WO2006123394A1 - 板厚制御装置 - Google Patents

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WO2006123394A1
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roll
rolling
rolling load
plate thickness
rotation
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hiroyuki Imanari
Takahiro Onoda
Original Assignee
Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/16—Control of thickness, width, diameter or other transverse dimensions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/58—Roll-force control; Roll-gap control
    • B21B37/66—Roll eccentricity compensation systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B38/00—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product
    • B21B38/08—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product for measuring roll-force

Definitions

  • the present invention relates to a sheet thickness control device in a rolling mill of a metal material, and in particular, a sheet thickness for controlling a variation in sheet thickness caused by a so-called roll eccentricity generated in relation to a rotational position of a rolling roll or the like.
  • the present invention relates to a control device.
  • the thickness control method includes a monitor AGC that feeds back the measured value of the thickness gauge installed on the exit side of the rolling mill, and a gauge meter AG C (Gage meter AGC that uses the estimated gauge meter thickness for rolling load and roll gap force: GM—AGC), Mill Modulus Control (MMC) by rolling load.
  • AGC Automatic Gage Control
  • MMC Mill Modulus Control
  • roll eccentricity is taken up.
  • Roll eccentricity mainly causes shaft runout when subjected to a rolling load of 2 to 3,000 tons of keyway force for injecting oil in the oil bearing of the support roll.
  • the roll gap fluctuates.
  • a roll gap variation depending on the roll rotation occurs for some other reason.
  • the rolling roll is the work roll (Work Roll: WR), support roll as roll other than roll, backup roll (
  • roll eccentricity control In order to reduce disturbances such as roll eccentricity that depend on roll shaft runout, roll eccentricity control is conventionally performed. The following two methods are known for roll eccentricity control.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 1596084 (Japanese Patent Publication No. 2-18170)
  • Patent Document 2 Japanese Patent No. 1814074 (Japanese Patent Publication No. 5-21651)
  • Patent Document 3 JP 2002-282917 A
  • the cause of the roll eccentricity may not be specified.
  • roll eccentricity is often caused by a support roll, but it can also occur due to the polishing state of the rolling roll.
  • the load fluctuation component generated in relation to the roll rotation position is a sine wave.
  • the lowest order frequency the frequency component that is twice or more than the so-called fundamental frequency may appear, and it is difficult to reduce the frequency disturbance.
  • the amplitude of the load fluctuation detected in the kiss roll state is different from the amplitude of the load fluctuation detected during rolling.
  • a rolling mill to which the control of method (B) can be applied must have a thickness gauge installed on the exit side.
  • a thickness gauge installed on the exit side.
  • variations in thickness due to roll eccentricity of the subsequent 5, 6 and 7 stands tend to appear as product thickness variations.
  • the rolling material speed can be calculated by taking into consideration the advance rate in the roll peripheral speed, but the advanced rate is an estimated value with respect to the roll peripheral speed that can be measured, and includes errors. For this reason, errors are included in the rolling material speed, and tracking errors are likely to occur.
  • the gauge meter plate thickness is calculated to estimate the outlet plate thickness of the rolling stand, and this thickness is controlled to match the target value.
  • the gauge meter plate thickness cannot be calculated correctly! The reason is as follows. For example, if the roll gap is opened due to roll eccentricity or the like, the actual exit thickness is increased, but the rolling load is reduced because the roll gap is opened. For this reason, in calculating the gauge meter plate thickness, the mill elongation becomes smaller and the gauge meter plate thickness becomes smaller. This will be explained by the following gauge meter formula (1).
  • the calculated gauge meter thickness is estimated exactly oppositely to the influence of a change in rolling load related to the roll rotation position such as roll eccentricity.
  • the present invention has been made in consideration of the above-mentioned points, and can control a variable component that cannot be analyzed by frequency analysis, and does not require a plate thickness meter and does not cause a decrease in accuracy due to a tracking error.
  • An object is to provide an accurate plate thickness control device.
  • Rolling load fluctuation calculating means for recording From the rolling load and rotation position of the roll, calculate the fluctuation component of the rolling load generated in relation to the rotation position of the roll, and add the calculated fluctuation component of the rolling load for each rotation position of the roll.
  • a rolling roll gap command value that reduces sheet thickness fluctuation is calculated and selected according to the rotation of the roll.
  • Manipulated variable calculation means for outputting the rolling roll gap command value at the same timing
  • Roll gap operating means for operating the rolling roll gap of the rolling stand based on the rolling roll gap command value from the operation amount calculating means
  • a plate thickness control device comprising: Is to provide.
  • the present invention records the rotation position of the rolling roll or the support roll in association with the fluctuation component of the rolling load, and uses the fluctuation component of the rolling load for each rotation position of the roll to
  • the roll roll gap command value that reduces the thickness fluctuation is obtained, and the roll roll gap is manipulated by this roll roll gap.
  • Control results can be obtained.
  • fluctuation components that cannot be analyzed by frequency analysis can be calculated and controlled, and a plate thickness meter is not required for the equipment structure, and control can be realized without any deterioration in accuracy due to tracking errors.
  • the accurate gauge meter plate thickness can be obtained by performing the correction according to the present invention. Can do. For this reason, the AGC function that uses the gauge meter plate thickness is more accurate and the plate thickness accuracy is improved.
  • FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing the concept of rolling load in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the circumferential length division of the support roll used in the present invention and the rolling roll.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a method for calculating a rolling load fluctuation due to roll eccentricity or the like in a support roll.
  • FIG. 5 is a view showing another example of a method for calculating a rolling load fluctuation due to roll eccentricity or the like in a support roll.
  • FIG. 6 is a block diagram showing in detail the configuration of the embodiment shown in FIG.
  • FIG. 7 is a characteristic diagram of actual measurement results of control according to the present invention.
  • FIG. 1 shows the overall configuration of the first embodiment of the present invention.
  • a rolled material 1 is placed in the center of a rolling mill housing 2 and rolled by upper and lower rolling rolls 3 with appropriately adjusted gaps and speeds, and reaches a desired thickness on the exit side. .
  • the rolling roll 3 is supported by a support roll 4 provided behind, so that the sag in the roll width direction is reduced.
  • the support roll 4 is supported by the rolling mill housing 2 and rolled.
  • the structure can withstand the rolling load for rolling the material 1.
  • the gap between the upper and lower rolling rolls 3 is adjusted by a reduction device 5.
  • reduction devices 5 There are two types of reduction devices 5, one based on motor control (referred to as electric pressure reduction) and one based on hydraulic control (referred to as hydraulic pressure reduction). The latter is easier to obtain a high-speed response.
  • electric pressure reduction motor control
  • hydraulic pressure reduction hydraulic pressure reduction
  • the rolling load detector 6 is embedded between the rolling mill housing 2 and the reduction device 5 and uses a load cell (LC) that directly measures the rolling reaction force, or a load that is calculated backward from the pressure detection force under hydraulic pressure. .
  • LC load cell
  • the rotation of the rolling roll 3 is detected by a roll rotation number detector 7.
  • the roll rotation speed detector 7 is attached to the shaft of a rolling roll 3 or an electric motor (not shown) that drives the rolling roll 3 and detects the rotation speed of the rolling roll 3.
  • the support roll 4 provided behind the rolling roll 3 is provided with a roll reference position detector 8, and each time the support roll 4 rotates once, the reference position is detected by a proximity switch or the like.
  • a roll gap detector 9 is installed between the support roll 4 and the reduction device 5 to indirectly detect the gap of the rolling roll 3.
  • FIG. 2 is a diagram showing the concept of the measured rolling load. A method for calculating the rolling load fluctuation will be described with reference to FIG.
  • rolling load fluctuation components other than roll eccentricity for example, rolling load fluctuations caused by temperature change, thickness change, etc., are superposed on rolling load fluctuation components due to eccentricity become.
  • FIG. 3 shows the relationship between the circumferential length division of the support roll 4 (BUR) and the rolling roll 3 (WR).
  • BUR circumferential length division of the support roll 4
  • WR rolling roll 3
  • the position of the rolling roll 3 is 0 wo is the rolling roll position corresponding to the reference position of the supporting roll 4, and ⁇ w is the supporting roll after the rolling roll 3 and the supporting roll 4 are simultaneously rotated. This is the position corresponding to position ⁇ of 4.
  • a sensor such as a proximity switch is embedded in one place of the support roll 4, and the roll reference position detector 8 is installed at the reference position of the position scale that does not rotate. Then, when a sensor such as a proximity switch provided at one place of the support roll 4 reaches a reference position on a position scale that does not rotate, it can be recognized that the support roll 4 has passed the reference position.
  • FIG. 4 shows an example of how the rolling load fluctuates with a change in the rotation position of the support roll, and a method for calculating the rolling load fluctuation due to the eccentricity of the center.
  • the horizontal axis indicates the position of the support roll (BUR) that changes with time
  • the vertical axis indicates the rolling load.
  • the change in rolling load during two rotations of the support roll BUR appears as two peaks and two valleys.
  • Roll position 1 (time T) is rolling load P
  • support roll position 2 (time T) is rolling.
  • the rolling load varies depending on the position of the support roll.
  • ⁇ ⁇ is connected by a straight line, and this straight line is the rolling load excluding rolling load fluctuation due to roll eccentricity etc.
  • the rolling load fluctuation due to roll eccentricity or the like accompanying the rotation of the support roll is the difference between the measured rolling loads ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ ,. ⁇ ,,
  • ⁇ ⁇ , ⁇ ⁇ , ⁇ ⁇ , 0 can be calculated.
  • FIG. 5 shows another example of how the rolling load P changes with the change in the rotation position of the support roll and another method for calculating the rolling load fluctuation due to roll eccentricity or the like.
  • the load P may be unclear and difficult to identify.
  • the difference from the value can be regarded as a rolling load fluctuation due to roll eccentricity or the like.
  • the advantage of this method is that it is resistant to fluctuations due to noise and the like if the actual value of the rolling load is collected up to the ( ⁇ -1) section.
  • the actual rolling load value may be filtered to further reduce the effects of noise.
  • FIG. 6 shows a roll that determines the operation amount by calculating the roll gap operation amount using the rolling load value at each position of the support roll calculated by the rolling load fluctuation calculation means 11 (FIG. 1).
  • 1 shows the configuration of a plate thickness control device equipped with a gap operating means 12 (FIG. 1).
  • the load detection signal ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ force is determined in the rolling load holding means 111 for each position 0, 1, 2,.
  • the limiter LM1 receives the output of the subtractor 113, checks the upper and lower limits, and sends it to the adder ⁇ via the switch SS.
  • the output of the adder ⁇ is sent to the roll gap operation means 12 through the switch SW and the gate G as a rolling load deviation ⁇ ⁇ .
  • the roll gap operating means 12 the roll gap is corrected based on the given deviation ⁇ .
  • Fig. 6 shows a device configuration that uses the average value shown in Fig. 5, and this device uses the linear interpolation between the start point and the end point shown in Fig. 4 and roll eccentricity. Can be easily applied to the calculation of rolling load fluctuations
  • the rolling load holding means 111 includes rolling loads P 1, ⁇ , ⁇ ,..., ⁇ ,. Hold, ⁇ , ⁇ for one rotation of the support roll
  • the difference from n-1 may be calculated.
  • the adder ⁇ ⁇ is cleared to zero before the rolled material is rolled, and each time the support roll rotates once and the calculation of the average value is completed, the deviation of the rolling load is added each time. This procedure is performed by limiter LM1, switch SS and adder IV.
  • the switch SW takes out the rolling load deviation added one by one according to the rotation position of the support roll from the adder. For example, looking at the reference position 0, when the support roll passes the reference position 0, only the switch SW is turned on and the rolling load deviation from the adder ⁇ is turned on.
  • the addition at each position can be easily derived from a general control law force. That is, when there is no integral system in the controlled object as in the controlled object of the present invention, it is also appropriate to add an integrator on the controller side to remove the steady deviation from the control law. Since the control target is a discrete value system that is not a continuous system, it is an adder rather than an integrator.
  • the roll gap correction amount which is the operation amount, is calculated by the following equation (5) in the roll gap operation means 13 (FIG. 1) that compensates the rolling load fluctuation value due to roll eccentricity or the like.
  • the roll gap operating means 13 checks the upper and lower limits of the low gap correction amount AS according to the above formula (5) with the limiter LM2, and then adjusts it to the roll gap amount such as MMC or GM-AGC. ( Figure 1).
  • the time delay may not be ignored.
  • the response under hydraulic pressure is 100% when the cutoff frequency is 60 radZsec, the time to reach 95% is 0.05 sec.
  • One rotation of the support roll is 0.5 ⁇
  • the 0.05 second time delay hits 1Z10 to 1Z20, so it may have a significant impact.
  • this problem can be solved by advancing the timing of outputting the roll gap correction amount in the operation amount calculation means 12. For example, when the number of divisions n force in FIG. 3 is 0 and one rotation of the support roll is 0.8 seconds, the time to advance from one position to the next position is 0.02 seconds. At this time, if there is a time delay of 0.05 seconds, a roll gap correction amount is given to the roll gap operating means 13 ahead of 2.5 rotations.
  • FIG. 7 shows the effect of the reduction control according to the present invention. It can be seen that when the control according to the present invention is on, the fluctuation of the rolling load is small, and after it is off, the fluctuation is large.
  • a force rolling roll based on the rotation of the support roll may be used as a reference.
  • the true plate thickness is calculated by the following equation (6), and the influence due to the rolling load fluctuation due to roll eccentricity can be separated.
  • the rolling load fluctuation due to roll eccentricity is compensated 100% (the compensation amount is AS
  • the roll gap (command value or actual value) compensated according to the present invention is considered in consideration of the index r indicating the effect of the present invention.
  • the index r indicating the effect of the present invention.
  • the present invention is capable of controlling fluctuation components that cannot be analyzed by frequency analysis when performing plate thickness control of a rolling mill, and does not require a force plate thickness meter and does not cause deterioration in accuracy due to tracking errors.
  • a control device is provided.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)

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

明 細 書
板厚制御装置
技術分野
[0001] 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。
背景技術
[0002] 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力 推定したゲージメータ板厚を用いるゲージメータ AG C (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。
[0003] 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。
[0004] 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べァリ ングにおける油の注入のためのキー溝力 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。
[0005] 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、支持口 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。
[0006] 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— AG
Cなどの大きな外乱になる。
[0007] 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 芯制御が従来力 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)。
特許文献 1：特許第 1596084号 (特公平 2-18170号)公報
特許文献 2 :特許第 1814074号 (特公平 5-21651号)公報
特許文献 3：特開 2002-282917号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] 上述した (A), (B)の制御方法では、次の欠点がある。
[0009] [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つ 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。
[0010] [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スタンド出側にしカゝ設置されない。
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。
[0011] 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。
[0012] 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!ヽ 。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。
[数 1]
△h = ASRE + APRE ( 1 ) ここで、
A ™：ロール偏芯などによるゲージメータ板厚の変化 [mm]
△SRE：ロール偏芯などによるロールギャップの変化 [mm]
△PRE：ロール偏芯などによる圧延荷重の変ィ匕 [k N]
M： ミル定数 [mm/k N] [0013] し力しながら、演算上では A S は検出不可であり、 A S =0であるが、真の A S
RE RE RE
は開方向、つまり +の値であるから、圧延荷重の変化は Δ Ρ く 0である。したがって
RE
、ゲージメータ板厚の変化は下記の式（2)の通りとなる。
[数 2]
Ah^ = 0 + ^ APRE < 0 ( 2 )
[0014] 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。
[0015] し力しながら、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。
[0016] 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、し力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。
課題を解決するための手段
[0017] 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 、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。
発明の効果
[0018] 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 、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 、制御が実現できる。
[0019] し力も、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。
[0020] 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。
図面の簡単な説明
[0021] [図 1]本発明の一実施形態の全体構成を表す図。
[図 2]本発明の一実施形態中での圧延荷重の概念を示した図。
[図 3]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。
[図 4]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。
[図 5]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 6]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。
[図 7]本発明による制御の結果を実測した特性図。
符号の説明
[0022] 1 圧延材 2 圧延機ハウジング
3 圧延ロール
4 支持ローノレ
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 スィッチ
∑ 加算器
P 圧延荷重
Δ Ρ 圧延荷重の偏差
A
A S ロールギャップ修正量
発明を実施するための最良の形態
[0023] 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
[0024] 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。
[0025] 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、ロール幅方向の橈み 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 、る。
[0026] 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。
[0027] 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力 逆算した荷重が用いられる。
[0028] 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。
[0029] 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、近接スィ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。
[0030] 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、口 一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。
[0031] 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。
[0032] 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。
[0033] 例えば、支持ロール 4の分割位置 3の位置 0 は、 θ = 3 X 360Zn [度]
Β3
である。そして、図 3における圧延ロール 3の位置は、 0 wo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、 Θ w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 に対応する位置である。
Β
[0034] この検出を行うには、支持ロール 4の 1箇所に近接スィ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ィッチ等のセンサが、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。
[0035] 支持ロール 4の周上における基準位置 0から位置 (η— 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、 η= 30〜40程度の値が用いられる。
[0036] 図 4は、支持ロールの回転位置の変化に伴!、圧延荷重 Ρが変化する様子、及び口 一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。
[0037] 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。
[0038] すなわち、最初の 1回転では基準位置 0 (時点 T )で圧延荷重 P であり、支持ロー
10 10
ル位置 1 (時点 T )では圧延荷重 P であり、支持ロール位置 2 (時点 T )では圧延
11 11 12
荷重 P であり、支持ロール位置 3 (時点 T )では圧延荷重 P である。次の 1回転で
12 13 13
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。
[0039] 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 であり、支持ロールの
10
位置が 1,2,3と進むにつれて、圧延荷重が P ,Ρ ,Ρ ，…と変化していく。支持ロー
11 12 13
ル位置が η—1、さらに 1回転した位置での圧延荷重も Ρ が採取できた時点で、 Ρ ,
20 10
Ρ 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
20
とみなすことができる。
[0040] 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 Ρ ,Ρ ,Ρ ,Ρ ,· ··,Ρ それぞれとこの直線との差、すなわち Ο, Δ Ρ ,
10 11 12 13 20 11
Δ Ρ , Δ Ρ , Δ Ρ ,0と計算することができる。
12 ii ln- 1 [0041] 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。
[0042] 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 及び終点の圧延
10
荷重 P が不明確になり、特定することが難しい場合がある。
20
[0043] 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 及び P 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 ,Ρ ,· ··,Ρ の η
0 20 10 11 ln- 1 個の平均値を取り、測定した圧延荷重 Ρ ,Ρ ,Ρ ,Ρ ··,Ρ と、これらの値の平均
10 11 12 13 20
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。
[0044] この方法の利点は、圧延荷重の実績値を (η— 1)区分目まで採取すればよぐノイズ 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ょ 、。
[0045] 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。
[0046] 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 Ρ 力 支持ロールの各位置 0,1,2,〜,η—1毎に、圧延荷重保持手段 111において Ρ ,
0
Ρ ,Ρ ,· ··,Ρ ,· ··,Ρ ,Ρ として保持され、減算器 113に与えられる。減算器 113では
1 2 j n-2 n-1
、平均値算出手段 112により算出された平均値 ΐΖη Σ Ρ (j=l, 2,· ··,(η-1))との差が 各別に算出され、リミッタ LM1に与えられる。
[0047] 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、スィッチ SSを介して加算器∑に送出する。加算器∑の出力は、スィッチ SW及びゲート Gを 介し圧延荷重の偏差 Δ Ρとして、ロールギャップ操作手段 12に送出される。
A
[0048] ロールギャップ操作手段 12では、与えられた偏差 Δ Ρ に基づきロールギャップ修正
A
量 Δ Sを求めて圧下装置 5 (図 1)に送出し、 MMCや GM— AGCによるロールギヤッ プ量に加えて操作量の加減を行う。 [0049] 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
[0050] 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,l,2,〜,n—l における圧延荷重 P ,Ρ ,Ρ ,···,Ρ,···,Ρ ,Ρ を、支持ロールが 1回転する間保持
0 1 2 j n-2 n-1
し、位置 n—1に到達した時点で、平均値つまり lZn∑P (j=l, 2,···,(η-1))を計算す j
る。この支持ロールの各位置 0，1，2 ··，η— 1における圧延荷重 P，Ρ，Ρ，···，Ρ，···，Ρ
0 1 2 j n
,P と、それらの平均値 ΐΖηΣΡ (j=l, 2,···,(η-1))との差をロール偏芯等による
-2 n-1 j
圧延荷重変動とする。
[0051] この場合において、平均値 lZn∑P (j=l, 2,···,(η-1))との差を求める換わりに、始点 における Ρ
0と終点における Ρ
η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 Ρ Ρ ·
0， Ρ
1， 2，··，Ρ
j，···，Ρ
n-2，Ρ
n-1との差を計算してもよい。
[0052] 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 lZn∑P (j=l, 2,···,(η-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 ΔΡ ,ΔΡ ,···,ΔΡ を一斉に加算器∑
0 1 n-1 0
,∑ ,∑ ,···,∑ ,···,Ρ ,Ρ に送り込み、下記の式（3)により加算する。
1 2 j n-2 n-1
Z[k+l]=Z[k] + AP (3)
j
ここで、
z:加算
k:加算回数
j=l〜n— 1
加算器∑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、スィッチ SS及び加算器∑により実施される。
[0053] 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+l]=bZ[k] + AP (4) スィッチ SWは、加算器∑カゝ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、スィッチ SWのみが onされて加算器∑から圧延荷重の偏差
0 0
Δ Ρ が取り出される。
AO
[0054] 支持ロールが位置 1に達した時点で、スィッチ SWのみが onされ、加算器∑力 Δ P 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
A1
圧延荷重変動値の取り出しスィッチ SWにお 、て、繰り返し行う。
[0055] なお、各位置において加算を行うのは、一般的な制御則力 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、制御則の上力も妥当である。制御対 象が連続系ではなぐ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。
[0056] 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。
[数 3]
Figure imgf000013_0001
t <„ し、
M： ミル定数 [ t o n/mm]
Q：圧延材の塑性係数 [ t o n/mm]
Κτ：調整係数
厶 S ： 口一ギャップ修正量 [mm]
Δ Ρ Α :圧延荷重の偏差 （ロール偏芯等による圧延荷重変動） [mm]
[0057] 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 A S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 カロえて、圧下装置 5 (図 1)に与える。
[0058] 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 60radZsec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。
[0059] 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 1Z10〜1Z20に当るから、 大きな影響がある場合もある。
[0060] 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力 0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。
[0061] 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ぐまた offした後は変動が大きくなつている様子が分る。 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力 圧延ロールを基準と してちよい。
[0062] 次に、ゲージメータ板厚演算の補正方法にっ 、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。
[数 4]
h^UE = ST丽 +^PACT = (S T + ASRE) + ^(P0 ACT - ΔΡΚΕ) ( 6 )
* ^ < で、
h™UE ：真の板厚 [mm]
STRUE ：真のロールギャップ [mm]
PACT ：圧延荷重実績値 [kN]
S^CT ：ロール偏芯等による圧延荷重変動によるもの以外のロールギャップ （測定可能）
[mm]
P0 ACT ：ロール偏芯等による圧延荷重変動以外の圧延荷重 [mm]
△SRE ：ロール偏芯等による圧延荷重変動によるロールギャップの変化 [mm]
△PRE ：ロール偏芯等による圧延荷重変動 [kN] Δ
s
M： ミル定数 [mmZkN] c R
E
[0063] 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、 [数 5]
LTRUE ACT , 1 rjACT I n
NRE = 0 , ノ であり、一方、ゲージメータ板厚は、次の式 (8)に示すように、
[数 6]
^E M =S0 ACT +^(P0 ACT-APRE) (8) である。
[0064] 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 AS
C=AS )とすると、 ΔΡ =0となる。そして、ゲージメータ板厚は、次の式（9)に
RE RE RE
示すように、
[数 7]
1 GM /oACT A C \ , 丄 JACT i,TRUE
FTRE =、 ο -Δ¾κε +— 0 = nRE (9) 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 AS cを加える必要がある。
RE
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<l)分を補償し たとする。すなわち、次の式（10)、 （11)に示すように、
[数 8]
△ RE = RA RE (10) ΔΡΚ°Ε = rAPRE (11) とおくと、真の板厚は次の式（12)で表される。
[数 9] i TRUE
Figure imgf000016_0001
ここで、圧延荷重は検出できるので、 1つの変数 ρΑϋ1にまとめた。
一方、ゲージメータ板厚においては、
[数 10]
Figure imgf000016_0002
(13) である。この式（13)を式（12) M '致させるには、式（13)の右辺
[数 11]
(14) をカロえる必要がある。
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 つ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。 [0068] 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。
産業上の利用可能性
[0069] 本発明は、圧延機の板厚制御を行うにっき、周波数分析により分析できない変動 成分を制御でき、し力 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。

Claims

請求の範囲
[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 、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!/ヽくことを特徴とする板厚制御装置。
[8] 請求項 1な 、し 7の何れかに記載の板厚制御装置にお 、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 、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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