KR101208811B1 - 압연기의 판 두께 제어 장치 - Google Patents

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도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤
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Abstract

롤 편심 파라미터가 경시 변화하는 경우 등이라도, 롤 편심에 기인하는 판 두께 변동을 충분히 억제할 수 있는 압연기의 판 두께 제어 장치를 제공한다. 이를 위해, 우선, 게이지 미터 판 두께와 실적 판 두께로부터, 롤 편심량을 구한다. 다음에, 그 구한 롤 편심량의 분포 곡면을 그리고, 그 만큼포 곡면을 푸리에 해석으로 동정(同定)함에 의해, 상하 백업 롤의 각각에 대해, 롤 편심의 위상과 진폭을 연산한다. 그리고, 그 연산 결과에 의거하여 압하 위치를 제어하여, 롤 편심에 기인하는 압연재의 판 두께 변동 성분을 억제한다.

Description

압연기의 판 두께 제어 장치{BOARD THICKNESS CONTROLLER FOR ROLLING MACHINE}
본 발명은, 상하에 배치된 롤에 의해 압연재를 압연하는 압연기에 있어서, 롤 갭을 제어함에 의해, 압연재의 판 두께 변동을 억제시키는 판 두께 제어 장치에 관한 것이다.
압연기에 의해 행하여지는 강판 등의 판 압연에서는, 종래부터 판 두께 제어(AGC : Automatic Gage Control)가 적용되고 있다. 이 AGC에서는, 어떠한 수단에 의해 압연재의 판 두께 변동을 검출(추정)함에 의해, 압연재의 압연 방향의 두께가 일정하게 유지되도록, 롤 갭을 제어하고 있다. 또한, AGC에서 행하여지고 있는 판 두께 변동의 검출에는, 예를 들면, 압연 하중으로부터 압연중의 판 두께 변동을 추정하는 방법이나, 압연 하중과 롤 갭으로부터 압연중의 판 두께(게이지 미터 판 두께)를 추정하는 방법, 판후계(板厚計)로 판 두께 편차를 검출하는 방법 등이 있다.
그러나, AGC에서 행하여지고 있는 상기 판 두께 변동의 검출 방법에서는, 롤러 편심에 기인하여 발생하는 판 두께 변동의 변동 성분을 검출하는 것은 불가능하였다. 특히, 판 두께 변동의 검출에 압연 하중을 이용하는 방법에서는, 롤 편심에 의해 생기는 압연 하중의 변동이 판 두께 변동의 오검출을 일으켜 버려, 판 두께 변동이 오히려 커져 버리는 것이 일반적으로 알려져 있다.
상기 롤 편심은, 통상, 백업 롤의 조립에 키를 사용하고 있는 경우에 많이 발생한다. 또한, 롤의 연마가 불균일하기 때문에 롤 단면이 진원으로 되어 있지 않은 경우나, 압연중에 롤이 열팽창하여, 롤 단면이 진원이 아니게 되어 버린 경우 등에도 롤 편심은 발생한다. 그리고, 상술한 바와 같은 원인에 의해 롤 편심이 발생하면, 압연중의 롤의 회전에 응하여 주기적으로 롤 갭이 변동하여 버린다. 롤 편심에 기인하는 이 롤 갭의 변동은, 롤의 압하 위치를 제어하는 압하 위치 제어 장치에 의해 검출할 수가 없다. 이와 같은 이유 때문에, 롤 편심은 판 두께 제어의 외란(外亂)이 되어 버린다.
또한, 롤 편심은, 단기적으로 보면, 상하 각각의 롤에 대해 같은 회전 각도에서 같은 양(편심량)을 갖고 있다. 그러나, 롤 편심이 발생한 회전 각도나 그 편심량은, 압연이 진행됨에 따라 변화하는 경우도 있다.
이와 같은 문제에 대해, 롤 편심에 기인하는 판 두께 변동을 억제하기 위한 방법으로서, 종래부터, 여러가지의 롤 편심 제어가 제안 및 실용화되어 있다. 이 롤 편심 제어는, 주로 다음 3가지의 방법이 알려져 있다.
(A) 롤 편심 제어 1
압연 전에 키스롤(상하 워크 롤을 접촉시켜서 하중을 발생시킨 상태)로 롤을 회전시키고, 그 때의 하중을 검출한다. 또한, 그 검출 하중을 고속 푸리에 변환 또는 그것에 준하는 수단으로 해석하고, 롤 편심의 위상이나 진폭을 동정한다. 그리고, 압연중은, 압연 하중을 이용한 피드백 제어를 실시하지 않고, 상기 롤 편심의 파라미터를 이용하여 롤 편심에 기인하는 롤 갭 변동을 보상하도록, 롤 갭 조작량을 출력한다(예를 들면, 특허 문헌 1 및 2 참조).
(B) 롤 편심 제어 2
압연기 출측에 설치되어 있는 판후계에 의해 판 두께 변동을 측정한다. 그리고, 측정한 판 두께 변동중에서, 롤의 회전과 동기한 변동 성분을 추출하고, 그 변동 성분이, 롤의 어느 회전 위치에서 발생하는 것인지를 특정한다. 그리고, 얻어진 정보에 의거하여, 롤의 회전에 응한 롤 갭의 조작을 행한다.
(C) 롤 편심 제어 3
압연중에 압연 하중 변동을 측정한다. 그리고, 측정한 압연 하중 변동중에서, 롤의 회전과 동기한 변동 성분을 추출하고, 롤의 회전 위치와 관련짓는다. 그리고, 얻어진 정보에 의거하여, 압연 하중 변동을 롤 갭으로 변환하고, 롤의 회전에 응한 롤 갭의 조작을 행한다.
특허 문헌 1 : 일본 특개소60-141321호 공보
특허 문헌 2 : 일본 특개소62-254915호 공보
특허 문헌 3 : 일본 특개평11-77128호 공보
특허 문헌 4 : 일본 특개2002-282917호 공보
특허 문헌 1 및 2에 기재된 상기 롤 편심 제어 1에 나타내는 방법에서는, 롤 편심의 파라미터(즉, 롤 편심의 위상(위치), 진폭)가, 장기간 일정한 것을 전제로 하고 있다. 그러나, 상술한 바와 같이, 롤 편심의 파라미터는 경시 변화하는 경우가 있다. 따라서 이러한 경우는, 상기 파라미터를 동정하기 위해 재차 키스롤을 행하여야 하여, 조업 정지시간이 많아진다는 문제가 있다. 또한, 조업 중에는 일반적으로, 압연을 중지하여 키스롤을 빈번하게 행하는 것 자체가 불가능하여, 상기 파라미터가 경시 변화하는 경우, 롤 편심 제어 1에 나타내는 방법에서는 충분한 제어 성능을 유지할 수가 없었다.
특허 문헌 3에 기재된 상기 롤 편심 제어 2에 나타내는 방법에서는, 압연재의 선단부에서, 판 두께를 계측하기 시작하고 나서 백업 롤이 1회전 하는 동안은, 롤 편심에 의한 영향을 제거할 수가 없다는 문제가 있다. 또한, 후판 압연에서는, 압연재의 압연 길이가 짧기 때문에, 제어를 행할 수 없는 상기 구간(선단부)을 무시할 수가 없다.
또한, 롤 편심의 위상과 진폭을, 상하 백업 롤의 각각에 대해 동정하고 있는 것은 아니기 때문에, 롤 지름이 크게 다른 경우에는, 충분한 제어 성능을 유지할 수가 없다는 문제도 있다.
특허 문헌 4에 기재된 상기 롤 편심 제어 3에 나타내는 방법에서는, 롤 편심에 기인하여 발생하는 압연 하중의 변동 성분을 추출하기 위해, 백업 롤의 회전 각도에 대응시켜서, 압연 하중 변동을 기억하고 있다. 이 때문에, 다른 요인(예를 들면, 스키드 마크)에 의해 생기는 압연 하중의 변동 성분의 주기가, 백업 롤의 회전 주기에 가까운 경우는, 이 변동 성분과 롤 편심에 의한 변동 성분을 분리하는 것이 곤란하게 되어 버린다. 후판 압연에서는, 이와 같은 조건에 들어맞는 변동 성분이 많아, 충분한 제어 성능을 유지할 수가 없다는 문제가 있다.
또한, 롤 편심 제어 3에서는, 백업 롤의 회전 각도에 대응시켜서 기억한 압연 하중 변동을 직접 판독하고, 롤 갭의 제어량으로 환산하고 있다. 이 때문에, 압연 하중의 데이터는 회전 각도마다 충분히 축적되어 있을 필요가 있고, 압연 실적 데이터의 분포가 치우쳐져 있는 경우에는, 충분한 제어 성능을 유지할 수가 없었다.
본 발명은, 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적은, 롤 편심 파라미터가 경시 변화하는 경우나, 상하의 롤 지름이 다른 경우라도, 롤 편심에 기인하는 판 두께 변동을 충분히 억제할 수 있는 압연기의 판 두께 제어 장치를 제공하는 것이다.
또한, 롤 편심의 주기에 가까운 주기를 갖는 압연 하중의 변동 성분이 존재하는 경우나, 압연 실적 데이터의 분포가 치우쳐져 있는 경우라도, 마찬가지로, 상기 효과를 이룰 수 있는 압연기의 판 두께 제어 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 관한 압연기의 판 두께 제어 장치는, 상하에 배치된 워크 롤과, 워크 롤을 상하로부터 지지하는 백업 롤을 구비하고, 워크 롤에 의해 압연재를 압연하는 압연기의 판 두께 제어 장치로서,
압연 하중을 검출하는 하중 검출기와, 롤 갭을 계측하는 압하 위치 계측기와, 압연재의 압연 후의 판 두께를 검출하는 판후계와, 백업 롤의 회전 각도를, 상하의 각각에 대해 연산하는 회전 각도 연산 수단과,
하중 검출기에 의해 검출된 압연 하중, 및, 압하 위치 계측기에 의해 계측된 롤 갭에 의거하여, 압연재의 게이지 미터 판 두께를 연산하는 게이지 미터 판 두께 연산 수단과,
워크 롤에 의해 압연된 압연재의 임의 점이 판후계의 판 두께 검출 위치에 도착할 때까지, 게이지 미터 판 두께 연산 수단에 의해 연산된 상기 임의 점의 게이지 미터 판 두께를 기억하여 두는 게이지 미터 판 두께 지연 수단과,
게이지 미터 판 두께 지연 수단에 기억되어 있는 상기 임의 점의 게이지 미터 판 두께 및 판후계에 의해 검출된 임의 점의 판 두께에 의거하여, 임의 점이 워크 롤에 의해 압연되고 있은 때의 롤 편심량을 연산하는 롤 편심량 연산 수단과,
회전 각도 연산 수단에 의해 연산된 각 회전 각도에 의거하여, 롤 편심량 연산 수단에 의해 연산된 롤 편심량을, 상기 임의 점이 워크 롤에 의해 압연되고 있은 때의 상하 백업 롤의 각 회전 각도에 관련지어서 기억하는 롤 편심량 기억 수단과,
롤 편심량 기억 수단에 기억된 롤 편심량에 의거하여, 상하 백업 롤의 각각에 대해, 롤 편심의 위상 및 진폭을 연산하는 롤 편심 파라미터 연산 수단과, 롤 편심 파라미터 연산 수단의 연산 결과에 의거하여, 롤 편심에 기인하는 압연재의 판 두께 변동 성분을 억제시키도록, 상하 백업 롤의 각 회전 각도에 응한 제어 조작량을 연산하는 제어 조작량 연산 수단을 구비한 것이다.
또한, 본 발명에 관한 압연기의 판 두께 제어 장치는, 롤 편심량 기억 수단이, 상백업 롤의 회전 각도를 소정수로 분할한 때의 분할 번호와, 하백업 롤의 회전 각도를 상기 소정수로 분할한 때의 분할 번호를 종횡으로 배치한 테이블을 구비함과 함께, 롤 편심량 연산 수단에 의해 연산된 롤 편심량을 상기 테이블의 대응 셀에 기억함에 의해, 롤 편심량의 분포 곡면을 얻도록 구성한 것이다.
또한, 본 발명에 관한 압연기의 판 두께 제어 장치는, 롤 편심 파라미터 연산 수단이, 롤 편심량 기억 수단에 의해 얻어진 롤 편심량의 분포 곡면에 대해, 푸리에 해석에 의해 곡면을 근사함에 의해, 상하 백업 롤의 각각에 대해, 롤 편심의 위상과 진폭을 얻도록 구성한 것이다.
본 발명에 의하면, 롤 편심 파라미터가 경시 변화하는 경우나, 상하의 롤 지름이 다른 경우라도, 롤 편심에 기인하는 판 두께 변동을 충분히 억제할 수 있다.
또한, 롤 편심의 주기와 가까운 주기를 갖는 압연 하중의 변동 성분이 존재하는 경우나, 압연 실적 데이터의 분포가 치우쳐져 있는 경우라도, 마찬가지로, 롤 편심에 기인하는 판 두께 변동을 충분히 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에서의 압연기의 판 두께 제어 장치를 도시하는 구성도.
도 2는 도 1에 도시하는 압연기의 판 두께 제어 장치의 구체적 기능을 설명하기 위한 도면.
도 3은 롤 편심량 기억 수단에 기억된 롤 편심량의 분포 곡면을 도시하는 도면.
도 4는 도 1에 도시하는 압연기의 판 두께 제어 장치에 의해 동정된 롤 편심량의 분포 곡면을 도시하는 도면.
본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해, 첨부한 도면에 따라 이것을 설명한다. 또한, 각 도면 중, 동일 또는 상당한 부분에는 동일한 부호를 붙이고 있고, 그 중복 설명은 적절하게 간략화 내지 생략한다.
실시의 형태 1.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에서의 압연기의 판 두께 제어 장치를 도시하는 구성도, 도 2는 도 1에 도시하는 압연기의 판 두께 제어 장치의 구체적 기능을 설명하기 위한 도면이다. 도 1에서, 부호 1은 압연기에 의해 압연되는 강판 등의 압연재이고, 상하에 배치된 워크 롤(2 및 3)에 의해 압연된다. 부호 4 및 5는 상기 워크 롤(2 및 3)을 상하로부터 지지하는 백업 롤이다.
부호 6은 압연중의 압연 하중을 검출하는 하중 검출기, 부호 7은 압하 위치를 제어하기 위한 압하 위치 제어 장치이다. 압하 위치 제어 장치(7)는, 압연재(1)의 판 두께가 소망하는 값이 되도록, 롤 갭(상하 워크 롤(2 및 3)의 간극)을 제어한다. 또한, 압하 위치 제어 장치(7)에는, 압하 위치를 계측하는 압하 위치 계측기(8)가 구비되어 있다. 즉, 압하 위치 제어 장치(7)는, 이 압하 위치 계측기(8)의 기능에 의해, 롤 갭을 계측하는 것이 가능하다. 단, 롤 편심에 기인하는 롤 갭의 변화(변동 성분)를 상기 압하 위치 계측기(8)에 의해 계측할 수는 없다.
부호 9는 압연기의 출측에 마련된 판후계이다. 이 판후계(9)는, 워크 롤(2 및 3)에 의해 압연된 후의 압연재(1)의 판 두께를 검출한다. 부호 10 및 11은 백업 롤(4 및 5)의 회전 각도를 검출하기 위한 회전 각도 검출기이다. 백업 롤(4 및 5)은, 워크 롤(2 및 3)이 구동(회전)됨에 의해, 워크 롤(2 및 3)에 연동하여 회전한다. 이 때, 상백업 롤(4)의 회전 각도가 회전 각도 검출기(10)에 의해, 또한, 하백업 롤(5)의 회전 각도가 회전 각도 검출기(11)에 의해 각각 독립적으로 검출된다.
또한, 도 1은, 회전 각도 검출기(10 및 11)로서, 백업 롤(4 및 5)에 부착된 펄스 제너레이터 등을 이용한 경우의 구성을 나타내고 있다. 즉, 도 1에 도시하는 방식에서는, 회전 각도 검출기(10 및 11)는, 백업 롤(4 및 5)의 회전 각도를 직접 검출한다. 그러나, 회전 각도 검출기(10 및 11)는 이와 같은 방식으로 한정되는 것은 아니고, 상기와 마찬가지의 기능을 갖는 다른 방식을 채용한 것이라도 상관없다. 예를 들면, 백업 롤(4 및 5)에 근접 포토 센서 등을 마련하고, 백업 롤(4 및 5)의 1회전 마다의 기준 펄스를 발생시킨다. 그리고, 그 기준 펄스를 검출하고, 워크 롤(2 및 3)의 회전 각도 또는 회전 속도를 이용하여 백업 롤(4 및 5)의 회전 각도를 산출한다. 이와 같은 방식에 의해서도, 상기 회전 각도 검출기(10 및 11)를 구성하는 것은 가능하다.
또한, 본 발명에 관한 판 두께 제어 장치에는, 회전 각도 연산 수단(12), 게이지 미터 판 두께 연산 수단(13), 게이지 미터 판 두께 지연 수단(14), 롤 편심량 연산 수단(15), 롤 편심량 기억 수단(16), 롤 편심 파라미터 연산 수단(17), 제어 조작량 연산 수단(18)이라는 각종 수단이 구비되어 있다.
회전 각도 연산 수단(12)은, 백업 롤(4 및 5)의 회전 각도를, 상하의 각각에 대해 연산하는 기능을 갖는다. 즉, 회전 각도 연산 수단(12)은, 회전 각도 검출기(10)로부터의 검출 신호에 의거하여 상백업 롤(4)의 회전 각도를, 또한, 회전 각도 검출기(11)로부터의 검출 신호에 의거하여 하백업 롤(5)의 회전 각도를, 각각 0 내지 360도의 범위에서 산출한다.
게이지 미터 판 두께 연산 수단(13)은, 압연재(1)의 게이지 미터 판 두께를 연산하는 기능을 갖는다. 또한, 게이지 미터 판 두께란, 워크 롤(2 및 3)에 의해 압연되고 있을 때의 압연재(1)의 판 두께인 것이고, 압연기 직하에서의 압연재(1)의 판 두께를 의미한다. 구체적으로, 게이지 미터 판 두께 연산 수단(13)은, 하중 검출기(6)에 의해 검출된 압연 하중과, 압하 위치 계측기(8)(압하 위치 제어 장치(7))에서 계측된 롤 갭에 의거하여, 예를 들면, 다음 식(게이지 미터 판후계산의 원리식)을 사용하여, 게이지 미터 판 두께를 산출한다.
Figure 112010065412542-pct00001
여기서, SFBK는 압하 위치 계측기(8)에서 계측된 롤 갭, PFBK는 하중 검출기(6)에 의해 계측된 압연 하중, M은 밀 강성, hCal GM(head)는 압연재(1)의 선단부의 게이지 미터 판 두께이다. 게이지 미터 판 두께는, 상기 식 1로 표시하는 바와 같이, 압연재(1)의 선단부의 게이지 미터 판 두께를 기준으로 하여 편차(△hCal GM)로서 산출된다. 그리고, 이 연산은, 압연재(1)의 선단부터 미단(尾端)에 걸쳐서 행하여진다.
게이지 미터 판 두께 지연 수단(14)은, 워크 롤(2 및 3)에 의해 압연된 압연재(1)의 임의의 점(예를 들면, A점)이 판후계(9)의 판 두께 검출 위치에 도달할 때까지, 게이지 미터 판 두께 연산 수단(13)에 의해 연산된 상기 A점의 게이지 미터 판 두께를 기억하여 두는 기능을 갖는다. 또한, 게이지 미터 판 두께 지연 수단(14)은, 상기 A점이 압연기 직하에서 압연되고 있을 때의 롤 편심 제어(제어 조작량 연산 수단(18))의 출력치를, 이 A점의 게이지 미터 판 두께와 함께 기억하여 둔다.
이러한 기능에 의해, 판후계(9)에서 상기 A점의 실적(實積) 판 두께가 측정된 때에, 실적 판 두께와, A점의 게이지 미터 판 두께 및 롤 편심 제어의 출력치를 비교할 수 있도록 된다. 또한, 게이지 미터 판 두께 지연 수단(14)에 의한 상기 동작도, 압연재(1)의 선단부터 미단에 걸쳐서 행하여진다.
롤 편심량 연산 수단(15)은, 압연재(1)의 임의의 점(예를 들면, 상기 A점)에 관해, 롤 편심량을 연산하는 기능을 갖는다. 구체적으로, 롤 편심량 연산 수단(15)은, 게이지 미터 판 두께 지연 수단(14)에 기억되어 있는 A점의 게이지 미터 판 두께와, 판후계(9)에 의해 검출된 A점의 판 두께(실적 판 두께)에 의거하여, 다음 식을 이용하여 롤 편심량(△SNEW RF)을 산출한다. 즉, 롤 편심량 연산 수단(15)에 의해 연산된 상기 롤 편심량(△SNEW RF)은, 상기 A점이 압연기 직하에서 압연되고 있은 때에 발생한 것이다.
Figure 112010065412542-pct00002
여기서, △hMES는 판후계(9)에 의한 실적 판 두께로부터 구하여진 A점의 판 두께 편차, △hCal GM은 A점이 압연기 직하에서 압연되고 있은 때의 게이지 미터 판 두께 편차, △SUse RE는 A점이 압연기 직하에서 압연되고 있은 때의 롤 편심 제어의 출력치, △SNew RE(head)는 압연재(1)의 선단부에서의 롤 편심량 계산치이다.
또한, 롤 편심량 연산 수단(15)은, 상기 식 2를 이용하여 롤 편심량(△SNe wRE)을 산출할 때에, A점의 게이지 미터 판 두께와 롤 편심 제어의 출력치를 게이지 미터 판 두께 지연 수단(14)으로부터 판독하여야 한다. 구체적으로, 상기 동작은, 이하의 방법에 의해 실현할 수 있다.
즉, 게이지 미터 판 두께 지연 수단(14)은, 상기 식(1)으로부터 얻어진 A점의 게이지 미터 판 두께 편차(△hCal GM)를, A점이 압연기 직하에서 압연되고 있은 때의 롤 편심 제어의 출력치와 함께, 하백업 롤(5)의 회전 각도와 관련지어서 기억하여 둔다. 그리고, 롤 편심량 연산 수단(15)은, 게이지 미터 판 두께 지연 수단(14)으로부터의 판독을 행할 때에, 다음 식에 의해 산출된 각도(θBot DLY)에서의 기억치를 취득한다.
Figure 112010065412542-pct00003
여기서, θBot R은 회전 각도 연산 수단(12)에 의해 연산된 하백업 롤(5)의 회전 각도, θBot TRS는 압연재(1)의 선단이 압연기 직하에서 압연되고 나서 판후계(9)의 판 두께 검출 위치에 도달하기 까지의 사이에서 하백업 롤(5)이 회전한 각도이다.
이와 같이, 롤 편심량 연산 수단(15)은, 게이지 미터 판 두께 및 실적 판 두께의 각 편차로부터 롤 편심량을 추정하기 때문에, 예를 들면, 스키드 마크에 의해 생기는 압연 하중의 변동 성분이 백업 롤(4 및 5)의 회전 주기에 가까운 경우라도, 이 스키드 마크에 의한 압연 하중의 변동 성분에 영향을 받지 않고, 롤 편심량을 적절하게 구할 수 있도록 된다.
또한, 롤 편심량 연산 수단(15)에 의한 상기 연산은, 압연재(1)의 선단부터 미단에 걸쳐서 행하여지고, 압연재(1)가 압연기로 압연되고 있는 동안, 및 판후계(9)에서 판 두께의 계측이 행하여지고 있는 동안에 실시된다.
롤 편심량 기억 수단(16)은, 롤 편심량 연산 수단(15)에 의해 연산된 상기 A점에 관한 롤 편심량(△SNew RE)를, A점이 압연기 직하에서 압연되고 있은 때의 상하백업 롤(4 및 5)의 각 회전 각도에 관련지어서 기억하는 기능을 갖는다. 구체적으로, 롤 편심량 기억 수단(16)은, 롤 편심량(△SNew RE)을, 회전 각도 연산 수단(12)에 의해 연산된 상백업 롤(4)의 회전 각도 및 하백업 롤(5)의 회전 각도와 함께 기억한다. 또한, 상술한 바와 같이, 롤 편심량 연산 수단(15)에 의해 연산된 롤 편심량(△SNew RE)은, 압연재(1)가 압연기 직하에서 압연되고 있은 때의 것이다. 이 때문에, 상기 롤 편심량(△SNew RE)과 함께 기억하는 백업 롤(4 및 5)의 회전 각도(θi MAP)은, 다음 식에서 구한다.
Figure 112010065412542-pct00004
여기서, θi R은 회전 각도 연산 수단(12)에 의해 연산된 백업 롤(4 또는 5)의 회전 각도, θi TRS는 압연재(1)의 선단이 압연기 직하에서 압연되고 나서 판후계(9)의 판 두께 검출 위치에 도달하기 까지의 동안에 백업 롤(4 또는 5)이 회전한 각도, i는 상백업 롤 또는 하백업 롤(5)을 나타내는 첨자이다.
다음에, 상기 게이지 미터 판 두께 지연 수단(14), 롤 편심량 연산 수단(15), 롤 편심량 기억 수단(16)의 각 기능에 관해, 도 2에 의거하여 구체적으로 설명한다.
실제의 제어에 있어서, 데이터의 기억 및 판독은, 백업 롤(4 및 5)의 1회전을 각각 균 등하게 n등분함에 의해, 그 분할 번호로 관리된다. 도 2는, 1회전을 36분할(n=36)한 예를 도시하고 있다.
또한, 도 2는, 압연재(1)의 임의의 점(A1점)이 워크 롤(2 및 3)에 의해 압연되고 있는 상태를 도시하고 있다. 이 때, 상백업 롤(4)의 분할No 20의 부분이 그 하단에, 하백업 롤(5)의 분할No 34의 부분이 그 상단에 위치하고 있다. 따라서 게이지 미터 판 두께 지연 수단(14)은, 이 때(A1 점이 압연기 직하에서 압연되고 있을 때)의 게이지 미터 판 두께 편차(△hCal GM)와, 롤 편심 제어의 출력치(롤 편심량(사용치))를, 하백업 롤(5)의 분할No 34의 난에 기억하여 둔다.
그리고, 게이지 미터 판 두께 지연 수단(14)은, 상술의 동작을 압연재(1)의 선단부터 미단에 걸쳐서 행하고, 도 2의 표를 메꾸어 간다. 즉, 하백업 롤(5)의 각 분할No에 대해, 게이지 미터 판 두께와 롤 편심량(사용치)을 기억한다.
한편, 롤 편심량 연산 수단(15)은, 롤 편심량을 연산할 때에, 판후계(9)에 의해 실적 판 두께가 검출된 점의 게이지 미터 판 두께와 롤 편심량(사용치)을, 게이지 미터 판 두께 지연 수단(14)으로부터 판독한다. 도 2는, 압연재(1)의 A2점이 판후계(9)의 판 두께 검출 위치에 배치되어 있는 상태를 도시하고, 또한, 이 A2점이 압연기 직하에서 압연되고 있던 때, 상백업 롤(4)의 분할No가 10, 하백업 롤(5)의 분할No가 4였던 것을 나타내고 있다. 이러한 경우, 롤 편심량 연산 수단(15)은, 판후계(9)에 의해 검출된 A2점의 실적 판 두께와, 게이지 미터 판 두께 지연 수단(14)의 하백업 롤(5)의 분할No 4의 난에 기억되어 있는 게이지 미터 판 두께 및 롤 편심량(사용치)에 의거하여, 롤 편심량을 연산한다.
롤 편심량 기억 수단(16)은, 상기 롤 편심량 연산 수단(15)의 연산 결과를, 백업 롤(4 및 5)의 각 분할No에 관련지어서 기억하기 위한 테이블을 구비하고 있다. 즉, 이 테이블은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 상하 백업 롤(4 및 5)의 각 회전 각도를 n분할한 때의 분할 번호가 종횡으로 배치되어 있다. 그리고, 롤 편심량 기억 수단(16)은, 롤 편심량 연산 수단(15)에 의해 연산된 롤 편심량을, 이 테이블의 대응 셀에 기억시켜서, 롤 편심량의 분포 곡면을 얻는다.
예를 들면, 롤 편심량 연산 수단(15)에 의해 상기 A2점에 관한 연산 결과가 얻어진 경우는, 그 결과를, 상백업 롤(4)의 분할No 10과 하백업 롤(5)의 분할No 4가 교차한 셀에, 롤 편심량(차회치)으로서 기억하여 둔다. 도 3은 롤 편심량 기억 수단에 기억된 롤 편심량의 분포 곡면을 도시하는 도면이고, 얻어진 분포 곡면의 한 예를 도시한 것이다.
그리고, 롤 편심 파라미터 연산 수단(17)은, 롤 편심량 기억 수단(16)에 기억된 롤 편심량에 의거하여, 상하 백업 롤(4 및 5)의 각각에 관해, 롤 편심 파라미터, 즉 롤 편심의 위상(위치)과 진폭을 연산한다. 구체적으로, 롤 편심 파라미터 연산 수단(17)은, 도 3에 도시하는 롤 편심량의 분포 곡면에 대해, 푸리에 해석에 의해 곡면을 근사함에 의해, 상하 백업 롤(4 및 5)의 각각에 관해, 롤 편심의 위상과 진폭을 산출한다.
여기서, 롤 편심의 파형이 1차 성분 및 2차 성분을 갖는 것으로 하면, 그 파형은, 다음 식에 의해 표시된다.
Figure 112010065412542-pct00005
또한, 롤 편심 파라미터를 산출하는 방법을 다음 식에 표시한다. 여기서는, 도 2에 도시하는 예와 같이, 백업 롤(4 및 5)의 각 1회전을 36분할(n=36)한 경우를 나타내고 있다.
Figure 112010065412542-pct00006
이다.
또한, K=1은 1차 성분, K=2는 2차 성분, L=1은 top, L=2는 bot를 나타내고 있다.
롤 편심 파라미터 연산 수단(17)의 연산에 의해 얻어지는 상기 롤 편심 파라미터는, 후판 압연과 같이 압연재(1)의 길이가 짧은 경우는, 압연 1개마다 갱신한다. 또한, 박판 압연과 같이 압연재(1)의 길이가 긴 경우는, 압연중에, 몇회나 갱신을 반복한다. 이와 같이 구성하면, 롤 편심 파라미터가 경시 변화하는 경우라도, 그 변화에 추종할 수 있고, 최신의 상태를 항상 유지하여 두는 것이 가능해진다.
또한, 상술한 바와 같이, 푸리에 변환에 의해, 롤 편심량 기억 수단(16)에 기억되어 있는 롤 편심량의 분포 곡면을 동정하고 있기 때문에, 백업 롤(4 및 5)의 회전 각도에 대한 압연 실적 데이터의 분포가 치우쳐져 있어도, 모든 회전 각도에 대해 적절한 제어량을 얻을 수 있게 된다.
도 4은 도 1에 도시하는 압연기의 판 두께 제어 장치에 의해 동정된 롤 편심량의 분포 곡면을 도시하는 도면이다. 즉, 도 4는 롤 편심 파라미터를 동정하여 롤 편심량의 분포 곡면을 재현한 예이고, 도 3에서 도시한 실적의 분포 곡면에 대응하는 것이다. 도 4로 부터 알 수 있는 바와 같이, 롤 편심의 1차 파형 및 2차 파형이 정밀도 좋게 재현되어 있다.
그리고, 제어 조작량 연산 수단(18)은, 롤 편심 파라미터 연산 수단(17)의 연산 결과에 의거하여, 롤 편심에 기인하는 압연재(1)의 판 두께 변동 성분을 억제시키도록, 상하 백업 롤(4 및 5)의 각국전 각도에 응한 제어 조작량을 연산한다. 구체적으로, 제어 조작량 연산 수단(18)은, 회전 각도 연산 수단(12)에 의해 연산된 상하 백업 롤(4 및 5)의 각국전 각도와, 상술한 롤 편심 파라미터를 이용하여, 다음 식에 의해 제어 조작량(△Sref RE)을 산출한다.
Figure 112010065412542-pct00007
여기서, G는 제어 게인, θTOP R, θBOT R는 상하 백업 롤(4 및 5)의 각 회전 각도이다. 그리고, 압하 위치 제어 장치(7)는, 제어 조작량 연산 수단(18)으로부터 입력되는 제어 조작량에 의거하여, 압하 위치를 적절하게 제어한다. 또한, 제어 조작량 연산 수단(18)으로부터의 제어 조작량의 출력에 즈음하여서는, 압하 위치 제어 장치(7)의 응답 지연을 고려하여야 한다. 이 때문에, 제어 조작량 연산 수단(18)은, θTOP R, θBOT R를 응답 지연 분으로 보정하여 사전에 출력함에 의해, 상기 문제를 해결한다.
또한, 롤 편심 파라미터는, 압연 1개마다는 크게 변화하지 않기 때문에, 압연재(1)의 선단에서 윗식을 이용하여 제어 조작량을 출력하는 것이 가능하다.
본 발명의 실시의 형태 1에 의하면, 상술한 바와 같이, 롤 편심 파라미터가 경시 변화하는 경우나, 상하 백업 롤(4 및 5)의 지름이 다른 경우라도, 롤 편심에 기인하여 발생하는 판 두께 변동을 충분히 억제할 수 있다. 또한, 롤 편심의 주기와 가까운 주기를 갖는 압연 하중의 변동 성분이 존재하는 경우나, 압연 실적 데이터의 분포가 치우쳐져 있는 경우라도, 마찬가지로, 롤 편심에 기인하여 발생하는 판 두께 변동을 충분히 억제할 수 있다.
이 때문에, 고품질의 제품을 제조하는 것이 가능해진다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명에 관한 압연기의 판 두께 제어 장치는, 상하에 배치된 롤에 의해 압연재를 압연하는 압연기에 대해, 적용이 가능하다.
1 : 압연재
2, 3 : 워크 롤
4, 5 : 백업 롤
6 : 하중 검출기
7 : 압하 위치 제어 장치
8 : 압하 위치 계측기
9 : 판후계
10, 11 : 회전 각도 검출기
12 : 회전 각도 연산 수단
13 : 게이지 미터 판 두께 연산 수단
14 : 게이지 미터 판 두께 지연 수단
15 : 롤 편심량 연산 수단
16 : 롤 편심량 기억 수단
17 : 롤 편심 파라미터 연산 수단
18 : 제어 조작량 연산 수단

Claims (3)

  1. 상하에 배치된 워크 롤과,
    상기 워크 롤을 상하로부터 지지하는 백업 롤을 구비하고,
    상기 워크 롤에 의해 압연재를 압연하는 압연기의 판 두께 제어 장치로서,
    압연 하중을 검출하는 하중 검출기와,
    롤 갭을 계측하는 압하 위치 계측기와,
    상기 압연재의 압연 후의 판 두께를 검출하는 판후계와,
    상기 백업 롤의 회전 각도를, 상하의 각각에 대해 연산하는 회전 각도 연산 수단과,
    상기 하중 검출기에 의해 검출된 압연 하중, 및, 상기 압하 위치 계측기에 의해 계측된 롤 갭에 의거하여, 상기 압연재의 게이지 미터 판 두께를 연산하는 게이지 미터 판 두께 연산 수단과,
    상기 워크 롤에 의해 압연된 상기 압연재의 임의 점이 상기 판후계의 판 두께 검출 위치에 도착할 때까지, 상기 게이지 미터 판 두께 연산 수단에 의해 연산된 상기 임의 점의 게이지 미터 판 두께를 기억하여 두는 게이지 미터 판 두께 지연 수단과,
    상기 게이지 미터 판 두께 지연 수단에 기억되어 있는 상기 임의 점의 게이지 미터 판 두께, 및, 상기 판후계에 의해 검출된 상기 임의 점의 판 두께에 의거하여, 상기 임의 점이 상기 워크 롤에 의해 압연되고 있은 때의 롤 편심량을 연산하는 롤 편심량 연산 수단과,
    상기 회전 각도 연산 수단에 의해 연산된 각 회전 각도에 의거하여, 상기 롤 편심량 연산 수단에 의해 연산된 롤 편심량을, 상기 임의 점이 상기 워크 롤에 의해 압연되고 있은 때의 상기 상하 백업 롤의 각 회전 각도에 관련지어서 기억하는 롤 편심량 기억 수단과,
    롤 편심량 기억 수단에 기억된 롤 편심량에 의거하여, 상기 상하 백업 롤의 각각에 대해, 롤 편심의 위상 및 진폭을 연산하는 롤 편심 파라미터 연산 수단과,
    상기 롤 편심 파라미터 연산 수단의 연산 결과에 의거하여, 롤 편심에 기인하는 상기 압연재의 판 두께 변동 성분을 억제시키도록, 상기 상하 백업 롤의 각 회전 각도에 응한 제어 조작량을 연산하는 제어 조작량 연산 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 압연기의 판 두께 제어 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    롤 편심량 기억 수단은, 상백업 롤의 회전 각도를 소정수로 분할한 때의 분할 번호와, 하백업 롤의 회전 각도를 상기 소정수로 분할한 때의 분할 번호를 종횡으로 배치한 테이블을 구비함과 함께, 롤 편심량 연산 수단에 의해 연산된 롤 편심량을 상기 테이블의 대응 셀에 기억함에 의해, 롤 편심량의 분포 곡면을 얻는 것을 특징으로 하는 압연기의 판 두께 제어 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    롤 편심 파라미터 연산 수단은, 롤 편심량 기억 수단에 의해 얻어진 롤 편심량의 분포 곡면에 대해, 푸리에 해석에 의해 곡면을 근사함에 의해, 상하 백업 롤의 각각에 대해, 롤 편심의 위상과 진폭을 얻는 것을 특징으로 하는 압연기의 판 두께 제어 장치.
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