JPH01122609A - 連続圧延機のスタンド間ループ及び板厚制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、連続圧延機のスタンド間ループ及び板厚制御
方法に係り、特に、２スタンド以上からなる熱間速続圧
延に用いるに好適な、ストリップの板厚及びスタンド間
のストリップループ量（ストリップ長さあるいは高さ）
を所望値に制御することの可能な連続圧延機のスタンド
間ループ及び板厚制御方法に関する。

【従来の技術】

一般に、熱間連続圧延機においては、連続する２スタン
ドの板厚制御を行うため、又、スタンド間張力変動によ
る板厚、板幅変動を抑制するため、該２スタンドのスタ
ンド間張力制御を行っている。 このような目的で、従来は、第８図に示すように、該２
スタンド（第ｉスタンド１２ｉ〜第ｉ＋１スタンド１２
　ｉ＋１　）間にルーパ１４を設置し、該ルーパ１４の
角度θあるいは、ルーパ１４に取付けられたロードセル
で検出される圧延材１０のスタンド間張力を用いて、該
ルーパ１４のルーパトルクあるいは／及びミル速度を制
御することにより、前記スタンド間張力の制御が行われ
ていた。 しかしながら、スタンド間にルーパ１４を設置する必要
があり、スタンド間のスペースを他目的に有効利用する
ことができない、又、スタンド間距離を短縮することが
できない。更に、後段スタンド噛込み時から、ルーバ１
４が立上がり、検出値が安定するまでの間、スタンド間
張力が無制御状態となるので、各スタンドのミル速度バ
ランスの不整合から過大なループが発生し、３重噛込み
等のトラブルが発生することがある等の問題点を有して
いた。 このような問題点を解決するものとして、例えば特公昭
５３−３４５８８には、ルーバを使用しないで、スタン
ド駆動電動機のトルクと圧延力により間接的に張力を求
めて、ルーバを用いることなくミル速度を変えることに
よる張力制御方式が開示されている。 又、特開昭５５−４５５８５には、ルーパを用いること
なく、被圧延材の弛み量を検出し、ミル速度あるいは圧
下のいずれか一方を修正することにより、スタンド間張
力制御を行うことが開示されている。

【発明が解決しようとする問題点】

しかしながら、前者のトルクと圧延力から間接的に張力
を求める方法は、圧延トルクに占めるスタンド間張力に
よるトルクの割合が小さいため、張力の検出精度が悪く
、特に、板厚が薄く断面積が小さい後段スタンドでの安
定した張力設定が難しいという問題点を有していた。 又、スタンド間の板には常に張力が付加されているので
、張力変動に伴って板厚や板幅が変動し、高い寸法精度
の製品を製造するのが難しいという問題点も有している
。 一方、後者のミル速度あるいは圧下のいずれが一方を修
正する方法は、張力制御系に加わる外乱として最大のも
のが、圧下変更に伴うマスフローの変化であり、近年の
油圧圧下導入による圧下系の高応答化のため、マスフロ
ーバランスの乱れをミル速度のみに修正する張力制御方
法では、圧下変更に伴うマスフローの変化を充分に抑制
できない。又、圧下変更に伴うマスフロー変化を他スタ
ンドの圧下変更のみで修正することは、′Ｉｆｉ厚精度
が最重点項目である現状と相反してしまう、従って、ミ
ル速度又は圧下のいずれか一方を単独に操作してマスフ
ローバランスを一定に保つには限界がある等の問題点を
有していた。

【発明の目的】

本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、ルーパを用いることなく、スタンド噛込み時から
のスタンド間ループ及び出側板厚の変動を同時に抑制し
て、良好な製品寸法を実現することが可能な連続圧延機
のスタンド間ループ及び板厚制御方法を提供することを
目的とする。

【問題点を解決するための手段】

本発明は、ミル速度制御装置及び圧下制御装置を各スタ
ンドに備えた２スタンド以上からなる連続圧延機により
板材を圧延するに際し、スタンド間のストリップループ
量を非接触で検出し、該ループ量検出値、各スタンド出
側板厚検出値又は推定値及び各スタンドミル速度検出値
を用いて、各スタンドのミル速度及び圧下量を同時に操
作することにより、ストリップの板厚及びスタンド間の
ストリップループ量を所望値に制御するようにして、前
記目的を達成したものである。 ス、本発明の実施態様は、前記ストリップループ量の目
標値を、スタンド間距離以上として、スタンド間張力を
一零とした圧延を行うようにしたものである。

【作用】

本発明は、前記のような連続圧延機において、非接触の
スタンド間ルー１景検出器（ストリップ長さ検出器ある
いはスタンド間ストリップ長さ検出器）を設け、該ルー
プ量検出値、各スタンド出側板厚検出値（又は推定値）
及び各スタンドミル速度検出値を用いて、各スタンドの
ミル速度に加えて圧下な同時に操作するようにしている
。従って、圧下系に比べて相対的に応答性が低いミル速
度系によるマスフローの修正を補って、板厚及びスタン
ド間ループ景を各々所望値に制御することが可能となる
。更に、ルーパレスによるＢｆｃ　ｆｆ１ｉ、ランニン
グコストの削減も可能となる。 ス、前記ストリップループ最の目標値を、スタンド距離
以上とした場合には、スタンド間張力を零とした無張力
圧延を行うことができ、張力変動に起因する板厚や板幅
の変動を解消することができる。

【実施例】

以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明す
る。 本実施例が適用される連続圧延機は、第１図に示す如く
構成されており、圧延スタンド１２＋及び１２国は、各
々圧下位置制御装置１６ｉ、１６＝＋雷、及びミル速度
制御装置１８ｉ、１８；、＋を備えている６図において
、２０は本発明を実施するためのループ量検出器、２２
は同じく制御装置である。 前記ループ量検出器２０としては、例えば第２図に詳細
に示す如く、圧延方向と垂直にＣＯＤ等の受光素子２４
を配設し、スタンド間のストリップ１０が充分その視野
に入るようにしたものを用いることができる。 このループ量検出器２０では、ストリップ１０の自発光
あるいは照明を利用して、ストリップ１０の像を２次元
素子２６上に結像させると、該２次元素子２６の対応部
分が感応するので、各素子と空間的長さの関係を予め求
めておけば、画像処理演算部２８で処理することによっ
て、円弧の長さからスタンド間ストリップ高さ１Ｓを、
又、円弧の高さからスタンド間ストリップ高さＡｈを求
めることができる。 又、本発明に用いるループ量検出器として、第３図に示
す如く、複数の受光素子３０を圧延方向と垂直の鉛直方
向に一直線上に配置し、それらの間を隔壁３２で分離し
て、板端からの光を受光するようにしたストリップ高さ
検出器２９を用いることもできる。 前記隔３２３２は、前面の窓３４からの光が該隔！３２
で反射され、前記受光素子３０に当るのを防止するため
、黒体に近いものが望ましい。又、前記受光素子３０と
窓３４及び圧延機のワークロールの板幅方向中心位置の
距離は、最大板幅において圧延材端部における測定ギャ
ップが最小板厚未満となるようにされている。 このループ高さ検出器２９によれば、圧延材１０の端部
からの光が、例えば受光素子３０Ａに入射するのにで、
該受光素子３０Ａの出力から、パスライン高さに対する
ストリップ高さを検出することができる。なお、２つ以
上の受光素子が同時に感応する場合には、単純平均、重
み付き平均、上限あるいは下限等の信号処理を行うこと
で、板幅の彩りを受けずにストリップ高さＡｈを検出す
ることが可能である。なお、受光素子３０は温度による
特性変化が大きいため、冷却装置を付加することができ
る。 更に、本発明に用いるループ量検出器として、第４図に
示す如く、各光ファイバ４２の一端に、例えばチューブ
状のカバー４４を設けて、光フアイバ先端方向の光のみ
入るようにした複数の光ファイバ４２を、パスラインと
垂直の鉛直方向に一直線状に配置し、他端にファイバプ
レート４６を通して受光素子群４８に接続したストリッ
プ高さ検出器４０を用いることもできる。 前記カバー４４は、第３図の例における隔壁３２と同様
に、黒体に近いものが望ましい。又、受光素子群４８は
、１次元あるいは２次元の受光素子とすることができる
。 この例においては、例えば第４図に示す位置に圧延材１
０がある場合、板端からの光が、例えば光ファイバ４２
Ａに入射し、受光索子４８Ａに感知されることによって
、ストリップ高さＪ２．ｈを検出することができる。 又、本発明に用いるループ量検出器として、第５図に示
す如く、圧延方向と垂直の鉛直方向に、且つパスライン
高さ上に、レンズ５２と１次元アレイ５４を設置してな
るルーパ高さ検出器５０を用いることもできる。 この例においては、例えば第５図に示す位置に圧延材１
０がある場合、該圧延材１０から発する光により、検出
器側め板端且つ下端１０Ａ、検出器側の板端且つ上端１
０Ｂ、及び板曲端１０Ｃに対応して、１次元アレイ５４
の例えば受光素子５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃが感応する。 ここで、レンズ５２の中心がパスライン高さとされてい
るので、圧延材１０がパスライン高さより下にある場合
は、必ず受光素子５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃはパスライン
高さに対応する受光素子５４Ｄの上にあり、逆に、圧延
材１０がパスライン高さより上にある場合には、受光素
子５４Ｄの下にある。 圧延材１０とレンズ５２の距離を大きくとり、板幅の影
響を小さくするか、あるいは設定板幅（又は実測板幅）
により補正することで、例えば受光素子５４Ａを代表値
として、圧延材１０とレンズ５２間の距離及びレンズ５
２と１次元アレイ５４の幾何学的関係より、ストリップ
高さ１ｈを検出することができる。 このような非接触のスタンド間ループ景（ストリップ高
さ）検出器を用いることで、既存の設備の改造をほとん
ど行うことなく、水蒸気や鉄粉等の影響を受けることな
く、通板時におけるスタンド間ループ景（ストリップ高
さ）の検出が可能となる。 以下、実施例の作用を説明する。 今、第１スタンド１２ｉ、第ｉ＋１スタンド１２１や１
の出側板厚、ミル速度、圧下位置基準及びミル速度基準
を、各’Ｊ　ｈｉ　、　　ｈＨ＋１、Ｖ　Ｈ、ｖｉａｌ
、Ｌ’ｈｉ、ｕｈｉ＋Ｉ、ｕＶｉ、ｕＶｉ＋Ｉとし、ル
ープ量検出器２０で検出されるスタンド間ループ量（ス
トリップ長さ又は高さ）をＡ＋とすると、ある時点の各
々の値を基準とした偏差について、次式の関係が成立す
る。 Δｈ　ｉ　＝　　（１／　Ｔ　ｈ　ｔ　）・Δ１＋ｋｈ
ｉ・ΔＵｈ　ｉ　　　−・＝　（１）Δ”ｉ＝　（１／
Ｔｖｉ）・ΔＶｉ ＋ｋＶｉ−Δｕｖ　ｉ　　　−−（２）Δｆｆ１ｉ＝ｌ
ＩｌｈしΔｈｉ＋ＩＩＶｉ・ΔＶｉ＋ｍｈ；＋＋　　＋
　Δ　　ｈＢＢ１０　＋　　　ｍｖ　　ｉ＋１　　’　
　Δ　Ｖ　　ｉ＋１・・・・・・（３） Δ福＝　　（１／　Ｔ　ｈ　ｔｅ＋　＞・Δｈ＝、１＋
　　　ｋｈ　　ｉ＋１　　’　　Δ　　ｕ　　ｈ　　ｉ
＋１　　　　　　　＋＋＋＋　　（４）ΔＶ　ｉ＋１−
（１／　Ｔ　Ｖ　ｉ＋１　）　　・ΔＶｉ＋軍十ｋ　Ｖ
ｉｌｌ　’ΔｕＶｉ＋１　−・−＜５＞ここで“″は時
間微分、Ｔαは時定数、Ｉβ、ｋγは定数である。 又、Ｘ、Ｙ、Ｕを各々状態変数、出力変数、操作変数と
すると、前出（１）〜（５）式は、次式で表わされる。 Ｘ＝Ａ　−Ｘ十Ｂ　−Ｕ　　　　　・・・・・・・・・
（６）Ｙ＝Ｃ・、Ｘ　　　　　　　　・・・・・・・・
・（７）ここで、Ｘ、Ｙ、Ｕ、Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ
次式で表わされる。 Ｘ　”’　　（Ａ　　　ｈ　ｉ　　、　Ａ　Ｖ　　ｉ　
　、　Ａ　１２　　ｉ　　、　Ａ　　　ｈＨ４、ΔＶ＝
會１）′・・・・・・・・・（８）Ｙ＝（Δ　　ｈｔ　
　、　Δ　Ａｉ　　、　Δ　　ｈ　ｉ＋重　）　′　・
・・　（９）Ｕ＝（Δ　　ｕｈｉ、　　Δ　　ｕｖｉ、
　　Δ　　ｕ　ｈ　　ｉ令１　　、Δｕｖ　ｉｌ＋　）
　’　　　　　　”＝−＜　１０　）７−′ ・・・・・・・・・（１１） ・・・・・・・・・　（１２） ・・・・・・・・・　（１３） なお、ｒ′」はベクトルの転置を意味する。 従って、制御装置２２で、制御性の良さを示ず指標とな
る次式の評価関数Ｊを最小とする最適制御解Ｕを求める
ことによって、応答性の良い安定したスタンド間ループ
量及び出側板厚の制御を行うことができる。 Ｊ＝ｆ　（Ｙ”　・Ｑ−Ｙ＋Ｕ’　・Ｒ−Ｕ）ｄｔ・・
・・・・・・・（１４） ここで、Ｑは非負定行列、Ｒは正定行列である。 なお、前記最適制御解Ｕは、例えば積分型最適制御の制
御法を用いると次式により構成される。 Ｕ＝−Ｆ−Ｘ＋／”　　Ｋ　・（Ｙｏ　　Ｙ）　ｄｔ・
・・・・・・・・（１５） ここで、Ｆ、には定数マトリックス、ｙｏは出力変数の
目標値である。 この（１５）式における各状態量Ｘ及び出力Ｙは、実測
値、推定値のどちらでもよい。例えば、各スタンド出側
板厚ｈｌ、　　ｔｌｔｎ４よスタンド出側に厚さ計を設
置して実測してもよいが、ゲージメータ式を基本とする
次式でも推定可能である。 Δｈｊ＝ｆ、（ΔＳｊ、ΔＰＪ、ΔＶＪ・・・）・・・
・・・・・・（１６） ここで、ΔＳＪは圧下位置偏差、ΔＰＪは圧延荷重偏差
である。 第６図に、第１十１スタンドにストリップが噛込んだ時
点からの本発明による制御例を示す。途中、第１十１ス
タンドの板厚を１００μｍ変更（薄く）シ、マスフロー
を乱しているにもかかわらず、目標スタンド間ストリッ
プ高さからの変動が小さく、良好な応答性を示している
ことがわかる。 同様の圧延条件に対する従来の制御方法、即ちマスフロ
ーの乱れをミル速度のみで修正する方法による応答例を
第７図に比較して示す。 第６図と第７図を比較すると、本発明による制御方法が
、従来の制御方法に比べて、マスフローの乱れを起こす
ことなく板厚を変更することが可能であることが明らか
である。

【発明の効果】

以上説明した通り、本発明によれば、板噛み込み時から
スタンド間ループ量及び板厚を制御することが可能とな
り、通板時における安定性を増大することができる。又
、スタンド間張力を零に設定することができるので、ス
タンド噛込み時から、スタンド間張力変動により引起こ
される板厚、板幅変動を誘発することなく、ストリップ
先端から良好な製品寸法の実現が可能となる。更に、ル
ーパが不要となるので、設備及びランニングコストを削
減できると共に、スタンド間に別の目的を持った装置を
設置することが可能となる等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るスタンド間ループ及び圧延制御
方法の実施例が適用された熱間連続圧延機の構成の例を
示すブロック線図、第２図は、前記実施例で用いられて
いるループ量検出器の例を示す、一部平面図を含むブロ
ック線図、第３図は、ループ量検出器として用いること
ができるストリップ高さ検出器の一例の構成を示す断面
図、第４図は、同じく他の例の構成を示す断面図、第５
図は、同じく更に他の例の構成を例を示す断面図、第６
図は、本発明の実施例における板厚偏差とスタンド間ス
トリップ高さの変動の例を示す線図、第７図は、従来例
における板厚偏差とスタンド間ストリップ長さの変動の
例を比較して示す線図、第８図は、従来のルーパが設置
された圧延機の例を示す配置図である。 １０・・・圧延材、 １２　ｉ　、　１２Ｂ＋１・・・圧延スタンド、１６ｉ
、１６．や電・・・圧下位置制御装置、１８ｉ、１８　
ｉ＋１・・・ミル速度制御装置、２０・・・ループ量検
出器、 Ａｉ・・・スタンド間ループ量、 ２２・・・制御装置、 ２４．３０・・・受光素子、 ｈ　Ｉ　％　　ｈ；＊＋・・・出側板厚、　Ｖｉ、Ｖａ
ｎ・・・ミル速度、Ｊ！、Ｓ・・・ストリップ長さ、　
（ｈ・・・ストリップ高さ、２９．４０．５０・・・ス
トリップ高さ検出器、４２・・・光ファイバ、 ４８・・・受光素子群、 ５２・・・レンズ、 ５４・・・１次元アレイ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ミル速度制御装置及び圧下制御装置を各スタンド
   に備えた２スタンド以上からなる連続圧延機により板材
   を圧延するに際し、 スタンド間のストリップループ量を非接触で検出し、 該ループ量検出値、各スタンド出側板厚検出値又は推定
   値及び各スタンドミル速度検出値を用いて、各スタンド
   のミル速度及び圧下量を同時に操作することにより、 ストリップの板厚及びスタンド間のストリップループ量
   を所望値に制御することを特徴とする連続圧延機のスタ
   ンド間ループ及び板厚制御方法。
2. （２）前記ストリップループ量の目標値を、スタンド間
   距離以上として、スタンド間張力を零とした特許請求の
   範囲第１項記載の連続圧延機のスタンド間ループ及び板
   厚制御方法。