JP4227497B2 - 圧延機のフィードフォワード板厚制御装置及びその制御方法 - Google Patents
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Description
板厚制御装置は、圧延が開始されると、圧延機の入側及び出側に設置された板厚測定手段によって被圧延材の板厚を測定し、入側板厚値と出側板厚値を取得するとともに、取得された出側板厚値と出側目標板厚値との差が0になるように、圧延するミルの荷重又は入側及び出側の圧延速度を制御する。
圧延機には、圧延ミル1、テンションリール3及びブライドルロール4が設けられ、被圧延材2は、入側のテンションリール3及びブライドルロール4と出側のテンションリール(不図示)及びブライドルロール(不図示)とによって、入側から出側の方向に移送されつつ、圧延ミル1により荷重が加えられて圧延される。また、速度制御装置7は、テンションリール3及びブライドルロール4をそれぞれ駆動する電動機5、6の回転速度を制御することにより被圧延材2の入側及び出側の圧延速度を制御し、圧下位置制御装置8は、圧延ミル1の圧下位置(ロールギャップ)を変えることにより、被圧延材2に加える荷重を制御する。
なお、ここで、入側板厚偏差とは、測定される入側板厚値とあらかじめ定められた入側板厚の設定値との差であり、出側板厚偏差とは、測定される出側板厚値とあらかじめ定められた出側板厚の目標値との差である。本明細書においては、これらの用語を、以下、同様の意味で用いる。
また、FFAGC22は、測定された入側板厚偏差に基づき出側板厚偏差を減少させるための制御を行うために、圧下位置の変更量及び/又は圧延速度の変更量を演算する処理である。そして、その結果を圧下位置制御装置8及び/又は速度制御装置7に出力して、圧下位置及び/又は圧延速度を制御する。
また、FBAGC23は、出側板厚計11によって測定される出側板厚偏差の積分値が0になるように、圧延ミル1の圧下位置及び/又は入側テンションリール3及びブライドルロール4の回転速度を制御するための制御量を演算する処理である。
FFAGC22の処理においては、入側板厚偏差をΔH、ミル1の弾性係数をK及び被圧延材2の塑性係数をMとすれば、圧下位置の変更量ΔSFFは、
ΔSFF=(M/K)・ΔH (1)
によって求めることができる。
また、圧下位置の変更量がΔSFFであるとき、出側板厚偏差Δhは、
Δh=ΔSFF・K/(M+K) (2)
となる。従って、出側板厚偏差Δhと入側板厚偏差ΔHとには、
Δh=ΔH・M/(M+K) (3)
という関係式が得られる。この式は、FFAGC22が比例制御であることを表し、定数Kを定数Mに比べて大きく設定できれば、出側板厚偏差Δhを入側板厚偏差ΔHより数分の1ないし10数分の1に小さくできることを意味している。
Δh=ΔH・M/(M+K)+OFS (4)
という関係になる。
このオフセットは、FFAGC22の板厚制御で用いる入側板厚偏差の基準値として、被圧延材2の入側設定板厚値ではなく、圧延を開始するときの板厚、すなわち、ロックオン板厚値を用いることに起因して生じる。それならば、ロックオン板厚値を入側板厚偏差の基準値としなければよいのであるが、それができない理由がある。それは、入側板厚設定値を基準値として用いると、板厚制御開始時の入側板厚が大きい場合には、圧下位置制御装置8の運転開始時から圧下位置の変更量ΔSFFも大きくする必要があり、それが圧下位置制御装置8の安定運転を阻害することになるからである。
また、圧延機がタンデムに設置された連続圧延設備においては、被圧延材2の尾端と先端とを溶接して連続して圧延するため、上流工程の制約からその溶接ポイント付近の板厚偏差は大きくなる傾向がある。そして、このような溶接ポイント付近が新しい制御開始の開始点となり、そのときの板厚値がロックオン板厚値となる場合がある。このような場合には、オフセットを免れることができない。
そこで、本発明では、板厚制御開始直後のフィードバック板厚制御の効果を期待できない被圧延材の先端部分においても、ロックオン板厚偏差に相当するオフセットが出側板厚偏差に現れることのないフィードフォワード板厚制御装置及びその制御方法を提供するとともに、それによって圧延された板材の実質的なオフゲージ長を減少させ、板材の板厚精度の面での品質向上を図ることを目的とする。
そして、入力修正手段は、測定された入側板厚偏差及び発生されたランプ関数の出力を入力とし、板厚制御開始からランプ関数の出力データが入側板厚偏差と等しくなるまでの間は、ランプ関数のデータを出力し、その後は、入側板厚偏差を出力するようにした。フィードフォワード板厚制御手段は、この入力修正手段により出力されるデータを入力として前記速度制御手段及び/又は圧下位置制御手段を制御する制御データを出力する。
また、ランプ関数の出力データが入側板厚偏差に達した時点で、フィードフォワード板厚制御手段に対する入力を、ランプ関数の出力データから入側板厚偏差に切り替える。そのため、この時点以降、フィードフォワード板厚制御手段は、その入側板厚偏差に追従した制御出力を行うことになる。
図2は、本実施形態における圧延機の板厚制御系のブロック構成を示した図である。その構成は、図1の従来の圧延機における制御系のブロック構成と比較して、従来のFFAGC22が22aのブロックに置き換えられ、その中にランプ関数発生処理31と、入力修正処理32と、FFAGC33とが含まれる構成となっている点において異なるものである。しかし、この相違点を除けば、他のブロックについては、従来の圧延機におけるものと同じである。そこで、図1で既に示した同一のブロックについては同一の番号を付し、その説明は重複を避けるために省略する。
なお、番号は異なっているが、図2におけるFFAGC33と図1におけるFFAGC22とは、同一の機能を有する同一のブロックである。
また、従来の入側板厚偏差の基準値は、板厚制御開始時のロックオン板厚値であるが、本実施形態における入側板厚偏差の基準値は、被圧延材2の入側の板厚設定値である。
なお、ランプ関数発生処理31は、請求項におけるランプ関数発生手段又はランプ関数発生ステップに相当する。
従って、入力修正処理32に対する入力は、ランプ関数発生処理31により発生させられたランプ関数の出力データと入側板厚偏差である。そして、入力修正処理32は、ランプ関数発生処理31により発生させられたランプ関数の出力データが入側板厚偏差に達するまでは、そのランプ関数の出力データを出力し、その後は板厚偏差を出力する。
なお、入力修正処理32は、請求項における入力修正手段又は入力修正ステップに相当する。
なお、FFAGC33は、請求項におけるフィードフォワード板厚制御手段又はフィードフォワード板厚制御ステップに相当する。
FFAGC33からFFAGC制御出力54のような制御出力が行われると、その結果として、圧下位置制御装置8及び/又は速度制御装置7が制御され、被圧延材2が圧延ミル1によって圧延されると、出側板厚偏差は、出側板厚偏差55のように変化する。
制御開始部分をランプ関数に従う制御にすることにより、板厚制御開始時の板厚偏差が大きくても最初から大きな制御量を加えることを必要としない。従って、制御される圧下位置制御装置8及び/又は速度制御装置7は、安定して動作を開始する。これによって、入側板厚偏差の基準値を、ロックオン板厚値でなく、被圧延材2の入側の設定板厚値にすることができる。そのために、ロックオン板厚値に相当するオフセットが出側板厚偏差に生じることがない。
また、ランプ関数の出力データが入側板厚偏差に到達した時点で、入側板厚偏差に追従する制御に切り替えるのは、FFAGC33が当然行うべき制御に戻しただけの処理である。しかし、この処理においては、オフセットが生じないので、図3のように、入側板厚偏差が0に漸近すれば、出側板厚偏差も0に漸近する。
図5は、ランプ関数発生処理31及び入力修正処理32を実行するプログラムの例をフローチャートで示した図である。以下、このフローチャートに従い、ランプ関数発生処理31及び入力修正処理32について説明する。
次に、ランプ関数発生処理を行う。すなわち、i番目の、つまり、入側板厚制御開始後Δt・i時間経過時点のランプ関数を計算する(S12)。ここでは、入側板厚偏差ΔHTRK(i)が正負どちらに変位しても対応できるように、正の傾きa及び負の傾き−bをもつ2つのランプ関数LH(i)及びLL(i)を発生させておく。
そして、以上のようにして得られたΔHFF(i)をFFAGC33に対して出力する(S18)。
このようにして求めたΔΔHFFを修正板厚偏差の前回値ΔHFF(i−1)に加算し、今回の修正板厚偏差ΔHFF(i)とする(S27)。そして、修正板厚偏差ΔHFF(i)をFFAGC33へ出力する(S28)。
この場合、修正板厚偏差53bは、入側板厚偏差が大きい間は、ステップ27の積分処理によって発生されるランプ関数52bに従ったものとなる。そして、その差が接近した時点、すなわち、ステップ23又はステップ25の条件が成立しなくなった時点で、入側板厚偏差51に次第に漸近していく。この修正板厚偏差53bがFFAGC33に対して出力されると、FFAGC33は、これを入力としてFFAGC制御出力54bを出力する。その結果、被圧延材2の出側板厚偏差は、出側板厚偏差55bのようになる。
なお、図7では、修正板厚偏差53bと入側板厚偏差51との差がかなりあるように見えるが、実際の差はすぐに無視できるほど小さくなる。
なお、本実施形態においては、制御開始後、入側板厚偏差に到達するまでのFFAGC33への入力量をランプ関数に従うものとしたが、ランプ関数に限定されることはなく、ランプ関数に代わり、原点を通過する単調増加関数であってもよい。なお、単調増加関数でよいのは、ロックオン時の入側板厚偏差が正となる場合であって、ロックオン時の入側板厚偏差が負となる場合には、ランプ関数に代わり、原点を通過する単調減少関数であればよい。
2 被圧延材
7 速度制御装置(速度制御手段)
8 圧下位置制御装置(圧下位置制御手段)
10 入側板厚計(板厚測定手段)
11 出側板厚計
31 ランプ関数発生処理(ランプ関数発生手段)
32 入力修正処理(入力修正手段)
33 FFAGC(フィードフォワード板厚制御手段)
Claims (6)
- 入側の被圧延材の入側板厚偏差を測定する板厚測定手段と、
入側の被圧延材の圧延速度を制御する速度制御手段と、
圧延ミルの圧下位置を制御する圧下位置制御手段と、
原点を通過する単調増加関数及び単調減少関数を発生する関数発生手段と、
板厚制御開始から前記関数発生手段によって発生させられた単調増加関数または単調減少関数の出力データが前記測定された入側板厚偏差と等しくなるまでの間は、前記関数発生手段によって発生させられた単調増加関数または単調減少関数の出力データを出力し、その後は、前記測定された入側板厚偏差を出力する入力修正手段と、
前記入力修正手段により出力されるデータを入力として前記速度制御手段及び/又は圧下位置制御手段を制御する制御データを出力するフィードフォワード板厚制御手段と、
を備えることを特徴とする圧延機のフィードフォワード板厚制御装置。 - 入側の被圧延材の入側板厚偏差を測定する板厚測定手段と、
入側の被圧延材の圧延速度を制御する速度制御手段と、
圧延ミルの圧下位置を制御する圧下位置制御手段と、
原点を通過する単調増加関数及び単調減少関数を発生する関数発生手段と、
板厚制御開始から前記関数発生手段によって発生させられた単調増加関数または単調減少関数の出力データと前記測定された入側板厚偏差との差があらかじめ定められた値より小さくなるまでの間は、前記関数発生手段によって発生させられた単調増加関数または単調減少関数の出力データを出力し、その後は、前記測定された入側板厚偏差に漸近する曲線のデータを出力する入力修正手段と、
前記入力修正手段により出力されるデータを入力として前記速度制御手段及び/又は圧下位置制御手段を制御する制御データを出力するフィードフォワード板厚制御手段と、
を備えることを特徴とする圧延機のフィードフォワード板厚制御装置。 - 前記関数発生手段が発生する単調増加関数及び単調減少関数は、それぞれ、原点を通過し、あらかじめ定められた傾きを有する1次式で表されたランプ関数であること
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の圧延機のフィードフォワード板厚制御装置。 - 入側の被圧延材の入側板厚偏差を測定する板厚測定手段と、
入側の被圧延材の圧延速度を制御する速度制御手段と、
圧延ミルの圧下位置を制御する圧下位置制御手段とを備え、
前記板厚測定手段により測定される入側板厚偏差を入力として前記速度制御手段及び/又は圧下位置制御手段を制御する制御データを出力する圧延機のフィードフォワード板厚制御装置におけるフィードフォワード板厚制御方法であって、
前記板厚測定手段により測定される入側板厚偏差を入力する入側板厚偏差入力ステップと、
原点を通過する単調増加関数及び単調減少関数を発生させる関数発生ステップと、
板厚制御開始から前記関数発生ステップによって発生させられた単調増加関数または単調減少関数の出力データが前記測定された入側板厚偏差に等しくなるまでの間は、前記関数発生ステップによって発生させられる単調増加関数または単調減少関数の出力データを出力し、その後は、前記測定された入側板厚偏差を出力する入力データ修正ステップと、
前記入力修正ステップにより出力されるデータを入力として前記速度制御手段及び/又は圧下位置制御手段をフィードフォワード制御する制御データを出力するフィードフォワード板厚制御ステップと、
を備えることを特徴とする圧延機のフィードフォワード板厚制御方法。 - 入側の被圧延材の入側板厚偏差を測定する板厚測定手段と、
入側の被圧延材の圧延速度を制御する速度制御手段と、
圧延ミルの圧下位置を制御する圧下位置制御手段とを備え、
前記板厚測定手段により測定される入側板厚偏差を入力として前記速度制御手段及び/又は圧下位置制御手段を制御する制御データを出力する圧延機のフィードフォワード板厚制御装置におけるフィードフォワード板厚制御方法であって、
前記板厚測定手段により測定される入側板厚偏差を入力する入側板厚偏差入力ステップと、
原点を通過する単調増加関数及び単調減少関数を発生させる関数発生ステップと、
板厚制御開始から前記ランプ関数発生ステップによって発生させられた単調増加関数または単調減少関数の出力データと前記測定された入側板厚偏差との差があらかじめ定められた値より小さくなるまでの間は、前記関数発生ステップによって発生させられる単調増加関数または単調減少関数の出力データを出力し、その後は、前記測定された入側板厚偏差に漸近する曲線のデータを出力する入力データ修正ステップと、
前記入力修正ステップにより出力されるデータを入力として前記速度制御手段及び/又は圧下位置制御手段をフィードフォワード制御する制御データを出力するフィードフォワード板厚制御ステップと、
を備えることを特徴とする圧延機のフィードフォワード板厚制御方法。 - 前記関数発生ステップにおいて発生される単調増加関数及び単調減少関数は、それぞれ、原点を通過し、あらかじめ定められた傾きを有する1次式で表されたランプ関数であること
を特徴とする請求項4又は請求項5に記載の圧延機のフィードフォワード板厚制御方法。
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