KR810000947B1 - 압연기의 판두께 자동제어 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

압연기의 판두께 자동제어 방법

제1도는 본 발명의 1실시예에 대한 설명도

제2도는 출측판두께 편차에 대한 수정계수(修正係數)와의 관계를 나타내는 일예이다.

제3도는 실험적으로 만든 계단모양의 입측판(入側板)두께 편차를 가진 판재를 본 발명에 의한 방법으로 압연한 시험결과를 나타낸 그림.

제4도는 본 발명에 의한 방법과 종래기술에 의한 방법과의 비교 데이터이다.

본 말명은 판재(板材)의 판두께를 측정하는 두께 게이지 및 스트립(strip)의 통판속도(通板速度)를 검출하는 수단을 압연기의 입측(入側)과 출측(出側)에 설치하며, 압연기 입측에 있어서의 판두께 편차에 따라서 압연로울 압하량(壓下量)을 예측제어하는 제어계(制御系) 및 판두께 편차의 발생부가 압연기를 통과하는 시간에 맞추어서 압하시간을 설정하는 제어계를 가진 압연기에 있어서, 압연기 입측두께 게이지의 편차량에 따라 필요한 압연로울의 압하량을 예측하고, 이 예측량에 의하여 압하량을 제어하고 동시에, 이제어에 의하여 압연된 부분의 판두께 편차를 압연기 출측두께 게이지로 검출하며, 이 판두께 편차에 따라 예측압하량(豫測壓下量)을 수정하는 판두께 자동제어방법(自動制御方法)에 관한 것이다.

압연기의 판두께 자동 제어방법으로서, 종래에는 대별하여 압연기출측 판두께를 측정하는 출측두께 게이지의 편차신호에 따라서 압하량 또는 장력을 수정하는 피이드백(feed back)방식, 압연하중의 변동을 하중검출기에 의하여 측정하고, 그 변동량에 따라 압하량을 수정하는 게이지 미터방식, 압연로울구간극의 변동을 변위측정기에 의하여 압연로울축수(軸受)를 통하여 측정하고, 그 변동량에 따라 압하량을 수정하는 변위직독식(變位直讀式)등이 알려져 있다. 그러나, 이들의 어느 것도 엄밀하게 말한다면, 제어계의 응답지연이 있기 때문에, 비교적 판두께의 변동이 완한한 경우를 제외하고는 충분한 효과를 발휘할수 없는 결점이 있었다.

근년, 이에 대한 결점을 해결하는 방법으로서, 예컨데, 특공소 50-5664호에 의하면 판두께를 측정하는 두께 게이지 및 스트립의 통판속도를 검출하는 수단을 압연기의 입측과 출측에 갖추고, 압연기 입측에 있어서의 판두께를 검출하여 압하(壓下) 혹은 장력제어등에 의하여 판두께를 예측제어하고, 동시에 출측판두께 및 압연하중을 검출하며, 상기 입측판두께와의 관계로부터 예측제어계의 관계를 수정하고, 출측의 정상(定常)판두께 편차에 대해서는, 종래 기술의 피이드백방식을 병용하는 자동판두께 자동 제어방법이 제안되고 있다.

그러나 이 방법에서는 검출대상이 많고, 그 때문에 검출장치, 제어장치가 복잡하게 되어, 고가로 될뿐만 아니라, 제어함수(制御函數)가 한정되어 있기 때문에, 그것이외의 인자에 의하여 발생한 편차는 보정할 수 없는 결점을 지니고 있었다.

본 발명은 상기 결점을 제거하기 위하여 이루어진 것이다.

본 말명의 주목적은 판재를 압연하는 압연기에 있어서, 피이드 포워드(feed forward) 제어를 간단하게, 그리고 응답이 빠른, 고정도(高靖度)의 압연을 행할 수가 있는 신규의 판두께 자동 제어방법을 제공하는데 있다.

따라서, 종래기술에 있어서는 예측제어를 위한 관계식이, 압연기전후에 있어서의 스트립통판속도(通板速度)와 판두께의 적(積)즉 체적이 동등하다거나 기타의 압연이론 등으로부터 유도되고 있었는데 대하여 본 발명의 근본사상은 압연기전후의 판두께 편차에만 착안하고, 판두께 편차에 미치는 압연로울의 장력압연하중, 유막두께, 편심, 압연재의 불균질등의 영향인자를 블랙복스(black box)로 하여, 매우 간단하게 판두께를 자동제어하려고 하는 것이다.

본 발명의 특징은, 판재의 판두께를 측정하는 두께 게이지 및 스트립의 통판속도를 검출하는 수단을 압연기의 입측과 출측에 설치하고, 압연기입측에 있어서의 판두께의 편차에 따라서 압연 로울의 압하량을 예측제어하는 제어계 및 판두께 편차의 발생부가 압연기를 통과하는 시간에 맞추어서 압하시간을 설정하는 제어계를 가진 판재를 압연하는 압연기에 있어서의 판두께 자동 제어방법에 있어서, 압연기 입측두께 게이지의 편차량에 따라서, 필요한 압연로울의 입하량을 예측하여, 이 예측량에 의하여 압연량을 제어함과 동시에, 이 제어에 의하여 압연된 부분의 판두께 편차를 압연기 출측두께 게이지로 검출하고, 이 판두께 편차에 응하여 예측압하량을 수정하는 방법이다.

또 본 수정방법은 압연기 입측두께 게이지의 편차량의 부호와 압연기출측 두께 게이지의 편차량의 부호를 적산(積算)하고, 이 적산한 부호가 정(正)의 경우에는 예측제어계수에 있는 수정치를 가산하고, 이 적산한 부호가 부(負)의 경우에는 어떤 수정치를 감산하여, 예측압하량을 수정한다.

이하, 본 발명의 1실시예에 대하여 도면에 따라 설명하기로 한다.

(단, 본원 발명은 실시예에만 한정되는 것이 아님)

제1도에 있어서(1)은 압연기(A)의 압연기로울로서, 압하장치(2)에 의하여 압하량이 제어되며, 양호울(1),(1)사이의 간극이 조절되고, 이 압연로울러(1)의 사이를 통과하는 압연재(3)가 소정의 두께로 압연된다. (4)는 입측장입용 리일(reel)(5)는 권취리일이다. (6)은 압연로울(1)의 입측에 설치되고, 압연재(3)의 입측에서의 판두께를 측정하는 입측두께 게이지, (7)은 압연로울(1)의 출측에 설치되며, 압연재(3)의 출측의 판두께를 측정하는 출측두께 게이지이다.

(8)은 입측펄스 발진기로, 이 입측펄스발진기(8)는 입측의 압연재에 접촉하고, 압연재(3)의 진행과 더불어 회전하는 터치로울러(9)에 의하여 회전구동되고, 압연재(3)가 어떤 일정거리를 진행할때마다 펄스를 발생한다.

(10)은 출측펄스발진기로, 이 출측펄스발진기(10)는 출측의 압연재에 접촉하여 압연재(3)의 진행과 더불어 회전하는 터치로울러(9)에 의하여 회전구동되고, 압연재(3)가 일정거리를 진행할때마다 펄스를 발생한다.

(12)는 제어장치로, 입측과, 출측의 각 펄스발진기(8)(10)의 출력펄스를 받는 동시에, 입측 및 출측의 두께 게이지(6)(7)의 압연재(3)의 두께에 비례한 출력신호가 증폭기(13)(14)를 통하여 입력된다.

제어장치(12)는 입측두께 게이지(6)로 측정한 압연재의 위치가 바로 압연로울(1)바로 밑에 도달하는 시점에서 최적의 로울간극이 되도록 후기의 작용에 의하여 압하장치(2)를 제어한다.

입측두께 게이지(6)의 측정점과 압연로울(1)의 중심까지의 거리는 고정데이터로서 미리 제어장치(12)내에 설정된다.

따라서, 입측펄스발진기(8)가 발하는 펄스로부터 몇펄스째에 입측두께 게이지(6)로 측정된 압연재위의 점이 압연로울 바로밑에 도달하는 가가 연산(演算)된다.

한편, 제어장치(12)로부터 압하량의 제어지령이 출력되고 압하장치(2)가 작동하여 압연로울(1),(1)의 간극이 변화하기 시작할때까지의 시간은 고정데이터로서 미리 제어장치(12)내에 설정된다. 마찬가지로 입측 및 출측의 두께게이지(6)(7)의 두께 측정 개시로부터 두께 게이지용 증폭기(13)(14)가 출력을 발생할때까지의 시간도 고정데이터로서 미리 제어장치(12)내에 설정된다.

압연재가 진행하면 입측터치로울(9)에 의하여 회전하는 입측펄스발진기(8)가 일정간격으로 펄스를 발생한다. 미리 설정된 펄스 수마다, 입측두께 게이지(6)에 의하여 측정되는 입측판두께의 표준판두께에 대한 편차량 △H₁(이하 입측판두께편차량이라 한다)를 제어장치(12)에 샘플링하여 기억시킨다.

입측판두께 편차량 △H₁과 압연로울(1)(1)의 간극의 예측제어량 △S=이란 일반으로 △H₁의 함수.

k는 예측제어계수

로서 표시되며, (1)의 연산식은 제어장치에 기억되어 있으며, 제어장치(12)는 입측두께 게이지(6)로부터의 입력에 의하여(1)색을 연산하고, 그 결과를 기억한다.

(1)식에 의하여 예측제어량 △S이 산출되는 한편, 제어장치(12)는 압하장치(2)계의 지연시간과 두께게이지외 편차신호출력계의 지연시간을 알고, 입측두께게이지(6)에 의하여 측정된 압연재의 같은 위치가 압연로울(1)바로밑에 도달하는 시간을 연산하며, 압연로울의 예측 제어량에 의한 압하의 시기와 상기 압연재의 같은 위치가 압연로울 바로밑에 도달하는 시기가 합치 하도록 상기 예측제어량 △S를 출력한다.

이 예측제어량 △S이 압하장치(2)에 주어지면 압연로울(1)의 로울간극은 △S만큼 변화하여, 압연재(3)의 판두께가 소정의 두께로 된다.

상기(1)식의 예측제어계수 K는 밀정수(mill 定數), 압연재의 소성 변형곡선등에 의하여 결정되는 정수이고, 초기치로서 주어진다. 그러나, 실제의 압연에 있어서는, 어떤 패스의 처음과 끝, 패스의 진행상태, 압연로울의 온도변화등 그밖의 인자에 의하여 변하는 것으로, 이들조건에 응하여 계수 K를 보정할 필요가있다.

본 발명에서는 이 보정을 이하의 방식으로 행한다.

즉, 출측판두께와 목표판두께와의 편차량(이하 출측판두께 편차량이라 한다)을 △H₂로하면, 입측판두께 편차량 △H₁과 출측판두께편차량 △H₂과의 부호근성(符號極性)에 의하여, 간단히 설명한다면, 예컨대 표 1과 같이 예측제어계수 k를 수점

=0.1만큼 수정한다.

[표 1]

즉, 식(1)은 다음과 같이 된다.

(여기에서 k'은 예측제어계수)

표1. 에서 명백한바와 같이, 본 수정방법의 1예는, 압연기 입측 두께게이지의 편차량의 부호와 압연기 출측두께게이지의 편차량의 부호극성을 적산(積算)하며, 이 적산한 부호극성이 정(正)의 경우에는 예측제어계수로 수정치

=0.1을 가산하며, 이 적산한 부호가 부(負)의 경우에는, 수정치

=0.1을 감산하여 예측제어계수를 수정한다.

다만, 본표에서는 수정치로서 α=0.1로 하였지만, 이 가감산량 α는 압연기의 형식, 압연재의 종류등 여러가지의 조건에 의하여 결정하여야 한다.

또,수정치 α를 압연기출측의 판두께편차량의 함수 즉, α=F(|△H₂|)로서 파악하면, 예측제어량 △S는 압연기 전후에 있어서의 판두께 편차의 부호뿐만 아니라, 판두께편차량 △H₁, H₂에 의해서도 결정되고, 고정도(高情度)의 판두께 자동제어가 가능하게된다.

즉, (2)식은 또(3)식과 같이 표시될 수 있다.

따라서, 상기한 수정치 α=0.1은 제2도에 있어서 파선(A)을 표시된다.

제2도에 있어서, 실선(B)은, 출구판두께 편차량 △H2가 ±5υ이내에서는 수정을 하지 않는 불감대(不減帶)를 설치하고, 그 범위외에는 출구편차량에 따라 1차의 함수로 α가 결정된다. 1점쇄선(C)은 출구판 두께 편차량 △H₂이 0의 경우에 수정치 α=0.1로 하고, 그 편차량의 절대치에 따라서 수정치는 증가한다. 본도에서는 수정치와 출구판두께편차의 절대량의 관계가 직선적이지만, 하등 이것에 한정되는 것은 아니고, 2차 이상의 함수로 표시되는 곡선에 의하여 수정치 α가 결정되어도 좋다.

다만, 이들의 함수의 곡선이 복잡하게 되면 될수록, 제어장치가 고가로 되기 때문에 소탕의 판두께정도와의 관계, 압연조건, 압연재의 재질등에 의하여 관계식(곡선)을 결정하는 것이 바람직하다.

지금, 소정의 두께로 압연된 압연재 가운데, 입축두께게이지(6)로 측정된 위치가 출측두께 게이지(7)의 위치에 오면, 출측펄스발진기(10)의 신호에 의하여 출측두께게이지(7)의 출력이 샘플링(sampling)되고, 이 샘플링장치는 증포기(14)를 통하여 제어장치(14)에 인가된다. 그리고 출측판두께 편차 △H₂의 정, 부의 판정이 행하여지며, 입측두께게이지(6)에 의하여 제어장치(12)에 입력되어 기억되어 있었던 입측판두께 편차 △H₁의 정, 부와를 대비함으로써, 제어장치(12)에서 제1표에 따라 예측제어계수 k의 보정이 행하여진다. 즉, 예컨대, 압연판위의 1점에서의 입측판두께 편차 △H₁가 정(正)이고, 압연후의 상기 1점의 출판두께 편차 △H₂도 정이면 그 시점에 있어서의 예측제어정수 k'에 0.1이 가산된다. 이에 의하여, (1)식에 의한 예측제어량 △S은 수정되고, 압연판두께는 목표치는 근접하도록 수정된다.

압연재위의 상기 1점에서 후측은 다른점이 출측두께게이지(7)를 통과하는 시점에서 다시 샘플링이 행하여지고, 입축 및 츨측판두께 편차의 부호가 대비되며, 다시 제1표에 의하여 예측제어 정수의 수정이 행하여 진다.

상기 예측제어량 △S에 의한 압하량의 제어와 예측제어계수의 수정에 의하여 입측 및 출측의 판두께 편차가 없어질때까지 압연로울(1)의 압하량의 수정이 행하여지고, 소정의 목표판 두께의 압연재가 얻어진다.

다음에 본 발명의 방법에 의한 실험결과와 실제의 압연결과에 대하여 제3도, 제4도에 따라 설명한다.

제3도는, 판폭 200mm, 압측판두께 1.09mm의 재의 표면에, 고의로 약 30μ의 스텝상의 판두께편차를 설치하고, 본 발명에 의한 방법을 사용하여 판두께 1.05mm로 압연한 실험결과이다. 이 경우의 실험조건은, 압연속도 50m/min, 수정치 α=0.1로 압연한 것이며, 상단이 압연후의 출측판두께, 하단이 압연전의 스텝상의 판두께편차를 가진 입측판두께의 각각의 변화를 나타낸 것이다.

도에서 명백한 바와같이, 입측에서 ±15μ전후의 판두께편차가 있었던 것이, 압연후는 ±2μ이내로되어 판두께편차가 작은 판재를 얻을 수가 있다.

제4도는, 판폭 160mm, 입측두판께 1.26mm의 스테인레스스틸(AISI 304)을 압연속도 50m/min의 조건하에서 최적제어역에 있어서 수정치 α=0.1을 선택하고, 예측제어계수 k'=1.0 출측판두께 1.19mm로 한 데이터를 나타낸다. 상단을 출측판 두께이고, 하단은 입측판두께의 각각의 변화를 나타낸다. 하단의 입측 판두께편차가 주기적으로 변동하고 있는 것은, 그 변동의 주기로 조압연기(租壓延機)의 로울이 편심하기 때문이다. 도면에서 명백한 바와 같이, 본 발명의 수정방법을 행하지 않는 수정역(修正域)에서는 판두께 편차가 +5μ, -6μ이내인것이, 수정치를 점차로 크게하면 편차는 작게되고, 최적수정역(α=0.1)에 있어서는 +3μ, -4μ의 범위로 들고, 매우 판두께편차가 작은 판재가 얻어진다.

이상에서 상술한 바와같이, 본 발명은 판채의 압연설비에 있어서, 압연기의 입축판두께 편차에 의하여 압연로울의 소요압하량을 예측 연산하고, 압연로울간극을 제어함과 동시에, 입측 및 출측판두께 편차의 부호에 따라서 압하량 수정연산식의 보정량을 보정하는 것이므로, 압연로울의 압하량의 제어는 피이드포워드제어에 의하여 행하여지고, 따라서 압연판두께의 변동을 속응적(速應的)으로 수정할 수 있으며, 이리하여 고정도의 압연을 행할 수가 있다.

종래, 압연기로울의 편심에 기인하는 판두께변동을 가지는 압연재를 여러패스 반복하여 종래의 판두께자동제어를 적용시켜도 이 판두께의 변동을 완전히 제거할 수는 없었지만, 본 발명의 제어방식에서는 1패스로 제거가 가능하게 되었다.

또, 용접으로 접속하여 길게한 압연재는 용접부분에 스텝상의 판두께변동을 가지고 있으며, 이 부분도 종래의 판두께 자동제어를 패스작용 시켜도 완전히 제거할 수 없었지만, 본 발명의 제어방식에서는 1패스로 제거할 수가 있다.

Claims (1)

1. 판재(板材)의 두께측정을 위하여 압연기의 입측 및 출측에 장설한 두께게이지(thickness gauge)와 판재의 통판속도를 검출하기 위해 압연기의 입측 및 출측에 설치한 검출수단과 압연기의 입측에 있어서의 두께편차에 따라 압연로울의 압하량을 예측 제어하는 제어계와[단, 여기에서 로울압하량 변화치를 △S라하면 △S=kf(△H₁), k는 예측제어계수, f(△H₁)은 입측두께편차 △H₁의 함수], 두께편차를 가진 판재의 편차발생부가 압연기를 통과하는 시간에 맞추어 압하량이 변화하도록, 압하시간을 설정하는 제어계을 포함하고 압연기 입측에 있는 두께게이지와 상기 제어계에 의해 검출되는 두께 편차량에 따라 필요한 압연로울의 압하량을 예측하고 이 예측치에 따라 압하량을 제어함과 동시에 압연기 출측에서 압연된 판재의 두께편차는 각 출두두께게이지에 맞추어 검출하며, 검출한 압연기 출측의 두께편차에 따라 예측 압하량을 수정제어하는 방법, 즉 압연기의 입측 및 출측에서 제어계에 의해 검출된 두께편차의 정(正) 또는 부(負)의 부호가 적산(積算)되어 적산결과의 부호가 정이면 예측제어계수(k)에 어떤 보정장치를 가산하고 그 반면적산결과 부이면 예측제어계수(k)로부터 어떤 보정치를 감산하므로서 예측압하량을 수정제어하는 것을 특징으로 하는 압연기의 판두께 자동제어 방법.

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