해 예컨대 잘못된 디커플링을 유발하는 오류 분들이 고려되어 있다. 그와 같이 발생하는 오류 분들은 본질적으로 직교 성분들의 개별 제어기들(30)에 의해 제거되지 않는다. 그럼에도, 그러한 오류 분들을 제거하기 위해, 평탄도 제어 방법은 잔류 오류 제거(도 8을 참조)를 포함하고 있다. 잔류 오류 제거는 액추에이터(3)로서의 편심기(14a)에 입각하여 동작하고, 전술된 오류 분석에 의해 기본적으로 소정의 액추에이터 특성에 의거하여 제거 가능한 모든 평탄도 오류들을 제거할 수 있는 방안을 제공한다. 기존에 남아 있는 개개의 편심기들(14a) 사이의 커플링에 의거하여, 그리고 직교 성분들의 하이 다이나믹 제어와의 상호 작용에 의거하여, 잔류 오차 제어가 단지 비교적 적은 동역학으로만 기술되게 된다. 후자는 파라미터화될 수 있는 편심기들(14a)의 일정한 변위 속도에 그 방향을 맞추고 있으므로, 압연 속도 및 제어 편차의 여하에 따라서는 다소 긴 제어 시간이 얻어진다. 그에 따라, 잔류 오류 제거를 위해, 잔류 오류 벡터(13)를 잔류 오류 제어 유닛들(37, 38, 39)을 경유하여 편심기들(14a)의 액추에이터들(3)에 각각 접속시킨다.
스트립 에지들(15)에서의 장력의 측면에서 20롤 젠지미어 압연기와 박 스트립 압연 및 포일 압연의 특수성을 감안하기 위해(예컨대, 발생하는 스트립 균열, 스트립 진로), 평탄도 제어 내에서 스트립 에지들(15)을 별도로 처리한다. 액추에이터(3)로서는 내부 원추형 중간 롤들(19)의 수평 변위를 사용한다. 에지 장력 제어 시스템(16)은 도 9에 따라 각각의 스트립 에지(15)에 대해 별개로 평탄도 측정 롤(6a)의 1개 내지 2개의 최대한에 걸친 구역들의 범위에서 원하는 스트립 장력을 설정한다. 도 9로부터 명확히 알 수 있는 바와 같이, 각각의 스트립 에지(15)에 대해 별개로 평탄도 측정 롤(6a)의 2개의 극대 측정치들의 제어 편차 간의 감산에 의해 제어량을 산출한다. 그럼으로써, 에지 장력 제어 시스템(16)은 기준 곡선(9)과는 무관하게, 그리고 평탄도 제어의 나머지 성분들과는 무관하게 디커플링되게 된다. 에지 장력 제어 시스템(16)에 있어서는, 평탄도 측정 롤(6a)의 여러 구역들에 대한 분석 유닛(40)이 마련되고, 그 분석 유닛(40)에는 2개씩의 제어 유닛들(41, 42)이 접속된다. 스트립 에지 제어 유닛들(41, 42)은 서로 무관하게 절환될 수 있다. 또한, 2개의 스트립 에지 제어 유닛들(41, 42)에는 적응형 변위 속도 제어 수단(43) 및 제어 디스플레이(44)가 각각 접속된다. 즉, 에지 장력 제어 시스템(16)은 선택적으로 비동기로(양쪽의 스트립 에지들(15)에 대한 독립된 동작) 또는 동기로 동작할 수 있다. 에지 장력 제어 시스템(16)의 역학은 원추형 중간 롤들의 수평 변위의 허용 변위 속도에 의해 특징져지는데, 그 허용 변위 속도는 압연력과 압연 속도에 의존하여 달라진다.
<도면 부호의 설명>
1: 스테인레스강 스트립 1a: 스테인레스강 포일
2: 4단 롤 스탠드 2a: 젠지미어 압연기
2b: 롤 세트 3: 액추에이터
4: 제어 회로 5a: 입구
5b: 출구 6: 평탄도 측정 요소
6a: 평탄도 측정 롤 7: 스트립 폭
8: 장력 벡터 9: 기준 곡선
10: 평탄도 오류 11: 분석 유닛
11a: 제1 분석 유닛 11b: 제2 분석 유닛
11c 제3 분석 유닛 12a: 제1 제어 모듈
12b: 제2 제어 모듈 12c: 제3 제어 모듈
12d: 제4 제어 모듈 13; 잔류 오류 벡터
14: 편심기 액추에이터 14a: 편심기
15: 스트립 에지 16: 에지 장력 제어 시스템
17: 유압 조정 수단 18: 외부 지지 롤
19: 원추형 중간 롤 20: 비교 신호
21: 제어 함수 22: 실제 스트립 평탄도
23: 제어 회로의 입력 24: 제어 회로의 출력
25: 커플링 접점 26: 평탄도 잔류 오류
27: 제3 제어 모듈의 출력 28: 제4 제어 모듈의 출력
29: 하이 다이나믹 제어 회로
30: 직교 성분들에 대한 동적 개별 제어기
31: 불감대를 갖는 PI 제어기 32: 입력
33: 적응형 파라미터화 수단 34: 제어 디스플레이
35: 접점 36: 조작 제어반
37: 잔류 오류 제어 유닛 38: 잔류 오류 제어 유닛
39: 잔류 오류 제어 유닛
40: 여러 스트립 에지 구역들에 대한 분석 유닛
41: 스트립 에지 제어 유닛 42: 스트립 에지 제어 유닛 43: 적응형 변위 속도 제어 수단 44: 제어 디스플레이

Claims (23)

  1. 스트립 폭(7)에 걸쳐 분포된 스트립 장력을 측정한 것을 기반으로 하여 스트립 폭(7)에 걸친 강 스트립의 평탄도(22)의 실제 분포를 검출하는 단계;
    평탄도(22)의 검출된 실제 분포를 기준 곡선과 비교함으로써, 평탄도 오류(8,20)를 산출하는 단계;
    수신된 평탄도 오류(8, 20)를 수학적으로 근사하는 단계;
    근사된 평탄도 오류를 스칼라 평탄도 오류 분들(C1, C2, C3, C4)로 분해하는 단계; 및
    평탄도 오류 분들로부터 제1 및 추가의 제어 출력 신호들을 계산하여 4단 롤 스탠드(2)의 다수의 액추에이터들(3, 14a, 17, 18, 19)을 제어하는 단계를 포함하는, 20롤 젠지미어 압연기(2a)에서 냉간 압연을 하는 동안 강 스트립(1)의 평탄도를 제어하는 방법에 있어서,
    근사된 평탄도 오류를 결과적으로 나온 평탄도 오류 분들(C1, C2, C3, C4)이 서로 직교하도록 분해하고;
    평탄도 오류의 제1 직교 분(C1)으로부터 획득한 제1 제어 출력 신호에 응하여 다수의 액추에이터들로 이뤄진 유압 조정 수단(17)의 형태의 제1 액추에이터를 제어하며;
    스칼라 제어량 분들의 형태의 추가의 제어 출력 신호들을 평탄도 오류의 잔여 직교 분들(C2, C3, C4)을 기반으로 하여 각각 계산하고;
    스칼라 제어량 분들을 다수의 액추에이터들로 이뤄진 개개의 편심기 액추에이터(14a)의 제어를 위한 제어 신호로 조합시키는 것을 특징으로 하는 강 스트립(1)의 평탄도를 제어하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 스트립 폭(7)에 걸친 평탄도 오류(10)의 추이를 8차 다항식 함수를 이용한 가우스 근사법(즉 최소제곱법(Least Square method))에 의해 근사하고, 이어서 직교 분들(C1, …, Cx)로 분해하는 것을 특징으로 하는 강 스트립(1)의 평탄도를 제어하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 잔류 오류 벡터(13)를 분석하여 그 잔류 오류 벡터(13)를 선택된 액추에이터(3)에 직결시키는 것을 특징으로 하는 강 스트립(1)의 평탄도를 제어하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 편심기 액추에이터들(14)의 영향 함수들로부터 유도되고, 모든 평탄도 오류(10)를 개개의 편심기들(14a)에 할당하는 가중 함수들에 의해, 잔류 오류 벡터(13)가 개개의 편심기들(14a)에 할당되는 것을 특징으로 하는 강 스트립(1)의 평탄도를 제어하는 방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 실제 수치들에 의해 결정되는 오류 크기를 편심기들(14a)에 할당된 잔류 벡터들(13)로부터 합산에 의해 산출하는 것을 특징으로 하는 강 스트립(1)의 평탄도를 제어하는 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 평탄도 제어 내에서 스트립 에지들(15)에 대한 제어를 별도로 행하는 것을 특징으로 하는 강 스트립(1)의 평탄도를 제어하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 내부 중간 롤들(19)의 수평 변위를 에지 장력 제어 시스템(16)을 위한 액추에이터(3)로서 사용하는 것을 특징으로 하는 강 스트립(1)의 평탄도를 제어하는 방법.
  8. 스트립 폭(7)에 걸쳐 분포된 스트립 장력을 측정한 것을 기반으로 하여 스트립 폭(7)에 걸친 강 스트립의 평탄도(22)의 실제 분포를 검출하는, 4단 롤 스탠드(2)의 출구에 마련된 평탄도 측정 요소(6);
    평탄도(22)의 검출된 실제 분포를 기준 곡선과 비교함으로써, 평탄도 오류(8,20)를 산출하는 장치; 및
    수신된 평탄도 오류(8, 20)를 수학적으로 근사하고 근사된 평탄도 오류를 스칼라 평탄도 오류 분들(C1, C2, C3, C4)로 분해하는 제1 분석 유닛(11a)을 갖는 분석 장치(11)를 포함하고, 제1 및 추가의 분석 장치들의 하류에 연결되고 평탄도 오류 분들이 그에 할당되어 4단 롤 스탠드(2)의 다수의 액추에이터들(3, 14a, 17, 18, 19)을 제어하는 제어 모듈(30)을 또한 포함한 하나 이상의 제어 회로(4)를 구비하는, 20롤 젠지미어 압연기(2a)에서 냉간 압연을 하는 동안 강 스트립(1)의 평탄도를 제어하는 장치에 있어서,
    수신되어 그에 의해 근사된 평탄도 오류를 평탄도 오류 분들(C1, C2, C3, C4)이 서로 직교하도록 분해하는 제1 분석 유닛(11a)이 형성되고;
    평탄도 오류의 수신된 제1 직교 분(C1)을 기반으로 하여 다수의 액추에이터들로 이뤄진 유압 조정 수단(17)의 형태의 액추에이터를 제어하는 제1 제어 모듈(30)이 마련되며;
    평탄도 오류의 잔여 직교 분들(C2, C3, C4)에 대해, 스칼라 제어량 분들을 제공하는 추가의 제어 모듈들이 각각 형성되며;
    개별적인 추가의 제어 모듈들로부터 수신된 스칼라 제어량 분들을 다수의 액추에이터들로 이뤄진 개개의 편심기 액추에이터(14a)의 제어를 위한 제어 신호로 조합시키는 제어 장치(21)가 마련되는 것을 특징으로 하는 강 스트립(1)의 평탄도를 제어하는 장치.
  9. 제 6 항에 있어서, 에지 장력 제어 시스템(16)을 선택적으로 양쪽의 스트립 에지들(15)에 대해 비동기로 또는 동기로 동작시키는 것을 특징으로 하는 강 스트립(1)의 평탄도를 제어하는 방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 각각의 스트립 에지(15)에 대해 별개로 에지 장력 제어 시스템(16)의 제어량을 평탄도 측정 롤(6a)의 2개의 극대 측정치들의 제어 편차 간의 감산에 의해 결정하는 것을 특징으로 하는 강 스트립(1)의 평탄도를 제어하는 방법.
  11. 유압 조정 수단(17)을 구비한 액추에이터들(3), 외부 지지 롤들(18)의 편심기들(14a), 축 방향으로 변위 가능한 내부 원추형 중간 롤들(19)과 그 영향 함수들을 포함하는 하나 이상의 제어 회로(4)에 의해, 20롤 젠지미어 압연기(2a)에서 냉간 압연 작업 중에 스테인레스강 스트립(1)의 평탄도를 제어하는 장치에 있어서,
    기준 곡선(9)과 제어 회로(4)의 입력(23)에 인가되는 평탄도 측정 요소(6)의 실제 스트립 평탄도(22) 사이의 비교 신호(20)가 제1 분석 유닛(11a)과 장력 벡터(8)의 직교 분들(C1, …, Cx)을 산출하는 독립된 제1 및 제2 제어 모듈(12a; 12b)에, 그리고 출력(24)에 의해 롤 세트(2b)의 선회 가능한 유압 조정 수단(17)에 대한 액추에이터(3)에 각각 접속되고, 그 비교 신호(20)가 제2 분석 유닛(11b) 및 또 다른 별개의 제2 제어 모듈(12c)에 병렬로 접속되며, 그 계산 결과(f)가 커플링 접점(25)에 의해 편심기(14a)의 액추에이터(3)에 전달될 수 있는 것을 특징으로 하는 스테인레스강 스트립(1)의 평탄도를 제어하는 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 기준 곡선(9)과 실제 스트립 평탄도(22) 사이의 비교 신호(20)가 독립된 분석 유닛(11b)을 경유하여 평탄도 잔류 오류(26)에 대한 독립된 제3 제어 모듈(12c)에 접속되고, 그 출력(27)이 편심기들(14a)로 이뤄진 액추에이터(3)에 대한 커플링 접점(25)에 인가되는 것을 특징으로 하는 스테인레스강 스트립(1)의 평탄도를 제어하는 장치.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 기준 곡선(9)과 실제 스트립 평탄도(22) 사이의 비교 신호(20)가 추가의 독립된 제3 분석 유닛(11c)을 경유하여 에지 장력 제어 시스템(16)의 제어를 위한 독립된 제4 제어 모듈(12d)에 접속되고, 그 출력(28)이 내부 원추형 중간 롤들(19)의 액추에이터(3)에 접속되는 것을 특징으로 하는 스테인레스강 스트립(1)의 평탄도를 제어하는 장치.
  14. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 출구(5b)에 배치된 평탄도 측정 요소(6)가 실제 스트립 평탄도(22)의 신호 라인에 접속되는 것을 특징으로 하는 스테인레스강 스트립(1)의 평탄도를 제어하는 장치.
  15. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 각각의 평탄도 오류 벡터(10)에 대해, 입력(32)에 대한 불감대(dead band)를 갖는 PI 제어기(31)로서 구비되는 동적 개별 제어기(30)가 마련되는 것을 특징으로 하는 스테인레스강 스트립(1)의 평탄도를 제어하는 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 제1 분석 유닛(11a)의 외부에서 각각의 개별 제어기(30)의 상류에 적응형 파라미터화 수단(33) 및 제어 디스플레이(34)가 병렬 접속으로 배치되는 것을 특징으로 하는 스테인레스강 스트립(1)의 평탄도를 제어하는 장치.
  17. 제 15 항에 있어서, 각각의 개별 제어기(30)에 제어 파라미터(Ki; Kp)에 대한 접점들(35)이 마련되는 것을 특징으로 하는 스테인레스강 스트립(1)의 평탄도를 제어하는 장치.
  18. 제 15 항에 있어서, 동적 개별 제어기(30)는 조작 제어반(36)에 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 스테인레스강 스트립(1)의 평탄도를 제어하는 장치.
  19. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 잔류 오류 제거를 위해 잔류 오류 벡터(13)가 잔류 오류 제어 유닛들(37, 38, 39)을 매개로 하여 편심기(14a)의 액추에이터들(3)과 각각 연동하는 것을 특징으로 하는 스테인레스강 스트립(1)의 평탄도를 제어하는 장치.
  20. 제 19 항에 있어서, 평탄도 측정 롤(6a)의 여러 스트립 에지 구역들에 대한 분석 유닛(40)이 에지 장력 제어 시스템(16)을 제공하고, 그 분석 유닛(40)에 2개씩의 스트립 에지 제어 유닛들(41, 42)이 접속되는 것을 특징으로 하는 스테인레스강 스트립(1)의 평탄도를 제어하는 장치.
  21. 제 20 항에 있어서, 스트립 에지 제어 유닛들(41, 42)은 원추형 중간 롤들(19)의 액추에이터들(3)에 연결되는 것을 특징으로 하는 스테인레스강 스트립(1)의 평탄도를 제어하는 장치.
  22. 제 20 항에 있어서, 스트립 에지 제어 유닛들(41, 42)은 서로 별개로 절환될 수 있는 것을 특징으로 하는 스테인레스강 스트립(1)의 평탄도를 제어하는 장치.
  23. 제 20 항에 있어서, 2개의 스트립 에지 제어 유닛들(41, 42)에 적응형 변위 속도 제어 수단(43) 및 제어 디스플레이(44)가 각각 접속되는 것을 특징으로 하는 스테인레스강 스트립(1)의 평탄도를 제어하는 장치.
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