JP5627553B2 - 圧延機の動特性を考慮した板厚制御方法 - Google Patents
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Description
圧延装置は板厚を制御するための板厚制御部を有しており、この板厚制御部では、自動板厚制御(AGC)として、フィードフォワードAGC、BISRA−AGC、及びモニタAGCや絶対値AGCが採用されている。
特許文献1に開示の圧延機の板厚制御方法は、ロールギャップオフセット量とミル定数とを含むゲージメータ式を用いて圧延材の板厚を制御する際に、前回圧延時のロールギャップオフセット量とミル定数とを、同圧延時に測定した実測データに基づいて推定し、推定した前回圧延時のロールギャップオフセット量とミル定数とを、前回と次回の圧延条件を考慮して修正し、修正したロールギャップオフセット量とミル定数とを、次回圧延時の板厚制御に適用することを特徴とする技術である。
しかし、特許文献1に記載の板厚制御方法は、圧延機の動特性を考慮していないため、計測された圧延荷重は、圧延機の動特性に起因する誤差を含んでしまう。この誤差を含んだ圧延荷重によって、ゲージメータ式を用いるBISRA−AGCは正確な板厚推定値を出力できなくなり、ひいては正確な板厚制御ができなくなるという問題がある。
本発明の板厚制御方法は、圧延材を圧延する圧延機のロールギャップを制御する板厚制御方法において、前記圧延機の動特性を考慮しつつゲージメータ式を満足する圧延荷重変動値ΔP’を算出し、算出された動特性圧延荷重変動値ΔP’を用いて、ロールギャップの修正量ΔSを求め、得られたロールギャップの修正量ΔSを前記圧延機に適用するものであって、前記ゲージメータ式を満足する圧延荷重変動値ΔP’は、下式で算出されることを特徴とする。
また、本発明にかかる圧延機の板厚制御方法の最も好ましい他の形態は、圧延材を圧延する圧延機のロールギャップを制御する板厚制御方法において、前記圧延機での圧延荷重に関する伝達関数Np(s)と、ギャップ変化量に関する伝達関数Ns(s)とからゲージメータ式を満足する圧延荷重変動値ΔP’を算出し、算出された動特性圧延荷重変動値ΔP’を用いて、ロールギャップの修正量を求め、得られたロールギャップの修正量を前記圧延機に適用するものであって、前記ゲージメータ式を満足する圧延荷重変動値ΔP’は、「ΔP'=Np(s)・ΔP+Ns(s)・ΔS」で算出されることを特徴とする。
但し、Np(s)は、圧延荷重の変動値ΔPに関する伝達関数、Ns(s)は、ギャップ変化量ΔSの速度に関する伝達関数である。
図1を参照して、厚鋼板等の圧延材を圧延する圧延装置1は、その上流側に圧延材2を加熱する加熱炉3を有し、加熱炉3の下流側には、圧延材2の粗圧延を行う粗圧延機4が備えられている。粗圧延機4の下流側には、仕上げ圧延を行う仕上げ圧延機5が備えられている。加熱炉3で加熱されたスラブは、粗圧延機4や仕上げ圧延機5で複数回(複数パス)圧延されて、製品の厚鋼板となる。
さらに、圧延機5には、ワークロール6,6の間隙長(以下、ロールギャップ量Sと呼ぶ)を調整する油圧駆動の圧下装置が備えられている。圧下装置は、例えば油圧シリンダ8と、油圧シリンダ8を制御してワークロール6の圧下位置を調整する油圧圧下位置制御部9とを有している。
また、ロールチョック10と圧延機5のフレーム11の間には、油圧シリンダ8に沿ってフレーム11からロールチョック10までの距離を測定するリニアゲージ13が設けられており、このリニアゲージ13で測定した距離から、ロールギャップ量S乃至はロールギャップ量の変化量ΔSが得られる。
圧延機5には、ロードセル12が計測した圧延荷重Pと板厚計14が計測した出側板厚とを受けて、圧延材2の出側板厚が所定のものとなるように油圧圧下位置制御部9を制御する板厚制御部15が設けられている。この板厚制御部15はプロコンやPLCから構成されており、内部には、後述するAGC制御系やベンダ制御系などがプログラムの形で組み込まれている。
BISRA−AGCは、ゲージメータ式を用いたAGC(ゲージメータAGC)の一種であり、圧延機5の弾性や圧延材2の変形抵抗を考慮した上で、圧延機5の出側板厚を求めるものであって、例えば、ロードセル12が計測した圧延荷重Pを基にミル定数などを考慮して出側板厚を推定し、その値を基に圧延機5の制御を行うものである。
まず、図6を参照しつつ、本実施形態による圧延機5を従来の板厚制御方法によって制御した際に生じる問題点について、説明する。
ロードセル12で計測された圧延荷重Pは、この圧延機5の動特性の影響を受けて誤差を含んでしまう。このような誤差を含んだ圧延荷重Pによっては、式(1)に示すゲージメータ式は、誤差を含んだ圧延荷重Pの変動量である圧延荷重変動値ΔPについては正確に成り立たなくなる。
また、ゲージメータ式に基づくゲージメータ板厚Δhgが、広く板圧延の制御で使用されている。しかし、ゲージメータ式を満たさない圧延荷重変動値ΔPを用いると、式(2)に示すように、ゲージメータ板厚Δhgは、真の板厚Δhとは一致しない。
上述のような従来の板厚制御方法での問題点を解消すべく、圧延機5に動特性が存在する状態で、式(4)に示すようにゲージメータ式を満足させる動特性圧延荷重変動値ΔP’について説明する。
この動特性圧延荷重変動値ΔP’は、式(5)に示すように、ΔP及びΔSの各項に伝達関数を有する式で与えられる。なお、式(5)の導出の詳細は、本明細書の最後にて説明する([式(5)の導出に関して]を参照)。
図3及び図4を参照しつつ、このような動特性圧延荷重変動値ΔP’を用いてゲージメータ板厚などを求め、BISRA−AGCを実行したときの制御結果について、説明する。
図4は、式(5)の動特性圧延荷重変動値ΔP’を使用してゲージメータ板厚等を求め、BISRA−AGCの制御ゲインαbを0.75としてBISRA−AGCを実行したときの結果である。
また、図3(b)では、安定余裕が非常に小さいのに対して、動特性圧延荷重変動値ΔP’を使用した図4(b)では安定余裕が大きく、非常に安定した制御が実現されている。
[変形例]
ところで、式(5)では、ハウジングのバネ定数Kyやハウジングの弾性変形に対する等価質量Myなどの物理パラメータから伝達関数の係数を与えているが、パラメータ同定の手法を用いて、各係数及び係数の次数を決定しても良い。
また、伝達関数の次数もAIC(赤池情報量基準)などを用いることにより決定することができる。このように、次数と係数を同定して得られた圧延荷重変動値ΔPに関する伝達関数Np(s)と、ギャップ変化量ΔSの速度に関する伝達関数Ns(s)とから、式(5)の代わりに、式(9)によって動特性圧延荷重変動値ΔP’を与えてもよい。
式(10)によれば、油圧圧下系の遅れ時間Tyを補償し圧延制御の応答性を高めることができる。
なお、以上示した如く、圧延機の動特性を考慮しつつゲージメータ式を満足する圧延荷重変動値ΔP’を算出し、算出された動特性圧延荷重変動値ΔP’を用いて、ロールギャップの修正量ΔSを求め、得られたロールギャップの修正量ΔSを圧延機に適用するといった本願発明に係る圧延機の板厚制御方法を用いることで、圧延材の板厚を目標値に確実に近づけることが可能となる。
[式(5)の導出に関して]
上述した発明で用いる式(5)の導出に関し、以下にその詳細を述べることにする。
図6、図7を参照しつつ、式(5)の導出について説明する。図7は、左右対称の圧延機5の右側又は左側におけるマス−バネ−ダンパ系のモデルを示しており、当該モデルは、ロールの質量M、ロールに加わる荷重P1〜P3、板厚h、及び、油圧シリンダX0、上ロール重心位置X1、圧延材上面の変位量X2、圧延材下面の変位量X3、下ロール重心位置X4で構築されている。このモデルを基に、式(5)を導出する。
2 圧延材
3 加熱炉
4 粗圧延機
5 仕上げ圧延機
6 ワークロール
7 バックアップロール
8 油圧シリンダ
9 油圧圧下位置制御部
10 ロールチョック
11 フレーム
12 ロードセル
13 リニアゲージ
14 板厚計
15 板厚制御部
Claims (2)
- 圧延材を圧延する圧延機のロールギャップを制御する板厚制御方法において、
前記圧延機の動特性を考慮しつつゲージメータ式を満足する圧延荷重変動値ΔP’を算出し、算出された動特性圧延荷重変動値ΔP’を用いて、ロールギャップの修正量ΔSを求め、得られたロールギャップの修正量ΔSを前記圧延機に適用するものであって、
前記ゲージメータ式を満足する圧延荷重変動値ΔP’は、下式で算出されることを特徴とする圧延機の板厚制御方法。
- 圧延材を圧延する圧延機のロールギャップを制御する板厚制御方法において、
前記圧延機での圧延荷重に関する伝達関数Np(s)と、ギャップ変化量に関する伝達関数Ns(s)とからゲージメータ式を満足する圧延荷重変動値ΔP’を算出し、算出された動特性圧延荷重変動値ΔP’を用いて、ロールギャップの修正量を求め、得られたロールギャップの修正量を前記圧延機に適用するものであって、
前記ゲージメータ式を満足する圧延荷重変動値ΔP’は、下式で算出されることを特徴とする圧延機の板厚制御方法。
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JP2011222010A JP5627553B2 (ja) | 2011-10-06 | 2011-10-06 | 圧延機の動特性を考慮した板厚制御方法 |
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