KR101214348B1

KR101214348B1 - 판 압연기 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR101214348B1
Application number: KR1020107009643A
Authority: KR
Inventors: 시게루 오가와; 아쯔시 이시이; 요오지 나까무라; 야스히로 히가시다
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2007-11-02
Filing date: 2008-10-30
Publication date: 2012-12-20
Also published as: CN101842173B; EP2221121B1; TWI340673B; CA2703890A1; US20110041580A1; EP2221121A4; AU2008319728A1; JP4538088B2; JPWO2009057820A1; WO2009057820A1; TW200932388A; US8720242B2; CA2703890C; CN101842173A; KR20100072329A; AU2008319728B2; EP2221121A1; BRPI0818922B1

Abstract

본 발명은, 압연재의 휨에 의한 통판 트러블, 굴곡, 전파, 소파 등의 판폭 방향으로 관통한 파 형상 평탄도 불량을 해소하기 위해, 상하 한 쌍의 작업 롤과, 상기 한 쌍의 롤을 각각 독립적으로 구동하는 한 쌍의 전동기와, 한쪽의 전동기는 롤 회전 속도를 제어 목표치로 하여 제어하고, 다른 쪽의 전동기는 상기 전동기에 의해 구동되는 작업 롤로부터 압연재에 가해지는 압연 토크가 대략 일정해지는 것을 제어 목표로 하여 구동 토크를 제어량으로 하여 제어하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 판 압연기 및 판 압연기의 제어 방법을 제공한다.

Description

판 압연기 및 그 제어 방법{STRIP ROLLING MILL AND ITS CONTROL METHOD}

본 발명은, 상하 한 쌍의 작업 롤이 각각 독립된 전동기에 의해 구동력이 공급되도록 구성된 판 압연기 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

상하 한 쌍의 작업 롤이 각각 독립된 전동기에 의해 구동력이 공급되도록 구성된 판 압연기에 의한 판 압연에 있어서는, 압연재의 휨에 의한 통판(通板) 트러블, 혹은 굴곡, 전파(全波), 소파(小波) 등이라고 불리는 판 폭 방향으로 관통한 파(波) 형상에 의한 평탄도 불량이 확률적으로 발생하므로, 이들의 발생을 방지하는 기술이 여러가지 제안되어 있다.

예를 들어, 압연재의 휨을 제어하는 기술로서는, 전방 패스의 압연 하중, 압연 토크의 실적치로부터, 당해 패스에서 발생하는 압연 휨량을 계산하고, 이것을 방지하기 위한 상하 롤 주속도차(周速度差)의 설정 변경 제어량을 산출하고, 당해 산출한 상하 롤 주속도차의 설정 변경 제어량에 기초하여 롤 주속도를 제어하는 방법이 있다(예를 들어, 일본 특허 출원 공개 평7-164031호 공보 참조).

그러나 휨을 방지하기 위한 상하 롤 주속도차의 설정 변경 제어량은 각종 외란 요인에 의해 변화되므로, 이것을 정확하게 산출하는 것은 곤란하다. 이로 인해, 이 방법은 일정한 효과를 발휘하지만, 휨을 전무하게 할 수는 없다.

또한, 소파?굴곡을 방지하는 기술로서는, 압연재가 상부로 휘게 되도록 상하 롤의 주속도차를 제어하는 판 압연 방법이 있다(예를 들어, 일본 특허 출원 공개 제2002-346617호 공보 참조). 이것은, 소파 혹은 굴곡이라고 불리는 판 폭 전체에 걸친 파 형상이, 압연기 출구측에서 압연재가 아래로 휘게 되어 롤러 테이블에 충돌함으로써 발생하는 것을 해명한 것에 기초하는 기술이다. 그러나 롤러 테이블에 충돌하지 않고 발생하는 소파?굴곡도 있어, 이 경우에는 효과가 없다.

또한, 압연기의 전동기 구동 제어의 일 기능으로서, 상하 롤의 구동 토크차를 작게 하기 위한 로드 밸런스 제어가 실용화되어 있다{예를 들어, 후지 시보[Vol.73, No.11, pp.614 내지 618(2000)] 참조}. 이것은 상하 토크차를 검출하여 상하의 롤 회전 속도차를 제어하는 시스템으로, 압연 설비 보호를 주 목적으로 하고 있고, 압연 속도 제어의 외란이 되는 것을 피하기 위해 시정수(時定數)가 큰 완만한 제어로 되어 있어, 휨이나 굴곡을 방지하는 효과는 얻어지지 않는다.

그런데 본 발명과는 목적이 완전히 다르지만, 일본 특허 출원 공개 소54-71064호 공보와 일본 특허 출원 공개 소60-9509호 공보에는 본 발명과 유사한 실시 형태가 개시되어 있다. 이들 발명은 상하 롤의 주속 혹은 토크에 적극적으로 차를 부여하여 압연재에 부가적인 전단 소성 변형을 부여하는, 소위 이주속(異周速) 압연을 실행하기 위한 기술이다.

본 발명의 해결해야 할 과제는, 압연재의 휨에 의한 통판 트러블, 혹은 굴곡, 전파, 소파 등이라고 불리는 판 폭 방향으로 관통한 파 형상에 의한 평탄도 불량을 해소할 수 있는 판 압연기 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해, 휨 혹은 판 폭 방향으로 관통한 파 형상에 의한 평탄도 불량의 발생 메커니즘에 대해 널리 연구를 행한 결과, 이하의 기술적 지식을 얻었다.

(A) 휨이나 굴곡이 발생하는 경우는, 상하 작업 롤의 압연 토크 밸런스가 크게 변화되는 것.

(B) 보다 구체적으로는, 압연재가 상부로 휘게 되는 경우는 하부 압연 토크가 증가 방향, 상부 압연 토크가 감소 방향으로 급격하게 변화되고, 압연재가 하부로 휘게 되는 경우는 그 역방향의 토크 변화가 발생하는 것.

(C) 굴곡을 발생하는 경우는, 상하 작업 롤의 압연 토크의 밸런스가 연속적 또한 주기적으로 변화되는 것.

(D) 나아가서는, 압연 트러블을 야기시키는 큰 휨의 경우에는, 예를 들어 핫 스트립 마무리 압연의 경우, 롤 1개당 토크의 절대치의 50％를 초과하는 매우 큰 토크 변화가 1초 전후의 단시간 동안에 상하 롤에서 역방향으로 발생하는 것. 또한, 이러한 경우라도 상하 롤의 토크의 합계치는 대략 일정치를 유지하고 있는 것.

(E) 이상으로부터, 상하 작업 롤의 압연 토크 밸런스의 변화를 억제하는 고응답의 구동 제어를 행하면, 휨 혹은 판 폭 방향으로 관통한 파 형상에 의한 평탄도 불량을 방지할 수 있는 것.

그리고 본 발명자들은, 다양한 실험적 검토 및 이론적 검토를 거듭한 결과, 압연 속도 제어와 모순되지 않는 제어 방안으로서, 한쪽의 작업 롤을 구동하는 전동기는 롤 회전 속도를 제어 목표치로 하여 제어하고, 다른 쪽의 작업 롤을 구동하는 전동기에 대해서는 상기 전동기에 의해 구동되는 작업 롤로부터 압연재에 가해지는 압연 토크가 대략 일정해지는 것을 제어 목표로 하여 구동 토크를 제어량으로 하여 제어한다고 하는, 종래 기술에는 없는 신규의 제어 방식을 채용함으로써, 상하 작업 롤의 압연 토크 밸런스의 변화를 억제하는 고응답의 구동 제어를 실현할 수 있는 것을 발견하였다.

여기서, 압연 토크를 대략 일정하게 한다고 하는 것은, 상하 압연 토크 합계치에 대한 토크 제어측의 작업 롤의 압연 토크의 비율의 시계열적 변화를, 압연 출구측 판 두께의 100배에 상당하는 길이를 압연하는 동안에 합계 토크의 10％ 정도 이하로 하는 것으로 하고, 바람직하게는 5％ 정도 이하로 하는 것으로 한다.

(1) 상기한 지식?발견에 기초하여, 본 발명자들은 압연재의 휨에 의한 통판 트러블, 혹은 굴곡, 전파, 소파 등이라고 불리는 판 폭 방향으로 관통한 파 형상에 의한 평탄도 불량을 해소할 수 있는 판 압연기에 상도하였다. 당해 발명은, 상하 한 쌍의 작업 롤과, 상기 한 쌍의 작업 롤을 각각 독립적으로 구동하는 한 쌍의 전동기를 갖는 판 압연기이며, 한쪽의 전동기는 롤 회전 속도를 제어 목표치로 하여 제어하고, 다른 쪽의 전동기에 대해서는 상기 전동기에 의해 구동되는 작업 롤로부터 압연재에 가해지는 압연 토크가 대략 일정해지는 것을 제어 목표로 하여 구동 토크를 제어량으로 하여 제어하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 판 압연기이다.

그런데 상기 본 발명과는 목적이 완전히 다르지만, 전술한 바와 같이 일본 특허 출원 공개 소54-71064호 공보와 일본 특허 출원 공개 소60-9509호 공보에는 본 발명과 유사한 실시 형태가 개시되어 있다. 이들 발명은 상하 롤의 주속 혹은 토크에 적극적으로 차를 부여하여 압연재에 부가적인 전단 소성 변형을 부여하는, 소위 이주속 압연을 실행하기 위한 기술이다.

일본 특허 출원 공개 소54-71064호 공보에는, 상하 어느 한쪽의 작업 롤의 구동 전동기에 속도 설정 회로를 설치하고, 또한 상기 속도 설정된 작업 롤에 있어서의 토크에 대해 지정된 토크비 혹은 토크차를 부여하여 다른 쪽의 작업 롤을 구동하는 토크 비교 제어 장치를 설치한 압연기가 개시되어 있다. 이 기술에서는 롤 속도 설정을 행하지 않는 작업 롤의 구동은 토크 제어가 되지만, 이 토크 제어 목표치는 롤 속도 제어를 실시하는 구동 전동기의 토크 실적 신호를 기준으로 하여 정하는 구성으로 되어 있다. 그러나 본 발명자들의 연구에 따르면, 롤 속도 제어를 실시하고 있는 구동 전동기의 토크는, 압연재의 압연기로의 진입 각도 등의 변화에 의해 크게 또한 급격하게 변화될 가능성이 있고, 그러한 경우, 이것을 직접 제어 회로에 입력하여 다른 쪽의 토크 제어 목표치를 정하는 상기 발명에서는, 토크 제어 목표치 자체도 크게 또한 급격하게 변동되게 되어, 본 발명과 같이 속도 제어를 실시하지 않는 측의 압연 토크를 대략 일정하게 제어하는 것이 불가능해져, 휨이나 굴곡의 발생을 방지할 수는 없다.

또한, 일본 특허 출원 공개 소60-9509호 공보에는, 상하 작업 롤 중, 한쪽의 작업 롤을 구동하는 전동기를 속도 제어로 하고, 다른 쪽의 작업 롤의 전동기는, 압연에 필요한 압연 토크로부터 상기 속도 제어를 실행하고 있는 롤측의 토크를 뺀 값을 토크 목표치로 하여 토크 제어를 행하는 제어 방법이 개시되어 있다. 본 발명자들의 연구에 따르면, 상기한 바와 같이 롤 속도 제어를 실시하고 있는 작업 롤의 토크는, 압연재의 압연기로의 진입 각도 등의 변화에 의해 크게 또한 급격하게 변화될 가능성이 있지만, 이러한 경우라도 상하 작업 롤 토크의 합계치의 변화는 작은 것을 알고 있다. 따라서, 합계 토크로부터 속도 제어를 실시하고 있는 작업 롤 토크 실적치를 뺀 경우, 속도 제어를 실시하고 있는 작업 롤 토크가 크게 변화된 경우, 다른 쪽의 롤의 토크 목표치는 속도 제어 롤과는 반대 방향으로 크게 변동되게 되어, 본 발명과 같이 속도 제어를 실시하지 않는 측의 압연 토크를 대략 일정하게 제어하는 것이 불가능해져, 휨이나 굴곡의 발생을 방지할 수는 없다.

또한, 상기한 2개의 이주속 압연에 관한 발명에서는, 구동 토크와 압연 토크를 구별하고 있지 않은 것도 있어, 예를 들어 가감속시에는 구동계나 보강 롤의 관성의 영향에 의해 압연재와 작업 롤의 사이에 작용하는 압연 토크를 대략 일정하게 제어하는 것이 곤란해진다고 하는 문제도 있다.

(2) 본 발명자들은, 또한 압연재가 물려 들어가기 전인 무부하시의 이상(異常) 회전을 예비적으로 방지할 수 있는 판 압연기에 상도하였다. 당해 발명은, 압연재가 물려 들어가기 전에는 롤 회전 속도를 제어 목표치로 하여 양쪽의 전동기를 제어하고, 압연재가 물려 들어간 후에 한쪽의 전동기의 제어를, 구동 토크를 제어량으로 하는 제어로 절환하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 판 압연기이다.

(3) 본 발명자들은, 또한 압연재가 물려 들어간 후인 무부하시의 이상 회전을 예비적으로 방지할 수 있는 판 압연기에 상도하였다. 당해 발명은, 압연재 후미 단부 통과 전까지, 한쪽의 전동기에 대해 구동 토크를 제어량으로 하는 제어를 계속해서 행하고, 후미 단부 통과 직전에, 양쪽의 전동기에 대해 롤 회전 속도를 제어 목표치로 하는 제어로 절환하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 판 압연기이다.

(4) 본 발명자들은, 가감속이 심한 압연 조건하라도 상하 작업 롤의 압연 토크 밸런스를 유지할 수 있는 판 압연기에 상도하였다. 당해 발명은, 구동 토크 측정치로부터 구동계 및 롤계의 관성력에 기인하는 토크를 뺀 압연 토크가 제어 목표치에 일치하도록, 구동 토크 제어량을 부여하여 전동기를 제어하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 판 압연기이다.

(5) 마찬가지로, 본 발명자들은, 가감속이 심한 압연 조건하라도 상하 작업 롤의 압연 토크 밸런스를 유지할 수 있는 판 압연기에 상도하였다. 당해 발명은, 스핀들 토크 측정치로부터 롤계의 관성력에 기인하는 토크를 뺀 압연 토크가 제어 목표치에 일치하도록, 구동 토크 제어량을 부여하여 전동기를 제어하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 판 압연기이다.

(6) 또한, 본 발명자들은, 보다 상하 작업 롤의 압연 토크 밸런스를 유지할 수 있는 판 압연기에 상도하였다. 당해 발명은, 구동 토크를 제어하는 전동기의 구동 토크 제어 목표치를 압연 중에 변경하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 판 압연기이다.

(7) 그 일례가, 압연 중에 변경하는 상기 구동 토크 제어 목표치를, 램프 형상으로 변경하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 상기 (6)에 기재된 판 압연기이다.

(8) 다른 일례가, 압연 중에 변경하는 상기 구동 토크 제어 목표치를, 롤 회전 속도를 제어 목표치로 하여 제어하는 전동기에 의해 구동되는 작업 롤의 구동 토크 측정치 또는 스핀들 토크 측정치에 기초하여 시계열적 평활화 처리를 경유하여 변경하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 상기 (6) 또는 (7)에 기재된 판 압연기이다.

(9) 또 다른 일례가, 압연 중에 변경하는 상기 구동 토크 제어 목표치를, 압연 하중의 변동에 따라서 변경하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 상기 (6) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 판 압연기이다.

(10) 덧붙여, 본 발명자들은, 압연재의 휨에 의한 통판 트러블, 혹은 굴곡, 전파, 소파 등이라고 불리는 판 폭 방향으로 관통한 파 형상에 의한 평탄도 불량을 해소할 수 있는 판 압연기의 제어 방법에 상도하였다. 당해 발명은, 상하 한 쌍의 작업 롤이 각각 독립된 전동기에 의해 구동력이 공급되도록 구성된 판 압연기의 제어 방법이며, 한쪽의 전동기는 롤 회전 속도를 제어 목표치로 하여 제어하고, 다른 쪽의 전동기에 대해서는 상기 전동기에 의해 구동되는 작업 롤로부터 압연재에 가해지는 압연 토크가 대략 일정해지는 것을 제어 목표로 하여 구동 토크를 제어량으로 하여 부여하여 제어하는 것을 특징으로 하는 판 압연기의 제어 방법이다.

(11) 본 발명자들은, 또한 압연재가 물려 들어가기 전인 무부하시의 이상 회전을 예비적으로 방지할 수 있는 판 압연기의 제어 방법에 상도하였다. 당해 발명은, 압연재가 물려 들어가기 전에는 롤 회전 속도를 제어 목표치로 하여 양쪽의 전동기를 제어하고, 압연재가 물려 들어간 후에 한쪽의 전동기의 제어를, 구동 토크를 제어량으로 하여 부여하는 제어로 절환하는 것을 특징으로 하는 상기 (10)에 기재된 판 압연기의 제어 방법이다.

(12) 본 발명자들은, 또한 압연재가 물려 들어간 후인 무부하시의 이상 회전을 예비적으로 방지할 수 있는 판 압연기의 제어 방법에 상도하였다. 당해 발명은, 압연재 후미 단부 통과 전까지, 한쪽의 전동기에 대해 구동 토크를 제어량으로 하는 제어를 계속해서 행하고, 후미 단부 통과 직전에, 양쪽의 전동기에 대해 롤 회전 속도를 제어 목표치로 하는 제어로 절환하는 것을 특징으로 하는 상기 (10) 또는 (11)에 기재된 판 압연기의 제어 방법이다.

(13) 본 발명자들은, 가감속이 심한 압연 조건하라도 상하 작업 롤의 압연 토크 밸런스를 유지할 수 있는 판 압연기의 제어 방법에 상도하였다. 당해 발명은, 구동 토크 측정치로부터 구동계 및 롤계의 관성력에 기인하는 토크를 뺀 압연 토크가 제어 목표치에 일치하도록, 구동 토크 제어량을 부여하여 전동기를 제어하는 것을 특징으로 하는 상기 (10) 내지 (12) 중 어느 하나에 기재된 판 압연기의 제어 방법이다.

(14) 마찬가지로, 본 발명자들은 가감속이 심한 압연 조건하라도 상하 작업 롤의 압연 토크 밸런스를 유지할 수 있는 판 압연기의 제어 방법에 상도하였다. 당해 발명은, 스핀들 토크 측정치로부터 롤계의 관성력에 기인하는 토크를 뺀 압연 토크가 제어 목표치에 일치하도록, 구동 토크 제어량을 부여하여 전동기를 제어하는 것을 특징으로 하는 상기 (10) 내지 (12) 중 어느 하나에 기재된 판 압연기의 제어 방법이다.

(15) 또한, 본 발명자들은, 보다 상하 작업 롤의 압연 토크 밸런스를 유지할 수 있는 판 압연기의 제어 방법에 상도하였다. 당해 발명은, 구동 토크를 제어하는 전동기의 구동 토크 제어 목표치를 압연 중에 변경하는 것을 특징으로 하는 상기 (10) 내지 (14) 중 어느 하나에 기재된 판 압연기의 제어 방법이다.

(16) 그 일례가, 압연 중에 변경하는 상기 구동 토크 제어 목표치를, 램프 형상으로 변경하는 것을 특징으로 하는 상기 (15)에 기재된 판 압연기의 제어 방법이다.

(17) 다른 일례가, 압연 중에 변경하는 상기 구동 토크 제어 목표치를, 롤 회전 속도를 제어 목표치로 하여 제어하는 전동기에 의해 구동되는 작업 롤의 구동 토크 측정치 또는 스핀들 토크 측정치에 기초하여 시계열적 평활화 처리를 경유하여 변경하는 것을 특징으로 하는 상기 (15) 또는 (16)에 기재된 판 압연기의 제어 방법이다.

(18) 또 다른 일례가, 압연 중에 변경하는 상기 구동 토크 제어 목표치를, 압연 하중의 변동에 따라서 변경하는 것을 특징으로 하는 상기 (15) 내지 (17) 중 어느 하나에 기재된 판 압연기의 제어 방법이다.

이상의 발명에 의해 얻어지는 효과는, 다음과 같다. 즉, 한쪽의 전동기는 롤 회전 속도를 제어 목표치로 하여 제어하고, 다른 쪽의 전동기에 대해서는 상기 전동기에 의해 구동되는 작업 롤로부터 압연재에 가해지는 압연 토크가 대략 일정해지는 것을 제어 목표로 하여 구동 토크를 제어량으로 하여 제어하는 본 발명에 관한 판 압연기 및 그 제어 방법에 따르면, 상하 작업 롤의 압연 토크 밸런스의 급격한 변화를 억제할 수 있어, 압연재의 휨에 의한 통판 트러블, 혹은 굴곡, 전파, 소파 등이라고 불리는 판 폭 방향으로 관통한 파 형상에 의한 평탄도 불량을 해소할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 판 압연기 및 그 제어 방법의 제1 형태를 도시하는 구성도이다.
도 2는 본 발명에 관한 판 압연기 및 그 제어 방법의 제2 형태를 도시하는 제어 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 관한 판 압연기 및 그 제어 방법의 제3 형태를 도시하는 구성도이다.
도 4는 본 발명에 관한 판 압연기 및 그 제어 방법의 제4 형태를 도시하는 구성도이다.
도 5는 본 발명에 관한 판 압연기 및 그 제어 방법의 제5 형태를 도시하는 구성도이다.
도 6은 본 발명에 관한 판 압연기 및 그 제어 방법의 제6 형태를 도시하는 설명도이다.
도 7은 본 발명에 관한 판 압연기 및 그 제어 방법의 제7 형태를 도시하는 구성도이다.
도 8은 본 발명에 관한 판 압연기 및 그 제어 방법의 제8 형태를 도시하는 구성도이다.
도 9는 본 발명에 관한 판 압연기 및 그 제어 방법의 제9 형태를 도시하는 구성도이다.
도 10은 본 발명에 관한 판 압연기 및 그 제어 방법의 제10 형태를 도시하는 구성도이다.

이하, 도 1 내지 도 10을 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태를 설명한다.

본 발명에 관한 판 압연기 및 그 제어 방법에 있어서는, 상부 작업 롤(2) 및 하부 작업 롤(3)이 각각 독립된 구동용 전동기(5, 6)에 의해 구동되는 판 압연기에 있어서, 상하 작업 롤의 압연 토크 밸런스의 변화를 억제하는 고응답의 구동 제어를 실현하기 위해, 한쪽의 작업 롤을 구동하는 전동기는 롤 회전 속도를 제어 목표치로 하여 제어하고, 다른 쪽의 작업 롤을 구동하는 전동기에 대해서는, 상기 전동기에 의해 구동되는 작업 롤로부터 압연재에 가해지는 압연 토크가 대략 일정해지는 것을 제어 목표로 하여 구동 토크를 제어량으로 하여 제어한다.

도 1은 본 발명에 관한 판 압연기 및 그 제어 방법의 제1 형태를 도시하는 구성도로, 상부 작업 롤(2)을 구동 토크 제어, 하부 작업 롤(3)을 롤 회전 속도 제어로 한 예이다.

제1 형태에 있어서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 상부 작업 롤(2)을 구동하는 상부 구동용 전동기(5)는, 상부 구동 토크 측정치(8)를, 부여된 상부 압연 토크 목표치(16)를 실현하기 위해 상부 구동 토크 목표치 연산기(19)에서 연산된 상부 구동 토크 목표치(7)에 일치하도록 제어하고, 하부 작업 롤(3)을 구동하는 하부 구동용 전동기(6)는, 하부 작업 롤 회전 속도 측정치(11)를 부여된 하부 작업 롤 회전 속도 목표치(10)에 일치하도록 제어한다. 즉, 상부 구동용 전동기(5)는 상부 구동 토크를 제어량으로 하여 제어하고, 하부 구동용 전동기(6)에 대해서는 롤 회전 속도를 제어 목표치로 하여 제어한다.

이러한 제어를 실현하기 위해, 상부 구동 제어 회로는 상부 구동 토크 목표치(7)와 상부 구동 토크 측정치(8)의 차이에 기초하여, 상부 구동 토크 제어량(9)을 상부 구동용 전동기(5)에 출력하고, 하부 구동 제어 회로는, 하부 작업 롤 회전 속도 목표치(10)와 하부 작업 롤 회전 속도 측정치(11)의 차이에 기초하여, 하부 작업 롤 회전 속도 제어량(12)을 하부 구동용 전동기(6)에 출력한다.

본 발명에 관한 판 압연기 및 그 제어 방법에 있어서는, 이와 같이 한쪽의 작업 롤을 구동하는 전동기는 롤 회전 속도만을 제어하고 구동 토크에 대해서는 제어하지 않고, 다른 쪽의 작업 롤을 구동하는 전동기에 대해서는 구동 토크만을 제어하고 롤 회전 속도에 대해서는 제어하지 않는다. 그러나 본 발명에 관한 판 압연기 및 그 제어 방법에 따르면, 압연재의 속도 제어에 대해서는 종래 기술에 관한 상하 롤 모두 롤 회전수 제어로 하는 경우와 동일한 성능을 발휘할 수 있는 데 더하여, 상하 작업 롤의 압연 토크 밸런스의 변화를 방지하는 것도 가능하다.

이것은, 통상의 압연은 압하율이 대략 일정한 상태에서 압연을 실시하므로 상하 작업 롤의 압연 토크를 합계한 합계 토크는 대략 일정치가 되는 바, 한쪽의 작업 롤의 압연 토크를 일정하게 제어하면 필연적으로 다른 쪽의 작업 롤의 압연 토크도 대략 일정하게 제어할 수 있으므로, 상하 작업 롤의 압연 토크 밸런스의 변화를 방지할 수 있기 때문이다. 즉, 롤 회전 속도 제어를 실시하고 있는 다른 쪽의 압연 토크도 대략 일정해져, 작업 롤과 압연재의 슬립이 0이 되는 중립점의 위치도 대략 일정하게 유지되므로, 압연재의 속도에 대해서도 대략 일정하게 유지되기 때문이다.

따라서, 한쪽의 전동기는 롤 회전 속도를 제어 목표치로 하여 제어하고, 다른 쪽의 전동기에 대해서는 상기 전동기에 의해 구동되는 작업 롤로부터 압연재에 가해지는 압연 토크가 대략 일정해지는 것을 제어 목표로 하여 구동 토크를 제어량으로 하여 제어하는 본 발명에 관한 판 압연기 및 그 제어 방법에 따르면, 상하 작업 롤의 압연 토크 밸런스의 급격한 변화를 억제할 수 있어, 압연재의 휨에 의한 통판 트러블, 혹은 굴곡, 전파, 소파 등이라고 불리는 판 폭 방향으로 관통한 파 형상에 의한 평탄도 불량을 해소할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 제어는 판 압연의 전체 길이에 걸쳐 행해지는 것이 바람직하고, 일본 특허 출원 공개 평7-164031호 공보 및 2에 언급된 대증요법적인 대응이 아니라 정상적인 제어이므로, 응답도 빨라, 휨이나 넥킹(necking)을 미연에 방지할 수 있다.

또한, 도 1은 상부 작업 롤(2)을 구동 토크 제어, 하부 작업 롤(3)을 롤 회전 속도 제어로 한 예이지만, 상하의 제어를 바꾸어도 지장 없다. 또한, 목표치와 측정치의 차이로부터 제어량을 정할 때에는, 예를 들어 PID 제어 게인을 개재하는 등, 통상 이용되는 제어 기술을 적용하는 것은 물론이고, 상하 한 쌍의 작업 롤을 각각 독립적으로 구동하는 한 쌍의 전동기를 상기와 같이 한쪽은 롤 회전 속도를 제어 목표치로 하여 제어하고, 다른 쪽에 대해서는 구동 토크를 제어량으로 하여 제어하는 제어 수단으로서는, 예를 들어 컴퓨터(전자 계산기)를 이용할 수 있다. 또한, 압연 토크 목표치의 설정 계산 모델을 압연 실적 데이터로부터 학습함으로써 압연 토크 설정치의 계산 정밀도를 높일 수 있어, 결과적으로 상하 작업 롤의 토크의 차를 작게 할 수도 있다.

도 2는 본 발명에 관한 판 압연기 및 그 제어 방법의 제2 형태를 나타내는 제어 흐름도이다. 제2 형태에 있어서는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 제1 형태에 부가하여, 압연 개시 전, 즉 압연재가 물려 들어가기 전에는 롤 회전 속도를 제어 목표치로 하여 양쪽의 전동기를 제어한다. 그리고 압연 개시 후, 즉 압연재가 물려 들어간 후에 한쪽의 전동기의 제어를 구동 토크를 제어량으로 하는 제어로 절환한다. 이것은, 구동 토크를 제어량으로 하여 제어하는 한쪽의 전동기의 제어를 압연 중에만 한정함으로써, 무부하시의 이상 회전을 방지하여, 보다 안정된 조업 및 설비 보호를 행하기 위함이다.

그리고 압연재가 물려 들어간 후에 한쪽의 전동기의 제어를 구동 토크를 제어량으로 하는 제어로 절환한 후에는, 압연재 후미 단부 통과 전까지, 한쪽의 전동기에 대해 구동 토크를 제어량으로 하는 제어를 계속해서 행하여, 후미 단부 통과 직전에, 양쪽의 전동기에 대해 롤 회전 속도를 제어 목표치로 하는 제어로 절환한다. 이에 의해, 압연 종료 후의 무부하시의 이상 회전을 예비적으로 방지할 수 있다.

압연을 개시하였는지 여부의 판정에 대해서는, 예를 들어 압연 하중을 연속적으로 측정하여, 압연 하중이 일정의 임계치 이상, 예를 들어 설정 계산 하중의 30％ 이상이 된 시점을 압연 개시점으로서 판정할 수 있다. 또한, 모터 전류로부터 구동 토크를 연속적으로 연산하고, 구동 토크 연산치가 일정의 임계치 이상, 예를 들어 설정 계산 토크의 30％ 이상이 된 시점을 압연 개시점으로서 판정하는 것도 가능하다.

한편, 압연을 종료하였는지 여부의 판정에 대해서는, 압연 개시 판정과는 반대로, 압연 하중 혹은 구동 토크가, 예를 들어 설정치 혹은 정상부 실적치의 30％ 미만이 된 시점에서 압연 종료점으로서 판정할 수 있다. 또한, 상부 작업 롤의 구동 토크 제어를 계속하고 있는 상태에서 압연재가 빠지면 상부 롤 회전수가 급격하게 증대되므로, 상부 작업 롤 회전 속도가 일정치 이상이 된 경우에 압연 종료라고 판정하여 롤 회전 속도 제어로 복귀시킨다고 하는 조작이라도 지장 없다.

또한, 제2 형태를 나타내는 도 2는 상부 작업 롤을 구동 토크 제어, 하부 작업 롤을 롤 회전 속도 제어로 한 예이지만, 제1 형태와 마찬가지로 상하의 제어를 바꾸어도 지장 없다.

도 3은 본 발명에 관한 판 압연기 및 그 제어 방법의 제3 형태를 도시하는 구성도로, 상부 작업 롤(2)을 구동 토크 제어, 하부 작업 롤(3)을 롤 회전 속도 제어로 한 예이다.

제3 형태에 있어서는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 상부 작업 롤(2)을 구동하는 상부 구동용 전동기(5)는, 상부 압연 토크 연산치(15)가 부여된 상부 압연 토크 목표치(16)에 일치하도록 제어한다. 즉, 상부 구동 토크 측정치(8)로부터 구동계 및 롤계의 관성력에 기인하는 토크를 뺀 상부 압연 토크가 제어 목표치에 일치하도록 구동 토크 제어량을 부여하여 상부 구동용 전동기(5)를 제어한다. 이때 상부 압연 토크 목표치(16)는 일정이라도, 예를 들어 가감속시에는 구동계 및 롤계의 관성력의 변화를 구동 토크가 부담할 필요가 있으므로, 부여하는 구동 토크 제어량은 변화되게 된다.

여기서, 본 발명에서 말하는 구동 토크라 함은, 구동용 전동기에서 발생하는 토크를 말하고, 압연 토크 외에 베어링 저항, 구동계 및 롤계의 관성력의 기여분이 포함된다. 또한, 압연 토크라 함은, 압연재의 소성 변형 작업에 직접 대응하는 토크를 말하고, 압연재와 작업 롤 사이에 작용하는 압연 압력 분포에 의해 정해지는 토크를 말한다.

또한, 롤계의 관성력에는, 보강 롤의 관성력 외에 작업 롤의 관성력이 포함된다. 또한, 도시하지 않지만 중간 롤이 있는 경우에는, 중간 롤을 포함한 롤군의 관성력의 합계가 된다.

이러한 제어를 실현하기 위해, 상부 압연 토크 연산기(14)는 상부 작업 롤 회전 속도 측정치(13)로부터 상부 구동계의 가속도를 산출하고, 상부 구동계의 관성 모멘트, 즉 구동계 및 롤계의 관성력을 고려하여, 상부 구동계의 가속도의 구동 토크에의 기여분을 산출하여 상부 구동 토크 측정치(8)로부터 빼고, 순수한 상부 압연 토크 연산치(15)를 추산한다. 또한, 엄밀하게 말하면 구동 토크로부터 압연 토크를 산출하기 위해서는 베어링 저항의 기여분도 계산하여 빼야 하지만, 통상은 베어링 저항의 기여분은 극히 작으므로, 이 수속을 생략해도 좋다.

그리고 상부 구동 제어 회로는, 상부 구동 토크 측정치(8)로부터 구동계 및 롤계의 관성력에 기인하는 토크를 뺀 상부 압연 토크 연산치(15)와 상부 압연 토크 목표치(16)의 차이로부터, 상부 구동 토크 제어량(9)을 상부 구동용 전동기(5)에 출력한다.

이와 같이 제3 형태에 있어서는, 상부 구동 토크 측정치(8)로부터 구동계 및 롤계의 관성력에 기인하는 토크를 뺀 압연 토크가 제어 목표치에 일치하도록 구동 토크 제어량을 부여하여 상부 구동용 전동기(5)를 제어하므로, 가감속이 심한 압연 조건하라도 상하 작업 롤의 압연 토크 밸런스를 유지할 수 있다.

또한, 하부 작업 롤(3)을 구동하는 하부 구동용 전동기(6)는, 하부 작업 롤 회전 속도 측정치(11)가 부여된 하부 작업 롤 회전 속도 목표치(10)에 일치하도록 제어하고, 이러한 제어를 실현하기 위해 하부 구동 제어 회로는, 하부 작업 롤 회전 속도 목표치(10)와 하부 작업 롤 회전 속도 측정치(11)의 차이로부터, 하부 작업 롤 회전 속도 제어량(12)을 하부 구동용 전동기(6)에 출력하는 점은 제1 및 제2 형태와 동일하다.

또한, 도 3은 상부 작업 롤(2)을 구동 토크 제어, 하부 작업 롤(3)을 롤 회전 속도 제어로 한 예이지만, 상하의 제어를 바꾸어도 지장 없다.

도 4는 본 발명에 관한 판 압연기 및 그 제어 방법의 제4 형태를 도시하는 구성도로, 상부 작업 롤(2)을 구동 토크 제어, 하부 작업 롤(3)을 롤 회전 속도 제어로 한 예이다. 제4 형태에 있어서는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 상부 스핀들 토크 측정치(17)로부터 롤계의 관성력에 기인하는 토크를 뺀 상부 압연 토크가 제어 목표치에 일치하도록 구동 토크 제어량을 부여하여 상부 구동용 전동기(5)를 제어한다.

여기서, 본 발명에서 말하는 스핀들 토크라 함은, 작업 롤에 압연 토크를 전달하는 스핀들에 부하되는 토크를 말하고, 압연 토크 외에 베어링 저항, 롤계의 관성력의 기여분이 포함된다. 또한, 토크 센서로부터 작업 롤까지의 스핀들의 일부의 관성력의 기여분이 포함되므로, 당해 스핀들의 일부에 대해서는 롤계에 포함되는 것으로 한다.

이러한 제어를 실현하기 위해, 상부 압연 토크 연산기(14)는 상부 롤계의 관성력을 고려하여, 상부 작업 롤 회전 속도 측정치(13)로부터 연산되는 상부 롤계의 가속도의 구동 토크에의 기여분을 산출하여 상부 스핀들 토크 측정치(17)로부터 빼고, 순수한 상부 압연 토크 연산치(15)를 추산한다.

그리고 상부 구동 제어 회로는, 상부 스핀들 토크 측정치(17)로부터 상부 롤계의 관성력에 기인하는 토크를 뺀 상부 압연 토크 연산치(15)와 상부 압연 토크 목표치(16)의 차이로부터, 상부 구동 토크 제어량(9)을 상부 구동용 전동기(5)에 출력한다.

또한, 상부 스핀들 토크 측정치(17)를 얻기 위한 측정 장치는, 구동계의 관성력의 영향을 없애기 위해, 상부 스핀들 부분의 토크를 측정 가능하게 구성한다. 이 장치는 토크에 의해 스핀들 부분에 발생하는 비틀림 변형을 변형 게이지로 관측하여 추출하는 구성의 일반적인 것으로 충분하다.

이와 같이 제4 형태에 있어서는, 상부 스핀들 토크 측정치(17)로부터 상부 롤계의 관성력에 기인하는 토크를 뺀 압연 토크가 제어 목표치에 일치하도록 구동 토크 제어량을 부여하여 상부 구동용 전동기(5)를 제어하므로, 가감속이 심한 압연 조건하라도 상하 작업 롤의 압연 토크 밸런스를 유지할 수 있다.

또한, 하부 작업 롤(3)을 구동하는 하부 구동용 전동기(6)는, 하부 작업 롤 회전 속도 측정치(11)가 부여된 하부 작업 롤 회전 속도 목표치(10)에 일치하도록 제어하고, 이러한 제어를 실현하기 위해 하부 구동 제어 회로는, 하부 작업 롤 회전 속도 목표치(10)와 하부 작업 롤 회전 속도 측정치(11)의 차이로부터, 하부 작업 롤 회전 속도 제어량(12)을 하부 구동용 전동기(6)에 출력하는 점은 제1 형태 등과 동일하다.

또한, 도 4는 상부 작업 롤(2)을 구동 토크 제어, 하부 작업 롤(3)을 롤 회전 속도 제어로 한 예이지만, 상하의 제어를 바꾸어도 지장 없다.

이상, 본 발명에 관한 판 압연기 및 그 제어 방법에 있어서는, 상하 작업 롤의 압연 토크 밸런스의 변화를 방지하기 위해, 한쪽의 작업 롤을 구동하는 전동기는 롤 회전 속도를 제어 목표치로 하여 제어하고, 다른 쪽의 작업 롤을 구동하는 전동기에 대해서는 구동 토크를 제어량으로 하여 제어하는 것을 설명하였다.

그러나, 보다 상하 작업 롤의 압연 토크 밸런스를 적절하게 제어하기 위해서는, 후자의 구동 토크를 제어량으로 하는 전동기에 대해서는, 또한 구동 토크 제어 목표치를 압연 중에 변경하는 제어를 행하는 것이 바람직하다. 이 경우, 당해 제어 목표치를 급격하게 변경하면 상하 작업 롤의 압연 토크 밸런스가 급변하여, 휨이나 굴곡의 원인이 될 가능성이 있으므로, 그 변경률에는 제한을 두는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명에 관한 판 압연기 및 그 제어 방법의 제5 형태를 도시하는 구성도로, 상부 작업 롤(2)을 구동 토크 제어, 하부 작업 롤(3)을 롤 회전 속도 제어로 한 예이며, 상부 구동 토크 목표치(7)의 갱신치를 연산하는 상부 구동 토크 목표치 연산기(19)를 구비한 예이다.

당해 상부 구동 토크 목표치 연산기(19)는, 하부 구동 토크 측정치(18) 및 상부 구동 토크 측정치(8) 및 현재의 상부 구동 토크 목표치(7)에 기초하여, 상부 구동 토크 목표치(7)의 갱신치를 연산한다.

당해 갱신치의 연산시에는, 하부 구동 토크 측정치(18) 및 상부 구동 토크 측정치(8)의 시계열 데이터를 지수 평활 등의 시계열적 평활화 처리를 행하여 측정 노이즈 등의 불필요한 고주파 변동 성분을 제거하는 것이 바람직하다.

또한, 이와 같이 하여 얻어진 상하 구동 토크 측정치의 합계치에 대해 원하는 비율(α)(통상은 1/2)을 곱하는 연산을 행하여, 상부 구동 토크 목표치(7)의 갱신치로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 하부 구동 토크가 증대된 경우, 상부 구동 롤 토크는 토크 제어하에 있어서 큰 변화는 되지 않지만, 상하 구동 토크의 합계치도 증대되므로, 상부 구동 토크 목표치도 증대되는 방향으로 갱신된다. 따라서, 현재의 상부 구동 토크 목표치(7)에 대해 갱신치의 변화량이 과대가 되는 경우에는, 상하 작업 롤의 압연 토크 밸런스가 일시적으로 무너질 가능성이 있으므로, 이것을 방지하기 위해 상부 구동 토크 목표치의 변화량에 미리 정한 상하한 제약을 부가하는 것이 바람직하다.

이 실시 형태에서는 압연 토크가 제어 목표치로서 드러나게 표현되어 있지는 않지만, 목적은 어디까지나 상하 작업 롤의 압연 토크 밸런스의 유지이며, 이것은 상부 구동 토크 목표치 연산기(19)에 있어서 고려된다. 즉, 상하 구동계의 관성 모멘트에 차이가 있는 경우, 가감속시에는 이 관성항(慣性項)의 차이를 고려하여 상하 작업 롤의 압연 토크 밸런스를 유지하도록 상부 구동 토크 목표치가 연산된다.

또한, 도 5는 상부 작업 롤(2)을 구동 토크 제어, 하부 작업 롤(3)을 롤 회전 속도 제어로 한 예이지만, 상하의 제어를 바꾸어도 지장 없다.

도 6은 본 발명에 관한 판 압연기 및 그 제어 방법의 제6 형태를 도시하는 설명도이다. 압연 조건의 변화가 비교적 완만한 조건의 경우는, 도 5의 예와 같이 연속적으로 제어 목표치를 변화시킬 필요가 없으므로, 예를 들어 도 6에 도시하는 형태의 구동 토크 목표치 변경 수순을 채용하는 것도 가능하다. 즉, 샘플링 기간(20)과 구동 토크 목표치 변경 기간(21)을 설정하고, 샘플링 기간(20)에 채취된 구동 토크 측정치로부터 구동 토크 목표의 갱신치를 연산하고, 계속되는 구동 토크 목표치 변경 기간(21)에 구동 토크 목표를 구동 토크 목표 갱신치를 향해 램프 형상으로 변경한다. 또한, 램프 형상으로 변경한다고 하는 것은, 계단 형상으로 변경하는 것이 아니라, 갱신치를 향해 변화율 일정하게 직선적으로 변경하는 것을 말한다.

램프 형상의 목표치의 변경은 급격한 목표치의 변경이 아니고, 상하 작업 롤의 압연 토크 밸런스를 무너뜨리지 않으므로, 휨이나 굴곡을 발생시키지 않게 된다. 단, 이 형태에 있어서도 상하 작업 롤의 압연 토크 밸런스가 일시적으로 무너질 가능성이 있으므로, 구동 토크 목표치 변화율에 미리 정한 상하한 제약을 가하는 것이 바람직하다. 이 토크 변화율의 절대치의 상한치는, 예를 들어 압연 출구측 판 두께의 100배에 상당하는 길이를 압연하는 동안에 상하 합계 토크의 10％ 정도 이하로 하고, 5％ 정도 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기한 바와 같이 도 6에 도시하는 형태의 토크 목표치 변경 수순은 압연 조건의 변화가 비교적 완만한 경우에 채용되는 것이며, 샘플링 기간(20) 및 토크 목표치 변경 기간(21)으로서는, 예를 들어 5 내지 10초 정도의 범위로 설정된다.

도 7은 본 발명에 관한 판 압연기 및 그 제어 방법의 제7 형태를 도시하는 구성도로, 상부 작업 롤(2)을 구동 토크 제어, 하부 작업 롤(3)을 롤 회전 속도 제어로 한 예이다.

상부 압연 토크 연산기(14)는, 상부 작업 롤 회전 속도 측정치(13)로부터 상부 구동계의 가속도를 산출하고, 상부 구동계의 관성 모멘트, 즉 구동계 및 롤계의 관성력을 고려하여, 상부 구동계의 가속도의 구동 토크에의 기여분을 산출하여 상부 구동 토크 측정치(8)로부터 빼고, 순수한 상부 압연 토크 연산치(15)를 추산한다.

한편, 상부 압연 토크 목표치 연산기(24)에서는, 예를 들어 상부 압연 토크 연산치(15) 및 하부 압연 토크 연산치(23)의 시계열 데이터를 지수 평활 등의 시계열적 평활화 처리를 행하여 측정 노이즈 등의 불필요한 고주파 변동 성분을 제거하고, 이와 같이 하여 얻어진 상하 압연 토크 연산치의 합계치에 대해 원하는 비율(α)(통상은 1/2)을 곱하는 연산을 행하여, 상부 압연 토크 목표치(16)의 갱신치로 한다.

단, 이때 현재의 상부 압연 토크 목표치(16)에 대해 갱신치의 변화량이 과대가 되는 경우는, 상하 작업 롤의 압연 토크 밸런스가 일시적으로 무너질 가능성이 있으므로, 상부 압연 토크 목표치(16)의 변화량에 미리 정한 상하한 제약을 가하는 것이 바람직하다.

하부 압연 토크 연산기(22)에 있어서는, 상부 압연 토크 연산의 경우와 마찬가지로, 하부 작업 롤 회전 속도 측정치(11)로부터 하부 구동계의 가속도를 산출하고, 하부 구동계의 관성 모멘트를 고려하여 하부 구동계의 가속도의 구동 토크에의 기여분을 산출하여 하부 구동 토크 측정치(18)로부터 빼고, 순수한 하부 압연 토크 연산치(23)를 추산한다.

그리고 하부 구동 제어 회로는, 하부 작업 롤 회전 속도 목표치(10)와 하부 작업 롤 회전 속도 측정치(11)의 차이에 기초하여, 하부 작업 롤 회전 속도 제어량(12)을 하부 구동용 전동기(6)에 출력한다.

이와 같이 제7 형태에 있어서는, 상부 구동 토크 측정치(8)로부터 구동계 및 롤계의 관성력에 기인하는 토크를 뺀 압연 토크가 제어 목표치에 일치하도록 구동 토크 제어량을 부여하여 상부 구동용 전동기(5)를 제어하고, 나아가서는 당해 제어 목표치를 압연 중에 갱신하므로, 가감속이 심한 압연 조건하라도 상하 작업 롤의 압연 토크 밸런스를 유지할 수 있다.

또한, 도 7은 상부 작업 롤(2)을 구동 토크 제어, 하부 작업 롤(3)을 롤 회전 속도 제어로 한 예이지만, 상하의 제어를 바꾸어도 지장 없다.

또한 도 7의 형태에 있어서는, 상부 구동 토크 목표치가 드러나게는 제어 회로에는 표현되어 있지 않지만, 이것은 제어 회로를 간략 표기한 것이며, 상부 압연 토크 목표치와 상부 압연 토크 연산치의 차이로부터 상부 구동 토크 제어량을 산출할 때, 정확하게 표현하면, 상부 압연 토크 목표치와 상부 압연 토크 연산치의 차이로부터 상부 구동 토크 목표치를 갱신하고, 이 갱신된 상부 구동 토크 목표치와 상부 구동 토크 측정치로부터 상부 구동 토크 제어량을 산출하고 있는 것으로, 상부 구동 토크 목표치의 개념을 경유하여 제어하고 있는 것에 변함은 없다.

도 8은 본 발명에 관한 판 압연기 및 그 제어 방법의 제8 형태를 도시하는 구성도로, 상부 작업 롤(2)을 구동 토크 제어, 하부 작업 롤(3)을 롤 회전 속도 제어로 한 예이다.

제8 형태에 있어서는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 상부 스핀들 토크 측정치(17)로부터 롤계의 관성력에 기인하는 토크를 뺀 상부 압연 토크가 제어 목표치에 일치하도록 구동 토크 제어량을 부여하여 상부 구동용 전동기(5)를 제어한다.

이러한 제어를 실현하기 위해, 상부 압연 토크 연산기(14)는, 상부 롤계의 관성력을 고려하여, 상부 작업 롤 회전 속도 측정치(13)로부터 연산되는 상부 롤계의 가속도의 구동 토크에의 기여분을 산출하여 상부 스핀들 토크 측정치(17)로부터 빼고, 순수한 상부 압연 토크 연산치(15)를 추산한다.

또한, 상부 스핀들 토크 측정치(17)를 얻기 위한 측정 장치는, 구동계의 관성력의 영향을 없애기 위해, 상부 스핀들 부분의 토크를 측정 가능하게 구성한다.

또한, 하부 스핀들 토크 측정치(25)를 얻기 위한 측정 장치는, 상기한 경우와 마찬가지로, 구동계의 관성력의 영향을 없애기 위해, 하부 스핀들 부분의 토크를 측정 가능하게 구성한다.

또한, 하부 압연 토크 연산기(22)에 있어서는, 상부 압연 토크 연산의 경우와 마찬가지로, 하부 작업 롤 회전 속도 측정치(11)로부터 하부 구동계의 가속도를 산출하고, 하부 롤계의 관성 모멘트를 고려하여, 하부 롤계의 가속도의 구동 토크에의 기여분을 산출하여 하부 스핀들 토크 측정치(25)로부터 빼고, 순수한 하부 압연 토크 연산치(23)를 추산한다.

이와 같이 제8 형태에 있어서는, 상부 스핀들 토크 측정치(17)로부터 롤계의 관성력에 기인하는 토크를 뺀 압연 토크가 제어 목표치에 일치하도록 구동 토크 제어량을 부여하여 상부 구동용 전동기(5)를 제어하고, 나아가서는 당해 제어 목표치를, 롤 회전 속도를 제어 목표치로 하여 제어하는 전동기에 의해 구동되는 작업 롤의 스핀들 토크 측정치에 기초하여 압연 중에 갱신하므로, 가감속이 심한 압연 조건하라도 상하 작업 롤의 압연 토크 밸런스를 유지할 수 있다.

또한, 도 8은 상부 작업 롤(2)을 구동 토크 제어, 하부 작업 롤(3)을 롤 회전 속도 제어로 한 예이지만, 상하의 제어를 바꾸어도 지장 없다.

도 9는 본 발명에 관한 판 압연기 및 그 제어 방법의 제9 형태를 도시하는 구성도로, 제8 형태에 압연 하중 측정 장치(26)를 부가한 구성도이다.

제8 형태에 있어서는, 압연재의 온도가 길이 방향으로 변동되면 단주기의 변형 저항 변동이 발생하므로, 롤 회전 속도 제어를 실시하고 있는 하부 작업 롤(3)의 압연 토크도 이것에 대응하도록 단주기로 변동된다.

또한, 이 압연 토크의 변동은, 상부 압연 토크 목표치 연산기(24)에서 행하는 시계열적 평활화 처리시에 노이즈로서 제거될 가능성이 높기 때문에, 이 경우는 당해 압연 토크의 변동량은 상부 압연 토크 목표치(16)에는 반영되지 않는다.

그리고 상부 압연 토크는 고응답?고정밀도로 상부 압연 토크 목표치(16)에 일치하도록 제어되므로, 하부 압연 토크의 변동 분만큼 상하 작업 롤의 압연 토크 밸런스가 단주기에 흐트러지게 된다.

도 9에 도시하는 제9 형태는, 이러한 단주기의 변형 저항 변동이 있는 경우에도 상하 작업 롤의 압연 토크 밸런스를 유지하기 위해, 압연기에 배치된 압연 하중 측정 장치(26)로부터 출력되는 압연 하중 측정치(27)를 상부 압연 토크 목표치 연산기(24)에 입력하여, 단주기의 압연 하중 변동에 대응하는 상부 압연 토크 목표치 변동량을 연산하여 가산하는 구성으로 하고 있다.

또한, 이러한 상부 압연 토크 목표치 변동량의 연산은, 예를 들어 압연 하중 변동량에, 설정 계산으로부터 얻어지는 토크 아암 계수를 곱함으로써 연산할 수 있다.

본 실시 형태에서는 토크 제어측의 롤의 압연 토크는 변동되게 되지만, 이 변동은 상하 합계 토크의 변동에 맞춘 것으로, 상하 합계 토크에 대한 토크 제어측의 롤의 압연 토크의 비율은 대략 일정하게 유지된다. 따라서, 토크 제어측의 압연 토크를 대략 일정하게 제어한다고 하는 기본 구성에 변함은 없다.

도 10은 본 발명에 관한 판 압연기 및 그 제어 방법의 제10 형태를 도시하는 구성도로, 제1 형태에 압연 하중 측정 장치(26) 및 상부 구동 토크 목표치 연산기(28)를 부가한 구성도이다.

이것은 제9 형태에 있어서, 상부 압연 토크 목표치를 상부 구동 토크 목표치 대신에, 하부 롤 측으로부터의 토크 변동에 관한 정보를 상부 구동 토크 목표치 연산기(28)에 연결하고 있지 않은 형태이기도 하다. 이 형태에서도, 압연 하중으로부터 상하 토크 측정치의 합계치를 추정할 수 있으므로, 제9 형태에 준하는 제어를 할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 관한 판 압연기 및 그 제어 방법에 따르면, 상하 작업 롤의 압연 토크 밸런스의 급격한 변화를 억제할 수 있어, 압연재의 휨에 의한 통판 트러블, 혹은 굴곡, 전파, 소파 등이라고 불리는 판 폭 방향으로 관통한 파 형상에 의한 평탄도 불량을 해소할 수 있다. 이에 의해, 압연 조업의 안정 가동이 달성되고, 가동률뿐만 아니라 수율도 상승하게 되어, 종합적인 압연 생산성이 향상되는 것은 물론이다.

1 : 상부 보강 롤
2 : 상부 작업 롤
3 : 하부 작업 롤
4 : 하부 보강 롤
5 : 상부 구동용 전동기
6 : 하부 구동용 전동기
7 : 상부 구동 토크 목표치
8 : 상부 구동 토크 측정치
9 : 상부 구동 토크 제어량
10 : 하부 작업 롤 회전 속도 목표치
11 : 하부 작업 롤 회전 속도 측정치
12 : 하부 작업 롤 회전 속도 제어량
13 : 상부 작업 롤 회전 속도 측정치
14 : 상부 압연 토크 연산기
15 : 상부 압연 토크 연산치
16 : 상부 압연 토크 목표치
17 : 상부 스핀들 토크 측정치
18 : 하부 구동 토크 측정치
19 : 상부 구동 토크 목표치 연산기
20 : 샘플링 기간
21 : 토크 목표치 변경 기간
22 : 하부 압연 토크 연산기
23 : 하부 압연 토크 연산치
24 : 상부 압연 토크 목표치 연산기
25 : 하부 스핀들 토크 측정치
26 : 압연 하중 측정 장치
27 : 압연 하중 측정치
28 : 상부 구동 토크 목표치 연산기

Claims

상하 한 쌍의 작업 롤과, 상기 한 쌍의 작업 롤을 각각 독립적으로 구동하는 한 쌍의 전동기를 갖는 판 압연기이며, 한쪽의 전동기는 롤 회전 속도를 제어 목표치로 하여 제어하고, 다른 쪽의 전동기에 대해서는 상기 전동기에 의해 구동되는 작업 롤로부터 압연재에 가해지는, 상하 한 쌍의 작업 롤의 압연 토크 합계치에 대한 토크 제어측의 작업 롤의 압연 토크의 비율의 시계열적 변화를, 압연 출구측 판 두께의 100배에 상당하는 길이를 압연하는 동안에 합계 토크의 10% 이하로 하는 것을 제어 목표로 하여 구동 토크를 제어량으로 하여 제어하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는, 판 압연기.
제1항에 있어서, 압연재가 물려 들어가기 전에는 롤 회전 속도를 제어 목표치로 하여 양쪽의 전동기를 제어하고, 압연재가 물려 들어간 후에 한쪽의 전동기의 제어를, 구동 토크를 제어량으로 하는 제어로 절환하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는, 판 압연기.
제1항에 있어서, 압연재 후미 단부 통과 전까지, 한쪽의 전동기에 대해 구동 토크를 제어량으로 하는 제어를 계속해서 행하고, 후미 단부 통과 직전에, 양쪽의 전동기에 대해 롤 회전 속도를 제어 목표치로 하는 제어로 절환하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는, 판 압연기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 구동 토크 측정치로부터 구동계 및 롤계의 관성력에 기인하는 토크를 뺀 압연 토크가 제어 목표치에 일치하도록, 구동 토크 제어량을 부여하여 전동기를 제어하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는, 판 압연기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 스핀들 토크 측정치로부터 롤계의 관성력에 기인하는 토크를 뺀 압연 토크가 제어 목표치에 일치하도록, 구동 토크 제어량을 부여하여 전동기를 제어하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는, 판 압연기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 구동 토크를 제어하는 전동기의 구동 토크 제어 목표치를 압연 중에 변경하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는, 판 압연기.
제6항에 있어서, 압연 중에 변경하는 상기 구동 토크 제어 목표치를, 램프 형상으로 변경하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는, 판 압연기.
제6항에 있어서, 압연 중에 변경하는 상기 구동 토크 제어 목표치를, 롤 회전 속도를 제어 목표치로 하여 제어하는 전동기에 의해 구동되는 작업 롤의 구동 토크 측정치 또는 스핀들 토크 측정치에 기초하여 시계열적 평활화 처리를 경유하여 변경하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는, 판 압연기.
제6항에 있어서, 압연 중에 변경하는 상기 구동 토크 제어 목표치를, 압연 하중의 변동에 따라서 변경하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는, 판 압연기.
상하 한 쌍의 작업 롤이 각각 독립된 전동기에 의해 구동력이 공급되도록 구성된 판 압연기의 제어 방법이며, 한쪽의 전동기는 롤 회전 속도를 제어 목표치로 하여 제어하고, 다른 쪽의 전동기에 대해서는 상기 전동기에 의해 구동되는 작업 롤로부터 압연재에 가해지는, 상하 한 쌍의 작업 롤의 압연 토크 합계치에 대한 토크 제어측의 작업 롤의 압연 토크의 비율의 시계열적 변화를, 압연 출구측 판 두께의 100배에 상당하는 길이를 압연하는 동안에 합계 토크의 10% 이하로 하는 것을 제어 목표로 하여 구동 토크를 제어량으로 하여 부여하여 제어하는 것을 특징으로 하는, 판 압연기의 제어 방법.
제10항에 있어서, 압연재가 물려 들어가기 전에는 롤 회전 속도를 제어 목표치로 하여 양쪽의 전동기를 제어하고, 압연재가 물려 들어간 후에 한쪽의 전동기의 제어를, 구동 토크를 제어량으로 하여 부여하는 제어로 절환하는 것을 특징으로 하는, 판 압연기의 제어 방법.
제10항에 있어서, 압연재 후미 단부 통과 전까지, 한쪽의 전동기에 대해 구동 토크를 제어량으로 하는 제어를 계속해서 행하고, 후미 단부 통과 직전에, 양쪽의 전동기에 대해 롤 회전 속도를 제어 목표치로 하는 제어로 절환하는 것을 특징으로 하는, 판 압연기의 제어 방법.
제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 구동 토크 측정치로부터 구동계 및 롤계의 관성력에 기인하는 토크를 뺀 압연 토크가 제어 목표치에 일치하도록, 구동 토크 제어량을 부여하여 전동기를 제어하는 것을 특징으로 하는, 판 압연기의 제어 방법.
제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 스핀들 토크 측정치로부터 롤계의 관성력에 기인하는 토크를 뺀 압연 토크가 제어 목표치에 일치하도록, 구동 토크 제어량을 부여하여 전동기를 제어하는, 판 압연기의 제어 방법.
제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 구동 토크를 제어하는 전동기의 구동 토크 제어 목표치를 압연 중에 변경하는 것을 특징으로 하는, 판 압연기의 제어 방법.
제15항에 있어서, 압연 중에 변경하는 상기 구동 토크 제어 목표치를, 램프 형상으로 변경하는 것을 특징으로 하는, 판 압연기의 제어 방법.
제15항에 있어서, 압연 중에 변경하는 상기 구동 토크 제어 목표치를, 롤 회전 속도를 제어 목표치로 하여 제어하는 전동기에 의해 구동되는 작업 롤의 구동 토크 측정치 또는 스핀들 토크 측정치에 기초하여 시계열적 평활화 처리를 경유하여 변경하는 것을 특징으로 하는, 판 압연기의 제어 방법.
제15항에 있어서, 압연 중에 변경하는 상기 구동 토크 제어 목표치를, 압연 하중의 변동에 따라서 변경하는 것을 특징으로 하는, 판 압연기의 제어 방법.