JPWO2015029171A1 - Thickness control device for rolling mill - Google Patents
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Abstract
圧延材の塑性係数を正確に同定することができる圧延機の板厚制御装置を提供する。このため、圧延機の板厚制御装置は、操作対象の圧延スタンドの圧延荷重実績値とロールギャップ実績値とミル定数とに基づいて、圧延材の硬さを表す塑性係数を同定する塑性係数同定装置、を備えた。当該構成においては、操作対象の圧延スタンドで得られるデータに基づいて、圧延材の塑性係数が同定される。このため、圧延材の塑性係数を正確に同定することができる。A sheet thickness control device for a rolling mill capable of accurately identifying the plasticity coefficient of a rolled material is provided. For this reason, the sheet thickness control device of the rolling mill identifies the plastic coefficient that represents the hardness of the rolled material based on the actual rolling load value, the actual roll gap value, and the mill constant of the rolling stand to be operated. Device. In the said structure, the plasticity coefficient of a rolling material is identified based on the data obtained with the rolling stand of operation object. For this reason, the plasticity coefficient of a rolling material can be identified correctly.
Description
この発明は、圧延機の板厚制御装置に関する。 The present invention relates to a sheet thickness control device for a rolling mill.
特許文献1には、圧延機の板厚制御装置が記載されている。当該板厚制御装置は、圧延スタンドの上流側で測定した圧延材の板厚の情報、当該圧延スタンドの上流側の圧延スタンドの圧延荷重の情報等に基づいて、当該圧延スタンドの塑性係数を同定する。当該板厚制御装置は、同定した塑性係数に基づいて当該圧延スタンドによる圧延材の板厚制御を行う。
しかしながら、特許文献1に記載のものは、当該圧延スタンドの上流側の圧延スタンドの情報を下流側にトラッキングして当該圧延スタンドの塑性係数を同定する。このため、圧延材の塑性係数を正確に同定することができない。
However, the one described in
この発明は、上述の課題を解決するためになされた。この発明の目的は、圧延材の塑性係数を正確に同定することができる圧延機の板厚制御装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems. An object of the present invention is to provide a plate thickness control device for a rolling mill that can accurately identify the plasticity coefficient of a rolled material.
この発明に係る圧延機の板厚制御装置は、操作対象の圧延スタンドの圧延荷重実績値とロールギャップ実績値とミル定数とに基づいて、圧延材の硬さを表す塑性係数を同定する塑性係数同定装置、を備えた。 A sheet thickness control device for a rolling mill according to the present invention is a plastic coefficient that identifies a plastic coefficient representing the hardness of a rolled material, based on a rolling load actual value, a roll gap actual value, and a mill constant of a rolling stand to be operated. An identification device.
この発明によれば、圧延材の塑性係数を正確に同定することができる。 According to this invention, the plasticity coefficient of the rolled material can be accurately identified.
この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号が付される。当該部分の重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。 A mode for carrying out the invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same or it corresponds in each figure. The overlapping explanation of the part is appropriately simplified or omitted.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1における圧延機の板厚制御装置を利用した圧延機の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a rolling mill using a rolling mill thickness control apparatus according to
図1において、熱間薄板圧延の圧延スタンドは、4Hiミルである。圧延スタンドは、ハウジング1を備える。ハウジング1内には、圧延ロールとして、上側ワークロール2aと下側ワークロール2bとが設けられる。上側ワークロール2aの軸の一側は、図示しない電動機に連結される。上側ワークロール2aの他側周辺には、作業領域が確保される。下側ワークロール2bの軸の一側は、図示しない電動機に連結される。下側ワークロール2bの他側周辺には、作業領域が確保される。
In FIG. 1, the rolling stand for hot sheet rolling is a 4Hi mill. The rolling stand includes a
上側ワークロール2aの上方には、圧延ロールとして、上側バックアップロール3aが設けられる。上側バックアップロール3aは、上側ワークロール2aを支持する。上側バックアップロール3aは、ハウジング1の上部に支持される。上側バックアップロール3aの軸の一側は、図示しない電動機に連結される。上側バックアップロール3aの他側周辺には、作業領域が確保される。
Above the
下側ワークロール2bの下方には、圧延ロールとして、下側バックアップロール3bが設けられる。下側バックアップロール3bは、下側ワークロール2bを支持する。下側バックアップロール3bは、ハウジング1の下部に支持される。下側バックアップロール3bの軸の一側は、図示しない電動機に連結される。下側バックアップロール3bの他側周辺には、作業領域が確保される。
A
上側バックアップロール3aの上方には、圧下装置4が設けられる。例えば、圧下装置4は、電動圧下装置からなる。例えば、圧下装置4は、油圧で駆動する油圧圧下装置からなる。油圧圧下装置は、高速制御し得る。圧下装置4は、ドライブ側圧下装置4aとオペ側圧下装置4bとを備える。ドライブ側圧下装置4aは、上側バックアップロール3aの一側に設けられる。オペ側圧下装置4bは、上側バックアップロール3aの他側に設けられる。
A
下側バックアップロール3bの下方には、荷重検出器5が設けられる。荷重検出器5は、ドライブ側荷重検出器5aとオペ側荷重検出器5bとを備える。ドライブ側荷重検出器5aは、下側バックアップロール3bの一側に設けられる。オペ側荷重検出器5bは、上側バックアップロール3aの他側に設けられる。
A
圧下装置4の下方には、ロールギャップ検出器6が設けられる。ロールギャップ検出器6は、ドライブ側ロールギャップ検出器6aとオペ側ロールギャップ検出器6bとを備える。ドライブ側ロールギャップ検出器6aは、上側バックアップロール3aの一側に設けられる。オペ側ロールギャップ検出器6bは、上側バックアップロール3aの他側に設けられる。
A
荷重検出器5の出力側には、圧延荷重測定器7の入力側が接続される。ロールギャップ検出器6の出力側には、ロールギャップ測定器8の入力側が接続される。
The input side of the rolling
圧延荷重測定器7の出力側には、板厚制御器9の入力側が接続される。ロールギャップ測定器8の出力側には、板厚制御器9の入力側が接続される。板厚制御器9の出力側には、ロールギャップ操作手段10の入力側が接続される。ロールギャップ操作手段10の出力側は、圧下装置4の入力側に接続される。
The input side of the
下側ワークロール2bには、ロール回転数検出器11が設けられる。圧延スタンドの出側には、板厚計12が設けられる。
The
圧延材13は、金属で形成される。圧延材13は、上側ワークロール2aと下側ワークロール2bに挟まれる。その結果、圧延材13は延びる。この際、上側バックアップロール3aは、上側ワークロール2aの幅方向のたわみを抑える。下側バックアップロール3bは、下側ワークロール2bの幅方向のたわみを抑える。圧延材13への圧延荷重は、上側ワークロール2a、下側ワークロール2b、上側バックアップロール3a、下側バックアップロール3bを介して、ハウジング1に受け止められる。
The rolled material 13 is made of metal. The rolled material 13 is sandwiched between the
ドライブ側荷重検出器5aは、下側バックアップロール3bの一側にかかる荷重を検出する。オペ側荷重検出器5bは、下側バックアップロール3bの他側にかかる荷重を検出する。圧延荷重測定器7は、ドライブ側荷重検出器5aの検出値とオペ側荷重検出器5bの検出値との和を和荷重として計算する。圧延荷重測定器7は、ドライブ側荷重検出器5aの検出値とオペ側荷重検出器5bの検出値との差を差荷重として計算する。図示しないロールベンディング装置が圧延スタンドに設けられる場合、圧延荷重測定器7は、荷重検出器5の検出値をロールベンディング力で補正する際の計算を行う。
The drive
ロールギャップ検出器6は、上側ワークロール2aと下側ワークロール2bとの隙間(ロールギャップ)を直接検出しない。ロールギャップ検出器6は、圧下装置4が上側バックアップロール3aを押し下げた量を検出する。ロールギャップ測定器8は、ロールギャップ検出器6の検出値に基づいてロールギャップを計算する。この際、ロールギャップ測定器8は、上側ワークロール2aと下側ワークロール2bとの距離関係を考慮する。
The
板厚制御器9は、圧延荷重測定器7の計算値、ロールギャップ測定器8の計算値に基づいて、ロールギャップの設定値を調整する。この際、板厚制御器9は、図1において図示しない同定装置により同定されたミル定数MC、塑性係数QCを用いてロールギャップの設定値を調整する。The
ロールギャップ操作手段10は、板厚制御器9により調整された設定値に基づいてロールギャップを調整する。その結果、圧延材13は、所望の板厚になる。圧延材13の板厚は、板厚計12により計測される。
The roll gap operating means 10 adjusts the roll gap based on the set value adjusted by the
この際、ロール回転数検出器11は、下側ワークロール2bの回転数を検出する。ロール回転数検出器11は、下側ワークロール2bの回転位置を検出する。当該検出により、下側ワークロール2bの円周方向の位置が特定される。具体的には、下側ワークロール2bを横から見て円とみなした際に、円周上の基準点の位置が特定される。例えば、鉛直線に対する当該基準点の回転角度が特定される。
At this time, the roll
次に、図2を用いて、板厚制御器9の一例を説明する。
図2はこの発明の実施の形態1における圧延機の板厚制御装置を利用した圧延機の制御ブロック図である。Next, an example of the
FIG. 2 is a control block diagram of a rolling mill using the rolling mill thickness control apparatus according to
図2において、制御対象の圧延プロセス14は、ミル定数Mと塑性係数Qとの影響を受ける。具体的には、圧延プロセス14は、第1影響係数14aと第2影響係数14bとを備える。第1影響係数14aは、ロールギャップが圧延荷重に与える影響に対応する。第1影響係数14aは、−MQ/(M+Q)である。第2影響係数14bは、圧延荷重が板厚に与える影響に対応する。第2影響係数14bは、1/Mである。
In FIG. 2, the rolling
圧延プロセス14には、ロール偏芯外乱ΔSDと圧延荷重外乱ΔPDとが加わる。ロール偏芯外乱ΔSDと圧延荷重外乱ΔPDとは直接測定できない。The rolling
板厚制御器9は、圧延プロセス14に対し、モニターAGC15、ゲージメータAGC16、MMC(ミル定数可変制御)17等を実施する。
The
第1制御ブロック18は、板厚計12に計測された板厚実績変化量ΔhACTに基づいて板厚測定値変化量ΔhMESを計算する。この際、第1制御ブロック18は、圧延スタンドから板厚計12までの圧延材13の搬送遅れ時間を考慮する。The
モニターAGC15は、製品板厚目標値変更量ΔhxREFと板厚測定値変化量ΔhMESとの偏差に基づいてGM板厚目標値変更量ΔhREFを計算する。The
ゲージメータAGC16において、第2制御ブロック16aは、同定されたミル定数MCを用いて表される。第2制御ブロック16aには、応答を調整するための係数α1が付加される。第2制御ブロック16aの出力とロールギャップ実績変化量ΔSACTとに基づいて、GM板厚変化量ΔhGMが求まる。In the
ゲージメータAGC16において、ゲージメータ板厚目標値変更量ΔhGM AIMとGM板厚目標値変更量ΔhREFが合算される。その結果、板厚目標値変更量ΔhGM REFが求まる。板厚目標値変更量ΔhGM REFとGM板厚変化量ΔhGMとの偏差はPI制御器16bに入力される。PI制御器16bは、比例ゲインKPGと積分ゲインKIGとラプラス演算子Sで表される。なお、ロールギャップの記号Sは添え字やΔなどを伴うものとし、ラプラス演算子Sは単独で使うものとする。In the gauge meter AGC16, the gauge meter plate thickness target value change amount Δh GM AIM and the GM plate thickness target value change amount Δh REF are added together. As a result, the plate thickness target value change amount Δh GM REF is obtained. The deviation between the plate thickness target value change amount Δh GM REF and the GM plate thickness change amount Δh GM is input to the PI controller 16b. The PI controller 16b is represented by a proportional gain KPG , an integral gain KIG, and a Laplace operator S. It is assumed that the roll gap symbol S is accompanied by a subscript or Δ, and the Laplace operator S is used alone.
PI制御器16bの出力は、補償ゲイン16cに入力される。補償ゲイン16cは、同定されたミル定数MC、塑性係数QC、応答を調整するための係数α1、α2で表される。補償ゲイン16cは、ロールギャップ指令値ΔSSETを計算する。この際、補償ゲイン16cは、操作出力を規格化する。この場合、制御対象のミル定数M、塑性係数Q、係数α1、α2が変化しても、PI制御器16bの調整が不要となる。The output of the PI controller 16b is input to the
MMC17は、圧下装置4に高速応答を要求する。このため、圧下装置4が油圧圧下装置でない場合は、MMC17は適用されない。
The
MMC17において、第3制御ブロック17aは、同定されたミル定数MCを用いて表される。MMC17は、第3制御ブロック17aの係数α2を調整することにより、応答を調整し得る。例えば、係数α2を大きくすれば、応答が速くなる。In MMC17,
MMC17において、油圧圧下応答17bは、油圧圧下装置の応答に対応する。油圧圧下応答17bは、補償ゲイン16cの出力と第3制御ブロック17aの出力とを重畳した値に基づいて決定する。その結果、ロールギャップが調整される。
In the
次に、図3を用いて、圧延材13の板厚等に対するミル定数Mと塑性係数Qとの影響を説明する。
図3はこの発明の実施の形態1における圧延機の板厚制御装置を利用した圧延機で圧延材を圧延する際のミル定数と塑性係数との影響を説明するための図である。Next, the influence of the mill constant M and the plasticity coefficient Q on the thickness of the rolled material 13 will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a diagram for explaining the influence of the mill constant and the plastic coefficient when rolling a rolled material by a rolling mill using the thickness control device of the rolling mill according to
図3において、ミルカーブは、ミル伸びの様子を表す。ミル伸びは、ハウジング1等が圧延材13から大きな圧延荷重を受けることにより発生する。圧延荷重が大きければ、ミル伸びも大きくなる。ミルカーブは、2次曲線または3次曲線で近似される。ミルカーブは測定し得る。
In FIG. 3, the mill curve represents the state of mill elongation. Mill elongation occurs when the
ミル定数Mは、ミル伸びの比率を表す。ミル定数Mは、指定された圧延荷重におけるミルカーブの傾きで表される。例えば、圧延荷重が600(kN)でミル伸びが1(mm)の場合、ミル定数Mは600(kN/mm)である。 Mill constant M represents the ratio of mill elongation. The mill constant M is represented by the slope of the mill curve at the specified rolling load. For example, when the rolling load is 600 (kN) and the mill elongation is 1 (mm), the mill constant M is 600 (kN / mm).
図3において、塑性カーブは、圧延材13の板厚が変化した際の圧延荷重の変化の様子をプロットすることにより得られる。圧延材13の強度が高い場合、塑性カーブは立つ。圧延材13の温度が低い場合、塑性カーブは立つ。塑性カーブは直接には測定できない。 In FIG. 3, the plastic curve is obtained by plotting the change in rolling load when the plate thickness of the rolled material 13 changes. When the strength of the rolled material 13 is high, a plastic curve is established. When the temperature of the rolling material 13 is low, a plastic curve is established. Plastic curves cannot be measured directly.
塑性係数Qは、圧延材13の硬さを表す。塑性係数Qは、指定された圧延荷重における塑性カーブの傾きで表される。 The plasticity coefficient Q represents the hardness of the rolled material 13. The plastic coefficient Q is represented by the slope of the plastic curve at a specified rolling load.
図3において、初期状態は、ミルカーブと塑性カーブとの交点(a)で表される。この際、ロールギャップはSGである。圧延スタンドの入側の圧延材13の板厚はHである。圧延スタンドの出側の圧延材13の板厚はhである。In FIG. 3, the initial state is represented by an intersection (a) between the mill curve and the plastic curve. In this case, the roll gap is S G. The thickness of the rolling material 13 on the entry side of the rolling stand is H. The thickness of the rolled material 13 on the exit side of the rolling stand is h.
圧延材13の温度が下がると、塑性カーブが立つ。この際の状態は、ミルカーブと塑性カーブとの交点(b)で表される。その結果、出側の圧延材13の板厚はh+Δhに増加する。板厚制御によりロールギャップをSGからSG−ΔSGに変更すると、ミルカーブが左側に移動する。この際の状態は、ミルカーブと塑性カーブとの交点(c)で表される。その結果、出側の圧延材13の板厚はh+Δhよりも薄くなる。When the temperature of the rolled material 13 decreases, a plastic curve is established. The state at this time is represented by an intersection (b) between the mill curve and the plastic curve. As a result, the sheet thickness of the rolled material 13 on the exit side increases to h + Δh. When the roll gap is changed from S G to S G -ΔS G by the plate thickness control, the mill curve moves to the left. The state at this time is represented by an intersection (c) between the mill curve and the plastic curve. As a result, the thickness of the rolled material 13 on the exit side is thinner than h + Δh.
次に、図4を用いて、ミル定数Mと塑性係数Qとの影響の詳細を説明する。
図4はこの発明の実施の形態1における圧延機の板厚制御装置を利用した圧延機で圧延材13を圧延する際のミル定数と塑性係数との影響を説明するための図である。Next, details of the influence of the mill constant M and the plasticity coefficient Q will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a diagram for explaining the influence of the mill constant and the plastic coefficient when the rolled material 13 is rolled by a rolling mill using the thickness control device of the rolling mill according to
図4において、ミル定数Mは、次の(1)式で表される。 In FIG. 4, the mill constant M is expressed by the following equation (1).
図4の三角形で成り立つ関係式を考えると、tanαは次の(2)式で表される。 Considering the relational expression formed by the triangle of FIG. 4, tan α is expressed by the following expression (2).
(1)式と(2)式より、ゲージメータ式が得られる。ゲージメータ式は次の(3)式で表される。 From the formulas (1) and (2), a gauge meter formula is obtained. The gauge meter equation is expressed by the following equation (3).
図4において、塑性係数Qは次の(4)式で表される。 In FIG. 4, the plastic coefficient Q is expressed by the following equation (4).
図4の三角形で成り立つ関係式を考えると、塑性係数Qは次の(5)式で表される。 Considering the relational expression formed by the triangles in FIG. 4, the plastic coefficient Q is expressed by the following expression (5).
(4)式と(5)式により、塑性係数Qと入側の圧延材13の板厚Hとの関係が得られる。塑性係数Qと入側の圧延材13の板厚Hとの関係は次の(6)式で表される。 From the equations (4) and (5), the relationship between the plastic coefficient Q and the sheet thickness H of the entry-side rolled material 13 is obtained. The relationship between the plastic coefficient Q and the plate thickness H of the rolled material 13 on the entry side is expressed by the following equation (6).
図4において、ロールギャップをΔSGだけ開くと、状態は、点(A)から点(B)に移動する。この際、ミル定数Mは、次の(7)式で表される。4, when opening the roll gap by [Delta] S G, the state moves from point (A) to point (B). At this time, the mill constant M is expressed by the following equation (7).
(7)式より、圧延荷重の変化量ΔPは次の(8)式で表される。 From the equation (7), the rolling load change ΔP is expressed by the following equation (8).
塑性係数Qは次の(9)式で表される。 The plasticity coefficient Q is expressed by the following equation (9).
(9)式より、圧延荷重の変化量ΔPは次の(10)式で表される。 From the equation (9), the rolling load variation ΔP is expressed by the following equation (10).
(8)式と(10)式より、圧延材13の板厚の変化量Δhは次の(11)式で表される。 From the equations (8) and (10), the change amount Δh of the thickness of the rolled material 13 is expressed by the following equation (11).
(10)式と(11)式より、圧延荷重の変化量ΔPは、次の(12)式で表される。 From the equations (10) and (11), the rolling load variation ΔP is expressed by the following equation (12).
(3)式より、板厚の変化量Δhは、次の(13)式で表される。 From the equation (3), the thickness variation Δh is expressed by the following equation (13).
次に、図5を用いて、同定装置を説明する。
図5はこの発明の実施の形態1における圧延機の板厚制御装置の要部のブロック図である。Next, the identification device will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a block diagram of the main part of the sheet thickness control apparatus for a rolling mill according to
図5に示すように、同定装置は、ミル定数同定装置19と塑性係数同定装置20とを備える。
As shown in FIG. 5, the identification device includes a mill
ミル定数同定装置19は、圧延荷重実績変化量ΔPACT、ロールギャップ実績変化量ΔSACT、板厚実績変化量ΔhACT、ロール回転角実績値φ1に基づいて、ミル定数MIDを計算する。ミル定数MIDは、ゲージメータAGC16、MMC17のミル定数Mcに入力される。この際、ミル定数Mcは、キスロール試験等により別の方法で同定されたミル定数MMESとなる場合もある。The mill
塑性係数同定装置20は、圧延荷重実績変化量ΔPACT、ロールギャップ実績変化量ΔSACT、ロール回転角実績値φ2、同定されたミル定数に基づいて、塑性係数QIDを計算する。この際、同定されたミル定数は、ミル定数MID又はミル定数MMESから選択される。塑性係数QIDは、ゲージメータAGC16の塑性係数QCに入力される。The plastic
次に、図6を用いて、ミル定数MIDと塑性係数QIDとを計算方法を説明する。
図6はこの発明の実施の形態1における圧延機の板厚制御装置を利用した圧延機の制御ブロック図の要部である。Next, a method for calculating the mill constant M ID and the plasticity coefficient Q ID will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a main part of a control block diagram of a rolling mill using the rolling mill thickness control apparatus according to
図6においては、図2の圧延プロセス14にノイズNhが加わって、板厚実績変化量ΔhACTが観測される。In FIG. 6, noise Nh is added to the rolling
図6において、圧延材の板厚の変化量Δhは、ノイズNhによる誤差e1を用いて次の(14)式で表される。In FIG. 6, the amount of change Δh in the thickness of the rolled material is expressed by the following equation (14) using the error e 1 due to the noise N h .
ロール偏芯外乱ΔSDは、圧延ロールの構造、圧延ロールの研磨の精度不良等によって発生する。例えば、オイルベアリングを有する支持ロールにおいてキー溝が数百トンから数千トンの圧延荷重を受けると、軸が上下に移動する。当該移動により、ロール偏芯外乱ΔSDが発生する。例えば、キー溝のない圧延ロールにおいて、熱膨張の偏り等により、ロール偏芯外乱ΔSDが発生する。Roll eccentricity disturbance [Delta] S D is the structure of the rolling rolls, caused by inaccuracies such polishing of the rolling rolls. For example, in a support roll having an oil bearing, when the keyway receives a rolling load of several hundred tons to several thousand tons, the shaft moves up and down. By the movement, the roll eccentricity disturbance [Delta] S D will occur. For example, in the rolling roll without keyway, the deviation or the like of the thermal expansion, roll eccentricity disturbance [Delta] S D will occur.
ロール偏芯外乱ΔSDは、上側バックアップロール3aと下側バックアップロール3bとの回転周期に同期した周期的な外乱とみなし得る。圧延中は、圧延速度が変わる。このため、ロール偏芯外乱ΔSDの周期は時間によって変化する。ロール偏芯外乱ΔSDは、上側ワークロール2a、下側ワークロール2b、上側バックアップロール3a、下側バックアップロール3bの回転角φ1(0度〜360度)に対して一定周期で変化する。Roll eccentricity disturbance [Delta] S D may be considered periodic disturbance synchronizing rotation period of the
この場合、ロール偏芯外乱ΔSDは、k次のフーリエ級数で近似される。具体的には、ロール偏芯外乱ΔSDは、次の(15)式で表される。In this case, the roll eccentricity disturbance [Delta] S D is approximated by k-th order Fourier series. Specifically, the roll eccentricity disturbance [Delta] S D is expressed by the following equation (15).
(14)式を変形し、(15)式を用いると、次の(16)式が得られる。 When the equation (14) is modified and the equation (15) is used, the following equation (16) is obtained.
(16)式は、圧延材13のある時刻におけるそれぞれの変数の関係を表した式であり、一般には圧延材13から複数のデータセットが得られ、それぞれのデータセットは(16)式を満たす。複数の(16)式を満たすもっとも確からしいパラメータを推定することで、ミル定数Mなどのパラメータを得ることができる。 The expression (16) is an expression representing the relationship between the respective variables at a certain time of the rolled material 13, and generally a plurality of data sets are obtained from the rolled material 13, and each data set satisfies the expression (16). . By estimating the most probable parameters satisfying the plurality of equations (16), parameters such as the mill constant M can be obtained.
例えば、1本の圧延材13に対し、N個のデータセットが得られた場合、圧延荷重実績変化量ΔPACT、ロールギャップ実績変化量ΔSACT、板厚測定値変化量ΔhACT、ロール回転角実績値φ1は、それぞれN個得られる。For example, when N data sets are obtained for one rolled material 13, the rolling load actual change amount ΔP ACT , the roll gap actual change amount ΔS ACT , the plate thickness measured value change amount Δh ACT , and the roll rotation angle. actual phi 1 is obtained the N, respectively.
N個のデータを(16)式に当てはめるとN本の連立方程式が得られる。それらをまとめて表記するために、以下に、ベクトルや行列で表される変数を定義する。 When N pieces of data are applied to the equation (16), N simultaneous equations are obtained. In order to express them collectively, variables represented by vectors and matrices are defined below.
Δh−ΔSのデータセットは、N個のΔhACT−ΔSACTの要素を含む列ベクトルY1とする。[ΔP I cosφ1 sinφ1・・・cos(kφ1) sin(kφ1)]のデータセットは、N個のΔPACTの要素を含む列ベクトル、要素が1のみからなるN行1列の行列INX1、N個のφ1によるsin、cosの値を含むN行2k列の行列X1とする。(16)式の右辺第一項に現れる[1/M aS0 aS1 bS1・・・aSk bSk]Tを列ベクトルθ1とする。A data set of Δh−ΔS is a column vector Y 1 including N Δh ACT −ΔS ACT elements. The data set [ΔP I cos φ 1 sin φ 1 ... Cos (kφ 1 ) sin (kφ 1 )] is a column vector including N ΔP ACT elements, and an N-row 1-column matrix including only one element. Let I NX1 be a matrix X 1 of N rows and 2k columns containing sin and cos values of N φ 1 . [1 / M a S0 a S1 b S1 ... A Sk b Sk ] T appearing in the first term on the right side of the equation (16) is defined as a column vector θ 1 .
これらをまとめると、次の(17)式が得られる。ここで、ノイズによる誤差e1のデータセットをベクトルE1で表した。When these are put together, the following equation (17) is obtained. Here, a data set of error e 1 due to noise is represented by a vector E 1 .
(17)式を解くために、最適化手法を用いる。最適化手法は、いくつか提案されているが、ここでは最も一般的な最小二乗法により同定する例を示す。
θ1の最小二乗解は、次の(18)式で表される。In order to solve equation (17), an optimization method is used. Several optimization methods have been proposed. Here, an example of identification by the most general least square method is shown.
The least square solution of θ 1 is expressed by the following equation (18).
ミル定数同定装置19は、(18)式を用いてミル定数MIDを計算する。この際、ミル定数同定装置19は、板厚実績値変化量ΔhACTに対し、圧延スタンドと板厚計12との間の搬送による遅れ時間を補償する。当該補償により、板厚実績値変化量ΔhACTは、圧延荷重実績変化量ΔPACT、ロールギャップ実績変化量ΔSACTと同期する。The mill
ミル定数Mは、ハウジング1、上側ワークロール2a、下側ワークロール2b、上側バックアップロール3a、下側バックアップロール3bの機械特性に大きく依存する。このため、ミル定数MIDは、圧延スタンド毎に計算される。The mill constant M greatly depends on the mechanical characteristics of the
例えば、圧延スタンドのデータが蓄積されていて、ミル定数がM[1](stored)(kN/mm)と同定されていたとする。同じ圧延スタンドのデータが得られ、ミル定数がM[1](raw)(kN/mm)と同定されたとする。この場合、ミル定数同定装置19は、M[1](raw)を保存する。板厚制御においては、平滑化された新しいミル定数が使用される。平滑化により、データのばらつきによる同定結果の不安定化が抑えられる。新しいミル定数は次の(19)式で表される。
For example, it is assumed that rolling stand data is accumulated and the mill constant is identified as M [1] (stored) (kN / mm). It is assumed that the same rolling stand data is obtained and the mill constant is identified as M [1] (raw) (kN / mm). In this case, the mill
(19)式において、aは平滑化ゲインである。aは0から1までの値に設定される。aを大きくすると、ミル定数M[1](raw)が新しいミル定数に反映されやすくなる。 In the equation (19), a is a smoothing gain. a is set to a value from 0 to 1. When a is increased, the mill constant M [1] (raw) is easily reflected in the new mill constant.
上側ワークロール2a、下側ワークロール2b又は上側バックアップロール3a、下側バックアップロール3bを交換直後の1本目の圧延材13においては、ミル定数は、交換前のミル定数と若干異なる場合もある。このため、交換直後においては、ミル定数同定装置19は、M[1](raw)の比率を高くする。この場合、新しいミル定数は、aよりも大きい平滑化ゲインAを用いて次の(20)式で表される。
In the first rolled material 13 immediately after the
上側ワークロール2a、下側ワークロール2b又は上側バックアップロール3a、下側バックアップロール3bの交換直後から数本の圧延材13を圧延し、データが安定するまで、Aを継続的に使用してもよい。この場合、上側ワークロール2a、下側ワークロール2b又は上側バックアップロール3a、下側バックアップロール3bの交換後の同定結果が反映されやすくなる。
Even if the
次に、塑性係数Qを同定する方法を以下に示す。基本的な考えは、上に示したミル定数Mと同様である。 Next, a method for identifying the plasticity coefficient Q will be described below. The basic idea is the same as the mill constant M shown above.
図6において、圧延荷重の変化量ΔPは、ノイズNhによる誤差e2を用いて次の(21)式で表される。In FIG. 6, the rolling load change ΔP is expressed by the following equation (21) using the error e 2 due to the noise N h .
(21)式を変形すると、次の(22)式が得られる。 When the equation (21) is transformed, the following equation (22) is obtained.
この際、wは、以下の(23)式で定義される。 At this time, w is defined by the following equation (23).
圧延材13が圧延される前の状態であるスラブである際、当該スラブは、図示しない加熱路内に配置される。当該加熱炉には、図示しない複数のスキッドが設けられる。複数のスキッドは、ほぼ等間隔で配置される。複数のスキッドは、スラブを支持する。複数のスキッドの内部は水で冷やされる。このため、スラブにおいて、スキッドに触れる部分の温度が下がる。当該部分は、スキッドマークと呼ばれる。 When the rolled material 13 is a slab in a state before being rolled, the slab is arranged in a heating path (not shown). The heating furnace is provided with a plurality of skids (not shown). The plurality of skids are arranged at substantially equal intervals. The plurality of skids support the slab. The interior of the plurality of skids is cooled with water. For this reason, the temperature of the part which touches a skid falls in a slab. This part is called a skid mark.
圧延荷重外乱ΔPDは、スキッドマークに同期した周期的な外乱とみなし得る。圧延中は、圧延速度が変わる。このため、圧延荷重外乱ΔPDの周期は時間によって変化する。圧延荷重外乱ΔPDは、上側ワークロール2a、下側ワークロール2b、上側バックアップロール3a、下側バックアップロール3bの回転角φ2(0度〜360度)に対して一定周期で変化する。Rolling load disturbance [Delta] P D may be considered synchronous with periodic disturbance to skid marks. During rolling, the rolling speed changes. Therefore, the period of the rolling load disturbance [Delta] P D varies with time. The rolling load disturbance ΔP D changes at a constant cycle with respect to the rotation angle φ 2 (0 degree to 360 degrees) of the
この場合、wは、k次のフーリエ級数で近似される。具体的には、wは、次の(24)式で表される。 In this case, w is approximated by a k-th order Fourier series. Specifically, w is expressed by the following equation (24).
(22)式を変形し、(23)式、(24)式を用いると、次の(25)式が得られる。 When the equation (22) is modified and the equations (23) and (24) are used, the following equation (25) is obtained.
圧延材13から得られたN個のデータを(25)式に当てはめるとN本の連立方程式が得られる。それらをまとめて表記するために、以下に、ベクトルや行列で表わされる変数を定義する。 When N pieces of data obtained from the rolled material 13 are applied to the equation (25), N simultaneous equations are obtained. In order to express them collectively, variables represented by vectors and matrices are defined below.
ΔPのデータセットは、ΔPACTの要素を含む列ベクトルY2とする。[ΔS I cosφ2 sinφ2・・・cos(kφ2) sin(kφ2)]のデータセットは、N個のΔSACTの要素を含む列ベクトル、要素が1のみからなるN行1列の行列INX1、N個のφ2によるsin、cosの値を含むN行2k列の行列X2とする。(25)式の右辺第一項に現れる[−MQ/(M+Q) aw0 aw1 bw1・・・awk bwk]Tを列ベクトルθ2とする。The data set of ΔP is a column vector Y 2 including elements of ΔP ACT . The data set [ΔS I cos φ 2 sin φ 2 ... Cos (kφ 2 ) sin (kφ 2 )] is a column vector including N ΔS ACT elements, and an N-row 1-column matrix including only one element. Let I NX1 be an N × 2k matrix X 2 containing sin and cos values of N φ 2 . (25) the right-hand side appearing in paragraph of formula [-MQ / (M + Q) a w0 a w1 b w1 ··· a wk b wk] is referred to as column vectors theta 2 T.
これらをまとめると、次の(26)式が得られる。ここで、ノイズによる誤差e2のデータセットをベクトルE2で表した。When these are put together, the following equation (26) is obtained. Here, a data set of error e 2 due to noise is represented by a vector E 2 .
(17)式と同様に、最小二乗法により(26)式を解く。θ2の最小二乗解は、次の(27)式で表される。Similarly to equation (17), equation (26) is solved by the least square method. The least square solution of θ 2 is expressed by the following equation (27).
塑性係数同定装置20は、(27)式を用いて塑性係数QIDを計算する。この際、ミル定数Mは、ミル定数MID又はミル定数MMESから選択される。The plastic
塑性係数Qの同定は、ある数のデータが蓄積されたタイミングで実施する。塑性係数同定装置20は、圧延スタンド番号、鋼種、板厚区分、温度範囲を区分指標として、塑性係数のテーブルを持つ。テーブルの1つ1つのセルはロットと呼ばれる。各ロットには、以下の(A)〜(D)の情報が関連付けられる。
The plastic coefficient Q is identified at a timing when a certain number of data is accumulated. The plastic
(A)当該セルに該当する圧延材13の本数
(B)各圧延材13のID番号と圧延日時
(C)各材料で得られた塑性係数の同定に必要なデータ
(D)前回同定した圧延材13のID番号(A) Number of rolled material 13 corresponding to the cell (B) ID number and rolling date and time of each rolled material 13 (C) Data necessary for identification of plastic coefficient obtained from each material (D) Roll previously identified ID number of material 13
塑性係数同定装置20は、(A)〜(D)の情報を用いて以下のタイミング(a)又はタイミング(b)で塑性係数QIDを計算する。The plastic
(a)一定数以上の新規データが蓄積された時点で塑性係数QIDを計算する。
(b)ロットに含まれる圧延材13のデータが採取されるたびに当該ロットのデータを対象として塑性係数QIDを計算する。(A) The plasticity coefficient Q ID is calculated when a certain number or more of new data is accumulated.
(B) Each time the data of the rolled material 13 included in the lot is collected, the plastic coefficient Q ID is calculated for the data of the lot.
タイミング(a)の場合、エンジニアは、蓄積されたデータ数を見て、適宜判断してもよい。あるデータ数以上になれば自動的に塑性係数QIDを計算してもよい。In the case of timing (a), the engineer may make an appropriate determination by looking at the number of accumulated data. If the number of data exceeds a certain number, the plasticity coefficient Q ID may be automatically calculated.
タイミング(b)の場合、あるロット(圧延スタンド、鋼種、板厚区分、温度範囲)にデータが蓄積されていて、塑性係数がQ[1、2、3、4](stored)(kN/mm)と同定されていたとする。当該ロットと同じ条件の圧延材13のデータが得られ、塑性係数がQ[1、2、3、4](raw)(kN/mm)と同定されたとする。塑性係数同定装置20は、平滑化された新しい塑性係数を当該ロットに保存する。板厚制御においては、平滑化された新しい塑性係数が使用される。平滑化により、データのばらつきによる同定結果の不安定化が抑えられる。新しい塑性係数は次の(27)式で表される。
In the case of timing (b), data is accumulated in a certain lot (rolling stand, steel type, sheet thickness classification, temperature range), and the plasticity coefficient is Q [1, 2, 3, 4] (stored) (kN / mm ). It is assumed that data of the rolled material 13 having the same conditions as the lot is obtained and the plasticity coefficient is identified as Q [1, 2, 3, 4] (raw) (kN / mm). The plastic
(28)式において、bは平滑化ゲインである。bは0から1までの値に設定される。bを大きくすると、塑性係数Q[1、2、3、4](raw)が新しいミル定数に反映されやすくなる。 In the equation (28), b is a smoothing gain. b is set to a value from 0 to 1. When b is increased, the plastic coefficient Q [1, 2, 3, 4] (raw) is easily reflected in the new mill constant.
平滑化は、タイミング(a)の場合にも適用し得る。(28)式とは異なる平滑化が適用される場合もある。 Smoothing can also be applied in the case of timing (a). Smoothing different from the equation (28) may be applied.
次に、図7を用いて、塑性係数Qのテーブルを説明する。
図7はこの発明の実施の形態1における圧延機の板厚制御装置の塑性係数同定装置が有する塑性係数のテーブルを説明するための図である。Next, a table of the plasticity coefficient Q will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is a diagram for explaining a table of plastic coefficients possessed by the plastic coefficient identification device of the sheet thickness control device of the rolling mill according to
図7において、圧延スタンド、鋼種、板厚区分、温度範囲を指定すれば、ただ1つのロットが指定される。その結果、当該ロットは、他のロットと区別される。 In FIG. 7, if a rolling stand, a steel type, a plate thickness classification, and a temperature range are designated, only one lot is designated. As a result, the lot is distinguished from other lots.
次に、図8と図9とを用いて、ミル定数MIDと塑性係数QIDの有効性を説明する。
図8はこの発明の実施の形態1における圧延機の板厚制御装置によるロール偏芯外乱の推定結果を説明するための図である。図9はこの発明の実施の形態1における圧延機の板厚制御装置による圧延荷重外乱の推定結果を説明するための図である。Next, the effectiveness of the mill constant M ID and the plasticity coefficient Q ID will be described with reference to FIGS.
FIG. 8 is a diagram for explaining an estimation result of roll eccentric disturbance by the sheet thickness control device of the rolling mill in
図8に示すように、ロール偏芯外乱の推定値は、実際の外乱の値とほぼ一致する。図9に示すように、圧延荷重外乱の推定値は、実際の外乱の値とほぼ一致する。このため、ミル定数MIDと塑性係数QIDとは正確に計算される。As shown in FIG. 8, the estimated value of the roll eccentric disturbance substantially coincides with the actual disturbance value. As shown in FIG. 9, the estimated value of the rolling load disturbance substantially coincides with the actual disturbance value. For this reason, the mill constant M ID and the plasticity coefficient Q ID are accurately calculated.
以上で説明した実施の形態1によれば、塑性係数同定装置20は、操作対象の圧延スタンドの圧延荷重実績値とロールギャップ実績値とミル定数に基づいて、圧延材13の塑性係数を同定する。このため、圧延材13の塑性係数を正確に同定することができる。
According to the first embodiment described above, the plastic
また、ミル定数同定装置19は、制御対象の圧延スタンドの圧延荷重実績値とロールギャップ実績値と当該圧延スタンドの下流側にける圧延材の板厚とに基づいて当該圧延スタンドのミル定数を同定する。このため、当該圧延スタンドのミル定数を正確に同定することができる。
Further, the mill
また、ミル定数同定装置19は、当該圧延スタンドの圧延ロールの回転位置に基づいて当該圧延スタンドのミル定数を同定する。具体的には、ミル定数同定装置19は、(18)式を用いてミル定数を計算する。このため、当該圧延スタンドのミル定数をより正確に同定することができる。
The mill
また、ミル定数同定装置19は、圧延スタンドに対し、1本の圧延材13のデータが得られる度にミル定数を同定し、過去に同定されたミル定数と平滑化する。圧延スタンドの圧延ロールが交換された際は、ミル定数同定装置19は、最新の同定データを用いる比率を通常よりも高くする。このため、当該圧延スタンドのミル定数をより正確に同定することができる。
The mill
また、塑性係数同定装置20は、キスロール試験により求められたミル定数に基づいて圧延材13の塑性係数を同定する。このため、圧延材13の塑性係数をより正確に同定することができる。
Moreover, the plastic
また、塑性係数同定装置20は、当該圧延スタンドの圧延ロールの回転位置に基づいて圧延材13の塑性係数を同定する。具体的には、塑性係数同定装置20は、(26)式を用いて塑性係数を計算する。このため、圧延材13の塑性係数をより正確に同定することができる。
Moreover, the plastic
また、塑性係数同定装置20は、予め採取したデータを用いて圧延材13の塑性係数を同定する。このため、過去のデータを用いて圧延材13の塑性係数を計算することができる。
Moreover, the plastic
また、塑性係数同定装置20は、同一又は類似の鋼種、板厚,圧延温度範囲で区分されたロット毎にデータが予め設定された数だけ蓄積された場合に圧延材13の塑性係数を同定する。このため、圧延材13の塑性係数をより正確に計算することができる。
The plastic
また、塑性係数同定装置20は、同一又は類似の鋼種、板厚、圧延温度範囲で区分されたロットにデータが蓄積される度に圧延材13の塑性係数を同定する。このため、最新のデータにより圧延材13の塑性係数を修正することができる。
Further, the plastic
なお、当該圧延スタンドの下流側に板厚計12が設けられていない場合は、マスフロー一定則を用いて圧延スタンドの出側における圧延材13の板厚を求めればよい。マスフロー一定則は、次の(29)式で表される。
When the
(29)式において、添え字Xは板厚計12を設けると仮定した際の板厚計12の直下の位置に対応する。添え字iは当該圧延スタンド番号に対応する。hは圧延材13の板厚である。Vは圧延材13の速度である。fは先進率である。先進率fは、圧延モデルから計算される。VRiは、圧延スタンドの圧延ロールの周速から測定される。In the equation (29), the subscript X corresponds to the position immediately below the
実施の形態2.
図10はこの発明の実施の形態2における圧延機の板厚制御装置の制御ブロック図の要部である。なお、実施の形態1と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
FIG. 10 is a main part of a control block diagram of a sheet thickness control device for a rolling mill according to
実施の形態2の板厚制御器9は、同定されたロール偏芯外乱ΔSDを用いて制御性能を向上させる。具体的には、ロールギャップ操作手段10は、同定されたロール偏芯外乱ΔSDとは逆方向にロールギャップを調整する。当該調整により、ロール偏芯外乱が打ち消される。
現実的には、圧延ロールの位置の特定に誤差があったり、油圧圧下装置の応答が遅れたりする。このため、ロール偏芯外乱を100%補償すると、制御のハンチング等の不具合が発生し得る。このため、調整ゲインKSDが導入される。Actually, there is an error in specifying the position of the rolling roll, or the response of the hydraulic reduction device is delayed. For this reason, when the roll eccentric disturbance is compensated 100%, problems such as control hunting may occur. For this reason, an adjustment gain KSD is introduced.
図10においては、推定されたロール偏芯外乱ΔSDに、調整ゲインKSDを乗じて、ロール偏芯補償量ΔSD REFが計算される。ロール偏芯補償量ΔSD REFは、ロールギャップ指令値ΔSSETに加算される。In Figure 10, to the estimated roll eccentricity disturbance [Delta] S D, it is multiplied by the adjustment gain K SD, roll eccentricity compensation amount [Delta] S D REF is calculated. The roll eccentricity compensation amount ΔS D REF is added to the roll gap command value ΔS SET .
以上で説明した実施の形態2によれば、ロールギャップ操作手段10は、ロール偏芯外乱の影響を低減するように圧延スタンドのロールギャップを調整する。このため、圧延材13の板厚を精度よく制御することができる。
According to
なお、実施の形態1及び2の板厚制御装置を4Hiミル以外のミルに適用してもよい。例えば、当該板厚制御装置を上側ワークロール2a及び下側ワークロール2bで構成された2Hiミルに適用してもよい。また、当該板厚制御装置を4Hiミルに中間ロールを付加した6Hiミルに適用してもよい。
In addition, you may apply the plate | board thickness control apparatus of
以上のように、この発明に係る圧延機の板厚制御装置は、圧延材の塑性係数を正確に同定する際に利用できる。 As described above, the sheet thickness control device for a rolling mill according to the present invention can be used for accurately identifying the plasticity coefficient of a rolled material.
1 ハウジング、 2a 上側ワークロール、 2b 下側ワークロール、 3a 上側バックアップロール、 3b 下側バックアップロール、 4 圧下装置、 4a ドライブ側圧下装置、 4b オペ側圧下装置、 5 荷重検出器、 5a ドライブ側荷重検出器、 5b オペ側荷重検出器、 6 ロールギャップ検出器、 6a ドライブ側ロールギャップ検出器、 6b オペ側ロールギャップ検出器、 7 圧延荷重測定器、 8 ロールギャップ測定器、 9 板厚制御器、 10 ロールギャップ操作手段、 11 ロール回転数検出器、 12 板厚計、 13 圧延材、 14 圧延プロセス、 14a 第1影響係数、 14b 第2影響係数、 15 モニターAGC、 16 ゲージメータAGC、 16a 第2制御ブロック、 16b PI制御器、 16c 補償ゲイン、 17 MMC、 17a 第3制御ブロック、 17b 油圧圧下応答、 18 第1制御ブロック、 19 ミル定数同定装置、 20 塑性係数同定装置
DESCRIPTION OF
Claims (13)
を備えた圧延機の板厚制御装置。A plastic coefficient identification device that identifies a plastic coefficient representing the hardness of the rolled material, based on the actual rolling load value, the actual roll gap value, and the mill constant of the rolling stand to be operated.
A thickness control device for a rolling mill equipped with
を備え、
前記塑性係数同定装置は、前記ミル定数同定装置により同定されたミル定数に基づいて前記塑性係数を同定する請求項1に記載の圧延機の板厚制御装置。Mill constant identification device for identifying a mill constant of the rolling stand based on a rolling load actual value and a roll gap actual value of the rolling stand and a thickness of a rolled material on the downstream side of the rolling stand,
With
The sheet thickness control device for a rolling mill according to claim 1, wherein the plastic coefficient identification device identifies the plastic coefficient based on the mill constant identified by the mill constant identification device.
を備えた請求項1〜請求項12のいずれか一項に記載の圧延機の板厚制御装置。Roll gap operating means for estimating roll eccentric disturbance due to eccentricity of the rolling roll of the rolling stand and adjusting the roll gap of the rolling stand so as to reduce the influence of the roll eccentric disturbance;
The plate | board thickness control apparatus of the rolling mill as described in any one of Claims 1-12 provided with these.
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