軋製件的板厚控制裝置的製作方法

2023-04-29 21:56:39

本發明涉及一種軋製件的板厚控制裝置。

背景技術：

專利文獻1公開了一種軋製件的板厚控制裝置。該板厚控制裝置計算入側板厚計的實測值與入側的基準值之間的第1偏差。該板厚控制裝置計算出側板厚計的實測值與出側的基準值之間的第2偏差。該板厚控制裝置基於第1偏差和第2偏差對前饋agc的增益進行調整。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2003-170210號公報

技術實現要素：

發明要解決的課題

但是，在專利文獻1所記載的裝置中，軋製件從軋鋼機到達出側板厚計花費時間。其結果，前饋agc的增益的調整延遲。因此，無法提高軋鋼機的出側的軋製件的厚度的精度。

本發明是為了解決上述課題而進行的。本發明的目的在於提供一種軋製件的板厚控制裝置，能夠提高軋鋼機的出側的軋製件的厚度的精度。

用於解決課題的手段

本發明所涉及的軋製件的板厚控制裝置具備：第1設定部，基於軋鋼機的入側的軋製件的厚度的實測值與基準值之間的第1偏差，設定上述軋鋼機的輥縫的第1變化量；第2設定部，基於上述軋鋼機的出側的軋製件的厚度的推測值與基準值之間的第2偏差，設定上述軋鋼機的輥縫的第2變化量，上述軋鋼機的出側的軋製件的厚度的推測值是根據上述軋鋼機的入側的軋製件的厚度的實測值和速度的實測值、以及上述軋鋼機的出側的軋製件的速度的實測值計算出的；第3設定部，基於由上述第1設定部設定的第1變化量以及由上述第2設定部設定的第2變化量，設定上述軋鋼機的輥縫的操作量；以及調整部，基於上述軋鋼機的入側的第1偏差與上述軋鋼機的出側的第2偏差的比較結果，調整上述第1設定部的增益。

發明的效果

根據本發明，基於軋鋼機的入側的第1偏差與軋鋼機的出側的第2偏差的比較結果，調整第1設定部的增益。因此，能夠提高軋鋼機的出側的軋製件的厚度的精度。

附圖說明

圖1是應用了本發明的實施方式1的軋製件的板厚控制裝置的軋制系統。

圖2是本發明的實施方式1的軋製件的板厚控制裝置的框圖。

圖3是本發明的實施方式1的軋製件的板厚控制裝置的硬體構成圖。

圖4是本發明的實施方式1的軋製件的板厚控制裝置的第1設定部的框圖。

圖5是本發明的實施方式1的軋製件的板厚控制裝置的第2設定部的框圖。

圖6是用於對本發明的實施方式1的軋製件的板厚控制裝置的動作進行說明的流程圖。

圖7是表示本發明的實施方式1的軋製件的板厚控制裝置進行的控制的模擬結果的圖。

圖8是表示未通過本發明的實施方式1的軋製件的板厚控制裝置的調整部對第1設定部的增益進行調整的情況下的模擬結果的放大圖。

圖9是表示通過本發明的實施方式1的軋製件的板厚控制裝置的調整部對第1設定部的增益進行調整的情況下的模擬結果的放大圖。

具體實施方式

參照附圖對用於實施本發明的方式進行說明。另外，在各圖中，對相同或者相當的部分賦予相同的符號。適當簡化或者省略該部分的重複說明。

實施方式1.

圖1是應用了本發明的實施方式1的軋製件的板厚控制裝置的軋制系統。

在圖1中，軋鋼機1具備上工作軋輥2、下工作軋輥3、驅動裝置4以及壓下裝置5。

上工作軋輥2與下工作軋輥3沿鉛垂方向排列。例如，驅動裝置4由馬達以及傳動裝置構成。驅動裝置4的輸出部與上工作軋輥2的輸入部以及下工作軋輥3的輸入部連接。壓下裝置5設置在上工作軋輥2的上方。

入側板速度計6設置於軋鋼機1的入側。入側板厚計7設置在軋鋼機1與入側板速度計6之間。出側板速度計8設置於軋鋼機1的出側。

板厚控制裝置9由plc等構成。板厚控制裝置9的第1輸入部與入側板速度計6的輸出部連接。板厚控制裝置9的第2輸入部與入側板厚計7的輸出部連接。板厚控制裝置9的第3輸入部與出側板速度計8的輸出部連接。板厚控制裝置9的第1輸出部與驅動裝置4的輸入部連接。板厚控制裝置9的第2輸出部與壓下裝置5的輸入部連接。

在軋制系統中，上工作軋輥2與下工作軋輥3夾入軋製件10。入側板速度計6在軋鋼機1的入側使用雷射等對軋製件10的進給速度進行實測。入側板厚計7在軋鋼機1的入側使用x射線、γ射線等對軋製件10的厚度進行實測。出側板速度計8在軋鋼機1的出側使用雷射等對軋製件10的進給速度進行實測。

板厚控制裝置9基於入側板速度計6、入側板厚計7以及出側板速度計8的實測值，對驅動裝置4以及壓下裝置5進行控制。其結果，在軋鋼機1的入側以及出側，施加於軋製件10的張力被控制。上工作軋輥2與下工作軋輥3之間的距離被控制。

具體而言，入側板速度計6輸出軋製件10的進給速度的實測值vinres(mm/s)。入側板厚計7輸出軋製件10的厚度的實測值hres(mm)。出側板速度計8輸出軋製件10的進給速度的實測值voutres(mm/s)。

板厚控制裝置9基於實測值vinres、實測值hres以及實測值voutres，計算角速度的基準值ωrollref(rad/s)。驅動裝置4基於基準值ωrollref使上工作軋輥2以及下工作軋輥3旋轉。

板厚控制裝置9使用實測值hres來設定軋鋼機1的輥縫的第1變化量的基準值δsffref(mm)。板厚控制裝置9通過數據移位寄存器從入側板厚計7到壓下點為止進行跟蹤。此時，板厚控制裝置9使用實測值hres、實測值vinres以及實測值voutres，來設定軋鋼機1的輥縫的第2變化量的基準值δsmfref(mm)。

壓下裝置5基於基準值δsffref與基準值δsmfref的合計值，使上工作軋輥2與下工作軋輥3之間的距離變化。

接著，使用圖2對板厚控制裝置9的一例進行說明。

圖2是本發明的實施方式1的軋製件的板厚控制裝置的框圖。

如圖2所示，板厚控制裝置9具備第1設定部9a、第2設定部9b、第3設定部9c以及調整部9d。

第1設定部9a基於軋鋼機1的入側的軋製件10的厚度的實測值hres與基準值hn(mm)之間的第1偏差δh(mm)，設定軋鋼機1的輥縫的第1變化量的基準值δsffref。第2設定部9b基於軋鋼機1的入側的軋製件10的厚度的實測值hres、速度的實測值vinres以及軋鋼機1的出側的速度的實測值voutres，來計算軋製件10的出側的軋製件10的厚度的推測值hres(mm)。第2設定部9b基於推測值hres與基準值hn(mm)之間的第2偏差δh(mm)，來設定軋鋼機1的輥縫的第2變化量的基準值δsmfref。第3設定部9c基於由第1設定部9a設定的第1變化量的基準值δsffref與由第2設定部9b設定的第2變化量的基準值δsmfref，來設定軋鋼機1的輥縫的操作量。調整部9d基於軋鋼機1的入側的第1偏差與軋鋼機1的出側的第2偏差的比較結果，自動地且逐次地調整第1設定部9a的增益。

接著，使用圖3對板厚控制裝置9的硬體構成的一例進行說明。

圖3是本發明的實施方式1的軋製件的板厚控制裝置的硬體構成圖。

如圖3所示，板厚控制裝置9具備處理電路11。處理電路11具備處理器11a和存儲器11b。通過至少一個處理器11a執行至少一個存儲器11b所存儲的程序，來實現圖2的板厚控制裝置9的各部的動作。

接著，使用圖4對基於第1設定部9a的控制進行說明。

圖4是本發明的實施方式1的軋製件的板厚控制裝置的第1設定部的框圖。

如圖4所示，第1設定部9a具備前饋agc控制器12a。前饋agc控制器12a的傳遞函數cff被設定為kp_ff。前饋agc控制器12a的輸出部與液壓壓下位置控制系統13的輸入部連接。液壓壓下位置控制系統13包括壓下裝置5的伺服閥以及液壓配管系統。液壓壓下位置控制系統13的傳遞函數由gp表示。液壓壓下位置控制系統13的輸出部與第1轉換塊14的輸入部連接。第1轉換塊14的輸出部與第2轉換塊15的輸入部連接。

在軋鋼機1的入側，軋製件10的厚度的第1偏差δh由如下的(1)式表示。

[數式1]

δh＝hn-hres(1)

第1偏差δh被輸入至前饋agc控制器12a。前饋agc控制器12a計算輥縫的第1變化量的基準值δsffref。以上工作軋輥2與下工作軋輥3之間變窄的方向成為負的方式，計算基準值δsffref。

液壓壓下位置控制系統13基於基準值δsffref使上工作軋輥2與下工作軋輥3之間的距離變化。

第1轉換塊14將上工作軋輥2與下工作軋輥3之間的距離的變化量δsff(mm)轉換成軋制負載的變化量δpff(kn)。軋制負載的變化量δpff由如下的(2)式表示。

[數式2]

在(2)式中，m是表示由軋制負載引起的軋制伸展的軋制常數(kn/mm)。q是表示由軋制負載引起的厚度變化的塑性係數(kn/mm)。

第2轉換塊15將軋制負載的變化量δpff轉換成軋制伸展的變化量δpff/m。

在軋鋼機1的出側，軋製件10的厚度的變化量δhff(mm)由如下的(3)式表示。

[數3]

接著，使用圖5對基於第2設定部9b的控制進行說明。

圖5是本發明的實施方式1的軋製件的板厚控制裝置的第2設定部的框圖。

如圖5所示，第2設定部9b具備推測器12b以及質量流量agc控制器12c。推測器12b的輸出部與質量流量agc控制器12c的輸入部連接。質量流量agc控制器12c的傳遞係數cmf被設定為kp_mf+ki_mf/s。其中，s是拉普拉斯算子。質量流量agc控制器12c的輸出部與液壓壓下位置控制系統13的輸入部連接。液壓壓下位置控制系統13包括壓下裝置5的伺服閥以及液壓配管系統。液壓壓下位置控制系統13的傳遞函數由gp表示。液壓壓下位置控制系統13的輸出部與第1轉換塊14的輸入部連接。第1轉換塊14的輸出部與第2轉換塊15的輸入部連接。

推測器12b根據質量流量恆定原則來計算軋鋼機1的出側的軋製件10的厚度的推測值hres。具體而言，推測值hres由如下的(4)式表示。

[數式4]

在軋鋼機1的出側，軋製件10的厚度的第2偏差δh由如下的(5)式表示。

[數式5]

δh＝hn-hres(5)

第2偏差δh被輸入至質量流量agc控制器12c。質量流量agc控制器12c計算輥縫的第2變化量的基準值δsmfref。以上工作軋輥2與下工作軋輥3之間變窄的方向成為負的方式，計算基準值δsmfref。

液壓壓下位置控制系統13基於基準值δsmfref使上工作軋輥2與下工作軋輥3之間的距離變化。

第1轉換塊14將上工作軋輥2與下工作軋輥3之間的距離的變化量δsmf(mm)轉換成軋制負載的變化量δpmf(kn)。軋制負載的變化量δpmf由如下的(6)式表示。

[數6]

在(6)式中，m是表示由軋制負載引起的軋制伸展的軋制常數(kn/mm)。q是表示由軋制負載引起的厚度變化的塑性係數(kn/mm)。

第2轉換塊15將軋制負載的變化量δpmf轉換成軋制伸展的變化量δpmf/m。

在軋鋼機1的出側，軋製件10的板厚的變化量δhmf(mm)由如下的(7)式表示。

[數式7]

接著，使用圖6對調整部9d的動作進行說明。

圖6是用於對本發明的實施方式1的軋製件的板厚控制裝置的動作進行說明的流程圖。

在步驟s1中，調整部9d判斷第1偏差δh與第2偏差δh之積是否為0。

在步驟s1中，在第1偏差δh與第2偏差δh之積為0的情況下，前進至步驟s2。在步驟s2中，將第1設定部9a的增益的調整量δkp設為0。之後，結束動作。

在步驟s1中，在第1偏差δh與第2偏差δh之積不為0的情況下，前進至步驟s3。在步驟s3中，調整部9d判斷第1偏差δh與第2偏差δh的正負符號是否相同。具體而言，調整部9d判斷第1偏差δh與第2偏差δh之積是否大於0。

在步驟s3中，在第1偏差δh與第2偏差δh的正負符號相同的情況下，第1偏差δh與第2偏差δh之積大於0。在該情況下，前進至步驟s4。在步驟s4中，調整部9d將第1設定部9a的增益的調整量δkp設為大於0的值。之後，結束動作。

在步驟s3中，在第1偏差δh與第2偏差δh的正負符號不同的情況下，第1偏差δh與第2偏差δh之積小於0。在該情況下，前進至步驟s5。在步驟s5中，調整部9d將第1設定部9a的增益的調整量δkp設為小於0的值。之後，結束動作。

接著，使用圖7對板厚控制裝置9進行的控制的模擬結果進行說明。

圖7是表示本發明的實施方式1的軋製件的板厚控制裝置進行的控制的模擬結果的圖。

圖7的最上段的圖是表示線速度的圖。線速度是上工作軋輥2以及下工作軋輥3的周速度。圖7的從上方起的第二段的圖是表示在軋鋼機1的入側以及出側對軋製件10施加的張力的圖。圖7的從上方起的第三段的圖是表示軋鋼機1的入側以及出側的軋製件10的厚度的圖。圖7的最下段的圖是表示軋制負載的圖。

在圖7的最上段的圖中，線速度的目標值為100(mpm)。在圖7的從上方起的第二段的圖中，在軋鋼機1的入側以及出側對軋製件10施加的張力的目標值為100(mpa)。在圖7的從上方起的第三段的圖中，軋鋼機1的入側的軋製件10的厚度的實測值hres的平均值為2.69(mm)。軋鋼機1的出側的軋製件10的厚度的目標值(基準值)hn為2.228(mm)。此時，軋鋼機1的壓下率為17.2％。

在軋鋼機1的入側，軋製件10的厚度的實測值hres變動。例如，該變動與sin波相對應。該變動的振幅為0.0015(mm)。在時刻t成為2(s)之前，對軋製件10施加失速張力。該失速張力被設定為目標值的40％。之後，提高線速度，由此開始軋製件10的軋制。

當時刻t成為3.7(s)時，線速度達到目標值。此時，板厚控制裝置9開始軋製件10的厚度的控制。通過該控制，軋鋼機1的出側的軋製件10的厚度的實測值hres反覆變動。

在實測值hres成為目標值hn的次數達到預先設定的次數的定時，板厚控制裝置9按照圖6的流程來調整第1設定部9a的增益。例如，在實測值hres成為目標值hn的次數成為6次的定時，板厚控制裝置9按照圖6的流程來調整第1設定部9a的增益。

接著，使用圖8與圖9對板厚控制裝置9進行的控制的有效性進行說明。

圖8是表示未通過本發明的實施方式1的軋製件的板厚控制裝置的調整部對第1設定部的增益進行調整的情況下的模擬結果的放大圖。圖9是表示通過本發明的實施方式1的軋製件的板厚控制裝置的調整部對第1設定部的增益進行調整的情況下的模擬結果的放大圖。

在圖8中，軋鋼機1的出側的軋製件10的厚度的實測值hres以目標值hn為基準而反覆變動。該變動不收斂。

在圖9中，當時刻t成為4.2(s)時，調整部9d開始第1設定部9a的增益的調整。軋鋼機1的出側的軋製件10的厚度的實測值hres以目標值hn為基準而反覆變動。該變動收斂。

根據以上說明的實施方式1，基於軋鋼機1的入側的第1偏差δh與軋鋼機1的出側的第2偏差δh的比較結果，按照每個取樣來調整第1設定部9a的增益。其結果，第1設定部9a的增益被最佳化。因此，能夠提高軋鋼機1的出側的軋製件10的厚度的精度。

此外，調整部9d為，在第1偏差δh與第2偏差δh的正負符號相同的情況下增大第1設定部9a的增益，在第1偏差δh與第2偏差δh的正負符號不同的情況下減小第1設定部9a的增益。因此，能夠通過簡單的控制來提高軋鋼機1的出側的軋製件10的厚度的精度。

另外，在第1偏差δh與第2偏差δh之積的絕對值小於預先設定的閾值的情況下，也可以不進行基於調整部9d的第1設定部9a的增益的調整。在該情況下，能夠消除基於質量流量恆定原則的推測值hres的誤差的影響。能夠消除入側板速度計6、入側板厚計7以及出側板速度計8的計測噪聲的影響。

產業上的可利用性

如以上那樣，本發明所涉及的軋製件的板厚控制裝置能夠利用於提高軋鋼機的出側的軋製件的厚度的精度的系統。

符號的說明

1：軋鋼機；2：上工作軋輥；3：下工作軋輥；4：驅動裝置；5：壓下裝置；6：入側板速度計；7：入側板厚計；8：出側板速度計；9：板厚控制裝置；9a：第1設定部；9b：第2設定部；9c：第3設定部；9d：調整部；10：軋製件；11：處理電路；11a：處理器；11b：存儲器；12a：前饋agc控制器；12b：推測器；12c：質量流量agc控制器；13：液壓壓下位置控制系；14：第1轉換塊；15：第2轉換塊。