JPH04262814A - 熱間連続圧延機の自動板厚制御方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、板厚計により板厚のフ
ィードバック制御を行なっている熱間連続圧延機に適用
される自動板厚制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱間連続圧延機の自動板厚制御手段には
種々あるが、これらのうち板厚計からのフィードバック
信号によって板厚を制御する圧延システムを図３に示す
。

【０００３】この図３において、１は圧延材、２は各圧
延スタンドＳＴ１〜ＳＴｉにおける圧延ロール、３は圧
延スタンドＳＴ１〜ＳＴｉからなる連続圧延設備の出側
（最終圧延スタンドＳＴｉの出側）における圧延材１の
板厚を測定するＸ線板厚計、４は各圧延スタンドＳＴ１
〜ＳＴｉにおいて圧下ロール２の圧下位置を調節する圧
下装置、５はＸ線板厚計３による測定結果に基づいて各
圧下装置４の圧下位置調節指令値を演算・出力する制御
部であり、ａは各圧延スタンド間距離（ｍ）、ｂは最終
圧延スタンドＳＴｉとＸ線板厚計３との距離である。

【０００４】このような制御系は、熱延仕上げ圧延機の
場合、一般にＸ線モニタＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　
Ｇａｕｇｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）と呼ばれており、圧延機
最終圧延スタンドＳＴｉの出側に設けられたＸ線板厚計
３からの信号を各圧延スタンドＳＴ１〜ＳＴｉにフィー
ドバックし、圧延ロール２の圧下位置を操作して、板厚
偏差を取り除こうとするものである。

【０００５】このようなＡＧＣの詳細については、日本
鉄鋼協会編「板圧延の理論と実際」（第１２章　圧延の
自動制御）等に記載されている。また、Ｘ線モニタＡＧ
Ｃ自体も公知の技術であるので、その詳細な説明は省略
する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のごと
く構成された制御系では、連続圧延機の各圧延スタンド
ＳＴ１〜ＳＴｉと、Ｘ線板厚計３との距離が長いために
、時間遅れが生じてしまう。この時間遅れによってＸ線
モニタＡＧＣが逆動作することがあった。

【０００７】その原因をより詳細に以下に説明する。

【０００８】まず、図３に示すような圧延システムがあ
ったとし、仮に圧延スタンド数ｉを７、各圧延スタンド
間距離ａを５．５ｍ、最終圧延スタンドＳＴ７とＸ線板
厚計３との距離ｂを２．８ｍとする。

【０００９】圧延前に加熱炉から抽出された圧延材（ス
ラブ）１には、図４（ｂ）に示すように、スキッドマー
クと呼ばれる、他の部分と比べて温度の低下した部分７
がある。このような部分７は、図４（ａ）に示すように
、加熱炉内で圧延材１を支持するためのスキッド（棒）
６がその圧延材１と接触しているために生じる。このス
キッド６の間隔は、加熱炉により決まっているが、仮に
すべて９ｍとする。

【００１０】さらに、加熱炉抽出時の圧延材１の板厚を
２３１ｍｍ、圧延スタンドＳＴ４〜ＳＴ７の圧下スケジ
ュール（板厚目標値）が下表１の通りであったとする。

【００１１】

【表１】

【００１２】このとき、圧延スタンドＳＴ４〜ＳＴ７の
出側圧延材速度をそれぞれｖ４〜ｖ７とすると、ｖ５＝
（８．２２／６．１１）・ｖ４＝１．３５・ｖ４（ｍ／
ｓｅｃ）、ｖ６＝（８．２２／４．７８）・ｖ４＝１．
７２・ｖ４（ｍ／ｓｅｃ）、ｖ５＝（８．２２／４．０
８）・ｖ４＝２．０１・ｖ４（ｍ／ｓｅｃ）となる。

【００１３】従って、圧延スタンドＳＴ４を通過した圧
延材１上の点が、板厚計３の直下を通過する時刻ｔ４は
、圧延スタンドＳＴ４通過時を零（ｓｅｃ）とすると、
　　　　ｔ４＝５．５／ｖ４＋５．５／（１．３５・ｖ
４）＋５．５／（１．７２・ｖ４）＋２．８／（２．０
１・ｖ４）＝１４．２／ｖ４であり、同様にして、 　　　　ｔ５＝５．５／ｖ５＋５．５／（１．２８・ｖ
５）＋２．８／（１．５・ｖ５）＝１１．７／ｖ５　　
　　ｔ６＝５．５／ｖ６＋２．８／（１．２・ｖ６）＝
７．８／ｖ６　　　　ｔ７＝２．８／ｖ７ となる。ただし、いずれも単位はｓｅｃである。

【００１４】さて、以下に圧延スタンドＳＴ４での位相
遅れについて考える。加熱炉内でのスキッド間隔が９０
０ｍｍであるので、圧延スタンドＳＴ４出側でのスキッ
ドマークの間隔は、９×２３１／８．２２＝２５．３（
ｍ）となり、圧延スタンドＳＴ４でスキッドマークが表
われる周期は２５．３／ｖ４（ｓｅｃ）、スキッドマー
クの位相遅れはｔ４／（２５．３／ｖ４）×３６０°＝
２０２°となる。

【００１５】スキッドマークの位相遅れが、１８０°に
なると、図５に示すような状態となる。即ち、板厚計３
では、実際の板厚が目標値よりも大きいので、圧延スタ
ンドに対して板厚を小さくするように指示する。しかし
、この時点で、圧延スタンドでは、板厚の小さい部分を
圧延しているために、板厚はさらに小さくなってしまい
、点線で示す目標板厚の状態から大きく離れた実線で示
す板厚状態となってしまう。このようにして、板厚偏差
が増大する。

【００１６】上述した数値例の場合では、図６に示すよ
うになる。スキッドマークによる板厚変動の位相遅れが
１８０°に近く、板厚変動を増大させる。

【００１７】本発明は、このような課題を解決しようと
するもので、連続圧延機の各圧延スタンドと板厚計との
距離による生じる時間遅れに起因して、制御系が逆動作
するのを確実に防止し、高精度の板厚制御を行なえるよ
うにした熱間連続圧延機の自動板厚制御方法を提供する
ことを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の熱間連続圧延機の自動板厚制御方法は、熱
間連続圧延機の最終圧延スタンド出側に圧延材の板厚を
測定する板厚計を有し、該板厚計からの測定信号を各圧
延スタンドの圧下装置へフィードバックして圧延材の板
厚を制御するに際し、圧延材のスキッドマークによって
起こる周期的な板厚変動に対する各圧延スタンドの位相
遅れに基づいて、各圧延スタンドにおける制御ゲインを
決定し調整することを特徴としている。

【００１９】

【作用】上述した本発明の熱間連続圧延機の自動板厚制
御方法では、スキッドマークによって起こる周期的な板
厚変動に対する各圧延スタンドの位相遅れに基づいて、
各圧延スタンドの制御ゲインが決定されることにより、
各圧延スタンドと板厚計との間の距離に起因する遅れ時
間によって発生する板厚制御系の逆動作を、確実に防止
することができる。

【００２０】

【実施例】以下、図面により本発明の一実施例としての
熱間連続圧延機の自動板厚制御方法について説明すると
、図１は本発明の方法を適用された装置の構成を示すブ
ロック図であり、図中、既述の符号と同一の符号は同一
の部分を示しているので、その説明は省略する。

【００２１】図１において、８は各圧延スタンドＳＴ１
〜ＳＴｎの圧下装置４を制御するための圧下制御装置で
、各圧下制御装置８は、Ｘ線板厚計３からの測定信号と
、後述する制御ゲイン決定装置９から受けた制御ゲイン
とに基づいて、圧下装置４をＰＩ（比例積分）制御すべ
く制御量を演算・出力するものである。

【００２２】また、９は制御ゲイン決定装置、１０は位
相遅れ演算装置で、位相遅れ演算装置１０は、圧延開始
前に、上位コンピュータ（図示せず）から計算に必要な
各種データ（例えば、加熱炉内スキッド間隔，加熱炉抽
出後スラブ厚さ，各圧延スタンド目標板厚，各圧延スタ
ンド間距離，最終圧延スタンドＳＴｎと板厚計３との距
離等）を受け、これらのデータに基づいて、スキッドマ
ークによって起こる周期的な板厚変動に対する各圧延ス
タンドＳＴ１〜ＳＴｎの位相遅れを演算するものである
。

【００２３】そして、制御ゲイン決定装置９は、位相遅
れ演算装置１０からの演算結果を受け、各圧延スタンド
ＳＴ１〜ＳＴｎにける制御ゲイン（比例ゲイン）を演算
・決定するものである。

【００２４】次に、上述のごとく構成された装置により
行なわれる板厚制御を具体的に説明する。

【００２５】まず、位相遅れ演算装置１０において、加
熱炉内スキッド間隔Ｓｋ（ｍ），加熱炉抽出後スラブ厚
さＳｌ（ｍｍ），各圧延スタンド目標板厚Ｓｔ１，Ｓｔ
２，…，Ｓｔｎ（ｍｍ），各圧延スタンド間距離Ｌ１２
，Ｌ２３，…，Ｌｎ−１ｎ（ｍ），最終圧延スタンドＳ
Ｔｎと板厚計３との距離ｘ（ｍ），圧延スタンド数ｎに
基づいて、スキッドマークによる板厚変動の検出位相遅
れα１〜αｎが演算される。

【００２６】例えば、圧延スタンドＳＴｎ−３（全部で
７スタンドの場合、４スタンド目）では、この圧延スタ
ンドＳＴｎ−３の出側速度をｖｎ−３（ｍ／ｓｅｃ）と
すると、圧延スタンドＳＴｎ−２の出側速度ｖｎ−２は
（Ｓｔｎ−３／Ｓｔｎ−２）・ｖｎ−３（ｍ／ｓｅｃ）
、圧延スタンドＳＴｎ−１の出側速度ｖｎ−１は（Ｓｔ
ｎ−３／Ｓｔｎ−１）・ｖｎ−３（ｍ／ｓｅｃ）、圧延
スタンドＳＴｎの出側速度ｖｎは（Ｓｔｎ−３／Ｓｔｎ
）・ｖｎ−３（ｍ／ｓｅｃ）となり、圧延スタンドＳＴ
ｎ−３通過後に板厚計３に到達するのに要する時間ｔｎ
−３は、　　　　ｔｎ−３＝Ｌｎ−３　ｎ／ｖｎ−３＋
Ｌｎ−２　ｎ−１／ｖｎ−２＋Ｌｎ−１　ｎ／ｖｎ−１
＋ｘ／ｖｎ（ｓｅｃ）となる。

【００２７】一方、圧延スタンドＳＴｎ−３でのスキッ
ド間隔Ｓｋｎ−３は、（Ｓｋ・Ｓｌ）／Ｓｔｎ−３であ
り、圧延スタンドＳＴｎ−３でスキッドマークが表われ
る周期Ｔｎ−３は、Ｓｋｎ−３／ｖｎ−３（ｓｅｃ）と
なり、位相遅れαｎ−３が、（ｔｎ−３／Ｔｎ−３）×
３６０（ｄｅｇ）として求められる。

【００２８】ここでは、圧延スタンドＳＴｎ−３の位相
遅れαｎ−３の演算手順のみ示したが、他の圧延スタン
ドＳＴ１〜ＳＴｎ−４およびＳＴｎ−２〜ＳＴｎにおけ
る位相遅れα１〜αｎ−４およびαｎ−２〜αｎも、同
様にして演算される。

【００２９】そして、制御ゲイン決定装置９においては
、各圧下装置４を制御するための圧下制御装置８での制
御ゲインＰ１〜Ｐｎ（比例ゲイン）の演算・決定が次の
ように行なわれる。例えば、圧延スタンドＳＴｉにおけ
る制御ゲインＰｉは、 　　　　　　　　　Ｐｉ＝｛（９０−αｉ）／９０｝・
Ｐ　　　　（０≦αｉ＜９０）　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　（１）　　　　　　　　　Ｐｉ＝０　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（
９０≦αｉ）とする。ただし、Ｐは定数である。ここで
、位相遅れαｉが９０（ｄｅｇ）を超えると、板厚変動
を増長させることになるので、制御ゲインＰｉを０とし
ている。

【００３０】なお、本実施例では、積分ゲインＩについ
ては、全圧延スタンドＳＴ１〜ＳＴｎにおいて一定値と
し変化させない。

【００３１】以上のような位相遅れ演算装置１０および
制御ゲイン決定装置９による演算は、すべて圧延開始前
に完了され、圧延スタンドＳＴ１〜ＳＴｎにおける各圧
下制御装置８の制御ゲインを、上述のごとく求められた
制御ゲインＰ１〜Ｐｎに変更した後、圧延材１の圧延を
開始する。なお、圧延開始後には制御ゲインＰ１〜Ｐｎ
の変更は行なわず、当該圧延終了後、次の圧延が始まる
までの間に上述のようにして制御ゲインＰ１〜Ｐｎの演
算・変更を行なう。

【００３２】このように、本実施例の圧延機の自動板厚
制御方法によれば、各圧延スタンドＳＴ１〜ＳＴｎにお
ける位相遅れα１〜αｎが９０（ｄｅｇ）内の場合には
、Ｘ線モニタＡＧＣはスキッドマークによる板厚変動を
是正するが、９０（ｄｅｇ）以上になった場合には、逆
動作して板厚変動を増大させることになるので、制御ゲ
インＰ１〜Ｐｎを０にしてしまう。つまり、比例制御を
オフにして逆動作の発生を防止するのである。このとき
は、Ｉ（積分）制御のみが働きオフセットは是正される
。

【００３３】なお、上記実施例において、制御ゲイン決
定装置９における制御ゲイン計算式は上記（１）式の通
りとしているが、本発明は、これに限定されるものでは
なく、例えば、 　　　　　　　　　Ｐｉ＝Ｐ・ｃｏｓαｉ　　　　　　
　　　　　　（０≦αｉ＜９０）　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　（２）　　　　　　　　　Ｐｉ＝０　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　（９０≦αｉ）としても、 　　　　　　　　　Ｐｉ＝Ｐ・（１−ｓｉｎαｉ）　　
　　　　（０≦αｉ＜９０）　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（３）　　　　　　　　　Ｐｉ＝０　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　（９０≦αｉ）としてもよい。即
ち、図２に示すように、制御ゲインは、位相遅れが０の
時はＰとなり、位相遅れが０°から９０°の間にある時
はＰ以下の正数となり、位相遅れが９０°以上の時は０
となればよい。図２において、Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ（
１），（２），（３）式に対応するものである。

【００３４】また、スキッドマークを消すためのＡＧＣ
としては、従来よりＢＩＳＲＡ式ＡＧＣがある。位相遅
れが９０°未満のとき、Ｘ線モニタＡＧＣもスキッドマ
ークによる板厚変動を消そうとするので、両者を合わせ
るとオーバーゲイン状態（ゲインが高すぎる状態）にな
る可能性がある。そこで、Ｘ線モニタＡＧＣとＢＩＳＲ
Ａ式ＡＧＣとを併用する場合には、位相遅れによってＢ
ＩＳＲＡ式ＡＧＣのゲインＰＢｉも、下式（４）のよう
に変化させてもよい。

【００３５】 　　　　　　　　　ＰＢｉ＝（αｉ／９０）・ＰＢ　　
　　　　　　　　（０≦αｉ＜９０）　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　（４）　　　　　　　　　ＰＢｉ＝ＰＢ　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（９０≦α
ｉ）

【００３６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の熱間連続
圧延機の自動板厚制御方法によれば、圧延材のスキッド
マークによって起こる周期的な板厚変動に対する各圧延
スタンドの位相遅れに基づいて、各圧延スタンドにおけ
る制御ゲインを決定し調整することにより、各圧延スタ
ンドと板厚計との間の距離に起因する遅れ時間によって
発生する板厚制御系の逆動作が確実に防止されるので、
板厚精度を大幅に向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての熱間連続圧延機の自
動板厚制御方法を適用された装置の構成を示すブロック
図である。

【図２】本実施例における制御ゲインの例を説明するた
めのグラフである。

【図３】従来の熱間連続圧延機の自動圧延制御システム
を示す図である。

【図４】スキッドマークの発生原因を説明するための図
であり、（ａ）は加熱炉内での圧延材を示す斜視図、（
ｂ）は加熱炉から抽出後の圧延材を示す斜視図である。

【図５】Ｘ線モニタＡＧＣが逆動作した状態を示す側面
図である。

【図６】Ｘ線モニタＡＧＣが逆動作した場合の数値例を
示すグラフである。

【符号の説明】

１　　　　圧延材 ２　　　　圧延ロール ３　　　　Ｘ線板厚計 ４　　　　圧下装置 ８　　　　圧下制御装置 ９　　　　制御ゲイン決定装置 １０　　　　位相遅れ演算装置 ＳＴ１〜ＳＴｎ　　　　圧延スタンド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱間連続圧延機の最終圧延スタンド出側に
   圧延材の板厚を測定する板厚計を有し、該板厚計からの
   測定信号を各圧延スタンドの圧下装置へフィードバック
   して前記圧延材の板厚を制御する自動板厚制御方法にお
   いて、前記圧延材のスキッドマークによって起こる周期
   的な板厚変動に対する前記の各圧延スタンドの位相遅れ
   に基づいて、前記の各圧延スタンドにおける制御ゲイン
   を決定し調整することを特徴とする熱間連続圧延機の自
   動板厚制御方法。