JPH06142739A - タンデム圧延機の板厚制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、タンデム圧延機において、各圧延機
間のマスフローを常に一定に保ちつつ、圧延機の出側板
厚をダイナミックにかつ高速・高精度で目標値へ到達さ
せることが可能な、板厚制御装置を提供することを目的
とする。 【構成】板厚制御，板速制御を行うのに最も適した別々
の演算手段(１１４，１２０)により圧延機直下出側板厚
の推定演算を行い、この推定値を実績値に基づき修正す
る（１１３，１２３）。また、板厚制御を行うことによ
る張力変動は速度非干渉制御手段（１２５）により、板
速制御を行うことによる張力変動は圧下非干渉制御手段
（１２７）により張力変動を除去する。 【効果】目標板厚値への制御応答を大幅に改善すること
が可能となり、板厚制御、あるいは板速制御いずれかの
手段に依らなければ制御が不可能な材質の圧延材に対し
ても幅広く対処することが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タンデム圧延機におけ
る、板速制御と圧下制御により圧延材の板厚を制御する
板圧制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】タンデム圧延機は、それぞれ独立に運転
される圧延機から構成されており、圧下装置により圧延
機ロールから圧延材に適切な荷重を印加し、また、電動
機に介された圧延機ロールが圧延材を連続的に搬送でき
るようになっている。この２つの制御手段は圧延工程に
必要不可欠のものであり、様々な制御目的に対して効果
的に使用されている。

【０００３】ところで、タンデム圧延機においてはマス
フロー一定則が重要であり、各圧延機間のマスフローを
一定に保つことによって円滑な圧延を可能としている。
各圧延機間のマスフローを調整するには、次式 Ｈ_i・Ｖ_ei=ｈ_i・Ｖ_oi …（数１） Ｈ_i：圧延機入側板厚，Ｖ_ei：圧延機入側板速，ｈ_i：圧
延機出側板厚，Ｖ_oi：圧延機出側板速（以下、各々入側
板厚，入側板速，出側板厚，出側板速と略す）より圧延
材の板厚を変化させる方法と圧延材の板速を変化させる
方法があり、いずれの方法によってもマスフロー量を変
化させることが可能である。

【０００４】上記従来技術については、公知文献「板圧
延の理論と実際」(日本鉄鋼協会編)第３０１頁に記載が
有るが、他に特開平4−52016号公報記載の技術が関連す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来に
おける圧下量、又は板速の制御においては、圧延機出側
板厚値を制御に利用することが一般的であるが、圧延機
直下の値を直接測定することが困難なため、測定に際し
ては圧延機の近くに板厚計を設置するか、他の測定手段
により出側板厚値を演算し、その演算値を制御に用いて
いた。そのため、前者の場合、圧延機直下の圧延材板厚
値の入手のため、圧延材が板厚計直下に移動する時間の
時間遅れを生じ、これより制御ゲイン値が制限される問
題が有り、後者の場合、推定演算に用いる式、要素など
により制御出力の精度に制限が生じるという問題があっ
た。

【０００６】さらに、圧延工程において圧延材の板厚ま
たは板速を変化させた場合、その影響は変化させた要素
のみには留まらない。それは、圧延材に荷重を印加した
場合、圧延機間の板厚に変動が生じるが、このために圧
延材の張力に変動が生じる。また、圧延機ロール速度を
変化させると圧延材の板速に変動が生じ、このために張
力変動が生じる。但し、その変動の度合いは使用する圧
延材の種類，圧延の条件により異なる。

【０００７】このように張力が変動すると、再び圧延材
板速，板厚に変動が生じ、圧下制御、又は板速制御のた
めに圧下量又は板速を変化させた場合、本来得られるべ
き制御応答が得られず、目標板厚値に対する精度の点で
問題があった。

【０００８】本発明は、上記従来技術の問題に鑑み成さ
れたものであり、複数の圧延機からなるタンデム圧延機
における各々の圧延機間のマスフローを常に一定に保ち
つつ、圧延機出側板厚をダイナミックかつ高速・高精度
に目標値へ到達させることが可能な板厚制御装置を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記従来技術の問題点
は、板速制御手段と圧下制御手段のそれぞれに独立した
出側板厚推定手段を設け、さらに一方の制御手段による
制御を施した際に生じる張力変動を他方の制御手段によ
り打ち消すための非干渉制御出力演算手段を、設けるこ
とにより解決できる。

【００１０】

【作用】本発明によれば、マスフローを一定に保ちつ
つ、板速制御手段と圧下制御手段のそれぞれに最適な方
法により出側板厚を推定することができ、かつ圧下制御
を行うことによる板速制御への影響並びに板速制御を行
うことによる圧下制御への影響を除去することが可能と
なる。従って、板速制御並びに圧下制御の両者とも、圧
延材の板厚を制御目標値に高速かつ高精度に到達させ、
制御仕様に沿った圧延作業が可能となる。さらに、板速
制御並びに圧下制御を併用しても、両制御相互の干渉を
防止できるので、安定した制御応答が得られる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。

【００１２】図１は本発明を実施した板厚制御装置並び
にこれにより制御されるタンデム圧延機の一部を示す。
ただし、制御装置については、ブロック線図で表わし
た。

【００１３】本実施例の構成は、次の３つの特徴的な部
分を保有している。一つは、推定板厚演算値をマスフロ
ー一定則により求めた後、これを実績値と比較し修正し
た値を用いて、隣接する圧延機との関係を考慮しながら
速度制御目標値の設定を行う速度制御部（図１中１１２
〜１１６）、次に、推定板厚演算をゲージメータ式によ
り求めた後、実績値と比較修正した値を用いて各圧延機
独立に制御を行う圧下制御部（図１中１２０〜１２
４）、さらに、板速制御，圧下制御相互の張力変動によ
る干渉を防止するための非干渉制御部（図１中１２５，
１２７）である。なお、本実施例における図１の記述
は、圧延機２が中間スタンド、圧延機１０２が最終スタ
ンドの場合である。また、圧延機２の速度制御部、圧延
機１０２の圧下制御部、並びに非干渉制御部は、任意の
隣接する圧延機においても同様な構成となっている。

【００１４】この３つの特徴的な制御部により圧延機の
制御を行うために、以下に述べる各手段を用いている。
即ち、圧延材１を適切な速度で移動させるための手段，
圧延材１に適切な荷重を印加させるための手段、そし
て、板速制御，圧下制御を実施するための設定を行う手
段である。

【００１５】以下、これら３つの手段の構成について、
それぞれ説明する。

【００１６】まず、圧延材１を適切な速度で移動させる
ための手段についてであるが、図１における圧延材板厚
測定手段５，１０５、圧延材板速測定手段６，１０６は
それぞれ圧延材の板厚，板速を測定するために用いる。
電動機制御装置３４，１３４は以下で記述する速度制御
指令により適切な指令を圧延機ロール駆動電動機３５，
１３５へ出力し、圧延機ロール駆動電動機３５，１３５
は圧延機ロール３，１０３を回転させることにより圧延
材１を適切な速度で移動させることを可能とする。圧延
機ロール周速度測定手段７，１０７は圧延機ロール駆動
電動機３５，１３５の周速度を測定するのに用いる。

【００１７】次に、圧延材１に適切な荷重を印加させる
ための手段であるが、圧延機ロール圧下制御装置１３６
は後述する圧下制御指令により適切な指令を圧延機ロー
ル圧下装置１３７へ出力し、圧延機ロール圧下装置１３
７は圧延機ロール１０３を介して圧延材１に荷重を印加
させることを可能とする。圧延機ロール圧延荷重測定手
段１０４は圧延機ロール圧下装置１３７による圧延荷重
を測定するのに用いる。

【００１８】さらに、板速制御，圧下制御を実施するた
めの設定を行う手段についてであるが、圧延材板厚目標
値設定手段１１，１１１は各々圧延機２，１０２出側に
おける圧延材１の板厚目標値を設定するために用い、特
に、最終スタンドの板厚目標値は所望とする製品板厚と
なる。基準速度指令値設定手段３２は圧延スケジュール
に従い、各圧延機２，１０２への共通な速度指令値を乗
算器３３，１３３へ出力し、基準速度比速度指令値設定
手段２９，１２９は円滑な圧延が可能となるように各圧
延機ごとに独立な速度指令値を加算器３１，乗算器３
０、又は乗算器１３３へ出力する。本実施例における図
１の記述は圧延機２が中間スタンド、圧延機１０２が最
終スタンドの場合であるが、圧延機２に対しては加算器
３１において、各圧延機独立な速度指令値と後述する速
度制御出力を加算した後、乗算器３３において加算器３
１の出力と各圧延機共通な速度指令値が乗算され、速度
制御装置３４への速度制御出力とする。圧延機１０２に
対しては乗算器１３３において各圧延機独立な速度指令
値と各圧延機共通な速度指令値が乗算され、速度制御装
置１３４への速度制御出力とする。尚、予備演算手段１
１０は圧下制御，圧下非干渉制御を行うにあたり、事前
に弾性係数Ｍ_i，塑性係数Ｑ_iを演算する。

【００１９】以下、具体的な制御方法について説明す
る。

【００２０】まず、速度制御についてであるが、タンデ
ム圧延機が定常的に圧延されているとして、各圧延機間
のマスフロー一定則を次式で表現することができる。

【００２１】 Ｈ_io・Ｖ_eREFi＝ｈ_REFi・Ｖ_oREFi …（数２） Ｖ_eREFi，Ｖ_oREFiは各々第ｉ番圧延機入側板速目標値、
第ｉ番圧延機出側板速目標値であり、ｈ_REFiは第ｉ番圧
延機出側板厚目標値である。Ｖ_eREFi，Ｖ_oREFi，ｈ_REFi
は予め設定された値（以下、セットアップ値と略す）で
あり、圧延が定常状態にあるときに制御の基準値とする
ものである。Ｈ_ioは値に変動のない、理想的な入側板厚
である。中間スタンドにおいて、入側板厚の値は、圧延
材１の前スタンド直下（出側）にある部分が、次スタン
ド直下（入側）に到達したときの板厚となる。従って、
Ｈ_ioを、出側板厚目標値がｈ_REFi-1である第ｉ−１番圧
延機直下の圧延材の部分が第ｉ番圧延機直下に到達した
ときの入側板厚目標値とし、これをｈ_REFi-1(i)とする
と（数２）より次式を得る。

【００２２】 ｈ_REFi-1(i)・Ｖ_eREFi＝ｈ_REFi・Ｖ_oREFi …（数３） 次に、入側板速，入側板厚が何らかの原因でセットアッ
プ値から変動したとすると、マスフロー量が変化し、こ
のため、出側板速，出側板厚がそれぞれ変動する。

【００２３】まず、圧延機１０２入側板厚測定手段（板
厚計）５直下の板厚Ｈ_i を、加算器１０９において圧延
材目標板厚設定手段１１による設定値ｈ_REFi-1と、圧延
材板厚測定手段５により板厚変動分として計測される測
定値を△ｈ_xi-1として、次式（数４）で示す演算を行
う。

【００２４】 Ｈ_i＝ｈ_REFi-1＋△ｈ_xi-1 …（数４） これより、圧延機１０２直下入側板厚をＨ_i(i)とする
と、Ｈ_i(i)はＨ_i を一時記憶手段１０８に格納し、その
格納値を圧延機ロール周速度測定手段７によって測定さ
れる板速に合わせて一時記憶手段１０８でシフトを行う
ことにより得られる。（数１）より圧延機１０２出側推
定板厚ｈ_miは次式で表現できる。

【００２５】 ｈ_mi＝（Ｖ_ei／Ｖ_oi）・Ｈ_i(i) …（数５） 本実施例では、出側推定板厚ｈ_miを実績板厚値と比較
し、適応的に修正を行う。すなわち、（数５）のｈ_miを
次式によって表現する。

【００２６】 ｈ_mi＝（Ｖ_ei／Ｖ_oi）・Ｈ_i(i)・（１＋η_i） …（数６） （数６）におけるη_i は修正係数であり、マスフロー一
定則に基づく板厚適応修正手段１１３において、速度制
御のための推定板厚演算手段１１４によるマスフロー推
定板厚演算値ｈ_miを一時記憶手段１１５に格納し、その
格納値を板速に合わせて一時記憶手段１１５でシフトを
行い、実績板厚値と比較して、適応的に修正を行う。即
ち、次式によってη_i を定義する。

【００２７】 η_i＝∫{(ｈ_REFi＋△ｈ_xi)／ｈ_mi(ｔ−ｋ)−１}・Ｋ_Iadpi ｄｔ …（数７） （数７）において、△ｈ_xiは圧延材板厚測定手段１０５
の測定値であり、この測定値を加算器１１２において圧
延材目標値設定手段１１１により設定されたｈ_REFiと加
算することにより、圧延機１０２出側板厚実績値とす
る。ｈ_mi（ｔ−ｋ）は現在からｋ秒前に速度制御のため
の推定板厚演算手段１１４において演算されたマスフロ
ー推定板厚演算値であり、速度制御のための一時記憶手
段１１５においてｋ秒間圧延機ロール周速度測定手段１
０７により板速値に合わせてシフトを行うことにより、
実際の圧延材１が圧延機１０２直下から圧延材板厚測定
手段１０５直下まで移動されるタイミングに合致させ
る。なお、Ｋ_Iadpi は修正ゲインであり、実際には経験
的に決める。

【００２８】この変動した出側推定板厚が圧延材目標板
厚設定手段１１１によって設定される所望とする出側板
厚設定値に収束するように圧延材板速値のマスフロー積
分制御を行う。まず、マスフロー積分速度制御を行うた
めに圧延機ロール周速度の目標値を決定する。圧延材１
の目標とする製品板厚（すなわち、最終スタンドの出側
板厚目標値）をｈ_REFnとし、最終スタンド（第ｎ番スタ
ンドとする）の圧延機ロール周速度目標値をＶ_RREFn と
し、第（ｎ−１）番圧延機の圧延機ロール周速度目標値
をＶ_RREFn-1とすると、マスフロー一定則を用いて、 Ｖ_RREFn-1・(１＋ｆ_n-1)・Ｈ_n(n)＝Ｖ_RREFn・(１＋ｆ_n)・ｈ_REFn …（数８） Ｖ_RREFn-1＝〔{(１＋ｆ_n)・ｈ_REFn}／{(１＋ｆ_n-1)・Ｈ_n(n)}〕・Ｖ_RREFn …（数９） 中間スタンドにおける板厚目標値はマスフロー推定板厚
演算値とする。すなわち、 Ｖ_RREFi-1＝〔{(１＋ｆ_i)・ｈ_mi}／{(１＋ｆ_i-1)・Ｈ_i(i)}〕・Ｖ_RREFi …（数１０） ・ ・ ・ Ｖ_RREF1＝〔{(１＋ｆ₂)・ｈ_m2}／{(１＋ｆ₁)・Ｈ₂₍₂₎}〕・Ｖ_RREF2 …（数１１） なお、（数９）〜（数１１）におけるｆ_i(ｉ＝１，２，
…，ｎ）は先進率であり、先進率演算手段３８，１３８
において圧延材板速測定手段６，１０６の測定値
ｖ_si-1，ｖ_siと圧延機ロール周速度測定手段７，１０７
の測定値Ｖ_Ri-1，Ｖ_Riを用いて次式により演算する。

【００２９】 ｆｉ＝(ｖ_si／Ｖ_Ri)−１ （ｉ＝１，２，…，ｎ） …（数１２） このようにして圧延機ロール周速度目標値を最終スタン
ドの圧延機ロール周速度目標値から順次決定することが
可能である。（数８）〜（数１１）で示される圧延機ロ
ール周速度設定方法は、圧延機２出側の圧延材１の板速
を制御することにより、圧延機１０２入側のマスフロー
量の変動分が圧延機１０２出側方向の圧延材１に影響を
与えるのを防止している。

【００３０】なお、本実施例においてはサクセッシブを
採用した。ＳＳＲＨの決定については（数８)〜(数１
１）におけるＶ_RREFi(ｉ＝１，２，…，ｎ）を用いて以
下の式で与えられることが知られている。

【００３１】 Ｖ_R′_REFi＝ＳＳＲＨ_i・ＭＲＨ，ｉ＝１，２，…，ｎ …（数１３） ＳＳＲＨ_n＝Ｖ_RREFn …（数１４） ＳＳＲＨ_n-1＝Ｖ_RREFn-1・{１＋(△Ｖ_on-1／Ｖ_oREFn-1)} …（数１５） SSRH_n-2=V_RREFn-2・{1+(△V_on-2/V_oREFn-2)}・(SSRH_n-1/V_RREFn-1)…（数１６） ＝Ｖ_RREFn-2・{１＋(△Ｖ_on-2／Ｖ_oREFn-2)} ・ ・{１＋(△Ｖ_on-1／Ｖ_RREFn-1)} ・ ・ SSRH₁＝V_RREF1・{１＋(△V_o1／V_oREF1)}・(SSRH₂／V_RREF2) …（数１７） ＝Ｖ_RREF1・{１＋(△Ｖ_o1／Ｖ_oREF1)}・{１＋(△Ｖ_o2／Ｖ_oREF2)} …｛１＋(△Ｖ_on-1／Ｖ_oREFn-1)} 但し、△Ｖ_oi（ｉ＝１，２，…，ｎ−１）は出側板速実
績値と目標値の偏差である。

【００３２】これより、板速制御のための推定板厚演算
手段１１４の出力値ｈ_miと圧延材目標値設定手段１１１
の出力値ｈ_REFiを用いて次式で示す制御出力を式（数１
５）〜（数１７）に代入することでマスフロー積分板速
制御が行われる。

【００３３】 (△V_oi／V_oREFi)＝∫ K_IMFi・{(h_REFi−h_mi)／h_REFi} dt …（数１８） ≡％Ｖ_MFi (ｉ＝１，２，…，ｎ−１） 次に圧下制御部について説明する。前項で示した通り、
マスフロー一定則を満足させるように板速制御を行うこ
とで圧延機入側板厚変動を消去させることが可能となる
のであるが、マスフロー一定則に基づいた圧延を行うに
は圧延機ロールに適切な荷重が印加されていることが必
要であり、荷重が加えられていなけば圧延材１の板厚に
変化を生じさせることができない。本実施例において
は、ゲージメータ式を用いた閉ル−プ制御により圧延機
ロール圧下制御装置１３６，圧延機ロール圧下装置１３
７を介して適切な荷重を印加して圧下制御によっても圧
延機入側板厚変動を除去する。さらに、圧下制御に使用
したゲージメータ推定板厚値を圧下制御のための一時記
憶手段１１８において圧延機１０２直下から圧延材板厚
測定手段１０５直下まで圧延機ロール周速度測定手段１
０７の測定値を用いてトラッキングを行い、圧下制御の
ための推定板厚適応修正手段１２１において、圧延材測
定手段１０５による板厚測定値と圧延材板厚目標値設定
手段１１１による設定値を加算器１２２において加算し
た実績板厚値と比較して、ゲージメータ推定板厚を適応
的に修正する。

【００３４】ゲージメータ式に基づく圧下制御を行うに
あたり、圧延機出側推定板厚値の基準値の設定（零調
整）を行う。零調整は圧延が定常状態にあるときに行
い、圧延機ロール１０３の圧下位置Ｓ_i 、及び圧延機ロ
ール圧延荷重測定手段１０４による測定値Ｐ_i の基準値
設定を測定値零調整手段１１７において行う。

【００３５】零調整時のゲージメータ式に基づく推定板
厚を次式で表現する。

【００３６】 ｈ_GoiZ＝Ｓ_io＋(Ｐ_io／Ｍ_i) …（数１９） （数１９）において、Ｓ_io，Ｐ_ioはそれぞれＳ_i，Ｐ_iの
基準値であり、Ｍ_i はＮo.ｉ番圧延機弾性係数であり、
予備演算手段１１０において圧延開始前に予備演算を行
ったことにより得た値を用いている。

【００３７】今、圧延機ロールの圧下位置を変化させた
とき、圧延機出側板厚はゲージメータ式に従って変化す
るが、零調整時の圧延機出側推定板厚値ｈ_GoiZに対する
出側板厚ｈ_Giは出側板厚推定値ｈ_Goiを用いて次式で表
現できる。

【００３８】 ｈ_Gi＝ｈ_Goi＋△ｅ_Gi …（数２０） ｈ_Goi＝Ｓ_i＋(Ｐ_i／Ｍ_i)−{Ｓ_io＋(Ｐ_io／Ｍ_i)} …（数２１） △ｅ_Giは微少時間後に圧延材板厚測定手段１０５より検
出される出側板厚測定値ｈ_xiと出側板厚推定値ｈ_Goiと
の誤差であり、次式によってｈ_Goiの修正を行う。

【００３９】 △ｅ_Gi(ｋ)＝(１−Ｃ_Gi)・(ｈ_xi−ｈ_Goi(x))＋Ｃ_Gi・△ｅ_Gi(ｋ−１) …（数２２） 但し、(数２２)において、ｈ_Goiの値として、圧延材1の
板速に合わせて圧延機１０２直下から圧延機出側板厚計
１０５直下に移動する時間、一時記憶手段121において
トラッキングを行い、その一時記憶手段１２１の出力値
ｈ_Goi(x)を用いている。

【００４０】このように（数２０)，(数２１）で出側板
厚値を圧延機ロール圧下位置及び圧延機ロール圧延荷重
により入手可能な状態において、出側板厚が出側板厚目
標値に追従するように圧下制御を行う。即ち、圧延材板
厚目標値設定手段１１１による目標値ｈ_REFiと一致した
出側板厚を得るような圧延において、圧延機入側板厚に
変動が生じた場合、その変動値を△Ｈ_i とすると、圧延
機の弾性特性式，塑性特性式より、 △Ｐ_i＝{Ｍ_i・Ｑ_i/(Ｍ_i＋Ｑ_i)}・△Ｈ_i …（数２３） と表現できるので、この変動した荷重△Ｐ_i を打ち消す
ように圧延機ロール103の圧下位置を変更する。即ち、 ｈ_Gi−ｈ_REFi＝ｈ_Goi＋△ｅ_Gi−ｈ_REFi ＝△Ｓ_i＋Ｍ_i・Ｑ_i/{Ｍ_i・(Ｍ_i＋Ｑ_i)} ・△Ｈ_i−ｈ_REFi＋△ｅ_Gi …（数２４） において、左辺のｈ_Gi−ｈ_REFiを０とするように△Ｓ_i
を調節する。

【００４１】本実施例においては、圧下制御出力演算は
比例積分制御によって行う。即ち、次式で演算を行う。

【００４２】 △Ｓ_GMi＝〔{Ｍ_i＋Ｑ_i(１−α_i)}／Ｍ_i〕〔ｋ_psi(ｈ_REFi−△ε_hi) ＋∫ Ｋ_Isi・(ｈ_REFi−△ε_hi−ｈ_Gi)ｄｔ〕・Ｇ_GMi …（数２５） （数２５）において、ｋ_psi，Ｋ_Isiは各々比例ゲイン，
積分ゲインであり、α_i，Ｇ_GMiは調整係数であるが、こ
れらは経験的に決める値である。△ε_hiは圧下制御中の
出側推定板厚値の実績値に基づく修正係数であり、ゲー
ジメータ式に基づく板厚演算手段１２０において演算さ
れた圧延機出側板厚ｈ_Giを一時記憶手段１２１において
圧延機ロール周速度測定手段１０７の測定値を用いてト
ラッキングを行った後、圧延材板厚測定手段１０５より
測定される実績値に基づいて修正したものであって、次
式で表現される。

【００４３】 △ε_hi(ｋ)＝(１−Ｃ_Mi)・(ｈ_xi−ｈ_Gi(x))＋Ｃ_Mi・△ε_hi(ｋ−１) …（数２６） （数２６）において、ｈ_Gi(x)はｈ_Goi(x) 場合と同様に
圧延機１０２直下から圧延材板厚測定手段１０５直下ま
でｈ_Giのトラッキングを行った後の値である。このよう
に本実施例では、板速制御と圧下制御に対し、それぞれ
最適な方法により出側板厚を推定するので、どちらの制
御を施した場合においても、各圧延機間のマスフロー量
を一定に保ちつつ、出側板厚を高速かつ高精度に目標値
へ到達させることが可能となる。

【００４４】次に、非干渉制御について説明する。本実
施例においては板速制御と圧下制御によって同一の目標
値、即ち、圧延機出側板厚に追従することを目的として
いる。しかしながら前述の通り、板速制御を行った場
合、張力変動が生じることによって圧下制御に影響を及
ぼし、また、圧下制御を行った場合も、張力変動が生じ
ることによって板速制御に影響を及ぼしてしまうため、
板速制御に対しては速度非干渉制御，圧下制御に対して
は圧下非干渉制御を行うことにより、制御効果が減少す
ることを防止する。

【００４５】まず、板速制御を行った場合であるが、マ
スフロー板速制御を行ったことによる板厚変化を求める
と、次式となる。

【００４６】 △ｈ_mi＝(Ｖ_ei／Ｖ_oi)・Ｈ_i・(１＋％Ｖ_MFi-1)−ｈ_REFi …（数２７） ところで、公知の圧下荷重式より、ｉ番目圧延機の圧延
荷重Ｐ_i は、出側板厚ｈ_i，入側板厚Ｈ_i，圧延材の入側
張力Ｔ_bi、及び出側張力の関数であるから、動作点の近
傍における荷重の微小変化△Ｐ_iは △Ｐ_i＝(∂Ｐ_i／∂ｈ_i)・△ｈ_i＋(∂Ｐ_i／∂Ｈ_ｉ） ・△Ｈ_ｉ＋(∂Ｐ_i/∂Ｔ_bi)・△Ｔ_bi ＋(∂Ｐ_i／∂Ｔ_fi)・△Ｔ_fi …（数２８） となる。

【００４７】本実施例においては、△ｈ_i，△Ｈ_i，△Ｔ
_bi(それぞれ微小変化を表わす)による荷重の変化に重点
を置き、△Ｔ_fiについては、Ｎo.ｉ番圧延機に隣接する
圧延機の入側張力(△Ｔ_bi+1)に等しくなるのでＮo.ｉ＋
１番圧延機において制御する（△T_bi+1＝０）とすれ
ば、（数２８）を次式で置き換えることができる。

【００４８】 ΔＰ_i＝(∂Ｐ_i／∂ｈ_i)・△ｈ_i＋(∂Ｐ_i／∂Ｈ_i) ・△Ｈ_i＋(∂Ｐ_i／∂Ｔ_bi)・△Ｔ_bi …（数２９） ここで、ゲージメータ式より、 △ｈ_i＝△Ｓ_i＋(△Ｐ_i／Ｍ_i) となるから、上式と（数２９）により、 Ｍ_i(△ｈ_i−△Ｓ_i)＝(∂Ｐ_i／∂ｈ_i)・△ｈ_i＋(∂Ｐ_i／∂Ｈ_i) ・△Ｈ_i＋(∂Ｐ_i／∂Ｔ_bi)・△Ｔ_bi…（数３０） を得る。

【００４９】（数２７）の△ｈ_miを△ｈ_i として（数３
０）に（数２７）を代入すると次式が得られる。

【００５０】 {１−(∂Ｐ_i／∂ｈ_mi)／Ｍ_i}・{(Ｖ_ei／Ｖ_oi) ・Ｈ_i・(１＋％Ｖ_MFi-1)−ｈ_REFi} ＝{(∂Ｐ_i／∂Ｈ_i)・△Ｈ_i＋(∂Ｐ_i／∂Ｔ_bi)・△Ｔ_bi}／Ｍ_i＋△Ｓ_i …（数３１） （数３１）により、張力変動を零（△Ｔ_bi＝０）とする
ための圧延機圧下位置（変化量）は次式で与えられる。

【００５１】 △Ｓ_iV＝{Ｍ_i−(∂Ｐ_i／∂ｈ_mi)}・{(ｈ_REFi／ｈ_REFi-1)・Ｈ_i(i) ・ (１＋％Ｖ_MFi-1)−ｈ_REFi}／Ｍ_i−(∂Ｐ_i／∂Ｈ_i(i)) ・△Ｈ_i(i)／Ｍ_i …（数３２） （数３２）で表わされる圧下非干渉制御出力は非干渉制
御出力演算手段１２７において演算され、この出力値を
加算器１２８において圧下制御出力演算手段１２４によ
る圧下制御出力値と加算することにより板速制御による
影響を防止することが可能となる。

【００５２】次に、圧下制御を行った場合であるが、各
圧延機間における圧延材１の速度と張力との間には次の
公知の関係が存在する。

【００５３】 ｄＴ_bi／ｄｔ＝(Ｅ_i／Ｌ_i)・(Ｖ_ei−Ｖ_oi-1) ＝(Ｅ_i／Ｌ_i)・{ｈ_i・(１＋ｆ_i)・Ｖ_Ri／Ｈ_i-(１＋ｆ_i-1)・Ｖ_Ri-1} ＝(Ｅ_i／Ｌ_i)・Ｖ_Ri・(１＋ｆ_i)・〔(ｈ_i／Ｈ_i)−(１＋ｆ_i-1) ・Ｖ_Ri-1／{(１＋ｆ_i)・Ｖ_Ri}〕 ＝(Ｅ_i／Ｌ_i)・Ｖ_Ri・(１＋ｆ_i)・〔(ｈ_i／Ｈ_i)−(１＋ｆ_i-1) ・Ｖ_RREFi-1・（１＋％Ｖ_i-1S)／{(１＋ｆ_i)・Ｖ_RREFi}〕 ≒(Ｅ_i／Ｌ_i)・Ｖ_Ri・(１＋ｆ_i)・{ｈ_i0／(Ｈ_i0＋△Ｈ_i)} ・〔(△ｈ_Gi／ｈ_i0)−(△Ｈ_i／Ｈ_i0)−{１＋(△Ｈ_i／Ｈ_i0)} ・％Ｖ_i-1S〕 …（数３３） （数３３）で表わされる張力変動を抑制するために、速
度制御装置により次式で表わされる入力を印加する。

【００５４】 ％Ｖ_i-1s＝{(△ｈ_Gi／ｈ_REFi)−(△Ｈ_i／Ｈ_i0)}／{１＋(△Ｈ_i／Ｈ_i0)} ≒(△ｈ_Gi／ｈ_REFi)−(△Ｈ_i／Ｈ_i0) …（数３４） (数３４)で表わされる速度非干渉制御出力は非干渉制御
出力演算手段１２５において演算され、この出力値を加
算器１２６において速度制御出力演算手段116による速
度制御出力値と加算することにより板速制御により生じ
た張力変動による圧下制御への影響を除去することが可
能となる。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、板厚制御と張力制御
を、それぞれに最適な推定板厚値に基づいて実行でき、
かつ互いに影響し合うことのない非干渉制御が可能であ
るので、目標板厚値への制御応答性及び精度を大幅に改
善することが可能となり、圧延スケジュールに応じた制
御を正確に行うことができる。従って、製品の品質が向
上する。また、圧延が定常状態にある時の基準設定値
が、目標とする圧延材板厚値を得るのに完全に正確な値
でなくとも、制御仕様を満足する値に適応的に修正され
るので、基準設定値の設定手段、及び、設定箇所を大幅
に減少させることができ、オペレータの負担が軽減され
る。さらに、圧延材の不均一な板厚による圧延機入側板
厚変動に対しても、板厚制御，板速制御いずれの手段に
よっても高速にかつ高精度で変動を除去することが可能
であるので、板厚制御、あるいは板速制御いずれかの手
段に依らなければ制御が不可能な材質の圧延材に対して
も幅広く対処することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の構成を示すブロック線図及び
本実施例により制御されるタンデム圧延機の一部。

【符号の説明】

２，１０２…圧延機、５，１０５…板厚計、６，１０６
…板速計、７，１０７…ロール速度検出器、１１，１１
１…目標板厚値設定手段、３４，１３４…電動機速度制
御装置、３５，１３５…電動機、１０４…荷重計、１１
３，１２３…適応修正手段、１１４，１２０…推定板厚
演算手段、１２５，１２７…非干渉制御演算手段、１３
６…圧下制御装置、１３７…圧下装置。

フロントページの続き (72)発明者 下高原 剛 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】速度制御部と圧下制御部を有するタンデム
   圧延機の板厚制御装置であって、 板厚測定手段，板速測定手段，圧下荷重測定手段、及び
   板厚目標値設定手段を備え、 前記制御部の各々が、前記測定手段により得られる測定
   値に基づいて出側板厚推定値を演算する手段を、独立に
   備え、 前記速度制御部及び圧下制御部が、前記出側板厚推定値
   及び前記板厚目標値に基づいて、それぞれ、ロール周速
   度を制御する手段、及び圧下位置を制御する手段を備え
   ることを特徴とする板厚制御装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の板厚制御装置において、速
   度制御部の出側板厚推定値演算手段ではマスフロー一定
   則に基づいて演算し、圧下制御部の出側板厚推定値演算
   手段ではゲージメータ式に基づいて演算することを特徴
   する板厚制御装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の板厚制御装置において、出
   側板厚推定値を演算する手段が、演算値を、該演算値に
   基づいた制御により得られた板厚を前記板厚測定手段に
   より測定した板厚実績値に基づいて修正する、適応修正
   手段を備え、該適応修正手段を、出側板厚推定値演算手
   段ごとに設けることを特徴とする板厚制御装置。
4. 【請求項４】速度制御部と圧下制御部を有するタンデム
   圧延機の板厚制御装置であって、 速度制御部が、圧下制御により生じる圧延材の張力変動
   を除去するためのロール周速度演算手段と、該ロール周
   速度の演算値に基づいて実際のロール周速度を制御する
   手段を備え、 圧下制御部が、速度制御により生じる圧延材の張力変動
   を除去するための圧下位置演算手段と、該圧下位置の演
   算値に基づいて実際の圧下位置を制御する手段を備える
   ことを特徴とする板厚制御装置。
5. 【請求項５】速度制御部と圧下制御部を有するタンデム
   圧延機の板厚制御装置であって、 板厚測定手段，板速測定手段，圧下荷重測定手段、及び
   板厚目標値設定手段を備え、 前記制御部の各々が、前記測定手段により得られる測定
   値に基づいて出側板厚推定値を演算する手段を、独立に
   備え、 前記速度制御部が、前記圧下制御部の出側板厚推定値演
   算手段の推定値に基づいて、圧下制御により生じる圧延
   材の張力変動を除去するためのロール周速度を演算する
   手段と、該ロール周速度の演算値に基づいて実際のロー
   ル周速度を制御する手段を備え、 前記圧下制御部が、前記速度制御部の出側板厚推定値演
   算手段の推定値に基づいて、速度制御により生じる圧延
   材の張力変動を除去するための圧下位置を演算する手段
   と、該圧下位置の演算値に基づいて実際の圧下位置を制
   御する手段を備えることを特徴とする板厚制御装置。