CN1597162A - 连续式辊轧机的负载分配控制装置 - Google Patents

Abstract

一种连续式辊轧机的负载分配控制装置，包括：当连续式辊轧机的各支座上的轧制负载比率与目标负载比率不一致时、根据离该目标负载比率的误差来算出各支座板厚修正量的负载分配控制装置(10)；以及根据该板厚修正量执行压下位置修正、将各支座的轧制负载比率保持与所述目标负载比率一致的压下位置控制系统(7、8、9)，负载分配控制装置(10)，使用在假定为入侧板厚对轧制负载变化量的影响灵敏度与出侧板厚对轧制负载变化量的影响灵敏度相等的条件下所得到的数式，在轧制中计算各所述支座的板厚修正量。由此，提供一种可实际应用于轧制中、使板厚修正量计算简略化并只需在轧制中执行大部分计算的连续式辊轧机的负载分配控制装置。

Description

连续式辊轧机的负载分配控制装置

技术领域

本发明涉及连续式辊轧机的负载分配控制装置，特别是涉及连续式辊轧机中能使各支座的轧制负载的分配比率与其设定值一致的负载分配装置。

背景技术

一般来讲，连续式辊轧机中的各支座上的板厚压下率，除了母材板厚、成品板厚、各辊轧机额定规格之外，还应考虑稳定作业、形状品质及其它因素，将各支座的轧制负载决定成预先设定的比率。另一方面，因轧制模式的精度界限、辊轧机特性、轧制开始后的温度变化引起的塑性变形、以及其它各种外部干扰所造成的实际轧制负载比率，经常是与该预测值不一致，会出现成品板厚和板宽等的尺寸偏差、形状不良、轧制不稳定、机器规格限定所造成的轧制停止以及其它不良的现象。其中，对于轧制负载比率的偏差，轧钢机操作工通过边监视轧制状态、边随时压下位置手动介入，对该偏差进行修正，以确保稳定作业和形状品质。

为此，近年来正在不断开发出不依赖于轧钢机操作工的手动介入、能自动性确保最佳的负载分配、即轧制负载比率方面的技术(例如、参照专利文献1)。

在该专利的传统技术中，有以下一种负载分配控制方法，即、当各支座上的轧制负载相互与该比率设定值不一致时，根据轧制原理从与轧制负载的比率设定值的误差中，算出各支座的板厚修正量，执行对该误差的压下位置修正，将各支座的轧制负载比率保持与该设定值一致。

[专利文献1]

日本专利特公平2-39327号公报

在上述的传统技术中，根据轧制原理从与轧制负载的比率设定值的误差中执行的各支座板厚修正量的计算，是一种包含着逆行列计算的复杂计算，故存在着因存在有计算负载而不能实际应用于轧制中的计算的问题。

因此，在传统技术中，需要有一种在轧制前对轧制前可执行的部分进行计算、而在轧制中执行简单计算的方法。即，由于必须将轧制前的计算与轧制中的计算分开执行，不仅作业麻烦，而且一部分的运算是在轧制前执行，因此，例如不能在轧制中对目标的负载比率设定值作出变更等，从而存在着不能充分获得根据轧制状态执行修正的精度的问题。

发明内容

本发明就是为了解决上述问题而作成的，其目的在于，提供一种可实际应用于轧制中、使板厚修正量计算简略化并只需在轧制中执行大部分计算的连续式辊轧机的负载分配控制装置。

本发明的连续式辊轧机，包括：当连续式辊轧机的各支座上的轧制负载比率与目标负载比率不一致时、根据离该目标负载比率的误差来算出各支座板厚修正量的板厚修正量算出装置；以及根据该板厚修正量执行压下位置修正、将各支座的轧制负载比率保持与所述目标负载比率一致的压下位置控制装置，所述板厚修正量算出装置，使用在假定为入侧板厚对轧制负载变化量的影响灵敏度与出侧板厚对轧制负载变化量的影响灵敏度相等的条件下所得到的规定的第1数式，在轧制中计算各所述支座的板厚修正量。

采用本发明，不仅能实际应用于轧制中，使板厚修正量计算简略化，并只需在轧制中执行大部分计算，同时通过在轧制中的执行，例如还可在轧制中对目标的负载比率设定值作出变更。

附图说明

图1为表示本发明的实施形态1中的连续式辊轧机的负载分配控制方法的结构图。

图2为表示本发明的实施形态2中的连续式辊轧机的负载分配控制方法的结构图。

具体实施方式

[实施形态1]

下面参照图1说明本发明的实施形态1中的连续式辊轧机的负载分配控制装置。图1表示连续式辊轧机的任意的i支座及其上游i-1支座和下游i+1支座的部分。如图1所示，各支座具有由设置在上下的上方辊子和下方辊子构成的1对轧辊。即，图1的中央所示的i支座，具有由上方辊子2和下方辊子2’构成的轧辊，同样，上游i-1支座具有由上方辊子1和下方辊子1’构成的轧辊，下游i+1支座具有由上方辊子3和下方辊子3’构成的轧辊。此时，板材11按顺序经过这些各支座的轧辊1、1’、2、2’、3、3’朝图1的箭头所示的方向进行轧制。

各轧制负载检测器4、5、6分别与各支座的下方辊子1’、2’、3’连接，对各支座的轧制负载进行检测。在各支座的上方辊子1、2、3上设置有压下驱动装置14、15、16，按照从压下位置控制系统7、8、9输出的辊子间隔变更量指令指示进行轧制。又，各轧制负载检测器4、5、6及压下位置控制系统7、8、9与负载分配控制装置10(板厚修正量算出装置)连接。负载分配控制装置10，将由轧制负载检测器4、5、6检测出的各支座的轧制负载F_i-1、F_i、F_i+1进行输入，根据这一输入，使用预先设定的目标负载比率{C_i-1∶C_i∶C_i+1}，算出适合于各支座的板厚修正量Δh_i-1、Δh_i、Δh_i+1，将该板厚修正量Δh_i-1、Δh_i、Δh_i+1向压下位置控制系统7、8、9输出。压下位置控制系统7、8、9(压下位置控制装置)将该板厚修正量Δh_i-1、Δh_i、Δh_i+1变更为辊子间隔的修正量、即辊子间隔变更量指令指示S_i-1、S_i、S_i+1，并向压下驱动装置14、15、16输出，由此实现负载分配控制。

下面说明动作。本实施形态中，其特点在于，在负载分配控制装置10中，对由轧制负载检测器4、5、6检测出的、连续式辊轧机的各支座上的轧制负载相互是否与该目标负载比率的设定值{C_i-1∶C_i∶C_i+1}一致作出判定，不一致时，根据离轧制负载的比率设定值的误差，算出各支座的板厚修正量。压下位置控制系统7、8、9根据该板厚修正量执行压下位置修正，进行使各支座的轧制负载比率保持与该设定值一致的负载分配控制。此时，通过使用假定为入侧板厚对轧制负载变化量的影响灵敏度与出侧板厚对轧制负载变化量的影响灵敏度相等的条件下所得到的数式，在轧制中进行计算。下面对其特点进行详细说明。

由轧制负载检测器4、5、6检测的轧制负载F_i-1、F_i、F_i+1，根据不同的轧制状况经常有变化，轧制负载变化ΔF_i若以与板厚的关系式来表示，则成为了下列式(1)。

ΔF_i＝Q_i·ΔH_i-q_i·Δh_i(i＝1～N，Q_i＞0，q_i＞0)…(1)

其中，ΔH_i为入侧板厚变化量，Δh_i为板厚修正量(出侧板厚变化量)，Q_i为ΔH_i对ΔF_i的影响灵敏度，q_i为Δh_i对ΔF_i的影响灵敏度。

本发明的控制目的在于，在将支座间的目标负载比率设定为{C_i-1∶C_i∶C_i+1}时，将最终不使支座出侧板厚发生变化、即将Δh_N＝0作为条件，实现目标的负载比率。

将目标的负载作为F_i ^*，若将其用F_i、ΔF_i、C_i的关系式来表示，则成为了下列式(2)。

F_i ^*＝F_i+ΔF_i＝C_i·k(i＝1～N、k：常数)…    (2)

根据上述式(1)、式(2)以及ΔH_i≈Δhi-1的关系，可得到下列式(3)。

[数式1]

其中，将1支座的入侧板厚作为了ΔH₁＝0。

并且，假定为Q_i≈q_i，若改变上述式(3)，则可得到下列式(4)和式(5)的近似式。

[数式2]

${\mathrm{\Δh}}_{i-1}=-\frac{1}{Q_i}(F_i-A\·C_i)+{\mathrm{\Δh}}_i---(i=2~N)\·\·\·\left(4\right)$

$A=\frac{\frac{F_1}{Q_1}+\frac{F_2}{Q_2}+\frac{F_3}{Q_3}+\frac{F_4}{Q_4}+\frac{F_5}{Q_5}+\frac{F_6}{Q_6}+\·\·\·+\frac{F_N}{Q_N}}{\frac{C_1}{Q_1}+\frac{C_2}{Q_2}+\frac{C_3}{Q_3}+\frac{C_4}{Q_4}+\frac{C_5}{Q_5}+\frac{C_6}{Q_6}+\·\·\·+\frac{C_N}{Q_N}}\·\·\·\left(5\right)$

如上所述，本实施形态中，采用假定为入侧板厚对轧制负载的影响灵敏度与出侧板厚对轧制负载的影响灵敏度相等条件下所得到的上述式(4)和(5)，由于求出相对在轧制中可随时变化的轧制负载的板厚修正量Δh_i，故可在不执行麻烦的逆行列计算的情况下算出板厚修正量Δh_i。通过在负载分配控制装置10中利用该计算，因不增加计算负载，除了Q_i的计算之外，在轧制中可执行所有的计算，具有能使控制方法本身简单化的效果(另外，在Q_i的计算不是负载分配控制而是自动板厚控制时，通常因在轧制前执行，故可利用该计算结果。)。

又，在轧制中，用上述式(4)和(5)进行计算，例如在轧制中，还可方便于变更预先设定的目标负载比率{C_i-1∶C_i∶C_i+1}，可适应于多用途。

在上述的说明中，对用上述式(4)和(5)执行板厚修正量的运算例作了说明，但也可用上述式(3)来执行板厚修正量的运算。另外，该场合也可在轧制中执行运算，可获得相同的效果。

[实施形态2]

下面参照图2说明本发明的实施形态2。图中，1～11与实施形态1相同，故在此省略说明。又，图2中，与实施形态1的不同之处在于，在负载分配控制装置10内设置有板厚修正量计算部12和控制器部13。

板厚修正量计算部12用于对各支座的板厚修正量Δh_i进行计算。控制器部13由PI等的控制器构成，由控制器对由板厚修正量计算部12计算的各支座的板厚修正量Δh_i实施规定的处理，变换为由积分项和比例项之和构成的值。因此，本实施形态中，控制器部13的输出值成为了负载分配控制装置10中的最终输出。

本实施形态中，其特点在于，在板厚修正量计算部12(板厚修正量算出装置)中，对由轧制负载检测器4、5、6检测出的、连续式辊轧机的各支座上的轧制负载相互是否与该目标负载比率的设定值{C_i-1∶C_i∶C_i+1}一致作出判定，不一致时，根据离轧制负载的比率设定值的误差，算出各支座的板厚修正量。其次，在控制器部13(最终输出板厚修正量算出装置)中，对算出的该板厚修正量实施规定的函数处理，算出由比例项和积分项两种成分构成的最终输出板厚修正量。压下位置控制系统7、8、9(压下位置控制装置)，根据该最终输出板厚修正量执行压下位置修正，进行使各支座的轧制负载比率保持与该设定值一致的负载分配控制。此时，通过使用假定为入侧板厚对轧制负载变化量的影响灵敏度与出侧板厚对轧制负载变化量的影响灵敏度相等的条件下所得到的数式(式4和式5)、或者使用假定为任意的支座的入侧板厚变化量与邻接于该支座的上游支座的出侧板厚变化量相等的条件下所得到的数式(3)，在轧制中对上述的各支座的板厚修正量进行计算。

再作进一步详细说明。将板厚修正量计算部12中计算的各支座的板厚修正量作为Δh_i。在板厚修正量计算部12中，使用从ΔH_i≈Δh_i-1的关系中得到的上述式(3)、或者从ΔQ_i≈q_i的关系中得到的上述式(4)和(5)、或者按照其它轧制原理的方法，执行板厚修正量Δh_i的计算。在控制器部13中，对于Δh_i，例如实施以下那样的规定函数f_controller方式的计算。

[数式3]

${\mathrm{\Δh}}_i^{\mathrm{out}}\≈f_{\mathrm{controller}}\left\{{\mathrm{\Δh}}_i\right\}\·\·\·\left(6\right)$

$\≈\mathrm{Kp}\·\mathrm{LAG}\left\{{\mathrm{\Δh}}_i\right\}+\frac{1}{\mathrm{Ti}\·s}\left\{\mathrm{\Δ}{h}_i\right\}$

其中，Kp为比例项的调节放大，LAG{x}为1次Lag，Ti为积分项的调节放大，s为微分算符。

如上所述，本实施形态中，不仅能获得与上述实施形态1相同的效果，而且，不直接使用板厚修正量Δh_i，按照上述式(6)，通过由控制器部13实施的控制，在积分项中，具有快速达到向目标值收敛的效果，在比例项中，在执行计算逻辑值方式的直接修正的同时实施1次Lag，通过停止快速动作，具有可防止因与其它控制系统的干扰引起的不稳定动作的效果。

Claims (5)

1.一种连续式辊轧机的负载分配控制装置，其特征在于，包括：

当连续式辊轧机的各支座上的轧制负载比率与目标负载比率不一致时，根据与该目标负载比率的误差来算出各支座的板厚修正量的板厚修正量算出装置；以及

根据该板厚修正量执行压下位置修正、使各支座的轧制负载比率与所述目标负载比率一致并将其保持的压下位置控制装置，

所述板厚修正量算出装置，使用在将入侧板厚变化量对轧制负载变化量的影响灵敏度与出侧板厚变化量对轧制负载变化量的影响灵敏度假定为相等的条件下所得到的规定的第1数式，在轧制中计算各所述支座的板厚修正量。

2.如权利要求1所述的连续式辊轧机的负载分配控制装置，其特征在于，将所述支座设定为i个(i＝1～N)、支座间的目标负载比率设为C_i-1∶C_i∶C_i+1时，所述规定的第1数式为：

[数式1]

${\mathrm{\Δh}}_{i-1}=-\frac{1}{Q_i}(F_i-A\·C_i)+{\mathrm{\Δh}}_i,(i=2~N)$

$A=\frac{\frac{F_1}{Q_1}+\frac{F_2}{Q_2}+\frac{F_3}{Q_3}+\frac{F_4}{Q_4}+\frac{F_5}{Q_5}+\frac{F_6}{Q_6}+\·\·\·+\frac{F_N}{Q_N}}{\frac{C_1}{Q_1}+\frac{C_2}{Q_2}+\frac{C_3}{Q_3}+\frac{C_4}{Q_4}+\frac{C_5}{Q_5}+\frac{C_6}{Q_6}+\·\·\·+\frac{C_N}{Q_N}}$

其中，Δh_i为i支座的出侧板厚变化量(板厚修正量)，ΔH_i为入侧板厚变化量，F_i为轧制负载，ΔF_i为轧制负载变化量，Q_i为ΔH_i对ΔFi的影响灵敏度。

3.一种连续式辊轧机的负载分配控制装置，其特征在于，包括：

当连续式辊轧机的各支座上的轧制负载比率与目标负载比率不一致时，根据与该目标负载比率的误差来算出各支座的板厚修正量的板厚修正量算出装置；以及

根据该板厚修正量执行压下位置修正、使各支座的轧制负载比率与所述目标负载比率一致并将其保持的压下位置控制装置，

所述板厚修正量算出装置，使用在将任意的支座的入侧板厚变化量与邻接于该支座的上游支座的出侧板厚变化量假定为相等的条件下所得到的规定的第2数式，在轧制中计算各所述支座的板厚修正量，

将所述支座的个数设定为i个(i＝1～N)、支座间的目标负载比率设为C_i-1∶C_i∶C_i+1时，所述规定的第2数式为：

[数式2]

其中，Δh_i为i支座上的出侧板厚变化量(板厚修正量)，ΔH_i为入侧板厚变化量，F_i为轧制负载，ΔF_i为轧制负载变化量，Q_i为ΔH_i对ΔF_i的影响灵敏度，q_i为Δh_i对ΔF_i的影响灵敏度，k为常数，将1个支座的入侧板厚设为ΔH₁＝0。

4.如权利要求1至3中任一项所述的连续式辊轧机的负载分配控制装置，其特征在于，还具有最终输出板厚修正量算出装置，该最终输出板厚修正量算出装置被设置在所述板厚修正量算出装置与所述压下位置控制装置之间，对由所述板厚修正量算出装置所算出的所述板厚修正量实施规定函数方式的处理，以算出由比例项和积分项两种成分构成的最终输出板厚修正量。

5.如权利要求4所述的连续式辊轧机的负载分配控制装置，其特征在于，算出所述最终输出板厚修正量Δh_i ^out的所述规定的函数f_controller为：

[数式3]

$\mathrm{\Δ}{h}_i^{\mathrm{out}}=f_{\mathrm{controller}}\left\{{\mathrm{\Δh}}_i\right\}$

$=\mathrm{Kp}\·\mathrm{LAG}\left\{\mathrm{\Δ}{h}_i\right\}+\frac{1}{\mathrm{Ti}\·s}\left\{\mathrm{\Δ}{h}_i\right\}$

其中，Kp为比例项的调节放大，LAG{x}为1次Lag，Ti为积分项的调节放大，s为微分算符。

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