CN107073536A - 轧制件的板厚控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种轧制件的板厚控制装置，能够提高轧钢机的出侧的轧制件的厚度的精度。轧制件的板厚控制装置具备：第1设定部，基于轧钢机的入侧的轧制件的厚度的实测值与基准值之间的第1偏差，设定上述轧钢机的辊缝的第1变化量；第2设定部，基于根据上述轧钢机的入侧的轧制件的厚度的实测值和速度的实测值、以及上述轧钢机的出侧的轧制件的速度的实测值计算出的上述轧钢机的出侧的轧制件的厚度的推测值与基准值之间的第2偏差，设定上述轧钢机的辊缝的第2变化量；第3设定部，基于由上述第1设定部设定的第1变化量以及由上述第2设定部设定的第2变化量，设定上述轧钢机的辊缝的操作量；以及调整部，基于上述轧钢机的入侧的第1偏差与上述轧钢机的出侧的第2偏差的比较结果，调整上述第1设定部的增益。

Description

轧制件的板厚控制装置
技术领域
本发明涉及一种轧制件的板厚控制装置。
背景技术
专利文献1公开了一种轧制件的板厚控制装置。该板厚控制装置计算入侧板厚计的实测值与入侧的基准值之间的第1偏差。该板厚控制装置计算出侧板厚计的实测值与出侧的基准值之间的第2偏差。该板厚控制装置基于第1偏差和第2偏差对前馈AGC的增益进行调整。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-170210号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在专利文献1所记载的装置中，轧制件从轧钢机到达出侧板厚计花费时间。其结果，前馈AGC的增益的调整延迟。因此，无法提高轧钢机的出侧的轧制件的厚度的精度。
本发明是为了解决上述课题而进行的。本发明的目的在于提供一种轧制件的板厚控制装置，能够提高轧钢机的出侧的轧制件的厚度的精度。
用于解决课题的手段
本发明所涉及的轧制件的板厚控制装置具备：第1设定部，基于轧钢机的入侧的轧制件的厚度的实测值与基准值之间的第1偏差，设定上述轧钢机的辊缝的第1变化量；第2设定部，基于上述轧钢机的出侧的轧制件的厚度的推测值与基准值之间的第2偏差，设定上述轧钢机的辊缝的第2变化量，上述轧钢机的出侧的轧制件的厚度的推测值是根据上述轧钢机的入侧的轧制件的厚度的实测值和速度的实测值、以及上述轧钢机的出侧的轧制件的速度的实测值计算出的；第3设定部，基于由上述第1设定部设定的第1变化量以及由上述第2设定部设定的第2变化量，设定上述轧钢机的辊缝的操作量；以及调整部，基于上述轧钢机的入侧的第1偏差与上述轧钢机的出侧的第2偏差的比较结果，调整上述第1设定部的增益。
发明的效果
根据本发明，基于轧钢机的入侧的第1偏差与轧钢机的出侧的第2偏差的比较结果，调整第1设定部的增益。因此，能够提高轧钢机的出侧的轧制件的厚度的精度。
附图说明
图1是应用了本发明的实施方式1的轧制件的板厚控制装置的轧制系统。
图2是本发明的实施方式1的轧制件的板厚控制装置的框图。
图3是本发明的实施方式1的轧制件的板厚控制装置的硬件构成图。
图4是本发明的实施方式1的轧制件的板厚控制装置的第1设定部的框图。
图5是本发明的实施方式1的轧制件的板厚控制装置的第2设定部的框图。
图6是用于对本发明的实施方式1的轧制件的板厚控制装置的动作进行说明的流程图。
图7是表示本发明的实施方式1的轧制件的板厚控制装置进行的控制的模拟结果的图。
图8是表示未通过本发明的实施方式1的轧制件的板厚控制装置的调整部对第1设定部的增益进行调整的情况下的模拟结果的放大图。
图9是表示通过本发明的实施方式1的轧制件的板厚控制装置的调整部对第1设定部的增益进行调整的情况下的模拟结果的放大图。
具体实施方式
参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。另外，在各图中，对相同或者相当的部分赋予相同的符号。适当简化或者省略该部分的重复说明。
实施方式1.
图1是应用了本发明的实施方式1的轧制件的板厚控制装置的轧制系统。
在图1中，轧钢机1具备上工作轧辊2、下工作轧辊3、驱动装置4以及压下装置5。
上工作轧辊2与下工作轧辊3沿铅垂方向排列。例如，驱动装置4由马达以及传动装置构成。驱动装置4的输出部与上工作轧辊2的输入部以及下工作轧辊3的输入部连接。压下装置5设置在上工作轧辊2的上方。
入侧板速度计6设置于轧钢机1的入侧。入侧板厚计7设置在轧钢机1与入侧板速度计6之间。出侧板速度计8设置于轧钢机1的出侧。
板厚控制装置9由PLC等构成。板厚控制装置9的第1输入部与入侧板速度计6的输出部连接。板厚控制装置9的第2输入部与入侧板厚计7的输出部连接。板厚控制装置9的第3输入部与出侧板速度计8的输出部连接。板厚控制装置9的第1输出部与驱动装置4的输入部连接。板厚控制装置9的第2输出部与压下装置5的输入部连接。
在轧制系统中，上工作轧辊2与下工作轧辊3夹入轧制件10。入侧板速度计6在轧钢机1的入侧使用激光等对轧制件10的进给速度进行实测。入侧板厚计7在轧钢机1的入侧使用X射线、γ射线等对轧制件10的厚度进行实测。出侧板速度计8在轧钢机1的出侧使用激光等对轧制件10的进给速度进行实测。
板厚控制装置9基于入侧板速度计6、入侧板厚计7以及出侧板速度计8的实测值，对驱动装置4以及压下装置5进行控制。其结果，在轧钢机1的入侧以及出侧，施加于轧制件10的张力被控制。上工作轧辊2与下工作轧辊3之间的距离被控制。
具体而言，入侧板速度计6输出轧制件10的进给速度的实测值vin res(mm/s)。入侧板厚计7输出轧制件10的厚度的实测值Hres(mm)。出侧板速度计8输出轧制件10的进给速度的实测值vout res(mm/s)。
板厚控制装置9基于实测值vin res、实测值Hres以及实测值vout res，计算角速度的基准值ωroll ref(rad/s)。驱动装置4基于基准值ωroll ref使上工作轧辊2以及下工作轧辊3旋转。
板厚控制装置9使用实测值Hres来设定轧钢机1的辊缝的第1变化量的基准值ΔSFF ref(mm)。板厚控制装置9通过数据移位寄存器从入侧板厚计7到压下点为止进行跟踪。此时，板厚控制装置9使用实测值Hres、实测值vin res以及实测值vout res，来设定轧钢机1的辊缝的第2变化量的基准值ΔSMF ref(mm)。
压下装置5基于基准值ΔSFF ref与基准值ΔSMF ref的合计值，使上工作轧辊2与下工作轧辊3之间的距离变化。
接着，使用图2对板厚控制装置9的一例进行说明。
图2是本发明的实施方式1的轧制件的板厚控制装置的框图。
如图2所示，板厚控制装置9具备第1设定部9a、第2设定部9b、第3设定部9c以及调整部9d。
第1设定部9a基于轧钢机1的入侧的轧制件10的厚度的实测值Hres与基准值Hn(mm)之间的第1偏差ΔH(mm)，设定轧钢机1的辊缝的第1变化量的基准值ΔSFF ref。第2设定部9b基于轧钢机1的入侧的轧制件10的厚度的实测值Hres、速度的实测值vin res以及轧钢机1的出侧的速度的实测值vout res，来计算轧制件10的出侧的轧制件10的厚度的推测值hres(mm)。第2设定部9b基于推测值hres与基准值hn(mm)之间的第2偏差Δh(mm)，来设定轧钢机1的辊缝的第2变化量的基准值ΔSMF ref。第3设定部9c基于由第1设定部9a设定的第1变化量的基准值ΔSFF ref与由第2设定部9b设定的第2变化量的基准值ΔSMF ref，来设定轧钢机1的辊缝的操作量。调整部9d基于轧钢机1的入侧的第1偏差与轧钢机1的出侧的第2偏差的比较结果，自动地且逐次地调整第1设定部9a的增益。
接着，使用图3对板厚控制装置9的硬件构成的一例进行说明。
图3是本发明的实施方式1的轧制件的板厚控制装置的硬件构成图。
如图3所示，板厚控制装置9具备处理电路11。处理电路11具备处理器11a和存储器11b。通过至少一个处理器11a执行至少一个存储器11b所存储的程序，来实现图2的板厚控制装置9的各部的动作。
接着，使用图4对基于第1设定部9a的控制进行说明。
图4是本发明的实施方式1的轧制件的板厚控制装置的第1设定部的框图。
如图4所示，第1设定部9a具备前馈AGC控制器12a。前馈AGC控制器12a的传递函数CFF被设定为KP_FF。前馈AGC控制器12a的输出部与液压压下位置控制系统13的输入部连接。液压压下位置控制系统13包括压下装置5的伺服阀以及液压配管系统。液压压下位置控制系统13的传递函数由Gp表示。液压压下位置控制系统13的输出部与第1转换块14的输入部连接。第1转换块14的输出部与第2转换块15的输入部连接。
在轧钢机1的入侧，轧制件10的厚度的第1偏差ΔH由如下的(1)式表示。
[数式1]
ΔH＝Hn-Hres (1)
第1偏差ΔH被输入至前馈AGC控制器12a。前馈AGC控制器12a计算辊缝的第1变化量的基准值ΔSFF ref。以上工作轧辊2与下工作轧辊3之间变窄的方向成为负的方式，计算基准值ΔSFF ref。
液压压下位置控制系统13基于基准值ΔSFF ref使上工作轧辊2与下工作轧辊3之间的距离变化。
第1转换块14将上工作轧辊2与下工作轧辊3之间的距离的变化量ΔSFF(mm)转换成轧制负载的变化量ΔPFF(kN)。轧制负载的变化量ΔPFF由如下的(2)式表示。
[数式2]
在(2)式中，M是表示由轧制负载引起的轧制伸展的轧制常数(kN/mm)。Q是表示由轧制负载引起的厚度变化的塑性系数(kN/mm)。
第2转换块15将轧制负载的变化量ΔPFF转换成轧制伸展的变化量ΔPFF/M。
在轧钢机1的出侧，轧制件10的厚度的变化量ΔhFF(mm)由如下的(3)式表示。
[数3]
接着，使用图5对基于第2设定部9b的控制进行说明。
图5是本发明的实施方式1的轧制件的板厚控制装置的第2设定部的框图。
如图5所示，第2设定部9b具备推测器12b以及质量流量AGC控制器12c。推测器12b的输出部与质量流量AGC控制器12c的输入部连接。质量流量AGC控制器12c的传递系数CMF被设定为KP_MF+KI_MF/s。其中，s是拉普拉斯算子。质量流量AGC控制器12c的输出部与液压压下位置控制系统13的输入部连接。液压压下位置控制系统13包括压下装置5的伺服阀以及液压配管系统。液压压下位置控制系统13的传递函数由Gp表示。液压压下位置控制系统13的输出部与第1转换块14的输入部连接。第1转换块14的输出部与第2转换块15的输入部连接。
推测器12b根据质量流量恒定原则来计算轧钢机1的出侧的轧制件10的厚度的推测值hres。具体而言，推测值hres由如下的(4)式表示。
[数式4]
在轧钢机1的出侧，轧制件10的厚度的第2偏差Δh由如下的(5)式表示。
[数式5]
Δh＝hn-hres (5)
第2偏差Δh被输入至质量流量AGC控制器12c。质量流量AGC控制器12c计算辊缝的第2变化量的基准值ΔSMF ref。以上工作轧辊2与下工作轧辊3之间变窄的方向成为负的方式，计算基准值ΔSMF ref。
液压压下位置控制系统13基于基准值ΔSMF ref使上工作轧辊2与下工作轧辊3之间的距离变化。
第1转换块14将上工作轧辊2与下工作轧辊3之间的距离的变化量ΔSMF(mm)转换成轧制负载的变化量ΔPMF(kN)。轧制负载的变化量ΔPMF由如下的(6)式表示。
[数6]
在(6)式中，M是表示由轧制负载引起的轧制伸展的轧制常数(kN/mm)。Q是表示由轧制负载引起的厚度变化的塑性系数(kN/mm)。
第2转换块15将轧制负载的变化量ΔPMF转换成轧制伸展的变化量ΔPMF/M。
在轧钢机1的出侧，轧制件10的板厚的变化量ΔhMF(mm)由如下的(7)式表示。
[数式7]
接着，使用图6对调整部9d的动作进行说明。
图6是用于对本发明的实施方式1的轧制件的板厚控制装置的动作进行说明的流程图。
在步骤S1中，调整部9d判断第1偏差ΔH与第2偏差Δh之积是否为0。
在步骤S1中，在第1偏差ΔH与第2偏差Δh之积为0的情况下，前进至步骤S2。在步骤S2中，将第1设定部9a的增益的调整量ΔKp设为0。之后，结束动作。
在步骤S1中，在第1偏差ΔH与第2偏差Δh之积不为0的情况下，前进至步骤S3。在步骤S3中，调整部9d判断第1偏差ΔH与第2偏差Δh的正负符号是否相同。具体而言，调整部9d判断第1偏差ΔH与第2偏差Δh之积是否大于0。
在步骤S3中，在第1偏差ΔH与第2偏差Δh的正负符号相同的情况下，第1偏差ΔH与第2偏差Δh之积大于0。在该情况下，前进至步骤S4。在步骤S4中，调整部9d将第1设定部9a的增益的调整量ΔKp设为大于0的值。之后，结束动作。
在步骤S3中，在第1偏差ΔH与第2偏差Δh的正负符号不同的情况下，第1偏差ΔH与第2偏差Δh之积小于0。在该情况下，前进至步骤S5。在步骤S5中，调整部9d将第1设定部9a的增益的调整量ΔKp设为小于0的值。之后，结束动作。
接着，使用图7对板厚控制装置9进行的控制的模拟结果进行说明。
图7是表示本发明的实施方式1的轧制件的板厚控制装置进行的控制的模拟结果的图。
图7的最上段的图是表示线速度的图。线速度是上工作轧辊2以及下工作轧辊3的周速度。图7的从上方起的第二段的图是表示在轧钢机1的入侧以及出侧对轧制件10施加的张力的图。图7的从上方起的第三段的图是表示轧钢机1的入侧以及出侧的轧制件10的厚度的图。图7的最下段的图是表示轧制负载的图。
在图7的最上段的图中，线速度的目标值为100(mpm)。在图7的从上方起的第二段的图中，在轧钢机1的入侧以及出侧对轧制件10施加的张力的目标值为100(MPa)。在图7的从上方起的第三段的图中，轧钢机1的入侧的轧制件10的厚度的实测值Hres的平均值为2.69(mm)。轧钢机1的出侧的轧制件10的厚度的目标值(基准值)hn为2.228(mm)。此时，轧钢机1的压下率为17.2％。
在轧钢机1的入侧，轧制件10的厚度的实测值Hres变动。例如，该变动与sin波相对应。该变动的振幅为0.0015(mm)。在时刻T成为2(s)之前，对轧制件10施加失速张力。该失速张力被设定为目标值的40％。之后，提高线速度，由此开始轧制件10的轧制。
当时刻T成为3.7(s)时，线速度达到目标值。此时，板厚控制装置9开始轧制件10的厚度的控制。通过该控制，轧钢机1的出侧的轧制件10的厚度的实测值hres反复变动。
在实测值hres成为目标值hn的次数达到预先设定的次数的定时，板厚控制装置9按照图6的流程来调整第1设定部9a的增益。例如，在实测值hres成为目标值hn的次数成为6次的定时，板厚控制装置9按照图6的流程来调整第1设定部9a的增益。
接着，使用图8与图9对板厚控制装置9进行的控制的有效性进行说明。
图8是表示未通过本发明的实施方式1的轧制件的板厚控制装置的调整部对第1设定部的增益进行调整的情况下的模拟结果的放大图。图9是表示通过本发明的实施方式1的轧制件的板厚控制装置的调整部对第1设定部的增益进行调整的情况下的模拟结果的放大图。
在图8中，轧钢机1的出侧的轧制件10的厚度的实测值hres以目标值hn为基准而反复变动。该变动不收敛。
在图9中，当时刻T成为4.2(s)时，调整部9d开始第1设定部9a的增益的调整。轧钢机1的出侧的轧制件10的厚度的实测值hres以目标值hn为基准而反复变动。该变动收敛。
根据以上说明的实施方式1，基于轧钢机1的入侧的第1偏差ΔH与轧钢机1的出侧的第2偏差Δh的比较结果，按照每个取样来调整第1设定部9a的增益。其结果，第1设定部9a的增益被最佳化。因此，能够提高轧钢机1的出侧的轧制件10的厚度的精度。
此外，调整部9d为，在第1偏差ΔH与第2偏差Δh的正负符号相同的情况下增大第1设定部9a的增益，在第1偏差ΔH与第2偏差Δh的正负符号不同的情况下减小第1设定部9a的增益。因此，能够通过简单的控制来提高轧钢机1的出侧的轧制件10的厚度的精度。
另外，在第1偏差ΔH与第2偏差Δh之积的绝对值小于预先设定的阈值的情况下，也可以不进行基于调整部9d的第1设定部9a的增益的调整。在该情况下，能够消除基于质量流量恒定原则的推测值hres的误差的影响。能够消除入侧板速度计6、入侧板厚计7以及出侧板速度计8的计测噪声的影响。
产业上的可利用性
如以上那样，本发明所涉及的轧制件的板厚控制装置能够利用于提高轧钢机的出侧的轧制件的厚度的精度的系统。
符号的说明
1：轧钢机；2：上工作轧辊；3：下工作轧辊；4：驱动装置；5：压下装置；6：入侧板速度计；7：入侧板厚计；8：出侧板速度计；9：板厚控制装置；9a：第1设定部；9b：第2设定部；9c：第3设定部；9d：调整部；10：轧制件；11：处理电路；11a：处理器；11b：存储器；12a：前馈AGC控制器；12b：推测器；12c：质量流量AGC控制器；13：液压压下位置控制系；14：第1转换块；15：第2转换块。

Claims (3)

1.一种轧制件的板厚控制装置，具备：
第1设定部，基于轧钢机的入侧的轧制件的厚度的实测值与基准值之间的第1偏差，设定上述轧钢机的辊缝的第1变化量；
第2设定部，基于上述轧钢机的出侧的轧制件的厚度的推测值与基准值之间的第2偏差，设定上述轧钢机的辊缝的第2变化量，上述轧钢机的出侧的轧制件的厚度的推测值是根据上述轧钢机的入侧的轧制件的厚度的实测值和速度的实测值、以及上述轧钢机的出侧的轧制件的速度的实测值计算出的；
第3设定部，基于由上述第1设定部设定的第1变化量以及由上述第2设定部设定的第2变化量，设定上述轧钢机的辊缝的操作量；以及
调整部，基于上述轧钢机的入侧的第1偏差与上述轧钢机的出侧的第2偏差的比较结果，调整上述第1设定部的增益。
2.如权利要求1所述的轧制件的板厚控制装置，其中，
上述调整部为，在上述第1偏差与上述第2偏差的正负符号相同的情况下增大上述第1设定部的增益，在上述第1偏差与上述第2偏差的正负符号不同的情况下减小上述第1设定部的增益。
3.如权利要求1或2所述的轧制件的板厚控制装置，其中，
上述调整部为，在上述第1偏差与上述第2偏差之积的绝对值小于预先设定的阈值的情况下，不调整上述第1设定部的增益。
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