JP4099856B2 - Feed-forward compensator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、製鉄業において、熱間圧延後のストリップを焼き鈍し表面スケールの破砕、除去を行う焼鈍酸洗ラインの焼鈍炉内張力制御に対する張力外乱を抑制したフィード・フォワード補償装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
焼鈍酸洗ラインは、図7に示すように構成されていて、焼鈍炉71及びフォグ冷却槽72を通過したストリップ73を、ピンチロール74、ベンディングロール75及びケベリングロール76からなるスケールブレーカ77により張力負荷を掛けた状態でストリップを強制的にベンドさせることで、ストリップ表面のスケールを破砕するようにしたものである。スケールブレーカ77を通過後のストリップ73は、ドライヤ78を通過し、酸洗処理設備79へと送られる。ブライドル80、81は、速度制御器82、83により、ストリップ73に通過速度が一定となるように制御されると同時に、ブライドル80は、張力制御器84により、張力検出器85で検出されて、焼鈍炉71内で張力が一定となるように自動制御される。
【0003】
上記ストリップ73は図8に示すように先行製品ストリップ731の後端にボトムリーダストリップ732を、後行製品ストリップ733の先端にトップリーダストリップ734をそれぞれ溶接し、かつ両リーダストリップ732、734を溶接した状態で通過させ連続運転を可能にしている。86は溶接部を示す。
【0004】
図7に示したスケールブレーカ77には、図9及び図10に示すように油圧シリンダ87が設けられていて、通常運転時では、油圧シリンダ87によりピンチロール74、ベンディングロール75及びレベリングロール76が図9に示すように圧下された状態でストリップ73を通過させるようになっている。しかし、図8に示したストリップ73の溶接部86の通過時には、上記各ロールのストリップ上部のロールを油圧シリンダ87により図10に示すように上昇させて、ストリップのベンドを開放し溶接部86の破断を回避する手段を取っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
図7に示すように、熱間圧延後のストリップを焼き鈍し、表面スケールの破砕、除去を行う焼鈍酸洗ラインの焼鈍炉内の張力の自動制御においては、ストリップ73の溶接部86の通過時におけるスケールブレーカ77の油圧シリンダ87の圧下及び開放は、焼鈍炉71内の張力に対する外乱となる。特にベンディングロール75の圧下及び開放(図9と図10)は、焼鈍炉71内の張力の最も大きな外乱となる。この外乱の影響を抑制するには、焼鈍炉内の張力制御器の応答速度を向上させればよい。しかし、張力制御器は、現在汎用的にディジタル計算機により実現されており、制御周期はディジタル計算機の処理速度、信号の伝送速度に依存し、応答速度を向上させるには制御周期を早くさせねばならない、このため、制御器の構成が複雑で高価になってしまう問題がある。
【0006】
また、焼鈍炉71内の張力は、スケールブレーカ77の開放時には、ストリップ73の緩みにより下降し、スケールブレーカ77の圧下時には、ストリップ73の張りにより上昇する。このように、スケールブレーカ77の圧下及び開放時における焼鈍炉71内の張力の上昇及び下降は、所謂、ストリップ73のバタつき、ストリップ73の撓みによる焼鈍炉71の底部への接触を原因としたストリップ表面の損傷等の原因となる。さらに、焼鈍炉71の張力の急激な変動は、溶接部86の破断の原因となる問題もある。
【0007】
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、焼鈍炉内の張力の変動を抑制し、安価に精度良い制御性能を得ることができ、かつ製品の品質を確保することができるとともに歩留まりの向上を図り、安定した操業ができるようにしたフィード・フォワード補償装置を提供することを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を達成するために、第1発明は、第1速度制御器により制御されるブライドルを介して送られるストリップを、焼鈍炉内を通過させ、そのストリップをベンディングロールなどからなるスケールブレーカにより張力負荷をかけた状態でベントさせて、ストリップ表面のスケールを破砕してから第2速度制御器により制御されるブライドルを経てストリップを酸洗処理設備に導入させ、前記焼鈍炉の入口側のストリップ張力を検出して第1速度制御器を制御する張力検出器を備えた焼鈍酸洗ラインにおいて、
前記スケールブレーカ内にベンディングロールの位置を検出するベンディングロール位置検出器を設け、
この位置検出器の検出値を演算し、出力に前記焼鈍炉内の前記スケールブレーカの圧下及び開放時における張力変動を抑制する補償量を送出するフィード・フォワード補償器を設け、
この補償器から送出される補償量を張力設定値と加算させて張力制御器に導入させるようにしたことを特徴とするものである。
【0013】
第2発明は、前記フィード・フォワード補償器から送出される補償量は、張力制御器の出力値と加算させて前記第1速度制御器の制御信号としたことを特徴とするものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1はこの発明の実施の第1形態を示す焼鈍酸洗ラインのシステム構成図で、図7と同一部分は同一符号を付して示す。図1において、ピンチロール74、ベンディングロール75及びレベリングロール76からなるスケールブレーカ77の圧下及び開放時に、最も大きく焼鈍炉71内の張力に外乱を与えるものは、ベンディングロール75である。このため、ベンディングロール75の圧下及び開放による焼鈍炉71内の張力への外乱の影響による張力変動を防止するために、詳細を後述するフィード・フォワード補償器11を設ける。このフィード・フォワード補償器11には、ベンディングロール75の上部ロールの垂直位置をベンディングロール位置検出器12により検出した検出値が入力される。フィード・フォワード補償器11は、入力された検出値を演算して、出力に焼鈍炉71内の張力の変動を抑制する補償量を送出する。送出された補償量は補償入切装置13を介して張力設定値と加算器14で加算させた後、張力検出器85の検出値と突き合わせて張力制御器84に入力される。
【0015】
ただし、補償は、ベンディングロール75の動作開始から動作終了一定時間経過後の間のみ行えばよいから、補償入切装置13をスケールブレーカ77の動作開始時点で“入”とし、動作終了後、タイマ15で一定時間経過後“切”とする構成にする。これにより、ベンディングロール75の非動作時において、補償量をゼロとすることができる。
【0016】
前記フィード・フォワード補償器11は、図2に示すように、ストリップ長演算部11a、微分器11b及びローパスフィルタ(LPF)11cから構成される。まず、フィード・フォワード補償器11の内部では、始めにストリップ長演算部11aにおいて、ベンディングロール75のロール位置から下記に示す数式を用いてベンディングロール75のストリップ長を算出する。次に算出した値を微分器11bにより微分してストリップ長変化速度を算出して、この算出した値をローパスフィルタ11cに入力して高周波成分を遮断して、出力に補償量を得る。
【0017】
【数1】
【0018】
上記数式により算出するベンディングロール75のストリップ長は、図3に示すロール75a、75b間のストリップ長を表し、数式の各パラメータは図3に示すパラメータに対応している。
【0019】
図4はこの発明の実施の第2形態を示すブロック構成図で、第1形態と同一部分には同一符号を付して述べるに、第1形態においては、フィード・フォワード補償器11における演算ではベンディングロールのストリップ長を厳密に算出している。しかし、図4に示す第2形態では、ストリップ長の算出を近似的に行うようにしたもので、このため、ベンディングロール位置の平方根を平方根演算部11dで行うようにした。このようにベンディングロール位置の平方根を取ることにより、ストリップ長はベンディングロール75が下端に位置する場合には、変化速度が速く、上昇するに従い、変化速度が減少することと同じ傾向が得られるようになる。平方根演算部11dで算出された近似的なストリップ長は微分器11bにより微分してストリップ長の変化速度を算出した後、LPF11cで高周波成分を遮断して補償量をフィード・フォワード補償器11の出力に得る。
【0020】
図5はこの発明の実施の第3形態を示すブロック構成図で、第2形態と同一部分には同一符号を付して述べる。この第3形態は、初期の急峻な外乱に追従し、かつベンディングロール開放時の後半での補償量と外乱とのミスマッチを回避するようにしたもので、図5において、平方根演算部11d、微分器11b及びLPF11cは第2形態と同一構成であるから簡単に述べるに、平方根演算部11dにより、ベンディングロール位置の平方根をとり、ストリップ長の近似値を算出し、次に微分器11bにより近似値を微分してストリップ長の変化速度の近似値を得る。その後、得られた近似値をLPF11cに通す。LPF11cの出力は、選択器11eと、ハイパスフィルタ(HPF)11f、リミッタ11gからなる演算部11hの双方に入力する。演算部11hの出力、すなわちリミッタ11gの出力は選択器11eに入力される。リミッタ11gは、ここでは、信号の正値のみを取り、負値はゼロする動作を行う。選択部11eでは、LPF11cの出力の正負を判定し、負の場合にはLPF11cの出力を補償量として、正の場合には、演算部11hの出力、すなわちリミッタ11gの出力を補償量として送出する。
【0021】
上記のようにして補償量を送出することにより、ベンディングロール圧下時には、第2形態と同様の補償ができ、ベンディングロール開放時にはより急峻な初期の外乱に追従し、後半のミスマッチを回避できる補償が可能となる。
【0022】
図6はこの発明の実施の第4形態を示すシステム構成図で、第1形態と同一部分には同一符号を付して説明する。図6に示す第4形態は、速度設定器82の設定値を補償する構成で、このように構成することにより、フィード・フォワード補償器11と焼鈍炉71内の張力制御器84のパラメータを独立に制御できるようになる。また、ベンディングロール75の圧下及び開放による焼鈍炉71内の張力への外乱が、ストリップ73の張り及び緩みを原因とすることから、ストリップ長変化速度分だけブライドル80の速度補償をすることにより、より実際の現象に即した補償が可能になる。なお、フィード・フォワード補償器11の内部は、厳密なストリップ長変化速度の算出を必要とし、高周波成分を遮断する必要から図2に示す構成と同様な構成のものを使用する。
【0023】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、フィード・フォワード補償器、補償入切装置及びタイマを用いると、主たる外乱の原因であるベンディングロールの圧下及び開放の信号を基に、焼鈍炉内の張力制御器の応答速度を向上させることなく、スケールブレーカの外乱による焼鈍炉内張力の変動を抑制することができる利点があり、また、張力制御器の応答速度を向上させる手段と比較して、安価で精度良い制御性能を実現できるとともに、製品の品質を確保、歩留まりの向上、安定した操業ができるようになる等の利点がある。
【0024】
また、この発明では、近似計算である平方根を演算することにより、より少ない演算量で上記発明と同等の外乱抑制効果が得られるとともに、ベンディングロールの開放時と圧下時において、フィード・フォワード補償器を切り替えて、開放時における補償器の立ち上がりをより速くし、また、後半での補償量の収束をより速くすることにより、開放時、圧下時の双方で十分な外乱抑制効果が得られる。さらに、この発明では、ストリップ長変化速度の厳密な計算値を用いて、ベンディングロールの接触、非接触の影響を受けないようにし、また、速度設定を補償することで、スケールブレーカ動作によるストリップの張りまたは緩みを補償して、より実際の現象に即した補償を可能にし、フィード・フォワード補償器と焼鈍炉内の張力制御器のパラメータを独立に制御を可能とすることができる等の利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の第1形態を示す焼鈍酸洗ラインのシステム構成図。
【図2】フィード・フォワード補償器のブロック構成図。
【図3】ベンディングロール部におけるストリップ長の定義説明図。
【図4】この発明の実施の第2形態を示すブロック構成図。
【図5】この発明の実施の第3形態を示すブロック構成図。
【図6】この発明の実施の第4形態を示すシステム構成図。
【図7】従来の焼鈍酸洗ラインのシステム構成図。
【図8】ストリップ(薄板)の溶接部の平面図。
【図9】スケールブレーカ圧下時の側面図。
【図10】スケールブレーカ開放時の側面図。
【符号の説明】
11…フィード・フォワード補償器
12…ベンディングロール位置検出器
13…補償入切装置
14…加算器
15…タイマ
71…焼鈍炉
73…ストリップ
74…ピンチロール
75…ベンディングロール
76…レベリングロール
77…スケールブレーカ
79…酸洗処理設備
80、81…ブライドル
82、83…速度制御器
84…張力制御器
85…張力検出器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a feed-forward compensator that suppresses tension disturbance with respect to tension control in an annealing furnace of an annealing pickling line that anneals a strip after hot rolling to crush and remove a surface scale in the steel industry.
[0002]
[Prior art]
The annealing pickling line is configured as shown in FIG. 7, and the
[0003]
As shown in FIG. 8, the
[0004]
The
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As shown in FIG. 7, in the automatic control of the tension in the annealing furnace of the annealing pickling line that anneals the strip after hot rolling and crushes and removes the surface scale, the
[0006]
Further, the tension in the annealing
[0007]
This invention was made in view of the above circumstances, suppresses fluctuations in tension in the annealing furnace, can obtain accurate control performance at low cost, and can ensure product quality and yield. It is an object of the present invention to provide a feed-forward compensation device that is improved and can be operated stably.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a strip fed through a bridle controlled by a first speed controller is passed through an annealing furnace, and the strip is removed from a bending roll or the like. The scale breaker is vented under a tension load, the scale on the surface of the strip is crushed, the strip is introduced into the pickling treatment facility via a bridle controlled by the second speed controller, and the annealing furnace In an annealing pickling line with a tension detector that detects the strip tension on the inlet side and controls the first speed controller,
A bending roll position detector for detecting the position of the bending roll is provided in the scale breaker,
A detection value of this position detector is calculated, and a feed-forward compensator is provided that outputs a compensation amount that suppresses tension fluctuation at the time of reduction and release of the scale breaker in the annealing furnace to the output,
It is characterized in that it has a compensation amount sent from the compensator so as to be introduced into the Tsutomu Cho controller by adding the tension setting value.
[0013]
The second invention is characterized in that the compensation amount sent from the feed-forward compensator is added to the output value of the tension controller and used as the control signal of the first speed controller.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a system configuration diagram of an annealing pickling line showing a first embodiment of the present invention, and the same parts as those in FIG. In FIG. 1, the
[0015]
However, since the compensation only needs to be performed after the operation start of the
[0016]
As shown in FIG. 2, the feed-
[0017]
[Expression 1]
[0018]
The strip length of the
[0019]
FIG. 4 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. In the first embodiment, the calculation in the feed-
[0020]
FIG. 5 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention. The same reference numerals are given to the same parts as those in the second embodiment. This third embodiment follows an initial steep disturbance and avoids a mismatch between the compensation amount and the disturbance in the latter half when the bending roll is released. In FIG. Since the
[0021]
By sending the compensation amount as described above, when the bending roll is reduced, the same compensation as in the second embodiment can be performed, and when the bending roll is released, the compensation can follow the steep initial disturbance and avoid the mismatch in the latter half. It becomes possible.
[0022]
FIG. 6 is a system configuration diagram showing a fourth embodiment of the present invention. The same reference numerals are given to the same parts as those in the first embodiment. The fourth mode shown in FIG. 6 is a configuration that compensates the set value of the
[0023]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the feed-forward compensator, the compensation on / off device, and the timer are used, the bending roll reduction and release signals, which are the main causes of disturbance, are used in the annealing furnace. Without improving the response speed of the tension controller, there is an advantage that fluctuations in the tension in the annealing furnace due to disturbance of the scale breaker can be suppressed, and compared to means for improving the response speed of the tension controller, In addition to being able to realize inexpensive and accurate control performance, there are advantages such as ensuring product quality, improving yield, and enabling stable operation.
[0024]
Further, according to the present invention, by calculating the square root that is an approximate calculation, a disturbance suppression effect equivalent to that of the above-described invention can be obtained with a smaller amount of calculation, and at the time of releasing and reducing the bending roll, a feed-forward compensator , The rise of the compensator at the time of opening is made faster, and the convergence of the compensation amount in the latter half is made faster, so that a sufficient disturbance suppressing effect can be obtained both at the time of opening and at the time of reduction. Furthermore, according to the present invention, a strictly calculated value of the strip length changing speed is used so as not to be affected by the contact and non-contact of the bending roll, and by compensating the speed setting, the strip breakage due to the scale breaker operation is compensated. There are advantages such as compensation of tension or loosening, enabling compensation in accordance with the actual phenomenon, and enabling independent control of the parameters of the feed forward compensator and the tension controller in the annealing furnace. is there.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram of an annealing pickling line showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a feed-forward compensator.
FIG. 3 is an explanatory diagram for defining a strip length in a bending roll section.
FIG. 4 is a block configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a system configuration diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a system configuration diagram of a conventional annealing pickling line.
FIG. 8 is a plan view of a welded portion of a strip (thin plate).
FIG. 9 is a side view when the scale breaker is under pressure.
FIG. 10 is a side view when the scale breaker is opened.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記スケールブレーカ内にベンディングロールの位置を検出するベンディングロール位置検出器を設け、
この位置検出器の検出値を演算し、出力に前記焼鈍炉内の前記スケールブレーカの圧下及び開放時における張力変動を抑制する補償量を送出するフィード・フォワード補償器を設け、
この補償器から送出される補償量を張力設定値と加算させて張力制御器に導入させるようにしたことを特徴とするフィード・フォワード補償装置。The strip sent through the bridle controlled by the first speed controller is passed through the annealing furnace, and the strip is vented under a tension load by a scale breaker composed of a bending roll or the like. Tension which controls the first speed controller by detecting the strip tension on the inlet side of the annealing furnace by introducing the strip into the pickling treatment facility through the bridle controlled by the second speed controller after crushing the scale In an annealing pickling line equipped with a detector,
A bending roll position detector for detecting the position of the bending roll is provided in the scale breaker,
A detection value of this position detector is calculated, and a feed-forward compensator is provided that outputs a compensation amount that suppresses tension fluctuation at the time of reduction and release of the scale breaker in the annealing furnace to the output,
A feed-forward compensation device characterized in that a compensation amount sent from the compensator is added to a tension setting value and introduced into a tension controller.
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