JP3085212B2 - タンデム圧延機における圧延材の蛇行防止方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の圧延スタン
ドからなるタンデム圧延機において、被圧延材の蛇行に
よる絞り込み破断を防止するための圧延材の蛇行防止方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に板材のタンデム圧延においては、
しばしば圧延機および被圧延材の作業側と駆動側におけ
る種々の非対称に起因して、被圧延材に蛇行現象が発生
することがある。例えば、圧延材に板ウエッジがある場
合は、板厚の厚い側で圧下率が大きくなり、板は圧下率
の小さい側へ蛇行する。この蛇行の程度が大きい場合に
は、被圧延材がサイドガイドに接触し、圧延トラブルの
原因となる。

【０００３】連続圧延機における圧延材の蛇行防止は、
圧延機ハウジングやサイドガイドへの突掛け等によるミ
スロールの防止、絞り込みによって発生するロール疵に
よるロール損傷、ロール替え時間損失の防止、あるいは
後工程におけるトリミングトラブルや製品歩留低下の防
止等の観点から重要な技術である。

【０００４】連続圧延機における圧延材の蛇行防止技術
としては、従来から種々の方法が知られている。例え
ば、圧延材の蛇行による圧延機左右の荷重差を検出し、
その荷重差に応じて左右のロールギャップを制御する方
法（特公昭６３−３２５２５号公報）、圧延機入側およ
び／または出側に設けた圧延材の蛇行検出手段と、圧延
機におけるロールギャップの制御方向が蛇行検出手段に
より検出された圧延材蛇行方向と矛盾しない場合には、
圧延機への制御出力を「入」とする一方、圧延機におけ
るロールギャップの制御方向が蛇行検出手段により検出
された圧延材蛇行方向と矛盾する場合には、圧延機への
制御出力を「切」とする論理スイッチを設けた装置（特
開平４−２６６４１４号公報）、複数の圧延スタンドか
らなるタンデム圧延機の各圧延スタンドについて、当該
圧延スタンドの前段の圧延スタンドにおけるレベリング
操作量を記憶し、記憶した該レベリング操作量に基づい
て、前記前段圧延スタンド出側の板ウエッジ変化量を求
め、該板ウエッジ変化量に基づいて、当該圧延スタンド
での蛇行発生方向を推定してから、当該圧延スタンドで
の蛇行を修正し得るレベリング補正量を求め、該レベリ
ング補正量を蛇行制御によるレベリング操作量に加算す
る方法（特開平４−３０００１０号公報）が提案されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記特公昭６３−３２
５２５号公報に開示の方法は、入側板厚にウエッジがあ
った場合、板厚の厚い側の荷重が高くなると同時に、圧
延材は板厚の薄い側へ蛇行しようとするにも拘わらず、
制御としては荷重の高い板厚の厚い側のロールギャップ
を締め込むべく作用するため、制御としては誤動作を生
じることとなり、かえって蛇行を助長する結果となる。

【０００６】また、特開平４−２６６４１４号公報、特
開平４−３０００１０号公報に開示の方法は、当該圧延
スタンドの圧延直後の蛇行量を修正すべくレベリング量
を変更するものであり、板ウエッジ部では蛇行修正が不
十分になると共に、前段の圧延スタンドのフィードフォ
ワードの場合、そのタイミングに関して制御系が検出し
た信号（例えば、圧延材速度やミル先後進率など）が実
圧延材の移動タイミングと必ずしも一致するとの保証が
なく、蛇行を助長する場合があり、かつ、後段へこれら
の制御誤差の履歴が引き継がれて行くという問題があ
る。しかも、蛇行修正量には、各圧延スタンドで制御オ
フセットが生じ、偏差の過大なスタンドではレベリング
量を制限しなければ、異常な片圧下によって圧延材の形
状を悪化させたり、板エッジ部に割れが生じるなどして
板破断を誘発することがある。いずれにしても、従来の
方法では、下流側スタンドほど蛇行修正が不十分とな
り、絞り込みにより板破断に至ることも少なくない。

【０００７】本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解
消し、各圧延スタンドの蛇行修正を各圧延スタンド単独
でなく、最も蛇行量の大きい部位、通常は圧延機出側に
おいて安定通板可能となるように、各圧延スタンドのレ
ベリング量と圧延機入側の圧延材中心位置を修正するこ
とによって、絞り込みによる板破断を防止できるタンデ
ム圧延機における圧延材の蛇行防止方法を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の圧延材の蛇行防
止方法は、入側に中心位置制御装置が設けられた複数の
圧延スタンドからなるタンデム圧延機における圧延材の
蛇行防止方法において、圧延機入側および任意のスタン
ド出側で圧延材の蛇行量を検出し、該検出した各蛇行量
に基づいて前記中心位置制御装置の板中心目標値と各ス
タンドの圧下レベリング設定値に対して蛇行を修正し得
る補正量を求め、該補正量を前記中心位置制御装置の板
中心目標値および各スタンドの圧下レベリング設定値に
加算することとしている。このように、圧延機入側およ
び任意のスタンド出側で圧延材の蛇行量を検出し、該検
出した各蛇行量に基づいて中心位置制御装置の板中心目
標値と各スタンドの圧下レベリング設定値に対して蛇行
を修正し得る補正量を求め、該補正量を前記板中心位置
制御装置の板中心目標値および各スタンドの圧下レベリ
ング設定値に加算することによって、スタンド出側の蛇
行が修正され、圧延材の蛇行に起因する絞り込みによる
板破断を防止することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明において圧延機入側の中心
位置制御装置は、一般的に用いられているもので、エッ
ジ検出器を被圧延材の幅方向両側に設置し、被圧延材の
幅方向中心位置を検出し、ミルセンターとの偏差を求め
てセンタリングローラ位置を自動制御し、被圧延材の幅
方向中心位置を一定に保つものであればよい。

【００１０】本発明において圧延機入側および任意のス
タンド出側における被圧延材の蛇行量検出は、被圧延材
の両エッジ位置に、リミットスイッチ式、投受光式、放
射光式、電磁式、マイクロ波式等の端面位置検出器から
なる蛇行量検出器を設置し、両端面位置から被圧延材の
中心位置を演算してミルセンターとの偏差を求めること
により検出することができる。

【００１１】本発明のタンデム圧延機における蛇行制御
方法は、例えば、タンデム圧延機下流の最終段スタンド
出側で生じる被圧延材の蛇行量を検出し、最終段スタン
ドの圧下レベリング量が被圧延材の形状（平坦度）、割
れなどの品質悪化を招かないよう、予め設定された範囲
内に収束するように、タンデム圧延機入側の被圧延材の
蛇行量が予め設定された安定通板域内に収まる範囲で、
タンデム圧延機入側の中心位置制御装置の板中心目標値
を前記最終段スタンド出側の蛇行方向と逆方向に修正さ
せる。この場合の修正量を決定する制御ゲインは、各段
スタンド速度（圧下率）を考慮するものとする。さら
に、制御ゲインには、被圧延材の表面粗さや材質による
蛇行特性（蛇行のし易さまたは蛇行修正のし易さ）を考
慮してもよい。

【００１２】また、本発明においては、同時に各段スタ
ンドの作業側および駆動側のレベリング設定値を、その
適正使用範囲内で、かつ、蛇行の許容量のあるスタンド
から変更し、前記最終段スタンド出側の蛇行を修正する
ように作用させる。すなわち、本発明においては、最終
段スタンド出側の被圧延材の蛇行を修正するように、圧
延機入側の板中心目標値の修正と各段スタンドの作業側
および駆動側のレベリング設定値とを変更することによ
って、従来の下流側スタンドほど蛇行修正が不十分とな
り、絞り込みにより板破断に至るという問題を解決する
ことができる。なお、圧延機入側の中心位置制御装置の
板中心目標値や各段スタンドの作業側および駆動側のレ
ベリング量の補正の配分やゲインについては、圧延機お
よび圧延条件によって最適となるよう、予め過去の実績
等に基づいて決定してある。

【００１３】さらに、本発明の方法によれば、ミル内に
蛇行検出器が設置されていない場合であっても、ミル内
で絞り込み破断が生じる前に、出側の被圧延材の蛇行が
修正されるように、中心位置制御装置の板中心目標値の
変更や各段スタンドの作業側および駆動側のレベリング
設定値を適正使用範囲内で変更することによって、絞り
込みによる板破断を防止することができる。

【００１４】

【実施例】

実施例１ 以下に本発明の詳細を実施の一例を示す図１ないし図３
に基づいて説明する。図１は、本発明の蛇行制御機構の
一例を示す系統図、図２は蛇行修正演算部の一例を示す
制御ブロック図、図３は蛇行修正演算部の他の一例を示
す制御ブロック図である。

【００１５】図１において、１はタンデム圧延機の第１
段スタンド、２は同じく第２段スタンド、３は最終段ス
タンドで、圧延材４は図の左から右に移動しながら加工
される。５は最終段スタンド３の出側に設置した蛇行検
出器、６は第１段スタンド１の入側に設置した蛇行検出
器で、蛇行検出器５、６で検出された圧延材４の蛇行方
向と蛇行量は、蛇行修正演算部７に入力される。８はタ
ンデム圧延機の前段に設けた中心位置制御装置で、圧延
材４の幅方向中心位置を検出し、ミルセンターとの偏差
を求めてセンタリングローラ９の位置を自動調節し、圧
延材４の幅方向中心位置がミルセンターに合致するよう
制御する。

【００１６】１０は第１段スタンド１の圧下レベリング
設定器、１１は第２段スタンド２の圧下レベリング設定
器、１２は最終段スタンド３の圧下レベリング設定器
で、各圧下レベリング設定器１０、１１、１２は、各段
スタンド１、２、３の図示しないロードセルから入力さ
れる作業側および駆動側の圧延荷重と、上位のコンピー
タから入力される板厚に基づいて、各段スタンド１、
２、３の作業側および駆動側のレベリング設定値１３、
１４、１５を演算すると共に、各段スタンド１、２、３
のレベリング設定値１３、１４、１５を蛇行修正演算部
７に出力する。１６、１７、１８は各段スタンド１、
２、３のレベリング制御器で、各圧下レベリング設定器
１０、１１、１２から入力される各段スタンド１、２、
３の作業側および駆動側のレベリング設定値に基づい
て、図示しない圧下機構を操作して各段スタンド１、
２、３の作業側および駆動側の圧下量の差として演算し
たレベリング量がレベリング設定値と一致するように調
整する。また、蛇行修正演算部７には、中心位置制御装
置８から圧延材４の中心目標値が入力される。

【００１７】蛇行修正演算部７は、図２に示すとおり、
蛇行検出器５から入力される圧延材４の蛇行量５ａと記
憶部２１に記憶した予め設定した設定値２１ａとを比較
器２２で比較し、その偏差が一定値以上、例えば、±１
０ｍｍ以上に達すると、最終段スタンド３の圧下レベリ
ング設定器１２から入力されるレベリング設定値１５と
記憶部２３に記憶した予め設定したレベリング量の設定
許容量２３ａとを比較器２４で比較し、レベリング設定
値１４がレベリング量の設定許容量２３ａを超え、か
つ、蛇行検出器６から入力される圧延材４の蛇行量６ａ
と記憶部２５に記憶した予め設定した中心位置制御装置
の制御許容範囲２５ａとを比較器２６で比較し、圧延材
４の蛇行量６ａが制御許容範囲２５ａ以内である場合
は、演算部２７で圧延材４の板中心目標値の変更量を演
算し、中心位置制御装置８に設定変更量２７ａを出力す
る。中心位置制御装置８は、蛇行修正演算部７から設定
変更量２７ａが入力されると、板中心目標値を修正して
センタリングローラ９を操作して圧延機出側の蛇行を修
正するよう構成されている。

【００１８】上記のとおり構成したことによって、最終
段スタンド３の出側で圧延材４が記憶部２１に記憶した
予め設定した設定値２１ａとの偏差が一定値以上、例え
ば、±１０ｍｍ以上に達すると、蛇行修正演算部７は、
最終段スタンド３の圧下レベリング設定器１２から入力
されるレベリング設定値１５と記憶部２３に記憶した予
め設定したレベリング量の設定許容量２３ａとを比較器
２４で比較し、レベリング設定値１４がレベリング量の
設定許容量２３ａを超え、かつ、蛇行検出器６から入力
される圧延材４の蛇行量６ａと記憶部２５に記憶した予
め設定した中心位置制御装置の制御許容範囲２５ａとを
比較器２６で比較し、圧延材４の蛇行量６ａが制御許容
範囲２５ａ以内である場合は、演算部２７で圧延材４の
板中心目標値の変更量を演算し、中心位置制御装置８に
設定変更量２７ａを出力して板中心目標値を修正し、セ
ンタリングローラ９を介して圧延機出側の蛇行を修正す
る方向に圧延材４の板中心位置を移動させ、最終段スタ
ンド３出側における圧延材４の蛇行を修正する。

【００１９】また、蛇行修正演算部７としては、図３に
示すとおり、蛇行検出器５から入力される圧延材４の蛇
行量５ａと記憶部２１に記憶した予め設定した設定値２
１ａとを比較器２２で比較し、その偏差が一定値以上に
達すると、演算部２８で圧延材４の板中心目標値の変更
量を演算し、中心位置制御装置８に設定変更量２８ａを
出力して板中心目標値を修正し、センタリングローラ９
を介して圧延機出側の蛇行を修正する方向に圧延材４の
板中心位置を移動させ、最終段スタンド３出側における
圧延材４の蛇行を修正するよう構成することもできる。

【００２０】以上の説明においては、各段スタンド１、
２、３のレベリング量変更を省略したが、従来技術で説
明されているとおり、レベリング量変更によって当該ス
タンドの蛇行量が変化し、下流側へと移行する。その結
果、前記したのと同様に出側蛇行量を修正する効果があ
る。また、このレベリング量変更は、上記圧延機入側の
圧延材４の中心位置を変更するのと同時に実施すること
ができる。なお、この場合は、圧延機および圧延条件に
よって最適となるよう、圧延機入側の板中心位置制御装
置８による圧延材４の中心位置変更、各段スタンド１、
２、３のレベリング量変更の各ゲインを決めておけばよ
い。例えば、各段スタンド１、２、３のレベリングによ
る蛇行修正は、±５ｍｍ未満の小範囲とし、入側の板中
心位置変更による蛇行修正は、最も蛇行の大きい（±５
ｍｍ以上）スタンドの蛇行を修正するように制御範囲を
区分する方法もある。

【００２１】実施例２ ワークロールバレル長：１４４０ｍｍ、ワークロール
径：４５０ｍｍの５スタンドからなる４重式冷間タンデ
ムミルにおいて、母材板厚：２．３ｍｍ、製品板厚：
０．５ｍｍ、板幅：１２１５ｍｍの低炭素鋼冷延鋼帯
を、出側圧延速度：１２００ｍ／ｍｉｎで圧延するに際
し、第５スタンド出側の蛇行検出器で検出された蛇行量
と予め設定した設定値を比較し、その偏差が＋１０ｍｍ
となった時点で、ミル前段の中心位置制御装置の板中心
目標値を−１０ｍｍ変更して圧延した本発明法実施の場
合と、第５スタンド出側の蛇行検出器で検出された蛇行
量と予め設定した設定値を比較し、その偏差が＋１０ｍ
ｍとなった時点で、ミル前段の中心位置制御装置の板中
心目標値はそのままで、第５スタンドのレベリング量を
変更して蛇行量を修正した従来例の場合のそれぞれにつ
いて、最終スタンド出側の蛇行量、圧延機入側の蛇行
量、ミル前段の中心位置制御装置（ＣＰＣ）の板中心目
標値の経時変化を測定した。その結果を図４に本発明法
実施の場合を実線で、従来例の場合を一点鎖線で示す。

【００２２】図４（ａ）に示すとおり、第５スタンド出
側の蛇行量と予め設定した設定値との偏差が＋１０ｍｍ
となった時点で、図４（ｃ）に示すとおり、ミル前段の
中心位置制御装置の板中心目標値を−１０ｍｍ変更した
実線で示す本発明法実施の場合は、図４（ａ）に示すと
おり、ミル前段で板中心目標値を−１０ｍｍ変更したＡ
部の時点から１０秒後のＢ部で第５スタンド出側の蛇行
が修正され始め、１５秒後には第５スタンド出側の蛇行
量が予め設定した設定値に近い値に修正されている。

【００２３】これに対し、第５スタンド出側の蛇行検出
器で検出された蛇行量と予め設定した設定値を比較し、
その偏差が＋１０ｍｍとなった時点で、ミル前段の中心
位置制御装置の板中心目標値はそのままで、第５スタン
ドのレベリング量を変更して蛇行量を修正した一点鎖線
で示す従来例の場合は、第５スタンドのレベリング量変
更による蛇行量修正がままならず、第５スタンドのレベ
リング量変更から２４秒後に板の絞り込みが発生した。

【００２４】

【発明の効果】本発明の圧延材の蛇行防止方法は、圧延
機出側での蛇行検出量に基づいて、圧延機入側の中心位
置制御装置の板中心目標値の変更、各段スタンドのレベ
リング量変更を実施するので、圧延機出側の蛇行量が修
正され、その結果、絞り込みによる板破断を防止するこ
とができる。また、上記実施例においては、圧延機出側
での蛇行修正について説明したが、ミル内の蛇行につい
ても、各段スタンドに蛇行検出器を設置すれば、当該ス
タンドより上流のスタンドおよび中心位置制御装置にお
いて蛇行修正操作を行うことによって、同様に当該スタ
ンドの蛇行修正効果を得ることができる。すなわち、本
発明のタンデム圧延機内の蛇行修正手段は、当該スタン
ドのみのレベリング量修正のみでなく、上流スタンドの
レベリング量ならびに中心位置制御装置の板中心目標値
の変更によって実施することができるので、当該スタン
ドの異常な片圧下やエッジ割れ、形状悪化等の不具合を
防止し、安定した蛇行修正（板破断防止）機能を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蛇行制御機構の一例を示す系統図であ
る。

【図２】本発明の蛇行修正演算部の一例を示す制御ブロ
ック図である。

【図３】本発明の蛇行修正演算部の他の一例を示す制御
ブロック図である。

【図４】実施例２における蛇行制御実施時のタイミング
チャートで、（ａ）図は最終スタンド出側の蛇行量の設
定値との偏差、（ｂ）図は圧延機入側の蛇行量、（ｃ）
図は圧延機前段の中心位置制御装置（ＣＰＣ）の板中心
目標値を示す。

【符号の説明】

１ 第１段スタンド ２ 第２段スタンド ３ 最終段スタンド ４ 圧延材 ５、６ 蛇行検出器 ５ａ、６ａ 蛇行量 ７ 蛇行修正演算部 ８ 中心位置制御装置 ９ センタリングローラ １０、１１、１２ 圧下レベリング設定器 １３、１４、１５ レベリング設定値 １６、１７、１８ レベリング制御器 ２１、２３、２５ 記憶部 ２１ａ 設定値 ２２、２４、２６ 比較器 ２３ａ 設定許容量 ２５ａ 制御許容範囲 ２７、２８ 演算部 ２７ａ、２８ａ 設定変更量

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21B 37/68

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入側に中心位置制御装置が設けられた複
   数の圧延スタンドからなるタンデム圧延機における圧延
   材の蛇行防止方法において、圧延機入側および任意のス
   タンド出側で被圧延材の蛇行量を検出し、該検出した各
   蛇行量に基づいて前記中心位置制御装置の板中心目標値
   と各スタンドの圧下レベリング設定値に対して蛇行を修
   正し得る補正量を求め、該補正量を前記中心位置制御装
   置の板中心目標値および各スタンドの圧下レベリング設
   定値に加算することを特徴とするタンデム圧延機におけ
   る圧延材の蛇行防止方法。