串列轧机的尾端蛇行控制装置的制作方法

本发明涉及串列轧机的尾端蛇行控制装置。

背景技术：

在热轧设备及冷轧设备中，已知有将轧制机架多台接近而串联地排列、将1根被轧制件连续地轧制的被称作带式轧机(stripmill)的串列形式的连续轧机(串列轧机)。

当被轧制件的尾端穿过轧制机架时，到此为止作为约束力作用的张力消失，有急剧地发生蛇行的情况。所述的蛇行，是被轧制件的宽度中心向工作侧或驱动侧移动的现象。如果发生蛇行，则工作侧与驱动侧的轧制载荷的差(以下称作差载荷)变大，导致蛇行进一步发展。如果蛇行发展，则有可能发生板断裂或挤压，进而还会给设备带来损伤。结果，发展至成品率变差或生产性下降等的问题。此外，已知蛇行从上游侧轧制机架向下游侧轧制机架传播。

作为抑制尾端部的蛇行的方法，在日本特开2010－247177号公报(专利文献1)中提出了蛇行控制方法。在该蛇行控制方法中，在精轧机中进行基于反馈控制的蛇行控制，该反馈控制使用了作为控制对象的该轧制机架(第i轧制机架)的差载荷。此外，在该蛇行控制方法中，对位于第i轧制机架的上游1个的轧制机架(第i－1轧制机架)的蛇行控制的输出乘以一定比率，对第i轧制机架进行基于前馈控制的蛇行控制。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010－247177号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

但是，在该反馈控制中，使用由于发生蛇行而产生的第i轧制机架的差载荷，之后追加运算并输出调平(leveling)操作量。因此，在急剧地发生了蛇行的情况下，调平操作量赶不上，很难说是充分地抑制蛇行的有效的控制方法。

此外，在该前馈控制中，没有考虑被轧制件的位置，在与上游侧轧制机架(第i－1轧制机架)中的蛇行控制相同的定时来操作第i轧制机架的调平。因此，没有以适当的定时适当地操作调平，难以指望在第i轧制机架中有充分的蛇行抑制效果。

本发明是为了解决上述那样的课题而做出的，目的是提供一种能够适当地减少由于尾端脱出而产生的被轧制件的蛇行的发生的串列轧机的尾端蛇行控制装置。

用来解决课题的手段

有关本发明的技术方案的串列轧机的尾端蛇行控制装置为了达成上述目的，如以下这样构成。

该串列轧机具有n(n是3以上的自然数)个轧制机架。

第i(i是3以上n以下的自然数)轧制机架具有将被轧制件轧制的第i轧制辊、和控制第i轧制辊的工作侧和驱动侧各自的辊间隙的第i压下装置。

第i－1轧制机架设置在第i轧制机架的上游，具有将被轧制件轧制的第i－1轧制辊、和检测第i－1轧制辊的工作侧和驱动侧各自的轧制载荷的第i－1载荷检测装置。

第i－2轧制机架设置在第i－1轧制机架的上游，具有将被轧制件轧制的第i－2轧制辊、和检测第i－2轧制辊的轧制载荷的第i－2载荷检测装置。

该尾端蛇行控制装置具备第i－1差载荷运算部、尾端脱出定时运算部、第i－1差载荷变动量运算部、第i－1调平操作量运算部、输送距离运算部、调平操作量管理部、调平操作量输出部。

第i－1差载荷运算部根据第i－1载荷检测装置检测出的工作侧和驱动侧各自的轧制载荷，运算差载荷。

尾端脱出定时运算部根据第i－2载荷检测装置检测出的轧制载荷随时间的变化，运算被轧制件的尾端穿过第i－2轧制辊的尾端脱出定时。

第i－1差载荷变动量运算部运算作为第i－1差载荷运算部运算出的尾端脱出定时的差载荷与当前的差载荷的差的第i－1差载荷变动量。

第i－1调平操作量运算部基于第i－1差载荷变动量，运算第i轧制机架的调平操作量。

输送距离运算部运算在尾端脱出定时以后穿过了第i－1轧制辊的被轧制件的输送距离。

调平操作量管理部将在尾端脱出定时以后由第i－1调平操作量运算部运算出的调平操作量储存至存储区域。除此以外，调平操作量管理部在输送距离达到了从第i－1轧制辊到第i轧制辊的辊间距离之后，与输送距离的增加连动而从存储区域将调平操作量以储存顺序读出。

调平操作量输出部将由调平操作量管理部读出的调平操作量向第i压下装置输出。

这里，输送距离达到辊间距离时，是穿过了第i－1轧制机架的被轧制件的部位到达第i轧制机架时。将在该部位穿过第i－1轧制机架时运算出的调平操作量在相应于辊间距离的延迟时间经过后作为前馈值向第i压下装置输出。

由于通过轧制而被轧制件伸长，所以在该部位到达了第i轧制机架时，被轧制件的尾端还没有穿过第i－1机架。因此，该前馈控制在比第i－1轧制机架中的尾端脱出靠前开始。即，在发生由第i－1轧制机架中的尾端脱出带来的蛇行之前，开始对于第i轧制机架的蛇行抑制控制。此外，在该蛇行抑制控制中，将暂时存储在上述存储区域中的调平操作量从该部位到达了第i轧制机架时起以储存顺序读出。由此，根据通过第i－2轧制机架中的尾端脱出而在第i－1轧制机架中实际产生的蛇行预测的调平操作量在适当的定时作为前馈值读出。这样，根据有关本实施方式的尾端蛇行控制装置，能够在比第i－1轧制机架的尾端脱出靠前的适当的定时将根据实际值预测的调平操作量读出而开始前馈控制。因此，能够降低因第i－1机架的尾端脱出而在被轧制件发生急剧的蛇行的风险。

优选的是，上述输送距离运算部使用第i轧制辊的辊周向速度及预先设定的后滑率预测值，运算在尾端脱出定时以后穿过了第i－1轧制辊的被轧制件的输送距离。

优选的是，上述调平操作量管理部在尾端脱出定时以后，按照采样周期，将由第i－1调平操作量运算部运算出的调平操作量储存至存储区域。除此以外，调平操作量管理部在输送距离达到从第i－1轧制辊到第i轧制辊的辊间距离之后，通过按照采样周期在存储区域内每次1个划区地按储存顺序移位，将存储在存储区域中的调平操作量读出。

有关本发明的另一技术方案的串列轧机的尾端蛇行控制装置还具备以下的结构。

第i轧制机架还具备检测第i轧制辊的工作侧和驱动侧各自的轧制载荷的第i载荷检测装置。

尾端蛇行控制装置还具备第i差载荷运算部、第i差载荷变动量运算部、第i调平操作量运算部。

第i差载荷运算部根据第i载荷检测装置检测到的工作侧和驱动侧各自的轧制载荷运算差载荷。

第i差载荷变动量运算部运算作为第i差载荷运算部运算出的尾端脱出定时的差载荷与当前的差载荷的差的第i差载荷变动量。

第i调平操作量运算部基于第i差载荷变动量运算第i轧制机架的调平操作量。

上述调平操作量输出部将基于由调平操作量管理部读出的调平操作量和由第i调平操作量运算部运算出的调平操作量的最终调平操作量向第i压下装置输出。

根据有关本实施方式的尾端蛇行控制装置，通过不仅是上述基于前馈的蛇行抑制控制、还加上基于反馈的蛇行抑制控制，对于第i轧制机架的蛇行的追随性提高，可以预见到进一步的蛇行抑制效果。

发明效果

根据本发明，能够适当地减少由于尾端脱出产生的被轧制件的蛇行的发生。因此，能够提高成品率及提高作业的稳定性。

附图说明

图1是用来说明有关本发明的实施方式1的系统结构的图。

图2是用来说明有关本发明的实施方式1的前馈控制的时序图。

图3是用来说明有关本发明的实施方式2的系统结构的图。

图4是表示有关本发明的控制装置具有的处理电路的硬件结构例的概念图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。另外，对在各图中共通的要素赋予相同的标号，省略重复的说明。

实施方式1.

图1是用来说明有关本发明的实施方式1的系统结构的图。图1所示的系统具备串列轧机1和尾端蛇行控制装置2。尾端蛇行控制装置2是对串列轧机1的辊间隙及辊周向速度进行控制以使得在串列轧机1的出侧被轧制件3成为希望的板厚的控制装置(图示省略)的一部分。

(串列轧机)

串列轧机1是在热轧设备或冷轧设备中将轧制机架多台接近而串联地排列、将1根被轧制件连续地轧制的被称作带式轧机的串列形式的连续轧机。

串列轧机1具有n(n是3以上的自然数)个轧制机架。在图1中，作为一例而描绘了具有3个轧制机架的串列轧机1。3个轧制机架从下游侧(出侧)起依次是第i轧制机架、第i－1轧制机架、第i－2轧制机架。这些轧制机架将被轧制件3向轧制方向4(图1的从左向右)轧制。例如，在热轧设备的情况下，对于由粗轧机(图示省略)轧制出的被轧制件3，用被调整为适当的辊间隙和辊周向速度的上下工作辊进行轧制，以使得其在具有5～7个连续的轧制机架的精轧机(串列轧机1)的出侧成为希望的板厚。

第i轧制机架(i是3以上n以下的自然数)具有上下一对的第i工作辊11a(第i轧制辊)、上下一对的第i支承辊12a、第i载荷检测装置13a和第i压下装置14a。此外，第i轧制机架具有测量第i工作辊11a的辊周向速度的速度传感器。

第i工作辊11a将被轧制件3轧制。第i支承辊12a以支承第i工作辊11a的方式设置。

第i载荷检测装置13a检测第i工作辊11a的工作侧和驱动侧各自的轧制载荷(工作辊从被轧制件3受到的载荷)。按照采样周期而检测轧制载荷。作为检测方法，有借助测力计进行的直接的测量方法、及根据油压压下装置中检测出的压力计算轧制载荷的方法。无论在哪种方法中，通常都分别被安装在工作侧、驱动侧。另外，所述的工作侧(ws)、驱动侧(ds)，是指被轧制件3的一方的宽度方向端部及另一方的宽度方向端部，以轧制生产线为界，将配置有电动机及驱动装置的一侧称作驱动侧(ds)。

第i压下装置14a控制第i工作辊11a的工作侧和驱动侧各自的辊间隙。压下装置在工作侧、驱动侧分别地设置(图示省略)，能够在工作侧、驱动侧分别调整。

与第i轧制机架同样，第i－1轧制机架具有上下一对的第i－1工作辊11b(第i－1轧制辊)、上下一对的第i－1支承辊12b、第i－1载荷检测装置13b和第i－1压下装置14b。第i－1工作辊11b将被轧制件3轧制。第i－1支承辊12b以支承第i－1工作辊11b的方式设置。第i－1载荷检测装置13b检测第i－1工作辊11b的工作侧和驱动侧各自的轧制载荷。第i－1压下装置14b对第i－1工作辊11b的工作侧和驱动侧各自的辊间隙进行控制。

同样，第i－2轧制机架具有上下一对的第i－2工作辊11c(第i－2轧制辊)、上下一对的第i－2支承辊12c、第i－2载荷检测装置13c和第i－2压下装置14c。第i－2工作辊11c将被轧制件3轧制。第i－2支承辊12c以将第i－2工作辊11c支承的方式设置。第i－2载荷检测装置13c检测第i－2工作辊11c的工作侧和驱动侧各自的轧制载荷。第i－2压下装置14c控制第i－2工作辊11c的工作侧和驱动侧各自的辊间隙。

(尾端蛇行控制装置)

尾端蛇行控制装置2具备第i－1差载荷运算部21、尾端脱出定时运算部22、第i－1差载荷存储部23、第i－1差载荷变动量运算部24、第i－1调平操作量运算部25、输送距离运算部26、调平操作量管理部27和调平操作量输出部28。

第i－1差载荷运算部21根据第i－1载荷检测装置13b检测到的工作侧和驱动侧各自的轧制载荷，运算差载荷(轧制载荷的差)。该差载荷按照采样周期使用下式(1)运算。

δpi-1＝pws,i-1-pds,i-1(1)

这里，

δpi－1：第i－1轧制机架的差载荷

pws，i－1：第i－1载荷检测装置13b检测到的工作侧(ws)的轧制载荷

pds，i－1：第i－1载荷检测装置13b检测到的驱动侧(ds)的轧制载荷

尾端脱出定时运算部22根据第i－2载荷检测装置13c检测出的轧制载荷的随时间的变化运算被轧制件3的尾端穿过第i－2工作辊11c的尾端脱出定时(以下称作第i－2轧制机架的尾端脱出定时)。该尾端脱出定时，是根据设置在第i－2轧制机架的第i－2载荷检测装置13c检测的轧制载荷检测被轧制件3的末尾端的负荷继电信号(l/r)成为断开的定时。根据被轧制件3的尾端穿过第i－2轧制机架，第i－1轧制机架入侧的对被轧制件3的约束变弱，差载荷开始较大地变化。

第i－1差载荷存储部23存储第i－1差载荷运算部21基于在第i－2轧制机架的尾端脱出定时第i－1载荷检测装置13b检测到的轧制载荷而运算出的第i－1轧制机架的差载荷。该尾端脱出定时的差载荷至少在被轧制件3的尾端穿过第i轧制机架之前的期间中被保存。

第i－1差载荷变动量运算部24运算作为第i－1差载荷运算部21运算出的尾端脱出定时的差载荷与当前的差载荷的差的第i－1差载荷变动量。第i－1差载荷变动量δpi－1按照采样周期使用下式(2)运算。

δpi-1＝δpi-1-δplk,i-1(2)

这里，

δpi－1：第i－1差载荷变动量

δpi－1：第i－1差载荷运算部21运算出的当前的差载荷(在现采样周期中根据式(1)计算)

δplk，i－1：存储在第i－1差载荷存储部23中的第i－2轧制机架的尾端脱出定时的差载荷

第i－1调平操作量运算部25基于按照采样周期从式(2)得到的第i－1差载荷变动量运算第i轧制机架的调平操作量。具体而言，第i－1调平操作量运算部25对第i－1差载荷变动量乘以预先设定的影响系数，运算以使轧制载荷较大的一方的辊间隙闭合的调平操作量。例如，在工作侧的轧制载荷比驱动侧的轧制载荷大(pws>pds)的情况下，计算将工作侧的辊间隙闭合那样的调平操作量。此外，也可以对差载荷变动量设定死区，将噪声等的微小的变化量去除。

输送距离运算部26运算在尾端脱出定时以后穿过了第i－1工作辊11b的被轧制件3的输送距离。具体而言，输送距离运算部26使用第i工作辊11a的辊周向速度及预先设定的后滑率预测值，运算在尾端脱出定时以后穿过了第i－1工作辊11b的被轧制件3的输送距离。将每采样时间前进的被轧制件3的输送距离累计，将累计的输送距离向调平操作量管理部27输出。

调平操作量管理部27在尾端脱出定时以后，按照采样周期，将由第i－1调平操作量运算部25运算出的调平操作量储存(缓冲)至存储区域(数据表)。将按照采样周期运算出的调平操作量在存储区域(缓冲区)内按照每次移位1个划区而存储。

除此以外，调平操作量管理部27在输送距离达到从第i－1工作辊11b到第i工作辊11a的辊间距离后，与输送距离的增加连动而从存储区域将调平操作量以储存顺序读出。例如，调平操作量管理部27在输送距离达到从第i－1工作辊11b到第i工作辊11a的辊间距离之后，通过按照采样周期在存储区域内每次1个划区地以储存顺序移位，将存储在存储区域中的调平操作量读出。

这里，所谓输送距离达到了辊间距离时，是穿过了第i－1轧制机架的被轧制件的部位到达了第i轧制机架时。当该部位穿过第i－1轧制机架时运算出的调平操作量在相应于辊间距离的延迟时间经过后作为前馈值被读出。

另外，也可以考虑第i压下装置14a的响应延迟，在输送距离达到设定为比辊间距离短的距离之后，将调平操作量读出。另外，将调平操作量读出的定时并不限于按照采样周期。例如，也可以将邻接的辊间距离划分n份，当由输送距离运算部26运算出的输送距离超过了每1份对应的距离时，从存储区域读出与当前的输送距离对应的调平操作量。

调平操作量输出部28将由调平操作量管理部27读出的调平操作量向第i压下装置14a输出。优选的是，在控制成为联锁时等控制保持的情况下，由于之后的操作量变化，所以将上述调平操作量经由pid控制器或相位超前滞后补偿器向第i压下装置14a输出。第i压下装置14a(或其控制装置)以将用来满足被轧制件3的出侧目标板厚的规定的辊间隙用从调平操作量输出部28输出的调平操作量进行调整后的控制量而动作。

图2是用来对上述的前馈控制进行说明的时序图。时刻t0是被轧制件3穿过第i－2轧制机架的尾端脱出定时。该尾端脱出定时通过第i－2轧制机架的负荷继电信号(l/r)从接通变化为断开而被检测到。在时刻t1以后，发生起因于被轧制件3的尾端脱出的蛇行，产生差载荷变动。时刻t2是产生了超过死区的差载荷的时刻。时刻t3是在第i－2轧制机架的尾端脱出定时穿过了第i－1轧制机架的被轧制件的部位到达第i轧制机架的时刻。由于通过轧制而被轧制件3伸长，所以当该部位到达了第i轧制机架时(时刻t3)，被轧制件的尾端还没有穿过第i－1机架。用于蛇行抑制的前馈控制从比第i－1轧制机架的尾端脱出定时(时刻t4)靠前的时刻t3开始。在时刻t3以后，通过调平操作量管理部27，与输送距离的增加连动而从存储区域将调平操作量以储存顺序读出，并由调平操作量输出部28向第i压下装置14a输出。由此，将根据由于第i－2轧制机架中的尾端脱出而在第i－1轧制机架中实际产生的蛇行预测的调平操作量在适当的定时作为前馈值向第i压下装置14a输出。

这样，根据有关本实施方式的尾端蛇行控制装置，能够在比第i－1轧制机架的尾端脱出靠前的适当的定时，开始将根据实际值预测的调平操作量读出的前馈控制。因此，能够降低由于第i－1机架的尾端脱出而在被轧制件3发生急剧的蛇行的风险。结果，能够提高成品率及作业的稳定性。

(硬件结构例)

图4是表示本系统的控制装置(包括尾端蛇行控制装置2)具有的处理电路的硬件结构例的概念图。图1(及后述的图3)的虚线内的各部表示功能的一部分，而各功能由处理电路实现。作为一形态，处理电路具备至少1个处理器91和至少1个存储器92。作为另一形态，处理电路具备至少1个专用的硬件93。上述的调平操作量管理部27的存储区域及第i－1差载荷存储部23(及后述的第i差载荷存储部33)由存储器92或专用的硬件93实现。

在处理电路具备处理器91和存储器92的情况下，各功能由软件、固件、或软件与固件的组合实现。软件及固件的至少一方被作为程序记述。软件及固件的至少一方被保存在存储器92中。处理器91通过将存储在存储器92中的程序读出并执行，实现各功能。

在处理电路具备专用的硬件93的情况下，处理电路例如是单一电路、复合电路、程序化的处理器或它们的组合。各功能由处理电路实现。

实施方式2.

(系统结构)

接着，参照图3对本发明的实施方式2进行说明。图3是用来说明有关本发明的实施方式2的系统结构的图。图3所示的系统结构除了追加了第i差载荷运算部31、尾端脱出定时运算部32、第i差载荷存储部33、第i差载荷变动量运算部34、第i调平操作量运算部35这些点、以及调平操作量输出部28的处理被变更这一点以外，与图1是同样的。

有关实施方式2的系统与在实施方式1中叙述的基于第i－1轧制机架的差载荷的前馈控制同时，执行基于第i轧制机架的差载荷的反馈控制。

第i差载荷运算部31根据第i载荷检测装置13a检测出的工作侧和驱动侧各自的轧制载荷来运算差载荷。该差载荷按照采样周期而使用下式(3)运算。

δpi＝pws,i-pds,i(3)

这里，

δpi：第i轧制机架的差载荷

pws，i：第i载荷检测装置13a检测到的工作侧(ws)的轧制载荷

pds，i：第i载荷检测装置13a检测到的驱动侧(ds)的轧制载荷

尾端脱出定时运算部32根据第i－2载荷检测装置13c检测到的轧制载荷的随时间的变化，运算被轧制件3的尾端穿过第i－2工作辊11c的尾端脱出定时。尾端脱出定时运算部32的处理与尾端脱出定时运算部22是同样的，所以省略说明。

第i差载荷存储部33存储第i差载荷运算部31基于在第i－2轧制机架的尾端脱出定时由第i载荷检测装置13a检测到的轧制载荷运算出的第i轧制机架的差载荷。该尾端脱出定时的差载荷至少在到被轧制件3的尾端穿过第i轧制机架为止的期间中被保存。

第i差载荷变动量运算部34运算作为第i差载荷运算部31运算出的尾端脱出定时的差载荷与当前的差载荷的差的第i差载荷变动量。第i差载荷变动量δpi按照采样周期使用下式(4)运算。

δpi＝δpi-δplk,i(4)

这里，

δpi：第i差载荷变动量

δpi：第i差载荷运算部31运算出的当前的差载荷(在现采样周期中根据式(3)计算)

δplk，i：存储在第i差载荷存储部33中的第i－2轧制机架的尾端脱出定时的差载荷

第i调平操作量运算部35基于按照采样周期根据式(4)得到的第i差载荷变动量运算第i轧制机架的调平操作量。与在实施方式1中叙述的第i－1调平操作量运算部25同样，第i调平操作量运算部35对第i差载荷变动量乘以预先设定的影响系数，运算以使轧制载荷较大一方的辊间隙闭合的调平操作量。

调平操作量输出部28将基于由调平操作量管理部27读出的调平操作量和由第i调平操作量运算部35运算出的调平操作量的最终调平操作量向第i压下装置14a输出。具体而言，经由pid控制器或相位超前滞后补偿器，使用下式(5)运算最终调平操作量。

sl,i＝wffsl,i^ff+wfbsl,i^fb(5)

这里，

sl，i^ff：由第i－1轧制机架的差载荷运算出的第i轧制机架的调平操作量(基于前馈控制的调平操作量)

sl，i^fb：由第i轧制机架的差载荷运算出的第i轧制机架的调平操作量(基于反馈控制的调平操作量)

wff：与基于前馈控制的调平操作量对应的权重系数

wfb：与基于反馈控制的调平操作量对应的权重系数

如果调整权重系数，则能够改变对于蛇行的控制。例如，在想要重视针对第i轧制机架中预计的蛇行的输出的情况下，使前馈控制的权重系数比反馈控制的权重系数大(wff>wfb)。另一方面，在想要重视针对第i轧制机架中发生的蛇行的输出的情况下，使反馈控制的权重系数比前馈控制的权重系数大(wfb>wff)。

除此以外，在不考虑反馈控制的情况下(与实施方式1相同的情况下)，前馈控制的权重系数为1.0，反馈控制的权重系数为0。在考虑反馈控制的情况下，将反馈控制的权重系数设定为比0大的数值。

(效果)

如以上说明，根据有关本发明的实施方式2的尾端蛇行控制装置2，通过不仅有在实施方式1中叙述的基于前馈的蛇行抑制控制、还加入基于反馈的蛇行抑制控制，对于第i轧制机架的蛇行的追随性提高，可以预见有进一步的蛇行抑制效果。

标号说明

1串列轧机

2尾端蛇行控制装置

3被轧制件

4轧制方向

11a第i工作辊

11b第i－1工作辊

11c第i－2工作辊

12a第i支承辊

12b第i－1支承辊

12c第i－2支承辊

13a第i载荷检测装置

13b第i－1载荷检测装置

13c第i－2载荷检测装置

14a第i压下装置

14b第i－1压下装置

14c第i－2压下装置

21第i－1差载荷运算部

22、32尾端脱出定时运算部

23第i－1差载荷存储部

24第i－1差载荷变动量运算部

25第i－1调平操作量运算部

26输送距离运算部

27调平操作量管理部

28调平操作量输出部

31第i差载荷运算部

33第i差载荷存储部

34第i差载荷变动量运算部

35第i调平操作量运算部

91处理器

92存储器

93硬件