KR20230145595A

KR20230145595A - 압연기의 이상 진동 검출 방법, 이상 검출 장치, 압연 방법 및 금속대의 제조 방법

Info

Publication number: KR20230145595A
Application number: KR1020237031782A
Authority: KR
Inventors: 와타루 바바; 마사히데 야지마; 다케히데 히라타; 유키오 다카시마
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2021-03-31
Filing date: 2022-02-04
Publication date: 2023-10-17
Also published as: JPWO2022209294A1; US20240033799A1; EP4282550A1; CN116997425A; JP7103550B1

Abstract

압연기의 주변 설비로부터 발생하는 노이즈 등에 의한 오검출을 방지하고, 높은 정밀도로 이상 진동을 추출하여 평가한다.
압연기의 이상 진동 검출 방법은, 압연기의 진동 데이터를 수집하는 수집 스텝과, 진동 데이터의 주파수 해석을 실시하여, 주파수마다의 진동 강도를 나타내는 제 1 해석 데이터를 생성하는 주파수 해석 스텝과, 압연 속도에 기초하여, 제 1 해석 데이터를 피치마다의 진동 강도를 나타내는 제 2 해석 데이터로 변환하는 데이터 변환 스텝과, 복수의 제 2 해석 데이터를 시계열을 따라 배열한 진동 맵을 생성하는 맵 생성 스텝을 구비한다.

Description

압연기의 이상 진동 검출 방법, 이상 검출 장치, 압연 방법 및 금속대의 제조 방법

본 발명은, 강판을 소정의 판두께로 하는 압연기에 발생하는 진동을 검출하는 방법에 관한 것으로, 특히 강판 표면에 결함을 발생시키는 압연기의 이상 진동을 검출하는 방법, 이상 검출 장치, 압연 방법 및 금속대 (帶) 의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차나 음료캔 등에 사용되는 강판은, 연속 주조, 열간 압연 및 냉간 압연이 실시되고, 어닐링 공정과 도금 공정을 거친 후에, 각각의 용도에 따라서 가공된다. 냉간 압연 공정은, 제품으로서의 강판 판두께를 결정하는 최종 공정이다. 도금 전의 강판 표면이 도금 후의 최종 제품의 표면을 결정하기 때문에, 냉간 압연 공정에서 표면 결함을 방지하는 기능이 요구된다.

냉간 압연 공정에서 발생하는 표면 결함의 하나로, 채터 마크를 들 수 있다. 채터 마크는, 금속대의 폭 방향으로 연장되는 선상의 마크가 금속대의 길이 방향에 주기적으로 나타나는 모양으로, 주로 압연기의 진동 (채터링) 에 의해 발생한다고 되어 있다. 매우 가벼운 정도의 채터 마크는, 압연 후의 육안 검사나 판두께 측정 등으로 판명되지 않고, 도금 공정 후에 비로소 판명되기 때문에, 생산성을 크게 저해하는 요인이 된다. 또한, 특히 캔용 강판이나 전기 강판 등의 두께가 얇은 재료에서는, 채터링에 의한 판두께, 장력의 급격한 변동에 의해, 판이 파단되는 등의 현상이 발생하여 생산을 저해하는 것이 알려져 있다.

종래부터, 생산성의 저해나 표면 결함의 방지의 관점에서, 여러 가지 채터링의 검출 방법 및 채터링 방지법이 개발되어 있다 (예를 들면 특허문헌 1 내지 3 참조). 특허문헌 1 에는, 진동 검출기가 압연기에 장착되어, 진동 검출기에 의해 얻어진 진동 및 압연 파라미터가 주파수 해석되는 것이 개시되어 있다. 진동 발생 요인마다 발생할 수 있는 기본 주파수를 동시에 계산하고, 상기 주파수 해석 결과 중, 발생 원인마다 발생할 수 있는 기본 주파수의 정수 배의 주파수에 있어서 설정값을 초과한 경우에 채터링으로 판정하는 채터링 검출 방법이 기재되어 있다.

특허문헌 2 및 3 에서는, 압연기 본체뿐만 아니라, 각 스탠드 사이 및 냉간 압연기의 입출측에 배치되고, 일정 각도 이상 금속판이 감겨져 있는 롤 (소경 (小徑) 롤) 에 진동 검출기를 배치하여, 얻어진 진동값의 주파수 해석을 실시하고, 강판의 현의 진동 주파수에 일치한 주파수에 있어서 임계값을 초과한 경우에 채터링으로 판정하는 검출 방법, 및 장력을 제어하여 현의 진동 주파수를 압연기의 기본 주파수와 일치하지 않도록 제어하는 채터링 방지법이 기재되어 있다.

일본 공개특허공보 평08-108205호 일본 공개특허공보 2016-153138호 일본 공개특허공보 2016-2582호

그러나, 특허문헌 1 의 경우, 압연기의 주변 설비로부터 발생하는 노이즈 및 압연기 본체에 설치된 진동원으로부터 발생하는 진동도 동시에 검출해 버려, 오검출이 많이 발생한다. 또한, 특허문헌 2 및 3 의 경우, 현의 진동에 의한 진동의 발생을 억제할 수 있지만, 그것 이외를 진동원으로 하는 진동을 검출하는 것이 곤란하다. 또한, 채터링이 발생하는 주파수를 미리 특정하는 것은 곤란하여, 일정한 주파수대에 있어서의 진동이 커지고 나서 비로소 채터링의 주파수를 인식할 수 있는 경우가 많다. 그 때문에, 미리 특정한 주파수에 착안하여, 그 주파수에 대응하는 진폭 등에 대응한 임계값을 설정해도 채터링을 높은 정밀도로 검출하는 것이 어렵다. 특히, 연속식 냉간 압연기 (탠덤 압연기) 에서는 스탠드마다 금속대의 반송 속도 (압연 속도) 가 상이하다. 이에 따라, 스탠드마다 워크 롤의 회전 속도가 상이하고, 복수의 주파수의 진동이 중첩됨으로써, 채터링의 검출이 곤란해진다. 즉, 종래 기술과 같이, 미리 채터링의 주파수를 특정하여, 그 주파수대에 있어서의 진동 강도를 검출하는 방법에서는, 미소한 진동에서 기인하는 채터 마크의 발생을 반드시 방지할 수는 없다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 채터 마크를 발생시키는 이상 진동을 높은 정밀도로 검출하는 압연기의 이상 진동 검출 방법, 이상 검출 장치, 압연 방법 및 금속대의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

[1] 한 쌍의 워크 롤과 상기 워크 롤을 지지하는 복수의 지지 롤을 갖는 압연기의 이상 진동 검출 방법으로서, 상기 압연기의 진동 데이터를 수집하는 수집 스텝과, 상기 진동 데이터의 주파수 해석을 실시하여, 주파수마다의 진동 강도를 나타내는 제 1 해석 데이터를 생성하는 주파수 해석 스텝과, 압연 속도에 기초하여, 상기 제 1 해석 데이터를 피치마다의 진동 강도를 나타내는 제 2 해석 데이터로 변환하는 데이터 변환 스텝과, 복수의 상기 제 2 해석 데이터를 시계열을 따라 배열한 진동 맵을 생성하는 맵 생성 스텝을 구비한 압연기의 이상 진동 검출 방법이다.

[2] 상기 제 2 해석 데이터에 대해 정상적인 상태를 나타내는 기준 데이터를 사용한 주성분 분석을 실시하여, 상기 제 2 해석 데이터의 상기 기준 데이터에 대한 사영 (射影) 의 잔사로서 산출되는 피치마다의 이상치 성분 (outlier component) 을 특정하는 주성분 분석 스텝을 추가로 구비하고, 상기 맵 생성 스텝은, 상기 주성분 분석 스텝에 의해 추출된 복수의 피치마다의 이상치 성분을 시계열을 따라 배열한 이상치 성분 맵을 추가로 생성하는 [1] 에 기재된 압연기의 이상 진동 검출 방법이다.

[3] 상기 주성분 분석 스텝에 있어서, 상기 기준 데이터로서 사용하는 복수의 주성분은, 정상적인 상기 압연기에 의해 압연을 실시했을 때에 취득한 정상 해석 데이터를 주성분 분석했을 때에, 주성분의 기여율의 누적값이 기준 기여율 이상이 되도록 설정되어 있는 [2] 에 기재된 압연기의 이상 진동 검출 방법이다.

[4] 상기 압연기는, 냉간 압연기인 [1] 내지 [3] 중 어느 한 항에 기재된 압연기의 이상 진동 검출 방법이다.

[5] 한 쌍의 워크 롤과 상기 워크 롤을 지지하는 복수의 지지 롤을 갖는 압연기의 이상 검출 장치로서, 상기 압연기의 진동 데이터를 수집하는 데이터 수집부와, 상기 진동 데이터의 주파수 해석을 실시하여, 주파수마다의 진동 강도를 나타내는 제 1 해석 데이터를 생성하는 주파수 해석부와, 압연 속도에 기초하여, 상기 제 1 해석 데이터를 피치마다의 진동 강도를 나타내는 제 2 해석 데이터로 변환하는 데이터 변환부와, 복수의 상기 제 2 해석 데이터를 시계열을 따라 배열한 진동 맵을 생성하는 맵 생성부를 구비한 압연기의 이상 검출 장치이다.

[6] 상기 제 2 해석 데이터에 대해 정상적인 상태를 나타내는 기준 데이터를 사용한 주성분 분석을 실시하여, 상기 제 2 해석 데이터의 상기 기준 데이터에 대한 사영의 잔사로서 산출되는 피치마다의 이상치 성분을 특정하는 주성분 분석부를 추가로 구비하고, 상기 맵 생성부는, 상기 주성분 분석부에 의해 추출된 복수의 피치마다의 이상치 성분을 시계열을 따라 배열한 이상치 성분 맵을 추가로 생성하는 [5] 에 기재된 압연기의 이상 검출 장치이다.

[7] 상기 [1] 내지 [4] 중 어느 한 항에 기재된 압연기의 이상 진동 검출 방법을 사용하여, 상기 압연기에 대응하는 감시 피치를 미리 설정하고, 상기 맵 생성 스텝에서 생성하는 진동 맵 또는 이상치 성분 맵의 상기 감시 피치에 있어서의 진동 강도가, 미리 설정된 한계 진동 강도를 초과한 경우에, 상기 압연기의 지지 롤을 교환하는 지지 롤 교환 스텝을 포함하는, 압연 방법이다.

[8] 상기 [7] 에 기재된 압연 방법을 사용하여, 금속대를 제조하는 스텝을 포함하는, 금속대의 제조 방법이다.

본 발명에 의하면, 피치마다의 진동 강도로 변환된 복수의 제 2 해석 데이터를 시계열을 따라 배열한 진동 맵을 작성한다. 이로써, 압연기의 주변 설비로부터 발생하는 노이즈 등에 의한 오검출을 방지하고, 높은 정밀도로 이상 진동을 추출하여 평가할 수 있다. 그 결과, 이상 진동을 방지 또는 억제한 압연기의 조업을 실시할 수 있고, 이상 진동에서 기인하여 금속대의 표면에 결함이 발생하는 것을 방지 또는 억제할 수 있어, 외관이 우수한 금속대를 제조할 수 있다.

도 1 은, 본 발명의 압연기의 이상 검출 장치가 적용되는 압연 설비의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 2 는, 본 발명의 압연기의 이상 검출 장치의 바람직한 실시형태를 나타내는 기능 블록도이다.
도 3 은, 실시예 1 에 있어서의 이상치 성분 맵의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4 는, 실시예 2 에 있어서의 이상치 성분 맵의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5 는, 실시예 2 중, 압연 속도 800 mpm 이상 850 mpm 이하의 이상치 성분 맵의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6 은, 본 발명의 압연기의 이상 검출 장치의 바람직한 다른 실시형태를 나타내는 기능 블록도이다.
도 7 은, 수집 스텝에 있어서, 복수의 진동계 중, 어느 하나의 진동계에서 수집되는 시계열의 진동 데이터의 예이다.
도 8 은, 주파수 해석 스텝에 있어서 생성되는 주파수마다의 진동 강도의 예이다.
도 9 는, 데이터 변환 스텝에서 변환된 피치마다의 진동 강도를 나타내는 제 2 해석 데이터예이다.
도 10 은, 맵 생성 스텝에서 생성되는 진동 맵의 예이다.
도 11 은, 실시예 3 에 있어서의 제 2 해석 데이터에 대한 진동 맵의 일례를 나타내는 도면이다.
도 12 는, 비교예에 있어서의 제 1 해석 데이터에 대한 진동 맵의 일례를 나타내는 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 관련된 압연기의 이상 진동 검출 방법, 이상 검출 장치, 압연 방법 및 금속대의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 1 은, 본 발명의 압연기의 이상 검출 장치가 적용되는 압연 설비의 일례를 나타내는 모식도이다. 도 1 의 압연 설비 (1) 는, 예를 들면 금속대 (S) 인 강대를 냉간 압연하는 냉간 압연 설비로서, 4 개의 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) (4 스탠드) 가 압연 방향을 따라 배치되어 있다. 각 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 는, 각각 동일한 구성을 가지고 있고, 하우징 (3) 과, 하우징 (3) 내에 수용되어, 금속대 (S) 를 압연하는 1 쌍의 워크 롤 (4) 과, 워크 롤 (4) 을 지지하는 복수의 지지 롤 (5) 과, 워크 롤 (4) 을 회전 구동시키는 구동 장치 (6) 를 구비한다. 또한, 금속대 (S) 의 압연 방향에서 각 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 의 하류측에는, 압연되는 금속대 (S) 가 걸쳐지는 소경 롤 (7) 이 각각 설치되어 있다.

각 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 의 하우징 (3) 에는, 진동계 (8A, 8B, 8C, 8D) 가 각각 장착되어 있다. 진동계 (8A, 8B, 8C, 8D) 는, 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 에서 발생하는 진동을 계측하는 것으로, 예를 들어 가속도 센서로 이루어져 있다. 또한, 진동계 (8A, 8B, 8C, 8D) 는, 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 의 진동을 검출할 수 있는 위치에 설치되는 것이면 하우징 (3) 에 한정되지 않고, 예를 들어 각 롤 초크, 또는 압연되는 금속대 (S) 가 걸쳐지는 소경 롤 (7) 등에 설치되어도 된다.

구체적으로는, 소경 롤 (7) 에 진동계 (8A, 8B, 8C, 8D) 가 설치되는 경우에는, 당해 진동계 (8A, 8B, 8C, 8D) 에 의해 취득되는 진동 데이터는, 금속대 (S) 의 압연 방향에서, 상기 진동계 (8A, 8B, 8C, 8D) 가 설치된 소경 롤 (7) 의 상류측에 배치되는 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 의 진동과 대응한다고 간주할 수 있다. 본 실시형태에 있어서의 압연 속도란, 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 에 있어서의 워크 롤 (4) 의 주속도 또는 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 의 출측에 있어서의 금속대 (S) 의 반송 속도 (출측 속도) 를 말한다. 압연 속도는, 진동계 (8A, 8B, 8C, 8D) 가 설치되는 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) (이하의 설명에서는, 진동계 (8A, 8B, 8C, 8D) 가 설치되는 지점을 스탠드라고 부르는 경우가 있다) 마다 특정된다. 또한, 소경 롤 (7) 에 진동계 (8A, 8B, 8C, 8D) 가 설치되는 경우에는, 진동계 (8A, 8B, 8C, 8D) 에 의해 취득하는 진동 데이터는, 그 상류측에 배치되는 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 의 압연 속도와 대응지어진다. 또한, 본 실시형태에 있어서의 표준 압연 속도란, 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 에 대해, 각각 설정되는 임의의 압연 속도이다. 표준 압연 속도는, 채터링이 발생하기 쉬운 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 에 있어서의 압연 속도로서 경험적으로 인식되는 압연 속도를 선택해도 된다. 예를 들어, 최종 스탠드 (2D) 의 표준 압연 속도로서, 채터링이 발생하기 쉬운 압연 속도 800 m/min 이상 1300 m/min 이하의 속도역으로부터, 900 m/min 을 선택해도 된다. 그 경우, 최종 스탠드 (2D) 보다 상류측의 압연기 (2A, 2B, 2C) 에 있어서의 표준 압연 속도는, 최종 스탠드 (2D) 에 대하여 설정한 표준 압연 속도를 기준으로, 표준적으로 설정되는 패스 스케줄에 따라서, 각각 설정하면 된다.

도 2 는, 본 발명의 압연기의 이상 검출 장치의 바람직한 실시형태를 나타내는 기능 블록도이다. 또한, 도 2 의 압연기의 이상 검출 장치 (10) 의 구성은, 예를 들어 컴퓨터 등의 하드웨어 자원에 의해 구축된다. 압연기의 이상 검출 장치 (10) 는, 채터 마크를 발생시키는 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 의 이상 진동을 검출하는 것으로, 데이터 수집부 (11) 와, 주파수 해석부 (12) 와, 데이터 변환부 (13) 와, 맵 생성부 (14) 를 구비한다. 또한, 이상 검출 장치 (10) 는, 후술하는 주성분 분석부 (15) 를 구비해도 된다.

데이터 수집부 (11) 는, 각 진동계 (8A, 8B, 8C, 8D) 에 의해 검출되는 진동 데이터를 수집한다. 진동계 (8A, 8B, 8C, 8D) 가 가속도 센서인 경우, 데이터 수집부 (11) 에는, 진동계 (8A, 8B, 8C, 8D) 로부터 진동의 가속도 데이터가 보내진다. 데이터 수집부 (11) 는, 가속도 데이터를 연속적으로 취득한다. 그리고, 데이터 수집부 (11) 는 취득한 가속도 데이터 중, 미리 설정된 데이터 샘플링 시간 (예를 들어 0.2 초의 기간) 내에 측정된 가속도 데이터를 시간 적분하여 속도 데이터로 변환하고, 이것을 각 시각 즉 데이터 샘플링 시간마다에 있어서의 진동 데이터로서 수집한다. 그 결과, 진동 데이터는 시계열마다 배열된 진동 속도가 된다.

또한, 데이터 수집부 (11) 는, 예를 들어 데이터 샘플링 시간으로서 0.2 초간의 측정 및 진동 데이터의 산출을 미리 설정된 데이터 취득 주기 (예를 들어 1 초마다) 로 실시한다. 연속식 냉간 압연기에 있어서의 데이터 샘플링 시간은 0.1 초 이상 1 초 이하로 설정하는 것이 바람직하고, 데이터 취득 주기는, 1 초 이상 5 초 이하로 설정하는 것이 바람직하다. 데이터 샘플링 시간이 0.1 초 미만인 경우에는 압연기의 진동을 특정할 수 있을 정도의 데이터가 얻어지지 않을 가능성이 있고, 1 초를 초과하면 주파수 해석 등의 계산 부하가 높아질 가능성이 있으므로, 이것들을 피하기 위해서이다. 또한, 데이터 취득 주기가 1 초 미만인 경우에는 주파수 해석 등의 계산 부하가 높아지고, 5 초를 초과하면 이상 진동의 검출을 조기에 실시하는 것이 곤란해질 가능성이 있으므로, 이것들을 피하기 위해서이다. 또한, 여기에 나타내는 예에서는, 데이터 수집부 (11) 는, 각 진동계 (8A, 8B, 8C, 8D) 로부터 진동 데이터를 수집하는 경우에 대해 예시하고 있지만, 어느 하나의 진동계 (8A, 8B, 8C, 8D) 로부터 진동 데이터를 수집할 수 있도록 구성되어도 된다. 어느 하나의 진동계 (8A, 8B, 8C, 8D) 에 의해 수집되는 진동 데이터에 기초하여, 그 진동계 (8A, 8B, 8C, 8D) 가 설치되는 압연기 (스탠드) (2A, 2B, 2C, 2D) 에 있어서의 채터링을 확실하게 검출할 수 있기 때문이다. 또한, 진동계 (8A, 8B, 8C, 8D) 에는, 가속도 센서뿐만 아니라, 진동을 측정 가능한 위치 센서나 속도 센서를 사용해도 된다. 가속도, 속도, 변위 (변위량) 의 데이터는, 시간 적분이나 시간 미분에 의해 서로 변환할 수 있기 때문이다.

주파수 해석부 (12) 는, 데이터 수집부 (11) 에 의해 데이터 샘플링 시간 내에 수집된 진동 데이터를 주파수 해석하여, 주파수마다의 진동 강도로 이루어지는 해석 데이터 (이하, 제 1 해석 데이터라고 기재하는 경우가 있다) 를 데이터 취득 주기마다 생성한다. 주파수 해석부 (12) 는, 예를 들어 푸리에 변환에 의해 주파수마다의 진동 속도의 진폭 및 위상을 추출하고, 각 주파수에 있어서의 진동 속도의 진폭의 절대값을 진동 강도로서 추출한다. 또한, 디지털 데이터의 푸리에 변환 후의 주파수는, 푸리에 변환하는 데이터의 수와 샘플링 주파수에 의해 이산적인 값이 된다.

본 실시형태에서는, 주파수 해석부 (12) 가 주파수 해석을 실행하는 주파수를 복수 설정하고, 이것을 기준 주파수라고 부른다. 기준 주파수는, 진동계 (8A, 8B, 8C, 8D) 의 샘플링 주파수를 기준으로 하여, 샘플링 주파수의 1/2 이하의 주파수대로부터, 복수의 주파수를 임의로 선택해도 된다. 샘플링 주파수란, 진동계가 1 초 사이에 진동 (예를 들어 가속도) 을 계측하는 횟수를 말하고, 사용하는 진동계의 사양에 따라서 상이하다. 본 실시형태에서는 복수의 진동계 (8A, 8B, 8C, 8D) 의 각각의 샘플링 주파수 중에서 가장 낮은 진동계의 샘플링 주파수를 대표값으로서 사용해도 된다. 기준 주파수는, 샘플링 주파수의 1/2 이하의 주파수대로부터, 20 개 이상 1600 개 이하의 주파수를 선택하는 것이 바람직하다. 기준 주파수가 20 개 미만에서는, 채터링의 발생을 검지할 수 없을 가능성이 있고, 1600 개를 초과하면 주파수 해석부 (12) 에 의한 계산 부하가 지나치게 높아지지 않도록 데이터 취득 주기를 길게 설정할 필요가 생겨, 채터링의 발생을 조기에 검지할 수 없을 가능성이 있으므로, 이것들을 피하기 위해서이다. 기준 주파수는, 샘플링 주파수의 1/2 이하의 주파수대로부터, 200 개 이상 800 개 이하의 주파수를 선택하는 것이 보다 바람직하다. 예를 들면, 주파수 해석부 (12) 는, 진동계 (8A, 8B, 8C, 8D) 의 샘플링 주파수를 5120 Hz 로 하고, 주파수 5 Hz 이상 2000 Hz 이하의 범위에서 5 Hz 마다 (합계 400 개) 기준 주파수를 설정하여, 기준 주파수마다 진동 강도를 해석한다. 또한, 주파수 해석부 (12) 는, 진동 데이터를 주파수마다의 진동 강도로 해석할 수 있는 것이면 푸리에 변환에 한정되지 않고, 웨이블릿 변환이나 창 (窓) 푸리에 변환 등의 공지된 주파수 해석 방법을 이용할 수 있다. 이 경우에도 기준 주파수의 설정은 상기와 동일한 방법을 사용해도 된다.

데이터 변환부 (13) 는, 압연 속도에 기초하여, 기준 주파수마다의 진동 강도의 해석 데이터 즉 제 1 해석 데이터를 피치마다의 진동 강도 (제 2 해석 데이터) 로 변환한다. 데이터 변환부 (13) 는, 진동계 (8A, 8B, 8C, 8D) 가 설치되는 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 마다 (진동계 (8A, 8B, 8C, 8D) 와 대응하는 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 마다), 기준 주파수에 대응하는 진동 강도를 나타내는 제 1 해석 데이터를, 피치마다의 진동 강도를 나타내는 제 2 해석 데이터로 변환한다. 여기서, 본 실시형태에 있어서의 피치란, 진동의 주파수에 대응지어진, 금속대 (S) 의 길이 방향의 거리 또는 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 의 워크 롤 (4) 의 둘레 방향 거리에 대응하는 지표이다. 즉, 피치란, 데이터 변환부 (13) 에서의 상기 서술한 데이터 변환의 결과, 금속대 (S) 의 길이 방향이나 워크 롤 (4) 의 둘레 방향에서, 서로 인접하게 된 진동 피크의 간격을 의미한다. 구체적으로는, 피치 (P) (mm) 는, 압연 속도 (V) (m/min) 와 진동의 주파수 (f) (Hz) 를 사용하여, 이하의 식에 의해 관계맺어진다.

　P = (1000×V)/(f×60) … (1)

또한, 상기의 「압연 속도에 기초하여」란, 제 1 해석 데이터를 피치마다의 진동 강도 (제 2 해석 데이터) 로 변환할 때에, 식 (1) 에 나타내는 바와 같이 압연 속도 (V) 를 사용하여 변환하는 것을 의미하고 있다.

데이터 변환부 (13) 에는, 표준 압연 속도에 대응하는 피치로서 표준 피치가 기억되어 있다. 표준 피치란, 주파수 해석부 (12) 가 실행하는 주파수 해석의 기준 주파수 (f) 와 표준 압연 속도 (V) 를 사용하여, 상기의 (1) 식으로부터 계산되는 피치를 말한다. 이와 같이 하여 설정되는 표준 피치는, 기준 주파수에 대응하는 복수의 이산적인 수치열이다. 본 실시형태에서 표준 피치를 사용하는 이유는 이하와 같다. 즉, 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 에 의해 금속대 (S) 를 압연하는 경우의 압연 속도는, 반드시 일정하지는 않고, 1 개의 금속대 (S) 를 압연할 때에도 금속대 (S) 내에서 압연 속도가 변화한다. 그 때문에, 동일한 피치로 발생하는 진동이어도, 압연 속도가 상이하면, 상이한 주파수의 진동으로서 계측된다. 이 경우, 복수의 주파수대의 진동이 중첩되어 있으면, 압연 속도가 변화된 경우에, 진동의 원인이 동일한 것인지 여부를 명확하게는 파악할 수 없게 된다. 그래서, 동일한 진동원으로부터 발생하고, 압연 속도에 따라서 상이한 주파수로 관측되는 진동 현상을, 통일된 지표를 사용하여 평가하기 위해서 표준 피치를 설정한다. 즉, 일정한 피치로 진동을 발생하는 진동원에 대해, 압연 속도가 상이하기 때문에 상이한 주파수의 진동으로서 관측되는 진동 거동을, 표준 압연 속도에 대응하는 진동 거동으로 환산하고, 이것을 피치마다의 진동 강도로서 나타낸 것이다. 이로써, 실제로 조업 중에 취득되는 임의의 압연 속도에 있어서의 진동 강도를, 표준 피치에 대응하는 진동 강도라고 하는 일정한 지표에 의해 평가할 수 있다.

그리고, 데이터 변환부 (13) 는, 내삽이나 외삽 등의 데이터 보간을 실시함으로써, 기준 주파수마다의 진동 강도 (제 1 해석 데이터) 를 표준 피치마다의 진동 강도 (제 2 해석 데이터) 로 변환한다. 이 때, 내삽은 선형 내삽을 사용할 수 있고, 주파수 성분이 「0」인 직류 성분에 관해서는 「0」으로서 내삽한다. 또한 외삽이 되는 주파수에 관해서는 모두 「0」으로 둔다. 이로써, 금속대마다 압연 속도가 상이해도, 이상이 발생하고 있는 주파수를 표준 피치라는 일정한 지표로 평가할 수 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 특정한 피치에 대응한 진동의 이상을 판정하는 관점에서, 「피치」라고 하는 경우에는, 기준 주파수와 표준 압연 속도에 의해 대응지어진 「표준 피치」의 의미로서 사용한다. 즉, 특별히 언급하지 않는 한, 「피치」는 「표준 피치」와 동일한 의미인 것으로 한다.

여기서, 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 에 설치한 진동계 (8A, 8B, 8C, 8D) 에 의해 계측되는 진동에 대해 설명한다. 진동계 (8A, 8B, 8C, 8D) 에서는, 워크 롤 (4) 등의 회전에서 기인한 진동과, 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 의 고유 주기의 진동이 중첩되어 계측된다. 전자에 의한 진동은 압연 속도에 따라 변화하고, 후자에 의한 진동은 압연 속도에 의존하지 않는 진동으로서 계측된다. 그 때문에, 압연 속도가 변화하면, 워크 롤 (4) 등의 회전에서 기인한 진동에 대해서는, 진동계 (8A, 8B, 8C, 8D) 에 의해 계측되는 진동의 주파수가 변화한다. 한편, 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 의 고유 주기의 진동에 대응하는 진동 강도에 대해서는, 진동의 주파수에는 큰 변화가 없지만, 진동 강도의 크기 (진폭) 가 변화하는 경우가 많다. 이러한 압연기의 진동의 특징으로부터, 특정한 주파수에 착안하여, 그 주파수에 있어서의 진동 강도에 기초하여 압연기의 이상 진동을 검출하는 방법에서는, 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 의 고유 주기의 진동에 대응한 이상을 검출할 수 있어도, 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 에 있어서의 워크 롤 (4), 지지 롤 (5) 및 그것들의 베어링부 등의 회전체에 관련된 이상을 검출하는 것이 곤란하였다. 이에 대하여, 본 실시형태는, 압연 속도가 상이한 경우로서, 표준 피치마다의 진동 강도로 환산하므로, 특정한 피치로 발생하는 회전에서 기인한 진동계의 이상을 검지하는 것이 용이해진다.

맵 생성부 (14) 는, 데이터 변환부 (13) 에 의해 생성되는 피치마다의 진동 강도로 변환된 복수의 제 2 해석 데이터를 시계열을 따라 배열한 진동 맵 (후술하는 도 3 참조) 을 작성한다. 이러한 진동 맵을 생성하여 표시함으로써, 채터 마크의 원인이 되는 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 의 회전체에서 기인하는 이상 진동의 발생 또는 전조를 검출할 수 있다. 특히, 이상 진동이 발생 또는 진전되는 경우에, 진동 맵을 참조함으로써, 특정 피치에 대응하는 진동 강도가 시간의 경과와 함께 증가하는 거동을 시각적으로 파악할 수 있다. 그 때문에, 진동계 (8A, 8B, 8C, 8D) 에 의해 측정되는 현시점의 진폭 정보에만 의한 검출 방법에 비해, 이상 진동의 발생을 명확하게 인식할 수 있다. 또한, 진동 맵은, 데이터 취득 주기마다 생성되는 피치마다의 진동 강도를, 시계열을 따라 배열하여 생성하는 것이 바람직하다. 단, 모든 진동 강도를 데이터 취득 주기마다 배열할 필요는 없고, 일정 주기마다의 진동 강도를 솎아내어 표시하도록 해도 된다.

본 실시형태에 있어서 맵 생성부 (14) 에 의해 진동 맵을 생성하는 것은 다음의 이유에 의한다. 즉, 채터 마크를 발생시키는 채터링 (압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 의 진동) 에는, 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 를 구성하는 기기의 회전 운동에서 기인하여, 일정한 피치로 발생하는 것이 많다. 예를 들어, 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 를 구동하는 감속기에 흠집이 생긴 경우에는, 압연 속도에 따라서 진동의 주파수는 변화하지만, 압연 속도가 변화되어도 피치는 일정해진다. 또, 지지 롤 (5) 의 원주 방향으로 불균일한 형상이 형성된 경우에는, 구체적으로는, 예를 들면 지지 롤 (5) 이 다각형 형상으로 마모 혹은 변형된 경우에는, 압연 속도에 따라 진동의 주파수는 변화하지만, 지지 롤 (5) 의 표면의 채터 마크의 피치는 압연 속도에 따라 변화하지 않는다. 따라서, 채터 마크의 피치를 파악하여 진동 강도를 계속 감시하면 이상 진동의 발생 등을 검출할 수 있다. 그러나, 실제로는, 지지 롤 (5) 의 표면의 불균일한 형상 (미세 마크 등) 은, 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 에 지지 롤 (5) 을 조합하기 전의 시점에서는, 지지 롤 (5) 의 표면에는 보이지 않아, 혹은 나타나 있지 않아, 미리 채터 마크의 피치를 예측할 수는 없다. 또한, 회전 운동에서 기인한 이상 진동이라고 해도, 회전체의 표면에 흠집이 발생한 경우와, 회전체가 다각형 형상으로 변화한 경우에서는, 이상 진동으로서 관측되는 피치가 상이하기 때문에, 미리 채터 마크의 피치를 예측할 수는 없다.

그래서 본원 발명에서는, 진동 데이터를 일정 시간 간격 (데이터 취득 주기) 으로 주파수 해석 및 데이터 변환을 실시하고, 맵 생성부 (14) 에 있어서, 피치와 진동 강도의 관계를 시계열로 배열한 진동 맵을 생성하는 것으로 하였다. 그 결과, 채터 마크의 피치의 진동 강도가 시간 경과와 함께 서서히 커져 가는 것을 진동 맵으로부터 시각적으로 파악할 수 있다. 즉, 미리 채터 마크의 피치를 예측할 수 없다고 해도, 진동 맵 상의 진동 강도의 변화를 시각적으로 파악함으로써 이상 진동의 발생을 파악하고, 또 검출할 수 있게 된다. 이러한 진동 맵은 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 에 설치되는 진동계 (8A, 8B, 8C, 8D) 마다 생성된다. 또, 진동 강도는 파장 (피치) 과 시각에 의존하기 때문에, 각각의 진동 맵은 3 차원에서의 표시가 된다. 맵 생성부 (14) 는, 진동 강도의 값을 구분함과 함께, 각 구분에 색을 할당하여, 피치를 세로축, 시간을 가로축으로 한 진동 맵을 생성해도 된다. 맵 생성부 (14) 에 의해 생성된 진동 맵은, 표시 장치 (20) 에 의해 압연기 (2) 의 조업을 관리하는 조작실 등에 표시된다. 진동 맵을 참조함으로써, 특정한 피치에 대응한 진동 강도가 큰지의 여부를 판별할 수 있기 때문에, 이상 진동을 조기에 검출할 수 있다.

또한, 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 에는, 진동이 발생하기 쉬운 압연 속도가 존재하는 경우가 있다. 예를 들어, 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 의 회전체의 회전 운동에서 기인하는 진동과, 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 의 고유 주기의 진동에서 기인하는 진동에서 공진이 발생하는 경우 등이다. 이러한 경우에는, 진동 맵이 표시하는 내용은 압연 속도에 따라 선택할 수 있는 것이 바람직하다. 이들 수법에 의해, 진동 맵 상의 특정한 피치에 있어서, 당초에는 진동으로서 명료하지 않은 진동 피크에 있어서, 수 시간에서 수 일의 시간 경과와 함께 커지는 진동 피크에 관해서는, 지지 롤 (5) 상의 마크가 진전되어 있는 것으로 판단할 수 있다.

또한, 맵 생성부 (14) 는, 상기 서술한 진동 맵을 생성하는 기능에 더하여, 데이터 변환부 (13) 가 생성한 표준 피치에 대응하는 진동 강도의 제 2 해석 데이터에 대해 주성분 분석을 실시하고, 주성분 분석의 결과에 기초하여 이상치 성분 맵을 생성하는 기능을 가져도 된다.

압연기의 이상 검출 장치 (10) 는, 데이터 변환부 (13) 에서 변환된 표준 피치마다의 진동 강도의 제 2 해석 데이터에 대해 정상적인 상태를 나타내는 기준 데이터를 사용한 주성분 분석을 실시하고, 제 2 해석 데이터의 기준 데이터에 대한 사영 (평가 데이터) 의 잔사로서 산출되는 피치마다의 이상치 성분을 특정하는 주성분 분석부 (15) 를 추가로 구비해도 된다. 평가 데이터란, 관측 데이터 (본 실시형태에서는, 제 2 해석 데이터) 를 주성분 벡터에 의해 구성되는 공간에 사영함으로써 얻어지는 데이터를 말한다. 즉, 평가 데이터는, 관측 데이터가 복수의 주성분 벡터의 각각의 방향으로 사영된 스칼라량에 의해 특정되고, 주성분 벡터의 수와 동수의 스칼라량의 정보에 의해 구성된다. 주성분 분석에 적용하는 주성분 벡터 (기준 데이터) 에 대해서는, 후술한다. 또한, 「주성분 분석」은, 상관이 있는 다수의 변수로부터 상관이 없는 소수로 전체의 분산을 가장 잘 나타내는 주성분이라고 불리는 변수를 합성하는 해석과, 미리 설정된 주성분 벡터에 의해 구성되는 공간에 대하여, 관측 데이터의 사영을 산출하는 연산의 양자의 의미로 사용되는 경우가 있지만, 본 실시형태의 주성분 분석부 (15) 가 실행하는 주성분 분석은 후자의 의미로 사용되는 것으로 한다. 즉, 본 실시형태에 있어서의 주성분 분석부 (15) 는, 미리 설정된 정상적인 상태를 나타내는 주성분 벡터 (기준 데이터) 에 의해 구성되는 공간에 대하여, 제 2 해석 데이터의 사영 (평가 데이터) 을 산출하는 기능을 구비하고, 제 2 해석 데이터와 제 2 해석 데이터의 사영 (평가 데이터) 의 차를 이상치 성분으로서 특정한다.

주성분 분석부 (15) 가 실시하는 주성분 분석에 사용하는 주성분 벡터로서 설정되는 제 1 주성분 내지 제 i 주성분 (기준 데이터) 은, 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 가 이상 진동을 발생하고 있지 않은 정상시에 얻어진 표준 피치마다의 진동 강도 (기준 진동 데이터) 에 기초하여 설정된다. 그 기준 진동 데이터에 대해, 후술하는 주성분 도출부 (16) 에서 주성분 분석을 실시하여 기준 데이터를 생성한다. 또, 주성분 도출부 (16) 가 실시하는 주성분 분석은, 상관이 있는 다수의 변수로부터 상관이 없는 소수로 전체의 분산을 가장 잘 나타내는 주성분 벡터를 합성하는 해석을 의미한다. 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 가 이상 진동을 발생하고 있지 않은 정상시란, 표준 압연 속도에 있어서, 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 중 어느 것에 있어서도 이상 진동이 발생되어 있지 않은 상태를 말한다. 또한, 이상 진동에 대해서는 후술한다. 기준 진동 데이터는, 예를 들면, 지지 롤 (5) 이 신품으로 교환되고 나서 12 시간 이내의 압연시에 측정된 진동 데이터에 대하여, 상기 서술한 주파수 해석을 실시하고, 또한 주파수 해석을 실시한 데이터를 피치마다의 진동 강도로 변환한 것이다. 기준 진동 데이터는, 이상 진동이 발생하지 않은 정상적인 진동 거동을 해석한 데이터로서, 정상 해석 데이터라고 불리는 경우가 있다. 또, 기준 진동 데이터는, 지지 롤 (5) 이 신품으로 교환되고 나서 24 시간 이내의 압연시에 측정된 진동 데이터를 해석한 것이어도 된다. 지지 롤 (5) 이 다각형 형상으로 마모될 때까지는 적어도 2 일 이상을 필요로 하여, 이상 진동은 지지 롤 (5) 이 신품으로 교환되고 나서 2 일간 정도는 발생하지 않는 것을 경험적으로 알고 있기 때문이다. 기준 진동 데이터를 취득할 때의 데이터 샘플링 시간은, 조업 중 (지지 롤 (5) 이 신품으로 교환되고 나서 24 시간을 경과한 이후) 에 이상 검출을 실시하는 경우의 데이터 샘플링 시간과 동일하게 설정하는 것이 바람직하다. 데이터 취득 주기에 대해서는, 기준 진동 데이터를 취득하는 경우와, 조업 중의 진동 데이터를 취득하는 경우에서, 상이한 주기로 설정해도 된다.

기준 진동 데이터는, 데이터 샘플링 시간 내에 취득되는 표준 피치마다의 진동 강도를 하나의 데이터 세트로 하여, 정상시에 취득되는 데이터 취득 주기마다 생성되고, 따라서, 복수의 데이터 세트를 포함하고 있다. 기준 진동 데이터에 포함되는 데이터 세트의 수는 30,000 개 이상 200,000 개 이하가 바람직하다. 이와 같이 하여 취득한 기준 진동 데이터를 사용하여, 표준 피치를 변수로 하는 주성분 분석에 의해 주성분 벡터가 도출되고, 이것을 기준 데이터라고 부른다. 구체적으로는, 후술하는 주성분 도출부 (16) 가 실시하는 주성분 분석에 의해, 상관이 있는 복수의 기준 진동 데이터를 상관이 없는 소수로 전체의 분산을 가장 잘 나타내는 주성분을 도출하고, 기준 진동 데이터의 특징량을 대표하기 위한 기여율이 높은 주성분부터 순서대로 누적하여 기여율의 누적값을 산출하고, 산출한 기여율의 누적값 (누적 기여율) 이 미리 설정한 값에 도달할 때까지 선택되는 i 개의 주성분을 기준 데이터로 한다. 여기서는, 미리 설정하는 누적 기여율을, 기준 기여율 또는 설정 기여율이라고 부른다. 본 실시형태에 있어서의 기준 기여율은, 1 (100 ％) 이하의 수치로부터 임의로 설정할 수 있다. 통상의 탠덤 압연기에서는, 기준 기여율은 0.4 (40 ％) 이상 0.7 (70 ％) 이하로 설정하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.6 (60 ％) 이상 0.7 (70 ％) 이하이다. 여기서, 기준 기여율은, 기준 진동 데이터의 진동 거동을 주성분 공간 상에서 재현하는 정도 (재현성) 에 영향을 미치는 지표이다. 기준 기여율이 지나치게 크면, 기준 진동 데이터의 진동 거동을 주성분 공간 상에서 높은 정밀도로 재현할 수 있지만, 기준 진동 데이터에 포함되는 계측 노이즈 등도 주성분 공간 상에서 재현되어 버린다. 한편, 기준 기여율이 지나치게 작으면, 기준 진동 데이터에 포함되는 계측 노이즈의 영향을 배제할 수 있지만, 기준 진동 데이터의 진동 거동에 관한 특징이 주성분 공간에 있어서 상실되는 경향이 나타난다. 기준 기여율의 바람직한 범위는, 사용하는 압연기나 강판의 압연 조건에 의존하지만, 탠덤 압연기의 이상 진동을 검출하는 목적에서는 상기 범위로 설정하는 것이 바람직하다.

기준 데이터의 도출에 있어서는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 압연기의 이상 검출 장치 (10) 의 데이터 변환부 (13) 에서 생성되는 기준 진동 데이터 (정상 해석 데이터) 를 사용하여 주성분을 도출하는 주성분 도출부 (16) 를 구비하도록 해도 된다. 주성분 도출부 (16) 는, 상관이 있는 복수의 기준 진동 데이터를 상관이 없는 소수로 전체의 분산을 가장 잘 나타내는 주성분 벡터를 특정하는 해석을 실시한다. 주성분 도출부 (16) 에서 얻어진 제 1 주성분 내지 제 i 주성분 (기준 데이터) 은 도시하지 않은 기억부에 일시적으로 보존되고, 그 후의 조업시에 주성분 분석부 (15) 로 보내져, 주성분 분석부 (15) 에 의해 조업 중에 취득되는 제 2 해석 데이터의 제 1 주성분 내지 제 i 주성분에 대한 사영 (평가 데이터) 을 산출하도록 해도 된다. 또한, 미리 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 에 있어서 채터 마크가 발생하기 쉬운 피치를 알고 있는 경우에는, 주성분 도출부 (16) 에 있어서의 주성분의 도출에 있어서, 그 피치와 동일한 정도의 표준 피치를 미리 복수 선택하고, 주성분 분석부 (15) 에 있어서의 주성분 분석에 사용하는 변수의 수를 줄여도 된다.

주성분 분석부 (15) 는, 주성분 도출부 (16) 에 의해 도출된 제 1 주성분 내지 제 i 주성분 (기준 데이터) 을 사용하여, 조업 중에 취득되는 표준 피치마다의 진동 강도를 나타내는 제 2 해석 데이터에 대해 평가 데이터를 산출하기 위한 주성분 분석을 실시한다. 구체적으로는, 주성분 분석부 (15) 는, 조업 중에 취득되는 표준 피치마다의 진동 강도를 나타내는 제 2 해석 데이터를 사용하여, 기준 데이터인 제 1 주성분 내지 제 i 주성분에 대한 사영, 및 당해 제 2 해석 데이터로부터 기준 데이터의 주성분에 대한 사영을 뺀 잔사 부분으로 분해하고, 잔사 부분을 이상치 성분으로서 특정한다. 이상치 성분은 이상치 정도나 Q 통계량이라고 불리는 경우가 있다. 주성분 분석부 (15) 가 산출하는 이상치 성분은, 정상시의 진동 거동으로부터의 편차를 나타내는 지표가 되기 때문에, 이상치 성분을 감시함으로써 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 의 이상 진동을 용이하게 검지할 수 있다.

그리고, 맵 생성부 (14) 는, 주성분 분석부 (15) 가 산출한 피치마다의 이상치 성분에 기초하여 이상치 성분 맵을 생성하는 기능을 가져도 된다. 즉, 맵 생성부 (14) 는, 주성분 분석부 (15) 가 산출한 피치마다의 이상치 성분을 시계열을 따라 배열한 진동 맵을 생성한다. 본 실시형태에서는, 이와 같이 하여 생성된 진동 맵을 이상치 성분 맵이라고 부른다. 이상치 성분 맵은, 주성분 분석부 (15) 에서 얻어진 이상치 성분을 시계열로 배열한 맵이지만, 이상치 성분은 음의 값으로서 산출되는 경우가 있기 때문에, 그러한 이상치 성분은 「0 (제로)」으로서 표시하는 것이 바람직하다. 이상치 성분이 음인 경우에는, 조업 중의 진동이 정상시에 비해 작은 것을 의미하고 있고, 이상 진동을 나타내는 것은 아니기 때문이다. 이상치 성분 맵에 의해 이상 진동이 발생하고 있는 것을 시각적으로 인식하기 쉬워진다.

맵 생성부 (14) 는, 이상치 성분의 값을 구분함과 함께, 각 구분에 색을 할당하여, 피치를 세로축, 시간을 가로축으로 한 이상치 성분 맵 (후술하는 도 4 및 도 5 참조) 을 생성해도 된다. 맵 생성부 (14) 에 의해 생성된 이상치 성분 맵은, 표시 장치 (20) 에 의해 압연기 (2) 의 조업을 관리하는 조작실 등에 표시된다. 이상치 성분 맵을 참조함으로써, 이상치 성분이 큰지 여부를 판별할 수 있기 때문에, 이상 진동을 조기에 검출할 수 있다. 혹은, 맵 생성부 (14) 는, x 축을 시각으로 하고, y 축을 피치로 하고, z 축을 이상치 성분으로 한 3 차원의 이상치 성분 맵 (후술하는 도 3 참조) 을 생성해도 된다. 이로써, 이상 진동이 서서히 커지는 경향을 용이하게 파악하는 것이 가능하게 된다.

도 1 및 도 2 를 참조하여 본 발명의 실시형태의 작용에 대해서 설명한다. 우선, 냉간 압연시 (조업시) 에 있어서의 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 의 진동이 진동계 (8A, 8B, 8C, 8D) 에 의해 계측되고, 데이터 수집부 (11) 에 있어서 진동 데이터가 수집된다 (수집 스텝). 도 7 은, 수집 스텝에 있어서, 진동계 (8A, 8B, 8C, 8D) 중, 어느 하나의 진동계 (8A, 8B, 8C, 8D) 에서 수집되는 시계열의 진동 데이터의 예이다. 이는 데이터 샘플링 시간 0.2 sec 동안에 진동계 (8A, 8B, 8C, 8D) 로부터 획득한 가속도를 진동 속도로 변환하여 나타낸 것이다. 그 후, 주파수 해석부 (12) 에 의해 진동 데이터의 주파수 해석이 실시되고, 주파수마다의 진동 강도를 나타내는 제 1 해석 데이터가 생성된다 (주파수 해석 스텝). 도 8 은, 주파수 해석 스텝에 있어서 생성되는 주파수마다의 진동 강도의 예이다. 또한, 데이터 변환부 (13) 에 있어서, 제 1 해석 데이터가 피치마다의 진동 강도를 나타내는 제 2 해석 데이터로 변환된다 (데이터 변환 스텝).

도 9 는, 데이터 변환 스텝에서 변환된 피치마다의 진동 강도를 나타내는 제 2 해석 데이터의 예이다. 데이터 변환 스텝에 의한 제 1 해석 데이터로부터 제 2 해석 데이터로의 데이터 변환은 데이터 취득 주기마다 실시된다. 그 후, 피치마다의 진동 강도로 변환된 복수의 진동 데이터 (제 2 해석 데이터) 를 시계열을 따라 배열한 진동 맵이 생성되고, 또한 그 진동 맵이 수시 갱신된다 (맵 생성 스텝). 도 10 은, 맵 생성 스텝에서 생성되는 진동 맵의 예이다. 이것은 피치마다의 진동 강도를 나타내는 제 2 해석 데이터를, 미리 설정한 시간 간격마다 시계열을 따라 배열한 것이다.

상기 실시형태에 따르면, 채터 마크를 발생시키는 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 의 이상 진동을, 높은 정밀도로 검출할 수 있다. 또한, 데이터 변환 스텝에 있어서 생성된 피치마다의 진동 강도의 제 2 해석 데이터에 대해 정상적인 상태를 나타내는 기준 데이터를 사용한 주성분 분석을 실시한다 (주성분 분석 스텝). 이로써, 제 2 해석 데이터의 기준 데이터에 대한 사영의 잔사로서 피치마다의 이상치 성분이 산출된다. 이와 같이, 설비 본래가 갖는 특성, 예를 들어 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 의 기어의 맞물림에 의해 자연스럽게 발생하는 진동 성분이나, 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 의 베어링의 진동 특성을 정상시의 기준 진동 데이터의 특징량을 대표하는 주성분 벡터로서 특정해 둠으로써, 이상이 있는 진동만을 두드러지게 하는 해석이 가능해진다.

구체적으로는, 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 의 이상 진동은, 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 의 고유 진동이나 베어링 불량, 기어의 맞물림, 커플링 불량, 혹은 덜컹거림 등에 의한 기기의 회전에서 기인하는 진동이 많다. 이 때문에, 종래의 이상 진동의 검출은, 특정 주파수의 진폭이 어느 일정한 임계값을 초과하는지 여부에 따라 실시되고 있다. 한편, 채터 마크가 발생하는 경우, 채터 마크가 발생하기 전의 시점부터 채터 마크의 피치에 상당하는 주파수에 있어서, 미소한 진동이 발생하고 있고, 시간이 경과할 때마다 점차로 진동이 커져, 그것에 수반하여 진동에서 기인하는 금속대 (S) 의 표면에 있어서의 결함이 점차 크게 성장해 간다. 즉, 설비에서 기인하는 미소한 진동이 먼저 발생하고, 그 후에 금속대 (S) 의 표면에 채터 마크가 발생한다. 그러나 실제의 조업 중에는, 하나의 금속대 (S) 의 길이 방향에서 압연 속도가 변화하고, 상이한 금속대 (S) 마다에서도 설정되는 압연 속도가 변화하기 때문에, 특정한 주파수에 착안하고 있었던 것만으로는 이상 진동에 도달하기 전의 시점에서의 미소한 진동을 검지하는 것이 곤란하였다. 이에 대하여, 본 실시형태에서는, 주파수마다의 진동 강도를 나타내는 제 1 해석 데이터를, 표준 피치마다의 진동 강도를 나타내는 제 2 해석 데이터로 변환하고, 제 2 해석 데이터에 기초하여 맵 생성 스텝에 있어서, 진동 맵 또는 이상치 성분 맵을 생성한다. 그 때문에, 특정 피치에 대응한 진동이 서서히 커져 가는 상황을 조기에 시각적으로 인식할 수 있다.

상기한 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 의 이상 진동 검출 방법을 사용하여, 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 마다 미리 감시해야 할 표준 피치 (이하, 감시 피치라고 기재한다) 를 설정하고, 설정한 감시 피치에 있어서의 진동 강도가, 미리 설정된 한계 진동 강도를 초과한 경우에, 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 의 지지 롤 (5) 등 압연기의 이상 진동의 원인이 되고 있는 회전체를 교환하도록 해도 된다 (지지 롤 교환 스텝). 감시 피치는, 금속대 (S) 를 압연한 경우에, 금속대 (S) 의 표면에 채터 마크가 발생하기 쉬운 피치이며, 이것은, 경험상 혹은 실험에 의해 구할 수 있다. 구체적으로는, 채터 마크는 금속대 (S) 의 표면에 발생하는 주기적인 모양 형상의 결함이기 때문에, 금속대 (S) 의 검사 공정에 있어서 채터 마크의 피치를 특정할 수 있다. 따라서, 검사 공정에 있어서 특정된 채터 마크의 피치를 감시 피치로서 설정해도 된다. 감시 피치는, 특정한 수치로 설정해도 되고, 혹은, 채터 마크가 생기는 피치의 수치 범위로서 설정해도 된다. 예를 들어, 채터 마크가 생기기 쉬우며 피치 30 mm 인 경우에, ±10 ％ 의 수치 범위로서, 27 mm 이상 33 mm 이하를 감시 피치로 설정해도 된다. 감시 피치의 범위는, 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 의 조업 실적으로부터 경험에 의해 파악되는 채터 마크의 피치의 편차를 고려하여 결정하면 된다.

상기한 한계 진동 강도는, 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 의 진동에서 기인하여 금속대 (S) 의 표면에 발생한 결함이, 금속대 (S) 의 제품으로서 품질상 문제가 될 가능성이 있는 진동 강도를 의미하고 있다. 즉, 한계 진동 강도는, 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 에서 발생하는 진동으로서, 허용할 수 있는 진동 강도의 상한값을 의미하고 있다. 구체적으로는, 특정한 피치에서 과대한 진동이 발생하면, 금속대 (S) 에 채터 마크가 발생하여, 금속대 (S) 의 외관상의 불량이 될 가능성이 있다. 그 때문에, 피치마다의 진동 강도의 실적 데이터를 미리 취득해 두고, 금속대 (S) 의 제품으로서의 출하 기준과 상기 진동 강도의 실적 데이터에 기초하여, 금속대 (S) 의 제품으로서 품질상의 문제가 발생하지 않는 진동 강도의 상한값을 한계 진동 강도로서 설정하면 된다. 또한, 상기 서술한 금속대 (S) 의 제품으로서 품질상의 문제를 일으킬 가능성이 있는 진동 즉, 한계 진동 강도를 초과하는 진동이, 본 발명의 실시형태에 있어서의 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 의 이상 진동에 상당하고 있다. 또한, 진동이 발생하지 않은 상태나, 진동은 발생했지만 이상 진동에는 도달하지 않은 상태가, 본 발명의 실시형태에 있어서의 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 의 정상시나 정상적인 상태에 상당하고 있다.

그리고, 상기와 같이 설정한 감시 피치와 한계 진동 강도에 기초하여, 상기한 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 의 이상 진동 검출 방법에 의해 진동 맵 또는 이상치 성분 맵을 생성한다. 이들 진동 맵 또는 이상치 성분 맵에 있어서, 해당하는 피치의 진동 강도가 한계 진동 강도를 초과하는 경우에, 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 의 조업을 일단 정지하고, 이상 진동이 발생한 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 의 이상 진동의 원인이 되고 있는 회전체를 교환한다. 특히, 압연기의 이상 진동을 발생시키는 원인은 많은 경우, 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 의 지지 롤 (5) 인 경우가 많기 때문에, 이상 진동이 발생한 스탠드의 지지 롤 (5) 을 교환하면 된다. 이로써, 복수의 금속대 (S) 를 장기간 압연하는 경우라도, 특정한 피치에 있어서 발생하는 이상 진동을 방지한 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 의 조업을 실현할 수 있다. 또한, 이러한 압연에 의해, 금속대 (S) 의 표면에 채터 마크가 발생하지 않는, 외관이 우수한 금속대 (S) 를 제조할 수 있다.

또한, 채터 마크가 발생하는 원인이 되는 이상 진동의 진동원은, 상하 어느 한쪽의 지지 롤 (5) 의 표면에 발생하는 채터 마크와 동일 피치의 미세 마크인 경우가 많다. 그 경우, 지지 롤 (5) 상의 미세 마크에서 기인하는 진동과 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 의 진동이 소정의 압연 속도로 공진하면, 상기 미세 마크가 서서히 명료해져 가는 동시에, 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 의 진동이 커져 간다. 그래서, 본 발명의 실시형태에서는, 진동 데이터를 일정 시간 간격 (데이터 취득 주기마다) 으로 주파수 해석하여, 그 일정 시간 간격에 있어서의 주파수와 진동 강도의 관계를 산출해 둔다. 그리고, 그 주파수를 압연 속도에 기초하여 표준 피치로 환산하고, 표준 피치와 진동 강도의 관계를 진동 맵으로서 생성 및 표시함으로써, 경시적으로 감시할 수 있도록 하였다.

또한, 진동 데이터에는, 베어링이나 기어의 맞물림 주파수 등, 일정한 피치의 진동을 발생시키는 많은 다른 요인의 진동도 가해지고 있어, 처음부터 명료한 채터 마크의 진동 피크를 얻을 수 있는 경우는 없다. 그래서, 주성분 분석의 방법을 사용하여 채터 마크의 진동 피크를 그 밖의 요인으로부터 준별 (峻別) 한 이상치 성분 맵을 생성하도록 해도 된다.

실시예 1

이하에 본 발명의 실시예를 나타낸다. 실시예 1 에서 사용한 것은 5 대의 압연기 (5 스탠드) 로 이루어지는 탠덤 압연기로, 각 압연기의 오퍼레이터측의 하우징 상부 및 모터측의 하우징 상부의 각각에 압전 소자로 이루어지는 진동계를 장착하였다. 공시재는 극저탄소강에서부터 고장력강까지 다양하고, 입측 두께 2 mm 이상 5 mm 이하, 출측 두께 0.6 mm 이상 2.4 mm 이하, 강판폭은 850 mm 이상 1880 mm 이하인 것을 복수 코일 사용하였다. 또, 채터 마크를 발생시키는 이상 진동의 식별은 최종 스탠드 (강판의 압연 방향에서 가장 하류에 위치하는 제 5 스탠드) 의 압연기의 하우징에 있어서 계측된 진동 데이터에 기초하여 실시하였다. 구체적으로는, 데이터 샘플링 시간을 0.2 sec 로 설정하고, 데이터 취득 주기를 1 sec 로 설정하여 데이터 수집부 (11) 에 의해 진동 데이터를 수집하였다. 그리고, 주파수 해석부 (12) 에 의해 푸리에 변환을 실시한 진동 데이터 (제 1 해석 데이터) 를, 데이터 변환부 (13) 에 있어서, 표준 피치에 있어서의 진동 강도 (제 2 해석 데이터) 로 환산하였다.

또한, 실시예 1 에서는, 최종 스탠드에 설치한 2 대의 진동계 중, 오퍼레이터측의 하우징 상부에 설치한 진동계를 사용하여 이상 검출을 실시하였다. 본 실시예에서는, 데이터 변환부 (13) 에 의해 생성한 표준 피치마다의 진동 강도에 대하여, 주성분 분석부 (15) 에 있어서 이상치 성분을 산출하고, 맵 생성부 (14) 에 있어서 이상치 성분 맵을 생성하였다. 또한, 진동계의 샘플링 주파수 2000 Hz 에 대해 0 Hz 내지 1000 Hz 까지의 주파수대에 있어서, 5 Hz 마다 주파수를 선택하고, 그들 주파수를 기준 주파수로 하였다. 표준 압연 속도는 600 m/min 으로 설정하였다. 이로써 표준 피치로서 201 개의 피치가 설정되었다. 그리고, 사용한 탠덤 압연기의 지지 롤을 신품으로 교환한 후의 2 일 동안에 기준 진동 데이터를 수집하고, 주성분 도출부 (16) 에 있어서 22 개의 주성분 (기준 데이터) 을 도출하여, 주성분 분석부 (15) 에 기억시켰다. 기준 진동 데이터를 수집한 후에는, 탠덤 압연기의 조업 중의 진동 데이터를 수집하고, 주성분 분석부 (15) 에 있어서 이상치 성분을 수시 산출하여, 맵 생성부 (14) 에 있어서 이상치 성분 맵을 수시 갱신하고, 표시 장치 (20) 에 의해 이상치 성분 맵을 탠덤 압연기의 조작실 내에 표시하였다.

도 3 은, 실시예 1 에 있어서의 이상치 성분 맵의 일례로서 최종 스탠드의 진동 데이터와 조업 중의 압연 속도에 기초하여 생성한 이상치 성분 맵을 나타내는 도면이다. 또한, 도 3 에 있어서, 기준 진동 데이터의 수집을 완료한 후부터 약 2 주간, 즉, 압연 기간 약 9 일간, 압연 길이 약 5600 km 의 진동 데이터에 대해 주성분 분석 및 이상치 성분의 추출을 실시하고, 시간축 방향의 데이터를 솎아내어 100 sec 마다로 하였다. 도 3 에서는, 전후의 코일을 접합시킨 용접점 통과시의 데이터도 포함되어 있으므로, 때때로, 전체 피치에 걸쳐 큰 진동이 발생하고 있는 것을 확인할 수 있다. 또한 특정 피치 (표준 피치. 도 3 에, 테두리가 검고, 테두리의 내측 부분이 백색 화살표로 나타내는 피치) 에 있어서, 시간의 경과에 수반하여 진동 강도가 증대되고 있는 것, 즉 시간의 경과에 수반하여 이상 진동이 성장하고 있음을 알 수 있다. 실제로, 본 데이터 채취 후에도 압연을 계속한 결과, 1 일 후에 해당 표준 피치에서 채터 마크가 발생하였다.

실시예 2

실시예 2 에서 사용한 압연기는 4 스탠드로 이루어지는 탠덤 압연기로, 각 스탠드의 오퍼레이터측의 하우징 상부와 모터측의 하우징 상부의 각각에 압전 소자로 이루어지는 진동계를 장착하였다. 강종, 강판 두께, 판폭은 실시예 1 과 동일한 조건으로 하고, 압연량은 실시예 1 과 동일한 정도이다. 채터 마크를 발생시키는 이상 진동의 식별은, 강판의 압연 방향에서 상류측으로부터 세어 3 대째의 압연기 (제 3 스탠드) 의 하우징에 있어서의 오퍼레이터측 하우징 상부에 설치된 진동계의 데이터를 기초로 하여 실시하였다. 데이터 샘플링 시간, 데이터 취득 주기, 기준 주파수는 실시예 1 과 동일한 조건으로 하였다. 단, 하우징의 특성에 의해 진동을 검출할 수 없다고 생각되는 주파수 이상의 진동은 무시하였다.

도 4 는, 실시예 2 에 있어서의 이상치 성분 맵의 일례를 나타내는 도면으로서, 구체적으로는, 조업 중의 압연 속도의 조건을 한정하지 않고, 모든 압연 속도를 포함하는 조업 데이터로부터 얻어진 이상치 성분 맵의 예이다. 도 4 에서는, 이상치 정도의 대소를 농담에 의해 표시하고 있다. 이 이상치 성분 맵에 있어서, 채터 마크가 전혀 발생하지 않은 시기와, 채터 마크가 발생한 시기를 도면 중에 표시하고 있다. 주성분 분석에서는, 공시재 중, 지지 롤을 교환하고 나서 1 일분의 데이터를 기준 진동 데이터로 하였다. 그 때, 정상시의 진동 데이터는, 압연 속도를 50 mpm (m/min) 별로 구분하고, 각 구분된 압연 속도를 사용하여 기준 주파수를 표준 피치로 환산하여, 압연 속도의 구분마다 표준 피치를 설정하였다. 이로써 압연 속도의 구분마다 주성분 (기준 데이터) 이 도출되었다. 이 때, 압연 속도마다 설정 기여율을 「0.5」로 설정하여 기준 데이터로서 추출해야 할 복수의 주성분을 압연 속도의 구분마다 선택하였다. 이로써 주성분 분석부 (15) 에는, 압연 속도의 구분에 대응지어진 주성분이 기억되었다. 그 후, 조업 중의 압연기의 진동 데이터 (제 2 해석 데이터) 를 대상으로, 주성분 분석부 (15) 가 각 표준 피치에 대응하는 이상치 성분을 계산하였다. 또한, 주성분 분석부 (15) 에 의한 이상치 성분의 산출은, 조업 중의 압연 속도에 대응한 주성분이 선택되고, 선택된 주성분을 사용하여 압연 속도마다의 조업시의 데이터에 대해 수시 산출되었다. 여기서, 표준 피치의 이상치 정도는 음의 값을 취할 수도 있는데, 이들은 「0」으로서 도 4 에 표시하고 있다.

도 4 에 있어서, 채터 마크로서 나타난 피치에 있어서, 채터 마크가 나타나기 전에 큰 이상치 성분이 출현하고 있다. 그것 이외의 부분에 있어서도 때때로 큰 이상치 정도가 나타나는 경우가 있지만, 시간이 경과해도 항상 나타나는 것은 이 피치이기 때문에, 시각적으로 이상 진동인 것을 알 수 있다.

도 5 는, 실시예 2 중 압연 속도 800 mpm 이상 850 mpm 이하의 조건으로 한정하여 취득된 조업시의 진동 데이터로부터 생성된 이상치 성분 맵을 나타내는 도면이다. 도 5 와 같은 압연 속도를 한정한 이상치 성분 맵을 작성하여 표시함으로써, 채터 마크가 발생하기 이전부터 해당 진동이 이상인 것을 판정할 수 있어, 채터 마크 발생 전에 대책을 취하는 것이 가능해진다.

본 발명의 실시형태는 상기 실시형태에 한정되지 않고, 다양한 변경을 추가할 수 있다. 예를 들어, 도 3 에 있어서, 이상치 성분에 대응시킨 색의 농담을 사용하여 3 차원적인 표시를 실시하는 경우에 대해 예시하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 진동 강도마다 지정한 색을 사용하여 표시하는 방법, 또는, 상기 색의 농담을 사용하여 3 차원적인 표시를 실시하는 방법과 상기 진동 강도마다 지정한 색을 사용하여 표시하는 방법의 양방을 사용하는 등의 표시를 실시할 수 있다. 이들 수법에 의해, 당초에는 진동으로서 명료하지 않은 피치에 있어서, 수 시간 내지 수 일의 경과와 함께 커지는 진동 피크에 관하여, 지지 롤의 마크가 진전되어 있는 것 등을 판단할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시형태에서는, 금속대 (S) 는 냉연 강판인 경우에 대하여 예시하고 있지만, 금속대 (S) 는 스테인리스 강재여도 되고, 열연 강판이어도 된다. 또한 각 압연기 (2A, 2B, 2C, 2D) 는, 동일한 구성이 아니어도 되며, 예를 들어 압연기의 형식으로서 4 단식 압연기와 6 단식 압연기가 혼재되어 있어도 된다.

실시예 3

본 발명의 실시예 3 으로서, 실시예 1 에서 사용한 탠덤 압연기를 사용하여, 실시예 1 과 동일한 조건으로, 압연기의 이상 진동의 검출을 실시하였다. 또한, 본 실시예 3 은, 상기 실시예 1, 2 와는 달리, 주성분 분석부 (15) 를 사용하지 않고, 데이터 변환부 (13) 에 의해 생성한 피치마다의 진동 강도의 해석 데이터에 기초하여, 맵 생성부 (14) 에 의해 진동 맵을 생성한 예이다.

본 실시예 3 에 있어서도, 실시예 1 과 마찬가지로, 데이터 수집부 (11) 에 의해 최종 스탠드의 오퍼레이터측의 하우징 상부에 설치한 진동계의 데이터를 취득하였다. 데이터 수집부 (11) 가 실시하는 수집 스텝에서는, 데이터 샘플링 시간을 0.2 sec 로 하여, 진동계로부터 취득한 가속도를 진동 속도로 변환한 진동 데이터를 취득하였다. 주파수 해석부 (12) 에서는, 시계열의 진동 데이터에 대하여 푸리에 변환을 실시함으로써, 주파수마다의 진동 강도로 이루어지는 제 1 해석 데이터를 취득하였다. 주파수 해석부 (12) 가 실시하는 주파수 해석 스텝에서는, 진동계의 샘플링 주파수 2000 Hz 에 대하여 0 Hz 내지 1000 Hz 까지의 주파수대에 있어서, 5 Hz 마다 주파수를 선택하고, 그들 주파수를 기준 주파수로 하였다. 데이터 변환부 (13) 가 실시하는 데이터 변환 스텝에서는, 표준 압연 속도를 600 m/min 으로 하여, 201 개의 표준 피치가 설정되고, 피치마다의 진동 강도에 관한 데이터 (제 2 해석 데이터) 를 데이터 취득 주기마다 취득하였다. 그리고, 맵 생성부 (14) 가 실시하는 진동 맵 생성 스텝에서는, 데이터 변환 스텝에서 취득된 진동 강도의 크기를 그레이 스케일에 있어서의 농담으로 나타낸 제 2 해석 데이터에 대한 진동 맵을 생성하였다. 이와 같이 하여 생성된 진동 맵을 도 11 에 나타낸다. 도 11 에서는, 미리 탠덤 압연기의 지지 롤을 교환한 시점을 가로축으로 나타내는 시간의 원점으로 하여, 표준 피치마다의 진동 강도를 시계열로 배열한 것이다.

도 11 에 나타내는 진동 맵의 예에서는, 진동 데이터의 계측을 개시한 시점 (0 초) 부터 6,000 초에 걸쳐서는, 표준 피치 33 mm 의 부근에서는, 비교적 큰 진동이 단속적으로 발생하고 있는 것을 알 수 있지만, 현저한 진동인 이상 진동에는 도달하지 않았다. 그러나, 개시 시점으로부터 10,000 초를 초과하면, 표준 피치 33 mm 에 대응한 진동이 증대되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 개시 시점으로부터 15,000 초를 초과하면, 표준 피치 33 mm 부근의 진동이 현저하게 나타나고 있는 것을 확인할 수 있다. 그리고, 그 시점 (15,000 초) 에서 압연된 금속대 (S) 의 표면의 관찰로부터는, 표준 피치 33 mm 에 대응하는 피치에서 금속대 (S) 의 표면에 채터 마크가 발생되어 있는 것이 확인되었다.

이어서, 본 실시예 3 에 의한 이상 진동 검출 방법을 검증하기 위해 실시한 비교예에 대해 설명한다. 비교예에서는, 상기 본 실시예 3 에서 취득한 진동 데이터와 동일한 데이터를 사용하여, 주파수 해석부 (12) 에 의한 주파수마다의 진동 강도를 취득하였다. 도 12 는, 주파수마다의 진동 강도를 시계열을 따라 배치하여 작성한 제 1 해석 데이터에 대한 진동 맵의 일례를 나타내는 도면이다. 또한, 도 12 에는, 진동의 주파수마다의 진동 강도의 크기를, 색의 농담에 의해 표시하고 있다. 도 12 를 참조하면, 실시예 3 에 있어서 채터 마크가 검출된 피치 33 mm 에 대응하는 주파수대는, 압연 속도에 따라 변화하지만 대략 50 Hz 이상 100 Hz 이하였다. 또한, 도 12 의 맵에서는, 개시 시점 (0 초) 부터 6,000 초에서는, 주파수 50 Hz 와 250 Hz 근방에서 진동 강도가 높은 경향이 보인다. 그러나, 개시 시점으로부터 15,000 초를 초과하면, 진동 강도가 높은 주파수는, 100 Hz 이상 150 Hz 이하의 주파수대로 되어 있다. 또한, 개시 시점으로부터 20,000 초를 초과하면, 실시예 3 에 있어서 채터 마크가 검출된 피치 33 mm 에 대응하는 50 Hz 이상 100 Hz 이하의 주파수대에서 진동 강도는 커지는 경향이 있지만, 150 Hz 이상 200 Hz 이하의 주파수대에 있어서의 진동 강도도 증대되고 있다. 또, 150 Hz 이상 200 Hz 이하의 주파수대에서 진동 강도가 높은 경향이 보이지만, 그 주파수대에서는, 시간의 경과에 수반하는 진동 강도의 변동이 커, 특정한 주파수대를 미리 특정하여, 이상 진동을 판별하는 것이 곤란하였다.

이상의 결과로부터, 미리 채터링이 발생하는 주파수나 주파수대를 특정하고, 그 주파수나 주파수대에 있어서의 진동 강도를 검출하는 방법에서는, 미소한 진동에서 기인하는 채터 마크의 발생을 조기에 파악하는 것이 곤란하였다. 이에 대하여, 본 실시예 1 내지 3 과 같이, 압연 속도에 기초하여 주파수마다의 진동 강도를 표준 피치마다의 진동 강도로 변환하고, 이것을 시계열을 따라 배열한 진동 맵을 생성하면, 금속대 (S) 마다 압연 조건이 상이해도, 이상 진동이 서서히 명료해지는 모습을 시각적으로 파악할 수 있다. 그 때문에, 압연기에서 발생하는 이상 진동을 확실하게 검출할 수 있는 것을 알 수 있었다.

1 : 압연 설비
2A, 2B, 2C, 2D : 압연기
3 : 하우징
4 : 워크 롤
5 : 지지 롤
6 : 구동 장치
7 : 소경 롤
8A, 8B, 8C, 8D : 진동계
10 : 압연기의 이상 검출 장치
11 : 데이터 수집부
12 : 주파수 해석부
13 : 데이터 변환부
14 : 맵 생성부
15 : 주성분 분석부
16 : 주성분 도출부
20 : 표시 장치
S : 금속대

Claims

한 쌍의 워크 롤과 상기 워크 롤을 지지하는 복수의 지지 롤을 갖는 압연기의 이상 진동 검출 방법으로서,
상기 압연기의 진동 데이터를 수집하는 수집 스텝과,
상기 진동 데이터의 주파수 해석을 실시하여, 주파수마다의 진동 강도를 나타내는 제 1 해석 데이터를 생성하는 주파수 해석 스텝과,
압연 속도에 기초하여, 상기 제 1 해석 데이터를 피치마다의 진동 강도를 나타내는 제 2 해석 데이터로 변환하는 데이터 변환 스텝과,
복수의 상기 제 2 해석 데이터를 시계열을 따라 배열한 진동 맵을 생성하는 맵 생성 스텝을 구비한 압연기의 이상 진동 검출 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 해석 데이터에 대해 정상적인 상태를 나타내는 기준 데이터를 사용한 주성분 분석을 실시하여, 상기 제 2 해석 데이터의 상기 기준 데이터에 대한 사영의 잔사로서 산출되는 피치마다의 이상치 성분을 특정하는 주성분 분석 스텝을 추가로 구비하고,
상기 맵 생성 스텝은, 상기 주성분 분석 스텝에 의해 추출된 복수의 피치마다의 이상치 성분을 시계열을 따라 배열한 이상치 성분 맵을 추가로 생성하는, 압연기의 이상 진동 검출 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 주성분 분석 스텝에 있어서, 상기 기준 데이터로서 사용하는 복수의 주성분은, 정상적인 상기 압연기에 의해 압연을 실시했을 때에 취득한 정상 해석 데이터를 주성분 분석했을 때에, 주성분의 기여율의 누적값이 기준 기여율 이상이 되도록 설정되어 있는, 압연기의 이상 진동 검출 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 압연기는 냉간 압연기인, 압연기의 이상 진동 검출 방법.
한 쌍의 워크 롤과 상기 워크 롤을 지지하는 복수의 지지 롤을 갖는 압연기의 이상 검출 장치로서,
상기 압연기의 진동 데이터를 수집하는 데이터 수집부와,
상기 진동 데이터의 주파수 해석을 실시하여, 주파수마다의 진동 강도를 나타내는 제 1 해석 데이터를 생성하는 주파수 해석부와,
압연 속도에 기초하여, 상기 제 1 해석 데이터를 피치마다의 진동 강도를 나타내는 제 2 해석 데이터로 변환하는 데이터 변환부와,
복수의 상기 제 2 해석 데이터를 시계열을 따라 배열한 진동 맵을 생성하는 맵 생성부를 구비한 압연기의 이상 검출 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 제 2 해석 데이터에 대해 정상적인 상태를 나타내는 기준 데이터를 사용한 주성분 분석을 실시하여, 상기 제 2 해석 데이터의 상기 기준 데이터에 대한 사영의 잔사로서 산출되는 피치마다의 이상치 성분을 특정하는 주성분 분석부를 추가로 구비하고,
상기 맵 생성부는, 상기 주성분 분석부에 의해 추출된 복수의 피치마다의 이상치 성분을 시계열을 따라 배열한 이상치 성분 맵을 추가로 생성하는, 압연기의 이상 검출 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 압연기의 이상 진동 검출 방법을 사용하여,
상기 압연기에 대응하는 감시 피치를 미리 설정하고, 상기 맵 생성 스텝에서 생성하는 진동 맵 또는 이상치 성분 맵의 상기 감시 피치에 있어서의 진동 강도가, 미리 설정된 한계 진동 강도를 초과한 경우에, 상기 압연기의 지지 롤을 교환하는 지지 롤 교환 스텝을 포함하는, 압연 방법.
제 7 항에 기재된 압연 방법을 사용하여, 금속대를 제조하는 스텝을 포함하는, 금속대의 제조 방법.