JPH06285524A - 圧延機の自動板厚制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低速圧延時における板厚制御を高精度に行
う。 【構成】 圧延機1 から離れて配置された出側板厚計9
により、圧延材4 の出側板厚偏差を検出し、これに基づ
きコントローラ12にてロールギャップ制御量ΔＳを演算
処理し、その結果を圧下制御装置6 に出力してロールギ
ャップを調整する圧延機の自動板厚制御方法において、
低速圧延時に於ては非連続制御とし、前回制御出力した
時点のロール5 直下の圧延材4 が出側板厚計9 に到達し
たときの出側板厚偏差Δｈに基づきロールギャップ制御
量ΔＳを出力することを繰り返す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧延機の自動板厚制御
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】板材の圧延において、製品板厚を一定と
する板厚制御は、一般に圧延機の出側に配置した出側板
厚計を用いたフィードバック制御が行われている。即
ち、出側板厚計で検出した圧延材の出側板厚偏差を入力
値としてＰＩ（比例積分）コントローラにて演算処理を
行い、その結果を制御量として圧下制御装置に出力して
ロールギャップを調整するものであった。

【０００３】この自動板厚制御においては、検出部の出
側板厚計と制御部の圧下制御装置とが離れた位置に配置
されているため、制御に時間的遅れが生じ、特に、圧延
開始時の低速圧延のとき、高精度の制御ができないと言
う問題があった。そこで、このような圧延開始時の問題
点を解決するものとして、例えば、特公平３ー６３４４
３号公報、特開平１ー７１５１４号公報に記載のものが
公知である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の比例制御で
は、オーバシュートすることは調整により良くなるが、
圧延開始時の低速圧延においては、まだ収束速度が遅い
という問題があった。即ち、検出部の出側板厚計と制御
部の圧下制御装置とが離れた位置にある場合、圧延速度
が高速であれば、ロール直下の圧延材が出側板厚計に到
達するまでの時間が僅かとなり、出側板厚計で検出した
結果を基に連続したフィードバック制御をしても検出遅
れはあまり問題にならない。

【０００５】しかし、圧延速度が遅いと、出側板厚計で
の検出結果に基づき圧下制御装置を制御した地点が出側
板厚計に達する迄、長時間を要し、その間の出側板厚計
の検出による連続した制御は、何等フィードバック制御
に寄与しておらず、むしろ外乱となっていた。即ち、連
続した制御をしている点に問題があった。

【０００６】そこで、本発明は、圧延開始直後の低速圧
延時における制御乱れを防止して板厚精度を向上させ
た、圧延機の自動板厚制御方法を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、次の手段を講じた。即ち、本発明の自動
板厚制御方法は、圧延機から離れて配置された出側板厚
計により、圧延材の出側板厚偏差を検出し、これに基づ
きコントローラにてロールギャップ制御量を演算処理
し、その結果を圧下制御装置に出力してロールギャップ
を調整するものである。

【０００８】そして、低速圧延時に於ては非連続制御と
する。即ち、前回制御出力した時点のロール直下の圧延
材が出側板厚計に到達したときの出側板厚偏差に基づき
ロールギャップ制御量を出力することを繰り返す。即
ち、本発明の特徴とするとろは、出力した結果を検出遅
れ時間後検出して、次の出力を出す、非連続制御とした
点にある。

【０００９】更に本発明では、前記ロールギャップ制御
量ΔＳi を、

【００１０】

【数４】ΔＳi ＝｛（Ｍ＋ｍi ）／Ｍ｝・Δｈi 但し、Ｍ ：ミル定数 ｍi ：第ｉ回目の制御で求めた変形抵抗 Δｈi ：第ｉ回目の制御で求めた出側板厚偏差 添字ｉ：制御回数を示す１以上の整数 で求める。

【００１１】また、第１回目の制御における変形抵抗ｍ
1 を、

【００１２】

【数５】ｍ1 ＝Ｐ1 ／（Ｈ−ｈ） 但し、Ｐ1 ：第１回目の出力タイミング時の圧延力 Ｈ ：入側板厚設定値 ｈ ：出側板厚設定値 で求め、第２回目以降の第ｉ回目の制御における変形抵
抗ｍi を、

【００１３】

【数６】 ｍi ＝｛（ΔＳi-1 −１）／Δ（Δｈi ）｝・Ｍ 但し、Δ（Δｈi ）＝Δｈi ’−Δｈi Δｈi ’＝ΔＨi ・（１−Ｒ） ここで、ΔＨi ：入側板厚偏差値 Ｒ ：圧下率 添字ｉ：制御回数を示す２以上の整数 で求める。

【００１４】即ち、変形抵抗ｍを学習してより最適なも
のにする。

【００１５】

【作用】本発明によれば、出力した結果を検出遅れ時間
後検出して、次の出力を出す非連続制御であるので、圧
延速度が遅いとき、正確なフィードバック制御となる。
即ち、圧延が開始されると、直ちに出側板厚計で板圧偏
差値を連続的に検出してロールギャップを連続的に制御
するのではなく、その第１回目の制御は、圧延機ロール
直下の圧延材が出側板厚計に到達したとき、出側板厚偏
差を求め、該偏差値に基づきコントローラにてロールギ
ャップ制御量を演算処理し、その結果を圧下制御装置に
出力してロールギャップを調整する。

【００１６】第２回目の制御は、前記第１回目の制御出
力した時点のロール直下の圧延材が出側板厚計に到達し
たとき、出側板厚偏差値を求め、該偏差値に基づきコン
トローラにてロールギャップ制御量を演算処理し、その
結果を圧下制御装置に出力してロールギャップを調整す
る。以後、前回制御出力した時点のロール直下の圧延材
が出側板厚計に到達したときの出側板厚偏差に基づきロ
ールギャップ制御量を出力することを繰り返す。

【００１７】以上のような非連続制御を行うことによ
り、連続制御の時のような、出力した地点が板厚計に達
するまでの間の無駄な制御がなくなるので、収束速度が
速くなる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図７は、本発明方法を使用するための圧延機の自動
板厚制御装置である。同図に示す圧延機1 はリバース圧
延機であるが、以下、説明の便宜上、同図における圧延
機1 の左側を入側、同右側を出側と言う。

【００１９】圧延機1 の入側及び出側には、圧延材巻戻
リール2 と巻取リール3 とが配置されている。巻戻リー
ル2 から巻き戻された圧延材4 は、圧延機1 の上下一対
のワークロール5 間を通り、その厚みを減じた後、巻取
リール3 に巻き取られる。前記圧延機1 には、上下一対
のワークロール5 に所定の圧下量を付与する圧下制御装
置6 と、圧延力を検出する圧延力検出手段7 とが設けら
れている。

【００２０】前記圧延機1 の入側、及び、出側に、該圧
延機1 から所定距離離れて、入側板厚計8 と出側板厚計
9 とが設けられている。更に、入側、出側には、板速度
検出手段10,11 が設けられている。前記圧下制御装置6
、圧延力検出手段7 、入側、出側の板厚計8,9 、及
び、入側、出側の板速度検出手段10,11 は、コントロー
ラ12に接続されている。

【００２１】前記コントローラ12は、低速圧延時におい
て、比例制御モニタＡＧＣを行い、高速圧延時に積分制
御モニタＡＧＣを行うよう構成されている。ここで、前
記積分制御モニタＡＧＣとは、例えば、前記特開平１−
７１５１４号公報、特公平３−６３４４３号公報に記載
の次の制御式(1) に基づき制御されることを言う。

【００２２】

【数７】ΔＳ＝Ｋ・（１／Ｔ）∫Δｈ・ｄｔ……(1) 但し、ΔＳ：ロールギャップ Ｋ：比例定数 Ｔ：積分時間 Δｈ：出側板厚偏差値 前記低速圧延時における比例制御モニタＡＧＣが、本発
明に係わるものであり、次の制御式により制御される。

【００２３】

【数８】ΔＳ＝｛（Ｍ＋ｍ）／Ｍ｝・Δｈ……(2) 但し、Δｈ：出側板厚偏差値 Ｍ ：ミル定数 ｍ ：変形抵抗 前記(2) 式の制御式は、図８に示す出側板厚とロールギ
ャップとの関係より導かれたものである。

【００２４】即ち、図８において、Ｍはミル定数、ｍは
変形抵抗、Ｈは入側板厚、ｈは出側板厚、Δｈは出側板
厚偏差値、Ｓはロールギャップ、ΔＳはロールギャップ
偏差を示し、下記の関係式が導かれる。

【００２５】

【数９】Ｍ＝Ｙ／Ｘ Ｘ＋Δｈ＝ΔＳ ｍ＝Ｙ／Δｈ Ｍ＝ｍ・Δｈ／（ΔＳ−Δｈ） ∴ΔＳ＝｛（Ｍ＋ｍ）／Ｍ｝・Δｈ 図１に、前記図７に示す装置を用いて、前記比例制御モ
ニタＡＧＣによる自動板厚制御を行うフローチャートが
示されている。

【００２６】まず、圧延機運転開始と同時に、自動板厚
制御もスタートする。この運転開始時は、圧延速度が低
速である。そして、該制御の第１ステップにおいて、
「出力すべきタイミングか否か」の判断がされる。この
第１ステップは、板厚制御を連続的に行うのではなく、
非連続に行うと言うことを意味している。即ち、所定の
出力タイミングに達したときのみ、制御を行うのであ
る。

【００２７】この「出力タイミング」の判断基準は、第
１回目の時、圧延機1 のロール5 直下の圧延材4 が出側
板厚計9 に到達した時である。第２回目以降の時、制御
出力した時点におけるロール5 直下の圧延材4 が出側板
厚計9 に到達した時である。圧延材4 のロール5 直下の
地点が出側板厚計9 に到達する時間は、圧延機1 のロー
ル5 センターから出側板厚計9 までの距離と圧延速度と
に基づき、コントローラ12において演算で求められる。

【００２８】第２ステップでは、前記出力タイミングが
第１回目のものか、第２回目以降のものかの判断がされ
る。即ち、第１回目と第２回目以降とでは、以下に説明
する変形抵抗ｍの演算方法が異なるため、この第２ステ
ップが必要になる。そして、第１回目の制御でない場合
は第３ステップに進み、第１回目の制御の場合は第４ス
テップに進み、共に変形抵抗ｍの演算が行われる。

【００２９】前記第３または第４ステップで変形抵抗ｍ
の演算が行われたあと、第５ステップに進んで、ロール
ギャップ出力量ΔＳが演算される。そして、第６ステッ
プで、圧下制御装置6 にロールギャップΔＳが出力され
る。その後、第７ステップにおいて演算続行か否かの判
断が行われ、演算続行の場合は、前記第１ステップに戻
り、演算続行でない場合は、本制御を終了とする。

【００３０】尚、前記各ステップはコントローラ12で行
われる。本実施例においては、前記第５ステップにおけ
るロールギャップ出力量ΔＳは、前記(2) 式の比例制御
モニタＡＧＣ制御式により求められる。前記式(2) を変
形すると、

【００３１】

【数１０】ｍ＝Ｍ・（ΔＳ−１）／Δｈ……(3) となり、変形抵抗ｍは、ロールギャップ出力量と出側板
厚偏差値との関数であることが判る。しかし、第１回目
の制御では、未だロールギャプを出力していないので、
変形抵抗ｍの値を求めることが出来ない。そこで、第１
回目の制御では、変形抵抗ｍを、図８に示す関係から、

【００３２】

【数１１】ｍ＝Ｐ／（Ｈ−ｈ）……(4) として求めている。以下、更に具体的に第１回目の制御
から詳しく説明する。まず、制御がスタートすると、第
１ステップにおいて第１回目の出力タイミングが判断さ
れる。この出力タイミング時は、圧延機1 のロール5 直
下の圧延材4が出側板厚計9 に到達した時である。

【００３３】第１ステップにおいて第１回目の出力タイ
ミングになると、第２ステップから第４ステップに進
む。図２に示す如く、前記第４ステップにおいて、第 1
回目の制御に用いられる変形抵抗ｍ1 が前記(4) 式に基
づき求められる。即ち、第１回目の制御の場合、第１回
目の出力タイミング時( 圧延機1 のロール直下の圧延材
4 が出側板厚計9 に到達した時) の圧延力Ｐ1 を、圧延
力検出手段7 から入力する。また、入側板厚設定値Ｈ、
出側板厚設定値ｈを、入側板厚計8 及び出側板厚計9 よ
り入力する。

【００３４】そして、変形抵抗ｍ1 を次式で演算する。

【００３５】

【数１２】ｍ1 ＝Ｐ1 ／（Ｈ−ｈ）……(5) 但し、Ｐ1 ：第１回目の出力タイミング時の圧延力 Ｈ ：入側板厚設定値 ｈ ：出側板厚設定値 以上のようにして変形抵抗ｍ1 を求めると、次のステッ
プである第５ステップに進む。

【００３６】図３に第５ステップの詳細が示されてい
る。この第５ステップにおいて、ロールギャップ出力量
ΔＳは前記(2) 式に基づき求められるのであるが、この
(2) 式のロールギャップ出力量ΔＳを、制御回数を示す
添字ｉをもって一般式として書き直すと、次のようにな
る。

【００３７】

【数１３】 ΔＳi ＝｛（Ｍ＋ｍi ）／Ｍ｝・Δｈi ……(6) 従って、第１回目のロールギャップ出力量ΔＳ1 は、

【００３８】

【数１４】 ΔＳ1 ＝｛（Ｍ＋ｍ1 ）／Ｍ｝・Δｈ1 ……(7) として求められる。前記(7) 式におけるｍ1 には、前記
(5) 式が代入される。また、Δｈ1 は、圧延機ロール直
下の圧延材4 が出側板厚計9 に到達した時の出側板厚偏
差値であって、出側板厚設定値ｈと測定値ｈ1 との差(
Δｈ1 ＝ｈ−ｈ1 ）が代入される。

【００３９】以上のごとく第５ステップでロールギャッ
プ出力量が演算されると、次の第６ステップにおいて、
前記ロールギャップ出力量ΔＳ1 が圧下制御装置6 に出
力され、ロールギャップが修正される。尚、この時、急
激なギャップ変動を与えないようにするため、直線増幅
器（ＬＡＵ）を用い滑らかに出力する。そして、次に、
第７ステップにおいて演算続行か否かの判断が行われる
が、第１回目の場合は無条件で演算続行とされ、第１ス
テップに戻るよう構成されている。

【００４０】次に、第１ステップに戻って、第２回目の
出力タイミングか否かの判断がされる。この第２回目の
出力タイミングの判断基準は、前記第１回目の制御量を
出力した時点のロール5 直下の圧延材4 が出側板厚計9
に到達した時である。しかして、第２回目の出力タイミ
ングになると、第２ステップに進む。第２ステップで
は、第１回目か第２回目以降かの判断がされる。今回は
第２回目であるので、第３ステップに進む。

【００４１】図４に第３ステップの詳細が示されてい
る。即ち、第２回目以降の制御の場合、該制御に用いら
れる変形抵抗ｍi が、前記(3) 式に基づき求められる。
即ち、次のようにして、変形抵抗ｍi が求められる。ま
ず、出力タイミング時( 前回制御出力した時点における
ロール5 直下の圧延材4 が出側板厚計9 に到達した時)
の出側板厚偏差値Δｈi を、出側板厚計9 より入力す
る。ここで出側板厚偏差値Δｈi とは、設定値ｈと測定
値ｈi の差（Δｈi ＝ｈ−ｈi ）を言う。

【００４２】更に、前記出側板厚偏差値Δｈi を求めた
同一地点の入側板厚偏差値ΔＨi をメモリより見つけ
る。この入側板厚偏差値ΔＨi は、所定のサンプリング
周期毎に測定され、メモリに記憶され、且つ、記憶され
た入側板厚偏差値ΔＨi はトラッキング（追跡）可能と
されている。従って前記出側板厚偏差値Δｈi を求めた
同一地点の入側板厚偏差値ΔＨi をメモリより見つける
ことが可能とされている。

【００４３】次に、前記入側板厚偏差値ΔＨi と圧下率
Ｒとの関係から、出側板厚偏差予測値Δｈi'を次式で求
める。

【００４４】

【数１５】Δｈi'＝（１−Ｒ）ΔＨi ……(8) ここで、圧下率はＲは、

【００４５】

【数１６】Ｒ＝（Ｈ−ｈ）／Ｈ……(9) 但し、Ｈ ：入側板厚設定値 ｈ ：出側板厚設定値 で求められる。

【００４６】次に、前回のロールギャップ出力ΔＳi-1
による出側板厚偏差の変化分Δ( Δｈi)を、次式で計算
する。

【００４７】

【数１７】Δ( Δｈi)＝Δｈi'−Δｈi ……(10) ここで、前記(3) 式のΔＳにΔＳi-1 を、Δｈに前記Δ
( Δｈi)を代入することにより、次式の変形抵抗ｍi を
得る。

【００４８】

【数１８】 ｍi ＝｛（ΔＳi-1 −１）／Δ（Δｈi ）｝・Ｍ……(11) 但し、Ｍ：ミル定数 今回は、第２回目であるので前記(11)式は、

【００４９】

【数１９】 ｍ2 ＝｛（ΔＳ1 −１）／Δ（Δｈ2 ）｝・Ｍ……(12) となる。前記(11)式の変形抵抗の意味するところは、変
形抵抗を学習により、より最適なものにしていることで
ある。即ち、出側板厚偏差とその同一地点であった入側
板厚偏差の関係より出力結果を算出し、出力の大きさと
比較して変形抵抗の最適化を図っている。

【００５０】次に、図３に示す第５ステップに進み、ロ
ールギャップ出力量ΔＳ2 が次のように演算される。

【００５１】

【数２０】 ΔＳ2 ＝｛（Ｍ＋ｍ2 ）／Ｍ｝・Δｈ2 ……(13) 前記(13)式におけるｍ2 には、前記(12)式が代入され
る。また、Δｈ2 は、第 1回目の制御量が出力された地
点のの圧延材4 が出側板厚計9 に到達した時の出側板厚
偏差値であって、出側板厚設定値ｈと測定値ｈ2 との差
( Δｈ2 ＝ｈ−ｈ2 ）が代入される。

【００５２】以上のごとく第５ステップでロールギャッ
プ出力量ΔＳ2 が演算されると、次の第６ステップにお
いて、前記ロールギャップ出力量ΔＳ2 が圧下制御装置
6 に出力され、ロールギャップが修正される。そして、
図５に示すように、第７ステップにおいて演算続行か否
かの判断が行われる。

【００５３】この判断は、出側板厚偏差Δｈの符号が変
化したか否かで判断される。即ち、前回の偏差値Δｈi-
1 と今回の偏差値Δｈi の符号が同じであれば（例え
ば、両方とも＋の場合）、演算続行と判断し、前記第１
ステップに戻り前記と同様の処理を繰り返す。逆に、前
記符号が変化する（例えば、＋と−の場合）と演算を中
止し、本発明の非連続制御を中止し、従来の連続制御で
ある積分制御モニタＡＧＣを実行する。

【００５４】図６は、前記非連続制御を行った場合の出
側板厚偏差値の変化を示すグラフである。このグラフか
ら明らかなとおり、非連続制御を行なうと、確実に収束
していることが判る。また、出側板厚偏差Δｈの符号の
変化をみることにより、収束の完了が判る。尚、本発明
は、前記実施例に限定されるものではなく、低速圧延時
において非連続制御されるものであれば、ロールギャッ
プ制御式は、如何なるものであってもよい。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、圧延開始直後等の低速
圧延において、急速に板厚精度を良くすることができ、
歩留りが向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すフローチャートである。

【図２】第４ステップを示すフローチャートである。

【図３】第５ステップを示すフローチャートである。

【図４】第３ステップを示すフローチャートである。

【図５】第７ステップを示すフローチャートである。

【図６】出側板厚偏差とロールギャップ出力との関係を
示すグラフである。

【図７】本発明方法を使用する自動板厚制御装置の構成
図である。

【図８】モニタＡＧＣの説明図である。

【符号の説明】 １ 圧延機 ４ 圧延材 ７ 圧下制御装置 ９ 出側板厚計 ΔＳ ロールギャップ制御量 Δｈ 出側板厚偏差

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧延機から離れて配置された出側板厚計
   により、圧延材の出側板厚偏差を検出し、これに基づき
   コントローラにてロールギャップ制御量を演算処理し、
   その結果を圧下制御装置に出力してロールギャップを調
   整する圧延機の自動板厚制御方法において、 低速圧延時に於ては非連続制御とし、前回制御出力した
   時点のロール直下の圧延材が出側板厚計に到達したとき
   の出側板厚偏差に基づきロールギャップ制御量を出力す
   ることを繰り返すことを特徴とする圧延機の自動板厚制
   御方法。
2. 【請求項２】 ロールギャップ制御量ΔＳi を、 【数１】ΔＳi ＝｛（Ｍ＋ｍi ）／Ｍ｝・Δｈi 但し、Ｍ ：ミル定数 ｍi ：第ｉ回目の制御で求めた変形抵抗 Δｈi ：第ｉ回目の制御で求めた出側板厚偏差 添字ｉ：制御回数を示す１以上の整数 で求めることを特徴とする請求項１記載の自動板厚制御
   方法。
3. 【請求項３】 第１回目の制御における変形抵抗ｍ1
   を、 【数２】ｍ1 ＝Ｐ1 ／（Ｈ−ｈ） 但し、Ｐ1 ：第１回目の出力タイミング時の圧延力 Ｈ ：入側板厚設定値 ｈ ：出側板厚設定値 で求めることを特徴とする請求項２記載の自動板厚制御
   方法。
4. 【請求項４】 第２回目以降の制御における変形抵抗ｍ
   i を、 【数３】 ｍi ＝｛（ΔＳi-1 −１）／Δ（Δｈi ）｝・Ｍ 但し、Δ（Δｈi ）＝Δｈi ’−Δｈi Δｈi ’＝ΔＨi ・（１−Ｒ） ここで、ΔＨi ：入側板厚偏差値 Ｒ ：圧下率 添字ｉ：制御回数を示す２以上の整数 で求めることを特徴とする請求項２記載の自動板厚制御
   方法。