JPH09239418A - 連続圧延機の速度補償演算装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧延材噛み込み時の速度設定誤差を低く抑え
ることにより、ループの発生および圧縮力による板厚変
動を未然に防止すると共に、圧延材先端部の品質向上お
よび安定した圧延を補償する連続圧延機の速度補償装置
を提供すること。 【解決手段】 上流スタンドで発生した速度設定誤差が
下流側スタンドへ影響しないように補正する第１の速度
補正手段２１、２２、２３、２９と、ゲージメータまた
はスタンド間に設置され、上流スタンド圧延において発
生するインパクトドロップでの板厚変動を、下流スタン
ドに到達する前に検出する板厚計１７、２６、２７と、
下流スタンド入側板厚変動分を速度補正値に変換して速
度基準に加算することにより、下流側スタンドの速度を
補正する第２の速度補正手段２８、２９とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄鋼等の圧延設備
における連続した圧延機に係り、とくに被圧延材を連続
圧延する際の各スタンドにおける噛み込み時の速度降下
を補償する圧延機の速度補償装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は、従来のこの種の圧延機における
速度補償装置の構成を示すブロック線図である。この図
７において、圧延機１は、圧延ロール２を有する上流ス
タンド（ｉスタンドと称す）で圧延された後、圧延ロー
ル３を有する下流スタンド（ｉ＋１スタンドと称す）で
圧延される。圧延ロール２，３は、減速ギヤ４，８を介
して電動機５，９によりそれぞれ別個に駆動される。電
動機５，９の速度は、速度制御装置６，１０により制御
される。

【０００３】電動機５に対する速度基準は、圧延開始前
に予め初期設定計算された速度基準ＶREF,i と、ｉスタ
ンド速度補正演算装置７で演算された速度補正量△ＶIN
P,iとが、加算器１２で加算されて形成された速度基準
ＶREF,i である。また、電動機９に対する速度基準は、
前記同様に初期設定計算により演算された速度基準ＶRE
F,i+1 と、（ｉ＋１）スタンドの速度補正演算装置１１
で演算された速度補正量△ＶINP,i+1 とが、加算器１３
において加算されて形成された速度基準ＶREF,i+1 であ
る。

【０００４】電動機５，９は、圧延材１が圧延される前
に、速度制御装置１０において速度基準にしたがって速
度制御される。圧延材１は、この状態で順次上流側より
圧延ロール２，３に噛み込まれ、所定の寸法に連続圧延
される。

【０００５】下流スタンド（ｉ＋１）の圧延ロール３に
圧延材１が噛み込まれる際には、圧延ロール２の出側材
料速度と圧延ロール３の入側材料速度との関係により、
張力または圧縮力が発生する。

【０００６】図８に、圧延材１噛み込み時の電動機に加
わる負荷トルクＴの時間の関係を、また図９に、電動機
の速度Ｖと時間との関係を示す。この図８に示すよう
に、特に圧延ロール２，３が圧延材１を噛み込む時に
は、圧下により発生する負荷トルクＴL が、瞬時ではあ
るが材料先端部において大きくなる。また、図９に示す
ように、電動機の速度Ｖが降下する。

【０００７】単独圧延機において圧延される場合には問
題ないが、図８に示す連続圧延機による圧延の場合に
は、下流側スタンド（ｉ＋１スタンド）において同様の
現象が発生すると、スタンド間において圧縮力が圧延材
１に発生する。この場合、下流側スタンドの速度降下が
大きい場合には、材料ループ発生の要因になる恐れがあ
るため、安全性を補償できない。

【０００８】これにより、圧延材１先端の板厚も厚くな
り板形状が悪くなる。これらの現象は、インパクトドロ
ップと称されている。

【０００９】このインパクトドロップによる圧縮力の発
生を軽減するために、従来装置では、速度補正演算装置
７，１１が設けられている。この速度補正演算装置７，
１１は、特開昭５７−１５４３０６号公報に開示された
もので、圧延材１の噛み込みと同時に発生する圧延荷重
信号の立ち上がりを起動タイミングとして、漸減的に速
度補正量△ＶINP,i または△ＶINP,i+1 が減少するよう
に出力する方式により、インパクトドロップによる速度
降下を防止している。

【００１０】図１０に、従来の速度補正量出力方法を示
す。次に、速度補正量を△Ｖとしてその算出方法を説明
する。この速度補正量△Ｖは、次式の関係より求まる。

【００１１】

【数１】 ここで、 Ｊ ：電動機の慣性モーメント Ｋ1 ：係数 ωｃ：電動機の速度制御応答 ＴL ：負荷トルク である。

【００１２】また、電動機の負荷応答時間（以下、リカ
バリー時間と称す）△Ｔは、次式により求まる。

【００１３】

【数２】 ここで、Ｋ2 は係数である。

【００１４】図９においては、速度基準ＶREF において
制御される電動機速度が、噛み込み時刻Ｔ１においてイ
ンパクトドロップが発生して速度Ｖが時間△Ｔの間減少
し、リカバリー時間△Ｔ（時刻Ｔ2 ）の経過後に復帰す
る。

【００１５】そして、式（１）において求めた速度補正
量△Ｖを速度基準ＶREF に加算させておき、リカバリー
時間△Ｔにおける時刻Ｔ2 で、図１０に示すように△Ｖ
が零になるように操作することにより、インパクトドロ
ップでの速度降下を防止していた。

【００１６】つまり、従来は、圧延開始前に、インパク
トドロップによる速度降下に対する速度補正量を予め予
測計算し、これを加算した速度基準において電動機の速
度を制御し、材料が噛み込んだ時刻Ｔ1 を起動タイミン
グとして、図１０の如く速度補正量を出力していた。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上記式（１）の負荷ト
ルクＴL は、圧延開始前にモデル式または前回値の学習
等により求められる予測値であり、この予測値の精度が
速度補正精度に影響する。なお、予測精度が良くても電
動機の負荷応答に追従させて電動機の発生トルクを発生
させることは困難である。

【００１８】また、従来は当該スタンドのみを補正して
おり、上流側において発生したインパクトドロップによ
る先端形状不良に対する、下流スタンドへの影響は考慮
していなかった。

【００１９】つまり、上流側においてなされた速度補正
量の誤設定により、上流スタンド（ｉスタンド）入側に
おいて圧縮力が発生し、これによりｉスタンド出側の材
料先端板厚が厚くなると下流側スタンドでの入側板厚が
厚くなり、（ｉ＋１）スタンドでの圧下率が大きくな
る。そのため、噛み込み時の負荷トルクも大きくなり、
インパクトドロップでの速度降下も大きくなるという問
題点がある。

【００２０】このように、従来方式は、当該スタンドの
みの速度補正方法であるため、速度補正誤差がある場合
には、全スタンドの速度補正に誤差があることになる。
したがって、上流スタンドでの速度補正誤差による材料
先端の板厚変動は下流側へ影響し、下流側スタンド圧延
時のインパクトドロップをさらに助長する。この要因に
より、スタンド間のループの発生、さらに圧延事故にも
つながる危険性もある。 〔発明の目的〕本発明は、上記問題点を解決するために
なされたもので、圧延材噛み込み時の速度設定誤差を低
く抑えることにより、ループの発生および圧縮力による
板厚変動を未然に防止するとともに、圧延材先端部の品
質向上および安定した圧延を補償し得る連続圧延機の速
度補償装置を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明は、次のような手段を提供する。

【００２２】すなわち、連続圧延における同一の速度応
答および負荷応答を有する隣り合う連続圧延機におい
て、上流スタンドのインパクトドロップ時の速度降下分
を△Ｖｘとし、インパクトドロップ開始時の速度基準を
ＶREF とすると、この比率△Ｖｘ／ＶREF は、隣り合う
下流スタンドの速度応答および負荷応答が同じであれば
等しい。したがって、圧延材を圧延する前に決定される
従来方式の速度基準に対して、上流側のインパクトドロ
ップ時の最大降下量と速度基準との比率分を下流側スタ
ンドに圧延材先端が到達する前に加算する。

【００２３】このために、上流スタンドで発生した速度
設定誤差が下流側スタンドへ影響しないように補正する
第１の速度補正手段と、ゲージメータまたはスタンド間
に設置され、上流スタンド圧延において発生するインパ
クトドロップでの板厚変動を、下流スタンドに到達する
前に検出する板厚計と、下流スタンド入側板厚変動分を
速度補正値に変換して速度基準に加算することにより、
下流側スタンドの速度を補正する第２の速度補正手段と
を備える。

【００２４】これにより、上流側で発生したインパクト
ドロップ時の速度設定誤差または板厚変動を下流スタン
ドに影響しないように補正する。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施例の全体
構成を示したブロック線図である。この図１の実施例
は、図８に示した従来装置を基に構成されており、電動
機５の速度ＶACT,i を検出する速度検出器１４、ｉスタ
ンドの荷重Ｐｉを検出する荷重検出器１５、（ｉ＋１）
スタンドの荷重Ｐi+1 を検出する荷重検出器１６、スタ
ンド間を通過する圧延材１の板厚ｈACT,i を検出する板
厚計１７、検出されたＶACT,i 、Ｐｉ、Ｐi+1 、ｈACT,
i ならびに速度基準ＶREF,i 、ＶREF,i+1 および板厚基
準ｈREF,i を入力として、i+1 スタンドの速度補正量△
ＶINP,i+1 を演算して出力する速度補償装置１８が付加
されている。

【００２６】図２は、図１に示した速度補償装置１８の
内部構成を示すブロック線図である。この速度補償装置
１８は、荷重検出値Ｐｉ、速度検出値ＶACT,i 、板厚検
出値ｈACT,i 、ｉスタンド出側目標板厚ｈREF,i 、速度
基準ＶREF,i および速度補正量△ＶINPX,i+1を入力とし
て速度補正量△ＶINP,i+1 を出力する。

【００２７】このために、記憶装置２１、速度抽出装置
２２、除算器２３、記憶装置２６、板厚抽出装置２７、
速度変換装置２８および補正量出力装置２９が設けられ
ている。

【００２８】そこで、これら各装置に関連した動作内容
を次に説明する。

【００２９】図３は、ｉスタンドでの速度と荷重との関
係を示す。図２に示した速度補償装置１８において、記
憶装置２１は、速度ＶACT,i を記憶する。そして、速度
抽出装置２２では、ｉスタンドの噛み込み時に発生する
荷重Ｐｉの発生時（図における時点Ａ）を起動タイミン
グとして、速度最大降下量△ＶACTX,iを求める。

【００３０】その場合、荷重発生時の速度をＶREF1,iと
して、 ＶREF1,i−ＶACT,i により、最大降下量△ＶACTX,iを記憶データを用いて求
める。すなわち、△ＶACTX,iは、ｉスタンド噛み込み時
の最大降下量である。

【００３１】そして、速度の比較は、図４に示すように
行う。すなわち、ｉスタンドの噛み込みタイミングで、
記憶装置２１から速度ＶACT1,iを抽出して基準速度ＶRE
F1,iとし、この基準速度ＶREF1,iと記憶装置２１に記憶
された速度ＶACT1,i、ＶACT2,i、ＶACT3,i、…ＶACTn,i
とを比較する。

【００３２】この場合、ｉ＋１スタンドの速度補正に
は、速度量ではなく速度比つまり、

【００３３】

【数３】 を補正係数として用いる。

【００３４】図５は、板厚計１７での測定値と材料位置
との関係を示したものである。これを、板厚検出装置２
７が、板厚計先端ＯＮを起動タイミングとし、記憶装置
２６に記憶されている板厚測定値ｈACT,i を用いて、上
述の速度補正と同様に板厚変動△ｈINP,i を求める。た
だし、測定前は零であるため、目標板厚ｈREF,i と実績
板厚ｈACT,i とより ｈACT,i −ｈREF,i として、最大変動量を求める。

【００３５】次に、速度変換装置２８が、（ｉ＋１）ス
タンドでの入側板厚変化に対する速度変動量において表
わされる影響係数δｖ／δｈを用いて、板厚変動△ｈIN
P,iを掛け、（ｉ＋１）スタンドの速度補正量△ＶINPY,
i+1を求める（△ＶINPY,i+1＝△ｈINP,i ×δｖ／δ
ｈ）。

【００３６】このような演算結果を受けて、速度補正量
出力装置２９は、速度補償装置１８内の除算器２３から
の補正係数Ｋｘ、および速度変換装置２８からの速度補
正量△ＶINPY,i+1、ならびに（ｉ＋１）スタンドの荷重
Ｐi+1 、（ｉ＋１）スタンドの初期設定速度ＶREF,i+1
、および（ｉ＋１）スタンドの初期設定のインパクト
ドロップ補正量△ＶINP,i+1 を入力データとして、出力
データすなわち速度補正量を形成する。すなわち、 入力データ ・Ｋx ：補正係数 ・ＶREF,i+1 ：基準速度 （ これら両者を掛け合わせると、△ＶINPX,i+1（速度
降下の補正量）が求められる。） ・△ＶINPY,i+1 ：板厚変動に対する速度補正量 ・Ｐi+1 ：（ｉ＋１）スタンドの荷重 ・ＶREF,i+1 ：（ｉ＋１）スタンドの初期設定速度 ・△ＶINP,i+1 ：（ｉ＋１）スタンドの初期設定のイ
ンパクトドロップ補正量 出力データ ・△ＶINP,i+1 ：（ｉ＋１）スタンドのインパクトド
ロップ補正量 このようにして求めた補正量△ＶINP,i+1 は、（ｉ＋
１）スタンド圧延時に発生する荷重Ｐi+1 を起動タイミ
ングとして、図６に示すように出力する。

【００３７】その場合の補正量△ＶINP,i+1 の計算は、
下式において行う。

【００３８】△ＶINP,i+1 ＝（ＶREF,i+1 ＋△ＶINP,i+
1 ）・Ｋx ＋△ＶINPY,i+1 以下、個々の装置の圧延時における動作を説明する。

【００３９】まず圧延材１が圧延される前に、初期設定
計算において初期速度基準ＶREF,i、ＶREF,i+1 が上位
計算機によって演算され、また式（１）、式（２）によ
り速度補正量△ＶINP,i 、△ＶINP,i+1 が演算される。
これらの和は、速度制御装置６，１０の速度基準として
設定され、電動機５，９の速度が制御される。

【００４０】圧延材１は、この状態において圧延が開始
される。そして、ｉスタンドにおいて圧延が開始される
と圧延荷重が発生し、荷重検出器１５により荷重Ｐi が
検出される。また、電動機５の速度ＶACT,i が速度検出
器１４により検出される。

【００４１】これら検出値に基づき、速度補償装置１８
では、次のような動作を行う。すなわち、検出値Ｐi 、
ＶACT,i および速度制御装置６からの速度基準ＶREF,i
を入力とし、荷重検出値Ｐi の立ち上がりを起動タイミ
ングとして、速度抽出装置２２が、速度検出値ＶACT,i
を、リカバリー時間の間サンプリングピッチ毎に、速度
記憶装置２１に記憶させる。速度抽出装置２２は、速度
の記憶が終了したら、次にインパクトドロップでの最大
速度変動量△ＶACTX,iを抽出する。

【００４２】次の除算器２３では、速度記憶装置２１の
記憶開始時の速度ＶACT,i と速度変動量△ＶACTX,iとの
比である補正係数Ｋｘが、式（３）により求められる。

【００４３】

【数４】 ここで ＶREF1,i ：記憶開始時の速度検出値 である。

【００４４】式（３）において演算された速度比すなわ
ち補正係数Ｋｘは、速度補正量演算装置２４において式
（４）にしたがい、（ｉ＋１）スタンドの速度補正量△
ＶINPX,i+1に変換される。すなわち、 △ＶINPX,i+1＝ＶREF1,i+1・Ｋｘ ＝（ＶREF,i+1 ＋△ＶINP,i+1 ）・Ｋｘ ………（４） ここで ＶREF1,i+1 ：（ｉ＋１）スタンド圧延開始前の速度基
準ＶREF,i+1 である。

【００４５】式（４）において演算された、ｉスタンド
の速度設定誤差により発生するインパクトドロップの速
度降下分から演算した、（ｉ＋１）スタンド速度基準の
速度補正量△ＶINPX,i+1は、速度補正量出力装置２９に
出力される。

【００４６】一方、ｉスタンドで圧延された圧延材１の
先端が板厚計１７に到達すると、このタイミングを起動
タイミングとして板厚抽出装置２７が動作し、記憶装置
２６に板厚検出値ｈACT,i をｉスタンドのインパクトド
ロップのリカバリー時間だけ記憶させる。記憶完了した
ら、板厚抽出装置２７が、ｉスタンド出側目標板厚ｈRE
F,i を基準にして、最大板厚変動量△ｈINP,i を演算す
る。

【００４７】演算された板厚変動量△ｈINP,i は、速度
変換装置２８において下流側ｉスタンドの速度補正量△
ＶINPY,i+1に変換され、速度補正量出力装置２９に出力
される。

【００４８】この変換に当たり、速度変換装置２８は、
（ｉ＋１）スタンドの速度補正量に変換するために入側
板厚変化に対する変化量を、モデル式または実験等によ
って求めた影響係数を用いて式（５）により求める。す
なわち、

【００４９】

【数５】 である。

【００５０】以上の動作は、圧延材１が（ｉ＋１）スタ
ンドに噛み込む前に処理される。

【００５１】速度補正量出力装置２９は、補正量△ＶIN
PX,i+1、△ＶINPY,i+1および初期計算において求めた速
度補正量△ＶINP,i+1 と速度基準ＶREF,i+1 とを用い
て、速度制御装置１０の速度基準ＶREF,i+1 とする。

【００５２】そして、速度補正量出力装置２９では、速
度補正量△ＶINP,i+1 を式（６）により求め、図６に示
すように（ｉ＋１）スタンドのリカバリー時間△Ｔi+1
の間だけ出力する。

【００５３】 △ＶINP,i+1 ＝△ＶINP,i+1 ＋△ＶINPX,i+1＋△ＶINPY,i+1 ……（６） この場合、（ｉ＋１）スタンドの荷重検出値Ｐi+1 発生
時を起動タイミング（時間Ｔ3 ）として、時刻Ｔ4 の間
だけ出力する。

【００５４】

【発明の効果】本発明は上述のように、上流側の圧延材
噛み込み時の速度設定誤差を、下流側スタンドに対して
補正することにより、下流側スタンドの速度設定誤差を
減少させ、さらに上流側圧延時のインパクトドロップ時
に発生する板厚変動を下流側スタンドの圧延に影響しな
いように補正することにより、下流スタンド圧延時の圧
縮力によるループの発生および板厚変動を低く抑えるこ
とができ、さらに圧延材先端の厚み精度の悪化も防止で
きる。

【００５５】また、本発明では、上流側の圧延実績より
得た材料先端部の板厚変動およびインパクトドロップで
の速度降下分を、フィードフォワード方式によって下流
側スタンドの速度基準を補正して上流側での影響を低く
抑えることができるため、スタンド間のループ発生の防
止、および材料先端板厚の悪化防止、さらに安全な操業
が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体構成を示すブロック線
図。

【図２】本発明の速度補償装置の構成を示すブロック線
図。

【図３】連続圧延機におけるｉスタンドでの速度と荷重
との関係を示す特性図。

【図４】速度変動を求めるためのデータとその処理を示
した説明図。

【図５】板厚計での測定値と材料位置との関係を示した
特性図。

【図６】本発明の速度基準変化と時間との関係を示す線
図。

【図７】従来例を説明する図。

【図８】圧延材噛み込み時の負荷トルクと時間との関係
を示す線図。

【図９】圧延材噛み込み時の速度と時間との関係を示す
線図。

【図１０】速度補正量出力値と時間との関係を示す線
図。

【符号の説明】

１ 圧延材 ２，３ 圧延ロール ４，８ 減速ギヤ ５，９ 電動機 ６，１０ 速度制御装置 ７，１１ 従来装置の速度補正量演算装置 １２，１３ 加算器 １４ 速度検出器 １５，１６ 荷重検出器 １７ 板厚計 １８ 本発明の速度補償装置 ２１，２６ 記憶装置 ２２ 速度抽出装置 ２３ 除算器 ２４ 上流側スタンドの速度設定誤差に対する下流側速
度補正量演算装置 ２７ 板厚抽出装置 ２８ 速度変換装置 ２９ 本発明の速度補正量出力装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】それぞれ速度応答および負荷応答が同一の
   電動機を持つ、互いに隣り合う上流側および下流側の圧
   延機における圧延材噛み込み時の電動機速度降下を補償
   する連続圧延機の速度補償装置において、 圧延開始前に演算された初期速度基準、および噛み込み
   時の速度補正量により初期設定された前記上流側の圧延
   機での噛み込み速度の実績データより圧延材噛み込み時
   の速度降下率を求める速度抽出手段と、 前記速度降下率に基づき、下流側の圧延機の圧延開始前
   に前記下流側の圧延機の圧延材噛み込み時の速度補正量
   を演算する第１の速度補正演算手段と、 上流側圧延機の初期設定誤差による出側板厚変動量を検
   出する板厚変動検出手段と、 前記出側板厚変動量に基づき、前記下流側圧延機の圧延
   開始前に下流側圧延材噛み込み時の速度変動量を演算す
   る第２の速度補正演算手段とをそなえ、 下流側圧延時に、前記第１および第２の速度補正演算手
   段から得たそれぞれの速度補正量の和を、前記下流側圧
   延機の電動機の負荷応答時間内に前記速度補正量の和が
   徐々に減少して零になるように出力することにより、前
   記下流側の圧延機における電動機速度降下を防止するこ
   とを特徴とする連続圧延機の速度補償演算装置。