JP3241585B2 - 板厚制御装置 - Google Patents
板厚制御装置Info
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- JP3241585B2 JP3241585B2 JP07036496A JP7036496A JP3241585B2 JP 3241585 B2 JP3241585 B2 JP 3241585B2 JP 07036496 A JP07036496 A JP 07036496A JP 7036496 A JP7036496 A JP 7036496A JP 3241585 B2 JP3241585 B2 JP 3241585B2
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧延機を使用した
熱間圧延等における圧延材の板厚制御であって、圧延後
の板厚に基づきフィードバック制御を行う板厚制御装置
に関するものである。
熱間圧延等における圧延材の板厚制御であって、圧延後
の板厚に基づきフィードバック制御を行う板厚制御装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】圧延材の圧延における板厚制御は、厚さ
計による圧延後の板厚検出を行いながら、圧延機の圧下
量等を調整してロール開度を制御するフィードバック制
御が一般的であるが、この制御では板厚検出部と圧延操
作部との間の遅れが避けられない。その対策として、ロ
ール開度、圧延荷重及びミル剛性定数からロール間隙を
出た直後の板厚を演算により求めるゲージメータ方式、
即ち、圧延機自体をいわば厚さ計として板厚検出を行い
板厚の制御を行うBISRA制御を併用することが主流
となっている。
計による圧延後の板厚検出を行いながら、圧延機の圧下
量等を調整してロール開度を制御するフィードバック制
御が一般的であるが、この制御では板厚検出部と圧延操
作部との間の遅れが避けられない。その対策として、ロ
ール開度、圧延荷重及びミル剛性定数からロール間隙を
出た直後の板厚を演算により求めるゲージメータ方式、
即ち、圧延機自体をいわば厚さ計として板厚検出を行い
板厚の制御を行うBISRA制御を併用することが主流
となっている。
【0003】即ち、下記モデル式からゲージメータ板厚
Hを演算し、そのゲージメータ板厚Hが目標板厚h0 と
なるように圧下量等を調整してロール開度Sを制御す
る。 H= S + (F/K) ・・・(1) ここで、Fは圧延荷重であり、Kはミル剛性荷重であ
り、(F/K)は、圧下の際のロール剛性に基づくロー
ル開度の変化を補正する項である。
Hを演算し、そのゲージメータ板厚Hが目標板厚h0 と
なるように圧下量等を調整してロール開度Sを制御す
る。 H= S + (F/K) ・・・(1) ここで、Fは圧延荷重であり、Kはミル剛性荷重であ
り、(F/K)は、圧下の際のロール剛性に基づくロー
ル開度の変化を補正する項である。
【0004】このとき、上記ミル剛性定数Kは、実測は
現実問題不可能であり、モデル式又は実験値から求めら
れるものである。このため、このミル剛性定数Kの精度
により板厚精度に影響が出る。そこで、図2に示すよう
に、圧延後の圧延材51の板厚を厚さ計50により測定
し、その実測の板厚と目標板厚との板厚偏差により上記
ゲージメータ板厚を補正するフィードバック制御が行わ
れる。
現実問題不可能であり、モデル式又は実験値から求めら
れるものである。このため、このミル剛性定数Kの精度
により板厚精度に影響が出る。そこで、図2に示すよう
に、圧延後の圧延材51の板厚を厚さ計50により測定
し、その実測の板厚と目標板厚との板厚偏差により上記
ゲージメータ板厚を補正するフィードバック制御が行わ
れる。
【0005】なお、図2中、52は圧延機でありロール
間のロール開度を調整することによって圧延材51の板
厚を調整可能となっている。また、53は、油圧シリン
ダであり、圧延機52のロール間のロール開度を調整す
るものである。なお、図2中ではBISRA制御系は省
略されている。
間のロール開度を調整することによって圧延材51の板
厚を調整可能となっている。また、53は、油圧シリン
ダであり、圧延機52のロール間のロール開度を調整す
るものである。なお、図2中ではBISRA制御系は省
略されている。
【0006】上記制御をさらに述べると、目標板厚をh
0 とし、上記ゲージメータ板厚の演算に使用されるミル
剛性定数をK0 とすると、上記BISRA制御では、上
記(1)式から、下式となるようにロール開度Sの制御
が行われる。
0 とし、上記ゲージメータ板厚の演算に使用されるミル
剛性定数をK0 とすると、上記BISRA制御では、上
記(1)式から、下式となるようにロール開度Sの制御
が行われる。
【0007】S= h0 −(F/K0 ) ・・・(2) しかし、上記ミル剛性定数K0 には誤差が含まれている
ために、圧延機51出側での実際の板厚をhとすると、
Δh=(h−h0 )の誤差が生じているため、この板厚
偏差Δhにより現在のゲージメータ板厚Hを補正して、
下式となるように、ロール開度Sの制御が行われる。
ために、圧延機51出側での実際の板厚をhとすると、
Δh=(h−h0 )の誤差が生じているため、この板厚
偏差Δhにより現在のゲージメータ板厚Hを補正して、
下式となるように、ロール開度Sの制御が行われる。
【0008】S=(H+Δh)−(F/K0 )
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の板厚制御では、上記ミル剛性定数K0 の誤
差により、ゲージ板厚Hの補正で行う板厚偏差Δhに誤
差分が含まれており、その誤差分だけ整定時間に遅れが
生じるという問題がある。
ような従来の板厚制御では、上記ミル剛性定数K0 の誤
差により、ゲージ板厚Hの補正で行う板厚偏差Δhに誤
差分が含まれており、その誤差分だけ整定時間に遅れが
生じるという問題がある。
【0010】次に、その理由について説明する。上記従
来の板厚制御におけるフィードバック制御では、実測板
厚hと目標板厚h0 との板厚偏差を制御量として用いて
いる。
来の板厚制御におけるフィードバック制御では、実測板
厚hと目標板厚h0 との板厚偏差を制御量として用いて
いる。
【0011】この板厚偏差Δh′は、下記式で表され
る。 Δh′=実測板厚−目標板厚 ={S+(F/K)} − {S0 +(F0 /K0 )} =(S−S0 )+{(F/K)−(F0 /K0 )} = dS +{(F/K)−(F/K0 )}+dF/K0 ・・・(3) ここで、 S :圧延時の実ロール開度 F :圧延時の実荷重 K :真のミル剛性定数 S0 :目標板厚より算出されたロール開度目標値 F0 :モデル式より算出された基準圧延荷重 K0 :モデル式より算出されたミル剛性定数 dS=S−S0 dF=F−F0 である。
る。 Δh′=実測板厚−目標板厚 ={S+(F/K)} − {S0 +(F0 /K0 )} =(S−S0 )+{(F/K)−(F0 /K0 )} = dS +{(F/K)−(F/K0 )}+dF/K0 ・・・(3) ここで、 S :圧延時の実ロール開度 F :圧延時の実荷重 K :真のミル剛性定数 S0 :目標板厚より算出されたロール開度目標値 F0 :モデル式より算出された基準圧延荷重 K0 :モデル式より算出されたミル剛性定数 dS=S−S0 dF=F−F0 である。
【0012】しかし、上記BISRA制御においては、
下式となるべく制御を実施している。 h0 =S +(F/K0 ) ・・・(4) 即ち、ロール開度として、モデル式から目標板厚となる
ように求めた上記ロール開度目標値S0 ではなく、操作
すべきロール開度Sを下記式により演算している。
下式となるべく制御を実施している。 h0 =S +(F/K0 ) ・・・(4) 即ち、ロール開度として、モデル式から目標板厚となる
ように求めた上記ロール開度目標値S0 ではなく、操作
すべきロール開度Sを下記式により演算している。
【0013】S= h0 −(F/K0 ) また、実際の板厚hは、下記式で表される。 h=S+(F/K) ・・・(5) ここで、上記のようにS= h0 −(F/K0 )である
から、 h={h0 −(F/K0 )}+ (F/K) = h0 +{(F/K)− (F/K0 )}・・・(5) となり、−{(F/K)− (F/K0 )}だけの誤差
が発生する。
から、 h={h0 −(F/K0 )}+ (F/K) = h0 +{(F/K)− (F/K0 )}・・・(5) となり、−{(F/K)− (F/K0 )}だけの誤差
が発生する。
【0014】ここで、上記(3)式をフィードバックに
よる補正項として上記(5)式から引くと、 h0 +{(F/K)− (F/K0 )} −{dS +{(F/K)−(F/K0 )}+dF/K0 } = h0 −(dS+dF/K0 ) となる。
よる補正項として上記(5)式から引くと、 h0 +{(F/K)− (F/K0 )} −{dS +{(F/K)−(F/K0 )}+dF/K0 } = h0 −(dS+dF/K0 ) となる。
【0015】このため、上記実測板厚による上記制御は
フィードバック制御であるので最終的には板厚は目標板
厚h0 に整定するが、上記(dS +dF/K0 )の誤
差分だけ整定時間が遅れるという問題がある。
フィードバック制御であるので最終的には板厚は目標板
厚h0 に整定するが、上記(dS +dF/K0 )の誤
差分だけ整定時間が遅れるという問題がある。
【0016】本発明は、上記のような問題点に着目して
なされたもので、上記整定時間を短縮させて板厚精度の
向上が可能な板厚制御装置を提供することを課題とした
ものである。
なされたもので、上記整定時間を短縮させて板厚精度の
向上が可能な板厚制御装置を提供することを課題とした
ものである。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の板厚制御装置は、圧延機出側での板厚が目
標板厚となるようにゲージメータ板厚に基づき圧延機の
ロール開度を制御するロール開度制御手段と、圧延機出
側で実測した圧延材の実測板厚と目標板厚との板厚偏差
に基づいて上記ゲージメータ板厚を補正する板厚補正手
段とを備える板厚制御装置において、予め目標板厚から
求めたロール開度目標値と実際のロール開度との偏差で
ある開度補正値、及び、予め目標板厚から求めた基準圧
延荷重と実際の圧延荷重との荷重偏差及び上記圧延機の
基準ミル剛性定数に基づき、上記板厚偏差を補正する板
厚偏差補正手段を備えることを特徴としている。
に、本発明の板厚制御装置は、圧延機出側での板厚が目
標板厚となるようにゲージメータ板厚に基づき圧延機の
ロール開度を制御するロール開度制御手段と、圧延機出
側で実測した圧延材の実測板厚と目標板厚との板厚偏差
に基づいて上記ゲージメータ板厚を補正する板厚補正手
段とを備える板厚制御装置において、予め目標板厚から
求めたロール開度目標値と実際のロール開度との偏差で
ある開度補正値、及び、予め目標板厚から求めた基準圧
延荷重と実際の圧延荷重との荷重偏差及び上記圧延機の
基準ミル剛性定数に基づき、上記板厚偏差を補正する板
厚偏差補正手段を備えることを特徴としている。
【0018】ここで、上記ロール開度目標値及び基準圧
延荷重は、ゲージメータ板厚を演算する演算式及びその
演算式のためのモデルから予め求められる値である。そ
して、本発明においては、板厚偏差補正手段により、上
述の(dS +dF/K0 )の対応する誤差分を求め、
その誤差分だけ従来の板厚偏差を補正する。これによ
り、板厚制御の精度が向上する。
延荷重は、ゲージメータ板厚を演算する演算式及びその
演算式のためのモデルから予め求められる値である。そ
して、本発明においては、板厚偏差補正手段により、上
述の(dS +dF/K0 )の対応する誤差分を求め、
その誤差分だけ従来の板厚偏差を補正する。これによ
り、板厚制御の精度が向上する。
【0019】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて説明する。まず構成を説明すると、図
1に示すように、圧延機1として4ロール圧延機が例示
され、その上下に対向する一対のワークロール1aによ
り、圧延材2が圧延されるようになっている。図中、1
bはバックアップロールである。
て図面に基づいて説明する。まず構成を説明すると、図
1に示すように、圧延機1として4ロール圧延機が例示
され、その上下に対向する一対のワークロール1aによ
り、圧延材2が圧延されるようになっている。図中、1
bはバックアップロールである。
【0020】上記一対のワークロール1a間のロール開
度Sは、圧下スクリュー3及び油圧シリンダ4を駆動す
ることで実施可能となっている。ここで、一般的には、
上記圧下スクリュー3はストローク量は大きいが移動速
度が遅く、また、油圧シリンダ4はストローク量は小さ
いが移動速度が速い。このため、ロール開度Sの初期設
定は、主に上記圧下スクリュー3によって行われ、操業
開始後のロール開度Sの調整、つまり板厚制御は、油圧
シリンダ4を駆動することによって行われる。
度Sは、圧下スクリュー3及び油圧シリンダ4を駆動す
ることで実施可能となっている。ここで、一般的には、
上記圧下スクリュー3はストローク量は大きいが移動速
度が遅く、また、油圧シリンダ4はストローク量は小さ
いが移動速度が速い。このため、ロール開度Sの初期設
定は、主に上記圧下スクリュー3によって行われ、操業
開始後のロール開度Sの調整、つまり板厚制御は、油圧
シリンダ4を駆動することによって行われる。
【0021】その油圧シリンダ4は、コントローラ5か
らの駆動指令によって駆動されて、上記ロール開度Sを
調整するようになっている。また、上記圧延機1にはロ
ードセル等からなる荷重計6が設置されている。この荷
重計6は、ロールに負荷された圧延荷重Fを測定し、そ
の荷重に応じた荷重信号を後述のコントローラ5及び誤
差修正項演算器7に供給可能となっている。
らの駆動指令によって駆動されて、上記ロール開度Sを
調整するようになっている。また、上記圧延機1にはロ
ードセル等からなる荷重計6が設置されている。この荷
重計6は、ロールに負荷された圧延荷重Fを測定し、そ
の荷重に応じた荷重信号を後述のコントローラ5及び誤
差修正項演算器7に供給可能となっている。
【0022】また、位置検出センサ8,9によって、シ
リンダ位置及び圧下スクリュー位置が検出され、検出さ
れたシリンダ位置及び圧下スクリュー位置の各位置信号
がロールギャップ演算器10に供給可能となっている。
リンダ位置及び圧下スクリュー位置が検出され、検出さ
れたシリンダ位置及び圧下スクリュー位置の各位置信号
がロールギャップ演算器10に供給可能となっている。
【0023】ロールギャップ演算器10は、入力した二
つの位置信号から現在のロール開度を演算し、そのロー
ル開度信号を誤差修正項演算器7及びコントローラ5に
供給可能となっている。
つの位置信号から現在のロール開度を演算し、そのロー
ル開度信号を誤差修正項演算器7及びコントローラ5に
供給可能となっている。
【0024】上記誤差修正項演算器7は、予め設定器1
1から、目標板厚h0 から算出されたロール開度目標値
S0 、モデル式から算出された基準圧延荷重F0 、及び
モデル式や実験式等から算出された圧延機1の基準ミル
剛性定数K0 が供給される。そして、当該誤差修正項演
算器7は、下記のようにして板厚偏差Δhの補正値dM
を算出し、その補正値dMを第1加算器13に供給可能
となっている。ここで、上記誤差修正項演算器7及び第
1加算器13によって、板厚偏差補正手段が構成され
る。
1から、目標板厚h0 から算出されたロール開度目標値
S0 、モデル式から算出された基準圧延荷重F0 、及び
モデル式や実験式等から算出された圧延機1の基準ミル
剛性定数K0 が供給される。そして、当該誤差修正項演
算器7は、下記のようにして板厚偏差Δhの補正値dM
を算出し、その補正値dMを第1加算器13に供給可能
となっている。ここで、上記誤差修正項演算器7及び第
1加算器13によって、板厚偏差補正手段が構成され
る。
【0025】上記誤差修正項演算器7における補正値d
Mの算出は、次のようにして行われる。まず、ロールギ
ャップ演算器10から供給された実際のロール開度Sと
上記ロール開度目標値S0 との差から開度補正値dSを
求める。
Mの算出は、次のようにして行われる。まず、ロールギ
ャップ演算器10から供給された実際のロール開度Sと
上記ロール開度目標値S0 との差から開度補正値dSを
求める。
【0026】次に、荷重計6からの実際の圧延荷重Fと
上記基準圧延荷重F0 との荷重偏差dFを求め、次い
で、その荷重偏差dFを基準ミル剛性定数K0 で除し
て、荷重伸び量補正値(dF/K0 )を算出する。
上記基準圧延荷重F0 との荷重偏差dFを求め、次い
で、その荷重偏差dFを基準ミル剛性定数K0 で除し
て、荷重伸び量補正値(dF/K0 )を算出する。
【0027】次に、上記開度補正値dSと荷重伸び量補
正値(dF/K0 )とを加算して補正値dMを求める。
即ち、上記誤差修正項演算器7では、dM = dS
+ (dF/K0 )を算出する。
正値(dF/K0 )とを加算して補正値dMを求める。
即ち、上記誤差修正項演算器7では、dM = dS
+ (dF/K0 )を算出する。
【0028】また、圧延機1の出側には厚さ計12が設
置されている。その厚さ計12は、圧延後の圧延材2の
板厚hを測定し、その板厚信号を第2加算器14に供給
可能となっている。
置されている。その厚さ計12は、圧延後の圧延材2の
板厚hを測定し、その板厚信号を第2加算器14に供給
可能となっている。
【0029】また、第1加算器13は、目標板厚h0 か
ら上記補正値dMを減算して第2加算器14に供給可能
となっている。第2加算器14は、上記第1加算器13
からの補正後の目標板厚h0 から厚さ計12からの実測
の板厚hを減算して板厚偏差Δhを算出して、PID制
御器15に供給している。
ら上記補正値dMを減算して第2加算器14に供給可能
となっている。第2加算器14は、上記第1加算器13
からの補正後の目標板厚h0 から厚さ計12からの実測
の板厚hを減算して板厚偏差Δhを算出して、PID制
御器15に供給している。
【0030】PID制御器15は、上記入力した板厚偏
差Δhに基づいて板厚修正量を算出し、第3加算器16
を介してコントローラ5に供給可能となっている。ここ
で、上記厚さ計12、第2加算器14及びPID制御器
15によって、板厚補正手段が構成されている。
差Δhに基づいて板厚修正量を算出し、第3加算器16
を介してコントローラ5に供給可能となっている。ここ
で、上記厚さ計12、第2加算器14及びPID制御器
15によって、板厚補正手段が構成されている。
【0031】上記コントローラ5は、ロール開度制御手
段を備え、ゲージメータ板厚が、PID制御器15を介
して供給された補正後の目標板厚h0 となるロール開度
Sを下式により演算し、その演算したロール開度Sとな
る駆動量を油圧シリンダ4の図示しない駆動装置に供給
可能となっている。
段を備え、ゲージメータ板厚が、PID制御器15を介
して供給された補正後の目標板厚h0 となるロール開度
Sを下式により演算し、その演算したロール開度Sとな
る駆動量を油圧シリンダ4の図示しない駆動装置に供給
可能となっている。
【0032】S= H − (F/K0 ) ここで、上記第3加算器16は、実際のシリンダ位置を
フィードバックすることで、油圧シリンダ4の位置制御
の精度を向上させるものである。
フィードバックすることで、油圧シリンダ4の位置制御
の精度を向上させるものである。
【0033】次に、上記装置における板厚制御の動作や
作用などについて説明する。上記のような装置では、コ
ントローラ5において、荷重計6からの圧延荷重信号及
びロールギャップからのロール開度信号により、上述の
式に基づいて、目標板厚h0 となる制御すべきロール開
度Sを演算し、油圧シリンダ4を介して実際のロール開
度を調整する。
作用などについて説明する。上記のような装置では、コ
ントローラ5において、荷重計6からの圧延荷重信号及
びロールギャップからのロール開度信号により、上述の
式に基づいて、目標板厚h0 となる制御すべきロール開
度Sを演算し、油圧シリンダ4を介して実際のロール開
度を調整する。
【0034】ここで、上記ゲージメータ板厚を演算する
ためのモデル式で使用されるミル剛性定数K0 は、真の
ミル剛性定数Kとの間に誤差を持っているために、圧延
後の板厚に板厚変動が生じる。このため、荷重計6によ
って圧延後の板厚hを測定し、第2加算器14及びPI
D制御器15によって、コントローラ5に供給する目標
板厚h0 を補正して上記板厚変動を抑えるようにフィー
ドバック制御を行っている。
ためのモデル式で使用されるミル剛性定数K0 は、真の
ミル剛性定数Kとの間に誤差を持っているために、圧延
後の板厚に板厚変動が生じる。このため、荷重計6によ
って圧延後の板厚hを測定し、第2加算器14及びPI
D制御器15によって、コントローラ5に供給する目標
板厚h0 を補正して上記板厚変動を抑えるようにフィー
ドバック制御を行っている。
【0035】このとき、前述したように、上記板厚偏差
による補正だけでは、補正にdM=dS + (dF/
K0 )だけの誤差を持っているが、本実施の形態では、
第1加算器13によって、誤差修正項演算器7が算出し
たdMで目標板厚h0 を補正する。
による補正だけでは、補正にdM=dS + (dF/
K0 )だけの誤差を持っているが、本実施の形態では、
第1加算器13によって、誤差修正項演算器7が算出し
たdMで目標板厚h0 を補正する。
【0036】これによって、板厚偏差Δhの誤差分が常
に補正されることで、要求される真の板厚偏差量がPI
D制御器15、さらにはコントローラ5に供給され、当
該誤差分の補正だけ整定時間が早くなり、制御の速応性
が向上する。即ち、板厚に変動が生じてもその収束が従
来よりも早くなる。
に補正されることで、要求される真の板厚偏差量がPI
D制御器15、さらにはコントローラ5に供給され、当
該誤差分の補正だけ整定時間が早くなり、制御の速応性
が向上する。即ち、板厚に変動が生じてもその収束が従
来よりも早くなる。
【0037】なお、上記誤差補正の為の第1加算器13
は、実際の板厚hによる補正を行う第2加算器14より
も前に作動する構成で説明しているが、第2加算器14
による実際の板厚hの補正を行った後に、第1加算器1
3による補正が作動するように構成してもよい。
は、実際の板厚hによる補正を行う第2加算器14より
も前に作動する構成で説明しているが、第2加算器14
による実際の板厚hの補正を行った後に、第1加算器1
3による補正が作動するように構成してもよい。
【0038】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の板厚
制御装置においては、ゲージメータ板厚でロール開度を
制御して板厚を調整する際に、目標板厚と実測板厚との
板厚偏差の誤差分の補正を行うことで、板厚偏差による
フィードバック制御の精度が向上する。即ち、板厚変動
に対する整定時間が速くなり、板厚変動の収束が速くな
るという効果がある。
制御装置においては、ゲージメータ板厚でロール開度を
制御して板厚を調整する際に、目標板厚と実測板厚との
板厚偏差の誤差分の補正を行うことで、板厚偏差による
フィードバック制御の精度が向上する。即ち、板厚変動
に対する整定時間が速くなり、板厚変動の収束が速くな
るという効果がある。
【図1】本発明の実施の形態に係る板厚制御の概略構成
を示す図である。
を示す図である。
【図2】従来の板厚制御の概略構成を示す図である。
1 圧延機 2 圧延材 4 油圧シリンダ 5 コントローラ 6 荷重計 7 誤差修正項演算器 10 ロールギャップ演算器 12 厚さ計 13 第1加算器 14 第2加算器 S 圧延時の実ロール開度 F 圧延時の実荷重 K 真のミル剛性定数 S0 目標板厚より算出されたロール開度目標値 F0 モデル式より算出された基準圧延荷重 K0 モデル式より算出されたミル剛性定数 h 圧延後の板厚 h0 目標板厚 Δh 板厚偏差
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21B 37/18
Claims (1)
- 【請求項1】 圧延機出側での板厚が目標板厚となるよ
うにゲージメータ板厚に基づき圧延機のロール開度を制
御するロール開度制御手段と、圧延機出側で実測した圧
延材の実測板厚と目標板厚との板厚偏差に基づいて上記
ゲージメータ板厚を補正する板厚補正手段とを備える板
厚制御装置において、 予め目標板厚から求めたロール開度目標値と実際のロー
ル開度との偏差である開度補正値、及び、予め目標板厚
から求めた基準圧延荷重と実際の圧延荷重との荷重偏差
及び上記圧延機の基準ミル剛性定数に基づき、上記板厚
偏差を補正する板厚偏差補正手段を備えることを特徴と
する板厚制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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