JPH0472608B2 - - Google Patents

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JPH0472608B2
JPH0472608B2 JP60007195A JP719585A JPH0472608B2 JP H0472608 B2 JPH0472608 B2 JP H0472608B2 JP 60007195 A JP60007195 A JP 60007195A JP 719585 A JP719585 A JP 719585A JP H0472608 B2 JPH0472608 B2 JP H0472608B2
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JP
Japan
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tension
control device
speed
plate thickness
rolled material
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JP60007195A
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Kazuo Kobayashi
Tsuneyuki Moritaka
Takeshi Iwakata
Hajime Watanabe
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Toshiba Corp
Nippon Steel Corp
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Toshiba Corp
Nippon Steel Corp
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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
    • B21B37/48Tension control; Compression control
    • B21B37/52Tension control; Compression control by drive motor control

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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、連続圧延機に係り、特に被圧延材の
張力制御を改良した連続圧延機に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
鋼板等を連続的に圧延する連続圧延機におい
て、被圧延材の張力を目標値に精度よく制御する
ことが製品の板厚や板幅の品質精度向上および操
業性の安定化のために必要とされる。この被圧延
材の張力制御には種々の方法があるが、一般には
圧延ロールのロール周速を調整することにより被
圧延材の張力を所定の値に制御する方法がとられ
ている。
従来の連続圧延機における被圧延材張力制御装
置を第6図に示す。上流側圧延ロール1および下
流側圧延ロール2によつて圧延される被圧延材3
の張力は、上流側圧延ロール1と下流側圧延ロー
ル2との間に配置された張力検出器4によつて検
出される。張力制御演算器6において、張力検出
器4の検出値と張力基準設定器5の張力基準設定
値とが比較され、その偏差が比例積分されて、速
度基準補償量として速度制御装置7に出力され
る。この速度制御装置7により主機モータ8に接
続する上流側圧延ロール1の周速が制御され、こ
の上流側圧延ロール1の周速制御により被圧延材
3の張力が基準設定値に等しくなるように制御さ
れる。このとき、上流側圧延ロール1の周速の変
化量に対する被圧延材3の張力の変化量は被圧延
材3の種類および圧延条件によつて左右されるた
め、従来においても板厚や板幅や変形抵抗等の被
圧延材3のデータおよび圧延ロールの周速や圧下
率等の圧延条件が張力制御演算器6に入力され、
張力制御演算器7のゲインおよび補償時定数が調
整されており、このことによつて制御性能の改善
がなされていた。
しかしながら、上記の被圧延材張力制御装置に
おいては、被圧延材の張力と密接に相互干渉し合
う板厚制御装置のゲイン変更によつて圧延ロール
の間〓が早い周期で動かされることによる張力外
乱に対してまで考慮されておらず、このような張
力外乱が起こると被圧延材の張力制御が振動的に
なるという問題があつた。
〔発明の目的〕
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、
被圧延材の板厚制御装置のゲイン変更に対し安定
した張力制御性能を有する被圧延材制御装置を備
えた連続圧延機を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するため本発明による連続圧延
機は、金属等の被圧延材を圧延する圧延ロール
と、前記圧延ロールを駆動する主機モータと、前
記主機モータの速度を制御する速度制御装置と、
前記被圧延材の張力を検出する張力検出器と、前
記張力検出器の検出値と予め定められた張力基準
値との偏差に基づいて前記速度制御装置に速度基
準補償量を出力する張力制御装置と、前記被圧延
材の板厚を制御する板厚制御装置と、前記板厚制
御装置のゲインに応じて前記張力制御装置のゲイ
ンを補償するゲイン調整器とを備えたことを特徴
とする。
これにより、板厚制御装置のゲイン変更に対し
てゲイン調整器が張力制御装置のゲインを可変設
定し、安定した張力制御を実現できるようにした
ものである。
〔発明の実施例〕
本発明の一実施例による連続圧延機を第1図に
示す。被圧延材3を圧延する上流側圧延ロール1
と下流側圧延ロール2との間に張力検出器4が設
置されている。この張力検出器4および張力基準
設定器5は張力制御演算器6に接続されている。
油圧圧下装置を用いた自動板厚制御装置12は上
流側圧延ロール1と結合して設置されている。張
力制御演算器6および自動板厚制御装置12はゲ
イン調整器11に接続され、このゲイン調整器1
1は速度制御装置7に接続され、この速度制御装
置7は主機モータ8を介して上流側圧延ロール1
に接続されている。また速度制御装置9は主機モ
ータ10を介して下流側圧延ロール2に接続され
ている。
次に動作を説明する。張力検出器4によつて相
隣なる上流側圧延ロール1および下流側圧延ロー
ル2によつて圧延される被圧延材3の張力が検出
される。張力制御演算器6において、張力検出器
4の検出値と張力基準設定器5の張力基準設定値
とが比較されその偏差が比例積分されて速度基準
補償量が求められる。ゲイン調整器11におい
て、張力制御演算器6による速度基準補償量が自
動板厚制御装置12により取り込まれたミル定数
制御系のスケール・フアクタCによつて直列補償
される。この自動板厚制御装置12によるスケー
ル・フアクタCによつて補償された速度基準補償
量は速度制御装置7に出力され、この速度制御装
置7により主機モータ8に接続する上流側圧延ロ
ール1の周速が制御され、この上流側圧延ロール
1の周速制御により被圧延材3の張力が張力基準
設定値に等しくなるように制御される。ここでミ
ル定数制御は自動板厚制御のマイナー・ループで
あり、機械ミル定数M[TON/mm]の所定の等価
ミル定数Me[TON/mm]に制御するものである。
この機械ミル定数Mと等価ミル定数Meとの関係
は Δh=ΔP/M−CΔP/M=ΔP/Me ……(1) Me=M/1−C ……(2) となる。ただし、Δh[mm]はロツクオン値よりの
出側板厚偏差、ΔP[TON]は圧延荷重変動、C
はスケール・フアクタであり、 C<1 ……(3) である。(1)式より等価ミル定数Meが大きい程、
板厚制御の精度は高くなることが示される。
次に第1図のゲイン調整器11について詳述す
る。本実施例による連続圧延機の張力制御系およ
び板厚制御系を第2図に示す。
先ず、張力制御系においては被圧延材張力の被
圧延材速度へのフイードバツク20の張力フイー
ドバツク係数K10は被圧延材および圧延スケジユ
ールにより変化する値であり、この値が小さい程
張力変動が増大する。このことを以下に説明す
る。
上流側圧延ロール1と下流側圧延ロール2との
間の被圧延材3の張力tの時間変化率dt/dτはフ
ツクの法則から次式で表される。
dt/dτ=E/L(V−v)[Kg/mm2/sec]……(
4) ただし E:被圧延材3のヤング率[Kg/mm2] L:圧延ロール1,2間距離[mm] V:圧延ロール2入側被圧延材速度[mm/sec] v:圧延ロール1出側被圧延材速度[mm/sec] である。
この(4)式をラプラス変換すると次式が得られ
る。
s〓[t]−t0=E/L{〓[V]−〓[v]}……(5
) この(5)式より圧延ロール1出側被圧延材速度v
をΔvだけ微小変化させた時の被圧延材3の張力
の微小変化Δtは次式で表される。
s〓[Δt]=−E/L〓[Δv] ……(6) 一方、圧延ロール1出側被圧延材速度vは次式
で表される。
v=(1+f)VR ……(7) ただし f:圧延ロール1での先進率[−] VR:圧延ロール1のロール周速[mm/sec] である。
従つて、圧延ロール1出側被圧延材速度vの微
小変化Δvは次式で表される。
Δv=(1+f)ΔVR+VRΔf =(1+f)ΔVR+VR・(∂f/∂t)Δt =(1+f)ΔVR+K10・Δt ……(8) K10=VR・(∂f/∂t) ……(9) ここで (∂f/∂t):張力tの先進率fに対する影響係数 である。
上記(6)、(8)式から次式が得られる。
〓[Δt]=−E/L・S{〓[(1+f)ΔVR] +〓[K10・Δt]} ……(10) となり、ブロツク図で表すと第7図のようにな
る。
以下、ラプラス演算子〓[ ]を省略するもの
として、第7図より次式が得られる。
Δt/(1+f)ΔVR=−E/Ls/1−(−E/Ls)・K
10=−1/K10・1/1+(L/EK10)s……(11) 上記(9)式よりK10は被圧延材および圧延スケジ
ユールにより変化する。また、(11)式よりΔt/
(1+f)ΔVRのゲインは−1/K10となり、K10
が小さい程、張力制御の操作量であるΔVRに対し
て張力変動Δtは増大する。
また、速度制御装置7の遅れ時定数をTMとす
ると、張力フイードバツク係数K10は張力制御演
算器6の制御定数T1・T2の設定に対して 1/T1=−K10/3TM ……(12) T2=TM ……(13) によつて反映されている。
この根拠を以下に説明する。
従来張力制御系は第8図のブロツク図で示され
る。ここで、T2は1/(1+TMs)を打消して
応答を良くするために、T2=TMとし、 T1は次の一巡伝達関数 G(s)=1+T2s/T1s・1/1+TMs・(1+f)・
−1/K10・1/1+(L/E・K10)s=
−(1+f)/T1s・K10・{1+(L/E・K10)s}
……(14) より閉ループの角遮断周波数をωc[rad/sec]と
すると、−(1+f)/ωcT1K10=1が成立する。
この式をf≒0として変形すると 1/T1=−ωcK10 ……(15) となり、閉ループの安定性を考えて ωc=1/3TM とすれば次式が成立する。
1/T1=−K10/3TM ……(16) 従つて、張力制御演算器6は張力フイードバツ
ク係数K10の情報を含んでいる。
ゲイン調整器11の直列補償要素Ktを考慮に
入れると張力制御系のトータル・ゲインは Kt/T1=−KtK10/3TM ……(17) となる。板厚制御系においては板厚制御装置12
はロードセル時定数TL[s]のロードセル21、
(1)式に示されたミル定数制御量−C/Mに対応す
るミル定数制御22及び油圧圧下装置時定数Tv
[s]の油圧圧下装置23を有している。第2図
より張力変化Δt[Kg/mm2]に対する被圧延材速度
変化量Δv[mm/sec]は次式で表わされる。
上式を次のように簡単にする。
Δv/Δt=K10+−C/M+m−mC−∂P/∂t・∂f/∂
h・VR……(19) ただし、m[TON/mm]は塑性変形率、P
[TON]は圧延荷重、t[Kg/mm2]は張力、bは
後進率、h[mm]は板厚、v[mm/s]は被圧延材
速度である。
この(19)式で張力tを大きくすると、圧延荷
重Pは小さくなるので、 ∂P/∂t<0 であり、板厚hを大きくすると先進率fは小さい
ため、 ∂f/∂h<0 となつて、板厚制御系は張力フイードバツク係数
K10を減少させる作用がある。
第2図に示されるように、板厚制御装置12は
被圧延材張力の被圧延材速度へのフイールドバツ
ク20と並列にたつているため、(7)式に表わされ
るように板厚制御系は張力フイードバツク係数
K10を減少させる作用があり、その度合はミル定
数制御22のスケール・フアクタCが大きい程大
きい。
すなわち、上記(18)式は次式のように変形で
きる。
ΔV/Δt=K10−C/M+m(1−C)・∂P/∂t・∂f
/∂h・VR……(20) K10=VR∂f/∂t =VR∂f/∂h・∂h/∂P・∂p/∂t =VR/M ∂f/∂h・∂P/∂t =K10・(1−C)(M+m)/M+m(1−C)…
…(21) この関係を表すと第3図のようになる。
しかして、板厚制御系は張力フイードバツク係
数K10を減少させる作用があり、その度合はミル
定数制御22のスケールフアクタCが大きいほど
大きい。
本実施例による連続圧延機の板厚制御系を含め
た張力制御系の閉ループのボード線図を第4図に
示す。この第4図において板厚制御系のスケー
ル・フアクタCが C=0 の状態で調整した張力制御ゲインのままで、スケ
ール・フアクタCを C=0.9 に変更すると、張力制御系が減衰率(ζ)の小さ
な振動系を形成するのが分る。本実施例による連
続圧延機の板厚制御系のスケール・フアクタCと
ゲイン調整器11の直列補償要素Ktとの関係を
第3図に示す。上記の板厚制御系のスケール・フ
アクタCの変更による張力制御の振動性は、スケ
ール・フアクタCの変更に応じて張力制御系のゲ
インを調整するゲイン調整器11を備え、第3図
に示すようなスケール・フアクタCに応じたゲイ
ン調整器11の直列補償要素Ktを可変設定する
ことによつて解消することができる。
このことをさらに詳しく説明する。
Kx=C/M+m(1−C)・∂P/∂t・∂f/∂h・VR
…(22) とおく。
張力フイードバツク係数K10は次式のように変
形することができる。
K10=VR・∂f/∂t =VR・∂f/∂h・∂h/∂P・∂P/∂t =VR/M・∂f/∂h・∂P/∂t ……(23) ∵Δh=ΔP/M ……(24) 従つて Kx=MC/M+m(1−C)・K10 ……(25) となる。
板厚制御装置12とゲイン調整器11を含めた
張力制御系の一巡伝達関数H(s)は1+f≒1
として次式で表わされる。
ここで閉ループの角遮断周波数ωc[rad/sec]
とすると、 −Kt/ωcT1(K10−Kx)=1 ……(27) が成立する。
この(27)式より Kt=−ωcT1(K10−Kx) ……(28) となり、 ωc=1/3TM T1=−3TM/K10 ……(29) を代入すると、 Kt=K10−Kx/K10 =1−Kx/K10 =1−1/K10・K10・MC/M+m(1−C) =(M+m)(1−C)/M+m(1−C)……(30
) となる。この関数を第3図に示す。
したがつて、張力制御装置にゲイン調整器11
を追加し、スケールフアクタCの値に対してKt
を上式により演算した値(第3図に示す値)に可
変設定することにより、板厚制御系の振動性を解
消することができる。
本発明の別の実施例による連続圧延機を第5図
に示す。被圧延材3を圧延する上流側圧延ロール
1と下流側圧延ロール2との間にルーパ13およ
び張力検出器4が設置されている。ルーパ13は
ルーパ駆動モータ14およびルーパ位置検出器1
9に接続されている。ルーパ位置検出器19およ
びルーパ位置設定器18はルーパ位置制御装置1
7に接続されている。このルーパ位置制御装置1
7による制御信号は速度制御装置16に出力さ
れ、この速度制御装置16はルーパ駆動モータ1
4の電流を制御する電流制御装置15に接続され
ている。張力検出器4および張力基準設定器5は
張力制御演算器6に接続されている。油圧圧下装
置を用いた自動板厚制御装置12は上流側圧延ロ
ール1に設置されている。ゲイン調整器11は、
張力装置6および自動板厚制御装置12に接続さ
れ、自動板厚制御装置12のゲインに応じて張力
制御装置6のゲインを補償する。このゲイン調整
器11による補償制御信号は速度制御装置7に出
力され、この速度制御装置7は、上流側圧延ロー
ル1を駆動する主機モータ8の速度をこの補償制
御信号により制御する。
本実施例による連続圧延機のルーパ制御系の動
作を説明する。ルーパ13の位置はルーパ位置検
出器19によつて検出される。ルーパ位置制御装
置17において、ルーパ位置検出器19の検出値
とルーパ位置設定器18の設定値とが比較され、
その偏差に基づいてルーパ位置制御信号は速度制
御装置16、電流制御装置15およびルーパ駆動
モータ14を介して、ルーパ13の位置が設定値
に一致するように制御する。本実施例による連続
圧延機の張力制御系および板厚制御系の動作は前
述の実施例と同様であり、また板厚制御系のスケ
ール・フアクタCに応じて張力制御系のゲインを
調整するゲイン調整器11の構成および動作も前
述の実施例と同様である。
〔発明の効果] 以上の通り本発明によれば、被圧延材の板厚制
御装置のゲイン変更に伴う被圧延材の張力制御の
振動性を取り除き、安定した張力制御を実現で
き、被圧延材の板厚、板巾の寸法精度を向上させ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による連続圧延機を
示すブロツク図、第2図は本発明の一実施例によ
る連続圧延機の張力制御系および板厚制御系を示
すブロツク図、第3図は本発明の一実施例による
連続圧延機の板厚制御系のスケール・フアクタC
とゲイン調整器の直列補償要素Ktとの関係を示
すグラフ、第4図は板厚制御系のゲイン変更によ
つて張力制御系が振動系を形成することを示すボ
ード線図、第5図は本発明の別の実施例による連
続圧延機を示すブロツク図、第6図は従来の連続
圧延機を示すブロツク図、第7図および第8図は
本発明の一実施例の詳細な動作を説明するための
ブロツク図である。 1,2……圧延ロール、3……被圧延材、4…
…張力検出器、5……張力基準設定器、6……張
力制御演算器、7,9……速度制御装置、8,1
0……主機モータ、11……ゲイン調整器、12
……自動板厚制御装置、13……ルーパ、14…
…ルーパ駆動モータ、15……電流制御装置、1
6……速度制御装置、17……ルーパ位置制御装
置、18……ルーパ位置設定器、19……ルーパ
位置検出器、20……被圧延材張力の被圧延材速
度へのフイールドバツク、21……ロードセル、
22……ミル定数制御、23……油圧圧下装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 被圧延材を圧延する圧延ロールと、前記圧延
    ロールを駆動する主機モータと、前記主機モータ
    の速度を制御する速度制御装置と、前記被圧延材
    の張力を検出する張力検出器と、前記張力検出器
    の検出値と予め定められた張力基準値との偏差に
    基づいて前記速度制御装置に速度基準補償量を出
    力する張力制御装置と、前記被圧延材の板厚を制
    御する板厚制御装置と、前記板厚制御装置のゲイ
    ンに応じて前記張力制御装置のゲインを補償する
    ゲイン調整器とを備えたことを特徴とする連続圧
    延機。
JP60007195A 1985-01-18 1985-01-18 連続圧延機 Granted JPS61165216A (ja)

Priority Applications (1)

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