JPH0722769B2 - 板厚制御装置の自動利得調整方法 - Google Patents

板厚制御装置の自動利得調整方法

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JPH0722769B2
JPH0722769B2 JP2167992A JP16799290A JPH0722769B2 JP H0722769 B2 JPH0722769 B2 JP H0722769B2 JP 2167992 A JP2167992 A JP 2167992A JP 16799290 A JP16799290 A JP 16799290A JP H0722769 B2 JPH0722769 B2 JP H0722769B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/58Roll-force control; Roll-gap control
    • B21B37/66Roll eccentricity compensation systems
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B2261/00Product parameters
    • B21B2261/22Hardness

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

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は、精度の高い板厚制御を可能とする圧延機にお
ける板厚制御装置の自動利得調整方法に関する。
【従来の技術】
従来、一般的な板厚制御方法の1つとしてビスラ(BISR
A)AGC(Automatic Gauge Control)システムがある。
第5図は、ビスラAGCシステムを構成するミル定数M〔t
on/mm〕の圧延機における圧延荷重P〔ton〕、圧下位置
S〔mm〕、入側板厚H〔mm〕及び出側板厚ho〔mm〕の関
係を示す線図である。 上記ビスラAGCでは、第5図に示されるように、例え
ば、圧延機入側の被圧延材の材質(変形抵抗)が変化
し、当該圧延機出側の板厚が変化する場合、出側板厚ho
は次式(1)で与えられる。 ho=S+P/M …(1) 上記ミルの基本式(1)の差分を考えると、次式(2)
が得られる。 Δho=ΔS+ΔP/M …(2) 上記ビスラAGCでは、上記(2)式で表わされる出側板
厚変動Δho=Oとなるように圧下系の制御を行う。即
ち、圧延荷重変動ΔPを検知し、下記(3)式が成立す
るように圧下位置変動ΔSを制御している。ここで、k
は利得である。 ΔS=−k・ΔP/M …(3) 上記(3)式による制御は、例えば、圧延機入側におけ
る被圧延材(素材)の変形抵抗が大きくなったために、
出側における被圧延材の板厚が増大した場合であれば、
それに伴って増大した圧延荷重変動ΔPに基づいて圧下
位置を締め込み、出側板厚変動Δho=Oとすることを目
標として行っている。 従って、上記(3)式による制御が十分に応答可能な圧
延荷重Pの変化にとっては、下記(4)式で表わされる
見かけ上のミル定数Meが極端に大きくなった状態とな
り、この見かけ上のミル定数Meを等価ミル定数として用
いることができる。 Me=M/(1−k) …(4) 一方、上述の制御方式において、圧延機のバックアップ
ロールに偏芯成分が存在すると、該バックアップロール
が1回転する毎に常に圧下位置変動ΔSBが発生すること
になるが、そのときの圧延荷重変動ΔPBは十分に遅い変
動であるため、下記(5)式で表わすことができる。 ΔPB=Me・ΔSB …(5) 上記(5)式を前記(3)式に代入し、更にその結果に
前記(4)式を代入すると、以下のように下記(6)式
が得られる。 ΔS=−k・ΔPB/M =−k・M・ΔSB/M =−k・ΔSB/(1−k) …(6) 従って、上記(6)式から、バックアップロールに偏芯
が存在する場合は、板厚制御装置の利得kを大きくとる
と、制御上大きな外乱となることがわかる。 そこで、従来はこれに対して、上記バックアップロール
の偏芯量を、オンラインやオフラインで測定し、圧下位
置変動ΔSBを圧下装置に逆位相で入力し、バックアップ
ロールの偏芯に起因する圧延荷重変動ΔPBをほとんど0
とする方法がとられていた。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、バックアップロールの偏芯量に対する補
正の精度が不十分であり、その上最近の研究から中間ロ
ールやワークロールの偏芯も前述の板厚制御にとって外
乱となっていることが明らかとなってきた。即ち、バッ
クアップロール、中間ロール、ワークロールの偏芯成分
があるために、ビスラAGCの利得を大きくすることがで
きない状況がでてきた。 このように、従来行っていたバックアップロールの偏芯
量の補正ではとりきれない該バックアップロールの微少
な偏芯や、ワークロール、中間ロールの偏芯が存在する
ときには、単純にビスラAGCの利得を大きくするだけで
は、この各ロールの偏芯量が外乱となるために良好な板
厚精度が得られないという問題があった。 又、この各ロールの偏芯量による外乱を低減させるため
に、ビスラAGCの利得を小さくし過ぎると、入側素材の
板厚変動や硬度変動に起因する出側における板厚変動を
防止できないという問題があった。 本発明は、前記問題点を解決するべくなされたもので、
常に精度の高い板厚制御を可能とする最適なビスラAGC
の利得を得ることができる板厚制御装置の自動利得調整
方法を提供することを課題とする。
【課題を達成するための手段】
本発明は、圧延機の荷重変動を検知し、該荷重変動から
求められる該圧延機出側の板厚変動をゼロとするように
圧下位置をフィードバック制御する板厚制御装置のフィ
ードバックの利得を設定するに際し、上記圧延機出側に
位置する板厚計の出力を周波数解析し、その解折結果か
ら板厚変動の主要因がロール偏芯又は被圧延材の何れで
あるかを判定し、これら両者の板厚変動に及ぼす影響が
略等しくなるように前記フィードバックの利得を設定す
ることにより、前記課題を達成したものである。
【作用及び効果】
本発明においては、圧延機出側の板厚計の出力を周波数
解析することにより、その時点での板厚変動の主要因を
判定し、入側の被圧延材(母板)の材質変動や、板厚変
動による出側板厚変動への影響と、バックアップロー
ル、中間ロール、ワークロール等の当該圧延機ロールの
偏芯に起因する外乱の出側板厚変動への影響とを常に同
程度になるようにすることにより、最適なビスラAGCの
利得(フィードバックの利得)の調整を自動的に行う。 これを具体例を挙げて詳細に説明すると、例えば、母板
の硬度変動が極めて大きい材料を圧延する場合は、出側
板厚変動の周波数解析を行い、第1図に示すその結果か
ら、バックアップロール、中間ロール、ワークロールに
よる板厚変動成分よりもそれ以外の母板の硬度変動等の
周波数成分によるゲージ変動が大きいことを計算機によ
り認識して、母板の硬度変動による成分と、当該圧延機
の前記ロールのいずれかの偏芯成分とが実質上同一とな
るまで、ビスラAGCの利得kを大きくすることにより、
最適なビスラAGCの利得調整ができるようにする。 又、例えば、中間ロールの偏芯量が大きい状態で圧延す
る場合は、第2図の出側板厚変動の周波数解析結果が示
すように、中間ロールの回転周波数成分が板厚変動の主
要因となるが、これを自動的に計算機により認識し、中
間ロール、ワークロール、バックアップロールのいずれ
かの板厚変動成分と、それ以外の硬度変動等による周波
数成分が実質上同一の強度となるまで、ビスラAGCの利
得kを低下させる。これにより当該中間ロール使用中に
おいては、最適なビスラAGCの利得を自動調整すること
が可能となる。 なお、上記周波数解析は、一般に出側板厚変動を高速フ
ーリエ解析(FFT)することによって行われる。又、バ
ックアップロール、中間ロール、及びワークロール等の
圧延ロールの直径は既知であるから、これらのロール径
と圧延速度から各ロールの周波数を算出することができ
る。圧延ロールの周波数以外の周波数で、スペクトラム
強度が極大値を取るものがあれば、これらは被圧延材の
硬度変動等の圧延ロール以外の要因によるものである。 上述の如く、本発明では、圧延機出側の板厚計の出力信
号を周波数解析することによって常に最適なビスラAGC
の利得を自動設定できるようにしたので、圧延機出側の
板厚変動の主要因が、被圧延材(母材)にあるか又はロ
ール偏芯にあるかに応じて、即ち母材の硬度変動の大き
さ、母材の板厚変動の大きさ、又は当該圧延機に実装さ
れているバックアップロール、ワークロール、中間ロー
ルの各偏芯量の何れが上記板厚変動の主要因であるかに
応じて、最も精度の良い板厚制御が可能となる。
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明す
る。 第3図は、本発明の一実施例に適用される圧延機を示す
概略構成図である。 上記圧延機は、被圧延材Sを圧延する上下に対向配置さ
れた一対のワークロール10、10と、該一対のワークロー
ル10、10それぞれの上下位置に隣接する一対のバックア
ップロール12、12を備えた4段ロールスタンドを備えた
圧延機である。下段に位置するバックアップロール12の
下部にはロール圧下位置を調節するための圧下装置14が
設置され、該圧下装置14には圧下信号を出力するビスラ
AGC計算機16が接続されている。 又、上記圧延機の出側には、矢印方向に走行する圧延後
の上記被圧延材Sの板厚を計測するためのX線板厚計18
が配設されており、このX線板厚計18には、該板厚計18
からの入力信号を周波数解析してビスラAGCの利得を算
出し、その結果を前記ビスラAGC計算機16へ出力して利
得の設定を行う周波数解析計算機20が継続されている。
なお、上記X線板厚計18は、被圧延材の上方と下方とに
配置されている一対の計測部18A、18Aを有している。 次に、本実施例の作用を説明する。 まず、前記圧延機において、圧延速度が一定の状態で、
圧延後の被圧延材Sについてそのその板厚を前記X線板
厚計18で計測すると同時に、その時の該板厚計18の出力
信号を前記周波数解析計算機20へ入力し、該計算機20に
おいて上記板厚計18の出力信号の周波数解析を行う。 この周波数解析の結果、バックアップロール12の偏芯に
起因する回転周波数成分強度(gB)、又はワークロール
10の偏芯に起因するそれ(gW)が、被圧延材Sの硬度変
動等に起因するその他の周波数成分強度(gm)より大き
い時、即ち gB>gm 又はgW>gm …(1) の関係が成立する時は、前記圧延機におけるビスラAGC
の利得kを低減させる。 逆に、上記各成分強度の間に、 gm>gB 又はgm>gW …(2) の関係が成立するときは、上記ビスラAGCの利得kを増
大させる。 バックアップロール12、ワークロール10の偏芯に起因す
る回転周波数成分強度(gB、gW)と、被圧延材(素材)
の物性等に起因するその他の周波数成分強度(gm)との
大きさの比較から、上述のように利得kを増減させる操
作を繰り返すことにより、上記各成分強度の最大値が略
等しい、即ち、下記(3)式の関係が常に成立するよう
にする。 MAX(gB、gW)≒MAX(gm) …(3) 上記(3)が常に成立するように利得を設定することに
より、その時の圧延状態において最適なビスラAGCの利
得kを得ることが可能となる。 第4図は、上述した本実施例の作用をまとめたフローチ
ャートである。 前記板厚計18の出力である板厚信号について、周波数解
析を行う(ステップ100)。 上記解析の結果、バックアップロール12、ワークロール
10の偏芯に起因する回転周波数成分強度(gB、gW)の最
大値が、その他の周波数成分強度(gm)の最大値に略等
しい、即ち、下記(4)式が成立する時は、その時の利
得をビスラAGCの利得kとして設定する(ステップ10
2)。 MAX(gm)−Δg≦MAX(gB、gW) ≦MAX(gm)+Δg Δg:許容分 …(4) 上記(4)式が成立しない場合は、ステップ104で、下
記(5)が成立するか否かを判定する。 MAX(gB、gW)>MAX(gm)+Δg …(5) 上記(5)式の関係が成立する場合は、利得を低減さ
せ、ビスラAGCの利得kをk−Δkに設定する(ステッ
プ106)。一方、上記(5)式も成立しない場合は、利
得を増大させ、k=k+Δkとして設定する(ステップ
108)。 以上詳述した本実施例によれば、圧延機出側の板厚計18
の出力信号を周波数解析することによって、常に最適な
ビスラAGCの利得を自動設定できるので、母材(被圧延
材)の硬度変動の大きさ、母材の板厚変動の大きさ、又
は、当該圧延機のバックアップロール、ワークロールの
偏芯量の何れが出側の板厚変動の主要因になっているか
に応じて各々の圧延条件の時に最も精度の良い板厚制御
が可能となった。 以上、本発明を具体的に説明したが、本発明は前記実施
例に示したものに限定されるものでないことはいうまで
もない。 例えば、本発明に適用可能な圧延機は、実施例で示した
4段のものに限られるものでなく、中間ロールを有する
6段等のものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は、出側板厚変動の周波数解析結果の一例を示す
線図、 第2図は、出側板厚変動の周波数解析結果の他の一例を
示す線図、 第3図は、本発明の一実施例に適用した圧延機を示す概
略構成図、 第4図は、上記実施例の作用を説明するためのフローチ
ャート、 第5図は、圧延機の特性を説明するための線図である。 10……ワークロール、12……バックアップロール、14…
…圧下装置、16……ビスラAGC計算機、18……X線板厚
計、20……周波数解析計算機、S……被圧延材。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧延機の荷重変動を検知し、該荷重変動か
    ら求められる該圧延機出側の板厚変動をゼロとするよう
    に圧下位置をフィードバック制御する板厚制御装置のフ
    ィードバックの利得を設定するに際し、 上記圧延機出側に位置する板厚計の出力を周波数解析
    し、その解析結果から板厚変動の主要因がロール偏芯又
    は被圧延材の何れであるかを判定し、これら両者の板厚
    変動に及ぼす影響が略等しくなるように前記フィードバ
    ックの利得を設定することを特徴とする板厚制御装置の
    自動利得調整方法。
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