JPS63248505A - 圧延制御方法 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、鋼板などの被圧延板材の圧延を行なうタン
デム圧延機において、被圧延板材に硬度変動などの圧延
条件変動があってもミルバランスを安定に保つことがで
きる圧延制御方法に関する。

（従来の技術とその問題点） タンデム圧延機における従来の板厚制御においては、上
位計算機において各圧延スタンドの出側板厚目標値を計
棹して固定的に設定しておくとともに、各圧延スタンド
の出側板厚を実測し、これらの目標値と実測値とを常に
一致させるような制御を行なっている。このため、被圧
延板材の入口側板厚変動や硬度変動などの圧延条件変動
によって各圧延スタンド出側における板厚の目標値と実
測値との間に偏差が生ずると、これらの偏差のそれぞれ
をゼロとするように、各圧延スタンド間張力、各圧延ス
タンドにおけるミルモータのトルク、それに圧延荷重を
変化させなければならない。

これらのうち、張力変動は張力制御によって吸収させる
。また、モータトルク変動は垂下率制御によって吸収し
、圧延荷重の変動はモニタ制御によって吸収する。

ところが、各圧延スタンドのそれぞれの出側板厚を固定
された目標値に一致させるような上記制御においては、
各圧延スタンドに対して独立した制御が行なわれるため
、以下のような問題が生じる。

■張力制御は、板厚制御と干渉することなく、圧延スタ
ンド間張力の変動を吸収できるが、これによってその前
後に存在する圧延スタンドのモータトルクや圧延荷重が
さらに変動してしまうことがある。

■モータトルク変動に対処するための垂下率制御では、
圧延動作中のモータ電流を常時観測し、モータ電流値の
変動量に応じてモータ速度を修正する。しかしながら、
このような垂下率制御だけではモータトルクの変動分を
すべて吸収することができない場合が多い上に、モータ
速度の修正によって板厚変動や張力変動が誘発されてし
まう。

■圧延荷重のモニタ制御は、本来、圧延機に大ぎな圧延
荷重がかかった際に圧延機を保護するために行なわれる
制御である。このため、この制御は、微妙な圧延荷重の
変動の吸収には適したものとなっておらず、適切な圧延
荷重制御は困難である。

このように、従来の圧延制御方法では、各圧延スタンド
出側における板厚を、固定的に設定された目標値に常に
一致させようとしているために、各制御機能の性質に応
じて各圧延スタンド間に複雑な干渉が生じる。

その結果、特定の圧延スタンドに過大な負担を強いるこ
とになり、各圧延スタンド相互間における制御状態のバ
ランス（すなわちミルバランス）が失われてしまう。こ
のため、操業トラブルも生じ易く、生産性や操作性をあ
まり高めることができないという問題があった。

（発明の目的） この発明は、従来技術における上述の問題の克服を意図
しており、タンデム圧延機において、被圧延板材に圧延
条件の変動があっても、ミルバランスを安定に維持でき
るとともに、それによって操業トラブルの発生を防止し
、生産性や操作性を高めることができる圧延制御方法を
提供することを目的とする。

（目的を達成するための手段） 上述の目的を達成するため、この発明では、複数台の圧
延スタンドを配列したタンデム圧延機において、■各圧
延スタンドのミルモータのモータトルク目標値と圧延荷
重目標値とを、被圧延板材の圧延条件の変動に応じて修
正し、■修正されたモータトルク目標値および圧延荷重
目標値と、モータトルク実測値および圧延荷重実測値と
のそれぞれの偏差を求め、■前記各偏差を全体的に最小
とするように、最終圧延スタンド以外の各圧延スタンド
の出側板厚目標値を修正し、■修正後の出側板厚目標値
に基いて圧延動作を行なわせる。

（実施例） Ａ、実施例の制御原理 図面は、この発明の一実施例に用いられるミルバランス
制御装置の概念図である。同図において、この実施例で
は、５台の圧延スタンドエ〜Ｖを配列して構成したタン
デム圧延機を対象として、図示のα方向に進行する被圧
延板材５を冷間圧延する際のミルバランス制御を行なう
。

そこで、この図面に示した装置の具体的構成と動作を説
明する前に、この実施例の制御原理を説明する。ただし
、この実施例においては、「圧延条件」の変動として、
被圧延板材５の硬度変動を考える。

Ａ１．硬度変動量 まず、上記硬度変動を求めるが、これは実測に基く計算
によって行なう。すなわち、時刻１における材料硬度瞬
時値ｑＴ（ｊりを下の（１）式で求める。なお、入側か
ら数えてｉ番目の圧延スタンドを「＃ｉスタンド」と略
記している。

十ＣＨ（１）十Ｃ２ｈｘ２（１） Ｉ　　　　Ｘｌ ・・・（１） ここに、 ｑＴｉ）：時刻ｌにおける材料硬度、 Ｐ、ｉ）：時刻ｌにおける＃ｉスタンド圧延荷重実測値
、 ｔｆ、ｉ）：時刻ｌにおける１スタンドと＃（＋＋１）
スタンドとの 間の張力実測値、 ＃ ＨＸｌ（ｊり：時時刻における　１スタンド入側板厚実
測値、 ｈｘ２（ｊり：時時刻における＃２スタンド出側板厚実
測値、 ａｌ　、　ａ２　：材料硬度圧延荷重係数、ｂ、ｂ２　
：材料硬度張力係数、 ｃ、ｃ２　：材料硬度板厚係数、 である。

次に、サンプリング時刻毎に取込まれたに個の材料硬度
瞬時値ｑＴ（Ｊりの移動平均として、材ただし、Ｋはあ
らかじめ定められた個数である。

このようにして材料硬度ＱＴが求まると、所定の上位計
算機から与えられる基準硬度ＱＴｏとこの材料硬度ＱＴ
との偏差として、硬度変動量ΔＱＴを（３）式で求める
。

ΔＱＴ＝ＱＴ−ＱＴｏ　　　　　　　　−（３）このう
ち、基準硬度ＱＴｏは、それぞれの圧延スタンドエ〜Ｖ
の位置において硬度変動がないものと仮定して計算され
た値である。したがって、上記偏差ΔＱＴは、基準硬度
ＱＴｏを零点とした材料硬度変動量となっている。

Ａ２．モータトルクと−口重との　、　　正数に、上位
計算機で計算された＃ｉスタンド（ｉ＝　１．・・・、
５）のミルモータのモータトルク目標値Ｇ・と圧延荷重
目標値Ｐｉｏとを、上記硬度変動量ΔＱＴに基いて修正
する。

このうち、モータトルク目標値Ｇｉｏは、材料硬度変動
量ΔＱＴを考慮すると、次式に示す様に修ただし、（４
）式内の８量の定義は次の通りである。

Ｇｉｏ′：材料硬度変動を考慮した＃ｉスタンドのモー
タトルク目標値、 ＃・ Ｇｉｏ’上位計算機において計算された　１スタンドの
モータトルク目標値、 ΔＱＴ：材料硬度変動量１ 、＃ Ａ、１スタンドのトルク材料硬度係数、、＃ ８．５スタンドのトルク材料硬度係数、、＃＃ Ｃ，２〜　４スタンドのトルク係数。

一方、上位計算機において計算された圧延荷重目標値Ｐ
ｉｏは、材料硬度変動量△ＱＴを考慮すると次式のよう
に修正される。

（以下、余白） 一　　８　− Ｐ、′　：材料硬度変動を考慮した＃ｉスタンドの圧延
荷重目標値、 Ｐｉｏ’上位計算機において計算された＃ｉスタンドの
圧延荷重目標値、 ΔＱＴ：拐料硬度変動聞１ 、＃ Ａ、１スタンドの圧延荷重材料硬度 係数１ 、＃ ８．５スタンドの圧延荷重材料硬度 係数１ 、＃＃ Ｃ，２〜　４スタンドの圧延荷重係数、である。

従って、次の（６）式： ％式％ Ｇ＝　　＝９７４ｘＶ・　ｘｌ−／Ｒ−・・−（６）、
＃　・ ■・　、　１スタンドのミルモータ電圧実測値１ 、＃・ ■・　、　１スタンドのミルモータ電流「 実測値１ 、＃。

Ｒ・　、　１スタンドのミルモータ速度実測値、 により求められる＃ｉスタンドのモータトルク実測値Ｇ
、と、材料硬度変動を考慮したモータトル＃　・ り目標値Ｇ、′との偏差として、　　１スタンドのモー
タトルク修正量ΔＧ、が下式で与えられる。

ΔＧ、　−Ｇ、−Ｇ、ｏ’　　　　　　　　　−（７）
Ａ３．出側板厚目標値の修正 次に、出側板厚目標値の修正について説明する。

まず、各圧延スタンドのモータトルク修正量△Ｑ　Ｈ（
ｉ＝　１．・・・、５）と、最終スタンド（ｉ＝５）以
外の各圧延スタンドの出側板厚目標値修正量Δｈｉ。

（ｉ＝１．・・・１４）との関係を次式のように表現す
る。

ここに、 であり、記号ＩＴＪは行列の転置を意味する。

＃　・ 同様に、　　１スタンドの圧延荷重実測値Ｐ、と、材料
硬度変動を考慮した＃ｉスタンドの圧延荷重目標値Ｐｉ
ｏ’　との偏差としての圧延荷重修正量ΔＰ、が、（９
）式で与えられる。

Δｐ、＝ｐ、−Ｐ、。’　　　　　　　　・（９）ここ
で、各圧延スタンドの圧延荷重修正量ΔＰ　、ｏ（ｉ＝
１．−．５）と、最終スタンド（ｉ＝５）以外の各圧延
スタンドの出側板厚目標値修正量Δｈｉ。

（＋＝１．・・・、４）との関係を下式のように表現す
る。

ただし、 である。

このため、（８）式と（１０）式とを満たすように出側
板厚目標値修正量Δｈ　＋　０　（ｉ−１、・・・、４
）を定めればよいわけであるが、Δｈｉｏは４個（ｉ＝
　１．・・・、４）の変数であるのに対して、（８）式
および（１０）式は金側１０個の一次方程式を含む。し
たがって、一般には、特定のΔｈ　ｉｏ”＝　１．・・
・、４）の値の組によって（８）式および（１０）式の
すべてを満足させることはできない。

そこで、可能な限り同程度に（８）式および（１０）式
の全体を満足させるように、換言すれば、全体として偏
差ΔＰ、、ΔＱ　Ｈ（ｉ＝　１．・・・、５）を最小と
■ するようにΔｈ　Ｈ□　（ｉ−１、・・・、４）の値を
定める。これは、たとえば、重み付き最小２乗法によっ
て、→木　　　　→ を最小にするｈｉｏを求め、このｈｉｏをΔｈ。

とすればよい。

ただし、Ｗ、Ｒは重み行列であって、 Ｗ＝ｄｉａｇ［Ｗ　、・・・、Ｗ５］ Ｒ＝ｄｉａｏ［ｒ　　、−、ｒ５　］　　　　　・（１
２）によって定義され、これらの重み行列Ｗ、Ｒの各要
素Ｗ・、ｒ・（ｉ＝　１．・・・、５）の値は、どの圧
延スタンドの制御を優先させるかに応じてあらかじめ定
めておく。なお、（１２）式中の「ｄｉａｏＪは、［］
内の各要素を対角配列し、他の行列要素をＯとして５×
５行列を生成することを意味する。

は、 を解くことによって与えられ、その結果は、Δｈ　　＝
（Ａ”ＷＡ　　＋ＡＴＲＡ　　）”ＯＧＧＰＰ 丁　　　　　　　→　　　　　　　丁　　　　　　−ヤ
・（Ａ６ＷΔＧ＋Ａ、ＲΔＰ） ・・・（１４） （ｔ＝　１．・・・、４）　　　　　・・・（１５）と
なる。ただし、（１５）式中の係数ａ　ｌ　Ｊ　、ｂ　
ｉＪは、ａ　・　・　： ｉＪ 、−Ｉ　　　Ｔ 行列（Ａ　　ＷＡ　　＋Ａ　　ＲＡ　　＞　　Ａ６Ｗの
ＧＧＰＰ 要素、 要素、 であって、圧延前にあらかじめオフライン計算によって
求めておく。

このようにして計算された＃ｉスタンド出側板厚目標値
修正量Δｈ１ｏを、上位計算機によって計算された１ス
タンド出側板厚目標値ｈｉｏに加えて、修正された板厚
目標値ｈ＝（ｉ＝１．・・・、５）を求める。すなわち
、 →　穿 ｈ　　＝ｃｈ１．・・・・・・、ｈ５］　　　　　・・
・（１６）としたとき、 である。ただし、ｈ　は、ｈｉｏを成分とするベクトル
である。また、最終スタンド（ｉ＝５）については、 Δｈ０５−Ｏ・・・（１８） としておく。それは、最終スタンドの出側板厚は製品板
厚となるため、上記のような修正を加えることはできな
いからである。

このようにして（１１）式の（修正された）出側目標板
厚旬が求まると、これを目標値として各圧延スタンドに
おけるミルモータ速度制御と、圧延荷重制御とを行なう
。この制御において、材料硬度変動による制御量の変化
は各スタンドが分担して補償することになるため、特定
の圧延スタンドのみに過大な負担を強いることもなく、
ミルバランスは安定に維持されることになる。

Ｂ、実施例の具　的構成と動− このような制御原理に従ってミルバランス制御を行なう
実施例の具体的構成と動作を図面を参照して説明する。

この実施例では、前述したように５台の圧延スタンドエ
〜Ｖの配列を有するタンデム圧延機を対象としており、
各スタンドエ〜Ｖは、圧延ロール１、油圧圧下装置２．
ミルモータＭ、ロードセル４などを備えている。また、
制御系としては、上位計算機１０およびミルバランス制
御装置２０のほか、通常の板厚制御に使用される板厚制
御系３１、速度制御系３２および油圧制御系３３を備え
ている。この装置において、上記制御を行なうにはまず
、ミルバランス制御系２０内のブロック２１に、 （ａ）ロードセル４で実測された圧延荷重実測値Ｐｉ　
　（ｊり、 （ｂ）テンションメータ３で測定された張力実測値ｔＨ
（ｊり、 （ｃ）　Ｘ線厚み計６によって計測された＃１スタンド
入側板厚実測値ＨＸ１（１）、 ＃ （ｄ）２スタンド出側板厚実測値ｈＸ２（１）、を取込
む。そして、このブロック２１で（２）式に基く演算を
行ない、材料硬度ＱＴを求める。

この材料硬度ＱＴと、上位計算機１０から与えられた基
準硬度ＱＴｏとの偏差としての材料硬度変動量ΔＱＴ（
（３）式）は、図のブロック２２゜２３に与えられる。

そして、このブロック２２゜２３において、上位計算機
１０から与えられるモを、上記材料硬度変動量ΔＱＴに
応じて修正する（　（１４）、　（１５）式）。ただし
、この修正に必要な係数Ａ、Ａ、等はあらかじめ設定さ
れている。

このようにして修正されたモータトルク目標値Ｇｏ’　
＝［Ｇｏ１’　、−、Ｇｏ５’　］　　・（１９）Ｐ　
　’　：　［Ｐｏ、’　、　・、　Ｐｏ５’　　］　　
　・（２０）は、モータトルク実測値Ｇおよび圧延荷重
実測値Ｐから差引かれ、それによってモータトルク偏差
ΔＧおよび圧延荷重偏差ΔＰが得られる（（７）、　（
９）式）。

これらはそれぞれブロック２４．２５に与えられ、これ
らのブロック２４．２５において、（１５）式の右辺第
１項および第２項がそれぞれ計算される。そして、それ
らの和として板厚目標値修正量→ギ Δｈｏが得られる。さらに、この板厚目標値修正→　寧 量Δｈｏと、上位計算１ｍ１１０から与えられた当初の
板厚目標値り。とが互いに加算されて、修正された板厚
目標値宕ｔとなり、これが板厚制御系３１に与えられる
。

板厚制御系３１は、各圧延スタンドの出側板厚系３２お
よび油圧制御系３３に制御出力を与え、それによって各
圧延スタンドのミルモータ速度や油圧圧下量などが変化
する。

このように、材料硬度変動に対して＃１〜＃４スタンド
における出側板厚目標値を修正し、各圧延スタンドで分
担してこの材料硬度変動に対処することにより、ミルモ
ータＭや油圧圧下装置２の負担のバランスを維持するこ
とができことになる。

なお、上記実施例では、圧延条件の変動として材料硬度
変動を考えたが、＃１スタンド入側板厚変動などに対し
ても、上記と同様の処理を行なうことにより、ミルバラ
ンスを維持した対処が可能となる。つまり、図面のブロ
ック２２．２３は、を修正するものであればよい。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明によれば、圧延条件の変
動に応じて修正されたモータトルク目標値および圧延荷
重目標値と、モータトルク実測値および圧延荷重実測値
とのそれぞれの偏差を求め、この偏差が全体的に最小と
なるように、最終圧延スタンド以外の各圧延スタンドの
出側板厚目標値を修正しているため、総合的な制御が行
なわれることになり、圧延条件の変動があってもミルバ
ランスを安定に維持できる。

そして、これによって操業トラブルの発生も防止され、
生産性や操業性を高めること°ができる。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明の一実施例を実現する装置の概念図で
ある。 １・・・圧延ロール、　　　　２・・・油圧圧下装置、
３・・・テンションメータ、　４・・・ロードセル、５
・・・被圧延板材、　　　　６・・・Ｘ線厚み計、Ｍ・
・・ミルモータ、　　　　１０・・・上位計算機、２０
・・・ミルバランス制御装置 一　　２０　−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数台の圧延スタンドを配列したタンデム圧延機
   において、 各圧延スタンドのミルモータのモータトルク目標値と圧
   延荷重目標値とを、被圧延板材の圧延条件の変動に応じ
   て修正し、 修正されたモータトルク目標値および圧延荷重目標値と
   、モータトルク実測値および圧延荷重実測値とのそれぞ
   れの偏差を求め、 前記各偏差を全体的に最小とするように、最終圧延スタ
   ンド以外の各圧延スタンドの出側板厚目標値を修正し、 修正後の出側板厚目標値に基いて圧延動作を行なわせる
   ことを特徴とする圧延制御方法。