KR20170036027A - 프로세스 댐핑에 의한 롤링 밀 제3 옥타브 채터 제어 - Google Patents

프로세스 댐핑에 의한 롤링 밀 제3 옥타브 채터 제어 Download PDF

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Abstract

밀 스탠드(102, 104)의 제3 옥타브 진동의 제어는 롤 스택의 댐핑을 증가시키도록 유압 갭 실린더(126, 146)에 연결된 고-속 압전 보조기(132, 148)를 사용하여 달성될 수 있다. 롤 스택(예를 들어 상측 워크 롤(118, 134))의 수직 운동은 금속 스트립(108)의 진입 텐션 또는 유압 실린더의 유압 유체 압력의 관찰(예를 들어, 측정)을 통해서 결정될 수 있다. 롤 스택의 수직 운동을 결정한 후, 유압 압력의 원하는 변경은 제3 옥타브 진동을 극복하거나, 감소시키거나, 또는 방지하도록 결정될 수 있다. 유압 압력의 이 원하는 변경은 압전 보조기(132, 148)를 사용하여 고속으로 (예를 들어 대략 90 헤르츠 이상으로) 달성될 수 있다.

Description

프로세스 댐핑에 의한 롤링 밀 제3 옥타브 채터 제어{ROLLING MILL THIRD OCTAVE CHATTER CONTROL BY PROCESS DAMPING}
출원의 교차 참조
본원은 미국 특허 가출원 번호 62/029,031(제목 "ROLLING MILL THIRD OCTAVE CHATTER CONTROL BY PROCESS DAMPING", 2014년 7월 25일 출원)의 이익을 청구하며, 이에 의해서 이 가출원은 전체로 참조에 의해서 포함된다.
본 개시는 대략적으로 금속가공에 관한 것이고, 좀 더 구체적으로 고-속 롤링 밀에서 진동을 제어하는 것에 관한 것이다.
금속 압연, 예를 들어 고-속 압연은 금속 스트립을 생산하기 위해서 사용되는 금속가공 프로세스이다. 결과적인 금속 스트립은 코일링되거나, 절단되거나, 기계가공되거나, 또는 다른 제품, 예를 들어, 음료 캔, 자동차 부품, 또는 많은 다른 금속 제품으로 달리 성형될 수 있다. 금속 압연은 하나 이상의 밀 스탠드를 통해서 금속(예를 들어, 금속 스트립)을 이동시키는 것을 포함하며, 각각의 스탠드는 금속 스트립을 압축해서 금속 스트립의 두께를 감소시키는 하나 이상의 워크 롤을 갖는다. 각각의 워크 롤은 백업 롤에 의해서 지지될 수 있다.
금속 압연, 예를 들어, 고-속 압연 동안에, 자려식(self-excited) 진동이 밀의 공진 진동수 상에서 발생될 수 있다. 구체적으로, 각각의 밀 스탠드는 자기 자신의 자려식 진동에서 진동될 수 있다. 자려식 진동은 대략 100 Hz 내지 대략 300 Hz의 범위 내에서 또는 주위에서 매우 일반적일 수 있다. 이 타입의 자려식 진동은, 밀의 진동의 진동수 밴드가 제3 음악적 옥타브(128 Hz 내지 256 Hz)와 일치하기 때문에, "제3 옥타브" 진동으로 알려질 수 있다. 이 자려식 제3 옥타브 진동은 롤의 스프레딩 힘(spreading force)과 진입 스트립 텐션(예를 들어, 스트립이 밀 스탠드에 들어갈 때 압연 방향으로 스트립의 텐션) 사이의 상호작용에 의해서 생성되는 자기-유지(self-sustaining) 진동이다. 자려식 제3 옥타브 진동은 밀 스탠드의 고유(natural) 공진을 여기하는 공진 진동수에서 에너지가 전달되는 것을 요구하지 않는다.
자려식 제3 옥타브 진동은 밀에서 다양한 문제를 유발할 수 있다. 만약 점검되지 않으면, 자려식 제3 옥타브 진동은, 롤을 포함하여 밀 스탠드 자체를 손상시킬 수 있으며, 또한 압연되는 임의의 금속을 손상시킬 수 있으며, 금속을 사용할 수 없게 만들고, 그리고 따라서 스크랩으로 만든다. 자려식 제3 옥타브 진동이 검출되는 순간에 압연 속도를 늦춤으로써 자려식 제3 옥타브 진동을 대응하는 시도가 있었다. 이러한 접근은 여전히 적은 양으로 압연되고 있는 금속 스트립에 손상을 유발하고, 그리고 밀 스탠드에 손상을 유발할 수 있고, 그리고 금속 스트립을 압연하는 롤링의 프로세스를 상당히 느리게할 수 있으며, 밀의 가능한 출력을 감소시킬 수 있다.
본 개시의 어떤 양태 및 특징은 롤 스택의 댐핑을 증가시키도록 유압 갭 실린더에 연결된 고-속 압전 보조기를 사용하여 밀 스탠드에서 제3 옥타브 진동을 제어하는 것과 관련된다. 롤 스택(예를 들어 상측 워크 롤)의 수직 운동은 금속 스트립의 진입 텐션 또는 유압 실린더의 유압 유체 압력의 관찰(예를 들어, 측정)을 통해서 결정될 수 있다. 롤 스택의 수직 운동을 결정한 후, 유압 압력의 원하는 변경은 제3 옥타브 진동을 극복하거나, 감소시키거나, 또는 방지하도록 결정되고 달성될 수 있다. 유압 압력의 이 원하는 변경은 압전 보조기를 사용하여 고속으로 (예를 들어 약 90 헤르츠 이상으로) 달성될 수 있다.
설명은 다음 첨부된 도면을 참조하며, 상이한 도면에서 같은 참조 번호의 사용은 같은 또는 유사한 구성요소를 도해하기 위해서 의도된다.
도 1은 본 개시의 어떤 양태에 따른 4-단, 2-스탠드 탠덤 롤링 밀의 개략적인 측면도이다.
도 2는 본 개시의 어떤 양태에 따른 연장된 상태에 있는 압전 보조기를 갖는 유압 액츄에이터의 단면도이다.
도 3은 본 개시의 어떤 양태에 따른 도 2의 유압 액츄에이터의 단면도이며, 압전 보조기가 인입된 상태에 있다.
도 4는 본 개시의 어떤 양태에 따른 유압 실린더 내의 압력을 모니터함으로써 채터를 감소시키는 프로세스를 설명하는 흐름도이다.
도 5는 본 개시의 어떤 양태에 따른 유압 실린더 내 압력의 모니터를 통해서 결정된 스택 속도에 근거해서 필요한 감쇠력의 양을 결정하기 위한 수학적 모델을 설명하는 블록 다이어그램이다.
도 6은 본 개시의 어떤 양태에 따른 밀 스탠드에서 스트립 진입 텐션을 모니터함으로써 채터를 감소시키는 프로세스를 설명하는 흐름도이다.
도 7은 본 개시의 어떤 양태에 따른 스트립 진입 텐션의 모니터를 통해 결정된 스택 속도에 근거해서 필요한 감쇠력의 양을 결정하기 위한 수학적 모델을 설명하는 블록 다이어그램이다.
본 개시의 실시형태의 주제는 법적인 요건을 만족하도록 구체성을 가지고 여기서 설명되나, 이 설명이 반드시 청구항의 범위를 한정하도록 의도되지 않는다. 청구된 주제는 다른 방식으로 실시될 수도 있고, 상이한 구성요소 또는 단계를 포함할 수도 있고, 그리고 다른 기존 기술 또는 미래 기술과 관련하여 사용될 수도 있다. 이 설명은, 개별 단계 또는 구성요소의 배열이 명시적으로 설명될 때를 제외하고 다양한 단계들 또는 구성요소들 사이에 임의의 특정 순서 또는 배열을 의미하는 것으로서 해석되지 말아야 한다.
본 개시의 어떤 양태 및 특징은 롤 스택의 댐핑을 증가시키도록 유압 갭 실린더에 연결된 고-속 압전 보조기를 사용하여 밀 스탠드에서 제3 옥타브 진동을 제어하는 것과 관련된다. 롤 스택(예를 들어 상측 워크 롤)의 수직 운동은 금속 스트립의 진입 텐션 또는 유압 실린더의 유압 유체 압력의 관찰(예를 들어, 측정)을 통해서 결정될 수 있다. 롤 스택의 수직 운동을 결정한 후, 유압 압력의 원하는 변경은 제3 옥타브 진동을 극복하거나, 감소시키거나, 또는 방지하도록 결정되고 달성될 수 있다. 유압 압력의 이 원하는 변경은 압전 보조기를 사용하여 고속으로 (예를 들어 약 90 헤르츠 이상으로) 달성될 수 있다.
본 개시의 다양한 양태 및 특징은 자려식 제3 옥타브 진동을 제어하기 위해서 사용될 수 있다. 자려식 제3 옥타브 진동은 90-300 Hz에서 또는 주위에서의 자려식 진동을 포함할 수 있다. 본 개시의 다양한 양태 및 특징은 약 90-200 Hz, 90-150 Hz의 범위, 또는 전술된 범위 내의 임의의 적합한 범위에서 자려식 제3 옥타브 진동을 제어하기 위해서 사용될 수 있다. 본 개시의 다양한 양태 및 특징은 다른 진동수에서 텐션 외란을 제어하기 위해서 또한 사용될 수 있다.
자려식 제3 옥타브 진동은, 롤 갭으로 들어오는 스트립의 텐션이 정확하게 제어되지 않고 그리고 스트립 속도가 충분히 높지(예를 들어 충분하게 빠른 압연 속도) 않은 어떠한 압연 밀에서도 발생될 수 있다. 여기서 개시되는 개념은, 스트립이 밀 스탠드에 들어갈 때 스트립 텐션의 제어에 관한 것이다. 따라서, 여기서 개시되는 개념은 다른 장치, 예를 들어 디코일러로부터 밀 스탠드에 들어가는 금속 스트립에 적용될 수 있다. 또한, 개념은 다수-스탠드 밀(예를 들어, 2, 3 이상의 스탠드 탠덤 냉간 밀)의 밀 스탠드들 사이에서 이동하는 금속 스트립에 적용될 수 있다.
예를 들어, 2-스탠드 탠덤 냉간 밀은 인터-스탠드 영역에서 금속 스트립의 길이로 텐션 구역을 포함한다. 텐션은 텐션 구역으로의 스트립의 진입 속도와 텐션 구역으로부터 나가는 출구 속도 사이의 속도 차이에 의해서 생성될 수 있다. 구역에 들어가는 스트립의 속도는 선행하는 스탠드의 롤 속도에 의해서 설정될 수도 있다. 구역으로부터 나가는 스트립의 속도는 하류 스탠드의 롤 속도 및 하류 밀 스탠드의 롤 갭에 의해서 결정된다. 2-스탠드 탠덤 밀 상에서, 하류 갭은 요구되는 시트 두께를 달성하도록 제어될 수 있다.
인터-스탠드 텐션은 하류 스탠드의 롤 갭을 조절함으로써 그리고 2개의 스탠드의 롤 속도 사이의 차이를 조절함으로써 제어될 수 있다. 밀의 채터 진동수(예를 들어, 자려식 제3 옥타브 진동에 대한 진동수)에서 인터-스탠드 텐션를 제어하기 위해 이 2가지 조절 중 어느 하나를 사용하는 것은, 만약 불가능하지 않다면, 어려울 수 있다. 롤 속도 및 롤 갭을 조절하는 것은 큰 질량의 운동을 요구할 수 있고, 그리고 채터를 약화시키기 위해 상당한 양의 에너지를 요구할 수 있다. 이 조절을 사용하여 자려식 제3 옥타브 진동을 약화시키는 것은 비실용적이고 그리고/또는 경제적으로 억제되는 것일 수 있다.
실시예로서, 2-스탠드 탠덤 밀이 고려되고 모델링될 수 있다. 이 밀에 있어서, 제2 스탠드는 자려식 제3 옥타브 진동을 경험할 수 있으며, 롤의 분리되는 힘(Fs)의 함수로서 제2 스택(x)의 수직 운동은 아래의 등식(1)에서 보여지는 바와 같이 라플라스 도메인에서 설명될 수 있으며, 여기서 K 1 는 스택 운동의 변화로부터 기인하는 분리되는 힘을 생성하는 스프링 상수를 나타내고(예를 들어, 밀의 스프링 상수), K 2 는 스택 운동의 변화로부터 기인되는 진입 텐션 피동 분리되는 힘을 생성하는 스프링 상수를 나타내고(예를 들어, 인터-스탠드 구역의 강성), s 는 라플라스 연산자를 나타내고, M 는 운동하는 스택 구성요소의 질량을 나타내고(예를 들어, 상측 백업 롤 및 상측 워크 롤-하측 워크 롤 및 하측 백업 롤은 정적일 수 있다), D 은 스택의 고유 댐핑 계수를 나타내고, 그리고 파지티브 값을 갖고, 그리고 T t 는 스트립이 스탠드들 사이에서 통과하는 데 걸리는 통과 시간을 나타낸다(예를 들어, 인터-스탠드 텐션 구역을 통과하는 시간).
등식(1)
Figure pct00001
등식의 주요한 부분은 분모의 이차항이다:
Figure pct00002
. 이 항은 다음 형태의 댐핑을 갖는 스프링-질량 시스템의 운동을 나타낸다:
Figure pct00003
. 고유 진동수
Figure pct00004
은 시스템의 질량 및 스프링에 의해서 다음과 같이 정해지고
Figure pct00005
시스템의 댐핑은 비율
Figure pct00006
에 의존한다. 이 경우에 있어서, 감쇠비의 값,
Figure pct00007
는
Figure pct00008
과 관련된다.
따라서, 스택의 수직 운동은, 댐핑 값
Figure pct00009
이 네가티브가 될 때, 유지되는 진동(예를 들어, 자려식 제3 옥타브 진동)으로 들어갈 수 있다. 따라서, 댐핑 값이 파지티브로 남아있는 것을 보장하는 것이 유리하다.
통과 시간 변수(
Figure pct00010
)는 왜 밀 채터가 스트립 속도와 연관될 수 있는지를 도해한다. 밀 속도가 증가됨에 따라서, 댐핑은 감소되고 그리고 네가티브 값으로 변할 수 있다. 댐핑이 네가티브가 되면, 채터는, 기하급수적으로-채터가 시작된 후 선형 시스템을 가정하면-스트립이 끊어질 때까지 증가될 수 있다.
밀의 공진 채터 진동수를 제거하는 것은 가능하지 않거나 요구되지 않을 수도 있다. 각각의 밀 스탠드의 기계적 구조는 스탠드의 공진 진동수를 결정한다. 따라서, 밀의 고유 댐핑에 대한 임의의 변경을 한정하고 그리고/또한 방지하는 것이 바람직할 수 있다.
밀의 고유 댐핑의 변화를 방지하는 것은 추가적인 프로세스 댐핑의 생성에 의해서 달성될 수 있다. 댐핑은 고속 압연력 압전 액츄에이터를 사용하여 진입 스트립 텐션 및 압연력 실린더 압력 중 어느 하나의 변화율을 제어함으로써 더해질 수 있다.
채터는 밀 스택의 기계적 공진과 관련된 댐핑의 감소에 의해서 생성된다. 밀 속도의 변화에 원인이 될 수 있는 감소보다 더 큰 댐핑의 고정된 양을 더함으로써, 프로세스는 안정되게 남아 있을 수 있고, 그리고 이러한 채터는 발생되지 않고 그리고/또는 감소된다.
댐핑은 채터 진동수보다 더 큰 동적 범위를 갖는 액츄에이터의 사용을 통해서 더해질 수 있다(예를 들어, 90-150 Hz, 90-200 Hz, 또는 90-300 Hz). 이러한 액츄에이터의 실시예는 압연력 유압 실린더의 보어 내에 수용된 유압 유체(예를 들어, 오일)의 체적 상에 작용하는 압전 디바이스를 포함할 수 있다. 이러한 액츄에이터는 격납 용기의 체적을 변경함으로써 압연력의 변화를 생성할 수 있으며, 이것은 실린더 내 유압 유체의 양을 변경시키는 것과 혼동되지 말아야 하며, 이 실린더는 유압 액츄에이터를 통해서 힘을 생성하는 일반적인 수단일 수 있다. 전자는 체적 변화를 직접적으로 통해서 힘을 생성하는 반면, 후자는 유압 유체의 부가로부터 기인하는 힘을 생성할 수 있으며, 이는 유동의 통합을 요구한다. 예시의 액츄에이터는 물리적 통합을 요구하지 않을 수도 있다.
비록 압전 디바이스가 일반적으로 체적의 작은 변화를 생성하나, 오일과 같은 유압 유체의 체적 탄성율 및 압연력 실린더 치수의 조합으로, 예시의 액츄에이터는 대략 ±10 톤의 힘 변동을 생성할 수 있다. 또한, 실시예 압전 디바이스는, 전형적인 제3 옥타브 진동수보다 더 큰 수백 헤르츠까지의 진동수에서 압연력의 이 변화를 생성할 수 있다.
본 개시의 다양한 양태는 롤 스택의 선형 속도를 결정하는 것에 관한 것이다. 선형 속도는 롤 스택, 워크 롤, 백업 롤, 롤 초크, 및/또는 유압 실린더의 위쪽 및 아래쪽 운동이다. 여기서 설명되는 다양한 양태는 워크 롤을 지지하는 각각의 유압 실린더에 대해서 독립적으로 실시될 수 있다. 예를 들어, 힘이 (예를 들어, 백업 롤을 통해서) 워크 롤의 각각의 단부와 관련된 한 쌍의 유압 실린더를 통해서 워크 롤에 가해질 때, 유압 실린더 각각은 채터를 감소시키기 위한 독립적인 시스템을 포함할 수 있다.
선형 속도는 진입 스트립 텐션을 측정함으로써 또는 압연력 실린더 보어 압력을 측정함으로써 결정될 수 있다. 압전 액츄에이터는 추가적인 댐핑을 생성하도록 롤 스택의 선형 속도에 비례하는 힘을 생성할 수 있다. 추가적인 댐핑은 자려식 제3 옥타브 진동을 감소시키거나 또는 피할 수 있다.
이 도해적인 실시예는 여기서 논의되는 일반적인 주제에 독자를 소개하기 위해서 주어지고, 그리고 개시된 개념의 범위를 한정하고자 의도되지 않는다. 다음 섹션은 도면을 참조하여 다양한 추가적인 특징부 및 실시예를 설명하며, 도면에서 같은 숫자는 같은 구성요소를 표시하고, 그리고 방향적인 설명은 도해적인 실시형태를 설명하기 위해서 사용되나, 도해적인 실시형태와 같이, 본 개시를 한정하기 위해서 사용되지 않아야 한다. 여기 도해에 포함된 구성요소는 축적에 따라 작도되지 않을 수도 있다.
도 1은 본 개시의 어떤 양태에 따른 4-단 2-스탠드 탠덤 롤링 밀(100)의 개략적인 측면도이다. 밀(100)은 인터-스탠드 공간에 의해서 분리된 제1 스탠드(102) 및 제2 스탠드(104)를 포함한다. 좌측의 아이템은 더 오른쪽의 아이템에 대해서 근위로 또는 상류로 간주될 수 있다. 예를 들어, 제1 스탠드(102)는 제2 스탠드(104)에 대해서 근위로 또는 제2 스탠드의 상류로 간주될 수 있다. 스트립(108)은 방향(110)으로 제1 스탠드(102), 인터-스탠드 공간, 및 제2 스탠드(104)를 통해서 이동된다. 스트립(108)은 알루미늄 스트립과 같은 금속 스트립일 수 있다. 스트립(108)이 제1 스탠드(102)를 통해서 이동될 때, 제1 스탠드(102)는 스트립(108)을 더 작은 두께로 압연한다. 스트립(108)이 제2 스탠드(104)를 통해서 이동될 때, 제2 스탠드(104)는 더욱 더 작은 두께로 스트립(108)을 압연한다. 프리-롤 부분(112)은 아직 제1 스탠드(102)를 통해서 이동하지 않은 스트립(108)의 부분이다. 인터-롤 부분(114)은 제1 스탠드(102)를 통해서 이동했으나, 제2 스탠드(104)를 통해서 아직 이동하지 않은 스트립(108)의 부분이다. 포스트-롤 부분(116)은 제1 스탠드(102)와 제2 스탠드(104) 사이를 통해서 이동된 스트립(108)의 부분이다. 프리-롤 부분(112)은 인터-롤 부분(114)보다 더 두꺼우며, 이 인터-롤 부분은 포스트-롤 부분(116)보다 더 두껍다.
4-단 스탠드의 제1 스탠드(102)는 스트립(108)이 통과되는 대향하는 워크 롤들(118, 120)을 포함한다. 힘은 백업 롤(122, 124) 각각에 의해서, 스트립(108) 쪽 방향으로, 각각의 워크 롤(118, 120)에 가해진다. 힘은 백업 롤(122, 124)을 지지하는 기능을 하는 롤 초크(128, 130) 각각을 통해서 백업 롤(122, 124)에 가해진다.
힘은 유압 갭 실린더와 같은 하나 이상의 선형 액츄에이터를 통해서 가해질 수 있다. 어떤 경우에 있어서, 고압 유압 시스템은 원하는 출구 두께를 달성하도록 정확한 갭으로 워크 롤을 위치시키기 위해서 유압 실린더에 피드(feed)한다. 힘은 워크 롤(118, 120)에 대항하여 백업 롤(122, 124)을 가압하도록 그리고 따라서 스트립(108) 쪽으로 워크 롤(118, 120)을 가압하도록 충분한 힘을 생성하기 위해서 롤 초크(128, 130)에 가해질 수 있다. 어떤 경우에, 비록 힘이 또한 또는 대신에 하측 워크 롤(120)을 통해서 분리되어 가해질 수도 있으나, 힘은 하측 워크 롤(120)이 수직방향으로 정지되게 유지되는 동안에 상측 워크 롤(118)을 통해서 가해진다.
도 1에 도시되는 바와 같이, 힘은 한 쌍의 유압 실린더(126)에 의해서 상측 워크 롤(118)을 통해서 가해지고 있다. 유압 실린더(126)에 의해서 가해지고 있는 힘의 양은 상측 워크 롤(118)과 하측 워크 롤(120) 사이의 롤 갭을 결정할 수 있으며, 따라서 프리-롤 부분(112)과 인터-롤 부분(114) 사이의 스트립(108)에서 달성되는 감소 양을 결정한다.
유사하게, 제2 스탠드(104)는 백업 롤(138, 140)에 의해서 지지되는 대향하는 워크 롤(134, 136)을 포함할 수 있으며, 이 백업 롤은 다음으로 롤 초크(142, 144) 각각에 의해서 지지된다. 한 쌍의 유압 실린더(146)는 상측 워크 롤(134)을 통해서 힘을 제공할 수 있다. 제1 스탠드(102)에 유사한 다른 변형예가 사용될 수 있다. 유압 실린더(146)에 의해서 가해지고 있는 힘의 양은 상측 워크 롤(134)과 하측 워크 롤(136) 사이의 롤 갭을 결정할 수 있으며, 따라서 인터-롤 부분(144)과 포스트-롤 부분(116) 사이의 스트립(108)에서 달성되는 감소 양을 결정한다.
백업 롤은 워크 롤에 강성 지지를 제공한다. 대안적인 경우에 있어서, 힘은 백업 롤을 통해서보다 워크 롤에 직접적으로 가해진다. 대안적인 경우에 있어서, 다른 개수의 롤, 예를 들어 워크 롤 및/또는 백업 롤이 사용될 수 있다.
제어기(106)는 제1 스탠드(102) 및 제2 스탠드(104)에 연결되어 유압 실린더(126, 146)의 작동을 제어할 수 있다. 압전 보조기(132, 148)는 제1 스탠드(102) 및 제2 스탠드(104) 각각의 유압 실린더(126, 146)에 연결될 수 있다. 각각의 유압 실린더(126, 146)는 오일과 같은 유압 유체를 유체 챔버(예를 들어, 오일이 존재하는 공간) 내에 포함한다. 압전 보조기는 격납 공간의 체적을 빠르게 변경함으로써 유압 실린더에 의해서 작용되고 있는 압력을 빠르게 변경하는 기능을 한다. 예시의 압전 보조기는 독일 게팅겐의 ERAS GmbH로부터 이용가능한 압전 액츄에이터이다. 각각의 압전 보조기(132, 148)는 각각의 유압 실린더(126, 146)의 체적을 빠르게 변경시키도록 동작가능하다. 각각의 압전 보조기(132, 148)는, 각각의 유압 실린더(126, 146)에 유압적으로 연결되기만 한다면, 각각의 스탠드(102, 104)에 또는 인근에 또는 이로부터 멀리 위치될 수 있다.
스트립(108)이 스탠드(예를 들어, 제1 스탠드(102) 또는 제2 스탠드(104))를 통해서 이동될 때, 자려식 제3 옥타브 진동(예를 들어, 채터)이 발생될 수 있다. 심지어 강한 채터가 발생되기 전에, 워크 롤들을 지나가는 스트립(108)의 운동은 롤링 갭(예를 들어, 상측 워크 롤과 하측 워크 롤 사이의 갭)에 요동을 유발할 수 있다. 이 요동은 채터로 이어질 수 있고 또는, 만약 보정 없이 남아 있다면, 채터일 수 있다. 따라서 채터는,이 요동을 감소시킴으로써, 예를 들어 밀 스탠드의 고유 댐핑을 증가시킴으로써 제어될 수 있다.
예를 들어, 압전 보조기(148)는 유압 실린더(146)의 체적에 빠른 (예를 들어 약 90 Hz를 넘는) 변화를 유발할 수 있으며, 따라서 워크 롤(134)을 통해서 가해지고 있는 힘의 양에 빠른 변화를 유도할 수 있다. 유압 실린더(146)의 체적을 변경하는 압전 보조기(148)의 작동은 (예를 들어, 서보-밸브를 통한) 오일 유동을 요구하지 않기 때문에, 이 작동은 빠르게(예를 들어, 약 90 Hz 넘도록) 달성될 수 있다. 제어기(106)는 워크 롤(134)의 수직 운동을 결정할 수 있고, 그리고 다음으로 이 수직 운동이 포지티브 댐핑을 유지하도록 필요한 바와 같은 압전 보조기(148)를 구동할 수 있다. 워크 롤(134)의 수직 운동은 백업 롤(142) 또는 롤 초크(138)의 수직 운동 및 롤 갭의 거리 변경과 동일하게 간주될 수 있다. 워크 롤(134)의 수직 운동은 여기서 설명되는 바와 같이 다양한 방식으로 결정될 수 있으며, 유압 실린더의 유압 압력의 모니터링을 통해서 또는 스트립(108)의 진입 텐션(스트립이 스탠드(104)에 들어갈 때 텐션)의 모니터링을 통해서를 포함한다.
하나 이상의 텐션 측정 디바이스는 스트립 진입 텐션(예를 들어, 스트립이 한 쌍의 워크 롤 사이의 롤 바이트에 틀어갈 때 스트립의 텐션)을 측정하기 위해서 사용될 수 있다. 임의의 적합한 텐션 측정 디바이스가 사용될 수 있다. 스트립 진입 텐션은 텐션 구역(예를 들어, 스트립이 들어가고 있는 밀 스탠드와 선행하는 텐션-제공 장치, 예를 들어 더 앞선 밀 스탠드 또는 디코일러 및/또는 브라들) 사이의 구역에 측정될 수 있다. 도 1에 도시되는 바와 같이, 한 쌍의 힘 변환기(152)에 연결된 롤러(150)(예를 들어, 롤러(150)의 각 단부 상에 하나)는 인터-스탠드 영역에서 스트립(108)의 텐션을 측정하기 위해서 사용될 수 있다. 다른 텐션 측정 디바이스가 사용될 수 있다. 텐션 측정 디바이스는 임의의 밀 스탠드 앞에서 사용될 수 있다.
2-스탠드 탠덤 밀이 도 1에 도시되나, 임의의 갯수의 스탠드가 사용될 수 있다.
도 2는 본 개시의 어떤 양태에 따른 연장된 상태에 있는 압전 보조기(214)를 갖는 유압 액츄에이터(200)의 단면도이다. 유압 액츄에이터(200)는 도 1의 유압 실린더(126, 146)일 수 있다. 유압 액츄에이터(200)는 안의 피스톤(204)을 지지하는 실린더 바디(202)를 포함할 수 있다. 실린더 바디(202)는 안으로 유압 유체(206)가 순환되어 피스톤(204)을 작동시킬 수 있는 구동 공동(208)(예를 들어, 유체 챔버)을 포함한다. 유압 유체(206)는 제어기(224)(예를 들어, 도 1의 제어기(106)등)에 의해서 제어가능한 유압 드라이버(226)(예를 들어, 서보-밸브 및/또는 다른 부품)에 의해서 순환될 수 있다. 유압 유체(206)는 피스톤(204)을 올리거나 또는 내리기 위해서 실린더 포트(210, 212)를 통해서 순환될 수 있다.
피스톤(204)은 하나 이상의 리세스(230)를 갖는 피스톤 헤드(228)을 포함할 수 있다. 압전 보조기(214)는 각각의 리세스(230) 내에 위치될 수 있다. 어떤 경우에 있어서, 다수의 리세스(230)는 압전 보조기(214)에 의해서 작동가능한 표면 면적의 양을 최대화하기 위해서 전체 피스톤 헤드(228)에 걸쳐서 분산될 수 있다. 대안적인 경우에 있어서, 압전 보조기는, 압전 보조기가 구동 공동(208)의 체적을 변경시킬 수만 있다면, 피스톤 헤드 이외의 다른 곳에 위치될 수 있다.
도 2에 도시되는 바와 같이, 각각의 압전 보조기(214)는 서브-피스톤(216)에 연결되는 압전 디바이스(232)(예를 들어, 압전 스택)를 포함한다. 서브-피스톤(216)은 리세스(230) 내에서 피스톤과 같이 작동되며, 엔드 플레이트(234)의 위치를 조절하도록 축방향으로 이동된다. 다수의 서브-피스톤(216)은 더 큰 작동 힘을 제공하기 위해서 단일 엔드 플레이트(234) 상에 작동될 수 있다. 어떤 경우에 있어서, 엔드 플레이트(234)가 사용되지 않거나 다수의 단부 플레이트(234)가 사용된다. 서브-피스톤(216)의 운동은, 예를 들어 엔드 플레이트(234)의 운동을 통해서, 구동 공동(208)의 체적의 변경을 유발할 수 있다.
전류가 압전 디바이스(232)에 적용될 때, 압전 디바이스(232)는 연장되거나 또는 인입되도록 변형될 수 있으며, 따라서 서브-피스톤(216)을 가압하거나 당길 수 있으며, 이는 다음으로 엔드 플레이트(234)를 가압하거나 당길 수 있다. 반대 전류는 반대 방향으로 압전 디바이스(232)가 변형되도록 적용될 수 있다. 압전 보조기(215)가 연장된 상태일 때, 압전 보조기는 구동 공동(208)의 체적을 감소시켰다.
배선(218)은 각각의 압전 디바이스(232)를 배선 포트(220)을 통해서 제어기(224)에 연결할 수 있다. 선택적으로, 압전 드라이버는 압전 디바이스(232)를 구동할 수 있고, 그리고 압전 드라이버는 제어기(224)에 의해서 제어될 수 있다. 피스톤(204)의 내측 리세스는 엔드 캡(222)에 의해서 덮혀질 수 있으며, 이 캡은 피스톤(204)에 연결된다.
압전 디바이스(232)는 매우 높은 진동수에서 동작될 수 있기 때문에, 압전 보조기(214)는 유압 액츄에이터(200)가 기능할 수 있는 속도를 증가시킬 수 있다. 단일 유압 액츄에이터(200)는 하나 이상의 압전 보조기(214)를 포함할 수 있다.
높은 진동수 텐션 외란을 수용하기 위해서, 압전 액츄에이터는 밸브와 실린더 사이에 위치될 수 있다. 압전 보조기는 유압 유체 압력에 따라서 유압 유체의 체적을 변경할 수 있다. 압전 디바이스의 길이는 압력이 변함에 따라서 변경된다.
도 3은 본 개시의 어떤 양태에 따른 도 2의 유압 액츄에이터(200)의 단면도이며, 압전 보조기(214)가 인입된 상태에 있다. 압전 보조기(214) 내 압전 디바이스(232)의 작동은 서브-피스톤(216)이 피스톤 헤드(228)의 리세스(230) 안으로 인입되도록 힘을 작용할 수 있으며, 따라서 구동 공동(208)의 유효 체적을 감소시킬 수 있다. 엔드 플레이트(234)가 사용될 때, 서브-피스톤(216)의 인입은 엔드 플레이트(234)의 인입을 유발하며, 따라서 구동 공동(208)의 유효 체적을 감소시킨다.
서브-피스톤(216)이 인입되어 구동 공동(208)의 유효 체적을 감소시킬 때, 피스톤(204) 및 엔드 캡(222)은, 특히 유압 유체(206)가 비압축성일 때, 실린더 바디(202)에 대해서 내측으로(예를 들어, 도 2 및 도 3에서 위쪽으로) 이동되어야 한다. 유압 유체(206)는 실린더 바디(202)의 실린더 포트(210, 212) 사이에서 유동되도록 허여될 수 있다. 제어기(224)는 유압 드라이버(226)를 계속해서 제어할 수 있고, 그리고 전기 포트(220)를 통해서 배선(218)을 거쳐 압전 디바이스(232)를 제어할 수 있다.
연장된 상태(예를 들어, 도 2)와 인입된 상태(예를 들어 도 3) 사이와 같이, 압전 보조기(214)의 작동을 통해서 달성되는 이 작은 양의 선형 운동은 매우 빠른 속도에서(예를 들어, 약 90 헤르츠에서 또는 넘어서) 발생될 수 있다. 압전 보조기(214)는 유압 유체(206)와 피스톤(204) 사이에 위치되기 때문에, 유압 유체(206)의 운동은 피스톤(204)의 운동을 달성하기 위해서 최소이다.
도 4는 본 개시의 어떤 양태에 따른 유압 실린더 내의 압력을 모니터함으로써 채터를 감소시키는 프로세스(400)를 설명하는 흐름도이다. 프로세스(400)는 도 1의 스탠드를 포함하는 밀 스탠드의 임의의 유압 실린더에 대해서 사용될 수 있다.
블록(402)에서, 유압 실린더의 유압 압력이 측정된다. 블록(404)에서, 워크 롤의 수직 운동이 유압 실린더의 측정된 유압 압력에 근거하여 결정된다. 워크 롤의 수직 운동은 여기서 설명되는 바와 같이 계산될 수 있다. 워크 롤의 수직 운동은 유압 실린더(예를 들어, 유압 실린더의 로드)의 수직 운동과 대략적으로 같을 수 있다.
블록(406)에서, 압전 보조기를 통해서 가해질 보정 힘의 양이 결정된다. 이 결정은 댐핑의 파지티브 양을 유지하도록 계산될 수 있다. 블록(408)에서, 압전 보조기를 위한 제어 신호가 압전 보조기를 통해서 적용될 필요한 보정 힘의 양에 근거하여 결정된다. 블록(410)에서, 보정 힘은 압전 보조기에 의해서 유압 액츄에이터의 유체 챔버에 적용된다. 제어 신호는, 압전 보조기에 의해서 수신될 때, 압전 보조기가 변형되어 유압 액츄에이터의 유체 챔버의 체적을 증가시키거나 또는 감소시키게 하며, 따라서 유압 실린더 내 압력을 증가시키거나 또는 감소시킨다.
어떤 경우에 있어서, 프로세스(400)는 계속적으로 채터를 제어하도록 멈춰질 때까지 반복될 수 있다. 단일 밀 스탠드(예를 들어, 도 1의 스탠드(102))는 유압 실린더의 각각에 대해서, 예를 들어 워크 롤의 양 단부에 힘을 공급하는 한 쌍의 유압 실린더 각각에 대해서 프로세스(400)를 행할 수 있다.
도 5는 본 개시의 어떤 양태에 따른 유압 실린더 내 압력의 모니터를 통해서 결정된 스택 속도에 근거해서 필요한 감쇠력의 양을 결정하기 위한 수학적 모델(500)을 설명하는 블록 다이어그램이다. 모델(500)은 예시적인 모델이고, 그리고 따라서 모델에 대한 변경 또는 변형은 본 개시의 개념으로부터 벗어나지 않으면서 만들어질 수 있다. 모델(500)과 관련하여 아래에 개시되는 개념은 밀 스탠드(예를 들어, 도 1의 스탠드(102))에, 예를 들어 도 4의 프로세스(400)를 통해서 적용될 수 있다. 도 5에 도시되는 바와 같이, 점선의 오른쪽에 대한 구성요소는 밀 스탠드 구성요소의 모델을 나타내는 한편, 점선의 왼쪽에 대한 구성요소는 채터 제어 구성요소의 모델을 나타낸다. 어떤 경우에 있어서, 압연력 유압 갭 실린더 오일 컬럼은 밀 스탠드 구성요소를 간주될 수 있다.
유압 실린더(예를 들어, 압연력 실린더 또는 도 1의 실린더(126))의 보어(bore) 압력은 실린더 위치를 제어하기 위한 제어 방법에서 실린더 속도(예를 들어, 실린더 또는 워크 롤의 수직 운동)를 결정하기 위해서 사용될 수 있다. 보어 압력의 변화는 등식(2)에서 보여지는 바와 같이 보어 체적의 변화와 관련되며, 여기서
Figure pct00011
는 압력의 변화를 나타내고,
Figure pct00012
는 유압 유체의 체적 탄성율을 나타내고,
Figure pct00013
는 보어 체적의 변화를 나타내고, 그리고
Figure pct00014
는 이 시점에서 유압 유체의 공칭 체적을 나타낸다.
등식(2)
Figure pct00015
등식(2)을 확장시키면 등식(3)에서 보여지는 바와 같이 실린더 압력의 변화율과 실린더 속도 사이의 관계로 귀결되며, 여기서
Figure pct00016
는 실린더의 선형 속도를 나타내고,
Figure pct00017
는 실린더의 면적을 나타내고, 그리고
Figure pct00018
는 시간의 경과에 따른 압력의 변화를 나타낸다.
등식(3)
Figure pct00019
모델(500)은, 502에서 롤 스택의 선형 속도를 나태내는 신호를 취하고, 504에서 보어 면적으로 이 속도를 배가하고, 그리고 다음으로 506에서 유압 유체의 공칭 체적분의 유압 유체의 체적 탄성율로 이 속도를 배가함으로써 이 관계를 설명한다. 결과적인 압력 신호는 합산 블록(508)에 입력될 수 있다.
합산 블록(508)로부터의 압력 신호는 510에서 로우 패스 필터(예를 들어, 1000 Hz 로우 패스 필터)를 통과하고, 그리고 512에서 하이 패스 필터(예를 들어, 200 Hz 하이 패스 필터)를 통과한다. 결과적인 신호는 속도 신호를 결정하도록 514에서 체적 탄성율분의 보어 체적으로 배가될 수 있다. 이 속도 신호는 실린더 및/또는 워크 롤의 관찰된 선형 속도를 나타낸다. 속도 신호는 516에서 조절가능한 게인으로 선택적으로 배가될 수 있다. 결과적인 신호는 어떤 양의 힘으로 귀결되는 액츄에이터 신호를 결정하도록 518에서 액츄에이터 극한 함수에 공급될 수 있다. 액츄에이터 신호는 보어 체적을 변경하도록 액츄에이터에 의해서 사용될 수 있다. 힘은 압전 액츄에이터(예를 들어, 압전 보조기)의 작동에 의해서 부여되는 압력 변화를 결정하도록 520에서 공칭 체적분의 체적 탄성율로 배가될 수 있다. 이 압력 신호는 합산 블록(508)으로 보내질 수 있다.
모델(500)은 합산 블록(508)으로부터 압력 신호를 취하고, 이 압력 신호를 522에서 보어 면적으로 배가시키고, 그리고 합산 블록(524)에서 밀 스탠드 구성요소 안으로 다시 재도입시킴으로써 완료되며, 이 블록에서 모델은 526에서 모델링된 임의의 고유 댐핑에 부가하여 추가적인 댐핑을 제공한다.
압전 액츄에이터를 통해서 가해질 힘을 결정하기 위한 루프 등식이 등식(4)에서 보여지며, 여기서
Figure pct00020
는 압전 액츄에이터에 의해서 생성되는 힘을 나타내고, 그리고
Figure pct00021
는 제어 루프 게인을 나타낸다.
등식(4)
Figure pct00022
등식(4)은 아래의 등식(5)으로 간략하게 될 수 있다.
등식(5)
Figure pct00023
감쇠력과 실린더 속도를 연관시키는 전달 함수는 로우-패스 필터만을 포함할 수 있다. 따라서, 추가적인 댐핑 인자는 등식(6)에서 보여지는 바와 같이, 상수로서 간주될 수 있다.
등식(6)
Figure pct00024
따라서, 유압 실린더의 공칭 체적을 조절하는 압전 보조기는 댐핑(D)을 파지티브하게 유지하기 위해서 사용될 수 있다.
도 6은 본 개시의 어떤 양태에 따른 밀 스탠드에서 스트립 진입 텐션을 모니터함으로써 채터를 감소시키는 프로세스(600)를 설명하는 흐름도이다. 프로세스(600)는 도 1의 스탠드를 포함하는 밀 스탠드의 유압 실린더 중 어느 하나 또는 모두에 대해서 사용될 수 있다.
블록(602)에서, 스트립 진입 텐션은 측정된다. 스트립 진입 텐션은, 금속 스트립이 밀 스탠드의 워크 롤들 사이의 바이트에 들어갈 때 금속 스트립의 텐션이다. 스트립 진입 텐션은, 압력-감지 롤러 및/또는 로드 셀에 의해서 지지되는 롤러의 사용을 통하는 것을 포함하는, 임의의 적합한 방식으로 측정될 수 있다. 스트립 진입 텐션을 측정하는 다른 방식이 사용될 수 있다. 블록(604)에서, 워크 롤의 수직 운동은 측정된 진입 스트립 텐션에 근거하여 결정된다. 워크 롤의 수직 운동은 여기서 설명되는 바와 같이 계산될 수 있다. 워크 롤의 수직 운동은 유압 실린더(예를 들어, 유압 실린더의 로드)의 수직 운동과 대략적으로 같을 수 있다.
블록(606)에서, 압전 보조기를 통해서 가해질 보정 힘의 양이 결정된다. 이 결정은 댐핑의 파지티브 양을 유지하도록 계산될 수 있다. 블록(608)에서, 압전 보조기를 위한 제어 신호가 압전 보조기를 통해서 적용될 필요한 보정 힘의 양에 근거하여 결정된다. 블록(610)에서, 보정 힘은 압전 보조기에 의해서 유압 액츄에이터의 유체 챔버에 적용된다. 제어 신호는, 압전 보조기에 의해서 수신될 때, 압전 보조기가 변형되어 유압 액츄에이터의 유체 챔버의 체적을 증가시키거나 또는 감소시키게 하며, 따라서 유압 실린더 내 압력을 증가시키거나 또는 감소시킨다.
어떤 경우에 있어서, 프로세스(600)는 계속적으로 채터를 제어하도록 멈춰질 때까지 반복될 수 있다. 단일 밀 스탠드(예를 들어, 도 1의 스탠드(102))는 스탠드의 유압 실린더 각각에 또는 모두에 대해서 프로세스(600)를 행할 수 있다.
도 7은 본 개시의 어떤 양태에 따른 스트립 진입 텐션의 모니터를 통해 결정된 스택 속도에 근거해서 필요한 감쇠력의 양을 결정하기 위한 수학적 모델(700)을 설명하는 블록 다이어그램이다. 모델(700)은 예시적인 모델이고, 그리고 따라서 모델에 대한 변경 또는 변형은 본 개시의 개념으로부터 벗어나지 않으면서 만들어질 수 있다. 모델(700)과 관련하여 아래에 개시되는 개념은 밀 스탠드(예를 들어, 도 1의 스탠드(102))에, 예를 들어 도 6의 프로세스(600)를 통해서 적용될 수 있다. 도 7에 도시되는 바와 같이, 점선의 오른쪽 및 아래에 대한 구성요소는 채터 제어 구성요소의 모델을 나타내는 한편, 점선의 왼쪽 및 상측에 대한 구성요소는 밀 스탠드 구성요소의 모델을 나타낸다.
스트립 진입 텐션(예를 들어, 금속 스트립이 밀 스탠드의 워크 롤들 사이의 바이트에 들어갈 때 금속 스트립의 텐션)은 스택 속도(예를 들어, 워크 롤 또는 유압 실린더의 선형 속도)와 관련된다. 롤 갭이 개방되고 폐쇄될 때, 스트립의 속도는 질량 보존에 의해서 지배되는 바와 같이 변경된다. 롤 갭은 등식(7)에 따라 진입 스트립 속도의 변화를 강제하는 스트립 두께 변화를 생성하며, 여기서
Figure pct00025
는 진입 속도의 변화를 나타내고,
Figure pct00026
는 출구 두께에서 변화를 나타내고,
Figure pct00027
는 출구 스트립 속도를 나타내고, 그리고
Figure pct00028
는 진입 스트립 두께를 나타낸다. 스트립 폭은, 스트립 폭 변화가 냉간 압연 동안에 전형적으로 무시될 수 있기 때문에 무시될 수 있다.
등식(7)
Figure pct00029
변화는 진입 스트립 스트레인에서 작은 변화를 생성하며, 이 스트레인은 등식(8)에 따라 표현될 수 있으며, 여기서 L은 텐션 구역의 길이를 나타내고, 그리고 Ve는 텐션 구역(예를 들어, 인터-스탠드 영역)에 있는 스트립의 평균 속도를 나타낸다.
등식(8)
Figure pct00030
스트립의 길이와 스트립의 속도의 비율은 텐션 구역에서 스트립의 통과 시간을 나타낸다.
스트립 스트레스의 변화는 임의의 적합한 텐션 측정 디바이스에 의해서 측정될 수 있다. 텐션에 대응하는 신호는 수학적으로 미분되고, 그리고 결과는 압전 보조기가 유압 실린더의 유체 챔버의 체적을 변경하도록 구동할 수 있다.
모델(700)은 밀 스탠드의 댐핑과 스트립 텐션 사이의 이 관계를 설명한다. 롤 스택의 선형 속도를 나타내는 신호는 지점(702)에서 취해지고, 그리고 704에서 위치를 결정하도록 적분된다. 결과적인 신호는 706에서 상수에 의해서 배가되고, 그리고 다음으로 스트레스 신호를 결정하도록 708에서 진입 속도분의 스트립 탄성에 의해서 배가된다. 708에서, Tt는 텐션 구역에서의 이송 지연(예를 들어, 만약 길이가 5 미터이고 속도가 5 m/s 이면 1초)이다. 708은, 게이지(gauge) 변화가 스트립 탄성에 영향을 주기 때문에, 밀을 나가는 스트립의 게이지 변화를 고려한다. 710에서, 스트레스 신호는 스트립 단면에 의해서 배가되어 힘 신호를 결정한다. 힘 신호는 712에서 로우 패스 필터 및 714에서 하이 패스 필터를 통과하여 속도 신호를 결정할 수 있다. 이 속도 신호는 실린더 및/또는 워크 롤의 관찰된 선형 속도를 나타낸다. 속도 신호는 716에서 조절가능한 게인으로 선택적으로 배가될 수 있다. 결과적인 신호는 어떤 양의 힘으로 귀결되는 액츄에이터 신호를 결정하도록 718에서 액츄에이터 극한 함수에 공급될 수 있다. 액츄에이터 신호는 보어 체적을 변경하도록 액츄에이터에 의해서 사용될 수 있다. 힘은 압전 액츄에이터(예를 들어, 압전 보조기)의 작동에 의해서 부여되는 압력 변화를 결정하도록 720에서 공칭 체적분의 체적 탄성율로 배가될 수 있다. 이 압력 신호는 722에서 보어 면적에 의해서 배가되어 힘 신호를 결정할 수 있다.
모델(700)은 722로부터 힘 신호를 취하고, 이 신호를 합산 블록(724)에서 밀 스탠드 구성요소 안으로 다시 재도입시킴으로써 완료되며, 합산 블록에서 모델은 726에서 모델링된 임의의 고유 댐핑에 부가하여 추가적인 댐핑을 제공한다.
따라서, 텐션 측정 디바이스는 스트립에서 텐션을 측정하기 위해서 사용될 수 있고, 그리고 측정된 텐션은 압전 보조기를 통해서 가해지는 힘을 결정하기 위해서 사용될 수 있다.
변환기 필터를 무시하면, 루프 등식이 등식(9)에 보여진다.
등식(9)
Figure pct00031
제어기의 도함수 특징에 의해서 속도의 적분을 취소하는 것은 관심 진동수 범위에서 롤 갭 속도에 비례하는 감쇠력을 생성할 수 있다.
따라서, 유압 실린더의 공칭 체적을 조절하는 압전 보조기는 댐핑(D)을 파지티브하게 유지하기 위해서 사용될 수 있다.
어떤 경우에 있어서, 채터는 프로세스 댐핑을 제공함으로써 이와 같이 약화될 수 있다. 프로세스 댐핑은 롤 스택의 수직 속도에 비례하는 힘일 수 있다. 압연력 유압 액츄에이터 압력 및 진입 (예를 들어, 인터-스탠드) 텐션 중 어느 하나는 롤 스택의 수직 속도를 결정하기 위해서 사용될 수 있다. 스택 수직 속도에 비례하는 힘은 압전 액츄에이터(예를 들어, 압전 보조기)를 사용하여 생성될 수 있다. 이 힘은 추가적인 댐핑을 제공할 수 있으며, 이에 의해서 롤링 밀의 (제3 옥타브) 채터-없는 속도를 증가시킨다.
도면에서 설명되는 또는 위에서 설명된 구성요소의 상이한 배열 및 도시되거나 설명되지 않은 구성요소 및 단계가 가능하다. 유사하게, 어떤 특징부 및 서브-조합은 유용하고, 그리고 다른 특징부 및 서브-조합에 대한 참조 없이 채용될 수도 있다.
도해된 실시형태를 포함하는 실시형태의 전술은 단지 도해 및 설명의 목적을 위해서 제공되었고, 그리고 개시된 정확한 형태에 한정되거나 특정되는 것을 의도하지 않는다. 많은 변형, 수정 및 이들의 용도가 당업자에게는 명백할 것이다.
아래에서 사용되는 바와 같이, 일련의 실시예에 대한 어떠한 참조도 이 실시예의 각각에 대한 참조로서 분리되게 이해되어야 한다(예를 들어, "실시예 1-4"는 "실시예 1, 2, 3, 또는 4"로서 이해될 것이다).
실시예 1은 유압 유체의 체적을 포함하는 압연력 유압 실린더를 갖는 2 (또는 그 이상) 스탠드 탠덤 냉간 밀이며, 상기 탠덤 냉간 밀은, 상기 압연력 유압 실린더에 연결되어 상기 압연 유압 실린더 내의 압력을 측정하는 압력 센서, 상기 유압 유체의 체적 상에 작동되도록 상기 압연력 유압 실린더에 연결되는 압전 액츄에이터, 및 전형적으로 대략 90-300 헤르츠의 범위에서 제3 옥타브 밀 스탠드 공진의 진동수에서 발생되는 인터-스탠드 스트립 텐션 외란에 응답하는 압전 액츄에이터를 제어하기 위한 제어 시스템을 포함한다.
실시예 2는 유압 유체의 체적을 포함하는 압연력 유압 실린더를 갖고 진입 스트립 텐션을 갖는 금속 스트립을 프로세싱하기 위한 2 (또는 그 이상) 스탠드 탠덤 냉간 밀이며, 상기 탠덤 냉간 밀은, 상기 진입 스트립 텐션을 측정하기 위한 센서, 상기 유압 유체의 체적 상에 작동되도록 상기 압연력 유압 실린더에 연결되는 압전 액츄에이터, 및 전형적으로 대략 90-300 헤르츠 범위에서 제3 옥타브 밀 스탠드 공진의 진동수에서 발생되는 인터-스탠드 스트립 텐션 외란에 응답하는 압전 액츄에이터를 제어하기 위한 제어 시스템을 포함한다.
실시예 3은 실시예 1의 밀이며, 여기서 제3 옥타브 밀 스탠드 공진의 진동수는 전형적으로 대략 90-200 헤르츠의 범위이다.
실시예 4는 실시예 2의 밀이며, 여기서 제3 옥타브 밀 스탠드 공진의 진동수는 전형적으로 대략 90-200 헤르츠의 범위이다.
실시예 5는 유압 유체의 체적을 포함하는 압연력 유압 실린더를 갖는 냉간 밀이며, 상기 냉간 밀은, 상기 압연력 유압 실린더에 연결되어 상기 압연 유압 실린더 내의 압력을 측정하는 압력 센서, 상기 유압 유체의 체적 상에 작동되도록 상기 압연력 유압 실린더에 연결되는 압전 액츄에이터, 및 전형적으로 대략 90-300 헤르츠의 범위에서 제3 옥타브 밀 스탠드 공진의 진동수에서 발생되는 외란에 응답하는 압전 액츄에이터를 제어하기 위한 제어 시스템을 포함한다.
실시예 6은 유압 유체의 체적을 포함하는 압연력 유압 실린더를 갖는 냉간 밀에서 전형적으로 대략 90-300 헤르츠의 범위에서 제3 옥타브 밀 스탠드 공진의 진동수에서 발생되는 자기-유지 외란을 제어하는 방법이며, 상기 방법은, 상기 압연력 유압 실린더의 상기 유압 유체의 압력을 측정하는 단계, 유압 유체 압력의 바람직한 변화를 계산하고 그리고 전형적으로 대략 90-300 헤르츠의 범위에서 제3 옥타브 밀 스탠드 공진의 진동수에서 발생되는 인터-스탠드 스트립 텐션 외란에 응답하는 제어 신호를 생성하는 단계, 및 상기 유압 유체의 체적에 대해서 작동하도록 상기 압연력 유압 실린더에 연결되는 압전 액츄에이터에 상기 제어 신호를 공급하는 단계를 포함한다.
실시예 7은 유압 유체의 체적을 포함하는 압연력 유압 실린더를 갖는 냉간 밀에서 전형적으로 대략 90-300 헤르츠의 범위에서 제3 옥타브 밀 스탠드 공진의 진동수에서 발생되는 자기-유지 외란을 제어하는 방법이며, 상기 방법은, 진입 스트립 텐션을 측정하는 단계, 유압 유체 압력의 바람직한 변화를 계산하고 그리고 전형적으로 대략 90-300 헤르츠의 범위에서 제3 옥타브 밀 스탠드 공진의 진동수에서 발생되는 인터-스탠드 스트립 텐션 외란에 응답하는 제어 신호를 생성하는 단계, 및 상기 유압 유체의 체적에 대해서 작동하도록 상기 압연력 유압 실린더에 연결되는 압전 액츄에이터에 상기 제어 신호를 공급하는 단계를 포함한다.
실시예 8은 감소된 채터를 갖는 냉간-압연 밀이며, 사이로 금속 스트립이 이동될 수 있는 상측 워크 롤과 하측 워크 롤을 갖는 밀 스탠드를 포함하며, 상기 밀 스탠드는 상측 워크 롤에 압연하는 힘을 제공하도록 기계적으로 연결되는 유압 실린더; 상기 유압 실린더의 유압 챔버의 체적을 변경시키기 위해서 상기 유압 실린더에 연결되는 압전 보조기; 및 상기 유압 실린더의 압력 센서 및 스트립 텐션 센서로 이루어진 그룹으로부터 선택된 센서에 연결되는 제어기를 포함하며, 상기 제어기는 상기 상측 워크 롤의 선형 운동에 응답하여 상기 유체 챔버의 체적에 변화를 유동하기 위해서 상기 압전 보조기에 또한 연결된다.
실시예 9는 실시예 8의 밀이며, 여기서 상기 압전 보조기는 대략 90 헤르츠의 또는 이를 넘는 레이트(rate)에서 상기 유압 실린더의 상기 유체 챔버의 체적을 변경하기 위해서 상기 유압 실린더에 연결된다.
실시예 10은 실시예 8 또는 9의 밀이며, 여기서 상기 센서는 압력 센서이고, 그리고 상기 제어기는 상기 압력 센서로부터의 신호에 근거하여 상기 상측 워크 롤의 선형 운동을 결정하도록 동작될 수 있다.
실시예 11은 실시예 8 또는 9의 밀이며, 여기서 상기 센서는 상기 스트립 텐션 센서이고, 그리고 상기 제어기는 상기 스트립 텐션 센서로부터의 신호에 근거하여 상기 상측 워크 롤의 선형 운동을 결정하도록 동작될 수 있다.
실시예 12는 실시예 11의 밀이며, 여기서 상기 스트립 텐션 센서는 상기 밀 스탠드에 인접하게 위치가능한 롤러에 연결되는 적어도 하나의 로드 셀이다.
실시예 13은 실시예 8-12의 밀이며, 여기서 상기 제어기는 대략 90 헤르츠 미만의 신호를 걸러 내기위한 하이 패스 필터를 포함한다.
실시예 14는 밀 스탠드의 상측 워크 롤과 하측 워크 롤 사이로 금속 스트립을 통과시키는 단계; 유압 실린더에 의해서 상기 상측 워크 롤에 압연하는 힘을 가하는 단계; 상기 밀 스탠의 파라미터를 측정하는 단계로서, 상기 파라미터는 상기 유압 실린더의 유압 압력이거나 또는 상기 스트립의 진입 텐션인, 상기 측정하는 단계; 상기 파라미터를 사용하여 상기 상측 워크 롤의 수직 운동을 결정하는 단계; 및 상기 상측 워크 롤의 상기 수직 운동에 응답하여 상기 유압 실린더의 체적을 변경하도록 압전 보조기를 작동하는 단계를 포함하는, 방법이다.
실시예 15는 실시예 14의 방법이며, 상기 상측 워크 롤의 수직 운동 상에 근거하여 상기 상측 워크 롤에 가해지는 보정 힘을 결정하는 단계를 더 포함하며, 여기서 상기 압전 보조기를 작동하는 것은 상기 결정된 보정 힘에 근거하여 행해진다.
실시예 16은 실시예 14 또는 15의 방법이며, 여기서 상기 압전 보조기를 작동하는 것은 대략 90 헤르츠에서 또는 그 위의 속도에서 행해진다.
실시예 17은 실시예 14 내지 16의 방법이며, 여기서 상기 파라미터는 상기 유압 실린더의 유압 압력이다.
실시예 18은 실시예 14-16의 방법이며, 여기서 상기 파라미터는 상기 스트립의 상기 진입 텐션이다.
실시예 19는 실시예 14-18의 방법이며, 여기서 상기 상측 워크 롤의 상기 수직 운동을 결정하는 단계는 대략 90 헤르츠 미만에서 발생되는 운동을 거절하는 단계를 포함한다.
실시예 20은 실시예 14-19의 방법이며, 상기 상측 워크 롤의 상기 수직 운동에 응답하여 상기 유압 실린더의 유압 유체 압력의 원하는 변화를 계산하는 단계를 더 포함하며, 상기 압전 보조기를 작동하는 단계는 유압 유체 압력의 상기 계산된 원하는 변화에 근거하여 행해진다.
실시예 21은 실시예 20의 방법이며, 상기 원하는 변화는 상기 밀 스탠드에서 제3 옥타브 진동을 감소시키도록 계산된다.
실시예 22는, 밀 스탠드의 상측 워크 롤과 하측 워크 롤 사이로 금속 스트립을 이동시키는 단계; 유압 유체의 체적을 갖는 유압 실린더에 의해서 상기 상측 워크 롤에 압연하는 힘을 가하는 단계; 제3 옥타브 범위에서 상기 상측 워크 롤의 수직 운동을 결정하는 단계로서, 상기 수직 운동을 결정하는 단계는 상기 금속 스트립의 진입 텐션 또는 상기 유압 유체의 압력의 측정에 근저하여 수직 운동을 계산하는 단계를 포함하는, 상기 수직 운동을 결정하는 단계; 상기 유압 유체의 상기 압력의 원하는 변화를 계산하는 단계; 및 상기 계산된 원하는 변화에 근거하여 상기 유압 유체의 체적에 힘을 가하는 단계를 포함하는 방법이며, 상기 유압 유체의 체적에 힘을 가하는 단계는 상기 유압 실린더에 연결된 압전 액츄에이터를 작동하는 단계를 포함한다.
실시예 23은 실시예 22의 방법이며, 상기 유압 유체의 상기 압력을 감지하는 단계를 더 포함하며, 여기서 상기 수직 운동은 상기 유압 유체의 상기 감지된 압력에 근거하여 계산된다.
실시예 24는 실시예 22의 방법이며, 상기 금속 스트립의 상기 진입 텐션을 감지하는 단계를 더 포함하며, 여기서 상기 수직 운동은 상기 금속 스트립의 상기 감지된 진입 텐션에 근거하여 계산된다.
실시예 25는 실시예 22-24의 방법이며, 여기서 상기 상측 워크 롤의 상기 수직 운동을 결정하는 단계는 대략 90 헤르츠 미만의 운동을 걸러 내는 단계를 포함한다.
실시예 26은 실시예 22-25의 방법이며, 여기서 상기 유압 유체의 체적에 힘을 가하는 단계는 대략 90 헤르츠에서 또는 그 위의 속도로 행해진다.
실시예 27은 실시예 22-26의 방법이며, 상기 원하는 변화는 상기 밀 스탠드에서 제3 옥타브 진동을 감소시키도록 계산된다.

Claims (20)

  1. 감소된 채터를 갖는 냉간-압연 밀이며,
    사이로 금속 스트립이 이동될 수 있는 상측 워크 롤과 하측 워크 롤을 갖는 밀 스탠드로서, 상기 상측 워크 롤에 압연하는 힘을 제공하도록 기계적으로 연결된 유압 실린더를 포함하는, 상기 밀 스탠드;
    상기 유압 실린더의 유체 챔버의 체적을 변경하기 위해서 상기 유압 실린더에 연결되는 압전 보조기; 및
    유압 실린더의 압력 센서 및 스트립 텐션 센서로 이루어진 그룹으로부터 선택된 센서에 연결되는 제어기를 포함하며, 상기 제어기는 상기 상측 워크 롤의 선형 운동에 응답하여 상기 유체 챔버의 체적에 변화를 유도하기 위해서 상기 압전 보조기에 또한 연결되는, 냉간-압연 밀.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 압전 보조기는 대략 90 헤르츠의 또는 이를 넘는 레이트에서 상기 유압 실린더의 상기 유체 챔버의 체적을 변경하기 위해서 상기 유압 실린더에 연결되는, 냉간-압연 밀.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 센서는 상기 압력 압력 센서이고, 그리고 상기 제어기는 상기 압력 센서로부터의 신호에 근거하여 상기 상측 워크 롤의 선형 운동을 결정하도록 동작될 수 있는, 냉간-압연 밀.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 센서는 상기 스트립 텐션 센서이고, 그리고 상기 제어기는 상기 스트립 텐션 센서로부터의 신호에 근거하여 상기 상측 워크 롤의 선형 운동을 결정하도록 동작될 수 있는, 냉간-압연 밀.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 스트립 텐션 센서는 상기 밀 스탠드에 인접하게 위치가능한 롤러에 연결되는 적어도 하나의 로드 셀인, 냉간-압연 밀.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 제어기는 대략 90 헤르츠 미만의 신호를 걸러 내기위한 하이 패스 필터를 포함하는, 냉간-압연 밀.
  7. 청구항 1의 상기 밀을 사용하는 방법이며,
    상기 밀 스탠드의 상기 상측 워크 롤과 상기 하측 워크 롤 사이로 상기 금속 스트립을 이동시키는 단계;
    상기 유압 실린더에 의해서 상기 상측 워크 롤에 압연하는 힘을 가하는 단계;
    상기 밀 스탠드의 파라미터를 측정하는 단계로서, 상기 파라미터는 상기 유압 실린더의 유압 압력이거나 상기 스트립의 진입 텐션인, 측정하는 단계;
    상기 파라미터를 사용하여 상기 상측 워크 롤의 수직 운동을 결정하는 단계; 및
    상측 워크 롤의 상기 수직 운동에 응답하여 상기 유압 실린더의 체적을 변경하도록 상기 압전 보조기를 작동하는 단계를 포함하는, 방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 상측 워크 롤의 상기 수직 운동에 근거하여 상기 상측 워크 롤에 가해지는 보정 힘을 결정하는 단계를 더 포함하며, 여기서 상기 압전 보조기를 작동하는 단계는 상기 결정된 보정 힘에 근거하여 행해지는, 방법.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 압전 보조기를 작동하는 단계는 대략 90 헤르츠에서 또는 그 위의 속도에서 행해지는, 방법.
  10. 청구항 7에 있어서, 상기 파라미터는 상기 유압 실린더의 유압 압력인, 방법.
  11. 청구항 7에 있어서, 상기 파라미터는 상기 스트립의 상기 진입 텐션인, 방법.
  12. 청구항 7에 있어서, 상기 상측 워크 롤의 상기 수직 운동을 결정하는 단계는 대략 90 헤르츠 미만에서 발생되는 운동을 거절하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 청구항 7에 있어서, 상기 상측 워크 롤의 상기 수직 운동에 응답하여 상기 유압 실린더의 유압 유체 압력의 원하는 변화를 계산하는 단계를 더 포함하며, 상기 압전 보조기를 작동하는 단계는 유압 유체 압력의 계산된 원하는 변화에 근거하여 행해지는, 방법.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 원하는 변화는 상기 밀 스탠드에서 제3 옥타브 진동을 감소시키도록 계산되는, 방법.
  15. 청구항 1의 상기 밀을 사용하는 방법이며,
    상기 밀 스탠드의 상기 상측 워크 롤과 상기 하측 워크 롤 사이로 상기 금속 스트립을 이동시키는 단계;
    유압 유체의 체적을 갖는 상기 유압 실린더에 의해서 상기 상측 워크 롤에 압연하는 힘을 가하는 단계;
    제3 옥타브 범위의 상기 상측 워크 롤의 수직 운동을 결정하는 단계로서, 상기 유압 유체의 압력 또는 상기 금속 스트립의 진입 텐션의 측정값에 근거하여 수직 운동을 계산하는 단계를 포함하는, 상측 운동을 결정하는 단계;
    상기 유압 유체의 상기 압력의 원하는 변화를 계산하는 단계; 및
    계산된 원하는 변화에 근거하여 상기 유압 유체의 체적에 힘을 가하는 단계로서, 상기 유압 유체의 체적에 힘을 가하는 단계는 상기 유압 실린더에 연결된 압전 액츄에이터를 작동하는 단계를 포함하며, 상기 압전 보조기는 상기 압전 액츄에이터를 포함하는, 상기 유압 유체의 체적에 힘을 가하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 유압 유체의 상기 압력을 감지하는 단계를 더 포함하며, 상기 수직 운동은 상기 유압 유체의 상기 감지된 압력에 근거하여 계산되는, 방법.
  17. 청구항 15에 있어서, 상기 금속 스트립의 상기 진입 텐션을 감지하는 단계를 더 포함하며, 상기 수직 운동은 상기 금속 스트립의 상기 감지된 진입 텐션에 근거하여 계산되는, 방법.
  18. 청구항 15에 있어서, 상기 상측 워크 롤의 상기 수직 운동을 결정하는 단계는 대략 90 헤르츠 미만의 운동을 걸러 내는 단계를 포함하는, 방법.
  19. 청구항 15에 있어서, 상기 유압 유체의 체적에 힘을 가하는 단계는 대략 90 헤르츠의 속도에서 또는 그 위의 속도에서 행해지는, 방법.
  20. 청구항 15에 있어서, 상기 원하는 변화는 상기 밀 스탠드에서 제3 옥타브 진동을 감소시키도록 계산되는, 방법.
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