JPH0659492B2 - 自動板幅制御方法 - Google Patents

自動板幅制御方法

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JPH0659492B2
JPH0659492B2 JP60201124A JP20112485A JPH0659492B2 JP H0659492 B2 JPH0659492 B2 JP H0659492B2 JP 60201124 A JP60201124 A JP 60201124A JP 20112485 A JP20112485 A JP 20112485A JP H0659492 B2 JPH0659492 B2 JP H0659492B2
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JP
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rolling
width
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vertical roll
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JP60201124A
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和彦 郡田
篤男 水田
治廣 井端
総一郎 斉藤
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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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
    • B21B37/16Control of thickness, width, diameter or other transverse dimensions
    • B21B37/22Lateral spread control; Width control, e.g. by edge rolling

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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】 (産業上の利用分野) 本発明は、例えばホットストリップミル粗圧延におい
て、圧延材のエッジャー圧延のために竪ロール開度を調
整する自動板幅制御(正確には、竪ロール圧延力帰還型
自動板幅制御,R.F.AWC:Roll Force Automti
c Width Control)方法に関するものである。
(従来技術) 従来、板厚制御に関しては、圧延力帰還型自動板厚制御
(R.F.AGC:Roll Force Automatic Gauge Conto
l)が周知の技術として存在し、その基本的な考え方は、
圧延中に圧延荷重の変動によって生ずる圧延ロールギャ
ップの変動(ミルスプリング)を相殺するように意図的に
ロールギャップを開閉する点にある。即ち、 なる関係を用いて、ΔPを実測することによりΔSを制
御しようとするものである。
板厚制御においては、圧延中のロールギャップがすなわ
ち圧延機の出側板厚と同一と見なせるので、上述の様な
単純な制御で良いが、自動板幅制御の場合には、竪ロー
ル圧延後、さらに水平ロール圧延機にて圧延され幅広が
りが生じるなど、AGCとはかなり異なつた制御思想が
必要となる。すなわち、AGCとAWCとは以下の点で
大きな相違がある。
AGCのロール開度変更量が数μm〜数百μmである
のに対し、AWCでは数mm〜十数mmの変更が必要であり
高い応答性が要求される。
スキッドマーク、各圧延パス入側板幅変動等による圧
延荷重の変動が極めて微弱であるために高い荷重検出精
度が要求されると共に、ハウジングとチョック間の摺動
抵抗を含めた圧下系の動作抵抗の低いことが要求され
る。(注、スキッドマーク:材料を加熱炉にて加熱する
際、材料を支持あるいは炉内を搬送するために、水冷構
造物の上に載せるが、材料との接触部は、耐熱合金製ま
たは、セラミツク製のスキッドボタンと呼ばれる部材で
構成されている。この部分を伝わって材料の熱が逃げる
ので、通常このスキッド部は温度が低くなり、相対的に
材料強度が高くなる。その結果、圧延中に板厚が厚くな
ったり、色が黒く見えたりするのでスキッドマークと称
している。) AGCが、主にミルスプリング分のみを考慮してロー
ル開度を制御すれば良いのに対し、AWCでは、幅広が
りを考慮してミルスプリング分以上に過大にロール開度
を制御する必要がある。(すなわちエッジャー開度変動
を零とするのではなく、水平ロール圧延機出側板幅変動
を零とすべくエッジャー開度変動を制御する必要があ
る。) いま、R.F.AWCを実施しない従来のエッジャー圧
延の状況を模式的に示すと第2図のようになる。一定開
度のエッジャー(竪ロール圧延機)1にて圧延された幅変
動を有する圧延材2は、たとえエッジャー圧延後に真直
ぐとなっても、後続の水平ロール圧延機3出側では再び
幅変動が発生する。これは、エッジャー圧延によりエッ
ジャー圧延前の幅広部に相当する部分には、そのエッジ
ング量(竪ロール圧延圧下量)に応じてドッグボーンと呼
ばれる局所的板厚増加部が生じており、これが後続の水
平ロール圧延にて大きな幅広がりを生ぜしめるためであ
る。
この様な現象を防止するためには、第3図に示すごと
く、水平ロール圧延機3後に板幅変動が発生しないだけ
の必要にして十分な量だけ、元の圧延材2の幅広部を狭
く圧延しなければならない。
上記〜のうち、特にについては、どの程度過大に
ロール開度を制御すべきかと言う点について未だ明確に
なっていない。したがって、従来は、施行錯誤的にチュ
ーニング率と呼ばれる制御定数を調整していたのが実情
であり、圧延パス回数の変化、圧延材質の変化、圧延温
度の変化等にきめ細かく対応できず、安定した制御効果
が得られないと言う問題があった。
(発明の目的) 本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであ
って、その目的はストリップ全長の板幅変動を小さくし
て、均一な板幅として板幅精度良好な金属圧延板を得る
ことを可能とした自動板幅制御方法を提供することにあ
る。
(発明の構成) 本発明は、上記の目的を達成するために、竪ロール圧延
時の圧延力の変動を検出して竪ロール開度を連続的に調
整する自動板幅制御方法において、各圧延パスについて
予測計算された竪ロール圧延塑性定数Q,竪ロール圧延
機ミル定数M,幅戻り係数α,スキッドマーク板幅変動
係数η、および板幅変動定数Cを用いて各圧延パス毎に
チューニング率を求め、その後段側の水平ロール圧延機
出側板幅変動を零とする最適制御ゲインを決定して、竪
ロール開度の調整を行うようにした。
(実施例) 次に、本発明の一実施例を図面にしたがって説明する。
第1図は本発明に係るR.F.AWCの代表的な制御ブ
ロック線図を示し、図中の各記号の意味は以下の通りで
ある。
c: 油圧圧下制御系積分ゲイン GO: 油圧圧下制御系伝達関数 G:フィードバック比例ゲイン k:チューニング率 M:竪ロール圧延機ミル定数 Q:圧延材の塑性定数 ただし α:幅戻り係数 η:スキッドマーク板幅変動係数 ΔWIN:入側板幅変動 ΔF:スキッドマーク荷重外乱(スキッドマーク部が
硬いことによる荷重変動) ΔWE:エッジャー開度変動(エッジング後の板幅変動) ΔWOUT:水平ロール圧延機出側板幅変動 第1図の制御ブロック線図よりΔWOUTを出力とし、
ΔWINおよびΔFSを入力とするΔWINおよびΔWS
を制御する場合における伝達関数としてこれを求めると
以下の様に表される。
この(1)式は以下の様にして求められる。
即ち、荷重変動ΔFは、スクリュ変動(予測計算に基
づく竪ロール圧延圧下量によるロール開度をも含む)Δ
S,入側板幅変動ΔWINに起因する荷重変動を意味
し、 で表わされる。これにスキッドマークによる荷重外乱Δ
Sを加味すると、 ΔF=ΔFW+ΔFS となる。
このトータル荷重変動ΔFに基づき、板幅を制御するこ
とを考えると、 ΔGapはロールギャップの変更量をとなり、さらに制御
の効果を考慮すると、 ΔGap′=−k・ΔGap となる。
このΔGap′がΔGapおよび幅広がりを補償するための
スクリュ開度変動指令値である。
このスクリュ開度変更指令値は、フィードバック制御を
行う場合の比例ゲインを考慮すると、 ΔGap″=G・ΔGap′ となる。
ここで、ΔGap″はゲイン修正後のスクリュ開度変更指
令値である。
このΔGap″を制御するための制御系、即ち、図中一点
鎖線枠内I(油圧圧下系)におけるゲインをGとおく
と、 ΔS=G・ΔGap″ となり、ΔSはスクリュ変動量を意味する。
なお、 となる。
さらに一般に、油圧圧下制御系においては、 ただし、 Kc,T1,T:定数 S:ラプラス変数 である。
さらに、このロールギャップ変動に伴うエッジング後の
板幅の変動ΔWEは、 となり、 は荷重から推定されるエッジング量の変動である。
ΔWEの変動に基づく水平ロール圧延機出側における板
幅変動ΔW1は、水平圧延による板幅の戻り現象を考慮
すると、 ΔW1=(1−α)・ΔWE となる。
また、水平ロール圧延機入側における板幅変動ΔWIN
による出側の板幅変動ΔW2は、 ΔW2=α・ΔWIN となる。
なお、エッジング後の水平圧延による幅戻り量(WOU
T−WE)とエッジング量(WIN−WE)との間には、
次式で示される関係が成立することがこれまで多くの研
究により、明らかにされている。
(WOUT−WE)=α・(WIN−WE)+C ただし、Co:定数 よって、WOUTに対するWE,およびWOUTに対す
るWINの影響係数は、 となり、上記ΔW1,ΔW2の式が導かれる。
さらに、スキッドマークによる板幅変動ΔW3は、 ΔW3=η・ΔF となる。
したがって、水平ロール圧延機出側におけるトータルの
幅変動量ΔWOUTは、前述する三つの態様による幅変
動の総和となり、 ΔWOUT=ΔW1+ΔW2+ΔW3 となり、これにそれぞれを代入すると上記(1)式が得ら
れる。
また、第1図において荷重変動ΔFWに及ぼすΔWIN
のみによる影響に関して、 より、 と表す。
一方、実際のホットストリップミル粗圧延においては、
スキッドマークに起因する板幅変動が顕著に出現すると
き、入側板幅変動ΔWINの位置と、スキッドマークに
よる荷重外乱ΔFの位置は、殆ど完全に一致するの
で、両者は ΔFW′=C・ΔF(C:板幅変動定数) …(5) として制御を行っても支障無い。
ここで、この板幅変動定数Cは、実機実験等によって求
められるものである。
次いで、板幅制御を荷重検出に基づくR.F.AGCを
実行するに際しては、入側板幅変動ΔWINを荷重外乱
として置換して制御を行う必要があり、したがって、
(1)式における入側板幅変動ΔWINを(4),(5)式を用
いて、 と表して、荷重外乱に置き換えることにより、(1)式を
整理し、終端値の定理を用いて水平ロール圧延機出側板
幅変動量(ずれ量)ΔWOUTを求めて制御を実行すれば
よく、これを(1)式のΔWOUTと区別してΔWOU
T′ で表すと次式のようになる。
板幅制御の目的より、水平ロール圧延機出側における板
幅変動を0とすると、 ΔWOUT′=0 でなければならないから、結局、制御における作用面か
ら制御効果を支配するチューニング率に注目して前記
(7)式を整理すると、 となる。
αは、たとえば以下の式により既定の圧延条件から決定
できる。
α=(a1+a2・HIN)・(a3+a4・WIN)・ (a5+a6・RED) …(9) ここで、 HIN:入側板厚 WIN:入側板幅 RED:各圧延パスにおける水平ロール圧延機の圧下率 a1〜a6:定数 である。
ηは、次式により決定される。
η=(b0+b1・CCP)・(b2+b3・OHT)・(b4+ b5・RED/HIN) …(10) ただし、 CCP:材質パタメータ OHT:均熱度パラメータ b0〜b5:定数 である。
以上のようにして各パス毎におけるチューニング率kが
求められる。
一方、R.F.AWCでは最終的な竪ロール開度(竪ロ
ールギャップ)の制御は、次式により実施される。
ただし、 ΔE:ロックオン時の竪ロール間隔からの偏差 ΔE:竪ロール間隔変更量 その他:既述 したがって、ΔPの係数 が広い意味での主となる制御ゲインである。ところがG
O,M,Qは既知の定数もしくは簡単な計算により求めら
れる定数であるから、チューニング率kが制御ゲインを
支配していることが理解される。
即ち、このチューニング率kを上記の方法により求める
ことにより、各パス毎の圧延条件に基づいて最適制御ゲ
インが決まり圧延材の板幅制御を行うことができる。
第4図は本発明に係る方法を実際の圧延制御に適用した
例を示し(スラブ:236t×1230W,コイル:5.79
×1236w,単位mm)、第5図に示す従来の圧延制御
の例(スラブ:236t×1230,コイル:4.41t
×1237w,単位mm)に比べて、極めて優れた制御効果
が得られ、スキッドマークによる板幅変動が実質的に完
全に除去されている。
(発明の効果) 以上の説明より明らかなように、本発明によれば、各圧
延パスについて予測計算された竪ロール圧延塑性定数
Q,竪ロール圧延機ミル定数M,幅戻り係数α,スキッ
ドマーク板幅変動係数η,および板幅変動係数Cを用い
て各圧延パス毎にチューニング率を求め、その後段側の
水平ロール圧延機出側板幅変動を零とする最適制御ゲイ
ンを決定して、竪ロール開度の調整を行うようにしてあ
る。
このため、安定した板幅制御が可能となり、上述の実機
への適用例にも示されているように、極めて優れた板幅
精度の圧延材を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図はR.F.AWCの代表的な制御ブロック図、第
2図,第3図は幅広がりの状況を示す説明用平面図、第
4図,第5図は実際に圧延制御を行って得られた板幅偏
差結果を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 総一郎 兵庫県神戸市垂水区舞子台2丁目5−32― 403 (56)参考文献 特開 昭58−70911(JP,A) 特開 昭59−94513(JP,A) 特開 昭60−54220(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】竪ロール圧延時の圧延力の変動を検出して
    竪ロール開度を連続的に調整する自動板幅制御方法にお
    いて、各圧延パスについて予測計算された竪ロール圧延
    塑性定数Q,竪ロール圧延機ミル定数M,幅戻り係数
    α,スキッドマーク板幅変動係数η、および板幅変動定
    数Cを用いて各圧延パス毎にチューニング率を求め、そ
    の後段側の水平ロール圧延機出側板幅変動を零とする最
    適制御ゲインを決定して、竪ロール開度の調整を行うよ
    うにしたことを特徴とする自動板幅制御方法。
JP60201124A 1985-09-10 1985-09-10 自動板幅制御方法 Expired - Lifetime JPH0659492B2 (ja)

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