JP2900972B2 - 圧延制御方法 - Google Patents

圧延制御方法

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JP2900972B2
JP2900972B2 JP5292878A JP29287893A JP2900972B2 JP 2900972 B2 JP2900972 B2 JP 2900972B2 JP 5292878 A JP5292878 A JP 5292878A JP 29287893 A JP29287893 A JP 29287893A JP 2900972 B2 JP2900972 B2 JP 2900972B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、タンデム圧延機により
鋼材の圧延を実施する際のスタンド間圧延材の板厚及び
張力の制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来技術としては、例えば、特公平2−
31604号公報に開示されている方法があり、また、
発明者らは、鋼板圧延中に、圧下位置をフィードフォワ
ード制御する板厚制御方法を特願平2−404424号
として提案した。この種の熱間圧延制御装置の一例を
を用いて以下に説明する。
【0003】図6は、熱間タンデム圧延機であり、7つ
の圧延スタンド,スタンド間のルーパ,圧下制御装置及
びルーパ制御装置により構成されている。図6におい
て、S0はロールギャップ(以下、圧下位置と称する)
検出器、LCは圧延荷重計、SMは圧下位置駆動系、A
GCはSOの出力(圧下位置)とLCの出力(圧延荷
重)から圧下位置変更量を算出する自動板内板厚偏差制
御(Automatic Gauge Control)装置であり、SRAはA
GCの指定した量だけ圧下位置を動かす制御系である。
圧延機のワークロールは、駆動用モータMで駆動され、
ルーパは、ルーパモータIMで駆動される。圧延材の張
力とルーパの高さ(角度θ)を制御するために、高さ制
御装置H.C.と張力制御装置C.C.により、ワーク
ロール駆動モータMとルーパモータIMの回転速度の変
更量がそれぞれ算出される。ワークロールの駆動用モー
タMの回転速度の変更量はSRに送られ、SRによりモ
ータMの速度が指定量だけ変更される。なお、SUC
は、サクセッシブと称され、マスフロー制御のための、
ワ−クロ−ル駆動モ−タMの速度変更量である。また、
X−RAYモニタによる検出板厚をフィ−ドバックして
板厚制御し、各スタンドでの圧下位置変更量等の情報を
次段に伝送して、フィードフォワード制御を行ってい
る。 図6に示すように、従来の熱間圧延機は、基本的
に圧下位置制御により圧延材の板厚精度を確保し、ワー
クロールのロール周速度(以下、ロール周速と称する)
とルーパの高さにより圧延材の張力を制御している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法には以下に示すような問題点がある。例えば熱間圧
延タンデムプロセスの板厚制御に関しては、次のような
外乱がある。
【0005】スキッドマーク外乱: 鋼板の長手方向の温度ムラにより生ずる外乱であり、鋼
板に板厚偏差がない場合でも,温度の高低により変形抵
が変動して出側板厚偏差要因となる。無制御のとき
は、スキッドマークにより温度が高くなれば圧延荷重P
は下がり、出側板厚hは薄くなる。
【0006】ロール偏芯外乱:バックアップロールの
偏芯が原因でロールギャップが変動することにより生じ
る外乱である。無制御のときは、ロール偏芯によりロー
ルギャップが大きくなれば圧延荷重Pは下がり出側板厚
hは厚くなる。
【0007】入側板厚偏差外乱:前段の圧延機で出側
板厚偏差を生じた部分が、次段での圧延の際に外乱とな
る。これが入側板厚偏差外乱である。無制御のとき、鋼
板の入側板厚が薄くなれば圧延荷重Pは下がり、出側板
厚hは薄くなる。ここで、入側板厚偏差はあらかじめス
タンド間の計測機器で測定できる。
【0008】以上述べた外乱の中で、スキッドマーク
外乱とロール偏芯外乱は、その値を前もって知ること
が困難であるため、ロール直下で出側板厚hに偏差△h
が現れたときにフィードバック制御によりできるだけ速
くそれらの影響を除去することが必要である。一方、
入側板厚偏差外乱は、前もってその値を知ることができ
るので、フィードフォワード制御により、その影響を除
去することが板厚精度向上のためには望ましい。
【0009】しかるに、従来の板厚制御(AGC)はす
べて、圧延荷重Pを測定して、圧延荷重Pに加えてロー
ルギャップS,ミル剛性係数Mおよびチューニングファ
クタαにより、板厚偏差を零とするためのロールギャッ
プ変更量を算出し板厚を制御する方法である。すなわ
ち,スキッドマーク外乱,ロール偏芯外乱および
入側板厚偏差外乱の影響による出側板厚偏差△hを、す
べて圧延荷重Pの情報を基に推定してフィードバック制
御により除去しようとする。
【0010】しかし、外乱と外乱は,出側板厚hと
圧延荷重Pとをそれぞれ同一方向に変化させるものであ
るのに対し、外乱は、両者をそれぞれ逆方向に変化さ
せる。このように、圧延荷重Pの増減と出側板厚hの増
減との関係が一対一に対応していないので、外乱〜
の出側板厚hへの影響をすべて圧延荷重Pに基づいて除
去するのは原理的に無理がある。さらに、圧延荷重Pの
偏差△Pを用いて外乱及びの影響を高精度で除去す
るためには、ミル剛性係数Mの値の高精度推定が必要で
あるがこれは実操業では困難なことが多い。
【0011】以上の考察から、従来のAGCによる板厚
制御精度に限界がある原因は、外乱の影響による板厚偏
差を、圧延荷重Pで推定しそしてそれに基づいて圧下を
制御していることにある、といえる。すなわち、外乱の
特徴と従来のAGCの内容の考察から、従来の板厚制御
の問題点は、「外乱の影響による板厚偏差を直接測定し
て制御していないこと」といえる。
【0012】次に、従来のルーパー付きの熱間タンデム
圧延プロセスを、外乱の影響による板厚偏差を直接測定
して制御する系とすることが困難である理由を、図6
参照して説明する。スキッドマーク外乱およびロール偏
芯外乱の出側板厚への影響を検出する物理量として、圧
延荷重の代わりに鋼板の単位張力に着目する。隣り合う
2スタンドi−1(上流側)とi(下流側)の間の鋼板
単位張力T(i-1)は、iスタンド入側板速Viとi−1ス
タンド出側板速V(i-1)の差の積分で決まる物理量であ
る。
【0013】いま、iスタンドにおいて、入側板厚h(i
-1)と出側板速Viが一定のときに、スキッドマーク外乱
あるいはロール偏差外乱の影響で出側板厚hiに目標値
hsiからの偏差△hiを生じたとする。このとき、iス
タンドに単位時間に入り込む体積と出る体積に関して、 h(i-1)・V(i-1)・B(i-1)=hi・Vi・Bi ・・・(3a) が成立する。ただし、 h(i-1):iスタンド入側板厚[mm] V(i-1):iスタンド入側速度[mm/s] B(i-1):iスタンド入側板幅[mm] hi:iスタンド出側板厚[mm] Vi:iスタンド出側速度[mm/s] Bi:iスタンド出側板幅[mm] である。また、板幅変動が生じない場合は、 Bi=B(i-1) ・・・(3b) が成立するから、 h(i-1)・V(i-1)=hi・Vi ・・・(3
c) が導かれ、出側板厚偏差△hiは、入側速度Viに対応
する。
【0014】さらに、スタンド間の鋼板単位張力T(i-
1)は、(i-1)スタンドの出側速度をV(i-2)[mm/s]とおく
と、 T(i-1)=(E/L)∫{V(i-1)−V(i-2)}dt ・・・(3d) で決まる量である。ここで、入側速度Viが変動すると
スタンド間の鋼板単位張力T(i-1)が変化するはずであ
る。ところがこのとき、従来のルーパー付き熱間タンデ
ム圧延プロセス(図6)では、ルーパーも動いてしま
い、iスタンドのロールバイト直下の出側板厚偏差△h
iと鋼板単位張力変化量△T(i-1)とが一対一に対応しな
い。
【0015】従来の熱間タンデム圧延プロセスの問題点
は、ルーパーが存在するために、iスタンドのロールバ
イト直下の出側板厚偏差△hiと鋼板単位張力変化量△
T(i-1)とが一対一に対応しないことにある。仮にルー
パーがなければ、スキッドマークあるいはロール偏芯の
影響による△hiと△T(i-1)とは一対一に対応する。す
なわち、張力を一定にすべく圧下位置を操作すること
は、出側板厚偏差△hiを除去することになる。また、
iスタンドの油膜厚変動やロール熱膨張の影響により、
ロールバイト直下で出側板厚偏差△hiが生じようとし
ても、同様の原理で完全に除去される。
【0016】図7には、冷間圧延におけるル−パのない
タンデム圧延システムの一例を示す。図7において、A
PCは圧下位置制御装置、ATCは張力制御機能、AS
Rがロ−ル周速比制御による板厚制御機能である。図8
には、図7に示す冷間圧延の張力制御機能を示す。冷間
圧延においては、張力制御の応答性を高めるため、張力
変動を圧下位置(ロ−ルギャップ)制御により抑制し
て、ワークロールの周速比により、板厚を制御してい
る。図7,8に示す例では、#1スタンド(以下、#i
はiスタンド圧延機を意味する)において圧下による板
厚制御を実施し、#2〜#4スタンドではロ−ル周速
(スタンド間ロ−ル周速比)により板厚を決定する。ス
タンド間張力が変化し、許容範囲を外れると圧下により
張力を許容範囲に戻す(圧下による張力制限制御)。#
4−5スタンド間において速度による張力モニタAGC
(スタンド間ロ−ル周速比制御による板厚制御)を実施
する。
【0017】従って、冷間圧延では、鋼板単位張力変動
による板幅変動が無視できるため、鋼板単位張力制御
は、高応答ではあるが数値的にはおおまかであり、数[k
gf/mm2]の誤差をもっている。そのため、冷間圧延で用
いられていた、ル−パ−を用いない、圧下を操作端とし
た張力制御を熱間圧延に用いたのでは、板厚偏差及び板
幅偏差が顕著に生じる。なぜなら熱間圧延においては、
鋼板単位張力が0.6〜1.0[kgf/mm2]以内の偏差で張力を
制御しなくては顕著な幅変動が生じ、鋼板単位張力偏差
を0[kgf/mm2]にすべく高応答の制御を施さなくては顕
著な板厚偏差が生じ、結果的に大きな歩留低下を来す。
【0018】本発明は、タンデム圧延において、圧延板
厚精度を高めることを目的とし、より具体的には、スキ
ッドマ−ク,圧延スタンドのロ−ル偏芯,入側板厚偏
差、ならびに、圧延スタンドの圧下系および駆動系の、
修正指令に対する応答の遅れ、等による圧延板厚偏差を
可及的に零にすることを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明は、タンデム圧延
機のスタンド間張力を一定に保ち、かつスタンド間に入
る単位時間あたりの圧延材の質量と当該スタンド間から
送り出される単位時間あたりの圧延材の質量が等しくな
るようにスタンドのロール周速度を制御するタンデム圧
延機の圧延制御方法において、i−1スタンドとiスタ
ンドの間の圧延材の張力T(i-1)及び圧延材速度V(i-1)
を計測し、さらにi−1スタンド出側板厚h(i-1)を測
定あるいはゲージメータ式で算出し、目標張力に対する
検出張力T(i-1)の差△T(i-1)を実質上零とするための
iスタンドの圧下位置変更量ΔSi1を算出してその分i
スタンドの圧下駆動手段により該スタンドの圧下位置を
修正すると共に、i−1スタンド出側での目標板厚hs
(i-1)に対するi−1スタンド出側板厚h(i-1)の偏差△
h(i-1)=h(i-1)−hs(i-1)によるiスタンド出側の板
厚偏差を低減するためのiスタンドの圧下位置変更量△
Si2ならびに△h(i-1)を実質上零とするためのi−1
スタンドのロール周速変更量△VR1(i-1)を算出して下
記圧下位置変更量△Si2’およびロール周速変更量△V
R (i-1)を算出し、圧延材速度V(i-1)に基づいて前記△
h(i-1)を有する部分の圧延材がiスタンドに到達する
時刻に、iスタンドの圧下駆動手段により該スタンドの
圧下位置を圧下位置修正量△Si2’だけ修正し、かつ、
i−1スタンドのロール周速をロール駆動手段によりロ
ール周速変更量△VR (i-1)だけ前記時刻に修正する、
ことを特徴とする; △Si2’=F1i (s)△Si2 ・・・(8) F1i (s)=Ki(s)(1−Qi(s))(1/Grsi (s))(1/K2) ・・・(9) △VR (i-1)=F2i (s)△VR1(i-1) ・・・(10) F2i (s)=Ki(s)Qi(s)(1/Grvi (s))(hs(i-1)/Vs(i-1))・(11) Ki(s):iスタンドに入側板厚偏差△h(i-1)が加わっ
た場合それがiスタンド出側板厚偏差△hiに現われる
伝達関数 s:ラプラスの演算子 Qi(s):任意の安定な伝達関数 Grsi (s):iスタンドの圧下変更△Siから△hiへの伝
達関数 K2:定数又は−Q(塑性係数)/Mi (iスタンド剛性係
数) Grvi (s):i−1スタンドの周速変更△VR (i-1)から
iスタンドの出側板厚変化△hiへの伝達関数 Vs(i-1):i−1スタンド出側での圧延材目標速度。
【0020】すなわち、より具体的に説明すると、本発
明では、まずルーパーを除去し各スタンド間にテンショ
ンメータを導入し、i−1スタンドとiスタンド間に関
して言えば、スタンド間鋼板単位張力T(i-1)を実測
し、i−1スタンドの出側板厚h(i-1)を、スタンド間
に設けたX線板厚計で測定するか、あるいは、ゲ−ジメ
−タ式 h(i-1)=S(i-1)+△S(i-1)+P(i-1)/M(i-1) ・・・(6) を用いて算出し、以下の制御を行なう。
【0021】(1) 張力を一定にするための圧下位置調整
(図1の「ΔSi1の算出」Ac1):i−1/iスタンド間張
力を一定(目標張力)に維持する(張力偏差△T(i-1)を
実質上零とする)ように、iスタンドの圧下位置を調整
(自動制御)する。これを、 ΔSi1=f(△T(i-1)) ・・・(1) と表わす。ΔSi1は、張力偏差△T(i-1)に対応するi
スタンドの圧下位置変更量、f(△T(i-1))は、張力
制御機能の、入力(△T(i-1))と出力(ΔSi1)の関
係を規定する伝達関数であり、いわゆるPID制御のも
のを用いる。
【0022】(2) 出側板厚偏差除去用の圧下位置調整
(図1の「ΔSi2の算出」Ac2):本発明ではさらに、ゲ−
ジメ−タ式に基づいて算出した板厚h(i-1)から、i−
1スタンド出側板厚偏差△h(i-1)=h(i-1)−hs(i-1)
を算出する。S(i-1)+△S(i-1)はi−1スタンドの圧
下位置、P(i-1)はi−1スタンドの圧延荷重、M(i-1)
はi−1スタンドの剛性係数、hs(i-1)はi−1スタン
ド出側目標板厚である。そして、この偏差△h(i-1)分
のiスタンド出側における板厚偏差を低減するための、
iスタンドの圧下位置変更量ΔSi2を、 △Si2=K2・△h(i-1) ・・・(2) と算出する。iスタンドの出側板厚偏差Δhi,iスタ
ンドの圧下位置調整代△Siおよびi−1スタンドの出
側板厚偏差Δh(i-1)の間には、 Δhi=△Si2・Mi/(Mi+Q)+Δh(i-1)・Q/(Mi+Q) ・・・(2a) Q:圧延材の塑性係数〔kgf/mm〕, Mi:iスタンド剛性係数〔kgf/mm〕 なる関係がある。そこで、Δhi=0とするためには、 △Si2=−(Q/Mi)・Δh(i-1) ・・・(2b) とすればよく、K2=−Q/Miとすると上記(2)式とな
る。したがって(2)式のK2は、K2=−Q/Miであるべ
きであるが、Q,Miは現段階では圧延ライン上で正確
に得ることが難かしいので、QおよびMiの推定値(予
想値)よりK2を算出してこれを(2)式のK2に用いてい
るので、(2)式ではK2は無次元の定数である。更に、i
スタンドの圧下系の、機械的な遅れ(伝達特性)による
板厚制御偏差を抑止するため、フィルタ処理で次の通
り、圧下位置変更量△Si2’を算出する。
【0023】 △Si2’=F1i(s)△Si2 ・・・(8) F1i(s)=Ki(s)(1−Qi(s))(1/Grsi(s))(1/K2) ・・・(9) Ki(s):iスタンドに入側板厚偏差△h(i-1)が加わっ
た場合それがiスタンド出側板厚偏差△hiに現われる
伝達関数 s:ラプラスの演算子 Qi(s):任意の安定な伝達関数 Grsi(s):iスタンドの圧下変更△Siから△hiへの伝達
関数。(9)式において、Ki(s),G rsi (s)は予め同定しておい
た値を用いる。
【0024】(3) 板厚偏差除去用のロ−ル周速度の調整
(図1の「ΔVR1(i-1)の算出」Ac3):本発明ではさら
に、△h(i-1)を実質上零とするためのi−1スタンド
の圧延周速変更量△VR1(i-1)を、上記(3c)式の関係
に基づいて、△h(i-1)ならびにi−1スタンドの目標
圧延速度すなわちロール周速指令値Vs(i-1)[mm/s]
より、 △VR1(i-1)={−△h(i-1)/hs(i-1)}・Vs(i-1) ・・・(3) と算出して、フィルタ処理で次の通り、ロ−ル周速変更
量△VR(i-1)を算出する。
【0025】 △VR(i-1)=F2i(s)△VR1(i-1) ・・・(10) F2i(s)=Ki(s)Qi(s)(1/Grvi(s))(hs(i-1)/Vs(i-1))・・・(11) Grvi(s):i−1スタンドの周速変更△VR(i-1)からi
スタンドの出側板厚変化△hiへの伝達関数 Vs(i-1):i−1スタンド出側での圧延材目標速度(11)式において、G rvi (s)は予め同定しておいた値を用
いる。 そして、i−1/iスタンド間圧延材速度V(i-1)に基
づいて、上記偏差△h(i-1)を有する部分がiスタンド
に到着する時刻 time iを算出し、該時刻 timeiに、
iスタンドで上記△Si2’分の圧下位置変更を、またi
−1スタンドでは上記△VR(i-1)分のロ−ル周速変更を
行なう。
【0026】
【作用】上記(1)項の、張力偏差△T(i-1)に対応した△
Si1分のiスタンドの圧下位置修正(張力一定制御)に
よりi−1/iスタンド間張力T(i-1)が一定に維持さ
れ、これにより、△hiと△T(i-1)とは一対一に対応す
る。
【0027】しかして、上記(2)項の△h(i-1)対応の△
Si2’分のiスタンドの圧下位置調整(偏差除去用圧下
位置調整)により、△h(i-1)によるiスタンド出側の
板厚偏差が除去される。圧下位置変更に対する板厚変化
の応答性は高く、この偏差除去用圧下位置調整により、
△h(i-1)の中の、比較的に変動周期が短い高周波成分
および変動が緩やかな低周波成分の両者によるiスタン
ド出側板厚偏差が除去される。特に、△Si2’はフィル
タ処理によりiスタンドの圧下系の伝達特性(機械的な
遅れ)を補償する値となっているので、その分板厚偏差
が更に抑制される。
【0028】ところで、この偏差除去用圧下位置調整、
特に△h(i-1)の低周波成分対応の圧下位置修正は、i
−1/iスタンド間張力T(i-1)に変動をもたらし上述
の張力一定制御によりiスタンドの圧下位置修正を誘発
し、誘発された圧下位置修正が、偏差除去用圧下位置調
整を相殺するように作用する可能性がある。この相殺を
防止するのが、上記(3)項の、i−1スタンドでの△VR
(i-1)分のロ−ル周速変更であり、このロ−ル周速変更
が偏差除去用圧下位置調整による張力変化分を相殺す
る。すなわち張力一定制御によるiスタンドの圧下位置
修正の誘発を防止する。これにより、偏差除去用圧下位
置調整が有効に機能する。すなわち△Si2’分のiスタ
ンドの圧下位置調整により生ずる張力変化と△VR(i-1)
分のロ−ル周速変更により生ずる張力変化とが拮抗(相
殺)する。これにおいても、△VR(i-1)はフィルタ処理
によりiスタンドの駆動系の伝達特性(機械的な遅れ)
を補償する値となっているので、その分板厚偏差が更に
抑制される。
【0029】例えば、i−1スタンド出側板厚偏差△h
(i-1)が+(厚い)になると、偏差除去用圧下位置調整
によりiスタンドの圧下位置が閉められ(ロ−ルギャッ
プがが小さくなるように、すなわちマスフロ−一定の法
則によりロ−ル周速が低くなるようにiスタンドのロ−
ル周速が調整(この調整は張力を高くする)され、圧下
位置が閉められることによる張力低下を、ロ−ル周速が
下げられることによる張力上昇が補なうことになり、こ
れにより張力は一定で経過する。その結果、△h(i-1)
対応の△Si2’分のiスタンドの圧下位置調整(偏差除
去用圧下位置調整)により、高周波成分であれ低周波成
分であれ△h(i-1)原因のiスタンド出側の板厚偏差が
除去される。
【0030】ところで、ここまでに説明した板厚偏差制
御では、板幅B(i-1)が変動する場合それに関しての考
慮がなく、板幅B(i-1)が変動すると板厚が乱れる。
【0031】そこで本発明の好ましい実施例では、更
に、iスタンドの入側板幅B(i-1)を計測するととも
に、該iスタンドの入側板幅B(i-1)および入側板幅基
準値Bs(i-1)に基づいて入側板幅偏差B(i-1)−Bs(i-
1)対応の張力偏差△TR (i-1)を算出し、この分前記i
スタンドの圧下位置変更量を変更する。これを以下に説
明する。
【0032】(4) 板幅変動に対する張力変動の補償(図1
の「ΔTR(i-1)の算出」Ac5): (i-1)/iスタンド間の圧延材の板幅偏差△B(i-1)に対
して、該スタンド間張力は、 △TR(i-1)=K5・△B(i-1) ・・・(5) の変化を示す。すなわち板幅が変動すると張力が変動す
る。△B(i-1)=B(i-1)−Bs(i-1)であり、B(i-1)
は、(i-1)/iスタンド間の圧延材の板幅(測定値)、Bs
(i-1)は(i-1)/iスタンド間の圧延材の板幅基準値、K
5は係数である。そこで、上記(5)式に基づいて張力補正
値△TR(i-1)を算出し、板幅測定点(B(i-1))がiスタン
ドに到着する時刻 time iを算出し、該時刻 time i
に、iスタンドで上記△TR(i-1)分の圧下位置調整を行
なう。
【0033】以上の(1)〜(4)項の制御により、板厚と板
幅が同時に制御され、板厚と板幅の干渉が回避される。
本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の
実施例の説明より明らかになろう。
【0034】
【実施例】図1に本発明の一実施例を示す。この実施例
は、熱間仕上タンデム圧延の、#6スタンドおよび#7
スタンドに本発明を適用するものであり、上記説明中の
iを7とするものである。#6/#7スタンド間には、
圧延材の厚みを測定する板厚測定器Hd,幅B(i-1)を測
定する幅測定器Wd,圧延材の移動速度V(i-1)を測定す
る速度測定器Vdおよび圧延材の張力T(i-1)を測定する
張力測定器Tdが設置されており、コンピュ−タを主体
とする板厚制御装置RTCが、測定器Hd,Wd,Vdお
よびTdの測定値h(i-1),B(i-1),V(i-1)およびT(i
-1)、ならびに、各種目標値又は基準値および設定値
(以下これらを設定値等と称す)に基づいて、上記
(1)〜(4)項で述べた各種演算を行なって、#7ス
タンドの圧下装置に、圧下位置調整量ΔSi’を与え、
#6スタンドのロ−ル駆動装置に、ロ−ル周速度調整量
ΔVR(i-1)を与える。
【0035】すなわち、圧延材が所定短距離進行する毎
に、板厚制御装置RTCのV/F変換器(変換機能)V
FCが1個のパルスAを発生する。このパルスAが発生
する度に、板厚制御装置RTCは次の処理を行なう。
【0036】a. 検出値および設定値等(図1のRT
Cブロックに与えられる情報)を読込む; b. メモリM1,M2およびM3より、time i 前の
書込み値《ΔSi2’》,《△VR(i-1)》および《△T
R(i-1)》を読出す。《 》は、メモリM1,M2又はM
3に格納した、time i前の算出値を意味し、time i
の遅延を掛けた値を意味する。《 》の付かない値は現
在値である。
【0037】c. 下記(7)式で△Siを算出して#7ス
タンドの圧下装置に出力; △Si=(1)式による△Si1+《△Si2’》 =f(△T(i-1))+《△Si2’》 △T(i-1)=T(i-1)−Ts(i-1)−《△TR(i-1)》 =T(i-1)−Ts(i-1)−《K5・△B(i-1)》 ((5)式より) 従って、 △Si=f(△T(i-1)−《K5・△B(i-1)》)+《△Si2’》 =0.03(△T(i-1)−《K5・△B(i-1)》)+《△Si2’》 ・・・(7)。 d. メモリM2より読出した《△ R(i-1)》をi−1
スタンドのロ−ル駆動装置に出力; e. (6)式で圧延材の板厚h(i-1)を算出する; f. フィルタF1でΔSi2’を算出し、メモリM1に
書込む; g. フィルタF2で△VR(i-1)を算出し、△VR(i-1)
をメモリM2に書込む; h. (5)式で△TR(i-1)を
算出してメモリM3に書込む。
【0038】次に本実施例での、ΔSi2’および△V
R(i-1)を算出するフィルタF1およびフィルタF2にお
ける処理、すなわち(8)式および(10)式のF1i(s)((9)
式)およびF2i(s)((11)式)をより具体的に説明す
る。コンピュ−タ(RTC)でこれらの算出を行なうた
め、(9)式および(11)式は次の(9a)式および(11a)式のよ
うにデジタル化して表わす; F1i(z)= Ki(z)(1−Qi(z))(1/Grsi(z))(1/K2) ・・・(9a) F2i(z)= Ki(z)Qi(z)(1/Grvi(z))(hs(i-1)/Vs(i-1)) ・・・(11a) デジタル化された伝達関数の添字zは、サンプル時刻を
一つ進めることを表す演算子である。一般に連続系の伝
達関数(Ki(s),Grsi(s),Grvi(s))をデジタル化
するためには零次ホールド付きz変換という手法が用い
られる。例えば連続系の伝達関数が次のような時に、 Ki(s)= 0.8 ・・・(12) Grvi(s)= (9/105)×〔1600/(s2+40s+1600)〕 ×〔10000/(s2+60s+10000)〕×(0.015s+1) ・・・(13) Grsi(s)= (17.5s3+24990s2+133070s) /(s4+127s3+15384s2+598720s+7463700) ・・・(14) サンプルタイム20msでデジタル化された伝達関数は、 Ki(z)= 0.8 ・・・(12a) Grvi(z)= (1/105)×(1.99z3+4.68z2−0.0647z−0.35) /(z4−0.669z3+0.376z2−0.148z+0.135) ・・・(13a) Grsi(s)= (1.58z3−2.37z2+0.196z−0.586) /(z4−0.865z3+0.186z2−0.137z+0.079) ・・・(14a) となる。
【0039】(9)式,(11)式におけるQi(s)をディジタ
ル化したものQi(z)を低域通過特性を持つものとし、板
厚偏差の低周波成分をΔVR(i-1)で補償し、残りの成分
をΔSi2´で補償するように設計する。Qi(z)を例えば Qi(z)=0.1z/(z−0.9) ・・・(15) と選んだ場合のQi(z)の特性を図2に示す。
【0040】(13a),(14a),(15)式の数値例を(9a),(11
a)式に代入することで実施例のフィルタF1およびF2
のディジタル系での伝達関数が、 F1i(z)= 〔0.8(0.568z4−0.492z3+0.106z2−0.078z+0.045) /(z3−1.39z2+0.074z+0.33)〕×(1/K2) ・・・(16) F2i(z)= 8000(z5−0.669z4+0.376z3−0.148z2+0.135z)hs(i-1) ÷〔(1.99z4+2.89z3−4.23z2−0.29z−0.315)Vs(i-1)〕 ・・・(17) と求められる。
【0041】ところで、(17)式の分母多項式は単位円外
に根を持っているため不安定な制御システムをもたら
す。そこで実施例ではフィルタF2の伝達関数F2i(z)
を次のように設定した。すなわち、不安定な根をα(|
α|>1)とし、 F2i(z)=〔1/(z−α)〕×(安定な伝達関数) ・・・(18) と表す。この時、1/(z−α)の部分を公式を使って
次のように変形する; 1/(z−α)=〔−1/α(1−z/α)〕 =−(1/α)〔1+z/α+(z/α)2+・・・〕 ・・・(19) この和〔1+z/α+(z/α)2+・・・〕を適当な項で
打ち切りF2i(z)の近似F'2i(z)とする。実施例のF
2i(z)〔(17)式〕は、 F2i(z)={〔4000(z2−1.0316z+0.4493)(z2−0.3630z+0.3012)z〕 /〔(z+2.3288)(z+0.2842)(z−0.2657)(z−0.9)〕} ×〔hs(i-1)〕/〔Vs(i-1)〕 ・・・(20) と書き換えられα=−2.3288であり、近似を〔(z/
α)2〕の項で打ち切るものとするとF'2i(z)は、 F'2i(z)= {〔1−(z/2.3288)+(z2/2.32882)〕/2.3288} ×4000(z2−1.0316z+0.4493)(z2−0.3630z+0.3012)z /〔(z+0.2842)(z−0.2657)(z−0.9)〕×〔hs(i-1)〕/〔Vs(i-1)〕 ={(z7+0.934z6+3.30z5−5.42z4+5.13z3−2.25z2+0.73z) /(z3−0.88z2−0.092z+0.068)} ×319hs(i-1)/Vs(i-1) ・・・(21) である。
【0042】図3に、フィルタF1((16)式),図4にフ
ィルタF2((21)式)の機能構成を示す。図3,図4中の
シフトレジスタは各サンプル時間毎にデータを転送す
る。図中の添字〔j〕はj番目のサンプリング点での値
であることを表す。フィルタF1は分子の次数が分母の
次数より1次((16)式)、F2は4次((21)式)高いために
〔j〕時点の板厚偏差がフィルタに入力された時点で、
計算されるフィルタ出力はそれぞれ〔j-1〕,〔j-4〕時
点でのものである。フィルタF1については図1に示す
メモリM1において1サンプリング分の遅れを補償し、
フィルタF2についてはメモリM2において4サンプル
分の遅れを補償する。すなわち、メモリM1の遅延時間
は大要では〔j〕時点で検出された板厚を有する部分が
iスタンドに到達する時間 time iであるが、厳密には
上述の1サンプリング分の遅れを補償するように time
i-(1サンプリング時間)とする。フィルタF2につい
ても同様に、フィルタF2の出力はメモリM2において
time i-(4サンプリング時間)遅延されてi-1スタン
ドのロール周速度制御系に出力される。
【0043】図5に、以上に説明したフィルタ1および
フィルタF2の処理を施した場合(実線)と、フィルタ
F1およびフィルタF2を省略した場合(点線)の、i
スタンド(#7スタンド)入側板厚偏差の除去率を示
す。図5に示すグラフの横軸は、圧延材が移動すること
によりiスタンド入側で観測される板厚変動の角周波数
であり、縦軸はiスタンド出側での板厚変動低減比
(x)の常用対数値20logxを示す。フィルタ処理F1,
F2を施すことにより、スキッドマーク原因の板厚偏差
の除去ならびにロール偏芯原因の板厚偏差の除去がより
効果的に行なわれることが分かる。
【0044】
【発明の効果】i−1/iスタンド間張力T(i-1)が一
定に維持され、i−1スタンド出側板厚偏差Δh(i-1)
対応の△Si2’分のiスタンド圧下位置調整により、ス
キッドマ−ク原因ならびにロ−ル偏心原因の板厚偏差が
除去され、特に、△Si2’はフィルタ処理によりiスタ
ンドの圧下系の伝達特性(機械的な遅れ)を補償する値
となっているので、その分板厚偏差が更に抑制される。
△VR(i-1)分のi−1スタンドのロ−ル周速度の修正
が、△Si2’の調整による張力変動を相殺する。この△
R(i-1)もフィルタ処理によりiスタンドの駆動系の伝
達特性(機械的な遅れ)を補償する値となっているの
で、その分板厚偏差が更に抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を一態様で実施する板厚制御装置RT
Cの処理機能をブロック区分で示すブロック図である。
【図2】 図1に示すフィルタ1,2の構成要素Qi(z)
の低域通過特性を示すグラフである。
【図3】 図1に示すフィルタ1の機能構成を示すブロ
ック図である。
【図4】 図1に示すフィルタ2の機能構成を示すブロ
ック図である。
【図5】 圧延材の移動によるiスタンド入側での板厚
変動角速度(横軸)に対するiスタンド出側への板厚変
動伝達増幅率を示すグラフであり、実線は本発明を実施
した場合を点線は実施しない場合を示す。
【図6】 従来のタンデム圧延設備の一例(熱延)を示
すブロック図である。
【図7】 従来のタンデム圧延設備の一例(冷延)を示
すブロック図である。
【図8】 図7に示すタンデム圧延設備の張力制御系の
機能を示すブロック図である。
【符号の説明】
HSC(i),HSC(i+1),HSC(i+2):板厚・板幅・
張力制御装置 TC(i),TC(i+1)、TC(i+2):張力制御装置 Hd:板厚測定器 Wd:板幅測
定器 Vd:圧延材速度測定器 Td:張力測
定器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B21B 37/16 - 37/20

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】タンデム圧延機のスタンド間張力を一定に
    保ち、かつスタンド間に入る単位時間あたりの圧延材の
    質量と当該スタンド間から送り出される単位時間あたり
    の圧延材の質量が等しくなるようにスタンドのロール周
    速度を制御するタンデム圧延機の圧延制御方法におい
    て、 i−1スタンドとiスタンドの間の圧延材の張力T(i-
    1)及び圧延材速度V(i-1)を計測し、さらにi−1スタ
    ンド出側板厚h(i-1)を測定あるいはゲージメータ式で
    算出し、 目標張力に対する検出張力T(i-1)の差△T(i-1)を実質
    上零とするためのiスタンドの圧下位置変更量ΔSi1を
    算出してその分iスタンドの圧下駆動手段により該スタ
    ンドの圧下位置を修正すると共に、 i−1スタンド出側での目標板厚hs(i-1)に対するi−
    1スタンド出側板厚h(i-1)の偏差△h(i-1)=h(i-1)
    −hs(i-1)によるiスタンド出側の板厚偏差を低減する
    ためのiスタンドの圧下位置変更量△Si2ならびに△h
    (i-1)を実質上零とするためのi−1スタンドのロール
    周速変更量△VR1(i-1)を算出して下記圧下位置変更量
    △Si2’およびロール周速変更量△VR (i-1)を算出
    し、 圧延材速度V(i-1)に基づいて前記△h(i-1)を有する部
    分の圧延材がiスタンドに到達する時刻に、iスタンド
    の圧下駆動手段により該スタンドの圧下位置を圧下位置
    修正量△Si2’だけ修正し、かつ、i−1スタンドのロ
    ール周速をロール駆動手段によりロール周速変更量△V
    R (i-1)だけ前記時刻に修正する、ことを特徴とする圧
    延制御方法; △Si2’=F1i (s)△Si2 ・・・(8) F1i (s)=Ki(s)(1−Qi(s))(1/Grsi (s))(1/K2) ・・・(9) △VR (i-1)=F2i (s)△VR1(i-1) ・・・(10) F2i (s)=Ki(s)Qi(s)(1/Grvi (s))(hs(i-1)/Vs(i-1))・(11) Ki(s):iスタンドに入側板厚偏差△h(i-1)が加わっ
    た場合それがiスタンド出側板厚偏差△hiに現われる
    伝達関数 s:ラプラスの演算子 Qi(s):任意の安定な伝達関数 Grsi (s):iスタンドの圧下変更△Siから△hiへの伝
    達関数 K2:定数又は−Q(塑性係数)/Mi (iスタンド剛性係
    数) Grvi (s):i−1スタンドの周速変更△VR (i-1)から
    iスタンドの出側板厚変化△hiへの伝達関数 Vs(i-1):i−1スタンド出側での圧延材目標速度。
  2. 【請求項2】iスタンドの入側板幅B(i-1)を計測する
    とともに、該iスタンドの入側板幅B(i-1)および入側
    板幅基準値Bs(i-1)に基づいて入側板幅偏差B(i-1)−
    Bs(i-1)対応の張力偏差△TR (i-1)を算出し、この分
    前記iスタンドの圧下位置変更量を変更する、請求項1
    記載の圧延制御方法。
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