JP2002018506A - 連続圧延機の板厚制御方法、パススケジュール算出方法及び板厚制御装置 - Google Patents
連続圧延機の板厚制御方法、パススケジュール算出方法及び板厚制御装置Info
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Abstract
影響を定式化することにより、チューニング率αの調節
を容易にすることが可能な連続圧延機の板厚制御方法及
び板厚制御装置を得る。 【解決手段】 被圧延材が圧延機に入る直前の入側板厚
偏差を求める入側板厚偏差検出工程11と、被圧延材が
圧延機を通過直後の出側板厚偏差を求める出側板厚偏差
検出工程12と、入側板厚偏差ΔH及び出側板厚偏差Δ
hとから板速度の先進率変動Δfsを求める先進率変動
算出工程と、先進率変動Δfs,入側板厚偏差ΔH及び
出側板厚偏差Δhとに基づいて、圧延機間の張力変動抑
制に係るチューニング率を調節するチューニング率調節
工程10とを有する。
Description
圧延機において板圧延をおこなう連続圧延機に関し、特
に各圧延機間の張力変動の抑制を考慮した連続圧延機の
板厚制御方法,パススケジュール算出方法及び板厚制御
装置に関するものである。
ゲージメーター方式の板厚制御の一例を示すブロック図
である。以下、この板厚制御方式の動作について簡単に
説明する。図6において、圧下装置1から圧延機2に向
かって圧下位置を制御する圧下位置SAが指定される。
このとき、TPは圧下装置1の応答を近似した場合の速
度を表す時定数、τはそのときのむだ時間を表す。
ル定数Mによって圧延荷重FAが決定される。そして、
被圧延材は圧延機2の圧延荷重FAと塑性係数Q+ΔQ
の要因3によって板厚h+Δhに圧延される。このと
き、圧延現象の外乱要因として被圧延材の入側板厚偏差
ΔHや温度による塑性変化ΔQがある。これらの変動Δ
HやΔQによる被圧延材の出側板厚h+Δhの変動Δh
を無くするのがゲージメーター方式の板厚制御である。
メーター方式板厚制御装置は、被圧延材の圧延開始直後
のタイミングによってスイッチ6を一時的に動作させ、
基準圧下位置記憶装置4に基準圧下位置SA0を記憶し、
基準圧延荷重記憶装置5には基準圧延荷重FA0を記憶さ
せる。そして、以後は圧下位置SAと基準圧下位置SA 0
との差分ΔSA、圧延荷重FAと基準圧延荷重FA0との差
分ΔFAをミル定数Mとチューニング率αおよびゲイン
Gにより算出した、圧下装置1の圧下位置SAを制御し
て被圧延材の板厚偏差Δhを無くする圧下位置修正量Δ
S*が出力される。ΔS*は次の式により算出される。
ンG=1としたときに出側板厚偏差Δhを小さくすると
最大の効果を得られると考えられる。しかし、チューニ
ング率αを1に近づけて、圧下位置を大きく動作させる
と、圧延機2のロール速度が変動することにより圧延機
相互間の張力が大きく乱れることとなり、安全操業に支
障がある為、実際には、圧延状況を見た上でチューニン
グ率αを出来る限り大きく調節するという方法をとって
いる。
ては、例えば、特開平4−210805号公報、特公平
6−71616号公報があるが、いずれの例もゲージメ
ーター方式や絶対ゲージ確保方式やモニタ方式の板厚制
御を相互に組み合わせたときに、板厚データの搬送タイ
ミングや圧下位置の算出方法を工夫することにより、板
厚精度の向上を図るものである。そして、いずれの例も
通板性(張力変動の抑制)を考慮した上で、制御限界や
チューニング率を制御するものではない。実際には、張
力への影響も考慮した上で板厚制御をする必要がある。
方法においては、チューニング率αを変化させたときの
張力に対する影響が定式化されておらず、圧延状況を見
た上で試行錯誤式にチューニング率αを調節していた。
ためになされたものであり、チューニング率αを変化さ
せた時の張力への影響を定式化することにより、チュー
ニング率αの調節を容易にすることが可能な連続圧延機
の板厚制御方法及び板厚制御装置を得ることを目的とす
る。
機の板厚制御方法においては、連続圧延機のゲージメー
ター方式の板厚制御方法であって、被圧延材が圧延機に
入る直前の入側板厚偏差を求める入側板厚偏差検出工程
と、被圧延材が圧延機を通過直後の出側板厚偏差を求め
る出側板厚偏差検出工程と、入側板厚偏差及び出側板厚
偏差とから板速度の先進率変動を求める先進率変動算出
工程と、先進率変動,入側板厚偏差及び出側板厚偏差と
に基づいて、圧延機間の張力変動抑制に係るチューニン
グ率を調節するチューニング率調節工程とを有する。
とにより導出可能な張力抑制を優先するときのチューニ
ング率の最適値を使用し、さらに、塑性係数を仮定する
ことにより、被圧延材の圧延前にチューニング率の下限
値を算出する下限値算出工程をさらに有し、チューニン
グ率調節工程は、下限値を使用して被圧延材の圧延前に
もチューニング率を調節する。
チューニング率の下限値を算出し、チューニング率調節
工程は、与えられたパススケジュールに依存した複数の
圧延機に対する張力負荷を一定とするチューニング率の
基準値を設定し、さらに、同一係数を基準値に加えるこ
とにより、複数の圧延機のチューニング率を求める。
始直後に記憶した基準圧延荷重により求めた塑性係数を
使用して、圧延中にチューニング率を調整する。
出方法は、連続圧延機のパススケジュールの算出方法で
あって、被圧延材が圧延機に入る直前の入側板厚偏差を
求める入側板厚偏差検出工程と、被圧延材が圧延機を通
過直後の出側板厚偏差を求める出側板厚偏差検出工程
と、入側板厚偏差及び出側板厚偏差とから板速度の先進
率変動を求める先進率変動算出工程と、圧下装置の特性
を定数で近似することにより導出可能な張力抑制を優先
したときのチューニング率の最適値,入側板厚及び出側
板厚に基づき、すべての圧延機のチューニング率が一定
としたときの条件と、1台の圧延機の実際の入側板厚偏
差に対してN台の圧延機の目標出側板厚偏差が実現する
ための条件を同時に満たすパススケジュールを算出する
パススケジュール算出工程とを有する。
御装置は、連続圧延機のゲージメーター方式の板厚制御
装置であって、被圧延材が圧延機に入る直前の入側板厚
偏差を求める入側板厚偏差検出手段と、被圧延材が圧延
機を通過直後の出側板厚偏差を求める出側板厚偏差検出
手段と、入側板厚偏差及び出側板厚偏差とから板速度の
先進率変動を求める先進率変動算出手段と、先進率変
動,入側板厚偏差及び出側板厚偏差とに基づいて、圧延
機間の張力変動抑制に係るチューニング率を調節するチ
ューニング率調節手段とを有する。
とにより導出可能な張力抑制を優先するときのチューニ
ング率の最適値を使用し、さらに、塑性係数を仮定する
ことにより、被圧延材の圧延前にチューニング率の下限
値を算出する下限値算出手段をさらに有し、チューニン
グ率調節手段は、下限値を使用して被圧延材の圧延前に
もチューニング率を調節する。
チューニング率の下限値を算出し、チューニング率調節
手段は、与えられたパススケジュールに依存した複数の
圧延機に対する張力負荷を一定とするチューニング率の
基準値を設定し、さらに、同一係数を基準値に加えるこ
とにより、複数の圧延機のチューニング率を求める。
始直後に記憶した基準圧延荷重により求めた塑性係数を
使用して、圧延中にチューニング率を調整する。
延機iと符号9の圧延機i+1の間の張力をモデル化し
たときの模式図である。圧延機間の張力σは、圧延機i
の出側板速度Vi outと圧延機i+1の入側板速度Vi+1
inの差分の積分に比例すると考えることが出来る。すな
わち、
ロール速度Vi rolと次の関係式で表すことが出来る。
速度Vi rolに対する出側板速度Vi ou tの増加率を表す。
ロール速度Vi rolが一定になるように制御がされている
と仮定すると(3)式より、fsiの変動Δfsiが増加
すると出側板速度Vi outの変動が増加し、張力σが乱れ
る方向に動く。同様に、圧延機i+1においても出側板
速度Vi+1 outは次の関係式で表すことが出来る。
inは、先進率fsi+1で表すと、マスフロー保存則よ
り、
i+1の入側板厚、出側板厚である。ロール速度V(+)
rolが一定になるように制御がされていると仮定すると
(5)式より、Hi+1,hi+1の変動にも依存するが、一
般的にfsi+1の変動Δfsi+1が増加するとVi+1 mの変
動が増加し、張力σが乱れる方向に動く。
めの条件を求める。先進率fsは最も簡単な近似式を用
いて、入側板厚Hと出側板厚hにより、
大きな部分の偏差をΔH、それが圧延機を通過した後の
残りの偏差をΔhとすると(図2)、先進率変動の絶対
値|Δfs|は、
動算出手段)。したがって(7)式より、
→|Δfs|:小 →張力変動:小ΔH・h−Δh・H
>0のき、Δh:大 →|Δfs|:小 →張力変動:小
sの関係の一例を示す。この原理を利用し、チューニン
グ率αの大きさを調節する。
節の原理の一実施例を示すブロック図である。図4にお
いて、符号10は、この発明において新しく導入された
チューニング率αの調節装置(チューニング率調節工
程、チューニング率調節手段)である。符号11は、被
圧延材が圧延機に入る直前の板厚偏差ΔHを直接計測す
る計測機構(入側板圧偏差検出工程、入側板圧偏差検出
手段)、符号12は、被圧延材が圧延ロールを通過直後
の板厚偏差Δhを直接計測する計測機構(入側板圧偏差
検出工程、出側板圧偏差検出工程)である。
機構11,12から得られた板厚偏差ΔH,Δh、さら
にパススケジュールの設定入側板厚Hと出側板厚hとか
ら、
べく、チューニング率αを大きくすれば張力変動Δαが
小さくなるため、チューニング率αに調整係数C>0を
加える。一方、K>0のとき、
べく、チューニング率αを小さくすれば張力変動Δσが
小さくなる。これは、最終圧延機の出側板厚偏差を小さ
くするという本来の目的には反し、αはできる限り大き
くすべきである。そこで、張力変動抑制による安全操業
の視点から、張力変動Δσに基づいて決定する係数
によりαを決定する。
圧延における張力変動の様子を見た上で試行錯誤式にチ
ューニング率αを決定する必要がなくなり、場合によっ
てはチューニング率αを大きくしたほうが張力変動Δσ
を抑制することができる圧延状況を検知し、また、安全
操業の視点も含めた上で、最大の効果を得る為の最適な
チューニング率αを得ることが出来る。
圧延機に入る直前の板厚偏差ΔH及び被圧延材が圧延ロ
ールを通過直後の板厚偏差Δh(入側板圧偏差検出手
段、出側板圧偏差検出手段)は、計測機構11,12に
よって検出されているが、板厚偏差ΔH及び板厚偏差Δ
hは、ロードセル13からの圧延荷重や圧下装置1から
の圧下位置S等の物理量を使って間接的に算出されても
良い。
を使用することにより、張力変動抑制を優先した場合の
チューニング率αの最適値を理論的に求める。図5は図
6のゲージメーター方式板厚制御のブロック図を変形し
て書き替えた図である。出側板厚偏差Δhと圧下位置変
化ΔSAを数式化すると、
すると、
さくなるためのチューニング率αの最適値は
(定数)と仮定して求めると、入側板厚偏差ΔHと出側
板厚偏差Δhに依らないチルダαの関係式、
の特性を表し、これを定数Hcとして近似する場合に
は、例えば、被圧延材の最大の偏差ΔHMaxに対し、板
厚制御装置が出力した最大指令値ΔS*Maxに対する実際
の最大出力値ΔSMax Aの比率をH cとすれば、圧延機の
特性を反映したチルダαを求めることが出来る。圧延前
に塑性係数Qを仮定し(18)式を使用してチルダαを
求めれば、張力変動Δσを最も小さくすべく、チューニ
ング率αの値チルダαを把握できると同時に、板厚制御
の視点からのαの下限値チルダαを圧延前に把握できる
(下限値算出工程、下限値算出手段)。それにより、実
施の形態1のK<0の場合を回避することができ、チュ
ーニング時間の短縮を図ることができる。
を仮定し(18)式を使用して各圧延機iに対するチル
ダαiを求めれば、与えられたパススケジュールに依存
した張力変動Δσに対するチューニング率αの負荷バラ
ンスを知ることが出来る。このチルダαiを基準とし
て、各圧延機iでのチューニング率αに対して同一の係
数C>0を加えるという形
延機間の張力変動の偏りを抑制することができる。
て、圧延前に(18)式を使用して各圧延機iに対する
チルダαiを求める場合、塑性係数Qを仮定しなければ
ならないが、一般的に塑性係数Qは圧延荷重Fとの関係
として、
直後に図示しない基準圧延荷重記憶装置に記憶された基
準圧延荷重FA0を(20)式に代入することにより求め
た塑性係数Q0を使用して(18),(19)式により
チューニング率αiの調整をすれば、各圧延機間の張力
変動の偏りを抑制すべく、チューニング率αiの調整を
より正確に行うことが出来る。
態5について説明する。(18)式により、与えられた
パススケジュールに依存した張力変動Δσに対するチュ
ーニング率αの負荷バランスを知ることが出来る。(1
8)式は入側板厚Hと出側板厚hの関数になっているた
め、これを利用して張力変動Δσに対する負荷が均一に
なるようなパススケジュールを求めることが出来る。す
なわち、(18)式を各圧延機iについて置きかえる
と、
荷が均一になるように、
わせ{hi}の中から1つの組み合わせ{チルダhi}を
以下の視点から選ぶ。(21)式により{チルダhi}
からチルダαiを求め、
より、各圧延機の板厚制御に対して負荷を均一に与えた
ときの、各圧延機での入側板厚偏差Δhi-1に対する出
側板厚偏差Δhiを求めることが出来る。そこで、圧延
機1の実際の入側板厚偏差ΔHi=Δh0に対して、圧延
機Nの目標の出側板厚偏差ΔhNが実現するように{チ
ルダhi}とcを決定する。以上のパススケジュール設
定方法を利用すれば、各圧延機間の張力変動Δσに対す
る負荷バランスを分散させたパススケジュールを得るこ
とが出来る。
法においては、連続圧延機のゲージメーター方式の板厚
制御方法であって、被圧延材が圧延機に入る直前の入側
板厚偏差を求める入側板厚偏差検出工程と、被圧延材が
圧延機を通過直後の出側板厚偏差を求める出側板厚偏差
検出工程と、入側板厚偏差及び出側板厚偏差とから板速
度の先進率変動を求める先進率変動算出工程と、先進率
変動,入側板厚偏差及び出側板厚偏差とに基づいて、圧
延機間の張力変動抑制に係るチューニング率を調節する
チューニング率調節工程とを有する。そのため、最大の
効果を得る為の最適なチューニング率αを得ることが出
来る。また、チューニング率αを変化させた時の張力へ
の影響を定式化することが可能となり、チューニング率
αを容易に調節することできることとなる。
とにより導出可能な張力抑制を優先するときのチューニ
ング率の最適値を使用し、さらに、塑性係数を仮定する
ことにより、被圧延材の圧延前にチューニング率の下限
値を算出する下限値算出工程をさらに有し、チューニン
グ率調節工程は、下限値を使用して被圧延材の圧延前に
もチューニング率を調節する。そのため、K<0の場合
を回避することができ、チューニング時間の短縮を図る
ことができる。
チューニング率の下限値を算出し、チューニング率調節
工程は、与えられたパススケジュールに依存した複数の
圧延機に対する張力負荷を一定とするチューニング率の
基準値を設定し、さらに、同一係数を基準値に加えるこ
とにより、複数の圧延機のチューニング率を求める。そ
のため、各圧延機間の張力変動の偏りを抑制することが
できる。
始直後に記憶した基準圧延荷重により求めた塑性係数を
使用して、圧延中にチューニング率を調整する。そのた
め、チューニング率の調整をより正確に行うことが出来
る。
出方法は、連続圧延機のパススケジュールの算出方法で
あって、被圧延材が圧延機に入る直前の入側板厚偏差を
求める入側板厚偏差検出工程と、被圧延材が圧延機を通
過直後の出側板厚偏差を求める出側板厚偏差検出工程
と、入側板厚偏差及び出側板厚偏差とから板速度の先進
率変動を求める先進率変動算出工程と、圧下装置の特性
を定数で近似することにより導出可能な張力抑制を優先
したときのチューニング率の最適値,入側板厚及び出側
板厚に基づき、すべての圧延機のチューニング率が一定
としたときの条件と、1台の圧延機の実際の入側板厚偏
差に対してN台の圧延機の目標出側板厚偏差が実現する
ための条件を同時に満たすパススケジュールを算出する
パススケジュール算出工程とを有する。そのため、各圧
延機間の張力変動に対する負荷バランスを分散させたパ
ススケジュールを得ることが出来る。
御装置は、連続圧延機のゲージメーター方式の板厚制御
装置であって、被圧延材が圧延機に入る直前の入側板厚
偏差を求める入側板厚偏差検出手段と、被圧延材が圧延
機を通過直後の出側板厚偏差を求める出側板厚偏差検出
手段と、入側板厚偏差及び出側板厚偏差とから板速度の
先進率変動を求める先進率変動算出手段と、先進率変
動,入側板厚偏差及び出側板厚偏差とに基づいて、圧延
機間の張力変動抑制に係るチューニング率を調節するチ
ューニング率調節手段とを有する。そのため、最大の効
果を得る為の最適なチューニング率αを得ることが出来
る。また、チューニング率αを変化させた時の張力への
影響を定式化することが可能となり、チューニング率α
を容易に調節することできることとなる。
とにより導出可能な張力抑制を優先するときのチューニ
ング率の最適値を使用し、さらに、塑性係数を仮定する
ことにより、被圧延材の圧延前にチューニング率の下限
値を算出する下限値算出手段をさらに有し、チューニン
グ率調節手段は、下限値を使用して被圧延材の圧延前に
もチューニング率を調節する。そのため、K<0の場合
を回避することができ、チューニング時間の短縮を図る
ことができる。
チューニング率の下限値を算出し、チューニング率調節
手段は、与えられたパススケジュールに依存した複数の
圧延機に対する張力負荷を一定とするチューニング率の
基準値を設定し、さらに、同一係数を基準値に加えるこ
とにより、複数の圧延機のチューニング率を求める。そ
のため、各圧延機間の張力変動の偏りを抑制することが
できる。
始直後に記憶した基準圧延荷重により求めた塑性係数を
使用して、圧延中にチューニング率を調整する。そのた
め、チューニング率の調整をより正確に行うことが出来
る。
ある。
フである。
る。
ブロック図である。
延荷重記憶装置、6スイッチ、10 チューニング率α
調節装置(チューニング率調節工程、チューニング率調
節手段)、11 計測機構(入側板圧偏差検出工程、入
側板圧偏差検出手段)、12 計測機構(入側板圧偏差
検出工程、出側板圧偏差検出工程)、13 ロードセ
ル、ΔH 入側板厚偏差、Δh 出側板厚偏差、Δfs
先進率変動。
Claims (9)
- 【請求項1】 連続圧延機のゲージメーター方式の板厚
制御方法であって、 被圧延材が圧延機に入る直前の入側板厚偏差を求める入
側板厚偏差検出工程と、 被圧延材が圧延機を通過直後の出側板厚偏差を求める出
側板厚偏差検出工程と、 上記入側板厚偏差及び上記出側板厚偏差とから板速度の
先進率変動を求める先進率変動算出工程と、 上記先進率変動,上記入側板厚偏差及び上記出側板厚偏
差とに基づいて、圧延機間の張力変動抑制に係るチュー
ニング率を調節するチューニング率調節工程とを有する
ことを特徴とする連続圧延機の板厚制御方法。 - 【請求項2】 圧下装置の特性を定数で近似することに
より導出可能な張力抑制を優先するときのチューニング
率の最適値を使用し、さらに、塑性係数を仮定すること
により、被圧延材の圧延前にチューニング率の下限値を
算出する下限値算出工程をさらに有し、 上記チューニング率調節工程は、上記下限値を使用して
被圧延材の圧延前にもチューニング率を調節することを
特徴とする請求項1記載の連続圧延機の板厚制御方法。 - 【請求項3】 上記下限値算出工程は、複数の圧延機の
チューニング率の下限値を算出し、 上記チューニング率調節工程は、与えられたパススケジ
ュールに依存した該複数の圧延機に対する張力負荷を一
定とするチューニング率の基準値を設定し、さらに、同
一係数を該基準値に加えることにより、該複数の圧延機
のチューニング率を求めることを特徴とする請求項2記
載の連続圧延機の板厚制御方法。 - 【請求項4】 上記チューニング率調節工程は、圧延開
始直後に記憶した基準圧延荷重により求めた塑性係数を
使用して、圧延中にチューニング率を調整することを特
徴とする請求項3記載の連続圧延機の板厚制御方法。 - 【請求項5】 連続圧延機のパススケジュールの算出方
法であって、 被圧延材が圧延機に入る直前の入側板厚偏差を求める入
側板厚偏差検出工程と、 被圧延材が圧延機を通過直後の出側板厚偏差を求める出
側板厚偏差検出工程と、 上記入側板厚偏差及び上記出側板厚偏差とから板速度の
先進率変動を求める先進率変動算出工程と、 圧下装置の特性を定数で近似することにより導出可能な
張力抑制を優先したときのチューニング率の最適値,入
側板厚及び出側板厚に基づき、すべての圧延機のチュー
ニング率が一定としたときの条件と、1台の圧延機の実
際の入側板厚偏差に対してN台の圧延機の目標出側板厚
偏差が実現するための条件を同時に満たすパススケジュ
ールを算出するパススケジュール算出工程とを有するこ
とを特徴とする連続圧延機のパススケジュール算出方
法。 - 【請求項6】 連続圧延機のゲージメーター方式の板厚
制御装置であって、 被圧延材が圧延機に入る直前の入側板厚偏差を求める入
側板厚偏差検出手段と、 被圧延材が圧延機を通過直後の出側板厚偏差を求める出
側板厚偏差検出手段と、 上記入側板厚偏差及び上記出側板厚偏差とから板速度の
先進率変動を求める先進率変動算出手段と、 上記先進率変動,上記入側板厚偏差及び上記出側板厚偏
差とに基づいて、圧延機間の張力変動抑制に係るチュー
ニング率を調節するチューニング率調節手段とを有する
ことを特徴とする連続圧延機の板厚制御装置。 - 【請求項7】 圧下装置の特性を定数で近似することに
より導出可能な張力抑制を優先するときのチューニング
率の最適値を使用し、さらに、塑性係数を仮定すること
により、被圧延材の圧延前にチューニング率の下限値を
算出する下限値算出手段をさらに有し、 上記チューニング率調節手段は、上記下限値を使用して
被圧延材の圧延前にもチューニング率を調節することを
特徴とする請求項6記載の連続圧延機の板厚制御装置。 - 【請求項8】 上記下限値算出手段は、複数の圧延機の
チューニング率の下限値を算出し、 上記チューニング率調節手段は、与えられたパススケジ
ュールに依存した該複数の圧延機に対する張力負荷を一
定とするチューニング率の基準値を設定し、さらに、同
一係数を該基準値に加えることにより、該複数の圧延機
のチューニング率を求めることを特徴とする請求項7記
載の連続圧延機の板厚制御装置。 - 【請求項9】 上記チューニング率調節手段は、圧延開
始直後に記憶した基準圧延荷重により求めた塑性係数を
使用して、圧延中にチューニング率を調整することを特
徴とする請求項8記載の連続圧延機の板厚制御装置。
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