JPH0641004B2 - 鋼板の熱間レバ−ス粗圧延における板幅制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、熱延鋼板のシングルレバースミルに於ける
粗圧延で、圧延終了後の鋼板板幅を目標値通り全長に渡
って一定にする高精度自動板幅制御方法に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

従来の熱延鋼板を圧延するシングルレバースミルは、第
２図に示す様に、水平圧延機２の前後に堅型圧延機（以
後エッジャーと呼ぶ）１および３を配置した、Ｖ−Ｈ−
Ｖ圧延構造になっている。この様なミルに於いて従来の
自動板幅制御は、次に示す種類の方法でなされている。

第１の方法は、昭和５２年度塑性加工春季講演会予稿
（p117〜p120）に示されている方法を適用した手法であ
り、第２図に示すシングルレバースミルよりもさらに上
流側の堅型圧延機２８で検出したエッジャー荷重でもっ
て、第２図の堅型圧延機１で板幅制御をする方法であ
る。即ち、第３図に示す様に堅型圧延機２８の圧延荷重
検出器３０で圧延荷重を検出し、荷重検出部３１に入力
する。この入力された圧延荷重をゲージメータ板幅計算
部３２でゲージメータ板幅に交換し、堅型圧延機１の開
度制御部３３でフィードフォワード自動板幅制御を実行
するものである。

第２の方法は、本出願人の特開昭58-148002号公報に示
されている様に、圧延下流側エッジャーに於いて鋼板の
先端部が圧延下流側エッジャーに到達した時点で、圧延
下流側エッジャーに数Ton前後の軽圧下圧延力を加え、
圧延下流側エッジャーの圧延反力を圧延荷重検出器によ
り検知して、その圧延反力が一定になる様に圧延下流側
エッジャーのロール開度を動かし、その開度を把握する
事により鋼板の板幅を測定し（一定圧力制御）、次パス
で板幅制御を実行する時点で上記の様にして検出した鋼
板の板幅を使用したフィードフォワード自動板幅制御を
実行する。

また、上述の一定圧力制御で鋼板の板幅を測定する代わ
りに、圧延下流側エッジャーの開度を一定にし、圧延下
流側エッジャー圧延反力を圧延荷重検出器により検出
し、ゲージメータ板幅として測定する一定開度制御でも
同様である。

さらに、上述した圧延下流側エッジャーにより測定した
鋼板の板幅を次パスの圧延の上流側エッジャーへフィー
ドフォワードする以外に、当該パスの圧延上流側エッジ
ャー（この圧延上流側エッジャーに於いても前パスの圧
延下流側エッジャーにより測定した鋼板の板幅を使用し
たフィードフォワードの板幅制御を実行する事も可能で
ある）へモニター値として与える事も可能である。

熱延鋼板を圧延するシングルレバースミルによる従来の
自動板幅制御は上述の２方法によりなされている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述した従来の技術では、下記の示す３点の問題があ
る。

(1)第１の方法では、シングルレバースミルに於ける鋼
板の板幅制御は第１パス目しか実行できない。

(2)第２の方法では、第１パス目は前パスの圧延の下流
側エッジャーにより測定した鋼板の板幅が存在しないの
で板幅制御ができない。

従って全パスに渡る板幅制御を実行する為には、前述の
第１の方法と第２の方法を並用すればよい。しかし、第
３図に示す堅型圧延機２８が存在しない熱延鋼板ミルで
は、第１パス目の板幅制御ができない。

そこで本発明の第１の目的は、第３図に示す堅型圧延機
２８が存在しない熱延鋼板ミル、即ち、第２図に示すシ
ングルレバースミルだけで第１パス目から板幅制御を実
行しうる方法を提供することである。

また、従来の技術の第３点目の問題は、 (3)第１の方法，第２の方法ともエッジャー荷重から鋼
板の板幅を測定し、フィードフォワード制御を実行して
いる為、幅変動波形におけるスキッドマーク等の低周波
数成分は除去できるが、その他の高周波数成分は除去で
きない。

第４図において、は板幅制御実施前の板幅変動であ
り、は上述の第２の方法を実施した最終パス終了後の
板幅変動であり、スキッドマークである２〜３Ｈｚの低
周波数変動は取り除かれているが高周波数変動は除去不
可能である（第１の方法でも同様である）。

本発明の第２の目的は、この高周波数変動を除去するこ
とである。

〔課題を解決するための手段〕

前述の問題点を解決するため本発明においては、シング
ルレバースミルのみに於いて第１パス目から板幅制御を
実行し、板幅変動の高周波成分を除去する。

本発明の特徴は、従来よりなされているフィードフォワ
ード制御，モニター制御に加えて、板幅制御を実行して
いるエッジャー自体の圧延反力を検出してエッジャー開
度を制御する荷重検出型フィードバック制御を実行する
事である。この荷重検出型フィードバック制御は、シン
グルレバースミルの第１パス目より実行でき、フィード
フォワード制御と組み合わす事により高精度の板幅制御
が可能となる。即ち、フィードフォワード制御でスキッ
ドマークに対する低周波数板幅変動除去が可能となり、
フィードバック制御で高周波数板幅変動除去が可能とな
る。以下に本発明を詳細に説明する。

まず、本発明の荷重検出型フィードバック制御の原理を
説明する。

第１ａ図のシングルレバースミルに熱延鋼板（バー）が
進入する前に、圧延入側のエッジャーの初期開度Ｅ_o〔m
m〕をシングルレバースミル圧延後の目標板幅よりあら
かじめ定めておく。熱延鋼板が圧延入側エッジャーに進
入し、圧延入側エッジャーの荷重検出器６で圧延荷重Ｐ
_o〔ton〕を検出し、以後、このＰ_oを基準荷重とする。

その後、荷重検出器６より検出した荷重をＰ〔ton〕と
すると、ＰのＰ_oからの偏差ΔＰを用いてＰＩＤ制御則
により、入側エッジャー開度修正量を演算する。以下
に、比例項，積分項，微分項の考え方を説明する。

〔比例項〕

比例項では、入側エッジャー検出荷重からの偏差ΔＰに
対応するエッジャーのミル伸び量を補償し、幅変化を抑
制する。ΔＰに対応するエッジャーのミル伸び量は、エ
ッジャーのミル定数をＭとして（ΔＰ／Ｍ）で求まるた
め、これに比例ゲインＧ_Pを掛けた Ｇ_Ｐ×（ΔＰ／Ｍ）＝（Ｇ_Ｐ／Ｍ）・ΔＰ を比例項の出力とする。

〔積分項〕

積分項および後述する微分項では、エッジャーのミル伸
び量ではなく圧延材の板幅変化分を対象とした制御出力
を演算する。積分項を設ける狙いは、制御オフセットの
吸収である。

エッジャー圧延前の板幅変化分は、エッジャーで圧延す
る際の荷重変化分として間接的に検出できる。但し、エ
ッジャーでの圧延荷重は圧延材の板厚にも依存する。す
なわち同一の板幅変化量に対しても、圧延材の板厚が厚
いほどエッジャーで圧延時の荷重変化量は大きくなる。

そこで、入側エッジャー検出荷重の基準荷重からの偏差
ΔＰを板厚で除した値を用いて制御出力を演算する。な
お、制御出力演算に用いる板厚は、入側エッジャー圧延
時の板厚、すなわち水平圧延機の入側板厚となるが、簡
易的に水平圧延機出側板厚で代替することも可能であ
る。

積分項の制御出力は、以上の考え方より、 Ｇ_Ｉ×（ΔＰ／Ｍ）・（１／Ｓ） ＝（Ｇ_Ｉ／Ｈ）・（１／Ｓ）・ΔＰ Ｇ_Ｉ：積分ゲイン １／Ｓ：積分演算子 Ｈ：水平圧延機出側板厚 とする。

〔微分項〕

比例項や積分項だけでは応答遅れがあるため、高応答化
の狙いで微分項を用いる。積分項と同様、ΔＰを板厚で
除した値を用いて、 Ｇ_Ｄ×（ΔＰ／Ｍ）・Ｓ＝（Ｇ_Ｄ／Ｈ）・Ｓ・ΔＰ Ｇ_Ｄ：微分ゲイン，Ｓ：微分演算子 を微分項の出力とする。

荷重検出型フィードバック制御による入側エッジャー開
度修正量ΔＥ_FBは、上記３項を足し合わせたものであ
り、 ΔE_FB＝（Ｇ_P／Ｍ）ΔＰ＋（Ｇ_Ｉ／Ｈ）（１／Ｓ）ΔＰ＋（Ｇ_Ｄ／Ｈ）ＳΔＰ
…(1) となる。

さて本発明による板幅制御の出力は、荷重検出型フィー
ドバック制御の出力，フィードフォワード制御の出力、
及び、モニター制御の出力、を組み合わせたものとな
る。ここで、荷重検出型フィードバック制御とフィード
フォワード制御は、いずれもエッジャー圧延前の幅変化
量を吸収するものであるため、両者の出力をそのまま足
し合せると、過剰出力となる。従って両者の出力に対し
て配分係数を設け、本発明による制御出力は、 ΔＥ＝α・ΔＥ_FB＋（１−α）・ΔＥ_EF＋ΔＥ_M…(2) α：制御重み係数（０≦α≦１） ΔＥ_FB：荷重検出型フィードバック制御の出力 ΔＥ_EF：フィードフォワード制御の出力 ΔＥ_M：モニター制御の出力 とする。

なお、モニター制御（ΔＥ_M）は、荷重検出型フィード
バック制御及びフィードフォワード制御の制御誤差分を
補償する機能であるため、配分係数を設ける必要はな
い。

上記(2)式において、荷重検出型フィードバック制御の
出力ΔＥ_FBは、前述の(1)式で表されるため、本発明に
よる板幅制御の演算基本式は、 ΔＥ＝α・〔（Ｇ_P／Ｍ）ΔＰ＋（Ｇ₁／Ｈ）（1/S）ΔＰ＋（Ｇ_D／Ｈ）SΔＰ〕
＋（１−α）・ΔＥ_FF＋ΔＥ_M …(3) となる。

ここで、ΔＥ_FFおよびΔＥ_Mについては、従来技術の範
囲であり、これらの演算式は本発明固有のものではない
ため、(3)式において詳述していないが、以下に演算式
の一例のみ示す。

ΔＥ_FFは、前パスでの圧延下流側エッジャーにより検
出された板幅Ｗ_iと、目標板幅Ｗ_aimとの差に、水平圧延
での幅戻り率η（０＜η＜１）を加味し、次式で求め
る。

ΔＥ_FF＝（Ｗ_i−Ｗ_aim）／（１−η） モニター制御出力ΔＥ_Mは、従来技術の第２方法によ
り当該パスの出側エッジャーで検出した板幅と目標板幅
との差ΔＷ_mを積分し、水平圧延での幅戻り率ηを加味
し、次式で求める。

ΔＥ_M＝Ｇ_m・ΔＷ_m・(1/S)／（１−η） 前述のように、圧延下流側エッジャーで測定した板幅を
使用するフィードフォワード制御では、高周波数成分の
幅変動の除去が困難であり、２〜３Ｈｚのスキッドマー
クによる幅変動成分の除去しかできない。そこで、フィ
ードフォワード制御では主としてスキッドマークのよう
な低周波数の幅変動を吸収し、それ以上の高周波数の幅
変動は、(3)式第１項の荷重検出型フィードバック制
御、特に微分項の活用により吸収する。

また、第１パス目では、(3)式のα＝１とすることよ
り、荷重検出型フィードバック制御のみで板幅制御が可
能である。

〔作用〕

第１ａ図に本発明を一態様で実施する装置構成の概略を
示す。シングルレバースミルであるので鋼板の流れは図
中左から右方向と、右から左方向の２種類あるが、簡単
化の為、左から右方向のｉパス目（ｉ＝1,2,3,・・・nの任
意、ｎは最終パス）を考える。

入側センサー４オンで圧延方向が図中左から右方向，オ
ンの回数からｉパス目という事を認知する。また、入側
センサー４オンでｉパス目出側目標板幅より入側エッジ
ャー基準開度Ｅ_O〔mm〕をエッジャー開度指令部８へ入
力しておく。以後エッジャー開度指令部８は、このＥ_O
を基準開度として(3)式で求められるΔＥを加えて、Ｅ_O
＋ΔＥとしてエッジャー開度指令をエッジャー１に出力
する。

圧延入側エッジャー１がオンした時点で、圧延荷重検出
器６で圧延荷重を検出し、荷重検出型フィードバック部
１３へ入力する。

荷重検出型フィードバック部１３の演算結果〔即ち、
(1)式〕は、掛算器１６でα倍され加算器１８へ入力さ
れる。また、フィードフォワード部１４で演算された結
果は、掛算器１７で（１−α）倍されて加算器１８へ入
力される。加算器１８は、上述の２つの演算結果とモニ
ター部１５より演算された結果を加算して、ΔＥとして
エッジャー開度指令部８へ出力し、エッジャー開度指令
部８がエッジャー開度を動かす。

さらに、鋼板が圧延下流側エッジャー３で圧延が開始さ
れた時点で、従来の技術の第２の方法で述べた圧延下流
側エッジャーによる幅測定を実行する。詳細な内容は特
開昭58-148002号公報に記されているので省略するが、
概略だけ簡単に述べると、圧延荷重検出器７で圧延荷重
を検出しながら一定荷重制御部１１でエッジャー開度指
令部９へ指令を送り、板幅測定部１２でエッジャー開度
検出器１０からの信号を読み取り板幅を測定し、板幅情
報蓄積部１９へ格納し、モニター部１５へも入力する。
また、フィードフォワード部１４は板幅情報蓄積部１９
から前パスの板幅データを取り出し使用する 第１ｄ図に、（ｉ＋１）パス目の装置配置を示すが、逆
方向圧延時には上述において、「入側センサー４」を
「入側センサー５」、「ｉパス目」を「（ｉ＋１）パス
目」、「エッジャー開度指令部８」を「エッジャー開度
指令部９」、「エッジャー１」を「エッジャー３」、
「圧延荷重検出器６」を「圧延荷重検出器７」、「下流
側エッジャー３」を「下流側エッジャー１」、「圧延荷
重検出器７」を「圧延荷重検出器６」、「エッジャー開
度指令部９」を「エッジャー開度指令部８」、「エッジ
ャー開度検出器１０」を「エッジャー開度検出器２０」
とそれぞれ読みかえればよい。

第１ａ図で本発明を特徴づける荷重検出型フィードバッ
ク部１３の具体的回路を第１ｂ図に示す。

圧延入側エッジャー１に鋼板が入った時点、即ち、入側
センサー４がオンで圧延荷重検出器６で圧延荷重Ｐ_O〔t
on〕を検出した時点に、メモリー２７にＰ_Oを記憶さ
す。

その後、時々刻々圧延荷重検出器６で測定された荷重Ｐ
は、減算器２０でメモリー２７の内容Ｐ_Oとの差を計算
され、各掛算器２１〜２３に入力される。掛算器２１で
はＧ_P/Ｍ倍され加算器２６へ入力される。掛算器２２で
はＧ_I／Ｈ_d倍され積分器２４を通った後、加算器２６へ
入力される。掛算器２３ではＧ_D／Ｈ_d倍され微分器２５
を通った後、加算器２６へ入力される。加算器２６は掛
算器１６へ出力する。

〔実施例〕

本発明を実施した結果と従来の方法を実施した結果を第
１ｃ図に示す。

第１ｃ図に於いて、左側が鋼板トップ部、右側が鋼板ボ
トム部であり、第１ｃ図はバー厚２８mm、バー幅1243mm
およびバー長41.7mの鋼板で、シングルレバース圧延終
了後の鋼板の板幅変動を記した図である。実線が本発明
により実行した結果であり、破線が従来法でなされた結
果である。

第１ｃ図からわかる様に、本発明の方が精度が一段と上
昇している。特に高周波数成分は非常によく除去されて
いる。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によると、シングルレバース
ミルに於いて従来の制御に荷重検出型フィードバック制
御を組み合わせる事により、第１パス目より板幅制御が
実行でき、且つ、高精度な板幅が得られ、幅マージン量
の減少、即ち歩留り向上、に貢献できる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は、本発明の板幅制御を一態様で実施する装置
構成を、ｉパス目の圧延のときの信号の流れに沿って示
すブロック図、第１ｂ図は、第１ａ図に示す荷重検出型
フィードフォワード部の構成を示すブロック図、第１ｃ
図は、本発明の一実施結果と従来例の実施結果を示すグ
ラフ、第１ｄ図は、第１ａ図に示す構成を、（ｉ＋１）
パス目の圧延のときの信号の流れに変更して書直したブ
ロック図である。 第２図は、シングルレバース粗圧延機の構成説明図、第
３図は、従来のレバース粗圧延における粗制御の説明
図、第４図は従来の方法による板幅変動を示すグラフで
あり、第４図のは従来の板幅制御実施前の板幅変動を
示し、は従来の板幅制御実施後の板幅変動を示す。 1,3：エッジャー、2：水平圧延機 4：入側センサー、5：出側センサー 6：荷重検出器、7：圧延荷重検出器 8：エッジャー開度指令部 9：エッジャー開度指令部 10：エッジャー開度検出部、11：一定荷重制御部 12：板幅測定部 13：荷重検出型フィードバック部 14：フィードフォワード部、15：モニター部 16：掛算器、17：掛算器 18：加算器、19：板幅情報蓄積部 20：減算器、21,22,23：掛算器 24：積分部、25：微分部 26：加算器、27：メモリー 28：堅型圧延機、29：水平圧延機 30：圧延荷重検出器、31：荷重検出部 32：ゲージメータ板幅計算部 33：堅型圧延機開度制御部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レバース粗圧延機の入側及び出側の両方に
   エッジャーを有するシングルレバース粗圧延設備におい
   て、レバース圧延機入側エッジャーでの検出圧延荷重
   と、当該エッジャーに材料が噛込んだ直後に検出した基
   準圧延荷重との偏差を用いて、下式の制御則により、該
   入側エッジャーの開度修正量を求める第１の制御と、前
   パスの出側エッジャー開度から求めた板幅と目標板幅と
   の偏差を用いて、当該パス入側エッジャーの開度修正量
   をフィードフォワード的に求める第２の制御と、当該パ
   ス出側エッジャーの開度から求めた板幅と目標板幅との
   偏差を用いて、当該パス入側エッジャーの開度修正量を
   求める第３の制御から構成され、第１の制御による入側
   エッジャー開度修正量と第２の制御による入側エッジャ
   ー開度修正量とをそれぞれ配分係数を乗じて加えたもの
   と、第３の制御による入側エッジャー開度修正量を加え
   合わせたものを、最終の入側エッジャー開度修正量とし
   て出力することを特徴とする、鋼板の熱間レバース粗圧
   延における板幅制御方法： △E＝(G_P/M)△P＋(G_I/H)(1/S)△P＋(G_D/H)S△P 式中、△E：入側エッジャーの開度修正量(mm) Ｍ：エッジャーミル定数(ton/mm) Ｈ：水平圧延機出側板厚(mm) Ｇ_P：比例ゲイン Ｇ_I：積分ゲイン Ｇ_D：微分ゲイン △P：入側エッジャー検出荷重の基準荷重からの偏差(to
   n) １／S：積分演算子 S：微分演算子。