JP2000094020A

JP2000094020A - 圧延機の形状制御装置及びその制御方法

Info

Publication number: JP2000094020A
Application number: JP10264976A
Authority: JP
Inventors: Eiji Yoshida; 栄治吉田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1998-09-18
Filing date: 1998-09-18
Publication date: 2000-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】圧延条件異常の有無を判断して、適切な影響
係数を用いて板形状を制御するようにした、圧延機の形
状制御装置及びその制御方法を提供すること。【解決手段】形状制御用アクチュエータ6 〜13と、形
状検出センサ14とを備えた圧延機において、前記アクチ
ュエータ6 〜13の制御実績Δｘを検出する第１手段20
と、前記センサ14に基づく形状変化Δｆを検出する第２
手段21と、前記制御実績Δｘと形状変化Δｆを用いて影
響係数Δα＝Δｆ／Δｘを求める第３手段22と、基準と
なる影響係数Δα_sを保存している第４手段23と、前記
第３手段22の影響係数Δαと第４手段23の影響係数Δα
_sとを比較する第５手段24と、前記第５手段24の結果に
基づき、圧延条件異常の有無を判断する第６手段25と、
前記第６手段25の判断に基づき、形状制御に用いるべき
影響係数Δα_aを選定する第７手段26とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧延機の板形状制
御装置及びその形状制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の形状制御装置及び方法として、
例えば、特公平７−１０６３７７号公報や特公平７−１
０６３７８号公報に記載のものが公知である。この従来
のものは、ｍ個の板形状制御用アクチュエータと、ｎ個
の板形状検出用センサとを備え、前記各アクチュエータ
の操作量をΔｘ_j（ｊ＝１〜ｍの整数）とし、前記各セ
ンサの検出量をΔｆ_i（ｉ＝１〜ｎの整数）としたと
き、

【０００３】

【数１】

【０００４】として表されるα_ijを、Δｘ_jのΔｆ_iへ
の影響係数として、板形状制御に用いていた。即ち、影
響係数を用いた板形状制御は、形状制御用アクチュエー
タ１個の移動量と、それに基づく形状変化量（圧延材幅
方向の多点データ）の関係を係数（影響係数）化し、そ
の係数（影響係数）を使用して、形状が最適になるよう
に形状制御用アクチュエータの移動量を決める制御方法
である。

【０００５】前記影響係数を使用した板形状制御におい
ては、圧延材、ミル、速度、荷重、圧延機の使用方法等
によって、圧延の条件は異なり、本来は各場合に対応し
た影響係数を使用して制御するべきである。しかし、影
響係数を各圧延条件で採取することは、圧延条件の変化
が様々であることから、実際無理である。

【０００６】そこで、影響係数から見て、影響係数の傾
向を大きく変化させない圧延条件の場合は、圧延条件が
異なるとは判断せず、同じ影響係数を使用して、影響係
数の大きさを比例ゲインを適用して、実際に対応させて
いる。影響係数の変化が大きいと判断される圧延状況の
変化がある場合は、各種パラメータ実際の制御では、計
算機内部で圧延条件によって整理された影響係数モデル
を使用する。従って、その変化の大きい圧延条件の変化
に対して、現在の圧延条件が何であるかを予め知って、
その条件に適した影響係数を使用し、制御する必要があ
った。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、例えば、圧
延ロールのロールキッスのような、その状態を把握する
ことの難度が高い圧延条件の場合、適切なパラメータ変
化を実施し難い。即ち、ロールキッスが発生していない
状態では、圧延荷重は圧延材料が受けるが、ロールキッ
スが発生している状態では、圧延荷重はその一部がロー
ル部で受けられるので、両者においては、圧延荷重分布
に差異が生じている。従って、両者においては、制御に
使用する影響係数は当然に異なるものでなければならな
い。それにも係わらず、この状態を知らずに同じ影響係
数モデルで制御を実施する場合、適切な制御ができない
ことになる。

【０００８】そこで、本発明は、圧延条件異常の有無を
判断して、適切な影響係数を用いて板形状を制御するよ
うにした、圧延機の形状制御装置及びその制御方法を提
供することを目的とする。

【０００９】

【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、本発明の特徴
とするところは、形状制御用アクチュエータと、形状検
出センサとを備えた圧延機の形状制御装置において、前
記アクチュエータの制御実績Δｘを検出する第１手段
と、前記センサに基づく形状変化Δｆを検出する第２手
段と、前記制御実績Δｘと形状変化Δｆを用いて影響係
数Δα＝Δｆ／Δｘを求める第３手段と、基準となる影
響係数Δα_sを保存している第４手段と、前記第３手段
の影響係数Δαと第４手段の影響係数Δα_sとを比較す
る第５手段と、前記第５手段の結果に基づき、ロールキ
ッスの有無を判断する第６手段と、前記第６手段の判断
に基づき、形状制御に用いるべき影響係数Δα_aを選定
する第７手段とを備えた点にある。

【００１０】前記基準となる影響係数Δα_sは、ロール
キッスが発生していないときの影響係数Δα_rと、ロー
ルキッスが発生しているときの影響係数Δα_kであり、
前記第４手段は、その何れか一方、又はその両方を保存
している。前記第１、２、３手段を特別の条件下で行わ
せる第８手段を備えることができる。

【００１１】前記第５、６、７手段の動作を行うか否か
の判断を行う第９手段を備えることができる。本発明の
形状制御用アクチュエータと、形状検出センサとを備え
た圧延機の形状制御方法においては、前記アクチュエー
タの制御実績Δｘを求め、前記センサに基づく形状変化
Δｆを求め、前記制御実績Δｘと形状変化Δｆを用いて
影響係数Δα＝Δｆ／Δｘを求め、前記求めた影響係数
Δαと予め設定した基準となる影響係数Δα_sを比較し
て、ロールキッスの有無を判断し、該判断に基づき、形
状制御に用いるべき影響係数Δα_aを選定するので、適
切な影響係数を選定でき、適切な板形状制御ができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づき説明する。図２、３において示すものは、多
段圧延機の形状制御装置の概要であり、圧延機は、圧延
材1 に接触する上下一対のワークロール2 と、該ワーク
ロールの背後に配置された第１中間ロール3 と、該第１
中間ロール3 の背後に配置された第２中間ロール4 と、
該第２中間ロール4 の背後に配置されたバックアップロ
ール5とを有する２０段圧延機である。

【００１３】前記２０段圧延機には、ｍ個の板形状制御
用アクチュエータ6 〜13が設けられている。即ち、前記
バックアップロール5 は、軸方向に分割されており、分
割された各バックアップロール5 には、ロールクラウン
を付与するための第１乃至第４クラウン用アクチュエー
タ6,7,8,9 が設けられている。前記第１中間ロール3に
は、テーパが形成されており、且つ、軸方向に移動可能
であり、この第１中間ロール3 を軸方向に移動させるテ
ーパロール移動用アクチュエータ10,11 が設けられてい
る。更に、左右のロールハウジングを個別に押し込むた
めのワーク側傾斜圧下用アクチュエータ12とドライブ側
傾斜用アクチュエータ13が設けられている。即ち、本実
施例では、ｍ＝８個のアクチュエータ6 〜13が設けられ
ている。

【００１４】前記２０段圧延機から少し離れた下流側の
位置に、圧延材1 の圧延方向の伸び（板形状）を検出す
るための板検出用センサ14が設けられている。このセン
サ14は、圧延材1 の板幅方向に沿ってｎ個設けられてい
る。前記２０段圧延機の上流側及び前記板検出用センサ
14の下流側に、入側板厚及び出側板厚を検出する板厚計
15,16 が配置されている。

【００１５】前記板厚計15,16 による検出結果に基づ
き、前記傾斜圧下用アクチュエータ12,13 へ操作量を制
御信号として出力し、圧延材1 の板厚を制御する板厚制
御装置17が設けられている。また、前記板形状検出用セ
ンサ14による検出結果に基づき、前記クラウン用アクチ
ュエータ6,7,8,9 、テーパロール移動用アクチュエータ
10,11 、及び、傾斜圧下用アクチュエータ12,13 へ操作
量を制御信号として出力し、圧延材1 の板形状を制御す
る板形状制御装置18が設けられている。

【００１６】前記板厚制御装置17は、板厚計15,16 から
の検出信号ａ，ｂと予め設定された目標出側板厚信号ｃ
とに基づき、通常のフィードフォワード型板厚制御また
はフィードバック型板厚制御により操作量を演算して制
御量ｄを出力する。この制御信号ｄは、板形状制御装置
18により演算された操作量である制御信号を加算される
ことで、ロールクラウン用アクチュエータ6,7,8,9 及び
テーパロール移動用アクチュエータ10,11 の操作量を変
更することにより生じる板厚変化を考慮した補正がなさ
れる。このような補正の後、その制御信号が、傾斜圧下
用アクチュエータ12,13 へ出力され、圧延材1 の板厚が
制御される。

【００１７】一方、板形状制御装置18は、板形状検出セ
ンサ14からの信号ｅ並びに予め設定された目標板形状信
号ｆに基づいて、ロールクラウン用アクチュエータ6,7,
8,9の操作量とテーパロール移動用アクチュエータ10,11
の操作量と、傾斜圧下用アクチュエータ12,13 の操作
量を演算し、夫々制御信号ｇ，ｈ，ｉとして出力する。
各アクチュエータ6 〜13は各々の制御信号ｇ〜ｉに応じ
て指示された操作量だけ各ロールの位置が操作され、圧
延材1 の形状が制御される。

【００１８】そして、図１に示すように、前記板形状制
御装置18には、前記各アクチュエータ6 〜13の制御実績
を検出する第１手段20を備えている。この第１手段20
は、変位計等から構成され、全てのアクチュエータ6 〜
13の移動を観察するものである。或るアクチュエータの
操作指令に対する移動量をΔｘ_jとする。添え字のｊは
アクチュエータの位置を示し、この実施例では、ｊ＝１
〜ｍであり、ｍ＝８である。

【００１９】前記板形状制御装置18には、前記板形状検
出用センサ14に基づく圧延材1 の形状変化を検出する第
２手段21を備えている。この第２手段21は、あるアクチ
ュエータの移動前と後の板形状を前記板形状検出センサ
14で観察し、その観察結果に基づき形状変化量Δｆ_iを
求めるものであり、コンピュータのハード及びソフトに
より構成されている。前記添え字のｉは、板形状検出用
センサの位置を示し、この実施例では、ｉ＝１〜ｎであ
る（ｎは１より大きい整数）。

【００２０】前記板形状制御装置18には、前記アクチュ
エータの制御実績Δｘと、圧延材1の形状変化量Δｆを
用いて影響係数Δα＝Δｆ／Δｘを求める第３手段22を
備えている。この第３手段22は、コンピュータの演算機
能等により構成されている。尚、或るｊ位置のアクチュ
エータに対する影響係数Δαを、 Δα₁〜Δα_n＝Δｆ₁／Δｘ_j〜Δｆ_n／Δｘ_j と表す。

【００２１】前記板形状制御装置18には、基準となる影
響係数Δα_sを保存している第４手段23を備えている。
この第４手段23は、コンピュータのメモリ等により構成
される。この第４手段23に保存される基準となる影響係
数Δα_sは、例えば、ロールキッスが発生していないと
きの影響係数Δα_r（＝Δα_r1〜Δα_rn）と、ロールキ
ッスが発生しているときの影響係数Δα_k（＝Δα_k1〜
Δα_kn）の何れか一方、または、双方である。

【００２２】前記板形状制御装置18には、前記第３手段
22の影響係数Δαと第４手段23の影響係数Δα_sとを比
較する第５手段24と、前記第５手段24の結果に基づき、
圧延条件異常の有無を判断する第６手段25と、前記第６
手段25の判断に基づき、形状制御に用いるべき影響係数
Δα_aを選定する第７手段26とを備えている。これら各
手段は、コンピュータのハード及びソフトから構成され
ている。

【００２３】即ち、前記第５手24段は、前記実測して求
められた第３手段22の影響係数Δαと、第４手段23に保
存されている例えばロールキッスが発生していないとき
の影響係数Δα_rとについて、差異の最大または大きな
幾つかの値を比較する。即ち、Ｍａｘ（Δα₁−Δα_r1，Δα₂−Δα_r2，……Δα_n
−Δα_rn）＞Ｎここで、Ｍａｘ（Ｓ）：集合Ｓ最大値を返す。Ｎは定
数。

【００２４】または、Δα_j−Δα_rj＞ＮとなるｊがＭ
個存在する等の比較結果を出力する。又は、次のように
差異の積分を比較する。

【００２５】

【数２】

【００２６】または、次のように二乗誤差を比較する。

【００２７】

【数３】

【００２８】または、次のように、より次数の高い誤差
を比較する。

【００２９】

【数４】

【００３０】前記第６手段25では、前記第５手段24の比
較結果に基づき、圧延条件の異常の有無を判断する。こ
の実施例では、ロールキッスの有無を判断する。即ち、
前記第５手段24の比較によって、実測値に基づく影響係
数Δαが、保存されている基準値（ロールキッスが発生
していないときの影響係数Δα_r）に似ている場合は、
ロールキッスが発生していないと判断し、似ていない場
合は、ロールキスが発生していると判断する。

【００３１】なお、ここで言う「似ていない場合」と
は、上記の式、Ｍａｘ（Δα₁−Δα_r1，Δα₂−Δα_r2，……Δα_n
−Δα_rn）＞Ｎを比較のための不等式として利用したとき、その不等式
が成立する場合を示す。あるいは、例えば、Δα_j・Δ
α_rjが成立するｊが所定の数Ｍ個以上存在する場合をい
うものとする。上記に替わり、前記「数２」、「数３」
または「数４」に示す式を比較の為の不等式として利用
し、それらが成立する場合としてもよい。なお、ここに
記載した、比較方法は、一例であって、本願発明はこれ
に限るものではない。

【００３２】そして、前記第７手段26では、前記第６手
段25でロールキッスなしと判断された場合、実際の制御
に使用する影響係数Δα_aとして、第４手段に保存され
ているロールキッスが発生していないときの影響係数Δ
α_rを使用すべく選定する。逆に、ロールキッスありと
判断された場合は、実際の制御に使用する影響係数Δα
_aとして、第４手段に保存されているロールキッスが発
生しているときの影響係数Δα_kを使用すべく選定す
る。

【００３３】前記形状制御装置18によれば、制御に使用
する影響係数を変化させ、より適切な制御を実施するこ
とができる。尚、、前記第５手段24は、前記実測して求
められた第３手段22の影響係数Δαと、第４手段23に保
存されているロールキッスが発生しているときの影響係
数Δα_kとについて比較するようにしてもよい。また
は、実測して求められた第３手段22の影響係数Δαと、
両方のΔα_r、Δα_kとを比較してもよい。そして、第
６手段25では、第５手段24で、ΔαがΔα_rにより似て
いると判断された場合、ロールキッスなしと判断する。
ΔαがΔα_kにより似ていると判断された場合、ロール
キッスありと判断する。

【００３４】なお、前記第３手段22で求める影響係数Δ
αは実験値であるために、実験の雑音を含む。この雑音
をより少なくするための条件の一つとして、入力である
アクチュエータの動作を理想の動作とすることを考え
る。通常、アクチュエータを動作させる時は、インチン
グ動作、他のアクチュエータとの同時動作、圧延速度等
の他の圧延条件の変化との同時動作などが考えられ、そ
れぞれが雑音となる。

【００３５】そこで、これらの雑音がない条件中に実験
値を採取すること制御する第８手段を設けている。即
ち、この第８手段は、前記第１〜３手段20,21,22を、雑
音が無いという特別の条件下で行わせるものである。こ
の場合、より雑音の少ないデータの採取は、滑らかな移
動、Ｓ／Ｎ比の高い大きな移動、単独アクチュエータの
動作、または、圧延条件安定時の動作又は不安定時のデ
ータ破棄、を自動動作で実現する。

【００３６】前記滑らかな移動でのデータ採取とは、ア
クチュエータをインチングさせずに、移動の開始から終
了の間に連続的に移動し、当該移動以外の行動を起こさ
ない条件下で、データを採取するのである。Ｓ／Ｎ比の
高い大きな動作における実験値の採取の意義は、次のと
おりである。即ち、移動量に対して形状変化がおこるの
で、移動量が小さいと形状変化も小さくなる。形状変化
が小さいと、圧延機からでてくる形状自身の不安定な量
や検出誤差等のノイズに対して、信号である検出が小さ
くなる。

【００３７】単独アクチュエータの動作でデータを採取
するのは、複数アクチュエータが移動すると、アクチュ
エータ間の形状に対する影響を分離する必要があり、こ
の分離に際して非直行分が分離できず、誤差となるの
で、単独で移動させ、分離を行わなくても良いようにす
るためである。または、圧延条件安定動作、または不安
定時のデータ破棄を行うのは、データ採取時に材料の変
動、または操作による圧延荷重変動があれば、本実験の
目的であるアクチュエータ移動による形状変動以外に、
その他の圧延条件の変動により形状が変動する。これは
採取データの外乱になるので、このような場合のデータ
は破棄するのである。

【００３８】さらに、前記形状制御装置18には、前記第
５〜７手段24,25,26の動作を行うか否かの判断を行う第
９手段が設けられている。即ち、ロールキッスが発生す
る圧延条件がある程度判っていれば、全ての場合に前記
判別を行わなくても良い。ロールキッスは圧延機の仕様
の中で、十分に薄い素材厚み時に起こり易い。またある
程度は素材幅の小さいときに起こり易い。また、素材硬
度に対して大きな圧延荷重が必要な時に圧延ロールが撓
むことによって起こりやすい。それぞれの条件は定数化
できるので、実験または実験値としておおまかな値を把
握することができる。この把握によって、ロールキスが
明らかに起こり得ない条件が判るので、ロールキッスが
明らかに起こり得ない条件を第９手段にて判断し、そし
て、当該手段により前記第５、６、７手段24,25,26の動
作を実施しないようにする。

【００３９】尚、本発明は、前記実施の形態に示すもの
に限定されるものではなく、ロールキッス以外の状態判
断に利用することができる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、ロールキッス等の異常
が発生したことを判断でき、その判断の結果で制御定数
を自動的に変更できるので、適切な制御が実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の方法の手順を示すフローチャ
ートである。

【図２】図２は本発明に使用する圧延機の側面ブロック
図である。

【図３】図３は同正面ブロック図である。

【符号の説明】

６〜１３板形状制御用アクチュエータ１４形状検出センサ２０第１手段２１第２手段２２第３手段２３第４手段２４第５手段２５第６手段２６第７手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】形状制御用アクチュエータと、形状検出
センサとを備えた圧延機において、前記アクチュエータの制御実績Δｘを検出する第１手段
と、前記センサに基づく形状変化Δｆを検出する第２手段
と、前記制御実績Δｘと形状変化Δｆを用いて影響係数Δα
＝Δｆ／Δｘを求める第３手段と、基準となる影響係数Δα_sを保存している第４手段と、前記第３手段の影響係数Δαと第４手段の影響係数Δα
_sとを比較する第５手段と、前記第５手段の結果に基づき、圧延条件異常の有無を判
断する第６手段と、前記第６手段の判断に基づき、形状制御に用いるべき影
響係数Δα_aを選定する第７手段とを備えたことを特徴
とする圧延機の形状制御装置。
【請求項２】前記基準となる影響係数Δα_sは、ロー
ルキッスが発生していないときの影響係数Δα_rと、ロ
ールキッスが発生しているときの影響係数Δα_kであ
り、前記第４手段は、その何れか一方、又はその両方を
保存していることを特徴とする請求項１記載の圧延機の
形状制御装置。
【請求項３】前記第１、２、３手段を特別の条件下で行
わせる第８手段を備えたことを特徴とする請求項２記載
の圧延機の形状制御装置。
【請求項４】前記第５、６、７手段の動作を行うか否か
の判断を行う第９手段を備えたことを特徴とする請求項
３記載の圧延機の形状制御装置。
【請求項５】形状制御用アクチュエータと、形状検出
センサとを備えた圧延機の形状制御方法において、前記アクチュエータの制御実績Δｘを求め、前記センサに基づく形状変化Δｆを求め、前記制御実績Δｘと形状変化Δｆを用いて影響係数Δα
＝Δｆ／Δｘを求め、前記求めた影響係数Δαと予め設定した基準となる影響
係数Δα_sを比較して、圧延条件異常の有無を判断し、該判断に基づき、形状制御に用いるべき影響係数Δα_a
を選定することを特徴とする圧延機の形状制御方法。