KR20110071056A - 형상 제어 장치 및 형상 제어 방법 - Google Patents

형상 제어 장치 및 형상 제어 방법 Download PDF

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Abstract

압연 속도가 느린 경우라도 마찰 저항에 의존하는 일 없이 제1 중간 롤을 적정한 위치에 시프트시켜 AS-U 롤의 휨량에 여유를 갖게 하여 고정밀도인 형상 제어를 행한다.
형상 제어 장치(2)는 AS-U 롤(11)의 휨량과 제1 중간 롤(13)의 시프트 위치를 제어하고, 워크 롤(14)로의 압박력을 제어하면서 피압연재(15)를 형상 제어한다. 이때, 제1 중간 롤 위치 보정 장치(3)가 피압연재의 형상 실적, 압연 속도, AS-U 롤(11)의 휨량 및 제1 중간 롤(13)의 시프트 위치를 기초로 하여 제1 중간 롤(13)의 시프트 위치를 보정하고 있다. 이에 의해, AS-U 롤(11)의 휨량이 제한값에 도달해도 제1 중간 롤(13)이 적정한 시프트 위치에서 형상 제어를 행할 수 있다. 또한, 제1 중간 롤 위치 설정 장치(4)가 과거의 압연 실적 데이터를 유지하여, 그 압연 실적 데이터를 기초로 하여 제2 롤의 테이퍼 위치를 원하는 위치에 설정한다.

Description

형상 제어 장치 및 형상 제어 방법 {FORM CONTROL DEVICE AND FORM CONTROL METHOD}
본 발명은 피압연재의 형상을 제어하는 형상 제어 장치 및 형상 제어 방법에 관한 것이다.
금속 재료를 고품질로 압연 제어하는 압연기로서 센지미어(SENDZIMIR) 압연기가 널리 알려져 있다. 이와 같은 센지미어 압연기는 박판을 냉간 압연하는 데 바람직하고, 여러 가지의 형상 제어 방법이 제안되어 있다. 예를 들어, 검출 형상 패턴과 목표 형상 패턴의 차이와, 기준 형상 패턴과의 유사 비율에 의해 액추에이터의 조작량을 구하는 뉴럴 네트워크를 설치하고, 이 뉴럴 네트워크에 의해 형상을 패턴 인식하고, 소정의 제어 룰을 이용하여 퍼지 제어를 행함으로써, AS-U 롤과 제1 중간 롤을 제어하여 박판의 형상 제어를 행하고 있다. 또한, 이와 같은 형상 제어를 행하는 경우에는, 어떤 형상 패턴에 대해 형상 조작을 행한다는 제어 룰을 설정할 필요가 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).
또한, 제어 룰에서는 표현할 수 없는 특수한 형상 패턴(예를 들어, 급준한 형상 패턴)의 제어 방법에 대해서는, 급준도 패턴마다의 퍼지량을 구하고, 그 퍼지량으로부터 추정한 퍼지 추론에 의해 AS-U 롤의 휨량과 제1 중간 롤의 시프트 위치를 결정하고, 원하는 형상 제어를 행하고 있다(예를 들어, 특허 문헌 2 참조). 이와 같이, 종래의 센지미어 압연기는 어느 쪽의 제어 방법을 이용하는 경우라도 AS-U 롤의 휨량과 제1 중간 롤의 시프트 위치를 조합시켜서 박판의 실제 형상을 수정하기 위한 적정한 제어를 행하고, 판 두께의 관리와 판의 파도치기 방지를 실현하고 있다. 또한, AS-U 롤에서는 박판의 판 폭 방향 전체 영역에 있어서 형상 제어가 행해지고, 제1 중간 롤에서는 박판의 판단부만의 형상 제어가 행해진다.
일본 특허 제2804161호 공보(3 내지 4 페이지 및 도1 내지 도5 참조) 일본 특허 제2668845호 공보(단락 번호 0017 내지 0022 참조)
상기한 바와 같이, 특허 문헌 1, 2를 포함시킨 종래의 센지미어 압연기는 박판의 형상 제어를 행하는 액추에이터로서, AS-U 롤의 크라운 조정(즉, 휨량의 조정)과 제1 중간 롤의 시프트 위치 제어를 사용할 필요가 있다. 그런데, 제1 중간 롤에 의한 시프트 위치 제어는 박판의 압연 중에 제1 중간 롤을 판 폭 방향으로 이동시키기 위해, 압연 속도가 느린 경우에는 제1 중간 롤을 시프트시킬 수 없는 경우가 있다. 바꿔 말하면, 압연 속도가 느리면 제1 중간 롤도 저속으로 회전하고 있으므로, 제1 중간 롤과 워크 롤 사이에 생기는 이동 방향의 마찰 저항이 커진다. 따라서, 압연 속도가 느릴 경우에는 제1 중간 롤을 판 폭 방향으로 시프트시킬 때에 큰 힘이 필요하게 된다. 그 결과, 제1 중간 롤(제2 롤)이 적정한 위치에 시프트하고 있지 않은 상태에서는, AS-U 롤의 크라운 조정(휨량의 조정)만으로 제어가 행해져 AS-U 롤(제1 롤)의 휨량에 여유가 없어지고, 고정밀도인 형상 제어를 실현하는 것이 곤란해진다.
본 발명은, 이상과 같은 문제점을 비추어 이루어진 것으로서, 압연 속도가 느린 경우라도 제1 롤의 휨량을 적정한 범위로 억제할 수 있는 형상 제어 장치 및 형상 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 형상 제어 장치는, 상기의 목적을 달성하기 위해 창안된 것이며, 휨량을 변화시켜 피압연재 사이의 복수의 롤로의 압박력을 가변하는 제1 롤과, 자기에게 형성된 테이퍼의 위치를 변화시켜 피압연재 사이의 단수 혹은 복수의 롤로의 압박력을 가변하는 제2 롤과, 적어도 제1 롤의 압박력 및 제2 롤의 압박력에 의해 상기 피압연재를 형상 제어하는 제3 롤을 구비한 형상 제어 장치이며, 제1 롤의 압박력 및 상기 제2 롤의 압박력에 의해 실현된 피압연재의 형상 실적, 압연 속도, 제1 롤의 휨량 및 제2 롤의 테이퍼 위치를 기초로 하여 제2 롤의 테이퍼 위치를 보정하는 롤 위치 보정 수단을 구비하는 구성을 이용하고 있다.
이와 같은 구성에 따르면, 제1 롤의 휨량 및 판 단부의 형상에 의해 제2 롤을 강제적으로 시프트시킴으로써, 제1 롤의 휨량과 제2 롤의 시프트 위치를 적정한 관계로 할 수 있다. 이에 의해, 압연 속도가 느린 경우라도 제1 롤의 휨량이 적정한 범위에 억제할 수 있어 피압연재를 적정하게 형상 제어하는 것이 가능해진다.
또한, 형상 제어 장치가 제1 롤의 휨량 제어와 제2 롤의 테이퍼 위치의 시프트 제어에 의해 피압연재의 형상 제어를 행할 때, 제1 롤의 휨량이 제한값에 도달해도 제2 롤이 테이퍼 위치를 강제적으로 변화시켜 보완시킬 수 있다. 또한, 압연 속도가 저속으로 제2 롤이 시프트 곤란할 때라도, 제1 롤의 휨량이 부족하면, 제2 롤이 시프트 가능한 압연 속도일 때 제2 롤을 원하는 위치까지 시프트시켜 제1 롤의 휨량의 부족분을 보완한다. 이에 의해, 형상 제어 장치는 전체 속도 영역에 있어서 양호한 형상을 실현할 수 있다.
본 발명에 따르면, 압연 속도가 느린 경우라도 제1 롤의 휨량을 적정한 범위로 억제할 수 있는 형상 제어 장치 및 형상 제어 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 형상 제어 장치는 금속 재료의 압연 가공을 행하는 센지미어 압연기나 6단 압연기 등에 유효하게 이용할 수 있다.
도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 센지미어 압연기의 형상 제어 시스템을 도시하는 구성도.
도2는 도1의 센지미어 압연기의 형상 제어 시스템에 있어서의 제1 중간 롤 위치 보정 장치(3)의 내부 구성을 도시하는 도면.
도3은 일반적인 센지미어 압연기의 개념적 구성도이며, (a)는 측면도, (b)는 정면도를 도시하는 도면.
도4는 센지미어 압연기의 형상 제어 방법을 도시하는 개념도이며, (a)는 AS-U 롤의 형상 제어 방법, (b)는 제1 중간 롤의 형상 제어 방법을 도시하는 도면.
도5는 센지미어 압연기에 의한 압연 속도와 2개의 액추에이터의 형상 제어 범위를 도시하는 형상 제어 방법의 개념도.
도6은 센지미어 압연기의 형상 제어 방법의 일례를 나타내는 개념도이며, (a)는 형상 편차가 있는 상태의 구성과 특성도, (b)는 제1 중간 롤 시프트 형상 제어부(22)에 의해 형상 편차를 최소로 제어한 상태의 구성과 특성도, (c)는 AS-U 롤 형상 제어부(21)에 의해 형상 편차를 최소로 제어한 상태의 구성과 특성도를 도시하는 도면.
도7은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 6단 압연기의 구성도.
도8은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 6단 압연기의 형상 제어 시스템을 도시하는 구성도.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태(이하 「실시 형태」라 함)에 관한 형상 제어 장치에 대해 바람직한 예로서 센지미어 압연기를 들어 설명한다. 본 발명에 관한 센지미어 압연기는, 미리 AS-U 롤의 휨량에 여유를 갖게 리미터가 설치되어 있다. 그리고, 휨량이 리미터에 도달하면, 고속 압연을 행하고 있을 때에 제1 중간 롤의 시프트 위치를 목표 형상에 따라 보정한다. 이에 의해, AS-U 롤의 휨량에 여유를 갖게 하면서 제1 중간 롤의 시프트 위치를 적정한 위치로 이동시킬 수 있으므로, 고정밀도인 형상 제어를 행하는 것이 가능한 형상 제어 장치를 실현할 수 있다. 또한, 압연 재료의 종류나 압연 스케줄 등을 따라 제1 중간 롤의 시프트 위치를 미리 보정해 둠으로써, 압연 재료의 종류나 압연 스케줄마다, 제1 중간 롤의 시프트 위치를 적정한 위치에서 단시간에 시프트시킬 수 있다.
이하, 도면을 이용하여, 본 발명에 관한 센지미어 압연기의 실시 형태에 대해 상세하게 설명하지만, 우선 이해를 쉽게 하기 위해 센지미어 압연기의 개요에 대해 설명한다.
도3은 일반적인 센지미어 압연기의 개념적 구성도이며, (a)는 측면도, (b)는 정면도를 도시하고 있다. 도3에 도시한 바와 같이, 센지미어 압연기(1)는 평면상의 피압연재(15)에 대해 두께 방향 양측에 2개 1세트의 워크 롤(14), 상하 2개씩의 합계 4개로 이루어지는 제1 중간 롤(13), 상하 3개씩의 합계 6개로 이루어지는 제2 중간 롤(12), 상하 4개씩의 합계 8개로 이루어지는 백업 롤(16)의 20개의 롤로 구성되어 있다. 또한, 백업 롤(16) 중, 최상부의 2개 또는 4개[도3의 (a)에서는 최상부의 2개]를 AS-U 롤(11)이라 부르고 있다. 이 AS-U 롤(11)은, 도3의 (b)에 도시한 바와 같이 각 분할 롤(17) 사이에 액추에이터인 새들(18)이 삽입된 구성으로 되어 있다. 이와 같은 구성이므로, AS-U 롤(11)은 피압연재(15) 사이에 복수의 롤[제2 중간 롤, 제1 중간 롤(13), 워크 롤(14)]이 설치되어 있다.
센지미어 압연기(1)를 도3과 같은 구성으로 함으로써, 직경의 상세한 워크 롤(14)에 대해 다른 단계의 롤로부터의 하중이 집중적으로 가해지므로, 한 쌍의 워크 롤(14)에 의해 스테인레스 등의 단단한 금속의 피압연재(15)를 효과적으로 압연할 수 있다. 예를 들어, AS-U 롤(11), 제2 중간 롤(12) 및 제1 중간 롤(13)로부터 600톤의 집중 하중이 워크 롤(14)에 가해지므로, 10회의 압연 제어에 의해 5.0 ㎜의 금속 재료를 0.5 ㎜ 또는 0.3 ㎜ 정도로 압연할 수 있다. 또한, 이와 같은 구성의 압연기는 20 단계의 롤로 구성되어 있으므로, 20 단계 센지미어 압연기라고도 불려 금속판의 냉간 압연 등에 바람직하게 이용되고 있다.
센지미어 압연기(1)에 있어서 형상 제어를 행하는 롤은 AS-U 롤(11)과 제1 중간 롤(13)이다. 따라서, AS-U 롤(11) 및 제1 중간 롤(13)이 행하는 형상 제어의 방법에 대해 설명한다. 도4는 센지미어 압연기의 형상 제어 방법을 도시하는 개념도이며, (a)는 AS-U 롤의 형상 제어 방법, (b)는 제1 중간 롤의 형상 제어 방법을 도시하고 있다.
도4의 (a)의 좌측 도면에 도시한 바와 같이 AS-U 롤(11)을 휘게 함으로써, 피압연재(15)의 신장률은 상기 도면 하의 특성도와 같이 폭 방향 전체 영역에서 거의 균일하게 되어 있다. 그러나, 도4의 (a)의 우측 도면에 도시한 바와 같이 새들(18)의 위치를 조정함으로써, AS-U 롤(11)의 휨을 변화시킬 수 있다. 이와 같이 하여 AS-U 롤(11)을 휘게 함으로써, 피압연재(15)의 판 폭 방향 전체의 형상을 제어할 수 있다. 예를 들어, 도4의 (a)의 우측 도면에 도시한 바와 같이 AS-U 롤(11)을 중앙 부분에서 크게 휘게 하여, 피압연재(15)의 판 폭 방향 중앙부에서 워크 롤(14)의 롤 갭이 작아지므로, AS-U 롤(11)을 조작한 경우에는 상기 도면 하의 특성도에 도시한 바와 같이 피압연재(15)의 판 폭 방향 중앙부의 신장률이 커지는 중 신장 상태의 박판을 얻을 수 있다.
한편, 제1 중간 롤(13)에는 피압연재(15)의 판 폭 방향 한쪽에 테이퍼가 형성되어 있으므로, 제1 중간 롤(13)을 피압연재(15)의 판 폭 방향으로 시프트하여 피압연재(15)에 대한 제1 중간 롤(13)의 테이퍼 위치를 변화시킴으로써, 피압연재(15)의 판단부의 형상을 변화시킬 수 있다.
즉, 도4의 (b)의 좌측 도면에 도시한 바와 같이, 제1 중간 롤(13)을 시프트하지 않은 상태에서는, 상기 도면 하의 특성 도면에 도시한 바와 같이 피압연재(15)의 판 폭 방향 전체 영역의 신장률은 거의 균일하게 되어 있다. 그러나, 도4의 (b)의 우측 도면에 도시한 바와 같이 판 폭 방향 우측에 테이퍼가 절단되어 있는 제1 중간 롤(13)을 외측(우측)인 시프트한 경우에는, 상기 도면 하의 특성 도면에 도시한 바와 같이 피압연재(15)의 판 폭 방향 우측의 판단부의 형상만이 늘려진 상태(즉, 신장률이 큰 상태)가 된다.
이와 같이 하여, 제1 중간 롤(13)을 시프트함으로써 판단부의 형상 제어를 행할 수 있다. 또한, 제1 중간 롤(13)은 일반적으로 피압연재(15)를 끼워 상측의 2개와 하측의 2개를 세트로 하여 독립으로 움직이게 할 수 있는 기계 구성으로 되어 있기 때문에, 롤 테이퍼도 상하의 롤에서 각각 판 폭 방향 반대측에 설치되어 있다. 예를 들어, 압연재(15)를 끼워 상측의 제1 중간 롤(13)이 판 폭 방향 우측에 테이퍼가 절단되어 있으면, 압연재(15)를 끼워 하측의 제1 중간 롤(13)은 판 폭 방향 좌측에 테이퍼가 절단되어 있다.
이상 서술한 바와 같이, 센지미어 압연기(1)는 AS-U 롤(11)과 제1 중간 롤(13) 2조의 액추에이터를 이용하여, AS-U 롤(11)의 크라운 조정(즉, 휨량의 조정)과 제1 중간 롤(13)의 시프트 위치 제어를 행하고 있다. 이때, 제1 중간 롤에 의한 시프트 위치 제어는 박판의 압연 중에 제1 중간 롤을 판 폭 방향으로 이동시키기 위해, 압연 속도가 느리면 제1 중간 롤도 저속으로 회전하고 있으므로, 제1 중간 롤과 워크 롤 사이에 생기는 이동 방향의 마찰 저항이 커진다. 그로 인해, 압연 속도가 느릴 경우에는 제1 중간 롤을 판 폭 방향으로 시프트하기 위해서는 큰 힘이 필요하게 된다. 따라서, 고정밀도인 형상 제어를 실현하는 것이 곤란해진다.
도5는 센지미어 압연기에 의한 압연 속도와 2개의 액추에이터의 형상 제어 범위를 제시하는 형상 제어 방법의 개념도이다. 즉, 도5에 도시한 바와 같이 센지미어 압연기가 저속(예를 들어, 0 내지 100 mpm)으로 운전하고 있는 경우에는, AS-U 롤(11)의 크라운 조정만으로 형상 제어를 행하고, 센지미어 압연기가 고속(예를 들어, 100 내지 600 mpm)으로 운전하고 있는 경우에는 제1 중간 롤(13)이 동작 가능하게 되고, AS-U 롤(11)의 크라운 조정과 제1 중간 롤(13)의 시프트 위치 제어를 이용하여 형상 제어를 행하고 있다.
즉, 센지미어 압연기가 저속으로 운전하고 있을 때에는, 제1 중간 롤(13)의 시프트 위치가 적정한 위치가 되지 않는 상태로, AS-U 롤(11)의 크라운 조정(휨량 조정)만으로 판 형상을 수정해 버리므로, AS-U 롤(11)의 휨량의 제한값(예를 들어, 1 ㎜)을 초월해 버리는 경우가 있다. 그 결과, 센지미어 압연기의 안전 제어 수단이 작동되고, AS-U 롤(11)의 제어 동작을 정지시켜 버리는 사태가 발생한다.
그래서, 제1 중간 롤(13)의 시프트가 형상 제어로 사용 가능한 속도 상태가 된 후, 센지미어 압연기는 실제 형상과 AS-U 롤(11)의 휨량의 실적값을 감시하여, 제1 중간 롤(13)의 시프트 위치가 적정한 위치가 되기까지 제1 중간 롤(13)의 시프트 위치를 강제적으로 변경한다. 또한, 센지미어 압연기는 제1 중간 롤(13)의 시프트 위치를 강제적으로 변경 중의 피압연재(15)의 형상을 적정 상태로 유지하기 위해, AS-U 롤(11)의 크라운 조정(휨량 조정)을 이용한 형상 제어에 대한 목표 형상의 레벨을 변경한다. 또한, 센지미어 압연기는 제1 중간 롤(13)의 시프트 위치가 적정하게 된 시프트 위치를 압연 스케줄마다 또는 압연 재료마다 기억해 두고, 제1 중간 롤(13)의 선단부가 적정 위치가 되도록 제1 중간 롤(13)의 시프트 위치를 미리 설정해 둔다. 이와 같이 하여, 제1 중간 롤(13)을 강제적으로 적정 위치에 시프트함으로써, AS-U 롤(11)의 휨량이 제한값(리미트)을 초월하지 않도록 하면서 적정한 형상 제어를 행할 수 있다.
<제1 실시 형태>
다음에, 본 발명의 제1 실시 형태인 센지미어 압연기(청구항에 기재된 형상 제어 장치)의 구체적인 형상 제어 방법에 대해 상세하게 설명한다. 도1은 센지미어 압연기를 도시하는 구성도이다. 도1에 도시한 바와 같이, 센지미어 압연기(1)는 AS-U 롤(제1 롤)(11)과 제1 중간 롤(제2 롤)(13)의 제어에 의해 워크 롤(제3 롤)(14)을 거쳐서 피압연재(15)의 형상 제어를 행하는 압연 기구부와, AS-U 롤(11)과 제1 중간 롤(13)에 형상 제어 신호를 송신하는 형상 제어 장치(2)(청구항에 기재된 형상 제어 장치와는 다름)와, 제1 중간 롤(13)을 적정한 위치에 보정하기 위한 보정 신호를 송신하는 제1 중간 롤 위치 보정 장치(롤 위치 보정 수단)(3)와, 제1 중간 롤(13)을 미리 적정한 위치에 설정하기 위한 설정 신호를 송신하는 제1 중간 롤 위치 설정 장치(롤 위치 설정 수단)(4)와, 피압연재(15)의 실제 형상을 검출하는 형상 검출기(5)와, 형상 실적값(S11)과 형상 목표값(S12)의 편차(S13)를 구하는 목표 형상 설정기(6)를 구비한 구성으로 되어 있다.
또한, 형상 제어 장치(2)는 AS-U 롤(11)의 크라운 조정(휨량 조정)을 행하는 AS-U 롤 형상 제어부(21)와, 제1 중간 롤(13)의 시프트 위치 제어를 행하는 제1 중간 롤 시프트 형상 제어부(22)를 구비한 구성으로 되어 있다.
또한, 형상 제어 장치(2)로의 입력 신호는 센지미어 압연기(1)의 출구측에 설치된 형상 검출기(5)에 의해 측정된 형상 실적값(S11)과 목표 형상 설정기(6)에 의해 설정된 각 패스 스케줄에 의해 결정되는 형상 목표값(S12)의 편차(S13)가 된다. 따라서, AS-U 롤 형상 제어부(21) 및 제1 중간 롤 시프트 형상 제어부(22)는, 각각 형상 실적값(S11)과 형상 목표값(S12)의 편차(S13)가 최소가 되도록 피드백 제어를 행한다.
여기서, 형상 실적값(S11)과 형상 목표값(S12)의 편차(S13)가 최소가 되는 피드백 제어에 대해, 도면을 이용하여 구체적인 예를 설명한다. 도6은 센지미어 압연기의 형상 제어 방법의 일례를 나타내는 개념도이며, (a)는 형상 편차가 있는 상태의 구성과 특성도, (b)는 제1 중간 롤 시프트 형상 제어부(22)에 의해 형상 편차를 최소로 제어한 상태의 구성과 특성도, (c)는 AS-U 롤 형상 제어부(21)에 의해 형상 편차를 최소로 제어한 상태의 구성과 특성도를 도시하고 있다.
예를 들어, 도6의 (a)에 도시한 바와 같이 AS-U 롤(11)에 휨이 없고, 또한 제1 중간 롤(13)도 시프트하고 있지 않을 때에는, 우측의 특성도와 같이 판 폭 방향 전체 영역에 걸쳐서 큰 형상 편차가 발생하고 있다. 이때, 제1 중간 롤 시프트 형상 제어부(22)는, 도6의 (b)에 도시한 바와 같이 상하의 중간 롤(13)의 시프트 위치를 화살표와 같이 외측으로 이동하여 형상 편차를 제거하고자 한다. 그 결과, 우측의 특성도와 같이 판 폭 방향 전체 영역에 걸쳐서 형상 편차가 최소로 제어된다. 또한, AS-U 롤 형상 제어부(21)는, 도6의 (c)에 도시한 바와 같이 AS-U 롤의 휨량을 바꿔서 형상 편차를 제거하고자 한다. 그 결과, 우측의 특성도와 같이 판 폭 방향 전체 영역에 걸쳐서 형상 편차가 최소로 제어된다.
그러나, 전술한 바와 같이 제1 중간 롤(13)이 시프트하는 이동 속도는 AS-U 롤(11)의 휨 속도에 비해 늦고, 또한 제1 중간 롤(13)의 제어 효과의 범위는 판단부에 한정되기 때문에, 가능한 한 AS-U 롤 형상 제어부(21)를 이용하여 AS-U 롤(11)의 휨량을 제어할 필요가 있다. 또한, 센지미어 압연기(1)는, 도5에 도시한 바와 같이 저속 → 고속 → 저속이 된 후에 밀을 정지시킨다는 속도 패턴으로 운전하고 있기 때문에, 압연 개시 시나 압연 종료 직전의 속도가 느린 속도 영역에서는, 제1 중간 롤 시프트 형상 제어부(22)에 의한 제1 중간 롤(13)의 제어가 유효가 되지 않는다. 그로 인해, 속도가 느린 속도 영역에서는 AS-U 롤 형상 제어부(21)에 의한 AS-U 롤(11)의 휨량의 제어만으로 형상 제어를 행하게 된다.
그 결과적으로, AS-U 롤 형상 제어부(21)에 의한 AS-U 롤(11)의 휨량의 제어에 있어서는, 도6의 (c)의 구성도와 같이 AS-U 롤(11)의 휨량이 커지고, 휨량의 마진(여유)이 없어지거나 휨량의 제한값(리미트)에 도달하거나 하는 경우가 있다. 즉, AS-U 롤(11)은 휨에 의해 롤 샤프트가 꺾이는 일이 없도록, 각 새들(18) 사이에 기계적인 편차 리미트가 설치되어 있기 때문에 일정값 이상(예를 들어, 1 ㎜)의 휨 동작을 행할 수 없게 되어 있다.
예를 들어, 도6의 (c)의 구성도와 같이 AS-U 롤(11)의 휨량이 큰 상태이며, 또한 AS-U 롤(11)의 각 새들(18) 사이의 휨 편차가 리미트 값에 도달해 버린 경우에는 피압연재(15)의 형상이 급변하였을 때에는, 제1 중간 롤 시프트 형상 제어부(22)가 제1 중간 롤(13)의 시프트 위치를 제어하고자 하기 위해 형상 제어의 응답성이 악화된다. 또한, 압연 속도가 저속이 된 경우에는, 제1 중간 롤 시프트 형상 제어부(22)에 의한 제1 중간 롤(13)의 시프트 제어가 유효가 되지 않기 때문에, 결과적으로 원하는 형상 제어를 할 수 없을 경우가 발생한다.
따라서, 도6의 (c)의 구성도와 같이 AS-U 롤(11)의 휨량이 제한값(리미트)에 도달할수록 큰 휨 상태일 때에는, 압연 속도가 고속이 된 후 제1 중간 롤(13)의 시프트 위치를 원하는 위치까지 변화시키는 바와 같이, 제1 중간 롤 시프트 형상 제어부(22)가 제1 중간 롤(13)의 시프트 위치를 제어하고, 도6의 (b)의 특성도와 같이 AS-U 롤(11)의 휨량이 제한값(리미트)을 초과하지 않는 범위에서 형상 편차가 최소가 되도록 제1 중간 롤(13)을 제어하는 수단이 필요해진다.
다시 도1로 복귀하면, 제1 중간 롤 위치 보정 장치(3)는 AS-U 롤(11)의 휨량이 제한값(리미트)에 도달하였을 때에 제1 중간 롤(13)의 시프트 위치를 보정하여 형상 편차가 최소가 되도록 제1 중간 롤(13)을 제어하는 수단이다. 이 제1 중간 롤 위치 보정 장치(3)는 형상 실적값(S11)과 형상 목표값(S12)의 편차(S13) 및 AS-U 롤(11)의 휨량, 제1 중간 롤(13)의 시프트 위치, 압연 속도 등의 압연 실적(S14)을 입력하고, 실제 형상을 목표 형상으로 유지하면서, 제1 중간 롤(13)의 시프트 위치를 적정한 위치로 하도록, 제1 중간 롤 시프트 지령(S15), AS-U 롤 위치 지령(S16), 제1 중간 롤 시프트 형상 제어부(22)로의 목표 형상 보정값(S18) 및 AS-U 롤 형상 제어부(21)로의 목표 형상 보정값(S17)을 출력한다.
제1 중간 롤 위치 보정 장치(3)의 동작에 대해 더 상세하게 설명한다. 도2는 도1의 센지미어 압연기에 있어서의 제1 중간 롤 위치 보정 장치(3)의 내부 구성을 도시하는 도면이다. 도2에 도시한 바와 같이, 제1 중간 롤 위치 보정 장치(3)는 제1 중간 롤 위치 양부 판정부(롤 위치 양부 판정부)(30), AS-U 롤 목표 형상 수정부(제1 롤 목표 형상 수정부)(31), 제1 중간 롤 목표 형상 수정부(제2 롤 목표 형상 수정부)(32), 제1 중간 롤 시프트 위치 수정부(제2 롤 위치 수정부)(33) 및 AS-U 롤 위치 수정부(제1 롤 위치 수정부)(34)를 구비한 구성으로 되어 있다.
제1 중간 롤 위치 양부 판정부(30)는 형상 실적값(S11)과 형상 목표값(S12)의 편차(S13) 및 압연 실적(S14)을 이용하여, 제1 중간 롤(13)의 시프트 위치가 적정 위치인지 여부를 판정한다. 판정은, 예를 들어 룰 베이스를 이용하여 실시한다. 룰 베이스로서는, 예를 들어 『AS-U 롤(11)에 있어서의 최단부의 새들(18)의 위치가 폐쇄 방향의 동작 리미트를 초과하고 있고, 제1 중간 롤(13)의 테이퍼 위치가 판 폭 내에 있고, 또한 실제 형상 판단부가 목표 형상과 일치하고 있으면, 제1 중간 롤(13)의 시프트 위치를 변경할 필요가 있음』등의 룰을 이용한다.
제1 중간 롤 위치 양부 판정부(30)가 제1 중간 롤(13)의 시프트 위치를 변경 할 필요가 있다고 판정하면, 제1 중간 롤 시프트 위치 수정부(33)는 제1 중간 롤 시프트 지령(S15)을 제1 중간 롤 시프트 형상 제어부(22)의 출력 신호에 중첩하여 제1 중간 롤(13)의 시프트 위치를 램프 형상으로 수정한다. 이때, 상기의 룰 베이스가 동작한 경우에는, 제1 중간 롤(13)의 시프트 위치를 외측으로 시프트하여 판단부의 형상을 늘리도록 한다. 그 결과적으로, 형상이 판단부 신장으로 변화되기 때문에, 그에 따라 AS-U 롤 형상 제어부(21)의 제어에 의해 AS-U 롤(11)이 동작하고, 결과적으로 AS-U 롤(11)에 있어서의 최단부의 새들(18)의 위치가 폐쇄 방향 동작 리미트로부터 벗어나 안전측으로 이동한다.
또한, 제1 중간 롤(13)의 시프트를 외측으로 시프트하면, 판단부 형상이 변화되는 것은 예측 가능하므로, AS-U 롤 형상 제어부(21)의 동작을 기다리지 않고, AS-U 롤 위치 수정부(34)가 AS-U 롤 위치 지령(S16)을 AS-U 롤 형상 제어부(21)의 출력 신호에 중첩하여 AS-U 롤(11)의 크라운 조정(휨량 조정)을 행해도 좋다.
다시, 도1로 복귀하면, 또한 실제 형상을 일정한 편차 내로 유지하면서 제1 중간 롤(13)의 시프트 위치를 변경하고 싶은 경우에는, AS-U 롤 형상 제어부(21) 및 제1 중간 롤 시프트 형상 제어부(22)에 입력되는 목표 형상의 편차(S13)를 바꿈으로써 실현 가능하다. 예를 들어, 상기의 룰 베이스에서 제1 중간 롤(13)의 시프트 위치의 변경이 필요하다고 판정된 경우에는, 제1 중간 롤 시프트 형상 제어부(22)에 입력시키는 목표 형상의 편차(S13)에 제1 중간 롤 목표 형상 수정부(32)로부터 출력된 목표 형상 보정값(S18)을 중첩하고, 제1 중간 롤 시프트 형상 제어부(22)에 입력시키는 목표 형상의 편차(S13)를 변경한다. 이에 의해, 제1 중간 롤 시프트 형상 제어부(22)는 제1 중간 롤(13)을 외측으로 시프트시켜서 판단부에 있어서 파형의 에지의 상태로 형상이 변경된다. 또한, 목표 형상의 변경량은 형상 편차의 허용값 내로 설정한다.
마찬가지로, AS-U 롤 형상 제어부(21)에 입력시키는 목표 형상의 편차(S13)에 AS-U 롤 목표 형상 수정부(31)로부터 출력된 목표 형상 보정값(S17)을 중첩하고, AS-U 롤 형상 제어부(21)에 입력시키는 목표 형상의 편차(S13)를 변경한다. 이에 의해, AS-U 롤 형상 제어부(21)는 AS-U 롤(11)을 제어하여 판단부에 있어서 신장하는 방향으로 수정된다.
또한, 제1 중간 롤 시프트 형상 제어부(22)의 출력 신호에 대해 제1 중간 롤 위치 설정 장치(4)로부터의 설정(S19)을 입력하면, 제1 중간 롤(13)을 정해진 위치에 사전에 시프트해 둘 수 있다. 예를 들어, 제1 중간 롤 위치 설정 장치(4)에서, 판 두께나 강 종류 등을 패스수마다 구분된 테이블에 학습해 둔다. 그리고, 압연 개시 시에 있어서, 압연 스케줄보다 제1 중간 롤(13)의 시프트 위치를 테이블로부터 선택하고, 제1 중간 롤 위치 설정 장치(4)로부터의 설정(S19)에 의해 미리 제1 중간 롤(13)을 원하는 위치에 시프트해 둠으로써, 제1 중간 롤 위치 보정 장치(3)에 의한 위치 보정 시간을 최단으로 하는 것이 가능해진다.
<제2 실시 형태>
제1 실시 형태에서는 센지미어 압연기에 대해 설명하였지만, 본 실시 형태에서는 상하 아울러 6개의 롤로 구성되는 6단 압연기에 대해 설명한다.
도7은 6단 압연기의 구성도이다. 제2 실시 형태의 6단 압연기(50)는 피압연재(15)를 끼워 워크 롤(55), 하측 워크 롤(56), 상측 중간 롤(53), 하측 중간 롤(54), 상측 백업 롤(51), 하측 백업 롤(52)의 6개의 롤을 따라서 구성되어 있다.
상측 중간 롤(53) 및 하측 중간 롤(54)은, 각각 판 폭 방향 반대측의 단부에 테이퍼가 절단되어 있고, 도7의 화살표와 같이 축 방향으로 시프트시킬 수 있다. 상하의 중간 롤(53, 54)은 도1에 도시한 센지미어 압연기(1)에 있어서의 제1 중간 롤(13)과 마찬가지로, 특히 피압연재(15)의 판단부의 형상을 제어하는 것이 가능하다. 또한, 상측 워크 롤(55)과 하측 워크 롤(56)의 단부에는 워크 롤 벤더(57)가 설치되어 있다. 워크 롤 벤더(57)는, 도1에 도시한 센지미어 압연기(1)의 AS-U 롤(11)과 마찬가지로 롤을 휘게 하여 피압연재(15)에 가해지는 압연 압력을 변화시키면서, 피압연재(15)의 판 형상을 벤딩 제어할 수 있다.
도7의 6단 압연기(50)에 있어서도, 도1에 도시한 센지미어 압연기(1)에 있어서의 제1 중간 롤(13)과 마찬가지로, 상하의 중간 롤(53, 54)은 압연 속도가 느린 경우에는 판 폭 방향으로 시프트시킬 수 없는 문제를 갖고 있다. 그로 인해, 압연 속도가 느린 경우에는 워크 롤 벤더(57)만을 조작하여 형상 제어를 행하므로, 상하의 중간 롤(53, 54)의 시프트 위치가 적정한 상태가 되지 않는 경우가 발생한다. 그래서, 상기의 제1 실시 형태에 있어서의 도1의 센지미어 압연기(1)와 같은 구성으로, 상하의 중간 롤(53, 54)의 시프트 위치를 적정한 위치에 제어하는 것이 가능해진다.
도8은 제2 실시 형태에 관한 6단 압연기의 구성도이다. 도8에 도시한 바와 같이 형상 제어 장치인 6단 압연기(50)는 상기한 6개의 롤에 형상 제어 장치(61), 중간 롤 위치 보정 장치(62), 중간 롤 위치 설정 장치(63), 형상 검출기(5) 및 목표 형상 설정기(6)를 구비한 구성으로 되어 있다.
형상 제어 장치(61)는 중간 롤 시프트 형상 제어부(61a)와 워크 롤 벤더 형상 제어부(61b)를 구비하고 있다. 또한, 중간 롤 위치 보정 장치(62)를 추가하여, 도1에서 도시한 제1 중간 롤 위치 보정 장치(3)와 같은 목표 형상 보정이나 중간 롤 시프트 및 AS-U 롤 위치의 지령 등의 처리를 실시할 수 있다. 또한, 도1에서 도시한 제1 중간 롤 위치 설정 장치(4)와 같은 제어 처리를 실시하는 중간 롤 위치 설정 장치(63)를 추가함으로써, 중간 롤 위치를 피압연 재료의 종류 등을 따라 미리 원하는 위치에 설정해 둘 수도 있다. 이상에 의해, 센지미어 압연기에 대할 경우와 같이(마찬가지로) 6단 압연기에 대해서도 본 발명을 적용하는 것이 가능해진다.
이상을 요약하면, 본 발명의 일 실시 형태인 센지미어 압연기(1)는 AS-U 롤(11)의 크라운 조정 기구와 제1 중간 롤(13)의 시프트 기구와 형상 검출기(5)를 구비하고 있다. 그리고, 센지미어 압연기(1)에 있어서 형상 제어를 실시하는 경우에는, 제1 중간 롤(13)의 시프트 위치의 양부를 판정하여 제1 중간 롤(13)의 시프트 위치를 보정하고 있다. 이때, 제1 중간 롤(13)의 시프트 위치의 양부 판정은 실제 형상, AS-U 롤(11)의 휨량 및 제1 중간 롤(13)의 시프트 위치를 이용하여 행하고 있다. 이에 의해, 제1 중간 롤(13)이 저속 압연일 때에 시프트 동작을 할 수 없어도, AS-U 롤(11)의 휨량 및 실제 형상을 보면서, 고속 압연 시의 타이밍으로 제1 중간 롤(13)의 시프트 위치를 적정 위치로 보정하고 있다. 따라서, 센지미어 압연기(1) 등의 형상 제어 장치에 의한 형상 제어가 AS-U 롤(11)의 크라운 조정(휨량의 조정)과 중간 롤의 시프트 위치 제어로 행해지고 있어도, 항상 양자의 롤을 적정한 위치에 유지하면서, 전체 속도 영역에 있어서 양호한 형상 제어를 행할 수 있다. 또한, 제1 중간 롤의 시프트 위치의 보정은 제1 중간 롤의 시프트 위치를 직접 변경함으로써 행하고 있다.
또한, 제1 중간 롤의 시프트 위치의 보정은 AS-U 롤의 크라운 조정을 이용한 형상 제어, 제1 중간 롤의 시프트를 이용한 형상 제어의 각각에 대한 목표 형상을 보정함으로써 실현하고 있다. 또한, 보정 후 제1 중간 롤의 시프트 위치의 데이터를 기억해 두고, 다음번과 같은 압연을 행할 경우에는 그 데이터를 기초로 하여 미리 제1 중간 롤의 시프트 위치를 설정함으로써 형상 제어의 시간을 단축시킬 수 있다.
1 : 센지미어 압연기
2 : 형상 제어 장치
3 : 제1 중간 롤 위치 보정 장치(롤 위치 보정 수단)
4 : 제1 중간 롤 위치 설정 장치(롤 위치 설정 수단)
5 : 형상 검출부
6 : 목표 형상 설정기
11 : AS-U 롤(제1 롤)
12 : 제2 중간 롤
13 : 제1 중간 롤(제2 롤)
14 : 워크 롤(제3 롤)
15 : 압연재
16 : 백업 롤
17 : 분할 롤
18 : 새들
21 : AS-U 롤 형상 제어부
22 : 제1 중간 롤 시프트 형상 제어부
30 : 제1 중간 롤 위치 양부 판정부(롤 위치 양부 판정부)
31 : AS-U 롤 목표 형상 수정부(제1 롤 목표 형상 수정부)
32 : 제1 중간 롤 목표 형상 수정부(제2 롤 목표 형상 수정부)
33 : 제1 중간 롤 시프트 위치 수정부(제2 롤 위치 수정부)
34 : AS-U 롤 위치 수정부(제1 롤 위치 수정부)
50 : 6단 압연기
51 : 상측 백업 롤
52 : 하측 백업 롤
53 : 상측 중간 롤
54 : 하측 중간 롤
55 : 상측 워크 롤
56 : 하측 워크 롤
61 : 형상 제어 장치
61a : 중간 롤 시프트 형상 제어부
61b : 워크 롤 벤더 형상 제어부
62 : 중간 롤 위치 보정 장치
63 : 중간 롤 위치 설정 장치

Claims (8)

  1. 휨량을 변화시켜 피압연재 사이의 복수의 롤로의 압박력을 가변하는 제1 롤과, 자기에게 형성된 테이퍼의 위치를 변화시켜 상기 피압연재 사이의 단수 혹은 복수의 롤로의 압박력을 가변하는 제2 롤과, 적어도 상기 제1 롤의 압박력 및 상기 제2 롤의 압박력에 의해 상기 피압연재를 형상 제어하는 제3 롤을 구비한 형상 제어 장치이며,
    상기 제1 롤의 압박력 및 상기 제2 롤의 압박력에 의해 실현된 상기 피압연재의 형상 실적과, 압연 속도와, 상기 제1 롤의 휨량과, 상기 제2 롤의 테이퍼 위치를 기초로 하여 상기 제2 롤의 테이퍼 위치를 보정하는 롤 위치 보정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 형상 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 롤 위치 보정부는, 상기 형상 실적, 상기 압연 속도, 상기 휨량 및 상기 테이퍼 위치를 기초로 하여 상기 제2 롤의 테이퍼 위치가 적정한지 여부를 판정하는 롤 위치 양부 판정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 형상 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 롤 위치 보정부는,
    상기 롤 위치 양부 판정부가 상기 제2 롤의 테이퍼 위치가 적정하지 않다고 판정하였을 때, 상기 형상 실적과 형상 목표의 편차를 기초로 하여 상기 제2 롤의 테이퍼 위치를 수정하는 제2 롤 위치 수정부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 형상 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 롤 위치 보정부는,
    상기 제2 롤 위치 수정부가 상기 제2 롤의 테이퍼 위치를 수정하였을 때에, 상기 형상 실적과 상기 형상 목표의 편차를 기초로 하여 상기 제1 롤의 휨량을 수정하는 제1 롤 위치 수정부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 형상 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 롤 위치 보정부는,
    상기 형상 목표의 값을 변경하여 상기 제2 롤의 테이퍼 위치를 수정하는 제2 롤 목표 형상 수정부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 형상 제어 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피압연재의 압연 실적 데이터를 유지하고, 상기 압연 실적 데이터를 기초로 하여 상기 제2 롤의 테이퍼 위치를 원하는 위치에 설정하는 롤 위치 설정부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 형상 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서, 센지미어 압연기로서 이용되는 것을 특징으로 하는 형상 제어 장치.
  8. 휨량을 변화시켜 피압연재 사이의 복수의 롤로의 압박력을 가변하는 제1 롤과, 자기에게 형성된 테이퍼의 위치를 변화시켜 상기 피압연재 사이의 단수 혹은 복수의 롤로의 압박력을 가변하는 제2 롤과, 적어도 상기 제1 롤의 압박력 및 상기 제2 롤의 압박력에 의해 상기 피압연재를 형상 제어하는 제3 롤을 구비한 형상 제어 장치에 의해 실행되는 형상 제어 방법이며,
    상기 제1 롤의 압박력 및 상기 제2 롤의 압박력에 의해 실현된 상기 피압연재의 형상 실적과, 압연 속도와, 상기 제1 롤의 휨량과, 상기 제2 롤의 테이퍼 위치를 기초로 하여 상기 제2 롤의 테이퍼 위치가 적정한지 여부를 판정하는 단계와,
    상기 제2 롤의 테이퍼 위치가 적정하지 않다고 판정되었을 때, 상기 형상 실적과 형상 목표의 편차를 기초로 하여 상기 제2 롤의 테이퍼 위치를 수정하는 단계와,
    상기 제2 롤의 테이퍼 위치가 수정되었을 때, 상기 형상 실적과 상기 형상 목표의 편차를 기초로 하여 상기 제1 롤의 휨량을 수정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 형상 제어 방법.
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