JP2005297025A - Predicting method and controlling method of chattering in tandem rolling equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タンデム圧延装置におけるチャタリング予測方法と、当該チャタリング予測方法を用いて、チャタリングが発生しないようにタンデム圧延装置を制御する制御方法に関するものである。 The present invention relates to a chattering prediction method in a tandem rolling apparatus and a control method for controlling the tandem rolling apparatus so that chattering does not occur using the chattering prediction method.
従来から、タンデム圧延装置において、圧延速度を上げて行くと、最終圧延機や上流側の圧延機で自励振動が発生し、この振動を原因として板厚不良や圧延材破断などの圧延トラブルが発生することが知られている。この現象はチャタリング(圧延機の自励振動)といわれるものであって、特に、冷間の薄板圧延で顕著に発生していた。チャタリングの振動周波数は約100Hz〜700Hz程度であり、圧延機の固有振動数に近い値を示す。
チャタリング現象は、圧延機の固有振動数、圧延潤滑状態、圧延材張力や圧延速度などの圧延条件が関わっていることが知られており、特に、圧延速度とは強い相関を持つため、チャタリングが起こった際には、現場での対応として、圧延速度を下げたりすることでチャタリング現象を回避していた。しかしながら、圧延速度の低下により、生産性が低下するなどの他の問題が起こっていた。
Conventionally, in a tandem rolling mill, when the rolling speed is increased, self-excited vibration occurs in the final rolling mill and the upstream rolling mill, and this trouble causes rolling trouble such as defective plate thickness and rolling material breakage. It is known to occur. This phenomenon is called chattering (self-excited vibration of a rolling mill), and has been particularly noticeable in cold sheet rolling. The vibration frequency of chattering is about 100 Hz to 700 Hz, and shows a value close to the natural frequency of the rolling mill.
It is known that the chattering phenomenon is related to rolling conditions such as the rolling mill's natural frequency, rolling lubrication state, rolling material tension and rolling speed. When this happened, chattering was avoided by reducing the rolling speed as an on-site response. However, other problems such as a reduction in productivity have occurred due to a reduction in rolling speed.
このようなチャタリング現象を回避する技術としては、例えば、特許文献1〜特許文献3、非特許文献1があった。
特許文献1には、タンデム圧延装置による冷間圧延において、高速圧延時のワークロールでの潤滑油膜厚さを算出して、この潤滑油膜厚さが設定された下限を越える場合にチャタリングが発生すると考え、かかる下限値を越えないように潤滑油を供給する技術が開示されている。
特許文献2には、タンデム圧延装置による冷間圧延において、最終圧延機に隣接する上流側の圧延機の摩擦係数に基づいて、最終圧延機の摩擦係数の目標範囲を設定し、この目標範囲を満たすように、最終圧延機又は上流側圧延機の潤滑条件を変更する技術が開示されている。
As a technique for avoiding such a chattering phenomenon, for example, there are Patent Documents 1 to 3 and Non-Patent Document 1.
In Patent Document 1, in cold rolling with a tandem rolling device, the lubricating oil film thickness is calculated on a work roll during high-speed rolling, and chattering occurs when the lubricating oil film thickness exceeds a set lower limit. In view of this, a technique for supplying lubricating oil so as not to exceed the lower limit is disclosed.
In Patent Document 2, in cold rolling by a tandem rolling device, a target range of a friction coefficient of a final rolling mill is set based on a friction coefficient of an upstream rolling mill adjacent to the final rolling mill, and the target range is set as follows. A technique for changing the lubrication conditions of the final rolling mill or the upstream rolling mill so as to satisfy the requirements is disclosed.
特許文献3には、タンデム圧延装置による冷間圧延において、先進率が負になるとチャタリングが発生しやすいとの知見から、各圧延機の先進率が負にならないように圧下率配分や張力、圧延速度を制御する技術が開示されている。
一方、非特許文献1には、チャタリングの発生メカニズムを考慮した上で自励振動モデル(チャタリング発生モデル)を構築することが記載されている。この自励振動モデルは、圧延機のワークロールの上下振動に加えて、水平振動がチャタリングに大きく寄与しているとし、チャタリング発生のメカニズムのモデル化を図っている。
On the other hand, Non-Patent Document 1 describes that a self-excited vibration model (chattering generation model) is constructed in consideration of the chattering generation mechanism. In this self-excited vibration model, in addition to the vertical vibration of the work roll of the rolling mill, horizontal vibration greatly contributes to chattering, and the chattering generation mechanism is modeled.
しかしながら、特許文献1〜特許文献3のいずれも、実績データから得たれた推定式を用いてチャタリング防止の対応を行うものであって、チャタリング発生のメカニズムを明らかにした上で、その防止措置を講じてはいない。ゆえに、異なった条件下でのチャタリング発生に対応できる技術とはなっていない。
また、非特許文献1に記載された自励振動モデルは、チャタリング発生のメカニズムを論理的に考察した上で構築されているものの、圧延材に作用する張力は一定と仮定し、単独の圧延機に発生するチャタリングに着目したものとなっている。従って、前記自励振動モデルは、各圧延機が相互に影響しあって振動が発生・増長すること、換言すればタンデム圧延装置全体での振動の挙動を反映しているとは言い難い。
However, Patent Documents 1 to 3 all deal with chattering prevention using the estimation formula obtained from the actual data, and after clarifying the mechanism of chattering occurrence, the preventive measures are taken. I have not taken it. Therefore, it is not a technique that can cope with chattering under different conditions.
Further, although the self-excited vibration model described in Non-Patent Document 1 is constructed after logically considering the mechanism of chattering occurrence, the tension acting on the rolling material is assumed to be constant, and a single rolling mill is used. It is focused on chattering that occurs. Accordingly, it is difficult to say that the self-excited vibration model reflects the behavior of vibrations in the entire tandem rolling apparatus, because the rolling mills affect each other to generate and increase vibrations.
そこで、本発明は、上記問題点を鑑み、タンデム圧延装置全体を考慮した自励振動モデルを構築した上で、かかるモデルを用いたチャタリング予測方法提供すると共に、当該チャタリング予測方法を用いて、チャタリングが発生しないようにタンデム圧延装置を制御する制御方法を提供することを目的とする。 Accordingly, in view of the above problems, the present invention provides a chattering prediction method using such a model after constructing a self-excited vibration model considering the entire tandem rolling mill, and using the chattering prediction method, It is an object of the present invention to provide a control method for controlling a tandem rolling apparatus so as to prevent the occurrence of the above.
前記目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本願出願人は、チャタリングの発生状況を詳細に観察・研究した結果、図1に示す如く、タンデム圧延装置において、ある圧延機で自励振動が発生した場合、それらが圧延材中を伝播する張力振動として隣接する圧延機に伝播し、ついにはタンデム圧延装置全体としてチャタリングが発生することを明らかにした。すなわち、チャタリングの原因として、各圧延機におけるワークロールの上下振動と、その上下振動を隣接する圧延機に伝播させる圧延材中の張力振動との2つが重要であるとの見解に達した。
In order to achieve the above object, the present invention takes the following technical means.
As a result of observing and studying the occurrence of chattering in detail, the applicant of the present application, as shown in FIG. 1, in a tandem rolling mill, when self-excited vibration occurs in a certain rolling mill, the tension that propagates through the rolled material It was clarified that chattering occurred in the tandem rolling mill as a whole. That is, the inventors have reached the view that chattering is due to two important factors: vertical vibration of the work roll in each rolling mill and tension vibration in the rolled material that propagates the vertical vibration to the adjacent rolling mill.
そこで、本願発明人は、タンデム圧延装置のチャタリング予測方法における課題解決のための技術的手段を、圧延材を複数の圧延機で連続的に圧延するタンデム圧延装置で、各圧延機に備えられたワークロールの上下振動と、圧延中の圧延材の内部を伝播する張力振動とを考慮した圧延機の自励振動モデルを作成し、この自励振動モデルを用いて、圧延機でのチャタリングの発生の有無を予測することとしている。
この技術的手段によれば、自励振動モデルを用いることで、様々な条件下でのチャタリング発生の有無を予測することが可能となる。
Therefore, the inventor of the present application provided the technical means for solving the problem in the chattering prediction method of the tandem rolling apparatus, in each rolling mill, in a tandem rolling apparatus that continuously rolls the rolled material with a plurality of rolling mills. Create a self-excited vibration model of the rolling mill that takes into account the vertical vibration of the work roll and the tension vibration that propagates inside the rolled material during rolling. Using this self-excited vibration model, chattering occurs in the rolling mill. Presence or absence is predicted.
According to this technical means, it is possible to predict the occurrence of chattering under various conditions by using the self-excited vibration model.
前記自励振動モデルを構築するにあたり、まず、本願出願人は、ワークロールの上下振動に関与するものとして、圧延荷重の変動に起因する振動と、圧延機内に存する流体の粘性に起因する上下方向の振動と、圧延機全体の剛性による上下方向の撓み振動とを考えた。
さらに、ある圧延機のワークロールが上下に振動し始めて、そのロールギャップが狭くなった場合、当該ロールギャップの通過抵抗が大きくなって、圧延材の移送速度が遅くなり結果として圧延材中の張力が減少するようになる。逆に、ロールギャップが広くなった場合は、圧延材の移送速度が速くなりその結果として圧延材中の張力が増大するようになる。このような現象の考察から、ワークロールの上下振動は、圧延材の張力振動を引き起こし、それが隣接する圧延機に影響を及ぼし、振動がタンデム圧延装置全体に波及すると考えるに至った。
In constructing the self-excited vibration model, first, the applicant of the present application is concerned with the vertical vibration of the work roll, and the vertical direction due to the vibration due to the fluctuation of the rolling load and the viscosity of the fluid existing in the rolling mill. And vibrations in the vertical direction due to the rigidity of the entire rolling mill were considered.
Furthermore, when the work roll of a certain rolling mill starts to vibrate up and down and the roll gap becomes narrower, the passage resistance of the roll gap becomes larger, and the transfer speed of the rolled material becomes slower, resulting in the tension in the rolled material. Will decrease. On the contrary, when the roll gap is widened, the transfer speed of the rolled material is increased, and as a result, the tension in the rolled material is increased. From the consideration of such a phenomenon, it has been considered that the vertical vibration of the work roll causes the tension vibration of the rolled material, which affects the adjacent rolling mill, and that the vibration affects the entire tandem rolling mill.
以上のことを鑑み、本願出願人は、前記自励振動モデルを、 圧延荷重の変動、圧延機内に存する流体の粘性、圧延機全体の弾性の少なくとも1つがワークロールの上下振動に寄与するとしたワークロール運動方程式と、隣り合う圧延機間での圧延板の移送速度変化が張力振動を発生するとした張力振動方程式と、を各圧延機毎に設定し、前記ワークロールの上下振動と張力振動とが同一周波数で発生するとして、前記ワークロール運動方程式及び張力振動方程式から特性方程式を導出し、この特性方程式をもって構成している。
各圧延機におけるワークロール運動方程式と張力振動方程式とを解くにあたり、両者が同一周波数の振動解を持つと仮定し特性方程式を導出しているが、ワークロールの上下振動が張力振動で他の圧延機に伝播するという状況下においては、ワークロールの上下振動と張力振動との周波数が異なるとは考えにくく、同一周波数振動という仮定は妥当である。
In view of the above, the applicant of the present application uses the self-excited vibration model as a work piece in which at least one of fluctuations in rolling load, fluid viscosity in the rolling mill, and elasticity of the entire rolling mill contribute to the vertical vibration of the work roll. The roll motion equation and the tension vibration equation in which the change in the transfer speed of the rolled sheet between adjacent rolling mills generates tension vibration are set for each rolling mill, and the vertical vibration and tension vibration of the work roll are Assuming that they occur at the same frequency, a characteristic equation is derived from the work roll equation of motion and tension vibration equation, and this characteristic equation is used.
In solving the work roll equation of motion and tension vibration equation in each rolling mill, the characteristic equation is derived assuming that both have vibration solutions of the same frequency. Under the condition of propagating to the machine, it is unlikely that the vertical and vertical vibrations of the work roll are different in frequency, and the assumption of the same frequency vibration is reasonable.
前記仮定により、数学的手法を用いて特性方程式を導出でき、当該特性方程式をもって自励振動モデルを構築することが可能となる。
特性方程式から、チャタリング発生を予測するにあたっては、特性方程式の複素数解の実部がプラスの場合に、チャタリングが発生すると判定するようにするとよい。
これは、特性方程式の解として振動解を仮定しているため、その解が複素数である場合には、かかる複素数解の実部の符号を見ることにより、振動が発散する(自励振動となる)かどうかが、数学的にすでに自明な事柄だからである。
Based on the assumption, a characteristic equation can be derived using a mathematical method, and a self-excited vibration model can be constructed using the characteristic equation.
When predicting the occurrence of chattering from the characteristic equation, it is preferable to determine that chattering occurs when the real part of the complex solution of the characteristic equation is positive.
This assumes that a vibration solution is assumed as a solution of the characteristic equation, and if the solution is a complex number, the vibration diverges by looking at the sign of the real part of the complex solution (becomes self-excited vibration) This is because it is already mathematically obvious.
これら数学的見知の基に、特性方程式の複素数解の実部にのみ着目することで、チャタリング発生を知ることができるようになる。
一方、タンデム圧延装置の最適制御方法における課題解決のための技術的手段は、前記自励振動モデルを用いて、チャタリング発生を防止可能とする各圧延機での圧延制御量を算出し、これに基づいて各圧延機を制御することを特徴とする。
この技術的手段によれば、様々な条件下のタンデム圧延装置において、自励振動モデルを用いて理論的にチャタリングの発生を防止することが可能となる。
Based on these mathematical knowledge, it is possible to know the occurrence of chattering by focusing only on the real part of the complex solution of the characteristic equation.
On the other hand, the technical means for solving the problem in the optimum control method of the tandem rolling apparatus calculates the rolling control amount in each rolling mill that can prevent chattering using the self-excited vibration model. Each rolling mill is controlled based on this.
According to this technical means, in a tandem rolling machine under various conditions, it is possible to theoretically prevent chattering from occurring using a self-excited vibration model.
なお、好ましくは、前記自励振動モデルの複素数解の実部がマイナスとなるように、各圧延機での圧延制御量を算出し、これを基に各圧延機を制御するとよい。
これによれば、特性方程式の複素数解の実部にのみ着目し、タンデム圧延装置を制御することができるようになる。
さらに好ましくは、前記自励振動モデルの複素数解の実部を圧延制御量で変分し、この変分値がプラスの場合は、当該変分値が減少するように各圧延機の圧延制御量を変化させ、前記変分値がマイナスの場合は、当該変分値が増加するように各圧延機の圧延制御量を変化させるとよい。
Preferably, the rolling control amount in each rolling mill is calculated so that the real part of the complex solution of the self-excited vibration model is negative, and each rolling mill is controlled based on this.
According to this, it is possible to control the tandem rolling apparatus by paying attention only to the real part of the complex solution of the characteristic equation.
More preferably, the real part of the complex solution of the self-excited vibration model is changed by a rolling control amount, and when this variation value is positive, the rolling control amount of each rolling mill is reduced so that the variation value decreases. When the variation value is negative, the rolling control amount of each rolling mill may be changed so that the variation value increases.
これによれば、最適制御理論で用いられる変分法の考えを用い、より簡単且つリアルタイムにタンデム圧延装置を制御することが可能となる。
なお、前記圧延制御量は、圧延材張力及び板厚であるとよい。
This makes it possible to control the tandem rolling apparatus more easily and in real time using the idea of the variational method used in the optimal control theory.
In addition, the said rolling control amount is good in a rolling material tension | tensile_strength and board thickness.
本発明によれば、タンデム圧延装置全体を考慮した自励振動モデルにより、タンデム圧延装置のチャタリング発生を正確に予測できるようになると共に、この自励振動モデルを用いて、チャタリングが発生しないようにタンデム圧延装置を制御することが可能となる。 According to the present invention, the chattering occurrence of the tandem rolling mill can be accurately predicted by the self-excited vibration model considering the entire tandem rolling mill, and chattering does not occur using the self-excited vibration model. The tandem rolling device can be controlled.
以下、本発明にかかるタンデム圧延装置のチャタリング予測方法及び制御方法を、薄板の冷間圧延を行うタンデム圧延装置を例示して説明する。
図2、図3には、冷間薄板圧延用のタンデム圧延装置1が模式的に示されている。
本タンデム圧延装置1に備えられている各圧延機F(i)は、一対のワークロール3,3とそれをバックアップする一対のバックアップロール4,4とを有している。圧延材5は下流側(i−1側)から上流側(i+1側)へ圧延されつつ移送される。
各圧延機F(i)には、入側の圧延材5の板厚を計測する入側板厚計6や、出側板厚を計測する出側板厚計7が備えられ、入側張力を計る入側張力計8や出側張力を計測する出側張力計9も設けられている。加えて、出側の圧延材の速度(板速度)を計測する板速計10や圧延荷重を計測する圧延荷重計11も備えられている。
Hereinafter, a chattering prediction method and a control method of a tandem rolling apparatus according to the present invention will be described by exemplifying a tandem rolling apparatus that performs cold rolling of a thin plate.
2 and 3 schematically show a tandem rolling apparatus 1 for cold sheet rolling.
Each rolling mill F (i) provided in the tandem rolling mill 1 has a pair of work rolls 3 and 3 and a pair of backup rolls 4 and 4 for backing them up. The rolled material 5 is transferred while being rolled from the downstream side (i-1 side) to the upstream side (i + 1 side).
Each rolling mill F (i) is provided with an entry side thickness meter 6 for measuring the thickness of the rolled material 5 on the entry side and an exit side thickness meter 7 for measuring the exit side plate thickness. A side tension meter 8 and an output side tension meter 9 for measuring the output side tension are also provided. In addition, a plate speedometer 10 that measures the speed (sheet speed) of the rolled material on the delivery side and a rolling load meter 11 that measures the rolling load are also provided.
さらに、前記各計測計6,7,8,9,10,11で計られた圧延機F(i)の圧延制御量が入力されて、後述する制御方法に従ってチャタリングが発生しない圧延制御量を算出し、その圧延制御量で圧延機F(i)を制御する制御手段12を備えている。
このタンデム圧延装置1において、当該装置1におけるチャタリング予測方法及びその制御方法を実施しており、以下、その予測方法及び制御方法を説明する。
まず、タンデム圧延装置1でチャタリングが発生するか否かを判定するために用いる自励振動モデルについて述べる。
[自励振動モデル]
本願出願人は、チャタリングの発生状況を詳細に観察、研究した結果、図1に示す如く、ある圧延機F(i)で自励振動(図中のA)が発生した場合、それらが圧延材5中を伝播する張力振動として、隣接する圧延機F(i+1)、F(i−1)に伝播し(図中のB)、ついにはタンデム圧延装置1全体としてチャタリングが発生することを明らかにした。このことから、チャタリングの原因として、各圧延機F(i)におけるワークロール3,3の上下振動と、その上下振動を隣接する圧延機F(i+1)、F(i−1)に伝播させる圧延材5中の張力振動との2つが重要であるとの見解に達した。
Further, the rolling control amount of the rolling mill F (i) measured by each of the measuring meters 6, 7, 8, 9, 10, and 11 is input, and the rolling control amount that does not cause chattering is calculated according to the control method described later. And the control means 12 which controls the rolling mill F (i) with the rolling control amount is provided.
In this tandem rolling apparatus 1, the chattering prediction method and its control method in the said apparatus 1 are implemented, and the prediction method and control method are demonstrated below.
First, a self-excited vibration model used to determine whether chattering occurs in the tandem rolling device 1 will be described.
[Self-excited vibration model]
As a result of observing and studying the occurrence of chattering in detail, the applicant of the present application, as shown in FIG. 1, when a self-excited vibration (A in the figure) occurs in a certain rolling mill F (i), these are rolled materials. 5 is propagated to adjacent rolling mills F (i + 1) and F (i-1) as tension vibrations propagating through 5 (B in the figure), and finally it becomes clear that chattering occurs in the tandem rolling device 1 as a whole. did. From this, as a cause of chattering, the vertical vibrations of the work rolls 3 and 3 in each rolling mill F (i) and the rolling that propagates the vertical vibrations to the adjacent rolling mills F (i + 1) and F (i-1). We reached the view that two things, tension vibration in the material 5, are important.
換言すれば、圧延材5を複数の圧延機F(i)で連続的に圧延するタンデム圧延装置1で、各圧延機F(i)に備えられたワークロール3,3の上下振動と、圧延中の圧延材5の内部を伝播する張力振動とを考慮した圧延機の自励振動モデルを作成した。
図4には、かかる考えに基づく自励振動モデルの導出過程を示している。
まず、各圧延機F(i)でのワークロール3の運動方程式と、隣接する圧延機F(i),F(i+1)間における張力振動方程式を設定する。これらの動的方程式に、圧延荷重の変動等を示す静的方程式を組み合わせることで、タンデム圧延装置1全体の圧延状態を示す式を導出する。
In other words, in the tandem rolling device 1 that continuously rolls the rolled material 5 with a plurality of rolling mills F (i), the vertical vibrations of the work rolls 3, 3 provided in each rolling mill F (i), and rolling A self-excited vibration model of the rolling mill was created in consideration of the tension vibration propagating through the inside of the rolled material 5 inside.
FIG. 4 shows a process of deriving a self-excited vibration model based on this idea.
First, the equation of motion of the work roll 3 in each rolling mill F (i) and the tension vibration equation between the adjacent rolling mills F (i) and F (i + 1) are set. By combining these dynamic equations with a static equation indicating fluctuations in rolling load and the like, an equation indicating the rolling state of the entire tandem rolling device 1 is derived.
この圧延状態を示す式において、振動解をΔx=exp(ωt)、Δσ=exp(ωt)、ωは複素数と仮定し、特性方程式を導出する(特性方程式については、例えば、「小川枝郎著,応用数学概論,1980年,培風館」等を参照)。このようにして導出された特性方程式が自励振動モデルとなる。
以下、自励振動モデルの導出について詳しく説明する。
まず、モデルに用いる変数は次の通りである。なお、変数はi番目の圧延機F(i)(iスタンド)に関するものを示している。
・入力張力:σ(i) in
・出側張力:σ(i) out
・入側板厚:h(i) in
・出側板厚:h(i) out
・入側板速度:V(i) in
・出側板速度:V(i) out
・ワークロール速度:Vr(i)
・ワークロール扁平変形係数:K(i)
・圧延機F(i)の見かけの質量(ミルのマス係数):m(i)
・ワークロールやバックアップロールのダンピング係数:λ(i)
・圧延機F(i)のミル定数:M(i)
・圧延材の板幅:W
・隣接するスタンド間の距離:L
・縦波音速:Vs
・次スタンドへの張力伝達遅れ:τ0=L/Vs=1.0×10-4
・次スタンドへの板厚伝達遅れ:τ1=L/V(i) out=1.0×10-2〜5.0×10-3
次に、静的方程式を考える。
In the expression indicating the rolling state, the vibration solution is assumed to be Δx = exp (ωt), Δσ = exp (ωt), and ω is a complex number, and a characteristic equation is derived (for the characteristic equation, see, for example, “Oedo Ogawa , Introduction to Applied Mathematics, 1980, Baifukan, etc.). The characteristic equation derived in this way is a self-excited vibration model.
Hereinafter, the derivation of the self-excited vibration model will be described in detail.
First, the variables used in the model are as follows. In addition, the variable has shown the thing regarding the i-th rolling mill F (i) (i stand).
・ Input tension: σ (i) in
・ Exit tension: σ (i) out
・ Entry side thickness: h (i) in
-Outboard thickness: h (i) out
・ Entry side plate speed: V (i) in
-Outboard plate speed: V (i) out
・ Work roll speed: Vr (i)
・ Work roll flat deformation coefficient: K (i)
-Apparent mass of the rolling mill F (i) (mass coefficient of the mill): m (i)
・ Damping coefficient for work rolls and backup rolls: λ (i)
・ Mill constant of rolling mill F (i): M (i)
-Sheet width of rolled material: W
・ Distance between adjacent stands: L
・ Sonic velocity: Vs
・ Tension transmission delay to the next stand: τ 0 = L / Vs = 1.0 × 10 −4
・ Thickness transmission delay to the next stand: τ 1 = L / V (i) out = 1.0 × 10 −2 to 5.0 × 10 −3
Next, consider a static equation.
まず、荷重変動ΔPの静的方程式は、式(1)で表される。 First, the static equation of the load variation ΔP is expressed by Equation (1).
上側ワークロール3の変位をΔxとした場合、ワークロール3,3の変位の静的方程式は、式(2)で表される。 When the displacement of the upper work roll 3 is Δx, the static equation of the displacement of the work rolls 3 and 3 is expressed by Expression (2).
圧延機F(i)における先進率fsの変動Δfsは、式(3)で表される。 The fluctuation Δfs of the advance rate fs in the rolling mill F (i) is expressed by Expression (3).
次に、動的方程式として、圧延機F(i)に設けられたワークロール3の運動方程式を考える。
ワークロール運動方程式は、圧延荷重の変動、圧延機内に存する流体の粘性、圧延機F(i)全体の弾性の少なくとも1つがワークロール3の上下振動に寄与すると考えたもので、式(4)に示すようになる。
すなわち、ワークロール3の上下振動の原因としては、まず、圧延荷重P(i)の変動が考えられる。加えて、ミル定数M(i)で表される圧延機F(i)全体の弾性が関与すると考える。
Next, consider the equation of motion of the work roll 3 provided in the rolling mill F (i) as a dynamic equation.
The work roll equation of motion is considered that at least one of the fluctuation of the rolling load, the viscosity of the fluid existing in the rolling mill, and the elasticity of the entire rolling mill F (i) contributes to the vertical vibration of the work roll 3. As shown.
That is, as a cause of the vertical vibration of the work roll 3, first, the fluctuation of the rolling load P (i) can be considered. In addition, the elasticity of the whole rolling mill F (i) represented by the mill constant M (i) is considered to be involved.
さらに、圧延機F(i)内に存する流体の粘性は、ワークロール3の見かけのダンピング係数λ(i)として表現され、ワークロール3の上下振動に寄与するものとする。
圧延機F(i)内のワークロール3やバックアップロール4はベアリング構造で圧延機本体に支持されているが、かかるベアリング構造内には潤滑のための油膜(流体)があり、この油膜の粘性に起因する上下方向の流体振動が発生したりする。また、ワークロール3やバックアップロール4はそれぞれが流体シリンダ等により支持されている場合は、当該流体シリンダ内の流体の粘性に起因する上下振動が発生したりする。これらの振動が、前記ダンピング係数λ(i)を介してワークロール運動方程式に反映されるようになる。
Further, the viscosity of the fluid existing in the rolling mill F (i) is expressed as an apparent damping coefficient λ (i) of the work roll 3 and contributes to the vertical vibration of the work roll 3.
The work roll 3 and the backup roll 4 in the rolling mill F (i) are supported by the main body of the rolling mill with a bearing structure, and there is an oil film (fluid) for lubrication in the bearing structure, and the viscosity of this oil film Or vertical fluid vibration caused by Further, when each of the work roll 3 and the backup roll 4 is supported by a fluid cylinder or the like, vertical vibration due to the viscosity of the fluid in the fluid cylinder may occur. These vibrations are reflected in the work roll equation of motion via the damping coefficient λ (i) .
一方、張力振動方程式は、隣り合う圧延機F(i)間での圧延板の移送速度変化が、張力振動を発生するとしたもので、式(5)のようになる。 On the other hand, the tension vibration equation is such that the change in the transfer speed of the rolled sheet between the adjacent rolling mills F (i) generates tension vibration, and is represented by equation (5).
張力振動は、圧延材5の中を縦波で且つ音速のスピードで伝播するため、その速度だけ、振動の伝播に時間遅れが発生する。この遅れ分は式(6)で表現される。加えて、圧延材5自体は式(7)で示されるごとく、次スタンドに対して遅れることになる(むだ時間)。 Since the tension vibration propagates through the rolled material 5 at a longitudinal wave speed and a sonic speed, a time delay occurs in the propagation of the vibration by that speed. This delay is expressed by equation (6). In addition, the rolled material 5 itself is delayed with respect to the next stand (dead time) as shown by the equation (7).
式(4)に式(1)を代入することで、式(8)が得られる。 By substituting equation (1) into equation (4), equation (8) is obtained.
この式(8)へ式(2)を代入することで、式(9)を得ることができる。 By substituting equation (2) into equation (8), equation (9) can be obtained.
式(9)の関係は、各圧延機F(i)で成立するものであるため、タンデム圧延装置1全体では、式(10)のようになる。 Since the relationship of Expression (9) is established in each rolling mill F (i), the entire tandem rolling device 1 is expressed by Expression (10).
一方、式(7)に式(2)を代入すると、式(11)のようになる。 On the other hand, when Expression (2) is substituted into Expression (7), Expression (11) is obtained.
式(11)を式(10)へ代入すると、式(12)が導かれる。 Substituting equation (11) into equation (10) leads to equation (12).
このようにして導かれた式(12)に式(6)を代入すると、式(13)が得られる。 Substituting equation (6) into equation (12) derived in this way yields equation (13).
さらに、式(5)に、式(2),式(6),式(11)を代入すると、式(14)が得られる。 Further, when Expression (2), Expression (6), and Expression (11) are substituted into Expression (5), Expression (14) is obtained.
式(13),式(14)は、ΔxとΔσoutの連立方程式となっており、以下のように表記することができる。 Expressions (13) and (14) are simultaneous equations of Δx and Δσ out and can be expressed as follows.
前記連立偏微分方程式(式(15))を解くにあたり、式(16)に示すように、ワークロール3,3の上下振動と張力振動とが同一周波数で発生すると仮定する。 In solving the simultaneous partial differential equation (formula (15)), it is assumed that the vertical and vertical vibrations of the work rolls 3 and 3 are generated at the same frequency as shown in the formula (16).
ある圧延機F(i)で発生したワークロール上下振動は圧延材5の中を張力振動として伝播し、隣接する圧延機F(i+1),F(i−1)へ振動を伝播することになるが、この状況下でワークロール3,3の上下振動と張力振動とが異なるとは非常に考えにくく、両者が同一周波数とするという仮定は妥当なものである。
式(16)の解のもとで、式(15)の行列式(デターミナント)を考えると、式(17)のようになる。
Work roll up-and-down vibration generated in a certain rolling mill F (i) propagates through the rolling material 5 as tension vibration and propagates vibration to the adjacent rolling mills F (i + 1) and F (i-1). However, it is very unlikely that the vertical vibration and the tension vibration of the work rolls 3 and 3 are different under this situation, and the assumption that both have the same frequency is reasonable.
Considering the determinant (determinant) of equation (15) under the solution of equation (16), equation (17) is obtained.
式(17)を解くと、式(18)のようになり、さらに具体的に計算を進めると、式(19)を導くことができる。これは連立偏微分方程式(式(15))の特性方程式である。 When equation (17) is solved, equation (18) is obtained. When the calculation is further advanced, equation (19) can be derived. This is a characteristic equation of the simultaneous partial differential equation (Formula (15)).
式(19)の第2項目を右辺に移項し、両辺を二乗した上で計算を進めることで、式(20)を導くことができる。 Expression (20) can be derived by moving the second item of Expression (19) to the right side and proceeding the calculation after squaring both sides.
式(20)をわかりやすいように整理したものが、式(21)であり、これがタンデム圧延装置1の自励振動モデルである。 Formula (21) is arranged so that Formula (20) is easy to understand. This is a self-excited vibration model of the tandem rolling device 1.
なお、圧延荷重Pおよび先進率fsに対する偏微分計算をするにあたっては、適宜設定した荷重モデルおよび先進率モデルよりP,fsを計算するようにしている。これら荷重モデルおよび先進率モデル中には、摩擦係数μを含んでいるが、摩擦係数は同定することで算出可能である。
[自励振動モデルを用いたチャタリング予測方法]
この自励振動モデルを用いて、チャタリングの発生状況をシミュレーションした結果を図5、図6に示す。
In the partial differential calculation with respect to the rolling load P and the advanced rate fs, P and fs are calculated from an appropriately set load model and advanced rate model. These load models and advanced rate models include a friction coefficient μ, which can be calculated by identification.
[Chattering prediction method using self-excited vibration model]
The result of simulating the occurrence of chattering using this self-excited vibration model is shown in FIGS.
自励振動モデル(式(21))は4次方程式であり、その解として、ω=0の明白解と、実解1個と、複素数解2個とを有している。この複素数解の実部がダンピング項であって、プラスの場合は発散すなわち自励振動発生、マイナスの場合はダンピングすなわち振動減衰となる。また、複素数の虚部は振動項であって自励振動の周波数を決定する。
式(21)の解を解析的に求めることは一般的に困難であるため、本実施形態の場合は、コンピュータ等を用いた数値解析により、複素数解の実部と虚部を求めるようにしている。前記コンピュータは、タンデム圧延装置1の制御手段12として備えられているプロコン(プロセスコンピュータ)やワークステーションであってもよく、タンデム圧延装置1とは独立した、実験室等に設置されたワークステーションであってもよい。
The self-excited vibration model (formula (21)) is a quartic equation, and has a clear solution with ω = 0, one real solution, and two complex solutions. The real part of the complex solution is a damping term. When the value is positive, divergence, that is, self-excited vibration is generated, and when it is negative, damping, that is, vibration damping. The imaginary part of the complex number is a vibration term and determines the frequency of self-excited vibration.
Since it is generally difficult to obtain the solution of Equation (21) analytically, in this embodiment, the real part and the imaginary part of the complex solution are obtained by numerical analysis using a computer or the like. Yes. The computer may be a process computer (process computer) or a workstation provided as the control means 12 of the tandem rolling apparatus 1, and is a workstation installed in a laboratory or the like independent of the tandem rolling apparatus 1. There may be.
まず、数値計算に当たり、各圧延機F(i)の動特性として求まる圧延機の見かけの質量(ミルのマス係数)m(i)、ワークロール3の見かけの弾性係数(ダンピング係数)λ(i)、圧延機F(i)のミル定数M(i)を決定する必要がある。これらのパラメータは、圧延機F(i)に対する強制振動実験より決定することが可能であるが、本実施形態ではチャタリングの周波数(約100Hz)に一致するように各パラメータを決定した。
具体的には、チャタリングが発生した圧延材(圧延材コイル)の圧延速度、圧延荷重、板厚等の実測値とチャタリング周波数との測定を行い、これらの値を用いて、圧延速度の上昇と共に、自励振動モデルの複素数解の実部がプラスとなる速度とチャタリングの発生が一致するようにm(i)、λ(i)とを決定した。このように特定の圧延材で決定したm(i)とλ(i)とにより、他の圧延材でのチャタリング発生が予測できることは、本願出願人らの数々の実験から明らかとなっている。
First, in the numerical calculation, the apparent mass (mill mass coefficient) m (i) of the rolling mill obtained as the dynamic characteristics of each rolling mill F (i), the apparent elastic coefficient (damping coefficient) λ (i ) of the work roll 3 ) , It is necessary to determine the mill constant M (i) of the rolling mill F (i). These parameters can be determined by a forced vibration experiment on the rolling mill F (i). In the present embodiment, each parameter is determined so as to coincide with the chattering frequency (about 100 Hz).
Specifically, the measured values of the rolling speed, rolling load, plate thickness, etc. of the rolled material (rolled material coil) in which chattering has occurred and the chattering frequency are measured, and these values are used to increase the rolling speed. Then, m (i) and λ (i) were determined so that the speed at which the real part of the complex solution of the self-excited vibration model is positive and the occurrence of chattering coincide. As described above, it is clear from the numerous experiments conducted by the applicants of the present application that chattering in other rolled materials can be predicted based on m (i) and λ (i) determined for a specific rolled material.
図5において、横軸は圧延速度であり、縦軸は摩擦係数である。自励振動モデルの計算結果から、斜線部が発散領域(チャタリング発生領域)であって、白抜き部が減衰領域であることが判明した。すなわち、発散領域は、式(21)の複素数解の実部がプラスの領域であり、減衰領域はマイナスの領域である。
なお、計算において、圧延速度、摩擦係数以外の圧延条件、すなわち板厚、圧下率、板張力等は、圧延機F(i)を最高圧延速度で操業している時のものとしている。
図5からわかるように、チャタリングの発生すると考えられる発散領域は、高摩擦係数側と低摩擦係数側とに存在している。
In FIG. 5, the horizontal axis represents the rolling speed and the vertical axis represents the friction coefficient. From the calculation result of the self-excited vibration model, it was found that the shaded area is the divergence region (chattering generation region) and the white portion is the attenuation region. That is, the divergence region is a region where the real part of the complex solution of Equation (21) is plus, and the attenuation region is a minus region.
In the calculation, the rolling conditions other than the rolling speed and the coefficient of friction, that is, the sheet thickness, the rolling reduction, the sheet tension, and the like are those when the rolling mill F (i) is operated at the maximum rolling speed.
As can be seen from FIG. 5, the divergence regions where chattering is considered to occur are present on the high friction coefficient side and the low friction coefficient side.
実際の圧延では、圧延速度が上昇するに従い、ロールバイト内への導入油膜厚さが厚くなり潤滑性が向上する。図中の圧延実績で圧延速度に伴い摩擦係数が減少しているのはこのためである。
また、圧延速度とともに摩擦係数が低下するため、高速域では発散領域に掛かりつつあり、潤滑過多でチャタリングが発生している現状の操業実績と一致する。したがって、この図から、摩擦係数を上げることによりチャタリングが防止できることがわかる。
なお、低速側では摩擦係数の上限側に掛かっているが、実操業においてはチャタリング発生は認められていない。これは、自励振動のメカニズムとして何らかの外乱(自励振動と同じ周波数で外部から供給されるトリガー)が必要であり、低速部では圧延機F(i)のモータ回転による周波数が十分に高くないため、外乱とは成り得ていないためであると推測される。
In actual rolling, as the rolling speed increases, the film thickness of the oil introduced into the roll bite increases and the lubricity improves. This is the reason why the friction coefficient decreases with the rolling speed in the rolling results in the figure.
In addition, since the friction coefficient decreases with the rolling speed, the high speed region is starting to reach the divergent region, which is consistent with the current operational performance where chattering occurs due to excessive lubrication. Therefore, it can be seen from this figure that chattering can be prevented by increasing the friction coefficient.
In addition, although it is applied to the upper limit side of the friction coefficient on the low speed side, no chattering is observed in actual operation. This requires some disturbance (trigger supplied from outside at the same frequency as the self-excited vibration) as a self-excited vibration mechanism, and the frequency due to the rotation of the rolling mill F (i) is not sufficiently high in the low-speed part. For this reason, it is presumed that the disturbance cannot be realized.
このように自励振動モデルを用いれば、過去の知見であるチャタリング発生に関する摩擦係数の上下限の存在が予測可能となる。また、このようにチャタリングの発生には摩擦係数の影響が大きいことも説明可能であり、本自励振動モデルがチャタリング発生状況を正確にシミュレートしていることがわかる。
そこで、本自励振動モデルを用いて、出側張力と摩擦係数による安定域の計算を行った結果を図6に示す。この図において、横軸が圧延機F(i)の出側張力であり、縦軸が摩擦係数である。
If the self-excited vibration model is used in this way, it is possible to predict the existence of upper and lower friction coefficients regarding chattering occurrence, which is a past finding. In addition, it can be explained that the influence of the friction coefficient is large in the occurrence of chattering in this way, and it can be seen that the self-excited vibration model accurately simulates the chattering occurrence situation.
Therefore, FIG. 6 shows the result of calculation of the stability region based on the exit side tension and the friction coefficient using this self-excited vibration model. In this figure, the horizontal axis is the exit tension of the rolling mill F (i), and the vertical axis is the friction coefficient.
図6から明らかなように、チャタリングが発生した実績(図中の×印)は、シミュレーション結果における発散領域に入っていることがわかる。逆に、圧延実績でチャタリングが生じなかった事例(図中の●印)は、減衰領域に入っていることもわかる。
これらの結果から、本自励振動モデルにより、チャタリング発生の限界が十分予測できていることがわかる。出側張力を変更することより、圧延状況を減衰領域に移行させることができて、チャタリングの防止が可能であることがわかる。
さらに、本シュミレーション結果から、低張力側でチャタリングが防止できる場合と、高張力側でチャタリングが防止できる場合の2パターンがあることが明らかになっている。
[自励振動モデルを用いた制御方法(1)]
次に、前述した自励振動モデルを用いて、タンデム圧延装置1でチャタリングを発生させないように制御を行う方法について説明する。
As is clear from FIG. 6, it can be seen that the actual result of occurrence of chattering (x mark in the figure) is in the divergence region in the simulation result. Conversely, it can also be seen that the case where chattering did not occur in the rolling record (marked with ● in the figure) is in the attenuation region.
From these results, it can be seen that the limit of chattering can be sufficiently predicted by this self-excited vibration model. It can be seen that the rolling state can be shifted to the attenuation region by changing the exit tension, and chattering can be prevented.
Furthermore, from this simulation result, it is clear that there are two patterns, a case where chattering can be prevented on the low tension side and a case where chattering can be prevented on the high tension side.
[Control method using self-excited vibration model (1)]
Next, a method for performing control so that chattering does not occur in the tandem rolling device 1 using the above-described self-excited vibration model will be described.
図7は、制御方法の第1実施形態を示すフローチャートである。
まず、各圧延機F(i)において、m(i)、λ(i)を予め圧延機F(i)の振動特性実験等から求めておく。(S1ー1)
次に、予めわかっているミル定数M(i)、スタンド間距離L、板のヤング率Eおよびワークロール3の扁平係数Kを読み込むようにする。(S1−2)
その後、冷間での薄板タンデム圧延を開始する。(S1−3)
圧延開始後、圧延の実績値として、板速度V(i)とロール速度Vrを測定し先進率fsを求める。(S1−4)
さらに、各圧延機F(i)の入側板厚hin,出側板厚hout,入側張力σin,出側張力σout,ロール半径Rから摩擦係数μを同定する。(S1−5)
この摩擦係数μ、入側板厚hin、出側板厚hout、入側張力σin、出側張力σoutから圧延荷重式を用いて実績の圧延荷重P(i)に一致するように変形抵抗Kpを求める。(S1−6)
このようにして求めた摩擦係数μと変形抵抗Kpを、適宜設定した先進率モデルと圧延荷重モデルとに代入し、数値計算をすることで式(21)のp,q,rの値を求める。(S1−7、S1−8、S1−9)
最終的に、前記p,q,rの値から、式(21)の解を求めて、複素数解の実部の符号を判断し、実部がプラスの場合はチャタリングが発生し、実部がマイナスの場合は安定(チャタリングなし)であるとする。(S1−10,S1−11)
チャタリングが発生した場合は、前記実部の値をマイナスにするように、圧延制御量を制御する。(S1−12)
以上の処理は、図1、図2に示されている制御手段12により行われており、制御手段12は、圧延機F(i)に接続されたプロコン又はプロコンに付属するワークステーションから構成されている。
FIG. 7 is a flowchart showing the first embodiment of the control method.
First, in each rolling mill F (i), m (i) and λ (i) are obtained in advance from vibration characteristic experiments of the rolling mill F (i). (S1-1)
Next, the mill constant M (i) , the distance L between the stands, the Young's modulus E of the plate, and the flatness coefficient K of the work roll 3 are read. (S1-2)
Thereafter, cold sheet tandem rolling is started. (S1-3)
After starting rolling, the plate speed V (i) and the roll speed Vr are measured as the actual values of rolling to obtain the advanced rate fs. (S1-4)
Further, the friction coefficient μ is identified from the entry side plate thickness h in , the exit side plate thickness h out , the entry side tension σ in , the exit side tension σ out , and the roll radius R of each rolling mill F (i). (S1-5)
From this friction coefficient μ, entry side thickness h in , exit side thickness h out , entry side tension σ in , exit side tension σ out , deformation resistance to match the actual rolling load P (i) using the rolling load equation Find Kp. (S1-6)
Substituting the friction coefficient μ and the deformation resistance Kp thus determined for the appropriately set advanced rate model and rolling load model, and calculating the values of p, q, and r in Expression (21) by calculating numerically. . (S1-7, S1-8, S1-9)
Finally, the solution of Equation (21) is obtained from the values of p, q, r, and the sign of the real part of the complex solution is determined. If the real part is positive, chattering occurs, and the real part is If it is negative, it is stable (no chattering). (S1-10, S1-11)
When chattering occurs, the rolling control amount is controlled so that the value of the real part is negative. (S1-12)
The above processing is performed by the control means 12 shown in FIGS. 1 and 2, and the control means 12 is composed of a process controller connected to the rolling mill F (i) or a workstation attached to the process control. ing.
かかる制御手段12には、圧延荷重計11、板速計10、入側張力計8、出側張力計9、入側板厚計6、出側板厚計7からの出力信号が入力されるようになっている。これら入力値を基にして、プロコンやワークステーション内で前記S1−1〜S1−12の処理を行い、計算結果に基づいて算出された圧延制御量を出力するようにしている。詳しくは、前記処理をサブルーチン化し、板厚hin、hout、張力σin、σout、ロール速度Vr、板速度V、圧延荷重P(i)を送ることにより、複素数解の実部を返すようになっている。
チャタリング発生の指標となる実部の値は、プロコンやワークステーションのモニタ画面に表示されるようになっており、オペレータはチャタリングが実際に発生する前に圧延条件が不安定になっているかどうかの判断を行うことが可能である。もし実部の値がマイナスであったりマイナスに変わる兆候が見られる際には、それに基づいて、圧延荷重やワークロールギャップを変更すると共に、ルーパ系を制御し、入側張力σin、出側張力σoutを変更するとよい。
The control means 12 is inputted with output signals from the rolling load meter 11, the plate speed meter 10, the entry side tension meter 8, the exit side tension meter 9, the entry side plate thickness meter 6, and the exit side plate thickness meter 7. It has become. Based on these input values, the processing of S1-1 to S1-12 is performed in a process control or a workstation, and the rolling control amount calculated based on the calculation result is output. Specifically, the above processing is made a subroutine, and the real part of the complex solution is returned by sending the plate thicknesses h in , h out , tension σ in , σ out , roll speed Vr, plate speed V, and rolling load P (i). It is like that.
The real part value, which is an indicator of chattering, is displayed on the monitor screen of a computer or workstation, and the operator can check whether the rolling conditions have become unstable before chattering actually occurs. Judgment can be made. If there is a sign that the real part value is negative or negative, based on this, the rolling load and work roll gap are changed, and the looper system is controlled to control the input side tension σ in and the output side. The tension σ out may be changed.
以上述べた処理は圧延中にリアルタイムで行われる。なお、本制御において、板厚や板速については、実測値が望ましいが、マスフロー板厚やゲージ板厚などのモデルによる推定値でも構わない。
[自励振動モデルを用いた最適制御方法(2)]
図8は、最適制御方法の第2実施形態を示すフローチャートである。
本実施形態は、S2−1〜S2−10は、第1実施形態とS1−1〜S1−10と略同一の処理工程となっている。
The processing described above is performed in real time during rolling. In this control, actual values are desirable for the plate thickness and plate speed, but estimated values based on models such as mass flow plate thickness and gauge plate thickness may also be used.
[Optimum control method using self-excited vibration model (2)]
FIG. 8 is a flowchart showing a second embodiment of the optimum control method.
In this embodiment, S2-1 to S2-10 are substantially the same processing steps as those in the first embodiment and S1-1 to S1-10.
その後の工程、S2−11〜S2−14までが第1実施形態と大きく異なっており、自励振動モデルの複素数解の実部の変分を求め、その変分値に基づいて、圧延機F(i)を制御するようにしている。
詳しくは、まず、複素数の実部Qを式(22)のように関数表現が可能であると考える。
Subsequent steps, S2-11 to S2-14, are greatly different from those of the first embodiment, and the variation of the real part of the complex solution of the self-excited vibration model is obtained. Based on the variation value, the rolling mill F (I) is controlled.
Specifically, first, it is considered that the complex real part Q can be expressed as a function as shown in Expression (22).
次に、式(22)に変分法の考え方を導入して、Qの値が増加(マイナスからプラス側へ変化)した場合に、Qを減少させて圧延状態を安定域に止め置くようにする。Qを変分するための変数として、入側板厚hin、出側板厚hout、入側張力σin、出側張力σoutを選択し、式(22)を変分した式(23)を考える。 Next, the concept of the variational method is introduced into equation (22), and when the value of Q increases (changes from minus to plus), Q is decreased and the rolling state is kept in the stable range. To do. As variables for changing Q, the input side plate thickness h in , the output side plate thickness h out , the input side tension σ in , and the output side tension σ out are selected, and equation (23) obtained by changing equation (22) is obtained. Think.
式(23)中のδQ1〜δQ4を数値的に算出し(S2−11)、その絶対値の最も大きいものδQ(i)=maxを選択する。δQ(i)=maxの絶対値がプラスの値であるなら、δQ(i)が減少するように圧延制御量を制御する。(S2−12、S2−13)
逆に、δQ(i)=maxの絶対値がマイナスであるなら、δQ(i)が増加するように圧延制御量を制御する。(S2−12、S2−14)
このようにすることで、Qの値はほぼ一定の値に留め置かれるようになり、チャタリングが発生せず安定な圧延状態が保持されるようになる。
ΔQ 1 to δQ 4 in equation (23) are calculated numerically (S2-11), and δQ (i) = max having the largest absolute value is selected. If the absolute value of δQ (i) = max is a positive value, the rolling control amount is controlled so that δQ (i) decreases. (S2-12, S2-13)
Conversely, if the absolute value of δQ (i) = max is negative, the rolling control amount is controlled so that δQ (i) increases. (S2-12, S2-14)
By doing so, the value of Q is kept at a substantially constant value, chattering does not occur, and a stable rolling state is maintained.
なお、本実施形態の方法でタンデム圧延装置1を制御した場合には、圧延制御量を変化させることにより、圧延材5の板厚変動が生じるようになる。この際、圧延制御量を変更した圧延機F(i)の前段又は後段側の圧延機F(i−1)又はF(i+1)を適宜制御して、最終的な出側板厚が変化しないように制御するとよい。これら板厚の制御は、圧延機の板厚制御機能として既存の技術を採用するとよい。
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
すなわち、本発明にかかる技術は、チャタリングを発生する可能性があり、且つその発生を制御する必要のある圧延装置に適用可能である。圧延材5が厚板であっても、熱間圧延であっても問題はない。
In addition, when the tandem rolling apparatus 1 is controlled by the method of the present embodiment, the thickness variation of the rolled material 5 occurs by changing the rolling control amount. At this time, the rolling mill F (i-1) or F (i + 1) at the front stage or the rear stage of the rolling mill F (i) whose rolling control amount is changed is appropriately controlled so that the final exit side plate thickness does not change. It is good to control. These plate thicknesses may be controlled by using existing technology as a plate thickness control function of a rolling mill.
The present invention is not limited to the above embodiment.
That is, the technique according to the present invention can be applied to a rolling apparatus that may generate chattering and that needs to control the occurrence. There is no problem even if the rolled material 5 is a thick plate or hot rolled.
1 タンデム圧延装置
3 ワークロール
4 バックアップロール
12 制御手段
F(i) 圧延機(i番目)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tandem rolling apparatus 3 Work roll 4 Backup roll 12 Control means F (i) Rolling mill (i-th)
Claims (7)
各圧延機に備えられたワークロールの上下振動と、圧延中の圧延材の内部を伝播する張力振動とを考慮した圧延機の自励振動モデルを作成し、
この自励振動モデルを用いて、圧延機でのチャタリングの発生の有無を予測することを特徴とするタンデム圧延装置のチャタリング予測方法。 A tandem rolling device that continuously rolls rolled material with a plurality of rolling mills.
Create a self-excited vibration model of the rolling mill considering the vertical vibration of the work roll provided in each rolling mill and the tension vibration propagating inside the rolled material during rolling,
A chattering prediction method for a tandem rolling apparatus, wherein the presence or absence of chattering in a rolling mill is predicted using the self-excited vibration model.
前記ワークロールの上下振動と張力振動とが同一周波数で発生するとして、前記ワークロール運動方程式及び張力振動方程式から特性方程式を導出してなることを特徴とする請求項1に記載のタンデム圧延装置のチャタリング予測方法。 The self-excited vibration model includes a work roll equation of motion in which at least one of fluctuations in rolling load, viscosity of a fluid existing in the rolling mill, and elasticity of the entire rolling mill contributes to vertical vibration of the work roll, and between adjacent rolling mills. The tension vibration equation that the change in the transfer speed of the rolled plate generates tension vibration is set for each rolling mill,
The tandem rolling apparatus according to claim 1, wherein a characteristic equation is derived from the work roll equation of motion and the tension vibration equation, assuming that the vertical vibration and tension vibration of the work roll are generated at the same frequency. Chattering prediction method.
前記変分値がマイナスの場合は、当該変分値が増加するように各圧延機の圧延制御量を変化させることを特徴とする請求項4に記載のタンデム圧延装置の制御方法。 The real part of the complex solution of the self-excited vibration model is changed by a rolling control amount.If this variation value is positive, the rolling control amount of each rolling mill is changed so that the variation value decreases,
The control method of a tandem rolling apparatus according to claim 4, wherein when the variation value is negative, the rolling control amount of each rolling mill is changed so that the variation value increases.
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