KR890001365B1 - 연속압연기의 부하배분 제어방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

연속압연기의 부하배분 제어방법
제1도 및 제2도는 이 발명에 의한 제1 및 제2실시예를 각각 표시한것으로 연속압연기에 있어서의 압연부와 제어방법의 설명도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1a:,1b : 상류측 압연스탠드 압연롤 2a, 2b : 하류측 압연스탠드 압연롤
3, 4 : 압연부와 검출기 5, 6 : 스크류 가압위치 제어장치
7 : 압연부하 제어장치 8 : 압연재
9 : 압연력 검출장치 10 : 롤포오스판 두께제어장치
11 : 피드포워드판 두께제어장치.
본 발명은 연속압연기에 관한 것이며, 특히 그 스탠드압연 부하량의 전 스탠드에 걸친 배분비율을 그 설정 비율로 단시간내에 제어하는 부하배분 제어방법에 관한 것이다. 일반적으로 연속압연기에 있어서의 각 스텐드에서의 판두께 압축율은 모재(母材)의 판두께, 제품의 판두께, 각압연기의 정격(定格)외에 안정조업, 형상품질 기타등 고려하에 각 스탠드에서의 압연부하량이 미리 설정된 비율이 되도록 결정되어 있다.
그런데 압연모델식의 정밀도의 한계, 압연기의 특성과 같은 여러가지 외란(外亂)에의한 실제의 압연부하량은 그 예측치와 일치하지 않은 경우도 많아서 제품의 판두께, 판의 폭등의 치수편차, 형상불량, 압연불안정, 기기정격초과에 의한 압연장지 기타문제점을 발생시키고 있었다.
이들중 판두께의 편차, 판폭의 편차에 관하여는 각각 편차에 대하여 자동제어기구가 완비되어 있는 경우에는 그다지 큰문제는 없지만 압연스탠드마다의 압연부하량의 미리 설정된 적정부하배분율과의 편차에 관하여는 문제가 있다.
즉 현재는 압연기 운전자가 압연상태를 감시하면서 수동으로 적시에 개입하므로 제품치수의 정밀도를 확보하면서 운전을 속행하고 있다.
이 발명은 불량제품생산을 방지할수 있으며 부하불균형으로 인한 압연정지와 부하한계초과를 피할수 있는 연속압연기의 부하배분 제어방법을 제공하여 압연동작을 안정시키고 압연기 운전자의 신체적 정신적부담을 감소시키는데 목적이 있다.
이것은 각 스텐드에서 압연부하량의 부하배분 비율을 생산품의 판두께정도에 아무런 악영향을 미치게 하는 일없이 고속으로 사전부하 배분설정치와 일치시키고 보지하는 방법에 의하여 달성된다.
이 발명에 의한 연속압연기의 부하배분 제어방법은 임의의 인접스탠드의 압연부하량 검출과, 이 압연부하량과 부하배분비율 설정치의 일치여부의 판단과, 일치 아니한 경우의 해당 한쌍의 스탠드증 상류측 스탠드출측 판두께를 압연부하량과 부하배분 설정치의 편차에 기준한 변경과 이 판두께변경점이 하류스탠드에 도달한 시점에서 한쌍의 스탠드 하류측 스탠드의 압축위치 수정과 하류측스탠드의 출측판 두께오차를 유지한채 인접 스탠드간 부하배분비율 설정치로 변경하는 것으로 구성된다.
연속압연기에 있어서 각 스탠드에서의 압연부하량을 결정하는 요인중에 한쌍의 임의 인접스탠드의 상류스탠드와 하류스탠드의 압연속도사이에 엄경한 매스플로밸런스(mass flow balance)의 제약이 있으며, 이 압연속도는 스탠드단독으로 자유로이 선택할수 있는 것이 아니었다.
그런데 개개의 스탠드에서 임의 조작이 가능한 요인을 판두께 가압율의 수정을 선택할수가 있으며 이 판두께 가압율의 수정은 롤갭(roll gap)의 크기 변경에 의한 출측(出側)판두께변화에 의하여 실현할수가 있다.,
지금 한쌍의 임의 인접스탠드를 (i)스탠드 및 (i+1)스탠드로 가정한다.
이 발명에 의한 한실시예는 이들 두 스탠드간의 부하배분 비율만을 수정하며, 다른 스탠드에서의 압연부하량, 판두께값에 영향을 미치지 않도록 부하배분을 제어함을 특징으로 삼고 있다.
따라서, 1)상류측(i)스탠드에서의 입측(入側)판두께를 변화시키지 않는다. 2)하류측(i+1)스탠드의 출측(出測)판두께를 변화시키지 않는다. 라는 두가지 조건하에서 두 스탠드사이의 부하배분비율을 수정한다. 위 1)은 이 변화에 의하여 다시 상류에 위치한 (i-1)스탠드에서의 가압율 변화가 필요하며, 그결과 다른쌍의 스탠드(i-2)(i-1)에서의 부하배분 밸런스 외란의 문제점이 있으며 그러므로 이를 방지할 필요가 있다. 또 2)는 (i+1)스탠드에서의 출측판두께 변화가 다시 더 하류측의 (i+2)스탠드에서의 부하변화를 발생시켜서 한쌍의 스탠드(i-1)(i-2)에서의 부하배분비율에 외란을 미치게하여 그결과 최종 스탠드의 출측에서의 제품판두께값에 변화가 생겨 제품의 정밀도를 손상하는 원인이 된다. 또한 최종스탠드의 출측에서의 판두께 계측에의한 게이지 모니터제어에 의하여 제품판두께를 목표치로 수정하는 조작은 부하배분에 외란이 미칠 가능성도 있다.
이와같이 본 발명에서는 한쌍의 임의 스탠드에 있어서 그 하류측스탠드의 출측판두께의 변화를 발생하지 않는 부하배분의 변경제어를 실현하는 것이며, 다른 스탠드로의 영향은 극히 적고, 수정시간도 아주 짧으며 또 제품의 판두께값에 외란영향이 없고 압연조업의 설정에 적합한 부하배분 비율을 변경제어하는 것이다.
아래 그 동장을 상세히 풀이한다. (i)스탠드, (i+1)스탠드에서의 압연부하량의 변화는 다음과 같이 나타낼수 있다.
Figure kpo00001
여기에서
△Hi, △Hi+1는 스탠드입측판두께의 변화
△hi, △hi+1는 스탠드출측판두께의 변화
△pi, △pi+1는 스탠드압연부하량의 변화
Figure kpo00002
은 각각 △p에 대한 △H의 영향감도.
Figure kpo00003
는 각각 △p에 대한 △h의 영향감도를 나타낸다.
영향감도{QH, Qh)는 재료강(鋼)의 종류, 판두께값 기타에 의존하는 것인데 각 압연상태에 있어서 대강은 정확한 값이 이미 알려져 있는 것으로 본다.
압연부하량 pi, pi+1은 압연중 항상 그값의 계측이 가능하며 이들의 배분비의 지정치를 Ci, Ci+1로 할때, 이 발명에 의한 제어는 다음 부하 배분비율을 얻는 것을 목적으로한다.
pi+1+△pi+1)=ci : ci+1.....................................................(6)
이 조건하에 (1)(2)식의 변수중 (i) 스탠드의 입측판두께 △Hi과 (i+1)스탠드에서의 (i+1)스탠드에서의 출측판두께 △hi+1에 관하여는 변화하지 않는다.
즉 △Hi=0........................................................................(3)
△hi+1=0.....................................................................(4)
△Hi+1=△hi.................................................................(5)
(6)식을 성립시키기 위하여 필요한 판두께 변경치
Figure kpo00004
는 다음과같이 결정한다.
즉
erri=ci·pi+1-ci+1·pi......................................................(7)
di=-ci+1·Qi-ci·Qi+1.....................................................(8)
로 하여
Figure kpo00005
여기서는, 간단히 하기 위하여 입측판두께의 변화의 압연부하에 미치는영향
Figure kpo00006
와, 출측판 두께변화의 압연하중에 미치는 영향
Figure kpo00007
와는 다음과 같은 관계에 있다고 보았다.
(이하는 Q의 위에 첨자(添字)를 붙이지 않는다.)
Figure kpo00008
(5)(9)식에서 결정하는 판두께의 변경을 (i)스탠드 (i+1)스탠드에서 실시할때 각 스탠드간의 부하배분을 수정한후의 압연부하는 (1)(2)(7)-(9)식에 의하여 아래와 같이 p'i, p'i+1으로 변화한다.
Figure kpo00009
이같이 수정후의 부하배분비율(p'i : p'i+1)은 모든 pi, pi+1에서 바람직한 배분비율(ci : ci+1)로 일치시킬수 있음이 분명해진다. 다음에 여기에 나타내는 판두께의 변화를 실현하는데 필요한 (i)스탠드 (i+1)스탠드에 있어서의 가압위치 수정량의 결정에 관하여 설명한다.
각 스탠드 압연기 밀스프링정수를 {mi}압연재 소성경도(塑性硬度)를 qi으로할때 (i)스탠드에서는 아래식에 의하여 필요한 가압위치 수정량이 결정된다.
Figure kpo00010
(i+1)스탠드에서는 입측판두께의 변화
Figure kpo00011
에 대하여 출측판두께값을 변화시키지 않기 위한 가압위치 수정량을 다음식에 의하여 결정한다.
Figure kpo00012
(i+1)스탠드의 가압위치의 수정동작의 타이밍은 (i)스탠드에서의 판두께 변경점이(i+1)스탠드에 도달한 시점에 일치시키는 것으로한다.
다음에 본 발명의 다른 실시예로서 (i)스탠드에 롤포오스판두께의 제어기능, 또(i+1)스탠드에 피드포워드 판두께 제어기능을 각각 지닌 연속압연기에 있어서는 스탠드 압연부하 배분비율은 다음과 같이 결정된다.
롤포오스판두께 젱기구에서는 주지하듯이 피압연재의 진입후의 적당한 타이밍에 있어 압연력 및 스크류가 압위치 S를 계측기억(lock on)하고, 그후의 압연력의 변화 △F 및 가압위치의 변화 △S에 근거하여 스탠드 출측판 두께값의 변동을 다음식으로 산출한다.
Figure kpo00013
이 판두께변동의 계산치에 의하여 가압위치수정의 지령△S*은 m 및 q를 밀수프링정수, 재료소성의 경도 정수일때
Figure kpo00014
에 의하여 결정되고 출력된다.
그러므로 록은 타이밍이후 여러가지 외란에 대하여 출측판두께의 변동을 항상 영(0)으로 유지하는 기능을 갖게하는 것이다.
이 판두께 제어기구에 있어서, 판두께 변동의 산출식(15)의 우측변에, (9)식으로 구한 부하배분수정을 위한 판두께 변경치
Figure kpo00015
을 바이어스적으로 부가할때는 외란에 대한 판두께 제어를 유지하면서 자동적으로 출측판두께 값은 판두께의 변경량
Figure kpo00016
에 일치하여 그 변경이 실현된다.
또 피드포워드 판두께의 제어기구에서는 상류측 스탠드에서 산출 혹은 계측된 판두께의 편차신호에 의하여 그 재료상의 계측점이 하류측스탠드에 도달한 시점에서 가압위치수정을 실행하여 그 스탠드에서의 출측판두께 편차를 항상 영으로 유지하는 것이다. 가압위치 수정지령은 아래와 같이 출력된다.
Figure kpo00017
여기에서 mi+1 및 qi+1은 각각 기지의 밀스프링 및 재료소성경도의 정수이다.
Figure kpo00018
는 상류스탠드에 있어서 감지된 판두께의 변동량, e-STR은 라플라스 연산자(laplace operator)S를 사용하여 (i) 및 (i+1)스탠드사이의 강판의 주행시간에 상당한 낭비시간의 처리임을 나타내고 있다.
이같이하여 구성된 피드포워드 판두께 제어기구에 의하여 상류스탠드로부터의 판두께의 외란이 모두 하류스탠드에서 보상되어서 하류스탠드에서의 출측판두께를 항상 일정하게 유지하는 기능을 지닌 것은 널리 알려져있다.
이 때문에 부하배분을 수정해야 할 하류측 스탠드에서 피드포워드 판두께의 제어기구가 동작하고 있는 경우에도 부하배분의 제어에 요하는 (i+1)스탠드에 있어서의 가압위치변경량의 계산과 그 타이밍결정은 모두 피드포워드 판두께의 제어기능속에서 실현하여 부하배분 제어장치에서 행하는 처리절차를 매우 간결하게 할수있다.
다음은 본 발명을 도면에서 나타낸 실시예에 의하여 상세하게 설명한다.
제1도는 본 발명에 의한 한실시예를 보인것이며 임의 한쌍의 상류측 스탠드는 한쌍의 롤(1a)(1b)로 표시되고, 하류측은 한쌍의 롤(2a)(2b)로 표시되어 있다.
각 스탠드에 있어서의 하부롤(1a)(2b)에는 각각 압연부하검출기(3)(4)가 접속되어 각 스탠드에 있어서의 압연부하를 검출하도록 되어있다.
또 각 스탠드에 있어서 상부롤(1a)(2a)는 각각 스크류가압 위치장치(5)(6)이 접속되어있다.
그리고 각 압연부하검출기(3)(4)및 스크류 가압위치 제어장치(5)(6)은 압연부하배분장치(7)와 접속되어 있다.
또 제1도중의 부호(8)은 압연재다.
다음에 상술한 실시예의 작용에 관하여 설명한다.
부하검출기(3)(4)로부터의 압연부하량 pi 및 pi+1이 각각 압연부하 배분제어장치(7)로 입력되어 우선 그 배분비율 설정치 Ci 및 Ci+1과의 일치여부를 상기 (7)식에 의하여 계산하며, 그 결과 (9)식과 같이 i스탠드에서의 출측판두께 변경량이 결정된다.
다음에 기지의 재료 및 압연기에 관한 정수 qi 및 mi를 써서 (12)식에 의하여 스크류가압위치 수정량 △Si가 산출되고, 이 수정량 △Si가 압연부하 배분제어장치(7)에서 스크류 가압위치 제어장치(5)에 출력되어서 작동한다.
또 미리 알수 있는 정수(mi+1) 및 (qi+1)를 써서 하류측 스탠드에서의 출측판두께를 부하배분 수정이전의 값으로 유지하기 위하여 필요한(i+1)스탠드에서의 가압위치 수정량△Si+1이 (13)식에 의하여 산출된다.
이 가압위치의 수정지령은 스탠드롤의 속도치를 써서 별도 산출된 판속도와 스탠드간 거리에 의하여 결정하는 압연재(강판)(8)의 스탠드사이의 주행시간에 상당한 타이밍의 조정을 받은뒤에 압연부하 배분 제어장치(7)로부터 스크류 가압위치제어장치(6)로 출력이된다.
이때문에 (i+1)스탠드에서의 출측판두께는 부하배분수정후 일체의 변화를 받지 않으며, 영향이 하류측에 파급되는 일이 전혀 없다.
또한 제품의 파두께값의 정밀도를 손상하는 일도 전혀없다.
이 실시예는 (i)스탠드에 롤포오스판두께의 제어기능과 (i+1)스탠드에 피드포워드판두께의 제어기능을 포함한 연속압연기를 표시하며 제2도에서 부호(1)-(8)은 제1도에서 설명한것과 마찬가지다.
제2도에 있어서, 10은 롤포오스판두께 제어장치를 나타내며, 이 롤포오스판두께 제어장치(10)에는 압연력 검출장치(9)로부터의 압연신호 △F와, 스크류가압 위치제어장치(5)로부터 가압위치신호 △S가 입력되어서 롤포오스판두께 제어장치(10)에서 상술한 (14)식이 계산되며, 또 (15)식에 의해 계산된 가압위치의 수정지령△Si*가 스크류 가압위치제어장치(5)에 출력된다.
또 상기 폴포오스판 두께제어장치(10)은 하류스탠드의 피드포워드 판두께제어장치(11)가 접속되어 있으며, 이 피드포워드판두께 제어장치(11)는 롤포오스판두께 제어장치(10)로부터 판두께의 편차신호
Figure kpo00019
에 의하여 (16)식에 의한 가압위치 수정지령 △Si*+1를 결정하고, 이 지령을 스크류 가압위치 제어장치(6)에 출력하여 그 스탠드의 출측판두께(hi+1)을 늘 일정하게 유지하도록 되어있다.
이같은 구성아래에서 실시되는 압연부하 배분제어에 의하여 부하배분 제어장치(7)은 각 스탠드 압연부하 검출기(3)(4)로부터의 부하검출량 pi 및 pi+1을 기준으로 상기(9)식에 의한 제(i)스탠드출측판 두께 변경량
Figure kpo00020
을 산출하고 롤포우스판두께 제어장치(10)에 출력하면(i)스탠드 스크류 위치수정은 자동적으로 결정 실행되며 다시 하류측 스탠드에서 동작하고 있는 피드포워드 판두께 제어장치(11)에 의하여 그 판두께 변경점이 하류스탠드에 도달한 시점에서 (i+1)스탠드에서의 가압위치 수정이 동작하여 하류측스탠드에서의 출측판두께 값은 늘 일정하게 유지된채 희망대로의 부하배분 수정이 실현되는 것이다.
그러므로 아주 간단한 부하배분 제어장치를 사용하여 제1도의 실시예와 등가의 기능이 기대되는 효과가 있으며, 더우기 통상의 외란에 대한 판두께제어는 아무런 기능손실없이 동작할 수 있는 점도 특징이다.
또 이상에 있어서 압연부하량으로서, 압연소요 토오크 혹은 소요전력량을 가리키는 것이라고 설명하였지만, 압연력. 압연반력(反力)의 스탠드 배분비의 제어도 또 중요한데 이 경우에는 본 발명의 취지를 변경하는 일없이 마찬가지로 효과를 낼수가 있다.
또 본 발명의 스탠드 압연부하 수정제어를 연속압연기의 전체 스탠드사이에 설치함으로 전체 스탠드간의 부하배분비율이 그 설정치에 수정, 유지되는 것이다.
이상 본 발명에 의하면 다른 스탠드의 압연부하를 변동시키는 일없이 또 제품의 판두께의 정밀도를 일체 회생함이 없이 임의 한쌍의 스탠드사이의 압연부하 배분비율을 아주 단시간에 수정 실현할수가 있으며, 제품의 판두께의 정밀도의 확보 이외에도 불량제품의 발생방지, 부하의 언밸런스, 부하한계 초과등에 의한 압연정지예방, 압연조업의 안정화, 압연기정격운전의 최대활용, 기기운전원의 육체적 및 정신적부담의 저감에도 크게 효과를 나타낸다.

Claims (2)

  1. 연속압연기의 임의 한쌍의 인접 스탠드에서의 압연부하량 검출단계와, 각 압연부하비율과 부하배분비율 설정치의 일치여부를 서로의 각 크기를 비교하여서 판단하는 단계와, 불일치시 상기 압연부하량을 부하배분비율 설정치에 일치시키는데 필요한 상류스탠드의 출측판두께 변동치
    Figure kpo00021
    를 계산하는 단계와,
    Figure kpo00022
    (여기서 △si는 i스탠드의 가압위치, qi는 피압연재의 소성경도,
    Figure kpo00023
    는 i스탠드의 판두께변동치)에 기준하여 상류스탠드에서의 가압위치를 수정하므로서 상류스탠드의 출측판두께를 변동시키는 단계와, 그리고 판두께 변동점이 하류스탠드에 도달된 시점에서
    Figure kpo00024
    에 기준하여 상기 하류스탠드에서의 가압위치를 수정하는 단계로 구성된것을 특징으로 하는 연속압연기의 부하배분 제어방법.
  2. 연속압연기의 임의 한쌍의 인접스탠드에서의 압연부하량 검출단계와, 각 압연부하비율과 부하배분비율 설정치의 일치여부를 서로의 각 크기를 비교하여서 판단하는 단계와, 불일치시 상기 압연부하량을 부하배분비율 설정치에 일치시키는데 필요한 상류스탠드의 출측스탠드의 출측판두께 변동치
    Figure kpo00025
    를 계산하는 단계와, 상류스탠드의 출측에서의 판두께 변동치를 기준하고 롤포오스판 두께제어장치에 의하여 상류스탠드의 출측판두께를 변동하는 단계와, 그리고 판두께변동점이 상기 하류스탠드에 도달하는 시점에서 하류스탠드의 피드포워드판두께 제어장치에 의하여 하류스탠드에서의 가압위치를 수정하는 단계로 구성된것을 특징으로 하는 연속압연기의 부하배분 제어방법.
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