JPS61144208A - 圧延機における蛇行制御方法 - 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、鋼板を圧延する圧延機における圧延材の蛇行
制御方法に関する。

更に詳細には、圧延機の駆動側と操作側の圧下装置を両
側独立に操作して圧下量に差をつけて、圧延材の蛇行、
特に圧延材の後端部の蛇行を防止する方法に関する。

従来の技術 従来より、圧延ライン上における材料の蛇行は、圧延製
品の寸法精度を阻害するばかりでなく圧延機付帯設備を
損傷する点からも問題となっていた。

しかしながら、圧延材料の蛇行を検出する適当な方法が
なく、目視による手動操作に頼っていた。

これに対して、近年、自動化の試みがなされ、様々な方
法が提案されている。その中で、圧延機の駆動側と操作
側の荷重の差（以下、差荷重と称す）によって圧延材料
の走行位置の偏り、即ちオフセンタ量を検出し、駆動側
と操作側のロール間隙差（以下、レベリングと称す）を
調整する方法　　　　′が特開昭５６−１６０８１７号
公報に開示されている。しかし、この方法によれば圧延
材料のオフセンタによる差荷重に加えて、レベリングに
より生起する荷重差が重って加わるので制御は複雑とな
り、実際の圧延の制御には適用し難い。

また、光学的な検出方法によって圧延スタンド入口にお
ける圧延材料のオフセンタ量を検出してレベリング調整
する方法、あるいは、圧延機人口サイドガイドに圧力検
出機を設置し、サイドガイドと圧延材料の接触力により
圧延材料のオフセンタ量を検出してレベリング調整し、
オフセンタＩを修正する方法が特開昭５１−５０２６３
号公報に開示されている。

上記いずれのオフセンタ量検出方法においても、オフセ
ンタ量に比例してレベリング調整を行なうだけでは、オ
フセンタ量を安定に修正することはできず、更に実際上
発生頻度が高く操業上の問題となる圧延材の後端部の蛇
行を防止することができない。

即ち、゛圧延材の蛇行は特に後端部において発生し、著
しいときは材料の板端部がサイドガイドに押付けられて
、３重噛の状態で圧延されて、ロールに傷をつけミルラ
インの停止など重大な障害を起こす場合がある。

これに関して、特開昭５６−１６０８１７号公報には、
第２図の概略制御系統図に示す如く、微分要素を用いて
、オフセンタ量を微分してレベリング修正量を決定して
、安定に制御することが提案されている。しかし、公知
のごとく微分要素を用いる方法は雑音のある系では正常
に動作しえない。特に当該公報に記載されている圧延荷
重を制御人力に用いる方法では、・周波数３〜２０Ｈｚ
のロール偏心による圧延荷重変動が存在し、微分要素の
使用は実質的に困難である。

発明が解決しようとする問題点 以上述べたように、差荷重により圧延材のオフセンタ量
を知り、そのオフセンタ量を制御することにより圧延材
の蛇行を制御する方法は、レベリングにより差荷重が加
わるために、制御が複雑であり、また、圧延荷重変動に
追従でき、有効な蛇行制御ができなかった。

そこで、本発明は、上記した従来技術の問題を解決し、
オフセンタ量検出値とレベリング量検出値とを用いて、
レベリング調整し、オフセンタ量を安定に制御する方法
を提供せんとするものである。

問題を解決するための手段 すなわち、本発明によるならば、鋼板を圧延する圧延機
の駆動側と操作側の圧下装置をそれぞれ操作して圧下量
に差をつけて圧延材のオフセンタ量を制御することによ
り圧延材の蛇行を制御する方法において、オフセンタ量
を検出するとともに、圧下量の差を検出し、この両者の
信号より蛇行現象の内部変数を推定し、該推定値とオフ
センタ量にそれぞれゲインを掛けてその和をとった量に
基づいて圧下量の差を操作することを特徴とする蛇行制
御方法が提供される。

作用 以上のような圧延材の蛇行制御方法を、制御系統図で示
すと第１図の如くなる。第１図から分かるように、圧延
材のオフセンタ量ｙ及びレベリング量Ｓ　ｄｆを検出し
、それらに基づいて例えばオブザーバ（観測器）により
内部状態推定値２を推定する。その内部状態推定値２は
つぎの式で表される。

２＝λｙ＋い　　　　　　　　　　　　・・・（１）こ
こで、 ・・・（２） βは圧延条件により決まる定数、 ■は圧延材の圧延機への進入速度、 λは正の任意の値、 そして、例えば、最適レギュレータにより、オフセンタ
量ｙと上記した内部状態推定値２とからレベリング量変
更値Ｕを求める。そのレベリング量変更値Ｕは、制御ゲ
インをに１、Ｋ２とすると、次式で表される。

ｕ＝Ｋｌ−２十に２・ｙ　　　　　　　・・・（３）か
くして、微分項なしで制御でき、交流外乱に影響されず
に制御できる。

発明の原理 次に、本発明による圧延材の蛇行制御方法の実施例を説
明するに先立ち、本発明の詳細な説明する。

まず蛇行の機能について第３図を参照して説明する。第
３図は、圧延材１が一対のワークロール２により矢印３
の方向に圧延されている状態を示している。図中、Ｘ軸
は圧延方向座標、ｙ軸は板幅方向座標を示している。そ
こで、圧延材１の圧延機への進入速度をＶとし、圧延材
の板面における回転速度をωとし、圧延材の板幅をｂと
すると、次式が成立する。

ｖｂ　　　ｖ　　　ｂ　　　　ｖ ここで、添字、は操作側、添字、は駆動側を表す（以下
、同様）。

ところで、ロール周速度を■とし、後進率をψとすると
、次式（５）が成り立つ。

■＝（１＋ψ）■　　　　　　　　　　・・（５）ｖＷ
＝（１＋ψ、）■　　　　　　　　　・・（５）。

ＶＤ＝　（１＋ψ。）■　　　　　　　　　　　・　・
（５）″故に、（４）式より、 が成立する。ところで、ロール出口側での板幅方向の厚
み差すなわち出ロ厚ウェッジ量をｈｄｆとすると、 であるから、 さらに、出ロ厚ウェッジ量ｈｄｆはレベリング量Ｓｄｆ
とオフセンタ量ｙにより、つぎの式で表わせる。

一方、時刻ｔにおけるオフセンタ量ｙは、圧延材の回転
角速度ωと入口速度Ｖを用いてつぎのように表わせる。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１ｙ
（ｔ）＝　、ｌ”　ω（τ）（ｖｔ−ｖｒ）ｄｉ　　Ｉ
　＠α口これを時刻ｔで微分すれば よって、（８）　（９）　（１１）式・よりバ２ ここで、 ｇ）　ｈ　ｄｒ ′ａｙ （１２）式より、蛇行現象は２重に積分要素が入った系
であり、公知のごとく制御が極めて不安定なものでるこ
とがわかる。

上記に対する制御法を、本発明者は、つぎのように実施
することを着想した。

として、（１２）式を状態空間表現すれば、となる、そ
こで、状態Ｘ、を観測器（オブザーバ−）を用いて、人
力Ｕと出力ｙから推定する。ｘ２の推定値をＺとすると
Ｚはつぎの式で与えられる。

このとき、（１５）　（１６）　（１７）式よりｄ であるから、λ〉０であれば、 である。また（１５）式よりｘｌはｙに等しい。

よって、レベリング量の指令値としては、ｈｄｒ Ｓｄｆ とすることにより、状態フィードバックによる安定な制
御が実現できる。この指令値Ｓ　ｄｆがレベリング量変
更量Ｕである。

ここで、フィードバックゲインに１、Ｋ２の決定法とし
ては、例えば最適レギュレータの手法により設計すれば
よい。

すなわち、 Ｊ’　（ｙ２（ｔ）＋　ｒ　ｕ”（ｔ））　ｄ　ｔ−”
　　・・（２０）となるようなゲインに１、Ｋ２を公知
の方法により求めればよい。

実施例 以下、添付図面を参照して本発明による蛇行制御方法を
説明する。

第４図は、本発明による蛇行制御方法を実施する圧延機
の制御装置を示している。第４図において、圧延材１０
は、ワークロール１２及び１４の間を送られ、そのワー
クロール１２及び１４はそれぞれバックアップロール１
６及び１８で押圧及び支持されている。そして、その下
バツクアツプロール１８の両端には、圧延荷重検出器２
０及び２２が設けられ、その゛圧延荷重検出器２０及び
２２の出力は、加算器２４及び減算器２６に人力されて
いる。従って、加算器２４は、圧延ロールの駆動側と操
作側の和荷重Ｐを、例えばコンピータのような演算／制
御装置２８に出力する。また、減算器２６は、圧延ロー
ルの駆動側と操作側の荷重の差すなわち差荷重Ｐｄｆを
演算／制御装置２８に出力する。

一方、上バツクアップロール１８の両端には、圧下量検
出器付きの圧下装置３０及び３２が設けられ、その圧下
量検出器からの出力は、減算器３４に人力される。従っ
て、その減算器３４は、上バツクアブブロール１６の両
端の圧下量の差すなわちレベリング量Ｓｄｆを演算／制
御装置２８に出力する。

かくして、演算／制御装置２８は、次式（２１）式に基
づき、オフセンタ量ｙを演算する。

ａ　Ｐ、＋ｒ　　ｄ　５ｄｆ ｙ＝□　　　　　　・・・（２１） ここで、ａは圧延機の寸法で決まる係数、ｄは板幅、硬
さなど圧延機の条件によ って決まる係数である。

次いで、上記した（１７）式から、状態推定値２を演算
し、更に、上記（１９）式からレベリング変更量Ｕを演
算して、圧下装置３０及び３２に出力する。

以上の制御を制御系統を詳細に示すと、第５図の如くな
る。

なお、レベリング量検出装置としては、前述した圧延荷
重の駆動側と操作側の差（差荷重）を求める代わりに、
光学センサなどを使用して求めることができる。

発明の効果 第６図は、本発明による蛇行制御方法を実施した場合と
実施しない場合とのオフセンタ量の変化を示すグラフで
ある。このグラフは、幅１２５０ｍｍ、厚さ２．３ｍｍ
の圧延材に対して本発明を実施した場合の効果をシミュ
レートしたもので、初期状態で１ｍｍのオフセンタがあ
ったものが、制御しない場合は急激に増大しており、コ
イル尾端部の実機の状況とよく一致している。これに対
し、本発明を実施した場合は、極めて短時間に整定され
ており、その結果は明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１ｒ！ｉ！Ｊは、本発明による蛇行制御方法の原理を
示し制御系統図である。 第２図は、従来の蛇行制御方法の原理を示し制御系統図
である。 第３図は、圧延ロールと圧延材との関係を示す概略図で
ある。 第４図は、本発明による蛇行制御方法を実施した圧延機
の概略構成図である。 第５図は、本発明による蛇行制御方法を実施する制御系
統図である。 第６図は、本発明による蛇行制御方法を実施した場合と
実施しない場合とのオフセンタ量の変化を示すグラフで
ある。 〔主な参照番号〕 １・・圧延材、２・・ワークロール、 １０・・圧延材、１２．１４・・ワークロール、１６・
・上バツクアップロール、 １８・・下バツクアツプロール、 ２０．２２・・圧延荷重検出器、２４．３４・・加算器
、２６・・減算器、２８・・演算／制御装置、３０．３
２・・圧下装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鋼板を圧延する圧延機において、圧延機の駆動側と操作
   側の圧下装置をそれぞれ操作して圧下量に差をつけて圧
   延材のオフセンタ量を制御することにより圧延材の蛇行
   を制御する方法において、オフセンタ量を検出するとと
   もに、圧下量の差を検出し、この両者の信号より蛇行現
   象の内部変数を推定し、該推定値とオフセンタ量にそれ
   ぞれゲインを掛けてその和をとった量に基づいて圧下量
   の差を操作することを特徴とする蛇行制御方法。