JPS602121B2 - 張力制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は連続圧延装暦においてスタンド間張力を制御
する張力制御方法に関するものである。

従釆スタンド間張力を制御する方法が種々提案されてい
るが、それぞれの張力制御方法においての差は張力の検
出をいかに行うかという点であり、この張力の検出の精
度が張力制御精度を決定する。まず従来の張力制御方法
の原理を第１図に示す連続圧延装置について説明する。

図において１は被圧延材、２は第ｉスタンド、３は第ｉ
＋１スタンドであり、Ｔｉ‐，は第ｉスタンド後方張力
、Ｔｉは第ｉスタンド前方張力、Ｇｉの第ｉスタンドの
圧延トルク、Ｐｉは第ｉスタンドの圧延力である。この
とき圧延トルクＧｉは次式で表わされる。○）式におい
てａｉ、ｂｉ、Ｃｉは圧延条件によって定まる定数であ
り、それぞれトルクアーム、後方張力トルクアーム、前
方トルクアームと呼ぶ｛１）式により前方張力Ｔｉは Ｔ，＝（ａｉ・Ｐ‘−Ｇｉ＋ｂ，・ＴＨ）／Ｃｒ…．■
と求めることができる。

もちろん制御目標は単位張力であることが多いが被圧延
材の断面積は予め判っている前方張力Ｔｉより容易に求
めることができる。【２｝式において圧延力Ｐｉはロー
ドセルや圧力計により直接検出することができ、圧延ト
ルクＧ，もスタンドに直結されているモータの電圧、電
流、回転数などより検出することができる。

また後方張力ＴＨは上流スタンドより順次（２１式によ
りスタンド間張力を求める場合を考えると即に演算され
ていると考えてよい。したがって‘２１式により前方張
力Ｔｉを求める場合、トルクアームａｉ、後方張力トル
クアームｂ‘、前方張力トルクアームＣｉを正確に把握
することが張力検出精度向上には不可欠である。

張力トルクアームｂｉ、Ｃｉは圧延理論の解析により偏
平ロール蓬Ｒ′ｉ入側板厚Ｈｉ、出側板厚ｈｉによって
決まる定数であることが判り、また偏平ロールＲ′ｉは
ヒッチコックの理論式よりＲ′ＦＲｉ（・渋・Ｈ申士）
‐‐‐・・・（３ｌＲＩ：ロール半径Ｗｉ：板中 ｄｉ：ロールに関する定数 のようにＲｉはＰｉの関数で与えられるので結局関数ｂ
ｉ：ｂｉ（Ｐｉ、Ｈｉ、ｈｉ） …【４１Ｃ
ｉ：Ｃ，（Ｐ，、Ｈｉ、ｈ，） …■として
求めることができる。

一方トルクアームａｉについては圧延理論よりａｐｉ『
・ふｉ（Ｈｉ−ｈｉ−誌Ｐ，）‐‐‐‐・‐（６）と与
えられている。

ただし‘６’式において入ｉ：トルクアーム係数（入ｉ
≠０．４）である。

■式における入側板厚Ｈｉ、出側板厚ｈｉについてはよ
く知られているようにｈｉ：Ｓｉ＋誌十。

ＦＳ ‐‐・‐‐‐（７丁で発わきれるゲージメー
タ式により求めることができる。なお｛６１式において
サフィックスは予測式より求められる値であることを意
味する。

またＳｉはロールギャップ、Ｍ：はミル定数、ＯＦＳは
定数である。しかしながら■式はあくまでも圧延理論よ
り導びかれたトルクァームの予測式であり、現実には次
のような手順でトルクアームを求めている。

すなわち基準トルクアームａ÷を前方張力Ｔｉ＝０のと
き、つまり被圧延材１が第ｉスタンド噛込み后第ｉ十１
スタンド‘こ噛込む前に、‘１’式からａト＝ＧＴ−ｂ
も‐Ｔｉｔ−． 仙”（８）Ｐ÷として演算
する。

このタイミングを以後ロックオンタィミングと呼ぶ。な
お■式においてサイフィツクスＬはロックオン時の値を
意味する。

ロックオン後のトルクアーム変動量△ａｐｉは■式に塞
いて△ａｐｉ：入ｉ（Ｋ１・△Ｈｉ十Ｋ２・△ｈ，十Ｋ
３・△Ｐ，） ……｛９’△Ｈｉ
＝Ｈｉ一日Ｌ …■△ｈｉ＝ｈ
ｉ−ｈＬ …ＯＵ△Ｐ‘＝ＰＩ−Ｐ
Ｌ …０２１として１次近似で求め
、■式により前方張力を演算するときトルクアームａｉ
はａｉ＝ａＬ＋△ａｐｉ …０３
とする。

このようにして求められたスタンド間張力を目標張力に
制御するためには、その偏差に塞いて各スタンド、モー
タ回転速度または各スタンドロールギャップを修正する
ことはよく知られている通りである。

しかしながら上述した従来方法によれば張力検出誤差が
大きいことが判醸した。

すなわち張力を演算する基本式である‘１｝式において
右辺第１項の圧延力に起因するトルクａｌ・Ｐｉは右辺
第２項の後方張力に起因するトルクｂｉ・Ｔｉ‐，およ
び右辺第３項の前方張力に起因するトルクＣｉ・Ｔｉに
比較して数倍〜数十倍も大きく、トルクアームａｉの把
握誤差が張力検出誤差に大きく影響することが明らかと
なり、従来の方式では満足な張力検出精度が得られない
。本発明はこのような従来方法の欠点に鑑みなされたも
のであり、張力検出精度を向上させることができる張力
制御方法を提供しようとするものである。

以下に本発明の特徴について第２図に示す原理図および
第３図ａ、ｂ、ｃに示す本発明の実施例にもとずし・て
詳細に説明する。

第２図はトルクアームをより正確に求める方法の原理を
示したものであり、今仮に他の状態が一定で入側板厚Ｈ
ｉが変動した場合を考える。

圧延中の真のトルクアームを表わす曲線２１により、■
式に基いて実測値により求めた基準トルクアームａＬは
ロックオン時の入側板厚ＨＬのときの点２４になる。以
下この基準トルクアームａＬを実測基準トルクアームと
呼ぶことにする。一方圧延理論により得られた｛６１式
で示されるトルクアームモデル式を表わす曲線２２より
、ロックオン時の予測トルクァームは点２３の値である
ａもとなる。このときの予測トルクアームａ母を予測基
準トルクアームと呼ぶことにする。勿論真のトルクアー
ム曲線１と予測トルクアーム曲線２２が完全に一致する
場合は全く問題はないが実際には圧延理論に基くモデル
式は実際の真の値と一致することは少ないと云える。

しかも被圧延材が第ｉ十１スタンドに噛込んだ後は、第
ｉスタンドと第ｉ＋１スタンドに張力Ｔｉが発生してお
りロックオン時のように真のトルクアームを実測値に基
いて求めることはできない。したがってロックオン時の
実測基準トルクアームから圧延中の任意の時刻における
真のトルクアームａｉをどのように正確に把握するかが
重要な問題となる。

ここで圧延理論より求めたトルクアームモデル【６｝式
をもうすこし詳細に検討してみる。

‘６１式を書き直すとａｐ．＝＾風〉［Ｆ誌．キ 側 ＝Ａｉ・Ｂｉ ＡＦ＾ｉゾ民 ・・・０５ＢＦノ比
−ｈｉ−半Ｐｉ ‐‐‐■となる。

ＯＱ式における入側板厚Ｈ，は‘７ー式のゲージメータ
を用いて求めるが、ゲージメータ式そのものは圧延にお
ける板厚を精度良く得るためにスケジュール計算やＡＧ
Ｃ（Ａｕめｍａｔｉｃ Ｇａｕ史Ｃｏｎｔｒｏｌ）機能
にも利用されており、ゲージメータ式の精度を保つため
に厳密に管理されており、その意味でも入側板厚Ｈｉ、
出側板厚ｈ，に誤差は少ないと云える。また圧延力Ｐｉ
、板中Ｗｉは実測される。一方０９式におけるトルクア
ーム係数入【は圧延条件が与えられると定数であること
は判っており、従来約０．４位の値をとると云われてい
るが、その絶対値は圧延条件により異り、その絶対値を
正確に予側することは困難であり、またロール半径の管
理も実際の操業におし、はゲージメータ式に対する程厳
密ではなく、予測トルクアームと真のトルクアームの誤
差は主として０３式で与えられるＡｉの把握誤差による
ところが大きいことが判った。したがって真のトルクア
ームａ，と予測トルクアームａ鱗はａｉ＝Ａｉ・Ｂｉ
…皿ｌａｐｉ＝Ａｐｉ・Ｂｐ
ｉ …■であり、Ｂｐｉ±Ｂｉ
…■といえるので結局Ａｉ
．・側ａｉニ友；・
ａがと書くことができる。

たたし血，〜■式においてＡ，：真のトルクアーム係数
、ロール半径にもとづいた値Ａｐ，：予測したトルクア
ーム係数、ロール半径にもとづいた値Ｂ，：真の入側板
厚、出側板厚、圧延力、板中にもとづいた値Ｂｐｉ：ゲ
ージメータ式による入側板厚、出側板厚および実測圧延
力、板中にもとづいた値 である。

ところで前述のようにロックオン時には真のトルクアー
ムが実測基準トルクアームａＬとして得ることができる
ので、２■式よりａを＝鍔．ａＬ′ｐｉ ．・側 Ｐｉ となる。

いまＡ亨 ご！Ａ大； Ｐｉ −ａ亨 とし・をトルクァーム修正係数とすると、圧延中にトル
クアーム鯵正係数ごはほとんど変化しないので笹２拭は
ほゞ一定と考えてよい。

したがって第２図に示すように、仮に入側板厚Ｈｉがロ
ックオン時の入側板厚Ｈ了から△Ｈｉ変動したときのト
ルクアームを考える場合、真のトルクアームａｉは点２
４で与えられる実測基準トルクア−ムａ÷から点２６で
与えられるトルクアームａｉに変化する。

また予測トルクアームａｐｉは点２３で与えられる予測
基準トルクアームａ母から点２５で与えられるトルクア
ームａｐ‘に変化したと考える。すなわちａｉ＝ａ÷十
△ａｉ …２３ａｐｉ＝ａ母十△ａｐｉ
‐‐側１と書ける。

したがって■式〜剛式により 仙川十命）＝小畠．△ａｐｉ と書き表わすことができる。

このように従来０３拭で求めていた圧延中の任意のトル
クアームを脇式または２母式により求めることにより、
トルクアーム精度を向上させることができ、結局張力検
出精度向上、張力制御精度向上とはかることができる。

第３図ａおよびｂは本発明を具体的に実施した例を示す
ブロック図である。すなわち第３図ａにおいて被圧延材
１が第ｉスタンド２に噛込んだ後で第ｉ＋１スタンド‘
こ噛込む前、すなわち前方張力Ｔｉ：０のときに‘８｝
式に示すような方法をもって実測データによる基準トル
クアームａトを実測基準トルクアーム演算記憶装置３６
により求め記憶する。一方同じタイミングで予測トルク
アーム演算装置３４により、実測された圧延力Ｐｒ、ゲ
ージメータ式‘こより求めた入側板厚Ｈ÷、出側板厚ｈ
←‘こもとづいて予測基準トルクアームａ母を演算し、
その結果を記憶装置３５に記憶する。実測基準トルクア
ーム演算記憶装置３６に記憶された実測基準トルクアー
ムａ÷と予測基準トルクアームａｔｉより■式にもとづ
いてトルクアーム修正係数を演算装置３７により求める
。したがって圧延中の任意の時刻におけるトルクアーム
ａｉは脇式によりトルクアーム演算装置３４‘こより演
算される予測トルクアームａｐｉと、ロックオン時にト
ルクアーム修正係数演算装置３７により演算されたトル
クアーム修正係数どとに塞いてトルクアーム演算装置３
８により求めることができる。

一方圧延中の任意の時刻の後方張力トルフアームｂｉ、
前方張力トルクアームＣｉは圧延力Ｐｉ、入側板厚Ｈｉ
、出側板厚ｈ，を用いてそれぞれ後方張力トルクア−ム
演算装置３９および前方張力トルクアーム演算装置３１
川こより演算される。このようにして得られたトルクア
ームａｉ、後方張力トルクアームｂｉ、前方張力トルク
アームＣｉおよび実測された圧延力Ｐｉ、圧延トルクＧ
および既に求められている後方張力Ｔｉ−，を用いてａ
÷ ‐‐脚ａｉニａずｔ・ ａｐｉ Ｐｉ または ・‐‐笹６） ｛２｝式に塞いて前方張力演算装置３１１により所望の
前方張力Ｔｉを求めることができる。

前方張力が得られたら目標張力になるようにスタンドモ
ータ回転速度およびスタンド・ロールギャップを制御す
ることは云うまでもない。

第３図ｂにはもう１つの実施例を示しており、ロックオ
ンタィミングに実測基準トルクアーム演算記憶装置３６
に記憶された実測基準トルクアームａ÷と圧延中の任意
の時刻における実測圧延力Ｐｉ、入側板厚Ｈｉ、出側板
厚ｈにより予測トルクアーム変動割合演算装置３４ｂで
演算される予測基準トルクァームａ母からの予測トルク
ァーム変動割合△ａが／ａよとにより、トルクアーム演
算装置３８ｂにおいて脇式に塞いて圧延中任意の時刻の
トルクアームａｉを求めることができる。

もちろん予測トルクアーム変動割合の求め方は種々考え
られ、△ａｐｉ／ａ鼻の近似予測モデルをもつことも可
能であり、また０心式、隣式に基いてＬ△ａｐｉ／ａ再
＝ａ凶ユ山 …断・ａ毒とすることもできる
。

なお後方張力Ｔｉ‐，は既に求められると述べたが、タ
ンデム圧延の上流スタンドから順次スタンド間張力を求
める場合で、第ｉスタンドが最初のスタンドのときＴＨ
＝０を考えると容易に理解できる。

また下流から順次スタンド間張力を求める場合も本発明
が有効なことは云うまでもなり。さらにトルクアーム、
後方張力トルクアーム、前方張力トルクアームを求める
ために圧延力Ｐ，、入側板厚Ｈ，、出側板厚ｈｉを用い
たが、‘７’式で表わされるように圧延力Ｐｉと出側板
厚ｈｉ、ロ−ルギャツプＳｉにはよく知られているゲー
ジメータ式の関係があるので他の圧延変数のかわりにロ
ールギャップＳｉを用いてもよいことは云うまでもない
。以上のようにこの発明によれば被圧延材が第ｉンタン
ドに噛込み第ｉ十１スタンドに噛込む前のロックオン時
に演算された上記第ｉスタンドに関する実測基準トルク
アームａｒと予測基準トルクァームａ母との関係こより
上記。

ックオン時以後の上記第ｉスタンドに関する予測基準ト
ルクアームを修正することにより圧延中の任意のトルク
アームａｉを求め、このトルクアームａｉに基づいて第
ｉ、第ｉ＋１スタンド間張力を求め、このスタンド間張
力が目標張力になるように制御したので、精度よい張力
制御を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の張力制御方法を説明するための概念図、
第２図はこの発明を説明するための曲線図、第３図ａ，
ｂはこの発明を具体的に実施した例を示すブロック図で
ある。 図中１は被圧延材、２は第ｉスタンド、３は第ｉ十１ス
タンド、３４は予測トルクアーム演算装置、３６は実測
基準トルクアーム演算記憶装置である。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被圧延材が第iスタンドに噛込み第i＋１スタンドに
   噛込む前のロツクオン時に演算された上記第iスタンド
   に関する実測基準トルクアームａ＾Ｌ＿iと予測基準ト
   ルクアームａ＾Ｌ＿Ｐ＿iとの関係により上記ロツクオ
   ン時以後の上記第iスタンドに関する予測基準トルクア
   ームを修正することにより圧延中の任意のトルクアーム
   ａ＿iを求め、このトルクアームａ＿iに基づいて第i、
   第i＋１スタンド間張力を求め、このスタンド間張力が
   目標張力になるように制御したことを特徴とする張力制
   御方法。 ２ 第iスタンドに関する実測基準トルクアームａ＾Ｌ
   ＿iと予測基準トルクアームａ＾Ｌ＿Ｐ＿iとの関係をそ
   れらの比の関係としたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の張力制御方法。 ３ トルクアームａ＿iを ▲数式、化学式、表等があります▼ とし て求めたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   張力制御方法。 ただしΔａ＿ｐiは、ロツクオン時の予測基準トルク
   アームａ＾Ｌ＿Ｐ＿iからのロツクオン時以降に予測基
   準トルクアームが変動した予測基準トルクアーム変動量
   。