KR102232334B1 - 탠덤 압연기의 후미 단부 사행 제어 장치 - Google Patents

탠덤 압연기의 후미 단부 사행 제어 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 후미 단부 탈출에 의해 생기는 피압연재의 사행의 발생을 저감할 수 있는 탠덤 압연기의 후미 단부 사행 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 후미 단부 사행 제어 장치(2)는, 이하의 구성을 구비한다. 반송 거리 연산부(26)는, 피압연재(3)의 후미 단부가 제i-2 워크 롤(11c)을 통과한 후미 단부 탈출 타이밍 이후에 제i-1 워크 롤(11b)을 통과한 피압연재(3)의 반송 거리를 연산한다. 레벨링 조작량 관리부(27)는, 후미 단부 탈출 타이밍 이후에 레벨링 조작량을 기억 영역에 축적한다. 더불어, 레벨링 조작량 관리부(27)는, 반송 거리가 제i-1 워크 롤(11b)로부터 제i 워크 롤(11a)까지의 롤간 거리에 도달한 후, 반송 거리의 증가에 연동하여 기억 영역으로부터 레벨링 조작량을 판독한다. 레벨링 조작량 출력부(28)는, 레벨링 조작량 관리부(27)에 의해 판독된 레벨링 조작량을 제i 압하 장치(14a)에 출력한다.

Description

탠덤 압연기의 후미 단부 사행 제어 장치
본 발명은 탠덤 압연기의 후미 단부 사행 제어 장치에 관한 것이다.
열간 압연 설비나 냉간 압연 설비에 있어서, 압연 스탠드를 몇대 근접시켜 직렬로 배열하고, 1개의 피압연재를 연속해서 압연하는 스트립 밀이라고 불리는 탠덤 형식의 연속 압연기(탠덤 압연기)가 알려져 있다.
피압연재의 후미 단부가 압연 스탠드를 통과하였을 때, 이제까지 구속력으로서 작용하고 있던 장력이 없어져, 급격하게 사행이 발생하는 경우가 있다. 사행이란, 피압연재의 폭 중심이 워크 사이드 혹은 드라이브 사이드로 이동해 버리는 현상이다. 사행이 발생하면, 워크 사이드와 드라이브 사이드의 압연 하중의 차(이하, 차하중이라고 함)가 커져, 더 사행이 진행되어 버린다. 사행이 진행되면, 판 파단이나 축소가 생기고, 나아가 설비에 손상을 끼칠 가능성도 생긴다. 그 결과, 수율 악화나 생산성 저하 등의 문제로 발전한다. 또한, 사행은, 상류측 압연 스탠드로부터 하류측 압연 스탠드로 전파된다는 것이 알려져 있다.
후미 단부의 사행을 억제하는 방법으로서, 일본 특허 공개 제2010-247177호 공보(특허문헌 1)에는 사행 제어 방법이 제안되어 있다. 이 사행 제어 방법에서는, 마무리 압연기에 있어서, 제어 대상인 당해 압연 스탠드(제i 압연 스탠드)의 차하중을 이용한 피드백 제어에 의한 사행 제어를 행하고 있다. 또한, 이 사행 제어 방법에서는, 제i 압연 스탠드의 하나 상류에 위치하는 압연 스탠드(제i-1 압연 스탠드)의 사행 제어의 출력에 일정 비율을 승산하여, 제i 압연 스탠드에 대하여 피드포워드 제어에 의한 사행 제어를 행하고 있다.
일본 특허 공개 제2010-247177호 공보
그러나, 이 피드백 제어에서는, 사행 발생에 의해 생긴 제i 압연 스탠드의 차하중을 이용하여, 뒤따라 레벨링 조작량을 연산ㆍ출력한다. 그 때문에, 급격하게 사행이 발생한 경우, 레벨링 조작량이 추종하지 못하여, 충분히 사행을 억제하는 유효한 제어 방법이라고는 하기 어렵다.
또한, 이 피드포워드 제어에서는, 피압연재의 위치를 고려하지 않고, 상류측 압연 스탠드(제i-1 압연 스탠드)에서의 사행 제어와 동일한 타이밍에 제i 압연 스탠드의 레벨링을 조작하고 있다. 그 때문에, 적절한 타이밍에 적절하게 레벨링을 조작하지 못하여, 제i 압연 스탠드에서의 충분한 사행 억제 효과는 기대할 수 없다.
본 발명은, 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 후미 단부 탈출에 의해 생기는 피압연재의 사행의 발생을 적합하게 저감할 수 있는 탠덤 압연기의 후미 단부 사행 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시 형태에 관한 탠덤 압연기의 후미 단부 사행 제어 장치는, 상기 목적을 달성하기 위해 다음과 같이 구성된다.
이 탠덤 압연기는, n(n은 3 이상의 자연수)기의 압연 스탠드를 갖는다.
제i(i는 3 이상 n 이하의 자연수) 압연 스탠드는, 피압연재를 압연하는 제i 압연 롤과, 제i 압연 롤의 워크 사이드와 드라이브 사이드 각각의 롤 갭을 제어하는 제i 압하 장치를 갖는다.
제i-1 압연 스탠드는, 제i 압연 스탠드의 상류에 마련되고, 피압연재를 압연하는 제i-1 압연 롤과, 제i-1 압연 롤의 워크 사이드와 드라이브 사이드 각각의 압연 하중을 검출하는 제i-1 하중 검출 장치를 갖는다.
제i-2 압연 스탠드는, 제i-1 압연 스탠드의 상류에 마련되고, 피압연재를 압연하는 제i-2 압연 롤과, 제i-2 압연 롤의 압연 하중을 검출하는 제i-2 하중 검출 장치를 갖는다.
이 후미 단부 사행 제어 장치는, 제i-1 차하중 연산부, 후미 단부 탈출 타이밍 연산부, 제i-1 차하중 변동량 연산부, 제i-1 레벨링 조작량 연산부, 반송 거리 연산부, 레벨링 조작량 관리부, 레벨링 조작량 출력부를 구비한다.
제i-1 차하중 연산부는, 제i-1 하중 검출 장치가 검출한 워크 사이드와 드라이브 사이드 각각의 압연 하중으로부터 차하중을 연산한다.
후미 단부 탈출 타이밍 연산부는, 제i-2 하중 검출 장치가 검출한 압연 하중의 시간적 변화로부터 피압연재의 후미 단부가 제i-2 압연 롤을 통과한 후미 단부 탈출 타이밍을 연산한다.
제i-1 차하중 변동량 연산부는, 제i-1 차하중 연산부가 연산한 후미 단부 탈출 타이밍의 차하중과 현재의 차하중의 차인 제i-1 차하중 변동량을 연산한다.
제i-1 레벨링 조작량 연산부는, 제i-1 차하중 변동량에 기초하여 제i 압연 스탠드의 레벨링 조작량을 연산한다.
반송 거리 연산부는, 후미 단부 탈출 타이밍 이후에 제i-1 압연 롤을 통과한 피압연재의 반송 거리를 연산한다.
레벨링 조작량 관리부는, 후미 단부 탈출 타이밍 이후에 제i-1 레벨링 조작량 연산부에 의해 연산된 레벨링 조작량을 기억 영역에 축적한다. 더불어, 레벨링 조작량 관리부는, 반송 거리가 제i-1 압연 롤로부터 상기 제i 압연 롤까지의 롤간 거리에 도달한 후, 반송 거리의 증가에 연동하여 기억 영역으로부터 레벨링 조작량을 축적순으로 판독한다.
레벨링 조작량 출력부는, 레벨링 조작량 관리부에 의해 판독된 레벨링 조작량을 제i 압하 장치에 출력한다.
여기서, 반송 거리가 롤간 거리에 도달하였을 때란, 제i-1 압연 스탠드를 통과한 피압연재의 부위가 제i 압연 스탠드에 도달하였을 때이다. 당해 부위가 제i-1 압연 스탠드를 통과하였을 때 연산한 레벨링 조작량은, 롤간 거리분의 지연 시간 경과 후에 피드포워드값으로서 제i 압하 장치에 출력된다.
압연에 의해 피압연재는 신장되기 때문에, 당해 부위가 제i 압연 스탠드에 도달하였을 때에는, 피압연재의 후미 단부는 아직 제i-1 스탠드를 통과하지 못하였다. 그 때문에, 이 피드포워드 제어는, 제i-1 압연 스탠드에서의 후미 단부 탈출보다 먼저 개시된다. 즉, 제i-1 압연 스탠드에서의 후미 단부 탈출에 의한 사행이 생기기 전에, 제i 압연 스탠드에 대한 사행 억제 제어가 개시된다. 또한, 이 사행 억제 제어에서는, 상술한 기억 영역에 일시 기억된 레벨링 조작량을 당해 부위가 제i 압연 스탠드에 도달하였을 때부터 축적순으로 판독한다. 이에 의해, 제i-2 압연 스탠드에서의 후미 단부 탈출에 의해 제i-1 압연 스탠드에서 실제로 생긴 사행으로부터 예측되는 레벨링 조작량이, 적절한 타이밍에 피드포워드값으로서 판독된다. 이와 같이, 본 실시 형태에 관한 후미 단부 사행 제어 장치에 따르면, 제i-1 압연 스탠드의 후미 단부 탈출보다 앞선 적절한 타이밍에, 실적값으로부터 예측된 레벨링 조작량을 판독하여 피드포워드 제어를 개시할 수 있다. 그 때문에, 제i-1 스탠드의 후미 단부 탈출에 의해 피압연재에 급격한 사행이 발생하는 리스크를 저감할 수 있다.
바람직하게는, 상기 반송 거리 연산부는, 제i 압연 롤의 롤 주속도 및 미리 설정된 후진율 예측값을 사용하여, 후미 단부 탈출 타이밍 이후에 제i-1 압연 롤을 통과한 피압연재의 반송 거리를 연산한다.
바람직하게는, 상기 레벨링 조작량 관리부는, 후미 단부 탈출 타이밍으로부터 샘플링 주기마다, 제i-1 레벨링 조작량 연산부에 의해 연산된 레벨링 조작량을 기억 영역에 축적한다. 더불어, 레벨링 조작량 관리부는, 반송 거리가 제i-1 압연 롤로부터 상기 제i 압연 롤까지의 롤간 거리에 도달한 후, 샘플링 주기마다, 기억 영역 내를 1구분씩 축적순으로 시프트시킴으로써, 기억 영역에 기억된 레벨링 조작량을 판독한다.
본 발명의 다른 실시 형태에 관한 탠덤 압연기의 후미 단부 사행 제어 장치는, 또한 다음의 구성을 구비한다.
제i 압연 스탠드는, 제i 압연 롤의 워크 사이드와 드라이브 사이드 각각의 압연 하중을 검출하는 제i 하중 검출 장치를 더 구비한다.
후미 단부 사행 제어 장치는, 제i 차하중 연산부, 제i 차하중 변동량 연산부, 제i 레벨링 조작량 연산부를 더 구비한다.
제i 차하중 연산부는, 제i 하중 검출 장치가 검출한 워크 사이드와 드라이브 사이드 각각의 압연 하중으로부터 차하중을 연산한다.
제i 차하중 변동량 연산부는, 제i 차하중 연산부가 연산한 후미 단부 탈출 타이밍의 차하중과 현재의 차하중의 차인 제i 차하중 변동량을 연산한다.
제i 레벨링 조작량 연산부는, 제i 차하중 변동량에 기초하여 제i 압연 스탠드의 레벨링 조작량을 연산한다.
상기 레벨링 조작량 출력부는, 레벨링 조작량 관리부에 의해 판독된 레벨링 조작량과, 제i 레벨링 조작량 연산부에 의해 연산된 레벨링 조작량에 기초하는 최종 레벨링 조작량을 제i 압하 장치에 출력한다.
본 실시 형태에 관한 후미 단부 사행 제어 장치에 따르면, 상술한 피드포워드에 의한 사행 억제 제어뿐만 아니라, 피드백에 의한 사행 억제 제어도 가해짐으로써, 제i 압연 스탠드의 사행에 대한 추종성이 향상되어, 한층 더한 사행 억제 효과를 예상할 수 있다.
본 발명에 따르면, 후미 단부 탈출에 의해 생기는 피압연재의 사행의 발생을 적합하게 저감할 수 있다. 그 때문에, 수율 향상 및 조업의 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 시스템 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 피드포워드 제어에 대하여 설명하기 위한 타이밍 차트이다.
도 3은, 본 발명의 실시 형태 2에 관한 시스템 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는, 본 발명에 관한 제어 장치가 갖는 처리 회로의 하드웨어 구성예를 도시하는 개념도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 공통되는 요소에는, 동일한 부호를 부여하여 중복되는 설명을 생략한다.
실시 형태 1.
도 1은, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 시스템 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 1에 도시하는 시스템은, 탠덤 압연기(1)와 후미 단부 사행 제어 장치(2)를 구비한다. 후미 단부 사행 제어 장치(2)는, 탠덤 압연기(1)의 출측에서 피압연재(3)가 원하는 판 두께로 되도록 탠덤 압연기(1)의 롤 갭이나 롤 주속도를 제어하는 제어 장치(도시 생략)의 일부이다.
(탠덤 압연기)
탠덤 압연기(1)는, 열간 압연 설비 또는 냉간 압연 설비에 있어서, 압연 스탠드를 몇대 근접시켜 직렬로 배열하고, 1개의 피압연재를 연속해서 압연하는 스트립 밀이라고 불리는 탠덤 형식의 연속 압연기이다.
탠덤 압연기(1)는, n(n은 3 이상의 자연수)기의 압연 스탠드를 갖는다. 도 1에는, 일례로서, 3기의 압연 스탠드를 갖는 탠덤 압연기(1)가 도시되어 있다. 3기의 압연 스탠드는, 하류측(출측)에서부터 순서대로, 제i 압연 스탠드, 제i-1 압연 스탠드, 제i-2 압연 스탠드이다. 이들 압연 스탠드는, 피압연재(3)를 압연 방향(4)(도 1의 좌측으로부터 우측으로)으로 압연한다. 예를 들어, 열간 압연 설비의 경우, 조압연기(도시 생략)에서 압연된 피압연재(3)는, 5 내지 7기 연속되는 압연 스탠드를 갖는 마무리 압연기(탠덤 압연기(1))의 출측에서 원하는 판 두께로 되도록, 적절한 롤 갭과 롤 주속도로 조정된 상하 워크 롤에 의해 압연된다.
제i 압연 스탠드(i는 3 이상 n 이하의 자연수)는, 상하 한 쌍의 제i 워크 롤(11a)(제i 압연 롤)과, 상하 한 쌍의 제i 백업 롤(12a)과, 제i 하중 검출 장치(13a)와, 제i 압하 장치(14a)를 갖는다. 또한, 제i 압연 스탠드는, 제i 워크 롤(11a)의 롤 주속도를 계측하는 속도 센서를 구비한다.
제i 워크 롤(11a)은, 피압연재(3)를 압연한다. 제i 백업 롤(12a)은, 제i 워크 롤(11a)을 지지하도록 설치되어 있다.
제i 하중 검출 장치(13a)는, 제i 워크 롤(11a)의 워크 사이드와 드라이브 사이드 각각의 압연 하중(워크 롤이 피압연재(3)로부터 받는 하중)을 검출한다. 압연 하중은 샘플링 주기마다 검출된다. 검출 방법으로서는, 로드셀에 의한 직접적인 측정 방법이나, 유압 압하 장치에 있어서 검출한 압력으로부터 압연 하중을 계산하는 방법이 있다. 어느 방법에 있어서도, 워크 사이드, 드라이브 사이드 별개로 설치되는 것이 일반적이다. 또한, 워크 사이드(WS), 드라이브 사이드(DS)란, 피압연재(3)의 한쪽의 폭 방향 단부 및 다른 쪽의 폭 방향 단부를 가리키는 것이며, 압연 라인을 경계로 하여, 전동기나 드라이브 장치가 배치된 측을 드라이브 사이드(DS)라고 한다.
제i 압하 장치(14a)는, 제i 워크 롤(11a)의 워크 사이드와 드라이브 사이드 각각의 롤 갭을 제어한다. 압하 장치는, 워크 사이드, 드라이브 사이드에 별개로 설치되어 있고(도시 생략), 워크 사이드, 드라이브 사이드 각각에서 조정 가능하다.
제i 압연 스탠드와 마찬가지로, 제i-1 압연 스탠드는, 상하 한 쌍의 제i-1 워크 롤(11b)(제i-1 압연 롤)과, 상하 한 쌍의 제i-1 백업 롤(12b)과, 제i-1 하중 검출 장치(13b)와, 제i-1 압하 장치(14b)를 갖는다. 제i-1 워크 롤(11b)은, 피압연재(3)를 압연한다. 제i-1 백업 롤(12b)은, 제i-1 워크 롤(11b)을 지지하도록 설치되어 있다. 제i-1 하중 검출 장치(13b)는, 제i-1 워크 롤(11b)의 워크 사이드와 드라이브 사이드 각각의 압연 하중을 검출한다. 제i-1 압하 장치(14b)는, 제i-1 워크 롤(11b)의 워크 사이드와 드라이브 사이드 각각의 롤 갭을 제어한다.
마찬가지로, 제i-2 압연 스탠드는, 상하 한 쌍의 제i-2 워크 롤(11c)(제i-2 압연 롤)과, 상하 한 쌍의 제i-2 백업 롤(12c)과, 제i-2 하중 검출 장치(13c)와, 제i-2 압하 장치(14c)를 갖는다. 제i-2 워크 롤(11c)은, 피압연재(3)를 압연한다. 제i-2 백업 롤(12c)은, 제i-2 워크 롤(11c)을 지지하도록 설치되어 있다. 제i-2 하중 검출 장치(13c)는, 제i-2 워크 롤(11c)의 워크 사이드와 드라이브 사이드 각각의 압연 하중을 검출한다. 제i-2 압하 장치(14c)는, 제i-2 워크 롤(11c)의 워크 사이드와 드라이브 사이드 각각의 롤 갭을 제어한다.
(후미 단부 사행 제어 장치)
후미 단부 사행 제어 장치(2)는, 제i-1 차하중 연산부(21)와, 후미 단부 탈출 타이밍 연산부(22)와, 제i-1 차하중 기억부(23)와, 제i-1 차하중 변동량 연산부(24)와, 제i-1 레벨링 조작량 연산부(25)와, 반송 거리 연산부(26)와, 레벨링 조작량 관리부(27)와, 레벨링 조작량 출력부(28)를 구비한다.
제i-1 차하중 연산부(21)는, 제i-1 하중 검출 장치(13b)가 검출한 워크 사이드와 드라이브 사이드 각각의 압연 하중으로부터 차하중(압연 하중의 차)을 연산한다. 이 차하중은, 샘플링 주기마다 다음 식 (1)을 사용하여 연산된다.
Figure 112019075354244-pct00001
여기서,
δPi-1: 제i-1 압연 스탠드에 있어서의 차하중
PWS,i-1: 제i-1 하중 검출 장치(13b)가 검출한 워크 사이드(WS)의 압연 하중
PDS,i-1: 제i-1 하중 검출 장치(13b)가 검출한 드라이브 사이드(DS)의 압연 하중
후미 단부 탈출 타이밍 연산부(22)는, 제i-2 하중 검출 장치(13c)가 검출한 압연 하중의 시간적 변화로부터 피압연재(3)의 후미 단부가 제i-2 워크 롤(11c)을 통과한 후미 단부 탈출 타이밍(이하, 제i-2 압연 스탠드의 후미 단부 탈출 타이밍이라고 함)을 연산한다. 이 후미 단부 탈출 타이밍은, 제i-2 압연 스탠드에 설치되어 있는 제i-2 하중 검출 장치(13c)가 검출하는 압연 하중으로부터 피압연재(3)의 선후미 단부를 검출하는 로드 릴레이 신호(L/R)가 오프로 되는 타이밍이다. 피압연재(3)의 후미 단부가 제i-2 압연 스탠드를 통과함으로써, 제i-1 압연 스탠드 입측에 있어서의 피압연재(3)에 대한 구속이 약해져, 차하중은 크게 변화하기 시작한다.
제i-1 차하중 기억부(23)는, 제i-2 압연 스탠드의 후미 단부 탈출 타이밍에 있어서 제i-1 하중 검출 장치(13b)가 검출한 압연 하중에 기초하여, 제i-1 차하중 연산부(21)가 연산한 제i-1 압연 스탠드의 차하중을 기억한다. 이 후미 단부 탈출 타이밍에 있어서의 차하중은, 적어도 피압연재(3)의 후미 단부가 제i 압연 스탠드를 통과할 때까지의 동안 보존된다.
제i-1 차하중 변동량 연산부(24)는, 제i-1 차하중 연산부(21)가 연산한 후미 단부 탈출 타이밍의 차하중과 현재의 차하중의 차인 제i-1 차하중 변동량을 연산한다. 제i-1 차하중 변동량 ΔPi-1은, 샘플링 주기마다 다음 식 (2)를 사용하여 연산된다.
Figure 112019075354244-pct00002
여기서,
ΔPi-1: 제i-1 차하중 변동량
δPi-1: 제i-1 차하중 연산부(21)가 연산한 현재의 차하중(현 샘플링 주기에 있어서 식 (1)로부터 산출됨)
δPLK,i-1: 제i-1 차하중 기억부(23)에 기억된 제i-2 압연 스탠드의 후미 단부 탈출 타이밍에 있어서의 차하중
제i-1 레벨링 조작량 연산부(25)는, 샘플링 주기마다 식 (2)로부터 얻어진 제i-1 차하중 변동량에 기초하여 제i 압연 스탠드의 레벨링 조작량을 연산한다. 구체적으로는, 제i-1 레벨링 조작량 연산부(25)는, 미리 설정되어 있는 영향 계수를 제i-1 차하중 변동량에 승산하여, 압연 하중이 큰 쪽의 롤 갭을 막도록 하는 레벨링 조작량을 연산한다. 예를 들어, 워크 사이드의 압연 하중이 드라이브 사이드의 압연 하중보다 큰(PWS>PDS) 경우, 워크 사이드의 롤 갭을 막는 레벨링 조작량이 산출된다. 또한, 차하중 변동량에 대하여 불감대를 설정하여, 노이즈 등의 미소한 변화분을 제거하도록 해도 된다.
반송 거리 연산부(26)는, 후미 단부 탈출 타이밍 이후에 제i-1 워크 롤(11b)을 통과한 피압연재(3)의 반송 거리를 연산한다. 구체적으로는, 반송 거리 연산부(26)는, 제i 워크 롤(11a)의 롤 주속도 및 미리 설정된 후진율 예측값을 사용하여, 후미 단부 탈출 타이밍 이후에 제i-1 워크 롤(11b)을 통과한 피압연재(3)의 반송 거리를 연산한다. 샘플링 시간당 진행하는 피압연재(3)의 반송 거리가 적산되고, 적산된 반송 거리는 레벨링 조작량 관리부(27)에 출력된다.
레벨링 조작량 관리부(27)는, 후미 단부 탈출 타이밍 이후에 샘플링 주기마다, 제i-1 레벨링 조작량 연산부(25)에 의해 연산된 레벨링 조작량을 기억 영역(데이터 테이블)에 축적한다(버퍼함). 샘플링 주기마다 연산된 레벨링 조작량은, 기억 영역(버퍼) 내를 1구분씩 시프트하면서 기억된다.
더불어, 레벨링 조작량 관리부(27)는, 반송 거리가 제i-1 워크 롤(11b)로부터 제i 워크 롤(11a)까지의 롤간 거리에 도달한 후, 반송 거리의 증가에 연동하여 기억 영역으로부터 레벨링 조작량을 축적순으로 판독한다. 예를 들어, 레벨링 조작량 관리부(27)는, 반송 거리가 제i-1 워크 롤(11b)로부터 제i 워크 롤(11a)까지의 롤간 거리에 도달한 후, 샘플링 주기마다 기억 영역 내를 1구분씩 축적순으로 시프트시킴으로써, 기억 영역에 기억된 레벨링 조작량을 판독한다.
여기서, 반송 거리가 롤간 거리에 도달하였을 때란, 제i-1 압연 스탠드를 통과한 피압연재의 부위가 제i 압연 스탠드에 도달하였을 때이다. 당해 부위가 제i-1 압연 스탠드를 통과하였을 때 연산한 레벨링 조작량은, 롤간 거리분의 지연 시간 경과 후에 피드포워드값으로서 판독된다.
또한, 제i 압하 장치(14a)의 응답 지연을 고려하여, 반송 거리가 롤간 거리보다 짧게 설정된 거리에 도달한 후, 레벨링 조작량을 판독하기로 해도 된다. 또한, 레벨링 조작량을 판독하는 타이밍은 샘플링 주기마다에 한정되지 않는다. 예를 들어, 인접하는 롤간 거리를 N분할하고, 반송 거리 연산부(26)에서 연산한 반송 거리가 1분할당 거리를 초과하였을 때, 기억 영역으로부터 현재의 반송 거리에 따른 레벨링 조작량을 판독하기로 해도 된다.
레벨링 조작량 출력부(28)는, 레벨링 조작량 관리부(27)에 의해 판독된 레벨링 조작량을 제i 압하 장치(14a)에 출력한다. 바람직하게는, 제어가 인터로크에 걸렸을 때 등 제어 홀드된 경우, 그 후의 조작량이 바뀌기 때문에, 상기 레벨링 조작량을 PID 제어기 혹은 위상 진상/지상 보상기를 통하여, 제i 압하 장치(14a)에 출력한다. 제i 압하 장치(14a)(혹은, 그 제어 장치)는, 피압연재(3)의 출측 목표 판 두께를 충족하기 위한 규정의 롤 갭을 레벨링 조작량 출력부(28)로부터 출력된 레벨링 조작량으로 조정한 제어량으로 동작한다.
도 2는, 상술한 피드포워드 제어에 대하여 설명하기 위한 타이밍 차트이다. 시각 t0은, 피압연재(3)가 제i-2 압연 스탠드를 통과한 후미 단부 탈출 타이밍이다. 이 후미 단부 탈출 타이밍은, 제i-2 압연 스탠드에 있어서의 로드 릴레이 신호(L/R)가 온으로부터 오프로 변화됨으로써 검지된다. 시각 t1 이후, 피압연재(3)의 후미 단부 탈출에 기인한 사행이 발생하여, 차하중 변동이 생긴다. 시각 t2는, 불감대를 초과하는 차하중이 생긴 시각이다. 시각 t3은, 제i-2 압연 스탠드의 후미 단부 탈출 타이밍에 있어서 제i-1 압연 스탠드를 통과한 피압연재의 부위가 제i 압연 스탠드에 도달한 시각이다. 압연에 의해 피압연재(3)는 신장되기 때문에, 당해 부위가 제i 압연 스탠드에 도달하였을 때(시각 t3)에는, 피압연재의 후미 단부는 아직 제i-1 스탠드를 통과하지 못하였다. 사행 억제를 위한 피드포워드 제어는, 제i-1 압연 스탠드의 후미 단부 탈출 타이밍(시각 t4)보다 앞선 시각 t3부터 개시된다. 시각 t3 이후, 레벨링 조작량 관리부(27)에 의해, 반송 거리의 증가에 연동하여 기억 영역으로부터 레벨링 조작량이 축적순으로 판독되고, 레벨링 조작량 출력부(28)에 의해 제i 압하 장치(14a)에 출력된다. 이에 의해, 제i-2 압연 스탠드에서의 후미 단부 탈출에 의해 제i-1 압연 스탠드에서 실제로 생긴 사행으로부터 예측되는 레벨링 조작량이, 적절한 타이밍에 피드포워드값으로서 제i 압하 장치(14a)에 출력된다.
이와 같이, 본 실시 형태에 관한 후미 단부 사행 제어 장치에 따르면, 제i-1 압연 스탠드의 후미 단부 탈출보다 앞선 적절한 타이밍에, 실적값으로부터 예측된 레벨링 조작량을 판독한 피드포워드 제어를 개시할 수 있다. 그 때문에, 제i-1 스탠드의 후미 단부 탈출에 의해 피압연재(3)에 급격한 사행이 발생하는 리스크를 저감할 수 있다. 그 결과, 수율 향상 및 조업의 안정성을 향상시킬 수 있다.
(하드웨어 구성예)
도 4는, 본 시스템의 제어 장치(후미 단부 사행 제어 장치(2)를 포함함)가 갖는 처리 회로의 하드웨어 구성예를 도시하는 개념도이다. 도 1(및 후술하는 도 3)의 파선 내의 각 부는 기능의 일부를 나타내고, 각 기능은 처리 회로에 의해 실현된다. 일 양태로서, 처리 회로는, 적어도 하나의 프로세서(91)와 적어도 하나의 메모리(92)를 구비한다. 다른 양태로서, 처리 회로는, 적어도 하나의 전용 하드웨어(93)를 구비한다. 상술한 레벨링 조작량 관리부(27)의 기억 영역이나 제i-1 차하중 기억부(23)(및 후술하는 제i 차하중 기억부(33))는 메모리(92) 또는 전용 하드웨어(93)에 의해 실현된다.
처리 회로가 프로세서(91)와 메모리(92)를 구비하는 경우, 각 기능은, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 소프트웨어와 펌웨어의 조합에 의해 실현된다. 소프트웨어 및 펌웨어 중 적어도 한쪽은, 프로그램으로서 기술된다. 소프트웨어 및 펌웨어 중 적어도 한쪽은, 메모리(92)에 저장된다. 프로세서(91)는, 메모리(92)에 기억된 프로그램을 판독하여 실행함으로써, 각 기능을 실현한다.
처리 회로가 전용 하드웨어(93)를 구비하는 경우, 처리 회로는, 예를 들어 단일 회로, 복합 회로, 프로그램화된 프로세서, 또는 이들을 조합한 것이다. 각 기능은 처리 회로로 실현된다.
실시 형태 2.
(시스템 구성)
이어서, 도 3을 참조하여 본 발명의 실시 형태 2에 대하여 설명한다. 도 3은, 본 발명의 실시 형태 2에 관한 시스템 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 3에 도시하는 시스템 구성은, 제i 차하중 연산부(31), 후미 단부 탈출 타이밍 연산부(32), 제i 차하중 기억부(33), 제i 차하중 변동량 연산부(34), 제i 레벨링 조작량 연산부(35)가 추가되어 있는 점, 레벨링 조작량 출력부(28)의 처리가 변경되어 있는 점을 제외하고, 도 1과 마찬가지이다.
실시 형태 2에 관한 시스템은, 실시 형태 1에서 설명한 제i-1 압연 스탠드의 차하중에 기초하는 피드포워드 제어와 함께, 제i 압연 스탠드의 차하중에 기초하는 피드백 제어를 실행한다.
제i 차하중 연산부(31)는, 제i 하중 검출 장치(13a)가 검출한 워크 사이드와 드라이브 사이드 각각의 압연 하중으로부터 차하중을 연산한다. 이 차하중은, 샘플링 주기마다 다음 식 (3)을 사용하여 연산된다.
Figure 112019075354244-pct00003
여기서,
δPi: 제i 압연 스탠드에 있어서의 차하중
PWS,i: 제i 하중 검출 장치(13a)가 검출한 워크 사이드(WS)의 압연 하중
PDS,i: 제i 하중 검출 장치(13a)가 검출한 드라이브 사이드(DS)의 압연 하중
후미 단부 탈출 타이밍 연산부(32)는, 제i-2 하중 검출 장치(13c)가 검출한 압연 하중의 시간적 변화로부터 피압연재(3)의 후미 단부가 제i-2 워크 롤(11c)을 통과한 후미 단부 탈출 타이밍을 연산한다. 후미 단부 탈출 타이밍 연산부(32)의 처리는, 후미 단부 탈출 타이밍 연산부(22)와 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다.
제i 차하중 기억부(33)는, 제i-2 압연 스탠드의 후미 단부 탈출 타이밍에 있어서 제i 하중 검출 장치(13a)가 검출한 압연 하중에 기초하여, 제i 차하중 연산부(31)가 연산한 제i 압연 스탠드의 차하중을 기억한다. 이 후미 단부 탈출 타이밍에 있어서의 차하중은, 적어도 피압연재(3)의 후미 단부가 제i 압연 스탠드를 통과할 때까지의 동안 보존된다.
제i 차하중 변동량 연산부(34)는, 제i 차하중 연산부(31)가 연산한 후미 단부 탈출 타이밍의 차하중과 현재의 차하중의 차인 제i 차하중 변동량을 연산한다. 제i 차하중 변동량 ΔPi는, 샘플링 주기마다 다음 식 (4)를 사용하여 연산된다.
Figure 112019075354244-pct00004
여기서,
ΔPi: 제i 차하중 변동량
δPi: 제i 차하중 연산부(31)가 연산한 현재의 차하중(현 샘플링 주기에 있어서 식 (3)으로부터 산출됨)
δPLK,i: 제i 차하중 기억부(33)에 기억된 제i-2 압연 스탠드의 후미 단부 탈출 타이밍에 있어서의 차하중
제i 레벨링 조작량 연산부(35)는, 샘플링 주기마다 식 (4)로부터 얻어진 제i 차하중 변동량에 기초하여 제i 압연 스탠드의 레벨링 조작량을 연산한다. 실시 형태 1에서 설명한 제i-1 레벨링 조작량 연산부(25)와 마찬가지로, 제i 레벨링 조작량 연산부(35)는, 미리 설정되어 있는 영향 계수를 제i 차하중 변동량에 승산하여, 압연 하중이 큰 쪽의 롤 갭을 막도록 하는 레벨링 조작량을 연산한다.
레벨링 조작량 출력부(28)는, 레벨링 조작량 관리부(27)에 의해 판독된 레벨링 조작량과, 제i 레벨링 조작량 연산부(35)에 의해 연산된 레벨링 조작량에 기초하는 최종 레벨링 조작량을 제i 압하 장치(14a)에 출력한다. 구체적으로는, PID 제어기 혹은 위상 진상/지상 보상기를 통하여, 다음 식 (5)를 사용하여 최종 레벨링 조작량을 연산한다.
Figure 112019075354244-pct00005
여기서,
SL,i FF: 제i-1 압연 스탠드의 차하중으로부터 연산한 제i 압연 스탠드의 레벨링 조작량(피드포워드 제어에 의한 레벨링 조작량)
SL,i FB: 제i 압연 스탠드의 차하중으로부터 연산한 제i 압연 스탠드의 레벨링 조작량(피드백 제어에 의한 레벨링 조작량)
WFF: 피드포워드 제어에 의한 레벨링 조작량에 대한 가중 계수
WFB: 피드백 제어에 의한 레벨링 조작량에 대한 가중 계수
가중 계수를 조정하면, 사행에 대한 제어를 바꾸는 것이 가능하다. 예를 들어, 제i 압연 스탠드에서 예상되는 사행에 대한 출력을 중시하고 싶은 경우에는, 피드포워드 제어의 가중 계수를 피드백 제어의 가중 계수보다 크게 한다(WFF>WFB). 한편, 제i 압연 스탠드에서 발생하는 사행에 대한 출력을 중시하고 싶은 경우에는, 피드백 제어의 가중 계수를 피드포워드 제어의 가중 계수보다 크게 한다(WFB>WFF).
이 외에, 피드백 제어를 고려하지 않는 경우(실시 형태 1과 동일하게 하는 경우)에는, 피드포워드 제어의 가중 계수는 1.0, 피드백 제어의 가중 계수는 0으로 한다. 피드백 제어를 고려하는 경우에는, 피드백 제어의 가중 계수를 0보다 큰 수의 값으로 설정한다.
(효과)
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태 2에 관한 후미 단부 사행 제어 장치(2)에 따르면, 실시 형태 1에서 설명한 피드포워드에 의한 사행 억제 제어뿐만 아니라, 피드백에 의한 사행 억제 제어도 가해짐으로써, 제i 압연 스탠드의 사행에 대한 추종성이 상승하여, 한층 더한 사행 억제 효과를 예상할 수 있다.
1: 탠덤 압연기
2: 후미 단부 사행 제어 장치
3: 피압연재
4: 압연 방향
11a: 제i 워크 롤
11b: 제i-1 워크 롤
11c: 제i-2 워크 롤
12a: 제i 백업 롤
12b: 제i-1 백업 롤
12c: 제i-2 백업 롤
13a: 제i 하중 검출 장치
13b: 제i-1 하중 검출 장치
13c: 제i-2 하중 검출 장치
14a: 제i 압하 장치
14b: 제i-1 압하 장치
14c: 제i-2 압하 장치
21: 제i-1 차하중 연산부
22, 32: 후미 단부 탈출 타이밍 연산부
23: 제i-1 차하중 기억부
24: 제i-1 차하중 변동량 연산부
25: 제i-1 레벨링 조작량 연산부
26: 반송 거리 연산부
27: 레벨링 조작량 관리부
28: 레벨링 조작량 출력부
31: 제i 차하중 연산부
33: 제i 차하중 기억부
34: 제i 차하중 변동량 연산부
35: 제i 레벨링 조작량 연산부
91: 프로세서
92: 메모리
93: 하드웨어

Claims (4)

  1. n(n은 3 이상의 자연수)기의 압연 스탠드를 갖는 탠덤 압연기의 후미 단부 사행 제어 장치이며,
    상기 탠덤 압연기는,
    피압연재를 압연하는 제i 압연 롤과, 상기 제i 압연 롤의 워크 사이드와 드라이브 사이드 각각의 롤 갭을 제어하는 제i 압하 장치를 갖는 제i(i는 3 이상 n 이하의 자연수) 압연 스탠드와,
    상기 제i 압연 스탠드의 상류에 마련되고, 상기 피압연재를 압연하는 제i-1 압연 롤과, 상기 제i-1 압연 롤의 워크 사이드와 드라이브 사이드 각각의 압연 하중을 검출하는 제i-1 하중 검출 장치를 갖는 제i-1 압연 스탠드와,
    상기 제i-1 압연 스탠드의 상류에 마련되고, 상기 피압연재를 압연하는 제i-2 압연 롤과, 상기 제i-2 압연 롤의 압연 하중을 검출하는 제i-2 하중 검출 장치를 갖는 제i-2 압연 스탠드를 구비하고,
    상기 후미 단부 사행 제어 장치는,
    상기 제i-1 하중 검출 장치가 검출한 워크 사이드와 드라이브 사이드 각각의 압연 하중으로부터 차하중을 연산하는 제i-1 차하중 연산부와,
    상기 제i-2 하중 검출 장치가 검출한 압연 하중의 시간적 변화로부터 상기 피압연재의 후미 단부가 상기 제i-2 압연 롤을 통과한 후미 단부 탈출 타이밍을 연산하는 후미 단부 탈출 타이밍 연산부와,
    상기 제i-1 차하중 연산부가 연산한 상기 후미 단부 탈출 타이밍의 차하중과 현재의 차하중의 차인 제i-1 차하중 변동량을 연산하는 제i-1 차하중 변동량 연산부와,
    상기 제i-1 차하중 변동량에 기초하여 상기 제i 압연 스탠드의 레벨링 조작량을 연산하는 제i-1 레벨링 조작량 연산부와,
    상기 후미 단부 탈출 타이밍 이후에 상기 제i-1 압연 롤을 통과한 상기 피압연재의 반송 거리를 연산하는 반송 거리 연산부와,
    상기 후미 단부 탈출 타이밍 이후에 상기 제i-1 레벨링 조작량 연산부에 의해 연산된 레벨링 조작량을 기억 영역에 축적하고, 상기 반송 거리가 상기 제i-1 압연 롤로부터 상기 제i 압연 롤까지의 롤간 거리에 도달한 후, 상기 반송 거리의 증가에 연동하여 상기 기억 영역으로부터 레벨링 조작량을 축적순으로 판독하는 레벨링 조작량 관리부와,
    상기 레벨링 조작량 관리부에 의해 판독된 레벨링 조작량을 상기 제i 압하 장치에 출력하는 레벨링 조작량 출력부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 탠덤 압연기의 후미 단부 사행 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반송 거리 연산부는, 상기 제i 압연 롤의 롤 주속도 및 미리 설정된 후진율 예측값을 사용하여, 상기 후미 단부 탈출 타이밍 이후에 상기 제i-1 압연 롤을 통과한 상기 피압연재의 반송 거리를 연산하는 것
    을 특징으로 하는 탠덤 압연기의 후미 단부 사행 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 레벨링 조작량 관리부는,
    상기 후미 단부 탈출 타이밍 이후에 샘플링 주기마다, 상기 제i-1 레벨링 조작량 연산부에 의해 연산된 레벨링 조작량을 상기 기억 영역에 축적하고,
    상기 반송 거리가 상기 제i-1 압연 롤로부터 상기 제i 압연 롤까지의 롤간 거리에 도달한 후, 샘플링 주기마다 상기 기억 영역 내를 1구분씩 축적순으로 시프트시킴으로써, 상기 기억 영역에 기억된 레벨링 조작량을 판독하는 것
    을 특징으로 하는 탠덤 압연기의 후미 단부 사행 제어 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제i 압연 스탠드는, 상기 제i 압연 롤의 워크 사이드와 드라이브 사이드 각각의 압연 하중을 검출하는 제i 하중 검출 장치를 더 구비하고,
    상기 후미 단부 사행 제어 장치는,
    상기 제i 하중 검출 장치가 검출한 워크 사이드와 드라이브 사이드 각각의 압연 하중으로부터 차하중을 연산하는 제i 차하중 연산부와,
    상기 제i 차하중 연산부가 연산한 상기 후미 단부 탈출 타이밍의 차하중과 현재의 차하중의 차인 제i 차하중 변동량을 연산하는 제i 차하중 변동량 연산부와,
    상기 제i 차하중 변동량에 기초하여 상기 제i 압연 스탠드의 레벨링 조작량을 연산하는 제i 레벨링 조작량 연산부를 더 구비하고,
    상기 레벨링 조작량 출력부는, 상기 레벨링 조작량 관리부에 의해 판독된 레벨링 조작량과, 상기 제i 레벨링 조작량 연산부에 의해 연산된 레벨링 조작량에 기초하는 최종 레벨링 조작량을 상기 제i 압하 장치에 출력하는 것
    을 특징으로 하는 탠덤 압연기의 후미 단부 사행 제어 장치.
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