JP2010253501A - Method and device for controlling tension in multistage rolling mill - Google Patents

Method and device for controlling tension in multistage rolling mill Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the stability of operation and also to improve the accuracy of a product by controlling interstand tension at the target tension value. <P>SOLUTION: The method for controlling tension is a method for controlling the tension of a rolled stock 6 which is rolled with a rolling stand 2 provided in a multistage rolling mill 1 and includes a target orbit calculating step where the target orbit data stipulating change by time in the tension of the rolled stock 6 is beforehand calculated and a tension controlling step for controlling the tension of the rolled stock 6 on the basis of the deviation between the actual value of the tension of the rolled stock 6 and the target orbit data. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数の圧延スタンドを備えた多段圧延装置で圧延材を熱間連続圧延する際に用いられ、操業安定性を向上させるとともに製品精度を向上させることが可能な張力制御方法及び張力制御装置に関する。   The present invention relates to a tension control method and a tension control that are used when hot rolling a rolled material continuously in a multi-stage rolling mill equipped with a plurality of rolling stands, and that can improve operational stability and product accuracy. Relates to the device.

従来から、薄鋼板や薄アルミ板等の圧延材は、複数の圧延スタンドを有する多段圧延装置(連続圧延装置)により製造されている。多段圧延装置における熱間圧延や冷間圧延における最終製品の評価基準のひとつとして板厚および板幅があるが、この板厚や板幅は、圧延中に材料にかかる張力の影響を受けるため、張力を目標値に制御することが重要である。特に、熱間圧延における圧延材料は加熱処理されて高温になり、圧延材料の変形抵抗が小さくなっているので、大きな張力がかかると材料が破断する可能性もあるので、制御量を張力とすることに大きな意義がある。   Conventionally, rolled materials such as thin steel plates and thin aluminum plates have been manufactured by a multi-stage rolling device (continuous rolling device) having a plurality of rolling stands. As one of the evaluation criteria of the final product in hot rolling and cold rolling in multi-stage rolling equipment, there are plate thickness and plate width, but this plate thickness and plate width are affected by the tension applied to the material during rolling, It is important to control the tension to the target value. In particular, the rolled material in hot rolling is heated to a high temperature, and the deformation resistance of the rolled material is reduced. Therefore, if a large tension is applied, the material may break, so the controlled variable is the tension. It has great significance.

なお、制御量を張力とした場合、制御操作量としては、ロール速度、ルーパ角度又はロールギャップ量などがある。このような圧延装置における張力制御に関して、以下の技術がある。
特許第3041155号公報(特許文献1)は、圧延スタンド間に設置されたルーパの高さを計測し、ルーパ高さと目標高さとの差に基づいてロール速度制御装置を操作し、スタンド間の圧延材張力と目標張力との差に基づいてルーパ電流制御装置を操作し、ルーパ制御系の共振周波数、減衰係数を複数の計測値から推定し、推定値に応じてロール速度制御装置の設定値に変更を加え、共振周波数、減衰係数を適正値に修正し、圧延設備を安定化する、ルーパ制御装置が開示されている。
When the control amount is tension, the control operation amount includes a roll speed, a looper angle, or a roll gap amount. Regarding the tension control in such a rolling apparatus, there are the following techniques.
Japanese Patent No. 3041155 (Patent Document 1) measures the height of a looper installed between rolling stands, operates a roll speed control device based on the difference between the looper height and a target height, and rolls between stands. Operate the looper current control device based on the difference between the material tension and the target tension, estimate the resonance frequency and damping coefficient of the looper control system from multiple measured values, and set the roll speed control device to the set value according to the estimated value. A looper control device is disclosed in which changes are made, the resonance frequency and the damping coefficient are corrected to appropriate values, and the rolling equipment is stabilized.

さらに、特許第3451919号公報(特許文献2)は、不特定の原因により発生する当該スタンド入側板厚変動を、板厚計あるいは前段スタンドにおけるゲージメータ板厚計算値により検出し、入側板厚変動による当該スタンドの後進率(=後方張力)変動を演算し、その変動を抑制するための出側板厚変化量を演算し、その演算結果に応じて、圧下操作あるいは出側板厚目標値変更を行ない、入側板厚起因の張力変動の発生を抑制する、熱間連続圧延装置におけるスタンド間張力制御方法が開示されている。   Further, Japanese Patent No. 3451919 (Patent Document 2) detects the stand entry side plate thickness fluctuation caused by an unspecified cause by using a gauge thickness calculation value or a gauge meter plate thickness calculation value in the preceding stand, and enters the side plate thickness fluctuation. Calculate the rearward rate (= rear tension) fluctuation of the stand by calculating the output side thickness change amount to suppress the fluctuation, and perform the reduction operation or change the output side thickness target value according to the calculation result In addition, a tension control method between stands in a hot continuous rolling apparatus that suppresses the occurrence of fluctuations in tension due to the entry side plate thickness is disclosed.

特許第3041155号公報Japanese Patent No. 3041155 特許第3451919号公報Japanese Patent No. 3451919

上述した特許文献1に開示されたルーパ制御装置では、圧延材先端部の通過後の定常部のみを想定しており、張力制御系、ルーパ高さ制御系の安定化のみが重視され、定常部での安定化はできるが、圧延材の先端部や後端部での張力変動及び板厚変動を抑制することは困難であるなどの問題点がある。
さらに、特許文献2に開示された張力制御方法では、張力変動が引きおこす板厚変動発生を未然に抑制するのみで板厚偏差を抑制できないものとなっている。また、この技術は、圧延材の定常部での微少な張力変動を想定しており、圧延材の非定常部(先端部や後端部)での大きな張力変動には対処が困難なものとなっている。
In the looper control device disclosed in Patent Document 1 described above, only the steady portion after passing the rolling material tip is assumed, and only the stabilization of the tension control system and the looper height control system is emphasized. However, it is difficult to suppress fluctuations in tension and thickness at the front and rear ends of the rolled material.
Furthermore, in the tension control method disclosed in Patent Document 2, the thickness deviation cannot be suppressed only by suppressing the occurrence of the plate thickness fluctuation caused by the tension fluctuation. In addition, this technology assumes slight fluctuations in tension at the steady part of the rolled material, and it is difficult to deal with large fluctuations in tension at the unsteady part (front end and rear end) of the rolled material. It has become.

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、多段圧延装置において、制御操作量としてロール速度、ルーパ角度又はロールギャップ量を調整することにより、圧延スタンド間張力が好ましい時間変化で目標張力値になるように制御して、操業安定性を向上させるとともに製品精度を向上させる、張力制御方法及び張力制御装置を提供することを目的とする。   Therefore, in view of the above problems, the present invention adjusts the roll speed, the looper angle, or the roll gap amount as the control operation amount in the multistage rolling mill, so that the tension between the rolling stands becomes the target tension value with a preferable time change. It is an object of the present invention to provide a tension control method and a tension control device that improve the operation stability and improve the product accuracy by controlling as described above.

上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明に係る多段圧延機の張力制御方法は、多段圧延装置に備えられた圧延スタンドで圧延される圧延材の張力を制御する方法であって、前記圧延材の張力の時間変化を規定した目標軌道データを予め作成する目標軌道算出ステップと、前記圧延材の張力実績値と前記目標軌道データとの偏差に基づいて、前記圧延材の張力を制御する張力制御ステップとを含むことを特徴とする。
通常の張力制御方法として、制御目標値として目標張力値が設定されて、PI制御が行なわれることがあるが、この場合、圧延材の先端部が噛み込んだときに急激に張力測定値が上昇し制御操作量が大きく変化して制御性が著しく悪化する(たとえば大きくオーバーシュートする)ことがある。本発明の張力制御方法によると、圧延材の張力(圧延スタンド間張力)の時間変化を規定した目標軌道データ(張力についての好ましい時間変化を示すデータ)を予め演算しておいて、目標張力値に代えて目標軌道データを用いる。そして、張力実績値と目標軌道データとの偏差に基づいて、圧延材の張力を制御する。このため、張力値が大きくオーバーシュートするような不安定な制御が回避されて張力が安定してコントロールされる。ひいては、操業安定性(通板安定性)が向上し、製品精度を向上させることができる。
In order to achieve the above-described object, the present invention takes the following technical means.
That is, the tension control method for a multi-high rolling mill according to the present invention is a method for controlling the tension of a rolled material that is rolled by a rolling stand provided in a multi-high rolling apparatus, and defines the time change of the tension of the rolled material. A target trajectory calculation step for preparing the target trajectory data in advance, and a tension control step for controlling the tension of the rolled material based on a deviation between the actual tension value of the rolled material and the target trajectory data. And
As a normal tension control method, a target tension value is set as a control target value, and PI control is sometimes performed. In this case, the measured tension value suddenly increases when the leading end of the rolled material is caught. However, the control operation amount may change greatly, and the controllability may be remarkably deteriorated (for example, a large overshoot). According to the tension control method of the present invention, target trajectory data (data indicating a preferable temporal change in tension) prescribing a temporal change in the tension of the rolled material (tension between rolling stands) is calculated in advance, and the target tension value is calculated. Instead, the target trajectory data is used. Then, the tension of the rolled material is controlled based on the deviation between the actual tension value and the target trajectory data. For this reason, unstable control in which the tension value greatly overshoots is avoided, and the tension is stably controlled. As a result, operational stability (through plate stability) is improved, and product accuracy can be improved.

なお、前記張力制御ステップは、前記圧延材の張力実績値と張力目標値との偏差が小さい場合には、当該偏差に基づいて圧延材の張力を制御し、前記圧延材の張力実績値と張力目標値との偏差が大きい場合には、張力実績値と前記目標軌道データとの偏差に基づいて、圧延材の張力を制御するとよい。
こうすることで、必要なとき(圧延材の張力実績値と張力目標値との偏差が大きい場合)のみ、本発明の技術を適用することができ、例えば、制御装置の計算負荷を低減できる。
In addition, when the deviation between the actual tension value of the rolled material and the target tension value is small, the tension control step controls the tension of the rolled material based on the deviation, and the actual tension value and the tension of the rolled material. When the deviation from the target value is large, the tension of the rolled material may be controlled based on the deviation between the actual tension value and the target trajectory data.
By doing so, the technique of the present invention can be applied only when necessary (when the deviation between the actual tension value of the rolled material and the target tension value is large), and for example, the calculation load of the control device can be reduced.

好ましくは、前記張力制御ステップは、制御操作量である圧延スタンドのロール速度、ロールギャップ量及びルーパ角度のいずれか1つを操作することで圧延材の張力を制御するとよい。
さらに好ましくは、前記目標軌道算出ステップは、前記目標軌道データを前記制御操作量の変化量に制約条件を適用した上で算出するとよい。
前記制約条件は、圧延スタンドの特性値又は圧延材の張力値に基づいて設定されるとよい。
Preferably, in the tension control step, the tension of the rolled material is controlled by operating any one of a roll speed, a roll gap amount, and a looper angle of a rolling stand, which are control operation amounts.
More preferably, the target trajectory calculation step may calculate the target trajectory data after applying a constraint condition to the amount of change in the control operation amount.
The constraint condition may be set based on a characteristic value of the rolling stand or a tension value of the rolled material.

また、本発明に係る多段圧延機の張力制御装置は、多段圧延装置に備えられた圧延スタンドで圧延される圧延材の張力を制御する装置であって、前記圧延材の張力の時間変化を規定した目標軌道データを予め作成する目標軌道算出部と、前記圧延材の張力実績値と前記目標軌道データとの偏差に基づいて、前記圧延材の張力を制御する張力制御部と、を含むことを特徴とする。   Further, the tension control device of the multi-high rolling mill according to the present invention is a device for controlling the tension of the rolled material rolled by the rolling stand provided in the multi-high rolling device, and regulates the time change of the tension of the rolled material. A target trajectory calculation unit that preliminarily creates the target trajectory data, and a tension control unit that controls the tension of the rolled material based on a deviation between the actual tension value of the rolled material and the target trajectory data. Features.

本発明に係る多段圧延機の張力制御方法及び多段圧延機の張力制御装置を用いることにより、圧延スタンド間張力を好ましい時間変化で目標張力値になるように制御して、操業安定性を向上させるとともに製品精度を向上させることが可能となる。   By using the tension control method for a multi-high rolling mill and the tension control device for a multi-high rolling mill according to the present invention, the tension between rolling stands is controlled so as to become a target tension value with a preferable time change, thereby improving operational stability. At the same time, the product accuracy can be improved.

本発明の実施形態に係る多段圧延装置の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the multistage rolling apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る多段圧延装置の一部を拡大した図である。It is the figure which expanded a part of multi-stage rolling apparatus concerning the embodiment of the present invention. 制御部で行われる処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process performed by a control part. 本発明の張力制御方法を用いたシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result using the tension control method of this invention.

以下、本発明の実施形態を、図を基に説明する。
なお、以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
図1は、本実施形態の多段圧延装置(熱間連続圧延装置)を模式的に示した図であり、図2は、多段圧延装置の一部を示した図である。
図1,図2に示す通り、多段圧延装置1は、複数の圧延スタンド2(図2には上流側の第i番目の圧延スタンド2と下流側の第(i+1)番目の圧延スタンド2とを記載)と、コイル巻き取り機3と、圧延スタンド間張力(単に張力と呼ぶこともある)を適正にすべく圧延ロール4Aの速度を制御する制御部11を備える。この多段圧延装置1においては、圧延材6は、複数の圧延スタンド2を通ることで、所望の板厚、板幅、板クラウンの製品板へと圧延され、コイル巻き取り機3で巻き取られ次工程へと搬送される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
FIG. 1 is a diagram schematically showing a multi-stage rolling apparatus (hot continuous rolling apparatus) according to the present embodiment, and FIG. 2 is a view showing a part of the multi-stage rolling apparatus.
As shown in FIGS. 1 and 2, the multi-stage rolling mill 1 includes a plurality of rolling stands 2 (in FIG. 2, an upstream i-th rolling stand 2 and a downstream (i + 1) -th rolling stand 2). And a control unit 11 that controls the speed of the rolling roll 4A so that the tension between the rolling stands (sometimes referred to simply as tension) is appropriate. In this multi-stage rolling apparatus 1, the rolled material 6 is rolled into a product plate having a desired plate thickness, plate width and plate crown by passing through a plurality of rolling stands 2, and taken up by a coil winder 3. It is conveyed to the next process.

圧延スタンド2の圧延ロール4A(ワークロール)は、電動機7で駆動されているが、この電動機7は、目標軌道算出部8からの指令に基づき動作するロール速度制御部5により自由に回転速度を調整できるようになっている。又、上下の圧延ロール4Aの間隔は、油圧又は電動機7で駆動される圧下装置(図示せず)によって、自在にギャップを調整できる構造になっている。
上下の圧延ロール4Aはそれぞれバックアップロール4Bを備える。最終の圧延スタンド2出側には、圧延材6の板厚を検出する板厚検出器(図示せず)が設けられる。また、各圧延スタンド2間の張力を検出するルーパ9が設けられる。
The rolling roll 4 </ b> A (work roll) of the rolling stand 2 is driven by an electric motor 7, and the electric motor 7 can freely rotate at a rotational speed by a roll speed control unit 5 that operates based on a command from the target trajectory calculation unit 8. It can be adjusted. Further, the gap between the upper and lower rolling rolls 4 </ b> A has a structure in which the gap can be freely adjusted by hydraulic pressure or a reduction device (not shown) driven by the electric motor 7.
Each of the upper and lower rolling rolls 4A includes a backup roll 4B. On the exit side of the final rolling stand 2, a plate thickness detector (not shown) for detecting the plate thickness of the rolled material 6 is provided. Further, a looper 9 for detecting the tension between the rolling stands 2 is provided.

制御部11には、ロール速度制御部5と目標軌道算出部8と軌道テーブル記憶部10が備えられている。
ロール速度制御部5は、ルーパ9で計測された圧延スタンド間張力と目標軌道算出部8の出力とに基づいて、前段(上流側のi番目の圧延スタンド2)のロール速度(制御操作量)を操作して、圧延スタンド間張力(制御量)を制御するものとなっている。
目標軌道算出部8は、ルーパ9から入力された張力計測値や板厚や板幅などの製品情報に基づいて、目標軌道データ(目標とする張力の時間変化曲線)を作成し、ロール速度制御部5に送るようになっている。また、軌道テーブル記憶部10に目標軌道データを書込んだり、軌道テーブル記憶部10から過去に算出した目標軌道データを読出したりすることができるようになっている。
The control unit 11 includes a roll speed control unit 5, a target trajectory calculation unit 8, and a trajectory table storage unit 10.
The roll speed control unit 5 is based on the tension between the rolling stands measured by the looper 9 and the output of the target trajectory calculation unit 8, and the roll speed (control operation amount) of the previous stage (the i-th rolling stand 2 on the upstream side). Is operated to control the tension (control amount) between the rolling stands.
The target trajectory calculation unit 8 creates target trajectory data (time change curve of the target tension) based on the measured tension value input from the looper 9 and product information such as plate thickness and width, and roll speed control. It is to be sent to part 5. Further, the target trajectory data can be written in the trajectory table storage unit 10 and the target trajectory data calculated in the past can be read out from the trajectory table storage unit 10.

要約すれば、本実施形態の大きな特徴は、ロール速度制御部5が、張力を目標軌道算出部8が算出した目標軌道データに沿って変化させるべくロール速度を調整している点にある。
図3は、制御部11において実行される張力制御処理を示したフローチャートである。このフローチャートを参照して、本実施形態に係る張力制御方法を説明する。なお、本実施形態に係るロール速度制御部5においては、PI制御によるフィードバック制御が実行されるものとする。
In summary, a major feature of the present embodiment is that the roll speed control unit 5 adjusts the roll speed so as to change the tension along the target track data calculated by the target track calculation unit 8.
FIG. 3 is a flowchart showing a tension control process executed in the control unit 11. The tension control method according to the present embodiment will be described with reference to this flowchart. In the roll speed control unit 5 according to the present embodiment, feedback control based on PI control is executed.

ステップ1(以下、ステップをSと記載する)にて、目標軌道算出部8は、オフライン計算によって目標軌道データを計算する。目標軌道データは、以下の式(1)により表わされる。   In step 1 (hereinafter, step is described as S), the target trajectory calculation unit 8 calculates target trajectory data by offline calculation. The target trajectory data is represented by the following formula (1).

Figure 2010253501
Figure 2010253501

以下に、この目標軌道データの算出方法について説明するが、この算出方法に限定されるものではない。オペレータが任意に設定してもよい。
まず、圧延スタンド2の特性とロール速度制御部5の特性とが、式(2)で表わされるとする。
Hereinafter, a method for calculating the target trajectory data will be described, but the method is not limited to this method. The operator may arbitrarily set it.
First, it is assumed that the characteristics of the rolling stand 2 and the characteristics of the roll speed control unit 5 are expressed by Expression (2).

Figure 2010253501
Figure 2010253501

ここで制約条件(拘束条件)として、ロール速度指令値の制約を採用し、これが式(3)で示される場合を考える。   Here, a case where a restriction on the roll speed command value is adopted as a restriction condition (constraint condition) and this is expressed by Expression (3) is considered.

Figure 2010253501
Figure 2010253501

なお、βは設備仕様あるいは制御仕様から決まる定数であり、事前に操業者が決定する数値である。
このような拘束システムに対して、式(3)の制約が満足されるように、この張力制御系を安定化させる制御操作量(ロール速度とルーパトルク)を演算する方法として、リファレンスガバナ設計手法を適用することにより、式(1)の目標軌道データを演算できる。
さらに、一般的な状況を想定して、ロール速度指令値の変化率に対する制約がある場合を考える。この制約を式(4)に示す。
Β is a constant determined from the equipment specification or control specification, and is a numerical value determined by the operator in advance.
For such a restraint system, a reference governor design method is used as a method for calculating a control operation amount (roll speed and looper torque) for stabilizing the tension control system so that the constraint of the expression (3) is satisfied. By applying, the target trajectory data of the formula (1) can be calculated.
Furthermore, assuming a general situation, consider a case where there is a restriction on the rate of change of the roll speed command value. This constraint is shown in Equation (4).

Figure 2010253501
Figure 2010253501

ここで、Mサンプリング時間先までに張力値を目標張力に整定させることを制御目的とすると、次の式(5)を満足させることにより、上式の変化率に対する制約(式(4))を満足させることができる。   Here, if the purpose of the control is to set the tension value to the target tension before the M sampling time, the following equation (5) is satisfied, and the constraint on the rate of change of the above equation (equation (4)) is satisfied. Can be satisfied.

Figure 2010253501
Figure 2010253501

ここで、操作量の初期値は、たとえば、圧延の設定計算におけるパススケジュール値を用いる。操作量に関する制約式として、式(3)の代わりに式(5)を用いたリファレンスガバナ設計手法により目標軌道データを演算する。これにより、変化率の制約を満足する目標軌道データを得ることができる。
一方で、変化率の制約としては、圧延スタンド2のハードウェア面の制約だけではなく、圧延状態に注目したものであってもよい。
たとえば、通板性を良好な状態で確保するとの観点からスタンド間張力への制約を考え、以下の式(6)を適用する。
Here, as the initial value of the operation amount, for example, a pass schedule value in the rolling setting calculation is used. The target trajectory data is calculated by a reference governor design method using Expression (5) instead of Expression (3) as a constraint expression related to the operation amount. Thereby, the target trajectory data that satisfies the restriction on the change rate can be obtained.
On the other hand, as the restriction on the rate of change, not only the hardware aspect of the rolling stand 2 but also the rolling state may be noticed.
For example, the following formula (6) is applied in consideration of the restriction on the tension between the stands from the viewpoint of securing the plate passing property in a good state.

Figure 2010253501
Figure 2010253501

制御操作量に関する制約式として、式(7)を用いて、リファレンスガバナ設計手法により目標軌道データを演算してもよい。   The target trajectory data may be calculated by the reference governor design method using Expression (7) as a constraint expression related to the control operation amount.

Figure 2010253501
Figure 2010253501

得られる目標軌道データに追従するように制御を行なうことで、式(6)を満足し、通板性の制約を満足するものとなる。なお、この演算は、張力偏差の値に応じて、更には圧延材6品種・寸法などに応じて行なわれる。
S2にて、目標軌道算出部8は、S1にて得られた目標軌道データの値を、軌道テーブル記憶部10の軌道格納テーブルに格納する。なお、この際には、圧延材6品種、寸法又は張力偏差に対応したテーブルへ格納して目標軌道テーブルを更新する。以上述べたS1が目標軌道算出ステップである。
By performing control so as to follow the obtained target trajectory data, the expression (6) is satisfied, and the restriction of the sheet passing property is satisfied. This calculation is performed according to the value of the tension deviation and further according to the type and size of the rolled material.
In S <b> 2, the target trajectory calculation unit 8 stores the value of the target trajectory data obtained in S <b> 1 in the trajectory storage table of the trajectory table storage unit 10. In this case, the target trajectory table is updated by storing in a table corresponding to six types of rolled material, dimensions, or tension deviation. S1 described above is the target trajectory calculation step.

S3にて、ロール速度制御部5は、対象スタンド間(ここでは上流側の第iスタンドと下流側の第(i+1)スタンドとの間)において、圧延材6の先端部が後段スタンド(下流側の第(i+1)スタンド)へ噛み混んだ後に計測されたスタンド間張力値(張力計測値)を取得して、張力計測値と目標張力値との偏差(張力偏差値)を、以下の式(8)に従って算出する。S3以降はオンライン計算される。   In S3, the roll speed control unit 5 determines that the tip of the rolled material 6 is the rear stand (downstream side) between the target stands (here, between the upstream i-th stand and the downstream (i + 1) stand). The inter-stand tension value (tension measurement value) measured after biting into the (i + 1) th stand) is obtained, and the deviation (tension deviation value) between the tension measurement value and the target tension value is expressed by the following formula ( Calculate according to 8). After S3, online calculation is performed.

Figure 2010253501
Figure 2010253501

S4にて、ロール速度制御部5は、S3にて算出された張力偏差値を用いて、式(9)に従い、S2にて軌道テーブル記憶部10に記憶した目標軌道データを参照するか否かを判定する。これは、張力偏差値が低い場合には制御操作量も大きな値とはならないため、本実施形態に係る目標軌道データを参照して制御操作量を演算する必要がないことを考慮したものである。   In S4, whether or not the roll speed control unit 5 refers to the target trajectory data stored in the trajectory table storage unit 10 in S2 according to the equation (9) using the tension deviation value calculated in S3. Determine. This is because it is not necessary to calculate the control operation amount with reference to the target trajectory data according to this embodiment because the control operation amount does not become a large value when the tension deviation value is low. .

Figure 2010253501
Figure 2010253501

なお、式(9)におけるαは、圧延スタンド2の特性等を考慮して予め定められる閾値である。S4にて張力偏差値が閾値αよりも大きいと(S4にてYES)、処理はS5Aへ移される。もしそうでないと(S4にてNO)、処理はS5Bへ移される。
S5Aにて、目標軌道算出部8は、軌道テーブル記憶部10に記憶した目標軌道データを参照する。目標軌道データは式(10)で表わされ、サンプリング時間先までの目標軌道データが与えられていることを表している。
In the equation (9), α is a predetermined threshold value in consideration of the characteristics of the rolling stand 2 and the like. If the tension deviation value is larger than threshold value α in S4 (YES in S4), the process proceeds to S5A. If not (NO in S4), the process proceeds to S5B.
In S5A, the target trajectory calculation unit 8 refers to the target trajectory data stored in the trajectory table storage unit 10. The target trajectory data is expressed by equation (10), which indicates that the target trajectory data up to the sampling time ahead is given.

Figure 2010253501
Figure 2010253501

ここで、式(11)が成立するので、参照された目標軌道データの最終値が張力目標値に合致していることがわかる。   Here, since Expression (11) is established, it can be understood that the final value of the referenced target trajectory data matches the tension target value.

Figure 2010253501
Figure 2010253501

S5Bにて、目標軌道算出部8は、目標軌道データを目標張力値(一定値)とする。このときの目標軌道データは、式(12)で表すことができる。   In S5B, the target trajectory calculation unit 8 sets the target trajectory data as a target tension value (a constant value). The target trajectory data at this time can be expressed by Expression (12).

Figure 2010253501
Figure 2010253501

S6にて、ロール速度制御部5は、PI制御で適用される演算式を用いて、式(13)に示すように制御演算量を算出する。   In S6, the roll speed control unit 5 calculates a control calculation amount as shown in Expression (13) using an arithmetic expression applied in PI control.

Figure 2010253501
Figure 2010253501

S7にて、ロール速度制御部5は、S6にて算出された制御演算量を、ロール速度制御部5の前回速度指令値を加算して、ロール速度を式(14)に示すように変更する。   In S7, the roll speed control unit 5 adds the previous speed command value of the roll speed control unit 5 to the control calculation amount calculated in S6, and changes the roll speed as shown in Expression (14). .

Figure 2010253501
Figure 2010253501

以上述べたS3〜S7が張力制御ステップである。
S8にて、ロール速度制御部5は、圧延終了であるか否かを判定する。このとき、目標軌道データ算出部1は、圧延終了を圧延材6の尾端部が該当する圧延スタンド2を通過したか否かにより判定する。圧延が終了したと判定されると(S8にてYES)、この処理は終了する。もしそうでないと(S8にてNO)、処理はS6へ戻されて、繰返して制御操作量を演算する。
以上のような構造及びフローチャートを備えた目標軌道算出部8による張力制御動作について従来技術と比較して説明する。
S3 to S7 described above are tension control steps.
In S8, the roll speed control unit 5 determines whether or not the rolling is finished. At this time, the target trajectory data calculation unit 1 determines the end of rolling based on whether or not the tail end portion of the rolled material 6 has passed the corresponding rolling stand 2. If it is determined that rolling has ended (YES in S8), this process ends. If not (NO in S8), the process returns to S6 to repeatedly calculate the control operation amount.
The tension control operation by the target trajectory calculation unit 8 having the above-described structure and flowchart will be described in comparison with the prior art.

図4に従来技術による制御動作の結果(点線)と、本実施形態に係る制御動作の結果(実線)とを併せて記載する。
まず、従来技術では、圧延材6の先端部の噛み込み時にルーパ9が立ち上がる際には急激に張力測定値が上昇し、それに応じて張力制御装置によりロール速度指令値を低下させている。その際に、ロール速度の急激な変化により、大きくスタンド間マスフローが乱れるために、板厚偏差も大きく変化し、変化が大きな場合には目標張力値を下回り、それに応じて板厚制御系によりロールギャップが修正され、さらにマスフロー乱れを誘発する結果となる。このため、板厚偏差がしばらく目標板厚を挟んで振動的に変動した後に、目標板厚へ追従する結果となっている。
FIG. 4 shows the result of the control operation according to the prior art (dotted line) and the result of the control operation according to the present embodiment (solid line).
First, in the prior art, when the looper 9 rises when the tip of the rolled material 6 is bitten, the measured tension value suddenly rises, and the roll speed command value is lowered by the tension controller accordingly. At that time, because the mass flow between the stands is greatly disturbed due to a rapid change in the roll speed, the thickness deviation also changes greatly, and if the change is large, it falls below the target tension value, and the roll thickness control system responds accordingly. The gap is corrected, resulting in further mass flow disturbances. For this reason, after the plate thickness deviation fluctuates oscillating for a while with the target plate thickness in between, the result follows the target plate thickness.

一方、本実施形態に係る目標軌道算出部8においては、圧延材6の先端部の通板時に目標張力値と先端部での張力測定値とから目標軌道データ(一点鎖線)が計算される。目標軌道データは先端部張力値から目標張力値に向かって伸びる、緩やかな曲線により描かれていることがわかる。
この目標軌道データへ張力値が追従するように制御を行なうため、上述した従来技術と比較すると、圧延材6の先端部での急激な張力変化が抑制されて、緩やかに変化するよう制御されることで目標軌道データに追従していることが確認できる。また、このとき張力値と目標軌道データとの偏差が従来技術と比較して小さいため、圧延材6の先端部でのロール速度指令値の急激な変更がなく、緩やかに変更されていることが確認できる。これらの影響により、板厚偏差およびロールギャップ修正量も緩やかに変化することで、従来技術に見られた板厚偏差の急激な変化は発生していない。
On the other hand, in the target trajectory calculation unit 8 according to the present embodiment, target trajectory data (one-dot chain line) is calculated from the target tension value and the measured tension value at the tip when the tip of the rolled material 6 is passed. It can be seen that the target trajectory data is drawn by a gentle curve extending from the tip tension value toward the target tension value.
Since control is performed so that the tension value follows the target trajectory data, a rapid change in tension at the tip of the rolled material 6 is suppressed and control is performed so as to change gradually as compared with the above-described conventional technique. This confirms that the target trajectory data is being followed. Further, at this time, the deviation between the tension value and the target trajectory data is small as compared with the prior art, so that the roll speed command value at the tip of the rolled material 6 is not changed suddenly and is changed gently. I can confirm. Due to these effects, the plate thickness deviation and the roll gap correction amount also change gently, and the rapid change of the plate thickness deviation seen in the prior art does not occur.

以上のように、本実施形態に係る張力制御方法及び装置によると、圧延材6の先端部が上流部の圧延スタンド2のロールに噛み込んだ時に、計測された張力値と目標張力値との張力偏差が大きいと、目標軌道データを参照して制御操作量が算出されるので、大きくオーバーシュートするような不安定な制御が回避されて張力が安定する。これにより、スタンド間張力が好ましい時間変化で目標張力値になるように制御されて、操業安定性(通板安定性)を向上させるとともに、製品精度を向上させることができる。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。例えば、制御操作量はロール速度に限定されるものではなく、ルーパ角度又はロールギャップ量であっても構わない。
As described above, according to the tension control method and apparatus according to the present embodiment, when the tip of the rolled material 6 is caught in the roll of the upstream rolling stand 2, the measured tension value and the target tension value are If the tension deviation is large, the control operation amount is calculated with reference to the target trajectory data, so that unstable control such as a large overshoot is avoided and the tension is stabilized. Thereby, the tension between the stands is controlled so as to become a target tension value with a preferable time change, and it is possible to improve the operational stability (plate stability) and the product accuracy.
It should be thought that embodiment disclosed this time is an illustration and restrictive at no points. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims. For example, the control operation amount is not limited to the roll speed, and may be a looper angle or a roll gap amount.

1 多段圧延装置
2 圧延スタンド
3 コイル巻き取り機
4A 圧延ロール
4B バックアップロール
5 ロール速度制御部
6 圧延材
7 電動機
8 目標軌道算出部
9 ルーパ
10 軌道テーブル記憶部
11 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Multi-stage rolling apparatus 2 Rolling stand 3 Coil winder 4A Rolling roll 4B Backup roll 5 Roll speed control part 6 Rolled material 7 Electric motor 8 Target track | orbit calculation part 9 Looper 10 Track table memory | storage part 11 Control part

Claims (6)

多段圧延装置に備えられた圧延スタンドで圧延される圧延材の張力を制御する方法であって、
前記圧延材の張力の時間変化を規定した目標軌道データを予め作成する目標軌道算出ステップと、
前記目標軌道データと前記圧延材の張力実績値との偏差に基づいて、前記圧延材の張力を制御する張力制御ステップとを含むことを特徴とする多段圧延機の張力制御方法。
A method of controlling the tension of a rolled material rolled by a rolling stand provided in a multi-stage rolling apparatus,
A target trajectory calculation step for preliminarily creating target trajectory data defining a time change in tension of the rolled material;
A tension control method for a multi-high rolling mill, comprising: a tension control step for controlling the tension of the rolled material based on a deviation between the target track data and the actual tension value of the rolled material.
前記張力制御ステップは、前記圧延材の張力実績値と張力目標値との偏差が小さい場合には、当該偏差に基づいて圧延材の張力を制御し、前記圧延材の張力実績値と張力目標値との偏差が大きい場合には、張力実績値と前記目標軌道データとの偏差に基づいて、圧延材の張力を制御することを特徴とする請求項1に記載の多段圧延機の張力制御方法。   When the deviation between the actual tension value of the rolled material and the target tension value is small, the tension control step controls the tension of the rolled material based on the deviation, and the actual tension value and the target tension value of the rolled material. 2. The tension control method for a multi-high rolling mill according to claim 1, wherein the tension of the rolled material is controlled based on a deviation between the actual tension value and the target trajectory data. 前記張力制御ステップは、制御操作量である圧延スタンドのロール速度、ロールギャップ量及びルーパ角度のいずれか1つを操作することで圧延材の張力を制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の多段圧延機の張力制御方法。   The tension control step controls the tension of the rolled material by operating any one of a roll speed, a roll gap amount, and a looper angle of a rolling stand, which are control operation amounts. The tension control method of the multi-high rolling mill described in 1. 前記目標軌道算出ステップは、前記目標軌道データを前記制御操作量の変化量に制約条件を適用した上で算出していることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の多段圧延機の張力制御方法。   The multi-stage rolling mill according to any one of claims 1 to 3, wherein the target trajectory calculation step calculates the target trajectory data after applying a constraint condition to a change amount of the control operation amount. Tension control method. 前記制約条件は、圧延スタンドの特性値又は圧延材の張力値に基づいて設定されることを特徴とする請求項4に記載の多段圧延機の張力制御方法。   The tension control method for a multi-high rolling mill according to claim 4, wherein the constraint condition is set based on a characteristic value of a rolling stand or a tension value of a rolled material. 多段圧延装置に備えられた圧延スタンドで圧延される圧延材の張力を制御する装置であって、
前記圧延材の張力の時間変化を規定した目標軌道データを予め作成する目標軌道算出部と、前記圧延材の張力実績値と前記目標軌道データとの偏差に基づいて、前記圧延材の張力を制御する張力制御部と、を含むことを特徴とする多段圧延機の張力制御装置。
An apparatus for controlling the tension of a rolled material rolled by a rolling stand provided in a multi-stage rolling apparatus,
A target trajectory calculation unit that preliminarily creates target trajectory data that prescribes a change in the tension of the rolled material, and the tension of the rolled material is controlled based on a deviation between the actual tension value of the rolled material and the target trajectory data. A tension control unit for the multi-high rolling mill.
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