JPS6234615A - 圧延機の板厚制御装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は圧延機の板厚制御装置に係シ、特に孔型圧延の
圧延中のミル定数を計算可能とするとともに、該圧延機
から被圧延材の板厚を検出する検出器までの移送時間を
考慮し、検出器からの検出信号を同一タイミングによっ
て演算回路に取り込むことにより、正確に板厚制御する
ことができる圧延機の板厚制御装置に関する。

〔発明の背景〕

一般に、圧延機の板厚制御装置は、大きく分けてつぎ０
２つの方式があげられる。第１の方式は、被圧延材が圧
延機に噛み込んだ時に該圧延機の圧延荷重及び圧下位ｇ
ｔヲ記憶し、以後の圧延荷重及び圧下位置から噛み込み
時に記憶した値との変化分を検出し、被圧延材の圧延後
の板厚が噛み込み時の値に合わせて一定となるように制
御されるゲージメータ方式である。

つぎに、第２の方式は、被圧延材の圧延機による圧延後
の板厚の絶対値を検出する検出器を設置し、該検出器に
よって検出した板厚と目標板厚との差分を該圧延機の圧
下位置にフィードバックして、被圧延材の圧延後の板厚
の絶対値が目標板厚となるように制御される絶対ゲージ
確保板厚制御方式である。

従来方式の板厚制御は、被圧延材が板材である圧延機を
中心に発展してきたものであったが、近年では板厚制御
が板圧延のみならずシームレスパイプの外径制御及び丸
棒ビレットを生産するビレットの外径制御等にも応用さ
れはじめている。しかし、シームレスパイプの圧延機及
びビレットの圧延機では板圧延の板厚制御にない問題点
が発生している。第１図〜第３図により、丸ビレットの
圧延に従来方式によるゲージメータ方式の板厚制御を適
用したときの問題点を説明する。

第１図は孔型圧延機の一実施例を示す断面図である。第
１図において、圧延機により圧延されている被圧延材１
と、該圧延機の圧延ロール２との咬合状態を示す。この
とき、孔型の該圧延ロール２による該圧延機の板圧延と
の違いとして、ひとつは該圧延ロール２に孔型がついて
いる。もうひとつは、該圧延機のミル定数を大きくする
バックアップロールがないことである。これによシ、該
圧延機のミル定数は、該圧延ロール２の外径、該圧延ロ
ール２の孔型寸法及び圧延荷重等により大きく変動され
る。この点が板圧延のように上記要因により圧延機のミ
ル定数が変らない圧延機と大きく異なるところである。

また、従来の板圧延では、圧延機のミル定数は被圧延材
を圧延していない状態によって圧延ロールを接触させて
測定し、その測定されたミル定数を実際の圧延作業に適
用することができる。しかし、孔型の該圧延ロール２に
よる圧延では、該圧延ロール２を接触して測定されるミ
ル定数と、該被圧延材ｌを圧延中のミル定数とが大きく
異なる。

したがって、該被圧延材１を圧延中のミル定数を測定す
る手段が孔型の該圧延ロール２を用いた圧縛機では技術
的に確立されていなかった。

′　■ ：１゛第２図は板圧延に使用されているゲージメータ方
式及びモニタ方式の圧延機の板厚制御装置の制御の一実
施例を示すブロック図、第３図はミル定数及び塑性係数
と、圧下位置、圧延前板厚及び圧延後板厚との関係を示
す相関図である。第２図において、圧下装置３から圧延
機４の圧下位置を制御する圧下位置Ｓムが指定される。

該圧延機４は指示された圧下位置Ｓム及びミル定数Ｋに
よって圧延荷重Ｐムが決定される。そして、被圧延材は
該圧延機４の圧延荷重Ｐムと塑性係数Ｍの要因５によっ
て板厚ｈムに圧延される。このとき、圧延現像の外乱要
因として、被圧延材の板厚の変動ΔＨがある。この変動
ΔＨによる被圧延材の板厚ｂムの変動を無くするのがゲ
ージメータ方式板厚制御装置である。

ゲージメータ方式板厚制御装置は、被圧延材の圧延開始
直後のタイミングによってスイッチ８ｔ−一時的に動作
させ、基準圧下位置記憶装置６に基準圧下位置ＳＡｏを
記憶し、基準圧延荷重記憶装置７には基準圧延荷重ＦＡ
Ｇを記憶させる。そして、以後は圧下位置Ｓムと基準圧
下位置ＳＡＯとの差分ΔＳム、圧延荷重Ｐムと基準圧延
荷重ＰＡＯとの差分ＩＰｈｔ−ミル定数Ｋにより補正回
路９によって補正した値とから算出した該圧下装置３の
圧下位置を制御して被圧延材の板厚ｈムの変動を無くす
る圧下位置修正量ΔＳ＊Ｇが出力される。ΔＢ’ａ　ｔ
ｉつぎの式によシ算出される。

ＴｈＡｏ＝ＳＡｏ＋Ｐム。／Ｋ　　　　・・・・・・・
・・・・・・・・（１）ｈム＝Ｓム十Ｐム／Ｋ　　　　
　・・・・・・・・・・・・・・・（２）ここで、ｈＡ
ｏは圧延開始直後のゲージメータ板厚であシ、板厚ｈム
を圧延開始直後の板厚ｈＡｏに等しくする圧下位置修正
量ΔＳ”ａは、（３）式により示される。

ｈＡｏ＝８ｈ＋ΔＳ本ａ＋Ｐｈ／に とすると また、モニタ方式板厚制御装置は、該圧延機４の後方に
設置されるとともに、該圧延機４からの被圧延材の移送
時間τを要する要因１０を経て被圧延材の圧延後の板厚
を検出する板厚検出器１１によって検出された板厚ｈム
と、板厚目標値り中との差により板厚誤差Δｈムが検出
される。そして、板厚誤差Δｈ人を積分器１２によって
積分し、塑性係数Ｍ及びミル定数Ｋから計算装置１３に
より板厚誤差ΔｈＡｆ、零とする該圧下装置３の圧下位
置を制御する圧下位置修ｌＥｆΔＳ−を算出して該圧下
装置３にフィードバックする。

なお、ミル定数Ｋ及び塑性係数Ｍと、圧下位置Ｓ１圧延
前板厚Ｈ及び圧延後板厚りとの関係を第３図に示す。

前記従来方式のゲージメータ方式板厚制御装置とモニタ
方式板厚制御装置とを孔型圧延に適用したとき、りぎの
ような問題点がある。

第１の問題は、ミル定数の正確な値の設定が不可能であ
り、ゲージメータ方式及びモニタ方式の板厚制御装置に
よって使用されるミル定数にの値が不正確となり正確な
制御ができない。

第２の問題は、板圧延のときには被圧延材の該圧延機４
から該板厚検出器１１までの移送時間が通常０．１秒以
下であるのにくらべて、孔型圧延では移送時間が１０秒
近くかかるときがある。このため、検出遅れ時間が大き
くモニタ方式板厚制御装置のゲインがあげられないとい
う問題がある。

移送時間が大きい理由は、圧延速度が遅いこと及び設備
的に該圧延機４の直後に該板厚検出器１１をつけられな
いことがあげられる。

〔発明の目的〕

本発明の「的は、孔型圧延の圧延°中のミ°１ル足数を
測定可能とするとともに、該圧延機から被圧延材の板厚
を検出する板厚検出器までの移送時間を考慮し、検出器
からの検出信号を同一ン・イーミングによって演算回路
に取り込むことにより、制御ゲインの高い正確な板厚制
御をすることができる圧延機の板厚制御装置を提供する
ことにある。

〔発明の概要〕

本発明は、前記目的を達成するため、圧延機の板厚制御
装置に備１見られた制御回路に演算回路を設けるととも
に、データ遅延装置を設けて被圧延材の移送時間を考慮
し、被圧延材の圧延方向の同一点に対する圧下位置、圧
延荷重及び板厚誤差を検出して、ミル定数及び被圧延材
の板厚誤差を零にする基準圧下位置誤差を出力すること
により、圧延機の板厚制御がされるようにしたことを特
徴とする。

〔発明の実施例〕

つぎに、本発明を図面′！ｉ−参照して詳しく説明する
。

第４図は本発明の圧延機の板厚制御装置の原理の一実施
例を示すブロック図である。第４図において、圧延ロー
ル２によって被圧延材１が圧延されるとき、圧下装置３
の圧下位置Ｓムと基準圧下位置８ＡＯとの差分ΔＳム、
圧延荷重検出器１４によって検出された圧延荷重Ｐムと
基準圧延荷重ＰＡＯとの差分ΔＰムが検出される。そし
て、該被圧延材１の一定圧延長さ毎にサンプリングした
差分ΔＳム及びΔＰムの値をデータ遅延装置１５及び１
６に記憶するとともに、該被圧延材ｌの圧延から該板厚
検出器ｌｉｔでの移送時間τ後に該データ遅延装置１５
及び１６からの差分ΔＳム及びΔＰムの値が出力される
。

つぎに１演算回路１７は、該被圧延材１が圧延されてか
ら移送時間τを経過したのち、該板厚検出器１１によっ
て検出された板厚ｈムと板厚目標値ｈ＊とから得られる
板厚誤差Δｈムが入力される。また、該被圧延材１の圧
延長手方向同位置の点を圧延したときの圧下位置の差分
ΔＳム及び圧延荷重の差分ΔＳムも該データ遅延装置１
５及び１６の動作によって移送時間τ経過後のこのタイ
ミングにより、該演算回路１７に同時に入力される。し
たがって、該演算回路１７は、圧下位置の差分ΔＳム、
圧延荷重の差分ΔＰａ及び板厚誤差Δｈムを、圧延現象
としての同一タイミングのデータとして取り込めるとと
もに、ミル定数Ｋ及び基準圧下位置誤差ΔＳｍＭも算出
し出力される。ミル定数Ｋ及び基準圧下位置誤差ΔＢ”
ｗはつぎの式により算出される。

ｉ時点の板厚誤差ΔｈＡＩは ΔΔｈＡｌはΔＳ、３．ΔＰＡＬ及びΔｈＡ１等のデー
タの測定誤差である。また、ΔＳ＊舅はゲージメータ方
式板厚制御装置の制御結果の圧延後の該被圧延材１の板
厚が板厚目標値り中となるのに必要な基準圧下位置Ｓ′
ム０と基準圧下位置ＳＡＧとの誤差である。

（４）式は（５）式におきかえられる。

＝ｙ、−ａｘＩ−ｂ　　　　　　・・・・・・・・・・
・・・・・（５）ここで％）’ｌ＝ΔｈＡＩ−Δ８ＡＩ ｂ；ΔＳ＊麗 （５）式において、サンプリングデータΔＳム１ΔＰＡ
１及びΔｈムｔ１ｋｎ回分蓄積し、ΔΔｈム１の２乗和
が最小となるａとｂｔ決めることにより、ゲージメータ
方式板厚制御装置として最も妥当なミル定数Ｋ及び基準
圧下位置誤差ΔＳ−が決定できる。

すなわち を連立方程式として解くことにより を得ることができる。

第５図は本発明の適用される圧延機の板厚制御装置の一
実施例を示すブロック図である。第５図において、第４
図と異なるところは、ゲージメータ方式板厚制御装置が
付加された点であり、第２図及び第４図と同様の構成品
については説明を省略する。該ゲージメータ方式板厚制
御装置は、該圧下装置３及び該圧延荷重検出器１４と、
該データ遅延装置１５及び工６との間に設けられるとと
もに、該演算回路１７からのミル定数Ｋを取り込み該圧
下装置３の圧下位置修正量ΔＳ”ａを出力する。

前記構成において、被圧延材１が圧延ロール２によって
圧延されるとき、該被圧延材１の圧延開始の約１秒後に
スイッチ８が一時的にＯＮされる。

そして、そのときの該圧下装置３からの圧下位置Ｓム及
び該圧延荷重検出器１４からの圧延荷重ＰＡをゲージメ
ータ方式板厚制御装置の基準圧下位置ＳＡＧ、及び基準
圧延荷重ＰＡＯとして、基準圧下位置記憶装置６及び基
準圧延荷重記憶装置７に記憶させる。以後はこの基準圧
下位置゛及び基準圧延荷重により、圧延後の該被圧延材
１の板厚を一定とする圧下位置修正量Δ８”ａを（３）
式によって計算し、該圧下装置３にフィードバックさせ
る。

このとき、補正回路９によって使用するミル定数にの初
期値はあらかじめ定数として記憶した値であり、ミル定
数Ｋｔ−計算する該演算回路１７の動作開始後は該演算
回路１７により計算された値が使用される。

また、基準圧下位置８Ａｏと圧下位置Ｓムとの差分ΔＳ
ムと、基準圧延荷重ＰＡＯと圧延荷重Ｐムとの差分ΔＰ
、はデータ遅延装置１５及び１６１Ｃ入力される。該デ
ータ遅延装置１５及び１６は、一定時間ごとにサンプリ
ングして差分ΔＳム及びΔＰムを記憶するとともに、該
被圧延材１の該圧延ロール２から板厚検出器１１までの
移送時間τ分だけ遅延させた差分ΔＳム１及びΔＰＡＩ
が出力される。そして、該板厚検出器１１ｔ′ｉ該被圧
延材１が圧延されてから移送時間τ分だけ経過した位置
の板厚ｈムを検出し、板厚目標値ｈ＊との差分Δｈムが
出力される。

したがって、ミル定数にと板厚ｈＡを板厚目標値Ｈｅに
する基準圧下位置誤差ΔＳ−とを計算する該演算回路１
７は、移送時間τ前に圧延された圧延長手方向同一点の
差分ΔＳＡＩ、ΔＰム１及びΔｈム、がサンプリングデ
ータとして入力される。

そして、該演算回路１７は各す／プリングデータのｎ回
分の最新データを記憶し、（６）〜叫式によりミル定数
Ｋ及び基準圧下位置誤差ΔＳ”Ｍが計算される。さらに
、該演算回路１７によって計算されたミル定数には、該
補正回路９にフィードバックされ差分ΔＰムが正確に補
正される。また、該演算回路１７によって計算された基
準圧下位置誤差ΔＳ〜は、該圧下装置３にフィードバッ
クされ圧下位置が１Ｅ確に修正される。

すなわち、被圧延材を圧延中のミル定数がダイナミック
に計算されることによって、ゲージメータ方式板厚制御
装置に使用するミル定数Ｋが正確な値となり、板厚制御
ｌの精度が向上する。特に孔型圧延では、ミル定数が孔
型ロールの孔型形状、圧延荷重及び圧延ロール径等によ
り大きく変化するので効果は大きい。

さらに、データ遅延装置を使用した被圧延材の、圧延長
手方向同一点に対するサンプリングデータの取り込みに
よっているとともに最小２乗法にょシ、ミル定数及び基
準圧下位置誤差を計算しているので、特に圧延速度の遅
い、または、圧延機から板厚検出器までの距離が大きく
移送時間の大きな圧延機にも適用することができる。そ
のうえ、圧下位置の修正量としてのフィードバックゲイ
ンをほぼ１にすることができるので、モニタ方式のなお
、本実施例では孔型ロール圧延について述べたが、もち
ろん、板圧延にもそのまま適用でき、大きな効果を得る
ことができる。

〔発明の効果〕

本発明は、前述したところより容易に理解されるように
、圧延中の圧延機のミル定ａｔダイナミックに計算する
とともに、データ遅延装置を使用して被圧延材の圧延長
手方向同一点に対するサンプリングデータを取り込んで
板厚制御をするようにしたので、該圧延機の構造及び圧
延速度等に影響されることなく適用することができ、制
御ゲインを飛躍的に向上させるとともに制御精度及び信
頼性の向上が図れるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は孔型圧延様の一実施例を示す断面図、第２図は
板圧延に使用されているゲージメータ方式及びモニタ方
式の圧延機の板厚制御装置の制御の一実施例を示すブロ
ック図、第３図はミル定数及び塑性係数と、圧下位置、
圧延前板厚及び圧延後板厚との関係を示す相関図、第４
図は本発明の圧延機の板厚制御装置の原理の一実施例を
示すブロック図、第５図は本発明の適用される圧延機の
板厚制御装置の一実施例を示すブロック図である。 １・・・被圧延材、２・・・圧延ロール、３・・・圧下
装置、４・・・圧延機、６・・・基準圧下位置記憶装置
、７・・・基準圧延荷重記憶装置、８・・・スイッチ、
９・・・補正回路、１１・・・板厚検出器、１４・・・
圧延荷重検出器、１５．１６・・・データ遅延装置、１
７・・・演算回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被圧延材を圧延する圧延機と、該圧延機の圧下位置
   を制御する圧下装置と、該圧延機の圧延状態を検出する
   検出器と、該検出器からの検出信号を取り込み被圧延材
   の板厚を圧延制御する制御回路とを備えた圧延機の板厚
   制御装置において、前記制御回路は、該圧延機のミル定
   数及び該圧下装置の圧下位置の修正量を算出する演算回
   路を設けるとともに、該圧延機から板厚を検出する該検
   出器までの被圧延材の移送時間分だけ、該圧下装置から
   の圧下位置信号及び該圧延機からの圧延荷重信号を遅ら
   せて出力させるデータ遅延装置を設け、板厚信号、圧下
   位置信号及び圧延荷重信号を同一タイミングによつて該
   演算回路に取り込み、当該演算回路により該圧延機のミ
   ル定数及び該圧下装置の圧下位置の修正量を同一タイミ
   ングの検出信号に基づいて算出し、その算出結果に合う
   被圧延材の板厚に板厚制御するように構成されたことを
   特徴とする圧延機の板厚制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の圧延機の板厚制御装置
   において、該データ遅延装置は、該圧下装置からの圧下
   位置信号及び該圧延機からの圧延荷重信号を取り込むと
   ともに、圧下位置信号及び圧延荷重信号を先着順処理レ
   ジスタにより該圧延機から板厚を検出する該検出器まで
   の被圧延材の移送時間分だけ遅延させながら、取り込ん
   だ順番に従つて出力するように構成されたことを特徴と
   する圧延機の板厚制御装置。