CN105492133A - 轧机的板厚控制装置 - Google Patents

Abstract

提供一种能正确地确定轧材的塑性系数的轧机的板厚控制装置。因此，轧机的板厚控制装置具备塑性系数确定装置，该塑性系数确定装置基于操作对象的轧制机架的轧制载荷实际值、辊间距离实际值、以及轧制常数，确定表示轧材硬度的塑性系数。在该结构中，基于由操作对象的轧制机架得到的数据，确定轧材的塑性系数。因此，能正确地确定轧材的塑性系数。

Description

轧机的板厚控制装置

技术领域

本发明涉及轧机的板厚控制装置。

背景技术

在专利文献1中记载了轧机的板厚控制装置。该板厚控制装置基于在轧制机架的上游侧测定的轧材的板厚信息、该轧制机架的上游侧的轧制机架的轧制载荷信息等，确定该轧制机架的塑性系数。该板厚控制装置基于确定的塑性系数，对该轧制机架的轧材进行板厚控制。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2008－126307号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，专利文献1中记载的是在下游侧跟踪该轧制机架的上游侧的轧制机架信息，并确定该轧制机架的塑性系数。由此，不能正确地确定轧材的塑性系数。

本发明是为了解决上述问题而完成的。本发明的目的是提供一种能正确地确定轧材的塑性系数的轧机的板厚控制装置。

解决技术问题的技术方案

本发明所涉及的轧机的板厚控制装置包括塑性系数确定装置，该塑性系数确定装置是基于操作对象的轧制机架的轧制载荷实际值、辊间距离实际值、及轧制常数，确定表示轧材硬度的塑性系数。

技术效果

采用本发明，能正确地确定轧材的塑性系数。

附图说明

图1是表示利用本发明的实施方式1的轧机的板厚控制装置的轧机的结构图。

图2是表示利用本发明的实施方式1的轧机的板厚控制装置的轧机的控制框图。

图3是用于说明利用本发明的实施方式1的轧机的板厚控制装置的轧机轧制轧材时的轧制常数与塑性系数的影响的图。

图4是用于说明利用本发明的实施方式1的轧机的板厚控制装置的轧机轧制轧材时的轧制常数与塑性系数的影响的图。

图5是本发明的实施方式1的轧机的板厚控制装置的主要部分的框图。

图6是表示利用本发明的实施方式1的轧机的板厚控制装置的轧机的控制框图的主要部分。

图7是用于说明本发明的实施方式1的轧机的板厚控制装置的塑性系数确定装置所具有的塑性系数表格的图。

图8是用于说明本发明的实施方式1的轧机的板厚控制装置的辊子偏芯干扰的推定结果的图。

图9是用于说明本发明的实施方式1的轧机的板厚控制装置的轧制载荷干扰的推定结果的图。

图10是本发明的实施方式2的轧机的板厚控制装置的控制框图的主要部分。

具体实施方式

对于本发明的实施方式，参照附图进行说明。此外，在各图中，在相同或相当的部分上标有相同的符号。适当地简化或省略该部分的重复说明。

实施方式1

图1是表示利用本发明的实施方式1的轧机的板厚控制装置的轧机的结构图。

在图1中，薄板热轧的轧制机架为四辊(4Hi)轧机。轧制机架具备外壳1。在外壳1内设置有作为轧辊的上侧工作辊2a和下侧工作辊2b。上侧工作辊2a的轴的一侧与未图示的电动机连结。在上侧工作辊2a的另一侧周边确保工作区域。下侧工作辊2b的轴的一侧与未图示的电动机连结。在下侧工作辊2b的另一侧周边确保工作区域。

在上侧工作辊2a的上方设置有作为轧辊的上侧支承辊3a。上侧支承辊3a支承上侧工作辊2a。上侧支承辊3a被支承在外壳1的上部。上侧支承辊3a的轴的一侧与未图示的电动机连结。在上侧支承辊3a的另一侧周边确保工作区域。

在下侧工作辊2b的下方设置有作为轧辊的下侧支承辊3b。下侧支承辊3b支承下侧工作辊2b。下侧支承辊3b被支承在外壳1的下部。下侧支承辊3b的轴的一侧与未图示的电动机连结。在下侧支承辊3b的另一侧周边确保工作区域。

在上侧支承辊3a的上方设置有压下装置4。例如压下装置4由电动压下装置构成。例如压下装置4由油压驱动的油压压下装置构成。油压压下装置可高速控制。压下装置4包括驱动侧压下装置4a与工作侧压下装置4b。驱动侧压下装置4a设置在上侧支承辊3a的一侧。工作侧压下装置4b设置在上侧支承辊3a的另一侧。

在下侧支承辊3b的下方设置有载荷检测器5。载荷检测器5包括驱动侧载荷检测器5a和工作侧载荷检测器5b。驱动侧载荷检测器5a设置在下侧支承辊3b的一侧。工作侧载荷检测器5b设置在上侧支承辊3a的另一侧。

在压下装置4的下方设置辊间距离检测器6。辊间距离检测器6包括驱动侧辊间距离检测器6a和工作侧辊间距离检测器6b。驱动侧辊间距离检测器6a设置在上侧支承辊3a的一侧。工作侧辊间距离检测器6b设置在上侧支承辊3a的另一侧。

轧制载荷测定器7的输入侧连接在载荷检测器5的输出侧上。辊间距离测定器8的输入侧连接在辊间距离检测器6的输出侧上。

板厚控制器9的输入侧连接在轧制载荷测定器7的输出侧上。板厚控制器9的输入侧还连接在辊间距离测定器8的输出侧上。辊间距离操作单元10的输入侧连接在板厚控制器9的输出侧上。辊间距离操作单元10的输出侧连接在压下装置4的输入侧上。

在下侧工作辊2b上设置有辊子转速检测器11。在轧制机架的出口侧设置有板厚测定仪12。

轧材13由金属形成。轧材13被夹在上侧工作辊2a与下侧工作辊2b之间。其结果是轧材13延伸。此时，上侧支承辊3a抑制上侧工作辊2a沿宽度方向弯曲。下侧支承辊3b抑制下侧工作辊2b沿宽度方向弯曲。向轧材13施加的轧制载荷经由上侧工作辊2a、下侧工作辊2b、上侧支承辊3a、下侧支承辊3b，被外壳1承受。

驱动侧载荷检测器5a检测施加在下侧支承辊3b的一侧的载荷。工作侧载荷检测器5b检测施加在下侧支承辊3b的另一侧的载荷。轧制载荷测定器7计算驱动侧载荷检测器5a的检测值与工作侧载荷检测器5b的检测值之和作为载荷总和。轧制载荷测定器7计算驱动侧载荷检测器5a的检测值与工作侧载荷检测器5b的检测值之差作为载荷差。在轧制机架中设置有未图示的弯辊装置的情况下，轧制载荷测定器7进行以弯辊力校正载荷检测器5的检测值时的计算。

辊间距离检测器6不直接检测上侧工作辊2a与下侧工作辊2b之间的间隙(辊间距离)。辊间距离检测器6检测压下装置4对上侧支承辊3a的压下量。辊间距离测定器8基于辊间距离检测器6的检测值计算辊间距离。此时，辊间距离测定器8将上侧工作辊2a与下侧工作辊2b之间的距离关隙考虑在内。

板厚控制器9基于轧制载荷测定器7的计算值、辊间距离测定器8的计算值调整辊间距离的设定值。此时，板厚控制器9使用由图1中未图示的确定装置所确定的轧制常数Mc、塑性系数Qc来调整辊间距离的设定值。

辊间距离操作单元10基于由板厚控制器9调整的设定值来调整辊间距离。其结果是轧材13达到所期望的板厚。轧材13的板厚用板厚测定仪12测量。

此时，辊子转速检测器11检测下侧工作辊2b的转速。辊子转速检测器11检测下侧工作辊2b的旋转位置。通过该检测，确定下侧工作辊2b的圆周方向的位置。具体地说，从横向看将下侧工作辊2b看作是圆时，确定圆周上的基准点的位置。例如，确定该基准点相对于铅直线的旋转角度。

接着，使用图2说明板厚控制器9的一个示例。

图2是利用本发明的实施方式1的轧机的板厚控制装置的轧机的控制框图。

在图2中，控制对象的轧制工艺14受到轧制常数M和塑性系数Q的影响。具体地说，轧制工艺14具备第1影响系数14a和第2影响系数14b。第1影响系数14a对应于辊间距离对轧制载荷的影响。第1影响系数14a为－MQ/(M+Q)。第2影响系数14b对应于轧制载荷对板厚的影响。第2影响系数14b为1/M。

在轧制工艺14中存在辊子偏芯干扰ΔS_D与轧制载荷干扰ΔP_D。辊子偏芯干扰ΔS_D与轧制载荷干扰ΔP_D不能直接测定。

板厚控制器9对于轧制工艺14实施使用监视器AGC15、测厚计AGC16、MMC(轧制常数可变控制)17等的处理。

第1控制块18基于用板厚测定仪12测量的板厚实际变化量Δh^ACT，计算板厚测量值变化量Δh^MES。此时，第1控制块18将从轧制机架到板厚测定仪12的轧材13的搬运延迟时间考虑在内。

监视器AGC15基于产品板厚目标值变更量Δhx^REF和板厚测定值变化量Δh^MES的偏差，计算GM板厚目标值变更量Δh^REF。

在测厚计AGC16中，第2控制块16a用所确定的轧制常数M_C表示。在第2控制块16a中，附加用于调整响应的系数α₁。基于第2控制块16a的输出和辊间距离实际变化量ΔS^ACT，求出GM板厚变化量Δh_GM。

在测厚计AGC16中，测厚计板厚目标值变更量Δh_GM ^AIM与GM板厚目标值变更量Δh^REF相加。其结果，求出板厚目标变更量Δh_GM ^REF。将板厚目标值变更量Δh_GM ^REF与GM板厚变化量Δh_GM的偏差输入PI控制器16b。PI控制器16b用比例增益K_PG、积分增益K_IG和拉普拉斯算子S表示。此外，辊间距离的符号S伴有上下标或Δ等，而拉普拉斯算子S是单独使用的。

向补偿增益16c输入PI控制器16b的输出。补偿增益16c用所确定的轧制常数Mc、塑性系数Qc、用于调整响应的系数α₁、α₂来表示。补偿增益16c用于计算辊间距离指令值ΔS^SET。此时，补偿增益16c将操作输出标准化。在该情况下，即使控制对象的轧制常数M、塑性系数Q、系数α₁、α₂变化，也不需要调整PI控制器16b。

MMC17要求压下装置4能够高速响应。因此，在压下装置4不是油压压下装置的情况下，不适用MMC17。

在MMC17中，第3控制块17a使用所确定的轧制常数M_C表示。MMC17通过调整第3控制块17a的系数α₂，可调整响应。例如，若增大系数α₂，则响应变快。

在MMC17中，油压压下响应17b与油压压下装置的响应对应。油压压下响应17b基于将补偿增益16c的输出与第3控制块17a的输出叠加后的值来确定。其结果，调整了辊间距离。

接着，使用图3进行说明轧制常数M与塑性系数Q对于轧材13的板厚的的影响。

图3是用于说明利用本发明的实施方式1的轧机的板厚控制装置的轧机轧制轧材时的轧制常数与塑性系数的影响的图。

在图3中，轧制曲线呈现出轧制拉伸的情况。轧制拉伸因外壳1等从轧材13受到较大的轧制载荷而产生。若轧制载荷较大，则轧制拉伸也会变大。轧制曲线用2次曲线或3次曲线来近似。轧制曲线可通过测定得到。

轧制常数M表示轧制拉伸的比例。轧制常数M用所指定的轧制载荷下轧制曲线的斜率来表示。例如，在轧制载荷为600(kN)且轧制拉伸为1(mm)的情况下，轧制常数M为600(kN/mm)。

在图3中，塑性曲线通过绘制轧材13的板厚发生变化时轧制载荷的变化情况而得到。在轧材13的强度较高的情况下，塑性曲线较陡。在轧材13的温度较低的情况下，塑性曲线较陡。塑性曲线不能直接测定。

塑性系数Q表示轧材13的硬度。塑性系数Q用所指定的轧制载荷下塑性曲线的斜率来表示。

在图3中，初始状态用轧制曲线与塑性曲线的交点(a)来表示。此时，辊间距离为S_G。轧制机架的入口侧的轧材13的板厚为H。轧制机架的出口侧的轧材13的板厚为h。

轧材13的温度下降时，塑性曲线变陡。此时的状态用轧制曲线与塑性曲线的交点(b)来表示。其结果，出口侧的轧材13的板厚增加到h+Δh。通过板厚控制将辊间距离从S_G变更为S_G－ΔS_G，轧制曲线向左侧移动。此时的状态用轧制曲线与塑性曲线的交点(c)来表示。其结果，出口侧的轧材13的板厚比h+Δh要薄。

接着，使用图4详细说明轧制常数M与塑性系数Q的影响。

图4是用于说明利用本发明的实施方式1的轧机的板厚控制装置的轧机轧制轧材13时的轧制常数与塑性系数的影响的图。

在图4中，轧制常数M用下述的公式(1)来表示。

【数学式1】

M＝tanα(1)

考虑图4的三角形成立的关系式，tanα用下述的公式(2)来表示。

【数学式2】

$\frac{P}{h-S_G}=tan\mathrm{\α}---\left(2\right)$

根据公式(1)和公式(2)，得到测厚计公式。测厚计公式用下述的公式(3)表示。

【数学式3】

$h=S_G+\frac{P}{M}---\left(3\right)$

在图4中，塑性系数Q用下述的公式(4)来表示。

【数学式4】

-Q＝tanβ(4)

考虑图4的三角形成立的关系式，塑性系数Q用下述的公式(5)来表示。

【数学式5】

$\frac{P}{H-h}=-tan\mathrm{\β}=Q---\left(5\right)$

根据公式(4)和公式(5)，得到塑性系数Q与入口侧轧材13的板厚H的关系。塑性系数Q与入口侧轧材13的板厚H的关系用下述公式(6)表示。

【数学式6】

$h=H-\frac{P}{Q}---\left(6\right)$

在图4中，若辊间距离仅打开ΔS_G，则状态从点(A)移动到点(B)。此时，轧制常数M用下述公式(7)来表示。

【数学式7】

$\frac{-\mathrm{\Δ}P}{{\mathrm{\ΔS}}_G-\mathrm{\Δ}h}=M---\left(7\right)$

根据公式(7)，轧制载荷的变化量ΔP用下述的公式(8)来表示。

【数学式8】

-ΔP＝M(ΔS_G-Δh)(8)

塑性系数Q用下述的公式(9)来表示。

【数学式9】

$\frac{-\mathrm{\Δ}P}{\mathrm{\Δ}h}=Q---\left(9\right)$

根据公式(9)，轧制载荷的变化量ΔP用下述的公式(10)来表示。

【数学式10】

ΔP＝-QΔh(10)

根据公式(8)和公式(10)，轧材13的板厚的变化量Δh用下述的公式(11)来表示。

【数学式11】

$\mathrm{\Δ}h=\frac{M}{M+Q}{\mathrm{\ΔS}}_G---\left(11\right)$

根据公式(10)和公式(11)，轧制载荷的变化量ΔP用下述的公式(12)来表示。

【数学式12】

$\mathrm{\Δ}P=\frac{-MQ}{M+Q}{\mathrm{\ΔS}}_G---\left(12\right)$

根据公式(3)，板厚的变化量Δh用下述的公式(13)来表示。

【数学式13】

$\mathrm{\Δ}h={\mathrm{\ΔS}}_G+\frac{\mathrm{\Δ}P}{M}---\left(13\right)$

接着，使用图5说明确定装置。

图5是利用本发明的实施方式1的轧机的板厚控制装置的主要部分的框图。

如图5所示那样，确定装置包括轧制常数确定装置19和塑性系数确定装置20。

轧制常数确定装置19基于轧制载荷实际变化量ΔP^ACT、辊间距离实际变化量ΔS^ACT、板厚实际变化量Δh^ACT、及辊子旋转角实际值φ₁，计算轧制常数M^ID。将轧制常数M^ID输入到测厚计AGC16、MMC17的轧制常数Mc。此时，也存在如下情况：轧制常数Mc为通过轻触辊试验等别的方法来确定的轧制常数M^MES。

塑性系数确定装置20基于轧制载荷实际变化量ΔP^ACT、辊间距离实际变化量ΔS^ACT、辊子旋转角实际值φ₂、及所确定的轧制常数，计算塑性系数Q^ID。此时，确定的轧制常数从轧制常数M^ID或轧制常数M^MES中选择。将塑性系数Q^ID输入到测厚计AGC16的塑性系数Qc。

接着，使用图6说明轧制常数M^ID与塑性系数Q^ID的计算方法。

图6是利用本发明的实施方式1的轧机的板厚控制装置的轧机的控制框图的主要部分。

在图6中，将噪声N_h施加到图2的轧制工艺14上，观测板厚实际变化量Δh^ACT。

在图6中，轧材的板厚的变化量Δh使用由噪声N_h引起的误差e₁并用下述的公式(14)来表示。

【数学式14】

$\mathrm{\Δ}h=\frac{1}{M}\mathrm{\Δ}P+(\mathrm{\Δ}S+{\mathrm{\ΔS}}_D)+e_1---\left(14\right)$

辊子偏芯干扰ΔS_D由轧辊的结构、轧辊的研磨精度不良等产生。例如，在具有油轴承的支承辊上，当键槽受到数百吨至数千吨的轧制载荷时，轴会上下移动。该移动将导致产生辊子偏芯干扰ΔS_D。例如，在没有键槽的轧辊中，由于热膨胀的偏差等导致产生辊子偏芯干扰ΔS_D。

辊子偏芯干扰ΔS_D可看作是与上侧支承辊3a与下侧支承辊3b的旋转周期同步的周期性干扰。在轧制过程中，轧制速度会发生变化。由此，辊子偏芯干扰ΔS_D的周期会随时间变化。辊子偏芯干扰ΔS_D对于上侧工作辊2a、下侧工作辊2b、上侧支承辊3a、下侧支承辊3b的旋转角φ₁(0度～360度)以恒定周期进行变化。

这种情况下，辊子偏芯干扰ΔS_D以k次的傅里叶级数进行近似。具体地说，辊子偏芯干扰ΔS_D用下述的公式(15)来表示。

【数学式15】

ΔS_D≈a_S0+a_S1cosφ₁+b_S1sinφ₁+…+a_Skcos(kφ₁)+b_Sksin(kφ₁)(15)

将公式(14)变形，并使用公式(15)可得到下述的公式(16)。

【数学式16】

$\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}h-\mathrm{\Δ}S=\frac{1}{M}\mathrm{\Δ}P+{\mathrm{\ΔS}}_D+e_1\\ =\left[\begin{array}{ccccccc}\mathrm{\Δ}P& 1& {\mathrm{cos\φ}}_1& {\mathrm{sin\φ}}_1& \mathrm{...}& \cos \left({\mathrm{k\φ}}_1\right)& \sin \left({\mathrm{k\φ}}_1\right)\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}1/M\\ a_{S0}\\ a_{S1}\\ b_{S1}\\ \mathrm{...}\\ a_{Sk}\\ b_{Sk}\end{array}\right]+e_1\end{array}---\left(16\right)$

公式(16)是用来表示轧材13在某一时刻各变量的关系的公式，一般可从轧材13得到多个数据集，每个数据集都满足公式(16)。通过推定满足多个公式(16)的最准确的参数，能得到轧制常数M等参数。

例如，在对于1根轧材13可以得到N个数据集的情况下，可分别得到N个轧制载荷实际变化量ΔP^ACT、N个辊间距离实际变化量ΔS^ACT、N个板厚测定值变化量Δh^ACT、及N个辊子旋转角实际值φ₁。

将N个数据代入公式(16)，可得到N个联立方程式。为了将上述合并表述，以下定义用矢量或矩阵来表示的变量。

Δh－ΔS的数据集设为包含N个Δh^ACT－ΔS^ACT要素的列矢量Y₁。[ΔPIcosφ₁sinφ₁···cos(kφ₁)sin(kφ₁)]的数据集设为N行2k列的矩阵X₁，其包括包含了N个ΔP^ACT要素的列矢量、要素仅为1的N行1列的矩阵I_NX1、以及N个φ₁的sin、cos的值。将在公式(16)的右边第一项中出现的[1/Ma_S0a_S1b_S1···a_Skb_Sk]^T设为列矢量θ₁。

将上述合并得到下述的公式(17)。此处，噪声引起的误差e₁的数据集用矢量E₁来表示。

【数学式17】

Y₁＝X₁θ₁+E₁(17)

为了求解公式(17)，使用最优化方法。最优化方法已提出了好几个方法，但此处示出用最一般的最小二乘法来进行确定的例子。

θ₁的最小二乘法的解用下述公式(18)来表示。

【数学式18】

${\mathrm{\θ}}_1={\left(X_1^T{X}_1\right)}^{-1}{X}_1^T{Y}_1---\left(18\right)$

轧制常数确定装置19使用公式(18)计算轧制常数M^ID。此时，轧制常数确定装置19对于板厚实际值变化量Δh^ACT，补偿在轧制机架与板厚测定仪12之间搬运所造成的延迟时间。通过该补偿，板厚实际值变化量Δh^ACT与轧制载荷实际变化量ΔP^ACT、辊间距离实际变化量ΔS^ACT同步。

轧制常数M很大程度上依赖于外壳1、上侧工作辊2a、下侧工作辊2b、上侧支承辊3a、下侧支承辊3b的机械特性。因此，每一台轧制机架都要计算轧制常数M^ID。

例如，存储轧制机架的数据，轧制常数确定为M[1](stored)(kN/mm)。得到相同的轧制机架的数据，轧制常数确定为M[1](raw)(kN/mm)。在上述情况下，轧制常数确定装置19保存M[1](raw)。在板厚控制中使用平滑化后的新轧制常数。通过进行平滑化，能够抑制由数据偏差引起的确定结果不稳定。新轧制常数用下述的公式(19)来表示。

【数学式19】

M[1](tobestored)＝(1-a)*M[1](stored)+a*M[1](raw)(19)

在公式(19)中，a为平滑化增益。a设定为0到1之间的数值。a越大，轧制常数M[1](raw)越容易反映在新轧制常数中。

对于上侧工作辊2a、下侧工作辊2b或上侧支承辊3a、下侧支承辊3b刚刚更换后的第1根轧材13，其轧制常数也有可能与更换前的轧制常数稍有不同。因此，在刚更换后，轧制常数确定装置19提高M[1](raw)的比例。在上述情况下，新轧制常数使用比a更大的平滑化增益A并以下述公式(20)表示。

【数学式20】

M[1](tobestored)＝(1-A)*M[1](stored)+A*M[1](raw)(20)

在上侧工作辊2a、下侧工作辊2b或上侧支承辊3a、下侧支承辊3b刚更换之后，直到轧制了数根轧材13从而数据稳定为止，可以连续地使用A。在上述情况下，容易反映出上侧工作辊2a、下侧工作辊2b或上侧支承辊3a、下侧支承辊3b更换后的确定结果。

接着，以下示出确定塑性系数Q的方法。基本的想法与上述标示的轧制常数M相同。

在图6中，轧制载荷的变化量ΔP用由噪声N_h引起的误差e₂并用下述的公式(21)来表示。

【数学式21】

$\mathrm{\Δ}P=-\frac{MQ}{M+Q}(\mathrm{\Δ}S+{\mathrm{\ΔS}}_D)+{\mathrm{\ΔP}}_D+e_2---\left(21\right)$

将公式(21)变形，得到下述的公式(22)。

【数学式22】

$\mathrm{\Δ}P=-\frac{MQ}{M+Q}\mathrm{\Δ}S+(-\frac{MQ}{M+Q}{\mathrm{\ΔS}}_D+{\mathrm{\ΔP}}_D)+e_2---\left(22\right)$

此时，w用下述公式(23)来定义。

【数学式23】

$w=-\frac{MQ}{M+Q}{\mathrm{\ΔS}}_D+{\mathrm{\ΔP}}_D---\left(23\right)$

在轧材13是处于轧制前状态的板坯时，该板坯配置在未图示的加热炉内。在该加热炉中，设置未图示的多个滑道。多个滑道大致等间隔地配置。多个滑道支承板坯。多个滑道的内部用水冷却。因此，板坯上与滑道接触的部分的温度会下降。上述部分被称为滑痕。

轧制载荷干扰ΔP_D可看作与滑痕同步的周期性的干扰。在轧制过程中轧制速度会变化。因此，轧制载荷干扰ΔP_D的周期根据时间变化。轧制载荷干扰ΔP_D相对于上侧工作辊2a、下侧工作辊2b、上侧支承辊3a、下侧支承辊3b的旋转角φ₂(0度～360度)以恒定周期进行变化。

在该情况下，w以k次傅里叶级数进行近似。具体地说，w用下述的公式(24)来表示。

【数学式24】

w≈a_w0+a_w1cosφ₂+b_w1sinφ₂+…+a_wkcos(kφ₂)+b_wksin(kφ₂)(24)

将公式(22)变形，并使用公式(23)、公式(24)可得到下述的公式(25)。

【数学式25】

$\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}P=-\frac{MQ}{M+Q}\mathrm{\Δ}S+w+e_2\\ =\left[\begin{array}{ccccccc}\mathrm{\Δ}S& 1& {\mathrm{cos\φ}}_2& {\mathrm{sin\φ}}_2& \mathrm{...}& \cos \left({\mathrm{k\φ}}_2\right)& \sin \left({\mathrm{k\φ}}_2\right)\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}1-MQ/(M+Q)\\ a_{w0}\\ a_{w1}\\ b_{w1}\\ \mathrm{...}\\ a_{wk}\\ b_{wk}\end{array}\right]+e_2\end{array}---\left(25\right)$

将从轧材13得到的N个数据代入公式(25)，可得到N个联立方程式。为了将这些合并标记，以下定义用矢量或矩阵来表达的变量。

ΔP的数据集设为包含ΔP^ACT要素的列矢量Y₂。[ΔSIcosφ₂sinφ₂···cos(kφ₂)sin(kφ₂)]的数据集设为N行2k列的矩阵X₂，其包括包含了N个ΔS^ACT要素的列矢量、要素仅由1构成的N行1列的矩阵I_NX1、以及N个φ₂的sin、cos值。将在公式(25)的右边第一项出现的[－MQ/(M+Q)a_w0a_w1b_w1···a_wkb_wk]^T设为列矢量θ₂。

将上述合并，得到下述的公式(26)。此处，噪声引起的误差e₂的数据集用矢量E₂来表示。

【数学式26】

Y₂＝X₂θ₂+E₂(26)

与公式(17)相同，用最小二乘法求解公式(26)。θ₂的最小二乘法的解用下述公式(27)来表示。

【数学式27】

${\mathrm{\θ}}_2={\left(X_2^T{X}_2\right)}^{-1}{X}_2^T{Y}_2---\left(27\right)$

塑性系数确定装置20使用公式(27)计算塑性系数Q^ID。此时，轧制常数M从轧制常数M^ID或轧制常数M^MES中选择。

塑性系数Q的确定在储存了一定数量的数据的时刻进行实施。塑性系数确定装置20将轧制机架编号、钢种、板厚划分、温度范围作为划分指标，建立塑性系数表。表中的一个个单元称为批次。各批次与下述(A)～(D)的信息相关联。

(A)与该单元相应的轧材13的根数

(B)各轧材13的ID编号与轧制时间

(C)各材料所得到的用于确定塑性系数所需的数据

(D)前次确定的轧材13的ID编号

塑性系数确定装置20使用(A)～(D)的信息在下述的时刻(a)或时刻(b)计算塑性系数Q^ID。

(a)在存储了一定数量以上的新数据的时刻计算塑性系数Q^ID。

(b)在每次采集批次所包含的轧材13的数据时，以该批次的数据为对象计算塑性系数Q^ID。

在时刻(a)的情况下，工程师可以观察存储的数据量并适当地判断。若在某个数据量以上，也可以自动地计算塑性系数Q^ID。

在时刻(b)的情况下，对某个批次(轧制机架、钢种、板厚划分、温度范围)存储数据，塑性系数确定为Q[1、2、3、4](stored)(kN/mm)。得到与该批次相同条件的轧材13的数据，塑性系数确定设为Q[1、2、3、4](raw)(kN/mm)。塑性系数确定装置20将进行平滑化后的新塑性系数保存给该批次。在板厚控制中使用平滑化后的新塑性系数。通过进行平滑化，能够抑制由数据偏差引起的确定结果不稳定。新塑性系数用下述的公式(27)来表示。

【数学式28】

Q[1,2,3,4](tobestored)＝(1-b)*Q[1,2,3,4](stored)+b*Q[1,2,3,4](raw)(28)

在公式(28)中，b为平滑化增益。b设定为0到1之间的数值。b越大，塑性系数Q[1、2、3、4](raw)越容易反映在新轧制常数中。

平滑化也可适用于时刻(a)的情况。也存在使用与公式(28)不同的平滑化的情况。

接着，使用图7说明塑性系数Q的表格。

图7是用于说明本发明的实施方式1的轧机的板厚控制装置的塑性系数确定装置所具有的塑性系数表格的图。

在图7中，若指定轧制机架、钢种、板厚划分、温度范围，则仅指定一个批次。其结果，将该批次与其他批次区别开来。

接着，使用图8和图9说明轧制常数M^ID与塑性系数Q^ID的有效性。

图8是用于说明本发明的实施方式1的轧机的板厚控制装置的辊子偏芯干扰的推定结果的图。图9是用于说明本发明的实施方式1的轧机的板厚控制装置的轧制载荷干扰的推定结果的图。

如图8所示，辊子偏芯干扰的推定值与实际的干扰值基本一致。如图9所示，轧制载荷干扰的推定值与实际的干扰值几乎一致。因此，可正确地计算轧制常数M^ID与塑性系数Q^ID。

根据以上说明的实施方式1，塑性系数确定装置20基于操作对象的轧制机架的轧制载荷实际值、辊间距离实际值、以及轧制常数，来确定轧材13的塑性系数。因此，能正确地确定轧材13的塑性系数。

此外，轧制常数确定装置19基于控制对象的轧制机架的轧制载荷实际值、辊间距离实际值、以及该轧制机架的下游侧的轧材的板厚，来确定该轧制机架的轧制常数。因此，能正确地确定该轧制机架的轧制常数。

此外，轧制常数确定装置19基于该轧制机架的轧辊的旋转位置来确定该轧制机架的轧制常数。具体地说，轧制常数确定装置19使用公式(18)计算轧制常数。因此，能更正确地确定该轧制机架的轧制常数。

此外，轧制常数确定装置19对于轧制机架，每得到1个轧材13的数据时确定轧制常数，并与过去确定的轧制常数进行平滑化。在轧制机架的轧辊发生更换时，轧制常数确定装置19使用最新的确定数据的比例比通常要高。因此，能更正确地确定该轧制机架的轧制常数。

此外，塑性系数确定装置20基于轻触辊试验求得的轧制常数来确定轧材13的塑性系数。因此，能更正确地确定轧材13的塑性系数。

此外，塑性系数确定装置20基于该轧制机架的轧辊的旋转位置来确定轧材13的塑性系数。具体地说，塑性系数确定装置20使用公式(26)计算塑性系数。因此，能更正确地确定轧材13的塑性系数。

此外，塑性系数确定装置20使用预先采集的数据来确定轧材13的塑性系数。因此，能使用之前的数据计算轧材13的塑性系数。

此外，塑性系数确定装置20在对以相同或类似的钢种、板厚、轧制温度范围划分的每个批次仅保存预先设定数量的数据的情况下，确定轧材13的塑性系数。因此，能更正确地计算轧材13的塑性系数。

此外，塑性系数确定装置20在对以相同或类似的钢种、板厚、轧制温度范围划分的批次每次保存数据时，确定轧材13的塑性系数。因此，能使用最新的数据修正轧材13的塑性系数。

此外，在该轧制机架的下游侧未设置板厚测定仪12的情况下，可使用质量流守恒定律，求得轧制机架的出口侧的轧材13的板厚。质量流守恒定律用下述的公式(29)来表示。

【数学式29】

h_XV_X＝h_i(1+f_i)V_Ri(29)

在公式(29)中，下标X对应于假设设置了板厚测定仪12时的板厚测定仪12的正下方位置。下标i与该轧制机架编号对应。h是轧材13的板厚。V是轧材13的速度。f是前滑率。前滑率f根据轧制模型计算。V_Ri根据轧制机架的轧辊的转速测定。

实施方式2

图10是本发明的实施方式2的轧机的板厚控制装置的控制框图的主要部分。此外，对于与实施方式1相同或相当部分标注相同符号并省略说明。

实施方式2的板厚控制器9使用所确定的辊子偏芯干扰ΔS_D提高控制性能。具体地说，辊间距离操作单元10在与所确定的辊子偏芯干扰ΔS_D相反的方向上调整辊间距离。通过该调整，抵消辊子偏芯干扰。

在现实中，轧辊的位置确定存在误差，油压压下装置的响应会延迟。因此，100％地补偿辊子偏芯干扰时，会产生控制振荡等问题。因此，导入调整增益K_SD。

在图10中，将推定的辊子偏芯干扰ΔS_D乘以调整增益K_SD，计算辊子偏芯补偿量ΔS_D ^REF。辊子偏芯补偿量ΔS_D ^REF与辊间距离指令值ΔS^SET相加。

根据以上说明的实施方式2，辊间距离操作单元10调整轧制机架的辊间距离以降低辊子偏芯干扰的影响。因此，能更精确地控制轧材13的板厚。

此外，实施方式1及2的板厚控制装置也可以适用于四辊(4Hi)轧机以外的轧机。例如，该板厚控制装置也可以适用于由上侧工作辊2a及下侧工作辊2b构成的二辊(2Hi)轧机。此外，该板厚控制装置也可以适用于在四辊(4Hi)轧机上添加中间辊子的六辊(6Hi)轧机。

工业上的实用性

如上所述，本发明所涉及的轧机的板厚控制装置能用于正确地确定轧材的塑性系数。

符号说明

1外壳、

2a上侧工作辊、

2b下侧工作辊、

3a上侧支承辊、

3b下侧支承辊、

4压下装置、

4a驱动侧压下装置、

4b工作侧压下装置、

5载荷检测器、

5a驱动侧载荷检测器、

5b工作侧载荷检测器、

6辊间距离检测器、

6a驱动侧辊间距离检测器、

6b工作侧辊间距离检测器、

7轧制载荷测定器、

8辊间距离测定器、

9板厚控制器、

10辊间距离操作单元、

11辊子转速检测器、

12板厚测定仪、

13轧材、

14轧制工艺、

14a第1影响系数、

14b第2影响系数、

15监视器AGC、

16测厚计AGC、

16a第2控制块、

16bPI控制器、

16c补偿增益、

17MMC、

17a第3控制块、

17b油压压下响应、

18第1控制块、

19轧制常数确定装置、

20塑性系数确定装置

Claims (13)

1.一种轧机的板厚控制装置，其特征在于，

包括塑性系数确定装置，该塑性系数确定装置基于操作对象的轧制机架的轧制载荷实际值、辊间距离实际值及轧制常数，确定表示轧材硬度的塑性系数。

2.如权利要求1所述的轧机的板厚控制装置，其特征在于，

包括轧制常数确定装置，该轧制常数确定装置基于所述轧制机架的轧制载荷实际值、辊间距离实际值、以及该轧制机架的下游侧的轧材的板厚，确定所述轧制机架的轧制常数，

所述塑性系数确定装置基于由所述轧制常数确定装置确定的轧制常数来确定所述塑性系数。

3.如权利要求2所述的轧机的板厚控制装置，其特征在于，

所述轧制常数确定装置使用所述轧制机架的下游侧的轧材搬运速度与所述轧制机架的轧辊的旋转速度，基于质量流守恒定律计算所述轧制机架的下游侧的轧材的板厚。

4.如权利要求2所述的轧机的板厚控制装置，其特征在于，

所述轧制常数确定装置基于所述轧制机架的轧辊的旋转位置，确定所述轧制机架的轧制常数。

5.如权利要求4所述的轧机的板厚控制装置，其特征在于，

所述轧制常数确定装置对于所述轧制机架的下游侧的轧材的板厚，补偿从该轧制机架到所述板厚测定仪的搬运时间，求出板厚测定值变化量，基于所述轧制机架的辊间距离偏离恒定值的变化量，求出辊间距离实际变化量，基于所述轧制机架的轧制载荷测定值与预先设定值的偏差，求出轧制载荷实际变化量，对包含所述板厚测定值变化量、所述辊间距离实际变化量、所述轧制载荷实际变化量、所述轧辊的旋转位置、以及所述轧制常数的公式使用最优化方法来确定所述轧制常数。

6.如权利要求2至5中任意一项所述的轧机的板厚控制装置，其特征在于，

所述轧制常数确定装置对于所述轧制机架，每得到1个轧材的数据时，就确定所述轧制机架的轧制常数，并与之前的轧制常数进行平滑化，在所述轧制机架的轧辊更换后，使用最新的确定数据的比例比通常更高。

7.如权利要求1所述的轧机的板厚控制装置，其特征在于，

所述塑性系数确定装置基于由轻触辊试验求得的轧制常数来确定所述轧材的塑性系数。

8.如权利要求1至7中任意一项所述的轧机的板厚控制装置，其特征在于，

所述塑性系数确定装置基于所述轧制机架的轧辊的旋转位置来确定所述轧材的塑性系数。

9.如权利要求8所述的轧机的板厚控制装置，其特征在于，

所述塑性系数确定装置基于所述轧制机架的轧制载荷测定值与预先设定值的偏差，求出轧制载荷实际变化量，基于所述轧制机架的辊间距离偏离恒定值的变化量，求出辊间距离实际变化量，对包含所述轧制载荷实际变化量、所述辊间距离实际变化量、所述轧辊的旋转位置、所述轧制常数、以及所述塑性系数的公式使用最优化方法来确定所述轧材的塑性系数。

10.如权利要求1至9中任意一项所述的轧机的板厚控制装置，其特征在于，

所述塑性系数确定装置使用预先采集的数据来确定所述轧材的塑性系数。

11.如权利要求1至9中任意一项所述的轧机的板厚控制装置，其特征在于，

所述塑性系数确定装置在以相同或类似的钢种、板厚、轧制温度范围划分的每个批次仅保存了预先设定的数量的数据的情况下，确定所述轧材的塑性系数。

12.如权利要求1至9中任意一项所述的轧机的板厚控制装置，其特征在于，

所述塑性系数确定装置在对以相同或类似的钢种、板厚、轧制温度范围划分的批次每次保存数据时，确定所述轧材的塑性系数。

13.如权利要求1至12中任意一项所述的轧机的板厚控制装置，其特征在于，

包括辊间距离操作单元，该辊间距离操作单元推定由所述轧制机架的轧辊偏芯引起的辊子偏芯干扰，调整所述轧制机架的辊间距离以降低该辊子偏芯干扰的影响。