JP2003170212A - タンデム圧延機の形状制御方法および装置 - Google Patents
タンデム圧延機の形状制御方法および装置Info
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Abstract
幅方向全体にわたり、安定した板形状を達成させること
ができる圧延機の形状制御方法及び装置を提供する。 【解決手段】タンデム圧延機の最終圧延スタンド出側で
板形状を検出し、前記板形状信号を二次微分し、前記微
分値により圧延板幅に対して前記圧延機の作業側と駆動
側そして中央部のゾーン分けをおこない、前記中央部の
板形状により前記最終圧延スタンドのワークロールおよ
び中間ロールのベンダー制御をおこなうとともに前記最
終圧延スタンドの圧下を制御し、前記圧延機の作業側端
部の板形状および駆動側端部の板形状によりにより前記
最終圧延スタンドのワークロールシフト制御および前記
最終圧延スタンド群の前段側の単数あるいは複数の圧延
スタンドのワークロールあるいは中間ロールのベンダー
を制御する形状制御方法に特徴がある。
Description
方法及び装置に係り、特に板端部の形状向上のための制
御方法および装置に関する。
略を示すブロック図である。図6は#4スタンド(第4
番目の)の圧延機14が、ワークロール(WR)、中間
ロール(IMR)、バックアップロール(BUR)から
なる6段式の圧延機構成をとっている場合である。圧延
機における形状制御は、圧延機出側の板形状(平坦度)
を、そこに設置される形状検出ロールに接続された形状
検出器4からの形状信号としてのフィードバック信号
と、目標形状設定装置6より与えられる目標形状信号と
の差に応じて、形状制御出力演算装置5により制御量を
演算し、圧延機が有するアクチュエータを操作して、板
形状を制御している。6段式の圧延機では、そのアクチ
ュエータとして、 (1)作業ロール(ワークロール;以下WR)ベンダー制
御装置(94) (2)中間ロール(インターミディエートロール;以下I
MR)ベンダー制御装置(94) (3)圧下レべリング(圧下位置制御装置)(7) を有していて、これらを制御することにより形状制御を
行っている。
は、それぞれロールをたわませる機能であり、ロールの
たわみを利用して圧延材の幅方向での板をつぶす力の分
布を変えて、板幅全体の形状を制御している。また、圧
下レベリングは、圧延機の作業側(WS)、駆動側(D
S)にそれぞれ装備される圧下装置による圧下位置(ロ
ールギャップ)の制御装置である。これを操作すること
により圧延材の幅方向での板をつぶす力の分布を変える
ことができるから、板幅全体の形状を制御することがで
きる。
るアクチュエータでは、板幅全体の形状を制御すること
しかできず、部分的に、例えば板端部のみの形状が悪い
場合に、その部分のみの制御を行うことができなかった
(板端部を目標形状に合わせようとすると、全体形状を
悪くしてしまう)。
08号公報がある。ここに開示されている技術は、板形
状認識を、圧延材の板幅中央部を2次式、板幅方向の端
部を別の2次式で近似して制御することにより、板幅方
向の全体の形状改善を達成しようとする技術である。す
なわち、圧延材の形状の板幅中心に対する対称成分Ys
を、板幅中心より無次元化した幅方向座標xを用いて以
下のような2次式の組み合わせで、例えば次のように表
現する。 Ys=S1・x2+S2(x−x0)2 ここで、S1、S2:係数、x0:板端部領域の起点、
そして、S1、S2の値に応じて、例えばそれぞれIM
Rベンダー、WRベンダーの操作量を決定するものであ
る。
ールの偏平や、ロールの熱膨張による局部的な形状変化
があり、これを数式で表現するにはさらに高次式を導入
する必要がある。この高次式の導入に関する問題点は前
記先行技術でも述べられていて大型の計算機が必要にな
ってくる。したがって、従来の形状認識技術及びアクチ
ュエータではこの板端部におけるロールの偏平による形
状変化を制御することが難しくなる。
623号公報がある。これは板のエッジドロップ評価方
法に関するものです。圧延材板幅端部近傍の板プロフィ
ルをボデイクラウンとエッジドロップ領域に分け、ボデ
イクラウンを4次式以下の多項式を用いて近似し、板端
から25mm以内までの任意の板幅方向において前記多
項式の板幅方向の延長線での値と圧延後の板プロフィル
の実測値との差異をエッジドロップ量として評価するも
のである。
は、ロールシフト設備を有する圧延機で最終圧延パスの
1パス前でエッジアップし、最終圧延パスにおいて圧下
率を下げる方法があること、エッジドロップ制御は圧延
工程の最終圧延パスもしくは、1パス前で行われている
こと、の開示がある。
03910号公報、あるいは特開平10−166021
号公報がある。前者は、圧延材延びの、幅方向の分布に
応じて、ワークロールあるいは中間ロールベンデイング
量を調整することにある。また後者は、端部と隣接する
幅方向内側の領域で測定される伸びあるいは伸び率の平
均値との差異に応じてベンデイング装置を駆動するもの
である。
端部とセンター部を異なる二次式で表し制御することが
行われているが、さらに精度を上げようとすると、更に
高次の4次あるいは6次式で表せば良いが、大型の計算
機を用いなければならないこと、また、その多項式から
直接板形状の実態を判断することは難しいという問題が
ある。
行うにしてもどのような観点からゾーン分けするかによ
って、その後の形状制御にも影響を与えることになる。
また、板幅全体の形状制御はできても、端部の制御とな
ると確立した制御はこれまでなかった。
のであり、簡便な方法で、板端部を含め、板幅方向全体
にわたり、安定した板形状を達成させることができる圧
延機の形状制御方法及び装置を提供することを目的とす
る。
発生するロールの偏平やロールの熱膨張による圧延材の
板端部における形状変化領域を予測して、この領域にお
ける形状変化と、板幅全体の形状変化を別々に認識し、
それぞれの形状修正を、アクチュエータを制御すること
によって達成できる。具体的には以下の手段によって行
う。
アップロールを有するタンデム圧延機の形状制御方法に
おいて、最終圧延スタンド出側で板形状を検出し、前記
板形状信号に基づいて板幅方向にゾーン分けし、前記ゾ
ーンの板形状信号に対応付けて前記圧延機のロールのベ
ンダー制御、圧延スタンドの圧下制御、前記圧延スタン
ドのワークロールシフト制御、および中間ロールのベン
ダーを制御し、板形状制御を行うことに特徴がある。
出し、前記板形状信号を二次微分し、前記微分値により
圧延板幅に対して前記圧延機の作業側と駆動側そして中
央部のゾーン分けを行い、前記中央部の板形状により前
記最終圧延スタンドのワークロールおよび中間ロールの
ベンダー制御を行うとともに前記最終圧延スタンドの圧
下を制御し、前記圧延機の作業側端部の板形状および駆
動側端部の板形状により前記最終圧延スタンドのワーク
ロールシフト制御および前記最終圧延スタンドの前段側
の単数あるいは複数の圧延スタンドのワークロールある
いは中間ロールのベンダーを制御し、板形状制御を行う
こと。また、前記板端部の板形状が最も大きい位置が前
記板端部から予め定められた距離以内にあるときは前記
板形状が大きい前記位置と板端部との間を作業側、駆動
側に対応して作業側端部および駆動側端部、他をセンタ
ー部とし、前記圧延スタンドの前記各部について形状制
御を行うこと。また、前記板端部から予め定められた距
離は20〜100mmであること。また、前記圧延機の
作業側端部の板形状および駆動側端部の板形状の平均値
を演算し、前記平均値により前記最終圧延スタンドの前
段側の単数あるいは複数の圧延スタンドのワークロール
あるいは中間ロールのベンダーを制御し、板形状制御を
行うことに特徴がある。
板形状検出器と、前記検出された板形状信号に基づいて
ゾーン分けを行う板形状板幅方向領域分割装置と、前記
分割装置と目標形状設定装置の信号により分割されたゾ
ーンの板形状を把握する形状認識装置と、前記形状認識
装置の出力信号により前記圧延機の圧下位置制御および
中間ロールベンダー制御、圧延スタンドのワークロール
シフト制御、中間ロールシフト制御および前記圧延スタ
ンドのワークロールあるいは中間ロールのベンダーを制
御する信号を演算する形状制御出力演算装置と、圧下位
置制御装置と、ロールベンダー制御装置と、ワークロー
ルシフト制御装置と、ワークロールあるいは中間ロール
のベンダー制御装置と、ワークロールシフト制御装置、
とから構成されたことに特徴がある。
板形状検出器と、前記板形状信号を二次微分器と、前記
微分値により前記板幅に対する両端部と中央部とのゾー
ン分けを行う板幅方向領域分割装置と、前記分割装置に
よって分割されたセンター部の形状認識装置と、前記分
割装置によって分割された作業側端部の形状認識装置
と、前記分割装置によって分割された駆動側端部の形状
認識装置と、前記センター部の形状認識装置の出力によ
り最終圧延スタンドの圧下位置制御および中間ロールベ
ンダー制御を行うセンター部形状制御出力演算装置と、
前記作業側端部の形状認識装置の出力によりによりセン
ター部の形状認識装置により最終圧延スタンドの圧下位
置制御および中間ロールベンダー制御を行うセンター部
形状制御出力演算装置と、前記最終圧延スタンドのワー
クロールシフト制御および前記最終圧延スタンド前段側
の単数あるいは複数の圧延スタンドのワークロールある
いは中間ロールのベンダーを制御する作業側エッジ部形
状制御出力演算装置と、前記最終圧延スタンドのワーク
ロールシフト制御および前記最終圧延スタンド前段側の
単数あるいは複数の圧延スタンドのワークロールあるい
は中間ロールのベンダーを制御する駆動側エッジ部形状
制御出力演算装置と、を備えたことに特徴がある。
を用いて説明する。図1は、本発明を適用した圧延機の
形状制御装置の1実施例であり、圧延機4台を連続して
配置した4スタンドタンデム圧延機の場合の例を示して
いる。図1に示すように、実施例の形状制御装置は、圧
延機最終スタンド出側に設置される形状検出ロール3、
形状検出ロールの信号を形状信号に変換する形状検出器
4、形状検出器の信号からロールの偏平や熱膨張による
形状変化領域を予測する板端部形状変化領域予測装置5
8を有している。
値を板幅方向で複数ゾーン分けを行う板幅方向領域分割
装置54、ゾーン分けされた形状実績値と、目標形状設
定装置6により決定される目標形状との偏差に応じ、ゾ
ーン毎に形状認識を行う。形状認識装置には、センター
部形状認識装置55、WSエッジ形状認識装置56、D
Sエッジ形状認識装置57がある。これらの形状認識結
果に基づき、形状制御出力を演算するセンター部形状制
御出力演算装置51、WSエッジ部形状制御出力演算装
置52、DSエッジ部形状制御出力演算装置53を具備
しており、更に最終スタンド14では、WRの板幅方向
の位置を変更できるWRシフト制御装置を有し、そのW
Rには先細りロール(テーパーロール、後述)を使用し
ている。次に実施例の形状制御方法について図1,2を
用いて説明する。
法における、ゾーン分けとゾーン毎のアクチュエータの
役割分担を説明するものである。はじめに、ロール偏平
形状変動領域の予測方法について説明する。図2の
(A)は形状検出器3のよる形状検出信号の例を示して
いる。板端部形状変化領域予測装置58では、形状検出
器からの形状FB信号(図2の(A))の板幅方向に対
する2回微分を計算する。その結果を図2の(B)に示
す。この結果、圧延材の板幅方向で形状変化の大きい部
分を検出できる。
置がロール偏平による形状変動領域ならば(板端部から
Xmm以内なら、圧延材の種類にもよるが通常20mm〜
100mm)、ロール偏平による板端部形状変化領域の
開始点として認識する。但し、実際には形状検出器はチ
ャンネルごとにある幅を持っている。そして各チャンネ
ルが板形状を測定している。したがって、板端部では、
圧延材の形状検出器チャネルに対する被服率に応じてこ
のエッジ部分の形状変動領域を利用した「制御を実施す
る」、あるいは「制御をしない」の判断をする必要があ
る。
出チャンネルに対して板材が占める割合である(被覆率
は板端部でCv≦1.0であるがその他の部分ではCv
=1.0である)。また、Cvが予め定められた値より
も小さい場合にはその部分は制御の対象としない。例え
ば、Cv<0.25の場合には、そのチャンネルの形状
データは制御の対象として使用しない、などの方法がと
られる。
て、ロール偏平による形状変動領域を予測し、その結果
に基づきそれぞれ板幅方向のゾーンを図2の(C)に示
すように、板幅方向のゾーンを3つに分ける。 (1)ゾーン:圧延機作業側端部(WSエッジ部)、
WSロール扁平形状領域 (2)ゾーン:センター部 (3)ゾーン:圧延機駆動側端部(DSエッジ部)、
DSロール扁平形状領域の3つに分けて、それぞれのゾ
ーンにおける板形状の認識(板形状の検出値)55,5
6,57に基づいて、それぞれセンター部形状制御出力
演算装置51、WSエッジ部形状制御出力演算装置5
2、DSエッジ部形状制御出力演算装置53により制御
量が演算され、アクチュエータ(91,92,93,9
4,7,8)により制御が行われる。
ータは、 WSエッジ部(52) #4スタンド(14)のWRシフト(8)、#1〜3ス
タンド(11,12,13)のWR/IMRベンダー
(91,92,93)、 センター部(51) #4スタンド(14)のWR/IMRベンダー(9
4)、#4スタンド(14)の圧下レベリング(7)、 DSエッジ部(53) #4スタンド(14)のWRシフト(8)、#1〜3ス
タンドWR/IMRベンダー(91,92,93)、の
ように対応している。
する。ただし、センター部に関しては従来通りの制御方
法を行うので、これに関しては説明を省略する。図3
は、#4スタンドWRシフトの制御方法を説明するもの
である。図3の(A)に示すように、圧延材2の上下に
配置される上WR141、下WR142には、先細りロ
ールが用いられる。先細り加工はロールの片端のみに行
われる。先細り加工された側を、上下ロールで圧延機の
作業側(WS)、駆動側(DS)別々になるように配置
する。
下ロールを駆動側とた例について説明する。このように
ロールの先細り加工部分を配置することにより、板端部
の形状を作業側、駆動側をそれぞれ独立して制御するこ
とが出来るようになる。ロールに先細り加工がなされて
いるために、ロールの板幅方向の位置を変更することに
より、板に加わる圧延力の分布を変えることが出来る。
例えば、先細り加工の開始点を図3の(A)の円pc内
に示すように、板幅よりも内側とすることにより、板端
部にかかる圧延力を小さくすることができる。これによ
り、板端部の伸びを解消することが出来る。
標形状との差を比較して、板端部の形状認識を行い、そ
の結果端部の伸び、張りを検出する。この結果によりW
Rシフトの制御方向を決定する。図3の(B)は形状制
御における目標形状信号と、形状制御におけるFB制御
信号を示している。この形状認識は圧延機の作業側(W
S)、駆動側(DS)それぞれについて独立に行い、そ
の結果により、 板端部伸び … WRシフト位置外側へ変更 板端部張り … WRシフト位置内側へ変更 するように圧延機の作業側、駆動側独立に制御出力を決
定する。図3の(C)はその制御ブロック図を示してい
る。
について説明する。図4は、#1〜3スタンドの制御方
法の考え方について説明をする図である。図4の
(A)、(B)に示すように、#4スタンド入側の板プ
ロファイルと#4スタンド出側の板形状に着目する。図
4(B)の(a)の場合のように#4スタンド入側の板
プロファイルが、板端部が厚い、すなわちエッジアップ
状であれば、#4スタンドにおける圧延で板端部の圧下
率が大きくなる(板端部の伸びが大きい)ため、#4ス
タンド出側の板形状は耳伸び気味になる。
は、逆に#4スタンド入側の板プロファイルが、板端部
が薄い、すなわちエッジドロップ状であれば、#4スタ
ンドにおける圧延で板端部の圧下率が小さく(板端部の
伸びが小さい)なるため、#4スタンド出側の板形状は
フラット、あるいは中伸び気味となる。これらのことか
ら、#1〜3スタンドを用いて#4スタンド入側の板プ
ロファイルを制御することにより、結果として#4スタ
ンド出側の板形状を制御することができる。
御方法を説明する図である。図5に示すように圧延機の
操作側(WS)、駆動側(DS)、それぞれの形状認識
は先に述べた図3のWRシフト制御方法と同様である
が、本実施例ではベンダーは操作側、駆動側同量制御の
対称ベンダーとして説明している。操作側、駆動側同量
の制御となるため、操作側、駆動側別々に認識した形状
認識結果の平均値を用いて制御出力を決定する。板形状
の平均値としての認識の結果が、 板端部伸び … #1〜3スタンドWR/IMRベンダ
ーデクリーズ 板端部張り … #1〜3スタンドWR/IMRベンダ
ーインクリーズ するように制御出力を決定する。
ることが出来るようになり、常に安定した形状の製品を
圧延することが出来る。本発明によれば、板幅方向全体
に渡り安定した板形状を達成させることが出来る。さら
に安定した板形状により、板破断などの少ないより安定
した圧延が可能となる。
ば、圧延の際に発生するロールの偏平や、熱膨張により
板形状が変化する板端部付近の領域の形状変化と、板幅
全体の形状変化を別々に認識し、圧延機のWRシフト及
びタンデム圧延機における前段スタンドベンダーを含
む、板端部の形状修正に適したアクチュエータと、板幅
全体の形状修正を行うベンダーをそれぞれ別々に操作す
ることにより、それら領域毎に板形状を制御することが
でき、板幅方向全体で安定した形状の製品が得られる。
上、特に板端部の形状がよく、板幅方向全体で安定した
形状の圧延製品を得ることが可能となる。
実施例を示すブロック図である。
とアクチュエータの役割を説明するための図である。
ある。
である。
る。
…形状制御出力演算装置 6…目標形状設定装置 7…
圧下位置制御装置 8…WRシフト制御装置 11…圧延機#1スタンド 12…圧延機#2スタンド
13…圧延機#3スタンド 14…圧延機#4スタン
ド 51…センター部形状制御出力演算装置 52…W
Sエッジ部形状制御出力演算装置 53…DSエッジ部
形状制御出力演算装置 54…板幅方向領域分割装置
55…センター部ロール変形形状認識装置 56…WSエッジ部ロール偏平形状認識装置 57…D
Sエッジ部ロール偏平形状認識装置 58…板端部形状
変化領域予測装置 60…作業側、駆動側の形状認識の
平均値計算装置 91…#1スタンドWR/IMRベン
ダー制御装置 92…#2スタンドWR/IMRベンダー制御装置 9
3…#3スタンドWR/IMRベンダー制御装置 94
…#4スタンドWR/IMRベンダー制御装置 141…#4スタンド上WR 142…#4スタンド下
WR。
Claims (7)
- 【請求項1】ワークロール、中間ロール、およびバック
アップロールを有するタンデム圧延機の形状制御方法に
おいて、最終圧延スタンド出側で板形状を検出し、前記
板形状信号に基づいて板幅方向にゾーン分けし、前記ゾ
ーンの板形状信号に対応付けて前記圧延機のロールのベ
ンダー制御、圧延スタンドの圧下制御、前記圧延スタン
ドのワークロールシフト制御、および中間ロールのベン
ダーを制御し、板形状制御を行うこと特徴とするタンデ
ム圧延機の形状制御方法。 - 【請求項2】ワークロール、中間ロール、およびバック
アップロールを有するタンデム圧延機の形状制御方法に
おいて、最終圧延スタンド出側で板形状を検出し、前記
板形状信号を二次微分し、前記微分値により圧延板幅に
対して前記圧延機の作業側と駆動側そして中央部のゾー
ン分けを行い、前記中央部の板形状により前記最終圧延
スタンドのワークロールおよび中間ロールのベンダー制
御を行うとともに前記最終圧延スタンドの圧下を制御
し、前記圧延機の作業側端部の板形状および駆動側端部
の板形状により前記最終圧延スタンドのワークロールシ
フト制御および前記最終圧延スタンドの前段側の単数あ
るいは複数の圧延スタンドのワークロールあるいは中間
ロールのベンダーを制御し、板形状制御を行うこと特徴
とするタンデム圧延機の形状制御方法。 - 【請求項3】請求項2の記載において、前記板端部の板
形状が最も大きい位置が前記板端部から予め定められた
距離以内にあるときは前記板形状が大きい前記位置と板
端部との間を作業側、駆動側に対応して作業側端部およ
び駆動側端部、他をセンター部とし、前記圧延スタンド
の前記各部について形状制御を行うことを特徴とするタ
ンデム圧延機の形状制御方法。 - 【請求項4】請求項3の記載において、前記板端部から
予め定められた距離は20〜100mmであることを特
徴とするタンデム圧延機の形状制御方法。 - 【請求項5】請求項2の記載において、前記圧延機の作
業側端部の板形状および駆動側端部の板形状の平均値を
演算し、前記平均値により前記最終圧延スタンドの前段
側の単数あるいは複数の圧延スタンドのワークロールあ
るいは中間ロールのベンダーを制御し、板形状制御を行
うことを特徴とするタンデム圧延機の形状制御方法。 - 【請求項6】ワークロール、中間ロール、およびバック
アップロールを有するタンデム圧延機の形状制御方法に
おいて、最終圧延スタンド出側に設けられた板形状検出
器と、前記検出された板形状信号に基づいてゾーン分け
を行う板形状板幅方向領域分割装置と、前記分割装置と
目標形状設定装置の信号により分割されたゾーンの板形
状を把握する形状認識装置と、前記形状認識装置の出力
信号により前記圧延機の圧下位置制御および中間ロール
ベンダー制御、圧延スタンドのワークロールシフト制
御、中間ロールシフト制御および前記圧延スタンドのワ
ークロールあるいは中間ロールのベンダーを制御する信
号を演算する形状制御出力演算装置と、圧下位置制御装
置と、ロールベンダー制御装置と、ワークロールシフト
制御装置と、ワークロールあるいは中間ロールのベンダ
ー制御装置と、ワークロールシフト制御装置、とから構
成されたことを特徴とするタンデム圧延機の形状制御装
置。 - 【請求項7】ワークロール、中間ロール、およびバック
アップロールを有するタンデム圧延機の形状制御装置に
おいて、最終圧延スタンド出側に設けられた板形状検出
器と、前記板形状信号を二次微分器と、前記微分値によ
り前記板幅に対する両端部と中央部とのゾーン分けを行
う板幅方向領域分割装置と、前記分割装置によって分割
されたセンター部の形状認識装置と、前記分割装置によ
って分割された作業側端部の形状認識装置と、前記分割
装置によって分割された駆動側端部の形状認識装置と、
前記センター部の形状認識装置の出力により最終圧延ス
タンドの圧下位置制御および中間ロールベンダー制御を
行うセンター部形状制御出力演算装置と、前記作業側端
部の形状認識装置の出力によりによりセンター部の形状
認識装置により最終圧延スタンドの圧下位置制御および
中間ロールベンダー制御を行うセンター部形状制御出力
演算装置と、前記最終圧延スタンドのワークロールシフ
ト制御および前記最終圧延スタンド前段側の単数あるい
は複数の圧延スタンドのワークロールあるいは中間ロー
ルのベンダーを制御する作業側エッジ部形状制御出力演
算装置と、前記最終圧延スタンドのワークロールシフト
制御および前記最終圧延スタンド前段側の単数あるいは
複数の圧延スタンドのワークロールあるいは中間ロール
のベンダーを制御する駆動側エッジ部形状制御出力演算
装置と、を備えたことを特徴とするタンデム圧延機の形
状制御装置。
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