WO2016151855A1 - 圧延材の板厚制御装置 - Google Patents

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    • B21B2261/02—Transverse dimensions
    • B21B2261/04—Thickness, gauge

Definitions

  • This invention relates to a sheet thickness control device for rolled material.
  • Patent Document 1 discloses a rolled material thickness control device.
  • the plate thickness control device calculates a first deviation between the actually measured value of the entry side plate thickness meter and the reference value on the entry side.
  • the plate thickness control device calculates a second deviation between the actually measured value of the delivery side thickness gauge and the delivery side reference value.
  • the plate thickness control device adjusts the gain of the feedforward AGC based on the first deviation and the second deviation.
  • An object of the present invention is to provide a sheet thickness control device for a rolled material that can increase the accuracy of the thickness of the rolled material on the exit side of the rolling mill.
  • the sheet thickness control device for a rolled material provides a first change amount of a roll gap in the rolling mill based on a first deviation between a measured value and a reference value of the thickness of the rolled material on the entry side of the rolling mill.
  • the rolling calculated by the first setting portion to be set, the measured value of the thickness of the rolled material on the entry side of the rolling mill, the measured value of the speed, and the measured value of the speed of the rolled material on the exit side of the rolling mill A second setting unit that sets a second change amount of the roll gap in the rolling mill based on a second deviation between the estimated value and the reference value of the thickness of the rolled material on the exit side of the mill, and the first setting unit
  • the first deviation and the second deviation on the exit side of the rolling mill Equipped with an adjustment unit which adjusts the gain of the first setting unit based on the comparison result.
  • the gain of the first setting unit is adjusted based on a comparison result between the first deviation on the entry side of the rolling mill and the second deviation on the exit side of the rolling mill. For this reason, the precision of the thickness of the rolling material in the exit side of a rolling mill can be improved.
  • FIG. FIG. 1 shows a rolling system to which a sheet thickness control device for rolled material according to Embodiment 1 of the present invention is applied.
  • the rolling mill 1 includes an upper work roll 2, a lower work roll 3, a driving device 4, and a reduction device 5.
  • the upper work roll 2 and the lower work roll 3 are arranged in the vertical direction.
  • the drive device 4 includes a motor and a drive device.
  • the output unit of the driving device 4 is connected to the input unit of the upper work roll 2 and the input unit of the lower work roll 3.
  • the reduction device 5 is provided above the upper work roll 2.
  • the entry side plate speedometer 6 is provided on the entry side of the rolling mill 1.
  • the entry side plate thickness meter 7 is provided between the rolling mill 1 and the entry side plate speed meter 6.
  • the exit side plate speedometer 8 is provided on the exit side of the rolling mill 1.
  • the plate thickness control device 9 is made of PLC or the like.
  • a first input unit of the plate thickness control device 9 is connected to an output unit of the entry side plate speed meter 6.
  • the second input unit of the plate thickness control device 9 is connected to the output unit of the entry side plate thickness meter 7.
  • the third input unit of the plate thickness control device 9 is connected to the output unit of the exit side plate speedometer 8.
  • the first output unit of the plate thickness control device 9 is connected to the input unit of the driving device 4.
  • the second output unit of the plate thickness control device 9 is connected to the input unit of the reduction device 5.
  • the entry side plate speed meter 6 measures the feed speed of the rolled material 10 using a laser or the like on the entry side of the rolling mill 1.
  • the entry side thickness gauge 7 measures the thickness of the rolled material 10 using X-rays, ⁇ rays, etc. on the entry side of the rolling mill 1.
  • the delivery side plate speed meter 8 measures the feed speed of the rolled material 10 using a laser or the like on the delivery side of the rolling mill 1.
  • the plate thickness control device 9 controls the drive device 4 and the reduction device 5 on the basis of the actually measured values of the inlet side plate speed meter 6, the inlet side plate thickness meter 7 and the outlet side plate speed meter 8. As a result, the tension applied to the rolled material 10 is controlled on the entry side and the exit side of the rolling mill 1. The distance between the upper work roll 2 and the lower work roll 3 is controlled.
  • the entry side plate speedometer 6 outputs an actual measurement value v in res (mm / s) of the feed speed of the rolled material 10.
  • the entry side thickness gauge 7 outputs an actual measurement value H res (mm) of the thickness of the rolled material 10.
  • the delivery side plate speedometer 8 outputs an actual measurement value v out res (mm / s) of the feed speed of the rolled material 10.
  • the plate thickness controller 9 calculates a reference value ⁇ roll ref (rad / s) of the angular velocity based on the actual measurement value v in res , the actual measurement value H res, and the actual measurement value v out res .
  • the driving device 4 rotates the upper work roll 2 and the lower work roll 3 based on the reference value ⁇ roll ref .
  • the plate thickness controller 9 sets the reference value ⁇ S FF ref (mm) of the first change amount of the roll gap in the rolling mill 1 using the measured value H res .
  • the plate thickness control device 9 tracks from the entry side plate thickness gauge 7 to the reduction point by a data shift register. At this time, the sheet thickness control device 9 uses the actual measurement value H res , the actual measurement value v in res, and the actual measurement value v out res to obtain the reference value ⁇ S MF ref (mm) of the second change amount of the roll gap in the rolling mill 1.
  • the reduction device 5 changes the distance between the upper work roll 2 and the lower work roll 3 based on the total value of the reference value ⁇ S FF ref and the reference value ⁇ S MF ref .
  • FIG. 2 is a block diagram of a rolled material thickness control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the plate thickness control device 9 includes a first setting unit 9a, a second setting unit 9b, a third setting unit 9c, and an adjusting unit 9d.
  • the first setting unit 9a is configured to roll the roll in the rolling mill 1 based on the first deviation ⁇ H (mm) between the measured value H res of the thickness of the rolled material 10 on the entry side of the rolling mill 1 and the reference value H n (mm).
  • a reference value ⁇ S FF ref for the first change amount of the gap is set.
  • the second setting unit 9b uses the measured value H res of the thickness of the rolled material 10 on the entry side of the rolling mill 1 and the measured value v in res of the speed and the measured value v out res of the speed on the exit side of the rolling mill 1.
  • An estimated value h res (mm) of the thickness of the rolled material 10 on the exit side of the rolled material 10 is calculated.
  • the second setting unit 9b sets the reference value ⁇ S MF ref of the second change amount of the roll gap in the rolling mill 1 based on the second deviation ⁇ h (mm) between the estimated value h res and the reference value h n (mm). To do.
  • the third setting unit 9c is based on the first change amount reference value ⁇ S FF ref set by the first setting unit 9a and the second change amount reference value ⁇ S MF ref set by the second setting unit 9b.
  • the operation amount of the roll gap in the rolling mill 1 is set.
  • the adjusting unit 9d automatically and sequentially adjusts the gain of the first setting unit 9a based on the comparison result between the first deviation on the entry side of the rolling mill 1 and the second deviation on the exit side of the rolling mill 1.
  • FIG. 3 is a hardware configuration diagram of the rolled material thickness control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the plate thickness control device 9 includes a processing circuit 11.
  • the processing circuit 11 includes a processor 11a and a memory 11b.
  • the operation of each part of the plate thickness control device 9 in FIG. 2 is realized by at least one processor 11a executing a program stored in at least one memory 11b.
  • FIG. 4 is a block diagram of the first setting unit of the sheet thickness control apparatus for rolled material according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the first setting unit 9a includes a feedforward AGC controller 12a.
  • the transfer function C FF of the feedforward AGC controller 12a is set to K P_FF.
  • the output part of the feedforward AGC controller 12 a is connected to the input part of the hydraulic pressure reduction position control system 13.
  • the hydraulic pressure reduction position control system 13 includes a servo valve of the reduction device 5 and a hydraulic piping system.
  • the transfer function of the hydraulic pressure reduction position control system 13 is represented by Gp.
  • the output part of the hydraulic pressure reduction position control system 13 is connected to the input part of the first conversion block 14.
  • the output unit of the first conversion block 14 is connected to the input unit of the second conversion block 15.
  • the first deviation ⁇ H of the thickness of the rolled material 10 is expressed by the following equation (1).
  • the first deviation ⁇ H is input to the feedforward AGC controller 12a.
  • the feedforward AGC controller 12a calculates a reference value ⁇ S FF ref of the first change amount of the roll gap.
  • the reference value ⁇ S FF ref is calculated so that the direction in which the space between the upper work roll 2 and the lower work roll 3 is narrow is negative.
  • the hydraulic pressure reduction position control system 13 changes the distance between the upper work roll 2 and the lower work roll 3 based on the reference value ⁇ S FF ref .
  • the first conversion block 14 converts the change amount ⁇ S FF (mm) of the distance between the upper work roll 2 and the lower work roll 3 into the change amount ⁇ P FF (kN) of the rolling load.
  • the amount of change ⁇ P FF in the rolling load is expressed by the following equation (2).
  • M is a mill constant (kN / mm) representing mill elongation due to rolling load.
  • Q is a plastic coefficient (kN / mm) representing a change in thickness due to a rolling load.
  • the second conversion block 15 converts the rolling load change amount ⁇ P FF into a mill elongation change amount ⁇ P FF / M.
  • FIG. 5 is a block diagram of the second setting unit of the sheet thickness control apparatus for rolled material according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the second setting unit 9b includes an estimator 12b and a mass flow AGC controller 12c.
  • the output unit of the estimator 12b is connected to the input unit of the mass flow AGC controller 12c.
  • the transfer coefficient C MF of the mass flow AGC controller 12c is set to K P_MF + K I_MF / s.
  • s is a Laplace operator.
  • the output part of the mass flow AGC controller 12 c is connected to the input part of the hydraulic pressure reduction position control system 13.
  • the hydraulic pressure reduction position control system 13 includes a servo valve of the reduction device 5 and a hydraulic piping system.
  • the transfer function of the hydraulic pressure reduction position control system 13 is represented by Gp.
  • the output part of the hydraulic pressure reduction position control system 13 is connected to the input part of the first conversion block 14.
  • the output unit of the first conversion block 14 is connected to the input unit of the second conversion block 15.
  • the estimator 12b calculates the estimated value h res of the thickness of the rolled material 10 on the exit side of the rolling mill 1 on the constant mass flow side. Specifically, the estimated value h res is expressed by the following equation (4).
  • the second deviation ⁇ h of the thickness of the rolled material 10 is expressed by the following equation (5).
  • the second deviation ⁇ h is input to the mass flow AGC controller 12c.
  • the mass flow AGC controller 12c calculates the reference value ⁇ S MF ref of the second change amount of the roll gap.
  • the reference value ⁇ S MF ref is calculated so that the direction in which the space between the upper work roll 2 and the lower work roll 3 is narrow is negative.
  • the hydraulic pressure reduction position control system 13 changes the distance between the upper work roll 2 and the lower work roll 3 based on the reference value ⁇ S MF ref .
  • the first conversion block 14 converts the change amount ⁇ S MF (mm) of the distance between the upper work roll 2 and the lower work roll 3 into the change amount ⁇ P MF (kN) of the rolling load.
  • the rolling load change amount ⁇ P MF is expressed by the following equation (6).
  • M is a mill constant (kN / mm) representing mill elongation due to rolling load.
  • Q is a plastic coefficient (kN / mm) representing a change in thickness due to a rolling load.
  • the second conversion block 15 converts the rolling load change ⁇ P MF into the mill elongation change ⁇ P MF / M.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the rolled material thickness control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • step S1 the adjusting unit 9d determines whether the product of the first deviation ⁇ H and the second deviation ⁇ h is zero.
  • step S1 If the product of the first deviation ⁇ H and the second deviation ⁇ h is 0 in step S1, the process proceeds to step S2. In step S2, the gain adjustment amount ⁇ Kp of the first setting unit 9a is set to zero. Thereafter, the operation ends.
  • step S3 the adjustment unit 9d determines whether the positive and negative signs of the first deviation ⁇ H and the second deviation ⁇ h are the same. Specifically, the adjustment unit 9d determines whether or not the product of the first deviation ⁇ H and the second deviation ⁇ h is greater than zero.
  • step S3 If the positive and negative signs of the first deviation ⁇ H and the second deviation ⁇ h are the same in step S3, the product of the first deviation ⁇ H and the second deviation ⁇ h is greater than zero. In this case, the process proceeds to step S4.
  • step S4 the adjustment unit 9d sets the gain adjustment amount ⁇ Kp of the first setting unit 9a to a value larger than zero. Thereafter, the operation ends.
  • step S3 When the positive and negative signs of the first deviation ⁇ H and the second deviation ⁇ h are different in step S3, the product of the first deviation ⁇ H and the second deviation ⁇ h becomes smaller than zero. In this case, the process proceeds to step S5.
  • step S5 the adjustment unit 9d sets the gain adjustment amount ⁇ Kp of the first setting unit 9a to a value smaller than zero. Thereafter, the operation ends.
  • FIG. 7 is a diagram showing a simulation result of the control by the rolled thickness control device in Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing the line speed.
  • the line speed is the peripheral speed between the upper work roll 2 and the lower work roll 3.
  • the second diagram from the top in FIG. 7 is a diagram showing the tension applied to the rolled material 10 on the entry side and the exit side of the rolling mill 1.
  • 7 is a diagram showing the thickness of the rolled material 10 on the entry side and the exit side of the rolling mill 1.
  • the lowermost diagram in FIG. 7 is a diagram showing the rolling load.
  • the target value of the line speed is 100 (mpm).
  • the target value of the tension applied to the rolled material 10 on the entry side and the exit side of the rolling mill 1 is 100 (MPa).
  • the average value of the actual measurement values H res of the thickness of the rolled material 10 on the entry side of the rolling mill 1 is 2.69 (mm).
  • the target value (reference value) h n of the thickness of the rolled material 10 on the exit side of the rolling mill 1 is 2.228 (mm). At this time, the rolling reduction of the rolling mill 1 is 17.2%.
  • the actual measurement value H res of the thickness of the rolled material 10 varies.
  • the fluctuation corresponds to a sin wave.
  • the amplitude of the fluctuation is 0.0015 (mm).
  • the stall tension is applied to the rolled material 10 until the time T reaches 2 (s).
  • the stall tension is set to 40% of the target value. Thereafter, the rolling of the rolled material 10 is started by increasing the line speed.
  • the plate thickness control device 9 starts to control the thickness of the rolled material 10.
  • the actual measurement value h res of the thickness of the rolled material 10 on the exit side of the rolling mill 1 is repeatedly fluctuated.
  • the plate thickness control device 9 adjusts the gain of the first setting unit 9a along the flow of FIG. For example, when the number of times the actual measurement value h res reaches the target value h n is 6, the plate thickness control device 9 adjusts the gain of the first setting unit 9a along the flow of FIG.
  • FIG. 8 is an enlarged view showing a simulation result in the case where the gain of the first setting unit is not adjusted by the adjustment unit of the rolled material thickness control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 9 is an enlarged view showing a simulation result in the case where the gain of the first setting unit is adjusted by the adjusting unit of the rolled material thickness control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the actual measurement value h res of the thickness of the rolled material 10 on the exit side of the rolling mill 1 repeatedly fluctuates with reference to the target value h n . Such fluctuations do not converge.
  • the adjustment unit 9d starts adjusting the gain of the first setting unit 9a.
  • the measured value h res of the thickness of the rolled material 10 on the exit side of the rolling mill 1 repeats fluctuations with the target value h n as a reference. The fluctuation converges.
  • the gain of the 1st setting part 9a is based on the comparison result of 1st deviation (DELTA) H in the entrance side of the rolling mill 1, and 2nd deviation (DELTA) h in the exit side of the rolling mill 1.
  • the gain of the first setting unit 9a is optimized. For this reason, the precision of the thickness of the rolling material 10 in the exit side of the rolling mill 1 can be improved.
  • the adjusting unit 9d increases the gain of the first setting unit 9a, and the positive and negative signs of the first deviation ⁇ H and the second deviation ⁇ h. If they are different, the gain of the first setting unit 9a is reduced. For this reason, the precision of the thickness of the rolling material 10 in the exit side of the rolling mill 1 can be improved by simple control.
  • the adjustment of the gain of the first setting unit 9a by the adjusting unit 9d may not be performed. In this case, the influence of the error of the estimated value h res due to the constant mass flow side can be removed.
  • the influence of the measurement noise of the entrance side plate speed meter 6, the entrance side plate thickness meter 7, and the exit side plate speed meter 8 can be removed.
  • the rolled material thickness control apparatus can be used in a system that increases the accuracy of the thickness of the rolled material on the exit side of the rolling mill.

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Abstract

　圧延機の出側における圧延材の厚さの精度を高めることができる圧延材の板厚制御装置を提供する。圧延材の板厚制御装置は、圧延機の入側における圧延材の厚さの実測値と基準値との第１偏差に基づいてロールギャップの第１変化量を設定する第１設定部と、前記圧延機の入側における圧延材の厚さの実測値と速度の実測値と前記圧延機の出側における圧延材の速度の実測値とにより算出される前記圧延機の出側における圧延材の厚さの推定値と基準値との第２偏差に基づいてロールギャップの第２変化量を設定する第２設定部と、前記第１設定部により設定された第１変化量と前記第２設定部により設定された第２変化量とに基づいて前記圧延機におけるロールギャップの操作量を設定する第３設定部と、前記圧延機の入側における第１偏差と前記圧延機の出側における第２偏差との比較結果に基づいて前記第１設定部のゲインを調整する調整部と、を備えた。

Description

圧延材の板厚制御装置
　この発明は、圧延材の板厚制御装置に関する。
　特許文献１は、圧延材の板厚制御装置を開示する。当該板厚制御装置は、入側板厚計の実測値と入側の基準値との第１偏差を算出する。当該板厚制御装置は、出側板厚計の実測値と出側の基準値との第２偏差を算出する。当該板厚制御装置は、第１偏差と第２偏差とに基づいてフィードフォワードＡＧＣのゲインを調整する。
日本特開２００３－１７０２１０号公報
　しかしながら、特許文献１に記載のものにおいては、圧延材は、圧延機から出側板厚計に到達するまでに時間がかかる。その結果、フィードフォワードＡＧＣのゲインの調整が遅れる。このため、圧延機の出側における圧延材の厚さの精度を高めることができない。
　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、圧延機の出側における圧延材の厚さの精度を高めることができる圧延材の板厚制御装置を提供することである。
　この発明に係る圧延材の板厚制御装置は、圧延機の入側における圧延材の厚さの実測値と基準値との第１偏差に基づいて前記圧延機におけるロールギャップの第１変化量を設定する第１設定部と、前記圧延機の入側における圧延材の厚さの実測値と速度の実測値と前記圧延機の出側における圧延材の速度の実測値とにより算出される前記圧延機の出側における圧延材の厚さの推定値と基準値との第２偏差に基づいて前記圧延機におけるロールギャップの第２変化量を設定する第２設定部と、前記第１設定部により設定された第１変化量と前記第２設定部により設定された第２変化量とに基づいて前記圧延機におけるロールギャップの操作量を設定する第３設定部と、前記圧延機の入側における第１偏差と前記圧延機の出側における第２偏差との比較結果に基づいて前記第１設定部のゲインを調整する調整部と、を備えた。
　この発明によれば、第１設定部のゲインは、圧延機の入側における第１偏差と圧延機の出側における第２偏差との比較結果に基づいて調整される。このため、圧延機の出側における圧延材の厚さの精度を高めることができる。
この発明の実施の形態１における圧延材の板厚制御装置が適用された圧延システムである。 この発明の実施の形態１における圧延材の板厚制御装置のブロック図である。 この発明の実施の形態１における圧延材の板厚制御装置のハードウェア構成図である。 この発明の実施の形態１における圧延材の板厚制御装置の第１設定部のブロック線図である。 この発明の実施の形態１における圧延材の板厚制御装置の第２設定部のブロック線図である。 この発明の実施の形態１における圧延材の板厚制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。 この発明の実施の形態１における圧延材の板厚制御装置による制御のシミュレーション結果を示す図である。 この発明の実施の形態１における圧延材の板厚制御装置の調整部により第１設定部のゲインを調整しない場合のシミュレーション結果を示す拡大図である。 この発明の実施の形態１における圧延材の板厚制御装置の調整部により第１設定部のゲインを調整する場合のシミュレーション結果を示す拡大図である。
　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。
実施の形態１．
　図１はこの発明の実施の形態１における圧延材の板厚制御装置が適用された圧延システムである。
　図１において、圧延機１は、上ワークロール２と下ワークロール３と駆動装置４と圧下装置５とを備える。
　上ワークロール２と下ワークロール３とは、鉛直方向に並ぶ。例えば、駆動装置４は、モータとドライブ装置とからなる。駆動装置４の出力部は、上ワークロール２の入力部と下ワークロール３の入力部とに接続される。圧下装置５は、上ワークロール２の上方に設けられる。
　入側板速度計６は、圧延機１の入側に設けられる。入側板厚計７は、圧延機１と入側板速度計６との間に設けられる。出側板速度計８は、圧延機１の出側に設けられる。
　板厚制御装置９は、ＰＬＣ等からなる。板厚制御装置９の第１入力部は、入側板速度計６の出力部に接続される。板厚制御装置９の第２入力部は、入側板厚計７の出力部に接続される。板厚制御装置９の第３入力部は、出側板速度計８の出力部に接続される。板厚制御装置９の第１出力部は、駆動装置４の入力部に接続される。板厚制御装置９の第２出力部は、圧下装置５の入力部に接続される。
　圧延システムにおいて、上ワークロール２と下ワークロール３とは、圧延材１０を挟み込む。入側板速度計６は、圧延機１の入側においてレーザ等を用いて圧延材１０の送り速度を実測する。入側板厚計７は、圧延機１の入側においてＸ線、γ線等を用いて圧延材１０の厚さを実測する。出側板速度計８は、圧延機１の出側においてレーザ等を用いて圧延材１０の送り速度を実測する。
　板厚制御装置９は、入側板速度計６と入側板厚計７と出側板速度計８との実測値に基づいて、駆動装置４と圧下装置５とを制御する。その結果、圧延機１の入側および出側において、圧延材１０にかかる張力が制御される。上ワークロール２と下ワークロール３との間の距離が制御される。
　具体的には、入側板速度計６は、圧延材１０の送り速度の実測値ｖｉｎ ｒｅｓ（ｍｍ／ｓ）を出力する。入側板厚計７は、圧延材１０の厚さの実測値Ｈｒｅｓ（ｍｍ）を出力する。出側板速度計８は、圧延材１０の送り速度の実測値ｖｏｕｔ ｒｅｓ（ｍｍ／ｓ）を出力する。
　板厚制御装置９は、実測値ｖｉｎ ｒｅｓと実測値Ｈｒｅｓと実測値ｖｏｕｔ ｒｅｓとに基づいて角速度の基準値ωｒｏｌｌ ｒｅｆ（ｒａｄ／ｓ）を算出する。駆動装置４は、基準値ωｒｏｌｌ ｒｅｆに基づいて上ワークロール２と下ワークロール３とを回転させる。
　板厚制御装置９は、実測値Ｈｒｅｓを用いて圧延機１におけるロールギャップの第１変化量の基準値ΔＳＦＦ ｒｅｆ（ｍｍ）を設定する。板厚制御装置９は、データシフトレジスタによって入側板厚計７から圧下点までトラッキングする。この際、板厚制御装置９は、実測値Ｈｒｅｓと実測値ｖｉｎ ｒｅｓと実測値ｖｏｕｔ ｒｅｓと用いて圧延機１におけるロールギャップの第２変化量の基準値ΔＳＭＦ ｒｅｆ（ｍｍ）を設定する。
　圧下装置５は、基準値ΔＳＦＦ ｒｅｆと基準値ΔＳＭＦ ｒｅｆとの合計値に基づいて上ワークロール２と下ワークロール３との間の距離を変化させる。
　次に、図２を用いて、板厚制御装置９の一例を説明する。
　図２はこの発明の実施の形態１における圧延材の板厚制御装置のブロック図である。
　図２に示すように、板厚制御装置９は、第１設定部９ａと第２設定部９ｂと第３設定部９ｃと調整部９ｄとを備える。
　第１設定部９ａは、圧延機１の入側における圧延材１０の厚さの実測値Ｈｒｅｓと基準値Ｈｎ（ｍｍ）との第１偏差ΔＨ（ｍｍ）に基づいて圧延機１におけるロールギャップの第１変化量の基準値ΔＳＦＦ ｒｅｆを設定する。第２設定部９ｂは、圧延機１の入側における圧延材１０の厚さの実測値Ｈｒｅｓと速度の実測値ｖｉｎ ｒｅｓと圧延機１の出側における速度の実測値ｖｏｕｔ ｒｅｓとにより圧延材１０の出側における圧延材１０の厚さの推定値ｈｒｅｓ（ｍｍ）を算出する。第２設定部９ｂは、推定値ｈｒｅｓと基準値ｈｎ（ｍｍ）との第２偏差Δｈ（ｍｍ）に基づいて圧延機１におけるロールギャップの第２変化量の基準値ΔＳＭＦ ｒｅｆを設定する。第３設定部９ｃは、第１設定部９ａにより設定された第１変化量の基準値ΔＳＦＦ ｒｅｆと第２設定部９ｂにより設定された第２変化量の基準値ΔＳＭＦ ｒｅｆとに基づいて圧延機１におけるロールギャップの操作量を設定する。調整部９ｄは、圧延機１の入側における第１偏差と圧延機１の出側における第２偏差との比較結果に基づいて第１設定部９ａのゲインを自動的かつ逐次的に調整する。
　次に、図３を用いて、板厚制御装置９のハードウェア構成の一例を説明する。
　図３はこの発明の実施の形態１における圧延材の板厚制御装置のハードウェア構成図である。
　図３に示すように、板厚制御装置９は、処理回路１１を備える。処理回路１１は、プロセッサ１１ａとメモリ１１ｂとを備える。図２の板厚制御装置９の各部の動作は、少なくとも一つのプロセッサ１１ａが少なくとも一つのメモリ１１ｂに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。
　次に、図４を用いて、第１設定部９ａに基づいた制御を説明する。
　図４はこの発明の実施の形態１における圧延材の板厚制御装置の第１設定部のブロック線図である。
　図４に示すように、第１設定部９ａは、フィードフォワードＡＧＣ制御器１２ａを備える。フィードフォワードＡＧＣ制御器１２ａの伝達関数ＣＦＦは、ＫＰ＿ＦＦに設定される。フィードフォワードＡＧＣ制御器１２ａの出力部は、油圧圧下位置制御系１３の入力部に接続される。油圧圧下位置制御系１３は、圧下装置５のサーボ弁と油圧配管系とを含む。油圧圧下位置制御系１３の伝達関数は、Ｇｐで表される。油圧圧下位置制御系１３の出力部は、第１変換ブロック１４の入力部に接続される。第１変換ブロック１４の出力部は、第２変換ブロック１５の入力部に接続される。
　圧延機１の入側において、圧延材１０の厚さの第１偏差ΔＨは、次の（１）式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　第１偏差ΔＨは、フィードフォワードＡＧＣ制御器１２ａに入力される。フィードフォワードＡＧＣ制御器１２ａは、ロールギャップの第１変化量の基準値ΔＳＦＦ ｒｅｆを算出する。基準値ΔＳＦＦ ｒｅｆは、上ワークロール２と下ワークロール３とが間が狭くなる方向が負となるように算出される。
　油圧圧下位置制御系１３は、基準値ΔＳＦＦ ｒｅｆに基づいて上ワークロール２と下ワークロール３との間の距離を変化させる。
　第１変換ブロック１４は、上ワークロール２と下ワークロール３との間の距離の変化量ΔＳＦＦ（ｍｍ）を圧延荷重の変化量ΔＰＦＦ（ｋＮ）に変換する。圧延荷重の変化量ΔＰＦＦは、次の（２）式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　（２）式において、Ｍは圧延荷重によるミル伸びを表すミル定数（ｋＮ／ｍｍ）である。Ｑは圧延荷重による厚み変化を表す塑性係数（ｋＮ／ｍｍ）である。
　第２変換ブロック１５は、圧延荷重の変化量ΔＰＦＦをミル伸びの変化量ΔＰＦＦ／Ｍに変換する。
　圧延機１の出側において、圧延材１０の厚さの変化量ΔｈＦＦ（ｍｍ）は、次の（３）式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　次に、図５を用いて、第２設定部９ｂに基づいた制御を説明する。
　図５はこの発明の実施の形態１における圧延材の板厚制御装置の第２設定部のブロック線図である。
　図５に示すように、第２設定部９ｂは、推定器１２ｂとマスフローＡＧＣ制御器１２ｃとを備える。推定器１２ｂの出力部は、マスフローＡＧＣ制御器１２ｃの入力部に接続される。マスフローＡＧＣ制御器１２ｃの伝達係数ＣＭＦは、ＫＰ＿ＭＦ＋ＫＩ＿ＭＦ／ｓに設定される。ただし、ｓはラプラス演算子である。マスフローＡＧＣ制御器１２ｃの出力部は、油圧圧下位置制御系１３の入力部に接続される。油圧圧下位置制御系１３は、圧下装置５のサーボ弁と油圧配管系とを含む。油圧圧下位置制御系１３の伝達関数は、Ｇｐで表される。油圧圧下位置制御系１３の出力部は、第１変換ブロック１４の入力部に接続される。第１変換ブロック１４の出力部は、第２変換ブロック１５の入力部に接続される。
　推定器１２ｂは、マスフロー一定側により圧延機１の出側における圧延材１０の厚さの推定値ｈｒｅｓを算出する。具体的には、推定値ｈｒｅｓは、次の（４）式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　圧延機１の出側において、圧延材１０の厚さの第２偏差Δｈは、次の（５）式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　第２偏差Δｈは、マスフローＡＧＣ制御器１２ｃに入力される。マスフローＡＧＣ制御器１２ｃは、ロールギャップの第２変化量の基準値ΔＳＭＦ ｒｅｆを算出する。基準値ΔＳＭＦ ｒｅｆは、上ワークロール２と下ワークロール３とが間が狭くなる方向が負となるように算出される。
　油圧圧下位置制御系１３は、基準値ΔＳＭＦ ｒｅｆに基づいて上ワークロール２と下ワークロール３との間の距離を変化させる。
　第１変換ブロック１４は、上ワークロール２と下ワークロール３との間の距離の変化量ΔＳＭＦ（ｍｍ）を圧延荷重の変化量ΔＰＭＦ（ｋＮ）に変換する。圧延荷重の変化量ΔＰＭＦは、次の（６）式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　（６）式において、Ｍは圧延荷重によるミル伸びを表すミル定数（ｋＮ／ｍｍ）である。Ｑは圧延荷重による厚み変化を表す塑性係数（ｋＮ／ｍｍ）である。
　第２変換ブロック１５は、圧延荷重の変化量ΔＰＭＦをミル伸びの変化量ΔＰＭＦ／Ｍに変換する。
　圧延機１の出側において、圧延材１０の板厚の変化量ΔｈＭＦ（ｍｍ）は、次の（７）式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　次に、図６を用いて、調整部９ｄの動作を説明する。
　図６はこの発明の実施の形態１における圧延材の板厚制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
　ステップＳ１では、調整部９ｄは、第１偏差ΔＨと第２偏差Δｈとの積が０か否かを判定する。
　ステップＳ１で第１偏差ΔＨと第２偏差Δｈとの積が０の場合は、ステップＳ２に進む。ステップＳ２では、第１設定部９ａのゲインの調整量ΔＫｐを０とする。その後、動作が終了する。
　ステップＳ１で第１偏差ΔＨと第２偏差Δｈとの積が０でない場合は、ステップＳ３に進む。ステップＳ３では、調整部９ｄは、第１偏差ΔＨと第２偏差Δｈとの正負の符号が同じか否かを判定する。具体的には、調整部９ｄは、第１偏差ΔＨと第２偏差Δｈとの積が０よりも大きいか否かを判定する。
　ステップＳ３で第１偏差ΔＨと第２偏差Δｈとの正負の符号が同じ場合、第１偏差ΔＨと第２偏差Δｈとの積は０よりも大きくなる。この場合は、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、調整部９ｄは、第１設定部９ａのゲインの調整量ΔＫｐを０よりも大きい値とする。その後、動作が終了する。
　ステップＳ３で第１偏差ΔＨと第２偏差Δｈとの正負の符号が異なる場合、第１偏差ΔＨと第２偏差Δｈとの積は０より小さくなる。この場合は、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、調整部９ｄは、第１設定部９ａのゲインの調整量ΔＫｐを０よりも小さい値とする。その後、動作が終了する。
　次に、図７を用いて、板厚制御装置９による制御のシミュレーション結果を説明する。
　図７はこの発明の実施の形態１における圧延材の板厚制御装置による制御のシミュレーション結果を示す図である。
　図７の最上段の図は、ライン速度を示す図である。ライン速度は、上ワークロール２と下ワークロール３との周速度である。図７の上から２段目の図は、圧延機１の入側および出側において圧延材１０にかかる張力を示す図である。図７の上から３段目の図は、圧延機１の入側および出側における圧延材１０の厚さを示す図である。図７の最下段の図は、圧延荷重を示す図である。
　図７の最上段の図において、ライン速度の目標値は、１００（ｍｐｍ）である。図７の上から２段目の図において、圧延機１の入側および出側で圧延材１０にかかる張力の目標値は、１００（ＭＰａ）である。図７の上から３段目の図において、圧延機１の入側における圧延材１０の厚さの実測値Ｈｒｅｓの平均値は、２．６９（ｍｍ）である。圧延機１の出側における圧延材１０の厚さの目標値（基準値）ｈｎは、２．２２８（ｍｍ）である。この際、圧延機１の圧下率は、１７．２％である。
　圧延機１の入側において、圧延材１０の厚さの実測値Ｈｒｅｓは変動する。例えば、当該変動は、ｓｉｎ波に対応する。当該変動の振幅は、０．００１５（ｍｍ）である。時刻Ｔが２（ｓ）となるまでには、ストール張力が圧延材１０にかかる。当該ストール張力は、目標値の４０％に設定される。その後、ライン速度を上げることにより、圧延材１０の圧延が開始される。
　時刻Ｔが３．７（ｓ）になると、ライン速度が目標値に達する。この際、板厚制御装置９は、圧延材１０の厚さの制御を開始する。当該制御により、圧延機１の出側における圧延材１０の厚さの実測値ｈｒｅｓは、変動を繰り返す。
　実測値ｈｒｅｓが目標値ｈｎとなる回数が予め設定された回数に到達した時点において、板厚制御装置９は、図６のフローに沿って第１設定部９ａのゲインを調整する。例えば、実測値ｈｒｅｓが目標値ｈｎとなる回数が６回となった時点において、板厚制御装置９は、図６のフローに沿って第１設定部９ａのゲインを調整する。
　次に、図８と図９とを用いて、板厚制御装置９による制御の有効性を説明する。
　図８はこの発明の実施の形態１における圧延材の板厚制御装置の調整部により第１設定部のゲインを調整しない場合のシミュレーション結果を示す拡大図である。図９はこの発明の実施の形態１における圧延材の板厚制御装置の調整部により第１設定部のゲインを調整する場合のシミュレーション結果を示す拡大図である。
　図８においては、圧延機１の出側における圧延材１０の厚さの実測値ｈｒｅｓは、目標値ｈｎを基準として変動を繰り返す。当該変動は収束しない。
　図９においては、時刻Ｔが４．２（ｓ）になると、調整部９ｄが第１設定部９ａのゲインの調整を開始する。圧延機１の出側における圧延材１０の厚さの実測値ｈｒｅｓは、目標値ｈｎを基準として変動を繰り返す。当該変動は収束する。
　以上で説明した実施の形態１によれば、第１設定部９ａのゲインは、圧延機１の入側における第１偏差ΔＨと圧延機１の出側における第２偏差Δｈとの比較結果に基づいてサンプリング毎に調整される。その結果、第１設定部９ａのゲインが最適化される。このため、圧延機１の出側における圧延材１０の厚さの精度を高めることができる。
　また、調整部９ｄは、第１偏差ΔＨと第２偏差Δｈとの正負の符号が同じ場合は第１設定部９ａのゲインを大きくし、第１偏差ΔＨと第２偏差Δｈとの正負の符号が異なる場合は第１設定部９ａのゲインを小さくする。このため、圧延機１の出側における圧延材１０の厚さの精度を簡単な制御で高めることができる。
　なお、第１偏差ΔＨと第２偏差Δｈとの積の絶対値が予め設定された閾値よりも小さい場合は、調整部９ｄによる第１設定部９ａのゲインの調整を行わなくてもよい。この場合、マスフロー一定側による推定値ｈｒｅｓの誤差の影響を取り除くことができる。入側板速度計６と入側板厚計７と出側板速度計８との計測ノイズの影響を取り除くことができる。
　以上のように、この発明に係る圧延材の板厚制御装置は、圧延機の出側における圧延材の厚さの精度を高めるシステムに利用できる。
１　圧延機、　２　上ワークロール、　３　下ワークロール、　４　駆動装置、　５　圧下装置、　６　入側板速度計、　７　入側板厚計、　８　出側板速度計、　９　板厚制御装置、　９ａ　第１設定部、　９ｂ　第２設定部、　９ｃ　第３設定部、　９ｄ　調整部、　１０　圧延材、　１１　処理回路、　１１ａ　プロセッサ、　１１ｂ　メモリ、　１２ａ　フィードフォワードＡＧＣ制御器、　１２ｂ　推定器、　１２ｃ　マスフローＡＧＣ制御器、　１３　油圧圧下位置制御系、　１４　第１変換ブロック、　１５　第２変換ブロック

Claims (3)

  1. 　圧延機の入側における圧延材の厚さの実測値と基準値との第１偏差に基づいて前記圧延機におけるロールギャップの第１変化量を設定する第１設定部と、
    　前記圧延機の入側における圧延材の厚さの実測値と速度の実測値と前記圧延機の出側における圧延材の速度の実測値とにより算出される前記圧延機の出側における圧延材の厚さの推定値と基準値との第２偏差に基づいて前記圧延機におけるロールギャップの第２変化量を設定する第２設定部と、
    　前記第１設定部により設定された第１変化量と前記第２設定部により設定された第２変化量とに基づいて前記圧延機におけるロールギャップの操作量を設定する第３設定部と、
    　前記圧延機の入側における第１偏差と前記圧延機の出側における第２偏差との比較結果に基づいて前記第１設定部のゲインを調整する調整部と、
    を備えた圧延材の板厚制御装置。
  2. 　前記調整部は、前記第１偏差と前記第２偏差との正負の符号が同じ場合は前記第１設定部のゲインを大きくし、前記第１偏差と前記第２偏差との正負の符号が異なる場合は前記第１設定部のゲインを小さくする請求項１に記載の圧延材の板厚制御装置。
  3. 　前記調整部は、前記第１偏差と前記第２偏差との積の絶対値が予め設定された閾値よりも小さい場合は、前記第１設定部のゲインを調整しない請求項１または請求項２に記載の圧延材の板厚制御装置。
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