JP2716866B2 - タンデム圧延機のマスフロー制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、タンデム圧延機のスタンド間のマスフロ
ー偏差を修正するタンデム圧延機のマスフロー制御装置
に関する。

（従来の技術） 第３図はこの種の従来のマスフロー制御装置の概略構
成図である。同図において、圧延材１は隣接するｉスタ
ンドおよびｉ＋１スタンドでそれぞれ圧延機３で圧延さ
れる。このとき、ｉスタンド出側の板厚h_i（ｉはスタン
ド番号を表す）は、圧延荷重検出器２によって検出され
た圧延荷重P_iと、圧下制御装置11に取付けられた圧下位
置検出器10によって検出された圧下位置S_iとに基づく板
厚演算装置７のゲージメータ演算によって検出される。
同様に、ｉ＋１スタンド出側の板厚h_i+1は、圧延荷重検
出器２によって検出された圧延荷重P_i+1と、圧下制御装
置11に取付けられた圧下位置検出器10によって検出され
た圧下位置S_i+1とに基づくもう一つの板厚演算装置７の
ゲージメータ演算によって検出される。

板厚演算ディレイ装置８はｉ＋１スタンド入側の板厚
H_i+1を得るものであり、ｉスタンド出側の板厚h_iをｉス
タンドおよびｉ＋１スタンド間距離Ｌの分だけメモリに
記憶する一方、ｉスタンドの電動機４に取付けられたパ
ルス発信器６からのパルスΔＰを計数し、板厚測定点が
ｉ＋１スタンド直近の入側に到達した時に板厚H_i+1とし
て出力する マスフロー制御装置９は、板厚演算装置７が演算した
ｉ＋１スタンド出側の板厚h_i+1、板厚演算ディレイ装置
８が出力するｉ＋１スタンド入側の板厚H_i+1、およびｉ
＋１スタンドのサクセシブ量ΔV_i+1を入力し、下記
（１）式を用いてｉスタンドのサクセシブ量ΔV_iを演算
し、ｉスタンドの圧延機３の速度制御装置５に対して速
度基準V_iの補正信号として与える。

ただし ΔV_i :iスタンドサクセシブ量 V_i :iスタンド設定速度基準 ΔV_i+1:i＋１スタンドサクセシブ量 V_i+1:i＋１スタンド設定速度基準 Δh_i+1:i＋１スタンド出側板厚変化量 h_i+1:i＋１スタンド出側板厚 ΔH_i+1:i＋１スタンド入側板厚変化量 H_i+1:i＋１スタンド入側板厚 である。

このように、ｉスタンドの圧延速度を制御することに
よって、ｉスタンドのマスフローとｉ＋１スタンドのマ
スフローとが同じになるように制御される。

上述したΔh_i+1およびΔH_i+1は、それぞれ圧延材１の
先端がｉ＋１スタンドに噛込まれた後、インパクトドロ
ップによるｉ＋１スタンドの圧延速度の下降が回復する
時点に記憶した板厚h_i+1 ^*およびH_i+1 ^*と、時々刻々変化
するh_i+1およびH_i+1との偏差であり、次式によって演算
されたものである。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように、ｉ＋１スタンドにおける入側板厚H
_i+1と、出側板厚h_i+1との差からマスフローの不平衡を
是正する方法は、先進率を無視した制御になっている。
このことを第４図を用いて詳しく説明する。

いま、ｉスタンドおよびｉ＋１スタンド間の張力Ｔは
次式によって表される。

Ｔ＝E/L・∫（V_ei+1−V_oi）dt …（３） ただし E:ヤング率 L:スタンド間の圧延材長 V_ei+1:i＋１スタンド入側材料速度 V_oi:iスタンド出側材料速度 である。

この（３）式から明らかなように、V_ei+1＝V_oiであれ
ばスタンド間の張力Ｔは変化しない。このためには、V
_ei+1＝V_oiとなるようにサクセシブ量ΔV_iによってｉス
タンドのロール周速度（圧延速度）を修正すればよい。
圧延材の材料速度とロール周速度との関係は下記
（４），（５）式によって表される。

V_oi＝V_i（１＋f_i） …（４） V_ei+1＝V_i+1（１＋b_i+1） （５） ただし V_i :iスタンドのロール周速 V_i+1:i＋１スタンドのロール周速 f_i :iスタンドの先進率 b_i+1:i＋１スタンドの後進率 である。

いま、（４）式と（５）式とが等しいとしてある基準
状態からの変化分を考えると、下式が成立する。

ΔV_i・（１＋f_i）＋V_i・Δf_i＝ ΔV_i+1・（１＋b_i+1）＋V_i+1・Δb_i+1 …（６） この（６）式の左辺を（４）式で、右辺を（５）式で
割り算すると、 となる。従って が成立する。

次に、ｉ＋１スタンド入側と出側のマスフロー一定則
から下式が成立する。

H_i+1・（１＋b_i+1）＝h_i+1・（１＋f_i+1） …（９） この（９）式において、ある基準状態からの微小変化
を考えると、 ΔH_i+1・（１＋b_i+1）＋H_i+1・Δb_i+1＝ Δh_i+1・（１＋f_i+1）＋h_i+1・Δf_i+1 …（10） この（10）式を上記（９）式で割算すると下式が得ら
れる。

この（11）式を上記（８）式に代入して下式を得るこ
とができ、この式からマスフローを一定に保つサクセシ
ブ量が得られる。

この（12）式と上記（１）式との比較から明らかなよ
うに、従来の制御方法は、圧延材１の速度を正確に検出
する適切な手段がないこともあって、（12）式中の右辺
第４項および第５項、すなわち、先進率の項を無視した
ものになっていた。このため、マスフローの制御精度が
低くなるという問題があった。

この発明は上記の問題点を解決するためになされたも
ので、先進率をも考慮して高精度のマスフロー制御装置
を得ることを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、隣接配置されたｉスタンドおよびｉ＋１ス
タンドのうち、ｉスタンド出側の圧延材速度およびｉ＋
１スタンド入側の圧延材速度をそれぞれ検出する手段
と、ｉスタンド出側の圧延材板厚を検出する手段と、検
出されたｉスタンド出側の圧延材速度およびｉ＋１スタ
ンド入側の圧延材速度、ならびに、ｉスタンド出側の圧
延材板厚に基いて、ｉスタンドおよびｉ＋１スタンド間
のマスフロー偏差を演算する手段と、演算されたマスフ
ロー偏差を零にするようにｉスタンドまたはｉ＋１スタ
ンドの圧延機速度を補正する手段とを備えたことを特徴
としている。

前記圧延材速度を検出手段としてドップラー速度計を
用いると好都合である。

（作用） 第４図を用いて本発明の原理を簡単に説明する。

隣接配置されたｉスタンドおよびｉ＋１スタンドのう
ち、ｉスタンド出側の圧延材速度V_oiを速度検出器によ
って検出し、また、この速度検出器を設置した位置の圧
延材の板厚h_iをゲージメータ演算によって検出する。ま
た、ｉ＋１スタンド入側の圧延材速度V_ei+1を速度検出
器によって検出する一方、この速度検出器を設置した位
置の圧延材の板厚H_i+1をゲージメータ演算による上記板
厚h_iを材料移動時間だけ遅らせて検出する。

ここで、タンデム圧延機のマスフローバランスを考慮
すれば、次式が成立する。

V_ei+1・H_i+1＝V_oi・h_i …（13） そして、ある基準量からの微小変化を考えると、次式
の関係がある。

ΔV_ei+1・H_i+1＋V_ei+1・ΔH_i+1＝ΔV_oi・h_i＋V_oi・Δh_i …（14） この（14）式を上記（13）式で割算すると、次式が得
られる。

この（15）式を整理すると次式が得られる。

ところで、圧延材の速度V_oiおよびV_ei+1と、圧延機の
圧延速度V_iおよびV_i+1とは上記（４），（５）式で示さ
れる関係にある。

これらの式について微小変化を考えると次の式が得ら
れる。

また、（18）式に（11）式を代入すると次式が得られ
る。

（16）式に（17）式および（19）式を代入して整理する
と、従来装置として述べたマスフローを一定に保つサク
セシブ量を演算する（12）式を得る。

本発明においては、ｉスタンド出側の圧延材速度V_oi
およびｉ＋１スタンド入側の圧延材速度V_ei+1と、これ
ら速度検出位置におけるｉスタンド出側の圧延材板厚h_i
およびH_i+1の関係を示す（16）式を用いて、マスフロー
のアンバランス量Δm_iを次式で検出し、このアンバラン
ス量Δm_iに応じてｉスタンドの圧延機速度を補正するこ
とにより、タンデム圧延機間の圧延材のマスフローを一
定に制御する。

また、これらの制御をするために、速度検出器として
ドップラー速度計を用いるようにしたものである。

（実施例） 第１図はこの発明の一実施例の概略構成図である。同
図において、圧延機３によって圧延されたｉスタンド出
側の材料速度V_oiがｉスタンドから距離l₁だけ隔てた位
置に設置したドップラー速度計21によって検出される。
ｉ＋１スタンド入側の材料速度V_ei+1がｉスタンドから
距離l₂だけ隔てた位置に設置したドップラー速度計21に
よって検出される。圧延荷重検出器２によって検出され
た圧延荷重P_iおよび圧下制御装置11に取付けられた圧下
位置検出器10によって検出された圧下位置S_iを用いて、
板厚演算装置７がゲージメータ演算によってｉスタンド
真下の板厚h_iが演算される。板厚演算ディレイ装置20は
この板厚h_iを入力するとパルス発信器６のパルスΔｐを
入力し、ｉスタンドから距離l₁だけ隔てた位置の板厚h_i
と、ｉスタンドから距離l₂だけ隔てたｉ＋１スタンド入
側の板厚H_i+1を出力する。

このうち、ｉスタンドから距離l₂だけ隔てたｉ＋１ス
タンド入側の材料速度V_ei+1と、板厚H_i+1とがマスフロ
ー演算装置17に加えられ、このｉスタンド出側マスフロ
ー演算装置17は（20）式中の ΔV_ei+1／V_ei+1およびΔH_i+1／H_i+1 を演算する。

また、ｉスタンド出側の圧延材速度V_oiと、板厚演算
ディレイ装置20で演算された板厚h_iとがｉ＋１スタンド
入側マスフロー演算装置18に加えられ、このマスフロー
演算装置18は（20）式中の ΔV_oi／V_oiおよびΔh_i／h_i を演算する。

ここで、ΔV_ei+1，ΔV_oi，ΔH_i+1，Δh_iはそれぞれｉ
スタンドに圧延材１が噛込まれた後、インパクトドロッ
プによるｉ＋１スタンドの圧延速度の下降が回復したタ
イミングでの記憶値V_ei+1 ^*，V_oi ^*，H_i+1 ^*，h_i ^*に対する
時々刻々のV_ei+1，V_oi，H_i+1，h_iの偏差である。

このように、ｉスタンド出側マスフロー演算装置17お
よびｉ＋１スタンド入側マスフロー演算装置18で演算さ
れたΔV_ei+1／V_ei+1，ΔH_i+1／H_i+1，ΔV_oi／V_oi，Δh_i
／h_iを用いて、マスフロー制御装置9Aが（20）式の演算
を行ってマスフローの修正値Δm_iを演算する。

このマスフローの修正値Δm_iはｉ＋１スタンドのサク
セシブ量ΔV_I+1と加算され、その和ΔV_iがｉスタンドの
速度制御装置５の速度基準V_iの修正量として与えられ
る。

このようにしてｉスタンドの圧延機３の速度はΔm_iが
零になるように修正され、スタンド間のマスフローは一
定に制御される。

第２図はドップラー速度計21の測定原理を示すもの
で、移動する被測定物31にプローブ32よりレーザ光33を
照射すると、光は被測定物31の表面で散乱され、「ドッ
プラ効果」により周波数変化を受ける。その散乱光は図
示省略の光検出器により受光され、次式で示されるドッ
プラ周波数として電気信号に変換される。この信号を処
理して速度信号および速度ムラ信号が出力されるように
なっている。

fd＝2V/λ・sinφ/2・cosΔθ …（21） ただし fd:ドップラー周波数 V:被測定物の速度 λ：レーザ光の波長 φ：照射プローブの交差角 Δθ：被測定物に対するプローブ取付けの直角からのず
れ角 である。

周知の如く、圧延材の速度は、「圧延材が振動す
る」、「圧延材が高温である」、「環境の湿度が高
い」、「圧延材に接触できない」等の理由で精度の高い
速度検出ができなかった。しかし、このドップラー速度
計21の採用により圧延材の速度を高精度にて検出できる
と共に、これによって高精度のマスフロー制御も可能に
なっている。

かくして、この実施例によれば、ドップラー速度計の
採用により圧延材の速度を高精度で検出でき、また、こ
の速度を用いて先進率をも考慮した高精度のマスフロー
制御ができる。

なお、上記実施例では、演算されたマスフロー偏差を
零にするようにｉスタンドの圧延機速度を制御したが、
原理的にはマスフロー偏差を零にするようにｉ＋１スタ
ンドの圧延機速度を制御することもできる。

〔発明の効果〕

以上の説明によって明らかなようにこの発明によれ
ば、先進率をも考慮した高精度のマスフロー一定制御が
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の概略構成図、第２図は同
実施例の主要素の動作原理を説明する説明図、第３図は
従来のタンデム圧延機のマスフロー制御装置の概略構成
図、第４図は本発明の原理説明図である。 ２……圧延荷重検出器、３……圧延機、４……電動機、
５……速度制御装置、６……パルス発信器、７……板厚
演算装置、9A……マスフロー制御装置、10……圧下位置
検出器、11……圧下制御装置、17……ｉスタンド出側マ
スフロー演算装置、18……ｉ＋１スタンド入側マスフロ
ー演算装置、20……板厚演算ディレイ装置。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】隣接配置されたｉスタンドおよびｉ＋１ス
   タンドのうち、ｉスタンド出側の圧延材速度およびｉ＋
   １スタンド入側の圧延材速度をそれぞれ検出する手段
   と、ｉスタンド出側の圧延材板厚を検出する手段と、検
   出されたｉスタンド出側の圧延材速度およびｉ＋１スタ
   ンド入側の圧延材速度、ならびに、ｉスタンド出側の圧
   延材板厚に基いて、ｉスタンド及びｉ＋１スタンド間の
   マスフロー偏差を演算する手段と、演算されたマスフロ
   ー偏差を零にするようにｉスタンドまたはｉ＋１スタン
   ドの圧延機速度を補正する手段とを備えたことを特徴と
   するタンデム圧延機のマスフロー制御装置。