KR20030048932A - Strip thickness control system and method using filtered rolling force & skid mark thickness variation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 압연 하중 필터링 및 스키드 마크(Skid Mark) 두께 편차 예측을 통한 두께 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 압연 하중, 압하 위치의 측정 신호로부터 판 두께 편차를 구하여 자동 판 두께 제어(AGC)를 행하는 연속 압연기의 압연 제어에 있어서, 스키드 마크에 기인된 두께 편차를 제어하고, 롤 편심에 따른 두께 편차를 최소화할 수 있도록 압연 하중 측정 신호 필터링 및 스키드 마크 두께 편차 예측을 통한 두께 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thickness control method through rolling load filtering and skid mark thickness deviation prediction. More specifically, the automatic plate thickness control (AGC) is obtained by obtaining a plate thickness deviation from a measurement signal of a rolling load and a pressing position. In the rolling control of the continuous rolling mill, the thickness variation caused by the skid mark is controlled, and the thickness control method through filtering the rolling load measurement signal and predicting the skid mark thickness variation so as to minimize the thickness variation due to the roll eccentricity. It is about.
도 1은 일반적인 압연기 두께 제어 장치의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 두께 제어 장치에 대한 모델링 도면이다.1 is a configuration diagram of a typical rolling mill thickness control device, Figure 2 is a modeling diagram for the thickness control device shown in FIG.
본 발명과 관련된 종래의 판 두께 제어 방법은 도 1 및 도 2에 도시되어 있듯이, 로드 셀(105)에 의하여 압연 하중을 검출하고 위치 검출기(106)에 의하여 압하 위치를 검출해서, 출측 판 두께 계산식인 아래의 [수학식 1]을 [수학식 2]로 변경시켜 판 두께 편차를 구한 후, 이 편차를 없애는 방향으로 압하 위치를 조정하여 균일한 판 두께를 얻었다. 이러한 종래의 제어 방법은 일반적으로 게이지미터 방식으로 널리 보급되어 있다.In the conventional plate thickness control method according to the present invention, as shown in Figs. 1 and 2, the rolling load is detected by the load cell 105 and the pressed position is detected by the position detector 106, and the exit plate thickness calculation formula is performed. After changing the [Equation 1] below [Equation 2] to [Equation 2] to obtain the plate thickness deviation, the pressure reduction position was adjusted in the direction to eliminate this deviation to obtain a uniform plate thickness. Such a conventional control method is generally widely used in a gauge meter method.
여기서,는 출측 판후 편차이고, M은 밀정수이며, Kg는 AGC 게인이고,(= F0- F)는 압연 하중 변동(F0, F : AGC 기동 시점과 현재의 압연 하중)이며,(= S0- S)는 압하 위치 이동량(S0, S : AGC 기동 시점과 현재의 압하 위치)이다.here, Is the outboard plate deviation, M is the whole number, Kg is the AGC gain, (= F 0 -F) is the rolling load variation (F 0 , F: AGC starting time and current rolling load), (= S 0 -S) is the pressing position moving amount S 0 , S: AGC starting time and the current pressing position.
판 두께 편차를 발생시키는 요인으로는 입측 판 두께 변동, 스키드 마크 및 Thermal Crown 등이 있고, 이러한 것들은 전부 압연 하중 변동으로 검출되어 상기 [수학식 1]에 의하여 출측 판 두께가 구해진다.Factors causing plate thickness variation include side plate thickness fluctuations, skid marks, and thermal crowns, all of which are detected as rolling load fluctuations, and the exit plate thickness is obtained by Equation 1 above.
그러나, 판 두께 변동 요인에 의한 하중 변동뿐만 아니라 압연기 자신으로부터 발생하는 하중 변동이 있다. 예를 들면, 상하 롤을 접촉시킨 상태에서 압연기를 회전시키면 일정한 하중이 검출되지 아니한다. 이것은 롤을 회전시키면 진원이 아닌 롤 또는 키홈 등에 의하여 롤 간격이 변동하기 때문에 발생한다. 이러한 롤 간격 변동은 압하 위치 검출기에는 검출되지 아니하고, 압연 하중에만 나타나기 때문에 AGC의 오동작을 초래한다.However, there are load fluctuations generated from the rolling mill itself as well as load fluctuations due to plate thickness fluctuation factors. For example, if the rolling mill is rotated while the upper and lower rolls are in contact, a constant load is not detected. This occurs because when the roll is rotated, the roll spacing is changed by a roll or a key groove, etc., which are not round. This roll gap variation is not detected by the down position detector, but only appears in the rolling load, resulting in malfunction of the AGC.
예를 들면, 롤 편심에 의하여 롤 간격이 좁아지게 되는 경우, 판 두께는 얇아지게 되고, 압연 하중은 증가한다. 이때, AGC는 상기 [수학식 2]에 의하여 두께를 예측하기 때문에 압연 하중이 증가하고 압하 위치가 변화하지 않는 것으로 판단함에 따라 판 두께가 증가한 것으로 하여 롤 갭을 줄이는 방향으로 동작하여 더욱더 판 두께를 얇게 하여 판 두께 편차를 증대시키는 쪽으로 오동작한다. 그리고, 상기 [수학식 2]로부터 AGC 게인(Kg)이 크면, 롤 편심에 대한 두께 편차가 크게 발생하고, 작게 하면, 스키드 마크 등에 의한 입측 두께 편차에 따른 출측 두께 편차가 크게됨을 예측할 수 있다.For example, when the roll gap becomes narrow due to the roll eccentricity, the plate thickness becomes thin, and the rolling load increases. At this time, since the AGC predicts the thickness according to [Equation 2], it is determined that the rolling load increases and the rolling position does not change. It malfunctions to make it thinner to increase the plate thickness variation. In addition, when AGC gain Kg is large from [Equation 2], the thickness variation with respect to the roll eccentricity is large, and when it is small, it can be predicted that the exit thickness variation according to the entrance thickness variation by a skid mark etc. becomes large.
압연 하중을 사용한 게이지미터 방식에 의한 AGC를 채용하고 있는 압연기에서는 롤 편심에 의한 AGC의 오동작의 문제가 발생한다. 이러한 문제는 정교한 롤 가공과 기계적 조립등을 통하여 롤 편심을 제거하려는 노력에 의하여 개선될 수 있지만, 많은 시간과 비용이 들게 된다. 또한, 롤 편심 대책으로 롤 편심에 기인된 압연 하중 변동분의 형태를 푸리에 해석법에 의하여 인식하여, 유압 압하 장치에 의하여 롤 편심을 제거하는 방향으로 압하 위치를 조작해서, 롤 편심을 제어하는 방법이 있다. 이러한 방법은 정밀하고 빠르게 롤 편심에 의한 압연 하중 변동분을 추출할 수 있어야 하고, 응답성이 좋은 압하 장치가 필요하다. 그리고, 만일 전단 스탠드에서 롤 편심 제어가 제대로 이루어지지 아니하면, 다음 스탠드의 롤 편심 제어에 악영향을 끼친다. 이것은 전단 스탠드의 롤 편심 형태를 인식못하게 하기 때문에 응답성이 좋은 압하 장치의 오동작을 초래한다.In the rolling mill employing the AGC by the gauge meter method using the rolling load, a problem of AGC malfunction due to roll eccentricity occurs. This problem can be ameliorated by efforts to eliminate roll eccentricity through sophisticated roll processing and mechanical assembly, but it is expensive and time consuming. In addition, there is a method of controlling the roll eccentricity by recognizing the form of the rolling load variation caused by the roll eccentricity by the Fourier analysis method as a countermeasure of the roll eccentricity, and operating the pressing position in the direction of removing the roll eccentricity by the hydraulic pressing device. . This method must be able to accurately and quickly extract the rolling load fluctuation due to the roll eccentricity, and requires a responsive pressing device with good response. And, if the roll eccentric control is not properly performed in the front end stand, adversely affects the roll eccentric control of the next stand. This makes the roll eccentric shape of the shear stand unrecognizable, resulting in malfunction of the pressing device with good response.
그리고, 일본 특허출원 공개 번호 昭 59-209413에 의하면, 롤 교체 후, 또는, 압연 개신 전에 키스 롤(Kiss Roll) 상태에서 롤이 회전함에 따른 하중 변동폭을 이용하여 판단하는 롤 편심량과 압하 제어계의 동특성을 표현하는 모델식을 이용한 롤 편심에 대한 압하 위치의 관계식을 사용하여 롤 편심에 대한 AGC의 오동작을 최소화하기 위한 AGC 게인(Kg) 설정 방법을 제시한다.Further, according to Japanese Patent Application Publication No. 59-209413, the dynamic characteristics of the roll eccentricity and the rolling control system judged by using the load fluctuation range as the roll rotates in the kis roll state after the roll replacement or before rolling reforming. The method of setting AGC gain (Kg) for minimizing the malfunction of AGC for roll eccentricity is presented by using the relation of the pressing position with respect to the roll eccentricity using a model equation.
그러나, 이 방법은 정확한 압하 제어계의 동특성 모델식을 필요로 하는 문제점이 있다.However, this method has a problem of requiring a dynamic characteristic model of the accurate rolling control system.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 압연 하중, 압하 위치의 측정 신호로부터 판 두께 편차를 구하여 자동 판 두께 제어(AGC)를 행하는 연속 압연기의 압연 제어에 있어서, 스키드 마크에 기인된 두께 편차를 제어하고, 롤 편심에 따른 두께 편차를 최소화할 수 있도록 압연 하중 측정 신호 필터링 및 스키드 마크 두께 편차 예측을 통한 두께 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention for solving the problems of the prior art as described above is to obtain a skid mark in the rolling control of a continuous rolling mill which performs automatic plate thickness control (AGC) by determining plate thickness deviation from a measurement signal of a rolling load and a pressing position. It is to provide a thickness control method by filtering the rolling load measurement signal and predicting the skid mark thickness deviation in order to control the thickness variation caused and minimize the thickness variation due to the roll eccentricity.
도 1은 일반적인 압연기 두께 제어 장치의 구성도이고,1 is a configuration diagram of a typical rolling mill thickness control device,
도 2는 도 1에 도시된 두께 제어 장치에 대한 모델링 도면이고,FIG. 2 is a modeling diagram for the thickness control device shown in FIG. 1;
도 3은 스키드 마크 두께 편차를 구하는 과정을 보여 주는 흐름도이고,3 is a flowchart illustrating a process of obtaining a skid mark thickness deviation;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 두께 제어 방법을 적용시킨 연속 압연기의 구성도이다.4 is a configuration diagram of a continuous rolling mill to which the thickness control method according to an embodiment of the present invention is applied.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※※ Explanation of code about main part of drawing ※
101 : 작업 롤 102 : 백업 롤101: job roll 102: backup roll
103 : 압연재 104 : 롤 갭 조정 장치103: rolled material 104: roll gap adjusting device
105 : 로드 셀 106 : 롤 갭 측정기105: load cell 106: roll gap measuring instrument
107 : 두께 제어기 108 : 롤 갭 조정 장치 구동기107: thickness controller 108: roll gap adjustment device driver
409 : AGC 게인 설정 장치 410 : 압연기 초기 설정 컴퓨터409 AGC gain setting device 410: mill initial setting computer
411 : 두께 측정기 412 : 속도 측정기411 thickness gauge 412 speed meter
413 : 압연 하중 필터링 장치413: rolling load filtering device
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면, 판 두께 편차를 이용하여 자동 판 두께 제어(AGC)를 수행하는 연속 압연기의 두께 제어 장치에 있어서, 두께 편차 예측을 위한 각종 파라미터들을 입력받아 롤 편심 주파수 계산, 스키드 마크 두께 편차 추출을 위한 필터 설계 및 스키드 마크 두께 편차 계산을 수행하고, 적정 AGC 게인 사이의 관계를 표현하는 테이블 및 스키드 마크 두께 편차를 이용한AGC 게인 학습을 통하여 AGC 게인을 설정하는 AGC 게인 설정부; 두께 편차 예측을 위한 각종 파라미터들을 입력받아 롤 편심에 의한 압연 하중에서 롤 편심 주파수 이상인 주파수를 가지는 압연 하중 성분이 제거된 압연 하중을 계산하는 압연 하중 필터링부; 및 상기 압연 하중 필터링부 및 상기 AGC 게인 설정부로부터 데이터를 입력받아 롤 편심에 따른 두께 편차를 최소화함으로써, 두께 제어를 수행하는 두께 제어부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 연속 압연기의 두께 제어 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, according to the present invention, in the thickness control apparatus of the continuous rolling mill to perform the automatic plate thickness control (AGC) by using the plate thickness deviation, the roll eccentric frequency by receiving various parameters for the thickness deviation prediction AGC gain that sets AGC gain through calculation, filter design for extraction of skid mark thickness deviation, calculation of skid mark thickness deviation, and AGC gain learning using skid mark thickness deviation and table expressing relationship between appropriate AGC gain Setting unit; A rolling load filtering unit which receives various parameters for predicting thickness deviation and calculates a rolling load from which a rolling load component having a frequency equal to or greater than a roll eccentric frequency is removed from the rolling load due to the roll eccentricity; And a thickness controller configured to receive thickness data from the rolling load filtering unit and the AGC gain setting unit to minimize thickness variation due to roll eccentricity, and to perform thickness control. to provide.
또한, 판 두께 편차를 이용하여 자동 판 두께 제어(AGC)를 수행하는 연속 압연기의 두께 제어 방법에 있어서, 스키드 마크에 기인한 두께 편차를 제어하도록 강종, 가열로 재로 시간, 가열로 추출 온도, 판 폭, 압연기 입출측 판 두께 등을 고려하여 AGC 게인을 설정한 후, 스키드 마크 두께 편차를 이용하여 AGC 게인을 학습을 통하여 최적화시키는 단계; 롤 편심에 따른 두께 편차를 최소화하기 위하여 상기 최적화된 값을 이용하여 압연 하중에서 롤 편심 주파수 이상인 주파수를 가지는 압연 하중 성분을 제거하는 단계; 및 상기 압연 하중 성분이 제거된 값을 이용하여 롤 편심에 따른 두께 편차를 최소화시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 압연기의 두께 제어 방법이 제공된다.In addition, in the thickness control method of the continuous rolling mill to perform the automatic plate thickness control (AGC) using the plate thickness deviation, to control the thickness deviation caused by the skid mark, the steel grade, the furnace ash time, the furnace extraction temperature, the plate Setting AGC gains in consideration of widths, rolling mill entry and exit plate thicknesses, and then optimizing AGC gains by learning using skid mark thickness deviations; Removing a rolling load component having a frequency greater than or equal to the roll eccentric frequency from the rolling load by using the optimized value to minimize thickness variation due to roll eccentricity; And minimizing thickness variation due to roll eccentricity using the value from which the rolling load component is removed. There is provided a thickness control method of a continuous rolling mill comprising a.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 따른 압연 하중 필터링 및 스키드 마크 두께 편차 예측을 통한 두께 제어 방법을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a thickness control method through rolling load filtering and skid mark thickness deviation prediction according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 설비 개조, 롤 편심 제어 장치 및 압하 제어계의 동특성 모델 등이 필요없이, 롤 편심에 따른 두께 편차를 최소화하고, 스키드 마크에 기인한 두께 편차를 제어할 수 있도록, 롤 편심에 의한 압연 하중 변동량을 제거하며, 강종, 가열로의 재로 시간 및 추출 온도, 판 폭 및 압연기 입출측 판 두께 등을 고려하여 AGC의 게인을 적절하게 설정하여 두께 제어를 하는 방법을 제공한다.The present invention provides a rolling load due to roll eccentricity to minimize thickness variation due to roll eccentricity and to control thickness variation due to skid marks without requiring equipment modification, a roll eccentric control device, and a dynamic model of a rolling control system. The method provides a method of controlling thickness by appropriately setting the gain of AGC in consideration of steel grade, ashing time of furnace, extraction temperature, plate width, and plate thickness of rolling mill.
즉, 본 발명은 강종, 가열로 재로 시간, 가열로 추출 온도, 판 폭, 압연기 입출측 판 두께 등을 고려하여 스탠드별 AGC 게인(Kg)을 설정하고, 롤 회전 속도와 롤 경으로부터 롤 편심 주파수를 계산한 후, 롤 편심 주파수 이상의 주파수 성분을 없애는 필터를 설계하고, 이 필터를 이용하여 실측 압연 하중에 포함된 롤 편심에 의한 압연 하중 성분을 제거하여 이 압연 하중을 이용하는 두께 제어 방법이다. 여기서 Kg는 AGC 게인이다.That is, the present invention sets AGC gain (Kg) per stand in consideration of steel grade, furnace time, furnace extraction temperature, plate width, rolling mill entry and exit plate thickness, and roll eccentric frequency from roll rotation speed and roll diameter. Is a thickness control method using a rolling load by designing a filter that removes a frequency component above the roll eccentric frequency, removing the rolling load component due to the roll eccentricity included in the measured rolling load by using the filter. Where Kg is AGC gain.
본 발명의 AGC 게인 설정에 대하여 구체적으로 설명하면, 다음과 같다.The AGC gain setting of the present invention will be described in detail as follows.
스키드 마크 정도와 압연 특성에 크게 영향을 주는 데이터, 즉, 강종, 가열로 재로 시간, 가열로 추출 온도, 판 폭, 압연기 입출측 판 두께 등과 적정 AGC 게인 사이의 관계를 표현하는 테이블을 이용하여 스탠드별 AGC 게인을 설정한다. 여기서 테이블은 롤 편심이 없는 경우에 조업 특성 분석을 통하여 구축된다. 그리고, AGC 게인을 최적화하기 위하여 실적 두께로부터 스키드 마크 두께 편차를 계산하여 이 두께 편차를 이용하여 아래의 [수학식 3]과 같이 AGC 게인을 학습한다.Stands using tables expressing the relationship between the degree of skid marks and rolling properties, namely steel grade, furnace ash time, furnace extraction temperature, plate width, rolling mill entry and exit plate thickness, and the appropriate AGC gain Set star AGC gain. In this case, the table is constructed through analysis of operation characteristics in the absence of roll eccentricity. In order to optimize the AGC gain, the skid mark thickness deviation is calculated from the performance thickness, and the AGC gain is learned as shown in Equation 3 below using the thickness deviation.
여기서, Kgnew는 학습전 AGC 게인이고, Kgold는 학습후 AGC 게인이며, alpha는 학습 게인이고,는 스키드 마크 두께 편차이다.Here, Kg new is AGC gain before learning, Kg old is AGC gain after learning, alpha is learning gain, Is the skid mark thickness deviation.
도 3은 스키드 마크 두께 편차를 구하는 과정을 보여 주는 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a process of obtaining a skid mark thickness deviation.
먼저, 스텝 S301에서, 스탠드별 롤 편심 주파수를 계산하고, 스텝 S302에서, 실적 두께를 필터링하여 스탠드별 롤 편심 주파수들 중 최소치 이상인 주파수를 가지는 두께 성분을 제거한 후, 스텝 S303 및 스텝 S304에서, 스키드 마크 주기내에서 최대 최소 두께를 검출하며, 스텝 S305에서, 상기 최대 최소 두께의 차를 구하여 이 값을 스키드 마크 두께 편차로 한다.First, in step S301, the roll eccentric frequency for each stand is calculated, and in step S302, the performance thickness is filtered to remove the thickness component having a frequency that is greater than or equal to the minimum among the roll eccentric frequencies for each stand, and then in steps S303 and S304, The maximum minimum thickness is detected within the mark period. In step S305, the difference between the maximum minimum thicknesses is obtained and this value is used as the skid mark thickness deviation.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 두께 제어 방법을 적용시킨 연속 압연기의 구성도이다.4 is a configuration diagram of a continuous rolling mill to which the thickness control method according to an embodiment of the present invention is applied.
도 4에 도시되어 있듯이, 압연기 초기 설정 컴퓨터(410)로부터 전송된 강종, 가열로 재로 시간, 가열로 추출 온도, 판 폭, 압연기 입출측 판 두께, 롤 경, 로드 셀(105), 두께 측정기(411) 및 속도 측정기(412)에 의하여 측정된 압연 하중, 두께, 압연 속도 등을 AGC 게인 설정 장치(409)와 압연 하중 필터링 장치(413)에서 입력받는다.As shown in Fig. 4, steel grades transmitted from the mill initial setting computer 410, furnace ash time, furnace extraction temperature, plate width, mill entry and exit side plate thickness, roll diameter, load cell 105, thickness gauge ( 411 and the rolling load, thickness, rolling speed, etc. measured by the speed meter 412 are received by the AGC gain setting device 409 and the rolling load filtering device 413.
입력받은 데이터를 이용하여 상기 AGC 게인 설정 장치(409)에서는 롤 편심 주파수 계산, 스키드 마크 두께 편차 추출을 위한 필터 설계 및 스키드 마크 두께편차 계산 등을 수행한 후, 강종, 가열로 재로 시간, 가열로 추출 온도, 판 폭, 안연기 입출측 판 두께 등과 적정 AGC 게인 사이의 관계를 표현하는 테이블 및 스키드 마크 두께 편차를 이용한 AGC 게인 학습을 통하여 상기 두께 제어 장치(107)의 AGC 게인을 설정함으로써, 스키드 마크에 기인한 두께 편차를 제어할 수 있도록 한다.Using the received data, the AGC gain setting device 409 performs a roll eccentric frequency calculation, a filter design for extracting skid mark thickness deviation, a skid mark thickness deviation calculation, and the like. By setting the AGC gain of the thickness control device 107 through the AGC gain learning using the skid mark thickness deviation and a table representing the relationship between the extraction temperature, the plate width, the flame retardant entry and exit plate thickness and the appropriate AGC gain, Allows to control the thickness deviation caused by the mark.
상기 압연 하중 필터링 장치에서는 롤 편심 주파수 계산, 롤 편심에 의한 압연 하중 변동 성분이 제거된 압연 하중을 상기 두께 제어 장치(107)에서 사용하도록 함으로써, 롤 편심에 따른 두께 편차를 최소화하도록 한다.In the rolling load filtering device, the thickness control device 107 calculates the roll eccentric frequency and the rolling load from which the rolling load variation component due to the roll eccentric is removed, thereby minimizing the thickness variation due to the roll eccentricity.
위에서 양호한 실시예에 근거하여 이 발명을 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. 이 발명이 속하는 분야의 숙련자에게는 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the invention has been described above based on the preferred embodiments thereof, these embodiments are intended to illustrate rather than limit the invention. It will be apparent to those skilled in the art that various changes, modifications, or adjustments to the above embodiments can be made without departing from the spirit of the invention. Therefore, the protection scope of the present invention will be limited only by the appended claims, and should be construed as including all such changes, modifications or adjustments.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 압연 하중 필터링 및 스키드 마크 두께 편차 예측을 통한 두께 제어 방법을 제공함으로써, 스키드 마크에 기인된 두께 편차를 제어하고, 롤 편심에 따른 두께 편차를 최소화시키고, 두께 품질 정도를 향상시키는 효과가 있다.According to the present invention as described above, by providing a thickness control method through the rolling load filtering and the prediction of the skid mark thickness deviation, to control the thickness variation caused by the skid mark, to minimize the thickness variation due to the roll eccentricity, the thickness quality degree Has the effect of improving.
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