JPH04351214A - 板平坦度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼板等を圧延機で圧延
して得られる圧延材の板幅方向の伸びまたは張力分布、
すなわち、板平坦度を制御する板平坦度制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、鋼板等を圧延する際、板平坦度
の制御は所望とする均質の製品を生産する上で必要不可
欠なものである。特に、近年は、平坦度制御を取入れた
圧延設備が数多く実用化されてきており、その制御に用
いるアクチュエータとして、ロールベンダー、圧下レベ
リング、ロールシフト、ロールクーラント等、数多くの
ものが出回っている。従って、これらのアクチュエータ
を用いて板平坦度を制御する場合、各アクチュエータの
特性を十分に把握した上で最も板平坦度が最適となるべ
きアクチュエータの操作量を決定する必要がある。

【０００３】そこで、従来は圧延ラインの板幅方向に所
定の間隔にて伸びまたは張力（以下、平坦度と称する）
を検出する平坦度検出器を設け、検出された平坦度実績
値がそれぞれ設定された平坦度目標値に近付くようにア
クチュエータの操作量を決定していた。

【０００４】一例として、特開昭５９−２１８２０６号
公報には、板幅方向全域の平坦度実績値から得られる板
平坦度分布が平均的に目標とする平坦度分布に近付くよ
うに最小２乗法を用いてアクチュエータの操作量を決定
することが開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の板平坦
度制御は、圧延機出側に設置した平坦度検出器による平
坦度実績値を用いたフィードバック制御であるため、圧
延材の移送に伴う平坦度検出器の検出遅れが制御系の応
答を悪くする場合が殆どであった。

【０００６】このため、外乱の周波数が高く、平坦度が
急激に変化する場合には、必ずしも適切な操作量が演算
できなかった。特に、圧延速度の変更に伴う圧延材と圧
延ロールとの間の摩擦係数の変化や、熱間圧延機におけ
る圧延材温度の変化は板平坦度に対する大きな外乱であ
り、これらの外乱による板平坦度の変化に対して、上記
フィードバック制御だけでは良好な板平坦度制御は困難
であった。

【０００７】この発明は上記の問題点を解決するために
なされたもので、圧延状態の急激な変化に対しても、圧
延材の平坦度を高精度に制御できる板平坦度制御装置を
得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、圧延材の板
幅方向の平坦度を、平坦度アクチュエータによって制御
する板平坦度制御装置において、前記平坦度の目標値を
設定する平坦度設定器と、圧延材の板幅方向における複
数の指定位置でそれぞれ平坦度を検出する平坦度検出器
と、圧延材の圧延荷重を検出する圧延荷重検出器と、検
出された圧延荷重実績値の変化量から前記指定位置にお
ける平坦度変化量を演算する板平坦度演算手段と、前記
指定位置毎に、検出された平坦度実績値と設定された平
坦度目標値との差を演算すると共に、この差に前記平坦
度変化量を加えた値と前記平坦度アクチュエータを操作
したことによる平坦度修正量との差の２乗和が最小とな
る操作量を演算して、前記平坦度アクチュエータに加え
るアクチュエータ操作量演算手段とを備えたものである
。

【０００９】

【作用】以下、本発明の作用を原理と合わせて説明する
。

【００１０】図２に例示した６段圧延機は、圧延材１を
圧延する上下ワークロール２の外側に一対の中間ロール
３が配置され、さらに、その外側に一対のバックアップ
ロール４が配置されている。このとき、圧延荷重は圧延
荷重検出器５で検出され、張力制御等に利用されるもの
で、本発明は平坦度変化量を求めるためにこの圧延荷重
を利用することになる。また、平坦度検出器１０は圧延
機の出側で、この圧延機から所定の距離を隔てた位置に
設けられている。

【００１１】ここで、６段圧延機は図３にその詳細を示
すように、ワークロール２に対応してオペレータサイド
にワークロールベンダー６Ａを、ドライブサイドにワー
クロールベンダー６Ｂを備えている。また、中間ロール
３に対応してオペレータサイドに中間ロールベンダー７
Ａを、ドライブサイドに中間ロールベンダー７Ｂを備え
、さらに、下バックアップロール４を操作するために、
オペレータサイドにロールギャップ制御装置８Ａを、ド
ライブサイドにロールギャップ制御装置８Ｂを備えてい
る。なお、図２に示した圧延荷重検出器５は、図３に示
すように、オペレータサイドの圧延荷重検出器５Ａと、
ドライブサイドの圧延荷重検出器５Ｂとで成り、この両
者で検出された検出値の和が圧延荷重となる。

【００１２】一般に、圧延材１の平坦度すなわち板幅方
向の伸びまたは張力の分布は、圧延機入側における圧延
材の板幅方向板厚分布、圧延中のロールギャッププロフ
ィール等によって決定される。このうち、ロールギャッ
ププロフィールは圧延荷重、ワークロールベンダー、中
間ロールベンダーおよび中間ロールシフト位置等による
ロール軸芯たわみ、ロールの熱膨脹や摩耗、圧延荷重の
大きさが直接関係するロールの偏平変形量、圧下レベリ
ング量等によって決定される。

【００１３】一方、平坦度検出器１０として種々のもの
を用いることができるが、図４に例示したものは、ｎ個
のセグメントに分割され、各セグメントが圧延材にかか
る張力の垂直成分を検出するもので、各セグメントの検
出値から板幅方向の張力偏差の分布を求めることができ
る。

【００１４】いま、圧延材の板幅方向にｍ分割した各点
の目標平坦度をβＲＥＦｉ（ｉ＝１〜ｍ）、平坦度検出
器１０で検出した平坦度実績値をβＭＥＳｉ（ｉ＝１〜
ｍ）、圧延荷重検出器５Ａ，５Ｂで検出した圧延荷重実
績値の変化による板平坦度変化量検出値をβＥＳＴｉ（
ｉ＝１〜ｍ）、複数の板平坦度用アクチュエータの操作
による板平坦度修正量をβＣｉ（ｉ＝１〜ｍ）として次
式の評価関数Ｊを設定することができる。

【００１５】

【数１】 ここで、圧延荷重実績値の変化によるβＥＳＴｉは圧延
荷重実績値の変化量をΔＰとすると次式で求められる。

【００１６】

【数２】 である。

【００１７】また、平坦度制御用のアクチュエータの操
作による板平坦度修正量βＣｉは６段圧延機の場合、次
式で表される。

【００１８】

【数３】 である。

【００１９】上述した板平坦度に対する影響係数も理論
的に、あるいは、実験的に求めることができる。

【００２０】上記（２），（３）　式を（１）　式に代
入すると次式が得られる。

【００２１】

【数４】 ここで、中間ロールシフトは圧延前に行われる初期設定
のみで、圧延中は操作しないものとし、（４）　式の評
価関数Ｊを最小にするワークロールベンダの操作量ΔＦ
ＷＢ、中間ロールベンダーの操作量ΔＦＩＢ、および、
圧下レベリングの各操作量ΔＳＬ　は、最小２乗法によ
りそれぞれ下記（１１），（１２），（１３）式によっ
て求められる。

【００２２】

【数５】 ここで

【００２３】

【数６】 である。

【００２４】本発明はこの原理を利用し、検出された平
坦度実績値βＭＥＳｉと設定された平坦度目標値βＲＥ
Ｆｉとの差を、指定位置毎に演算する一方、検出された
圧延荷重実績値Ｐの変化量から指定位置における平坦度
変化量βＥＳＴｉを推定し、この両者の和と、平坦度ア
クチュエータを操作したことによる平坦度修正量βＣｉ
との差の２乗和が最小となる操作量を上記（１１）、（
１２），（１３）式を用いて演算して平坦度アクチュエ
ータに加えるようにしたので、圧延状態の急激な変化に
対しても、圧延材の平坦度を高精度に制御することがで
きる。

【００２５】

【実施例】図１はこの発明の一実施例の構成を、６段圧
延機と併せて示したブロック図である。図中、図２と同
一の符号を付したものはそれぞれ同一の要素を示してい
る。この６段圧延機に装備されたアクチュエータとして
のワークロールベンダー、中間ロールベンダー、および
、ロールギャップ制御装置を操作するために、目標板平
坦度を設定する板平坦度設定器１１と、圧延荷重の変化
による板平坦度の変化量を演算する板平坦度演算器１２
と、平坦度検出器１０によって検出された板平坦度実績
値、板平坦度設定器１１による板平坦度の目標値および
板平坦度演算器１２による板平坦度の変化量に基づいて
アクチュエータの操作量を演算するアクチュエータ操作
量演算器１３と、演算された操作量に従ってアクチュエ
ータを制御するアクチュエータ制御装置１４とを備えて
いる。

【００２６】上記のように構成された本実施例の動作を
以下に説明する。

【００２７】板平坦度設定器１１は板平坦度目標値βＲ
ＥＦｉを出力してアクチュエータ操作量演算器１３に与
える。板平坦度演算器１２は圧延荷重検出器５によって
検出された圧延荷重実績値に基づいて、板平坦度演算器
１２は圧延荷重変化量と、この変化による板平坦度変化
量を演算する。

【００２８】すなわち、板平坦度演算器１２はｋ番目の
制御タイミングにおける圧延荷重変化量ΔＰ（ｋ）を次
式によって求める。

【００２９】 　　ΔＰ（ｋ）＝Ｐ（ｋ）−Ｐ（ｋ−１）　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（２３）
　　ただし Ｐ（ｋ）　　　　：ｋ番目の制御タイミングでサンプリ
ングされた圧延荷重 Ｐ（ｋ−１）：ｋ−１番目の制御タイミングでサンプリ
ングされた圧延荷重 である。

【００３０】また、板平坦度演算器１２はこの圧延荷重
の変化量ΔＰから上記（２）　式により板平坦度変化量
推定値βＥＳＴｉを演算してアクチュエータ操作量演算
器１３に与える。

【００３１】一方、平坦度検出器１０によって検出され
た板平坦度実績値βＭＥＳｉもアクチュエータ操作量演
算器１３に与えられる。

【００３２】アクチュエータ操作量演算器１３は、設定
された平坦度目標値βＲＥＦｉと、検出された板平坦度
実績値βＭＥＳｉとの差を（５）　式を用いて演算する
と共に、ｋ番目の制御タイミングにおけるワークロール
ベンダーの操作量ΔＦＷＢ、中間ロールベンダーの操作
量ΔＦＩＢ、および、圧下レベリングの各操作量ΔＳＬ
　をそれぞれ（１１），　（１２），（１３）　式を用
いて演算し、次いで、下式に示す積分演算を行って操作
量ＦＷＢ（ｋ）ｃ，ＦＩＢ（ｋ）ｃ，ＳＬ（ｋ）ｃ　を
アクチュエータ制御装置１４に与える。

【００３３】

【数７】 かくして、この実施例によれば、圧延状態の急激な変化
による板平坦度の変動も制御でき、これによって、製品
々質の大幅な改善が達成される。

【００３４】なお、上記実施例ではアクチュエータとし
て、ワークロールベンダー、中間ロールベンダーおよび
ロールギャップ制御装置を用いたが、圧延材や圧延状態
に応じてこれらのうちのいずれか一つまたは二つを選択
的に用いても、あるいは、これ以外の平坦度アクチュエ
ータを用いるようにしても急激な板平坦度の制御は可能
である。

【００３５】また、上記実施例では、板幅方向の複数の
指定位置でそれぞれ張力を検出する平坦度検出器を用い
たが、張力の代わりに圧延方向の材料伸び率を検出する
平坦度検出器を用いても上述したと同様な制御ができる
。

【００３６】

【発明の効果】以上説明した如く本発明によれば、圧延
荷重の変化による圧延機出側の板平坦度の変化を推定し
、この板平坦度の変化も考慮して目標板平坦度になる最
適なアクチュエータ操作量を決定することができ、圧延
状態の急激な変化による板平坦度の変動を高精度に制御
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を、適用対象圧延機と
併せて示したブロック図。

【図２】本発明の適用対象圧延機の概略構成を示す説明
図。

【図３】本発明の適用対象圧延機の詳細な構成を示す説
明図。

【図４】本発明の一実施例の主要素の詳細な構成を示す
説明図。

【符号の説明】

２　　ワークロール ３　　中間ロール ４　　バックアップロール ５　　圧延荷重検出器 ６Ａ　　ワークロールベンダー ６Ｂ　　ワークロールベンダー ７Ａ　　中間ロールベンダー ７Ｂ　　中間ロールベンダー ８Ａ　　ロールギャップ制御装置 ８Ｂ　　ロールギャップ制御装置 １０　　平坦度検出器 １１　　板平坦度設定器 １２　　板平坦度演算器 １３　　アクチュエータ操作量演算器 １４　　アクチュエータ制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧延材の板幅方向の平坦度を、平坦度アク
   チュエータによって制御する板平坦度制御装置において
   、前記平坦度の目標値を設定する平坦度設定器と、圧延
   材の板幅方向における複数の指定位置でそれぞれ平坦度
   を検出する平坦度検出器と、圧延材の圧延荷重を検出す
   る圧延荷重検出器と、検出された圧延荷重実績値の変化
   量から前記指定位置における平坦度変化量を演算する板
   平坦度演算手段と、前記指定位置毎に、検出された平坦
   度実績値と設定された平坦度目標値との差を演算すると
   共に、この差に前記平坦度変化量を加えた値と前記平坦
   度アクチュエータを操作したことによる平坦度修正量と
   の差の２乗和が最小となる操作量を演算して、前記平坦
   度アクチュエータに加えるアクチュエータ操作量演算手
   段と、を備えたことを特徴とする板平坦度制御装置。