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KR100935515B1 - 열간 압연기의 온도 제어 장치 - Google Patents

열간 압연기의 온도 제어 장치 Download PDF

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KR100935515B1
KR100935515B1 KR1020087006872A KR20087006872A KR100935515B1 KR 100935515 B1 KR100935515 B1 KR 100935515B1 KR 1020087006872 A KR1020087006872 A KR 1020087006872A KR 20087006872 A KR20087006872 A KR 20087006872A KR 100935515 B1 KR100935515 B1 KR 100935515B1
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South Korea
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cooling
rolling
rolling mill
pressure
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미노루 타치바나
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도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤
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Abstract

압연기 출측에 가까운 곳에서의 급격한 압연재의 온도 변화를 방지하여, 높은 정밀도인 판두께 제어를 실현 가능하게 하는 열간 압연기의 온도 제어 장치를 제공한다. 이를 위해, 복수의 압연 스탠드가 연속 배치되고, 압연재를 냉각하는 복수의 냉각 장치가 마련된 열간 압연기에 있어서, 우선, 압연재의 목표 온도와 입측 실적 온도에 의거하여, 복수의 냉각 장치중 압연기 입측에 배치된 것부터 우선적으로 상한 압력까지 사용하여, 각 냉각 장치의 냉각수 압력을 연산한다. 다음에, 압연재의 목표 온도와 출측 실적 온도에 의거하여, 목표 온도와 출측 실적 온도와의 편차가 작아지도록, 동작중의 냉각 장치중 가장 압연기 출측에 배치된 것의 냉각수 압력을 연산한다. 이 때, 제어 대상이 된 상기 냉각 장치의 냉각수 압력이 상한 압력에 도달한 경우에는, 제어 대상을 압연기 출측에 인접하여 배치된 냉각 장치에, 하한 압력에 도달한 경우에는, 압연기 입측에 인접하여 배치된 냉각 장치로 변경한다.

Description

열간 압연기의 온도 제어 장치{TEMPERATURE CONTROL DEVICE FOR HOT ROLLING MILL}
본 발명은, 복수의 압연 스탠드를 연속 배치하고, 가열된 강판 등을 이들의 압연 스탠드에서 순차로 압연하는 열간 압연기의 온도 제어 장치에 관한 것이다.
가열된 강판 등의 압연재를 압연하는 압연기에서는, 압연 제품의 품질 향상을 위해, 압연기 출측(delivery side)의 압연재의 온도를 목표 온도로 제어하는 것이 중요해진다. 따라서. 열간 압연기 출측의 압연재의 온도를 목표 온도로 제어하는 온도 제어 장치는, 종래로부터 다양한 것이 알려져 있다.
예를 들면, 열간 압연기의 온도 제어 장치의 종래 기술로서, 연속 배치된 복수의 압연 스탠드 사이에, 압연재를 냉각하는 복수의 냉각 장치가 마련된 것이 제안되어 있다(특허 문헌 1 및 2 참조). 특허 문헌 1 기재의 온도 제어 장치에서는, 냉각 장치로부터 냉각수를 분사하여 압연재를 냉각하고, 그 분사 수를 조정함에 의해 압연기 출측의 압연재의 온도를 제어하고 있다. 또한, 특허 문헌 2 기재의 온도 제어 장치에서는, 복수 배치된 냉각 장치중 압연기 출측에 가까운 것부터 차례로 피드백 제어를 이용하여 냉각수 유량을 수정하고, 압연기 출측의 압연재의 온도를 제어하고 있다.
특허 문헌 1 : 일본 특개평8-243620호 공보
특허 문헌 2 : 일본 특개평11-77134호 공보
특허 문헌 1 기재된 것에 의해 압연기 출측의 압연재의 온도를 제어하는데는, 냉각 장치의 동작(냉각수의 분사) 및 정지를 반복할 것이 필요하게 된다. 이 때문에, 냉각 장치 전체의 동작 및 정지에 의해 압연재의 온도 변화가 커지고, 정밀도가 좋은 온도 제어에는 한계가 있다. 또한, 압연재의 온도 변화가 큰 것은, 판두께 정밀도에도 악영향을 미치는 것으로 되어 있다.
한편, 특허 문헌 2 기재된 것에서는, 압연기 출측에 가까운 냉각 장치로부터 차례로 냉각수 유량이 변경되기 때문에, 압연재의 온도가, 열간 마무리 압연기 출측에 가까운 곳에서 급격하게 변화되어 버린다. 이 때문에, 판두께 제어(AGC : AUT0 GAUGE C0NTR0L)에 외란을 주어, 판두께 정밀도에도 영향이 크다는 문제가 있다.
본 발명은, 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적은, 압연기 출측에 가까운 곳에서의 급격한 압연재의 온도 변화를 방지하여, 높은 정밀도인 판두께 제어를 실현 가능하게 하는 열간 압연기의 온도 제어 장치를 제공하는 것이다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
본 발명에 관한 열간 압연기의 온도 제어 장치는, 복수의 압연 스탠드가 연속 배치되고, 가열된 압연재를 복수의 압연 스탠드에서 순차로 압연하는 열간 압연기의 온도 제어 장치로서, 임의 복수의 압연 스탠드 사이에 마련되고, 냉각수를 분사하여 압연재를 냉각하는 복수의 냉각 장치와, 압연기 입측(entry side)에서 압연재의 온도를 검출하는 입측 온도계와, 압연기 출측에서 압연재의 온도를 검출하는 출측 온도계와, 압연재의 압연기 출측에서의 목표 온도와 입측 온도계에 의해 검출된 압연재의 실적 온도에 의거하여, 복수의 냉각 장치중 압연기 입측에 배치된 것부터 우선적으로 상한 압력까지 사용하여, 각 냉각 장치의 냉각수 압력을 연산하는 제 1 냉각수 압력 연산부와, 목표 온도와 출측 온도계에 의해 검출된 압연재의 실적 온도에 의거하여, 목표 온도와 압연기 출측의 실적 온도와의 편차가 작아지도록, 동작되고 있는 냉각 장치중 가장 압연기 출측에 배치된 것의 냉각수 압력을 연산하는 제 2 냉각수 압력 연산부와, 제 2 냉각수 압력 연산부의 제어 대상이 된 냉각 장치의 냉각수 압력이 제 2 냉각수 압력 연산부의 연산에 의해 상한 압력에 도달한 경우에, 제 2 냉각수 압력 연산부의 제어 대상을 압연기 출측에 인접하여 배치된 냉각 장치로 변경하고, 제 2 냉각수 압력 연산부의 제어 대상이 된 냉각 장치의 냉각수 압력이 제 2 냉각수 압력 연산부의 연산에 의해 하한 압력에 도달한 경우에, 제 2 냉각수 압력 연산부의 제어 대상을 압연기 입측에 인접하여 배치된 냉각 장치로 변경하는 제어 대상 선택부를 구비한 것이다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면, 복수의 압연 스탠드가 연속 배치되고, 가열된 압연재를 복수의 압연 스탠드에서 순차로 압연하는 열간 압연기의 온도 제어 장치로서, 임의 복수의 압연 스탠드 사이에 마련되고, 냉각수를 분사하여 압연재를 냉각하는 복수의 냉각 장치와, 압연기 입측에서 압연재의 온도를 검출하는 입측 온도계와, 압연기 출측에서 압연재의 온도를 검출하는 출측 온도계와, 압연재의 압연기 출측에서의 목표 온도와 입측 온도계에 의해 검출된 압연재의 실적 온도에 의거하여, 복수의 냉각 장치중 압연기 입측에 배치된 것부터 우선적으로 상한 압력까지 사용하여, 각 냉각 장치의 냉각수 압력을 연산하는 제 1 냉각수 압력 연산부와, 목표 온도와 출측 온도계에 의해 검출된 압연재의 실적 온도에 의거하여, 목표 온도와 압연기 출측의 실적 온도와의 편차가 작아지도록, 동작되고 있는 냉각 장치중 가장 압연기 출측에 배치된 것의 냉각수 압력을 연산하는 제 2 냉각수 압력 연산부와, 제 2 냉각수 압력 연산부의 제어 대상이 된 냉각 장치의 냉각수 압력이 제 2 냉각수 압력 연산부의 연산에 의해 상한 압력에 도달한 경우에, 제 2 냉각수 압력 연산부의 제어 대상을 압연기 출측에 인접하여 배치된 냉각 장치로 변경하고, 제 2 냉각수 압력 연산부의 제어 대상이 된 냉각 장치의 냉각수 압력이 제 2 냉각수 압력 연산부의 연산에 의해 하한 압력에 도달한 경우에, 제 2 냉각수 압력 연산부의 제어 대상을 압연기 입측에 인접하여 배치된 냉각 장치로 변경하는 제어 대상 선택부를 구비함에 의해, 압연기 출측에 가까운 곳에서의 급격한 압연재의 온도 변화를 방지하여, 높은 정밀도인 판두께 제어가 실시 가능해진다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에서의 열간 압연기의 온도 제어 장치를 도시하는 전체 구성도.
도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에서의 온도 제어기의 주요부를 도시하는 구성도.
도 3은 압연재의 진응력(ture stress)과 진변형(ture strain)과의 관계를 도시하는 도면.
(도면의 주요부문에 대한 부호의 설명)
1 : 워크 롤 2 : 백업 롤
3 : 압하 장치 4 : 압연재
5 : 냉각 장치 6 : 배관
7 : 냉각수 압력 제어 장치 8 : 온도 제어기
9 : 마무리 입측 온도계(FET) 10 : 마무리 출측 온도계(FDT)
11 : 마무리 출측 판후계 12 : 기억부
13 : 초기 냉각수 압력 연산부 14 : 냉각수 압력 연산부
15 : PI 제어 대상 선택부 16 : PI 제어부
17 : 온도 제어 기능 18 : 온도 제어 리미터
19 : 밸브 개방도 제어 기능
본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해, 첨부한 도면에 따라 이를 설명한다. 또한,각 도면 중, 동일 또는 상당하는 부분에는 동일한 부호를 붙이고 있고, 그 중복 설명은 적절히 간략화 내지 생략한다.
(실시의 형태 1)
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에서의 열간 압연기의 온도 제어 장치를 도시하는 전체 구성도, 도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에서의 온도 제어기의 주요부을 도시하는 구성도이다. 또한, 도 1 및 도 2에서는, 한 예로서, 7대의 압연 스탠드(F1 내지 F7)가 탠덤(tandem)하게 배치된 열간 마무리 압연기(hot finish rolling mill)를 나타내고 있다.
우선, 열간 압연기의 온도 제어 장치의 구성에 관해 설명한다.
도 1 및 도 2에서, F1 내지 F7의 각 압연 스탠드에는, 워크 롤(1), 백업 롤(2), 압하 장치(3) 등이 구비되어 있다. F1 내지 F7의 각 압연 스탠드는, F1 스탠드로부터 F7 스탠드까지 차례로 설치되고, 각 압연 스탠드에 의해 압연재(4)를 압연하도록 구성되어 있다.
F1 내지 F7의 인접하는 각 압연 스탠드 사이, 즉, F1 스탠드 및 F2 스탠드 사이, F2 스탠드 및 F3 스탠드 사이, ‥‥, F6 스탠드 및 F7 스탠드 사이에는, 각각 냉각 장치(5a 내지 5f)가 마련되어 있다(냉각 장치(5a 내지 5f)의 어느 한쪽을 특정할 필요가 없는 경우에는, 냉각 장치(5)라고 표기한다). 각 냉각 장치(5)는, 냉각수를 분사하는 분사구가, 각 압연 스탠드 사이를 이동하는 압연재(4)의 상방에 설치되어 있다. 즉, 각 냉각 장치(5)는, 압연재(4)의 윗면에 대해 상방에서 냉각수 를 분사하고, 압연재(4)를 냉각한다.
또한, 각 냉각 장치(5)에는, 배관(6)을 통하여 냉각수 압력 제어 장치(7)가 접속되어 있다. 각 냉각수 압력 제어 장치(7)는, 대응하는 냉각 장치(5)로부터 분사되는 냉각수의 압력을 제어한다. 또한, 상기 각 냉각수 압력 제어 장치(7)는, 후술하는 온도 제어기(8)의 연산 결과에 의거하여, 냉각 장치(5)의 제어, 즉, 냉각수 압력의 제어를 행한다.
도면 부호 9는 F1 스탠드의 입측에 설치된 마무리 입측 온도계(Finishing Entry Temperature), 10은 F7 스탠드의 출측에 설치된 마무리 출측 온도계(Finishing Delivery Temperature), 11은 F7 스탠드의 출측에 설치된 마무리 출측 판후계(finishing delivery thickness meter)이다. 상기 마무리 입측 온도계(9)는 열간 마무리 압연기의 입측에서의 압연재(4)의 온도를, 상기 마무리 출측 온도계(10)는 열간 마무리 압연기의 출측에서의 압연재(4)의 온도를 검출한다. 또한, 상기 마무리 출측 판후계(11)는, 열간 마무리 압연기의 출측에서의 압연재(4)의 판두께를 측정한다. 그리고, 상기 온도 제어기(8)는, 마무리 입측 온도계(9) 및 마무리 출측 온도계(10)에 의해 검출된 압연재(4)의 온도 실적치 등에 의거하여, 각 냉각수 압력 제어 장치(7)가 냉각 장치(5)를 제어하기 위해 필요한 냉각수 압력을 연산한다.
구체적으로, 온도 제어기(8)에는, 기억부(12), 초기 냉각수 압력 연산부(제 1 냉각수 압력 연산부)(13), 냉각수 압력 연산부(제 2 냉각수 압력 연산부)(14)가 구비되고, 냉각수 압력 연산부(14)에는, PI 제어 대상 선택부(15), PI 제어부(16) 가 구비되어 있다. 상기 기억부(12)는, 냉각수 압력을 연산하기 위해 필요한 여러가지의 파라미터 등이 기억되어 있다. 기억부(12)에 기억되는 파라미터는, 예를 들면, 압연재(4)를 압연할 때의 속도 패턴, 압연재(4)의 목표 온도나 목표 판두께 등으로 구성된다.
상기 초기 냉각수 압력 연산부(13)는, 압연 초기, 예를 들면, 마무리 출측 온도계(10)에 의한 압연재(4)의 온도 실적치를 이용할 수가 없는 기간이나, 압연재(4)의 판 선단이 F1 스탠드에 진입하기 전부터 마무리 출측 온도계(10)의 온도 검출 위치에 도달할 때까지의 기간에 있어서의, 각 냉각 장치(5)의 냉각수 압력을 연산한다. 여기서, 압연 초기의 냉각수 압력은, 기억부(12)에 미리 설정된 압연재(4)의 압연기 출측에서의 목표 온도와, 마무리 입측 온도계(9)에 의해 검출된 압연재(4)의 온도 실적치에 의거하여, 소정의 계산식에 의해 연산된다. 즉, 압연 초기의 냉각수 압력은, F7 스탠드 출측 도달시에 있어서의 압연재(4)의 예측 온도가, 상기 목표 온도가 되도록 연산된다. 또한, 상기 예측 온도는, 마무리 입측 온도계(9)에 의해 검출된 압연재(4)의 온도 실적치나, 기억부(12)에 기억된 압연재(4)의 속도 패턴 등으로부터 도출되는 것이다.
또한, 상기 초기 냉각수 압력 연산부(13)는, 복수의 냉각 장치(5)중 압연기 입측에 배치된 것부터 우선적으로 상한 압력까지 사용하도록, 각 냉각 장치(5)의 냉각수 압력을 연산한다. 즉, 연산의 결과로부터, 가장 압연기 입측에 배치된 냉각 장치(5a)에 의해서만 소망하는 냉각이 가능한 경우에는, 냉각 장치(5a)만을 사용하여 압연재(4)의 냉각을 행하도록, 각 냉각수 압력을 연산 및 설정한다. 또한, 냉각 장치(5a)만의 사용으로는 소망하는 냉각을 실시할 수가 없지만, 냉각 장치(5a 및 5b)를 사용하면 소망하는 냉각이 가능한 경우에는, 냉각 장치(5a 및 5b)만을 사용하여 압연재(4)의 냉각을 행하도록, 각 냉각수 압력을 연산 및 설정한다. 이 때, 사용하는 냉각 장치(5a 및 5b)중 가장 압연기 출측에 배치된 냉각 장치(5b) 이외는, 냉각수 압력을 상한 압력으로 설정한다. 이하, 냉각 장치(5a 및 5b)만으로는 소망하는 냉각을 실시할 수 없는 경우도 마찬가지이다.
상기 냉각수 압력 연산부(14)는, 압연 초기 후에 있어서의 각 냉각 장치(5)의 냉각수 압력을 연산한다. 압연 초기 후의 냉각수 압력은, 기억부(12)에 미리 설정된 압연재(4)의 압연기 출측에서의 목표 온도와, 마무리 출측 온도계(10)에 의해 검출된 압연재(4)의 온도 실적치에 의거하여, 상기 목표 온도와 압연기 출측의 실적 온도와의 편차가 작아지도록, PI 제어 등을 이용하여 연산된다.
구체적으로는, 우선, PI 제어 대상 선택부(15)에 의해, PI 제어의 대상으로 하는 냉각 장치(5)(이하, 「대상 냉각 장치(5)」라고도 한다)가 선택된다. 또한, PI 제어의 대상으로 하는 냉각 장치(5)는, 동작되고 있는 냉각 장치중 가장 압연기 출측에 배치된 것, 즉, 냉각수 압력이 하한 압력보다도 크고 포화 상태(상한 압력)에 도달하지 않은 것이 선택된다. 그리고, PI 제어부(16)는, 대상 냉각 장치(5)의 냉각수 압력을, 압연재(4)의 상기 목표 온도와 압연기 출측의 실적 온도와의 편차가 작아지도록, PI 제어에 의해 연산 및 설정한다. 또한, 대상 냉각 장치(5)의 냉각수 압력이 PI 제어부(16)의 연산에 의해 상한 압력에 도달하여 버린 경우에는, PI 제어 대상 선택부(15)는, PI 제어의 대상을, 상기 연산에 의해 포화 상태로 된 냉각 장치(5)로부터, 압연기 출측에 인접하여 배치된 냉각 장치(5)로 변경한다. 또한, 대상 냉각 장치(5)의 냉각수 압력이 PI 제어부(16)의 연산에 의해 하한 압력에 도달하여 버린 경우에는, 우선, 해당 대상 냉각 장치(5)의 냉각수 압력을 하한 압력으로 설정한다. 그리고, PI 제어 대상 선택부(15)는, PI 제어의 대상을, 상기 연산에 의해 하한 압력으로 설정된 냉각 장치(5)로부터, 압연기 입측에 인접하여 배치된 냉각 장치(5)로 변경한다.
다음에, 상기 구성을 갖는 열간 압연기의 온도 제어 장치의 동작을 구체적으로 설명한다.
압연재(4)의 압연이 시작되면, 우선, 마무리 입측 온도계(9)에 의해 압연재(4)의 온도가 검출된다. 온도 제어기(8)에서는, 압연 초기의 동안은, 초기 냉각수 압력 연산부(13)에 의해 각 냉각 장치(5)의 냉각수 압력을 연산하다. 또한, 압연 초기에 있어서의 냉각 장치(5)의 실제의 동작은, 초기 냉각수 압력 연산부(13)의 연산 결과에 의거하여, 각 냉각수 압력 제어 장치(7)에 의해 제어된다.
온도 제어기(8)에서의 구체적인 동작은 이하와 같다.
압연재(4)의 판 선단이 마무리 출측 온도계(10)의 온도 검출 위치에 도달할 때까지는, 압연기 출측의 압연재(4)의 온도를 검출할 수가 없다. 이 때문에, 압연재(4)의 판 선단이 마무리 출측 온도계(10)의 온도 검출 위치에 도달할 때까지는, 마무리 입측 온도계(9)에 의해 검출된 압연재(4)의 온도 실적치와, 다른 소정의 파라미터(예를 들면, 목표 온도나 압연재(4)의 속도 패턴 등)나 미리 구비된 학습 기능에 의거하여, 동작시키는 냉각 장치(5)와 그 냉각수 압력을 설정하고, 압연재(4) 의 판 선단을 배제한 타이밍에 냉각수를 분사시킨다.
이 때, 동작시키는 냉각 장치(5)는, 상술한 바와 같이, 압연기 입측에 배치된 것부터 우선적으로 상한 압력까지 사용한다. 즉, 연산의 결과로부터, 가장 압연기 입측에 배치된 냉각 장치(5a)만에 의해 소망하는 냉각이 가능한 경우에는, 냉각 장치(5a)만을 사용하여 압연재(4)의 냉각을 행한다. 구체적으로는, 냉각 장치(5a)의 냉각수 압력을, 소정의 연산에 의해 하한 압력 및 상한 압력 사이의 적당한 값으로 설정함과 함께, 냉각 장치(5a)보다도 압연기 출측에 배치된 냉각 장치(5b 내지 5f)의 냉각수 압력을 0으로 한다. 즉, 냉각 장치(5b 내지 5f)로부터는 냉각수를 분사시키지 않는다.
또한, 복수의 냉각 장치(5)를 사용할 필요가 있는 경우, 예를 들면, 냉각 장치(5a 내지 5d)를 사용할 필요가 있는 경우에는, 사용하는 냉각 장치(5a 내지 5d)중 가장 압연기 출측에 배치된 냉각 장치(5d) 이외는, 냉각수 압력을 상한 압력으로 설정한다. 그리고, 가장 압연기 출측에 배치된 냉각 장치(5d)의 냉각수 압력을, 소정의 연산에 의해 하한 압력 및 상한 압력 사이의 적당한 값으로 설정하여 전체의 냉각 능력을 조정한다. 이 때, 냉각 장치(5e 및 5f)의 냉각수 압력을 0으로 한다. 즉, 냉각 장치(5e 및 5f)로부터는 냉각수를 분사시키지 않는다.
압연재(4)의 판 선단이 마무리 출측 온도계(10)의 온도 검출 위치에 도달하면, 마무리 출측 온도계(10)에 의해 압연재(4)의 온도가 검출된다. 마무리 출측 온도계(10)에 의해 검출된 온도 실적치는, 온도 제어기(8)에 입력된다. 그리고, 온도 제어기(8)는, 목표 온도와 마무리 출측 온도계(10)로부터의 온도 실적치에 의거하 여, PI 제어에 의해 목표 온도와 실적 온도와의 편차를 작게 하도록 냉각수 압력의 제어를 시작한다.
구체적으로는, 우선, PI 제어 대상 선택부(15)에 의해 대상 냉각 장치(5)가 선택된다. PI 제어부(16)는, 대상 냉각 장치(5)가 선택되면, 압연재(4)의 목표 온도와 압연기 출측의 실적 온도와의 편차가 작아지도록 PI 제어를 행하고, 대상 냉각 장치(5)의 조작 보정량(냉각수 압력의 보정량)을 연산한다. 그리고, 냉각수 압력 연산부(14)는, 대상 냉각 장치(5)의 그때까지의 냉각수 압력에 상기 보정량을 가한 값을, 대응하는 냉각수 압력 제어 장치(7)에 대해 출력한다.
또한, 대상 냉각 장치(5)의 냉각수 압력이 상기 보정량의 연산에 의해 상한 압력을 상회하여 버린 경우에는, 우선, 상기 대상 냉각 장치(5)의 냉각수 압력을 상한 압력으로 설정한다. 또한, PI 제어의 대상을, 상기 보정량의 연산에 의해 포화 상태로 된 냉각 장치(5)로부터, 압연기 출측에 인접하여 배치된 냉각 장치(5)로 이동시킨다. 즉, PI 제어 대상 선택부(15)에 의해, 대상 냉각 장치(5)의 변경이 행하여진다. 그리고, 변경 후의 대상 냉각 장치(5)에 대해 PI 제어부(16)에서 PI 제어가 행하여저서, 목표 온도와 실적 온도와의 편차가 작아지도록 냉각수 압력을 연산 및 설정한다.
또한, 상기와는 역으로 마무리 출측 온도계(10)에 의해 검출된 압연재(4)의 온도가 목표 온도보다도 낮고, 대상 냉각 장치(5)의 냉각수 압력이 상기 보정량의 연산에 의해 하한 압력을 하회하여 버린 경우에는, 우선, 상기 대상 냉각 장치(5)의 냉각수 압력을 하한 압력으로 설정한다. 또한, PI 제어의 대상을, 상기 보정량 의 연산에 의해 하한 압력으로 설정된 냉각 장치(5)로부터, 압연기 입측에 인접하여 배치된 냉각 장치(5)로 이동시킨다. 즉, PI 제어 대상 선택부(15)에 의해, 대상 냉각 장치(5)의 변경이 행하여진다. 그리고, 변경 후의 대상 냉각 장치(5)에 대해 PI 제어부(16)에서 PI 제어가 행하여져서, 목표 온도와 실적 온도와의 편차가 작아지도록 냉각수 압력을 연산 및 설정한다.
예를 들면, 각 냉각 장치(5)의 상한 압력이 10MPa, 하한 압력이 2MPa로 미리 설정되고, 압연 초기의 압연재(4)의 냉각에 필요한 냉각 장치(5)의 압력 양이, F1 스탠드 및 F2 스탠드 사이의 냉각 장치(5a)에서 10MPa, F2 스탠드 및 F3 스탠드 사이의 냉각 장치(5b)에서 7MPa로 설정된 경우에는, 압연재(4)가 마무리 출측 온도계(10)의 온도 검출 위치에 도달한 시점에서, 냉각 장치(5b)를 대상으로 하여 PI 제어가 행하여진다.
그리고, 마무리 출측 온도계(10)에 의해 검출된 압연재(4)의 온도가 목표 온도보다도 높고, 압연재(4)의 냉각이 부족하여 있는 경우에는, PI 제어의 대상으로 되어 있는 냉각 장치(5b)의 냉각수 압력이 10MPa에 도달한 시점에서, F3 스탠드 및 F4 스탠드 사이의 냉각 장치(5c)로 PI 제어의 대상을 이동시켜서, 냉각수 압력의 연산을 시작한다. 즉, 이 시점에서는, 냉각 장치(5a)의 냉각수 압력이 10MPa, 냉각 장치(5b)의 냉각수 압력이 10MPa로 설정되고, 냉각 장치(5c)의 냉각수 압력은 PI 제어중이라는 상태가 된다.
한편, 마무리 출측 온도계(10)에 의해 검출된 압연재(4)의 온도가 목표 온도보다도 낮고, 압연재(4)를 과도하게 냉각하고 있는 경우에는, PI 제어의 대상으로 되어 있는 냉각 장치(5b)의 냉각수 압력이 2MPa까지 저하된 시점에서, 냉각 장치(5a)로 PI 제어의 대상을 이동시켜서, 냉각수 압력의 연산을 시작한다. 즉, 이 시점에서는, 냉각 장치(5a)의 냉각수 압력은 10MPa로부터 PI 제어 실시중, 냉각 장치(5b)의 냉각수 압력은 2MPa라는 상태가 된다.
또한, 도 2는 압연재(4)의 판 선단이 마무리 출측 온도계(10)의 온도 검출 위치에 도달한 후의 온도 제어기(8)의 동작의 한 예를 도시한 것이다. 도 2에서, 부호 17은 온도 제어 기능(비례·적분기), 부호 18은 온도 제어 리미터, 부호 19는 밸브 개방도 제어 기능(계장(計裝) 제어기)를 나타내고 있다. 그리고, 각 냉각 장치(5)의 밸브 개방도가 개방한계가 된 경우에 하류 스탠드로, 또한, 폐쇄한계가 된 경우에 상류 스탠드로 제어 루프시킴에 의해, 상기 동작을 실시한다.
한편, PI 제어의 대상이 되는 냉각 장치(5)에 대해서는, 냉각수 압력의 전체 조작량(Qn)은, 다음 식에 의해 산출된다.
[수식 1]
Qn=Q1n(설정 압력)+Q2n(PI 제어 출력)
[수식 2]
Q2n=(Kp_n+Ki_nis)×(Tf-Ta)
여기서, Tf는 실적 온도, Ta는 목표 온도, n은 대상 스탠드 사이의 냉각 장치를 나타내고 있다. 또한, 각 냉각 장치(5)의 상한 압력이 10MPa, 하한 압력이 2MPa로 설정되어 있는 경우에는, 식 1의 결과가 Qn>10MPa인 경우에 식 3이, Qn<2MPa 인 경우에 식 4가 성립한다.
[수식 3]
Qn +1=Q1n +1(=0)+Q2n +1, Qn=10MPa
[수식 4]
Qn -1=Q1n -1+Q2n -1, Qn=2MPa
또한, 열간 마무리 압연기에서 생성되는 압연기 출측 판두께는, 일반적으로, 다음 식에 의해 표시된다.
[수식 5]
hn=Fn/Mn
여기서, h는 압연기 출측 판두께, F는 압연기에 걸리는 하중, M은 밀(mill) 소성계수, n은 대상 압연기이다.
압연기의 밀 소성 계수가 일정하면, 압연기에 걸리는 하중에 의해 판두께가 변화한다. 도 3은 압연재의 진응력과 진변형과의 관계를 도시하는 도면이다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 압연재(4)의 변형은, 같은 변형량을 얻을려고 한 경우, 냉각되면 될수록 큰 응력이 필요한 것을 알 수 있다. 또한, 압연재(4)가 냉각되면 압연재(4)의 밀 소성 계수가 커지기 때문에, 압연재(4)가 딱딱하게 되어 압연기에 거는 하중(응력)이 무거워진다. 그 결과, 압연기 출측의 판두께는 목표 판두께보다 두꺼워진다. 그 역으로, 압연재(4)가 냉각되지 않고서 압연되면, 압연기에 거는 하중이 가벼워진다. 그 결과, 압연기 출측의 판두께는 목표 판두께보다 얇아진다.
여기서, 열간 마무리 압연기의 판두께 제어란, 복수의 압연기에 의해, 압연재(4)의 두께를 서서히 얇게 하고 가며, 또한, 압연재(4)를 얇게 하는 과정에서 압연재(4)의 표면을 매끈하게 함에(판 정상부의 판두께 편차를 소정치보다도 작게 함에) 의해, 압연재(4)의 전체 길이에 걸쳐서 목표 판두께를 얻는 제어인 것을 의미한다. 따라서 열간 마무리 압연기의 출측 근처에서 급격한 온도 변화가 생김에 의해 판두께 변화가 커지면, 판두께 제어(AGC)에 의해 판두께를 보정할 수 있는 압연기의 수가 적어지고, 판두께 제어에 대한 외란이 커저서 판두께 변동을 억제시킬 수가 없다. 즉, 압연재(4)의 정상부의 판두께 편차가 크게 되어 버린다는 문제가 발생한다. 이는, 압연재(4)의 온도 제어의 정밀도를 향상시키려고 압연기 출측에 가까운 곳에서 냉각 능력을 올리면, 압연재(4)의 판두께 정밀도에 영향이 나와 버리는 것을 의미한다. 또한, 판두께 정밀도를 향상시킬려고 하면, 압연재(4) 온도 제어를 억제하여야 하게 된다.
본 발명의 실시의 형태 1에 의하면, 상기 문제를 해결할 수가 있다. 즉, 열간 마무리 압연기의 출측 근처에서의 급격한 압연재(4)의 온도 변화를 방지할 수 있어서, 판두께 제어(AGC)에의 외란을 감소시키는 것, 및, 복수의 압연기에서의 판두께 제어(AGC)를 유효하게 활용하는 것이 가능하게 된다. 이 때문에, 압연재(4)의 온도 및 판두께를 고정밀도로 제어할 수가 있어서, 고품질의 제품을 생산하는 것이 용이하게 된다.
이상과 같이, 본 발명에 관한 열간 압연기의 온도 제어 장치에 의하면, 복수의 압연기를 이용한 판두께 제어(AG0)를 유효하게 사용할 수 있어서, 압연재의 온도 및 판두께를 고정밀도로 제어하는 것이 가능하게 된다. 이 때문에, 고품질의 제품을 제공할 수 있다.

Claims (2)

  1. 복수의 압연 스탠드가 연속 배치되고, 가열된 압연재를 상기 복수의 압연 스탠드에서 순차로 압연하는 열간 압연기의 온도 제어 장치로서,
    임의 복수의 상기 압연 스탠드 사이에 마련되고, 냉각수를 분사하여 상기 압연재를 냉각하는 복수의 냉각 장치와,
    압연기 입측에서 상기 압연재의 온도를 검출하는 입측 온도계와,
    압연기 출측에서 상기 압연재의 온도를 검출하는 출측 온도계와,
    상기 압연재의 압연기 출측에서의 목표 온도와 상기 입측 온도계에 의해 검출된 상기 압연재의 실적 온도에 의거하여, 상기 복수의 냉각 장치중 압연기 입측에 배치된 것부터 우선적으로 상한 압력까지 사용하여, 상기 각 냉각 장치의 냉각수 압력을 연산하는 제 1 냉각수 압력 연산부와,
    상기 목표 온도와 상기 출측 온도계에 의해 검출된 상기 압연재의 실적 온도에 의거하여, 상기 목표 온도와 압연기 출측의 상기 실적 온도와의 편차가 작아지도록, 동작되고 있는 상기 냉각 장치중 가장 압연기 출측에 배치된 것의 냉각수 압력을 연산하는 제 2 냉각수 압력 연산부와,
    상기 제 2 냉각수 압력 연산부의 제어 대상이 된 상기 냉각 장치의 냉각수 압력이 상기 제 2 냉각수 압력 연산부의 연산에 의해 상한 압력에 도달한 경우에, 상기 제 2 냉각수 압력 연산부의 제어 대상을 압연기 출측에 인접하여 배치된 냉각 장치로 변경하고, 상기 제 2 냉각수 압력 연산부의 제어 대상이 된 상기 냉각 장치 의 냉각수 압력이 상기 제 2 냉각수 압력 연산부의 연산에 의해 하한 압력에 도달한 경우에, 상기 제 2 냉각수 압력 연산부의 제어 대상을 압연기 입측에 인접하여 배치된 냉각 장치로 변경하는 제어 대상 선택부를 구비한 것을 특징으로 하는 열간 압연기의 온도 제어 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    제 1 냉각수 압력 연산부는, 압연재의 선단이 압연기에 진입하기 전부터 출측 온도계의 온도 검출 위치에 도달할 때까지의 압연 초기에, 각 냉각 장치의 냉각수 압력을 연산하는 것을 특징으로 하는 열간 압연기의 온도 제어 장치.
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