KR20060049863A - 압연제어방법 및 압연제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 롤 시프트에 의한 표면 결함을 억제하면서 높은 정밀도의 에지드롭제어를 실시하는 것이다.
본 발명에서는 이를 위하여 6단 압연기에 있어서, 작업롤 시프트와 중간롤 시프트에 의한 에지드롭제어를 조합하여 높은 정밀도의 에지드롭제어를 실시한다. 또 작업롤의 압연 중 시프트 오실레이션과, 중간롤 시프트에 의한 에지드롭제어를 행한다. 또한 에지드롭량이 중간롤 시프트에 의한 에지드롭제어로 제어할 수 없는 경우는, 작업롤 시프트에 의하여 에지드롭제어를 실시한다.
본 방식을 사용함으로써, 피압연재의 표면 결함의 발생을 적극적으로 억제하면서 에지드롭 편차를 최소화하는 제어를 실시하는 것이 가능하게 된다.

Description

압연제어방법 및 압연제어장치{ROLLING CONTROL METHOD AND ROLLING CONTROLLER}
도 1은 본 발명에 의한 에지드롭제어장치를 나타내는 도,
도 2는 6단 압연기의 기계구성을 나타내는 도,
도 3은 작업롤 시프트 오실레이션과 작업롤 시프트 오실레이션 보정 중간롤 시프트의 구성을 나타내는 도,
도 4는 오실레이션동작을 나타내는 도,
도 5는 에지드롭 제어구성을 나타내는 도,
도 6은 에지드롭 제어구성을 나타내는 도,
도 7은 에지드롭량을 나타내는 도면이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 작업롤 12 : 중간롤
13 : 백업롤 14 : 에지드롭계
21 : 작업롤 시프트 에지드롭 제어장치
22 : 중간롤 시프트 에지드롭 제어장치
23 : 작업롤 시프트 오실레이션장치
24 : 작업롤 시프트 오실레이션 보정 중간롤 시프트장치
본 발명은 압연제어방법 및 압연제어장치에 관한 것이다.
압연제어에서는 피압연재의 폭방향의 판 두께 정밀도가 엄격하게 요구된다. 특히, 피압연재 끝부분 근방의 판 두께 정밀도가 문제로 되어 있고, 그 때문에 선단을 경사시킨 작업롤을 사용하고, 또한 이 작업롤을 축방향으로 이동하는 기술이 사용되게 되었다. 이와 같은 기술은 예를 들면 일본국 특개소60-12213호 공보(특허문헌 1)에 알려져 있다.
선단을 경사시킨 작업롤을 이동시키면, 경사부의 기점에서 작업롤의 편마모가 생긴다. 이 편마모를 억제하기 위하여 작업롤을 단계적으로 이동시키는(오실레이션적인 이동) 기술이 사용되게 되었다. 이와 같은 기술은 예를 들면 일본국 특개소62-151203호 공보(특허문헌 2)에 알려져 있다.
또, 작업롤의 이동을 억제하여 중간롤을 이동시킴으로써 피압연재의 폭방향 끝부분의 판 두께 정밀도를 높이고자하는 기술을 고안해냈다. 이와 같은 기술은 예를 들면 일본국 특개2002-224707호 공보(특허문헌 3)에 알려져 있다.
작업롤을 단계적으로 이동시키면, 작업롤의 편마모량을 억제할 수 있으나, 이동시켰을 때에 피압연재 끝부분 근방의 판 두께가 크게 변동하여 버린다는 문제가 생긴다.
또, 중간롤을 이동시키면, 피압연재 끝부분 근방의 판 두께의 불균일이 작은 경우에는 비교적 대응 가능하나, 무엇인가의 원인으로 불균일의 정도가 커져 버린 경우에는 높은 정밀도의 끝부분 근방의 판 두께를 유지할 수 없다는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은, 상기한 문제를 해소하여 높은 정밀도의 판 두께 제어를 가능하게 하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 작업롤의 이동에 의하여 발생하는 피압연재 끝부분 근방의 판 두께 불균일을 억제하도록 중간롤을 이동시키도록 구성한다.
또, 상기 목적을 달성하기 위함과, 피압연재 끝부분의 판 두께 불균일이 비교적작을 때는 중간롤을 이동시키고, 두께 불균일이 비교적 클 때는 작업롤을 이동시키 도록 구성한다.
이하, 피압연재 끝부분 근방의 판 두께 분포를 에지드롭이라 하고, 에지드롭을 제어하기 위한 장치를 에지드롭 제어장치라 한다.
도 1은 본 발명에 의한 에지드롭 제어장치이다. 압연기(1)는 피압연재(15)의 상하에 각각 설치된 작업롤(11)[상 작업롤(111), 하 작업롤(112)], 중간롤(1)[상 중간롤(121), 하 중간롤(122)] 및 백업롤(13)[상 백업롤(131), 하 백업롤(132)]로 구성된다. 도 1에서는 압연기(1) 스탠드만을 기재하고 있으나, 작업롤(11), 중간롤(12) 및 백업롤(13)을 가지는 압연기를 복수대 직렬로 배치한 탠덤 압연기로서 도 동일한 제어구성이 된다.
에지드롭 제어장치(2)는, 압연기(1)의 출구측에 설치된 에지드롭계(4)로 검출한 에지드롭 검출값을 사용하여 제어를 실시한다. 에지드롭계(14)는 압연된 재료의 폭 방향의 판 두께를 정밀하게 계측하는 것으로, 구체적으로는 도 7에 나타내는 바와 같이 판 끝으로부터의 거리에 대하여 드롭량을 계측하는 것이다. 에지드롭량은 예를 들면 판 끝으로부터 100mm 위치의 판 두께와 판끝으로부터 10mm 위치의 판 두께를 비교한 차로서 계측된다.
에지드롭 제어장치(2)는, 작업롤 시프트[작업롤(11)의 시프트]에 의하여 에지드롭제어를 실시하는 작업롤 시프트 에지드롭 제어장치(21), 중간롤 시프트[중간롤(12)의 시프트]에 의하여 에지드롭제어를 실시하는 중간롤 시프트 에지드롭 제어장치(22), 표면 품질에 대한 작업롤 시프트의 영향을 최소한으로 하기 위하여 작업롤 시프트위치를 주기적으로 변화시킴으로써, 작업롤(11)을 단계적으로 이동시키는 작업롤 시프트 오실레이션장치(23), 작업롤 시프트 오실레이션장치(23)로 작업롤 시프트를 실시함으로써 에지드롭량이 변동하기 때문에, 그것을 중간롤 시프트에 의하여 보정하기 위한 작업롤 시프트 오실레이션 보정 중간롤 시프트장치(24)로 구성된다. 또 목표 에지드롭량과 계측된 에지드롭량의 편차를 에지드롭 편차라 하나, 중간롤 시프트로는 제어 불가능한 큰 에지드롭 편차가 발생한 경우에는 작업롤 시프트 에지드롭 제어장치(21)를 동작시켜 통상은 중간롤 시프트 에지드롭 제어장치(22)를 동작시켜 두는 기능을 가진 에지드롭제어 판정장치(25)로 구성된다.
에지드롭 제어장치(2)는 각 장치(21∼25)의 집합체로서 기재하였으나, 물론 에지드롭 제어장치(2)는 전자 계산기로 하고, 각 장치(21∼25)의 기능을 소프트웨어로서 가지고 있어도 좋다.
도 2에 작업롤(111, 112) 및 중간롤(121, 122)을 이동시키는 것을 주로 한 구성을 나타낸다. 압연기(1)는 도 1에서 나타낸 압연기(1)의 구성의 상세로서, 축방향으로부터 피압연재(15)를 끼워 상하 작업롤(111, 112), 상하 중간롤(121, 122), 상하 백업롤(131, 132)로 구성된다. 상하 작업롤(111, 112)은 상하에서 피압연재의 판 폭방향에서 반대의 위치에 테이퍼를 가지고, 피압연재(15)에 대하여 에지드롭제어 가능한 판 끝부분이 상하에서 반대가 되도록 구성된다. 마찬가지로 상하 중간롤(121, 122)도 상하에서 에지드롭제어 가능한 판 끝부분이 반대가 되도록 구성된다. 상 작업롤(111), 하 중간롤(122)에 있어서도, 에지드롭제어 가능한 판 끝부분이 서로 반대가 되고, 하 작업롤(112) 및 상 중간롤(121)에 있어서도 마찬가지이다. 본 실시예에서는 상 작업롤 시프트와 하 중간롤 시프트의 조합으로 설명하나, 하 작업롤과 상 중간롤의 조합에 대해서도 마찬가지로 구성하여, 제어동작을 행할 필요가 있다.
다시 도 1로 되돌아가, 에지드롭 제어장치(2)의 동작을 설명한다. 에지드롭제어 판정장치(25)는, 에지드롭 편차(목표값과 측정값의 편차)가 큰 경우에는 작업롤 시프트 에지드롭 제어장치(21)에 대하여 에지드롭 작업롤 시프트량(212)을 연산하도록 지령한다. 이에 따라 작업롤 시프트 에지드롭 제어장치(21)는 에지드롭 작업롤 시프트량(212)을 출력한다.
에지드롭제어 판정장치(25)는, 에지드롭 편차가 작은 경우에는, 중간롤 시프 트 에지드롭 제어장치(22)에 대하여 에지드롭 중간롤 시프트량(222)을 연산하도록 지령한다. 이것에 따라 중간롤 시프트 에지드롭 제어장치(22)는 에지드롭 중간롤 시프트량(222)을 출력한다.
한편, 작업롤 시프트 오실레이션장치(23)는 비교적 짧은 주기로 점증 점감을 반복하는 작업롤 오실레이션 지령(234)을 출력한다. 이 출력은 에지드롭 작업롤 시프트량(212)에 가산된다. 또한 작업롤 시프트 오실레이션 보정 중간롤 시프트장치(24)는, 작업롤 오실레이션 지령(234)에 의거하여 작업롤 오실레이션 보정 중간롤 시프트량(243)을 출력한다. 이 출력은 에지드롭 중간롤 시프트량(222)에 가산된다.
따라서, 에지드롭 편차가 클 때에는 작업롤(11)에 [에지드롭 작업롤 시프트량(212) + 작업롤 오실레이션 지령(234)]이, 중간롤(12)에 [작업롤 시프트 오실레이션 보정 중간롤 시프트량(243)]이 주어진다.
에지드롭 편차가 작을 때에는, 작업롤에 [작업롤 오실레이션 지령(234)]이, 중간롤(12)에 [에지드롭 중간롤 시프트(222) + 작업롤 시프트 오실레이션 보정 중간롤 시프트량(243)]이 주어진다.
도 3에 작업롤 시프트 오실레이션장치(23) 및 작업롤 시프트 오실레이션 보정중간롤 시프트장치(24)의 상세를 나타낸다. 작업롤 시프트 오실레이션장치(23)에 있어서는, 오실레이션 타이밍작성장치(231)로, 미리 실험에 의하여 정한 작업롤 시프트 타이밍을 발생시킨다.
오실레이션 타이밍으로서는, 예를 들면 도 4에 나타내는 바와 같이 주기(T) 내에서 T0 ∼T6의 등간격으로 한다. 주기(T)는 도 6의 부호 601로서도 표시되어 있다. 시프트량이 도 4에 나타내는 바와 같이, 타이밍 t0에서 시프트량 0, 타이밍 t1에서 시프트량 n, 타이밍 t2에서 시프트량 2n, 타이밍 t3에서 시프트량 3n, 타이밍 t4에서 시프트량 2n, 타이밍 t5에서 시프트량 n, 타이밍 t6에서 시프트량 0, …(타이밍 t7 ∼ t12에서는 0, -n, -2n, -3n, -2n, -n, 0)이 되도록 주기 T로 단계적으로 점증 점감을 반복한다.
타이밍으로서는 일정시간 간격 외에, 일정한 압연길이마다 시프트 타이밍을 발생시켜도 좋다. 오실레이션위치 작성장치(232)에 있어서는, 이것도 미리 실험에 의하여 정한 시프트 타이밍마다의 작업롤 시프트량, 시프트량 최대값, 시프트량 최소값에 의하여 오실레이션위치를 작성한다. 상 작업롤 시프트위치 작성장치(233)에 있어서는, 오실레이션 타이밍작성장치(231)로부터의 타이밍신호와, 오실레이션위치 작성장치(232)로부터의 오실레이션위치에 의해 도 4에 나타내는 바와 같은 작업롤 시프트위치 지령(234)을 작성한다.
상 작업롤 시프트 오실레이션을 행하면, 에지드롭량이 변동하기 때문에, 그것을 방지하기 위하여 하 중간롤 시프트를 작업롤 시프트 오실레이션 보정 중간롤 시프트장치(24)에 의하여 행한다. 작업롤 오실레이션위치 지령에 미리 실험에 의하여 정한 제어게인(241)을 곱하고, 하 중간롤 시프트위치 출력장치(242)로부터 중간롤 시프트위치(243)를 출력한다. 중간롤 시프트는 작업롤 시프트보다 제어효과 가 작기 때문에, 작업롤 시프트에 의한 에지드롭에 대한 영향을 제거하기 위해서는, 작업롤 시프트보다 큰 중간롤 시프트량이 필요하다.
도 4에 작업롤 시프트 오실레이션 지령(량)과 함께 작업롤 시프트 오실레이션보정 중간롤 시프트량이 표시되어 있다. 시프트량의 출력 타이밍은 오실레이션 타이밍 작성장치(231)의 출력 타이밍에 동기하고 있다[주기(T), 타이밍(t0∼t12)]. 시프트량은 절대값으로서는 작업롤 시프트 오실레이션 지령(량)에 비례한 값으로 되어 있다. 시프트의 방향은 작업롤 시프트 오실레이션 지령(량)과 반대의 값으로 되어 있다.
도 5에 에지드롭제어 판정장치(25), 작업롤 시프트 에지드롭제어장치(21) 및 중간롤 시프트 에지드롭제어장치(22)의 상세를 나타낸다. 에지드롭제어는 에지드롭제어 판정장치(25)로 에지드롭 편차가 작업롤 시프트에 의한 수정이 필요한 레벨인지, 중간롤 시프트에 의하여 수정 가능한 레벨인지의 판정을 제어규칙 판정장치(251)로 행한다. 여기서 사용하는 제어규칙은, 미리 실험에 의하여 정하여 둔다. 즉, 에지드롭 편차의 절대값이 미리 정해진 규정값보다 큰 경우는 작업롤 시프트 게인(251)을 1.0으로 함으로써, 작업롤 시프트를 동작시킴과 동시에 중간롤 시프트 게인(252)을 0으로 함으로써 중간롤 시프트를 정지시킨다. 이 경우, 에지드롭 편차(목표값 - 측정값)이 양(+)이면, 도 2에서 나타내는 작업롤(11)의 경사 개시부와 피압연재(15)의 끝부분까지의 거리(Δω)가 커지도록 에지드롭 작업롤 시프트량을 연산한다. 반대로 에지드롭 편차가 음(-)이면, 거리(Δω)가 작아지도록 에지드롭 작업롤 시프트량을 연산한다.
또, 에지드롭 편차의 절대값이 정해진 규정값보다 작은 경우는, 작업롤 시프트 게인(251)을 0으로 함으로써, 작업롤 시프트를 정지시킴과 동시에, 중간롤 시프트 게인(252)을 1.0으로 함으로써 중간롤 시프트를 동작시킨다.
이 경우, 에지드롭 편차(목표값 - 측정값)가 양이면, 도 2에서 나타내는 중간 롤(12)의 끝부분와 피압연재(15)의 끝부분까지의 거리(ΔI)가 커지도록 에지드롭 중간롤 시프트량(222)을 연산한다. 반대로 에지드롭량의 편차가 음이면 거리(ΔI)가 작아지 도록 에지드롭 작업롤 시프트량(212)을 연산한다.
또한, 에지드롭 편차가 정해진 규정값보다 작은 경우, 작업롤 시프트 게인을 0 보다 크고 1 보다 작은 값으로 하여 에지드롭 편차가 클 때보다도 억제되도록 에지드롭 작업롤 시프트량(212)을 연산함으로써 작업롤 시프트를 동작시켜도 좋다. 에지드롭제어 판정장치(25)로부터 출력되는 작업롤 시프트 게인(251) 및 중간롤 시프트 게인(252)에 에지드롭 편차를 곱하고, 다시 작업롤 시프트 에지드롭 제어장치에 있어서 제어 게인(211)을 곱함으로써 에지드롭 상 작업롤 시프트량(212)을, 중간롤 시프트 에지드롭제어장치에 있어서 제어 게인(221)을 곱함으로써 에지드롭 하 중간롤 시프트량(222)이 얻어진다.
상 작업롤 오실레이션지령(234)과 에지드롭 상 작업롤 시프트량(212)을 합하여 상 워크롤 시프트량으로 하고, 상 작업롤 오실레이션 보정 하 중간롤 시프트량(243)과 에지드롭 하 작업롤 시프트량(222)을 합하여 하 중간롤 시프트량으로 한다.
상 작업롤 시프트 및 하 작업롤 시프트의 동작을 도 6에 나타낸다. 에지드롭편차가 큰 경우에만 작업롤 시프트에 의한 에지드롭제어를 실시하고, 통상은 중간롤 시프트에 의한 에지드롭제어를 실시한다. 또 작업롤 시프트 오실레이션 및 작업롤 시프트 오실레이션 보정 중간롤 시프트에 의하여 시프트위치가 항시 변화되고 있다. 이에 의하여 압연재의 판 끝부분와 작업롤, 중간롤이 동일 위치에서 접하고 있는 것에 의한 표면 품질의 악화를 억제하는 것이 가능하다.
본 실시예에 있어서는, 표면 품질에 대한 영향을 고려하여 작업롤 시프트 오실레이션을 실시하였으나, 이것을 행하지 않고 에지드롭량에 의하여 작업롤 시프트에의한 에지드롭제어를 실시할지, 중간롤 시프트에 의한 에지드롭제어를 실시할지를 선택하는 것도 가능하다.
또, 본 실시예에 있어서는, 압연기 출구측에 설치된 에지드롭계에 의한 피드백제어를 생각하였으나, 압연기 입구측에 설치된 에지드롭계에 의한 피드포워드제어에 대해서도 동일한 구성을 적용할 수 있다.
또한, 롤 시프트에 의한 판형상 악화를 방지하기 위하여 벤더압 보정을 동시에 실시하는 것도 가능하다.
본 발명에 의하면, 피압연재 끝부분 근방의 판 두께 제어의 정밀도를 높일 수 있다.

Claims (9)

  1. 압연제어방법에 있어서,
    선단부 근방에 테이퍼부를 가진 작업롤을 단계적으로 이동시키고, 상기 작업롤의 이동에 의하여 발생하는 피압연재의 중앙부측에 대한 끝부분 근방의 판 두께 불균일을 억제하도록 중간롤을 이동시키는 것을 특징으로 하는 압연제어방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 단계적인 작업롤의 이동은, 점증적 및 점감적인 이동량이 되는 것임을 특징으로 하는 압연제어방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    비압연재 끝부분 근방의 판 두께 불균일은, 압연 전의 피압연재를 계측하거나, 또는 압연후의 피압연재를 계측함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 압연제어방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 작업롤의 이동방향과 상기 중간롤의 이동방향이 롤의 축방향인 것을 특징으로 하는 압연제어방법.
  5. 압연제어방법에 있어서,
    측정된 피압연재의 중앙부측에 대한 끝부분 근방의 판 두께 불균일이 소정범위를 넘은 경우에 상기 불균일이 억제되도록 선단부 근방으로 테이퍼부 작업롤을 이동시키고, 상기 소정의 범위보다도 작은 범위인 경우에 상기 불균일이 억제되도록 중간롤을 작동시키는 것을 특징으로 하는 압연제어방법.
  6. 피압연재의 끝부분 근방의 판 두께의 정보를 기초로, 선단부 근방에 테이퍼부를 가진 작업롤을 제어함과 동시에, 중간롤을 제어하는 압연제어장치에 있어서,
    상기 작업롤을 단계적으로 이동시키는 수단과, 상기 작업롤의 이동에 의하여 발생하는 피압연재의 중앙부측에 대한 끝부분 근방의 판 두께 불균일을 억제하도록 중간롤을 이동시키는 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 압연제어장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 단계적인 작업롤의 이동은, 점증적 및 점감적인 이동량이 되는 것임을 특징으로 하는 압연제어장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 작업롤의 이동방향과 상기 중간롤의 이동방향은 반대방향인 것을 특징으로 하는 압연제어장치.
  9. 피압연재의 끝부분 근방의 판 두께의 정보를 기초로 선단부 근방에 테이퍼부를 가진 작업롤을 제어함과 동시에, 중간롤을 제어하는 압연제어장치에 있어서,
    상기 피압연재의 중앙부측에 대한 끝부분 근방의 판 두께 불균일이 소정범위를 넘은 경우에 롤을 이동시키는 수단과, 상기 소정범위보다 작은 범위인 경우에 상기 중간롤을 이동시키는 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 압연제어장치.
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