JPWO2006123394A1 - 板厚制御装置 - Google Patents

Abstract

周波数分析により分析できない変動成分を制御でき、しかも板厚計が不要でトラッキング誤差による精度低下も生じない、高精度な板厚制御装置を提供すること。金属材料を圧延するための圧延スタンドに組み込まれた圧延ロール又は支持ロールの回転位置に関連して発生する、ロール偏芯などに起因する板厚変動を制御する板厚制御装置において、前記ロール３，４の圧延荷重及び回転位置から、前記ロールの回転位置に関連して発生する圧延荷重の変動成分を算出し、算出された圧延荷重の変動成分を前記ロールの回転位置毎に加算・記録する圧延荷重変動算出手段１１と、前記圧延荷重変動算出手段から与えられる前記ロールの回転位置毎の圧延荷重の変動成分を用いて、板厚変動を低減するような圧延ロールギャップ指令値を演算し、前記ロールの回転に応じて選んだタイミングで圧延ロールギャップ指令値を出力する操作量演算手段１２と、前記操作量演算手段からの圧延ロールギャップ指令値に基づいて、当該圧延スタンドの圧延ロールギャップを操作するロールギャップ操作手段とを備えたことを特徴とする板厚制御装置。

Description

本発明は、金属材料の圧延機における板厚制御装置に係わり、とくに圧延ロール等の回転位置に関連して発生する、いわゆるロール偏芯などに起因する板厚変動を制御する板厚制御装置に関する。

薄板圧延や厚板圧延における品質制御のひとつに、圧延材の幅方向中央部の板厚を制御する板厚制御（Automatic Gage Control：ＡＧＣ）がある。板厚制御方法としては、圧延機出側に設置した板厚計の測定値をフィードバックするモニターＡＧＣ、圧延荷重やロールギャップから推定したゲージメータ板厚を用いるゲージメータＡＧＣ（Gage meter AGC：ＧＭ−ＡＧＣ）、圧延荷重によるミル定数可変制御（Mill Modulus Control：ＭＭＣ）などがある。

板厚精度の向上を阻害する外乱としては、いくつかのものがある。熱間圧延においては圧延材の温度変動であり、熱間圧延、冷間圧延に共通な外乱としては、他の制御、例えば張力制御の劣化による張力変動、オペレータの手介入による速度やロールギャップの変更、ロールの構造やロール研磨の精度不良によるロール偏芯などがある。

ここでは、ロール偏芯を取り上げる。ロール偏芯は、主に支持ロールのオイルベアリングにおける油の注入のためのキー溝が、２〜３千トンの圧延荷重を受けたときに軸振れを起こす原因となり、ロールの回転に合わせてロールギャップ変動が発生するものである。しかしながら、キー溝のないロールでも、他の何らかの原因でロール回転に依存したロールギャップ変動は発生する。

なお、圧延ロールが上下２個、支持ロールが上下２個の４ロールで構成される、いわゆる４Ｈｉミルの場合でも、また圧延ロールが上下２個、中間ロールが上下２個、支持ロールが上下２個の６ロールで構成される、いわゆる６Ｈｉミルの場合でも、あるいはその他の場合でも以下は同様に考えることができる。表現上、圧延ロールをワークロール（Work Roll：ＷＲ）、支持ロールを圧延ロール以外のロールとして、バックアップロール（Back Up Roll：ＢＵＲ）と呼ぶことにする。

ロール偏芯などのロール軸振れに依存した外乱は、ロールギャップ検出器によって検出することはできないが、圧延荷重には現れる。このため、上記ＭＭＣ,ＧＭ−ＡＧＣなどの大きな外乱になる。

このロール偏芯などのロール軸振れに依存した外乱を低減するために、ロール偏芯制御が従来から行われている。ロール偏芯制御は、主に次の２つの方法が知られている。
(A)圧延する前に上下圧延ロールを接触させ、一定の荷重をかけて（キスロール状態で）ロールを回転させ、検出荷重を高速フーリエ変換するなどしてロール偏芯周波数を分析する。圧延中は分析した周波数のロール偏芯が発生するものとして、これを低減するようなロールギャップ操作量を出力する（特許文献１，２）。
(B)圧延機出側に板厚計が設置されている場合、板厚変動は板厚計で測定することができる。このため、板厚計で測定した値がロールのどの回転位置で圧延されたかを関連付けて、板厚偏差に応じてロールギャップを操作すれば、ロール偏芯による板厚変動を低減することができる（特許文献３）。
特許第1596084号（特公平2-18170号）公報 特許第1814074号（特公平5-21651号）公報 特開2002-282917号公報

上述した(A)，(B)の制御方法では、次の欠点がある。

[方法(A)の場合]
上述したように、ロール偏芯といえども原因が特定できない場合がある。一般に、ロール偏芯は、支持ロールが原因であることが多いが、圧延ロールの研磨状態などによっても起こり得る。また、ロール回転位置に関連して発生する荷重の変動成分は、正弦波であると仮定している。最も低次の周波数、いわゆる基本周波数の２倍若しくは３倍以上の周波数成分が現れる場合があり、どの周波数の外乱を低減するかが難しい。また一般に、キスロール状態で検出される荷重変動量の振幅は、圧延時に検出される荷重変動量の振幅とは異なる。

[方法(B)の場合]
方法(B)の制御を適用できる圧延機は、出側に板厚計が設置されている必要がある。例えば７スタンドで構成される熱間薄板タンデム圧延機は、後段である５,６,７スタンドのロール偏芯による板厚変動が製品板厚変動として現れ易いが、一般には板厚計は７スタンド出側にしか設置されない。
このため、５,６スタンドのロール偏芯は制御できない。さらに、圧延スタンドからその出側の板厚計まで圧延材のトラッキングを正確に行う必要があり、圧延材速度を正確に採取する必要がある。圧延材速度は、ロール周速に先進率を考慮して計算することができるが、実測できるロール周速に対して先進率は予測値であり、誤差が含まれる。このため、圧延材速度には誤差が含まれ、トラッキング誤差が生じ易い。

またロール偏芯など、ロール回転位置に関連して圧延荷重が変化する場合、次のような問題がある。一般に、ＡＧＣでは、ゲージメータ板厚を演算して当該圧延スタンドの出側板厚を推定し、この板厚が目標値などに一致するように制御している。

ところが、ロール偏芯などがある場合、このゲージメータ板厚が正しく演算されない。その理由は次の通りである。例えばロール偏芯などにより、ロールギャップが開いたとすると、実際の出側板厚は厚くなるが、ロールギャップ開なので、圧延荷重は小さくなる。このため、ゲージメータ板厚の演算上は、ミル伸びが小さくなり、ゲージメータ板厚は小さくなる。これを、下記のゲージメータ式（１）で説明する。

しかしながら、演算上ではΔＳ_ＲＥは検出不可であり、ΔＳ_ＲＥ＝０であるが、真のΔＳ_ＲＥは開方向、つまり＋の値であるから、圧延荷重の変化はΔＰ_ＲＥ＜０である。したがって、ゲージメータ板厚の変化は下記の式（２）の通りとなる。

すなわち計算されるゲージメータ厚には、ロール偏芯などロール回転位置に関連して圧延荷重が変化することの影響が全く正反対に見積もられていることになる。

しかしながら、ロール偏芯などによるロールギャップの変化を検出することは不可能であり、これ以上に精度のよい演算は望めない。

本発明は、上述の点を考慮してなされたもので、周波数分析により分析できない変動成分を制御でき、しかも板厚計が不要でトラッキング誤差による精度低下も生じない、高精度な板厚制御装置を提供することを目的とする。

上記目的達成のため、本発明では、
金属材料を圧延するための圧延スタンドに組み込まれた圧延ロール又は支持ロールの回転位置に関連して発生する、ロール偏芯などに起因する板厚変動を制御する板厚制御装置において、
前記ロールの圧延荷重及び回転位置から、前記ロールの回転位置に関連して発生する圧延荷重の変動成分を算出し、算出された圧延荷重の変動成分を前記ロールの回転位置毎に加算・記録する圧延荷重変動算出手段と、
前記圧延荷重変動算出手段から与えられる前記ロールの回転位置毎の圧延荷重の変動成分を用いて、板厚変動を低減するような圧延ロールギャップ指令値を演算し、前記ロールの回転に応じて選んだタイミングで圧延ロールギャップ指令値を出力する操作量演算手段と、
前記操作量演算手段からの圧延ロールギャップ指令値に基づいて、当該圧延スタンドの圧延ロールギャップを操作するロールギャップ操作手段と
を備えたことを特徴とする板厚制御装置、
を提供するものである。

本発明は上述のように、圧延ロール又は支持ロールの回転位置と圧延荷重の変動成分とを関連付けて記録しておき、ロールの回転位置毎の圧延荷重の変動成分を用いて、板厚変動を低減するような圧延ロールギャップ指令値を求め、この圧延ロールギャップにより圧延ロールギャップを操作するため、従来から行われていたロール偏芯等による圧延荷重変動の制御方式より、高精度な制御結果を得ることができる。すなわち、周波数分析により分析できない変動成分も算出、制御でき、設備構造上、板厚計も不要で、トラッキング誤差による精度低下も生じない制御が実現できる。

しかも、ロール偏芯等による圧延荷重変動がある場合に不正確であったゲージメータ板厚の演算においても、本発明による補正を行うことで、正確なゲージメータ板厚を得ることができる。このため、ゲージメータ板厚を使用するＡＧＣ機能がより高精度になり、板厚精度も向上する。

さらに、ロール回転位置に関連して発生する圧延荷重の影響が正反対に見積もられていた演算を、本発明による板厚制御を行うことで、適正に演算し、他の板厚制御機能が適切に動作することを可能にする。

本発明の一実施形態の全体構成を表す図。 本発明の一実施形態中での圧延荷重の概念を示した図。 本発明で用いる支持ロールの周長分割と圧延ロールとの関係を示した図。 同じく支持ロールにおけるロール偏芯等による圧延荷重変動分を算出する方法の一例を示す図。 同じく支持ロールにおけるロール偏芯等による圧延荷重変動分を算出する方法の他の一例を示す図。 図１に示した実施形態の構成を詳細に示すブロック線図。 本発明による制御の結果を実測した特性図。

符号の説明

１ 圧延材
２ 圧延機ハウジング
３ 圧延ロール
４ 支持ロール
５ 圧下装置
６ 圧延荷重検出器
７ ロール回転数検出器
８ ロール基準位置検出器
９ ロールギャップ検出器
１１ 圧延荷重変動算出手段
１２ 操作量演算手段
１３ ロールギャップ操作手段
１１１ 圧延荷重保持手段
１１２ 平均値算出手段
１１３ 減算器
ＬＭ リミッタ
ＳＳ，ＳＷ スイッチ
Σ 加算器
Ｐ 圧延荷重
ΔＰ_Ａ 圧延荷重の偏差
ΔＳ ロールギャップ修正量

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

実施形態１

図１は、本発明の第１の実施形態の全体構成を示している。この図１において、圧延材１は、圧延機ハウジング２の中央部に配され、ギャップ及び速度が適切に調整された上下の圧延ロール３によって圧延され、出側で所望の板厚となる。

圧延ロール３は、背後に設けられた支持ロール４に支えられ、ロール幅方向の撓みが少なくなるようにしている。支持ロール４は、圧延機ハウジング２に支持され、圧延材１を圧延するための圧延荷重に耐え得る構造となっている。

上下の圧延ロール３間のギャップは、圧下装置５によって調整される。圧下装置５は、電動機制御によるもの（電動圧下という）と、油圧制御によるもの（油圧圧下という）との２種類があるが、後者の方が高速応答を得易い。一般に、ロール偏芯等の外乱を制御するには、高速応答が必要であって油圧圧下が採用されるから、以下では油圧圧下の例を説明する。

そして、圧延荷重を圧延荷重検出器６により検出する。圧延荷重検出器６は、圧延機ハウジング２と圧下装置５との間に埋め込まれ、圧延反力を直接的に測定するロードセル（ＬＣ）や、油圧圧下における圧力検出から逆算した荷重が用いられる。

圧延ロール３の回転は、ロール回転数検出器７により検出される。ロール回転数検出器７は、圧延ロール３又は圧延ロール３を駆動する電動機（図示せず）の軸に取り付けられ、圧延ロール３の回転数を検出する。

圧延ロール３の背後に設けられた支持ロール４にはロール基準位置検出器８が設けられており、支持ロール４が１回転する度に、近接スイッチ等により基準位置を検出する。また、支持ロール４と圧下装置５との間にはロールギャップ検出器９が設置されており、間接的に圧延ロール３のギャップを検出する。

図２は、測定される圧延荷重の概念を示した図であり、この図２を用いて、圧延荷重変動を算出する方法について説明する。ロール偏芯等がある場合、ロール偏芯等以外の圧延荷重変動、例えば温度変化、板厚変化により発生する圧延荷重変動に、ロール偏芯等による圧延荷重変動成分が重畳されることになる。

この２つを分離して、ロール偏芯等による圧延荷重変動を本発明に係る制御装置により制御し、ロール偏芯等以外の圧延荷重変動をＭＭＣ、ＧＭ−ＡＧＣ等で制御する。

図３は、支持ロール４（ＢＵＲ）の周長分割と圧延ロール３（ＷＲ）との関係を示している。この図３では、圧延ロール３と支持ロール４との関係において、支持ロール４の全周長をｎ等分し、支持ロール４の直近外側に回転しない位置目盛りがあると想定してその基準位置を０とし、第（ｎ−１）番目の位置まで番号付けをする。

例えば、支持ロール４の分割位置３の位置θ_Ｂは、
θ_Ｂ３＝３×３６０／ｎ[度]
である。そして、図３における圧延ロール３の位置は、θwoが支持ロール４の基準位置に相当する圧延ロール位置であり、θwが圧延ロール３及び支持ロール４が同時に回転した後の、支持ロール４の位置θ_Ｂに対応する位置である。

この検出を行うには、支持ロール４の１箇所に近接スイッチ等のセンサを埋め込み、回転しない位置目盛りの基準位置に、ロール基準位置検出器８を設置する。そして、支持ロール４の１箇所に設けられた近接スイッチ等のセンサが、回転しない位置目盛りの基準位置に達したときに、支持ロール４が基準位置を通過した、と認識することができる。

支持ロール４の周上における基準位置０から位置（ｎ−１）までの分割位置における圧延荷重を各別に区分して記録する。一般に、ｎ＝３０〜４０程度の値が用いられる。

図４は、支持ロールの回転位置の変化に伴い圧延荷重Ｐが変化する様子、及びロール偏芯等による圧延荷重変動分を算出する方法の一例を示している。

この図４は、横軸に時間の経過とともに変化する支持ロール（ＢＵＲ）の位置を取り、縦軸に圧延荷重を取っている。そして、支持ロールＢＵＲが２回転する間における圧延荷重の変化が山及び谷が２つずつ現れている。

すなわち、最初の１回転では基準位置０（時点Ｔ_１０）で圧延荷重Ｐ_１０であり、支持ロール位置１（時点Ｔ_１１）では圧延荷重Ｐ_１１であり、支持ロール位置２（時点Ｔ_１２）では圧延荷重Ｐ_１２であり、支持ロール位置３（時点Ｔ_１３）では圧延荷重Ｐ_１３である。次の１回転でも同様に、支持ロールの位置に応じて圧延荷重が変化する。

このように、支持ロール基準位置０においては圧延荷重がＰ_１０であり、支持ロールの位置が１,２,３と進むにつれて、圧延荷重がＰ_１１,Ｐ_１２,Ｐ_１３,…と変化していく。支持ロール位置がｎ−１、さらに１回転した位置での圧延荷重もＰ_２０が採取できた時点で、Ｐ_１０,Ｐ_２０を直線で結び、この直線をロール偏芯等による圧延荷重変動を除いた圧延荷重とみなすことができる。

したがって、支持ロールの回転に伴うロール偏芯等による圧延荷重変動分は、測定した圧延荷重Ｐ_１０,Ｐ_１１,Ｐ_１２,Ｐ_１３,…,Ｐ_２０それぞれとこの直線との差、すなわち０,ΔＰ_１１,ΔＰ_１２,ΔＰ_ｉｊ,ΔＰ_１ｎ−１,０と計算することができる。

図５は、支持ロールの回転位置の変化に伴い圧延荷重Ｐが変化する様子と、ロール偏芯等による圧延荷重変動分を算出する方法の別の一例を示している。

実際の圧延荷重値の変化には、ロール偏芯等による圧延荷重変動、温度変動・板厚変動・張力変動などによる圧延荷重変動に加えて、ノイズが乗った結果であることが多い。そのため、図４に示す方法において、始点の圧延荷重Ｐ_１０及び終点の圧延荷重Ｐ_２０が不明確になり、特定することが難しい場合がある。

このような場合に対応するため、支持ロールの一回転時間が長くないものとして、Ｐ_１０及びＰ_２０の変化がさほど大きくないものと仮定する。そうすると、Ｐ_１０,Ｐ_１１,…,Ｐ_１ｎ−１のｎ個の平均値を取り、測定した圧延荷重Ｐ_１０,Ｐ_１１,Ｐ_１２,Ｐ_１３,…,Ｐ_２０と、これらの値の平均値との差をロール偏芯等による圧延荷重変動分とみなすことができる。

この方法の利点は、圧延荷重の実績値を（ｎ−１）区分目まで採取すればよく、ノイズ等による変動に強いことである。なお、圧延荷重の実績値は、ノイズの影響をさらに低減するためにフィルタリング処理を施してもよい。

図６は、圧延荷重変動算出手段１１（図１）により算出された支持ロールの各位置における圧延荷重の値を用いて、ロールギャップ操作量を演算して操作量を決定するロールギャップ操作手段１２（図１）をそなえた板厚制御装置の構成を示したものである。

まず、図６の構成の概要を述べる。圧延荷重変動算出手段１１では、荷重検出信号Ｐが、支持ロールの各位置０,１,２,…,ｎ−１毎に、圧延荷重保持手段１１１においてＰ_０，Ｐ_１,Ｐ_２,…,Ｐ_ｊ,…,Ｐ_ｎ−２,Ｐ_ｎ-１として保持され、減算器１１３に与えられる。減算器１１３では、平均値算出手段１１２により算出された平均値１／ｎΣＰ_ｊ（j=1，2,…,(n-1)）との差が各別に算出され、リミッタＬＭ１に与えられる。

リミッタＬＭ１では、減算器１１３の出力が与えられて上下限のチェックを行い、スイッチＳＳを介して加算器Σに送出する。加算器Σの出力は、スイッチＳＷ及びゲートＧを介し圧延荷重の偏差ΔＰ_Ａとして、ロールギャップ操作手段１２に送出される。

ロールギャップ操作手段１２では、与えられた偏差ΔＰ_Ａに基づきロールギャップ修正量ΔＳを求めて圧下装置５（図１）に送出し、ＭＭＣやＧＭ−ＡＧＣによるロールギャップ量に加えて操作量の加減を行う。

次に、図６の構成の詳細を述べる。この図６では、図５に概念を示した平均値を使用する装置構成を示しており、この装置は、図４に示した始点と終点との間の直線補間を用いてロール偏芯等による圧延荷重変動を計算する方法にも簡単に適用できる。

そして、図６では、圧延荷重保持手段１１１が、支持ロールの各位置０,１,２,…,ｎ−１における圧延荷重Ｐ_０,Ｐ_１,Ｐ_２,…,Ｐ_ｊ,…,Ｐ_ｎ−２,Ｐ_ｎ−１を、支持ロールが１回転する間保持し、位置ｎ−１に到達した時点で、平均値つまり１／ｎΣＰ_ｊ（j=1，2,…,(n-1)）を計算する。この支持ロールの各位置０,１,２,…,ｎ−１における圧延荷重Ｐ_０,Ｐ_１,Ｐ_２,…,Ｐ_ｊ,…,Ｐ_ｎ−２,Ｐ_ｎ−１と、それらの平均値１／ｎΣＰ_ｊ（j=1，2,…,(n-1)）との差をロール偏芯等による圧延荷重変動とする。

この場合において、平均値１／ｎΣＰ_ｊ（j=1，2,…,(n-1)）との差を求める換わりに、始点におけるＰ_０と終点におけるＰ_ｎとから直線の式を演算し、その直線と各位置における圧延荷重Ｐ_０,Ｐ_１,Ｐ_２,…,Ｐ_ｊ,…,Ｐ_ｎ−２,Ｐ_ｎ−１との差を計算してもよい。

支持ロールの各位置におけるロール偏芯等による圧延荷重変動は、リミッタ１で上下限がチェックされ、平均値１／ｎΣＰ_ｊ（j=1，2,…,(n-1)）の演算が終了した時点で、スイッチＳＷを同時にｏｎして圧延荷重の偏差ΔＰ_０,ΔＰ_１,…,ΔＰ_ｎ−１を一斉に加算器Σ_０,Σ_１,Σ_２,…,Σ_ｊ,…,Ｐ_ｎ−２,Ｐ_ｎ−１に送り込み、下記の式（３）により加算する。
Ｚ［ｋ＋１］＝Ｚ［ｋ］＋ΔＰ_ｊ （３）
ここで、
Ｚ：加算
ｋ：加算回数
ｊ＝１〜ｎ−１
加算器Σは、当該圧延材が圧延される前にゼロクリアされ、支持ロールが１回転し平均値の演算が終了する毎に、その都度圧延荷重の偏差を加算する。この手順が、リミッタＬＭ１、スイッチＳＳ及び加算器Σにより実施される。

また、下記の式（４）に示すように、忘却係数ｂを導入して過去に積算した値の影響を縮小し、現時点に近い圧延荷重変動の影響を大きく評価することも有効である。
Ｚ［ｋ＋１］＝ｂＺ［ｋ］＋ΔＰ_ｊ （４）
スイッチＳＷは、加算器Σから支持ロールの回転位置に対応して加算された圧延荷重の偏差を１つずつ取り出す。例えば、基準位置０をみれば、支持ロールが基準位置０を通過した時点で、スイッチＳＷ_０のみがｏｎされて加算器Σ_０から圧延荷重の偏差ΔＰ_Ａ０が取り出される。

支持ロールが位置１に達した時点で、スイッチＳＷ_１のみがｏｎされ、加算器Σ_１からΔＰ_Ａ１が取り出される。この動作を、支持ロールの位置に対応した、ロール偏芯等による圧延荷重変動値の取り出しスイッチＳＷにおいて、繰り返し行う。

なお、各位置において加算を行うのは、一般的な制御則から簡単に導くことができる。すなわち本発明の制御対象のように、制御対象に積分系がない場合、制御器側に積分器を入れて定常偏差を除去することは、制御則の上から妥当である。制御対象が連続系ではなく、離散値系であるため、積分器ではなく加算器としているものである。

操作量であるロールギャップ修正量は、ロール偏芯等による圧延荷重変動値を補償するロールギャップ操作手段１３（図１）において、次の式（５）で計算する。

ロールギャップ操作手段１３は、上記式（５）によるローギャップ修正量ΔＳを、リミッタＬＭ２により上下限チェックした上で、ＭＭＣやＧＭ−ＡＧＣなどのロールギャップ量に加えて、圧下装置５（図１）に与える。

この場合、圧下装置５の応答によっては、時間遅れを無視できない場合がある。例えば、油圧圧下の応答が、遮断周波数が６０ｒａｄ／ｓｅｃでは応答完了を１００％とすると、９５％に達する時間は０．０５ｓｅｃである。

さらに、これに演算時間遅れなどが加わることもある。支持ロールの１回転は、０．５〜１秒前後である場合もあり、０．０５秒の時間遅れはその１／１０〜１／２０に当るから、大きな影響がある場合もある。

そこで、操作量演算手段１２において、ロールギャップ修正量を出すタイミングを早めることで、この課題を解決できる。例えば、図３における分割数ｎが４０であり、支持ロールの１回転が０．８秒の場合、１つの位置から次の位置へ進む時間は、０．０２秒である。このとき、０．０５秒の時間遅れがあるとすれば、２．５回転分を先んじてロールギャップ修正量をロールギャップ操作手段１３に与える。

図７は、本発明による圧下制御の効果を示したものである。本発明による制御のｏｎ時は圧延荷重の変動が小さく、またｏｆｆした後は変動が大きくなっている様子が分る。なお、上記実施例では、支持ロールの回転を基準としているが、圧延ロールを基準としてもよい。

次に、ゲージメータ板厚演算の補正方法について記す。本発明の制御が行われた場合のゲージメータ板厚計算について、真の板厚が次の式（６）で計算され、ロール偏芯等による圧延荷重変動による影響分を分離できるとする。

そして、ロールギャップは開方向で＋又は値大とし、圧延荷重は値の大小そのままである。このとき、ロール偏芯等による圧延荷重変動がないとすると、真の板厚は、

であり、一方、ゲージメータ板厚は、次の式（８）に示すように、

である。

本発明によってロール偏芯等による圧延荷重変動を１００％補償した（補償量をΔＳ_ＲＥ ^Ｃ＝ΔＳ_ＲＥ）とすると、ΔＰ_ＲＥ＝０となる。そして、ゲージメータ板厚は、次の式（９）に示すように、

となる。したがって、ゲージメータ板厚を真の板厚と一致させるためには、ゲージメータ板厚に補償量ΔＳ_ＲＥ ^Ｃを加える必要がある。

次に、本発明によりロール偏芯等による圧延荷重変動を、ｒ（０＜ｒ＜１）分を補償したとする。すなわち、次の式（１０）、（１１）に示すように、

とおくと、真の板厚は次の式（１２）で表される。

ここで、圧延荷重は検出できるので、１つの変数Ｐ^ＡＣＴにまとめた。

一方、ゲージメータ板厚においては、

である。この式（１３）を式（１２）に一致させるには、式（１３）の右辺に

を加える必要がある。

すなわち、本発明を実施した場合、ゲージメータ板厚を演算するには、本発明によって補償したロールギャップ（指令値又は実績値）に、本発明の効果を示す指標ｒを考慮して、上記式（１４）の形で表される項をゲージメータ板厚演算式に加えることにより、真の板厚により近い精度のよい板厚が得られる。

本発明の効果を示す指標ｒについては、本発明を何度か実施して、その効果を定量的に把握してｒの値を決めることができる。

本発明は、圧延機の板厚制御を行うにつき、周波数分析により分析できない変動成分を制御でき、しかも板厚計が不要でトラッキング誤差による精度低下も生じない、高精度な板厚制御装置を提供する。

１ 圧延材
２ 圧延機ハウジング
３ 圧延ロール
４ 支持ロール
５ 圧下装置
６ 圧延荷重検出器
７ ロール回転数検出器
９ ロールギャップ検出器
１１ 圧延荷重変動算出手段
１２ 操作量演算手段
１３ ロールギャップ操作手段
１１１ 圧延荷重保持手段
１１２ 平均値算出手段
１１３ 減算器
ＬＭ リミッタ
ＳＳ，ＳＷ スイッチ
Σ 加算器
Ｐ 圧延荷重
ΔＰ_Ａ 圧延荷重の偏差
ΔＳ ロールギャップ修正量

支持ロール４と圧下装置５との間にはロールギャップ検出器９が設置されており、間接的に圧延ロール３のギャップを検出する。

また、下記の式（４）に示すように、忘却係数ｂを導入して過去に積算した値の影響を縮小し、現時点に近い圧延荷重変動の影響を大きく評価することも有効である。
これにより、ロール回転角を検出するセンサや、ロール角の基準位置を検出するセンサがない場合にロール回転角がずれていたとしても、過去に積算した圧延荷重変動値の影響を小さくし、最新の圧延荷重変動値の影響を大きくすることにより、そのずれによる悪影響を最小限に抑えることができる。」

操作量であるロールギャップ修正量は、ロール偏芯等による圧延荷重変動値を補償するロールギャップ操作手段１３（図１）において、次の式（５）で計算する。

ロールギャップ操作手段１３は、上記式（５）によるロールギャップ修正量ΔＳを、リミッタＬＭ２により上下限チェックした上で、ＭＭＣやＧＭ−ＡＧＣなどのロールギャップ量に加えて、圧下装置５（図１）に与える。

また、下記の式（４）に示すように、忘却係数ｂを導入して過去に積算した値の影響を縮小し、現時点に近い圧延荷重変動の影響を大きく評価することも有効である。
Ｚ［ｋ＋１］＝ｂＺ［ｋ］＋ΔＰ _ｊ （４）
これにより、ロール回転角を検出するセンサや、ロール角の基準位置を検出するセンサがない場合にロール回転角がずれていたとしても、過去に積算した圧延荷重変動値の影響を小さくし、最新の圧延荷重変動値の影響を大きくすることにより、そのずれによる悪影響を最小限に抑えることができる。」

Claims (8)

1. 金属材料を圧延するための圧延スタンドに組み込まれた圧延ロール又は支持ロールの回転位置に関連して発生する、ロール偏芯などに起因する板厚変動を制御する板厚制御装置において、
   前記ロールの圧延荷重及び回転位置から、前記ロールの回転位置に関連して発生する圧延荷重の変動成分を算出し、算出された圧延荷重の変動成分を前記ロールの回転位置毎に加算・記録する圧延荷重変動算出手段と、
   前記圧延荷重変動算出手段から与えられる前記ロールの回転位置毎の圧延荷重の変動成分を用いて、板厚変動を低減するような圧延ロールギャップ指令値を演算し、前記ロールの回転に応じて選んだタイミングで圧延ロールギャップ指令値を出力する操作量演算手段と、
   前記操作量演算手段からの圧延ロールギャップ指令値に基づいて、当該圧延スタンドの圧延ロールギャップを操作するロールギャップ操作手段と
   を備えたことを特徴とする板厚制御装置。
2. 請求項１記載の板厚制御装置において、
   前記圧延荷重変動算出手段は、前記ロールの回転位置を検出する際、前記ロールの１回転毎に基準位置の補正をすることを特徴とする板厚制御装置。
3. 請求項１記載の板厚制御装置において、
   前記圧延荷重変動算出手段は、前記ロールの１回転当りの荷重を回転位置ごとに記録し、１回転完了後に１回転の開始時点及び終了時点の各圧延荷重を直線補間し、その直線補間された圧延荷重値と回転位置毎の圧延荷重とを比較して、回転位置に関連して発生する圧延荷重の変動成分を算出することを特徴とする板厚制御装置。
4. 請求項１記載の板圧制御装置において、
   前記圧延荷重変動算出手段は、前記ロールの１回転あたりの荷重を回転位置ごとに記録し、１回転完了後に、１回転の間の圧延荷重の平均値と回転位置毎の圧延荷重を比較して、回転位置に関連して発生する圧延荷重の変動成分を算出することを特徴とする板厚制御装置。
5. 請求項１記載の板厚制御装置において、
   前記圧延荷重変動算出手段は、前記ロールの回転位置毎に、算出した圧延荷重の変動成分を積算し、現在の制御時刻における前記ロールの回転位置に一致する圧延荷重の積算値を求め、
   前記操作量演算手段は、この圧延荷重の積算値によって発生する板厚変動を抑制するように前記圧延ロールのギャップ指令値を計算する
   ことを特徴とする板厚制御装置。
6. 請求項５記載の板厚制御装置において、
   前記圧延荷重変動算出手段は、前記ロールギャップ操作量に時間遅れがある場合、現在の制御時刻におけるロールの回転位置に一致する圧延荷重積算値から、前記遅れ時間に相当するロールの回転位置分を遡って圧延荷重の積算値を求めることを特徴とする板厚制御装置。
7. 請求項５記載の板厚制御装置において、
   前記圧延荷重変動算出手段は、前記圧延荷重の変動成分を積算する場合、最初に積算した値の影響を小さくするように積算していくことを特徴とする板厚制御装置。
8. 請求項１ないし７の何れかに記載の板厚制御装置において、
   前記操作量演算手段は、板厚変動を低減する比率と、圧延ロールギャップ指令値又はその指令値に基づいたロールギャップとを用いて、ゲージメータ板厚を補正することを特徴とする板厚制御装置。
   

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