JP2004209498A

JP2004209498A - 圧延機の板厚制御装置

Info

Publication number: JP2004209498A
Application number: JP2002380350A
Authority: JP
Inventors: Masanori Shiotani; 政典塩谷
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2004-07-29

Abstract

【課題】高い周波数の外乱に対しても、所定の出側板厚に制御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。
【解決手段】少なくとも圧延機の圧延荷重を検出する荷重検出手段と、圧延機の板張力を変更する張力変更手段を有する圧延機において、検出された圧延荷重と設定荷重とを入力とし、圧延荷重が設定荷重と等しくなるように、圧延機の板張力を修正する制御器を有すること。前記張力変更手段が前段圧延機や巻き戻しリールのロール速度や、前段圧延機や巻き戻しリールと制御対象圧延機の間に設置されたルーパを変更するものであっても、また、前記張力変更手段が制御対象圧延機のロール速度を変更するものであっても良い。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単スタンド式圧延機、および、連続スタンド式圧延機において、高精度に板厚を制御する装置に関する。特に、冷間圧延機の板厚制御に適する。
【０００２】
【従来の技術】
単スタンド圧延機、および、連続スタンド圧延機において、板厚を制御する場合、非特許文献１に詳しく記載されているように、図２に示されるゲージメータＡＧＣ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＧａｇｅＣｏｎｔｒｏｌ）、図３に示されるＭＭＣ（ＭｉｌｌＭｏｄｕｌｕｓＣｏｎｔｒｏｌ）、図４に示される張力ＡＧＣが代表的である。
【０００３】
圧延機の圧延荷重Ｐ、ロールギャップＳ、入側板厚Ｈ、出側板厚ｈとの関係は、図５のようになり、圧延機の変形を表す圧延機の伸びと、板の塑性変形を表す塑性曲線との交点が、出側板厚ｈおよび圧延荷重Ｐとなる。ゲージメータＡＧＣの動作原理を説明する。ゲージメータＡＧＣでは、圧延機の出側板厚ｈを式１より推定する。
ｈ＝Ｓ＋αＰ／Ｍ（式１）
ここで、Ｍはミル剛性係数と呼ばれる圧延機の硬さを表す係数であり、図５の板の伸びを表す線の傾きである。また、αはスケールファクターと呼ばれる調整係数であり、理論的には１となる。ある時点で圧延荷重Ｐが計測されたとき、式１で推定した出側板厚が設定出側板厚ｈ１と異なっていたときには、図６のように、ロールギャップを調整し、出側板厚偏差Δｈ（≡ｈ−ｈ１）を０に制御する。これは図６の▲１▼の点から▲２▼の点に交点を移動させることに相当する。出側板厚偏差Δｈを０にするためのロールギャップ修正量ΔＳは、交点近傍で板の塑性曲線が傾きＱの直線であると仮定すると、式２で求めることができる。
ΔＳ＝−（Ｑ＋Ｍ）／Ｍ×Δｈ（式２）
【０００４】
次に、ＭＭＣの動作原理を説明する。ＭＭＣでは、設定荷重Ｐ１と測定した圧延荷重Ｐとの偏差ΔＰに基づき、ロールギャップ修正量ΔＳを式３に基づいて制御を行う。
ΔＳ＝−α／Ｍ×ΔＰ（式３）
ここで、Ｍはミル剛性係数、αはスケールファクターと呼ばれる調整係数であり、１以下の値に設定する。このように制御を行うことで、圧延機の圧下制御系が高応答である場合、ミル剛性係数は等価的に、Ｍ／（１−α）と見なすことができる。これは、ミルを等価的に硬くした場合に相当し、圧延機の伸びを表す線が、図７の▲１▼から▲２▼に変わったと考えることができる。圧延機が硬くなったため、外乱による出側板厚変動が少なくなる。
【０００５】
最後に、張力ＡＧＣの動作原理を説明する。張力ＡＧＣでは、出側に板厚計を設置し、板厚計の実測板厚ｈｓと設定板厚ｈ１との偏差を０とするように、前段圧延機２のロール速度を調整する制御方式であり、制御対象圧延機１の入側張力を変更することで、板厚を制御するため、張力ＡＧＣと呼ばれている。入側張力を変更する理由は、出側板厚は、出側張力よりも入側張力の影響を大きく受けるためである。図４は連続スタンド圧延機の例を示しているが、単スタンド式圧延機の場合、巻き戻しリールのロール速度を調整する。
この他、出側板厚計の実測板厚と設定板厚との偏差が０とするように、ロールギャップを修正するモニターＡＧＣと呼ばれる板厚制御方式も一般に用いられている。
【０００６】
【非特許文献１】
・社団法人日本鉄鋼協会共同研究会圧延理論部会編集、板圧延の理論と実際、第１版、昭和５９年９月１日発行、社団法人日本鉄鋼協会出版、１２章（ｐ．２９５−３１３）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
冷間圧延機では、ロールギャップの修正により、板形状が悪化するため、ゲージメータＡＧＣやＭＭＣは用いられておらず、ロールギャップを修正しない、張力ＡＧＣで板厚制御が行われている。しかし、圧延機から板厚計までの遅れ時間が存在し、高い周波数の外乱を抑制することができないという問題点がある。
そこで、本発明では、高い周波数の外乱を効果的に抑制し、出側板厚変動を少なくする制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
課題を解決するための手段として、本発明の圧延機の板厚制御装置を説明すれば、少なくとも圧延機の圧延荷重を検出する荷重検出手段と、圧延機の板張力を変更する張力変更手段を有する圧延機において、検出された圧延荷重と設定荷重とを入力とし、圧延荷重が設定荷重と等しくなるように、圧延機の板張力を修正する制御器を有する点に特徴を有する。
前記張力変更手段が前段圧延機や巻き戻しリールのロール速度や、前段圧延機や巻き戻しリールと制御対象圧延機の間に設置されたルーパを変更するものであっても良い。また、前記張力変更手段が制御対象圧延機のロール速度を変更するものであっても良い。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の板厚制御装置の形態について説明する。図１は本発明を連続スタンド式圧延機に適用したときの実施の形態を示す図である。図１のように、制御対象圧延機１に設置されたロードセル等から圧延荷重Ｐを求め、荷重制御器３は圧延荷重Ｐが設定荷重Ｐ１と等しくなるように、前段圧延機２のロール速度を調整する。
単スタンド式圧延機に適用する場合には、単に、巻き戻しリールの速度を調整することが異なるだけである。
【００１０】
【作用】
本発明では、圧延荷重Ｐが設定荷重Ｐ１と等しくなるように前段圧延機２のロール速度を変更し、制御対象圧延機１の入側張力を変更する。このことは、図８のように、設定荷重Ｐ１と設定板厚ｈ１の交点近傍で、板の塑性曲線の傾きを０に近づける効果を持つ。図８の▲１▼が本来の板の塑性曲線であり、▲２▼が制御後の塑性曲線である。このように塑性曲線の傾きが０に近づくため、入側板厚外乱や硬度外乱などの影響があったとしても、常に塑性曲線と圧延機の伸びの交点は変わらず、出側板厚の変動を抑制することができる。
【００１１】
【実施例】
本発明を連続スタンド式圧延機に適用し、荷重制御器３をＰＩＤ制御で行った場合の構成図を図９に示す。
先ず、荷重制御器３は、圧延荷重Ｐと設定荷重Ｐ１との荷重偏差ΔＰを式４で求める。
ΔＰ＝Ｐ−Ｐ１（式４）
次に、荷重偏差ΔＰによる出側板厚偏差Δｈは、図１０より、式５で求め、
Δｈ＝（１／Ｍ）×ΔＰ（式５）
出側板厚偏差Δｈを設定板厚ｈ１からの割合Δｅ（パーセント）に変換する。
Δｅ＝（１００／ｈ１）×Δｈ（式６）
そして、板厚偏差の割合Δｅが０となるように、ＰＩＤ制御器で、前段圧延機２の速度を修正する。ここで、式５と式６の変換は、単にスケール調整を行っているだけであり、本質的ではなく、ＰＩＤ制御器のゲインに含めてしまっても構わない。
このように制御を行うことで、制御対象圧延機１の圧延荷重Ｐが設定荷重Ｐ１に一定に制御され、塑性曲線の傾きを０に近づけることができる。
【００１２】
さて、以上は、ロールに偏りがない理想的なケースであるが、ロール偏芯が存在する場合には、設定ロールギャップが一定であったとしても、実際のロールギャップはロールの回転に従って変動してしまう。その際には、圧延開始前に、キスロール状態でロールを回転させ、圧延荷重の変動とロール回転角度との関係を予め求め、ロールギャップを一定とするように、ロールの回転角度に従って、設定ロールギャップを変更すれば良い。
【００１３】
また、圧延機のミル剛性係数Ｍの精度が悪いときには、設定荷重Ｐ１に圧延荷重Ｐを制御しても、出側板厚に偏差が残ることがある。この場合には、制御対象圧延機１の出側に板厚計を設置し、図１１のように、従来の張力ＡＧＣと組合わせて、用いることで、偏差を０にすることができる。図１１において、点線の部分は、張力ＡＧＣと本発明の板厚制御との非干渉項であり、制御し過ぎを抑える効果がある。
【００１４】
今までは、前段圧延機２もしくは巻き戻しリールの速度を調整することで、圧延荷重を制御した例を説明したが、これ以外にもロールギャップを修正せずに、圧延荷重を制御できれば同様の効果を発揮する。例えば、図１２のように、前段圧延機２と制御対象圧延機１の間にルーパ５を設置して、ルーパ高さを調整することで、制御対象圧延機１の圧延荷重を制御しても良い。同様に、前段圧延機２もしくは巻き戻しリールの速度を固定し、制御対象圧延機１のロール速度を調整しても良い。
【００１５】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、本発明では、板厚を制御するに当たり、張力ＡＧＣのように、制御対象圧延機１から出側板速度計までの遅れがないため、制御性能が高く、高い周波数の外乱に対しても有効に作用する。また、ロールギャップを変更しないため、板形状の乱れも少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を連続スタンド式圧延機に適用したときの実施の形態を示す図。
【図２】板厚制御に際し従来用いられていたゲージメータＡＧＣ方式の説明図。
【図３】板厚制御に際し従来用いられていたＭＭＣ方式の説明図。
【図４】板厚制御に際し従来用いられていた張力ＡＧＣ方式の説明図。
【図５】ゲージメータＡＧＣ方式における圧延荷重、ロールギャップ、入側板厚、出側板厚の関係を示す図。
【図６】ＭＭＣ方式における圧延荷重、ロールギャップ、入側板厚、出側板厚の関係を示す図。
【図７】張力ＡＧＣ方式における圧延荷重、ロールギャップ、入側板厚、出側板厚の関係を示す図。
【図８】本発明における方式における圧延荷重、ロールギャップ、入側板厚、出側板厚の関係を示す図。
【図９】本発明を連続スタンド式圧延機に適用し、荷重制御器をＰＩＤ制御で行った場合の構成図。
【図１０】図９により行った制御における圧延荷重、ロールギャップ、入側板厚、出側板厚の関係を示す図。
【図１１】本発明の他の構成例を示す図。
【図１２】本発明の更に別の構成例を示す図。
【符号の説明】
１・・・制御対象圧延機
２・・・前段圧延機
３・・・荷重制御器
４・・・板厚計
５・・・ルーパ

Claims

少なくとも圧延機の圧延荷重を検出する荷重検出手段と、圧延機の板張力を変更する張力変更手段を有する圧延機において、検出された圧延荷重と設定荷重とを入力とし、圧延荷重が設定荷重と等しくなるように、圧延機の板張力を修正する荷重制御器を有することを特徴とする圧延機の板厚制御装置。
前記張力変更手段が前段圧延機のロール速度を変更するものであることを特徴とする請求項１記載の圧延機の板厚延制御装置。
前記張力変更手段が巻き戻しリールのロール速度を変更するものであることを特徴とする請求項１記載の圧延機の板厚延制御装置。
前記張力変更手段がルーパであることを特徴とする請求項１記載の圧延機の板厚延制御装置。
前記張力変更手段が制御対象圧延機のロール速度を変更するものであることを特徴とする請求項１記載の圧延機の板厚延制御装置。