JP3119977B2 - 自動板厚制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄鋼業冷間圧延機にお
ける自動板厚制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】熱延広幅帯鋼を常温で冷間圧延加工し薄
板を製造する冷間圧延機において、製品である薄板の板
厚を目標値に一致させ、かつ薄板全長にわたって板厚を
均一に保つため、狭義の自動板厚制御が適用されてい
る。ここで、狭義の自動板厚制御とは、張力制御等の他
の制御を含まないものをいい、広義の自動板厚制御と
は、張力制御等の他の制御を含むものをいう。

【０００３】そして、冷間圧延加工中に被圧延母材に作
用する張力を破断限界以内に保たなければ安定な操業に
ならないため、狭義の自動板厚制御とともに自動張力制
限制御も適用されているのが普通である。板厚と張力の
２つの制御目標値に対して、圧延機の作業ロールの回転
速度と作業ロールの間隙の２つの操作量を適当に調節す
ることで前記狭義の自動板厚制御と自動張力制限制御の
２つの制御を同時に実現することができる。

【０００４】図２に数機の圧延スタンドを直線上に配置
した従来の冷間圧延機の概形図を示す。図２において各
作業ロール１は各々電動機２で駆動されているが、この
電動機２は可変速制御装置３をもった電源から給電され
ており、自在に回転速度を調節できる構成になってい
る。また、各作業ロール１の間隙は、油圧あるいは電動
機で駆動される圧下装置４によって自在に間隙の開度を
調節できる構造になっている。

【０００５】狭義の自動板厚制御には、各作業ロール１
の回転速度を変え各圧延スタンド間の速度差を変えるこ
とによってマスフローを変化させ実現される速度による
狭義の自動板厚制御（以下、速度ＡＧＣと略す。）と、
作業ロール１の間隙を変えることでマスフローを変化さ
せ実現される圧下による狭義の自動板厚制御（以下、圧
下ＡＧＣと略す。）との２つの方式がある。

【０００６】一方、自動張力制限制御にも、各作業ロー
ル１の回転速度を変え、各圧延スタンド間の速度差を変
えることによってマスフローを変化させ実現される速度
による自動張力制限制御（以下、速度ＴＬＣと略す。）
と、作業ロール１の間隙を変えることでマスフローを変
化させ実現される圧下による自動張力制限制御（以下、
圧下ＴＬＣと略す。）との２つの方式がある。冷間圧延
加工の場合、狭義の自動板厚制御に速度ＡＧＣを適用
し、自動張力制限制御に不感帯を持った圧下ＴＬＣを適
用するのが一般的である。

【０００７】ところで、冷間圧延加工における圧延反力
は圧延スタンドのハウジング５などによって受けとめら
れるが、圧延機を構成するハウジング５などの機械要素
には機械的強度によって決まる圧延反力の上限値が存在
する。張力は作業ロール１と被圧延母材６との間の摩擦
係数の関数となるが、一般に摩擦係数は速度の低下とと
もに増大する傾向があるので、張力も速度低下とともに
増大する。そして、張力が被圧延母材６の破断限界を超
えないように圧下ＴＬＣが作業ロール１の間隙を張力が
増大しないように閉じる操作をする。この結果、自動張
力制限制御が実現されている状態では、圧延反力は圧延
速度が低下するほど増大することになる。

【０００８】圧延反力がハウジング５などの機械的強度
によって決まる上限値に達したとき、速度ＡＧＣと圧下
ＴＬＣを同時に満足させ得る限界となる。この速度ＡＧ
Ｃと圧下ＴＬＣが同時に満足された状態で、圧延反力が
ハウジング５などの機械的強度によって決まる上限値に
達したときの速度を制御限界速度と呼ぶ。この場合、圧
延反力は圧下ＴＬＣによって圧延速度の増大とともに減
少させられるので、制御限界速度以上で速度ＡＧＣを活
かしても、圧延反力がハウジング５などの機械的強度に
よって決まる上限値を超えることはない。

【０００９】そして、制御限界速度以下では、速度ＡＧ
Ｃと圧下ＴＬＣを同時に満足させることができなくなる
ので、被圧延母材６の破断を防止するため圧下ＴＬＣの
みを活かし、速度ＡＧＣを中断する。このため、板厚は
板厚目標値から外れて規格外れ部分となる。この規格外
れ部分は製品とははならず後工程で切断除去されるの
で、規格外れ部分の長さが短いほど、すなわち制御限界
速度が低いほど製品の歩留まりが良いことになる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、制御限界速度
は、熱延広幅帯鋼の原板板厚に対する製品薄板の板厚目
標値との比、板幅、冷間圧延加工に対する変形抵抗、作
業ロール１と被圧延母材６との摩擦係数などの多くの要
素によって決まるが、それらの要素の組み合わせが多い
ため、あらゆる冷間圧延加工に対する実績値が準備され
ていないのが通常である。

【００１１】したがって、現実的には類似した組み合わ
せの実績値を補完して予測値として用いるため、正確に
最低速の制御限界速度を予測することが難しくなる。そ
して、制御限界速度以下で速度ＡＧＣと圧下ＴＬＣを同
時に活かすと、圧延反力がハウジング５などの機械的強
度によって決まる上限値を超える危険性があり、従来は
前記予測値に安全余裕速度を加えて制御限界速度を求め
るのが普通であった。このため、最低速の制御限界速度
を与えることができず、規格外れ部分の長さが長くな
り、製品の歩留まりが悪くなるという問題があった。

【００１２】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、自動的に最低速の制御限界速度を得ることができ
る自動板厚制御方法を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するための手段として、圧延加工中の被圧延材の板厚
を目標値に一致させるための自動板厚制御を、圧延機の
作業ロールの回転速度制御により圧延スタンド間の速度
差を変化させることに基づき行い、圧延加工中の被圧延
材に対して作用する張力を破断限界以内に保つための自
動張力制限制御を、圧延機の作業ロールの回転速度制御
により圧延スタンド間の速度差を変化させること、又
は、圧延機の作業ロールの間隙を制御することに基づき
行い、圧延機を構成する機械要素に加わる圧延加工中の
圧延反力を作業ロールに加わる荷重として検出し、この
荷重が所定の上限値を超えないように抑制するための自
動荷重制御を、圧延機の作業ロールの間隙を制御するこ
とに基づき行い、更に、圧延加工中の前記作業ロールの
回転速度が、前記荷重が前記上限値に達したときの速度
である制御限界速度以下となった場合には、前記自動板
厚制御を中断する自動板厚制御方法において、前記作業
ロールの回転速度が前記制御限界速度を超えている場合
は、前記自動板厚制御と共に、前記自動張力制限制御を
前記圧延機の作業ロールの間隙を制御することに基づき
行い、前記作業ロールの回転速度が前記制御限界速度以
下となった場合は、前記自動板厚制御を中断し、前記自
動張力制限制御を前記圧延機の作業ロールの回転速度制
御により圧延スタンド間の速度差を変化させることに基
づき行うと共に、前記自動荷重制限制御を行い、しか
も、前記自動板厚制御の再開を、自動板厚制御中断中に
おける前記自動張力制限制御の操作量が所定目標値を中
心とする所定領域内に入った場合に行うこと、を特徴と
するものである。

【００１４】

【作用】作業ロールの回転速度が制御限界速度以下に低
下すると自動板厚制御を中断しなければならなくなる
が、この制御限界速度の値は、被圧延材料の種類やサイ
ズ等の各条件により種々異なっている。そして、通常は
安全余裕速度を加えるため、この制御限界速度は益々高
めに設定され、製品の歩留まりを悪化させていた。

【００１５】しかし、上記構成によれば、自動板厚制御
中断の直接的な原因である圧延反力に基いて制御限界速
度に達したか否かを判断しているので、自動板厚制御を
中断する時点を最も遅くすることができ、従って、製品
の歩留まりを向上させることができる。

【００１６】また、自動板厚制御を中断し、自動荷重制
限制御を行なっている間は、作業ロールの回転速度が上
昇しても圧延反力が減少しないため、圧延反力に基いて
自動板厚制御を再開することはできなくなる。

【００１７】そこで、上記構成では、自動張力制御の操
作量に基いて、自動板厚制御の再開時点を決定すること
としている。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図に基き説明する。
まず、本発明の原理を図２を用いて具体的に説明する。

【００１９】圧延反力の増大を阻止するには作業ロール
１の間隙を圧延反力が増大しないように開く操作をすれ
ばよく、これを自動的に調節させる制御を自動荷重制限
制御と呼ぶ。ところで、圧延反力は、ロードセルなどの
荷重検出手段７によって荷重として計測できるので、圧
延速度低下とともに増大する圧延反力がハウジング５な
どの機械的強度によって決まる上限値に達したという最
大荷重検出信号を荷重検出手段７から創り出し、これに
よって速度ＡＧＣを中断させることができる。

【００２０】そして、速度ＡＧＣを中断させることによ
って、作業ロール１の回転速度を自動張力制限制御のた
めの操作量として用いることができるので、最大荷重検
出信号で圧下ＴＬＣを速度ＴＬＣに切り換える。これに
より、利用可能となった作業ロール１の間隙を自動荷重
制限制御の操作量として用いることができる。

【００２１】しかし、自動荷重制限制御が適用されてい
る冷間圧延加工は、圧延速度が増大しても圧延反力は変
化しないから速度ＡＧＣを再開させる信号を荷重検出手
段７から創り出すことはできない。ところが、作業ロー
ル１と被圧延母材６との間の摩擦係数は圧延速度の増大
とともに減少するから、速度ＴＬＣの張力目標値と速度
ＴＬＣが活かされていない場合に発生するであろう張力
との差が縮小し、結果として、速度ＴＬＣの操作量が減
少する。そこで、最高速の圧延速度で板厚と張力の目標
値が満足させられた時に観測されるであろう予測圧延反
力を、自動荷重制限制御の荷重目標値として与えておけ
ば、速度ＴＬＣの操作量が目標値を中心とするある範囲
の中に入ったことを検出することにより、この目標値整
定検出信号で速度ＡＧＣを再開させることができる。

【００２２】このように、作業ロール１の回転速度と作
業ロール１の間隙との２つの操作量の調節では、板厚、
張力および荷重の３つの制御目標値を同時に満足させる
ことはできないことを考慮し、圧延速度が制御限界速度
を超えた領域では速度ＡＧＣと圧下ＴＬＣとを活かし、
一方、制御限界速度以下の領域では速度ＴＬＣと自動荷
重制限制御とを活かすことになる。

【００２３】そして、このような自動板厚制御方法によ
れば、最大荷重検出信号による狭義の自動板厚制御の中
断、あるいは目標値整定検出信号による狭義の自動板厚
制御の再開のための最低速の制御限界速度を自動的に与
えことができる。

【００２４】図１は、上記の自動板厚制御方法の実施に
用いる制御装置の構成を示すブロック図である。この図
において、可変速制御装置３をもった電源より給電され
た電動機２は速度目標設定器８から与えられた速度目標
値Ｖ＊に相当する回転数で回転している。

【００２５】速度ＡＧＣは、板厚目標設定器９によって
設定された板厚目標値ｈ＊と板厚検出手段１０によって
検出された板厚検出信号ｈとが突き合わされ、自動板厚
制御回路１１によって出力される板厚制御操作出力Ｖｇ
が保持回路１２を経由して可変速制御装置３の速度目標
値Ｖ＊に加算され、これが電動機２の回転速度を調節す
ることで実現される。

【００２６】自動張力制限制御の１つである速度ＴＬＣ
は、張力目標設定器１３によって設定された張力目標値
Ｔ＊と張力検出手段１４によって検出された張力検出信
号Ｔとが突き合わされ、自動張力制限制御回路１５によ
って出力される張力制御操作出力Ｖｔが保持回路１２Ａ
を経由して電動機２の可変速制御装置３の速度目標値Ｖ
＊に加算され、これが電動機２の回転速度を調節するこ
とが実現される。

【００２７】もう１つの自動張力制限制御である圧下Ｔ
ＬＣは、張力目標設定器１３によって設定された張力目
標値Ｔ＊と張力検出手段１４によって検出された張力検
出信号Ｔとが突き合わされ、自動張力制限制御回路１５
Ａによって出力される張力制御操作出力Ｓｔが保持回路
１２Ｂを経由して圧下装置４に与えられ、これが作業ロ
ール１の間隙を調節することで実現される。

【００２８】自動荷重制限制御は、荷重目標値Ｆ＊と荷
重検出手段７によって検出された荷重検出信号Ｆとが突
き合わされ、自動荷重制限制御回路１６によって出力さ
れる荷重制御操作出力Ｓｆが保持回路１２Ｃを経由して
圧下装置４に与えられ、これが自在に作業ロール１の間
隙を調節することで実現される。

【００２９】このとき、荷重目標値Ｆ＊は、最高速の圧
延速度で板厚と張力の目標値が満足させられたときに観
測されるであろう予測圧延反力を設定した荷重目標設定
器１７による荷重目標値Ｆ１＊と、ハウジング５などの
機械的強度によって決まる荷重上限値を設定した荷重目
標設定器１７Ａによる荷重目標値Ｆ２＊とのうちのいず
れかが信号切り替え回路１８によって切り替えられ出力
される構成になっている。

【００３０】また、比較器１９は、荷重検出信号Ｆがハ
ウジング５などの機械的強度によって決まる荷重上限値
以上で動作し、比較器１９Ａは、速度ＴＬＣの操作量Ｖ
ｔが目標値を中心とするある範囲の中に入ったことを検
出して動作する。

【００３１】速度ＡＧＣの操作出力Ｖｇは比較器１９が
動作したとき、保持回路１２によって比較器１９が動作
する直前の値に保持される。そして、速度ＴＬＣの操作
出力Ｖｔは比較器１９が不動作のとき、保持回路１２Ａ
によって比較器１９が不動作する直前の値に保持され
る。

【００３２】圧下ＴＬＣの操作出力Ｓｔは比較器１９Ａ
が動作したとき、保持回路１２Ｂによって比較器１９Ａ
が動作する直前の値に保持される。自動荷重制限制御の
操作出力Ｓｆは比較器１９Ａが不動作のとき、保持回路
１２Ｃによって比較器１９Ａが不動作する直前の値に保
持される。比較器１９Ｂは速度目標値Ｖ＊の変化方向を
弁別して、増速方向で動作し減速方向で不動作となる。
信号切り替え回路１８は比較器１９Ｂが動作したとき荷
重目標値Ｆ１＊を出力し、比較器１９Ｂが不動作のとき
荷重目標値Ｆ２＊を出力する。

【００３３】上述した図１の構成によれば、速度目標値
Ｖ＊すなわち圧延速度の変化方向が減速方向にあると
き、圧延速度低下とともに増大する圧延反力がハウジン
グ５などの機械的強度によって決まる上限値に達したこ
とを比較器１９によって検出し、この最大荷重検出信号
によって速度ＡＧＣを中断させることができる。

【００３４】そして、速度ＡＧＣを中断させることによ
って、作業ロール１の回転速度を速度ＴＬＣのための操
作量として用いることができるので、最大荷重検出信号
で圧下ＴＬＣを速度ＴＬＣに切り換え、これにより利用
可能となった作業ロール１の間隙を圧延反力が一定にな
るように調節させる操作量として用いることで自動荷重
制限制御を実現できる。

【００３５】また、圧延速度の変化方向が増速方向にあ
るとき、信号切り替え回路１８によって最高速の圧延速
度で板厚と張力の目標値が満足させられた時に観測され
るであろう予想圧延反力に等しい荷重目標値Ｆ１＊を自
動荷重制限制御の荷重目標値として与えれば、比較器１
９Ａで速度ＴＬＣの操作量が目標値を中心とするある範
囲の中に入ったことを検出することにより、この目標値
整定検出信号で速度ＡＧＣを再開させることができる。

【００３６】これによって、圧延速度が制御限界速度以
上の領域では速度ＡＧＣと圧下ＴＬＣを活かし、一方、
制御限界速度以下の領域では速度ＴＬＣと自動荷重制限
制御を活かす自動板厚制御方法が実現でき、狭義の自動
板厚制御の中断あるいは再開のための最低速の制御限界
速度を自動的に与えることができる。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、常に最
低速の制御限界速度で狭義の自動板厚制御の中断あるい
は再開を行うことができるので、前述した規格外れ部分
の長さを短くすることができ、製品の歩留まりを向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る自動板厚制御方法に用い
られる制御装置の構成を示すブロック図。

【図２】本発明の実施例及び従来例に係る冷間圧延機の
構成を示す説明図。

【符号の説明】

１ 作業ロール ２ 電動機 ３ 可変速制御装置 ４ 圧下装置 ５ ハウジング ６ 被圧延母材 ７ 荷重検出手段 ８ 速度目標設定器 ９ 板厚目標設定器 １０ 板厚検出手段 １１ 自動板厚制御回路 １２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ 保持回路 １３ 張力目標設定器 １４ 張力検出手段 １５ 速度による自動張力制限制御回路 １５Ａ 圧下による自動張力制限制御回路 １６ 自動荷重制限制御回路 １７，１７Ａ 荷重目標設定器 １８ 信号切り替え回路 １９，１９Ａ，１９Ｂ 比較器

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧延加工中の被圧延材の板厚を目標値に一
   致させるための自動板厚制御を、圧延機の作業ロールの
   回転速度制御により圧延スタンド間の速度差を変化させ
   ることに基づき行い、 圧延加工中の被圧延材に対して作用する張力を破断限界
   以内に保つための自動張力制限制御を、圧延機の作業ロ
   ールの回転速度制御により圧延スタンド間の速度差を変
   化させること、又は、圧延機の作業ロールの間隙を制御
   することに基づき行い、 圧延機を構成する機械要素に加わる圧延加工中の圧延反
   力を作業ロールに加わる荷重として検出し、この荷重が
   所定の上限値を超えないように抑制するための自動荷重
   制御を、圧延機の作業ロールの間隙を制御することに基
   づき行い、 更に、圧延加工中の前記作業ロールの回転速度が、前記
   荷重が前記上限値に達したときの速度である制御限界速
   度以下となった場合には、前記自動板厚制御を中断する
   自動板厚制御方法において、 前記作業ロールの回転速度が前記制御限界速度を超えて
   いる場合は、前記自動板厚制御と共に、前記自動張力制
   限制御を前記圧延機の作業ロールの間隙を制御すること
   に基づき行い、 前記作業ロールの回転速度が前記制御限界速度以下とな
   った場合は、前記自動板厚制御を中断し、前記自動張力
   制限制御を前記圧延機の作業ロールの回転速度制御によ
   り圧延スタンド間の速度差を変化させることに基づき行
   うと共に、前記自動荷重制限制御を行い、 しかも、前記自動板厚制御の再開を、自動板厚制御中断
   中における前記自動張力制限制御の操作量が所定目標値
   を中心とする所定領域内に入った場合に行うこと、 を特徴とする自動板厚制御方法。