JPH0261327B2 - - Google Patents

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JPH0261327B2
JPH0261327B2 JP57024478A JP2447882A JPH0261327B2 JP H0261327 B2 JPH0261327 B2 JP H0261327B2 JP 57024478 A JP57024478 A JP 57024478A JP 2447882 A JP2447882 A JP 2447882A JP H0261327 B2 JPH0261327 B2 JP H0261327B2
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Hitachi Ltd
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    • 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
    • B21B37/64Mill spring or roll spring compensation systems, e.g. control of prestressed mill stands
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
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    • B21B37/38Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates using roll bending
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B13/02Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories with axes of rolls arranged horizontally
    • B21B13/023Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories with axes of rolls arranged horizontally the axis of the rolls being other than perpendicular to the direction of movement of the product, e.g. cross-rolling
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    • B21B2013/028Sixto, six-high stands

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は板を圧縮する方向以外にも移動可能な
ロールを備えた圧延機における、板厚制御方法及
びその装置に関する。
近年、圧延製品の厚み精度に対する要求は増々
厳しくなつている。従来、板材の長手方向に沿う
板厚精度に関しては自動板厚制御装置(AGC)
により、また幅方向の板厚精度(形状や板クラウ
ン)はロールベンデイング装置より、それぞれ制
御され、一応の効果をあげてきている。しかし、
ロールベンデイング装置は、ロールの両端に曲げ
モーメントをかけるだけの単純な装置であるた
も、複雑な形状を制御することができず、より有
効な制御装置の開発が望まれていた。かかる状況
のもと、本出願人はロールペンダーに代る新規な
形状制御装置を開発し、既に特許出願を行なつて
いる。これらの装置の特徴は、いずれも板を圧縮
する方向(上下方向)以外の方向にも移動可能な
ロールを設置することで、例えば特公昭50−
19510号に記載されている圧延機では、軸方向に
移動可能なロールを備えており、また特公昭50−
24903号に記載の圧延機では、水平面内で回転可
能なロールを備えている。これらの装置は、それ
ぞれロールペンダーと併用することにより、従来
の形状制御能力に比べ格段のすぐれた効果をあげ
ている。
しかしながら、これら新規な形状制御装置を備
えた圧延機にも、一つの解決すべき課題が発見さ
れた。その課題とは、移動可能なロールを移動さ
せる際に生ずるミル剛性係数の変化である。ミル
剛性係数は圧延後の製品板厚に直接的影響を与え
るロール開度と密接な関係を有しているので、圧
延中にこのミル剛性係数が変化すると圧延後の板
材の長手方向板厚が均一でなくなる。また、公知
のBISRA方式AGCにおいては、ミル剛性を正確
に把握しないと高精度の制御ができず、やはり長
手方向板厚精度が劣ることになる。
かかる問題に対しては、特公昭52−749号で軸
方向に移動可能なロールを備えた圧延機(以後、
HCミルと称す。)に関し、また特公昭52−26226
号で水平面内で回転可能なロールを有する圧延機
(以後、クロスミルと称す。)に関して、それぞれ
ミル剛性係数の変化を補償する装置が考案されて
いる。しかし、ここに今一つ解決すべき問題が見
出された。それは、形状制御のためにロールベン
デイング力を加えると、圧延荷重検出値がその影
響を受けて変化するが、その影響度合いが移動ロ
ールの移動量によつて変るということである。第
1図に示すようなHCミルにおける例を第2図に
示す。この第2図はワークロールベンデイング力
Qwの変化分ΔQwと、その時ロードセル8,8′
に表われる荷重変化ΔP0との関係を表したもので
ある。なお、ここでδとは、中間ロール4,5の
端部間の距離であり、該δが変ることにより
ΔQwとΔP0の関係が変化しているのがわかる。
一方、従来の4段圧延機に関しては、特公昭47
−32192号によつて、ベンデイング力の圧延荷重
に及ぼす影響をなくす方法が考案されている。す
なわち、本公知例では出側板厚hを、 h=S+P/K,Qw/Mw+QB/MB (1) なる式で求めることにより、ワークロールベンデ
イング力Qw、及びバツクアツプロールベンデイ
ング力QBの板厚への影響を除去している。ここ
で、Sはロール開度、Pは圧延材に直接加わる
力、Kは圧延機全体のミル剛性、Mwはワークー
ル間でのミル剛性、MBはバツクアツプロール間
でのミル剛性であり、該Mw,MBはあらかじめ
求められた一定値を用いている。次に、ロードセ
ルで検出する荷重P0は、 P0=P+Qw+QB (2) となるから、(2)式を(1)式に代入すると、 h=S+P0−Qw−QB/K+Qw/Mw+QB/MB =S+P0/K−(1/K−1/Mw)Qw−(1/K−1
/MB)QB (3) が得られる。該(3)式の変化分をとると、 Δh=ΔS+ΔP0/K−(1/K−1/Mw)ΔQw −(1/K−1/MB)ΔQB (4) となる。ここでΔh,ΔS,ΔQBを0とすると、 ΔP0=(1−K/Mw)ΔQw (5) が得られる。この関係式が第2図の関係に相当す
るものであり、この第2図の直線の傾きが(5)式中
の(1−K/Mw)である。4段圧延機ではK万 Mwも一定であるから、第2図の如きΔP0とΔQw
の関係の変化を補償することはできない。
以上のように、δによるΔP0とΔQwの関係の
変化を補償すること、云い換えれば、前記(4)式に
基づいて板厚変化Δhを正確に把握して板厚制御
を行なうには、従来の公知例を組合せたのみでは
不十分であり、δによるKの変化のみならず、
Mw及びMB等の変化をも考慮する必要がある。
本発明の目的は上述した従来技術の欠点を解消
すべく成されたもので、その基本とするところ
は、圧延機全体のミル剛性のみならず、各ロール
間のミル剛性についてもロール移動による変化を
考慮し、ベンデイング力を加えたことによる板厚
精度への悪影響を一掃するようにした圧延機の板
厚制御方法及び装置を提供するにある。
以下、本発明を第1図の如きHCミルを例にと
つて説明する。前記(1)式を中間ロールベンデイン
グ力QIが存在する場合について拡張すると、次
式が得られる。
h=S+P/K+Qw/Mw+QI/MI+QB/MB (6) ここで、MIは中間ロール3,4間でのミル剛
性である。
次に第1図の圧延機を第3図のようなバネモデ
ルに置き換えると、 1/K=1/K1+1/K2+1/K3+1/KH (7) 1/Mw=1/K2+1/K3+1/KH (8) 1/M1=1/K3+1/KH (9) 1/MB=1/KH (10) ここで、K1はワークロール2,3表面とワー
クロール2,3中心間のバネ定数、K2はワーク
ロール2,3と中間ロール4,5の中心間のバネ
定数、K3は中間ロール4,5とバツクアツプロ
ール6,7の中心間のバネ定数、KHはハウジン
グのバネ定数、および第3図中のMは材料自身の
バネ定数(塑性係数)である。第1図より軸方向
移動が可能な中間ロール4,5の位置によつて変
化するバネ定数は、K2とK3であることがわかる。
すなわち、中間ロール4,5と、ワークロール
2,3あるいはバツクアツプロール6,7間の接
触状態が変化するため、これらの接触変形量が変
化してバネ定数が変わる。そこで、前記(7),(8),
(9)式より、中間ロール4,5位置の変化で変るバ
ネ定数はK,Mw,MIで、MBについては変化し
ないことが明らかとなつた。従つて中間ロール
4,5位置とK,Mw,MIの関係をあらかじめ
求めておくことが必要となる。なお、Kについて
は既に公知であり、Mw,MIについても実験に
より測定が可能である。例えば、Mwについて
は、ワークロール2,3同志の軸心間距離とベン
デイング力の測定を、中間ロール4,5位置を
種々変えて行なえばよい。また、MIについても
同様である。このようにして測定した中間ロール
4,5の端部間距離δと各ミル剛性の関係の一例
を第4図に示す。
以上の基本事項をもとに、次に実施例を用いて
より詳細に説明する。第5図は本発明の一実施例
を示すもので、圧延材1がワークロール2,3に
より圧延されており、ワークロール2,3とバツ
クアツプロール6,7の間に、軸方向移動が可能
な中間ロール4,5が配置されている。そして、
全体の圧延荷重P0はロードセル8により、また
ジヤツキ9により加えられるワークロールベンデ
イング力Qwはロードセル10により、さらにジ
ヤツキ11による中間ロールベンデイング力QB
はロードセル14によつて、それぞれ検出され
る。中間ロール4,5の位置は位置検出器15,
16による信号より演算器17で求められ、計算
機18へ出力される。この計算機18では第4図
の関係に基づいて、中間ロール端部間距離δより
各ミル剛性係数K,Mw,MI,MBがそれぞれ計
算され、計算機19にこれらが出力される。この
計算機19では、各ロードセル8,10,12,
14からのP0,Qw,QI,QB及び先のミル剛性か
ら、(6)式に従つてその時の板厚hが計算される。
なお、(6)式のPは材料に加わる圧延荷重であり、
測定されたP0とは異なるが、次式で求められる。
P=P0−(Qw−QI+QB) (11) 次に、比較器20では求まつた板厚hと目標板
厚h0が計算され、この差分Δhを演算器21に出
力する。この演算器21ではΔhを修正する圧下
変更量ΔSを次式に従つて計算する。
ΔS=M+K/K×Oh (12) ここで、Mは材料の塑性係数で既知の量であ
る。該ΔSを圧下装置23の制御器22に出力し、
圧下制御を行なう。これにより、圧延機出側の板
厚は常に目標値に制御されることになる。
以上はフイードバツク制御装置の例であるが、
圧延機の設定装置にも同じ考えが応用できる。第
6図にその一例を示す。計算機24では既知の圧
延条件(母材板厚H、目標板厚h0、板幅b、変形
抵抗k等)を入力し、公知の次式でその時の圧延
荷重Pを計算する。
P=k×QP・b・√′(−0) (13) ここで、QPは公知の補正係数、R′は偏平後の
ワークロール半径である。次に、計算機25で
は、この圧延荷重や圧延条件等から中間ロール位
置とベンデイング力を決定する。なおこの決定も
公知である。そして、中間ロール位置が決まる
と、第5図と同じ計算機18へ出力され、各ミル
剛性が計算される。計算機26は以上の諸量を入
力し、(6)式を変形した次式によつて、目標板厚を
得る圧下位置Sを計算する。
S=h0−P/K−Qw/Mw−QI/MI−QB/MB (14) Sを圧下装置23の制御器22に出力し、圧延
を開始する。
なお、これまでの説明はすべてHCミルについ
て行つてきたが、クロスミル等の何らかの方向に
移動可能なロールを備えた圧延機についても、全
く同様な考えが適用しうることは明らかである。
例えばクロスミルの場合、HCミルにおける中間
ロール移動量δの代りに、ロールの水平面内での
回転角θを用いればよく、他の手法は全く同一の
考えが使用できる。この他、第5図では各ロール
にすべてベンデイング力を加えた場合の例を示し
たが、ワークロールベンデイング力Qwのみをか
ける構造の圧延機や、ワークロールベンデイング
力Qwと中間ロールベンデイング力QIのみかけう
る圧延機にも、本発明が適用できることは云うま
でもない。この時は(6)式、(14)式中のQIあるい
はQBの項が無くなるのみで、基本的な思想に変
りがない。この他にも本発明の趣旨を逸脱するこ
となく種々の変更が可能である。
以上説明したように本発明によれば、軸方向移
動又は水平面内回転の可能なロールを有する圧延
機において、ベンデイング力の長手方向板厚精度
に及ぼす影響が、ロール移動によつて変化するの
を防止することが可能となる。従つて、長手方向
板厚精度を悪化させることなく、形状や板クラウ
ンの制御を行うことができるため、長手方向及び
幅方向の板厚精度が優れた製品を圧延することが
可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明が適用される圧延機の一例を示
す構成図、第2図はワークロールベンデイング変
化とロードセルで検出される荷重変化の関係を示
す図、第3図は第1図の圧延機をバネモデルに置
き換えた図、第4図は中間ロール位置と各ミル剛
性係数の関係を示す図、第5図は本発明をフイー
ドバツク制御に適用した実施例の構成図、第6図
は本発明を圧延機設定装置に適用した実施例の構
成図である。 1……圧延材、2,3……ワークロール、4,
5……中間ロール、6,7……バツクアツプロー
ル、8,10,12,14……ロードセル、1
5,16……位置検出器、17,21……演算
器、18,19,24,25,26……計算機、
23……圧下装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 軸方向移動又は水平面内回転の可能なロール
    を備えた圧延機において、該移動可能なロールの
    位置より圧延機全体のミル剛性係数及びロール間
    の剛性係数を算出し、これらの剛性係数と圧延荷
    重及びロールベンデイング力の値からロール開度
    を演算し、ロール圧下装置を制御するようにした
    ことを特徴とする圧延機の板厚制御方法。 2 軸方向移動又は水平面内回転の可能なロール
    を備えた圧延機において、圧延荷重を検出する装
    置と、移動可能ロールの位置を検出する装置と、
    該ロール位置より圧延機全体のミル剛性係数及び
    ロール間の剛性係数を演算する装置と、該剛性係
    数と検出された圧延荷重及びベンデイング力とか
    らロール開度を演算する装置と、該演算されたロ
    ール開度に制御する圧下装置より成る圧延機の板
    厚制御装置。 3 軸方向移動又は水平面内回転の可能なロール
    を備えた圧延機において、圧延荷重を予測演算す
    る装置と、ベンデイング力及び移動可能ロールの
    位置を設定する装置と、該移動可能ロール位置よ
    り圧延機全体のミル剛性係数及びロール間の剛性
    係数を演算する装置と、これら剛性係数と圧延荷
    重予測値及びベンデイング力設定値とからロール
    開度設定値を演算する装置と、該演算されたロー
    ル開度設定値に圧下設定を行なう装置より成る圧
    延機の板厚制御装置。
JP57024478A 1982-02-19 1982-02-19 圧延機の板厚制御方法及び装置 Granted JPS58141808A (ja)

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