JP3947116B2 - 連続圧延機の走間板厚変更装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、連続圧延機の走間板厚変更装置に関し、特に与えられた目標板厚に向かって変化する体積流量を圧下補償制御により動的に速度補償する、安定した走間板厚変更制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の連続圧延機の走間板厚変更装置は、圧延材の材質やサイズ、圧延温度などから走間板厚変更前後の各スタンドにおける出側板厚、圧延速度、ロールギャップ、圧延荷重、圧延負荷などを圧延前に予め計算して、各スタンドに設定させておく。圧延を開始し、圧延材の板厚変更開始点が各スタンドに到達した時点で、各スタンドの圧下位置及びロール速度を順次変更開始させ、圧延材の板厚変更終了点に到達した時点に、変更開始された圧下位置及びロール速度が設定値になるように変更され、圧延中において異なる板厚の製品を製造する。
しかし板厚変更開始から終了に至る過程で、常に体積流量が設定どおりに保持されれば問題は生じないが、実際上は板厚誤差が生じる為、体積流量を一定に保つ為には、ロール速度の変更に際し、設定による変更に加え、動的な修正を行わなければ安定して圧延することが出来ない。従って、従来の走間板厚変更では変更量の制約が大きかった。
【０００３】
従って、従来の連続圧延機の走間板厚変更装置では、板厚の変更開始点が第ｉスタンドに到達してから、変更終了点が第ｉスタンドを通過するまでの全過程における圧延機全スタンドの状態を一つのステージとし、ステージ番号を管理しながら、ステージ進捗率を計算する。また、各スタンドにおける板厚設定変更量及び速度設定変更量に対応したステージ進捗率を乗算し、スタンド毎に全ステージ分の総和を計算することにより各スタンドの板厚及びロール速度の変更指令値を求めている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２９３５０８号公報（第９頁、第３図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の連続圧延機の走間板厚変更装置は以上のように、板厚とロール速度との両方が目標値として与えられており、その目標値に向けて制御する為、温度の不均一などの要因により板厚の変更に誤差が生じた場合には、体積流量を一定に保持できないという問題があった。また、板厚誤差が大きくなってくると圧延の安定性に問題が生じる。また、スタンド間張力が一定にならない為、圧延の安定性に支障の無い小さな板厚誤差でも板幅精度などに影響を与えるという問題点があった。
【０００６】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、走間板厚変更開始から終了までの間に、外乱などによって板厚の目標値と実績値との乖離が生じても、体積流量を一定に保ち、安定して圧延することのできる連続圧延機の走間板厚変更装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る連続圧延機の走間板厚変更装置は、圧延材の搬送方向に沿って複数の圧延機を連続的に配列し、複数の圧延機によって圧延材を圧延しながら、各圧延機の出側板厚およびロール速度を変更する連続圧延機の走間板厚変更装置であって、圧延材の板厚変更開始点が各圧延機に到達した時点で、あらかじめ設定された出側板厚の目標板厚、走間変更所要時間及び目標圧延荷重を出力するプロセス計算機と、走間変更所要時間の間に、出側板厚の実績板厚および圧延材に対する実績圧延荷重を目標板厚および目標圧延荷重に近づけていきながら、目標板厚指令値および目標圧延荷重指令値を出力する走間板厚変更制御装置と、目標板厚指令値および目標圧延荷重指令値に基づいて圧延機のロールギャップを制御し、出側板厚を目標板厚に調整するとともに、出側板厚調整中の実績板厚およびロールギャップを出力する自動板厚制御装置と、自動板厚制御装置により目標板厚に向けて制御されているときの実績板厚またはロールギャップに基づいて、板厚変更開始点が到達した圧延機よりも上流側または下流側の圧延機のロール速度を動的に変更する動的速度制御装置とを備えたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。図１は、この発明の実施の形態１を示す連続圧延機およびその走間板厚変更装置のブロック構成図であり、図２は、この発明の実施の形態１を示すレベル１コントローラ（走間板厚変更装置）内の各制御器を示すブロック構成図である。
図１において、連続圧延機１の各スタンド間にはルーパ２が配置され、圧延材３は図面右側から左側に搬送される。
センサが圧延材３の板厚変更開始点が圧延機入側まで来たことを感知すると、レベル２プロセス計算機４は、制御情報をレベル１コントローラ５へ送信する。レベル１コントローラ５は、送信された制御情報に基づいて各圧延機１を制御する。
このレベル２プロセス計算機４は、制御情報として、目標板厚、圧延荷重、ＦＧＣ時間（ロールギャップ、ロール速度を目標値にするための所要時間）、制御パラメータをレベル１コントローラ５に出力する。
【０００９】
図２において、レベル１コントローラ５は、走間板厚変更制御（ＦＧＣ）装置５１と、自動板厚制御（ＡＧＣ）装置５２と、動的速度制御（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｐｅｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ）装置５３とにより構成される。
板厚変更開始点が各スタンドを通過したという信号をレベル２プロセス計算機４が受信し、制御情報を出力すると、レベル１コントローラ５は、制御情報の入力タイミングで各圧延機を制御するために、各スタンドで板厚変更開始点が通過する毎にＦＧＣ装置５１が働く。
ＦＧＣ装置５１は、ＡＧＣ装置５２を経てロールギャップを制御させる。また、動的速度制御装置５３を経てロール速度を制御させる。この３つの装置によって、走間板厚変更の機能を実現する。
【００１０】
走間板厚変更制御中のロールギャップはレベル１コントローラ３のＡＧＣ装置５２に格納されたＡＧＣコントロールアルゴリズムを適用して制御される。ＦＧＣ装置５１は、前材の目標板厚から次材の目標板厚への遷移に合わせてＲＡＭＰ機能によって変更された実績圧延荷重Ｆと、目標板厚ｈｔａｒｇｅｔとを出力し、ＡＧＣ装置５２は、実績圧延荷重Ｆと目標板厚ｈｔａｒｇｅｔとを入力信号として用いる。
なお、ＲＡＭＰ機能とは、前材の目標板厚から次材の目標板厚への遷移に合わせて目標板厚と圧延荷重とを変更させていく機能である。
【００１１】
板厚変更開始点が対象スタンドに到達した時点で、ＦＧＣ装置５１は、ＡＧＣ装置５２への圧延荷重の入力信号を、前材における最終実績圧延荷重の値から、レベル２プロセス計算機セットアップモデルによって計算された次材の目標圧延荷重に変更する。なお、目標圧延荷重は予めレベル１コントローラ３に設定される。
また、目標圧延荷重の変更と同時に、ＦＧＣ装置５１は、ＡＧＣ装置５２への目標板厚の入力信号を、前材の目標板厚から次材の目標板厚に変更する。
ＡＧＣ装置５２は、変更された目標圧延荷重および目標板厚に基づいて、ロールギャップΔＳを変化させる。
【００１２】
走間板厚変更制御中のロール速度はレベル１コントローラ５の動的速度制御装置５３により制御される。
動的速度制御装置５３の入力信号である板厚またはロールギャップの変化により、結果として動的速度制御装置の出力であるロール速度ΔＶが、スタンド間の体積流量を一定に保つように変化する。
【００１３】
実施の形態２．
図３は、５基の圧下装置を有する連続圧延機において、第３スタンドを板厚変更点が通過する場合の、レベル１コントローラ５の制御の流れを示す説明図である。
なお、ここでは、各スタンドを図面右側から第１スタンド、第２スタンド、・・・、と称す。
また、この制御は、圧下装置の数や制御対象となるスタンドが変わっても同様に考えることが出来る。
なお、図３において、前述（図１参照）と同様のものについては、同一符号を付して詳述を省略する。
図３において、動的速度制御装置５３は、圧下補償制御（ＤＲＣ）装置５３１と、ルーパコントロール（Ｌｏｏｐｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）装置５３２と、ミルサクセッシブ制御（Ｍｉｌｌ Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）装置５３３とにより構成される。
【００１４】
本発明の走間板厚変更方法においては、板厚変更開始点が例えば第ｉスタンドに到達するとき、第ｉスタンドの圧下変更を実施してレベル２プロセス計算機４に設定された目標値に向けて板厚の変更を行うと同時に、体積流量を保持する為のロール速度変更量を、レベル２プロセス計算機４の設定値ではなく、全てレベル１コントローラ側で計算された値で制御する。この変更は次のように実施される。
前述のように、レベル２プロセス計算機４は、レベル１コントローラ５が制御を行う為に必要な制御情報（ＦＧＣ時間、次材の製品板厚、次材の予測圧延荷重、制御パラメータ）を送信する。
【００１５】
ＦＧＣ装置５１は、板厚変更開始点が第ｉスタンドに到達した時点で、対象となるＡＧＣ装置５２に対し、レベル２プロセス計算機４から出力された次材の目標板厚と圧延荷重の予測値を与える。ＡＧＣ装置５２は、それまで板厚制御に使用していた前材の目標板厚と実績圧延荷重から、ＦＧＣ装置５１から出力された次材の目標板厚と予測圧延荷重に切り替え、ロールギャップを変更する。
但し切り替えに際しては、ＦＧＣ装置５１のＲＡＭＰ機能により、所定のＦＧＣ時間を要して、線形に目標値を遷移させながら変更を実行する。
ＡＧＣ装置５２はロールギャップを制御すると共に、動的速度制御装置５３の圧下補償制御（ＤＲＣ）装置５３１に、板厚変更開始点から変更終了点までに変化する実際の板厚となる実績板厚（ゲージメータ板厚）ｈＧＭ、圧下位置変更量や塑性係数変更量などを、動的速度制御装置５３が採用する方式に応じて出力する。
【００１６】
ＡＧＣ装置５２は、板厚変更開始点から変更終了点までの間に、実績板厚（ゲージメータ板厚）ｈＧＭ、圧下位置変更量、塑性係数変更量、圧延加重の実績値などの時々刻々の状態を逐次出力する。
動的速度制御装置５３は、板厚変更開始点より上流側のマスフロー（板厚×板速度）が変化するので、マスフローを一定にするために上流側の板速度を変更する。なお、下流側はまだ先行材の圧延が続いているので下流側の速度変更はしない。
ＡＧＣ装置５２から実績板厚（ゲージメータ板厚）ｈＧＭ、圧下位置変更量や塑性係数変更量などが出力されると、ＤＲＣ装置５３１は、これらに基づいてロール速度の修正量（現在のロール速度からの偏差分）を計算する。
【００１７】
また、ルーパコントロール装置５３２は、ルーパ２によって検出されたトルクに基づいて、スタンド間の板張力を計算して、ロール速度修正量を補償する。
例えば、第２〜３スタンド間のトルクが上がると、第２〜３スタンド間の板張力が上がる。ルーパコントロール装置５３２は、第２〜３スタンド間の板張力が上がると、第２スタンドのロール速度を少し落とすことにより（第３スタンドのロール速度は変更しない）、第２〜３スタンド間の板張力を下げる。
また、ＤＲＣ装置５３１で計算されたロール速度修正量に、ルーパコントロール装置５３２で補償されたロール速度修正量が更に加算され、ロール速度を制御するミルサクセッシブ制御装置５３３にロール速度の修正量を出力する。
【００１８】
ミルサクセッシブ制御装置５３３は、圧延材３の搬送速度バランスを変えないように上流側のスタンド速度を同時に同じ割合で変更させる。
例えば、第３スタンドの速度を仮に５％だけ落としたとする。第３スタンドだけ落とすとそのままでは第２〜３スタンド間の板張力が緩んでしまいバランスがとれなくなってしまうので、同時に第２、第１スタンドの速度も５％ずつ落とすことが必要であり、この速度制御を行う。
このように、ルーパコントロール装置５３２は、常に板張力をモニタリングしてロール速度を調整し、ミルサクセッシブ制御装置５３３により各スタンドのロール速度を制御することにより、マスフローバランスのとれた操業を可能にしている。
【００１９】
このように、この一連の動作を板厚変更開始点から終了点に至るまでの、走間板厚変更制御方法に適用することにより、ロール速度はセットアップモデルによる設定計算値を必要とせずに、実績誤差も含め、ダイナミック（動的）に決定することができる。
また、動的に速度を逐次修正することにより、安定した操業が得られ、走間板厚変更開始から終了までの間に、外乱などによって板厚の目標値と実績値との乖離が生じても、体積流量を一定に保ち、安定して圧延することができる。
また、これらの装置による、一連の動作を板厚変更開始点から終了点に至るまでの、板厚変更制御方法に適用することにより、速度制御系が安定し、従来に比べギャップ移動速度の応答性を上げることが出来、板厚変更時のテーパ部分を減少させることが出来る。従って歩留まりの向上が見込める。
また、速度制御系が安定することによって、従来に比べギャップ移動量を大きくすることが出来、より多彩に前材と次材の組み合わせを選ぶことが出来るようになる。
【００２０】
なお、上記では、板厚変更開始点が通過したスタンドの上流側のスタンドのロール速度を変更させたが、下流側を変更する方式も考えられる。最終スタンドを速度基準にして、それより上流側のスタンドのロール速度を、バランスを保つように変更する方法と、第１スタンドを速度基準にして、それより下流側のスタンドのロール速度を変更する方法と、どちらも行うことができる。本実施の形態では、最終スタンド速度基準で上流スタンドを変更する方法である。
【００２１】
実施の形態３．
図４は、この発明の実施の形態３を示すレベル１コントローラ（走間板厚変更装置）内の各制御器を示すブロック構成図である。
図４において、前述（図２参照）と同様のものについては、同一符号または符号の後に「Ａ」を付して詳述を省略する。
図４に示すように、動的速度制御装置５３Ａの圧下補償制御装置５３１におけるロール速度修正量の計算方法として、体積流量一定則に基づいて、板厚変動量からロール速度修正量を求める方式（Δｈ方式）を採用することが出来る。
これは従来、一定の目標板厚を保持する際の、速度修正量を計算する為に用いられてきた方式であるが、目標値を切り替えることにより、ＦＧＣ装置の一部として適用可能である。
この計算式は次の式（１）〜式（５）のようになる。
【００２２】
【数１】
【００２３】
ここで、Ｈｎ（ｔ）、ｈｎ（ｔ）、Ｖｎ（ｔ）はそれぞれ、時々刻々変化する、第ｎスタンドにおける入側板厚（前スタンドのゲージメータ板厚をトラッキングする）［ｍｍ］、出側板厚（ゲージメータ板厚）［ｍｍ］、ロール速度を表し、Ｈｎ、ｈｎ、Ｖｎはその基準値を表す。Ｈｎ、ｈｎは、板厚計によって計測された値あるいはゲージメータ式によって計算された値を用いる。
また、ΔＨｎ、Δｈｎ、ｒｎ、Ｃｎはそれぞれ、入側板厚偏差（＝現在値−Ｌｏｃｋ ＯＮ値）［ｍｍ］、出側板厚偏差（＝現在値−Ｌｏｃｋ ＯＮ値）［ｍｍ］、圧下率［−］、先進率係数（ｆ＝ｒｎ／Ｃｎ）［−］を示す。
本方式は理論的に導出された式であり、様々な外乱に対し有効である。走間変更は、一般に安定な圧延状態において実施されるので、走間変更する直前にロックオンして制御量や実績値をメモリに記憶させ、算出されたロール速度修正量に基づいて速度修正を行えば適切な制御が可能となる。
このように、板厚変動量からロール速度修正量を算出し、適切な制御を行うことができる。
【００２４】
実施の形態４．
図５は、この発明の実施の形態４を示すレベル１コントローラ（走間板厚変更装置）内の各制御器を示すブロック構成図である。
図５において、前述（図２参照）と同様のものについては、同一符号または符号の後に「Ｂ」を付して詳述を省略する。
図４に示すように、動的速度制御装置５３Ａの圧下補償制御装置５３１におけるロール速度修正量の計算方法として、ロールギャップの変動量にミル定数と塑性係数だけを考慮してロール速度修正量を求める方式（Δｓ方式）を採用することが出来る。
これは従来、一定の目標板厚を保持する際の、ロール速度修正量を計算する為に用いられてきた方式であるが、目標値を切り替えることにより、ＦＧＣ装置の一部として適用可能である。
この計算式は次の式（６）および式（７）のようになる。
【００２５】
【数２】
【００２６】
なお、Ｓｎ（ｔ）は、時々刻々変化する第ｎスタンドにおける圧下位置、Ｓｎはその基準値を表す。
また、Ｍｎはミル定数（設定値）［ｔｏｎ／ｍｍ］、
【数３】
は、塑性係数（設定値）［ｔｏｎ／ｍ］、ΔＳｎはロールギャップ偏差（＝現在値−Ｌｏｃｋ ＯＮ値）［ｍｍ］を示す。
前述の実施の形態３で示したΔｈ方式では圧延状態が十分に安定でない場合、ゲージメータ板厚の誤差が要因となり、真の板厚値が得られないケースがあり、極端な場合、速度修正量と極性が反転する可能性が生じる。これに対し本方式では、ロールギャップの変動量に対してロール速度修正量が決まる為、ロールギャップ変動量に対する必要速度修正量の極性は必ず一致する。本方式で制御を行うと、速度修正量の絶対値の厳密性は犠牲になるが、Δｈ方式に比し、安定した操業状態を得ることが可能となる。
【００２７】
実施の形態５．
図６は、この発明の実施の形態５を示すレベル１コントローラ（走間板厚変更装置）内の各制御器を示すブロック構成図である。
図６において、前述（図２参照）と同様のものについては、同一符号または符号の後に「Ｃ」を付して詳述を省略する。
上記実施の形態４では、圧下補償法制御装置５３１におけるロール速度修正量の計算方法として、ある基準からの圧下位置変更量から、第（ｎ−１）スタンドのロール速度修正量を演算するΔＳ方式圧下補償法について述べたが、ΔＳ方式圧下補償法のロール速度修正方法に、さらに入側板厚変動と圧延材の塑性係数変動とを考慮してロジックを改良する（改良型ΔＳ方式）。
改良型ΔＳ方式とその他の制御装置との関係は図６に示す通りである。
【００２８】
これにより前段圧延機の出側板厚が変動し、その変動によって引き起こされる第ｎ〜（ｎ＋１）スタンド間のマスフローバランス変動にも対応した第ｎスタンドのロール速度修正が可能となる。
また、圧延材の塑性係数が変化した場合の第ｎ〜（ｎ＋１）スタンド間のマスフローバランス変動に対しても、適切なロール速度修正が可能となり、安定な圧延が可能となる。
出側板厚変動ｈ（ｔ）を、ミル定数Ｍ、圧延材塑性係数Ｑ（ｔ）、圧下位置Ｓ（ｔ）、入側板厚Ｈ（ｔ）で表現すると以下の式（８）となる。
【００２９】
【数４】
【００３０】
式（８）を、ある基準値と、基準値からの変動とで表現すると、以下の式（９）および式（１０）となる。なお、式（９）および式（１０）において、Ｑ（ｔ）は、時々刻々変化する塑性係数、Ｑはその基準値を表す。
【００３１】
【数５】
【００３２】
式（９）の右辺の分母、分子を（Ｍ＋Ｑ）で割ると、以下の式（１１）となる。
【数６】
また、
【数７】
と考えて、テイラー展開し、ΔＱの二次微小項までで表現すると、以下の式（１２）となる。
【００３３】
【数８】
【００３４】
式（１２）より圧下量変動ΔＳ（ｔ）、入側板厚変動ΔＨ（ｔ）、圧延材塑性係数変動ΔＱ（ｔ）によって発生する出側板厚変動Δｈ（ｔ）は以下の式（１３）となる。
【００３５】
【数９】
ただし、Ｈ（ｔ）＝Ｈ＋ΔＨ（ｔ）、Ｓ（ｔ）＝Ｓ＋ΔＳ（ｔ）である。
【００３６】
式（１３）を式（１）に代入すると、以下の式（１４）となる。
【数１０】
【００３７】
式（１４）の第３、４項は先進率変動を入側板厚および出側板厚で表現した項である。これら先進率変動に関わる項は、上式第１、２項と比較して十分小さいので無視しても特に問題なく、以下の式（１５）のような速度修正則でも良い。
【数１１】
【００３８】
実施の形態６．
図７は、この発明の実施の形態６を示すレベル１コントローラ（走間板厚変更装置）内の各制御器を示すブロック構成図である。
図７において、前述（図２参照）と同様のものについては、同一符号または符号の後に「Ｄ」を付して詳述を省略する。
図７に示すように、圧下補償法制御装置５３１におけるロール速度修正量の計算方法として、上記実施の形態５に述べた改良型Δｓ方式を採用することが出来る。本方式の効果は実施の形態５で述べた通りであるが、前段スタンドの出側板厚変動、及び塑性係数変動の大きい走間板厚変更において、特にその効果は顕著に表れる。通常の圧延において、外乱などに起因して発生する板厚変動は、板厚制御効果もあり数１０μｍである。
【００３９】
一方、走間板厚変更時における板厚変更量は、圧延材が最も薄い最終スタンドにおいても２００μｍ程度動かすため、通常圧延時の板厚変動と比較して、一桁程度大きい。このことより、板厚制御系が動作している場合においては、上式の入側板厚の代わりに、走間板厚変更によって変更される板厚指令値を用いることができる。
また、圧延材塑性係数に関しても同様に、走間変更前後の圧延材塑性係数を用いて、先行材から後行材の塑性係数へ走間板厚変更パターンに合わせて変更させれば良い。この場合、式（１５）は以下の式（１６）〜式（１８）のようになる。
【００４０】
【数１２】
【００４１】
式（１６）において、上付文字＊は指令値、添え字Ａは先行材用にセットアップ計算にて計算された設定値である。
但し、走間板厚変更に適用する場合には、最も上流側のスタンドにおいて、先進率は大きく変化することは容易に予想できるため、このスタンドにおいては注意する必要がある。
式（１６）を導出する際、
【数１３】
という仮定を用いたが、ΔＱは下流スタンドほどその変化が大きくなるため、
【数１４】
の項(二次微小項)まで考慮してロール速度修正量を計算することが望ましいが、逆に上流スタンドでの塑性係数変動は小さいので無視しても特に問題はない。
【００４２】
入側板厚に関しては、ゲージメータ式などの板厚推定値あるいは板厚センサが設置されている場合、その計測値を用いても良い。
また、圧延材塑性係数に関しては、塑性係数を圧延荷重、入側板厚、出側板厚の関数として予めテーブル値として用意しておき、これを用いても良い。
また、次の式（１９）のようにして求めることも可能である。
【数１５】
【００４３】
圧下補償制御装置５３１は、走間変更時以外はΔＳ方式の圧下補償制御装置と同じ構成となるため、先行材圧延時から走間変更時を経て後行材圧延するまでの間で制御系を切り替える必要がなく、同方式のみでマスフローバランスを安定化することが可能となる。そのため、制御系切り替えに起因する誤差が発生しない。また、通常圧延時と走間変更時のための制御系を用意する必要がなくなるため、制御装置全体の構成が簡素化される。
また、全スタンドにおいて
【数１６】
を無視し、以下の式（２０）のように新たなに調整ゲインＧｈを導入しても良い。
【００４４】
【数１７】
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、圧延材の板厚変更開始点が各圧延機に到達した時点で、あらかじめ設定された出側板厚の目標板厚、走間変更所要時間及び目標圧延荷重を出力するレベル２プロセス計算機と、走間変更所要時間の間に、出側板厚の実績板厚および圧延材に対する実績圧延荷重を目標板厚および目標圧延荷重に近づけていきながら、目標板厚指令値および圧延荷重指令値を出力する走間板厚変更制御装置と、目標板厚指令値および圧延荷重指令値に基づいて圧延機のロールギャップを制御し、出側板厚を目標板厚に調整するとともに、出側板厚調整中の実績板厚およびロールギャップを出力する自動板厚制御装置と、自動板厚制御装置により目標板厚に向けて制御されているときの実績板厚またはロールギャップに基づいて、板厚変更開始点が到達した圧延機よりも上流側または下流側の圧延機のロール速度を動的に変更する動的速度制御装置とを備えたので、走間板厚変更開始から終了までの間に、外乱などによって板厚の目標値と実績値との乖離が生じても、体積流量を一定に保ち、安定して圧延することのできる連続圧延機の走間板厚変更装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１を示す連続圧延機およびその走間板厚変更装置のブロック構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１を示すレベル１コントローラ（走間板厚変更装置）内の各制御器を示すブロック構成図である。
【図３】 ５基の圧下装置を有する連続圧延機において、第３スタンドを板厚変更点が通過する場合の、レベル１コントローラの制御の流れを示す説明図である。
【図４】 この発明の実施の形態３を示すレベル１コントローラ（走間板厚変更装置）内の各制御器を示すブロック構成図である。
【図５】 この発明の実施の形態４を示すレベル１コントローラ（走間板厚変更装置）内の各制御器を示すブロック構成図である。
【図６】 この発明の実施の形態５を示すレベル１コントローラ（走間板厚変更装置）内の各制御器を示すブロック構成図である。
【図７】 この発明の実施の形態６を示すレベル１コントローラ（走間板厚変更装置）内の各制御器を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
１ 圧延機、スタンド、２ ルーパ、３ 圧延材、４ レベル２プロセス計算機、５ レベル１コントローラ、走間板厚変更装置、５１ 走間板厚変更制御（ＦＧＣ）装置、５２ 自動板厚制御（ＡＧＣ）装置、５３、５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃ、５３Ｄ 動的速度制御装置、５３１ 圧下補償制御（ＤＲＣ）装置、５３２ ルーパコントロール（Ｌｏｏｐｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）装置、５３３ ミルサクセッシブ制御（Ｍｉｌｌ Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）装置。
【発明の属する技術分野】
この発明は、連続圧延機の走間板厚変更装置に関し、特に与えられた目標板厚に向かって変化する体積流量を圧下補償制御により動的に速度補償する、安定した走間板厚変更制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の連続圧延機の走間板厚変更装置は、圧延材の材質やサイズ、圧延温度などから走間板厚変更前後の各スタンドにおける出側板厚、圧延速度、ロールギャップ、圧延荷重、圧延負荷などを圧延前に予め計算して、各スタンドに設定させておく。圧延を開始し、圧延材の板厚変更開始点が各スタンドに到達した時点で、各スタンドの圧下位置及びロール速度を順次変更開始させ、圧延材の板厚変更終了点に到達した時点に、変更開始された圧下位置及びロール速度が設定値になるように変更され、圧延中において異なる板厚の製品を製造する。
しかし板厚変更開始から終了に至る過程で、常に体積流量が設定どおりに保持されれば問題は生じないが、実際上は板厚誤差が生じる為、体積流量を一定に保つ為には、ロール速度の変更に際し、設定による変更に加え、動的な修正を行わなければ安定して圧延することが出来ない。従って、従来の走間板厚変更では変更量の制約が大きかった。
【０００３】
従って、従来の連続圧延機の走間板厚変更装置では、板厚の変更開始点が第ｉスタンドに到達してから、変更終了点が第ｉスタンドを通過するまでの全過程における圧延機全スタンドの状態を一つのステージとし、ステージ番号を管理しながら、ステージ進捗率を計算する。また、各スタンドにおける板厚設定変更量及び速度設定変更量に対応したステージ進捗率を乗算し、スタンド毎に全ステージ分の総和を計算することにより各スタンドの板厚及びロール速度の変更指令値を求めている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２９３５０８号公報（第９頁、第３図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の連続圧延機の走間板厚変更装置は以上のように、板厚とロール速度との両方が目標値として与えられており、その目標値に向けて制御する為、温度の不均一などの要因により板厚の変更に誤差が生じた場合には、体積流量を一定に保持できないという問題があった。また、板厚誤差が大きくなってくると圧延の安定性に問題が生じる。また、スタンド間張力が一定にならない為、圧延の安定性に支障の無い小さな板厚誤差でも板幅精度などに影響を与えるという問題点があった。
【０００６】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、走間板厚変更開始から終了までの間に、外乱などによって板厚の目標値と実績値との乖離が生じても、体積流量を一定に保ち、安定して圧延することのできる連続圧延機の走間板厚変更装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る連続圧延機の走間板厚変更装置は、圧延材の搬送方向に沿って複数の圧延機を連続的に配列し、複数の圧延機によって圧延材を圧延しながら、各圧延機の出側板厚およびロール速度を変更する連続圧延機の走間板厚変更装置であって、圧延材の板厚変更開始点が各圧延機に到達した時点で、あらかじめ設定された出側板厚の目標板厚、走間変更所要時間及び目標圧延荷重を出力するプロセス計算機と、走間変更所要時間の間に、出側板厚の実績板厚および圧延材に対する実績圧延荷重を目標板厚および目標圧延荷重に近づけていきながら、目標板厚指令値および目標圧延荷重指令値を出力する走間板厚変更制御装置と、目標板厚指令値および目標圧延荷重指令値に基づいて圧延機のロールギャップを制御し、出側板厚を目標板厚に調整するとともに、出側板厚調整中の実績板厚およびロールギャップを出力する自動板厚制御装置と、自動板厚制御装置により目標板厚に向けて制御されているときの実績板厚またはロールギャップに基づいて、板厚変更開始点が到達した圧延機よりも上流側または下流側の圧延機のロール速度を動的に変更する動的速度制御装置とを備えたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。図１は、この発明の実施の形態１を示す連続圧延機およびその走間板厚変更装置のブロック構成図であり、図２は、この発明の実施の形態１を示すレベル１コントローラ（走間板厚変更装置）内の各制御器を示すブロック構成図である。
図１において、連続圧延機１の各スタンド間にはルーパ２が配置され、圧延材３は図面右側から左側に搬送される。
センサが圧延材３の板厚変更開始点が圧延機入側まで来たことを感知すると、レベル２プロセス計算機４は、制御情報をレベル１コントローラ５へ送信する。レベル１コントローラ５は、送信された制御情報に基づいて各圧延機１を制御する。
このレベル２プロセス計算機４は、制御情報として、目標板厚、圧延荷重、ＦＧＣ時間（ロールギャップ、ロール速度を目標値にするための所要時間）、制御パラメータをレベル１コントローラ５に出力する。
【０００９】
図２において、レベル１コントローラ５は、走間板厚変更制御（ＦＧＣ）装置５１と、自動板厚制御（ＡＧＣ）装置５２と、動的速度制御（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｐｅｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ）装置５３とにより構成される。
板厚変更開始点が各スタンドを通過したという信号をレベル２プロセス計算機４が受信し、制御情報を出力すると、レベル１コントローラ５は、制御情報の入力タイミングで各圧延機を制御するために、各スタンドで板厚変更開始点が通過する毎にＦＧＣ装置５１が働く。
ＦＧＣ装置５１は、ＡＧＣ装置５２を経てロールギャップを制御させる。また、動的速度制御装置５３を経てロール速度を制御させる。この３つの装置によって、走間板厚変更の機能を実現する。
【００１０】
走間板厚変更制御中のロールギャップはレベル１コントローラ３のＡＧＣ装置５２に格納されたＡＧＣコントロールアルゴリズムを適用して制御される。ＦＧＣ装置５１は、前材の目標板厚から次材の目標板厚への遷移に合わせてＲＡＭＰ機能によって変更された実績圧延荷重Ｆと、目標板厚ｈｔａｒｇｅｔとを出力し、ＡＧＣ装置５２は、実績圧延荷重Ｆと目標板厚ｈｔａｒｇｅｔとを入力信号として用いる。
なお、ＲＡＭＰ機能とは、前材の目標板厚から次材の目標板厚への遷移に合わせて目標板厚と圧延荷重とを変更させていく機能である。
【００１１】
板厚変更開始点が対象スタンドに到達した時点で、ＦＧＣ装置５１は、ＡＧＣ装置５２への圧延荷重の入力信号を、前材における最終実績圧延荷重の値から、レベル２プロセス計算機セットアップモデルによって計算された次材の目標圧延荷重に変更する。なお、目標圧延荷重は予めレベル１コントローラ３に設定される。
また、目標圧延荷重の変更と同時に、ＦＧＣ装置５１は、ＡＧＣ装置５２への目標板厚の入力信号を、前材の目標板厚から次材の目標板厚に変更する。
ＡＧＣ装置５２は、変更された目標圧延荷重および目標板厚に基づいて、ロールギャップΔＳを変化させる。
【００１２】
走間板厚変更制御中のロール速度はレベル１コントローラ５の動的速度制御装置５３により制御される。
動的速度制御装置５３の入力信号である板厚またはロールギャップの変化により、結果として動的速度制御装置の出力であるロール速度ΔＶが、スタンド間の体積流量を一定に保つように変化する。
【００１３】
実施の形態２．
図３は、５基の圧下装置を有する連続圧延機において、第３スタンドを板厚変更点が通過する場合の、レベル１コントローラ５の制御の流れを示す説明図である。
なお、ここでは、各スタンドを図面右側から第１スタンド、第２スタンド、・・・、と称す。
また、この制御は、圧下装置の数や制御対象となるスタンドが変わっても同様に考えることが出来る。
なお、図３において、前述（図１参照）と同様のものについては、同一符号を付して詳述を省略する。
図３において、動的速度制御装置５３は、圧下補償制御（ＤＲＣ）装置５３１と、ルーパコントロール（Ｌｏｏｐｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）装置５３２と、ミルサクセッシブ制御（Ｍｉｌｌ Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）装置５３３とにより構成される。
【００１４】
本発明の走間板厚変更方法においては、板厚変更開始点が例えば第ｉスタンドに到達するとき、第ｉスタンドの圧下変更を実施してレベル２プロセス計算機４に設定された目標値に向けて板厚の変更を行うと同時に、体積流量を保持する為のロール速度変更量を、レベル２プロセス計算機４の設定値ではなく、全てレベル１コントローラ側で計算された値で制御する。この変更は次のように実施される。
前述のように、レベル２プロセス計算機４は、レベル１コントローラ５が制御を行う為に必要な制御情報（ＦＧＣ時間、次材の製品板厚、次材の予測圧延荷重、制御パラメータ）を送信する。
【００１５】
ＦＧＣ装置５１は、板厚変更開始点が第ｉスタンドに到達した時点で、対象となるＡＧＣ装置５２に対し、レベル２プロセス計算機４から出力された次材の目標板厚と圧延荷重の予測値を与える。ＡＧＣ装置５２は、それまで板厚制御に使用していた前材の目標板厚と実績圧延荷重から、ＦＧＣ装置５１から出力された次材の目標板厚と予測圧延荷重に切り替え、ロールギャップを変更する。
但し切り替えに際しては、ＦＧＣ装置５１のＲＡＭＰ機能により、所定のＦＧＣ時間を要して、線形に目標値を遷移させながら変更を実行する。
ＡＧＣ装置５２はロールギャップを制御すると共に、動的速度制御装置５３の圧下補償制御（ＤＲＣ）装置５３１に、板厚変更開始点から変更終了点までに変化する実際の板厚となる実績板厚（ゲージメータ板厚）ｈＧＭ、圧下位置変更量や塑性係数変更量などを、動的速度制御装置５３が採用する方式に応じて出力する。
【００１６】
ＡＧＣ装置５２は、板厚変更開始点から変更終了点までの間に、実績板厚（ゲージメータ板厚）ｈＧＭ、圧下位置変更量、塑性係数変更量、圧延加重の実績値などの時々刻々の状態を逐次出力する。
動的速度制御装置５３は、板厚変更開始点より上流側のマスフロー（板厚×板速度）が変化するので、マスフローを一定にするために上流側の板速度を変更する。なお、下流側はまだ先行材の圧延が続いているので下流側の速度変更はしない。
ＡＧＣ装置５２から実績板厚（ゲージメータ板厚）ｈＧＭ、圧下位置変更量や塑性係数変更量などが出力されると、ＤＲＣ装置５３１は、これらに基づいてロール速度の修正量（現在のロール速度からの偏差分）を計算する。
【００１７】
また、ルーパコントロール装置５３２は、ルーパ２によって検出されたトルクに基づいて、スタンド間の板張力を計算して、ロール速度修正量を補償する。
例えば、第２〜３スタンド間のトルクが上がると、第２〜３スタンド間の板張力が上がる。ルーパコントロール装置５３２は、第２〜３スタンド間の板張力が上がると、第２スタンドのロール速度を少し落とすことにより（第３スタンドのロール速度は変更しない）、第２〜３スタンド間の板張力を下げる。
また、ＤＲＣ装置５３１で計算されたロール速度修正量に、ルーパコントロール装置５３２で補償されたロール速度修正量が更に加算され、ロール速度を制御するミルサクセッシブ制御装置５３３にロール速度の修正量を出力する。
【００１８】
ミルサクセッシブ制御装置５３３は、圧延材３の搬送速度バランスを変えないように上流側のスタンド速度を同時に同じ割合で変更させる。
例えば、第３スタンドの速度を仮に５％だけ落としたとする。第３スタンドだけ落とすとそのままでは第２〜３スタンド間の板張力が緩んでしまいバランスがとれなくなってしまうので、同時に第２、第１スタンドの速度も５％ずつ落とすことが必要であり、この速度制御を行う。
このように、ルーパコントロール装置５３２は、常に板張力をモニタリングしてロール速度を調整し、ミルサクセッシブ制御装置５３３により各スタンドのロール速度を制御することにより、マスフローバランスのとれた操業を可能にしている。
【００１９】
このように、この一連の動作を板厚変更開始点から終了点に至るまでの、走間板厚変更制御方法に適用することにより、ロール速度はセットアップモデルによる設定計算値を必要とせずに、実績誤差も含め、ダイナミック（動的）に決定することができる。
また、動的に速度を逐次修正することにより、安定した操業が得られ、走間板厚変更開始から終了までの間に、外乱などによって板厚の目標値と実績値との乖離が生じても、体積流量を一定に保ち、安定して圧延することができる。
また、これらの装置による、一連の動作を板厚変更開始点から終了点に至るまでの、板厚変更制御方法に適用することにより、速度制御系が安定し、従来に比べギャップ移動速度の応答性を上げることが出来、板厚変更時のテーパ部分を減少させることが出来る。従って歩留まりの向上が見込める。
また、速度制御系が安定することによって、従来に比べギャップ移動量を大きくすることが出来、より多彩に前材と次材の組み合わせを選ぶことが出来るようになる。
【００２０】
なお、上記では、板厚変更開始点が通過したスタンドの上流側のスタンドのロール速度を変更させたが、下流側を変更する方式も考えられる。最終スタンドを速度基準にして、それより上流側のスタンドのロール速度を、バランスを保つように変更する方法と、第１スタンドを速度基準にして、それより下流側のスタンドのロール速度を変更する方法と、どちらも行うことができる。本実施の形態では、最終スタンド速度基準で上流スタンドを変更する方法である。
【００２１】
実施の形態３．
図４は、この発明の実施の形態３を示すレベル１コントローラ（走間板厚変更装置）内の各制御器を示すブロック構成図である。
図４において、前述（図２参照）と同様のものについては、同一符号または符号の後に「Ａ」を付して詳述を省略する。
図４に示すように、動的速度制御装置５３Ａの圧下補償制御装置５３１におけるロール速度修正量の計算方法として、体積流量一定則に基づいて、板厚変動量からロール速度修正量を求める方式（Δｈ方式）を採用することが出来る。
これは従来、一定の目標板厚を保持する際の、速度修正量を計算する為に用いられてきた方式であるが、目標値を切り替えることにより、ＦＧＣ装置の一部として適用可能である。
この計算式は次の式（１）〜式（５）のようになる。
【００２２】
【数１】
ここで、Ｈｎ（ｔ）、ｈｎ（ｔ）、Ｖｎ（ｔ）はそれぞれ、時々刻々変化する、第ｎスタンドにおける入側板厚（前スタンドのゲージメータ板厚をトラッキングする）［ｍｍ］、出側板厚（ゲージメータ板厚）［ｍｍ］、ロール速度を表し、Ｈｎ、ｈｎ、Ｖｎはその基準値を表す。Ｈｎ、ｈｎは、板厚計によって計測された値あるいはゲージメータ式によって計算された値を用いる。
また、ΔＨｎ、Δｈｎ、ｒｎ、Ｃｎはそれぞれ、入側板厚偏差（＝現在値−Ｌｏｃｋ ＯＮ値）［ｍｍ］、出側板厚偏差（＝現在値−Ｌｏｃｋ ＯＮ値）［ｍｍ］、圧下率［−］、先進率係数（ｆ＝ｒｎ／Ｃｎ）［−］を示す。
本方式は理論的に導出された式であり、様々な外乱に対し有効である。走間変更は、一般に安定な圧延状態において実施されるので、走間変更する直前にロックオンして制御量や実績値をメモリに記憶させ、算出されたロール速度修正量に基づいて速度修正を行えば適切な制御が可能となる。
このように、板厚変動量からロール速度修正量を算出し、適切な制御を行うことができる。
【００２４】
実施の形態４．
図５は、この発明の実施の形態４を示すレベル１コントローラ（走間板厚変更装置）内の各制御器を示すブロック構成図である。
図５において、前述（図２参照）と同様のものについては、同一符号または符号の後に「Ｂ」を付して詳述を省略する。
図４に示すように、動的速度制御装置５３Ａの圧下補償制御装置５３１におけるロール速度修正量の計算方法として、ロールギャップの変動量にミル定数と塑性係数だけを考慮してロール速度修正量を求める方式（Δｓ方式）を採用することが出来る。
これは従来、一定の目標板厚を保持する際の、ロール速度修正量を計算する為に用いられてきた方式であるが、目標値を切り替えることにより、ＦＧＣ装置の一部として適用可能である。
この計算式は次の式（６）および式（７）のようになる。
【００２５】
【数２】
なお、Ｓｎ（ｔ）は、時々刻々変化する第ｎスタンドにおける圧下位置、Ｓｎはその基準値を表す。
また、Ｍｎはミル定数（設定値）［ｔｏｎ／ｍｍ］、
【数３】
前述の実施の形態３で示したΔｈ方式では圧延状態が十分に安定でない場合、ゲージメータ板厚の誤差が要因となり、真の板厚値が得られないケースがあり、極端な場合、速度修正量と極性が反転する可能性が生じる。これに対し本方式では、ロールギャップの変動量に対してロール速度修正量が決まる為、ロールギャップ変動量に対する必要速度修正量の極性は必ず一致する。本方式で制御を行うと、速度修正量の絶対値の厳密性は犠牲になるが、Δｈ方式に比し、安定した操業状態を得ることが可能となる。
【００２７】
実施の形態５．
図６は、この発明の実施の形態５を示すレベル１コントローラ（走間板厚変更装置）内の各制御器を示すブロック構成図である。
図６において、前述（図２参照）と同様のものについては、同一符号または符号の後に「Ｃ」を付して詳述を省略する。
上記実施の形態４では、圧下補償法制御装置５３１におけるロール速度修正量の計算方法として、ある基準からの圧下位置変更量から、第（ｎ−１）スタンドのロール速度修正量を演算するΔＳ方式圧下補償法について述べたが、ΔＳ方式圧下補償法のロール速度修正方法に、さらに入側板厚変動と圧延材の塑性係数変動とを考慮してロジックを改良する（改良型ΔＳ方式）。
改良型ΔＳ方式とその他の制御装置との関係は図６に示す通りである。
【００２８】
これにより前段圧延機の出側板厚が変動し、その変動によって引き起こされる第ｎ〜（ｎ＋１）スタンド間のマスフローバランス変動にも対応した第ｎスタンドのロール速度修正が可能となる。
また、圧延材の塑性係数が変化した場合の第ｎ〜（ｎ＋１）スタンド間のマスフローバランス変動に対しても、適切なロール速度修正が可能となり、安定な圧延が可能となる。
出側板厚変動ｈ（ｔ）を、ミル定数Ｍ、圧延材塑性係数Ｑ（ｔ）、圧下位置Ｓ（ｔ）、入側板厚Ｈ（ｔ）で表現すると以下の式（８）となる。
【００２９】
【数４】
式（８）を、ある基準値と、基準値からの変動とで表現すると、以下の式（９）および式（１０）となる。なお、式（９）および式（１０）において、Ｑ（ｔ）は、時々刻々変化する塑性係数、Ｑはその基準値を表す。
【００３１】
【数５】
式（９）の右辺の分母、分子を（Ｍ＋Ｑ）で割ると、以下の式（１１）となる。
【数６】
【数７】
【００３３】
【数８】
式（１２）より圧下量変動ΔＳ（ｔ）、入側板厚変動ΔＨ（ｔ）、圧延材塑性係数変動ΔＱ（ｔ）によって発生する出側板厚変動Δｈ（ｔ）は以下の式（１３）となる。
【００３５】
【数９】
【００３６】
式（１３）を式（１）に代入すると、以下の式（１４）となる。
【数１０】
式（１４）の第３、４項は先進率変動を入側板厚および出側板厚で表現した項である。これら先進率変動に関わる項は、上式第１、２項と比較して十分小さいので無視しても特に問題なく、以下の式（１５）のような速度修正則でも良い。
【数１１】
実施の形態６．
図７は、この発明の実施の形態６を示すレベル１コントローラ（走間板厚変更装置）内の各制御器を示すブロック構成図である。
図７において、前述（図２参照）と同様のものについては、同一符号または符号の後に「Ｄ」を付して詳述を省略する。
図７に示すように、圧下補償法制御装置５３１におけるロール速度修正量の計算方法として、上記実施の形態５に述べた改良型Δｓ方式を採用することが出来る。本方式の効果は実施の形態５で述べた通りであるが、前段スタンドの出側板厚変動、及び塑性係数変動の大きい走間板厚変更において、特にその効果は顕著に表れる。通常の圧延において、外乱などに起因して発生する板厚変動は、板厚制御効果もあり数１０μｍである。
【００３９】
一方、走間板厚変更時における板厚変更量は、圧延材が最も薄い最終スタンドにおいても２００μｍ程度動かすため、通常圧延時の板厚変動と比較して、一桁程度大きい。このことより、板厚制御系が動作している場合においては、上式の入側板厚の代わりに、走間板厚変更によって変更される板厚指令値を用いることができる。
また、圧延材塑性係数に関しても同様に、走間変更前後の圧延材塑性係数を用いて、先行材から後行材の塑性係数へ走間板厚変更パターンに合わせて変更させれば良い。この場合、式（１５）は以下の式（１６）〜式（１８）のようになる。
【００４０】
【数１２】
式（１６）において、上付文字＊は指令値、添え字Ａは先行材用にセットアップ計算にて計算された設定値である。
但し、走間板厚変更に適用する場合には、最も上流側のスタンドにおいて、先進率は大きく変化することは容易に予想できるため、このスタンドにおいては注意する必要がある。
式（１６）を導出する際、
【数１３】
【数１４】
【００４２】
入側板厚に関しては、ゲージメータ式などの板厚推定値あるいは板厚センサが設置されている場合、その計測値を用いても良い。
また、圧延材塑性係数に関しては、塑性係数を圧延荷重、入側板厚、出側板厚の関数として予めテーブル値として用意しておき、これを用いても良い。
また、次の式（１９）のようにして求めることも可能である。
【数１５】
圧下補償制御装置５３１は、走間変更時以外はΔＳ方式の圧下補償制御装置と同じ構成となるため、先行材圧延時から走間変更時を経て後行材圧延するまでの間で制御系を切り替える必要がなく、同方式のみでマスフローバランスを安定化することが可能となる。そのため、制御系切り替えに起因する誤差が発生しない。また、通常圧延時と走間変更時のための制御系を用意する必要がなくなるため、制御装置全体の構成が簡素化される。
また、全スタンドにおいて
【数１６】
【００４４】
【数１７】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、圧延材の板厚変更開始点が各圧延機に到達した時点で、あらかじめ設定された出側板厚の目標板厚、走間変更所要時間及び目標圧延荷重を出力するレベル２プロセス計算機と、走間変更所要時間の間に、出側板厚の実績板厚および圧延材に対する実績圧延荷重を目標板厚および目標圧延荷重に近づけていきながら、目標板厚指令値および圧延荷重指令値を出力する走間板厚変更制御装置と、目標板厚指令値および圧延荷重指令値に基づいて圧延機のロールギャップを制御し、出側板厚を目標板厚に調整するとともに、出側板厚調整中の実績板厚およびロールギャップを出力する自動板厚制御装置と、自動板厚制御装置により目標板厚に向けて制御されているときの実績板厚またはロールギャップに基づいて、板厚変更開始点が到達した圧延機よりも上流側または下流側の圧延機のロール速度を動的に変更する動的速度制御装置とを備えたので、走間板厚変更開始から終了までの間に、外乱などによって板厚の目標値と実績値との乖離が生じても、体積流量を一定に保ち、安定して圧延することのできる連続圧延機の走間板厚変更装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１を示す連続圧延機およびその走間板厚変更装置のブロック構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１を示すレベル１コントローラ（走間板厚変更装置）内の各制御器を示すブロック構成図である。
【図３】 ５基の圧下装置を有する連続圧延機において、第３スタンドを板厚変更点が通過する場合の、レベル１コントローラの制御の流れを示す説明図である。
【図４】 この発明の実施の形態３を示すレベル１コントローラ（走間板厚変更装置）内の各制御器を示すブロック構成図である。
【図５】 この発明の実施の形態４を示すレベル１コントローラ（走間板厚変更装置）内の各制御器を示すブロック構成図である。
【図６】 この発明の実施の形態５を示すレベル１コントローラ（走間板厚変更装置）内の各制御器を示すブロック構成図である。
【図７】 この発明の実施の形態６を示すレベル１コントローラ（走間板厚変更装置）内の各制御器を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
１ 圧延機、スタンド、２ ルーパ、３ 圧延材、４ レベル２プロセス計算機、５ レベル１コントローラ、走間板厚変更装置、５１ 走間板厚変更制御（ＦＧＣ）装置、５２ 自動板厚制御（ＡＧＣ）装置、５３、５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃ、５３Ｄ 動的速度制御装置、５３１ 圧下補償制御（ＤＲＣ）装置、５３２ ルーパコントロール（Ｌｏｏｐｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）装置、５３３ ミルサクセッシブ制御（Ｍｉｌｌ Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）装置。
Claims (6)
- 圧延材の搬送方向に沿って複数の圧延機を連続的に配列し、前記複数の圧延機によって前記圧延材を圧延しながら、前記各圧延機の出側板厚およびロール速度を変更する連続圧延機の走間板厚変更装置であって、
前記圧延材の板厚変更開始点が前記各圧延機に到達した時点で、あらかじめ設定された前記出側板厚の目標板厚、走間変更所要時間及び目標圧延荷重を出力するプロセス計算機と、
前記走間変更所要時間の間に、前記出側板厚の実績板厚および前記圧延材に対する実績圧延荷重を前記目標板厚および前記目標圧延荷重に近づけていきながら、目標板厚指令値および目標圧延荷重指令値を出力する走間板厚変更制御装置と、
前記目標板厚指令値および前記目標圧延荷重指令値に基づいて前記圧延機のロールギャップを制御し、前記出側板厚を前記目標板厚に調整するとともに、前記出側板厚調整中の前記実績板厚および前記ロールギャップを出力する自動板厚制御装置と、
前記自動板厚制御装置により前記目標板厚に向けて制御されているときの前記実績板厚または前記ロールギャップに基づいて、前記板厚変更開始点が到達した圧延機よりも上流側または下流側の圧延機のロール速度を動的に変更する動的速度制御装置と
を備えたことを特徴とする連続圧延機の走間板厚変更装置。 - 前記動的速度制御装置は、
前記実績板厚または前記ロールギャップに基づいて、前記板厚変更開始点から前記走間変更所要時間が経過するまでの間、体積流量を一定に保つためのロール速度修正量を算出する圧下補償制御手段と、
前記ロール速度修正量に基づいて、前記板厚変更開始点が到達した圧延機よりも上流側または下流側の圧延機のロール速度を同時に変更するサクセッシブ制御手段と
を含むことを特徴とする請求項１に記載の連続圧延機の走間板厚変更装置。 - 前記圧下補償制御手段は、前記板厚変更開始点が到達した時点から前記走間変更所要時間が経過するまでの間の前記実績板厚の変動量に基づいて、前記ロール速度修正量を算出することを特徴とする請求項２に記載の連続圧延機の走間板厚変更装置。
- 前記圧下補償制御手段は、前記板厚変更開始点が到達した時点から前記走間変更所要時間が経過するまでの間の前記ロールギャップの変動量、ミル定数および塑性係数に基づいて、前記ロール速度修正量を算出することを特徴とする請求項２に記載の連続圧延機の走間板厚変更装置。
- 前記圧下補償制御手段は、前記圧延材の入側板厚の変動量と前記塑性係数の変動量とに基づいて、前記体積流量を一定に保つための前記ロール速度修正量を算出することを特徴とする請求項４に記載の連続圧延機の走間板厚変更装置。
- 前記圧下補償制御手段は、前記板厚変更開始点が到達した時点から前記走間変更所要時間が経過するまでの間の前記圧延材の入側板厚の変動量と前記塑性係数の変動量とに基づいて、前記ロール速度修正量を算出することを特徴とする請求項５に記載の連続圧延機の走間板厚変更装置。
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