JP3299162B2 - タンデム圧延機のスリップ防止方法および制御装置 - Google Patents
タンデム圧延機のスリップ防止方法および制御装置Info
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Description
制御を行なうタンデム圧延機に係わり、特にスリップの
検出と防止方法に関する。
ム圧延機では、作業ロールの交換時期を長くして生産効
率を向上させるために、各圧延機を最適かつ安定に運用
しながら出側板厚を一定値に制御するように、スケジュ
ール計算によって圧延荷重や入側、出側張力を設定して
いる。しかし、圧延油の濃度やロール表面の粗度の経時
変化、圧延材料表面の粗度のばらつき等により摩擦係数
が変化するため、セットアップによる設定値のままで
は、作業ロールと板との間でスリップを生じるなどの圧
延異常の現象が発生する。
による板厚制御を導入するシステムが普及し、この場合
に張力制御も厳密に実施される。このシステムでは、各
スタンドの板厚と張力を常に設定値に合わせようとする
ため、摩擦係数の変化に対する吸収代が小さくなり、ス
リップの発生頻度が高まっている。
リップの発生を見つけると、当該圧延機の摩擦係数を高
めるためにロール速度を下げ、次にスリップが発生しに
くい荷重に上げるためロールギャップを閉じる処置を
し、それでもスリップが回避できない場合にはラインを
停止してロールを交換していた。
を導入するタンデム圧延システムにおいては、スリップ
の発生する頻度が高く、ロールの生産可能限界が短くな
っている。また、板厚制御はマスフロー一定則に従い上
流のロール速度を修正するが、スリップが発生した場合
は板厚が変化しないために、板厚制御としては更に速度
を修正してスリップを増幅させてしまうという問題点が
あった。さらに、操作員によるロールギャップの修正と
張力制御が干渉してしまうために、板厚制御によるスリ
ップの増幅を抑制することは不可能であった。
度を用いた板厚制御でスリップの発生を速やかに検出
し、かつ、スリップの検出時に板厚制御を再開できるス
ケジュールに修正する、タンデム圧延機の制御方法と装
置を提供することにある。
機のスタンド毎に入側速度、入側板厚、出側速度の実績
値を基にマスフロー一定則に従ってマスフロー出側板厚
推定値を求め、入側板厚の実績値と板厚制御で修正する
上流スタンド(i−1)への速度指令から制御結果出側
板厚推定値を求め、前記マスフロー出側板厚実績値と前
記制御結果出側板厚推定値のそれぞれについて所定演算
周期(板厚制御周期の整数倍)による今回値と前回値の
偏差であるマスフロー出側板厚推定値変更量と制御結果
出側板厚推定値変更量を求め、それら2つの変更量間の
偏差が所定値を越えるときに、圧延機内でのスリップ発
生を検出することを特徴とする。
(i)と下流スタンド(i+1)のそれぞれで、前記変
更量間の偏差が所定値を越えているときに当該スタンド
(i)でスリップが発生していると判定する。
発生を検出すると、その板厚制御を中断し、圧延スケジ
ュールを自動修正してスリップを回避する。すなわち、
入側および/または出側の張力設定値を修正し、ロール
ギャップを用いた張力制御により張力を変更(結果とし
て圧延荷重を変更)し、板厚制御を再開できる状態に当
該スタンドの圧延スケジュールを修正することを特徴と
する。
板厚制御をロール速度を修正することで行なう場合に、
スリップが即座に検出できる。また、スリップ検出時に
当該スタンドの板厚制御を中断して、圧延スケジュール
を自動修正するので、スリップを回避した板厚制御の再
開が安全かつ速やかに実現できる。この結果、全スタン
ドで板厚制御を実施するシステムで、作業ロールの交換
頻度が少なくなり、タンデム圧延設備の生産効率を向上
できる。
ンジミアタンデム圧延機へ適用した例を用いて詳細に説
明する。
制御システムを示す構成図である。タンデム圧延設備1
00は複数のスタンド101−1〜4により構成され
る。被圧延材200は入側コイルとして準備され、タン
デム圧延機の入側から各スタンド101の上下作業ロー
ル110−1〜4の間を通過することで圧延される。
01には作業ロール速度を指令値に一致させるように制
御する速度制御装置120、作業ロール間のロールギャ
ップを指令値に一致させるように制御する圧下制御装置
121を設けている。また、各スタンド間には入側/出
側の板速度を検出する板速計124、入側/出側板厚を
検出する板厚計125、各スタンド間の入側/出側張力
(スタンド間張力)を検出する張力計126を設置して
いる。
定した張力実績値が設定値となるように圧下制御装置1
21を介して当該スタンドのロールギャップを制御する
張力制御部123と、圧延機の入側に設置した板厚計1
25で測定した入側板厚実績値と入側、出側に設置した
板速計124で測定した入側板速度及び出側板速度から
圧延機直下のマスフロー出側板厚推定値hmを(1)式
で計算し、それ用いて出側板厚実績値が設定値となるよ
うに速度制御装置120を介して前段スタンドの速度を
制御する板厚制御部122をそれぞれ設けている。な
お、本実施例ではサンプリング周期毎に、圧延機出側に
設置した板厚計125で測定した板厚実績値hxを基に
出側板厚適応修正係数ηを(2)式で求め、マスフロー
出側板厚推定値hmを修正している。
度、VD:出側板速度、kadp:適応修正ゲインであ
る。また、hm(x)は、圧延機直下のマスフロー出側板
厚推定値hmの板厚部が出側板厚計直下に到達するまで
をトラッキングして求めた推定値である。
状態によっては張力制御部で前段スタンドの速度を制御
し、板厚制御部で当該スタンドのロールギャップを制御
する構成もある。
の入側コイルの情報と製品仕様により、圧延モデル13
1に基づくスケジュール計算を行ない、製品を安定にか
つ効率良く生産するための各スタンドの出側板厚、入側
/出側張力の目標値を決定し、板厚制御部122及び張
力制御部123に出力する。
止回路部150を追加し、各スタンドの板厚制御部12
2から速度制御装置120に送られる板厚制御指令より
推定した板厚変更推定量ΔhE を求め、上記のマスフロ
ー出側板厚推定値hm の変化量Δhm との偏差を求め、
偏差が一定値以上であればスリップと判定する。そし
て、スリップを検出した場合は即座に当該スタンドの板
厚制御を中断し、入側もしくは出側の張力設定値を修正
することで、ロールギャップを変更する張力制御部12
3によって張力を変更し(結果として圧延荷重を変
更)、板厚制御を再開できる状態に当該スタンドの圧延
スケジュールをダイナミックに修正する。
示す。スリップ防止回路部150は、マスフロー出側板
厚推定値変化量演算部151、板厚変更推定量演算部1
52、スリップ判定部153及び張力設定値変更部15
4から構成される。
51は、板厚制御部122で計算されるマスフロー出側
板厚推定値hmを基に、板厚制御周期のn倍(n=1〜
10)の演算周期(例えば、200ミリ秒)で数2により
変化量Δhm(k)を計算する。
回演算値、hm(k−1):マスフロー出側板厚推定値h
mの前回演算値である。
わえられた後の圧延機直下の制御結果出側板厚推定値h
mcを演算し、その演算結果に基づいて出側板厚変更推定
量Δhmc(k)を演算する。
る板厚制御出力の速度修正指令は、基準速度指令VREF0
i-1に対する相対速度補正指令%ΔVREFi-1とする。速
度制御装置120の応答を一次遅れで近似し、時定数を
Tnとする%ΔVREFi-1と、上流スタンド速度推定値V
FBE は数3で近似できる。
*VREF0i-1*%ΔVREFi-1 ここで、t:演算周期Δt(板厚制御周期)毎の今回計
算値を示し、また、VFBEi-1(t):上流スタンド速度推
定値の今回演算値、VFBEi-1(t-1):前回演算値、C=e
xp(Δt/Tn)、VREF0i-1:上流スタンドの基準速度指
令、%ΔVREFi-1:上流スタンドに対する相対速度補正
指令である。
度推定値VFBE を用いて数4により計算する。なお、出
側板厚適応修正係数ηcvはサンプリング周期毎に計算
し、速度変化に対しても学習する。
ゲインである。
出側板厚推定変更量Δhmc(k)を数5によって計算す
る。
演算値、hmc(k-1):制御結果出側板厚推定値hmcの前
回演算値である。
ると、上流スタンドi−1のロール速度指令%ΔVREFi
-1により、スタンドiの入側、出側の板速が共に変化す
る。しかし、iスタンドの制御結果出側板厚推定値hmc
が変化するのに対し、マスフロー出側板厚推定値hmは
変化しないため、両者の間に誤差が生じる。下流のi+
1スタンドに関しても同様で、iスタンドのロール速度
指令に対し実際の出側板速は変化せず、i−1スタンド
のロール速度指令の変化に対して変化するため、i+1
スタンドの制御結果出側板厚推定値とマスフロー出側板
厚推定値の間に誤差が発生する。
マスフロー出側板厚推定値変化量演算部151及び板厚
変更推定量演算部152でそれぞれ求めた各スタンド毎
のΔhm(k)、Δhmc(k)を用いて、iスタンドの誤差
%Erroiを数6により計算する。
ップ発生の候補スタンドである。しかし、上記の現象か
らiスタンドの誤差はi−1スタンドのスリップによっ
ても発生するので、このとき、i+1スタンドも|%E
rroi+1|>εi+1であれば、スリップがiスタンドで発
生したと判定できる。
ップを検出すると、板厚制御部122に対しiスタンド
の板厚制御中断指令を出力する。
誤差限界に相当し、ライン速度現在値に対応した圧延条
件(先進率の変化率等)で誤差限界も変化するため、ラ
イン速度と加減速率現在値に応じて可変とする。
部154はスリップを解消して板厚制御を再開できるよ
うに、入側/出側張力の設定値変更量を張力制御部12
3に設定し、圧延荷重を変更する。なお、張力設定値変
更部154における入側/出側張力の上下限値はセット
アップ制御部130から与えられる。
すフロー図である。この処理はiスタンドのスリップ検
出で起動され、主としてスリップ防止回路部150によ
り実行される。
101)、iスタンド入側張力設定値を一定レートで減
少する(s102)。次に、iスタンドの板厚制御を再
開して(s103)、スリップが解消したか判定し(s
104)、解消した場合には入側張力設定値をその時点
の値で固定する(s105)。スリップが解消しない場
合は、入側張力が下限値に達したか判定し(s10
6)、下限値に達していなけば処理s101戻って処理
を繰り返す。
達していれば、次に出側張力を一定レートで増加し(s
202)、スリップが解消したか判定する(s10
4)。スリップが解消した場合には出側張力設定値をそ
の時点の値で固定し(s205)、板厚制御を本格的に
再開する。スリップが解消しない場合は、処理s202
に戻って処理を繰り返す。その結果、出側張力が上限値
に達してもスリップを解消できない場合は、ラインを停
止する指令を速度制御部に与える(s207)。
タンドにおける板厚制御をロール速度を修正することで
行なう場合に、スリップが速やかに検出できる。また、
スリップ検出時に当該スタンドの板厚制御を中断し、圧
延スケジュールを自動修正するので、スリップを回避し
た板厚制御の再開が安全かつ速やかに実現できる。この
結果、全スタンドで板厚制御を実施するタンデム圧延設
備のロール交換頻度を低減でき、生産効率を向上できる
効果がある。
成図。
図。
順を示したフローチャート。
4スタンド、110−1〜4…上下作業ロール、120
…速度制御装置、121…圧下制御装置、122…板厚
制御部、123…張力制御部、124…板速計、125
…板厚計、126…張力計、130…セットアップ制御
部、131…圧延モデル、150…スリップ防止回路
部、151…マスフロー出側板厚推定値変化量演算部、
152…板厚変更推定量演算部、153…スリップ判定
部、154…張力設定値変更部、200…被圧延材。
Claims (6)
- 【請求項1】 上流スタンドの速度を修正することによ
り当該スタンドの出側板厚制御を行ない、当該スタンド
のロールギャップを修正することにより張力制御を行な
うタンデム圧延機において、 スタンド毎に入側速度、入側板厚、出側速度の検出値を
基に、マスフロー一定則に従って演算したマスフロー出
側板厚推定値の変化量と、上流スタンド(i−1)への
速度指令を基に制御後の出側板厚を演算した制御結果出
側板厚推定値の変化量を求め、それら2つの変化量の偏
差から圧延機内でのスリップ発生の有無を判定し、当該
スタンド(i)スリップ発生を検出したときにその板厚
制御を中断することを特徴とするタンデム圧延機のスリ
ップ防止方法。 - 【請求項2】 請求項1において、 前記偏差が、当該スタンド(i)及び下流スタンド(i
+1)でそれぞれ所定値を越えるとき、当該スタンド
(i)でのスリップ発生を検出することを特徴とするタ
ンデム圧延機のスリップ防止方法。 - 【請求項3】 請求項1または2において、 スリップ発生を検出した当該スタンド(i)に対し、そ
の圧延荷重を修正することを特徴とするタンデム圧延機
のスリップ防止方法。 - 【請求項4】 請求項3において、 前記圧延荷重の修正は、スリップ発生を検出した当該ス
タンド(i)の入側および/または出側張力の設定値を
修正する張力制御を用いて行なうことを特徴とするタン
デム圧延機のスリップ防止方法。 - 【請求項5】 各スタンドの入側に板厚計、板速計、出
側に板速計を有し、全スタンドに速度の修正による板厚
制御手段とロールギャップの修正による張力制御手段を
備えるタンデム圧延機の制御装置において、 入側板厚、入側板速度及び出側板速度の各実績値からマ
スフロー出側板厚推定値を計算し、該推定値を基に出側
板厚が設定値となるように修正する速度制御指令を出力
して上流スタンドの速度を制御するように、前記板厚制
御手段を構成すると共に、 前記マスフロー出側板厚推定値の今回値と前回値からマ
スフロー出側板厚推定値の変化量を演算する機能と、入
側板厚実績値と前記速度制御指令から演算した上流スタ
ンド速度推定値を基に制御結果出側板厚推定値を求め、
その今回値と前回値から制御結果出側板厚推定値の変化
量を演算する機能と、これら2つの変化量の偏差が所定
値を越えているとき圧延機内でのスリップの発生を検出
する機能と、を有するスリップ検出手段を設けたことを
特徴とするタンデム圧延機の制御装置。 - 【請求項6】 請求項5において、 前記スリップの発生が検出された当該スタンドの板厚制
御を中断し、圧延スケジュールを自動修正してスリップ
を回避するスリップ防止手段を設けたことを特徴とする
タンデム圧延機の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00577998A JP3299162B2 (ja) | 1998-01-14 | 1998-01-14 | タンデム圧延機のスリップ防止方法および制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH11197725A JPH11197725A (ja) | 1999-07-27 |
JP3299162B2 true JP3299162B2 (ja) | 2002-07-08 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP00577998A Expired - Fee Related JP3299162B2 (ja) | 1998-01-14 | 1998-01-14 | タンデム圧延機のスリップ防止方法および制御装置 |
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JP (1) | JP3299162B2 (ja) |
-
1998
- 1998-01-14 JP JP00577998A patent/JP3299162B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH11197725A (ja) | 1999-07-27 |
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