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KR100387016B1 - 롤링 밀용 스트립 두께 제어장치 - Google Patents

롤링 밀용 스트립 두께 제어장치 Download PDF

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Publication number
KR100387016B1
KR100387016B1 KR10-2000-0066769A KR20000066769A KR100387016B1 KR 100387016 B1 KR100387016 B1 KR 100387016B1 KR 20000066769 A KR20000066769 A KR 20000066769A KR 100387016 B1 KR100387016 B1 KR 100387016B1
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KR
South Korea
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strip thickness
rotation angle
roll
strip
rolling
Prior art date
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KR10-2000-0066769A
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마모루 사와다
도모히로 가나이
도모유키 데즈카
구니오 세키구치
다구미 사토
Original Assignee
가부시끼가이샤 도시바
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Publication date
Application filed by 가부시끼가이샤 도시바 filed Critical 가부시끼가이샤 도시바
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    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/16—Control of thickness, width, diameter or other transverse dimensions
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    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

롤링 밀용 스트립 두께 제어 장치는 상기 롤링 밀의 배달측상에 제공된 스트립 두께 게이지와, 상기 롤링 밀로부터 상기 스트립의 이동 거리를 계산하는 이동 거리 계산 모듈과, 상기 롤링 롤의 회전각을 계산하는 롤링 롤 회전각 계산 모듈과, 상기 스트립 두께의 측정치의 목표값으로부터 상기 스트립 두께의 편이를 계산하는 스트립 두께 편이 계산 수단과, 상기 롤링 롤의 모든 회전각에 대한 스트립 두께 편이를 가산함으로써 상기 스트립 두께 편이를 기억하는 스트립 두께 편이 기억 모듈과, 상기 스트립 두께 편이를 상기 스트립 두께 편이 기억에 입력하는 입력 타이밍을 결정하는 스트립 두께 편이 입력 결정 모듈과, 상기 스트립 두께 편이 기억 모듈에 기억된 스트립 두께 편이를 출력하는 출력 타이밍을 결정하는 스트립 두께 편이 출력 결정 모듈과, 상기 결정된 출력 타이밍에서 스트립 두께 편이를 인출하여 롤 갭 제어기의 조작 변수를 결정하는 조작 변수 계산 모듈을 포함한다.

Description

롤링 밀용 스트립 두께 제어 장치{STRIP THICKNESS CONTROL APPARATUS FOR ROLLING MILL}
본 발명은 일반적으로 금속 등을 롤링하는 롤링 밀(rolling mill)에 관한 것으로써, 특히 롤링 롤(rolling roll)의 편심(deviation)(이후에는 롤 편심으로 한다)으로 인한 스트립 두께의 변동을 억제하는 롤링 밀용 스트립 두께 제어 장치에 관한 것이다.
상기 롤 편심은 상기 금속 등을 롤링하는 경우에 스트립 두께를 제어할 때 왜란이 발생하는 요인 중 한가지 요인이다. 그 롤 편심을 발생하는 주요 요인에는 다음과 같은 것이 있다.
(1) 백업 롤의 베이링 키 영향,
(2) 그 백업 롤의 축 코어 편이,
(3) 작업 롤의 불완전한 회전.
롤링 속도가 일정하면, 전달측상의 스트립 두께는 주기적으로 변동된다.
이러한 스트립 두께상에 롤 편심 영향을 줄이는 다양한 제어 방법들이 제안되었다. 종래의 제어 방법은 롤의 회전각의 함수로써 롤링력을 검출하고, 이렇게 검출된 값을 토대로 롤 편심을 얻고, 이러한 롤 편심을 제거하기 위하여 롤 갭 제어기(roll gap controller)를 동작시키는 것이다. 이러한 방법은 소위 키스 롤(kiss-roll)을 포함하여 상기 롤링력을 검출하는데, 그 상부 롤 및 하부 롤은 스트립이 없는 상태로 회전되면서 서로 접촉한다. 텐덤 롤링(tandem rolling)으로 연속 롤링 동작을 수행하는 그러한 종류의 롤링 밀을 실행하기 쉽지 않다. 따라서, 상기 기술된 종래의 방법을 적용하기는 어렵다. 또한, 상기 롤링을 진행함으로써, 상기 롤의 상태는 변하고, 그 롤의 편심량은 변한다. 그러나, 종래의 방법은 이러한 변화에 대응할 수 없다.
본 발명의 제1 목적은 본원에서 종래의 문제점을 해결하고, 키스 롤을 손쉽게 실행할 수 없는 롤링 밀에 평행한 스트립 두께상에서 롤 편심의 영향을 줄이고, 롤링을 진행함으로써 롤 편심의 변화에 해당하는 영향을 줄일 수 있는 롤링 밀에 스트립 두께 제어 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 롤링 밀용 스트립 두께 제어 장치는 상기 롤링 밀의 전달측상에 제공되어 스트립의 두께를 측정하는 스트립 두께 게이지와, 상기 롤링 밀로부터 그 스트립의 이동 거리를 계산하는 이동 거리 계산 모듈과, 상기 롤링 롤의 회전각을 계산하는 롤링 롤 회전각 계산 모듈과, 상기 스트립 두께의 측정값의 목표 값으로부터 스트립 두께의 편이를 상기 스트립 두께 게이지로 계산하는 스트립 두께 편이 계산 모듈과, 상기 롤링 롤의 모든 회전각에 대한 스트립 두께 편이를 가산하여 스트립 두께 편이를 기억하는 스트립 두께 편이 기억 모듈과, 상기 스트립의 이동 거리 및 롤링 롤의 회전각을 토대로 상기 스트립 두께 편이를 스트립 두께 편이 기억 모듈에 입력하는 입력 타이밍을 결정하는 스트립 두께 편이 입력 결정 모듈과, 상기 롤링 롤의 회전각을 토대로 스트립 두께 편이 기억 모듈에 기억된 스트립 두께 편이를 출력하는 출력 타이밍을 결정하는 스트립 두께편이 출력 결정 모듈과, 상기 스트립 두께 편이 기억 모듈에 기억된 스트립 두께 편이를 상기 스트립 두께 편이 출력 결정 모듈에 의해 결정된 출력 타이밍에서 인출하고, 상기 롤링 밀의 롤 갭 제어기의 조작 변수를 결정하여 스트립 두께 편이를 제거하는 조작 변수 계산 모듈을 포함한다.
도 1은 어플리케이션 목표로 정의된 롤링 밀과 결합하여 본 발명의 일 실시예에서 롤링 밀용 평판 두께 제어 장치의 배치를 도시하는 블록도.
도 2는 백업 롤을 구분하여 세그먼트 번호를 제공하는 방법을 도시하고, 도 1에 도시된 일 실시예의 동작을 설명하는 설명도.
도 3은 도 1에 도시된 일 실시예의 부품으로서 스트립 두께 편이 입력 결정 모듈의 테이블 구조를 도시하는 설명도.
도 4는 도 1에 도시된 제1 실시에의 부품으로서 스트립 두께 편이 기억 모듈의 테이블 구조를 도시하는 설명도.
도 5는 어플리테이션 목표로 정의된 롤링 밀과 결합하여 본 발명의 제2 실시에의 롤링 밀용 평판 두께 제어 장치의 배치를 도시하는 블록도.
도 6은 어플리페이션 목표로 정의된 롤링 밀과 결합하여 본 발명의 제3 실시예에서 롤링 밀용 평판 두께 제어 장치의 배치를 도시하는 블록도.
도 7은 어플리케이션 목표로 정의된 롤링 밀과 결합하여 본 발명의 제4 실시예에서 롤링 밀용 평판 두께 제어 장치의 배치를 도시하는 블록도.
도 8은 어플리케이션 목표로 정의된 롤링 밀과 결합하여 본 발명의 제5 실시예에서 롤링 밀용 평판 제어 장치의 배치를 도시하는 블록도.
도 1은 어플리케이션 목표로 정의된 롤링 밀과 결합하여 본 발명의 제1 실시예에서 롤링 밀용 평판 두께 제어 장치의 배치를 도시하는 블록도이다. 도 1을 참조로, 상기 롤링 밀은 스트립을 직접 롤링하는 백업 롤의 결합 및 작업 롤(2)의 결합을 포함하여, 공지된 4단 롤링 밀을 구성한다. 스트립(3)은 화살표 방향(4)으로 롤링된다.
이러한 경우에, 상기 작업 롤(2)은 전기 모터(도시 안됨)에 의해 구동된다. 상기 백업 롤의 소정의 표준점을 통하여 회전각을 검출하는 회전각 검출기, 예컨대, 펄스 발생기 및 카운터는 상기 백업 롤에 연결된다. 또한, 상기 롤링 밀은 롤 갭을 제어하는 롤 갭 제어기(6)를 갖는다. 상기 스트립의 이동 속도를 측정하는 스트립 속도 미터(7) 및 상기 스트립의 두께를 측정하는 스트립 두께 미터(8)는 상기 롤링 밀의 전달측에 제공된다.
상기 스트립 속도 미터(7)의 측정치는 이동 거리 계산 모듈(9A)에 제공된다. 상기 스트립 속도 미터(7)에 의해 측정된 이동 속도를 토대로 상기 이동 거리 계산 모듈(9A)은 소정의 시간내에 스트립의 이동 거리를 계산한다. 상기 회전각 검출기 (5)의 검출치는 롤링 롤 회전각 계산 모듈(10A)에 제공된다. 검출된 회전각을 토대로 상기 롤링 롤 회전각 계산 모듈(10A)은 상기 표준점으로부터 상기 백업 롤(1)의 회전각을 계산한다. 상기 스트립 두께 게이지(8)의 측정치는 스트립 두께 편이 계산 모듈(11)에 제공된다. 상기 스트립 두께 편이 계산 모듈(11)은 상기 스트립 두께의 측정치와 상기 스트립 두께의 목표 값을 비교하여 상기 스트립 두께의 편이를 계산한다.
상기 이동 거리 계산 모듈(9A)에서 출력된 이동 거리, 상기 롤링 롤 회전각 계산 모듈(10A)에서 출력되는 백업 롤(1)의 회전각 및 상기 스트립 두께 편이 계산 모듈(11)에서 출력된 스트립 두께 편이는 스트립 두께 편이 입력 결정 모듈(12)에 각각 제공된다. 상기 스트립 두께 편입 입력 결정 모듈(12)은 상기 스트립 두께 편이를 그 전달측에 제공된 스트립 두께 편이 기억 모듈(13)로 입력하는 타이밍을 결정한다. 이러한 타이밍을 결정한 때, 상기 스트립 두께 편이 입력 결정 모듈(12)은 상기 이동 거리 계산 모듈(9A)에 의해 계산된 이동 거리를 가산하고, 각 회전각에서 백업 롤의 롤링부가 스트립 두께 게이지(8)를 제공하는 위치를 통과하는 순간에, 상기 백업 롤(1)의 회전각 데이터와 함께 스트립 두께 편이를 상기 스트립 두께 편이 기억 모듈(13)에 입력한다.
여기서, 상기 회전각 데이터는 상기 백업 롤(1)이 그 주변 방향에서 복수의 세그먼트로 동일하게 세그먼트될 때 제공된 세그먼트 번호에 해당한다. 상기 스트립 두께 편이 입력 결정 모듈(12)은 상기 세그먼트 번호에 해당하는 각각의 거리에 의해 상기 롤링 밀로부터 제공된 거리를 갱신하고 기억할 수 있는 표를 포함하여 만들어진다. 또한, 상기 스트립 두께 편이 기억 모듈(13)은 상기 세그먼트 번호에해당하는 편이에 의해 롤링 밀에서 제공된 거리를 갱신하고 기억할 수 있는 표를 포함하여 만들어진다. 그 다음, 상기 스트립 두께 편이 입력 결정 모듈(12)은 상기 백업 롤(1)의 회전각이 세그먼트 번호에 해당하는 회전각이 될 때 상기 세그먼트 번호에 해당하는 거리를 삭제한다. 상기 스트립 두께 편이 기억 모듈(13)은 상기 백업 롤(1)의 세그먼트 번호에 해당하는 스트립 두께 편이가 입력될 때 마다 이전에 기억된 스트립 두께 편이 및 새롭게 입력된 스트립 두께 편이의 합을 계산하여, 스트립 두께 편이로서 얻어진 값을 기억한다.
상기 스트립 두께 편이 기억 모듈(13)에 기억된 스트립 두께 편이의 출력 타이밍을 결정하는 스트립 두께 편이 출력 결정 모듈(14)은 이러한 스트립 두께 편이 기억 모듈(13)에 접속된다. 상기 스트립 두께 편이 출력 결정 모듈(14)은 상기 롤링 롤 회전각 계산 모듈(10A)에 의해 계산되는 표준점을 통과하는 회전각에 해당하는 스트립 두께 편이, 즉, 상기 세그먼트 번호에 해당하는 스트립 두께 편이를 판독하여, 이 편이를 조작 변수 계산 모듈(15)에 제공한다. 그 조작 변수 계산 모듈 (15)은 상기 롤 갭 제어기(6)의 조작 변수를 결정하여 거기에 제공된 상기 스트립 두께 편이를 수정하기 위하여 제공하고, 그 결정된 조작 변수를 상기 롤 갭 제어기 (6)에 제공한다.
상기 이동 거리 계산 모듈(9A), 상기 롤링 롤 회전각 계산 모듈(10A), 상기 스트립 두께 편이 계산 모듈(11), 상기 스트립 두께 편이 입력 계산 모듈(12), 상기 스트립 두께 편이 기억 모듈(13), 상기 스트립 두께 편이 출력 결정 모듈(14) 및 상기 조작 변수 계산 모듈(15)은 그들의 기능을 컴퓨터에 포함하고 있다는 것을주목하십시요.
상기 기술된 구조를 갖는 제1 실시예의 동작은 이후에 설명될 것이다.
상기 스트립(3)은 롤링 밀에 의해 롤링되고, 그 이동 속도는 상기 롤링 밀의 전달측에 제공된 스트립 속도 미터(7)에 의해 측정된다. 상기 스트립 두께는 스트립 두께 게이지(8)에 의해 측정된다. 상기 이동 거리 계산 모듈(9A)은 상기 스트립 속도 미터(7)에 의해 측정되는 스트립(3)의 속도로부터 다음과 같은 수학식에서 컴퓨터의 계산 주기동안 스트립(3)이 진행하는 거리를 계산한다.
상기 수학식에서, △L 는 한번의 계산 주기 동안에 상기 스트립의 이동 거리 [mm]이고, V는 상기 스트립의 속도[mpm]이며, △τ는 계산 주기[sec]이다.
여기서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 백업 롤(1)은 상기 주변 방향에서 N 조각의 세그먼트로 실제 구분되고, 상기 표준점의 위치는 0으로 설정되며, 그 각각의 세그먼트 지점은 0, 1, 2,....N-1 등의 세그먼트 번호가 제공된다. 그 다음, 상기 롤링 롤 회전각 계산 모듈(10A)은 상기 백업 롤(1)의 회전에 해당하는 회전각 검출 신호를 출력한다.
상기 스트립 두께 게이지(8)의 스트립 두께 측정치를 토대로 상기 스트립 두께 편이 계산 모듈(11)은 다음과 같은 수학식에서 스트립 두께 편이를 계산한다.
상기 수학식에서, △h 는 스트립 두께 편이[mm]이고, hREF는 스트립 두께 목표 값(또는 기억값)이며, hMEAS는 스트립 두께 측정치[mm]이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 스트립 두께 편이 입력 결정 모듈(12)은 상기 백업 롤(1)의 세그먼트 갯수(N)에 해당하는 N 조각의 구성요소를 기억할 수 있는 테이블(21)을 갖는다. 상기 테이블(21)은 상기 세그먼트 번호 n(n=0∼n-1)에 의해 식별되고 상기 세그먼트 번호에 해당하는 이러한 거리를 경유하여 백업 롤(1)의 일부분에 의해 롤링되는 스트립 영역의 롤링 밀 거리가 순차적으로 갱신 기억된다.
그 다음, 기동하기 위하여, 상기 스트립 두께 편이 입력 결정 모듈(12)은 다음과 같은 수학식에 따른 계산 타이밍에서 상기 이동 거리 계산 모듈(9A)에 의해 계산된 이동 거리(△L)를 갱신하여 기억한다.
상기 수학식에서, △Ln[k]는 제어 싸이클에서 세그먼트 번호에 해당하는 롤링 밀의 일부분으로부터 거리[mm]이고, Ln[k - 1]는 제어 싸이클(k-1)에서 세그먼트 번호(n)에 해당하는 롤링 밀의 일부분으로부터 거리이며, △L[k]는 이동 거리 계산 모듈로 계산되는 상기 제어 싸이클(k)에서 이동 거리[mm]이다.
다음, 상기 스트립 두께 편이 입력 결정 모듈(12)은 상기 스트립 두께 편이를 상기 스트립 두께 편이 기억 모듈(13)로 출력하는 타이밍을 판정한다. 다음, 상기 스트립 두께 편이 기억 모듈(13)의 세그먼트 번호(n-1)(n=0,1,...N-1)에 해당하는 기억 영역으로 상기 스트립 두께 편이의 입력을 종료한다고 가정한다. 이러한 시점에서, 상기 스트립 두께 편이 기억 모듈(12)은 상기 세그먼트 번호(n)에 해당하는 기억 영역으로 상기 스트립 두께 편이를 입력하는 타이밍에 도달했는지 여부를 판단한다. 그 다음, 다음과 같은 공식을 만족할 때, 상기 스트립 두께 편이 입력 결정 모듈(12)은 상기 스트립 두께 편이를 상기 세그먼트 번호(n)에 해당하는 기억 영역으로 입력하는 타이밍을 결정한다.
상기 수학식에서, Ln[k]는 상기 세그먼트 번호(n)에 해당하는 롤링 밀의 일부분으로부터 거리이고, Lx는 상기 전달측에 제공된 롤링 밀과 스트립 두께 게이지 (8)사이의 거리이다.
여기서, 상기 수학식(4)을 충족할 수 없으면, 상기 스트립 두께 편이를 상기 세그먼트 번호(n)에 해당하는 기억 영역에 입력하는 시간에 도달했는지 여부를 다음 계산 타이밍에서 다시 판단한다.
다음, 상기 롤링 롤 회전각 계산 모듈(10A)에 의해 계산되는 백업 롤(1)의 회전각이 상기 세그먼트 번호(n)에 해당하는 회전각에 도달할 때, 상기 스트립 편이 입력 결정 모듈(12)은 다음 수학식에 도시된 바와 같이 롤링 밀로부터의 거리를 삭제한다.
상기 기술된 일련의 동작으로, 상기 스트립 두께 게이지(8)에 의해 측정된 스트립 두께를 얻을 때 상기 스트립을 롤하는 백업 롤(11)의 일부분에 해당하는 세그먼트 번호가 어떤 것인지 알려진다.
동시에, 상기 스트립 두께 편이 입력 결정 모듈(12)의 동작은 상기 스트립 두께 게이지(8)에 의해 측정한 지연을 설명할 수 없다. 따라서, 상기 제어는 그러한 측정이 지연되는 정도에 따라 변할 수 있다. 또한, 상기 신호의 전송 및 계산의 지연이 발생할 수 있다. 그 다음은 이러한 지연을 보상하는 방법에 대하여 토론하는데, 상기 스트립 두께 게이지(8)에 의해 측정된 지연은 1차 지연으로 정의된다.
상기 스트립 두께 게이지(8) 등에 의해 측정한 지연을 보상하는 방법은 다음과 같은 2가지 방법으로 기여된다.
(1) 상기 롤링 밀로부터 거리의 초기 값으로 상기 지연을 보상하고,
(2) 상기 입력 타이밍을 결정할 때 상기 지연을 보상한다.
이러한 방법(1)에 따르면, 즉, 상기 롤링 밀로부터 거리의 초기 값을 갖는 지연을 보상하는 경우에, 이것은 수학식(5)에 나타낸 Ln=0을 설정하는 것이 아니라 다음과 같은 수학식에 의해 결정된다.
상기 수학식에서, Ln은 상기 세그먼트 번호에 해당하는 롤링 밀의 일부분으로부터의 거리이고, DBUR은 상기 백업 롤의 직경[mm]이며, f는 순방향 슬립[-]이고, ω는 백업 롤의 각 속도[rad/sec]이고, Tx는 상기 스트립 두께 게이지의 시정수이며, Td는 상기 신호 전송 및 계산시 지연[sec]이다.
여기서, 상기 백업 롤의 각 속도(ω)는 상기 롤링 롤 회전각 계산 모듈(10A)에 의해 계산된 회전각의 차에 의해 얻어질 수 있다.
다른 한편, 상기 입력 타이밍을 결정할 때 지연을 보상하는 방법에 따르면, 상기 입력 타이밍은 수학식(4)을 대신해서 다음과 같은 수학식을 이용하여 결정된다.
상기 기술된 방법으로 스트립 두께 게이지(8)에 의해 측정된 지연을 보상함으로서 정확성이 개선된다.
다음, 상기 스트립 두께 편이 기억 모듈(13)의 동작을 설명할 것이다. 이러한 스트립 두께 편이 기억 모듈(13)은 상기 스트립 두께 편이 입력 결정 모듈(12)의 구조와 비슷한 구조를 갖는 테이블(22)을 포함한다. 다음, 상기 스트립 두께 편이는 세그먼트 번호에 해당하는 기억 영역에 기억되고, 새로운 스트립 두께 편이를 입력할 때 마다, 이러한 값을 부가하고 갱신 기억한다. 예컨대. 세그먼트 번호(n)를 갖는 입력 시간에, 다음과 같은 수학식의 계산을 수행할 때, 그 결과는 세그먼트 번호(n)에 관하여 스트립 두께 편이의 합으로 기억된다.
상기 수학식에서, △Hn[k]는 상기 세그먼트 번호(n)에 대한 스트립 두께 편이의 합[mm]이고, △h[k]는 상기 스트립 두께 편이 계산 모듈에 의해 계산된 제어 싸이클(k)에서 스트립 두께 편이[mm]이다.
다음, 상기 스트립 두께 편이 출력 결정 모듈(14)은 상기 스트립 두께 편이 기억 모듈(13)에서 스트립 두께 편이의 합을 출력하는 타이밍을 결정한다. 즉, 상기 롤링 롤 회전각 계산 모듈(10A)에 의해 계산되는 백업 롤(1)의 회전각이 상기 세그먼트 번호에 해당하는 회전각일 때, 상기 스트립 두께 편이 출력 결정 모듈 (14)은 상기 스트립 두께 편이의 합을 출력하는 타이밍을 결정하는데, 이것은 그 세그먼트 번호에 해당한다. 이러한 시점에서, 상기 스트립 두께 편이 입력 결정 모듈(12)에 의해, 상기 롤 갭 제어기(6)의 응답 지연이 보상될 필요가 있다. 상기 롤 갭 제어기(6)의 이러한 응답 지연을 1차 지연으로 가정하면, 예컨데, 상기 세그먼트 번호에 관한 출력 타이밍은 다음 수학식에 의해 결정된다.
상기 수학식에서, θ는 상기 백업 롤의 회전각[rad]이고, θn는 세그먼트 번호(n)에 해당하는 백업 롤의 회전각[rad]이며, ω는 상기 백업 롤의 각 속도 [rad/sec]이며, THPC는 상기 롤 갭 제어기의 시정수[sec]이다.
여기서, 상기 백업 롤의 각 속도는 상기 롤링 롤 회전각 계산 모듈(10A)에 의해 계산되는 회전각의 차에 의해 얻어질 수 있다. 예컨대, 상기 세그먼트 번호 (n)에 해당하는 출력 타이밍인 경우, 상기 조작 변수 계산 모듈(15)은 다음 수학식의 계산을 실행하여, 이러한 조작 변수를 상기 롤 갭 제어기(6)로 출력한다.
상기 수학식에서, △S는 상기 롤 갭 제어기의 조작 변수이고, k는 조정 이득 [-1]이고, M은 상기 롤링 밀의 밀 상수[ton/mm]이고, Q는 상기 스트립의 플라스틱 변수이고, △Hn는 세그먼트 번호(n)에 관한 스트립 두께 편이의 합이다.
상기 백업 롤의 각 속도가 변하면, 상기 롤 갭 제어기의 조작 변수는 다음 수학식에 변수를 곱하여 계산된다.
상기 수학식에서, k(ω)는 상기 백업 롤의 각 속도에 따라 변하는 변수이다.
이러한 기여로써, 상기 조작 변수는 특정 각 속도에서 증가하거나 감소될 수 있다.
또한, 상기 조작 변수 계산 모듈은 상기 수학식(13 또는 14)에 의해 얻어지는 상기 롤 갭 제어기(6)의 조작 변수의 상한치 및 하한치를 설정한다. 그 범위 이하 또는 이상인 경우, 상기 조작 변수 계산 모듈(15)은 상기 조작 변수를 상한치 또는 하한치로 설정한다. 더욱 특정하면, 다음 수학식(15)을 충족하지 않으면,
△S 〈 bLL일 때,
△S 〉 bUL일 때,
이다.
상기 수학식에서, bLL는 하한치 [-]이고, bUL는 상한치이다.
따라서, 도 1에 도시된 제1 실시예에 따르면, 상기 스트립(3)의 스트립 두께하에 백업 롤로 인한 롤 편심의 영향을 줄이기 쉽고, 또한, 상기 롤 프로세스 진행으로 일어날 수 있는 롤 편심의 변화에 대응하기 쉽다.
도 5는 어플리케이션 목표로 정의된 롤링 밀과 결합하여 본 발명의 제2 실시예에서 롤링 밀용 스트립 두께 제어 장치의 구조를 도시하는 블록도이다. 도 5에 있어서, 도 1과 동일한 부품은 동일한 참조 번호로 표시했기 때문에 그 각각의 설명은 생략할 것이다. 제2 실시예의 기계 장치는 도 1에 도시된 스트립 속도 미터 (7)가 상기 롤링 밀의 전달측에 제공되지 않고, 또한 고장 때문에 이용될 수 없는 경우에, 회전각 검출기(16)가 작업 롤(2) 또는 그 작업 롤(2)에 직접 접속된 전기 모터에 부착된 상태에서, 이러한 회전각 검출기(16)의 검출치를 토대로 상기 이동 거리 계산 모듈(9B)은 상기 스트립(3)의 이동 거리를 얻는다.
이러한 경우에, 상기 이동 거리 계산 모듈(9B)은 상기 회전각 검출기(16)의 검출값, 상기 작업 롤(2)의 직경 및 다음 수학식의 진행 슬립을 토대로 상기 스트립(3)의 이동 거리를 계산한다.
상기 수학식에서, △θWR은 상기 작업 롤이 한번의 계산 싸이클에서 회전하는 각이고, DWR은 상기 작업 롤의 직경[mm]이고, △θMO는 한 번의 계산 싸이클에서 전기 모터가 회전하는 각 이며, G는 상기 작업 롤과 전기 모터를 접속하는 기어 장치의 기어 비율 이다.
따라서, 도 5에 도시된 제2 실시예에 따르면, 상기 스트립 두께상에 롤 편심의 영향을 줄이고, 또한, 상기 롤링 프로세스 진행으로 발생할 수 있는 롤 편심의 변화를 줄인다.
도 6은 어플리케이션 목표로 정의된 롤링 밀과 결합하여 본 발명의 제3 실시예에서 롤링 밀용 스트립 두께 제어 장치의 구조를 도시하는 블록도이다. 도 6에 있어서, 도 1과 동일한 구성요소는 동일한 참조 번호로 표기되었기 때문에 개별적인 설명은 생략한다. 제3 실시예에 있어서, 그 계산 결과를 점검하는 기능은 이동 거리 계산 모듈(9C)에 제공된다. 이러한 경우에, 상기 회전각 검출기(5)의 출력 신호는 상기 이동 거리 계산 모듈(9C)에 제공된다. 그 다음, 상기 이동 거리 계산 모듈(9C)은 상기 백업 롤(1)이 1 회전, 예컨데, 표준점에서 표준점까지의 거리를 표기하는 판단을 할 수 있다. 이러한 신호를 토대로, 상기 이동 거리 계산 모듈 (9C)은 다음 수학식(20)으로 상기 스트립(3)이 상기 수학식(1, 18, 19)에 도시된 방법 중 한 가지 방법에 의해 얻어진 이동 거리(△L)를 이용하여 상기 백업 롤의 1 회전동안 이동하는 거리를 계산한다.
LCAL은 상기 백업 롤의 1 회전동안 상기 스트립의 이동 거리 계산값[mm]이고, Σ는 상기 백업 롤의 1 회전동안의 합이고, △L는 한 번의 계산 싸이클에서 스트립의 이동 거리이다.
다른 한편, 상기 스트립(3)이 상기 백업 롤(1)의 1 회전동안 이동하는 거리는 다음과 같이 이론적으로 얻어진다.
상기 수학식에서, LTHE는 상기 백업 롤의 1 회전동안 상기 스트립의 이동 거리의 이론치[mm]이고, DBUR는 상기 백업 롤의 직경[mm]이며, f는 진행 슬립[-]이다.
상기 수학식(20)에 의해 얻어진 계산값이 상기 수학식(21)에 의해 얻어진 이론치와 일치하지 않고 근사한 범위내에 있지도 않다면, 이것은 상기 스트립 속도 미터(7) 또는 회전각 검출기(16)에서 큰 에러가 될 수 있다는 것을 암시한다. 이러한 경우에, 상기 제어는 중지해야 한다. 상기 이동 거리 계산 모듈(9)은 그 제어를 중지하는지 여부를 다음 수학식을 토대로 판단한다.
상기 수학식에서, aLL은 하한치[-]이고, aUL은 상한치[-]이다.
따라서, 도 6에 도시된 제3 실시예에 따라, 상기 스트립 두께상의 롤 편심의 영향을 줄이기 쉽고, 또한, 상기 롤링 프로세스 진행으로 발생하는 롤 편심의 변화에 대응하기 쉽다. 또한, 상기 스트립의 이동 거리의 오산때문에 제어 정확도가 떨어지는 것을 예방할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 7은 어플리케이션 목표로 정의된 롤링 밀과 결합하여 본 발명의 제4 실시예에서 롤링 밀용 스트립 두께 제어 장치의 구조를 도시하는 블록도이다. 도 7에 있어서, 도 1과 동일한 구성요소는 동일한 참조 번호로 표기되기 때문에 그 설명은 생략한다. 상기 제4 실시예의 발명은 상기 작업 롤(2) 또는 그 작업 롤(2)에 직접 접속된 전기 모터 또는 작업 롤(2)의 회전 각을 검출할 수 있는 회전각 검출기를 제공할 때, 상기 회전각 검출기(16)의 출력을 토대로 상기 롤링 롤 회전각 계산 모듈(10B)은 상기 백업 롤의 회전각을 계산한다. 이러한 경우에, 상기 롤링 롤 회전각 계산 모듈(10B)은 다음과 같은 수학식에서 백업 롤(1)의 회전각을 계산한다.
또는
상기 수학식에서, θBUR은 상기 백업 롤의 회전각[rad]이고,는 상기 작업 롤의 회전각[rad]이며, DWR은 상기 작업 롤의 직경[mm]이고, DBUR은 상기 백업 롤의 직경이고,는 상기 전기 모터의 회전각[rad]이며, G는 상기 전기 모터를 상기 작업 롤에 접속하는 기어 장치의 기어 비율이다.
여기서, 상기 작업 롤(2)의 회전각() 또는 상기 전기 모터의 회전각()은 상기 백업 롤이 1 회전할 때 마다 삭제되어 소거되는 시점에서 상기 작업 롤(2) 또는 전기 모터의 회전각을 나타낸다.
따라서, 도 7에 도시된 제4 실시예에 따르면, 상기 작업 롤(2) 또는 상기 작업 롤(2)에 직접 접속된 전기 모터의 회전 각을 검출할 수 있는 회전각 검출기(16)를 제공하는 경우에, 상기 백업 롤의 회전 각은 상기 검출기(16)를 사용하여 검출됨으로써, 상기 스트립 두께상에 롤 편심의 영향을 줄이고, 또한, 롤링 프로세스 진행으로 발생하는 롤 편심의 변화를 줄일 수 있다.
도 8은 어플리케이션 목표로 정의된 롤링 밀과 결합하여 본 발명의 제5 실시예에서 롤링 밀용 스트립 두께 제어 장치의 구조를 도시하는 블록도이다. 도 8에 있어서, 도 1과 동일한 구성요소는 동일한 참조 번호로 나타내기 때문에 그 설명은 생략한다. 제5 실시예의 발명은 상기 백업 롤(1)의 회전각을 검출하는 경우에 상기백업 롤(1) 및 작업 롤(2)의 직경의 에러 때문에 상기 백업 롤(1)의 회전각의 차이에 해당한다.
그 다음, 제5 실시예에서, 백업 롤(1)의 특정각, 예컨데, 도 2의 표준점을 검출하는 근사 스위치 등의 표준점 검출기(17)를 제공하고, 이러한 표준점 검출기 (17)의 출력을 토대로 롤링 롤 회전각 계산 모듈(10C)은 상기 백업 롤(1)의 회전각의 계산 학습을 실행한다. 다양한 학습 방법들을 고려해 볼 수 있지만, 상기 백업 롤(1)의 회전각은 다음과 같은 수학식의 학습 변수를 사용하여 계산된다.
상기 수학식에서 z[r]는 상기 백업 롤의 r 회전후에 학습 변수[-]이고, β는 학습율[-]이고, △z는 상기 백업 롤의 r 번 회전시 에러율[-]이며, θR BUR는 상기 백업 롤의 r 번 회전시 표준점의 검출동안 백업 롤의 회전각[rad]이다.
이러한 시점에서, 상기 백업 롤(1)의 회전각(θL BUR)은 다음 수학식의 학습 변수를 이용하여 계산된다.
따라서, 도 8에 도시된 제5 실시예에 따르면, 상기 백업 롤의 회전각이 직접 검출되지 않을 때 상기 백업 롤의 참 회전각에서 차이가 발생할 확률이 있을지라도, 이러한 차이는 상기 수학식(27)에 의해 수정된다. 따라서, 상기 스트립 두께상에 롤 편심의 영향을 줄이고, 또한, 상기 롤링 프로세스 진행으로 발생할 수 있는 롤 편심의 변화를 줄일 수 있다.
상기 스트립 두께 게이지(8)의 측정 지연 및 신호 전송 및 계산의 지연이 상기 스트립 두께 편이 입력 결정 모듈(12)에 의해 보상되고, 상기 롤 갭 제어기(6)의 응답 지연은 상기 토론한 각 실시예에서 상기 스트립 두게 편이 출력 결정 모듈(14)에 의해 보상된다. 그러나, 상기 설명한 것과 동일한 효과는 상기 스트립 두께 편이 입력 결정 모듈(12)이 상기 스트립 두께 게이지(8)의 측정 지연을 보상하고, 상기 스트립 두께 편이 출력 결정 모듈(14)은 상기 롤 갭 제어기(6)의 응답 지연 및 상기 신호 전송과 계산의 지연을 보상한다.
또한, 상기 스트립 두께 편이 입력 결정 모듈(12)이 상기 스트립 두께 게이지(8)의 측정 지연, 상기 롤 갭 제어기(6)의 응답 지연 및 상기 신호 전송과 계산의 지연을 보상할 때 조차도, 또 상기 스트립 두께 편이 출력 결정 모듈(14)이 상기 스트립 두께 게이지(8)의 측정 지연, 상기 롤 갭 제어기(6)의 응답 지연 및 상기 신호 전송과 계산의 지연을 보상할 때 조차도, 동일한 효과를 얻을 수 있다. 효율적으로, 이러한 지연들이 보상될 때, 소프트웨어의 설계를 손쉽게 할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 토론한 소프트웨어 슬립(f)은 롤링 속도 등의 롤링 상태에 따라 설정됨에 따라 정확도는 더욱 향상될 수 있다.

Claims (13)

  1. 롤링 밀용 스트립 두께 제어 장치에 있어서,
    상기 롤링 밀의 전달측에 제공되어 스트립(3)의 두께를 측정하는 스트립 두께 게이지(8)와,
    상기 롤링 밀로부터 상기 스트립의 이동 거리를 계산하는 이동 거리 계산 수단(9A)과,
    상기 롤링 밀의 롤링 롤(1)의 회전 각을 계산하는 롤링 롤 회전각 계산 수단(10A)과,
    상기 스트립 두께 게이지(8)에 의해 측정된 상기 스트립 두께 값의 목표 값으로부터 상기 스트립 두께의 편이(deviation)를 계산하는 스트립 두께 편이 계산 수단(11)과,
    상기 롤링 롤의 모든 회전각에 대한 스트립 두께 편이를 가산하여 스트립 두께 편이를 저장하는 스트립 두께 편이 기억 수단(13)과,
    상기 스트립의 이동 거리 및 상기 롤링 롤의 회전각을 토대로, 상기 스트립 두께 편이를 상기 스트립 두께 편이 기억 수단(13)에 입력하는 입력 타이밍을 결정하는 스트립 두께 편이 입력 결정 수단(12)과,
    상기 롤링 롤의 회전각을 토대로 상기 스트립 두께 편이 기억 수단(13)에 저장된 스트립 두께 편이를 출력하는 출력 타이밍을 결정하는 스트립 두께 편이 출력 결정 수단(14)과,
    상기 스트립 두께 편이 출력 결정 수단(14)에 의해 결정된 출력 타이밍에서 상기 스트립 두께 편이 기억 수단(13)에 저장된 상기 스트립 두께 편이를 인출(fetch)하여, 상기 롤링 밀의 롤 갭 제어기(6)의 조작 변수(manipulated variable)를 결정함에 의해, 상기 스트립 두께 편이를 제거하는 조작 변수 계산 수단(15)을 포함하는 것을 특징으로 하는 롤링 밀용 스트립 두께 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스트립 두께 편이 입력 결정 수단(12)은 상기 스트립 두께 게이지(8)에 의한 측정시 지연 및 신호 전송과 계산시의 지연을 보상하여 입력 타이밍을 결정하고,
    상기 스트립 두께 편이 출력 결정 수단(14)은 상기 롤 갭 제어기(6)의 응답 지연을 보상함으로써 상기 출력 타이밍을 결정하는 것을 특징으로 하는 롤링 밀용 스트립 두께 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 스트립 두께 편이 입력 결정 수단(12)은 상기 스트립 두께 게이지(8)에 의한 측정의 지연을 보상하여 상기 입력 타이밍을 결정하고,
    상기 스트립 두께 편이 출력 결정 수단(14)은 상기 롤 갭 제어기(6)의 응답 지연과 신호 전송 및 계산시 지연을 보상하여 상기 출력 타이밍을 결정하는 것을 특징으로 하는 롤링 밀용 스트립 두께 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 스트립 두께 편이 입력 결정 수단(12)은 상기 스트립 두께 게이지(8)에 의한 측정의 지연, 신호 전송과 계산의 지연 및 상기 롤 갭 제어기(6)의 응답 지연을 보상하여 상기 입력 타이밍을 결정하는 것을 특징으로 하는 롤링 밀용 스트립 두께 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 스트립 두께 편이 출력 결정 수단(14)은 상기 스트립 두께 게이지(8)에 의한 측정의 지연, 상기 신호 전송과 계산의 지연 및 상기 롤 갭 제어기(6)의 응답 지연을 보상하여 출력 타이밍을 결정하는 것을 특징으로 하는 롤링 밀용 스트립 두께 제어 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 롤링 밀의 전달측상에 상기 스트립 속도를 검출하는 스트립 속도 미터(7)를 제공하고,
    상기 롤링 밀에 의해 롤링된 스트립의 이동 거리는 상기 스트립 속도 미터(7)에 의해 측정된 상기 스트립의 속도를 토대로 계산되는 것을 특징으로 하는 롤링 밀용 스트립 두께 제어 장치.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 롤링 밀을 구동하는 전기 모터의 회전각을 검출하거나 상기 전기 모터의 회전에 관련되는 상기 롤링 롤(2)의 회전각을 검출하는 회전각 검출기(16)를 더 포함하고,
    상기 이동 거리 계산 수단(9B)은 상기 롤링 밀에 의해 롤링된 스트립의 이동 거리를 상기 회전각 검출기(16)에 의해 측정된 회전각 및 상기 롤링 롤(2)의 직경과 진행 슬립(forward slip)을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 롤링 밀용 스트립 두께 제어 장치.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 롤링 롤(1)의 회전각을 검출하는 회전각 검출기(5) 또는 상기 롤링 롤의 1 회전을 검출하는 표준점 검출기(fiducial point detector, 17)를 더 포함하고,
    상기 이동 거리 계산 수단(9C)은 상기 롤링 롤의 1 회전동안 롤링된 스트립의 이동 거리를 상기 회전각 검출기(5)에 의해 측정된 회전각 및 상기 롤링 롤의 직경과 진행 슬립을 이용하여 계산하며,
    상기 제어는 상기 계산으로 얻어진 이동 거리와 상기 롤링 롤의 1 회전 동안 상기 스트립의 이동 거리 사이의 차이가 미리 정해진 범위 내에 있지 않으면 중지되는 것을 특징으로 하는 롤링 밀용 스트립 두께 제어 장치.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 롤링 롤(2)의 회전각을 직접 검출하는 회전각 검출기(16)를 더 포함하고,
    상기 롤링 롤 회전각 계산 수단(10B)은 상기 회전각 검출기(16)에 의해 측정된 회전각을 상기 롤링 밀의 상기 롤링 롤(2)의 회전각으로서 설정하는 것을 특징으로 하는 롤링 밀용 스트립 두께 제어 장치.
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 롤링 밀을 구동하는 전기 모터의 회전각을 검출하거나, 상기 전기 모터에 의해 구동된 상기 롤링 롤(2)의 회전각을 검출하는 회전각 검출기(16)를 더 포함하고,
    상기 롤링 롤 회전각 계산 수단(10B)은 상기 롤링 밀의 백업 롤(1)의 회전각을 상기 회전각 검출기(16)에 의해 측정된 회전각, 회전각이 측정된 상기 롤링 롤(2)의 직경 및 상기 백업 롤(1)의 직경을 이용하여 계산하여, 상기 백업 롤의 회전각을 상기 롤링 롤의 회전각으로서 설정하는 것을 특징으로 하는 롤링 밀용 스트립 두께 제어 장치.
  11. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 롤링 롤로서 작동하는 소정의 롤의 1 회전을 검출하는 표준점 검출 수단(17)을 더 포함하고,
    상기 롤링 롤 회전각 계산 수단(10)은 상기 표준점 검출 수단(17)이 상기 소정의 롤의 표준점을 검출하는 시점에서 상기 소정의 롤의 회전각의 계산을 학습하는(learn) 것을 특징으로 하는 롤링 밀용 스트립 두께 제어 장치.
  12. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조작 변수 계산 수단(15)은 상기 롤링 롤의 각 속도를 토대로 변하는 계수를 이용하여 상기 롤 갭 제어기(6)의 조작 변수를 계산하는 것을 특징으로 하는 롤링 밀용 스트립 두께 제어 장치.
  13. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조작 변수 계산 수단(15)은 상기 롤 갭 제어기(6)의 계산된 조작 변수가 사전에 설정된 범위 이상 또는 이하인 경우에 상기 범위의 상한치 또는 하한치로 상기 조작 변수를 설정하는 것을 특징으로 하는 롤링 밀용 스트립 두께 제어 장치.
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