JP4697605B2 - 管の定径圧延制御方法及び定径圧延制御装置 - Google Patents
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Description
図4は、本発明の一実施形態に係る定径圧延制御方法の実施に用いる定径圧延機の概略構成を示すブロック図である。図4に示すように、被圧延対象である管1は、搬送ロール(図示せず)によって軸方向(図4の白抜矢符の方向)に搬送され、各スタンド2において定径圧延を施される。管1の搬送経路における定径圧延機の入側近傍には、光電センサから構成され、該光電センサの動作によって管1の管端部(先端部及び後端部)を検出する管端部検出器8が配設されている。また、管1の搬送経路における定径圧延機の出側近傍には、γ線肉厚計9及び光電センサ等から構成される測長計10が配設されている。管端部検出器8から出力される管1の管端部検出信号は、圧延制御器7及びタイミング演算器6に入力される。また、肉厚計9から出力される管1の肉厚測定値及び測長計10から出力される管1の長さ測定値は、タイミング演算器6に入力される。
先ず最初に、肉厚実績に基づく修正量について説明する。図5は、肉厚計9から出力される管1の肉厚測定値(管周方向の平均肉厚)の一例を示す図である。タイミング演算器6は、先ず最初に、肉厚計9から出力される管1の肉厚測定値と、測長計10から出力される管1の長さ測定値とに基づき、下記の式(1)で表される管1の中間部の長さLmでの平均肉厚tmを算出する。
Lm=L−(Lct+Lt+Lcb+Lb) ・・・ (1)
ここで、上記式(1)において、Lは管1の定径圧延機出側での長さを、Lctは管1の品種や寸法に応じて予め決められた管1の先端部におけるクロップ長さを、Ltは予め決められた管1の製品部先端長さを、Lcbは予め決められた管1の後端部におけるクロップ長さを、Lbは予め決められた管1の製品部後端長さを意味する。なお、製品部先端長さLt及び製品部後端長さLbは、例えば、管1の定径圧延機出側での長さ(又は目標長さ)に対して所定の割合を有する長さ、或いは、管1の長さに関係なく一定の長さとされる。
次に、タイミング演算器6は、上記製品部先端長さLtに相当する管1の部位内において、肉厚計9から出力される管1の肉厚測定値の内、上限値(=tm+tup)を超えるものが存在し、且つ、下限値(=tm−tlo)未満となるものが存在しない場合、先端部増肉長さLztを算出する。ここで、tup及びtloは予め決められた値である。また、先端部増肉長さLztは、図5(a)に示すように、管1の製品部先端長さLtに相当する部位の最も内側からみて平均肉厚tmからtupだけ肉厚が初めて増加した部位から、管1の先端からクロップ長さLct分だけ内側に入った部位までの長さを意味する。同様にして、タイミング演算器6は、上記製品部後端長さLbに相当する管1の部位内において、肉厚計9から出力される管1の肉厚測定値の内、上限値(=tm+tup)を超えるものが存在し、且つ、下限値(=tm−tlo)未満となるものが存在しない場合、後端部増肉長さLzbを算出する。後端部増肉長さLzbは、管1の製品部後端長さLbに相当する部位の最も内側からみて平均肉厚tmからtupだけ肉厚が初めて増加した部位から、管1の後端からクロップ長さLcb分だけ内側に入った部位までの長さを意味する。なお、上記tup、tloの値は、管1の先端部と後端部とで同じ値を採用しても良いし、異なる値を採用することも可能である。
ΔTt1=Kt・Lzt・L0/L/V0 ・・・ (2)
ここで、上記式(2)において、Ktは0〜1の値に設定された定数(重み)を、L0は管1の定径圧延機入側での長さ(定径圧延機入側に測長計を配設することにより、或いは、定径圧延機の前段に位置する工程で測長することにより測定可能である)を、V0は定径圧延機入側での管1の速度(定径圧延機入側に速度計を配設することにより測定可能である他、前述した管端検出器8を2台配設し、各管端検出器8の離間距離を検出時間の差で除算することによっても測定可能である)を意味する。
ΔTb1=−Kb・Lzb・L0/L/V0 ・・・ (3)
ここで、上記式(3)において、Kbは0〜1の値に設定された定数(重み)を意味する。
一方、タイミング演算器6は、上記製品部先端長さLtに相当する管1の部位内において、肉厚計9から出力される管1の肉厚測定値の内、下限値(=tm−tlo)未満となるものが存在する場合、先端部減肉長さLgtを算出する。ここで、図5(b)に示すように、先端部減肉長さLgtは、管1の製品部先端長さLtに相当する部位の最も内側からみて平均肉厚tmからtloだけ肉厚が初めて減少した部位から、管1の先端からクロップ長さLct分だけ内側に入った部位までの長さを意味する。同様にして、タイミング演算器6は、上記製品部後端長さLbに相当する管1の部位内において、肉厚計9から出力される管1の肉厚測定値の内、下限値(=tm−tlo)未満となるものが存在する場合、後端部減肉長さLgbを算出する。後端部減肉長さLgbは、管1の製品部後端長さLbに相当する部位の最も内側からみて平均肉厚tmからtloだけ肉厚が初めて減少した部位から、管1の後端からクロップ長さLcb分だけ内側に入った部位までの長さを意味する。
ΔTt1=−Kt・Lgt・L0/L/V0 ・・・ (4)
ΔTb1=Kb・Lgb・L0/L/V0 ・・・ (5)
タイミング演算器6は、上記製品部先端長さLtに相当する管1の部位内において、肉厚計9から出力される管1の肉厚測定値の内、上限値(=tm+tup)を超えるものが存在せず、且つ、下限値(=tm−tlo)未満となるものが存在しない場合、肉厚実績に基づく修正量に関しては回転速度制御開始信号の修正の必要がない(すなわち、肉厚実績に基づく修正量ΔTt1=0の修正信号が圧延制御器7に出力される)として演算を終了する。同様にして、タイミング演算器6は、上記製品部後端長さLbに相当する管1の部位内において、肉厚計9から出力される管1の肉厚測定値の内、上限値(=tm+tup)を超えるものが存在せず、且つ、下限値(=tm−tlo)未満となるものが存在しない場合、肉厚実績に基づく修正量に関しては回転速度制御開始信号の修正の必要がない(すなわち、肉厚実績に基づく修正量ΔTb1=0の修正信号が圧延制御器7に出力される)として演算を終了する。
次に、予測誤差に基づく修正量について説明する。タイミング演算器6は、タイミング演算器6に対して管端部検出器8から管端部(先端部又は後端部)検出信号が入力された時点を始点として計時を開始し、圧延トルク演算器5から入力される圧延トルク信号の変動状態に基づき、所定のスタンド2(本実施形態では奇数番目のスタンド)に管1の管端部(先端部又は後端部)が実際に到達した時点(管端部検出信号が入力された時点を始点とする経過時間であり、以下、適宜「実測時間」という)を検出する。なお、入力された圧延トルク信号の変動状態に基づいて、管1の管端部が所定のスタンド2に実際に到達した時点を検出する具体的な方法については、前述した特許文献1に記載されている内容と同様であるので、本明細書ではその詳細な説明を省略する。一方、タイミング演算器6は、タイミング演算器6に対して管端部検出器8から管端部検出信号が入力された時点を始点として、圧延制御器7からの圧延ロール21の回転速度制御開始信号が入力されるまでの経過時間(以下、適宜「予測時間」という)を検出し、当該予測時間と前記実測時間との間の予測誤差Yjを算出する。
本実施形態に係る管端部肉厚制御方法では、以上に説明した(1)肉厚実績に基づく修正量と(2)予測誤差に基づく修正量との双方を考慮して、各スタンド2に対して今回の圧延時に設定された圧延ロール21の回転速度制御開始時点の修正量を演算するように構成されている。すなわち、管1の先端部に関する各スタンド2に対して設定された圧延ロール21の回転速度制御開始時点については、下記の式(6)で表されるΔTtが総合的な修正量とされて、圧延制御器7に記憶される。
ΔTt=αt・ΔTt1+βt・ΔTt2 ・・・ (6)
ここで、αtは0〜1の定数、βt=1−αtの定数である。
そして、管1の先端部に関する各スタンド2に対して設定された圧延ロール21の回転速度制御開始時点の設定値は、前記記憶された修正量ΔTtに基づいて修正され(修正量ΔTtが加算され)、次の管1を圧延する際の設定値として用いられる。
ΔTb=αb・ΔTb1+βb・ΔTb2 ・・・ (7)
ここで、αbは0〜1の定数、βb=1−αbの定数である。
そして、管1の後端部に関する各スタンド2に対して設定された圧延ロール21の回転速度制御開始時点の設定値は、前記記憶された修正量ΔTbに基づいて修正され(修正量ΔTbが加算され)、次の管1を圧延する際の設定値として用いられる。
本実施形態に係る定径圧延制御方法は、前述した第1の実施形態における肉厚実績に基づく修正量のみを用いる構成である。すなわち、管1の先端部に関する各スタンド2に対して設定された圧延ロール21の回転速度制御開始時点については、ΔTt=ΔTt1(すなわち、前述した式(6)においてαt=1、βt=0)が総合的な修正量とされて、圧延制御器7に記憶される。そして、管1の先端部に関する各スタンド2に対して設定された圧延ロール21の回転速度制御開始時点の設定値は、前記記憶された修正量ΔTtに基づいて修正され(修正量ΔTtが加算され)、次の管1を圧延する際の設定値として用いられる。同様にして、管1の後端部に関する各スタンド2に対して設定された圧延ロール21の回転速度制御開始時点については、ΔTb=ΔTb1(すなわち、前述した式(7)においてαb=1、βb=0)が総合的な修正量とされて、圧延制御器7に記憶される。そして、管1の後端部に関する各スタンド2に対して設定された圧延ロール21の回転速度制御開始時点の設定値は、前記記憶された修正量ΔTbに基づいて修正され(修正量ΔTbが加算され)、次の管1を圧延する際の設定値として用いられる。
本実施形態に係る定径圧延制御方法は、前述した第1の実施形態における予測誤差に基づく修正量ΔTt2及びΔTb2として、各スタンド2における予測時間と実測時間との間の予測誤差Yiをそのまま用いる構成である(ただし、本実施形態では、第1の実施形態と異なり、奇数番目のスタンドのみならず全スタンドについて実測時間を検出する必要がある)。すなわち、ΔTt2=−Yi(先端部についての予測誤差)、ΔTt2=−Yi(後端部についての予測誤差)とし、前述した式(6)及び(7)に基づいて修正量が演算されることになる。
本実施形態に係る定径圧延制御方法は、前述した第1の実施形態における予測誤差に基づく修正量のみを用いる構成である。すなわち、管1の先端部に関する各スタンド2に対して設定された圧延ロール21の回転速度制御開始時点については、ΔTt=ΔTt2(すなわち、前述した式(6)においてαt=0、βt=1)が総合的な修正量とされて、圧延制御器7に記憶される。そして、管1の先端部に関する各スタンド2に対して設定された圧延ロール21の回転速度制御開始時点の設定値は、前記記憶された修正量ΔTtに基づいて修正され(修正量ΔTtが加算され)、次の管1を圧延する際の設定値として用いられる。同様にして、管1の後端部に関する各スタンド2に対して設定された圧延ロール21の回転速度制御開始時点については、ΔTb=ΔTb2(すなわち、前述した式(7)においてαb=0、βb=1)が総合的な修正量とされて、圧延制御器7に記憶される。そして、管1の後端部に関する各スタンド2に対して設定された圧延ロール21の回転速度制御開始時点の設定値は、前記記憶された修正量ΔTbに基づいて修正され(修正量ΔTbが加算され)、次の管1を圧延する際の設定値として用いられる。
(1)定径圧延機入側における管寸法:外径100mm、肉厚6.0〜7.0mm
(2)定径圧延機出側における管寸法:外径30.0mm、肉厚5.0〜6.0mm
(3)定径圧延機入側における管温度:900〜950℃
(4)定径圧延機出側における管温度:810〜860℃
(5)定径圧延機スタンド数:25スタンド
(6)管材質:炭素鋼
Claims (8)
- 定径圧延機の所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点を、前記定径圧延機の出側で測定した管の肉厚測定値と、前記定径圧延機の入側及び出側での管の長さと、前記定径圧延機の入側での管の速度とに基づいて修正することを特徴とする管の定径圧延制御方法。
- 所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点と、前記所定のスタンドに管の管端部が実際に到達した時点との間の予測誤差を算出する第1ステップと、
前記算出した予測誤差と、前記定径圧延機の出側で測定した管の肉厚測定値と、前記定径圧延機の入側及び出側での管の長さと、前記定径圧延機の入側での管の速度とに基づいて、前記所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点を修正する第2ステップとを含むことを特徴とする請求項1に記載の管の定径圧延制御方法。 - 前記第2ステップは、
前記算出した予測誤差から、管の管端部が第1スタンドに到達するまでの第1の予測誤差成分と、前記管の管端部が第1スタンドに到達した後の第2の予測誤差成分とを抽出するステップと、
前記抽出された第1の予測誤差成分に第1の重みを付し、当該第1の重みを付した第1の予測誤差成分に基づいて、前記所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点を修正するステップと、
前記抽出された第2の予測誤差成分に第2の重みを付し、当該第2の重みを付した第2の予測誤差成分に基づいて、前記所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点を修正するステップと、
前記定径圧延機の出側で測定した管の肉厚測定値と、前記定径圧延機の入側及び出側での管の長さと、前記定径圧延機の入側での管の速度とに基づいて、前記所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点を修正するステップとを含むことを特徴とする請求項2に記載の管の定径圧延制御方法。 - 定径圧延機の所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点と、前記所定のスタンドに管の管端部が実際に到達した時点との間の予測誤差を算出するステップと、
前記算出した予測誤差から、管の管端部が第1スタンドに到達するまでの第1の予測誤差成分と、前記管の管端部が第1スタンドに到達した後の第2の予測誤差成分とを抽出するステップと、
前記抽出された第1の予測誤差成分に第1の重みを付し、当該第1の重みを付した第1の予測誤差成分に基づいて、前記所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点を修正するステップと、
前記抽出された第2の予測誤差成分に第2の重みを付し、当該第2の重みを付した第2の予測誤差成分に基づいて、前記所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点を修正するステップとを含むことを特徴とする管の定径圧延制御方法。 - 定径圧延機の出側に設置された肉厚計と、
所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点を、前記肉厚計によって測定された管の肉厚測定値と、前記定径圧延機の入側及び出側での管の長さと、前記定径圧延機の入側での管の速度とに基づいて修正するタイミング演算器と、
前記タイミング演算器によって修正された回転速度制御開始時点に基づいて、各スタンドに配設された圧延ロールの回転速度を制御する圧延制御器とを備えることを特徴とする管の定径圧延制御装置。 - 所定のスタンドに管の管端部が到達したことを検出する検出装置をさらに備え、
前記タイミング演算器は、
所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点と、前記検出装置によって検出された前記所定のスタンドに管の管端部が実際に到達した時点との間の予測誤差を算出する第1ステップと、
前記算出した予測誤差と、前記肉厚計によって測定された管の肉厚測定値と、前記定径圧延機の入側及び出側での管の長さと、前記定径圧延機の入側での管の速度とに基づいて、前記所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点を修正する第2ステップとを含む演算を実行することを特徴とする請求項5に記載の管の定径圧延制御装置。 - 前記第2ステップは、
前記算出した予測誤差から、管の管端部が第1スタンドに到達するまでの第1の予測誤差成分と、前記管の管端部が第1スタンドに到達した後の第2の予測誤差成分とを抽出するステップと、
前記抽出された第1の予測誤差成分に第1の重みを付し、当該第1の重みを付した第1の予測誤差成分に基づいて、前記所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点を修正するステップと、
前記抽出された第2の予測誤差成分に第2の重みを付し、当該第2の重みを付した第2の予測誤差成分に基づいて、前記所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点を修正するステップと、
前記肉厚計によって測定された管の肉厚測定値と、前記定径圧延機の入側及び出側での管の長さと、前記定径圧延機の入側での管の速度とに基づいて、前記所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点を修正するステップとを含むことを特徴とする請求項6に記載の管の定径圧延制御装置。 - 定径圧延機の所定のスタンドに管の管端部が到達したことを検出する検出装置と、
所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点を修正するタイミング演算器と、
前記タイミング演算器によって修正された回転速度制御開始時点に基づいて、各スタンドに配設された圧延ロールの回転速度を制御する圧延制御器とを備え、
前記タイミング演算器は、
所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点と、前記検出装置によって検出された前記所定のスタンドに管の管端部が実際に到達した時点との間の予測誤差を算出するステップと、
前記算出した予測誤差から、管の管端部が第1スタンドに到達するまでの第1の予測誤差成分と、前記管の管端部が第1スタンドに到達した後の第2の予測誤差成分とを抽出するステップと、
前記抽出された第1の予測誤差成分に第1の重みを付し、当該第1の重みを付した第1の予測誤差成分に基づいて、前記所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点を修正するステップと、
前記抽出された第2の予測誤差成分に第2の重みを付し、当該第2の重みを付した第2の予測誤差成分に基づいて、前記所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点を修正するステップとを含む演算を実行することを特徴とする管の定径圧延制御装置。
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