JPH04100622A - 熱間連続圧延機の被圧延材尾端部蛇行制御法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、連続圧延機の被圧延材尾端部の蛇行制御方法
に間する。

（従来の技術） 複数スタンドから成る熱間連続圧延機における被圧延材
尾端部の蛇行制御は操業トラブル防止、ロール疵低減を
図るうえで極めて重要である。

従来から、尾端部蛇行制御は、例えば特開昭６３２０１
１８号公報で提案されているように、スタンド間に被圧
延材の蛇行量を検出する蛇行センサーを設置し、この蛇
行センサーの検出量に基づいて、上流側圧延スタンドの
左右ロールギャップを調整するものがある。また、特開
昭５６−１１１０７号公報で提案されているように、蛇
行センサーの代わりに、圧延スタンドの左右荷重差から
被圧延材の蛇行量を検出し、これに基づいて当該スタン
ドの左右ロールギャップを調整する方法もある。

（発明が解決しようとする課Ｍ） しかしながら、特開昭６３−２０１１８号公報開示の蛇
行センサーは、レーザ一方式および光源方式のものであ
り、熱間圧延機に適用する場合、スタンド間にて被圧延
材を水冷するための水および蒸気が常に存在することか
らそれらが障害となって精度よく測定できず制御に使え
ないという問題がある。また、特開昭５６−１１１０７
号公報開示の圧延スタンドの左右荷重差により蛇行量を
検出する方式においては、被圧延材の両エツジの板厚が
異なっている場合、被圧延材は蛇行していないにもかか
わらず左右荷重差が生じ蛇行していると誤検出し、左右
ギャップを変更してしまうといった問題があった。

かくして、本発明の目的は、圧延スタンド間という悪条
件下でも精度よく制御でき、かつ誤動作の見られない熱
間連続圧延機の被圧延材尾端部の蛇行制御方法を提供す
ることである。

（課題を解決するための手段） 本発明者は、かかる目的達成の手段について種々検討を
重ねたところ、まず、蛇行量を測定するためのセンサー
は精度上の問題が不可避であるため採用せず、また、圧
延スタンドの左右ロールギャップを調整する方法も、誤
動作の原因となるためるため採用できないことから、そ
れらに代わる手段について検討し、被圧延材に適切な張
力を与えながら尾端部を抜いていくことにより蛇行は効
果的に防止されること、そのためにはスタンド間張力を
推定してフィードバンク制御することが効果的であるこ
とを知り、本発明を完成した。本発明によれば従来のよ
うな蛇行量の誤検出および制御の誤動作をなくすことが
できる。

すなわち、本発明は、隣接する２つの圧延スタンドにお
いて上流側圧延スタンドのロール駆動用電動機の電機子
電流、端子電圧および回転数から、後述する式を使って
スタンド間張力と圧延荷重に基づくトルク成分とを推定
演算し、この得られたスタンド間張力推定値に基づき被
圧延材に適切な張力を与えるよう上流側スタンドのロー
ル周速度を調整しながら尾端部を抜くことにより蛇行を
防止する方法である。

（作用） 本発明では、圧延荷重によるトルク成分の変動は、スタ
ンド間張力の変動に比べ十分遅いことから、ロール駆動
電動機の電機子電流、端子電圧および回転数から、スタ
ンド間張力と同時に上記荷重によるトルク成分を圧延ト
ルクを用いずに推定する。

そして、被圧延材尾端部が第ｉ−１番目のスタンドを抜
けた時点で第１番目の圧延スタンドと第ｉ＋１番目の圧
延スタンドとの間において、上述のような推定演算によ
り精度よく演算された張力値と張力目標値との偏差に基
づき、それをゼロにすべく第１番目のスタンドの電動機
のロール周速度を修正することによりその圧延スタンド
を抜けるまでスタンド間張力を制御することにより被圧
延材尾端部の蛇行を制御するのである。

次に、各スタンド間張力を演算する上記推定演算方法の
具体例について以下に説明する。

熱間連続圧延機のスタンド間張力変動を表わす動特性モ
デルは、非線形微分方程式で記述されるものであるが、
これを定常状態近傍にて局所線形化することにより次の
線形の動特性モデルを得ることができる。

ここで熱間連続圧延機において、各圧延スタンドのロー
ル周速度の設定は、最終圧延スタンドを基準スタンド（
固定）として設定している。

上記動特性モデルの線形微分方程式は、次の式（１）〜
（６）である。

・電動機の電流制御装置に対して、 Ｔｉ−Δ■＝ΔＩｒ−ΔＩ−・・（１）ｄｔ ・電動機の電機子の特性に対して、 ｄｔ　　　　　　　　　　’　　Ｒａ ・電動機の回転軸まわりの回転運動に対して、Ｊ−Δω
＝φΔＩ−ΔＧＬ　　・・・（３）ｄｔ ここで、圧延トルクは、 ΔＧ、＝ＲΔσ−ΔＧ、　　・・・（４）・スタンド間
張力変動に対して、 Ｔｉ−Δσ＋ΔＶ＝−にσＲ（１＋ｆ）Δω・・・（５
）ｄｔ （Ｔｉ−σ１−Ａｉ、Ａｔ：圧延材断面積Ａｉ＝ｈｉｂ
）・圧延荷重によるトルク成分型Ｇｐは、その変動がス
タンド間張力変動に比べ十分小さいことから次式で表わ
される。

−Δｃｐ＝ｏ　　　・　・　・　（６）ｄｔ ここで、 Ｉ　： ■　： Ｒａ： Ｔａ： Ｇｐ： Ｔｒ： Ｒ： Ｔａ： ｇ　： ｔ　： Ｉｒ： Ｊ　　： ＧＬ　： φ　　： 電機子電流　　　　　　　　［Ａ］ 電機子の端子電圧　　　　　［Ｖ］ 電機子の抵抗　　　　　　　［Ω１ 電機子の時定数　　　　　　［５ｅｃｌ荷重によるトル
ク成分　　　［ｋｇ＊］電流制御装置の積分時間　［５
ｅｃｌ ワークロール半径　　　　　［ｍｌ 張力発生系時定数　　　　　［５ｅｃｌ減速比 時間　　　　　　　　　　　［ｓｅｃ］電動機への電流
指令　　　　［ＡＩ 電動機の角速度　　　　　　［ｒａｄ／Ｓｅｃ］電動機
の軸換算の全慣性 モーメント　　［ｋｇ−ｍ／・ｓｅｃ”］圧延トルク　
　　　　　　　［ｋｇ−＋＊］スタンド間張力　　　　
　　［ｋｇ／■−２１換算係数［ｋｇ−ｍ／Ａ］あるい
は［Ｖ／　（ｒａｄ／５ｅｃ）　］Ｋσ；換算係数　　
　　ｒ（ｋｇ／ｍｓ”）バｍ／５ｅｃ）Ｊｆ　：先進率 Δ　：定常状態からの偏差を表わす 上式（１）〜（５）の微分方程式をベクトル表現すると
次式が得られる。

Ｘ＝ＡＸ　　＋Ｂｕ　　・・・（７） ｙ＝ｃｘ　　　　　　　　　・　・　・（８）ここで、
χ、ｕ、ｙは下記式（９）、００、（Ｉｆ）で表わされ
るベクトルで、Ａ、Ｂ、Ｃは後述する式０り、０３）、
０４１で表わされる５×５．５×１．３×５の定数行列
である。

ｘ＝［ΔＶ、　ΔＩ、　ΔＷ１Δσ、ＡＧｐｌ”−［Ｘ
ＩＩ　Ｘｉ］Ｔ（状態ベクトルという）・・　・（９）
Ｕ−ΔＩｒ　　　　（入力ベクトルという）・・・０ω
ｙ＝［ΔＶ、　Δ■、　ΔＷ］丁 （出力ベクトルという）・・・００ ここで、Ｔは転置を表わす。

ここで、式（７）、（８）に基づき、直接設定できない
スタンド間張力を推定する張力推定演算装置を次の動特
性を持つように構成する。

Ｚ＝ＦｚｆＣｙ＋Ｌｕ　　・　・　・０５）ｄｔ Ｘ２　＝Ｚ十Ｋｙ　　　　　・・Ｊ６）ここで、Ｚは下
記式０７）、面で表わされるベクトルである。

Ｚ＝［Ｚ、、Ｚ２１　　　　　　　・　・　・０７）Ｘ
ｔ　　＝［Δσ、ΔＧｐＩＴ　　　・　・　・側２、．
２．は推定演算の際の中間変数であり、Δσ、ΔＧｐは
それぞれ、スタンド間張力σおよび圧延荷重によるトル
ク成分のｃｐの推定値である。

また、Ｆ、Ｇ、Ｌは下記式（１９）、（２０）、（２１
）で表わされる行列である。

Ｆ＝Ａｔｚ＋ＫＡｍ　　　　　　・・−（１９）Ｇ＝Ａ
ｔ＋　　ＫＡ＋＋＋ＡｚｚＫ　　ＫＡ＋ｚＫ　・・（２
０）Ｌ＝Ｂ、＋ＫＢ、　　　　　　　・・・（２１）Ｋ
は、張力推定演算装置の精度を決める調整用のゲインを
要素に持つ行列であり式（２２）で表わされる。

こで、前述の式Ｑ５１、（１６１で与えられる動特性を
持つ推定演算により張力および圧延荷重によるトルク成
分が正確に推定できることを以下器こ示す。

（７）式から、スタンド間の張力σおよび荷重番こよる
トルク成分ｃｐを成分にもつベクトルＸｚＬよ次式で表
わせる。

Ｘｔ　”Ａｚｚｘｌ＋Ａｚ＋Ｙ　＋　Ｂｚｙ（ｙ＝　Ｘ
　＋）　・・・（２３）ｔ また、弐Ｏｅを式０９に代入して、σ、ｃｐの推定値を
成分にもつベクトルＸ、４よ次式で表わせる。

−ｘｔ　＝Ｆｘｚ＋（Ｇ−Ｐ　Ｋ）ｙ＋Ｌｕ・ＨＨ（２
４）ｔ 次に、式（２３）から式（２４）を減し、式（１９）〜
（２１）の関係を用いると次のようになる。

（ｘｚ−ｘｚ）　＝　（Ａｚｚ＋　Ｋ　Ａ　＋ｚ）　（
ｘｚ−ｘｚ）　−・−（２５）ｔ これにより、調整用ゲインを要素にもつＫを調整して、
行列Ａ　ｚ　２＋　Ｋ　Ａ　ｒ□の固有値が負の実数部
を持つように調整することにより、推定値ｘ２が真値ｘ
２に収束することがわかる。また、このような調整は簡
単に行えるものである。

ここで前述の弐ａω、０６）で表される張力推定演算装
置の動特性をブロック図で表したものが第３図である。

第３図において、３１．３２．３３は演算器、３４はゲ
イン設定器、３５は積分器、３６．３７は加算器である
。

式Ｏ１）の出力ベクトルｙおよび式００）の入力ベクト
ルＵはそれぞれ式０８）および０９）の演算器３２およ
び３３にて定数倍され、これらの値と、中間変数Ｚが式
０７）の演算器３１にて定数倍された値が加算器３６で
足し合わされる。これが積分器３５にて積分されて中間
変数Ｚが得られ、出力ベクトルｙがゲイン設定器３４で
定数倍された値と加算器３７で足し合わされて、張力推
定値σが演算される構成となっている。

次に、具体的例に基づいて本発明をさらに詳細に説明す
る。

実施例 本発明の蛇行制御法を実施するための装置構成例を第１
図に示す。

第１図において、１は圧延材、２は第１番目スタンド（
たとえばｉ＝１〜６）、３は第（ｉ＋１）番目スタンド
、４は第（ｉ−１）番目スタンド、５は第１番目スタン
ドのワークロール（以下ロールと略す）、６はロール駆
動電動機（以下電動機と略す）、７は電流検出器、８は
電圧検出器、９は回転数検出器、１０は張力推定演算装
置、１１は速度制御装置、１２は電流制御装置、１３．
１４は減算器である。

かかる装置のもとで、被圧延材の尾端部が第（ｉ−１）
番目スタンド４を抜けた直後に電動機６の電機子電流、
端子電圧および角速度を電流検出器７、電圧検出器８お
よび角速度検出器９でそれぞれ検出し、これらの検出値
を張力推定演算装置１０に取り込み、上記式（５）、０
ωのグイナミクスに基づいて張力推定演算装置１０にお
いて第１番目と第（ｉ＋１）番目とのスタンド間張力が
推定演算される。

この張力演冨値と張力目標値との偏差が減算器１３にて
演算され、この電流偏差に基づいて速度制御装置１１　
（たとえば比例＋積分動作）により電動機へのｔ流指令
旨が計算される。この電流指定Ｉｒと電流検出器７によ
り検出された電機子電流値との偏差が減算器１４にて演
算され、この電流偏差に基づいて電流制御装置１２　（
たとえば積分動作）により電動機６への電圧を調整し、
電動機速度を修正することによりスタンド間張力を一定
に制御するという構成である。

被圧延材の長手方向中央部圧延時は、第２回に示すルー
パー機構（特開平１−１６２５０７号明細書参照）によ
り被圧延材に適切な張力を与えることにより板厚・板幅
制御を行うのはもちろん被圧延材の蛇行防止を行ってい
る。しかし、被圧延材尾端部が前記第（ｉ−１）番目ス
タンド４を抜けたとき、第１番目スタンドと第（ｉ＋１
）番目スタンド間のルーパーは下降し本来の張力制御を
終えてしまうため、被圧延材に張力が与えられなくなり
蛇行するようになる。

本発明にかかる蛇行制御は、被圧延材尾端部が前記第（
ｉ−１）番目スタンド４を抜は前記ルーパーが上陸し張
力制御を終えた後、第１番目スタンドと第（ｉ＋１）番
目スタンド間に通用されるもので、ルーパー機構に代わ
って被圧延材に適切な張力を与えることにより蛇行を防
止するものである。

本発明を板厚１．６ｓ＋ｓ、板幅９００ｍｍ０熱延鋼板
の圧延に際して適用した場合のシミュレーション結果を
第４図に示すが、上記スタンド間張力推定値に基づき上
流側スタンドのロール周速度を修正することにより被圧
延材尾端部の蛇行量を適切に制御でき安定操業が可能な
ことが分かる。

これに対し、第５図に示すように従来法の場合は、尾端
部にて張力が小さくなり被圧延材が大きく蛇行し操業ト
ラブルに至ることが分かる。

（発明の効果） 本発明は、熱間連続圧延機における被圧延材の尾端部灰
抜は時の蛇行制御に関するもので、本発明を通用するこ
とにより尾端部の蛇行が大幅に低減でき、製品の歩留向
上および圧延機の稼動率向上を図ることができる。

かかる効果を有する本発明の意義は極めて著しい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の制御装置の概略図；第２図は、ルー
パー機構を示す概略図；および第３図は、張力推定演算
装置の動特性を表わすブロック図； 第４図は、本発明の効果を示すシミュレーション結果：
および 第５図は、従来法の結果を示すものである。 ｌ：圧延材　　　　２，３，４：スタンド５：第１スタ
ンドワークロール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数スタンドから成る熱間連続圧延機の被圧延材尾端部
   の蛇行制御方法であって、隣接する２スタンドの上流側
   スタンドにおけるロール駆動用電動機の電機子電流、端
   子電圧、および回転数から求めたスタンド間張力と圧延
   荷重に基づく圧延トルク成分とを同時に推定演算し、被
   圧延材尾端部が圧延スタンドを抜ける直前まで前記スタ
   ンド間張力推定値に基づいて、上流側スタンドのロール
   周速度を修正し被圧延材に適切な張力を与えながら抜い
   ていくことを特徴とする熱間連続圧延機の被圧延材尾端
   部蛇行制御法。