JP2797872B2 - タンデムミルの板厚制御方法 - Google Patents
タンデムミルの板厚制御方法Info
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Description
圧延材の板厚さを一定に制御するための板厚制御方法に
関する。
上、最も重要な管理項目の一つであり、従来より板厚制
御の精度向上を図るため種々の方法が提案されている
(特開昭61-129217 号公報, 特開昭61-129218 号公報
等) 。
ているタンデムミルの板厚制御方法の実施状態を示す模
式図である。図中#1〜5は第1〜第5スタンド、11,1
2 〜15は各スタンド#1〜#5毎に設けられた圧下位置
制御装置、21,22 〜25は同じく板厚制御装置、SE1 〜SE
6 は各スタンド#1〜5の間及びタンデムミルの入側,
出側に配置された板厚検出装置、Sは被圧延材たるスト
リップを示している。
ムミルに通されて圧延され、タンデムミルの入側,出側
及び各スタンド#1〜5間で板厚検出装置SE1 〜SE6 よ
り板厚を検出され、この検出値に基づいて各スタンド#
1〜5毎に板厚制御装置21〜25のもとで圧下位置制御装
置11〜15による圧下位置調節, スタンド間張力調節を施
され、板厚が制御されるようになっている。
板厚制御の内容を具体的に説明する。第2,第3スタン
ド#2,#3間に設けた板厚検出装置SE3 の検出値を、
第3スタンド#3の直下までトラッキングして第3スタ
ンド#3の入側板厚を求め、これと予め定めている第3
スタンドの入側板厚目標値との板厚偏差に基づいて板厚
制御装置23にて圧下位置制御装置13を制御し、板厚偏差
を解消するよう板厚制御を行い、第3スタンド#3の入
側板厚偏差が第3スタンドの出側板厚に影響を与えない
ようにする。
よる制御がもたらす第2,第3スタンド#2,#3間の
張力変動が第2スタンド#2の出側板厚に与える板厚変
動量を算出してこれを解消すべく第2スタンド#2の圧
下位置制御装置12も制御する。
いるタンデムミルの板厚制御方法は図9に示す如くであ
る。図9は従来のタンデムミルによる板厚制御方法の実
施状態を示す模式図である。図9において#1〜#5は
第1〜第5スタンド、11,12〜15は各スタンド#1〜#
5毎に設けられた圧下位置制御装置、21,22 〜25は同じ
く板厚制御装置、31, 32〜35は同じロール速度制御装
置、SE13〜SE6 は各スタンド#1〜#5の間及びタンデ
ムミルの入側,出側に配置された板厚検出装置、Sは被
圧延材たるストリップを示している。なお、各板厚制御
装置21〜25は夫々低周波フィルタ21a 〜25a 、高周波フ
ィルタ21b 〜25b を備えている。
えば第3スタンド#3の前後における板厚制御の内容を
説明する。第2スタンド#2の板厚検出装置SE3 の検出
値を第3スタンド#3の直下までトラッキングして第3
スタンド#3入側板厚を求め、これと予め定めている第
3スタンドの入側板厚目標値との板厚偏差を求め、この
板厚偏差を高周波数フィルタ23b に通した後、第3スタ
ンド#3の圧下位置制御装置13に入力してこれを制御す
ることにより、第3スタンド#3の入側板厚偏差におけ
る高周波数成分が第3スタンド#3の出側板厚に影響し
ないようにする。更に第3スタンド#3の入側板厚偏差
を低周波数フィルタ23a に通した後、これに基づき当該
スタンドよりも上流側のスタンド、即ち第1, 第2スタ
ンド#1,#2のロール速度制御装置31,32を同時に制
御することにより、第3スタンド#3の入側板厚偏差の
低周波数成分が第3スタンド#3の出側に影響しないよ
うにする。
術では、いずれも圧下位置制御装置11〜15を板厚制御の
主アクチュエータとして用い、全スタンドの板厚制御を
実現しようとしているため充分な制御効果が得られず、
また制御系が非常に複雑になるという共通の問題があっ
た。
れている方法についてみれば、第3スタンド#3での板
厚制御のために第3スタンド#3の圧下位置を制御する
と同時にこの制御によってもたらされる第2スタンド#
2と第3スタンド#3との間における張力変動が第2ス
タンド#2の出側板厚へ与える影響を防止するため、第
2スタンド#2の圧下位置も制御する。ところが現実に
は、このような制御動作は第1スタンド#1と第2スタ
ンド#2との間の張力変動も発生させ、第1スタンド#
1の出側板厚の変動を誘起する。
2,第3スタンド#3等後段スタンドの板厚変動につな
がることとなる。勿論この変動は第3スタンド#3の入
側板厚変動として再度検出され、同じ手順で制御される
が、このような操作は結局最初に発生した板厚変動を制
御しきれずに別の形に振り替えたにすぎないことにな
る。従って圧延条件によっては第3スタンド#3の入側
での板厚変動がこの板厚制御によって逆に助長されると
いう重大な結果をもたらす虞れがあった。
時には、図8に点線で示す如く第1スタンド#1も同時
に制御することも考えられるが、制御が複雑になる上、
複数スタンド夫々に対する制御量の決定が難かしい。例
えば第5スタンド#5を例にとると板厚制御において
は、5スタンド全ての圧下位置制御量を張力,圧下位置
の影響係数を用いて順次的に計算しなければならず、実
用上の障害は大きい。このような不都合は主に圧下位置
のみを用いて張力の影響を含めて各スタンドの板厚を制
御しようとするために生じる問題である。
いる方法では、圧下位置制御が板厚に有効に作用する周
波数領域は高周波数領域に限られるが、実際の圧延にお
ける周波数範囲は圧延速度に依存する。即ち圧延速度が
高くなると圧下位置制御が板厚制御に有効な周波数領域
も高くなり、低速時に有効であった制御出力成分が増速
と共に張力変動を誘起して板厚制御効果をもたなくなっ
てくる。逆にロール速度制御が板厚に有効に作用する周
波数領域は低周波数領域に限られるが、実際の圧延にお
ける周波数範囲も圧延速度に依存する。即ち圧延速度が
低くなるとロール速度制御が板厚制御に有効な周波数領
域も低くなり、高速時に有効であった制御出力成分が減
速と共に張力変動を誘起して板厚制御効果をもたなくな
ってくる。
タ, 低周波数フィルタによるカットオフ周波数を圧延速
度によって切り替えることが必要になる。しかし周波数
領域が広範囲に及ぶため非常に高速の処理が要求され、
複雑な信号処理が必要となり、設備コストも高くなると
いう問題があった。本発明はかかる事情に鑑みなされた
ものであって、その目的とするところは簡単で安価な設
備を用いて高精度の板厚制御を可能としたタンデムミル
の板厚制御方法を提供するにある。
ルの板厚制御方法は、複数の圧延スタンドを備え、少な
くとも1以上の圧延スタンドに圧下位置制御装置,板厚
制御装置,ロール速度制御装置を備え、またスタンド間
に板厚検出装置を備えたタンデムミルにおいて、前記板
厚検出装置の出力に比例積分演算を施し、該演算結果に
従って前記板厚制御装置で制御出力量を演算し、該制御
出力量に、圧延条件によって定まるパラメータを乗じた
値に従って前記板厚検出装置よりも上流側に位置するス
タンドの圧下位置制御装置を動作させると同時に、前記
制御出力量に、圧延条件によって定まるパラメータを乗
じた値に従って前記スタンドより上流側に位置する全ス
タンド又は前記スタンドを含み、それよりも下流側の全
スタンドのロール速度制御装置を動作させることを特徴
とする。
がその下流側スタンドに到達するまでの時間遅れ演算を
施し、また比例積分演算を施して制御出力量を求め、こ
の制御出力量に圧延条件によって定まるパラメータを乗
じた値に従って下流側又は上流側に位置する圧下位置制
御装置,ロール速度制御装置を動作させることで、アク
チュエータの板厚制御の周波数特性の如何にかかわら
ず、高精度の板厚制御が可能となる。
明する。上記のような従来技術の問題点は、圧下位置制
御装置の応答速度に比べ、ロール速度制御装置の応答速
度が遅いことがタンデムミルの板厚制御特性を左右して
いると判断し、板厚制御のアクチュエータとして圧下位
置制御装置のみを用い、またロール速度制御装置を低周
波数専用として限定使用していることにある。
り返し、詳細な解析を実施した結果、タンデムミル板厚
制御特性について次のような知見を得た。図1は5スタ
ンドの冷延タンデムミルにて、板幅600mm の低炭素鋼の
ストリップを圧延し、第4スタンド#4の圧下位置を、
正弦波状に所定の振幅で様々な周波数で変動させたとき
の第4スタンド#4の出側板厚の変動幅を測定した結果
を示すグラフである。図2は同じく#1〜#3スタンド
のロール速度をサクセシブに(同じ比率だけ同時に)所
定の振幅で様々な周波数で動かしたときの#4スタンド
出側板厚の変動幅を測定した結果を示すグラフである。
図1, 図2共に横軸に周波数,縦軸に最大の板厚変動幅
を基準とした板厚変動幅を対数スケールで、即ち板厚変
化の振幅ゲインdBをとって表示している。なおこの測
定には圧下位置制御装置,ロール速度制御装置とも高応
答の装置を用い、図1,図2において10Hzまでの周波数
範囲では圧下位置制御装置, ロール速度制御装置それ自
体の動特性の影響は全くなく、タンデムミル自体の特性
を示している。このときの測定条件を表1に示す。
は板厚制御のアクチュエータとしての効果を有するが、
周波数が低くなるに従って効果が小さくなっている。一
方図2から明らかな如くロール速度の板厚制御効果は周
波数が高くなるに従って小さくなり、1Hz付近では極小
になる。即ちこのことから圧下位置とロール速度の板厚
制御効果は周波数特性の観点からは略相互補完関係にあ
ることが解る。
であって圧延速度を1/2 として実施した結果を示す。図
3から明らかなように図1に示す特性がそのまま左側、
即ち低周波数側にシフトした特性を示し、制御効果をも
つ周波数領域は圧延速度にも依存していることが解る。
なおこの特性は圧下位置,ロール速度の制御装置の動特
性とは無関係でタンデムミルの本質的な特性である。
位置をステップ状に変更したときの第5スタンド#5出
側板厚の挙動、第1〜第3スタンド#1〜#3のサクセ
シブロール速度をステップ状に変更したときの第5スタ
ンド#5の出側板厚の挙動夫々を測定した。その結果を
図4(a),(b) に示す。図4(a),図4(b) はいずれも横軸
に時間 (秒) を、また縦軸に板厚偏差をとって示してあ
る。図4(a) に示す圧下位置の板厚制御特性は一旦逆方
向に動いてから目標値側に動き、最終的には元の板厚に
戻るという特徴的な高周波特性を示す。また図4(b) に
示すロール速度の板厚制御特性は段階的に少しずつ効果
が表れる典型的な低周波特性を示している。図4(a),図
4(b) からも圧下位置とロール速度との板厚制御特性の
相互補完関係が読み取れる。
〜第3スタンド#1〜#3のサクセシブロール速度を同
時にステップ状に変更したときの第5スタンド#5の出
側板厚の挙動を図5に示す。図5は横軸に時間(秒)
を、また縦軸に板厚偏差をとって示している。図5から
明らかな如く圧下位置とロール速度とを適当な配分で同
時に操作すれば指令通りに板厚が変化する略理想に近い
板厚制御特性が得られることが解る。
具体的に説明する。 (実施例1)図6は本発明に係るタンデムミルの板厚制
御方法を5スタンド冷延タンデムミルに適用した構成を
示す模式図である。図中#1〜#5は第1〜第5スタン
ド、11〜15は圧下位置制御装置、41〜45はフィードフォ
ワード板厚制御装置、31〜35はロール速度制御装置、SE
1 〜SE6 は板厚検出装置、Sは被圧延材たるストリップ
を夫々示している。
厚はフィードフォワード板厚制御装置41〜45に入力され
る。フィードフォワード板厚制御装置41〜45は検出した
板厚と予め入力されている目標板厚とを比較して板厚偏
差を求めると共に、板厚検出装置SE1 〜SE5 で検出した
ストリップS上の検出点が板厚検出装置SE1 〜SE5 の直
ぐ下流側に位置するスタンドに到達するまでの時間遅れ
演算を施した後、当該スタンドでの圧下位置制御出力
量、並びに当該スタンドにより上流側各スタンドでのロ
ール速度制御出力量を演算し、圧下位置制御出力量は圧
下位置制御装置11〜15へ、またロール速度制御出力量は
当該スタンドよりも上流側 (又は当該スタンドを含む下
流側のスタンド) のロール速度制御装置31〜35へ夫々出
力する。
はフィードフォワード板厚制御装置41へ入力される。フ
ィードフォワード板厚制御装置41は入力された検出値に
板厚検出装置SE1 によるストリップS上の検出点が第1
スタンド#1直下に達する迄の時間遅れ演算を施して第
1スタンド#1の入側板厚を求め、これと予め定めてあ
る第1スタンド#1の入側板厚目標値H1 とから第1ス
タンドの入側板厚偏差ΔH 1 を求めた後、下記(1) 式に
従って第1スタンド#1での圧下位置制御出力量ΔS1
を求める。
制御装置11へ出力し、圧下位置を制御する。また板厚検
出装置SE2 にて検出した板厚はフィードフォワード板厚
制御装置42へ入力される。該フィードフォワード板厚制
御装置42は前記板厚検出装置SE2 出力に、ストリップS
上の検出点が第2スタンド#2直下に達する迄の時間遅
れ演算を施して第2スタンド#2の入側板厚を求め、こ
れと予め定めてある第2スタンド#2の入側板厚目標値
H2 とに基づき第2スタンド#2の入側板厚偏差ΔH2
を求め、下記(2) 式に従って第2スタンド#2での圧下
位置制御量ΔS 2 を演算する。
ド#1でのロール速度制御出力量ΔV1 /V1 を演算す
る。
2 として+の偏差(入側板厚目標値より厚い)が発生し
た場合、(2) 式に従って第2スタンド#2での圧下位置
はロールギャップを閉方向に修正することにより入側板
厚偏差ΔH2 の影響が第2スタンド#2の出側板厚に表
れることを防止できる。同時に(3) 式に従い第1スタン
ド#1のロール速度を減速方向に修正するため、入側板
厚偏差ΔH2 の増加に伴う第2スタンド#2の入側板速
度の変化(減速)に起因する第1, 第2スタンド#1,
#2間の張力変動を略完全に防ぐことが出来、しかも他
に新たな板厚変動が発生する要因はない。
ォワード板厚制御装置43へ入力され、該フィードフォワ
ード板厚制御装置43はこの出力に、ストリップS上の検
出点が第3スタンド#3直下に達する迄の時間遅れ演算
を施した後、これと予め定めてある第3スタンド#3の
入側板厚目標値とから板厚偏差を求め、(2) 式同様の式
に従って第3スタンド#3での圧下位置制御量ΔS3 を
求め、また(3) 式同様の式に従って第1, 第2スタンド
#1,#2でのロール速度制御量ΔV1 /V1,ΔV2
/V2 を夫々演算し、ΔS3 を圧下位置制御装置13へ、
またΔV1 /V 1 をロール速度制御装置31へ、更にΔV
2 /V2 をロール速度制御装置32へ夫々出力する。
ードフォワード板厚制御装置45へ入力され、該フィード
フォワード板厚制御装置45はこの出力に、ストリップS
上の検出点が第5スタンド#5直下に達する迄の時間遅
れ演算を施した後、これと予め定めてある第5スタンド
の入側板厚目標値とから入側板厚偏差を求め、(2) 式と
同様の式に従って第5スタンド#5での圧下位置制御量
ΔS5 を求め、また(3) 式と同様の式に従って第1〜第
4スタンド#1〜#4夫々でのロール速度制御量ΔV1
/V1 〜ΔV4 /V4 を夫々演算し、ΔS5 を圧下位置
制御装置15へ、また各ΔV1 /V1 〜ΔV4 /V4 を各
ロール速度制御装置31〜34へ出力する。
に下流側スタンド位置までの移動時間遅れ演算を施し、
該演算結果に従って制御出力量を演算し、該制御出力量
に基づいて板厚検出装置の下流側スタンドの圧下位置制
御装置を制御すると同時に、前記制御出力量に基づいて
前記スタンドより上流側に位置する全スタンドのロール
速度制御装置を制御する。ロール速度制御装置は前記ス
タンドを含むこれよりも下流側に位置する全スタンドの
ロール速度を制御することとしてもよい。このような板
厚制御によって図5に示したような略理想に近い板厚制
御特性が実現できる。なお第1スタンド#1のロール速
度修正量を、同じ修正量を符号を反転して第2〜第5ス
タンド#2〜#5にサクセシブに入力しても効果は同じ
である。
を示す模式図である。この実施例2では各スタンド#1
〜#5毎にフィードフォワード板厚制御装置41〜45に代
えてフィードバック板厚制御装置51〜55を設け、板厚検
出装置SE1 〜SE5 のうち板厚検出装置SE2〜SE5 は夫々
その検出値をこれよりも上流側に位置する直前のフィー
ドバックの板厚制御装置51〜55へ出力するようになって
いる。各フィードバック板厚制御装置51〜55は入力され
た各スタンド#1〜#5出側板厚と予め記憶してある第
1〜第5スタンド#1〜#5夫々の出側板厚目標値との
板厚偏差を求め、夫々の板厚偏差に比例積分演算を施し
た後、夫々のスタンドでの圧下位置制御出力量、並びに
当該スタンドよりも上流側各スタンドでのロール速度制
御出力量を演算し、圧下位置制御出力量は圧下位置制御
装置11〜15へ、またロール速度制御出力量は当該スタン
ドよりも上流側のロール速度制御装置31〜35へ出力す
る。
た板厚はその直ぐ上流側のスタンドである第2スタンド
#2のフィードバック板厚制御装置51へ入力される。該
フィードバック板厚制御装置52は第2スタンド#2出側
の板厚偏差を求め、これに比例積分演算を施した後、下
記(4) 式に従って第2スタンド#2での圧下位置制御量
ΔS2 を求める。
ド#1でのロール速度の制御量ΔV 1 /V1 を夫々演算
する。
フィードバック板厚制御装置53へ入力され、該フィード
バック板厚制御装置53にて第3スタンド#3出側の板厚
偏差を求め、これに比例積分演算を施した後、(4) 式類
似の式に従って第3スタンド#3での圧下位置制御量Δ
S3 を求め、また(5) 式類似の式に従って第1, 第2ス
タンド#1,#2でのロール速度制御量ΔV1 /V1 ,
ΔV2 /V2 を夫々演算し、ΔS3 を圧下位置制御装置
13へ、またΔV1 /V1 をロール速度制御装置31へ、更
にΔV2 /V2 をロール速度制御装置32へ夫々出力す
る。
した板厚はフィードバック板厚制御装置55へ入力され、
該フィードバック板厚制御装置55にて第5スタンド#5
出側の板厚偏差を求め、この板厚偏差に比例積分演算を
施した後、(4) 式類似の式に従って第5スタンド#5で
の圧下位置制御量ΔS5 を求め、また(5) 式類似の式に
従って第1〜第4スタンド#1〜#4夫々でのロール速
度制御量ΔV1 /V1〜ΔV4 /V4 を夫々演算し、圧
下位置制御量ΔS5 を圧下位置制御装置15へ、また各ロ
ール速度制御量ΔV1 /V1 〜ΔV4 /V4 を各ロール
速度制御装置31〜34へ出力する。
各フィードバック板厚制御装置51〜55にて比例積分演算
を施し、該演算結果に従って制御出力量を演算し、該制
御出力量に基づいて板厚検出装置よりも上流側に位置す
るスタンドの圧下位置制御装置を制御すると同時に、前
記制御出力量に基づいて前記スタンドよりも上流側に位
置する全スタンドのロール速度制御装置を制御する。勿
論逆に当該スタンドを含み、これよりも下流側の全スタ
ンドのロール速度制御装置を制御することとしてもよ
い。
を、同じ修正量を符号を反転して第2〜第5スタンド#
2〜#5にサクセシブに入力しても効果は同じである。
また実施例1,2の板厚検出装置11〜15については通常
X線板厚計を用いるが、これに代えて板速計を用いて求
めたマスフロー板厚、或いは圧延荷重を用いて求めたゲ
ージメータ板厚をそのまま用いてもよい。
分演算を施し、この演算結果から圧下位置制御装置、ロ
ール速度制御装置の制御出力量を求め、これに圧延条件
によって定まるパラメータを乗じた値に従って上流側の
圧下位置制御装置を動作させると同時に、圧延条件によ
って定まるパラメータを乗じた値に従って上流側又は下
流側の全スタンドのロール速度制御装置を動作させるこ
ととしたから、圧延スタンドの入側板厚偏差が圧延スタ
ンドの出側板厚に与える影響を除去出来ると共に、スタ
ンド間張力変動をも防止し得て高精度の板厚制御が可能
となる。
る。
る。
る。
る。
る。
施装置をその制御系と共に示す模式図である。
ある。
図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 複数の圧延スタンドを備え、少なくとも
1以上の圧延スタンドに圧下位置制御装置,板厚制御装
置,ロール速度制御装置を備え、またスタンド間に板厚
検出装置を備えたタンデムミルにおいて、 前記板厚検出装置の出力に比例積分演算を施し、該演算
結果に従って前記板厚制御装置で制御出力量を演算し、
該制御出力量に、圧延条件によって定まるパラメータを
乗じた値に従って前記板厚検出装置よりも上流側に位置
するスタンドの圧下位置制御装置を動作させると同時
に、前記制御出力量に、圧延条件によって定まるパラメ
ータを乗じた値に従って前記スタンドより上流側に位置
する全スタンド又は前記スタンドを含み、それよりも下
流側の全スタンドのロール速度制御装置を動作させるこ
とを特徴とするタンデムミルの板厚制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4328214A JP2797872B2 (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | タンデムミルの板厚制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP4328214A JP2797872B2 (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | タンデムミルの板厚制御方法 |
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JPH06170429A JPH06170429A (ja) | 1994-06-21 |
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Family
ID=18207730
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JP4328214A Expired - Lifetime JP2797872B2 (ja) | 1992-12-08 | 1992-12-08 | タンデムミルの板厚制御方法 |
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Country | Link |
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DE102010014350B9 (de) * | 2009-04-10 | 2013-03-14 | Hitachi, Ltd. | Walzstraße, Walzvorrichtung und Steuerverfahren dafür |
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