JPS6225444B2

JPS6225444B2 -

Info

Publication number: JPS6225444B2
Application number: JP53137466A
Authority: JP
Inventors: Takao Tomaru; Kazumasa Myamoto; Mitsuhiro Abe; Katsusuke Kawanami; Makoto Watanabe; Katsuhiro Ookura
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1978-11-08
Filing date: 1978-11-08
Publication date: 1987-06-03
Also published as: JPS5564917A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は１つ以上の圧延スタンドを有する圧
延機において、板厚絶対値を時間遅れなしに検出
しこれを目標値に一致させるべく制御する板厚制
御装置に関する。

鋼板の圧延機では、圧延板材の出口側の板厚は
一般にかなりの変動が生ずるので、その板厚を一
定に制御するために自動厚み制御（略称AGC）
が行なわれる。

これは(イ)厚み計を使用するものと、(ロ)ゲージメ
ータによるものとに大別されるが、それぞれ問題
を抱えている。

(イ) 厚み計を使用するAGC 板材の破断等が生じても厚み計を破損事故か
ら守るために、あるいは厚み計の保守管理のた
めに、厚み計は圧延スタンドから離れた位置に
設置される。このため、圧延ロールの直下で起
る板厚変化はむだ時間ｔ_Lの経過後に検出さ
れ、このむだ時間は次式で表わされる。

ｔ_L＝L₀／Ｖただし、L₀はロール直下から厚み計の設置
位置までの距離、Ｖは出口側の鋼板移動速度の
平均値。

一般にむだ時間のある制御回路では安定な制
御は実施困難であるから、ロール圧下の応答が
厚み計に表われるのを見て制御を行なうサンプ
ル値制御が行なわれる。また、むだ時間の大き
さは鋼板の移動速度、つまり圧延速度によつて
大幅に変化するので、サンプリング間隔は圧延
速度に反比例した大きさにとられる。しかし板
厚の急激な変化に対しては、これを修正するこ
とは困難である。

(ロ) ゲージメータによるAGC 圧延機をバネ定数一定の弾性体とみなし、フ
ツクの法則を利用して無負荷時のロール間隙
（設定値）と圧延反力（パラメータ）とから出
口側板厚を算出し、この値が目標値に一致する
ようにロール間隙を加減する制御方式で、厚み
計による場合と違つてむだ時間のない制御方式
である。

ロードセルで検出される圧下力をＰとし、無
負荷時のロール間隙をＲとし、またロールおよ
び型枠がフツクの法則により歪むことを考慮し
てそのバネ定数をミル剛性係数Ｍとすれば、荷
重時のロール間隙すなわち出口板厚h₂はつぎの
ように表わされる。

h₂＝Ｒ＋Ｐ／Ｍ ………(1)′ ところが、無負荷時のロール間隙Ｒは直接測
定することは不可能で、圧下シリンダのある基
点からの移動距離として測定される。

したがつて、Ｒの測定値には(i)ロール摩耗、
(ii)ロール熱膨脹、(iii)圧延速度によるバツクアツ
プロール軸受油膜の変化、(iv)ロール偏心などが
含まれていないため、真の無負荷時のロール間
隙はこれら(i)〜(iv)の成分の誤差が含まれている
ことになる。言い換えれば(i)〜(iv)の成分に対す
る補正を常に施す必要がある。

ゲージメータによる方式は、圧下力の変動に
よる板厚変動を瞬間的に検出できるため、応答
性のよい制御方式となる反面、ミル剛性係数Ｍ
は圧下力Ｐの大きさや板材の板幅の大きさ等に
より変化する性質を有するため、板厚の制御精
度には自づと限界がある。

このようにゲージメータ方式では本質的に真
の板厚を検出し得ない欠点があるので、たとえ
出口板厚の目標値を与えこれと板厚計算値との
偏差を零とするような制御を行なつても、出口
板厚の絶対値が測定されない以上、無意味なこ
とである。そこで、このような問題点に鑑み、板厚の制御精度を
高め板厚の絶対値を目標値に合致させる制御方
式が考案された。これがつぎに説明するロツク
オン値修正制御方式である。

(ハ) ロツクオン値修正制御方式厚み計による出口板厚の検出値を直接的に制
御に使用するのではなく、それを間接的に利用
してゲージメータの絶対的精度を高めようとす
るものであり、ゲージメータによる板厚検出値
ｈ_Gと厚み計による板厚検出値ｈ_rとは常に比較
される。

前述したように、ゲージメータによる板厚検
出値の誤差成分はロールの摩耗や熱膨脹などが
あるが、これらの誤差成分はその性質上徐々に
変化するものであるから、ゲージメータの検出
値を厚み計で較正しておけば、新しい板材が噛
み込まれたとき、ゲージメータは直ちに板厚絶
対値を指示することができ、目標値との偏差に
応じて修正操作を行なうことができる。

すなわち、ゲージメータの較正済みの検出誤
差を ΔＲ＝ｈ_G−ｈ_r ………(2)′ とすれば、真の板厚の目標値からの偏差は Δｈ＝ｈ_G＋ΔＲ ………(3)′ となり、ゲージメータの検出値ｈ_Gから真の偏
差Δｈが求められる。

さらに、板厚の偏差Δｈがあつたときの、無
負荷時のロールギヤツプの設定値の偏差ΔＲ
（ここでΔＲ＝Ｒ−Ｒ_Lで、Ｒ_Lは無負荷時のロ
ールグギヤツプのロツクオン値）を正確に求め
る。

すなわちつぎの式を用いる。

ΔＲ＝（１＋Ｑ／Ｍ）Δｈ ………(4)′ ただし、Ｑは板材の塑性係数、Ｍは圧延機の
バネ定数であるミル剛性係数。

ところで、公知技術では入口板厚の値、ゲー
ジメータによる板厚検出値および圧下力の値か
ら、板材の塑性係数Ｑを求めている。しかもミ
ル剛性係数Ｍは一定であり、その値が与えられ
るものとしている。

Δｈはゲージメータで検出された板厚値の、
板厚目標値からの偏差で、(4)′式に基づいてΔ
Ｒを計算し、R′＝Ｒ＋ΔＲとして新しい無負
荷時ロールギヤツプ設定値R′を与えている。

第１図は公知の装置構成を示すブロツク図
で、上述の各サンプリング時点、すなわち制御
タイミングにおける圧延力、圧下位置、出口側
板厚、入口側板厚、の各変動から適正な板厚修
正利得を求めて、高精度の板厚制御を行なうも
のである。

まずブロツク構成を説明すると、１ａは第ｉ
＋１スタンド板厚計算装置、１ｂは第ｉスタン
ド板厚計算装置で、それぞれ第ｉ＋１、第ｉ圧
延機の出口側板厚を(1)′式に基づいて計算する
装置である。２ａおよび２ｂは、この板厚に、
圧延機のロール周速および両者の隔りから求ま
る次圧延機への輸送遅れを生じさせるための、
遅延用記憶装置である。３ａは、第ｉ圧延機の
出口側板厚を輸送遅れ分だけ遅延させた第ｉ＋
１圧延機の入口側板厚と、板厚計算装置１ａと
の出力から板厚修正利得を計算する利得計算装
置。同じく３ｂは、第ｉ−１圧延機の出口側板
厚を第ｉ−１から第ｉ圧延機までの輸送遅れ分
だけ遅延された第ｉ圧延機の入口側板厚と、第
ｉ圧延機板厚計算装置１ｂとの出力から、第ｉ
圧延機の板厚修正利得を求める利得計算装置で
ある。

４ａは、第ｉ＋１圧延機の目標板厚との偏差
と求めた板厚修正利得とから圧下修正値を決定
する圧下修正値計算装置、４ｂは同じく第ｉ＋
１圧延機について圧下修正値を決定する圧下修
正値計算装置で、これらはそれぞれ、第ｉ＋１
スタンド圧下制御装置５ａ、第ｉスタンド圧下
制御装置５ｂに接続されている。

この無負荷時ロールギヤツプ設定方式では、
ΔＲを算出するのに利得計算の中に板材の塑性
係数Ｑのオンライン測定値を使用している。

このため、このオンライン測定値Ｑの精度が
直接影響を及ぼすのが避けられない。

Ｑは材料の性質に依存し且つ板温度によつて
大幅に変動するものである。

しかも出口板厚変化に対する塑性係数と入口
板厚変化に対するそれとが同一であるとの仮定
に基づいているが、実機においては両者は異な
つた値をとるから、Ｑの測定精度を上げること
は難しい。

またミル剛性係数Ｍも一定値ではなく、実際
は変動するものである。

さらに、ゲージメータの表示と厚み計出力と
の差は一定値ではなく、圧下力の大きさが変る
ごとに変化し、板材の形状によつても変るもの
である。そしてゲージメータの厚み計による較
正は単純なものではない。

このようなことから、従来のロツクオン値修正
制御方式では、板厚の絶対値の精度が充分でない
欠点があつた。

また、公知技術のあるものでは、制御対象の板
材特性の多様化に対応するため、種々の通板状態
での過去のデータの集計表を記憶しておき、これ
らのデータから現在行なわれている圧延条件に適
応しているものを引出し、若干の修正を行なつて
板材の塑性係数および板厚修正利得を決定してい
るが、正確な板厚修正利得を求めることは実際に
は非常に難しいことである。

この発明は上記事情を改善したもので、１つ以
上の圧延スタンドを有する圧延機において、出口
板厚の数式モデルを用い時間遅れなしに出口板厚
の値を推定することにより、高精度と安定性と即
応性に富む自動板厚制御装置を提供するものであ
る。

この発明の自動板厚制御装置は、一対の圧下ロ
ールを有する１つ以上の圧延スタンドを備えた圧
延機の自動板厚制御装置において、圧延スタンド
の出口板厚を測定する出口板厚検出器と、前記圧
下ロールの一方に接続された圧下シリンダと、こ
の圧下シリンダに付勢され該圧下シリンダの圧下
シリンダ位置を検出する位置検出器と、前記圧下
シリンダに付設され該圧下シリンダの圧下力を検
出する圧下力検出器と、前記圧下ロールに接続さ
れ圧延後の板材長さを求める板長検出器と、前記
出口板厚、圧下力、圧下シリンダ位置及び板材長
さの制御量のパススケジユールを計算するパスス
ケジユール計算装置と、前記パススケジユール計
算装置から入力された出口板厚、圧下力、圧下シ
リンダ位置及び板材長さと前記各検出器から入力
された圧下時の圧下力シリンダ位置、圧下力、板
材長さの測定値との偏差からミル剛性係数の推定
値を算出する偏差率測定装置と、この偏差率測定
装置から入力されたミル剛性係数の偏差率、並び
に前記パススケジユール計算装置から入力された
圧下力、圧下シリンダ位置の基準値と前記圧下力
検出器及び位置検出器から入力され圧下時の圧下
力、圧下シリンダ位置の測定値との偏差により前
記出口板厚の基準値からの偏差の推定値を求める
出口板厚推定装置と、この推定装置から入力され
た推定値から圧下量の大きさを算出し、この圧下
量の大きさに基づいて前記圧下シリンダの駆動装
置を制御する制御装置とを具備してなるものであ
る。

以下、この発明を第２図に示す一実施例装置に
基づいて詳しく説明する。

第２図において、７は板材１９を圧延する対の
圧下ロール、１０は出口板厚検出器である。圧下
ロール７は等価バネ（ロールの変形を表わす）１
８に接続され、片方の圧下ロール７はさらにこの
等価バネ１８を介して圧下シリンダ６に接続され
ている。そしてこの圧下シリンダ６には、圧下シ
リンダ位置検出器８、圧下力検出器９が付設され
ている。１１は圧下ロール７に接続された板長検
出器、１２はパススケジユール計算装置、１３は
ミル剛性係数の偏差率測定装置、１４は出口板厚
推定装置、１５は制御装置、１６は油圧管路１７
を流れる油圧流量制御弁で、これらは図示の如く
接続されている。なお、前記制御弁１７は図示し
ない駆動装置に接続され、これにより前記圧下シ
リンダ６に所定の圧下力が加わる。

いま、板材１９が圧下ロール７に噛み込まれる
と、シリンダ位置検出器８によつて移動したシリ
ンダ位置Ｓの値が得られる。また、圧下力の大き
さＰが圧下力検出器９によつて検出される。圧下
ロール７の回転数は板長検出器１１にとり入れら
れ、板材噛込時からのロール回転数Ｎ_Pと圧延時
の板の前進率ｆの値とから、圧延後の板材の長さ
Ｌを求められる。

すなわち下式より求められる。

Ｌ＝ａ（１＋ｆ）Ｎ_P ａ：係数一方、パススケジユール計算装置１２では、圧
下力Ｐ、シリンダ位置Ｓ、出口板厚h₂の基準値Ｐ
_i，Ｓ_i，ｈ_2iが、いわゆる圧延計画のパススケジ
ユールから計算される。また等価バネ１８のバネ
定数であるミル剛性係数Ｍの基準値Ｍ_iも計算さ
れる。

こうして得られた圧下力の組み合せをＰ、Ｐ
_i、シリンダ位置の組み合せをＳ、Ｓ_i、出口板厚
の組み合せをh₂、ｈ_2iおよびミル剛性係数の組み
合せをＭ、Ｍ_iとすれば、これらの間には下記の
関係式が成立する。

h₂＝Ｓ＋Ｐ／Ｍ ………(1) ｈ_2i＝Ｓ_i＋Ｐ_ｉ／Ｍ_ｉ ………(2) さらにΔh₂＝h₂−ｈ_2i、ΔＳ＝Ｓ−Ｓ_i、ΔＰ＝
Ｐ−Ｐ_i、ΔＭ＝Ｍ−Ｍ_iとすれば、上式から近似
的に(3)式が導びき出され、これがこの発明におけ
る基本関係式となる。

Δh₂＝ΔＳ＋ΔＰ／Ｍ_ｉ＋（−ΔＭ／Ｍ_ｉ）Ｐ／Ｍ_ｉ………(3) また、現在および過去の時刻ｔで測定されたデ
ータの組合せ（h₂（ｔ）、Ｓ（ｔ）、Ｐ（ｔ））か
らh₂が板材の移動時間分だけ遅れて観測されるこ
とを考慮に入れると、（h₂（ｔ）、Ｓ（t′）、Ｐ
（t′））が板材の同一地点における測定データの組
合せとなる。

以上により、現在および過去の板材の同一地点
におけるデータの組合せ（h₂（ｔ）、Ｓ（t′）、Ｐ
（t′））を使用して（Δh₂、ΔＳ、ΔＰ）なるデー
タの組合せが得られ、つぎの(4)式の関係からミル
剛性係数の偏差率（−ΔＭ／Ｍ_i）_estが算出され
る。これが装置１３の計算内容である。

（−ΔＭ／Ｍ_ｉ）_est＝Ｍ_ｉ／Ｐ_ｉ（Δh₂−ΔＳ−ΔＰ
／Ｍ_ｉ）………(4) つぎに、(4)式から得られた−ΔＭ／Ｍ_iの推定
値（−ΔＭ／Ｍ_i）_estを用いて(3)式に基づいてΔ
Ｓ、ΔＰの現時点での値から出口板厚Δh₂の現時
点での推定値Δｈ_2estを求める。すなわちＰ〓Ｐ_i
としてつぎの(5)式の計算内容が、出口板厚推定装
置１４の計算内容となる。

Δｈ_2est＝ΔＳ＋ΔＰ／Ｍ_ｉ＋（−ΔＭ／Ｍ_ｉ）_estＰ_ｉ／Ｍ_ｉ………(5) つぎに、出口板厚の基準値からの偏差Δh₂を零
にすべく制御装置１５でＫを制御ゲインとし、Ｋ
Δh₂の大きさに従つて油圧系の流量制御弁１６を
操作する。圧下シリンダ６の位置は、油圧管路１
７を流れる油流量によつて定まることになる。

上述した実施例の構成によれば、圧下シリンダ
位置Ｓの油膜補正、ロール摩耗等によるドリフト
分を入れることによつて、Δｈ_2estの精度を一層
高めることが可能である。

つぎに、この発明の効果を従来と比較して詳し
く説明する。

これまでのAGC方式では、板材噛込後のロツ
クオン操作により板先頭部における板厚を
BISRA方式（ゲージメータ方式）で検出し、そ
れが所定の値h₂₀に等しければ、そのときのシリ
ンダ位置S₀、圧下力P₀をそれぞれの基準値にと
る。そして、それ以後の測定値h₂，Ｓ，Ｐについ
て(6)、(7)、(8)式で表わされるΔh₂を零にする制御
が行なわれる。

h₂₀＝S₀＋Ｐ_０／Ｍ_０ ………(6) Δh₂＝ΔＳ＋ｋΔＰ／Ｍ_０ ………(7) Δh₂＝h₂−h₂₀、ΔＳ＝Ｓ−S₀、ΔＰ＝Ｐ−P₀
………(8) ここでM₀はミル剛性係数の設定値であるが、
必ずしもそのときの圧延機の等価バネ定数を表わ
しているとは云えず、またシリンダ位置の零点補
正も行なわなければならない。

したがつて検出された板厚の値は、その絶対値
について云えば数100μの誤差は常に含まれ、か
つそれはパスごとあるいはスラグごとに異なる値
である。このように従来のロツクオンBISRA方
式では、ロツクオンによつて検出された基準値
S₀、P₀からの偏差の和であるΔh₂を小さくするよ
うな制御が行なわれ、そのh₂₀からの変動分の抑
制には大きな効果があるが、基となるh₂₀の絶対
値には大幅な測定誤差が入るのは、止むをえない
ことと云われている。したがつて板材の変動分
は、ロツクオンする地点を同一にするなどの手段
を講ずることによつてパス間のh₂₀の変動を抑
え、これを小さくすることができるが、板間の板
厚の基準値h₂₀の板ごとの違いを抑えることは困
難であつた。

それに対し、この発明においてはまず基準とな
る板厚値、これを与える圧下力の値を、パススケ
ジユール計算で板材特性を考慮しながら精密に定
め、それぞれ基準値をｈ_2i、Ｐ_iとする。

最近のパススケジユール計算の精度は高いか
ら、与えられた板材についてほぼ実機圧延での圧
下力に近い値が計算できる。

つぎに、ロールの回転速度等のデータに基づき
油膜補正値を計算してシリンダ位置の零点補正を
行なう。

圧下装置のミル剛性係数の基準値Ｍ_iを設定す
れば、(2)式に従つてシリンダ位置の基準値Ｓ_iが
算出される。

Ｓ_i＝ｈ_2i−Ｐ_ｉ／Ｍ_ｉこのように板厚の絶対値の目標値をｈ_2iとすれ
ば、これに対応した圧下力Ｐ_i、シリンダ位置Ｓ
_i、の値が精密に算出される。さらにＭ_iが圧下装
置の実機数値Ｍと異なつても、偏差率ΔＭ／Ｍ_i
についての補正が行なわれることは、前述のとお
りである。板形状などを考慮した圧下力の値に収
束することが期待されるので、圧延後の板の品質
が向上する効果がある。

さらにこの発明においては、基準値からの偏差
分についての関係式(3)を基本として、出口板厚偏
差Δh₂が既知のときはΔh₂、ΔＳ、ΔＰの測定デ
ータよりミル剛性係数の偏差率−ΔＭ／Ｍ_iを算
出する。一方、出口板厚偏差Δh₂が未知量である
ときは、ΔＳ、ΔＰの測定データおよびミル剛性
係数の偏差率−ΔＭ／Ｍ_iの値を使用してΔh₂を
算出する。このように、この発明では基本関係式
を用いミル剛性係数を較正しつつ、同係数の偏差
率の大きさに応じて出口板厚の精密な数値を算出
するものである。前記の基本関係式(3)は圧延機の
圧下特性に専ら関係しており、板材特性は板の寸
法、すなわち板幅がミル剛性係数の値に関係する
ものと考えられる。したがつてこの測定は圧延機
で測定可能なデータのみを使用しているので、ミ
ル剛性係数の較正に必要な時間が短かくてすむ。

したがつてこの発明の制御装置は、統計的に圧
延データを集積し板材の種別、サイズ別に圧延機
の設定値を統計表にまとめる従来方式に比較し、
簡単で変動に即応できる制御を行なうことができ
る。

また、前述したようにミル剛性係数の偏差率を
測定すれば、圧延機の実機のミル剛性係数の数値
および圧下シリンダ位置の零点補正値を算出する
ことができる。

すなわち(3)式のＰの変動が大きければ、Δh₂、
ΔＳ、ΔＰ／Ｍ_iおよびＰを測定値として最小自
乗法を適用することによつて、Ｐの係数
（−ΔＭ／Ｍ_ｉ）１／Ｍ_ｉのほかにΔS₀なる項が検出さ
れる。

このようにして、圧下特性のミル剛性およびシ
リンダ位置の零点の各値を実機の測定値から統計
的に求めることができる。つぎは、こうして求め
た定数値から出口板厚の値を推定する。この値か
ら出口板厚の目標値からの偏差を零にする板厚制
御系が構成される訳である。

以上詳述したように、この発明の自動板厚制御
装置は出口板厚の数式モデルを用い時間遅れなし
に出口板厚の値を推定することにより、高精度、
安定性、即応性を満足する板厚制御が行なえるも
のである。従来の制御方式は多スタンドのタンデ
ム圧延機に適用され、１スタンドの厚板圧延機に
適用された例はないが、この発明の制御装置は多
スタンドはもちろん、１スタンドの圧延機にも適
用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の圧延機板厚自動制御装置のブロ
ツク構成図、第２図はこの発明の一実施例を示す
圧延機板厚自動制御装置の構成図である。１ａ……第ｉ＋１スタンド板厚計算装置、１ｂ
……第ｉスタンド板厚計算装置、２ａ，２ｂ……
遅延装置、３ａ，３ｂ……利得計算装置、４ａ，
４ｂ……圧下修正値計算装置、５ａ……第ｉ＋１
スタンド圧下制御装置、５ｂ……第ｉスタンド圧
下制御装置、６……圧下シリンダ、７……圧下ロ
ール、８……圧下シリンダ位置検出器、９……圧
下力検出器、１０……出口板厚検出器、１１……
板長検出器、１２……パススケジユール計算装
置、１３……ミル剛性係数の偏差率測定装置、１
４……出口板厚推定装置、１５……制御装置、１
６……油圧流量制御弁、１８……等価バネ、１９
……板材。

Claims

【特許請求の範囲】

１一対の圧下ロールを有する１つ以上の圧延ス
タンドを備えた圧延機の自動板厚制御装置におい
て、圧延スタンドの出口板厚を測定する出口板厚
検出器と、前記圧下ロールの一方に接続された圧
下シリンダと、この圧下シリンダに付設され該圧
下シリンダの圧下シリンダ位置を検出する位置検
出器と、前記圧下シリンダに付設され該圧下シリ
ンダの圧下力を検出する圧下力検出器と、前記圧
下ロールに接続され圧延後の板材長さを求める板
長検出器と、前記出口板厚、圧下力、圧下シリン
ダ位置及び板材長さの制御量のパススケジユール
を計算するパススケジユール計算装置と、前記パ
ススケジユール計算装置から入力された出口板
厚、圧下力、圧下シリンダ位置及び板材長さと前
記各検出器から入力された圧下時の圧下力シリン
ダ位置、圧下力、板材長さの測定値との偏差から
ミル剛性係数の推定値を算出する偏差率測定装置
と、この偏差率測定装置から入力されたミル剛性
係数の偏差率、並びに前記パススケジユール計算
装置から入力された圧下力、圧下シリンダ位置の
基準値と前記圧下力検出器及び位置検出器から入
力され圧下時の圧下力、圧下シリンダ位置の測定
値との偏差により前記出口板厚の基準値からの偏
差の推定値を求める出口板厚推定装置と、この推
定装置から入力された推定値から圧下量の大きさ
を算出し、この圧下量の大きさに基づいて前記圧
下シリンダの駆動装置を制御する制御装置とを具
備することを特徴とする圧延機の自動板厚制御装
置。