JP2004050217A - Tension controller for tandem rolling mill - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ルーパ制御を使用することなく圧延材張力を制御するタンデム圧延機の張力制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
熱間圧延や冷間圧延における最終製品の品質を示す指標として板厚および板幅が用いられる。これらの指標のうち、板厚に対しては自動板厚制御(AGC)が行われ、板幅に対しては自動板幅制御が行われる。一方、圧延中の材料にかかる張力は品質指標である板厚や板幅に影響するばかりでなく、良好に制御された張力は安定操業に寄与するため、一般に張力制御が行われている。
【0003】
とくに熱間圧延における圧延材料は加熱処理されて高温となり、圧延材料の変形抵抗が小さくなっていて、張力が大きいと材料の破断を起こしやすくなる。この破断を防止するために張力を小さく設定すると、外乱や誤設定により無張力の状態となることがあり、その無張力状態が続くと圧延スタンド間での大きなループの発生となって事故を引き起こすことがある。そこで熱間圧延機ではとくに圧延スタンド間にルーパ装置が設けられ、このルーパ装置によって張力制御が行われ、また材料の通板性を良くする観点からルーパの高さ制御が行われる。
【0004】
ところが大断面積の圧延材を支持するためには、大きな容量のルーパ駆動電動機が必要となるが、ルーパを駆動する電動機が設置される圧延スタンド間には、種々のセンサーが設置されたりするなど、ルーパ駆動電動機のスペースを十分確保することができない場合がある。また大容量の電動機は高価でもある。
【0005】
このため可能な限りルーパ電動機の容量を小さくして、小断面積の圧延材にはルーパを使用した高性能な張力制御を実施し、大断面積の圧延材にはルーパを使用しない張力制御、いわゆるルーパレス制御を行うことが多い。
【0006】
図10は従来の一般的な張力制御手段24を備えた圧延制御装置を示すものである。図10において、圧延材1は上流のNO.i−1圧延スタンド2aから順に下流側の、NO.i圧延スタンド2b、NO.i+1圧延スタンド2c、NO.i+2圧延スタンド2dへと送られ圧延される。ここでタンデム圧延機の全スタンド数をnとすると、n=5〜7が一般的であるが、図には4スタンドのみが例示的に示されている。張力制御は各スタンド間で実施することができるが、図示のi−1〜i+2の4スタンド間の状態を考察すれば容易にnスタンド全部に拡張することができるので、ここでは4スタンド間の状態のみを考える。なおiは、2≦i≦n−2の範囲である。また、以下に述べる制御装置において、要素を示す符号は数字とアルファベットの組み合わせで表現されているが、数字は要素の種別を表し、アルファベットa〜dは圧延スタンドのアルファベットに準じて、どの圧延スタンドに属するものかを表すものである。また、アルファベットを省略し、数字のみで各圧延スタンドに属する要素の総称として用いることもあることに留意されたい。さらに、図10には、各圧延スタンドに備えられている圧下装置の図示が省略されている。
【0007】
圧延スタンド2a,2b,2cにはそれぞれ、ロードセル(L/C)等の圧延荷重検出器4a,4b,4cが設置され、各圧延スタンドごとに圧延荷重が検出される。また、各圧延スタンドの圧延ロールを駆動する圧延主電動機(主機M)5a,5b,5cの速度はそれぞれ主機速度制御手段10a,10b,10cにより制御される。
【0008】
各スタンド間にはルーパが設けられる場合があり、図には、NO.i+1圧延スタンド2cとNO.i+2圧延スタンド2dの間に設けられたルーパ6cのみが例示されており、NO.i−1圧延スタンド2aとNO.i圧延スタンド2bの間、およびNO.i圧延スタンド2bとNO.i+1圧延スタンド2cの間にそれぞれ設けられたルーパは図示が省略されている。ルーパ6cはルーパ電動機(M)7cによって上下駆動され、ルーパ電動機7cにはその高さからルーパアームの角度を検出するルーパ角度検出器9cが設けられている。なお、ここではルーパ6cを駆動する駆動手段として電動機(電気モータ)を示したが、これは油圧モータや空気圧モータによって置換することもできる。
【0009】
ルーパを使用した張力制御では、角度検出器9cにより検出されたルーパ角度と張力検出器8cによって検出された張力を用いて、ルーパ制御手段15cによりルーパ電動機7cを介してルーパ角度を制御し、また、ルーパ制御手段15cから主機速度制御手段10cに、主機設定速度に対する補正値を与える。これによりNO.i+1圧延スタンド2cとNO.i+2圧延スタンド2dの間における圧延材1の張力とルーパ角度を制御する。
【0010】
圧延材1の張力を制御する場合、圧延荷重検出器4a,4bで検出した圧延荷重と、主機速度制御手段10a,10bで演算した圧延トルクに基づいて、張力演算手段12a,12bで当該圧延スタンドの出側の張力を演算し、制御演算手段13a,13bにおいて張力目標値との偏差を小さくするような速度補正値を演算し、それにより、外部から与えられる設定速度を補正し、主機速度制御手段10a,10bに速度指令として与える。
【0011】
なお張力演算に使用する圧延トルクは、主機5が発生するトルクそのものではなく、発生トルクすなわち総トルクから加減速トルクを除去し、かつ回転速度に関係する損失トルクを差し引いて得られる負荷トルクを使用する。
【0012】
ルーパを使用する張力制御では、ルーパに取り付けられたロードセルが受ける荷重から張力を計算したり、ルーパ駆動装置の負荷トルクを用いて張力を正確に計算することもできる。ルーパレス制御では、スタンド間で圧延材と接触する部材が無いため、圧延材張力の推定には、圧延スタンドの圧延荷重と圧延トルクなどを用いている。この推定は以下のようにして行われる。
【0013】
まず基本式は次の3つの式である。すなわち、
Pi=Pi0−αi・ti−βi・ti−1 …(1)
Gi=Gi0−γi・ti+δi・ti−1 …(2)
Gi0=Ai0・Pi0 …(3)
ここで、
i:スタンド番号
P:圧延荷重
G:圧延トルク
A:トルクアーム
α:前方張力から圧延荷重への影響係数(∂Pi/∂ti)
β:後方張力から圧延荷重への影響係数(∂Pi/∂ti−1)
γ:前方張力から圧延トルクヘの影響係数(∂Gi/∂ti)
δ:後方張力から圧延トルクヘの影響係数(∂Gi/∂ti−1)
各式において、添字0は無張力時を示す。
【0014】
(1)式の意味するところは、前方張力あるいは後方張力が印加されれば圧延荷重は減少するということであり、(2)式の意味するところは、前方張力が印加されれば圧延トルクは減少し、後方張力が印加されれば圧延トルクは増加する、ということである。
【0015】
無張力時の圧延荷重および圧延トルクは、張力が印加される前にロックオンし、張力が印加された後は次の方法で補正する(補正後の値P0 M、G0 M)のが一般的である。
【0016】
圧延中に変化する無張力時の荷重およびトルクの推定は、
【数2】
によって行う。ここで、Hはスタンド入厚(スタンド入側板厚)、hはスタンド出厚(スタンド出側板厚)、bは板幅、kは変形抵抗である。
【0017】
圧延トルクに対する影響係数ベクトルを、
【数3】
とし、圧延荷重に対する影響係数ベクトルを
【数4】
とし、ロックオン値からのベクトルXiの偏差を、
【数5】
とする。ここで、Hi0、hi0、bi0、ki0はそれぞれロックオン(メモリー)値である。なお、一般に板幅変化は小さいものとして、考慮の対象から外すことが多い。
【0018】
ロックオン時の無張力状態での圧延荷重および圧延トルクをそれぞれPi0およびGi0とおき、これらの値を圧延状態の変化に応じて修正し、圧延中の圧延荷重Pi0 Mおよび圧延トルクGi0 Mを、
Pi0 M=Pi0+Zi・△Xi …(8)
Gi0 M=Gi0+Yi・△Xi …(9)
として推定する。
【0019】
これにより、(1)式、(2)式および(3)式はそれぞれ、
Pi=Pi0 M−αi・ti−βi・ti−1 …(10)
Gi=Gi0 M−γi・ti+δi・ti−1 …(11)
Gi0 M=Ai0 M・Pi0 M …(12)
のように修正される。
【0020】
(10)式、(11)式および(12)式から張力の推定式として次式が得られる。すなわち、
・後方張力ti−1から前方張力tiを推定する式として、
【数6】
・前方張力tiから後方張力ti−1を推定する式として、
【数7】
NO.iスタンド2bおよびNO.i−1スタンド2a間では、
【数8】
(13)式から圧延荷重、圧延トルクおよび後方張力を用いて前方張力を推定することができる。これは後方張力を測定することができる場合に適用可能なものである。同様に(14)式および(15)式から圧延荷重、圧延トルクおよび前方張力を用いて後方張力を推定することができる。これは前方張力を測定できる場合に適用可能なものである。
【0021】
図11を用いてルーパレス制御における張力推定の概念について説明する。圧延中は張力が印加された状態での圧延荷重Piと圧延トルクGiしか測定することができないが、i+1スタンドオンの点A以前の無張力時の圧延荷重Pi0および圧延トルクGi0を保存しておき、i+1スタンドオンの点A以後のそれらの変化分ΔRを用いて、影響係数を用いた演算式で張力を推定するものである。
【0022】
一方、特公平2−14124号公報には、オンライン最小二乗法によりトルクアームを計算して、圧延材のスタンド間張力を推定する方法が開示されている。しかし、この方法では、圧延状態を表す基本式に含まれる張力項を消去するために、全スタンド間の張力演算を行うことを前提としており、部分的に適用したい場合には適用できないことになる。
【0023】
【発明が解決しようとする課題】
上述したルーパレス張力推定方式では、圧延荷重と圧延トルクのほかに前方張力あるいは後方張力が必要である。たとえば、ルーパレス制御を連続して行う場合、前方張力あるいは後方張力は推定値であり、この推定値に基づいてさらに張力を推定することは、推定精度を劣化させる原因となり得る。
【0024】
また連続したスタンド間でルーパレス制御を実施するとき、下流側のスタンド間ではすでに後方張力が発生しているため、無張力状態での圧延荷重と圧延トルクを実測することができなくなり、影響係数を使用して、無張力状態での圧延荷重および圧延トルクの推定をしなければならない。このとき影響係数や、推定した張力値により、無張力状態での圧延荷重と圧延トルクからの張力推定値は誤差を含むことになる。このため下流側に行くに従って、張力推定精度が低下する。さらに影響係数は、一般に圧延材先端における設定計算時点の状態で演算した値であるため、圧延中に影響係数自体が変化してしまうことも考えられる。
【0025】
また無張力時の圧延荷重および圧延トルクを計算する(8)式および(9)式では、圧延荷重と圧延トルクの補正を入側板厚、出側板厚および変形抵抗のみの変化を用いて行っている。一般に通常の圧延では、製品板厚精度を確保するために、AGC(自動板厚制御)を行うため、入側板厚Hと出側板厚hはほぼ一定になる。このため変形抵抗kの変化の影響が大きく反映されることになる。圧延荷重Pと圧延トルクGの変化は、変形抵抗kの変化のみならず、摩擦係数の変化や、圧延速度の変化、先進率の変化などに起因するものであり、これらの諸原因を変形抵抗kの変化に負わせることは、無張力時の圧延荷重Pi0および圧延トルクGi0の推定精度に悪影響を及ぼす。とくに近年、熱間圧延でも製品表面のなめらかさの向上と圧延動力の低減を目的として、潤滑油を使用する場合が多くなっているが、これは摩擦係数を変化させて圧延荷重の急激な変動を招く原因になることがあり、その影響を低減することが必要がある。
【0026】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、タンデム圧延機における各スタンド間の圧延材張力の制御を、従来から行われているルーパによる張力制御を使用することなく高精度に実現し得るタンデム圧延機の張力制御装置を提供することを目的とするものである。
【0027】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第1の発明は、圧延スタンド間の圧延材張力を演算する張力演算手段と、演算された圧延材張力を張力指令値に追従させるような圧延主電動機の速度指令値を演算する制御演算手段と、演算された速度指令値に追従するように圧延主電動機の速度を制御する主機速度制御手段とを備えた、圧延材を複数台の圧延スタンドに直列に通して圧延するタンデム圧延機の張力制御装置において、張力演算手段は、圧延スタンド間に設置された張力検出器の出力、圧延スタンド間に設置されたルーパ装置に取りつけられた張力検出器の出力、およびルーパを駆動する動力からの演算出力のいずれかから圧延材張力を検出し、検出された圧延材張力を張力実際値として張力制御を実施することを特徴とする。
【0028】
第2の発明は、与えられた速度指令値に追従するように圧延主電動機の速度を制御する主機速度制御手段と、圧延スタンド出側の圧延材速度を測定する圧延材速度測定手段とを備えた、圧延材を複数台の圧延スタンドに直列に通して圧延するタンデム圧延機の張力制御装置において、NO.iスタンド出側の板厚を演算する出側板厚演算手段と、圧延材張力を一定に保つため、下流側のNO.i+1スタンド出側で測定された圧延材速度、出側板厚演算手段で演算された当該NO.iスタンド出側板厚、および下流側のNO.i+1スタンド出側板厚を用いて、圧延スタンド間のマスフローを一定に保つようなNO.iスタンド出側の圧延材速度指令値を演算する圧延材速度制御手段とを備え、圧延材速度制御手段は圧延材速度指令値になるようなNO.iスタンドの圧延主電動機の速度指令値を演算し、主機速度制御手段に与えることを特徴とする。
【0029】
第3の発明は、圧延スタンド間の圧延材張力を演算する張力演算手段と、演算された圧延材張力を張力指令値に追従させるような圧延主電動機の速度指令値を演算する制御演算手段と、演算された速度指令値に追従するように圧延主電動機の速度を制御する主機速度制御手段と、圧延スタンド出側の圧延材速度を測定する圧延材速度測定手段とを備えた、圧延材を複数台の圧延スタンドに直列に通して圧延するタンデム圧延機の張力制御装置において、張力演算手段は、圧延材ヤング率をE、スタンド間距離をL、入側材料速度をV、出側材料速度をv、NO.iスタンドを示す添え字をi、NO.i+1スタンドを示す添え字をi+1、NO.iスタンドとNO.i+1スタンドとの間の圧延材張力をtfiとして、圧延材張力tfiを張力発生の基本式
tf1=(Ei/Li)∫(Vi+1−vi)dt
によって演算するか、または、張力フィードバック係数をK10として、簡易モデル式
【数9】
によって演算することを特徴とする。
【0030】
第4の発明は、圧延スタンド間の圧延材張力を演算する張力演算手段と、演算された圧延材張力を張力指令値に追従させるような圧延主電動機の速度指令値を演算する制御演算手段と、演算された速度指令値に追従するように圧延主電動機の速度を制御する主機速度制御手段とを備えた、圧延材を複数台の圧延スタンドに直列に通して圧延するタンデム圧延機の張力制御装置において、リアルタイムで測定することができる各圧延スタンドの圧延荷重、圧延トルク、および圧延スタンド間の圧延材張力からなる第1のデータ群と、リアルタイムで測定することができる各圧延スタンドの圧延荷重、圧延トルク、入側板厚、出側板厚、および圧延スタンド間の圧延材張力からなる第2のデータ群とのいずれか一方を用いて逐次トルクアームを同定するトルクアーム同定手段を備え、張力演算手段はトルクアーム同定手段によって同定されたトルクアーム係数あるいはトルクアームに基づいて圧延材張力を演算することを特徴とする。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、図示した実施の形態に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。
【0032】
<第1の実施の形態>
図1は第1の実施の形態の構成を示す図であり、図2は同実施の形態の制御ブロック図を示すものである。
【0033】
図1において、図10と同一要素には同一符号を付して、それらの個々の説明は省略する。図1には、NO.i−1スタンド2aとNO.iスタンド2bの間、およびNO.iスタンド2bとNO.i+1スタンド2cの間のルーパ6aおよび6bも図示され、同様にルーパ電動機7a,7b、さらにはそれぞれの張力検出器8a,8bおよび角度検出器9a,9bも示されている。角度検出器9a,9bの検出出力はルーパ角度制御手段11a,11bに導かれて、ルーパ電動機7a,7bを制御するために用いられる。張力演算手段12a,12bは、主機速度制御手段10a,10bおよび圧延荷重検出器4a,4bの出力に基づいて張力を推定演算するのではなく、ルーパ6a,6bに取り付けられた張力検出器8a,8bの検出出力に基づいて圧延材張力を演算するか、またはルーパ電動機7a,7bの動力すなわち電流に基づいて圧延材張力を演算する。
【0034】
図1の張力制御装置によれば、下流側圧延スタンドに圧延材1が噛み込まれてから一定時間の後に、ルーパ6を圧延材1に接触させることができる位置まで上昇させ、ルーパ6に取り付けられた張力検出器8、またはルーパ電動機7の電流から圧延材張力を演算する。その場合、ルーパ6を上昇させる角度は、圧延材1の重量等の特性とルーパ6を駆動する能力とによって決定される。たとえば大断面積材では圧延材1の重量が大きく、ルーパ6が圧延材1から受けるトルクが大きくなり、そのためルーパ電動機7が発生すべきトルクが大きくなる。
【0035】
一方、ルーパトルクとルーパ角度との関係は、図3に示すように、ある角度までは、トータルトルクはルーパ角度の増加に従って増加する。図3では、トータルトルクが、張力分トルク、ルーパ自重分によるトルク、圧延材重量によるトル久加速補償のためのバイアストルク、および圧延材1の折り曲げ分トルクから構成されていることを示している。
【0036】
図3において、ルーパ6が圧延材1を持ち上げ、圧延材1に適当な張力が印加されている場合、仮にルーパ角度が20度だったとすると、ルーパ6が発生すべきトータルトルクは、約19000kNmとなる。ここでルーパ角度を10度とすると、ルーパ6が発生すべきトータルトルクは、約12500kNmとなる。すなわち、ルーパ角度の設定により、ルーパ6が発生すべきトルクに大小の差が生じる。圧延材1が大断面積で、ルーパトルクが大きい場合、ルーパ角度を小さくすることにより、ルーパ6が発生すべきトルクを低減することができる。
【0037】
ルーパ角度の決定方式としては、次に圧延する材料の厚みや幅等の圧延サイズと張力設定値に基づく圧延条件により計算されるルーパ6のトータルトルクが、ルーパ電動機7が発生できる最大トルクに所定の安全率を乗じた値を超えないようなルーパ角度とする。具体的には次のようなステップの処理フローとすればよい。すなわち、
(1)計算のため、ルーパ角度の初期値を設定する。
【0038】
(2)設定角度におけるトータルトルクを計算する。
【0039】
(3)「トータルトルク」<「最大トルクに安全率を乗じた値」 ならば、その設定角度を次材のルーパ角度とする。
【0040】
(4)「トータルトルク」≧「最大トルクに安全率を乗じた値」 ならば、設定角度を減少し、(2)へ戻る。
【0041】
上記(1)〜(4)のステップを繰り返す。ただし、ルーパ角度は下限値を設定しておくものとする。
【0042】
図2に図1の制御装置の制御ブロック図を示す。図2において、ルーパ角度は適切な角度に制御されているものとする。張力制御手段14では、張力演算手段12において、ルーパ6に取り付けた張力検出器8、またはルーパ電動機7の電流から圧延材張力を演算し、この張力値が別途与えられる張力目標値に一致するように、上流側の主機速度指令値を演算する。この主機速度指令値は、主機速度制御手段10に与えられるが、図2中では、主機速度制御手段10、圧延主電動機5、および圧延スタンド2の総合的な応答を示す系として、主機速度制御系3として総括的に表現されている。主機速度制御系3の出力は、圧延スタンド2の圧延ロール(図示省略)の速度となり、先進率fを考慮して圧延材速度に変換され、NO.iスタンドとNO.i+1スタンドの圧延材速度の差が積分され、圧延材ヤング率Eとスタンド間距離Lを考慮して、張力(張力応力)tが発生される。
【0043】
なお張力演算手段12における張力演算開始時点および制御演算手段13の制御開始時点は、下流側圧延スタンドに圧延材1が噛み込まれた後一定の時間後とするか、または、下流側圧延スタンドに圧延材1が噛み込まれた後ルーパ制御など他の張力制御を実施してから一定の時間後とする。
【0044】
以上述べたように本実施形態においては、従来から実施されているルーパ制御を使用しないで張力制御を行う制御方式において、下流側圧延スタンドに圧延材が噛み込まれた後一定の時間後に、ルーパ6を圧延材1に接触できる位置まで上昇させ、ルーパ6に取り付けた張力検出器8、またはルーパ6を駆動する動力から圧延材張力を演算する。その場合、ルーパ6を上昇させる角度は、圧延材1の重量等の特性とルーパ6を駆動する能力とによって決定される。
【0045】
かくして第1の実施形態によれば、圧延材1の張力制御を行う場合、ルーパを張力検出のための手段として使用することにより、圧延材1の張力の検出を高精度に行うことができる。このとき圧延材のサイズや圧延条件に適合したルーパ角度を決定することができるため、ルーパの仕様の範囲内で安定な圧延制御を実施することができる。
【0046】
<第2の実施の形態>
次に第2の実施の形態について説明する。図4は第2の実施の形態の構成を示す図である。
【0047】
図4の装置においては、圧延スタンド2a,2b,2cの出側にそれぞれ圧延材速度計16a,16b,16cが設置されている。この圧延材速度計としては、たとえばレーザー光ドップラー効果を利用した速度計を利用することができる。図4には、図1で図示が省略されていた圧延スタンド2a,2b,2cの圧下装置17a,17b,17cも図示されている。圧下手段17a〜17cは、電動式あるいは油圧式のいずれでもよい。圧延スタンド2a,2b,2cに対して出側板厚演算手段18a,18b,18cが設けられている。圧延スタンド2a,2bには圧延材速度制御手段19a,19bが設けられている。各圧延スタンドでは、自圧延スタンドの圧延荷重検出器4によって検出された圧延荷重P、自圧延スタンドの圧下手段17によって検出された圧延ロールギャップS、およびミル定数Mに基づいて、それぞれの出側板厚hが演算される。
【0048】
この実施の形態は、マスフローを一定に保つことが目的であり、そのため、各圧延スタンドの出側の板厚を演算する必要があるのである。各圧延スタンドの出側板厚hは、一般的に用いられているゲージメータ板厚を利用する。ゲージメータ板厚は、一般に、圧延荷重P、圧延ロールギャップS、およびミル定数Mを用いて、
h=S+P/M …(18)
として与えられる。
【0049】
圧延荷重検出器4a〜4cにより各圧延スタンドごとに圧延荷重Pを測定し、圧下手段17a〜17cにより測定した圧延ロールギャップSを元に、各圧延スタンド出側の板厚hの演算を出側板厚演算手段18a〜18cで行う。なお、圧延スタンドの出側にX線等を用いた板厚計が設置される場合もあり、その場合は板厚計の検出による出側板厚を利用してもよい。
【0050】
圧延スタンド2a,2bに対して設けられている圧延材速度制御手段19a,19bでは、以下の演算を行う。NO.iスタンドとNO.i+1スタンド間のマスフローが一定に保たれる場合は、板幅の変化が小さいと仮定すると、材料速度をvとして、ほぼ、
hi+1・vi+1=hi・vi …(19)
が成立する。
【0051】
圧延材速度指令値VRi REFは、(19)式を用いて、
vi REF=(hi+1/hi)vi+1 ACT …(20)
で表される。ここで、hi,hi+1はそれぞれ出側板厚演算手段18b,18cで演算された圧延スタンド2b,2cの出側の板厚であり、vi+1 ACTは圧延材速度計16cで測定された圧延スタンド2c出側の圧延材速度実績値である。したがって、圧延材速度実績値vi ACTが圧延材速度指令値vi REFとなるような主機速度指令値を主機速度制御手段10bに与えることにより、マスフロー一定の条件である(19)式を実現することができる。
【0052】
図5は図4の制御装置の制御ブロック図を示すものである。図5における張力制御手段20の中で上記の制御演算が実行される。
【0053】
圧延材速度計16a〜16cにおいては、上記のようにレーザー等の波動を使用したドップラー効果による速度計などを用いて直接圧延材速度を測定するほか、モデル式により先進率fを演算し、先進率fと圧延ロール周速VRから圧延材速度vを計算する方法もある。先進率fを用いて圧延材速度vを計算すれば、速度計が故障した場合のバックアップとして使用できるほか、速度計のノイズ除去のフィルターとしても使用できる。
【0054】
まず先進率fのモデル式は、例えば、
f=arb …(21)
と表される。ここで、a,bは係数、rは圧下率であり、圧下率rは圧延スタンドの入側板厚Hおよび出側板厚hを用いて、
r=(H−h)/H …(22)
と表される。
【0055】
圧延材の速度vと圧延ロールの周速VRの関係は、
v=(1+f)VR …(23)
で表される。
【0056】
モデル式により先進率fを演算する場合、モデル式の精度が重要であり、上記係数a,bを精度良く同定することが必要となる。同定のための回帰式は、
y=cx+d …(24 )
y=ln(v/VR−1),x=ln(r),d=ln(a)
で表される。
【0057】
回帰式により係数cとdを同定することにより、次の、
c=ln(a),b=d …(25)
により、(21)式の係数a,bを求めることができる。なお回帰は、逐次最小二乗法や一括してデータを扱う一般の最小二乗法などを適用して求めることができる。
【0058】
このようにして求めた先進率モデル式(21)式のパラメータを、圧延材の特性により区分して計算機内パラメータテーブルに格納し、速度計16が故障等で使用できない状態において、類似の特性をもつ圧延材に対してパラメータテーブルからパラメータを取り出して先進率fを計算し、その先進率fと圧延ロール周速VRから(23)式により演算した圧延材速度の計算値を圧延材速度vとして使用する。これにより、速度計が使用できない場合でも上記の制御方式を継続することができる。
【0059】
また先進率モデル式のパラメータを、圧延材の特性により区分して計算機内パラメータテーブルに格納し、速度計が故障等で使用できない状態において、類似の特性をもつ圧延材に対してパラメータテーブルからパラメータを取り出して先進率を計算しその先進率と圧延ロール周速から演算した圧延材速度計算値と、速度計で測定した圧延材速度実績値を比較して、その差が所定の閾値を超える場合に圧延材速度として圧延材速度計算値を使用する。これにより速度計に大きなノイズが乗った場合、その値を取り込んで制御に対し外乱となる事態を防ぐことができる。
【0060】
なお、図5に示す方式では、張力が確立した後のマスフローを一定に保つことは可能であるが、張力の初期状態を形成する必要がある。このため、下流側圧延スタンドに圧延材が噛み込まれた後、張力を確立させるために、ルーパ制御を実施するか、あるいは図1および図2の発明を実施する。
【0061】
本実施の形態によれば、圧延スタンド間の圧延材速度を測定する圧延材速度計が存在する場合、マスフローを常に一定に保つことにより、安定な張力制御を行うことができる。また圧延材速度計が故障などにより使用できない場合は、同定した先進率モデルを用いて高精度に圧延材速度を演算し、マスフローを一定に保つことができる。
【0062】
<第3の実施の形態>
次に第3の実施の形態について説明する。図6は第3の発明の実施の形態の構成を示す図である。
【0063】
図6において、各圧延スタンド2a,2b,2cの出側には、圧延材速度計16a,16b,16cが設置されている。圧下手段17a,17b,17cにより測定された各圧延スタンドの圧延ロールギャップSを元に、各圧延スタンド出側の板厚を予測することができ、出側板厚の演算を出側板厚演算手段18a〜18cで行う。
【0064】
張力制御手段21において、圧延材1の張力を制御する場合、出側板厚演算手段18による各スタンド出側板厚hを計算し、これと圧延材速度vを用いて、張力演算手段12a,12bによって出側圧延材の張力を演算し、制御演算手段13a,13bにおいて張力目標値との偏差を小さくするような主機速度指令値を主機速度制御手段10a,10bに出力する。張力演算手段12における張力演算は、張力発生の基本式である(16)式に基づいて行われる。
【0065】
NO.i+1スタンドの入側材料速度Vi+1を直接測定することはできないので、後進率bおよびロール周速VRを用いて、
Vi+1=(1−bi+1)VRi+1
=(1+fi+1)(hi+1/Hi+1)VRi+1
=(hi+1/Hi+1)vi+1 …(26)
で計算する。
【0066】
圧延材ヤング率Eと張力フィードバック係数は、圧延材特性の区分によるパラメータテーブルを持つ。また、張力演算手段12における張力演算は、張力発生の基本式である(16)式から導いた簡易モデル式である(17)式を用いて行う。
【0067】
なお圧延材速度は、第2の実施形態で説明したと同様に、速度計などを用いて直接圧延材速度を測定した結果を使用できるほか、先進率を演算し、先進率と圧延ロール周速から圧延材速度を計算する方法もあり得る。
【0068】
図7は図6の制御装置の制御ブロック図を示すものである。張力演算手段12a,12bにおいては、上記(16)式の方式を使用して圧延材張力tfiを求め、その圧延材張力を張力指令値に追従させるような圧延主電動機の速度指令値を制御演算手段13で演算し、その速度指令値に追従するように主機速度制御手段10によって圧延主電動機5の速度を制御する。
【0069】
図8も第3の実施形態に係わる制御ブロック図であり、張力演算手段12においては、上記(17)式の方式を使用して圧延材張力tfiを演算する。
【0070】
かくして第3の実施形態によれば、圧延スタンド間の圧延材速度を測定する速度計が存在する場合、張力発生のモデル式により高精度に圧延材の張力を演算することにより安定な張力制御を実施することができる。速度計が交渉などにより使用できない場合でも、同定した先進率モデルにより、高精度に圧延材速度を演算し、安定した張力制御を続行することができる。
【0071】
<第4の実施の形態>
次に第4の実施の形態について説明する。図9は第4の実施の形態の構成を示す図である。
【0072】
図9の張力制御手段23はトルクアーム同定手段22を含んでいる。トルクアーム同定手段22は、リアルタイムで測定することができる各圧延スタンドの圧延荷重P、圧延トルクG、および圧延スタンド間の圧延材張力tfを用いて、逐次トルクアーム係数を同定し、あるいはリアルタイムで測定することができる各圧延スタンドの圧延荷重P、圧延トルクG、入側板厚H、出側板厚h、および圧延スタンド間の圧延材張力tfを用いて、逐次トルクアームを同定し、このトルクアーム係数あるいはトルクアームに基づいて、張力演算手段12a,12bにおいて圧延材張力を演算する。
【0073】
詳細には、トルクアーム同定手段22は以下の演算を行う。
【0074】
まずトルクアーム係数を同定する場合を示す。基本式である(1),(2),(3)式のほかに、
A=2aLd …(27)
を考慮する。ここで、Aはトルクアーム、aはトルクアーム係数、Ldは投影接触弧長である。
【0075】
(1)式および(2)式の中の影響係数のうち、γ,δは以下のように表現することができる。すなわち、
γi=ARi・Ri …(28)
δi=ARi−1・Ri …(29)
ここで、ARは圧延材出側断面積、Rは圧延ロール半径である。
【0076】
NO.i−1スタンド2aからNO.i+1スタンド2cまでを考えてみる。(1)〜(3)式から、
Gi−1=Ai−1Pi−1−ARi−1Ri−1tfi−1
+ARi−2Ri−1tfi−2 …(30)
Gi=AiPi−ARiRitfi
+ARi−1Ritfi−1 …(31)
Gi+1=Ai+1Pi+1−ARi+1Ri+1tfi+1
+ARiRi+1tfi …(32)
ここで、NO.i+1〜NO.i+2スタンド間の張力は既知であり(ルーパ制御実施などで正確に測定できると仮定)、NO.i−2スタンドより上流の張力は0であるとする。(30)〜(32)式の両辺を、それぞれロール半径Rで規格化すると、
【数10】
となる。
【0077】
(33)〜(35)式の左辺どうし、および右辺どうしをそれぞれ加算して、
【数11】
を得る。ここで、(27)式を適用して、
【数12】
トルクアーム係数aを求めるために、回帰式を、
【数13】
と定義する。
【0078】
圧延荷重、圧延トルク、入出側板厚、張力等の実績値から、上記回帰式に基づき、逐次最小2乗法を適用して、トルクアーム係数を計算する。
【0079】
次にトルクアームを同定する場合を示す。(36)式までは同様の計算を行うが、(37)式は使用せず、トルクアームAを、
【数14】
として同定する。
【0080】
次に同定したトルクアーム係数から、張力を演算する。(27)式、(33)式、(34)式、および(35)式から、
【数15】
となり、スタンド間の材料張力tfを計算することができる。
【0081】
同定したトルクアームAの場合も同様に張力tfを求めることができる。
【0082】
なお上記では2つの圧延スタンド間の張力を求めるために3つの圧延スタンドのトルクアームの関係式を考えたが、当然のことながら、2つの圧延スタンド間、あるいは4つ以上の圧延スタンド間にも容易に適用することができる。
【0083】
制御演算手段13において、得られた圧延材張力を張力指令値に追従させるような圧延主電動機5の速度指令値を演算し、主機速度制御手段10においてその速度指令値に追従するように圧延主電動機5の速度を制御する。
【0084】
かくして第4の実施形態によれば、トルクアーム係数あるいはトルクアームAのリアルタイムの変化を精度良く演算し、圧延中の状態の変化を捉えて、張力ヘの影響を的確に考慮することができる。
【0085】
【発明の効果】
本発明によれば、ルーパ制御を使用しない場合の張力推定精度を向上させ、それにより張力制御性能を向上させ、さらに安定な操業と製品の高品質化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による張力制御装置の第1の実施の形態を示す機能ブロック図。
【図2】図1の張力制御装置の制御ブロック図。
【図3】第1の実施の形態に関連してルーパにかかるトルクを説明するための説明図。
【図4】本発明による張力制御装置の第2の実施の形態を示す機能ブロック図。
【図5】図4の張力制御装置の制御ブロック図。
【図6】本発明による張力制御装置の第3の実施の形態を示す機能ブロック図。
【図7】図6の張力制御装置の制御ブロック図。
【図8】本発明による張力制御装置の第3の実施の形態を示す制御ブロック図。
【図9】本発明による張力制御装置の第4の実施の形態を示す機能ブロック図。
【図10】従来の張力制御装置の全体構成を示す図。
【図11】従来の張力制御装置の概念を説明するための説明図。
【符号の説明】
1 圧延材
2 圧延スタンド
3 主機速度制御系
4 圧延荷重検出器(L/C)
5 圧延主電動機
6 ルーパ
7 ルーパ電動機
8 張力検出器
9 角度検出器
10 主機速度制御手段
11 ルーパ角度制御手段
12 張力演算手段
13 制御演算手段
14 張力制御手段
15 ルーパ制御手段
16 圧延材速度計
17 圧下手段
18 出側板厚演算手段
19 圧延材速度制御手段
20 張力制御手段
21 張力制御手段
22 トルクアーム同定手段
23 張力制御手段
24 張力制御手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a tension control device for a tandem rolling mill that controls a rolled material tension without using looper control.
[0002]
[Prior art]
Sheet thickness and sheet width are used as indices indicating the quality of the final product in hot rolling or cold rolling. Of these indices, automatic thickness control (AGC) is performed on the thickness, and automatic width control is performed on the width. On the other hand, the tension applied to the material during rolling not only affects the sheet thickness and the sheet width, which are quality indicators, but also a well-controlled tension contributes to a stable operation. Therefore, tension control is generally performed.
[0003]
In particular, the rolled material in hot rolling is heated to a high temperature due to heat treatment, and the deformation resistance of the rolled material is reduced. If the tension is large, the material is easily broken. If the tension is set low to prevent this breakage, it may be in a tensionless state due to disturbance or erroneous setting, and if the tensionless state continues, a large loop will occur between the rolling stands and cause an accident Sometimes. Therefore, in a hot rolling mill, a looper device is particularly provided between the rolling stands, and the tension control is performed by the looper device, and the height of the looper is controlled from the viewpoint of improving the material passing property.
[0004]
However, a large-capacity looper drive motor is required to support a rolled material with a large cross-sectional area, but various sensors are installed between the rolling stands where the motors that drive the looper are installed. In some cases, a sufficient space for the looper drive motor cannot be secured. Large capacity motors are also expensive.
[0005]
For this reason, the capacity of the looper motor is made as small as possible, high-performance tension control using a looper is performed on rolled material with a small cross-sectional area, and tension control without using a looper is performed on rolled material with a large cross-sectional area. In many cases, so-called looperless control is performed.
[0006]
FIG. 10 shows a rolling control device provided with a conventional general tension control means 24. In FIG. 10, the rolled
[0007]
[0008]
A looper may be provided between the stands, and FIG. i + 1 rolling
[0009]
In the tension control using the looper, the looper angle is controlled by the looper control means 15c via the looper motor 7c using the looper angle detected by the
[0010]
When controlling the tension of the rolled
[0011]
The rolling torque used for the tension calculation is not the torque itself generated by the
[0012]
In the tension control using the looper, the tension can be calculated from the load received by the load cell attached to the looper, or the tension can be accurately calculated using the load torque of the looper driving device. In the looperless control, since there is no member that comes into contact with the rolled material between the stands, the rolling load and rolling torque of the rolling stand are used to estimate the rolled material tension. This estimation is performed as follows.
[0013]
First, the basic expressions are the following three expressions. That is,
Pi= Pi0−αi・ Ti−βi・ Ti-1… (1)
Gi= Gi0−γi・ Ti+ Δi・ Ti-1… (2)
Gi0= Ai0・ Pi0… (3)
here,
i: Stand number
P: Rolling load
G: Rolling torque
A: Torque arm
α: Influence coefficient from forward tension to rolling load (∂Pi/ ∂ti)
β: Coefficient of influence from back tension to rolling load (∂Pi/ ∂ti-1)
γ: Coefficient of influence from forward tension to rolling torque (∂Gi/ ∂ti)
δ: Coefficient of influence from back tension to rolling torque (ΔGi/ ∂ti-1)
In each equation, the
[0014]
The expression (1) means that the rolling load is reduced when the front tension or the rear tension is applied, and the expression (2) means that the rolling torque is reduced when the front tension is applied. It means that the rolling torque increases if the back tension is applied.
[0015]
The rolling load and rolling torque at the time of no tension are locked on before the tension is applied, and are corrected by the following method after the tension is applied (the corrected value P0 M, G0 M) Is common.
[0016]
Estimation of load and torque at the time of no tension that changes during rolling is
(Equation 2)
Done by Here, H is the stand-in thickness (stand-in side plate thickness), h is the stand-out thickness (stand-out side plate thickness), b is the plate width, and k is the deformation resistance.
[0017]
The influence coefficient vector for the rolling torque is
(Equation 3)
And the influence coefficient vector for the rolling load is
(Equation 4)
And the vector X from the lock-on valueiThe deviation of
(Equation 5)
And Where Hi0, Hi0, Bi0, Ki0Are lock-on (memory) values, respectively. In general, a change in the plate width is small and is often excluded from consideration.
[0018]
The rolling load and rolling torque in the zero tension state at lock-on are Pi0And Gi0And these values are corrected according to the change in the rolling condition, and the rolling load P during rolling is corrected.i0 MAnd rolling torque Gi0 MTo
Pi0 M= Pi0+ Zi・ △ Xi… (8)
Gi0 M= Gi0+ Yi・ △ Xi… (9)
Is estimated as
[0019]
Thus, equations (1), (2) and (3) are
Pi= Pi0 M−αi・ Ti−βi・ Ti-1… (10)
Gi= Gi0 M−γi・ Ti+ Δi・ Ti-1… (11)
Gi0 M= Ai0 M・ Pi0 M… (12)
Will be modified as follows.
[0020]
From equations (10), (11) and (12), the following equation is obtained as an equation for estimating the tension. That is,
・ Backward tension ti-1From the forward tension tiAs an equation for estimating
(Equation 6)
・ Forward tension tiFrom the rear tension ti-1As an equation for estimating
(Equation 7)
NO. i stand 2b and NO. Between the i-1
(Equation 8)
From the equation (13), the forward tension can be estimated using the rolling load, the rolling torque, and the backward tension. This is applicable when the back tension can be measured. Similarly, the backward tension can be estimated from the equations (14) and (15) using the rolling load, the rolling torque, and the forward tension. This is applicable when forward tension can be measured.
[0021]
The concept of tension estimation in looperless control will be described with reference to FIG. During rolling, the rolling load P under tension is applied.iAnd rolling torque GiCan be measured only, but the rolling load P at no tension before point A of i + 1 stand-oni0And rolling torque Gi0Is stored, and the tension is estimated by an arithmetic expression using the influence coefficient using the change ΔR after the point A of the i + 1 stand-on.
[0022]
On the other hand, Japanese Patent Publication No. 2-14124 discloses a method of estimating the tension between stands of a rolled material by calculating a torque arm by an online least squares method. However, this method is based on the assumption that the tension calculation between all the stands is performed in order to eliminate the tension term included in the basic expression representing the rolling state, and cannot be applied when partial application is desired. .
[0023]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-mentioned looperless tension estimation method, forward tension or backward tension is required in addition to the rolling load and the rolling torque. For example, when the looperless control is continuously performed, the front tension or the rear tension is an estimated value, and further estimating the tension based on the estimated value may cause deterioration of the estimation accuracy.
[0024]
When looperless control is performed between consecutive stands, since rear tension has already been generated between the stands on the downstream side, the rolling load and rolling torque in the non-tension state cannot be actually measured, and the influence coefficient is reduced. It must be used to estimate the rolling load and rolling torque under no tension. At this time, the estimated value of the tension from the rolling load and the rolling torque in the non-tension state includes an error due to the influence coefficient and the estimated tension value. For this reason, the accuracy of tension estimation decreases as going downstream. Further, since the influence coefficient is generally a value calculated in the state at the time of the setting calculation at the leading end of the rolled material, the influence coefficient itself may change during rolling.
[0025]
In the equations (8) and (9) for calculating the rolling load and the rolling torque under no tension, the correction of the rolling load and the rolling torque is performed by using only the change in the input side plate thickness, the output side plate thickness and the deformation resistance. I have. Generally, in normal rolling, in order to secure product thickness accuracy, AGC (automatic thickness control) is performed, so that the incoming side thickness H and the outgoing side thickness h are substantially constant. Therefore, the influence of the change in the deformation resistance k is largely reflected. The changes in the rolling load P and the rolling torque G are caused not only by the change in the deformation resistance k, but also by the change in the friction coefficient, the change in the rolling speed, the change in the advance rate, and the like. The change in k is caused by the rolling load P under no tension.i0And rolling torque Gi0Has an adverse effect on the estimation accuracy. Particularly in recent years, lubricating oil has been increasingly used in hot rolling for the purpose of improving the smoothness of the product surface and reducing the rolling power. It is necessary to reduce the influence.
[0026]
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and the control of the rolled material tension between the stands in a tandem rolling mill can be performed with high precision without using a conventionally performed tension control with a looper. It is an object of the present invention to provide a tension control device for a tandem rolling mill that can be realized in the following manner.
[0027]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides a tension calculating means for calculating a rolled material tension between rolling stands, and a speed command of a main rolling motor for causing the calculated rolled material tension to follow a tension command value. Control operation means for calculating the value, and main machine speed control means for controlling the speed of the rolling main motor so as to follow the calculated speed command value, passing the rolled material in series through a plurality of rolling stands In the tension control device of the tandem rolling mill for rolling, the tension calculation means includes an output of a tension detector installed between the rolling stands, an output of a tension detector attached to a looper device installed between the rolling stands, and a looper. Is characterized in that the rolled material tension is detected from any of the calculation outputs from the power for driving the rolled material, and the detected rolled material tension is used as the actual tension value to perform the tension control.
[0028]
The second invention comprises a main machine speed control means for controlling the speed of the rolling main motor so as to follow a given speed command value, and a rolled material speed measuring means for measuring the rolled material speed on the exit side of the rolling stand. Further, in a tension control device of a tandem rolling mill for rolling a rolled material by passing it through a plurality of rolling stands in series, NO. An outlet side thickness calculating means for calculating the thickness of the outlet side of the stand and a downstream NO. i + 1 The rolled material speed measured at the outlet side of the stand and the NO. i. stand outlet side plate thickness and downstream NO. Using the sheet thickness on the outlet side of the i + 1 stand, the NO. and a rolled material speed control means for calculating a rolled material speed command value on the exit side of the i-stand. It is characterized in that a speed command value of the rolling main motor of the i-stand is calculated and given to the main machine speed control means.
[0029]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a tension calculating means for calculating a rolled material tension between rolling stands, and a control calculating means for calculating a speed command value of a main rolling motor for causing the calculated rolled material tension to follow the tension command value. A main rolling stock speed control means for controlling the speed of the rolling main motor so as to follow the calculated speed command value, and a rolling material speed measuring means for measuring the rolling material speed on the exit side of the rolling stand, In a tension control device of a tandem rolling mill that performs rolling by passing through a plurality of rolling stands in series, a tension calculating means includes a rolled material Young's modulus E, a stand-to-stand distance L, an incoming material speed V, an outgoing material speed. To v, NO. The suffix indicating the i-stand is i, NO. The suffix indicating the i + 1 stand is i + 1, NO. i stand and NO. The rolled material tension between the i + 1 stand and tfiThe rolled material tension tfiThe basic formula of tension generation
tf1= (Ei/ Li) ∫ (Vi + 1-Vi) Dt
Or the tension feedback coefficient is K10As a simple model formula
(Equation 9)
The calculation is performed by
[0030]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a tension calculating means for calculating a rolled material tension between rolling stands, and a control calculating means for calculating a speed command value of a main rolling motor to cause the calculated rolled material tension to follow the tension command value. Main machine speed control means for controlling the speed of the rolling main motor so as to follow the calculated speed command value, and tension control of a tandem rolling mill for rolling a rolled material in series through a plurality of rolling stands. In the apparatus, a first data group consisting of a rolling load of each rolling stand, a rolling torque and a rolling material tension between rolling stands that can be measured in real time, and a rolling load of each rolling stand that can be measured in real time , The rolling torque, the incoming side plate thickness, the outgoing side plate thickness, and the second data group consisting of the rolled material tension between rolling stands. Comprising a torque arm identification means, the tension calculating means is characterized by calculating a rolling material tension based on the torque arm coefficient or torque arm identified by the torque arm identification means.
[0031]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the illustrated embodiments.
[0032]
<First embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the first embodiment, and FIG. 2 is a control block diagram of the first embodiment.
[0033]
1, the same elements as those in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. FIG. i-1
[0034]
According to the tension control device of FIG. 1, after a certain period of time after the rolled
[0035]
On the other hand, as shown in FIG. 3, the relationship between the looper torque and the looper angle is such that, up to a certain angle, the total torque increases as the looper angle increases. FIG. 3 shows that the total torque is constituted by the tension torque, the torque by the looper's own weight, the bias torque for torque acceleration compensation by the rolled material weight, and the bending torque of the rolled
[0036]
In FIG. 3, when the looper 6 lifts the rolled
[0037]
As a method for determining the looper angle, the total torque of the looper 6 calculated by the rolling conditions based on the rolling size such as the thickness and width of the material to be rolled next and the tension set value is determined as the maximum torque that the looper motor 7 can generate. The looper angle should not exceed the value multiplied by the safety factor. Specifically, the processing flow of the following steps may be used. That is,
(1) An initial value of the looper angle is set for calculation.
[0038]
(2) Calculate the total torque at the set angle.
[0039]
(3) If “total torque” <“value obtained by multiplying the maximum torque by the safety factor”, the set angle is set as the looper angle of the next material.
[0040]
(4) If “total torque” ≧ “the value obtained by multiplying the maximum torque by the safety factor”, the set angle is reduced, and the process returns to (2).
[0041]
Steps (1) to (4) are repeated. However, a lower limit value is set for the looper angle.
[0042]
FIG. 2 shows a control block diagram of the control device of FIG. In FIG. 2, it is assumed that the looper angle is controlled to an appropriate angle. In the tension control means 14, the tension calculating means 12 calculates the rolled material tension from the current of the tension detector 8 attached to the looper 6 or the current of the looper electric motor 7, so that the tension value matches the separately given tension target value. Then, the main engine speed command value on the upstream side is calculated. This main machine speed command value is given to main machine speed control means 10. In FIG. 2, the main machine speed control means 10, rolling
[0043]
Note that the tension calculation start time of the tension calculation means 12 and the control start time of the control calculation means 13 are set at a certain time after the rolled
[0044]
As described above, in the present embodiment, in the control method of performing tension control without using the looper control which has been conventionally performed, the looper is controlled after a certain time after the rolled material is caught in the downstream rolling stand. 6 is raised to a position where it can come into contact with the rolled
[0045]
Thus, according to the first embodiment, when controlling the tension of the rolled
[0046]
<Second embodiment>
Next, a second embodiment will be described. FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the second embodiment.
[0047]
In the apparatus of FIG. 4, rolling
[0048]
The purpose of this embodiment is to keep the mass flow constant, and therefore, it is necessary to calculate the thickness of the exit side of each rolling stand. The thickness h of the delivery side of each rolling stand uses a gauge meter thickness generally used. The gauge meter plate thickness is generally calculated using a rolling load P, a rolling roll gap S, and a mill constant M.
h = S + P / M (18)
Given as
[0049]
The rolling load P is measured for each rolling stand by the rolling
[0050]
In the rolling material speed control means 19a, 19b provided for the rolling stands 2a, 2b, the following calculation is performed. NO. i stand and NO. If the mass flow between the (i + 1) -th stands is kept constant, assuming that the change in the plate width is small, assuming that the material speed is v and
hi + 1・ Vi + 1= Hi・ Vi… (19)
Holds.
[0051]
Rolled material speed command value VRi REFIs calculated by using equation (19).
vi REF= (Hi + 1/ Hi) Vi + 1 ACT… (20)
Is represented by Where hi, Hi + 1Is the sheet thickness on the output side of the rolling stands 2b, 2c calculated by the output side sheet thickness calculating means 18b, 18c, respectively.i + 1 ACTIs the actual value of the rolled material speed on the exit side of the rolling
[0052]
FIG. 5 is a control block diagram of the control device of FIG. The above control calculation is executed in the tension control means 20 in FIG.
[0053]
In the rolled
[0054]
First, the model formula of the advance rate f is, for example,
f = arb… (21)
It is expressed as Here, a and b are coefficients, r is a rolling reduction, and the rolling reduction r is obtained by using the entrance side thickness H and the exit side thickness h of the rolling stand.
r = (Hh) / H (22)
It is expressed as
[0055]
Rolled material speed v and rolling roll peripheral speed VRThe relationship is
v = (1 + f) VR… (23)
Is represented by
[0056]
When calculating the advance rate f using the model formula, the accuracy of the model formula is important, and it is necessary to identify the coefficients a and b with high accuracy. The regression equation for identification is
y = cx + d (24 °)
y = ln (v / VR-1), x = ln (r), d = ln (a)
Is represented by
[0057]
By identifying the coefficients c and d by the regression equation, the following:
c = ln (a), b = d (25)
Thus, the coefficients a and b in the equation (21) can be obtained. The regression can be obtained by applying a sequential least squares method, a general least squares method that handles data collectively, or the like.
[0058]
The parameters of the advanced rate model equation (21) obtained in this manner are classified according to the characteristics of the rolled material and stored in a parameter table in a computer. When the
[0059]
In addition, the parameters of the advanced rate model formula are stored in the parameter table in the computer, classified according to the characteristics of the rolled material. Take out and calculate the advanced rate, compare the rolled material speed calculated value calculated from the advanced rate and the rolling roll peripheral speed, and the actual rolled material speed value measured with a speedometer, if the difference exceeds a predetermined threshold The rolled material speed calculation value is used as the rolled material speed. Thus, when a large noise is applied to the speedometer, the value can be taken in to prevent a situation that causes disturbance to the control.
[0060]
In the method shown in FIG. 5, it is possible to keep the mass flow after the tension is established, but it is necessary to form an initial state of the tension. Therefore, after the rolled material is caught in the downstream rolling stand, looper control is performed or the invention of FIGS. 1 and 2 is performed to establish tension.
[0061]
According to the present embodiment, when there is a rolling material speed meter that measures the rolling material speed between the rolling stands, stable tension control can be performed by keeping the mass flow constant. When the rolling material speed meter cannot be used due to a failure or the like, the rolling material speed can be calculated with high accuracy using the identified advanced rate model, and the mass flow can be kept constant.
[0062]
<Third embodiment>
Next, a third embodiment will be described. FIG. 6 is a diagram showing a configuration of the third embodiment of the present invention.
[0063]
In FIG. 6, rolling
[0064]
When controlling the tension of the rolled
[0065]
NO. Inlet material speed V of i + 1 standi + 1Can not be measured directly, the reverse speed b and the roll peripheral speed VRUsing,
Vi + 1= (1-bi + 1) VRi + 1
= (1 + fi + 1) (Hi + 1/ Hi + 1) VRi + 1
= (Hi + 1/ Hi + 1) Vi + 1… (26)
Calculate with
[0066]
The rolled material Young's modulus E and the tension feedback coefficient have a parameter table based on the classification of the rolled material characteristics. Further, the tension calculation in the tension calculation means 12 is performed by using a simple model formula (17) derived from the basic formula (16) of the tension generation.
[0067]
As described in the second embodiment, the rolled material speed can be obtained by directly measuring the rolled material speed using a speedometer or the like, and calculating the advanced rate, and calculating the advanced rate and the rolling roll peripheral speed. There is also a method of calculating the rolled material speed from the above.
[0068]
FIG. 7 is a control block diagram of the control device of FIG. In the tension calculating means 12a and 12b, the rolled material tension t is calculated using the method of the above formula (16).fiIs calculated by the control operation means 13 so as to cause the rolling material tension to follow the tension command value, and the main machine speed control means 10 causes the rolling main motor to follow the speed command value. 5 is controlled.
[0069]
FIG. 8 is also a control block diagram according to the third embodiment. In the tension calculating means 12, the rolled material tension t is calculated using the method of the above equation (17).fiIs calculated.
[0070]
Thus, according to the third embodiment, when there is a speedometer for measuring the speed of the rolled material between the rolling stands, stable tension control is performed by calculating the tension of the rolled material with high accuracy using a model equation of tension generation. Can be implemented. Even when the speedometer cannot be used due to negotiations or the like, the rolled material speed can be calculated with high accuracy by the identified advanced rate model, and stable tension control can be continued.
[0071]
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment will be described. FIG. 9 is a diagram illustrating the configuration of the fourth embodiment.
[0072]
9 includes the torque arm identification means 22. The torque arm identification means 22 calculates the rolling load P of each rolling stand, the rolling torque G, and the rolling material tension t between the rolling stands, which can be measured in real time.fThe rolling load P of each rolling stand, the rolling torque G, the incoming side plate thickness H, the outgoing side plate thickness h, and the rolled material tension between the rolling stands can be used to identify the sequential torque arm coefficient or to measure in real time. tfIs used to sequentially identify the torque arm, and the tension calculating means 12a and 12b calculate the rolled material tension based on the torque arm coefficient or the torque arm.
[0073]
Specifically, the torque arm identification means 22 performs the following calculation.
[0074]
First, a case where the torque arm coefficient is identified will be described. In addition to the basic formulas (1), (2) and (3),
A = 2aLd… (27)
Consider. Here, A is a torque arm, a is a torque arm coefficient, LdIs the projected contact arc length.
[0075]
Of the influence coefficients in the equations (1) and (2), γ and δ can be expressed as follows. That is,
γi= ARi・ Ri… (28)
δi= ARi-1・ Ri… (29)
Where ARIs the cross-sectional area of the rolled material delivery side, and R is the rolling roll radius.
[0076]
NO. From the i-1
Gi-1= Ai-1Pi-1-ARi-1Ri-1tfi-1
+ ARi-2Ri-1tfi-2… (30)
Gi= AiPi-ARiRitfi
+ ARi-1Ritfi-1… (31)
Gi + 1= Ai + 1Pi + 1-ARi + 1Ri + 1tfi + 1
+ ARiRi + 1tfi… (32)
Here, NO. i + 1 to NO. The tension between the i + 2 stands is known (assuming that it can be accurately measured by performing looper control or the like). It is assumed that the tension upstream of the i-2 stand is zero. When both sides of the equations (30) to (32) are normalized by the roll radius R, respectively,
(Equation 10)
It becomes.
[0077]
Each of the left sides and the right sides of the equations (33) to (35) is added, and
[Equation 11]
Get. Here, applying equation (27),
(Equation 12)
To find the torque arm coefficient a, the regression equation is
(Equation 13)
Is defined.
[0078]
The torque arm coefficient is calculated from the actual values of the rolling load, the rolling torque, the thickness of the inlet / outlet plate, the tension, and the like, by sequentially applying the least squares method based on the regression equation.
[0079]
Next, a case where the torque arm is identified will be described. The same calculation is performed up to the expression (36), but the expression (37) is not used.
[Equation 14]
Identified as
[0080]
Next, the tension is calculated from the identified torque arm coefficient. From equations (27), (33), (34), and (35),
(Equation 15)
And the material tension between stands tfCan be calculated.
[0081]
Similarly, in the case of the identified torque arm A, the tension tfCan be requested.
[0082]
In the above, in order to obtain the tension between the two rolling stands, the relational expression of the torque arm of the three rolling stands was considered. Can be easily applied.
[0083]
The control operation means 13 calculates a speed command value of the rolling
[0084]
Thus, according to the fourth embodiment, it is possible to accurately calculate the real-time change of the torque arm coefficient or the torque arm A, capture the change in the state during rolling, and accurately consider the influence on the tension.
[0085]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to improve the accuracy of tension estimation when looper control is not used, thereby improving the tension control performance, and achieving more stable operation and higher quality of products.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional block diagram showing a first embodiment of a tension control device according to the present invention.
FIG. 2 is a control block diagram of the tension control device of FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a torque applied to a looper according to the first embodiment;
FIG. 4 is a functional block diagram showing a tension control device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a control block diagram of the tension control device of FIG. 4;
FIG. 6 is a functional block diagram showing a third embodiment of the tension control device according to the present invention.
FIG. 7 is a control block diagram of the tension control device of FIG. 6;
FIG. 8 is a control block diagram showing a third embodiment of the tension control device according to the present invention.
FIG. 9 is a functional block diagram showing a fourth embodiment of the tension control device according to the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing an entire configuration of a conventional tension control device.
FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining the concept of a conventional tension control device.
[Explanation of symbols]
1 rolled material
2 Rolling stand
3 Main engine speed control system
4 mm rolling load detector (L / C)
5 mm rolling main motor
6 looper
7 looper motor
8 tension detector
9 ° angle detector
10 Main engine speed control means
11 ° looper angle control means
12 tension calculation means
13 Control calculation means
14 tension control means
15 looper control means
16mm rolled material speedometer
17 ° rolling means
18 Outboard thickness calculation means
19 Rolled material speed control means
20 ° tension control means
21 ° tension control means
22 ° torque arm identification means
23 tension control means
24 ° tension control means
Claims (12)
tf1=(Ei/Li)∫(Vi+1−vi)dt
によって演算することを特徴とするタンデム圧延機の張力制御装置。Tension calculating means for calculating the rolled material tension between the rolling stands; control calculating means for calculating the speed command value of the main rolling motor so that the calculated rolled material tension follows the tension command value; and the calculated speed command Main machine speed control means for controlling the speed of the rolling main motor to follow the value, and rolled material speed measuring means for measuring the rolled material speed on the exit side of the rolling stand, the rolled material to a plurality of rolling stands In a tension control device of a tandem rolling mill that performs rolling in series, the tension calculating means includes a rolled material Young's modulus E, a stand-to-stand distance L, an incoming material speed V, an outgoing material speed v, NO. The suffix indicating the i-stand is i, NO. The suffix indicating the i + 1 stand is i + 1, NO. i stand and NO. The rolling material tension between the i + 1 stand as t fi, basic equation t of the rolling material tension t fi tensioning f1 = (E i / L i ) ∫ (V i + 1 -v i) dt
A tension control device for a tandem rolling mill.
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