CN102858475A - 板厚控制装置、板厚控制方法、板厚控制程序 - Google Patents

Abstract

本发明的板厚控制装置具有：轧制载荷检测单元(6)，该轧制载荷检测单元(6)检测对于金属材料的轧制载荷；轧制载荷上下分配单元(10)，该轧制载荷上下分配单元(10)基于在上侧辊组产生的上侧轧制载荷、与在下侧辊组产生的下侧轧制载荷之比，在上下对所检测出的轧制载荷进行分配；轧制载荷上下变动值提取单元(11)，该轧制载荷上下变动值提取单元(11)基于在上下分配的上侧辊组和下侧辊组的轧制载荷，提取与上侧辊组和下侧辊组的旋转位置相关联地产生的上侧轧制载荷变动值和下侧轧制载荷变动值；操作量运算单元(12)，该操作量运算单元(12)基于所提取的上侧轧制载荷变动值和下侧轧制载荷变动值，对上侧工作辊(3a)与下侧工作辊(3b)之间的工作辊间隙指令值进行运算；以及辊间隙操作单元(13)，该辊间隙操作单元(13)基于所运算出的工作辊间隙指令值，对上侧工作辊(3a)与下侧工作辊(3b)之间的工作辊间隙进行操作。

Description

板厚控制装置、板厚控制方法、板厚控制程序

技术领域

本发明在金属材料的轧机中的板厚控制装置、板厚控制方法、板厚控制程序中，涉及对与工作辊等的旋转位置相关联地产生的因所谓的辊偏芯等而引起的板厚变动进行控制的板厚控制装置、板厚控制方法、板厚控制程序。

背景技术

在薄板轧制和厚板轧制的一项质量控制中，包括对轧材的宽度方向中央单元的板厚进行控制的板厚控制(Automatic Gage Control(厚度自动控制)：AGC)。作为板厚控制方法，包括：将设置于轧机出口侧的板厚计的测定值进行反馈的监控AGC；使用根据轧制载荷、辊间隙(上下侧工作辊的间隙)推定的测量仪板厚的测量仪AGC(Gage meter AGC：GM-AGC)；利用轧制载荷的轧机变刚度控制(Mill Modulus Control：MMC)等。

作为阻碍板厚精度提高的干扰，在热轧中存在轧材的温度变动。作为对于热轧、冷轧而言共同的干扰，存在因其它控制、例如因张力控制的劣化而引起的张力变动、因操作员的人工介入而引起的速度和辊间隙的变更、因辊的结构和辊研磨的制度不完善而引起的辊偏芯等。

其中辊偏芯的原因在于，具有油轴承的支持辊中的键槽在受到数百吨至2、3千吨这样的较大的轧制载荷时，轴会上下移动，随着辊的旋转会产生辊间隙变动。然而即使是没有键槽的辊，也会例如由于辊研磨时的非对称性、热膨胀的偏心等原因，而产生取决于辊旋转的辊间隙变动。

此外，即使是：仅由上下两个工作辊构成的所谓二辊(2Hi)轧机的情况；由上下两个工作辊、上下两个支持辊的四个辊构成的所谓四辊(4Hi)轧机的情况；由上下两个工作辊、上下两个中间辊、上下两个支持辊的六个辊构成的所谓六辊(6Hi)轧机的情况；以及其它情况，以下也能同样地来考虑。在表述上，将工作辊称为工作辊(Work Roll：有时简写为WR)，将支持辊作为工作辊以外的辊，称为支持辊(Back UP Roll：有时简写为BUR)。

辊偏芯等取决于辊轴振动的干扰无法由辊间隙检测器检测出。设定辊间隙的装置将由辊间隙检测器得到的检测值进行反馈并控制，以使其成为所给定的间隙，但由于辊轴振动不会出现在检测值中，因此无法控制。然而，由于取决于辊轴振动的干扰使实际的辊间隙发生变化，因此会出现在轧制载荷中。因而，成为利用轧制载荷的上述MMC、GM-AGC等的较大的干扰。

为了减小该辊偏芯等取决于辊轴振动的干扰，例如提出了如下的板厚控制装置，其设置于轧制金属材料的轧机上，对因轧机机架的上下侧工作辊和上下侧支持辊的辊偏芯而引起的板厚变动进行控制，包括：轧制载荷检测器，该轧制载荷检测器对轻触辊时载荷和轧制载荷进行检测；轻触辊时载荷变动提取单元，该轻触辊时载荷变动提取单元基于在上下侧工作辊和上下侧支持辊的多个旋转位置上由轧制载荷检测器所检测出的轻触辊时载荷，对轻触辊时载荷的因各旋转位置上的上侧工作辊和上侧支持辊的辊偏芯而引起的变动分量、以及因各旋转位置上的下侧工作辊和下侧支持辊的辊偏芯而引起的变动分量分别进行提取；轧制载荷上下变动提取单元，该轧制载荷上下变动提取单元基于由轻触辊时载荷变动提取单元分别提取的轻触辊时载荷的各变动分量，对在各旋转位置上由轧制载荷检测器所检测出的轧制载荷的因各旋转位置上的上侧工作辊和上侧支持辊的辊偏芯而引起的变动分量、以及因各旋转位置上的下侧工作辊和下侧支持辊的辊偏芯而引起的变动分量分别进行提取；操作量运算单元，该操作量运算单元基于由轧制载荷上下变动提取单元分别提取的轧制载荷的各变动分量，对与各旋转位置相对应的辊间隙指令值进行运算，以使所轧制的金属材料的板厚变动减小；以及辊间隙操作单元，该辊间隙操作单元基于由操作量运算单元运算出的辊间隙指令值，对应于各旋转位置来操作辊间隙，从而将由于上侧的辊旋转而产生的轧制载荷变动和由于下侧的辊旋转而产生的轧制载荷变动准确地进行分离，根据所分离的各轧制载荷变动来控制辊间隙(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2008/090596号

发明内容

发明所要解决的问题

但是，在上下的支持辊的直径存在差异的情况下，由于上下的支持辊的转速的差异，会发生所谓的跳动或差拍的现象，因此会发生控制性能的劣化。

这里，说明跳动或差拍发生的情况。假设上下的支持辊直径不同，将上侧支持辊的旋转频率设为ω_Ｔ[ｒａd／ｓ]，将下侧支持辊的旋转频率设为ω_Ｂ[ｒａd／ｓ]，为简单起见将上下的振幅设为1，并假设没有初始相位差，则使上下侧支持辊的旋转叠加之后的信号Y如下。

【数学式1】

$Y=\sin {\mathrm{\ω}}_{T}t+\sin {\mathrm{\ω}}_{B}t=2\sin \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_T+{\mathrm{\ω}}_B}{2}t\right)\·\cos \left(\frac{{\mathrm{\ω}}_T-{\mathrm{\ω}}_B}{2}t\right)$

…(式1)

正弦波(sin)的频率成为ω_Ｔ＋ω_Ｂ[ｒａd／ｓ]，表现出频率较高即短周期的、较小的振动。另一方面，余弦波(cos)的频率成为ω_T－ω_B[ｒａd／ｓ]，表现出频率较低即长周期的、较大的振动。

图8(A)中示出ｓｉｎ（ｗ_Ｔｔ）(实线)和ｓｉｎ（ｗ_Ｂｔ）(虚线)各自的波形的一个示例。其中，频率设为ｗ_Ｔ＝5ｒａｄ／ｓ、ｗ_Ｂ＝4ｒａｄ／ｓ。另外，图8(B)中示出ｓｉｎ（ｗ_Ｔｔ）与ｓｉｎ（ｗ_Ｂｔ）的叠加(实线)、和ｃｏｓ｛（ｗ_Ｔ－ｗ_Ｂ）ｔ／2｝(虚线)的波形的一个示例。其中，横轴为时间(s)。可知叠加后的波形的包络线由长周期的波(虚线)来表示。

然而，在专利文献1所记载的板厚控制装置中，由于使用在未轧制时使上下的工作辊接触而产生载荷的所谓轻触辊时载荷、和轧制时产生的轧制载荷这两种载荷，将在上侧的支持辊产生的辊偏芯分量、和在下侧的支持辊产生的辊偏芯分量进行分离，因此存在如下问题：需要在未轧制时测定轻触辊时载荷，要花费对应于此的劳力和时间。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供如下的板厚控制装置、板厚控制方法、板厚控制程序：能够使用在轧制过程中测定的轧制载荷来操作该轧机机架的辊间隙，而不使用轻触辊载荷。

用于解决问题的手段

为了达到上述目的，本发明所涉及的板厚控制装置的第一特征在于，对通过在上侧的辊组的上侧辊组与下侧工作辊及支持辊的下侧辊组之间轧制金属材料而制造的轧材的板厚变动进行控制，包括：轧制载荷检测单元，该轧制载荷检测单元检测对于所述金属材料的轧制载荷；轧制载荷上下分配单元，该轧制载荷上下分配单元基于在所述上侧辊组所产生的上侧轧制载荷与在所述下侧辊组所产生的下侧轧制载荷之比，在上下对由所述轧制载荷检测单元所检测出的轧制载荷进行分配；轧制载荷上下变动值提取单元，该轧制载荷上下变动值提取单元基于由所述轧制载荷上下分配单元在上下分配的所述上侧辊组和所述下侧辊组的所述轧制载荷，提取与所述上侧辊组和所述下侧辊组的旋转位置相关联地产生的上侧轧制载荷变动值和下侧轧制载荷变动值；操作量运算单元，该操作量运算单元基于由所述轧制载荷上下变动值提取单元所提取的所述上侧轧制载荷变动值和下侧轧制载荷变动值，对所述上侧工作辊与所述下侧工作辊之间的工作辊间隙指令值进行运算；以及辊间隙操作单元，该辊间隙操作单元基于由所述操作量运算单元所运算出的所述工作辊间隙指令值，对所述上侧工作辊与所述下侧工作辊之间的工作辊间隙进行操作。

为了达到上述目的，本发明所涉及的板厚控制装置的第二特征在于，所述操作量运算单元基于由所述轧制载荷上下变动值提取单元分别提取的所述上侧轧制载荷变动值和下侧轧制载荷变动值，对所述上侧工作辊与所述下侧工作辊之间的工作辊间隙指令值进行运算，直到所述上侧辊组和所述下侧辊组旋转预定时间以上为止，在所述上侧辊组和所述下侧辊组旋转了预定时间以上的情况下，基于由所述轧制载荷上下变动值提取单元所运算出的所述轧制载荷变动值的累计值来确定上下各自的支持辊的辊偏芯量，基于所确定的辊偏芯量对所述上侧工作辊与所述下侧工作辊之间的工作辊间隙指令值进行运算。

为了达到上述目的，本发明所涉及的板厚控制装置的第三特征在于，所述轧制载荷上下分配单元在刚交换所述支持辊之后，将在上下对由所述轧制载荷检测单元所检测出的轧制载荷进行分配的比例设定成0.5，在交换所述支持辊之后，对于下一个轧材以后，基于当前的轧材的操作量运算单元中的所述轧制载荷的偏差来设定所述比例。

为了达到上述目的，本发明所涉及的板厚控制装置的第四特征在于，所述轧制载荷上下分配单元在刚交换所述支持辊之后，将在上下对由所述轧制载荷检测单元所检测出的轧制载荷进行分配的比例设定成0.5，在交换所述支持辊之后，对于下一个轧材以后，使用当前的轧材的操作量运算单元中的所述轧制载荷变动值的累计值来确定周期函数的振幅，并设定与对于上侧辊组的振幅和对于下侧辊组的振幅的总计值之间的比例。

为了达到上述目的，本发明所涉及的板厚控制方法的特征在于，对通过在上侧的辊组的上侧辊组与下侧工作辊及支持辊的下侧辊组之间轧制金属材料而制造的轧材的板厚变动进行控制，包括：检测对于所述金属材料的轧制载荷的步骤；基于在所述上侧辊组所产生的上侧轧制载荷与在所述下侧辊组所产生的下侧轧制载荷之比，在上下对所检测出的轧制载荷进行分配的步骤；基于所述在上下分配的所述上侧辊组和所述下侧辊组的所述轧制载荷，提取与所述上侧辊组和所述下侧辊组的旋转位置相关联地产生的上侧轧制载荷变动值和下侧轧制载荷变动值的步骤；基于所述提取的所述上侧轧制载荷变动值和下侧轧制载荷变动值，对所述上侧工作辊与所述下侧工作辊之间的工作辊间隙指令值进行运算的步骤；以及基于所述运算出的所述工作辊间隙指令值，对所述上侧工作辊与所述下侧工作辊之间的工作辊间隙进行操作的步骤。

为了达到上述目的，本发明所涉及的板厚控制程序的特征在于，用于使计算机执行对通过在上侧的辊组的上侧辊组与下侧工作辊及支持辊的下侧辊组之间轧制金属材料而制造的轧材的板厚变动进行的控制，使计算机执行：检测对于所述金属材料的轧制载荷的步骤；基于在所述上侧辊组所产生的上侧轧制载荷与在所述下侧辊组所产生的下侧轧制载荷之比，在上下对所检测出的轧制载荷进行分配的步骤；基于所述在上下分配的所述上侧辊组和所述下侧辊组的所述轧制载荷，提取与所述上侧辊组和所述下侧辊组的旋转位置相关联地产生的上侧轧制载荷变动值和下侧轧制载荷变动值的步骤；基于所述提取的所述上侧轧制载荷变动值和下侧轧制载荷变动值，对所述上侧工作辊与所述下侧工作辊之间的工作辊间隙指令值进行运算的步骤；以及基于所述运算出的所述工作辊间隙指令值，对所述上侧工作辊与所述下侧工作辊之间的工作辊间隙进行操作的步骤。

发明效果

根据本发明，能够使用在轧制金属材料的过程中测定的轧制载荷来提取与辊偏芯等、辊旋转位置相关联地产生的轧制载荷的变动分量即因辊偏芯等而引起的轧制载荷变动分量，而不使用轻触辊载荷，从而能够对该轧机机架的辊间隙进行操作，以减小该轧制载荷变动。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的板厚控制装置的整体结构图。

图2是表示在本发明的第一实施方式所涉及的板厚控制装置中所测定的轧制载荷的概念的图。

图3是表示本发明的第一实施方式所涉及的板厚控制装置所具备的上下侧支持辊的分割与上下侧工作辊的关系的图。

图4是表示轧制载荷随着支持辊旋转角度的变化而变化的情况、以及提取因辊偏芯等而引起的轧制载荷变动分量的方法的一个示例的图。

图5是详细表示本发明的第一实施方式所涉及的板厚控制装置所具备的轧制载荷上下变动提取单元和操作量运算单元的结构例的结构图。

图6是用于说明上下侧支持辊的旋转的情况的图。

图7是表示本发明的第二实施方式所涉及的板厚控制装置中的上侧支持辊的加法器中所存储的值的变化的说明图。

图8是表示差拍的状态的说明图。

具体实施方式

（第一实施方式）

图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的板厚控制装置的整体结构图。

图1中，本发明的第一实施方式所涉及的板厚控制装置是包含对由金属材料构成的轧材1进行轧制的轧机的控制装置，包括：外壳2；由上侧工作辊3a和下侧工作辊3b构成的工作辊；由上侧支持辊4a和下侧支持辊4b构成的支持辊4；使轧制载荷作用于轧材1的按压单元5；检测轧制载荷的轧制载荷检测单元6；对辊的旋转数进行检测的辊旋转数检测器7；支持辊4a、4b每旋转一周对预定的基准位置进行检测的辊基准位置检测器8；以及对工作辊3a、3b的间隙即辊间隙进行检测的辊间隙检测器9。这里，由上侧工作辊3a和上侧支持辊4a来构成本发明的上侧辊组，而由下侧工作辊3b和下侧支持辊4b来构成本发明的下侧辊组。

另外，如图1所示，本发明的第一实施方式所涉及的板厚控制装置包括轧制载荷上下分配单元10、轧制载荷上下变动提取单元11、操作量运算单元12、以及辊间隙操作单元13。

轧制载荷上下分配单元10基于在上侧辊组即上侧工作辊3a和上侧支持辊4a所产生的上侧轧制载荷、与在下侧辊组即下侧工作辊3b和下侧支持辊4b所产生的下侧轧制载荷之比，在上下对工作辊3a、3b及支持辊4a、4b的多个旋转位置上由轧制载荷检测单元6检测出的轧制载荷进行分配。

轧制载荷上下变动提取单元11基于由轧制载荷上下分配单元10在上下分配的上侧辊组和下侧辊组的轧制载荷，提取与上侧辊组和下侧辊组的旋转位置相关联地产生的上侧轧制载荷变动值和下侧轧制载荷变动值。

操作量运算单元12基于由轧制载荷上下变动提取单元11分别提取的轧制载荷的上下的各变动分量，对与上述各旋转位置相对应的辊间隙指令值进行运算，以使所轧制的轧材1的板厚变动减小。

辊间隙操作单元13基于由操作量运算单元12运算出的辊间隙指令值，对应于上述各旋转位置来操作辊间隙。另外，辊间隙操作单元13例如将对由MMC、GM-AGC所得到的辊间隙量加上由上述操作量运算单元12运算出的辊间隙修正量后的值作为辊间隙的设定值，来控制按压单元5。

此外，以下的说明中，作为一个示例，对由上下两个工作辊3a、3b和上下两个支持辊4a、4b的四个辊构成的4Hi轧机的情况进行说明，但并不局限于此，即使是：仅由上下两个工作辊构成的所谓2Hi轧机的情况；由上下两个工作辊、上下两个中间辊、上下两个支持辊的六个辊构成的所谓6Hi轧机的情况；以及其它情况，也能同样地来考虑。

本发明的第一实施方式所涉及的板厚控制装置如上述那样构成，轧材1由将辊间隙和速度适当地调整后的工作辊3a、3b进行轧制，使得在出口侧成为所期望的板厚。这里，工作辊3a、3b采用如下结构：工作辊3a、3b从上方被上侧支持辊4a支承，下侧工作辊3a、3b从下方被下侧支持辊4b支承，从而辊宽度方向的挠曲变小。另外，支持辊4a、4b被轧机外壳2支持并可自由转动，形成也可充分耐受作用于轧材1的轧制载荷的结构。

按压单元5存在由电动机控制(称为电动按压)、由液压控制(称为液压按压)这两种单元，但液压按压更容易获得高速响应。因此，为了对应于因辊偏芯而引起的干扰那样的短周期的波动分量来实施轧制载荷控制，一般而言，采用可高速响应的液压按压。另外，工作辊3a、3b的间隙即辊间隙由按压单元5来调整。

轧制载荷检测单元6例如通过由嵌入在轧机外壳2和按压单元5之间的测力传感器(Load Cell)来直接测定轧制载荷的方法、根据液压按压单元所检测出的压力来计算轧制载荷的方法等，来检测轧制载荷。

辊旋转数检测器7设置于工作辊3a、3b或驱动该工作辊3a、3b的电动机的轴(未图示)上，对工作辊3a、3b等的旋转数进行检测。这里，辊旋转数检测器7例如采用如下结构：包括：对应于工作辊3a、3b的旋转角度来输出脉冲的脉冲输出单元；以及对从脉冲输出单元输出的脉冲进行检测并对工作辊3a、3b的旋转角度进行运算的角度运算单元，从而能够检测出工作辊3a、3b的旋转数，并且能够检测出更详细的旋转角度。此外，在工作辊3a、3b与支持辊4a、4b之间的直径比为已知的情况下，基于由辊旋转数检测器7检测出的工作辊3a、3b的旋转数和旋转角度，能够容易地对在工作辊3a、3b与支持辊4a、4b之间没有滑动时的支持辊4a、4b的旋转数和旋转角度进行运算。

关于辊基准位置检测器8，是例如在支持辊4a、4b每旋转一周时，接近开关等传感器对设置于支持辊4a、4b上的被检测体进行检测等，从而检测出基准位置。另外，例如，通过利用脉冲发生器(Pulse Generator)，从而获取取决于支持辊4a、4b的旋转角度的脉冲，通过对支持辊4a、4b的旋转角度进行检测，从而检测出基准位置。此外，图1中示出了将辊基准位置检测器8仅安装于上侧支持辊4a的情况，但也可采用如下结构：对支持辊4a、4b安装辊基准位置检测器8，来检测支持辊4a、4b的各基准位置。

辊间隙检测器9例如设置在支持辊4a、4b与按压单元5之间，间接地对形成在工作辊3a、3b之间的辊间隙进行检测。

接下来，参照图2～图6，对第一实施方式所涉及的板厚控制装置的动作进行具体说明，特别是对轧制载荷上下分配单元10、轧制载荷上下变动提取单元11、操作量运算单元12的各结构和动作进行具体说明。

图2是表示利用第一实施方式所涉及的板厚控制装置所测定的轧制载荷的概念的图。图2中，示出了未产生辊偏芯时的轧制载荷101、以及产生辊偏芯时的轧制载荷102，从t1时刻到t2时刻为止是支持辊4a、4b旋转一周的量。

如图2所示，轧制载荷101即使在支持辊4a、4b等未产生辊偏芯的情况下，也会由于轧材1的温度变化、板厚变化等，随着时间t即辊的旋转而发生变动。

另一方面，在支持辊4a、4b等产生辊偏芯的情况下，轧制载荷102表示作为对因辊偏芯之外而引起的轧制载荷变动叠加了因辊偏芯而引起的轧制载荷的变动分量后的轧制载荷。此外，以下说明的板厚控制装置的具体控制中，基本的想法是：将因辊偏芯而引起的轧制载荷变动和因辊偏芯之外而引起的轧制载荷变动准确地分离，并且利用本板厚控制装置来控制因辊偏芯而引起的轧制载荷变动，并利用上述MMC、GM-AGC来控制因辊偏芯之外而引起的轧制载荷变动。

接下来，基于图3，对说明轧制载荷上下变动提取单元11等的各结构和动作时所需要的事项进行说明。

图3是用于说明工作辊(WR)3a、3b和支持辊(BUR)4a、4b的位置关系的图。

如图3所示，对支持辊(BUR)4a、4b，附加位置刻度14以用于检测旋转位置。另外，示出了对支持辊(BUR)4a、4b的一部分预先设定、与支持辊(BUR)4a、4b的旋转联动地进行旋转的基准位置4c。

位置刻度14例如设置在靠近支持辊(BUR)4a、4b的外侧，使得包围支持辊(BUR)4a、4b的周围，以将支持辊(BUR)4a、4b的整个一周进行n等分的方式，即以支持辊(BUR)4a、4b的转轴为中心而每隔预定角度(360/n度)，设置刻度。而且，将位置刻度14的基准位置14a(固定的基准位置)作为0，附加编号直到第(n-1)为止。此外，对于上述n，例如设定n＝30～40左右的值。这里，上述位置刻度14是为了说明轧制载荷上下变动提取单元11等而设置的，对于实际的设备等也可不附加刻度本身。

这里，θ_ＷT0是支持辊(BUR)4a、4b的基准位置4c与固定的基准位置14a一致时的工作辊3的旋转角度，θ_ＷT是支持辊(BUR)4a、4b旋转θ_BT后的工作辊3的旋转角度。这里，上述θ表示角度，下标的左侧W表示工作辊3，B表示支持辊4，下标的右侧T表示上侧，B表示下侧。此外，以下，所谓支持辊(BUR)4a、4b的旋转角度，表示支持辊(BUR)4a、4b的基准位置4c从固定的基准位置14a开始与支持辊(BUR)4a、4b的旋转联动地移动的角度。例如，所谓支持辊(BUR)4a、4b的旋转角度为90度，表示支持辊(BUR)4a、4b的基准位置4c处于从固定的基准位置14a开始沿支持辊(BUR)4a、4b的旋转方向旋转90度后的位置。另外，将支持辊(BUR)4a、4b的旋转角度处于位置刻度14的最接近的刻度(例如，位置刻度14的第j个刻度)的状态，作为支持辊(BUR)4a、4b的旋转角度编号为j进行说明。

此外，也可通过在上述支持辊(BUR)4a、4b的基准位置4c和固定的基准位置14a，嵌入接近传感器等传感器和被该传感器所检测的被检测体，从而利用上述传感器和被检测体来构成辊基准位置检测器8。在上述情况下，例如通过设置在支持辊(BUR)4a、4b的基准位置4c上的接近传感器与支持辊4一起旋转而达到固定的基准位置14a，从而由上述接近传感器来检测嵌入在基准位置14a的被检测体。即，识别为支持辊(BUR)4a、4b的基准位置4c通过固定的基准位置14a。此外，辊基准位置检测器8并不是本发明所必须的。

使得从固定的基准位置0到n-1为止的分割位置与后述的图5中的轧制载荷的记录区域(图5中的Ｐ₀～Ｐ_ｎ-1)的分区相等，并将这些分割位置上的轧制载荷存放在记录区域中。一般而言，使用n=30～90左右的值。为了增大n，则控制器的运算处理能力必须提高，因此需要注意控制的精细度与运算能力的相互牵制关系。

以下，所谓支持辊旋转角度，表示从固定的基准位置开始支持辊基准位置随着支持辊4a、4b的旋转而移动的角度。例如，所谓支持辊旋转角度为90度，表示支持辊基准位置处于从固定的基准位置开始沿支持辊4a、4b的旋转方向旋转90度的位置。另外，当支持辊旋转角度处于所述位置刻度的最近的位置(例如第i个位置刻度)时，设支持辊旋转角度编号为i。

接下来，基于图4，对提取因轧制载荷的辊偏芯而引起的变动分量的方法进行说明。

图4是表示随着支持辊的旋转角度的变化而产生的轧制载荷的变动的图。图4中，在支持辊4的基准位置4c处于基准位置14a的情况下，即在支持辊4的旋转角度编号为0的情况下，轧制载荷示为P10，随着支持辊4的旋转角度编号前进至1、2、3…，轧制载荷变化为Ｐ₁₁、Ｐ₁₂、Ｐ₁₃…。然后，支持辊4旋转一周，旋转角度编号从(n-1)再次变成0，若在采集到轧制载荷Ｐ₂₀的时刻用直线103连接轧制载荷Ｐ₁₀和Ｐ₂₀，则该直线103可视作将因辊偏芯而引起的轧制载荷变动除去之后的轧制载荷。因而，因辊偏芯而引起的轧制载荷变动可根据在各旋转角度编号所测定的轧制载荷Ｐ₁₁、Ｐ₁₂、Ｐ₁₃…Ｐ₂₀与上述直线之差来求出。

此外，实际测定的轧制载荷Ｐ_ｉｊ的值(实际值)中，除了因温度变动·板厚变动·张力变动等而引起的轧制载荷变动、因辊偏芯而引起的轧制载荷变动以外，许多情况下还包含噪声分量。因此，实际的轧制载荷Ｐ_ｉｊ的实际值并非如图4所示那样分布在平滑的曲线上，也有时难以确定为了求出上述直线而要连接的起点的轧制载荷Ｐ_ｉ0和终点的轧制载荷Ｐ_(ｉ+1）0。因此，若假设轧制载荷Ｐ_ｉ0与轧制载荷Ｐ_(ｉ+1）0的变化不大，则可将所测定的各轧制载荷Ｐ_ｉ0、Ｐ_ｉ1、Ｐ_ｉ2、Ｐ_ｉ3…Ｐ_（ｉ+1）0与轧制载荷Ｐ_ｉ0、Ｐ_ｉ1、Ｐ_ｉ2、Ｐ_ｉ3…Ｐ_{ｉ（ｎ-1）}的n个的平均值之差ΔＰ_ｉｊ视作轧制载荷因辊偏芯而引起的变动分量。该方法的优点在于，可使轧制载荷的实际值的取值减少到第(n-1)分区，且对于因噪声等而引起的轧制载荷的变动也有较强的抗干扰能力。此外，对轧制载荷的实际值实施过滤处理以减小噪声分量也是有效的手段。

<板厚控制装置的动作>

对本发明的第一实施方式所涉及的板厚控制装置进行说明。

本发明的第一实施方式所涉及的板厚控制装置中，轧材1由将间隙和速度适当地调整后的上下工作辊3a、3b进行轧制，使得在本装置的出口侧成为所期望的板厚。工作辊3a、3b被支持辊4a、4b支承，使得辊宽度方向的挠曲变小。支持辊4a、4b被轧机外壳2支持，采用可耐受轧材1的轧制载荷的结构。

上下工作辊3a、3b的间隙由按压单元5来调整。按压单元5存在由电动机控制(称为电动按压)、由液压控制(称为液压按压)这两种单元，但后者更容易获得高速响应。一般而言，为了控制短周期的辊偏芯等干扰，则需要高速响应，因此使用液压按压的情况较多。

轧制载荷检测单元6检测轧制载荷。作为轧制载荷的检测方法，存在使用嵌入在轧机外壳2与按压单元5之间且直接测定轧制载荷的测力传感器(Load Cell)的方法、根据液压按压单元中检测出的压力来计算轧制载荷的方法。

辊旋转数检测器7安装于工作辊3a、3b或驱动工作辊3a、3b的电动机轴上，检测辊旋转数。还具有可对应于辊旋转角度来输出脉冲的单元，也有时用于辊旋转角度的检测。若知道工作辊3a、3b与支持辊4a、4b的直径之比，则在工作辊3a、3b与支持辊4a、4b之间没有滑动的情况下，容易根据工作辊3a、3b的旋转数、旋转角度来求出支持辊4a、4b的旋转数、旋转角度。

接下来，辊基准位置检测器8在支持辊4a、4b每旋转一周时，利用接近开关等检测基准位置。或者也可安装脉冲发生器(Pulse Generator)等，取决于旋转角度来获取脉冲，并检测旋转角度本身，但至少可检测每旋转一周的基准位置。图1的情况是安装于支持辊4a、4b这两者或者其中任意一个上。然而，即使不安装辊基准位置检测器8，但若知道工作辊3a、3b的旋转角度，则也可根据工作辊3a、3b与支持辊4a、4b的直径比，利用下式来计算支持辊4a、4b的旋转角度。

【数学式2】

${\mathrm{\&theta;}}_B=\frac{D_W}{D_B}{\mathrm{\&theta;}}_W$ …(式2)

式中，θ_Ｂ是支持辊4a、4b的旋转角度[rad]，θ_Ｗ是工作辊3a、3b的旋转角度[rad]，Ｄ_Ｂ是支持辊4a、4b的直径[mm]，Ｄ_Ｗ是工作辊3a、3b的直径[mm]。此外，如上所述，图1中的辊基准位置检测器8并不是本发明所必需的。

接下来，辊间隙检测器9设置在支持辊4a、4b与按压单元5之间，间接地检测工作辊3a、3b的间隙。

然后，假设在上侧支持辊4a、和下侧支持辊4b分别产生由轧制载荷检测单元6所检测出的轧制载荷P，轧制载荷上下分配单元10将其分离成在上侧支持辊4a产生的轧制载荷Ｐ_Ｔ、和在下侧支持辊4b产生的轧制载荷Ｐ_Ｂ，输出到轧制载荷上下变动提取单元11。

接下来，基于图5，对上述轧制载荷上下变动提取单元11和操作量运算单元12的具体结构和动作进行说明。

图5是详细表示第一实施方式所涉及的板厚控制装置的轧制载荷上下变动提取单元11和操作量运算单元12的结构例的结构图。

图5中，轧制载荷上下变动提取单元11具有上侧载荷变动提取单元111、和下侧载荷变动提取单元112。

上侧载荷变动提取单元111基于由轧制载荷上下分配单元10所分离的轧制载荷Ｐ_Ｔ，提取上侧支持辊4a的多个旋转位置上的轧制载荷Ｐ_Ｔｊ的因辊偏芯而引起的变动分量。

下侧载荷变动提取单元112基于由轧制载荷上下分配单元10所分离的轧制载荷Ｐ_B，提取下侧支持辊4b的多个旋转位置上的轧制载荷Ｐ_Bｊ的因辊偏芯而引起的变动分量。

另外，上侧载荷变动提取单元111具有轧制载荷记录单元111a、平均值运算单元111b、偏差运算单元111c。同样地，下侧载荷变动提取单元112也包括轧制载荷记录单元112a、平均值运算单元112b、偏差运算单元112c。

轧制载荷记录单元111a是与支持辊4a、4b的各旋转角度编号分别对应设置的n个轧制载荷记录单元。各轧制载荷记录单元111a中，在预定期间记录支持辊4a、4b达到对应的旋转角度编号时的轧制载荷Ｐ_Ｔｊ。

平均值运算单元111b基于各轧制载荷记录单元111a中记录的轧制载荷Ｐ_Ｔｊ，对支持辊4a、4b旋转一周的过程中检测出的n个轧制载荷Ｐ_Ｔｊ（ｊ＝0～（ｎ－1））的平均值进行运算。

偏差运算单元111c与各轧制载荷记录单元111a分别对应设置，分别在支持辊4a、4b每旋转一周时对记录在对应的轧制载荷记录单元111a中的轧制载荷Ｐ_Ｔｊ与上述平均值之间的偏差ΔＰ_Ｔｊ进行运算并输出。此外，下侧载荷变动提取单元112的轧制载荷记录单元112a、平均值运算单元112b、偏差运算单元112c也相同。

操作量运算单元12具有上侧加法单元121、下侧加法单元122、上侧开关123、下侧开关124、辊间隙修正量运算单元125。

上侧加法单元121对每一旋转角度编号，将从上侧载荷变动提取单元111输出的轧制载荷Ｐ_Ｔｊ的因辊偏芯而引起的变动分量进行相加。

下侧加法单元122对每一旋转角度编号，将从下侧载荷变动提取单元112输出的轧制载荷Ｐ_Bｊ的因辊偏芯而引起的变动分量进行相加。

上侧开关123按照支持辊4a的旋转角度编号，输出由上侧加法单元121对每一旋转角度编号进行相加后的轧制载荷Ｐ_Ｔｊ的因辊偏芯而引起的变动分量即作为轧制载荷Ｐ_Ｔｊ的偏差的上侧轧制载荷变动值。

下侧开关124按照支持辊4b的旋转角度编号，输出由下侧加法单元122对每一旋转角度编号进行相加后的轧制载荷Ｐ_Bｊ的因辊偏芯而引起的变动分量即作为轧制载荷Ｐ_Bｊ的偏差的下侧轧制载荷变动值。

辊间隙修正量运算单元125基于上侧开关123的输出值和下侧开关124的输出值，对与支持辊4a、4b的旋转角度编号相对应的辊间隙的修正量进行运算。

这里，上侧加法单元121和下侧加法单元122、以及上侧开关123和下侧开关124分别具有相同的结构。例如，上侧加法单元121中包括限幅器121a、开关121b、加法器121c。这里，限幅器121a对从各偏差运算单元111c输入的偏差ΔＰ_Ｔｊ的上下限进行抑制。开关121b在上侧支持辊4a每旋转一周时、即每次平均值运算单元111b中的平均值运算结束时导通，同时输出从限幅器121a输入的偏差ΔＰ_Ｔｊ。加法器121c与上侧支持辊4a的各旋转角度编号对应设置，对每一旋转角度编号将从开关121b输出的偏差进行相加。上侧开关123和下侧开关124也分别具有相同的结构。

接下来，对图5所示的轧制载荷上下变动提取单元11和操作量运算单元12的动作进行说明。

轧制载荷检测单元6中，作为对应于一个机架的轧制载荷只能采集一个值。因此，轧制载荷上下分配单元10例如利用下式，将由轧制载荷检测单元6检测出的轧制载荷P分离成在上侧支持辊4a产生的轧制载荷Ｐ_Ｔ、和在下侧支持辊4b产生的轧制载荷Ｐ_Ｂ。

【数学式3】

P_T=R·P                                            …(式3)

【数学式4】

P_B=(1-R)P                                          …(式4)

式中，

Ｐ_Ｔ：在上侧支持辊4a产生的轧制载荷

Ｐ_B：在下侧支持辊4b产生的轧制载荷

P：总轧制载荷实际值(由轧制载荷检测单元得到的检测值)

R：应该分配给在上侧支持辊4a产生的轧制载荷Ｐ_Ｔ的相对于总轧制载荷P的比例

这里，第一实施方式中，作为具体的值，应该分配给在上侧支持辊4a产生的轧制载荷Ｐ_Ｔ的相对于总轧制载荷P的比例R为0.5左右的值，即在将总轧制载荷实际值P分配给在支持辊4a、4b产生的轧制载荷时，对上下分别分配接近于P的1/2的值。由此，能够利用上下一方的加法器121c、122c，基本上抵消另一方的支持辊4a、4b因辊偏芯等而引起的轧制载荷变动分量。下面将对该理由进行阐述。

接下来，在轧制载荷上下变动提取单元11内，轧制载荷记录单元111a在上侧支持辊4a旋转一周的过程中保存支持辊旋转角度编号0、1、2、…、ｎ－1中的轧制载荷，平均值运算单元111b在达到旋转角度编号n-1的时刻，计算平均值。然后，偏差运算单元111c将该支持辊旋转角度编号0、1、2、…、ｎ－1的轧制载荷与平均值之差作为因辊偏芯等而引起的轧制载荷变动输出到操作量运算单元12。在这种情况下，也可不取与平均值之差，而根据起点的Ｐ₀和终点的Ｐ_ｎ对直线的式子进行运算，计算该直线与各位置上的轧制载荷的差值。

支持辊旋转角度编号的因辊偏芯等而引起的轧制载荷变动利用限幅器121a、122a进行上下限抑制，在平均值的运算结束的时刻，使开关121b、122b同时导通，并使作为轧制载荷的偏差的轧制载荷变动值ΔＰ₀、ΔＰ₁、…、ΔＰ_ｎ－1一起分别送入加法器（Σ₀、Σ₁、Σ₂、…、Σ_ｎ-1）121ｃ，122ｃ，使其相加。

【数学式5】

Z_j[k+1]＝Z_j[k]+ΔP_j                                …(式5)

式中，

Ｚｊ：加法器Σｊ的值

ｋ：相加次数(一般与支持辊4a、4b的旋转数一致)

ｊ＝0～ｎ－1

加法器(Σ₀、Σ₁、Σ₂、…、Σ_ｎ-1)121c、122c在轧制该轧材1之前被清零，在每次支持辊4a、4b旋转一周且平均值的运算结束时，逐次将轧制载荷的偏差进行相加。该步骤由上侧加法单元121和下侧加法单元122来实施。

开关123、124分别获取对应于支持辊4a、4b的旋转角度而相加后的轧制载荷的偏差即上侧轧制载荷变动值ΔＰ_ＡＴ、下侧轧制载荷变动值ΔＰ_{Ｂ Ｔ}。

即，在支持辊基准位置通过固定的基准位置0的时刻，仅ＳＷ₀导通，从加法器121c的Σ₀获取ΔＰ_Ａ0。在支持辊基准位置达到旋转角度编号1的时刻，仅ＳＷ₁导通，从加法器121c的Σ₁获取ΔＰ_Ａ1。在与支持辊旋转角度相对应的因辊偏芯等而引起的轧制载荷变动值的开关123、124中重复进行该动作。

此外，之所以在各位置上进行相加，可从一般的控制律简单地导出。即如本控制对象那样，在控制对象中没有积分系统的情况下，在控制器侧加入积分器来除去稳态偏差，这从控制律方面考虑是较为妥当的。由于控制对象不是连续系统，而是离散值系统，因此采用加法器121c、122c而并非积分器。

然后，构成图5中的操作量运算单元12的上侧加法单元121和上侧开关123对上侧支持辊4a产生的轧制载荷的偏差(上侧轧制载荷变动值)ΔＰ_ＡＴ进行计算，而下侧加法单元122和下侧开关124对下侧支持辊4b产生的轧制载荷的偏差(下侧轧制载荷变动值)ΔＰ_BＴ进行计算，辊间隙修正量运算单元125利用下述式6、式7，对上侧支持辊用辊间隙修正量ΔＳ_Ｔ、和下侧支持辊用辊间隙修正量ΔＳ_Ｂ进行计算。

【数学式6】

$\mathrm{\&Delta;}{S}_T=\frac{-(M+Q)}{\mathrm{MQ}}\&CenterDot;{\mathrm{\&Delta;P}}_{\mathrm{AT}}$ …(式6)

【数学式7】

$\mathrm{\&Delta;}{S}_B=\frac{-(M+Q)}{\mathrm{MQ}}\&CenterDot;{\mathrm{\&Delta;P}}_{\mathrm{BT}}$ …(式7)

而且，对于作为操作量的辊间隙修正量ΔＳ，由于辊间隙也无法上下分别操作，因此辊间隙修正量运算单元125如下述式8那样，将上下的辊间隙修正量ΔＳ_Ｔ和ΔＳ_Ｂ相加并输出。

【数学式8】

ΔS=K_T·(ΔS_T+ΔS_B)                                …(式8)

式中，

M：轧机常数

Ｑ：轧材的塑性系数

Ｋ_Ｔ：调整系数

ΔＳ_Ｔ：上侧支持辊用辊间隙修正量

ΔＳ_Ｂ：下侧支持辊用辊间隙修正量

ΔＳ：辊间隙修正量

ΔＰ_ＡＴ：上侧支持辊产生的轧制载荷的偏差(上侧轧制载荷变动值)

ΔＰ_ＢＴ：下侧支持辊产生的轧制载荷的偏差(下侧轧制载荷变动值)

然后，辊间隙操作单元13对MMC、GM-AGC等辊间隙量加上由式8得到的辊间隙修正量ΔＳ，提供给按压单元5。

接下来，对于将应该分配给在上侧支持辊4a产生的轧制载荷Ｐ_Ｔ的相对于总轧制载荷P的比例R设为0.5左右的值的妥当性进行如下阐述。

若将支持辊4a、4b的旋转频率设为ω_Ｔ、ω_Ｂ[ｒａd／ｓ]，将旋转周期设为Ｔ_Ｔ、Ｔ_Ｂ[ｓ]，则成为下式9，即

【数学式9】

$T_T=\frac{2\mathrm{\&pi;}}{{\mathrm{\&omega;}}_T},$ $T_B=\frac{2\mathrm{\&pi;}}{{\mathrm{\&omega;}}_B}$

…(式9)

另外，将r设为由下述式10来表示的比率。

【数学式10】

$r=\frac{T_T}{T_B}=\frac{D_T}{D_B}$ …(式10)

这里，假设Ｄ_Ｔ＜Ｄ_Ｂ，即r＜1。但是，该假设并不会成为将R设为0.5左右的值的妥当性的制约，也可为r＞1。其取决于说明的情况。

若将支持辊4a、4b的辊偏芯量分别设为ｙ₁、ｙ₂[ｍｍ]，将相位差设为θ₂，为简单起见将振幅设为1.0，则可写成下述式11那样。

【数学式11】

$\left\{\begin{array}{c}{y}_1=\sin {\mathrm{\&omega;}}_{T}t\\ y_2=\sin ({\mathrm{\&omega;}}_{B}t+{\mathrm{\&theta;}}_2)\end{array}\right.$

…(式11)

以下，以轴心移动距离来考虑，但由于轴心移动距离与轧制载荷的变动直接相关，因此也可替换成轧制载荷变动来进行考虑。

接下来，将上述式11的关系在图6中示出。

图6是表示支持辊4a、4b的辊偏芯量ｙ₁、ｙ₂[ｍｍ]随时间变化的一个示例的图。

若将上侧支持辊旋转角度从固定基准位置出发、达到旋转角度编号ｊ（ｊ＝0～ｎ－1）的时刻设为Ｔ₀，则Ｔ₀由下述式子来表示。

【数学式12】

$T_0=\frac{2\mathrm{\&pi;j}}{{\mathrm{\&omega;}}_{T}n}$ …(式12)

上侧辊加法器121c中累计的值是在上侧支持辊4a的位置j的上侧支持辊4a的轴心移动量的累计值Ｙ_Ｔ（ｊ）、与同样地在上侧支持辊4a的位置j的下侧支持辊4b的轴心移动量的累计值Ｙ_Ｂ（ｊ）之和。由于Ｙ_Ｔ（ｊ）是以Ｔ₀为初始值而周期为Ｔ_Ｔ的累计值，因此利用下述式13来计算。

【数学式13】

Y_T(j)=sinω_TT₀+sinω_T(T₀+T_T)+sinω_T(T₀+2T_T)+…        …(式13)

同样地，由于Ｙ_Ｂ（ｊ）也是以Ｔ₀为初始值而周期为Ｔ_Ｔ的累计值，因此利用下述式14、更详细而言利用下述式15来计算。

【数学式14】

Y_B(j)=sin(ω_BT₀+θ₂)+sin{ω_B(T₀+T_T)+θ₂}+sin{ω_B(T₀+2T_T)+θ₂}+…

…(式14)

【数学式15】

令α＝ω_BT₀+θ₂,由于ω_BT_B=2π，

Y_B(j)=sinα+sin(α+ω_BT_T)+sin(α+2ω_BT_T)+…

     =sinα+sin(α+ω_BrT_B)+sin(α+2ω_BrT_B)+…

     =sinα+sin(α+2πr)+sin(α+4πr)+…+sin{α+2(n-1)πr}+…

     =sinα+sin{α-2π(1-r)}+sin{α-4π(1-r)}+…+sin{α+2(n-1)π(1-r)}+…

…(式15)

这里，假设确定构成下述式16的整数m。

【数学式16】

m=1/(1-r)                                            …(式16)

若将式16代入式15，则式15成为下述式17。

【数学式17】

$Y_B\left(j\right)=\sin \mathrm{\&alpha;}+\sin (\mathrm{\&alpha;}-2\mathrm{\&pi;}\frac{1}{m})+\sin (\mathrm{\&alpha;}-2\mathrm{\&pi;}\frac{2}{m})+...$

$+\sin (\mathrm{\&alpha;}-2\mathrm{\&pi;}\frac{i-1}{m})+...+\sin (\mathrm{\&alpha;}-2\mathrm{\&pi;}\frac{m-1}{m})+...$

…(式17)

这里，将圆的整个角度2π[ｒａd]设为-1/n倍后、与α相加所得到的角度的sin的累计值为0。即每累计m个的sin值，下侧支持辊4b的轴心移动量的累计值Ｙ_Ｂ（ｊ）成为零。

另外，式16中，根据支持辊4a、4b直径的比例，1/(r-1)并不一定成为整数，但在1/(r-1)成为接近于整数的值的情况下，每累计该整数个sin值，Ｙ_Ｂ（ｊ）成为接近于零的值。

而且，这里，作为ｙ₁、ｙ₂的叠加的差拍Y与式1相同，由下述式18来表示。

【数学式18】

$Y=\sin {\mathrm{\&omega;}}_{T}t+\sin {\mathrm{\&omega;}}_{B}t=2\sin \left(\frac{{\mathrm{\&omega;}}_T+{\mathrm{\&omega;}}_B}{2}t\right)\&CenterDot;\cos \left(\frac{{\mathrm{\&omega;}}_T-{\mathrm{\&omega;}}_B}{2}t\right)$ …(式18)

在ω_T＞ω_Ｂ的情况下，由于Ｔ_Ｂ＝Ｔ_Ｔ／ｒ，因此长周期的频率（ω_T－ω_Ｂ）／2成为

【数学式19】

$\frac{{\mathrm{\&omega;}}_T-{\mathrm{\&omega;}}_B}{2}=2\mathrm{\&pi;}(\frac{1}{T_T}-\frac{1}{T_B})=2\mathrm{\&pi;}\frac{T_B-T_T}{T_T{T}_B}=\frac{1-r}{T_T}=\frac{1}{m\&CenterDot;T_T}$

…(式19)

即，式16中的m提供差拍的长周期ｍ·Ｔ_Ｔ，每隔ｍ·Ｔ_Ｔ，下侧支持辊4b的轴心移动量的累计值Ｙ_Ｂ（ｊ）成为零。

另外，根据式13，上侧支持辊4a的轴心移动量累计值Ｙ_T（ｊ）在没有辊偏芯控制的情况下，为单调增加，上侧支持辊4a每一旋转，由于下侧支持辊4b的轴心移动量累计值Ｙ_Ｂ（ｊ）相对于Ｙ_Ｔ（ｊ）的比重就下降，因此图5所示的上侧辊用加法器121c中，主要对上侧支持辊4a的上侧辊偏芯分量进行累计。

根据同样的考虑，下侧辊用加法器122c中，主要对下侧支持辊4b的辊偏芯分量进行累计。

因而可知，应该分配给上侧轧制载荷Ｐ_Ｔ的相对于总轧制载荷P的比例R可为0.5左右的值，即在将总轧制载荷实际值P分配给在支持辊4a、4b产生的轧制载荷时，可对上下分别分配接近于P的1/2的值。

如上所述，根据第一实施方式的板厚控制装置，能够使用在轧制金属材料的过程中测定的轧制载荷来提取与辊偏芯等、辊旋转位置相关联地产生的轧制载荷的变动分量即因辊偏芯等而引起的轧制载荷变动分量，而不使用轻触辊载荷，从而能够对该轧机机架的辊间隙进行操作，以减小该轧制载荷变动。

由此，根据第一实施方式的板厚控制装置，在存在因辊偏芯等而引起的轧制载荷的变动的情况下，能够抑制该轧制载荷变动，并抑制因轧制载荷变动而引起的板厚变动，还能够控制利用未轧制时的频率分析所不能分析的变动分量，也不需要板厚计，也不会发生因跟踪误差而引起的精度下降，并且即使支持辊4a、4b的直径存在误差，也能高精度地进行控制，而且也不需要测量轻触辊载荷。其结果是：根据实施方式的板厚控制装置，能够提供容易进行辊管理、且也没有设备限制的高精度的板厚控制装置、板厚控制方法、板厚控制程序。

特别是根据第一实施方式的板厚控制装置，由于使得将应该分配给在上侧支持辊4a产生的轧制载荷Ｐ_Ｔ的相对于总轧制载荷P的比例R设定成0.5左右的值，因此在将总轧制载荷实际值P分配给在支持辊4a、4b产生的轧制载荷时，对上下分别分配接近于P的1/2的值，能够利用上下一方的加法器121c、122c，基本上抵消另一方的支持辊4a、4b因辊偏芯等而引起的轧制载荷变动分量。

（第二实施方式）

在支持辊4a、4b充分旋转之后，显然会在图5的上侧加法单元121和下侧加法单元122中的、加法器121c、122c中，存储与上侧支持辊4a、4b的偏芯相对应的值。

即，在第j个加法器121c中存储有较大的值是指该第j个位置的偏芯量较大。下侧的加法器121c中也相同。

因而，在本发明的第二实施方式所涉及的板厚控制装置中，利用这一点，在支持辊4a、4b充分旋转之后，确定上下加法器121c、122c组的值、即上下各自的支持辊4a、4b的辊偏芯量，基于此并根据转速来计算辊偏芯的频率、周期。

图7是表示上侧加法单元121的加法器121c中存储的值的变化的说明图。

图7中，对于横轴取加法器121c中的加法器的编号，对于纵轴取加法器121c中的各加法器的值，并示出加法器121c中的各加法器的值201(柱状图)、和根据各位置上的加法的值来确定的正弦波202。

有时在各加法器121c中包含噪声等，能够利用最小二乘法等来求出正弦波。

然后，操作量运算单元12使用第二实施方式的从载荷到辊间隙的变换式8，根据加法器121c中存储的载荷的值对上侧工作辊3a与下侧工作辊3b之间的工作辊间隙指令值进行运算，辊间隙操作单元13基于由操作量运算单元12运算出的工作辊间隙指令值，对上侧工作辊3a与下侧工作辊3b之间的工作辊间隙进行操作。

如上所述，根据第二实施方式的板厚控制装置，与第一实施方式同样，能够使用在轧制金属材料的过程中测定的轧制载荷来提取与辊偏芯等、辊旋转位置相关联地产生的轧制载荷的变动分量即因辊偏芯等而引起的轧制载荷变动分量，而不使用轻触辊载荷，从而能够对该轧机机架的辊间隙进行操作，以减小该轧制载荷变动。

特别是在第二实施方式的板厚控制装置中，由于在支持辊4a、4b充分旋转之后，能够确定上下加法器121c、122c组的值、即上下各自的支持辊4a、4b的辊偏芯量，并根据支持辊4a、4b的转速来计算辊偏芯的频率、周期，因此能够简单地求出辊偏芯的频率、周期，能够对该轧机机架的辊间隙进行操作，以减小轧制载荷变动，并且由于使得将应该分配给上侧轧制载荷Ｐ_Ｔ的相对于总轧制载荷P的比例R设定成0.5左右的值，因此在将总轧制载荷实际值P分配给在支持辊4a、4b产生的轧制载荷时，对上下分别分配接近于P的1/2的值，能够利用上下一方的加法器121c、122c，基本上抵消另一方的支持辊4a、4b因辊偏芯等而引起的轧制载荷变动分量。

（第三实施方式）

本发明的第三实施方式中，由于在刚交换支持辊4a、4b之后，将应该分配给上侧轧制载荷Ｐ_Ｔ的相对于总轧制载荷P的比例R设定为0.5，但在支持辊4a、4b充分旋转之后，例如在轧制一根轧材之后，如上所述能够利用正弦波等周期函数来确定上下加法器121c组的值以及上下各自的支持辊4a、4b辊偏芯量，因此对于下一个轧材的比例，利用支持辊4a、4b的确定后的正弦波的振幅的比例来作为R。

例如，若假设在刚交换支持辊4a、4b之后进行轧制的结果是，由上侧支持辊4a的加法器121c确定的正弦波的振幅为0.9，由下侧支持辊4b的加法器121c确定的正弦波的振幅为1.1，则能够对于下一个轧材使用Ｒ＝0．9／（0．9＋1．1）＝0．45这一比例。

另外，能够通过计算加法中存储的值的绝对值来求出支持辊4a、4b的辊偏芯量的比例，而不利用周期函数进行确定。例如，若假设在刚交换支持辊4a、4b之后进行轧制的结果是，上侧支持辊4a的加法器121c的将支持辊4a、4b的各位置上的值的绝对值进行相加后的结果例如为9.0，且下侧支持辊4b的加法器121c的将支持辊4a、4b的各位置上的值的绝对值进行相加后的结果例如为11.0，则能够对于下一个轧材使用Ｒ＝9／（9＋11）＝0．45这一比例。

即，第三实施方式中，轧制载荷上下分配单元10也可以在刚交换支持辊之后，将在上下对由轧制载荷检测单元6检测出的轧制载荷进行分配的比例R设定成0.5，在交换支持辊之后，对于下一个轧材以后，使用对于当前轧材的操作量运算单元12中的轧制载荷的偏差即上下的轧制载荷变动值ΔＰ_ＡＴ、ΔＰ_ＢＴ的累计值来确定周期函数的振幅，并设定与对于上侧工作辊3a及上侧支持辊4a的振幅、和对于下侧工作辊3b及下侧支持辊4b的振幅的总计值之间的比例，或者也可以在刚交换支持辊之后，将在上下对由轧制载荷检测单元6检测出的轧制载荷进行分配的比例R设定成0.5，在交换支持辊之后，对于下一个轧材以后，基于当前轧材的操作量运算单元12中的轧制载荷的偏差即轧制载荷变动值ΔＰ_ＡＴ、ΔＰ_ＢＴ来设定上述比例R。

当然，由于可能该比例中会包含噪声，因此也可使用如下述式20所示的过滤器，来减小噪声的影响。

【数学式20】

R(k+1)=cR(k)+(1-c)R(k-1)

…(式20)

这里，在式20中，

ｋ：是表示当前的索引

ｋ＋1：是表示应该在下一次使用的索引

ｋ－1：是表示当前的一次之前的索引

ｃ：用于过滤的增益

如上所述，根据第三实施方式的板厚控制装置，与第一、第二实施方式同样，由于能够使用在轧制金属材料的过程中测定的轧制载荷来提取与辊偏芯等、辊旋转位置相关联地产生的轧制载荷的变动分量，而不使用轻触辊载荷，从而能够对该轧机机架的辊间隙进行操作，以减小该轧制载荷变动，并且使得在刚交换支持辊4a、4b之后，将应该分配给上侧轧制载荷Ｐ_Ｔ的相对于总轧制载荷P的比例R设定成0.5左右的值，因此在将总轧制载荷实际值P分配给在支持辊4a、4b产生的轧制载荷时，对上下分别分配接近于P的1/2的值，能够利用上下一方的加法器121c、122c，基本上抵消另一方的支持辊4a、4b因辊偏芯等而引起的轧制载荷变动分量。

特别是在本发明的第三实施方式的板厚控制装置中，由于在刚交换支持辊4a、4b之后，将应该分配给上侧轧制载荷Ｐ_Ｔ的相对于总轧制载荷P的比例R设定为0.5，但在支持辊4a、4b充分旋转之后，例如在轧制一根轧材之后，能够利用正弦波等周期函数来确定上下加法器121c组的值以及上下各自的支持辊4a、4b的上下的辊偏芯量，因此对于下一个轧材的比例，能够利用支持辊4a、4b的确定后的正弦波的振幅的比例来作为R，能够简单地求出辊偏芯的频率、周期，能够对该轧机机架的辊间隙进行操作，以减小轧制载荷变动。

标号说明

3…工作辊

3a…上侧工作辊

3b…下侧工作辊

4…支持辊

4a…上侧支持辊

4b…下侧支持辊

5…按压单元

6…轧制载荷检测单元

7…辊旋转数检测器

8…辊基准位置检测器

9…辊间隙检测器

10…轧制载荷上下分配单元

11…轧制载荷上下变动提取单元

12…操作量运算单元

13…辊间隙操作单元

工业上的实用性

本发明可适用于对金属材料进行热轧的热轧装置。

Claims (6)

1.一种板厚控制装置，对通过在上侧的辊组的上侧辊组与下侧工作辊及支持辊的下侧辊组之间轧制金属材料而制造的轧材的板厚变动进行控制，其特征在于，包括：

轧制载荷检测单元，该轧制载荷检测单元检测对于所述金属材料的轧制载荷；

轧制载荷上下分配单元，该轧制载荷上下分配单元基于在所述上侧辊组所产生的上侧轧制载荷与在所述下侧辊组所产生的下侧轧制载荷之比，在上下对由所述轧制载荷检测单元所检测出的轧制载荷进行分配；

轧制载荷上下变动值提取单元，该轧制载荷上下变动值提取单元基于由所述轧制载荷上下分配单元在上下分配的所述上侧辊组和所述下侧辊组的所述轧制载荷，提取与所述上侧辊组和所述下侧辊组的旋转位置相关联地产生的上侧轧制载荷变动值和下侧轧制载荷变动值；

操作量运算单元，该操作量运算单元基于由所述轧制载荷上下变动值提取单元所提取的所述上侧轧制载荷变动值和下侧轧制载荷变动值，对所述上侧工作辊与所述下侧工作辊之间的工作辊间隙指令值进行运算；以及

辊间隙操作单元，该辊间隙操作单元基于由所述操作量运算单元所运算出的所述工作辊间隙指令值，对所述上侧工作辊与所述下侧工作辊之间的工作辊间隙进行操作。

2.如权利要求1所述的板厚控制装置，其特征在于，

所述操作量运算单元

基于由所述轧制载荷上下变动值提取单元所提取的所述上侧轧制载荷变动值和下侧轧制载荷变动值，对所述上侧工作辊与所述下侧工作辊之间的工作辊间隙指令值进行运算，直到所述上侧辊组和所述下侧辊组旋转预定时间以上为止，

在所述上侧辊组和所述下侧辊组旋转了预定时间以上的情况下，基于由所述轧制载荷上下变动值提取单元所运算出的所述轧制载荷变动值的累计值来确定上下各自的支持辊的辊偏芯量，基于所确定的辊偏芯量对所述上侧工作辊与所述下侧工作辊之间的工作辊间隙指令值进行运算。

3.如权利要求1或2所述的板厚控制装置，其特征在于，

所述轧制载荷上下分配单元

在刚交换所述支持辊之后，将在上下对由所述轧制载荷检测单元所检测出的轧制载荷进行分配的比例设定成0.5，在交换所述支持辊之后，对于下一个轧材以后，基于当前的轧材的操作量运算单元中的所述轧制载荷的偏差来设定所述比例。

4.如权利要求1或2所述的板厚控制装置，其特征在于，

所述轧制载荷上下分配单元

在刚交换所述支持辊之后，将在上下对由所述轧制载荷检测单元所检测出的轧制载荷进行分配的比例设定成0.5，在交换所述支持辊之后，对于下一个轧材以后，使用当前的轧材的操作量运算单元中的所述轧制载荷变动值的累计值来确定周期函数的振幅，并设定与对于上侧辊组的振幅和对于下侧辊组的振幅的总计值之间的比例。

5.一种板厚控制方法，对通过在上侧的辊组的上侧辊组与下侧工作辊及支持辊的下侧辊组之间轧制金属材料而制造的轧材的板厚变动进行控制，其特征在于，包括：

检测对于所述金属材料的轧制载荷的步骤；

基于在所述上侧辊组所产生的上侧轧制载荷与在所述下侧辊组所产生的下侧轧制载荷之比，在上下对所检测出的轧制载荷进行分配的步骤；

基于所述在上下分配的所述上侧辊组和所述下侧辊组的所述轧制载荷，提取与所述上侧辊组和所述下侧辊组的旋转位置相关联地产生的上侧轧制载荷变动值和下侧轧制载荷变动值的步骤；

基于所述提取的所述上侧轧制载荷变动值和下侧轧制载荷变动值，对所述上侧工作辊与所述下侧工作辊之间的工作辊间隙指令值进行运算的步骤；以及

基于所述运算出的所述工作辊间隙指令值，对所述上侧工作辊与所述下侧工作辊之间的工作辊间隙进行操作的步骤。

6.一种板厚控制程序，用于使计算机执行对通过在上侧的辊组的上侧辊组与下侧工作辊及支持辊的下侧辊组之间轧制金属材料而制造的轧材的板厚变动进行的控制，其特征在于，用于使计算机执行：

检测对于所述金属材料的轧制载荷的步骤；

基于在所述上侧辊组所产生的上侧轧制载荷与在所述下侧辊组所产生的下侧轧制载荷之比，在上下对所检测出的轧制载荷进行分配的步骤；

基于所述在上下分配的所述上侧辊组和所述下侧辊组的所述轧制载荷，提取与所述上侧辊组和所述下侧辊组的旋转位置相关联地产生的上侧轧制载荷变动值和下侧轧制载荷变动值的步骤；

基于所述提取的所述上侧轧制载荷变动值和下侧轧制载荷变动值，对所述上侧工作辊与所述下侧工作辊之间的工作辊间隙指令值进行运算的步骤；以及

基于所述运算出的所述工作辊间隙指令值，对所述上侧工作辊与所述下侧工作辊之间的工作辊间隙进行操作的步骤。

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