JPH01317612A - タンデム圧延機の板厚制御方法 - Google Patents

タンデム圧延機の板厚制御方法

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JPH01317612A
JPH01317612A JP63151370A JP15137088A JPH01317612A JP H01317612 A JPH01317612 A JP H01317612A JP 63151370 A JP63151370 A JP 63151370A JP 15137088 A JP15137088 A JP 15137088A JP H01317612 A JPH01317612 A JP H01317612A
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JP
Japan
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tension
load
fluctuation
component
δut
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JP63151370A
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English (en)
Inventor
Eiichi Kuboyama
久保山 栄一
Toshiharu Watanabe
俊治 渡辺
Ritsuo Matsuoka
松岡 律雄
Kenji Yasuda
賢二 安田
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/58Roll-force control; Roll-gap control
    • B21B37/66Roll eccentricity compensation systems

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〕 この発明は複数スタンドからなる熱間連続式圧延機にお
ける自動板厚制御方法に関する。
〔従来の技術〕
従来、ホットストリップミルにおける自動板厚制御の場
合、スタンド間張力は、ルーパー制御機構によって、低
張力に維持されるので、スタンド間張力の変化による圧
延荷重の変動は無視され、次のような制御方法を実施し
ているのが通例である。
一般に、自動板厚制御の方法としては、(日本鉄鋼協会
偏[板圧延の理論と実際」昭和59年9月発行299頁
図9−13]に記載のようにロードセルより圧延荷重Δ
Pを検出し出側板厚計算式(1)より板厚偏差Δhを求
めその偏差を取り除(方向に圧下を駆動させる方法があ
る。
Δh−ΔP/M十ΔS         ・・・(1)
但し Δh:出側板厚偏差 ΔS:圧下位置移動量(S、−3) M:ミル定数 ΔP:圧延荷重変動(p、−p) Po :圧延荷重設定値 P:圧延荷重実測値 So :圧下位置設定値 S:圧下位置実測値 この板厚偏差を生じさせる要因として入側板厚変動、ス
キンドマーク、サーマルランダウン等があり、これらは
すべて荷重変動として検出され、(1)式により出側板
厚が求められる。この計算方法は、出側板厚を瞬時にし
て求めることが出来るため、−船釣にゲージメータ−A
GC方式として広く普及している方式である。
一方連続熱間圧延機の張力制御方式としては、〔日本鉄
鋼協会偏「板圧延の理論と実際」昭和59年9月発行3
06頁図12−21] に記載のように、ルーパー駆動
トルクを設定張力及びルーパー角度に応じて設定するこ
とにより、静的な状態で張力を一定に保ち、外乱により
発生した角度変動に対しては、上流あるいは下流スタン
ドの圧延ロール速度を修正することによって、角度を一
定に制御する方式が用いられている。
また、最近、ルーパー張力を直接的に検出して、上流あ
るいは下流スタンドの圧延ロール速度を修正することに
よって、張力変動を一定値に保つ方法が実用化されてい
る。
しかしながら、上記何れの方法でも、ミルモーターの速
度制御応答より速い張力外乱に対しては、追従できない
ため、張力偏差が発生する。例えば、第4図のフローに
示すようにバックアップロールの偏芯などによる短周期
の荷重変動により、ゲージメータ−AGCが動作した場
合や、または、前スタンドのロール偏芯による短周期の
板厚外乱による荷重変動に対して、当該スタンドのゲー
ジメータ−AGCが動作した場合などは、ロールギャッ
プ変化が生じ、当該スタンド出側のマスフローバランス
が乱れて、当該スタンドの入側板速が変化するため、当
該スタンドと前スタンド間の板張力が変動する。このス
タンド間張力の変動は、圧延バイト内におけるフリクシ
ョンヒル(荷重分布)の変動となって、圧延荷重を変動
させる。
ゲージメータ−AGCにより、ロールギャップが閉方向
に動作した場合、スタンド入側板速は減少し、張力が減
少する方向に変化するため、荷重は増加し、ゲージメー
タ−AGCは、更にギャップを閉方向に動作する。つま
り、見掛は上、ゲージメータ−AGCのゲインが高く設
定されたように動作し、張力を介してロール偏芯ΔS、
の影響が(ΔP+ΔPiE)/ΔP倍されてしまう。
このため、実際にはロールギャップ変化が入側速度の変
化となり、張力制御系の外乱となり、また張力が変化し
た場合は荷重変動となりAGCを動作させる結果となる
今、説明を簡単にするためギャップ変動による張力外乱
は、ミルによる張力制御系の応答よりも速いロール偏芯
等によるものと限定し、張力制御系のブロックを無視し
て、ギャップ変動から張力変動に至る物理的なモデルだ
けを残して検討する。
さらに、速度変動による張力発生系の時定数は計算の結
果、充分短いものとしてゲインのみを考慮した場合、張
力発生系を含むAGC制御は、つぎのようになる。
ロール偏芯外乱ΔS9による、AGO無制御時の荷重変
動ΔP、と、調整係数αでAGCをかけた場合の荷重変
動ΔPとの比を、AGCによる荷重変動の増幅率とした
場合、張力型を考慮しない場合(KL=O)では、(但
し KL :張力影響係数 Q:塑性定数 M:ミル定
数 α:調整係数) となりこれが無限大となるAGCゲインの理論限界は M+Q−αQ=O・・・・・・(3) α= (Q+M)/Q          ・・・・・
・(4)であるが、張力型KLを考慮した場合はとなり
、上記AGCゲインの理論限界はM十Q−α(Q+KL
 ) =o      ・・・・・・(6)α= (Q
+M)/ (Q+KL )     ・・・・・・(7
)となり、張力型を考慮しない場合に比べて小さくなり
、場合によっては理論限界がα〈1となることもある。
〔発明が解決しようとする課題〕
このため、ゲージメータ−AGCの調整係数αを上げて
いった場合、ルーパー張力制御系の応答より速い張力外
乱に対しては、敏感になり過ぎ理論限界を越え、系が発
散することになるため、安定に通板するためには、ゲー
ジメータ−AGCのゲインを下げざるを得ない。
一方、本来、ゲージメータ−AGCによって抑制したい
スキッドマーク等による板厚外乱は、ミルモーターの応
答より遅い周期であるため、ゲージメータ−AGCが動
作してギャップが変動しても、ルーパーの張力制御によ
り、スタンド間張力は一定に保たれることで、ゲージメ
ータ−AGCのゲインは、設定された通りの低いゲイン
となり、本来の板厚外乱は抑制することが出来ない。
ギャップ変動に伴うスタンド出側のマスフローバランス
の変化による、ルーパー張力の変動を、防止する方式と
して、圧下位置変動により、直接、ミルのロール速度を
補正する方式が考えられているが、あくまでミルモータ
ーの速度を変えなければならないため、ロール偏芯等の
速い周期の外乱に対しては、無効である。
また、張力制御系の応答を上げることも考えられるが、
ミルモーターのGD!には、限界があり、また、改造に
よる設備費も真人なものとなるため、実現的でない。
さらに、該マスフローバランスの変化による張力変動を
抑えるため、ルーパー機構のCD”を小さくすることが
望ましいが、これにも設備的に限度がある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、前記の課題、即ち、ロール偏芯等の短周期の
ロールギャップ変動等によるスタンド間張力変動により
、荷重変動が発生し、さらに、ゲージメータ−AGCが
動作することで、ギャップ変動が助長することを避ける
ことを目的とするものであり、以下の方法により実現す
るものである。
即ち、第2図に示す如(、スタンド(i)入側のルーパ
ロードセルしにより、スタンド間材料Sの張力変動成分
ΔTを検出し材料断面積Aで割ることにより、単位張力
変動成分ΔUtを求める。単位張力変動成分ΔUtのう
ち、張力設定変更など、ロール偏芯周波数に比べ応答の
遅い変動を除去するためのフィルターFにより、選択的
に応答の速い成分を抽出する。これを、高応答のロール
ギャップ(または入側板厚)変動によるロール偏芯単位
張力変動成分ΔUt’ とし、これに予め求められた単
位張力変動による荷重変動の影響係数KLを掛けること
により、スタンド間張力を介して高周波で変動する荷重
成分Δpt”を求める。こうして得られた荷重変動信号
ΔPt°をロードセルからの荷重信号AP L/Cより
差し引いた補正荷重値ΔPを、ゲージメータ−AGCに
使用することにより、短周期の張力変動に伴う、ゲージ
メータ−AGCの過制御を防止するものである。
また、単位張力変動成分ΔUtのうち、高応答のギャッ
プ変動による張力変動成分を抽出するフィルターFの他
の例として、単位張力変動成分ΔUtと圧下変動ΔSを
入力し、両者の内積を利用することにより、単位張力変
動成分ΔUtのうち、圧下が動作したことによる張力変
動成分ΔUt’を求めるフィルターを用いてもよい。
〔作用] スタンド間の単位張力変動は、材料の変形抵抗の変動と
同様に、荷重変動ΔPに影響し、その関係は、一般に(
8)式で、また、出側張力変動ΔUtfの影響を無視し
た場合は、(9)式で表わされる。
ΔP=(ΔUzb十〇、lXΔUtr) X l ’ 
 X QPOX W・・・・・・(8) ΔP=ΔU tb X 1 ’ X QPII X W
     ・・・・・・(9)ΔUい:入側張力変動 lo :接触弧長   W:板幅 ΔUtr:出側張力変動 QPII:圧下力関数 (8)式又は(9)式から明らかなように、ルーパー張
力センサーにより、スタンド間張力変動を検出すれば、
これによる荷重変動成分は、計算により求めることがで
き、圧延機のロードセルより検出された実荷重信号より
差し引くことで、張力制御により抑制することが出来な
かった短周期の張力変動による荷重変動を除去できる。
よって、ゲージメータ−AGCに入力される荷重信号は
、温度変動や入側板厚変動によるものだけとなるため、
ロール偏芯等が種となり、ある程度急激に、ゲージメー
タ−AGCが動作することにより張力を介して更に、自
分自身が動作するといった、正帰還ループを絶つ事が出
来るためAGCのゲインを、理論値に近ずけることがで
き、板厚精度を向上することが出来る。
〔実施例〕
以下、添付図面に従って、この発明の一実施例を説明す
る。第1図は、この発明の一実施例を示すブロック図で
ある。
第1図中、破線部Aは、ルーパーによるスタンド間の張
力制御系A1及びルーパーの高さ制御系A2であり、こ
の場合、ルーパーの高さはルーパーモータにより位置決
め制御され、スタンド間張力は、ルーパーに取りつけら
れた張力センサーにより検出し、これをミルモーター速
度にフィードバックすることにより一定に制御される。
張力及びルーパー高さの変動による互いの干渉構造は、
制御系にそれぞれを打ち消す補償ループを加えることに
より、非干渉化されている。
また、第1図中、破線部Bは、ゲージメータ−AGCに
よる板厚制御系であり、荷重変動によるミルの延び代を
演算し、これに調整係数を掛け、その分圧下位置を変化
させることにより、ロールギャップ変動を抑制している
。第1図中、破線部Cは、張力制御系A、からの張力変
動成分ΔTを導して該ΔTによる荷重変動成分ΔPt’
を、ゲージメータ−AGCによる板厚制御系Bに出力す
る荷重変動量演算装置である。
第2図には、スタンド+−1+ 1間のルーパーロール
Rに設置の張力検出用ロードセルし以降、補償演算袋W
Cと、ゲージメータ−AGCによる板厚制御系Bを模式
的にブロック図で示す。
第1図、第2図に示す張力変動による荷重変動量演算装
置は、スタンド入側のルーバーロールR軸端に設置され
たルーパーロードセルしにより、スタンドi−1,i間
材材Sの張力を検出し、材料断面積Aで割ることにより
、単位張力変動成分ΔUtを求める。
単位張力変動成分ΔUtのうち、張力設定値変更など、
ロール偏芯等の高い周波数に比べ、応答の遅い変動を示
す低周波を除去するためのフィルターFにより、選択的
に応答の速い高周波成分ΔUt’を抽出する。
これを、高応答のギャップ(または入側板厚)変動によ
るロール偏芯単位張力変動成分ΔUt”とし、予め求め
られた単位張力変動による荷重変動の影響係数KLを掛
けることにより、スタンド間張力を介して高周波で変動
する荷重成分ΔPt。
を求める。
こうして得られた荷重変動成分ΔPt゛信号を、スタン
ド(i)のロードセルL/Ciからの荷重信号Pと設定
値P0との差ΔP L/Cから差し引いた補正荷重値Δ
Pをゲージメータ−AGCによる板厚制御系Bに使用す
る。
以下、前記張力制御系AI、ルーパー高さ制御系A2、
ゲージメータ−ACCによる板厚制御系B、張力変動に
よる荷重変動量演算装置Cの詳細を説明する。
ルーパー張力制御系A、とルーパー高さ制御系A2は、
外部から与えられる角度基準Δθref及び張力基準Δ
Trefと、ルーパー機構に取り付けられたポテンショ
メータ及び張力計から得られる高さ変動Δθ及び張力変
動ΔTとをつき合わせ、それぞれの偏差Δθε、ΔTε
を、高さコントローラG8及び張力コントローラG、に
入力する。
各コントローラG14.Gyの出力は、それぞれの偏差
を零にするようルーパーモータの速度制御系Gt及びミ
ルモータの速度制御系G。に与えられると同時に、張力
及び高さの変動による互いの干渉構造を打ち消すように
、高さコントローラG。
からミルモータの速度制御系GMに、また張力コントロ
ーラGTからルーパーモータ速度制御系GLに、非干渉
制御項として補償ループが加えられている。
ルーパー 速度制御系GLにより、ルーパーモータトル
クΔTmが発生すると、板張力ΔTとのバランスにより
ルーパー慣性系Grが動作し、角度変動Δθとなる。ま
た、ミルモータ速度制御系G。
によりiスタンドのロール周速Δ■8が制御され先進率
FFによりiスタンドの出側板速ΔVsが発生する。
この板速の変化が積分され、ストリップのループ量ΔL
sとなり、ループ量ΔLsとルーパー角度によって決ま
るルーパーのループ吸収量ΔLθとの差ΔLに、ヤング
率Eとループ長しとの比(−E/L)が掛かり、単位断
面接当たりの張力(単位張力)変動ΔUtが発生する。
単位張力変動ΔUtと板の断面積Aとの積により、全張
力変動ΔTが発生する。i−1とiのスタンド間の単位
張力変動ΔUtにより、先進率FFが変化し、i−1ス
タンドのストリップ出側板速が変化する効果は、張力フ
ィードバック係数に、。として表している。
iスタンドのゲージ、メーターAGCによる板厚制御系
Bは、外部から与えられる板厚変動基準Δh ref(
= O)と、荷重変動ΔPによるミルの延び代をミル定
数Mによって演算し、これにAGCの調整係数αを掛け
たAGC制御量Δhcとにより、油圧圧下の位置基準Δ
S refとし、油圧圧下位置制御系G MYDに与え
られ、油柱位置フィードバック量ΔS(圧下位置変動量
)とにより位置制御される。圧下位置変動ΔSにより、
ミル定数Mとストリップの塑性定数Qに応じて荷重変動
ΔP、Iが発生する。
又、圧下位置変動量ΔSにより、iスタンド出側の板厚
変動Δhが発生する為、マスフロー一定の関係から、 hVo=HVi                −−
−・−00)但し h:iスタンド出側板厚 H:iスタンド入側板厚 Vo:iスタンド出側速度 Vi:iスタンド入側速度 であり、出側板厚りがΔhだけ変動した時のi+1スタ
ンド入側板速度変動ΔViは、 (h+Δh)Vo=H(Vi+ΔV i ) ・・・・
・・(II)ΔVi=(Vo/H)Δh  −・・−・
(123となる。これがiスタンド入側板速外乱となり
、i−1スタンド出側板速と加わって、i−1,iスタ
ンド間の張力発生機構の速度変化ΔVsとなり、単位張
力変動ΔUtが発生する。
さらに、単位張力変動量ΔUtは前記(8)式により求
まる単位張力変動に対する荷重変動影響係数KLにより
荷重変動ΔPTとなって現れ、ロードセル荷重ΔP L
/Cが変動するため、ゲージメータ−AGCを動作させ
る。
次に、張力変動による荷重変動量演算装置Cは、前記Δ
Tを導入し予め設定しである板断面積Aで割り単位張力
変動量ΔUtを算出する第1演算器E、と、第1演算器
E、からのΔUtからロール−芯等による高周波成分Δ
Ut’を抽出するフィルターFと、フィルターFからの
ΔUt”に、予め求めて設定しである荷重変動に対する
単位張力変動の影響係数KLを掛けて該ΔUt″で変動
する荷重成分ΔPt°を算出する第2演算器E2とから
なり、この第2演算器E!からのΔPt’を、ゲージメ
ータ−AGC制御制御系台ける減算器E。
に導入し、ここでスタンドiのロードセルL/Ciから
の荷重信号Pと設定値Poとの差ΔP L/Cから減算
し、その差を板厚変化による荷重変動量ΔPとして、ゲ
ージメータ−AGCの係数器Koに導入するものである
また、i−1,iスタンド間で発生する入側張力ΔUい
と同様、iスタンドとi+1スタンドとの間の張力変動
ΔUttを、t、 i−1スタンド間ルーパーに取りつ
けられたルーパーロードセルL 1 + 1の出力ΔT
fより求め出側張力変動による影響係数KLfを掛けて
荷重変動成分とし、前記、入側張力変動による荷重変動
成分Δpt”に加えてゲージメータ−AGCに使用する
荷重変動ΔPを補正することも可能である。
第3図は、前記実施例の、単位張力変動成分ΔUtのう
ち、高応答のギャップ変動による張力変動成分を抽出す
るフィルターFの他の例として、単位張力変動成分ΔU
tと圧下変動ΔSを入力し、両者の内積を利用すること
により、単位張力変動成分ΔUtのうち、圧下が動作し
たことによる張力変動成分ΔUt°を求める方法をブロ
ック図に表したものである。
圧下が動作したことに伴う張力変動による荷重変動量演
算装置りは、張力変動ΔTを導入し予め設定しである仮
断面積Aで割り単位張力変動量ΔUtを算出する第1演
算器E、と、圧下変動ΔSを導入し、ロール偏芯等によ
り比較的高周波数で変動するロール偏芯圧下変動ΔS°
を求めるハイパスフィルターFsと、第1演算器Etか
らのΔUt及びフィルターFsからのロール偏芯圧下変
動ΔS°とを導入し、Q3)式によって両者の内積を利
用することにより、圧下の動きに起因する張力変動成分
ΔUt’を抽出するフィルターFtと、フィルターF、
からのΔUt’に、予め求めて設定しである荷重変動に
対する単位張力変動の影響係数KLを掛けて、該ΔUt
’で変動する荷重成分ΔPt’を算出する第2演算器E
2とからなり、この第2演算器E2からのΔPt“を、
ゲージメータ−AGC制御制御系台ける減算器E、に導
入し、ここでスタンドiのロードセルL/Ciからの荷
重信号Pと設定値POとの差ΔP L/Cから減算し、
その差を板厚変化による荷重変動量ΔPとして、ゲージ
メータ−AGCの係数器Koに導入するものである。
Δut’=(ΔS′ ・ΔUt)  ・ΔS゛・・・・
・・面但し (a−b)はaとbの内積 aはaの正規化を表す。
〔効果〕
ロール偏芯等に伴う、短周期のロールギャップ変動、ま
たは、入側板厚変動によるスタンド間張力変動を、ルー
バーロール軸に取りつけられた張力センサーにより検出
し、単位張力変動が荷重変動に及ぼす影響係数を掛ける
ことで、張力変動による荷重変動成分を求め、これを実
際の圧延荷重信号から差し引くことにより、張力変動の
影響を除去した信号にし、これをゲージメータ−AGC
に入力するのでこの入力荷重変動成分は、本来のスキッ
ドマークによる温度変動や入側板厚変動によるものだけ
となり、高応答でロールギャップを必要量正確に変更す
ることができる。このため張力を介して更にAGCが動
作しロールギャップ変動が助長することを避けることが
出来る。
従って、板厚が短周期で大きく変動することを防止する
ことが出来るとともに、ゲージメータ−AGCのゲイン
を上げることが出来るため、板厚精度を向上することが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は特許請求の範囲(1)を実施するための制御装
置例を示すブロック線図、 第2図は第1図において要部をスタンドとの関係で模式
的に示す線図、 第3図は特許請求の範囲(2)を実施するための制御装
置例を示すブロック線図、 第4図は張力変動を説明する流れ図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ゲージメーターAGCシステム、及び少なくとも入
    側に張力測定が出来るルーパーロールを備えた圧延スタ
    ンドを含む圧延機において、前記圧延スタンドにおける
    入側のルーパーロールにより、スタンド間材料の張力変
    動成分ΔTを検出し、材料断面積Aで割ることにより、
    単位張力変動成分ΔUtを求め、前記単位張力変動成分
    ΔUtのうち、ロール偏芯周波数などの、比較的高い周
    波数の成分を、ハイパスフィルターにより、ロール偏芯
    単位張力変動成分ΔUt′として抽出し、これに予め求
    められた単位張力変動による荷重変動の影響係数K_L
    を掛けることにより、スタンド間張力を介して高周波で
    変動する荷重成分ΔPt′を求め、前記圧延スタンドに
    おけるロードセルからの荷重信号ΔP_L_/_Cより
    前記単位張力変動による荷重変動成分ΔPt′を差し引
    いて補正荷重値ΔPを求め、この補正荷重値ΔPに基い
    て、ゲージメーターAGCによる板厚制御を行うことを
    特徴とするタンデム圧延機の板厚制御方法。 2、ゲージメーターAGCシステム、及び、少なくとも
    入側に張力測定が出来るルーパーロールを備えた圧延ス
    タンドを含む圧延機において、前記圧延スタンドにおけ
    る入側のルーパーロールにより、スタンド間材料の張力
    変動成分ΔTを検出し、材料断面積Aで割ることにより
    、単位張力変動成分ΔUtを求め、前記単位張力変動成
    分ΔUtと前記圧延スタンドの圧下変動成分ΔSを入力
    し、両者の内積を利用することにより、単位張力変動成
    分ΔUtのうち、圧下が動作したことによる張力変動成
    分を、ロール偏芯単位張力変動成分ΔUt′として抽出
    し、これに予め求められた単位張力変動による荷重変動
    の影響係数K_Lを掛けることにより、スタンド間張力
    を介して高周波で変動する荷重成分ΔPt′を求め、前
    記圧延スタンドにおけるロードセルからの荷重信号ΔP
    _L_/_Cより前記単位張力変動による荷重変動成分
    ΔPt′を差し引いて補正荷重値ΔPを求め、この補正
    荷重値ΔPに基いて、ゲージメーターAGCによる板厚
    制御を行うことを特徴とするタンデム圧延機の板厚制御
    方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998019802A1 (de) * 1996-11-04 1998-05-14 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und einrichtung zur dynamischen einstellung des walzspaltes bei einem walzgerüst einer mehrgerüstigen walzstrasse
KR100491003B1 (ko) * 2000-12-23 2005-05-24 주식회사 포스코 압연 공정용 박판두께 제어방법
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