熱串列式軋制軋機控制裝置和熱串列式軋制軋機控制方法

熱串列式軋制軋機控制裝置和熱串列式軋制軋機控制方法
【專利摘要】本發明提供最大限度地發揮設備的能力的同時，抑制軋制中的軋制機架間的速度平衡的紊亂的熱串列式軋制軋機控制裝置和熱串列式軋制軋機控制方法。以熱串列式軋制軋機（151）為控制對象，在由多個軋制機架（152）具備的工件輥（153）連續地控制鋼板的軋制的熱串列式軋制軋機控制裝置（100）中，采取以下的構成。著眼于軋制速度達到上限的風險取決于鋼板的特性而不同，能夠針對每個鋼板設定速度余量，使由設置運算能夠設定的軋制速度的最大值適當化。在這里，更優選的是，在軋制中特定的軋制機架（152）的軋制速度達到輥速度的上限值時，進行控制使各軋制機架（152）的軋制速度降低，使軋制機架（152）間的速度平衡的紊亂最小化。
【專利說明】熱串列式軋制軋機控制裝置和熱串列式軋制軋機控制方法

【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及熱串列式軋制軋機控制裝置和熱串列式軋制軋機控制方法。

【背景技術】
[0002]在熱串列式軋制軋機中，除了各軋制機架的工件輥的轉速(以下，僅稱為“速度”)、扭矩、馬達功率等輸出不變得過大之外，相鄰的軋制機架間的平衡也是重要的。特別是若軋制機架間的速度平衡不良，則鋼板在軋制機架之間時而松懈時而拉緊，所以產生不穩定軋制和鋼板的品質降低。為了提高生產量，需要使軋制速度為大的值，但是若在軋制中特定的軋制機架的速度和扭矩被設備的上限值所限制，則軋制機架間的速度平衡崩潰，產生上述的問題。
[0003]為了消除上述的問題，專利文獻I公開了使用熱串列式軋制軋機的設備規格的上限進行軋制，使生產量最大化的方法。專利文獻I公開的方法，根據寬度方向沖壓設備的寬度壓下量等，推定寬度方向壓下時的軋制扭矩，以能夠產生該推定軋制扭矩的最大速度進行軋制。由此，縮短沖壓裝置的寬度軋制時間，發揮沖壓裝置的最大能力。
[0004]此外，專利文獻2公開了用于避免提高了設備的輸出的結果，特定的軋制機架的輸出被上限值限制，軋制機架間的輥速度平衡崩潰的方法。在專利文獻2公開的方法中，使施加于各軋制機架的工件輥的扭矩在軋制中動態地平衡，對馬達不賦予過負荷，從而提高生產量。
[0005]專利文獻1:日本特開2006 - 231364號公報
[0006]專利文獻2:日本特開2005 - 95975號公報
[0007]可是，在這些以往技術中存在以下的問題。在熱串列式軋制軋機中，通常使最終的軋制機架的軋制速度(工件輥的轉速)為恒定值。并且，通過上游側軋制機架的輥速度的變更，補償由于軋制中的各軋制機架的壓下位置和彎針高度的變更產生的軋制機架間的速度平衡的紊亂。補償的結果，若特定的軋制機架的速度達到上限，則無法維持軋制機架間的速度平衡。因此，從確保該補償部分的必要性來考慮，需要將在軋制之前進行的設置運算中的軋制速度的最大值設定為從設備上限值中將一定比率作為余量減去后的值。在專利文獻I中，由于沒有考慮到這一點，基于設備規格的最大值來決定軋制速度，因此，無法直接應用于熱串列式軋制軋機的速度控制。
[0008]另一方面，若上述余量是大的值，則各軋制機架的輸出達到上限的風險變小，但是無法充分發揮本來能夠發揮的設備規格。因此，有時由于生產率降低或軋制速度的降低，變得無法將鋼板溫度控制為目標值。相反地，若使余量為小的值，則能夠在接近設備規格的最大值的狀態下使各軋制機架工作，但是軋制中特定的軋制機架達到設備規格的上限值的風險增高。若軋制中特定的軋制機架達到設備規格的上限值，則無法消除軋制機架間的軋制速度的平衡的紊亂，所以具有軋制變得不穩定這樣的問題。
[0009]通過以上可知，作為設備上限值和軋制速度的最大值的差距部分的余量，需要設定為適當的值。在專利文獻2記載的方法中，沒有關于考慮到這一點的記載，而且在軋制中對于特定的馬達成為過負荷時的應對也不是明確的。
[0010]從上述的狀況看，較為理想的是在最大限度地發揮設備的能力的同時，抑制軋制中的軋制機架間的速度平衡的紊亂的方法。


【發明內容】

[0011]本發明的一熱串列式軋制軋機控制裝置，以具備多個軋制機架的熱串列式軋制軋機為控制對象，在由該軋制機架所具備的工件輥連續地控制鋼板的軋制的熱串列式軋制軋機控制裝置中，采用以下的結構。
[0012]著眼于軋制速度達到上限的風險取決于鋼板的特性而不同，能夠針對每個鋼板來設定速度余量，使由設置運算能夠設定的軋制速度的最大值適當化。
[0013]在這里，在軋制中特定的軋制機架的軋制速度達到輥速度的上限值時，更為理想的是，進行控制使得熱串列式軋制軋機的各軋制機架的軋制速度降低，使軋制機架間的速度平衡的紊亂最小化。
[0014]根據本發明，在能夠使速度余量最佳化并最大限度地發揮設備的能力的同時，抑制軋制中的軋制機架間的速度平衡的紊亂。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是表示本發明的第I實施方式的熱串列式軋制軋機控制裝置的構成例的框圖。
[0016]圖2是表示圖1的設置部的處理例的流程圖。
[0017]圖3是表示圖1的選拔程序表的構成例的說明圖。
[0018]圖4是表示圖1的速度類型表的構成例的說明圖。
[0019]圖5是表示圖1的速度上限值決定部的處理例的流程圖。
[0020]圖6是表示圖1的速度余量表的構成例的說明圖。
[0021]圖7是表示圖1的上限速度判定部的處理例的流程圖。
[0022]圖8是表示圖1的動態速度上限表的構成例的說明圖。
[0023]圖9是表示圖1的速度指令修正部的處理例的流程圖。
[0024]圖10是表示本發明的第2實施方式的速度指令修正部的處理例的流程圖。
[0025]圖11是表示本發明的第3實施方式的熱串列式軋制軋機控制裝置的構成例的框圖。
[0026]圖12是表示計算機的硬件的構成例的框圖。
[0027]附圖標記的說明
[0028]100…熱串列式軋制軋機控制裝置、101…設置部、102…速度余量表、103...速度上限值決定部、104…選拔程序表、105…速度類型表、106…實效收集部、107…動態速度上限表、108…上限速度判定部、109…速度指令修正部、120…壓下位置控制部、121…速度控制部、150…控制對象、151…精加工軋機、152…軋制機架、153…工件棍、160…粗材、161…鋼板。

【具體實施方式】
[0029]以下，對于用于實施本發明的方式的例子，一邊參照附圖一邊說明。另外，對在各圖中相同的構成要素，標注相同的附圖標記，省略重復的說明。
[0030]以下所述的實施方式，著眼于軋制速度達到上限的風險取決于鋼板的特性而速度余量不同，能夠針對每個鋼板進行設定，使由設置運算能夠設定的軋制速度的最大值適當化。此外以下所述的實施方式是在軋制中特定的軋制機架的軋制速度達到上限時，使軋制機架間的速度平衡的紊亂最小化的方法。
[0031][1.第I實施方式]
[0032]圖1是表示本發明的一實施方式的熱串列式軋制軋機控制裝置的構成的框圖。
[0033]熱串列式軋制軋機控制裝置100，從控制對象150接收工作實效等各種信號，并向控制對象150輸出控制信號。首先說明控制對象150的構成。
[0034][控制對象(精加工軋機)]
[0035]控制對象150是由多個軋制機架(以下有時僅稱為“機架”)構成的熱串列式軋制軋機。在圖1的例子中，精加工軋機151為沿著軋制材的搬送方向連續配置有7個軋制機架152 (Fl?F7)的結構。軋制材從圖中左側向右側移動。另外，在以后的說明中，在需要區別7個軋制機架的情況下，用Fl?F7的附圖標記來區別。
[0036]由作為前工序的粗軋機(省略圖示)生產的例如厚度30mm左右的粗材160，由精加工軋機151的各軋制機架152通過軋制依次被加工得較薄。然后，在最下游側的軋制機架(以下稱為“最終機架”)F7出側，最終作為Imm?1mm左右的鋼板161被輸出。對粗材160和鋼板161直接壓接地進行軋制的是各軋制機架152所具備的一對工件輥153。在以后的說明中，所謂“輥速度”，是指工件輥153的周向速度。在本實施方式中，在精加工軋機151的最終機架F7出側，具備有測量鋼板161的板厚的板厚計154。
[0037]在熱串列式軋制中，若軋制機架間的輥速度的平衡崩潰，則無法在軋制機架間充分確保鋼板的張力，產生不穩定軋制或相反地由于高張力而板厚和板寬度收縮，鋼板品質降低。因此，在輸送板時，需要使所有的軋制機架152在調整了的輥速度下動作。此時成為動作的基準的是基準軋制速度，在本實施方式中，通過以下的順序算出基準軋制速度。
[0038]首先，使成為軋制速度算出的基準的軋制機架(基準機架)為最下游側的軋制機架(最終機架)。通過最終機架F7的工件輥153的馬達的最大轉速、馬達系與輥系的齒輪比、以及工件輥徑，算出最終機架F7的工件輥153的最大軋制速度。并且，將最終機架F7的軋制速度的指令值除以最大軋制速度而成的值定義為“基準軋制速度“。即，基準軋制速度用基準機架(在本實施方式中為最終機架)的軋制速度的指令值與最大軋制速度之比表示。基于該基準軋制速度,決定各軋制機架的軋制速度。
[0039]在這里，計算由馬達的功率和扭矩、馬達的旋轉能力等決定的各軋制機架152的輥速度的上限值(以下稱為“上限輥速度“)。并且，在賦予了某個軋制條件(軋制規格)的情況下，確定在提高基準軋制速度時最初軋制速度達到上限輥速度的軋制機架(以下稱為”限速機架“)。并且，將與限速機架的最大速度相對應的基準軋制速度，定義為該軋制條件下的基準軋制速度的最大值。
[0040]除了基準軋制速度Vr_std之外，對各軋制機架152還賦予個別的速度指令Vri_ss,賦予各軋制機架152的工件棍速度的指令Vri_ref,如下式(I)那樣,成為基準軋制速度Vr_std和個別的速度指令Vri_ss相乘而成的值。相反地，個別的速度指令Vri_ss成為工件棍速度的指令Vri_ref除以基準軋制速度Vr_std而成的值。
[0041]0^1)
[0042]Vri_ref=Vri_ssXVr_std...(I)
[0043][熱串列式軋制軋機控制裝置的構成]
[0044]接著，說明熱串列式軋制軋機控制裝置100的構成。
[0045]如圖1所示，熱串列式軋制軋機控制裝置100具備設置部101、速度余量表102、速度上限值決定部103、選拔程序表104、速度類型表105、和常數表130。此外，熱串列式軋制軋機控制裝置100具備實效收集部106、動態速度上限表107、上限速度判定部108、速度指令修正部109、壓下位置控制部120、和速度控制部121。熱串列式軋制軋機控制裝置100例如能夠用計算機構成。
[0046]設置部101對于各個要被軋制的鋼板，在軋制之前通過上位計算器50，接收鋼種、目標板厚、目標板寬度等軋制所必要的信息。并且，設置部101參照選拔程序表104和速度類型表105，計算工件輥153相對于各軋制機架152的壓下位置(輥間距)、工件輥153的輥速度(工件輥的周向速度)和軋制載荷等。
[0047]速度余量表102收納基準軋制速度的作為相對于最大值的余量部分的余量的值(以下有時稱為“速度余量“)。
[0048]速度上限值決定部103計算各軋制機架152的上限輥速度，將計算的結果輸出到動態速度上限表107。此外，速度上限值決定部103根據從速度余量表102抽出的基準軋制速度的余量，計算在對下次要被軋制的鋼板的設置計算中被容許設定的基準軋制速度指令的上限值，并輸出到設置部101。
[0049]實效收集部106收集作為控制對象150的精加工軋機151的軋制實效的信息。
[0050]上限速度判定部108根據實效收集部106所收集的各軋制機架152的輥速度的實效數據和被收納在動態速度上限表107的各軋制機架152的上限輥速度，判定各軋制機架152是否超過速度的限制值。
[0051]速度指令修正部109在由上限速度判定部108判定為某個軋制機架152超過上限輥速度時，進行降低各軋制機架152的速度指令的處理。
[0052]速度控制部121使用設置部101輸出的速度指令值和從速度指令修正部109得到的速度指令的修正值、以及從實效收集部106得到的輥速度實效值，進行速度控制。
[0053]壓下位置控制部120相對于設置部101輸出的對任意的軋制機架152的壓下位置指令，使用板厚計154測量的鋼板161的實效板厚與目標板厚之差(板厚偏差)等，控制實際的壓下位置。
[0054]有關選拔程序表104 (圖3)、速度類型表105 (圖4)、速度余量表(圖6)和動態速度上限表107 (圖8)的構成，后述。
[0055]以下，詳細地說明熱串列式軋制軋機控制裝置100的各部的動作。
[0056]圖2是表示設置部101執行的處理的流程圖。
[0057]設置部101從上位計算器50接收了鋼種、目標板厚、目標板寬度等軋制所必要的信息之后，進行算出對此后要被軋制的粗材160的控制指令的處理。
[0058]設置部101首先從選拔程序表104的對應的項目，取入在各軋制機架152中，作為與使粗材160和鋼板161薄到哪種程度對應的信息的選拔程序。此外，設置部101從速度類型表105取入速度類型(步驟SI)。
[0059]圖3是表示選拔程序表104的構成例的說明圖。
[0060]如圖3所示，選拔程序表104相對于粗材160和鋼板161的厚度差，將在各軋制機架152被軋制的值作為相對于厚度差的百分率的信息(百分比值)而收納。各選拔程序按照要被軋制的鋼板的鋼種、目標的板厚、目標的板寬度被層別于各記錄中。
[0061]假想例如鋼種SS400、目標板厚2.5mm、目標板寬度900mm的板厚35mm的粗材160。在圖3中，對該粗材160的選拔程序符合目標板厚2.0?3.0mm以及目標板寬度1000_以下的劃分。因為要將板厚35mm的粗材160軋制成板厚2.5mm的鋼板161，所以關于其板厚差32.5mm，在圖3的例子中表示在最上游側的軋制機架Fl軋制其24%，在下游側的軋制機架F2軋制其16%。
[0062]S卩，在軋制機架Fl中，如下式(2)所示那樣，
[0063](式2)
[0064]32.5mmX24/100=7.8mm...(2)
[0065]由此表示應將35_的粗材軋制成27.2mm (35mm — 7.8mm)。
[0066]同樣，
[0067](式3)
[0068]32.5mmX 16/100=5.2mm...(3)
[0069]由此表示在軋制機架F2，應將27.2mm的板軋制成22.0mm (27.2mm 一 5.2mm)。對于某個記錄，選拔程序的各軋制機架152的數值的總和是100，若重復同樣的計算順序，則最終機架F7的出側板厚成為作為目標板厚的2.5mm。這樣，設置部101在步驟SI，根據從上位計算器50接受的下次要被軋制的鋼板的鋼種、板厚、板寬度，檢索選拔程序表104的符合的記錄，取入各軋制機架152的軋制量(百分比值)。
[0070]圖4是表示速度類型表105的構成例的說明圖。
[0071]在速度類型表105中，針對鋼板161的鋼種、目標的板厚和目標的板寬度這樣的軋制條件，收納有軋制的各階段的速度。即，針對軋制條件，儲存有從最終機架F7輸出鋼板161的前端時的速度(初期速度)、之后的第I加速度、第2加速度、最大速度、從最大速度減速到軋制鋼板161的后端時終期速度時的減速度以及終期速度。
[0072]設置部101判定鋼板161的鋼種、板厚、板寬度，從速度類型表105抽出對應的速度類型。假想例如鋼種SUS304、板厚2.0?3.0mm、板寬度10mm以下的情況。在該軋制條件的情況下，表示設定為初期速度650mpm、第I加速2mpm / S、第2加速12mpm / S、穩定速度800mpm、減速度6mpm / S、終期速度700mpm的狀態。
[0073]接著，設置部101推定軋制溫度(步驟S2)。粗材160和鋼板161的溫度通過組合由未圖示的溫度計檢測出的值和考慮了熱輻射、熱傳遞等的溫度預測計算而推定。因為溫度推定方法在熱力學的文獻等中大多被介紹，而且軋制的溫度變化例如在“軋制板的理論和實際(日本鋼鐵協會)”的第6章(軋制的溫度變化)中被詳細地記載，所以詳細的說明省略。
[0074]接著，設置部101計算與在各軋制機架被軋制的鋼板的硬度相當的值即變形阻力(步驟S3)。有關鋼板的變形阻力，在各種文獻中被記載，例如被詳細地說明于“軋制板的理論和實際(日本鋼鐵協會)”的第7章(變形阻力)。作為變形阻力的有代表性的計算式，用推定的軋制時的鋼板溫度T，由下式(4)表示(“軋制板的理論和實際”7.54式)。
[0075](式4)
[0076]Kf=K ε n (d ε /dt) mexp (A/T)…(4)
[0077]其中，ε:應變，(d ε/dt):應變速度
[0078]K、n、m、A:每種鋼種決定的常數
[0079]接著，設置部101計算各軋制機架152的輥速度(步驟S4)。因為在步驟SI取入了的速度類型是最終機架F7出側的板速，所以以其為基礎，按照以下的順序來計算各軋制機架152的出側板速。首先用下式(5)計算各軋制機架152的出側板速。
[0080](式5)
[0081]Vsi=Vs7Xhi/h7...(5)
[0082]其中，Vs1:第i機架的出側板速
[0083]h1:第i機架的出側板厚
[0084]h7:第7機架(最終機架)的出側板厚
[0085]接著，用前滑率根據各軋制機架152的出側板速算出各軋制機架152的輥速度。前滑率是輥速度與出側板速之比，它們存在下式(6 )的關系。
[0086](式6)
[0087]Vri=Vsi/f1...(6)
[0088]其中，Vr1:第i機架的輥速度
[0089]f1:第i機架的前滑率
[0090]前滑率同樣在“軋制板的理論和實際”的第2章(2維軋制理論)中被記載，例如周知用函數gl，成為如下式(7)那樣的關系式。
[0091](式7)
[0092]f=gl (H、h、R 、tb、tf、kf)...(7)
[0093]其中，f:前滑率、H:軋制機架的入側板厚，h:軋制機架的出側板厚、
[0094]R':扁平輥徑，tb:鋼板的后方張力、tf:鋼板的前方張力、
[0095]kf:變形阻力
[0096]對每個軋制機架計算上述式(6)，求出各軋制機架152的輥速度。
[0097]另外，設置部101計算各軋制機架152的軋制載荷(步驟S5)。軋制載荷的計算方法也同樣地在“軋制板的理論和實際”的第2章(2維軋制理論)中被記載。變形阻力越大，此外入側板厚越厚且出側板厚越薄，軋制載荷成為越大的值，用函數g2由如以下那樣的關系式表不。
[0098](式8)
[0099]p=g2 (H、h、R 、tb、tf、Kf、Qp、Qs)...(8)
[0100]其中，p:軋制載荷、Qp:噴丸強化效應、Qs:壓下力函數
[0101]另外，設置部101將速度上限值決定部103用于計算上限速度的參數，作為速度限制值算出參數，向速度上限值決定部103輸出(步驟S6)。有各種參數，但是被大致分為從上位計算器50接收的參數、由設置部101的設置計算求出的參數、收納在常數表130中的參數。
[0102]作為從上位計算器50接收的參數，有各軋制機架152的工件輥徑、入側和出側的鋼板張力。此外作為由設置計算求出的參數，有各軋制機架152的載荷、入側和出側的板厚。另外，作為從常數表130讀出的參數，有馬達與工件輥的齒輪比、馬達的最大旋轉速度、最大扭矩、最大功率。
[0103]接著，設置部101從速度上限值決定部103，作為計算結果而接受在這次的設置計算中被容許的基準軋制速度的上限值Vr_std_p0s (步驟S7)。基準軋制速度的上限值Vr_std_pos的算出方法，作為速度上限值決定部103的處理內容而說明。
[0104]接著，設置部101判定在步驟S4計算的各軋制機架152的工件輥的穩定速度是否超過由設置計算能夠設定的輥速度的容許值(步驟S8)。各軋制機架152的工件輥速度的容許值Vri_p0S，用根據作為速度的基準機架的最終機架F7的馬達最大轉速被導出的最大速度Vr7_max_org,能夠由下式(9 )計算。
[0105](式9)
[0106]Vri_pos=Vr7_max_orgXVr_std_posX (h7/hi) X (f7/fi)...(9)
[0107]在這里,最大速度Vr7_max_org由下式(10)求出。
[0108](式10)
[0109]Vr7_max_org=Mr7_maxX (2X π XR7) /G7...(10)
[0110]其中，Mr7_max:最終機架F7的工件輥153的馬達的最大轉速
[0111]G7:最終機架F7的馬達系和輥徑的齒輪比
[0112]R7:最終機架F7的工件輥153的半徑
[0113]設置部101在各軋制機架152的工件輥153的穩定速度未超過由設置計算能夠設定的輥速度的容許值的情況下，在步驟S9計算工件輥153的壓下位置(輥間距)(步驟S9)。一般而言壓下位置算出的基本部分由下式(11)的關系式表示，但是實際上為了提高算出精度，附加各種校正項。
[0114](式11)
[0115]S=h-p/K...(11)
[0116]其中，S:壓下位置、P:軋制載荷、K:軋機彈簧常數
[0117]通過步驟S8的判定處理，在某個軋制機架152的工件輥153的穩定速度超過了由設置計算能夠設定的輥速度的容許值的情況下，進行被收納在速度類型表105中的速度類型的修正(步驟S10)。進行使超過了工件輥153的輥速度的容許值的第i機架的恒定輥速度降低到工件輥速度的容許值Vri_pos的處理。其結果，從速度類型表105取入的穩定速
，被修正為按照下式(12)而成的值。
[0118](式12)
[0119]V_stab=Vri_posX (1+fi) Xhi/h7...(12)
[0120]其中，f1:第i機架的前滑率、h1:第i機架的出側板厚、
[0121]h7:最終機架F7的出側板厚
[0122]步驟SlO的處理結束后，再次執行來自步驟S2的處理。
[0123]圖5是表示速度上限值決定部103執行的處理的流程圖。
[0124]首先，速度上限值決定部103取入設置部101輸出的速度限制值算出參數。(步驟SiD
[0125]接著，速度上限值決定部103在步驟S12的處理中，算出軋制機架Fl~F7的各軋制機架的上限輥速度。上限輥速度在與馬達最大轉速的上限相對應的輥速度、與軋制扭矩的上限相對應的輥速度、與馬達功率的上限相對應的輥速度之中，對應最小的值。例如，與第i機架的馬達最大轉速的上限相對應的棍速度Vri_maxl由下式(13)賦予。
[0126](式13)
[0127]Vri_maxI =Mri_maxX (2X n XRi) /G1...(13)
[0128]其中，Mri_max:馬達最大轉速、G1:齒輪比、R1:工件輥153的半徑
[0129]各軋制機架152的軋制扭矩Tr例如用函數g3由下式(14)賦予。
[0130](式14)
[0131]Tr=g3 (Vr、R、R 、H、h、P、tb、tf、b、GL)...(14)
[0132]其中，Vr:輥速度、R:輥徑、R':扁平輥徑、H:入側板厚、
[0133]h:出側板厚、P:軋制載荷、tb:后方張力、tf:前方張力、
[0134]b:軋制材的板寬度，GL:損失扭矩的常數項
[0135]車L制扭矩也同樣地在“軋制板的理論和實際”的第2章(2維軋制理論)中被記載。因而，與第i機架的軋制扭矩的上限Trijnax相對應的輥速度Vri_max2，成為下式(15)。
[0136](式15)
[0137]Vri_max2 = g3_1 (Tri_max> Ri> R1、H1、h1、P1、tb1、tf1、b1、GLi)...(15)
[0138]馬達功率Mp例如由下式(16)賦予。
[0139](式16)
[0140]Mp=aXVrXTr/R...(16)
[0141]其中，a:系數、Vr:輥速度、R:輥徑、Tr:扭矩
[0142]因而，與第i機架的馬達功率的上限Mpijnax相對應的輥速度Vri_max3，成為下式
(17)。
[0143](式17)
[0144]Vri_max3 =Mpi_maxXRi/ (aXTr)...(17)
[0145]根據以上的說明，與下次要被軋制的鋼板相對應的第i機架的輥速度的上限值Vri_max,成為下式(18)。
[0146](式18)
[0147]Vri_max=Min (Vri_maxl, Vri_max2, Vri_max3)...(18)
[0148]速度上限值決定部103向動態速度上限表107輸出由式(18)算出的各軋制機架152的輥速度的上限值(步驟S12)。
[0149]接著，速度上限值決定部103在使基準軋制速度Vr_std上升時，確定最初達到上限的軋制機架152，并將其作為限速機架(步驟S13)。將與該限速機架的上限速度相對應的基準軋制速度的值(基準軋制速度的最大值)作為Vr_std_max。限速機架由下式(19)確定。
[0150](式19)
[0151]Min ( a 1.Vrl_max> α 2.Vr2_max,...> Vr7_max)...(19)
[0152]在這里，α i是將第i機架的輥速度換算為最終機架的輥速度的系數，根據各軋制機架152的前滑率和出側板厚、以及最終機架的前滑率和出側板厚，按照下式(20)被求出。
[0153](式20)
[0154]a i= (1+fi) Xhi/{ (l+f7) Xh7}...(20)
[0155]其中，f1:第i機架的前滑率、h1:第i機架的出側板厚、
[0156]f7:最終機架(F7)的前滑率、h7:最終機架(F7)的出側板厚
[0157]接著，速度上限值決定部103計算基準軋制速度的最大值Vr_std_max(步驟S14)。式(19)的結果在第j機架為限速機架時，基準軋制速度的最大值Vr_std_max由下式(21)賦予。
[0158](式21)
[0159]Vr_std_max= ( a j.Vrj_max/Vr7_max_org)...(21)
[0160]接著，速度上限值決定部103從速度余量表102取入速度余量的值(步驟S15)。
[0161]圖6是表示速度余量表102的構成例的說明圖。
[0162]如上所述,速度余量V_mar表示相對于基準軋制速度的最大值Vr_std_max,與作為由設置計算實際能夠設定的基準軋制速度的Vr_Std_p0S之間的差距部分，這些關系由下式(22)賦予。其中，Vr_std_p0s是軋制機架152的工件輥153的速度的限制值(以下稱為“速度限制值“)。
[0163](式22)
[0164]Vr_std_pos=Vr_std_max-V_mar...(22)
[0165]在圖6中表示與鋼板161的鋼種、板厚和板寬度相對應地收納有速度余量V_mar的例子。在圖6中例如表示在鋼種SS400、板厚2.0?3.0mm、板寬度100mm以下時，速度余量V_mar是0.10。即表示相對于基準軋制速度的最大值Vr_std_max減去了 0.1后的基準軋制速度的設定是被容許的。
[0166]速度上限值決定部103向設置部101輸出速度限制值Vr_std_pos (步驟S16)。
[0167]壓下位置控制部120反映軋制載荷的實效的變化、由板厚計154檢測出的實效板厚和目標板厚之差，對從設置部101接收的壓下位置指令進行校正，向控制對象150輸出校正后的值。壓下位置的控制被稱為AGC (Automatic Gauge Control),周知有Bisra AGC>Monitor AGC、Gauge meter AGC等各種方法。此外,相對于在壓下位置變化時入側鋼板和出側鋼板的質量流的值變化，為了補償該變化，需要使壓下位置變化的軋制機架和從該軋制機架觀察的上游側的軋制機架的輥速度變化。這樣的速度指令的校正量(速度校正量)從壓下位置控制部120對速度控制部121輸出。
[0168]此外，速度控制部111將設置部101輸出的速度指令加上速度校正量而成的值作為指令值，進行工件輥153的速度控制。作為速度校正量，除了從壓下位置控制部120輸出的值之外，還有為了保持串列式軋制的速度平衡，將與下游側的軋制機架的速度指令變化量相對應的值作為上游側的軋制機架的速度校正量而依次傳播的、所謂連續的控制的速度校正量(以下也稱為“連續的校正量”)。即，在使第i + I機架的速度變化Vr (i+l)_comp的情況下，需要使上游側的第i機架的輥速度變化Vri_sc，保持串列式軋制的速度平衡。第i機架的連續的速度校正量用下游側的第i + I機架的速度變化量，例如能夠像下式(23)那樣地計算。
[0169](式23)
[0170]Vri_sc=GscX [Vr (i+1) _comp] X (Vri/Vr (i+1))...(23)
[0171]其中，Vri_sc:第i機架的連續的校正量
[0172]Vr (i+1) _comp:第i + I機架的速度指令變化量
[0173]Vr1:第i機架的輥速度
[0174]Vr (i+Ι):第i + I機架的輥速度
[0175]Gsc:常數
[0176]另外，在第i機架的上游側有軋制機架的情況下，將Vri_sc作為速度變化量，進行校正第i 一 I機架的速度指令的處理。該處理依次進行直到對位于最上游側的軋制機架Fl的速度指令進行校正為止。速度控制部121進行速度控制，該速度控制用于降低從設置部101接受的速度指令與從壓下位置控制部120接受的速度校正量、以及加上連續的速度校正量而得到的相對于各軋制機架152的速度指令與從實效收集部106得到的實效速度的偏差。速度控制系例如由被稱為ASR (Automatic Speed Control)的比例-積分的控制系構成。
[0177]圖7是表示上限速度判定部108執行的處理的流程圖。
[0178]上限速度判定部108接受軋制開始的觸發而起動，進行判定軋制中是否存在超過了輥速度的上限值的軋制機架152的處理。
[0179]首先，上限速度判定部108從動態速度上限表107取入各軋制機架152的輥速度的上限值(步驟S21)。
[0180]圖8是表示動態速度上限表107的構成例的說明圖。
[0181]在動態速度上限表107中，收納相對于下次要被軋制的鋼板，速度上限值決定部103算出并輸出的各軋制機架152的輥速度上限值(在圖8中表記為最大速度)。在圖8的例子中，收納有例如軋制機架Fl的上限的輥速度是320mpm這樣的信息(記錄)。同樣地收納有軋制機架F2?F7的輥速度上限值。
[0182]接著，上限速度判定部108從實效收集部106取入各軋制機架152的輥速度的實效值(步驟S22)。
[0183]接著，上限速度判定部108比較各軋制機架152的輥速度上限值與實效值，判定是否存在超過輥速度上限值的軋制機架152 (步驟S23)。
[0184]在步驟S23的判定處理中，在存在超過上限速度的軋制機架152的情況下，上限速度判定部108向速度指令修正部通知有超過上限速度的情況(步驟S24)。另一方面，在不存在超過上限速度的軋制機架152的情況下，上限速度判定部108移行至步驟S25的判定處理。
[0185]上限速度判定部108判定該鋼板161的軋制是否結束(步驟S25)。在軋制結束了的情況下，結束上限速度判定部108的處理，若軋制沒結束，則重復步驟S22?S25的處理。
[0186]圖9是表示速度指令修正部109執行的處理的流程圖。
[0187]速度指令修正部109與上限速度判定部108相同地接受軋制開始的觸發而起動，進行判定是否存在超過輥速度上限值的軋制機架152的處理。
[0188]首先，速度指令修正部109判定該鋼板161的軋制是否結束(步驟S31 )。在軋制結束了的情況下，結束速度指令修正部109的處理，若軋制沒結束，則移行至步驟S32。
[0189]接著，在步驟S31中軋制沒結束的情況下，速度指令修正部109根據上限速度判定部108判定是否存在有上限速度超過機架的通知(步驟S32)。
[0190]在步驟S32的判定處理中，在不存在有上限速度超過機架的通知的情況下，速度指令修正部109重復步驟S31?S32的處理。另一方面，在根據上限速度判定部108存在有上限速度超過機架的通知的情況下，對速度控制部121進行指示，以使最終機架F7的輥速度降低(步驟S33)。若最終機架F7的輥速度被校正，則通過基于式(20)的連續的控制，上游側的軋制機架152的輥速度依次被校正，各軋制機架152的速度平衡被維持。
[0191]步驟S33的處理結束后，速度指令修正部109移行至步驟S31，在軋制中重復步驟S31?步驟S33的處理。
[0192]如上所述在本實施方式中，速度余量表102將根據基準軋制速度的上限值的余量(余量部分)與鋼板的鋼種、板厚、板寬度中的至少一個對應地儲存。
[0193]速度上限值決定部103根據由在軋制之前的設置運算算出的軋制載荷和軋制速度，算出各軋制機架152的軋制扭矩、馬達功率，通過它們與各自的上限值的比較，算出各軋制機架152的速度限制值(被容許的基準軋制速度)。
[0194]與下次要軋制的鋼板的規格對應地考慮從速度余量表102抽出的基準軋制速度的余量(V_mar)，決定下次要被軋制的鋼板的基準軋制速度的指令值(棍速度上限值)。
[0195]此外，速度上限值決定部103向動態速度上限表107輸出各軋制機架152的上限速度(輥速度上限值)。
[0196]另一方面，軋制中，上限速度判定部108取入各軋制機架152的軋制速度實效值，參照動態速度上限表107的值，判定有無超過了上限速度的軋制機架152。并且，在有超過了上限速度的軋制機架152的情況下，向速度指令修正部109通知其內容。速度指令修正部109在判定特定的軋制機架152超過了上限速度時，為了消除該軋制機架的速度超過，使最終機架的輥速度降低。
[0197]這樣，通過根據軋制條件(軋制規格)使基準軋制速度的速度余量最佳化，能夠進行最大限度發揮設備能力的、對工件輥的速度設定。
[0198]此外，軋制中在特定的軋制機架中，輥速度達到了上限時，通過進行以最終機架為基點降低軋制速度的處理，能夠在維持串列式軋制的速度平衡的狀態下繼續軋制。
[0199]其結果，在熱串列式軋制軋機中，能夠進行最大限度發揮各軋制機架的設備能力的軋制。因此，能夠提高軋制速度和生產率，并且在軋制中抑制機架間的速度平衡的紊亂，由此能夠實現穩定乳制和鋼板的聞品質化。
[0200][2.第2實施方式]
[0201]作為本發明的第2實施方式，表示在有上限速度超過機架的情況下，速度指令修正部109使基準軋制速度的值降低而不使最終機架的輥速度的值降低的情況的例子。
[0202]圖10是表示本發明的第2實施方式的速度指令修正部109執行的處理的流程圖。
[0203]首先，速度指令修正部109判定該鋼板161的軋制是否結束(步驟S41 )。在軋制結束的情況下，結束速度指令修正部109的處理，若軋制沒結束，則移行至步驟S42。
[0204]接著，在步驟S41中，在軋制沒結束的情況下，速度指令修正部109根據上限速度判定部108判定是否存在有上限速度超過機架的通知(步驟S42)。
[0205]在步驟S42的判定處理中，在不存在有上限速度超過機架的通知的情況下，速度指令修正部109重復步驟S41?S42的處理。另一方面，在根據上限速度判定部108存在有上限速度超過機架的通知的情況下，對速度控制部121進行指示，以使基準軋制速度的指令值降低(步驟S43)。若基準軋制速度被校正，則以基準機架為基點，根據基于式(20)的連續的控制，各軋制機架152的輥速度依次被校正，各軋制機架152的速度平衡被維持。
[0206]步驟S43的處理結束后，速度指令修正部109移行至步驟S41，在軋制中上重復步驟S41?步驟S43的處理。
[0207]作為基準軋制速度的降低量，例如既可以如0.01那樣減去預先決定的恒定值，也能夠如2%那樣減去預先決定的恒定比率。其結果，各軋制機架152的輥速度在維持串列式軋制的平衡的狀態下，同時降低。
[0208]根據第2實施方式，除了與第I實施方式相同的作用效果之外，還能夠獲得如以下那樣的作用、效果。在軋制中在特定的軋制機架中輥速度達到上限的情況下，調整相對于基準機架的基準軋制速度而進行降低各軋制機架152的軋制速度的處理，從而能夠在維持串列式軋制的速度平衡的狀態下繼續軋制。
[0209][3.第3實施方式]
[0210]圖11是表示本發明的第3實施方式的熱串列式軋制軋機控制裝置的構成例的框圖。
[0211]以下，作為本發明的第3實施方式，表示將上述第I實施方式應用于由具備軋邊機1110和2個軋制機架R1、R2的粗軋機1102以及具備5個軋制機架152 (Fl?F5)的精加工軋機1103構成的控制對象1101的情況的例子。控制對象1101的這樣的構成被稱為所謂小型軋機。
[0212]在本實施方式中，除了合計7個軋制機架之外，需要還考慮軋邊機1110的輥速度的上限值，考慮軋制速度的最大值。在鋼板1105厚時，或扁鋼坯1104和鋼板1105的板厚差小時，有時軋邊機1110的輥速度限制軋制速度。即使在該情況下，也能夠通過直接應用由上述第I或第2實施方式實現的結構，實現發揮了熱串列式軋制軋機的設備能力的軋制。
[0213]另外，在上述第I和第3實施方式中，使軋制速度的基準機架按照一般的熱軋制控制，為最下游側的軋制機架(F7)，但是也能夠使最上游側的軋制機架等的、其他的軋制機架作為軋制速度的基準機架。
[0214]此外，在軋制中在特定的軋制機架中輥速度達到上限時，以最終機架為基點進行降低軋制速度的處理，但是也可以進行使最終機架以外的軋制機架的軋制速度降低的處理。
[0215]此外，在上述第I?第3實施方式中，設置部101為以下的構成，S卩，根據選拔程序開始計算，計算各軋制機架的軋制載荷、壓下位置、輥速度。除了該構成之外，還周知根據載荷平衡開始各值的計算的方法，本發明在該情況下也能同樣地應用。
[0216]此外，在上述第I?第3實施方式中，作為軋制條件，說明了鋼板的鋼種、板厚、板寬度的例子，然而只要至少含有鋼板的鋼種、板厚、板寬度中的一個項目以上即可。或者也可以將其他的項目加入軋制條件。
[0217]此外，本發明不限定于上述的實施方式例，只要不脫離記載于權利要求書記載的本發明的要旨，就包含其他的變形例、應用例。
[0218]例如，上述的實施方式例為了容易理解地說明本發明而詳細地進行了說明，但是未必限定于具備說明了的所有結構的方式。此外，能夠將某實施方式例的構成的一部分置換其他的實施方式例的構成，此外，也能夠將某實施方式例的構成加入其他的實施方式例的構成。此外，關于各實施方式例的構成的一部分，能夠進行其他的構成的追加、置換、消除。
[0219]此外，上述的各構成、功能、處理部等的一部分或全部也可根據例如由集成電路設計等通過硬件來實現。此外，上述的各構成、功能等也可以由用于解釋、執行處理器實現各自的功能的程序的軟件來實現。實現各功能的程序、表、文件等信息，能夠保持在存儲器、硬盤、SSD (Solid State Drive)等記錄裝置、或IC卡、SD卡、光盤等記錄介質中。
[0220]圖12是表示由程序執行上述的一連串的處理的計算機(例如個人計算機)的硬件的構成例的框圖。
[0221]在計算機中，由CPU201、ROM (Read Only Memory) 202、RAM203、總線 204 相互連接。
[0222]總線204還連接輸入輸出接口 205。在輸入輸出接口 205，連接有由鍵盤、鼠標、麥克風等構成的輸入部206、由顯示器、揚聲器等構成的輸出部207、由硬盤、非易失性存儲器等構成的記錄部208、由網絡接口等構成的通信部209。還連接有驅動磁盤、光盤、光磁盤或半導體存儲器等可移動介質211的驅動器210。
[0223]在像以上那樣構成的計算機中，CPU201例如通過經由輸入輸出接口 205和總線204，將記錄于記錄部208的程序裝載于RAM203中并執行，進行上述的一連串的處理。
[0224]計算機(CPU201)執行的程序，例如記錄在由磁盤(含軟盤)、光盤(⑶一 ROM(Compact Disc-Read Only Memory)>DVD (DigitalVersatiIe Disc)等)、光磁盤或半導體存儲器等構成的作為封裝介質的可移動介質211中，或者經由局域網、互聯網、數字衛星廣播這樣的、有線或無線的傳送介質而被提供。
[0225]并且，通過將可移動介質211安裝在驅動器210上，程序經由輸入輸出接口 205，能夠安裝在記錄部208中。此外，程序能夠經由有線或無線的傳送介質，由通信部209接收，并安裝在記錄部208中。除此之外，程序還能夠預先安裝在R0M202、記錄部208中。
[0226]另外，計算機執行的程序既可以是按照本說明書說明的順序時序地進行處理的程序，并且或者也可以是在進行讀出時等的必要時機進行處理的程序。
【權利要求】
1.一種熱串列式軋制軋機控制裝置， 以具備多個軋制機架的熱串列式軋制軋機為控制對象，由該軋制機架所具備的工件輥連續地控制鋼板的軋制，其特征在于， 該熱串列式軋制軋機控制裝置具備: 速度余量表，將速度余量與軋制條件對應地收納，該速度余量是同上述熱串列式軋制軋機容許的軋制速度的最大值與上述熱串列式軋制軋機控制裝置能夠輸出的軋制速度指令的最大值的差距部分相對應的值； 速度上限值決定部，在軋制之前，算出對于下次要被軋制的鋼板的各軋制機架的軋制速度的上限值，根據該軋制速度的上限值的值，決定最大軋制速度，根據該最大軋制速度和該速度余量表的上述速度余量，決定從該熱串列式軋制軋機控制裝置能夠輸出的軋制速度指令的最大值；以及 設置部，作為用于上述下次要被軋制的鋼板的控制指令，將上述軋制速度指令的最大值作為上限，計算各軋制機架的輥速度的指令值并輸出。
2.根據權利要求1所述的熱串列式軋制軋機控制裝置，其特征在于， 該熱串列式軋制軋機控制裝置具備: 動態速度上限表，收納上述速度上限值決定部算出的各軋制機架的軋制速度的上限值； 上限速度判定部，取入軋制該鋼板時的各軋制機架的實效軋制速度，與被收納在上述動態速度上限表中的各軋制機架的軋制速度的上限值比較，判定達到上述軋制速度的上限值的軋制機架的有無；以及 速度指令修正部，在上述上限速度判定部判定存在達到上述軋制速度的上限值的軋制機架的情況下，輸出用于使上述熱串列式軋制軋機的軋制機架的軋制速度降低的指令， 基于上述速度指令修正部輸出的指令，使上述熱串列式軋制軋機的各軋制機架的軋制速度降低。
3.根據權利要求2所述的熱串列式軋制軋機控制裝置，其特征在于， 在上述上限速度判定部判定存在達到上述軋制速度的上限值的軋制機架的情況下，上述速度指令修正部輸出使上述熱串列式軋制軋機的基準軋制速度降低的指令。
4.根據權利要求2所述的熱串列式軋制軋機控制裝置，其特征在于， 在上述上限速度判定部判定存在達到上述軋制速度的上限值的軋制機架的情況下，上述速度指令修正部輸出使上述熱串列式軋制軋機的最下游側的軋制機架的軋制速度降低的指令。
5.根據權利要求1所述的熱串列式軋制軋機控制裝置，其特征在于， 上述速度上限值決定部算出各軋制機架軋制鋼板時的、工件輥的最大轉速、軋制扭矩和馬達功率，將在工件輥的最大轉速、軋制扭矩和馬達功率均不超過上限值的范圍內能夠設定的軋制速度作為各軋制機架的軋制速度的上限值而算出，并輸出到上述動態速度上限表。
6.根據權利要求5所述的熱串列式軋制軋機控制裝置，其特征在于， 上述軋制條件至少包含鋼板的鋼種、板厚、板寬度中的一項。
7.一種熱串列式軋制軋機控制方法，是以具備多個軋制機架的熱串列式軋制軋機為控制對象，由該軋制機架所具備的工件輥連續地控制鋼板的軋制的熱串列式軋制軋機控制裝置的熱串列式軋制軋機控制方法，其特征在于， 將同上述熱串列式軋制軋機容許的軋制速度的最大值與上述熱串列式軋制軋機控制裝置能夠輸出的軋制速度指令的最大值的差距部分相對應的值、即速度余量，與軋制條件對應地收納， 在車L制之前，算出對于下次要被軋制的鋼板的各軋制機架的軋制速度的上限值， 根據各軋制機架的軋制速度的上限值，決定最大軋制速度， 根據該熱串列式軋制軋機的最大軋制速度和該速度余量，決定從上述熱串列式軋制軋機控制裝置能夠輸出的軋制速度指令的最大值， 作為用于上述下次要被軋制的鋼板的控制指令，將上述軋制速度指令的最大值作為上限，計算各軋制機架的輥速度的指令值， 取入軋制該鋼板時的各軋制機架的實效軋制速度，與各軋制機架的軋制速度的上限值比較，判定達到上述軋制速度的上限值的軋制機架的有無， 在判定存在達到上述軋制速度的上限值的軋制機架的情況下，輸出用于使上述熱串列式軋制軋機的軋制機 架的軋制速度降低的指令。
【文檔編號】B21B37/46GK104070069SQ201410050627
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年2月14日 優先權日:2013年3月27日
【發明者】鹿山昌宏, 林剛資, 小林拓也 申請人:株式會社日立制作所