JP2005046898A

JP2005046898A - 圧延機の速度制御方法

Info

Publication number: JP2005046898A
Application number: JP2003283307A
Authority: JP
Inventors: Seiji Nonaka; 誠治野中
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2003-07-31
Publication date: 2005-02-24

Abstract

【要約】
【課題】被圧延材を圧延する際の圧延機の速度を制御する圧延機の速度制御方法に関する。
【解決手段】該圧延機に設定する圧下率と圧延速度、並びに、前記被圧延材の材料特性に基づき、当該圧延機で圧延する際に必要とされるトルク予測値を算出し、算出した該トルク予測値に基づき、前記圧延機の圧延速度の制御パラメータである速度制御ゲインを決定し、決定した該速度制御ゲインに基づき、前記圧延機の速度を制御する。
特に好適には、前記トルク予測値が、被圧延材が圧延機に噛み込む際の噛み込みトルク予測値であって、被圧延材が圧延機に噛み込む際の圧延速度の速度降下量を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被圧延材を圧延する圧延機の制御に適用して好適な圧延機の速度制御方法であり、特に好適には、被圧延材が圧延機に噛み込んだ際の速度降下量を制御して急激な速度降下を有効に防止するものである。

一般に、金属ストリップ等の被圧延材を圧延機で圧延する場合、圧延機のロールを電動機で駆動し、該電動機の回転速度が所定の目標速度となるように該電動機を制御する速度制御方式が用いられる。

従来の速度制御方式について、図４に基づき以下に説明する。

図４に示すように、圧延機40は、電動機30で駆動され、電動機30は、制御装置10からの速度指令を入力とする電動機駆動装置20によって駆動される。

ここで、電動機駆動装置20は、図５に示すように、制御装置10からの速度指令を入力として電流指令を出力する速度コントローラ21、該電流指令を入力として制御指令を出力する電流コントローラ22、該制御指令に基づき電動機30に電圧を印加する電源装置23から構成される。そして、電動機からの電流フィードバックに基づいて電流指令を制御し、また、圧延機からの実測に基づく速度フィードバックに基づき目標圧延速度に対応する速度指令が制御され、圧延機の速度制御が行われる。このようにして、電動機30の回転速度を速度指令に一致させ、ワークロールによる被圧延材の圧延速度を目標値に一致させる制御を行う。

ところが、電動機30の負荷トルクに圧延トルク等の外乱が加わると、電動機の速度が大きく変動する。例えば、被圧延材が圧延機に噛み込まれる瞬間は、圧延トルクが０から瞬時に立上るため、大きな速度降下を生じることになる。特に、図４の装置を用いる速度制御方法では、速度フィードバックが大きく落ち込んだ後でトルクを修正することになるので修正動作が遅く、制御遅れが発生することになる。

このように圧延機のワークロールに急激な速度降下が生じると、上流側の被圧延材の速度と同期がとれなくなるので、被圧延材に張力変動が生じ、該変動が原因で製品の幅及び厚さが変化する。そして、製品の寸法が公差から外れると、その製品は切り捨てることになり、歩留りの低下につながる。

そのため、例えば、圧延機噛み込み時の負荷をあらかじめ予測し、その予測した分を電流コントローラ22に対する電流指令に加算することで急激な速度降下を抑制する方式が行われている。

また、特許文献1では、圧延時に測定した圧延荷重と、トルクアームから求めた圧延トルクにより圧延機の速度を制御することで、被圧延材が噛み込まれるときにワークロールの回転速度が急激に低下することを防止する技術が開示されている。すなわち、特許文献１は、トルク外乱の主たる要因である圧延トルクを直接的に検出し、該圧延トルクに応じて電動機のトルクを制御し、その結果として、ワークロールの回転速度が急激に低下することを防止できるとする技術を開示するものである。
特開平6-218416号公報

しかしながら、従来の速度制御方法では、多様な仕様の被圧延材に対し、全ての場合に、その噛み込み時等の急激な速度降下を十分に抑制することはできなかった。

すなわち、噛み込み時等の速度制御ゲインが一定であるため、圧延負荷や圧延機速度によって速度降下量が変化することは避けられず、被圧延材が厚い、あるいは、硬度が高い等、高負荷となる被圧延材を圧延する際には噛み込み時の速度降下量が特に大きくなり、その張力制御や通板上のトラブルを引き起こすという問題が避けられなかった。

また、電流コントローラに対する電流指令にあらかじめ予測した分を加算する方式では、実負荷よりも計算負荷の方が大きいと、速度制御異常となり、速度が急激に上昇するという危険性もあった。

本発明は、以上の問題を解決し、噛み込み時の速度降下量を任意の値に制御することを可能として、被圧延材の速度変動、特に好適には、噛み込み時の速度降下を、被圧延材の材料特性や圧延条件によらず一定とすることを課題とするものである。

本発明は、被圧延材の材料特性や圧下率、圧延速度等のセットアップデータから圧延におけるトルク値を予測し、その予測したトルク値に基づいて電動機駆動装置の速度制御ゲインを制御することで圧延速度を好適に制御するものであり、特に、圧延機への噛み込み時の速度降下量を任意に制御することを可能とした圧延機の速度制御方法である。

すなわち、本発明は、被圧延材を圧延する際の圧延機の速度を制御する圧延機の速度制御方法であって、該圧延機に設定する圧下率と圧延速度、並びに、前記被圧延材の材料特性に基づき、当該圧延機で圧延する際に必要とされるトルク予測値を算出し、算出した該トルク予測値に基づき、前記圧延機の圧延速度の制御パラメータである速度制御ゲインを決定し、決定した該速度制御ゲインに基づき、前記圧延機の速度を制御することを特徴とする圧延機の速度制御方法によって上記課題を解決した。

また、本発明は、前記トルク予測値が、被圧延材が圧延機に噛み込む際の噛み込みトルク予測値であって、被圧延材が圧延機に噛み込む際の圧延速度の速度降下量を制御することを好適とすることを見出した。

さらに、本発明は、前記圧延速度の速度降下量実績をフィードバックし、前記速度制御ゲインを更に補正して決定することを好適とすることを見出した。

本発明による速度制御によって、被圧延材の速度変動、特に噛み込み時の速度降下を、被圧延材の材料特性や圧延条件によらず一定とすることが容易にできるようになった。

本発明の圧延機の速度制御方法を実施するための最良の形態を、図１〜３に基づいて説明する。なお、図４、５において説明した従来の圧延機の速度制御方法の各構成要素と同一の要素には同一の番号を付し、再度の説明を省略する。

ところで、図１〜３では、特に好適な例として、被圧延材の噛み込み時における本発明の適用について例示しているが、本発明の適用は、噛み込み時に限定するものでなく、圧延途中での急激な速度変化時や負荷変動時等、電動機の応答の急激な変化が要求される場合の圧延速度制御においても適用することができる。

本発明の圧延機の速度制御方法では、図1に示すように、被圧延材の材料特性や圧下率、圧延速度等のセットアップデータ２を入力として、噛み込みトルク予測値演算手段３において噛み込みトルク予測値を演算して予測し、制御装置10において該噛み込みトルク予測値に基づいて速度制御ゲインを決定し、該速度制御ゲインを電動機駆動装置20に設定することを特徴とする。

本発明では、電動機駆動装置20における速度指令を直接制御することなく、速度制御ゲインのみの制御で速度を調整することから、もし、予測トルクと実トルクに大きな誤差が生じても急激な速度上昇というトラブルは発生せず、常に安定した速度制御系を構成することができる。

さらに、本発明では、被圧延材の噛み込み時において、その時の噛み込みトルク予測値を計算し、電動機駆動装置の速度応答ゲインを予測計算した負荷に応じて変化させることから、被圧延材の噛み込み時の速度降下量を圧延条件に関わらず一定に、もしくは、任意の目標値に制御できるのである。

本発明では、被圧延材の材料特性や圧下率、圧延速度等から、圧延機噛み込み時のトルクを予測計算して噛み込みトルク予測値とし、その噛み込みトルク予測値から、図３に模式的に示すグラフに基づき速度制御ゲインを決定する。ここで、図３に示すグラフのデータは、被圧延材の材料特性や圧下率、圧延速度等に応じて、制御装置10内にテーブル化してあらかじめ準備しておく。

次に、図２に示すように、決定した速度制御ゲインを電動機駆動装置20の速度コントローラ21に指令として渡す。電動機駆動装置20では、この指令に基づき、速度コントローラ21で電流指令を決定し、その電流指令に基づき、電流コントローラ22を制御して電源装置23の電圧を設定して電動機30を駆動し、圧延機40で圧延を実行する。

このように、電動機30の速度制御を行い、圧延速度の制御を行うことで、被圧延材噛み込み時の速度制御ゲインを的確に制御することが可能となり、被圧延材噛み込み時の電動機速度降下量を、圧延条件にかかわらず一定もしくは任意の値に制御することができるようになる。

また、なんらかの外乱により圧延機の速度降下量が目標の値から外れた場合にも、図１に示すように、速度降下量実績を電源駆動装置20から制御装置10にフィードバックして、速度制御ゲイン値に目標値との差分の補正をかけることで、速度降下量を一定に制御することも可能となる。

本発明の圧延機の速度制御方法について示す機能ブロック図である。本発明に適用する電動機駆動装置の詳細を示す機能ブロック図である。噛み込みトルクと速度制御ゲインの関係を模式的に示すグラフである。従来の圧延機の速度制御方法について示す機能ブロック図である。従来の電動機駆動装置の詳細を示す機能ブロック図である。

符号の説明

２セットアップデータ
３噛み込みトルク予測値演算手段
10 制御装置
20 電動機駆動装置
21 速度コントローラ
22 電流コントローラ
23 電源装置
30 電動機
40 圧延機

Claims

被圧延材を圧延する際の圧延機の速度を制御する圧延機の速度制御方法であって、
該圧延機に設定する圧下率と圧延速度、並びに、前記被圧延材の材料特性に基づき、当該圧延機で圧延する際に必要とされるトルク予測値を算出し、
算出した該トルク予測値に基づき、前記圧延機の圧延速度の制御パラメータである速度制御ゲインを決定し、
決定した該速度制御ゲインに基づき、前記圧延機の速度を制御することを特徴とする圧延機の速度制御方法。
前記トルク予測値が、被圧延材が圧延機に噛み込む際の噛み込みトルク予測値であって、被圧延材が圧延機に噛み込む際の圧延速度の速度降下量を制御することを特徴とする請求項１に記載の圧延機の速度制御方法。
前記圧延速度の速度降下量実績をフィードバックし、前記速度制御ゲインを更に補正して決定することを特徴とする請求項２に記載の圧延機の速度制御方法。