TW201634140A - 軋延材之板厚控制裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種可提升軋延機之出側中軋延材厚度精密度的軋延材之板厚控制裝置。軋延材之板厚控制裝置係具備：第1設定部，係依據軋延機之入側的軋延材之厚度的實測值與基準值之第1偏差，來設定輥縫的第1變化量；第2設定部，係依據由前述軋延機之入側的軋延材之厚度的實測值、速度的實測值、及前述軋延機之出側的軋延材之速度的實測值所算出之前述軋延機之出側的軋延材之厚度的推定值與基準值之第2偏差，來設定輥縫的第2變化量；第3設定部，係依據由前述第1設定部所設定之第1變化量、及由前述第2設定部所設定之第2變化量來設定前述軋延機之輥縫的操作量；以及調整部，係依據前述軋延機之入側的第1偏差與前述軋延機之出側的第2偏差之比較結果，調整前述第1設定部之增益。

Description

軋延材之板厚控制裝置
本發明係關於一種軋延材之板厚控制裝置。
專利文獻1係揭示一種軋延材之板厚控制裝置。該板厚控制裝置係算出入側板厚計之實測值與入側之基準值的第1偏差。該板厚控制裝置係算出出側板厚計之實測值與出側之基準值的第2偏差。該板厚控制裝置係依據第1偏差及第2偏差來調整前饋AGC之增益。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1：日本特開2003-170210號公報
然而，在專利文獻1記載者中，軋延材從軋延機到達出側板厚計為止需耗費時間。結果，前饋AGC之增益的調整會延遲。因此，無法提升軋延機之出側的軋延材之厚度的精密度。
本發明係用以解決上述課題而研創者。本發明之目的在於提供一種可提升軋延機之出側中軋延材厚度精密度的軋延材之板厚控制裝置。
本發明之軋延材之板厚控制裝置係具備：第1設定部，係依據軋延機之入側的軋延材之厚度的實測值與基準值之第1偏差，來設定前述軋延機之輥縫的第1變化量；第2設定部，係依據由前述軋延機之入側的軋延材之厚度的實測值、速度的實測值、及前述軋延機之出側的軋延材之速度的實測值所算出之前述軋延機之出側的軋延材之厚度的推定值、與基準值之第2偏差，來設定前述軋延機之輥縫的第2變化量；第3設定部，係依據由前述第1設定部所設定之第1變化量、及由前述第2設定部所設定之第2變化量來設定前述軋延機之輥縫的操作量；以及調整部，係依據前述軋延機之入側的第1偏差與前述軋延機之出側的第2偏差之比較結果，調整前述第1設定部之增益。
依據本發明，第1設定部之增益係依據軋延機之入側的第1偏差與軋延機之出側的第2偏差之比較結果來進行調整。因此，可提升軋延機之出側的軋延材之厚度精密度
1‧‧‧軋延機
2‧‧‧上工件輥
3‧‧‧下工件輥
4‧‧‧驅動裝置
5‧‧‧壓下裝置
6‧‧‧入側板速度計
7‧‧‧入側板厚計
8‧‧‧出側板速度計
9‧‧‧板厚控制裝置
9a‧‧‧第1設定部
9b‧‧‧第2設定部
9c‧‧‧第3設定部
9d‧‧‧調整部
10‧‧‧軋延材
11‧‧‧處理電路
11a‧‧‧處理器
11b‧‧‧記憶體
12a‧‧‧前饋AGC控制器
12b‧‧‧推定器
12c‧‧‧質量流量AGC控制器
13‧‧‧油壓壓下位置控制系統
14‧‧‧第1變換方塊
15‧‧‧第2變換方塊
第1圖係適用本發明實施形態1之軋延材之板厚控制裝置的軋延系統。
第2圖係本發明實施形態1之軋延材之板厚控制裝置的方塊圖。
第3圖係本發明實施形態1之軋延材之板厚控制裝置的硬體構成圖。
第4圖係本發明實施形態1之軋延材之板厚控制裝置之第1設定部的方塊圖。
第5圖係本發明實施形態1之軋延材之板厚控制裝置之第2設定部的方塊圖。
第6圖係說明本發明實施形態1之軋延材之板厚控制裝置之動作的流程圖。
第7圖係顯示由本發明實施形態1之軋延材之板厚控制裝置所進行之控制之模擬結果的圖。
第8圖係顯示並未藉由本發明實施形態1之軋延材之板厚控制裝置的調整部來調整第1設定部之增益時之模擬結果的放大圖。
第9圖係顯示藉由本發明實施形態1之軋延材之板厚控制裝置的調整部來調整第1設定部之增益時之模擬結果的放大圖。
依據附圖說明用以實施本發明之形態。此外，對各圖中之相同或相當之部分標示相同之符號。該部分之重複說明係予以適當地簡略化或省略。
實施形態1
第1圖係適用本發明實施形態1之軋延材之板厚控制裝置的軋延系統。
在第1圖中，軋延機1係具備上工件輥2、下工件輥3、驅動裝置4、及壓下裝置5。
上工件輥2與下工件輥3係朝鉛直方向排列。例如，驅動裝置4係由馬達及驅動裝置所構成。驅動裝置4之輸出部係連接在上工件輥2之輸入部及下工件輥3之輸入部。壓下裝置5係設置在上工件輥2之上方。
入側板速度計6係設置在軋延機1之入側。入側板厚計7係設置在軋延機1與入側板速度計6之間。出側板速度計8係設置在軋延機1之出側。
板厚控制裝置9係由PLC等所構成。板厚控制裝置9之第1輸入部係連接在入側板速度計6之輸出部。板厚控制裝置9之第2輸入部係連接在入側板厚計7之輸出部。板厚控制裝置9之第3輸入部係連接在出側板速度計8之輸出部。板厚控制裝置9之第1輸出部係連接在驅動裝置4之輸入部。板厚控制裝置9之第2輸出部係連接在壓下裝置5之輸入部。
在軋延系統中，上工件輥2與下工件輥3係夾入軋延材10。入側板速度計6係在軋延機1之入側利用雷射等來實測軋延材10之輸送速度。入側板厚計7係在軋延機1之入側中利用X線、γ線等來實測軋延材10之 厚度。出側板速度計8係在軋延機1之出側中利用雷射等來實測軋延材10之輸送速度。
板厚控制裝置9係依據入側板速度計6、入側板厚計7、及出側板速度計8之實測值，來控制驅動裝置4、壓下裝置5。結果，在軋延機1之入側及出側中控制施加於軋延材10之張力。並控制上工件輥2與下工件輥3之間的距離。
具體而言，入側板速度計6係輸出軋延材10之輸送速度的實測值vin res(mm/s)。入側板厚計7係輸出軋延材10之厚度的實測值Hres(mm)。出側板速度計8係輸出軋延材10之輸送速度的實測值vout res(mm/s)。
板厚控制裝置9係依據實測值vin res、實測值Hres、及實測值vout res來算出角速度之基準值ωroll ref(rad/s)。驅動裝置4係依據基準值ωroll ref而使上工件輥2與下工件輥3旋轉。
板厚控制裝置9係利用實測值Hres來設定軋延機1之輥縫之第1變化量的基準值△SFF ref(mm)。板厚控制裝置9係藉由資料移位暫存器而從入側板厚計7追蹤至壓下點。此時，板厚控制裝置9係利用實測值Hres、實測值vin res、及實測值vout res而設定軋延機1中之輥縫的第2變化量之基準值△SMF ref(mm)。
壓下裝置5係依據基準值△SFF ref與基準值△SMF ref之合計值，而使上工件輥2與下工件輥3之間的距離變化。
接著，利用第2圖來說明板厚控制裝置9之一例。
第2圖係本發明實施形態1之軋延材之板厚控制裝置的方塊圖。
如第2圖所示，板厚控制裝置9係具備第1設定部9a、第2設定部9b、第3設定部9c、及調整部9d。
第1設定部9a係依據軋延機1之入側的軋延材10之厚度的實測值Hres與基準值Hn(mm)之第1偏差△H(mm)，來設定軋延機1之輥縫的第1變化量之基準值△SFF ref。第2設定部9b係依據軋延機1之入側的軋延材10之厚度的實測值Hres、速度之實測值vin res、及軋延機1之出側的速度之實測值vout res，來算出軋延機1之出側的軋延材10之厚度的推定值hres(mm)。第2設定部9b係依據推定值hres與基準值hn(mm)之第2偏差△h(mm)，來設定軋延機1之輥縫之第2變化量的基準值△SMF ref。第3設定部9c係依據由第1設定部9a所設定之第1變化量的基準值△SFF ref、及由第2設定部9b所設定之第2變化量的基準值△SMF ref，來設定軋延機1之輥縫的操作量。調整部9d係依據軋延機1之入側之第1偏差與軋延機1之出側的第2偏差之比較結果，自動地且逐次地調整第1設定部9a之增益。
接著，利用第3圖來說明板厚控制裝置9之硬體構成的一例。
第3圖係本發明實施形態1之軋延材之板厚控制裝置的硬體構成圖。
如第3圖所示，板厚控制裝置9係具備處理電路11。處理電路11係具備處理器11a、及記憶體11b。第2圖之板厚控制裝置9的各部之動作係由至少一個處理器11a執行記憶在至少一個記憶體11b之程式而藉以實現。
接著，利用第4圖來說明依據第1設定部9a之控制。
第4圖係本發明實施形態1之軋延材之板厚控制裝置之第1設定部的方塊圖。
如第4圖所示，第1設定部9a係具備前饋AGC控制器12a。前饋AGC控制器12a之傳遞函數CFF係設定在KP_FF。前饋AGC控制器12a之輸出部係連接在油壓壓下位置控制系統13之輸入部。油壓壓下位置控制系統13係包含壓下裝置5之伺服閥及油壓配管系統。油壓壓下位置控制系統13之傳遞函數係以Gp表示。油壓壓下位置控制系統13之輸出部係連接在第1變換方塊14之輸入部。第1變換方塊14之輸出部係連接在第2變換方塊15之輸入部。
在軋延機1之入側中，軋延材10之厚度的第1偏差△H係以下述之(1)式來表示。
[式1]△H=H n -H res (1)
第1偏差△H係輸入至前饋AGC控制器12a。前饋AGC控制器12a係算出輥縫之第1變化量的基 準值△SFF ref。基準值△SFF ref係以上工件輥2與下工件輥3的間隔會變窄之方向成為負值的方式算出。
油壓壓下位置控制系統13係依據基準值△SFF ref使上工件輥2與下工件輥3之間的距離變化。
第1變換方塊14係將上工件輥2與下工件輥3之間的距離之變化量△SFF(mm)轉換為軋延荷重之變化量△PFF(kN)。軋延荷重之變化量△PFF係以下列之式(2)來表示。
在式(2)中，M為表示因軋延荷重所致之軋延機伸展之軋延機常數(kN/mm)。Q係表示因軋延荷重所致之厚度變化的塑性係數(kN/mm)。
第2變換方塊15係將軋延荷重之變化量△PFF轉換為軋延機伸展之變化量△PFF/M。
在軋延機1之出側中，軋延材10之厚度的變化量△hFF(mm)係以下列之式(3)表示。
接著，利用第5圖，說明依據第2設定部 9b之控制。
第5圖係本發明實施形態1之軋延材之板厚控制裝置之第2設定部的方塊圖。
如第5圖所示，第2設定部9b係具備推定器12b、質量流量AGC控制器12c。推定器12b之輸出部係連接在質量流量AGC控制器12c之輸入部。質量流量AGC控制器12c之傳遞係數CMF係設定為KP_MF+KI_MF/s。然而，s為拉普拉斯演算子。質量流量AGC控制器12c之輸出部係連接在油壓壓下位置控制系統13之輸入部。油壓壓下位置控制系統13係包含壓下裝置5之伺服閥及油壓配管系統。油壓壓下位置控制系統13之傳遞函數係以Gp表示。油壓壓下位置控制系統13之輸出部係連接在第1變換方塊14之輸入部。第1變換方塊14之輸出部係連接在第2變換方塊15之輸入部。
推定器12b係藉由質量流量(massflow)固定側來算出軋延機1之出側的軋延材10之厚度的推定值hres。具體而言，推定值hres係以下列之式(4)表示。
在軋延機1之出側中，軋延材10之厚度的第2偏差△h係以下列之式(5)表示。
[式5]△h=h n -h res (5)
第2偏差△h係輸入至質量流量AGC控制器12c。質量流量AGC控制器12c係算出輥縫之第2變化量的基準值△SMF ref。基準值△SMF ref係以上工件輥2與下工件輥3的間隔會變窄之方向成為負值的方式算出。
油壓壓下位置控制系統13係依據基準值△SMF ref使上工件輥2與下工件輥3之間的距離變化。
第1變換方塊14係將上工件輥2與下工件輥3之間的距離之變化量△SMF(mm)轉換成軋延荷重之變化量△PMF(kN)。軋延荷重之變化量△PMF係以下列式(6)表示。
在式(6)中，M係表示因軋延荷重所致之軋延機伸展的軋延機常數(kN/mm)。Q係表示因軋延荷重所致之厚度變化的塑性係數(kN/mm)。
第2變換方塊15係將軋延荷重之變化量△PMF轉換為軋延機伸展之變化量△PMF/M。
在軋延機1之出側中，軋延材10之板厚的變化量△hMF(mm)係以下列之式(7)表示。
接著，利用第6圖來說明調整部9d之動作。
第6圖係用以說明本發明實施形態1之軋延材之板厚控制裝置之動作的流程圖。
在步驟S1中，調整部9d係判定第1偏差△H與第2偏差△h之積是否為0。
在步驟S1中，第1偏差△H與第2偏差△h之積為0時，係進入至步驟S2。在步驟S2中，將第1設定部9a之增益的調整量△Kp設定為0。然後，動作結束。
在步驟S1中，第1偏差△H與第2偏差△h之積非為0時，係進入步驟S3。在步驟S3中，調整部9d係判定第1偏差△H與第2偏差△h之正負符號是否相同。具體而言，調整部9d係判定第1偏差△H與第2偏差△h之積是否大於0。
在步驟S3中，第1偏差△H與第2偏差△h之正負符號相同時，第1偏差△H與第2偏差△h之積係大於0。此時，進入步驟S4。在步驟S4中，調整部9d係將第1設定部9a之增益的調整量△Kp設為比0大之值。然後，動作結束。
在步驟S3中，第1偏差△H與第2偏差△h之正負符號不同時，第1偏差△H與第2偏差△h之積係小於0。此時，進入步驟S5。在步驟S5中，調整部9d係 將第1設定部9a之增益的調整量△Kp設為小於0之值。然後，動作結束。
接著，利用第7圖來說明以板厚控制裝置9所進行之控制的模擬結果。
第7圖係顯示由本發明實施形態1之軋延材之板厚控制裝置所進行之控制之模擬結果的圖。
第7圖之最上段的圖係顯示線速度的圖。線速度係上工件輥2與下工件輥3之周速度。第7圖中從上算起第2段的圖係顯示軋延機1之入側及出側中施加於軋延材10之張力的圖。第7圖中從上算起第3段的圖係顯示軋延機1之入側及出側之軋延材10之厚度的圖。第7圖之最下段的圖係顯示軋延荷重的圖。
在第7圖之最上段的圖中，線速度之目標值係100(mpm)。在第7圖中從上算起第2段的圖中，在軋延機1之入側及出側施加於軋延材10之張力的目標值為100(MPa)。在第7圖中從上算起第3段之圖中，軋延機1之入側之軋延材10的厚度之實測值Hres的平均值為2.69(mm)。軋延機1之出側的軋延材10之厚度的目標值(基準值)hn為2.228(mm)。此時，軋延機1之壓下率為17.2%。
在軋延機1之入側中，軋延材10之厚度的實測值Hres會變動。例如，該變動係對應於sin波。該變動之振幅為0.0015(mm)。在時刻T成為2(s)之前，失速張力會施加在軋延材10。該失速張力係設定在目標值之40%。然後，藉由使線速度提升，開始軋延材10之軋延。
當時刻T成為3.7(s)時，線速度會到達目標值。此時，板厚控制裝置9係開始軋延材10之厚度的控制。藉由該控制，軋延機1之出側的軋延材10之厚度的實測值hres係反覆地變動。
在實測值hres成為目標值hn的次數到達預先設定之次數的時間點時，板厚控制裝置9係沿著第6圖之流程來調整第1設定部9a之增益。例如，在實測值hres成為目標值hn之次數成為6次的時間點時，板厚控制裝置9係沿著第6圖之流程來調整第1設定部9a之增益。
接著，利用第8圖與第9圖，來說明以板厚控制裝置9所進行之控制的有效性。
第8圖係顯示並未藉由本發明實施形態1之軋延材之板厚控制裝置的調整部來調整第1設定部之增益時之模擬結果的放大圖。第9圖係顯示藉由本發明實施形態1之軋延材之板厚控制裝置的調整部來調整第1設定部之增益時之模擬結果的放大圖。
在第8圖中，軋延機1之出側的軋延材10之厚度的實測值hres係以目標值hn為基準而反覆地變動。該變動並不會收斂。
在第9圖中，當時刻T成為4.2(s)時，調整部9d係開始進行第1設定部9a之增益的調整。軋延機1之出側的軋延材10之厚度的實測值hres係以目標值hn為基準而反覆地變動。該變動並不會收斂。
依據以上所說明之實施形態1，第1設定部 9a之增益係依據軋延機1之入側的第1偏差△H與軋延機1之出側的第2偏差△h之比較結果而依每次取樣進行調整。結果，第1設定部9a之增益被最適化。因此，可提升軋延機1之出側的軋延材10之厚度的精密度。
再者，調整部9d係在第1偏差△H與第2偏差△h之正負符號相同時，增大第1設定部9a之增益，而在第1偏差△H與第2偏差△h之正負符號不同時，減小第1設定部9a之增益。因此，可利用簡單之控制來提升軋延機1之出側的軋延材10之厚度的精密度。
此外，在第1偏差△H與第2偏差△h之積的絶對值小於預先設定之臨限值時，亦可不利用調整部9d來調整第1設定部9a之增益。此時，可排除因質量流量固定側所造成之推定值hres之誤差的影響。並且可排除入側板速度計6、入側板厚計7、及出側板速度計8之計測雜訊的影響。
(產業上之可利用性)
如以上所述，本發明之軋延材之板厚控制裝置係可利用在提升軋延機之出側之軋延材的厚度之精密度的系統。
9‧‧‧板厚控制裝置
9a‧‧‧第1設定部
9b‧‧‧第2設定部
9c‧‧‧第3設定部
9d‧‧‧調整部

Claims (3)

  1. 一種軋延材之板厚控制裝置，係具備：第1設定部，係依據軋延機之入側的軋延材之厚度的實測值與基準值之第1偏差，來設定前述軋延機之輥縫的第1變化量；第2設定部，係依據由前述軋延機之入側的軋延材之厚度的實測值、速度的實測值、及前述軋延機之出側的軋延材之速度的實測值所算出之前述軋延機之出側的軋延材之厚度的推定值、與基準值之第2偏差，來設定前述軋延機之輥縫的第2變化量；第3設定部，係依據由前述第1設定部所設定之第1變化量、及由前述第2設定部所設定之第2變化量來設定前述軋延機之輥縫的操作量；以及調整部，係依據前述軋延機之入側的第1偏差與前述軋延機之出側的第2偏差之比較結果，調整前述第1設定部之增益。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之軋延材之板厚控制裝置，其中，前述調整部係當前述第1偏差與前述第2偏差之正負符號相同時，增大前述第1設定部之增益，而當前述第1偏差與前述第2偏差之正負符號不同時，減小前述第1設定部之增益。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之軋延材之板厚控制裝置，其中，前述調整部係當前述第1偏差與前述第2偏差之積的絶對值比預先設定之臨限值小時，不調整 前述第1設定部之增益。
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