KR101654993B1 - 압연 제어 장치, 압연 제어 방법 및 압연 제어 프로그램 - Google Patents

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가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
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Abstract

본 발명은, 압연기의 입구측이나 출구측에 있어서 피압연재에 장력을 발생시키는 구성의 제어 및 압연기의 롤 갭의 제어를 적절하게 행하여, 압연기 출구측 판압의 진동을 억제하는 것을 과제로 한다. 피압연재를 2개의 롤 쌍으로 연속하여 압연하는 압연기를 제어하는 압연 제어 장치로서, 롤 쌍에 의한 압연을 위해 롤 쌍에 삽입되는 피압연재 또는 압연되어서 롤 쌍으로부터 송출되는 피압연재의 장력에 기초하여 롤 쌍에 있어서의 롤 사이의 간격을 제어하는 롤 갭 제어부와, 롤 쌍에 의한 압연을 위해 롤 쌍에 삽입되는 피압연재 또는 압연되어서 롤 쌍으로부터 송출되는 피압연재의 반송 속도를, 압연된 피압연재의 판 두께에 기초하여 제어하는 속도 제어부와, 2개의 롤 쌍 간의 피압연재의 장력을, 피압연재의 반송 방향에 있어서 후단측에 배치된 롤 쌍의 롤 속도를 조정함으로써 제어하는 중간 장력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

압연 제어 장치, 압연 제어 방법 및 압연 제어 프로그램{ROLLING CONTROL APPARATUS, ROLLING CONTROL METHOD AND ROLLING CONTROL PROGRAM}
본 발명은 압연 제어 장치, 압연 제어 방법 및 압연 제어 프로그램에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 조작단부 및 피드백을 갖는 압연기의 조작단부 및 피드백의 선택에 관한 것이다.
피압연재의 권출 및 권취에 텐션 릴을 사용하는 압연기에 있어서는, 텐션 릴을 토크 일정 제어(전류 일정 제어)에 의해 동작시키고 있다. 텐션 릴을 토크 일정 제어하는 경우의 문제점으로서, 압연기 입구측, 출구측의 장력이 변동되면, 그것을 억제하기 위해 텐션 릴 속도 변동이 발생하여, 압연기 입구측 판 속도가 변화되기 때문에, 출구측 판 두께 변동이 발생하는 것을 들 수 있다. 이 대책으로서, 텐션 릴 속도를 조작단부로 하는 장력 제어에 있어서, 텐션 릴을 속도 일정 제어로 동작시키고, 출구측 판 두께 변동을 억제하기 위해, 일정 범위의 장력 변동을 허용하는 것이 행해지고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
또한, 탠덤(tandem) 압연기에 있어서, 조업 상태에 의해 압연기의 영향 계수가 크게 변화된 경우에, 제어 상태량에 대한 제어 조작단부를 적시에 변경하는 일이 행해지고 있다(예를 들어, 특허문헌 2 참조). 탠덤 압연기에 있어서는, 통상은, 후단 스탠드 압하(壓下)를 제어 조작단부로 하는 스탠드 간 장력 제어, 전단 스탠드 속도를 제어 조작단부로 하는 출구측 판 두께 제어를 행하고 있다. 이에 반하여, 특허문헌 2에 개시된 발명에 있어서는, 압연 상태에 따라 후단 스탠드 압하를 제어 조작단부로 하는 출구측 판 두께 제어, 전단 스탠드 속도를 제어 조작단부로 하는 장력 제어를 행함으로써 판 두께 제어 및 장력 제어의 효과를 최대한으로 얻는 것이 가능해진다.
일본 특허공개 제2010-240662호 공보 일본 특허공개 제2012-176428호 공보
권출측 텐션 릴 및 권취측 텐션 릴을 토크 일정 제어(전류 일정 제어)로 동작시키는 것은, 압연기의 출구측 판 두께 변동을 발생시키는 압연기 입구측 속도 및 압연기 출구측 속도의 변동 요인이 된다. 이것은, 토크 일정 제어를 행한 경우에는, 텐션 릴의 토크를 일정하게 하기 위해 텐션 릴 속도가 압연기 입구측 장력 또는 압연기 출구측 장력에 의해 변화하여 버리기 때문이다. 그 결과, 매스플로우 일정 법칙으로 출구측 판 두께 변동이 발생한다.
압연기에서 생산되는 피압연재에 있어서 가장 중요한 것은 압연기의 출구측 판 두께 정밀도이며, 압연기 입구측 및 출구측의 장력은 조업의 안정성을 위해서는 중요하지만, 제품 판 두께를 유지하기 위해서라면 다소는 변동되어도 압연 조업상 문제가 없다. 이 사고 방식에 의거하여, 특허문헌 1에 개시되어 있는 발명에 있어서는, 미리 설정한 범위의 설정 장력값으로부터의 편차에 대해서는, 텐션 릴 속도를 일정하게 하는 것을 우선하고, 상기 장력 편차를 수정하지 않는 것으로 텐션 릴 속도 변동을 억제하고 있으며, 텐션 릴을 속도 일정 제어로 동작시키고 있다.
이 경우, 장력 편차가 미리 설정한 범위 내에 포함되어 있으면 좋지만, 압연 상태나 모재 조건에 따라서는 미리 설정한 범위를 초과하는 경우가 발생한다. 그 경우, 텐션 릴 속도가 변경되어 버리기 때문에, 압연기 입구측 속도가 변화되어 출구측 판 두께 변동이 발생하게 된다.
또한, 압연 상태에 의해 압연기의 영향 계수가 변화되어, 텐션 릴 속도를 조작단부로 하는 장력 제어, 압연기의 롤 갭을 조작단부로 하는 출구측 판 두께 제어가 불안정해지는 경우도 존재한다. 이러한 경우에는, 현 상태의 롤 갭을 제어 조작단부로 하는 출구측 판 두께 제어와, 텐션 릴을 속도 일정 제어로 동작시킨 경우의 장력 속도 제어나 텐션 릴을 토크 일정 제어로 동작시킨 경우의 장력 토크 일정 제어에서는 안정적으로 제어하는 것이 곤란하며, 압연기 출구측 판 두께의 진동이 발생하게 된다.
특히, 압연 속도가 빠르고, 판 두께가 얇은 경우, 롤 갭에 의한 판 두께 제어의 효과가 낮아진다. 그로 인해 고속 압연 시에는, 입구측 텐션 릴의 속도를 조정하는 것에 의한 판 두께 제어가 이용되는 경우가 있다. 이 경우, 입구측 장력 제어는 롤 갭을 조작함으로써 실시되고, 출구측 장력 제어는 출구측 TR의 속도 또는 토크를 조작함으로써 행해진다. 이에 반하여, 2개의 스탠드로 연속하여 압연을 행하는 DCR(Double Cold Rolling) 압연의 경우, 전단측의 압연기 스탠드 입구측의 장력, 후단측의 압연기 스탠드 출구측의 장력, 전후단의 스탠드 간의 스탠드 간 장력의 3종류의 장력을 제어할 필요가 있다.
후단측의 압연기 스탠드 출구측의 장력은, 출구측의 텐션 릴이나 브라이들 롤(bridle roll) 등의 출구측의 장력 제어 장치에 의해 제어하는 것이 가능하다. 스탠드 간 장력은 전단의 스탠드와 후단의 스탠드 사이의 장력이며, 스탠드에 피압연재를 공급하는 권출측의 텐션 릴이나, 압연된 피압연재를 권취하는 권취측의 텐션 릴과는 차단된 상태이다. 그로 인해, 스탠드 간 장력을 조정하기 위해서는, 전단의 스탠드 및 후단의 스탠드 중 적어도 한쪽을 조정하게 된다.
이때, 연속 압연에 있어서의 최종 스탠드인 후단의 스탠드 속도를 기준으로 하여, 전단의 스탠드 속도를 변경하는 것이 일반적인 사고 방식이다. 이때, 전단의 스탠드 속도 조정에 따라서, 전단의 스탠드 입구측에 있어서의 텐션 릴이나 블이들 롤 등의 장력 제어 장치에도 제어값을 입력하고, 전단의 스탠드 입구측 장력이 변동하지 않도록 하는 '석세시브'라 불리는 제어가 행해진다. 이러한 제어에 의해, 입구측 장력 제어, 스탠드 간 장력 제어 및 출구측 판 두께 제어가 간섭하여, 출구측 판 두께 외란(外亂)의 원인으로 되는 경우가 있다.
또한, 전술한 바와 같은 과제는, 텐션 릴에 한정되지 않고, 압연기의 입구측이나 출구측에 있어서 피압연재에 장력을 발생시키는 구성이면 마찬가지로 과제가 될 수 있다. 압연기의 입구측이나 출구측에 있어서 피압연재에 장력을 발생시키는 구성의 다른 예로서는, 브라이들 롤이나 핀치 롤 등이 있다.
본 발명에 있어서 해결해야 할 과제는, 적어도 2개의 압연을 적절하게 제어하고, 스탠드로 연속하여 압연을 행하는 경우에, 압연기의 입구측 장력, 중간 장력이나 출구측 장력을 적절하게 제어하여, 압연기 출구측 판 두께의 진동을 억제하는 데 있다.
본 발명의 일 형태는, 피압연재를 2개의 롤 쌍으로 연속하여 압연하는 압연기를 제어하는 압연 제어 장치로서, 상기 롤 쌍에 의한 압연을 위해 상기 롤 쌍에 삽입되는 상기 피압연재 또는 압연되어서 상기 롤 쌍으로부터 송출되는 상기 피압연재의 장력에 기초하여 상기 롤 쌍에 있어서의 롤 사이의 간격을 제어하는 롤 갭 제어부와, 상기 롤 쌍에 의한 압연을 위해 상기 롤 쌍에 삽입되는 상기 피압연재 또는 압연되어서 상기 롤 쌍으로부터 송출되는 상기 피압연재의 반송 속도를, 압연된 상기 피압연재의 판 두께에 기초하여 제어하는 속도 제어부와, 상기 2개의 롤 쌍 간의 상기 피압연재의 장력을, 상기 피압연재의 반송 방향에 있어서 후단측에 배치된 상기 롤 쌍의 롤 속도를 조정함으로써 제어하는 스탠드 간 장력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 형태는, 피압연재를 2개의 롤 쌍으로 연속하여 압연하는 압연기를 제어하는 압연 제어 방법으로서, 상기 롤 쌍에 의한 압연을 위해 상기 롤 쌍에 삽입되는 상기 피압연재 또는 압연되어서 상기 롤 쌍으로부터 송출되는 상기 피압연재의 장력에 기초하여 상기 롤 쌍에 있어서의 롤 사이의 간격을 제어하고, 상기 롤 쌍에 의한 압연을 위해 상기 롤 쌍에 삽입되는 상기 피압연재 또는 압연되어서 상기 롤 쌍으로부터 송출되는 상기 피압연재의 반송 속도를, 압연된 상기 피압연재의 판 두께에 기초하여 제어하고, 상기 2개의 롤 쌍 간의 상기 피압연재의 장력을, 상기 피압연재의 반송 방향에 있어서 후단측에 배치된 상기 롤 쌍의 롤 속도를 조정함으로써 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 형태는, 피압연재를 2개의 롤 쌍으로 연속하여 압연하는 압연기를 제어하는 압연 제어 프로그램으로서, 상기 롤 쌍에 의한 압연을 위해 상기 롤 쌍에 삽입되는 상기 피압연재 또는 압연되어서 상기 롤 쌍으로부터 송출되는 상기 피압연재의 장력에 기초하여 상기 롤 쌍에 있어서의 롤 사이의 간격을 제어하는 스텝과, 상기 롤 쌍에 의한 압연을 위해 상기 롤 쌍에 삽입되는 상기 피압연재 또는 압연되어서 상기 롤 쌍으로부터 송출되는 상기 피압연재의 반송 속도를, 압연된 상기 피압연재의 판 두께에 기초하여 제어하는 스텝과, 상기 2개의 롤 쌍 간의 상기 피압연재의 장력을, 상기 피압연재의 반송 방향에 있어서 후단측에 배치된 상기 롤 쌍의 롤 속도를 조정함으로써 제어하는 스텝을 정보 처리 장치에 실행시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 적어도 2개의 압연을 적절하게 제어하고, 스탠드로 연속하여 압연을 행하는 경우에, 압연기의 입구측 장력, 중간 장력이나 출구측 장력을 적절하게 제어하여, 압연기 출구측 판 두께의 진동을 억제할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 압연기 및 압연 제어 장치의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는, 본 발명의 실시 형태에 따른 #1 스탠드 압연기의 압연 현상을 나타내는 도면이다.
도 3은, 본 발명의 실시 형태에 따른 입구측 장력 억제계와 텐션 릴 제어 및 롤 갭 제어의 관계성을 나타내는 도면이다.
도 4는, 롤 갭 변경량을 비롯한 각 파라미터의 시계열의 예를 나타내는 도면이다.
도 5는, 싱글 스탠드 압연기의 제어 조작단부와 제어 상태량의 관계의 일 형태를 나타내는 도면이다.
도 6은, 싱글 스탠드 압연기의 크로스 응답의 일 형태를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 7은, 싱글 스탠드 압연기의 제어 조작단부와 제어 상태량의 관계예를 나타내는 도면이다.
도 8은, 크로스항을 고려한 조작단부와 제어 상태량의 관계성을 나타내는 도면이다.
도 9는, 압연 현상에 관한 기본적인 파라미터를 나타내는 도면이다.
도 10은, DCR 압연에 관한 파라미터를 나타내는 도면이다.
도 11은, DCR 압연에 관한 파라미터를 나타내는 도면이다.
도 12는, 압연에 관한 중립점, 전진율, 후진율의 관계를 나타내는 도면이다.
도 13은, 제어 형태에 따른 장력 제어의 특성을 나타내는 도면이다.
도 14는, 제어 방법 선택 장치의 기능을 나타내는 도면이다.
도 15는, 최적 제어 방법 결정 장치의 동작의 일 형태를 나타내는 도면이다.
도 16은, 최적 제어 방법 결정 수순의 예를 나타내는 도면이다.
도 17은, 제어 출력 선택 장치의 동작 개요를 나타내는 도면이다.
도 18은, 입구측 TR 속도 명령 장치의 동작 개요를 나타내는 도면이다.
도 19는, 스탠드 간 장력 제어 장치의 동작 개요를 나타내는 도면이다.
도 20은, 속도 기준 선택 장치의 동작 개요를 나타내는 도면이다.
도 21은, 본 실시 형태에 따른 정보 처리 장치의 하드웨어 구성을 나타내는 도면이다.
도 22는, 본 발명의 실시 형태에 따른 압하 판 두께 제어, 속도 판 두께 제어, 속도 장력 제어 및 압하 장력 제어의 내부 기능을 나타내는 도면이다.
이하, 피압연재의 권출 및 권취에 텐션 릴을 사용하는 압연기로서, 연속하여 압연을 행하는 2개의 압연기 스탠드의 입구측에 피압연재 권출용 입구측 TR(텐션 릴), 출구측에 피압연재 권취용 출구측 TR이 설치된 가장 기본적인 DCR(Double Cold Rolling) 압연기를 예로 들어 본 발명의 상세에 관하여 설명한다.
도 1은, 본 실시 형태에 따른 압연 시스템의 제어 구성을 나타내는 블록도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 압연 시스템은, #1 스탠드 압연기(1), #2 스탠드 압연기(2)의 2개의 압연기로 구성되는 2 스탠드 연속 압연기이며, 압연기 입구측에 입구측 TR3, 압연기 출구측에 출구측 TR4가 설치되어 있다. 각 압연기는, 피압연재를 상하로 끼워 넣음으로써 압연하는 롤 쌍이며, 롤 속도를 제어하기 위한 밀 속도 제어 장치(12, 22)에 의해 각각 롤 속도가 제어되고, 상하 롤 간격을 제어하기 위한 RG(Roal Gap) 제어 장치(11, 21)에 의해 롤 간격이 제어된다.
압연 조업 시에는, 압연 속도 설정 장치(73)로부터 출력되는 속도 명령값이 속도 기준 선택 장치(80)를 개재하여 밀 속도 제어 장치(12, 22)에 각각 입력된다. 이에 의해, 밀 속도 제어 장치(12, 22)는, 각각 입력된 속도 명령값에 의거하여, #1 스탠드 압연기(1), #2 스탠드 압연기(2)의 속도, 즉 상하 작업 롤의 주변 속도를 제어한다.
여기서, 압연 속도 설정 장치(73)에 의해 출력되는 속도 명령값은, 속도 기준 선택 장치(80)에 의해 필요한 보정이 가해지지만, 원칙으로서 #2 스탠드 압연기(2)의 밀 속도의 설정값으로서 사용된다. 이에 반하여, 피압연재의 제품 사양으로부터 #2 스탠드 압연기(2)의 속도에 대한 #1 스탠드 압연기(1)의 속도 비율이 정해지기 때문에, 속도 기준 선택 장치(80)에 있어서는, 속도비 설정 장치(76)에 설정되어 있는 속도비의 정보와, 압연 속도 설정 장치(73)로부터 입력되는 속도 설정값에 의거하여, #1 스탠드 압연기(1)의 속도 설정값이 생성된다. #1 스탠드 압연기(1)의 속도 설정값은, 밀 속도 제어 장치(12) 외에, 입구측 속도 설정 장치(77)를 경유하여 입구측 TR 속도 명령 장치(65)에 입력된다.
또한, 입구측 TR3 및 출구측 TR4는, 각각 입구측 TR 제어 장치(32) 및 출구측 TR 제어 장치(42)에 의해 회전 제어된다. 입구측 TR 제어 장치(32) 및 출구측 TR 제어 장치(42)는, 각각, 입력된 전류 명령값이 되도록 텐션 릴을 회전시키기 위한 전동기의 전류를 제어함으로써, 입구측 TR2 및 출구측 TR3에 부여되는 각각의 전동기 토크에 의해 피압연재에 소정의 장력을 부여한다. 입구측·출구측 장력 전류 변환 장치(15, 16)는, TR(텐션 릴) 기계계 및 TR(텐션 릴) 제어 장치의 모델을 기초로 하여 장력 설정값이 되는 전류 설정값(전동기 토크 설정값)을 연산한다.
단, 이 제어 모델은 오차를 포함하기 때문에, #1 스탠드 압연기(1)의 입구측에 설치된 입구측 장력계(51), #2 스탠드 압연기(2)의 출구측에 설치된 출구측 장력계(53)에서 측정된 실적 장력을 사용하여, 입구측 장력 제어 장치(13) 및 출구측 장력 제어 장치(14)에 의해 장력 설정값에 보정을 가하여, 입구측 장력 전류 변환 장치(15), 출구측 장력 전류 변환 장치(16)에 부여한다. 이에 의해, 입구측 장력 전류 변환 장치(15), 출구측 장력 전류 변환 장치(16)가 입구측 TR 제어 장치(32) 및 출구측 TR 제어 장치(42)로 설정하는 전류 명령값을 변경한다.
입구측 장력 설정 장치(71) 및 출구측 장력 설정 장치(72)는, 피압연재의 제품 사양으로부터 결정되는 피압연재 장력을 얻기 위해 필요한 입구측 TR3 및 출구측 TR4의 토크(전류)를 입구측 장력 전류 변환 장치(15), 출구측 장력 전류 변환 장치(15)에 각각 설정한다. 또한, #1 스탠드 압연기(1) 및 #2 스탠드 압연기(2)의 롤 갭은, 피압연재의 제품 사양에 기초하여 #1 스탠드 압하 위치 설정 장치(74) 및 #2 스탠드 압하 위치 설정 장치(75)에 각각 설정되고, RG 제어 장치(11, 21)에 부여된다.
DCR 압연기에 적용되는 기본적인 제어로서는, 입구측 장력 제어 장치(13), 출구측 장력 제어 장치(14), 스탠드 간 장력 제어 장치(67) 및 압하 판 두께 제어 장치(61)에 의한 제어가 주가 된다. 입구측 장력 제어 장치(13)는 입구측 장력계(51)에 의해 계측된 #1 스탠드 압연기(1)의 입구측 장력(이하, '입구측 장력'이라 약기함)에 기초하여 입구측 장력 전류 변환 장치(15)에 부여되는 장력 설정값을 조정한다. 출구측 장력 제어 장치(14)는, 출구측 장력계(53)에 의해 계측된 #2 스탠드 압연기의 출구측 장력(이하, '출구측 장력'이라 약기함)에 기초하여 출구측 장력 전류 변환 장치(16)에 부여되는 장력 설정값을 조정한다.
스탠드 간 장력 제어 장치(67)는, 스탠드 간 장력계(52)에 의해 계측된 #1 스탠드 압연기(1)와 #2 스탠드 압연기(2) 사이의 장력(이하, '스탠드 간 장력'이라 약기함)에 기초하여 밀 속도 제어 장치(12, 22) 및 입구측 TR 속도 명령 장치(65)에 부여되는 속도 명령값을 조정한다. 상기 3개의 장력 제어 중, 스탠드 간 장력 제어 장치(67)에 의한 제어는, 제어 방법 선택 장치(70)에 의해 관리되고 있다. 이 점이, 본 실시 형태에 따른 요지의 하나이다. 상세는 후술한다.
또한, 피압연재의 판 두께는 제품 품질상 중요하기 때문에, 판 두께 제어가 실시된다. 압하 판 두께 제어 장치(61)는, 출구측 판 두께계(54)에 의해 계측된 #2 스탠드 압연기(2)의 출구측 판 두께(이하, '출구측 판 두께'라 약기함)에 기초하여 RG 제어 장치(11)에 부여되는 #1 스탠드 압연기의 롤 간격의 명령값을 조정한다. 또한, 압하 판 두께 제어 장치(61)의 처리도, 제어 방법 선택 장치(70)에 의해 관리되고 있다. 이 점이, 본 실시 형태에 따른 요지의 하나이다. 상세는 후술한다.
DCR 압연기에 있어서는, 모재의 판 두께가 0.2㎜ 내지 0.4㎜ 정도의 피압연재를 #1 스탠드 압연기(1)에 의해 20 내지 35％ 정도의 압하율로 판 두께를 얇게 하고, #2 스탠드 압연기(2)에 있어서는, 조질 압연을 위해 판 두께가 변화되지 않을 정도로 압하한다. 그로 인해, #1 스탠드 압연기(1)에 있어서의 압연 조건으로서는, 출구측 판 두께가 얇고, 압연 속도가 고속으로 되는 경우가 발생한다.
도 2는, DCR 압연기의 #1 스탠드 압연기(1)의 압연 현상을 나타내는 도면이다. DCR 압연기의 #1 스탠드 압연기의 압연 현상은, 싱글 스탠드 압연기에 있어서의 압연 현상과 마찬가지이다. 여기서, 도 2에 도시한 바와 같은, 입구측 장력 Tb를 입구측 TR3의 토크 일정 제어, 출구측 판 두께 h를 #1 스탠드 압연기(1)의 롤 갭을 조작단부로 하는 판 두께 제어와 같은 제어 구성에서는, 출구측 판 두께와 입구측 장력을 안정적으로 제어할 수 없다는 문제가 있다. 그와 같은 문제에 대하여 이하에 설명한다.
압연기에서의 기본 법칙으로서, 매스플로우 일정 법칙이 있다. 이것은, 압연기 스탠드의 입구측과 압연기 스탠드의 출구측의 피압연재가 연속하는 전제에 있어서, 입구측 판 두께 H, 출구측 판 두께 h, 입구측 판 속도 Ve, 출구측 판 속도 Vo를 사용하여, 이하의 수학식 1에 의해 표현된다.
Figure 112014113098517-pat00001
매스플로우 일정 법칙의 수학식 1로부터, 입구측 판 두께 H가 일정한 경우, 입구측 판 속도 Ve가 변동되면 출구측 판 두께 h가 변동되는 것을 의미한다. 전술한 바와 같이, DCR 압연기에 있어서 주된 압연은 #1 스탠드 압연기에 의해 행해지기 때문에, 상기 수학식 1에 있어서의 입구측 판 속도 Ve는, 입구측 TR3의 속도가 된다. 입구측 TR3의 속도는, 전동기 토크에 장력 토크가 합치하도록 변화되지만, 이 변화는 입구측 TR3의 관성과 전술한 제어에 의해 행해지기 때문에, 입구측 판 속도 Ve의 변화를 억제하는 제어 수단이 없다.
이 입구측 판 속도 Ve의 변화에 따른 출구측 판 두께 h의 변화를 억제하기 위해서, RG 제어 장치(11)에 의한 롤 갭의 조정을 행하면, 압하율의 변화에 따라 전진율 및 후진율이 변화되고, 그 결과 입구측 판 속도 Ve 및 출구측 판 속도 Vd가 변화하게 되어 다시 입구측 장력 Tb의 변화가 발생한다. 이것을 억제하기 위해 전술한 바와 같이 입구측 TR3의 속도가 변동되지만, 이 변동에 의해 다시 출구측 판 두께 변동이 발생한다. 이와 같이 입구측 TR3에 의해 행해지는 입구측 장력 억제계는 압연 조건에 따라서는 시상수가 큰 경우가 있고, 큰 굴곡을 갖는 출구측 판 두께 변동의 원인이 되는 경우가 있다. 이와 같은 굴곡을 만들어 내는 원인을 제어에 따른 영향이 교대로 서로 영향을 미치기 때문에, 크로스항으로 한다.
압연기 스탠드의 입구측 장력 Tb는, 압연 현상에 의해서도 억제된다. 입구측 장력 Tb가 변동되면, 압연기의 압연 하중이 변화되고, 그에 수반되는 전진율 및 후진율의 변화에 따라 입구측 판 속도 Ve 및 출구측 판 속도 Vd가 변동된다. 이 입구측 장력 압연 현상계에 의해서도 입구측 장력 Tb는 변동된다. 입구측 장력 압연 현상계의 응답은, 전술한 입구측 장력 억제계에 비하여 매우 빠르기 때문에, 입구측 장력 압연 현상계 및 입구측 장력 억제계는 도 3과 같이 나타낼 수 있다.
도 3으로부터, 압연기 스탠드의 롤 갭 변경량 ΔS는, 동일 위상으로 입구측 장력의 편차 ΔTb가 되어 나타내고, 그것이 입구측 TR3에서 적분된 상태로 입구측 TR 속도가 변화되는 것을 알 수 있다. 따라서, 롤 갭 변경량 ΔS와 입구측 장력의 편차 ΔTb, 입구측 TR 속도의 변화 및 출구측 판 두께의 변화는 도 4와 같은 관계가 된다. 도 4는, 롤 갭 변경량 ΔS, 입구측 장력 Tb, 입구측 TR 속도 및 출구측 판 두께 h의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 롤 갭 변경량 ΔS가 변화되면, 압연기 스탠드의 입구측 속도가 변화되고, 입구측 장력 Tb가 변화된다. 입구측 장력 Tb의 변화에 수반하여, 입구측 TR3은 토크 일정 제어를 행하고 있기 때문에, 입구측 TR3의 관성에 의한 동작으로 입구측 TR 속도가 변화된다. 입구측 TR 속도가 변동되면, 상기 수학식 1에 있어서 나타낸 매스플로우 일정 법칙에 의해 출구측 판 두께 변동이 발생한다. 출구측 판 두께 변동이 발생하면, 압하 판 두께 제어 장치(61)가 출구측 판 두께를 일정하게 하기 위해 롤 갭 변경량 ΔS를 조작한다. 이들 일련의 동작이 계속되면, 도 4에 도시한 바와 같이, 출구측 판 두께가 진동하게 된다.
또한, 실제로는 출구측 판 두께계(17)는 압연기(1)로부터 떨어진 장소에 설치되기 때문에 출구측 판 두께 제어 장치(18)가 사용하는 출구측 판 두께의 검지까지 지연 시간이 존재하지만, 출구측 판 두께의 진동 주기에 대하여 충분히 지연 시간이 짧은 경우에는 무시할 수 있다.
압연기에 있어서는, 롤 갭과 롤 속도라고 하는 2개의 제어 조작단부와, 압연기의 출구측 판 두께와 압연기의 입구측(또는 출구측) 장력이라고 하는 2개의 제어 상태량이 존재한다. 2개의 제어 조작단부를 조작한 경우, 2개의 제어 상태량 각각에 영향을 미치어 제어 상태량이 변화된다. 도 5는, 이러한 제어 조작단부 및 제어 상태량의 관계를, 1개의 압연기 스탠드의 경우에 대하여 나타낸 도면이다. 1개의 압연기 스탠드의 압연 현상은, 도 2에 도시한 바와 같이 되지만, 이것을 개념적으로 기술한 것이 도 5이다.
1개의 압연기 스탠드의 경우, 제어 조작단부는, 롤 갭 변경량 ΔS, 전단 스탠드 출구측 또는 입구측 TR의 속도(이후, 「입구측 TR 속도」라 함)이다. 이 입구측 TR 속도에 의해 입구측 판 속도 Ve가 결정된다. 또한, 제어 상태량은, 압연기의 출구측 판 두께 h, 입구측 장력 Tb이다. 롤 갭 변경량 ΔS를 변경한 경우, (롤 갭→출구측 판 두께) 영향 계수(503)에 의한 출구측 판 두께 h의 변화, (롤 갭→입구측 장력) 영향 계수(501)에 의한 입구측 장력 Tb의 변화가 발생한다. 또한, 전단 스탠드 출구측 또는 입구측 TR 속도를 변경한 것에 의해 Ve가 변화된 경우, (입구측 TR 속도→입구측 장력) 영향 계수(502)에 의한 입구측 장력 Tb의 변화, (입구측 TR 속도→출구측 판 두께) 영향 계수(504)에 의한 출구측 판 두께 h의 변화가 발생한다.
전술한 바와 같이, 압연기 출구측 판 두께 h에 대해서는, 출구측 판 두께계(54)의 계측 결과에 의거하여 롤 갭이 변경됨으로써 제어된다. 또한, 입구측 장력 Tb에 대해서는, 전동기 토크와 입구측 장력 토크의 차에 의해 입구측 TR 속도가 변화됨으로써 제어된다. 이에 반하여, 도 5에 도시한 바와 같은 관계를 고려하면, 롤 갭을 변경하면 출구측 판 두께 h뿐만 아니라 입구측 장력 Tb에도 변화가 발생하고, 입구측 TR 속도를 변경하면 입구측 장력 Tb뿐만 아니라 출구측 판 두께 h에도 변화가 발생하게 된다. 이 변화는, 의도치 않은 불필요한 변화이다.
도 5에 도시한 관계에 있어서, (롤 갭→출구측 판 두께) 영향 계수(503) 및 (입구측 TR 속도→입구측 장력) 영향 계수(502)가 (롤 갭→입구측 장력) 영향 계수(501) 및 (입구측 TR 속도→출구측 판 두께) 영향 계수(504)에 비해 충분히 큰 경우에는, 전술한 의도치 않은 불필요한 변화의 영향이 작기 때문에 이 제어 구성으로 문제없다.
이에 반하여, (롤 갭→출구측 판 두께) 영향 계수(503) 및 (입구측 TR 속도→입구측 장력) 영향 계수(502)가 (롤 갭→입구측 장력) 영향 계수(501) 및 (입구측 TR 속도→출구측 판 두께) 영향 계수(504)에 비하여 작아지게 되면, 전술한 의도치 않은 불필요한 변화의 영향이 커지기 때문에, 안정적으로 제어가 행해지지 않는 문제가 발생한다.
이러한 상태가 되면, 출구측 판 두께계(54)의 계측 결과에 의거하여 출구측 판 두께 h를 제어하기 때문에, #1 압연기 스탠드(1)의 롤 갭을 조작하여도, 입구측 장력 Tb가 크게 변동되고, 그것을 제어하기 위해 전동기 토크와 입구측 장력 토크의 차에 의해 입구측 TR 속도의 변화가 발생한다. 그 결과, 출구측 판 두께 h가 크게 변동된다. 출구측 판 두께 h가 변화되면, 출구측 판 두께계(54)의 계측 결과에 의거하여, 압하 판 두께 제어 장치(61)에 의해 롤 갭 조작이 행해지고, 결과적으로, 출구측 판 두께 h, 입구측 장력 Tb, 입구측 판 속도 Ve, 롤 갭 S가 동일한 주기로 진동하는 상태가 발생하게 된다.
도 3에 있어서 설명한 바와 같은 압연 현상에 대하여, 입구측 TR3에 의한 입구측 장력 억제계를 제거하여, 입구측 TR 속도의 조작에 의한 입구측 판 속도 Ve 및 롤 갭 변경량 ΔS를 제어 조작단부로 하고, 출구측 판 두께 h 및 입구측 장력 Tb를 제어 상태량으로 한 압연 현상계를 도 6에 나타내었다. 도 6에 있어서는, 입구측 장력 압연 현상계를 통합하여, 입구측 장력 영향 계수(101)라 하고 있다. 도 6으로부터, 도 5에 있어서의 영향 계수(501, 502, 503, 504)에 대응하는 것으로서, 도 7의 111, 112, 113, 114가 얻어진다.
도 7에 의하면, 출구측 판 두께 h가 얇고, 입구측 판 속도 Ve가 빠르면, (입구측 TR 속도→출구측 판 두께) 영향 계수(114) 및 (입구측 TR 속도→입구측 장력)영향 계수(112)가 작아지는 것을 알 수 있다. 또한, 입구측 장력 영향 계수(101)에 포함되는 1차 지연 시상수 Tr은 작아진다. 그로 인해, (롤 갭→출구측 판 두께) 영향 계수(113)는, 작아진다. 또한, (롤 갭→입구측 장력) 영향 계수(111)는 응답이 빨라진다.
즉, 출구측 판 두께 h가 얇고, 입구측 판 속도 Ve가 빠르면, 롤 갭 S의 조작 시에, 압연기의 출구측 판 두께 h가 변화되기 어려워지고, 입구측 장력 Tb가 변화되기 쉬워진다. 즉, (롤 갭→입구측 장력) 영향 계수(111)가 (롤 갭→출구측 판 두께) 영향 계수(113)보다 커진다. 또한, 입구측 판 속도 Ve 조작 시에는, 입구측 장력 Tb 및 출구측 판 두께 h가 마찬가지로 변화되기 어려워진다.
입구측 장력 Tb에 관해서는, 압연 현상항 kb를 포함한다. 압연 속도 및 출구측 판 두께에 따라서 kb도 변화되지만, kb가 커지면, (입구측 TR 속도→입구측 장력) 영향 계수(112)는 (입구측 TR 속도→출구측 판 두께) 영향 계수(114)에 비하여 작아진다.
이상으로부터, 출구측 판 두께 h가 얇고, 입구측 판 속도 Ve가 빨라짐으로써, (롤 갭→출구측 판 두께) 영향 계수(113)가 (롤 갭→입구측 장력) 영향 계수 (111)에 비하여 작아지고, (입구측 TR 속도→입구측 장력) 영향 계수(112)가 (입구측 TR 속도→출구측 판 두께) 영향 계수(114)에 비하여 작아지는 경우가 존재하는 것을 알 수 있다. 이러한 경우, 도 3에 도시한 바와 같은 제어, 즉, 롤 갭 변경량ΔS에 의해 출구측 판 두께 h를, 입구측 판 속도 Ve에 의해 입구측 장력 Tb를 제어하고자 하면, 전술한 바와 같이 크로스항의 영향이 크기 때문에 안정적으로 제어하는 것이 불가능해진다.
이러한 경우에는, 도 8에 도시한 바와 같이, 출구측 판 두께 h를 입구측 TR 속도를 제어함으로써 입구측 판 속도 Ve의 변화에 따라 제어하는 속도 판 두께 제어 장치(62), 및 입구측 장력 Tb를 롤 갭 변경량 ΔS로 제어하는 압하 장력 제어 장치(64)를 동작시킴으로써, 출구측 판 두께 h 및 입구측 장력 Tb를 안정적으로 제어할 수 있게 된다. 이것을 실현하기 위해서는, 종래 토크 일정 제어(전류 일정 제어)에 의해 운전하고 있는 입구측 TR3을 속도 일정 제어에서의 운전으로 변경할 필요가 있다. 그로 인해, 입구측 TR 속도 명령 장치(65)가 설치된다.
입구측 장력 억제계의 응답이 악화된 경우에 있어서도, 입구측 TR3을 속도 일정 제어로 운전할 필요가 있다. 도 3에 있어서의 입구측 장력 억제계는, 등가 변환에 의해, 시상수 Tq의 1차 지연계가 된다. 여기서, Tq는 입구측 판 속도 Ve에 비례하고, 압연기의 출구측 판 두께 h에 반비례하며, 압연 현상항 kb에 비례한다. 따라서, 압연 현상항 kb가 커지면 입구측 장력 억제계의 시상수 Tq가 커지고, 입구측 장력 억제계의 응답이 악화되게 된다. 또한, 이 경우에는, 도 5에 있어서의 (롤 갭→입구측 장력) 영향 계수(111)는 커지지 않으므로, 종래의 롤 갭 변경량 ΔS에 의한 판 두께 제어와, 입구측 TR3 속도를 조작하는 속도 장력 제어 장치(63)에 의해 안정적으로 제어 가능하다고 생각된다.
그리고, 압연 설비에 있어서는, 다양한 재질의 피압연재를, 다양한 판 두께로 압연하고 있으며, 또한 압연 속도도 다양하다. 따라서, 전술한 바와 같은 제어 응답의 변화도 고려하여, 압연 상태에 따라 제어 방법을 전환하는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에 따른 압연 제어 방법에 있어서는, 이하의 (A) 내지 (C)의 3종류의 제어 방법을 전환함으로써, 출구측 판 두께 및 입구측 장력 제어를 안정화한다.
(A) 롤 갭을 조작하는 판 두께 제어와, 토크 일정 제어로 운전하는 입구측 TR의 입구측 장력 억제계에 의한 장력 제어.
(B) 롤 갭을 조작하는 판 두께 제어와, 속도 일정 제어로 운전하는 입구측 TR의 속도를 조작하는 속도 장력 제어.
(C) 롤 갭을 조작하는 압하 장력 제어와, 속도 일정 제어로 운전하는 입구측 TR의 속도를 조작하는 속도 판 두께 제어.
DCR 압연기에 있어서는, #1 스탠드 압연기(1)와 #2 스탠드 압연기(2) 사이의 스탠드 간 장력의 유지도 중요하므로, 스탠드 간 장력 제어 장치(67)가 설치되어 있다. 스탠드 간 장력 제어는, 통상은 #1 스탠드 압연기(1)의 속도를 조작단부로 하고 있다.
도 9는, 전술한 매스플로우 일정 법칙을 포함하는, 압연의 기본적인 법칙을 나타내는 도면이다. 도 9에 도시한 바와 같이, 압연기 스탠드의 입구측과 출구측에 있어서의 판 두께 및 속도의 사이에는, 상기 수학식 1에 나타내는 매스플로우 일정 법칙이 성립된다. 또한, 피압연재는, 압하됨으로써 길이 방향으로 연장되게 된다. 이 길이 방향으로 연장되는 비율은 전진율 f 및 후진율 b에 의해 나타낸다.
그리고, 이 전진율 f 및 후진율 b와, 압연기 스탠드의 롤 속도 VR과, 입구측 판 속도 Ve, 출구측 판 속도 Vd의 사이에는, 이하의 수학식 2, 3의 관계가 성립된다.
Figure 112014113098517-pat00002
Figure 112014113098517-pat00003
한편, #1 스탠드 압연기(1)와 #2 스탠드 압연기(2)의 사이 또는 입구측 TR3과 #1 스탠드 압연기(1)의 사이, #2 스탠드 압연기(2)와 출구측 TR4의 사이에는, 도 10에 도시한 바와 같이, 스탠드 간 장력 T, 판 단면적 A, 스탠드 간 거리 L, #i스탠드 입구측 속도 Vei, #i 스탠드 출구측 속도 Vdi를 사용하여, 이하의 수학식 4가 성립된다.
Figure 112014113098517-pat00004
도 11의 (a)는, 정상 압연(판 두께, 장력이 일정값인 상태) 중의 각 압연기스탠드 및 입출구측 설비의 롤 속도의 관계를 나타내는 도면이다. #1 스탠드 압연기(1)의 입구측 장력에 착안하면, 장력이 일정해지기 위해서는, #1 스탠드 압연기(1)의 입구측 속도와 입구측 TR3의 속도는 동일한 속도일 것, 즉, VETR=Ve1일 필요가 있다.
여기서, 스탠드 간 장력 제어 장치(67)가 동작하여, #1 스탠드 압연기(1)의 속도를 변경하였다고 하자. 제어 출력(1+ΔV/V)은, #1 스탠드 압연기(1)의 속도를 변경하기 때문에, 그대로는 입구측 장력이 변화하여 버린다. 그로 인해, 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이, 마찬가지의 제어 출력(1+ΔV/V)을 입구측 TR로도 출력하여, 입구측 TR3의 속도와, #1 스탠드 압연기(1)의 입구측 속도를 일치시켜서 장력 변동이 발생하지 않게 되는 기능이 필요해진다. 그것을 행하는 것이, 석세시브 기능이다. 석세시브 기능으로서는 공지된 다양한 기능을 이용하는 것이 가능하다.
여기에서는, 도 9에 있어서 설명한 압연기 출구측 속도 및 입구측 속도를 결정하는 전진율 f 및 후진율 b가 일정하다고 가정하고 있다. 전진율 f 및 후진율 b는, 압연 중 일정하지 않다고 해도 변동은 근소하며, 무시할 수 있는 것으로서 석세시브 기능을 이용하여 압연기 속도 조작 시의 장력 변동, 나아가서는 압연기 스탠드 입출구측의 매스플로우 변동에 기인하는 판 두께 변동을 방지하고 있었다.
그러나, 전진율 및 후진율 변동을 무시할 수 있는 레벨을 초과하여 큰 경우, 석세시브 기능을 이용하는 것이 오히려 장력이나 판 두께에 대하여 외란으로 되는 경우가 있다. 특히 압연 시의 중립점, 즉, 롤 속도와 피압연재의 속도가 일치하고 있는 점이 변동함으로써 발생하는 전진율 f, 후진율 b의 변동에 대해서는 영향이 크고, 석세시브 기능이 출구측 판 두께계(54)의 계측 결과에 기초하는 롤 갭의 제어나 스탠드 간 장력 제어 장치(67)와 입구측 장력계(51)의 계측 결과에 기초하는 입구측 장력 제어와 간섭하고, 도 4에 있어서 설명한 것과 마찬가지의 판 두께나 장력의 진동 현상으로 되는 경우가 있다.
도 12에 압연에 있어서의 중립점과 전진율, 후진율의 관계를 나타낸다. 압연은, 상부 작업 롤(101)과 하부 작업 롤(102)의 사이를, 피압연재(5)를 통과시킴으로써 행해진다. 그 때, 피압연재(5)와 상하 작업 롤(101, 102)의 사이에서는, 슬립이 발생하고, 롤 속도와 피압연재(5)의 속도가 일치하는 중립점이 롤과 피압연재의 접촉하는 영역에 하나 발생한다. 작업 롤과 피압연재의 접촉 개시점에 있어서의 속도가 입구측 속도 Ve로 된다. 또한, 작업 롤과 피압연재의 접촉 종료점에 있어서의 속도가 출구측 속도 Vd로 된다.
전진율 f는, 출구측 속도 Vd와 중립점 속도 VR의 비(Vd/VR)로부터 1을 감산한 것이며, 후진율 b는 1보다 입구측 속도 Ve와 중립점 속도 VR의 비(Ve/VR)를 감산한 것이다. 예를 들어, 입구측 판 두께 H가 두꺼워지고, 입구측 속도 Ve가 작고, 출구측 속도 Vd가 커진다고 하는 입구측 속도 Ve와 출구측 속도 Vd의 비율(Ve/Vd)이 변화하는 경우에는 석세시브 기능을 동작시켜야 한다.
입구측 속도 Ve와 출구측 속도 Vd의 비율(Ve/Vd)이 일정한 그대로 중립점의 위치만이 변화하는 경우에는, 중립점 위치의 변화에 따라 롤 속도 VR은 변화시킬 필요가 있지만, 그것에 의해 입구측 속도 Vd는 일정하게 유지되기 때문에, 석세시브 기능을 이용하여 입구측 TR3의 속도는 꼭 변경해야 하는 것은 아니다.
예를 들어, 도 12에 있어서, 중립점 위치가 중립점 A로부터 중립점 B로 변화되었다고 하면, 전진율 f는 작아지고, 후진율 b는 커진다. 그것에 따라서, 출구측 속도 Vd는 도 9에 있어서 설명한 바와 같이 작아지게 되고, 스탠드 간 장력 T는 도 10에 있어서 설명한 바와 같이 커지게 된다. 또한, 입구측 속도 Ve도 작아지게 되어 입구측 장력은 작아진다. 중립점 위치가 반대로 중립점 B로부터 중립점 A로 변화한 경우에는, 반대로 스탠드 간 장력 T가 작아지게 되고, 입구측 장력은 커진다. 즉, 입구측 장력, 스탠드 간 장력이 역 위상으로 변화한다.
판 두께 변동을 수반하는 경우에는, 일반적으로, 입구측 속도 Ve, 출구측 속도 Vd가 역 방법으로 변화되고, 입구측 장력, 스탠드 간 장력이 동 위상으로 변화된다. 따라서, #1 스탠드 압연기(1)의 입구측 장력, 스탠드 간 장력의 변화가 동 위상인지 역 위상인지에 의해, 중립점 위치의 변화가 원인인지 판 두께 변동이 원인인지 판정 가능하다.
#1 스탠드 압연기(1)의 롤 속도가 변화된 경우에도, 입구측 장력, 스탠드 간 장력이 역 위상으로 변화되지만, 이 경우에도 석세시브 기능을 동작시키지 않는 편이 좋다. 롤 속도 VR의 수정에 의해, 입구측 장력, 스탠드 간 장력이 양쪽 동시에 제어 가능하며, 반대로 석세시브 기능을 동작시킴으로써 입구측 장력이 수정되지 않는 상태로 되기 때문이다.
도 13의 (a), (b)에, 전술한 3가지 제어 형태에 있어서의 장력 제어의 특징을 나타낸다. 제어 방법 (A) 및 제어 방법 (B)에 있어서는, 도 13의 (a)에 도시한 바와 같이, 입구측 TR3의 회전을 제어함으로써 입구측 장력 제어가 행해진다. 그로 인해, 입구측 장력 제어의 영향은, #1 스탠드 압연기 입구측으로 한정된다. 또한, 출구측 장력 제어는, 출구측 TR4를 조작함으로써 행해지기 때문에, 출구측 장력 제어의 영향은 #2 스탠드 압연기의 출구측으로 한정된다.
스탠드 간 장력 제어를 행하는 경우, #1 스탠드 압연기 속도 또는 #2 스탠드 압연기 속도를 조작할 필요가 있지만, #1 스탠드 압연기 속도를 조작하는 경우에는 입구측 TR3에, #2 스탠드 압연기 속도를 조작하는 경우에는 출구측 TR4에 석세시브를 행함으로써, 입구측 장력 또는 출구측 장력에 미치는 영향을 억제할 수 있다. 이 경우, #1 스탠드 압연기 속도를 조작하는 쪽이, 입구측 TR3에의 석세시브량이 작기 때문에 제어 응답의 관점에서 유리하다.
또한, DCR 압연기에 있어서는, #2 스탠드 압연기는 압하율≒0이기 때문에, #1 스탠드 압연기 속도를 조작함으로써, 중립점이 이동한 경우에 있어서 입구측 장력, 스탠드 간 장력을 유효하게 제어할 수 있다. 그 경우, 석세시브에 의해 입구측 TR 속도를 조작하는 것이 외란으로 되지만, 입구측 장력 제어 장치로 억제하는 것이 가능하다.
도 12에 있어서 설명한 바와 같이, 중립점이 출구측으로 변동된 경우에 대하여 생각해 보면, 입구측 속도는 저하, 출구측 속도는 저하된다. 결과로서, 입구측 장력은 감소, 스탠드 간 장력은 증가한다. 이에 반하여, 입구측 장력 제어 장치는, 입구측 TR 속도를 느리게 하고, 스탠드 간 장력 제어는 #1 스탠드 속도를 빠르게 한다.
석세시브에 의해 동시에 입구측 TR 속도를 빠르게 하고, 입구측 장력 제어 장치와 간섭하지만, #1 스탠드 속도를 빠르게 하기 위해 입구측 장력은 증대된다. 중립점이 변동되지 않은 경우에 있어서는, 예를 들어 #1 스탠드 롤 갭을 폐쇄한 경우, 입구측 장력, 스탠드 간 장력은 모두 저하되고, 스탠드 간 장력은 #1 스탠드 속도를 감속하고, 석세시브로 입구측 TR 속도를 감속한다. 입구측 장력 제어 장치는, 입구측 TR 속도를 감속함으로써 입구측 장력을 제어한다.
제어 방법 (C)의 경우에는, 입구측 장력 제어의 제어 조작단부가 #1 스탠드 압연기 롤 갭이기 때문에, 도 13의 (b)에 도시한 바와 같이, 입구측 장력뿐만 아니라 스탠드 간 장력에도 영향을 미친다. 여기서, 도 12에 도시한 바와 같이 중립점이 출구측으로 변동된 경우에 대하여 생각해 보면, 입구측 속도는 저하, 출구측 속도는 저하된다. 그로 인해, 입구측 장력은 감소, 스탠드 간 장력은 증가한다.
이에 반하여, 입구측 장력 제어는, #1 스탠드 압연기 롤 갭을 개방하는 방향으로 제어함으로써(입구측 장력이 감소하였기 때문에), 입구측 장력을 원상태로 되돌리려고 한다. 출구측 판 두께도 두꺼워지기 때문에, 출구측 판 두께 제어는 입구측 TR 속도를 감속하여 입구측 장력을 상승시킨다. #1 스탠드 압연기 롤 갭 개방에 의해, 스탠드 간 장력도 증가하게 된다.
스탠드 간 장력 제어가 #1 스탠드 속도를 조작단부로 하는 경우, #1 스탠드 속도를 빠르게 함으로써 스탠드 간 장력을 감소시키려고 한다. 이에 의해, 입구측 장력은 증대하지만, 석세시브가 행해지면 입구측 장력은 증대되지 않고, 입구측 장력 제어가 스탠드 간 장력을 증대시킨다. 그로 인해, #1 스탠드 속도를 과대하게 조작하는 결과로 되어, 출구측 판 두께 제어와 간섭하는 결과가 된다. 이 경우, 입구측 TR3에 대한 석세시브를 멈춤으로써, 간섭을 억제하는 것이 가능하다.
그런데, 중립점 변동이 없는 경우, 예를 들어 롤 갭을 폐쇄하도록 제어하면, 입구측 장력, 스탠드 간 장력은 모두 감소하기 때문에, 입구측 장력 제어에 의해 #1 스탠드 압연기의 롤 갭을 조작함으로써, 스탠드 간 장력에 대해서도 억제하는 것이 가능하다. 스탠드 간 장력 제어로서는, #1 스탠드 압연기 속도를 감속시키고, 석세시브에 의해 입구측 TR 속도도 감속시킴으로써 입구측 장력 변동을 방지한다. 따라서, 일률적으로 입구측 TR3에 대한 석세시브를 멈출 수는 없다.
이 문제는, 스탠드 간 장력 제어의 제어 출력단을 #2 스탠드 속도로 함으로써 해결 가능하다. 상기한 상태의 경우, #2 스탠드 속도를 감속함으로써, 스탠드 간 장력을 낮추는 것이 가능하며, 이 경우 출구측 판 두께 제어와 입구측 장력 제어, 스탠드 간 장력 제어 간의 간섭은 발생하지 않는다. #2 스탠드 압연기 속도를 조작하는 경우, 출구측 TR 속도에 석세시브를 행할 필요가 있지만, DCR 압연기의 경우, #2 스탠드는 압하율≒0이기 때문에 중립점의 변동은 무시할 수 있다.
#1 스탠드 압연기에서 중립점 변동이 있는 경우, 최종적으로는 #1 스탠드 속도를 변경하거나, 입구측 TR과 #2 스탠드 압연기와 출구측 TR의 속도를 변경할 필요가 있다. 제어 방법 (A) 및 제어 방법 (B)의 경우에는, #1 스탠드 속도를 변경함으로써 대응하고, 제어 방법 (C)의 경우에는, 입구측 TR과 #2 스탠드, 출구측 TR의 속도를 변경함으로써 대응하게 된다.
이상과 같이, DCR 압연기에 있어서 전술한 3종류의 제어 방법을 압연 상태에 따라서 전환하여 이용하는 경우, 입구측 장력 제어, 출구측 판 두께 제어뿐만 아니라, 스탠드 간 장력 제어의 제어 출력단도 변경할 필요가 있다. 스탠드 간 장력 제어의 제어 출력단의 변경은, 탠덤 압연기에 있어서의 속도 기준이 되는 압연기 스탠드(마스터 스탠드)를 변경하게 된다.
이와 같은 원리에 의거하여, 본 실시 형태에 따른 압연 시스템의 제어에 대하여 도 1로 되돌아가서 설명한다. 전술한 바와 같이, 압연기의 판 두께 제어 및 장력 제어를 안정적으로 실시하기 위해서는, 압연 상태에 따라서, 상기 3종의 제어를 전환하여 사용할 필요가 있다. 그로 인해, 출구측 판 두께계 54에 의해 계측된 출구측 판 두께 편차 Δh를 사용하여, 압하 판 두께 제어 장치(61)에 의해 롤 갭에의 조작 명령 ΔΔSAGC를 생성하고, 속도 판 두께 제어 장치(62)에 의해 입구측 TR 속도로의 조작 명령 ΔΔVAGC를 생성한다.
또한, 입구측 장력계(51)에 의해 계측된 입구측 장력 실적과, 입구측 장력 설정 장치(71)에 의해 설정된 입구측 장력 설정과의 편차(입구측 장력 편차) ΔTb를 사용하여, 속도 장력 제어 장치(63)가 입구측 TR 속도로의 조작 명령 ΔΔVATR을 생성하고, 압하 장력 제어 장치(64)가 롤 갭으로의 조작 명령 ΔΔSATR을 생성한다.
또한, 입구측 TR3이, 토크 일정 제어로 운전하고 있는 경우에 대해서는, 입구측 장력 설정 장치(71)에 의한 입구측 장력 설정값에, 입구측 장력 실적과 입구측 장력 설정값의 편차에 의해 입구측 장력 설정값을 조작하는 입구측 장력 제어 장치(13)로부터의 제어 출력을 더한 것을, 입구측 TR3으로의 전류 명령에 입구측 장력 전류 변환 장치(15)에 의해 변환하여, 입구측 TR 제어 장치(32)로의 전류 명령값을 작성한다.
제어 방법 선택 장치(70)는 압연 상태에 따라서, 전술한 (A), (B), (C) 중 어떠한 제어 방법을 적용하면 가장 출구측 판 두께 변동, 입구측 장력 변동을 저감 가능한지를 선택하고, 선택 결과에 의거하여 롤 갭 제어 장치(11)에 대하여 롤 갭 조작 명령을 출력한다. 입구측 TR 속도를 조작하는 경우에는, 입구측 TR 속도 명령 장치(65)에 속도 조작 명령을 출력한다. 입구측 TR 속도 명령 장치(65)에 있어서는, 압연 속도 설정 장치(73)로부터 속도 기준 선택 장치(80)를 개재하여 출력되는 입구측 TR 기준 속도와, 제어 방법 선택 장치(70)의 입구측 TR 속도 변경량보다 입구측 TR 속도 명령을 작성하고, 입구측 TR 제어 장치(32)로 출력한다.
입구측 TR 제어 장치(32)에 있어서는, 전류 명령에 따라서 토크 일정 제어(전류 일정 제어)를 행하는 운전 모드와, 속도 명령에 따라서 속도 일정 제어를 행하는 운전 모드를 갖고, 제어 방법 선택 장치(70)로부터의 명령에 따라서 전환하여 운전한다.
도 22에, 압하 판 두께 제어 장치(61), 속도 판 두께 제어 장치(62), 속도 장력 제어 장치(63), 압하 장력 제어 장치(64)의 블록도의 일례를 나타낸다. 이들은, 각 제어 구성의 일례이며, 이 이외의 방법을 이용하여 제어계를 구성하는 것도 가능하다. 예를 들어, 도 2의 예에서는, 각 제어계는 적분 제어(I 제어)로 되어 있지만, 비례 적분(PI 제어) 또는, 미분 비례 적분 제어(PID 제어)로 할 수도 있다.
본 실시 형태에 따른 압하 판 두께 제어 장치(61)는, 출구측 판 두께계(54)로부터 출력되는 출구측 판 두께 실적 hfb와, 압연 조업 시에 설정되는 출구측 판 두께 설정값 href의 차인 출구측 판 두께 편차 Δh=hfb-href를 입력으로 하고, 입력된 출구측 판 두께 편차에 조정 게인 및 출구측 판 두께 편차로부터 롤 갭으로의 변환 게인을 곱한 것을 적분하는 적분 제어(I 제어)로 구성된다. 적분 후의 출력과, 전회값과의 편차를 취하여, 제어 출력 ΔΔSAGC로 한다.
또한, 속도 판 두께 제어 장치(62)는, 출구측 판 두께 편차 Δh를 입력으로 하고, 입력된 출구측 판 두께 편차에 조정 게인 및 출구측 판 두께 편차로부터 입구측 속도로의 변환 게인을 곱한 것을 적분하는 적분 제어(I 제어)로 구성된다. 적분 후의 출력과, 전회값과의 편차를 취하여, 이하의 수학식 5를 제어 출력으로 한다. 이 명령값은, 설정 속도에 대한 속도 변경 비율로서 출력된다.
Figure 112014113098517-pat00005
압하 장력 제어 장치(64)는, 입구측 장력계(51)에 의해 계측된 입구측 장력 실적 Tbfbb와, 압연 조업 시에 미리 설정되는 입구측 장력 설정값 Tbref의 차인 입구측 장력 편차 ΔTb=Tbfbb-Tbref를 입력으로 하고, 입력된 입구측 장력 편차 ΔTb에 조정 게인 및 입구측 장력 편차 ΔTb로부터 롤 갭으로의 변환 게인을 곱한 것을 적분하는 적분 제어(I 제어)로 구성된다. 적분 후의 출력과, 전회값과의 편차를 취하여, 제어 출력 ΔΔSATR로 한다.
또한, 속도 장력 제어 장치(63)는, 입구측 장력 편차 ΔTb를 입력으로 하고, 입력된 입구측 장력 편차 ΔTb에 조정 게인 및 입구측 장력 편차 ΔTb로부터 입구측 속도로의 변환 게인을 곱한 것을 적분하는 적분 제어(I 제어)로 구성된다. 적분 후의 출력과, 전회값과의 편차를 취하여, 이하의 수학식 6을 제어 출력으로 한다.
Figure 112014113098517-pat00006
도 14에, 제어 방법 선택 장치(70)의 개요를 나타낸다. 제어 방법 선택 장치(70)는, 최적 제어 방법 결정 장치(70a) 및 제어 출력 선택 장치(70b)로 구성된다. 최적 제어 방법 결정 장치(70a)에 의해, 전술한 (A), (B), (C) 중 어떠한 제어 방법을 이용하여 제어할지를 결정하고, 제어 출력 선택 장치(70b)에 있어서, 상기 압하 판 두께 제어 장치(61), 속도 판 두께 제어 장치(62), 속도 장력 제어 장치(63), 압하 장력 제어 장치(64) 중 어떠한 출력을 사용할지를 선택하여, 롤 갭 제어 장치(11), 입구측 TR 속도 명령 장치(65), 입구측 TR 제어 장치(32) 및 속도 기준 선택 장치(80)로 제어 명령을 출력한다.
도 15에, 최적 제어 방법 결정 장치(70a)의 동작 개요를 나타낸다. 여기에서는, 전술한 (롤 갭→입구측 장력) 영향 계수(111)가 큰 경우에는, 제어 방법 (C)를 이용하여 압하에 의한 장력 제어, 릴 속도에 의한 판 두께 제어를 행하고, 입구측 장력 억제계의 장력 수정 시상수가 큰 경우에는, 제어 방법 (B)에 의해, 압하에 의한 판 두께 제어와, TR 속도를 조작하는 입구측 장력 제어를 행하는 것으로 한다. 그 이외의 경우에는, 종래부터 실시되고 있는 제어 방법 (A)를 선택하는 것으로 한다.
3가지의 제어 방법 중 어떠한 방법을 선택할지는, 이하에 의해 결정한다. 피압연재의 강 종류, 출구측 판 두께 및 압연 속도에 의해, 최적 제어 방법은 변화된다고 생각되므로, 강 종류 또는 출구측 판 두께가 바뀌면, 압연 속도를 저속, 중속, 고속의 3단계 정도로 나누어, 압연 중에 해당하는 압연 속도가 되면, 롤 갭을 스텝 형상으로 변화시켜서 입구측 장력 및 출구측 판 두께의 변화를 조사한다. 이 경우, 롤 갭 변경량은, 피압연재의 제품 품질에 영향을 주지 않는 크기로 변화시키면, 제품재의 압연 중에도 실시 가능하다. 또한 롤 갭을 스텝 형상으로 변화시키는 경우에는, 전술한 제어 방법 (A)를 선택해 둔다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 도 15에 도시한 바와 같이, 저속, 중속, 고속의 순으로 단계적으로 압연 속도를 변화시키고 있다. 이것은, 전술한 3가지 제어 방법 중 어느 하나를 선택하기 위해 실행되는 것이다. 그러나, 실제로 압연 조업을 개시하는 경우에 있어서도, 도 15에 도시한 바와 같이 단계적으로 압연 속도를 상승시킨다. 따라서 도 15에 도시하는 바와 같은 조작은, 통상의 압연 조업에 맞추어 실시하는 것이 가능하며, 생산성을 저하시키지 않고 실시 가능하다.
롤 갭을 스텝 형상으로 변화시킨 직후의 입구측 장력 변동량, 출구측 판 두께 변동량을 측정하고, (롤 갭→입구측 장력) 영향 계수(114)와 (롤 갭→출구측 판 두께) 영향 계수(112) 중 어느 것이 큰지를 판단한다. 또한, 입구측 장력 억제계의 응답 시간은, 롤 갭을 스텝 형상으로 동작시킨 경우의 입구측 장력 변화로부터 판단한다.
예를 들어, 도 15에 도시한 바와 같이, 압연 속도에 따라 저속, 중속, 고속의 영역을 정한다. 이 결정 방법은, 최고 속도까지를 3등분으로 해도 되고, 그 밖의 적당한 기준에 의해 분할한다. 압연 속도가 그들의 영역에 들어가면, 롤 갭에 스텝 형상의 외란을 더한다. 스텝 형상 외란을 더함으로써, 입구측 장력 및 출구측 판 두께가 변동된다.
다음으로, 도 16에 도시한 바와 같이, 입구측 장력 및 출구측 판 두께 편차의 실적으로부터, 파라미터 dTb, dh, Tbr을 구한다. 이들 파라미터는, 실적값의 시간 방향의 변동 상황으로부터 신호 처리에 의해 구할 수 있다. 이렇게 해서 구한 파라미터 dTb, dh, Tbr의 대소 관계로부터 제어 방법 (A), 제어 방법 (B), 제어 방법 (C)를 선택한다.
제어 방법 (A), 제어 방법 (B), 제어 방법 (C) 각각의 선택 시에는, 도 16에 도시한 바와 같이, 전술한 파라미터 dTb, dh, Tbr에 의거하여 산출되는 값과, 소정의 임계값의 비교로 판단한다. 예를 들어, (dh/href)/(dTb/Tbref)에 의해 산출되는 값이, 소정의 임계값인 제어 방법 (C) 선택값 이하인 경우, 제어 방법 (C)가 선택된다. 또한, Tbr이 소정의 임계값인 제어 방법 (B) 선택값 이상인 경우, 제어 방법 (B)가 선택된다. 제어 방법 (C) 선택값, 제어 방법 (B) 선택값에 대해서는, 과거의 실적값이나 압연기의 시뮬레이션 등에 의해 미리 구하여 설정해 두는 것이 가능하다.
이 최적 제어 방법 선택 처리를, 도 15에 도시한 저속, 중속, 고속에 있어서의 스텝 형상 변경점 1, 스텝 형상 변경점 2, 스텝 형상 변경점 3에 대하여 행하면, 도 15에 도시한 경우에는, 저속에 대해서는 제어 방법 (A), 중속에 대해서는 제어 방법 (B), 고속에 대해서는 제어 방법 (C)를 최적의 제어 방법으로서 선택한다는 결과가 된다.
제어 방법 선택 장치(70)는, 이러한 최적 제어 방법 결정 수순을 실행하고, 구한 최적 제어 방법으로 제어 방법을 전환한다. 이 경우, 제어 방법 (A)와 제어 방법 (B) 및 제어 방법 (C)에서는, 입구측 TR3의 제어 방법이 서로 다르기 때문에, 압연 조업 중에는 전환할 수 없는 경우도 있다. 그 경우에는, 제어 방법 (A)에서 압연 조업을 계속하고, 다음번 동일 강 종류, 동일 판 폭의 피압연재가 온 경우에 제어 방법을 전환하면 된다. 이렇게 해서 구한 최적 제어 방법은, 피압연재의 강 종류, 출구측 판 두께 및 압연 속도를 검색 조건으로 하는 데이터베이스에 기록하고, 다음번 동종의 피압연재를 압연하는 경우에는, 데이터베이스에 기록해 있는 최적 제어 방법에 따라서 제어한다.
도 17에, 제어 출력 선택 장치(70b)의 동작 개요를 나타낸다. 제어 출력 선택 장치(70b)는, 압하 판 두께 제어 장치(61), 속도 판 두께 제어 장치(62), 속도 장력 제어 장치(63), 압하 장력 제어 장치(64)로부터의 출력, 최적 제어 방법 결정 장치(70a)로부터의 제어 방법 선택 결과를 입력으로 하여, 롤 갭 제어 장치(11), 입구측 TR 속도 명령 장치(65), 입구측 TR 제어 장치(32)로 제어 명령을 출력한다.
도 17에 도시한 바와 같이, 제어 출력 선택 장치(70b)에 있어서는, 압하 판 두께 제어 장치(61), 속도 판 두께 제어 장치(62), 속도 장력 제어 장치(63), 압하 장력 제어 장치(64)로부터의 출력이, 각각 게인 컨트롤러(81 내지 84)에 입력되어 있다. 게인 컨트롤러(81 내지 84)는, 압하 판 두께 제어 장치(61), 속도 판 두께 제어 장치(62), 속도 장력 제어 장치(63), 압하 장력 제어 장치(64) 각각의 출력에 게인을 곱하여 출력하는 신호 조정부이다. 게인 컨트롤러(81 내지 84)의 게인은, 최적 제어 방법 결정 장치(70a)로부터의 제어 방법 선택 결과에 의거하여 조정된다.
제어 방법 (A) 선택의 경우에는, 압하 판 두께 제어 장치(61)로부터의 출력을 적분 처리하여 롤 갭 제어 장치(11)로 출력한다. 또한, 입구측 TR 제어 장치(32)에 대하여 토크 일정 제어 모드 선택을 출력한다. 그로 인해, 최적 제어 방법 결정 장치(70a)에 의한 제어 방법 선택 결과에 의해, 게인 컨트롤러(82 내지 84)의 게인이 제로로 설정됨과 함께, 게인 컨트롤러(81)의 게인이 조정되어, 압하 판 두께 제어 장치(61)로부터의 출력이 적분 처리부(85)에 의해 적분 처리되도록 설정된다. 또한, 최적 제어 방법 결정 장치(70a)에 의한 제어 방법 선택 결과에 의해, 입구측 TR 제어 장치(32)에 대하여 토크 일정 제어 모드 선택이 출력된다.
제어 방법 (B) 선택의 경우에는, 압하 판 두께 제어 장치(61)로부터의 출력을 적분 처리하여 롤 갭 제어 장치(11)로 출력함과 함께, 속도 장력 제어 장치(63)로부터의 출력을 적분 처리하여 입구측 TR 속도 명령 장치(65)로 출력한다. 그로 인해, 최적 제어 방법 결정 장치(70a)에 의한 제어 방법 선택 결과에 의해, 게인 컨트롤러(82, 83)의 게인이 제로로 설정됨과 함께, 게인 컨트롤러(81, 84)의 게인이 조정되어, 압하 판 두께 제어 장치(61)로부터의 출력이 적분 처리부(85)에 의해 적분 처리됨과 함께 속도 장력 제어 장치(63)로부터의 출력이 적분 처리부(86)에 의해 적분 처리되도록 설정된다.
제어 방법 (C) 선택의 경우에는, 속도 판 두께 제어 장치(62)로부터의 출력을 적분 처리하여 입구측 TR 속도 명령 장치(65)로 출력함과 함께, 압하 장력 제어 장치(64)로부터의 출력을 적분 처리하여 롤 갭 제어 장치(11)로 출력한다. 그로 인해, 최적 제어 방법 결정 장치(70a)에 의한 제어 방법 선택 결과에 의해, 게인 컨트롤러(81, 84)의 게인이 제로로 설정됨과 함께, 게인 컨트롤러(82, 83)의 게인이 조정되어, 압하 장력 제어 장치(64)로부터의 출력이 적분 처리부(85)에 의해 적분 처리됨과 함께 속도 판 두께 제어 장치(62)로부터의 출력이 적분 처리부(86)에 의해 적분 처리되도록 설정된다.
즉, 적분 처리부(85) 및 롤 갭 제어 장치(11)로 이어지는 제어 패스가, 롤 갭 제어부로서 기능한다. 그리고, 게인 컨트롤러(81, 82)의 게인 설정에 의해, 피압연재의 장력 및 피압연재의 판 두께 중 어느 것에 기인하여 롤 갭을 제어할지가 전환된다. 또한, 적분 처리부(86) 및 입구측 TR 속도 명령 장치(65)로 이어지는 제어 패스가, 속도 제어부로서 기능한다. 그리고, 게인 컨트롤러(83, 84)의 게인 설정에 의해, 피압연재의 장력 및 피압연재의 판 두께 중 어느 것에 기인하여 압연 속도를 제어할지가 전환된다.
도 17에 도시한 바와 같은 방법을 이용함으로써 압연 조업 중에도, 예를 들어 압연 속도에 따라서, 제어 방법 (A), (B), (C)를 서로 전환하는 것이 가능하다. 입구측 TR 속도 명령 장치(65)에 있어서는, 도 18에 도시한 바와 같이, 오퍼레이터의 수동 조작에 따라 압연 속도 설정 장치(73)에 의해 결정된 압연기 속도 V#2 MILL로부터, 속도 기준 선택 장치(80)에 의해 압연기 입구측의 후진율 b를 고려하여 작성된 입구측 TR 속도 VETR에 기초하여, 제어 방법 선택 장치(70)로부터의 제어 명령을 이용하여, 입구측 TR 속도 명령 VETRref를 작성하고, 입구측 TR 제어 장치(32)로 출력한다.
이상에서 설명한 바와 같은 제어 구성을 이용함으로써 압연 상태에 따라서, 제어 방법 (A), 제어 방법 (B), 제어 방법 (C)를 전환하여, 출구측 판 두께 제어 및 입구측 판 두께 제어에 최적의 제어 구성을 선택할 수 있기 때문에, 출구측 판 두께 정밀도 및 조업 효율을 대폭으로 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시 형태가 전제로 하는 DCR 압연에 있어서는, 제어 방법 선택 장치(70)에서, 스탠드 간 장력 제어 장지(67)의 제어 조작단부를 #1 스탠드 압연기의 속도로 할지 #2 스탠드 압연기의 속도로 할지 선택이 필요해진다. 따라서, 도 14에 있어서 설명한 제어 출력 선택 장치(70b)는, 스탠드 간 장력 제어 장치(67)의 제어 출력을, #1 스탠드 압연기의 속도로 할지 #2 스탠드 압연기의 속도로 할지를 선택하고, 속도 기준 선택 장치(75)에 포함되는 #1 스탠드 속도 보정 장치(78) 및 #2 스탠드 속도 보정 장치(79) 중 어느 하나로 출력한다.
도 19에, 스탠드 간 장력 제어 장치(67)의 개요를 나타낸다. 스탠드 간 장력 제어에 있어서는, 스탠드 간 장력계(52)에 의해 계측된 스탠드 간 장력 실적 Tfb와, 압연 조업 시에 미리 설정되는 스탠드 간 장력 설정값 Tref의 편차 ΔT#1-#2에, 조정 게인, 변환 게인을 곱하여 적분하고, 전회값과의 차분을 취함으로써, 이하의 수학식 7의 값을 구한다.
Figure 112014113098517-pat00007
이 경우, 제어 출력을 #1 스탠드 압연기측으로 출력할지, #2 스탠드 압연기측으로 출력할지에 의해, 변환 게인의 부호가 반대로 되지만, 여기에서는 #1 스탠드 압연기에 대하여 제어 출력을 출력하는 것으로 하여 제어 게인을 설정한다.
도 20에, 속도 기준 선택 장치(80)의 개요를 나타낸다. 압연 속도 설정 장치(73)에 의해 설정된 #2 스탠드 압연 설정 속도 V#2 MILL에 기초하여, 속도비 설정 장치(76)가 #1 스탠드 전진율 fi를 고려하여 #1 스탠드 압연기 설정 속도 V#1 MILL을 결정한다. 또한, 입구측 속도 설정 장치(77)가 DCR 압연기의 입구측 판 두께 H 및 출구측 판 두께 h를 사용하여 입구측 설정 속도 VETR을 결정한다. DCR 압연기에 있어서는, #2 스탠드 압연기의 압하율≒0이기 때문에, #1 스탠드 출구측 판 두께 h1≒DCR 압연기 출구측 판 두께 h로 하고 있다.
스탠드 간 장력 제어 장치(67)는, #1 스탠드 압연기로의 제어 출력을 전제로 하여 출력값을 계산하고 있다. 예를 들어, 스탠드 간 장력을 완화하는 경우, #1 스탠드 압연기의 제어로서는 롤 속도를 빠르게 하게 되지만, #2 스탠드 압연기를 제어하는 경우에는, 롤 속도를 느리게 하게 된다. 그로 인해, #2 스탠드 속도 보정 장치(79)에 있어서는, 전술한 바와 같이 입력된 값을 반전하여, 조정 게인 G2STD를 곱한 후 적산 처리한다. 스탠드 간 장력 제어 장치(67)의 제어 출력은 속도의 변경율이기 때문에 1을 가산하여, 압연 속도 설정 장치(73)로부터 출력되는 #2 스탠드 압연기 설정 속도로 승산함으로써 #2 스탠드 압연기(2)로의 속도 명령을 결정하고, 밀 속도 제어 장치(22)로 출력한다.
마찬가지로, #1 스탠드 압연기로의 제어 출력으로서, #1 스탠드 속도 보정 장치(78)에서, 스탠드 간 장력 제어 출력에 제어 게인 G1STD를 곱한 후 적산 처리를 행하고, 또한 1을 가산 후, #1 스탠드 압연기 설정 속도로 승산함으로써 #1 스탠드 압연기(1)로의 속도 명령을 결정하고, 밀 속도 제어 장치(12)로 출력한다.
또한, 입구측 TR3으로의 제어 출력으로서, 입구측 속도 설정 장치(77)에서, 스탠드 간 장력 제어 장치(67)의 출력값으로 제어 게인 GETR을 곱한 후, 적산 처리하고, 1을 가산 후, 입구측 TR 속도 설정값에 대하여 승산함으로써 입구측 TR 속도 명령을 작성하고, 입구측 TR 속도 명령 장치(65)로 출력한다.
전술한 제어 게인 G1STD, G2STD, GETR은, 스탠드 간 장력 제어 장치(67)의 제어 출력을 #1 스탠드 압연기측으로 출력할지, #2 스탠드 압연기측으로 출력할지에 기인하여, 제어 출력 선택 장치(70b) 내에서 설정한다. 예를 들어, 제어 방법 (A) 또는 제어 방법 (B)의 경우, GETR=1.0(또는 0≤GETR≤1.0), G1STD=1.0, G2STD=0.0으로 한다. 또한, 제어 출력 (C)의 경우, GETR=0.0, G1STD=0.0, G2STD=1.0으로 한다.
여기서, 제어 방법 (A) 또는 제어 방법 (B)의 경우, 입구측 TR로의 제어 게인 GETR을 0.0 내지 1.0으로 설정하고, 입구측 TR로의 석세시브를 행하지 않는다는 선택도 가능하다. 전술한 바와 같이, 중립점이 변동하는 경우에는 석세시브를 실시하지 않는 편이 좋으므로, 중립점의 변동이 예상되는 가감속 시 등, 압연 상태에 따라서 설정을 변경하면 된다.
이상으로 설명한 바와 같이 함으로써, 압연 상태에 따라서 제어 방법 (A) 내지 (C)를 전환함으로써 입구측 장력 제어, 출구측 판 두께 제어, 스탠드 간 장력 제어의 최적의 제어 조작단부를 선택할 수 있어, 각 제어 간의 간섭에 의해 발생하는 입구측 장력 변동, 스탠드 간 장력 변동, 출구측 판 두께 변동을 억제하는 것이 가능해진다.
특히, DCR 압연에 있어서, 출구측 판 두께가 얇고, 압연 속도가 빠른 경우에 있어서, 장력 제어를 롤 갭에 의해 행하고, 판 두께 제어를 입구측 TR 속도에 의해 행하는 경우, 즉, 제어 방법 (C)의 경우에는, #1 스탠드에 있어서의 입구측 장력 제어를 위해 #1 스탠드의 롤 갭이 조정된다. 그 경우, 롤 갭의 조정에 의해 #1 스탠드의 출구측 장력도 변동되고, 스탠드 간 장력이 변동하게 된다. 이 스탠드 간 장력의 변동을 #1 스탠드의 속도 조정 및 입구측 TR3에 대한 석세시브에 의해 억제하면, 입구측 장력의 외란으로 되어버린다.
이에 반하여, 본 실시 형태에 따른 압연 제어에 있어서는, 스탠드 간 장력을 제어하기 위한 속도 제어단을 #2 스탠드측으로 한다. 고속 시에는 속도에 의한 전진율 변동이 적기 때문에, #2 스탠드측의 속도를 제어한 경우의 폐해가 적다. 이에 의해, 스탠드 간 장력의 제어를 위한 속도 제어가 입구측 장력 제어에 간섭되어 버리는 것을 방지하는 것이 가능해진다.
즉, #2 스탠드 속도 보정 장치(79)로부터 밀 속도 제어 장치(22)로 이어지는 패스가, 2개의 압연기 스탠드 간의 장력을, 후단측의 압연기 스탠드 롤 속도를 조정함으로써 제어하는 스탠드 간 장력 제어부로서 기능한다. 또한, #1 스탠드 속도 보정 장치(78)로부터 밀 속도 제어 장치(12)로 이어지는 패스가, 2개의 압연기 스탠드 간의 장력을, 전단측의 압연기 스탠드 롤 속도를 조정함으로써 제어하는 기능에 상당한다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서는, DCR 압연기로서 압연기 입출구측에 텐션 릴(TR)이 설치되어 있지만, 텐션 릴과 압연기 간에 브라이들 롤이 설치되어 있는 경우에 대해서도, 마찬가지로 하여 본 발명이 적용 가능하다. 또한, 연속 어닐링 장치(CAL)에 연속하여 DCR 압연기가 설치되어 있으며, DCR 압연기의 입출구측에 브라이들 롤이 설치되어 있는 경우에 대해서도, 마찬가지로 하여 본 발명이 적용 가능하다.
또한, 본 발명은 #2 스탠드 압연기의 압하율이 대부분 제로인 DCR 압연기에 대한 적용이 최선이지만, 통상적으로 2 스탠드 이상의 연속 압연기에 대해서도 적용 가능하다.
또한, 도 1에 있어서 설명한 제어 방법 선택 장치(70) 및 속도 기준 선택 장치(80)를 중심으로 한 압연 제어 장치는, 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해 실현된다. 여기서, 본 실시 형태에 따른 압연 제어 장치의 각 기능을 실현하기 위한 하드웨어에 대하여, 도 21을 참조하여 설명한다. 도 21은, 본 실시 형태에 따른 압연 제어 장치를 구성하는 정보 처리 장치의 하드웨어 구성을 나타내는 블록도이다. 도 21에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 압연 제어 장치는, 일반적인 서버나 PC(Personal Computer) 등의 정보 처리 단말과 마찬가지의 구성을 갖는다.
즉, 본 실시 형태에 따른 압연 제어 장치는, CPU(201: Central Processing Unit), RAM(202: Random Access Memory), ROM(203: Read Only Memory), HDD(204: Hard Disk Drive) 및 I/F(205)가 버스(208)를 통해 접속되어 있다. 또한, I/F(205)에는 LCD(206: Liquid Crystal Display) 및 조작부(207)가 접속되어 있다.
CPU(201)는 연산 수단이며, 압연 제어 장치 전체의 동작을 제어한다. RAM(202)은, 정보의 고속 판독 기입이 가능한 휘발성의 기억 매체이며, CPU(201)가 정보를 처리할 때의 작업 영역으로서 사용된다. ROM(203)은, 판독 전용의 불휘발성 기억 매체이며, 펌웨어 등의 프로그램이 저장되어 있다.
HDD(204)는, 정보의 판독 기입이 가능한 불휘발성의 기억 매체이며, OS(Operating System)나 각종 제어 프로그램, 애플리케이션 프로그램 등이 저장되어 있다. I/F(205)는, 버스(208)와 각종 하드웨어나 네트워크 등을 접속하여 제어한다. 또한, I/F(205)는, 각각의 장치가 정보를 주고받거나, 혹은 압연기에 대하여 정보를 입력하기 위한 인터페이스로서도 사용된다.
LCD(206)는, 오퍼레이터가 압연 제어 장치의 상태를 확인하기 위한 시각적 유저 인터페이스이다. 조작부(207)는, 키보드나 마우스 등, 오퍼레이터가 압연 제어 장치에 정보를 입력하기 위한 유저 인터페이스이다. 이러한 하드웨어 구성에 있어서, ROM(203)이나 HDD(204) 혹은 광학 디스크(도시생략) 등의 기록 매체에 저장된 프로그램이 RAM(202)에 판독되고, CPU(201)가 그 프로그램에 따라 연산을 행함으로써, 소프트웨어 제어부가 구성된다. 이와 같이 하여 구성된 소프트웨어 제어부와, 하드웨어의 조합에 의해, 본 실시 형태에 따른 압연 제어 장치의 기능이 실현된다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 각 기능이 압연 제어 장치에 모두 포함되어 있는 경우를 예로 들어 설명하였다. 이와 같이 모든 기능을 하나의 정보 처리 장치에서 실현하여도 되고, 더 많은 정보 처리 장치에 각 기능을 분산하여 실현하여도 된다.
1: #1 압연기 스탠드
2: #2 압연기 스탠드
3: 입구측 TR
4: 출구측 TR
11, 21: RG 제어 장치
12, 22: 밀 속도 제어 장치
13: 입구측 장력 제어 장치
14: 출구측 장력 제어 장치
15: 입구측 장력 전류 변환 장치
16: 출구측 장력 전류 변환 장치
32: 입구측 TR 제어 장치
42: 출구측 TR 제어 장치
51: 입구측 장력계
52: 스탠드 간 장력계
53: 출구측 장력계
54: 출구측 판 두께계
61: 압하 판 두께 제어 장치
62: 속도 판 두께 제어 장치
63: 속도 장력 제어 장치
64: 압하 장력 제어 장치
65: 입구측 TR 속도 명령 장치
70: 제어 방법 선택 장치
70a: 최적 제어 방법 결정 장치
70b: 제어 출력 선택 장치
71: 입구측 장력 설정 장치
72: 출구측 장력 설정 장치
73: 압연 속도 설정 장치
74: #1 스탠드 압하 위치 설정 장치
75: #2 스탠드 압하 위치 설정 장치
76: 속도비 설정 장치
77: 입구측 속도 설정 장치
78: #1 스탠드 속도 보정 장치
79: #2 스탠드 속도 보정 장치
80: 속도 기준 선택 장치
201: CPU
202: ROM
203: RAM
204: HDD
205: I/F
206: LCD
207: 조작부

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 피압연재를 2개의 롤 쌍으로 연속하여 압연하는 압연기를 제어하는 압연 제어 장치로서,
    상기 롤 쌍에 의한 압연을 위해 상기 롤 쌍에 삽입되는 상기 피압연재 또는 압연되어서 상기 롤 쌍으로부터 송출되는 상기 피압연재의 장력에 기초하여 상기 롤 쌍에 있어서의 롤 사이의 간격을 제어하는 롤 갭 제어부와,
    상기 롤 쌍에 의한 압연을 위해 상기 롤 쌍에 삽입되는 상기 피압연재 또는 압연되어서 상기 롤 쌍으로부터 송출되는 상기 피압연재의 반송 속도를, 압연된 상기 피압연재의 판 두께에 기초하여 제어하는 속도 제어부와,
    상기 2개의 롤 쌍 간의 상기 피압연재의 장력을, 상기 피압연재의 반송 방향에 있어서 후단측에 배치된 상기 롤 쌍의 롤 속도를 조정함으로써 제어하는 중간 장력 제어부를 포함하고,
    상기 롤 갭 제어부는, 압연된 상기 피압연재의 판 두께에 기초하여 상기 롤 쌍에 있어서의 롤 사이의 간격을 제어하는 기능을 갖고,
    상기 속도 제어부는, 상기 롤 쌍에 의한 압연을 위해 상기 압연기에 삽입되는 상기 피압연재 또는 압연되어서 상기 롤 쌍으로부터 송출되는 상기 피압연재의 장력에 기초하여, 상기 롤 쌍에 의한 압연을 위해 상기 롤 쌍에 삽입되는 상기 피압연재 또는 압연되어서 상기 롤 쌍으로부터 송출되는 상기 피압연재의 반송 속도를 제어하는 기능을 갖고,
    상기 중간 장력 제어부는, 상기 2개의 롤 쌍 간의 상기 피압연재의 장력을, 상기 피압연재의 반송 방향에 있어서 전단측에 배치된 상기 롤 쌍의 롤 속도를 조정함으로써 제어하는 기능을 갖고,
    상기 롤 갭 제어부, 상기 속도 제어부 및 상기 중간 장력 제어부 각각에 의한, 압연된 상기 피압연재의 판 두께에 기초하는 제어 및 상기 피압연재의 장력에 기초하는 제어의 실행 형태를 결정하는 제어 방법 선택부를 포함하는 것을 특징으로 하는 압연 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어 방법 선택부는,
    상기 롤 갭 제어부에 의한 제어의 실행 형태로서, 상기 피압연재의 반송 방향에 있어서 전단측에 배치된 상기 롤 쌍에 삽입되는 상기 피압연재 또는 압연되어서 상기 전단측에 배치된 롤 쌍으로부터 송출되는 상기 피압연재의 장력에 기초하여 상기 롤 쌍에 있어서의 롤 사이의 간격을 제어하는 형태를 선택하고, 또한, 상기 속도 제어부에 의한 제어의 실행 형태로서, 상기 롤 쌍에 의한 압연을 위해 상기 전단측에 배치된 롤 쌍에 삽입되는 상기 피압연재 또는 압연되어서 상기 전단측에 배치된 롤 쌍으로부터 송출되는 상기 피압연재의 반송 속도를, 상기 후단측의 롤 쌍에 의해 압연된 상기 피압연재의 판 두께에 기초하여 제어하는 형태를 선택하는 경우에, 상기 중간 장력 제어부에 의한 제어의 실행 형태로서, 상기 2개의 롤 쌍 간의 상기 피압연재의 장력을, 상기 피압연재의 반송 방향에 있어서 후단측에 배치된 상기 롤 쌍의 롤 속도를 조정함으로써 제어하는 형태를 선택하는 것을 특징으로 하는 압연 제어 장치.
  4. 피압연재를 2개의 롤 쌍으로 연속하여 압연하는 압연기를 제어하는 압연 제어 방법으로서,
    상기 롤 쌍에 의한 압연을 위해 상기 롤 쌍에 삽입되는 상기 피압연재 또는 압연되어서 상기 롤 쌍으로부터 송출되는 상기 피압연재의 장력에 기초하여 상기 롤 쌍에 있어서의 롤 사이의 간격을 제어하는 단계;
    상기 롤 쌍에 의한 압연을 위해 상기 롤 쌍에 삽입되는 상기 피압연재 또는 압연되어서 상기 롤 쌍으로부터 송출되는 상기 피압연재의 반송 속도를, 압연된 상기 피압연재의 판 두께에 기초하여 제어하는 단계;
    상기 2개의 롤 쌍 간의 상기 피압연재의 장력을, 상기 피압연재의 반송 방향에 있어서 후단측에 배치된 상기 롤 쌍의 롤 속도를 조정함으로써 제어하는 단계; 및
    상기 롤 사이의 간격을 제어하는 단계, 상기 피압연재의 반송 속도를 제어하는 단계 및 상기 2개의 롤 쌍 간의 상기 피압연재의 장력을 제어하는 단계 각각에 의한, 압연된 상기 피압연재의 판 두께에 기초하는 제어 및 상기 피압연재의 장력에 기초하는 제어의 실행 형태를 결정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 롤 사이의 간격을 제어하는 단계는, 압연된 상기 피압연재의 판 두께에 기초하여 상기 롤 쌍에 있어서의 롤 사이의 간격을 제어하고,
    상기 피압연재의 반송 속도를 제어하는 단계는, 상기 롤 쌍에 의한 압연을 위해 상기 압연기에 삽입되는 상기 피압연재 또는 압연되어서 상기 롤 쌍으로부터 송출되는 상기 피압연재의 장력에 기초하여, 상기 롤 쌍에 의한 압연을 위해 상기 롤 쌍에 삽입되는 상기 피압연재 또는 압연되어서 상기 롤 쌍으로부터 송출되는 상기 피압연재의 반송 속도를 제어하고,
    상기 2개의 롤 쌍 간의 상기 피압연재의 장력을 제어하는 단계는, 상기 2개의 롤 쌍 간의 상기 피압연재의 장력을, 상기 피압연재의 반송 방향에 있어서 전단측에 배치된 상기 롤 쌍의 롤 속도를 조정함으로써 제어하는 것을 특징으로 하는 압연 제어 방법.
  5. 피압연재를 2개의 롤 쌍으로 연속하여 압연하는 압연기를 제어하는, 기록 매체에 저장된 압연 제어 프로그램으로서,
    상기 롤 쌍에 의한 압연을 위해 상기 롤 쌍에 삽입되는 상기 피압연재 또는 압연되어서 상기 롤 쌍으로부터 송출되는 상기 피압연재의 장력에 기초하여 상기 롤 쌍에 있어서의 롤 사이의 간격을 제어하는 스텝과,
    상기 롤 쌍에 의한 압연을 위해 상기 롤 쌍에 삽입되는 상기 피압연재 또는 압연되어서 상기 롤 쌍으로부터 송출되는 상기 피압연재의 반송 속도를, 압연된 상기 피압연재의 판 두께에 기초하여 제어하는 스텝과,
    상기 2개의 롤 쌍 간의 상기 피압연재의 장력을, 상기 피압연재의 반송 방향에 있어서 후단측에 배치된 상기 롤 쌍의 롤 속도를 조정함으로써 제어하는 스텝과,
    상기 롤 사이의 간격을 제어하는 스텝, 상기 피압연재의 반송 속도를 제어하는 스텝 및 상기 2개의 롤 쌍 간의 상기 피압연재의 장력을 제어하는 스텝 각각에 의한, 압연된 상기 피압연재의 판 두께에 기초하는 제어 및 상기 피압연재의 장력에 기초하는 제어의 실행 형태를 결정하는 스텝을 정보 처리 장치에 실행시키고,
    상기 롤 사이의 간격을 제어하는 스텝은, 압연된 상기 피압연재의 판 두께에 기초하여 상기 롤 쌍에 있어서의 롤 사이의 간격을 제어하고,
    상기 피압연재의 반송 속도를 제어하는 스텝은, 상기 롤 쌍에 의한 압연을 위해 상기 압연기에 삽입되는 상기 피압연재 또는 압연되어서 상기 롤 쌍으로부터 송출되는 상기 피압연재의 장력에 기초하여, 상기 롤 쌍에 의한 압연을 위해 상기 롤 쌍에 삽입되는 상기 피압연재 또는 압연되어서 상기 롤 쌍으로부터 송출되는 상기 피압연재의 반송 속도를 제어하고,
    상기 2개의 롤 쌍 간의 상기 피압연재의 장력을 제어하는 스텝은, 상기 2개의 롤 쌍 간의 상기 피압연재의 장력을, 상기 피압연재의 반송 방향에 있어서 전단측에 배치된 상기 롤 쌍의 롤 속도를 조정함으로써 제어하는 것을 특징으로 하는, 기록 매체에 저장된 압연 제어 프로그램.
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