냉간 압연기에서 스트립 형상과 게이지 정확도 최적화

금속 압연 공정의 경제적 효율성은 최종 압연 제품의 품질 수준과 밀접한 관련이 있습니다. 압연 공정에서 최종 압연 제품 품질 향상을 위한 최근 노력은 주로 자동화 제어 고급 방법의 대규모 적용과 사용에 집중되어 왔습니다. 냉간 압연기에서 박판 생산 비중이 매우 중요해졌습니다. 이 경우 스트립 품질은 스트립 두께 변화와 스트립 형상에 의해 결정되므로 두께 제어와 고급 스트립 형상 제어가 필요합니다.

평판 강재 압연은 입측 소재, 기계 및 전기 설비, 윤활, 제어 전략 등 다양한 요인이 제품 품질에 영향을 미치는 복잡한 공정입니다. 중요한 품질 매개변수는 소재 두께, 소재 형상 및 표면, 응력 분포의 균질성입니다. 최적의 비용 효율성과 소재 사용량 극대화를 위해 엄격한 두께 공차가 필수적이며, 이를 통해 스트립을 최소 허용 두께에 최대한 가깝게 압연할 수 있습니다. 제품 품질은 기계, 전기, 계측 설비 및 제어 전략 솔루션이 잘 결합될 때만 효과적으로 최적화될 수 있습니다.

냉간 압연 공정 개요

금속 스트립 냉간 압연은 원자재를 완제품으로 변환하기 위해 일련의 공정이 수행되는 공정 중 하나입니다. 두 개의 대향 롤(일반적으로 4고 배열)에 의해 가해지는 압축력으로 스트립 두께를 줄이는 변형 공정입니다. 롤은 회전하여 스트립을 당기면서 동시에 그 사이에 압착합니다. 스트립은 리버싱 밀 또는 텐덤 밀에서 여러 패스로 압연됩니다. 각 작업 롤은 더 큰 직경의 백업 롤에 의해 지지됩니다. 스트립이 각 패스에서 작업 롤 쌍을 통과할 때마다 두께가 연속적으로 감소합니다. 두께 감소는 작업 롤 사이의 작은 영역(롤 갭 또는 롤 바이트라고 함)에서 매우 높은 압축 응력에 의해 발생합니다. 이 영역에서 금속은 소성 변형되며 스트립과 작업 롤 표면 사이에 미끄러짐이 발생합니다. 필요한 압축력은 유압 램 또는 많은 구형 밀에서는 전기 모터로 구동되는 스크류 장치에 의해 가해집니다.

냉간 압연은 열간 압연 스트립의 두께를 추가로 줄이고, 더 높은 두께 정밀도, 적절한 평탄도 프로파일, 더 높은 스트립 표면 품질이 요구되는 압연 제품을 얻기 위한 적절한 소재 특성을 달성하기 위해 수행됩니다. 냉간 압연에 의한 스트립 두께 감소는 주로 센서와 제어 기술 측면에서 서로 다른 자동화 솔루션이 필요한 세 가지 유형의 공정으로 달성될 수 있습니다.

냉간 압연기에 사용되는 세 가지 공정 유형은 (i) 평판 금속 스트립이 여러 패스(3~7회)로 가공되고 코일이 스탠드 근처에 설치된 두 릴에 의해 언코일링-리코일링되는 단일 스탠드 냉간 리버싱 밀, (ii) 스탠드 수 증가로 패스 수(1~3회)가 줄어든 리버싱 공정으로 두께 감소를 달성하는 2스탠드 냉간 리버싱 밀, (iii) 일반적으로 3~7개의 비가역 스탠드로 두께 감소를 달성하는 텐덤 냉간 압연기 또는 단순히 텐덤 밀입니다. 경우에 따라 텐덤 밀은 산세 공정과 결합되어 생산성을 높입니다. 이 경우 코일이 함께 용접되어 공정이 유지보수 이유로만 중단될 것으로 예상되므로 연속 텐덤 냉간 압연기라고 합니다. 이 경우 코일과 다음 코일 사이의 용접부도 압연 대상이 됩니다.

스탠드 출구의 두께 편차는 두 가지 소스에서 유래합니다. 첫 번째 소스는 소재 특성으로, (i) 공급 스트립의 두께 편차, (ii) 변형 저항에 의해 생성될 수 있습니다. 이들은 주로 다양한 패스 중 소재 경도에 의해 결정되지만 시트 화학 조성의 스트립 길이에 따른 변화에 의해서도 결정됩니다. 두 번째 소스는 압연기에서 생성됩니다. 이러한 편차는 주로 스탠드 항복에 의해 나타나며, 스탠드 탄성 계수에 의존합니다. 작업 롤과 압연 스트립 사이의 마찰 계수 변화도 두께 편차에 영향을 줄 수 있습니다.

냉간 압연기(특히 텐덤 압연기)에서는 루퍼가 없으므로(열간 압연기의 경우와 달리) 모든 스탠드의 조절 활동이 압연 공정 안정성을 보장하기 위해 조정되어야 하는 자동 게이지 제어(AGC) 조절이 정교한 컨트롤러로 달성됩니다. 또한 기본 제어와 외부 제어를 구별해야 합니다. 기본 제어인 유압 갭 제어(HGC), 속도 컨트롤러(SC), 토크 컨트롤러(TC)는 압연 공정 유형에 의존하지 않는 반면, 외부 컨트롤러는 공정 구조와 센서 가용성에 따라 크게 달라질 수 있습니다.

단일 스탠드 냉간 리버싱 밀

단일 스탠드 냉간 리버싱 밀의 일반적인 두께 컨트롤러와 가장 일반적인 센서 구성은 그림 1에 나와 있습니다. 여기서 두께 게이지 센서는 X선 기술을 기반으로 하며 중심선(드물게 두께 프로파일)의 두께 측정을 목표로 합니다. 속도 게이지 센서는 레이저 기술 기반이거나 단순히 엔코더입니다. 일반적으로 빠른 가속/감속 기간에도 필요한 측정 정밀도를 보장해야 할 때, 즉 엔코더가 소재와 접촉을 잃을 수 있을 때 레이저 기술(훨씬 더 비쌈) 사용이 선호됩니다. 로드 셀은 일반적으로 각 스탠드 간에 설치되어 스탠드 간 장력을 직접 측정합니다. 그림 1에 표시된 것처럼 단일 스탠드 냉간 리버싱 밀이 밀 양쪽에 두께 및 속도 센서(엔코더 가능)를 갖추는 것은 매우 일반적입니다.

그림 1 단일 스탠드 냉간 리버싱 밀의 두께 제어

단일 스탠드 냉간 리버싱 밀의 외부 컨트롤러는 (i) 코일러/언코일러 릴에 적용된 모터를 활용하여 토크 컨트롤러(TC)가 조절하는 토크를 통해 진입/출구 장력을 일정하게 유지하는 토크에 의한 장력 제어(TCT), (ii) 스탠드 하류에서 사용 가능한 두께 측정 'H X선 아웃'을 기반으로 HGC 레퍼런스에 대한 트림을 생성하는 갭을 통한 피드백 게이지 제어(GBG), (iii) 진입 측에 설치된 X선이 생성하는 측정 'H X선 인'을 통해 압연될 입측 스트립의 두께 편차를 예상하여 HGC 레퍼런스에 대한 트림을 생성하는 갭을 통한 피드포워드 게이지 제어(GFG), (iv) 질량 유량 원리를 활용하여 'H X선 아웃'의 두께 편차를 보상하는 것을 목표로 하며 스트립의 진입 측과 출구 측 속도 측정('V 인' 및 'V 아웃')을 이용하는 갭을 통한 질량 유량 게이지 제어(GMC)입니다.

보다 정확히 말하면, 스트립 폭 변화는 무시할 수 있으므로 질량 유량 균형 방정식('H X선 인' × 'V 인' = 'H X선 아웃' × 'V 아웃')이 만족될 것으로 예상됩니다. 이 방정식을 기반으로 스탠드 진입 측의 'H X선 인' 측정을 추적한 다음 고려 중인 스탠드 출구에서 또 다른 두께 측정 'H MF 아웃' = ('H X선 인' × 'V 인' / 'V 아웃')을 얻을 수 있습니다. GMC는 'H X선 아웃' 신호 대신 'H MF 아웃' 신호를 제어함으로써 'H MF 아웃'로 표현되는 측정값에 수송 지연이 영향을 미치지 않으므로 GBC보다 더 넓은 안정성 마진과 더 나은 성능을 보장합니다.

2스탠드 냉간 리버싱 밀

2스탠드 냉간 리버싱 밀에서 스탠드 1번(그림 2)에 적용된 HGC는 스탠드 1번 출구 두께를 직접 조절하는 것을 목표로 하지 않습니다. 실제로 스탠드 0번과 스탠드 1번 사이의 스탠드 간 장력을 가능한 한 일정하게 유지하여 스탠드 0번에 작용하는 GMC/GBG를 위한 교란 생성을 방지하기 위해 일부 레귤레이터가 2스탠드 냉간 리버싱 밀 경우에 도입됩니다.

그림 2 2스탠드 냉간 리버싱 밀의 두께 제어

또한 스탠드 1번 출구 두께는 GBS(속도를 통한 피드백 게이지 제어)에 의해 조절됩니다. 이 레귤레이터는 스탠드 1번에 적용된 SC의 속도 레퍼런스에 작용하며, 가능하면 스탠드 0번에 적용된 SC의 속도 레퍼런스에도 작용합니다. 스탠드 간 장력은 실제로 두 개의 상호 배타적인 컨트롤러, 즉 (i) 스탠드 0번에 적용된 SC의 속도 레퍼런스를 변경하여 스탠드 간 장력을 조절하는 TCS(속도에 의한 장력 제어) 컨트롤러, (ii) 스탠드 1번에 적용된 HGC의 갭 레퍼런스에 작용하는 TCG(갭에 의한 장력 제어) 컨트롤러에 의해 제어됩니다.

TCG 또는 TCS를 활성화할지 여부는 밀 속도에 따라 달라집니다. 실제로 저속에서는 TCS가 더 빠른 컨트롤러 결과를 내지만, 물론 최종 두께를 보장하는 역할을 하는 GBS와 간섭할 수 있습니다. 따라서 속도가 임계값에 도달하면 가능한 한 빨리 TCS에서 TCG로 전환하는 적절한 로직이 구현됩니다. 물론 2스탠드 냉간 리버싱 밀에서 압연 방향이 반전되면 스탠드 0번과 1번의 역할이 반전되고 외부 컨트롤러가 대칭 로직으로 적용됩니다.

텐덤 냉간 압연기

텐덤 냉간 압연기에서는 2스탠드 냉간 리버싱 밀에 적용된 제어 로직이 더 많은 스탠드의 기여(그림 3)와 해당 센서 가용성을 고려하도록 추가로 확장됩니다. 일반적인 텐덤 냉간 압연기 설치는 다음과 같은 센서를 갖추고 있습니다. (i) 스탠드 0번 진입 측과 스탠드 0번 출구에 두께 X선, (ii) 마지막 스탠드 출구에 두께 X선, (iii) 레이저 속도계는 일반적으로 스탠드 0번 진입/출구에만 설치, (iv) 모든 스탠드 간 속도와 코일링 속도는 엔코더로 측정, (v) 모든 스탠드 간 장력은 로드 셀로 측정.

2스탠드 냉간 리버싱 밀의 경우와 마찬가지로 GMC/GBG/GFC가 텐덤 스탠드의 첫 번째 스탠드인 스탠드 0번(그림 3)에 적용되는 반면, 최종 두께 조절을 담당하는 GBS는 모든 스탠드의 속도 레퍼런스에 작용할 수 있습니다. 또한 2스탠드 냉간 리버싱 밀의 경우와 마찬가지로 모든 스탠드 간 장력은 TCG 또는 TCS에 의해 조절됩니다.

스탠드와 코일러, 언코일러의 속도는 밀 안정성을 보장하기 위해 조정되어야 합니다. 이 피드포워드 컨트롤러는 '스피드 마스터'로 알려져 있습니다. '스피드 마스터 컨트롤러'는 밀 내 다양한 엔티티의 속도를 조정하기 위해 구현되어야 합니다. 이는 스탠드 간 장력 조절이 TCG/TCS에 의해 달성되는 2스탠드 냉간 리버싱 밀/텐덤 냉간 압연기에서 특히 중요합니다. TCT에 의해 달성되는 것만큼 빠르지 않기 때문입니다.

그림 3 텐덤 냉간 압연기의 두께 제어

냉간 압연기의 평탄도 제어

냉간 압연기의 평탄도 제어는 자동 평탄도 제어(AFC)를 통해 수행됩니다. 냉간 압연기의 레벨 1 폐루프 제어에서 달성해야 할 제어 작업은 두께(AGC)뿐만 아니라 평탄도(AFC)도 관련됩니다.

냉간 압연 대상 스트립의 평탄도는 소재 폭 방향의 내부 응력 차이 양으로 정의됩니다. 코일링 중 스트립 내부 응력(소위 형상) 측정은 셰이프 미터 또는 스트레스오미터라고 불리는 적절한 평탄도 센서를 통해 수행할 수 있으며, 이는 지금까지 상당한 투자를 의미합니다. 이러한 센서의 비용 때문에 한 플랜트에 하나의 평탄도 센서, 즉 밀 출구에 설치된 셰이프 미터만 장착되는 경우가 드뭅니다.

평탄도 센서는 AFC 시스템의 가장 중요한 부분입니다. 접촉 롤 타입 센서(스트레스오미터)는 출력 안정성과 응답을 고려하여 이 시스템에 적용됩니다. 이전에는 고속 및 초박판 냉간 압연기(예: 6스탠드 텐덤 냉간 압연기)에서 센서와 스트립 사이의 스크래치 우려로 접촉 롤 타입 평탄도 센서를 사용하지 않았습니다. 이 시스템에서는 센서 속도와 스트립 속도의 동기화를 허용하는 센서 롤의 더 정교한 헬퍼 구동 시스템이 스크래치를 방지합니다.

AFC 작업은 일반적으로 마지막 스탠드의 평탄도 액추에이터만 활용하여 폐루프로 수행됩니다. 이는 셰이프 미터에 가장 가깝고 코일 최종 평탄도에 가장 즉각적이고 예측 가능한 효과를 가지기 때문입니다. 냉간 압연에 사용되는 압연 스탠드에는 일반적으로 고급 평탄도 액추에이터가 있습니다. 일반적으로 텐덤 냉간 압연기/2스탠드 냉간 리버싱 밀에서 스탠드는 4고 타입 또는 6고 타입(즉, 6개 롤이 있는 스탠드)일 수 있습니다. 단일 스탠드 냉간 리버싱 밀 공정은(특히 스테인리스강의 경우) 20고 타입 스탠드, 즉 클러스터 밀 또는 젠지미르 밀로도 달성할 수 있습니다.

스트립 형상 측정 시스템

스트립 형상은 스트립 평탄도라고도 하며 압연기 산업 종사자 모두에게 점점 더 큰 관심사가 되고 있습니다. 불량한 스트립 형상은 형상이 불량한 스트립으로 만든 제품이 결함이 있을 수 있으므로 스크랩을 증가시킬 수 있습니다. 공정 라인의 속도와 정교함이 증가함에 따라 불량 형상의 피드 스톡은 기계를 손상시키거나 생산 속도를 늦출 수 있습니다.

폭-두께 비율이 증가하고 소재가 더 단단해질수록 스트립 형상 제어는 점점 더 어려워집니다. 일반적으로 스트립 형상 결함은 스트립 폭 전체에 걸친 차등 압하율로 인해 발생한다고 인정됩니다. 이는 인접한 스트립 부분의 차등 신율을 유발하여 내부 응력을 설정하고 버클링으로 이어집니다. 차등 압하로 인해 생성되는 네 가지 주요 스트립 형상 결함이 있습니다. 이들은 (i) 느슨한(물결) 가장자리, (ii) 1/4 버클, (iii) 중심 풀니스, (iv) 헤링본(리플)이라고 불립니다.

연속 가변 크라운(CVC), 페어 크로스(PC), 작업 롤 크로싱 및 시프팅(RCS)과 같은 새로운 압연기의 도입은 밀이 시프팅 롤, 크로싱 롤, 벤딩 롤로 작동할 수 있는 능력을 가지므로 스트립 형상과 프로파일 개선을 위해 개발되었습니다.

특정 유형 압연기의 형상 제어 능력은 스트립 품질에 결정적인 영향을 미칩니다. 제품 포지셔닝에 따라 다양한 압연기 유형의 냉간 압연 스트립 형상 제어 성능을 분석 및 비교하고 적절한 압연기 유형을 선택하는 것이 필수적입니다.

압연 공정 파라미터의 합리적인 설계는 형상 품질 보장의 기초입니다. 압연 공정 최적화를 통한 스트립 형상 개선은 전통적인 기술적 방법이지만, 이 방법의 수많은 새로운 응용이 확립되었습니다. 공정 냉각의 에멀전 유량과 멀티 존 냉각을 최적화하여 형상 품질을 개선합니다. 스트립 선두부의 불량 형상으로 인한 강철 달라붙기 현상은 롤 벤딩 힘 최적화로 방지합니다.

스트립의 형상 품질, 기계적 특성, 표면 거칠기는 압연력과 장력 최적화로 달성됩니다. 스트립 형상과 표면 품질의 종합적 개선도 압연력, 스트립 신장률, 장력 최적화로 달성할 수 있습니다. 좋은 스트립 형상을 보장하는 논리 하에서 에멀전의 유량, 농도, 온도를 최적화하여 스트립과 롤 사이의 미끄러짐과 열적 스크래치를 방지합니다. 그 결과 스트립 표면 청정도가 향상되고 에멀전 소비가 줄어듭니다.

국부적 형상 제어는 범위가 작아 어렵습니다. '볼록 리브(Convex rib)'는 전형적인 국부적 형상 결함으로, 최근 몇 년간 냉간 압연 스트립 생산 부서의 초점이 되었습니다. 볼록 리브는 스트립 폭을 따라 국부적 높은 점이 존재하여 해당 위치에 명백한 돌출을 형성합니다. 이 결함은 코일 언코일링 후 국부 위치에서 종방향 볼록 리브를 유발하여 제품 품질에 심각한 영향을 미칩니다. 대량의 산업 데이터에 따르면 냉간 압연 스트립의 볼록 리브는 주로 열간 압연 스트립 국부적 높은 점의 상속에 의해 발생하며, 이는 볼록 리브 예방의 기원을 지적합니다.

에지 드롭 제어 기술은 절단 손실을 줄이고 수율을 높일 수 있습니다. 에지 드롭 제어 기술의 규소강 적용은 최근 몇 년간 증가하는 관심을 받고 있습니다. 에지 드롭 제어 기술의 성과는 주로 자동 제어 시스템 개발과 롤 프로파일 설계에 구현되어 있습니다.

압연 공정 파라미터 최적화는 표면 품질 개선을 위한 일반적이고 효과적인 기술적 조치입니다. 표면 품질 제어는 종종 형상 제어와 결합됩니다. 2스탠드 냉간 리버싱 밀의 표면 거칠기와 형상 종합 제어는 압연력, 장력 등의 공정 파라미터 최적화로 달성됩니다. 압연력, 스트립 신장률, 장력을 최적화하여 스트립 표면 품질과 형상을 종합적으로 제어합니다. 또한 에멀전의 유량, 농도, 온도를 최적화하여 스트립 표면 청정도와 형상을 개선합니다. 현재 종합 제어 기술의 적용은 상당히 드뭅니다.

형상 검출은 형상 폐루프 제어 달성의 기초이며 형상 품질 향상의 열쇠입니다. 스트립 셰이프 미터는 온라인 검출의 '눈'입니다. 압연 공정의 고급 측정 기기입니다. 스트립 셰이프 미터는 형상 검출 롤과 형상 신호 전송 프로세서의 두 주요 부분으로 구성됩니다. 셰이프 미터 개발은 매우 어려워 오랫동안 소수 기업에 의해 독점되어 왔습니다. 지난 10년간 셰이프 미터에서 큰 돌파구가 달성되었습니다. 이음매 없는 형상 검출 롤과 무선 형상 신호 전송 프로세서가 독립적으로 개발되어 성공적으로 적용되었습니다.

냉간 압연에 사용되는 기존 셰이프 미터는 스트립 폭을 따라 분포된 로드 셀 어레이로 구성됩니다. 각 로드 셀은 접촉한 스트립 조각이 가하는 압력을 나타내는 신호를 생성합니다. 결과적으로 셰이프 미터는 센서에 배치된 로드 셀 수만큼의 장력 신호 어레이를 생성합니다[형상 = (T1 ... Tn)]. 최근에는 초음파 기반 비접촉 센서도 사용 가능하며 매우 유사한 신호 어레이를 제공합니다. 두 개의 다른 스트립 조각과 관련된 특정 장력의 기울기가 존재한다는 것은 두 조각이 다른 신율 값을 가진다는 것을 의미합니다. 차례로 스트립 조각 사이의 신율 차이가 과도하면 나타나는 평탄도 결함을 의미하며 이는 교정되어야 합니다.

국제적으로 널리 사용되는 분할 형상 검출 롤은 분할 형상 검출 롤(그림 4)입니다. 이 롤은 코어 샤프트, 아우터 링, 압전 센서로 구성됩니다. 스트립이 형상 검출 롤을 둘러싸며 일정 각도를 형성합니다. 스트립 장력 T가 형상 검출 롤에 작용하여 압력 N을 생성합니다. 일련의 아우터 링과 센서가 형상 검출 롤의 축 방향으로 배열되어 압력 N이 전달되고 검출됩니다. 축 방향 압력 분포는 신호 처리 컴퓨터에 의해 장력 분포로 변환되어 스트립 형상을 계산할 수 있습니다. 이러한 종류의 형상 검출 롤은 두 가지 이유로 스트립 표면을 으깨고 스크래치를 낼 수 있습니다. 첫째, 아우터 링 사이에 간격이 존재합니다. 둘째, 형상 검출 롤의 축 방향 온도가 다릅니다. 미터 롤 중심과 가장자리 사이의 온도 차이는 수십 도 섭씨로, 서로 다른 아우터 링 사이의 반경 방향 열팽차 차이를 초래합니다.

매립 블록 형상 검출 롤(그림 4)은 분할 형상 검출 롤의 단점을 극복하기 위해 개발되었습니다. 검출 롤 본체에 두 개의 직사각형 홈가공이 이루어지고, 각 직사각형 홈에 센서가 장착된 탄성 블록 세트가 설치됩니다. 이 구조는 분할 검출 롤의 불균일한 열팽창으로 인한 스트립 표면 스크래치를 효과적으로 방지합니다. 그러나 전류의 '스킨 효과'로 인해 열처리 시 직사각형 홈 모서리와 롤 본체 다른 부분의 경도가 불균일해지기 쉽습니다. 파단된 스트립이 롤 본체의 부드러운 부분을 쉽게 손상시킬 수 있으며, 손상된 롤 표면은 이후 생산에서 스트립 표면을 스크래치 낼 수 있습니다.

위에서 언급한 문제를 완전히 해결하기 위해 새로운 유형의 이음매 없는 형상 검출 롤(그림 4)이 개발되었습니다. 롤 본체 표면 근처에 원주 방향을 따라 2~4개의 정밀 관통 구멍이 가공됩니다. 구멍과 롤 외부 표면 사이의 벽 두께는 6~8mm입니다. 벽 두께는 압력 전달에 유리할 뿐만 아니라 롤 연삭을 위한 충분한 두께도 유지합니다. 일련의 센서가 각 관통 구멍 내부에 배열됩니다. 롤 재질은 고탄소 크롬 망간강이며 롤 표면 경도는 담금질 후 60HRC를 초과합니다. 경화층 두께는 4mm 이상입니다. 이 형상 검출 롤은 이음매 없는 표면, 높은 경도, 깊은 경화층의 장점을 제시하여 스트립 표면 으깨짐과 스크래치 기술 문제를 완전히 해결합니다.

센서가 리니어리티 범위에서 작동하도록 간섭 결합 방식으로 일정한 예압이 가해집니다. 실제로 압연 공정에서 검출 롤 외부 표면과 내부 센서 사이에 일정한 온도 차이와 열변형 차이가 존재하며, 이러한 차이는 센서와 관통 구멍 내벽 사이의 간섭과 예압 크기를 약화시키거나 감소시켜 검출 신호 왜곡을 초래할 수 있습니다. 따라서 센서 조립은 적절한 크기의 간섭과 예압을 가져야 합니다. 이 문제를 해결하기 위해 압연 공정에서 검출 롤과 센서의 온도장, 열변형, 압력 전달을 유한 요소 소프트웨어로 시뮬레이션합니다. 롤 구조 크기와 간섭 크기가 최적화됩니다.

카본 브러시와 슬립 링은 신호 전송과 전원 공급에 널리 사용되는 구조입니다. 일련의 구리 슬립 링이 검출 롤 넥의 회전 단에 고정되고, 일련의 카본 브러시가 베어링 초크와 연결된 커버에 고정됩니다. 검출 롤의 신호는 와이어를 통해 슬립 링으로 전송됩니다. 회전하는 슬립 링은 신호를 고정된 카본 브러시로 전송합니다. 또한 신호는 장거리 와이어를 통해 원격 단자로 전송됩니다. 전원 공급 원리는 신호 전송과 유사합니다. 카본 브러시와 슬립 링 사이의 마찰로 인해 마모, 진동, 심각한 신호 왜곡이 발생할 수 있습니다. 카본 브러시와 슬립 링은 자주 유지보수해야 하며 냉각 및 청소 장치가 필요합니다. 아날로그 신호의 원격 전송은 전자기, 진동, 온도 및 기타 요인에 의해 쉽게 간섭받을 수 있어 오차를 증가시킬 수 있습니다.

그림 4 검출 롤 유형과 무선 신호 처리 시스템

위 문제를 해결하기 위해 무선 일체형 신호 전송 프로세서(그림 4)가 개발되었습니다. 신호 프로세서는 회전 헤드와 고정 커버로 구성됩니다. 회전 헤드는 검출 롤에 연결되어 동기 회전합니다. 여자 전원 보드, 아날로그 수집 보드, 디지털 처리 보드, 무선 전송 보드, 내부 자기 링이 회전 헤드에 배치됩니다. 커버는 베어링 초크에 고정되며, 무선 수신 보드, 외부 자기 링, 전압 안정화 회로 보드가 커버에 설치됩니다.

작동 원리는 케이블과 전압 안정화 회로 보드로 커버의 무선 수신 보드와 외부 자기 링에 전원을 공급하는 것입니다. 회전하는 내부 자기 링은 무선 유도 전송으로 전압 안정화 신호를 수신하며, 검출 롤의 모든 센서와 회전 헤드의 모든 회로 보드는 여자 전원 보드에 의해 전원이 공급됩니다. 센서 출력 신호는 아날로그 수집 보드에서 수집되고, 디지털 처리 보드는 아날로그-디지털 변환을 구현합니다. 자기 결합 절연 및 광전 절연 조건 하에서 디지털 처리와 코딩이 수행됩니다. 신호는 무선 전송 보드로 전달됩니다. 무선 전송 보드는 신호를 고주파 무선 신호로 변환하여 무선 수신 보드로 전송합니다. 무선 수신 보드는 무선 신호를 유선 신호로 변환합니다. 마지막으로 신호는 실드 케이블을 통해 원격 신호 처리 컴퓨터로 전송됩니다.

형상 검출은 진동, 전자기, 온도 차이, 검출 롤 설치 오류, 변형, 코일 형상 변화 및 기타 요인의 영향을 받으므로 형상 검출 신호는 정밀도 보장을 위해 노이즈 제거와 오차 보상이 필요합니다. 이산 시간 추적 미분기가 형상 검출 신호의 노이즈 제거에 적용됩니다.

형상 제어 시스템은 제어 순서에 따라 프리셋 제어 시스템과 폐루프 제어 시스템으로 나눌 수 있으며, 형상 제어 시스템 모델링에는 메커니즘 모델과 지능형 모델이 포함됩니다. 프리셋 제어는 예측 제어이고, 폐루프 제어는 모니터링 제어입니다. 두 제어 시스템은 상호 보완하며 스트립 형상 품질을 보장합니다. 형상 프리셋 제어는 폐루프 제어의 기초입니다. 폐루프 제어의 정밀도, 속도, 안정성은 프리셋 제어의 정밀도에 직접 영향을 받습니다.

형상 폐루프 제어의 핵심과 열쇠는 제어 모델로, 제어 전략과 모델 알고리즘을 포함합니다. 스트립 형상 신호가 검출되면 제어 모델은 제어 수단(예: 롤 틸팅량, 롤 벤딩 힘, 멀티 존 냉각 스프레이)의 조정량을 이차 최적화와 히스테리시스 보상을 기반으로 신속하게 계산하여 스트립 형상을 적시에 정확하게 조정합니다.

롤 틸팅과 벤딩은 가장 유연하고 빠른 형상 제어 수단입니다. 퍼지 이론과 신경망의 두 지능형 방법 조정을 기반으로 롤 틸팅과 벤딩 조정의 퍼지-뉴럴 PID(비례 적분 미분) 모델이 수립되었습니다. 기존 PID 제어 알고리즘은 복잡하고 변화하는 압연 공정에 직접 적용할 수 없으므로, 알려지지 않은 모델 처리에 좋은 퍼지 이론과 강한 자기 학습 능력을 가진 신경망을 결합하여 형상 제어 효과를 개선합니다.