JPH0347613A - 冷間タンデム圧延機の板厚制御装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、ワークロールにロール表面１■度の大きい
ロールを組込んだスタンドを含む冷間タンデム圧延機の
板厚制御装置に関するものである。

（従来の技術） 応答速度の速い油圧圧下制御の採用と併せて、圧延機駆
動電動機の自動制声化、速度制御装置のディジタル化に
よる圧延機速度制御系の応答性や制御精度の改善に伴い
、鋼板等を圧延する冷間タンデム圧延機の自動板厚制御
（ＡＧＣ）システムもより高度な制御手法の採用が可能
になっている。

第６図は５スタンドの冷間タンデム圧延機の代表的、か
つ、基本的な自動板厚制御システムである。

このシステムは１対のワークロール２，４，６゜８．１
０と、一対のバックアップロール３，５゜７．９．１１
とで構成された４段圧延機により圧延材１が圧延され、
巻取機２７に巻き取られるものを示している。

ここに示された第１スタンドから第５スタンドまでの各
圧延機は電動機１２〜１６により駆動され、各電動機は
それぞれ速度制御装置１７〜２１により所定の回転数に
速度制御される。

ここで、各スタンド間張力は下流スタンドの圧下を操作
する張力制御装置で制御される。すなわち、スタンド間
張力は各スタンド間に設けられた張力検出器２８〜３１
で検出され、その出力は張力制御装置３２〜３５にそれ
ぞれ送られる。各張力制御装置３２〜３５は目標の張力
値に制御すべくロールギャップ修正量を演算し、圧下制
御装置２３〜２６にその修正量を出力する。

一方、板厚制御は上流スタンドで母板の板厚変動等の大
きな外乱を制御し、下流スタンドで精制御を行うのが一
般的である。

この第６図では第１スタンドの出側に板厚検出器３６を
設け、これにより検出した板厚偏差を板厚制御装置３８
へ送り、この板厚制御装置３８が第１スタンドのロール
ギャップを修正することにより母板の板厚変動等の大き
な外乱を制御している また、板厚の精制御は、第５スタンド出側に設けた板厚
検出器３７で最終スタンド出側板厚偏差を検出し、その
出力を板厚制御装置３９へ送る。

板厚制御装置３つは板厚偏差を零にすべく第４スタンド
のロール周速度修正量を演算し、第４スタンドの速度制
御装置２０へ速度修正量として出力する。

これにより、第４、第５スタンド間張力が変更され、張
力制御装置３５による第５スタンドのロールギャップ修
正による板厚修正効果との相乗効果で第５スタンド出側
板厚が目標値に制御される。

（発明が解決しようとする課題） 冷間タンデム圧延機に用いられるワークロールには大別
して、ブライドロールとダルロールとがある。ブライド
ロールは鏡面状に仕上げられたロールで非常に滑らかな
ロール表面となっている。

一方、ダルロールはロール表面に凹凸をつけ梨地状に仕
上げたものである。近年、鋼板の表面処理上の要求から
表面粗度の大きいダルロールを用いた圧延が多く行われ
るようになった。

ダルロールを用いた場合の圧延をブライドロールの場合
と比較すると次にような特性がある。

（１）ロールバイト内におけるロールと圧延材間の摩擦
係数がブライドロールに比べて数倍大きい。

（２）このため、特にダルロールを組込んだスタンドの
出側板厚が０．５＋ｏｍ程度以下の薄板の圧延では圧下
量に対する圧延荷重の変化率が大きくなり、圧下率を大
きくとれない。

（３）また、圧下操作による当該スタンドの後方張力の
制御能力が小さい。

（４）ダルロールの表面粗度は圧延が進むにつれて小さ
くなり、摩擦係数も変化する。

（５）この摩擦係数は圧延速度によっても変化する。

−例として第６図の第５スタンドのワークロールにダル
ロールを組込んだ場合を考える。

前記ダルロールの特性（１）〜（４）から考えると、薄
板の圧延では第５スタンドの圧下を操作する張力制御の
適用が難しいと言える。

さらに、（４）　、　（５）の特性を考えると第６図に
示した従来方式の自動板厚制御システムでは板厚精度の
確保、向上は望めない。

この発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
で、ワークロールに表面粗度の大きいロールを用いた場
合でも、十分な板厚精度を確保することのできる冷間タ
ンデム圧延機の板厚制御装置を得ることを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） この発明は、第ｎスタンドのロールギャップを操作して
このスタンドの圧延荷重を目標値に制御する圧延荷重制
御装置と、前記第ｎスタンドの上流の第ｎ−１スタンド
のロール周速度を操作して、前記第ｎ−１スタンドと第
ｎスタンドのスタンド間張力を予め定めた張力制限値内
に制御する張力制御装置と、前記第ｎ−１スタンドと第
ｎスタンドのスタンド間張力が張力制限値内にある場合
に前記第ｎ−１スタンドのロール周速度を操作して前記
第ｎスタンドの出側板厚を目標値に制御する第１の板厚
制御装置と、前記第ｎ−１スタンドと第ｎスタンドのス
タンド間張力が張力制限値を外れた場合に前記第ｎ−１
スタンドの上流の第【１−２スタンドのロール周速度を
操作して前記第ｎスタンドの出側板厚を目標１直に制御
する第２の板厚制御装置とを備えたことを特徴としてい
る。

また、表面粗度の大きい前記ロールの組替え後から、圧
延した材料の積算長さと圧延速度の変化に応じて前記圧
延荷重の変化を予、４ＰＩ　Ｌ、前記圧延荷重制御装置
の圧延荷重目標値を修正する演算装置を備えたものたで
ある。

（作　用） 上述した如く、ダルロールを組込んだスタンドの圧下を
操作しての張力制御や板厚制御は難しい。

そこで、この発明では、ダルロールを組込んだスタンド
の圧下を操作し、そのスタンドの圧延ＡＩを目標値に制
御（圧延荷重一定制御）する圧延荷重制御装置を設けて
いる。この圧延荷重一定制御はダルロール使用時のよう
に圧延材の塑性係数が大きい圧延では圧延荷重に対する
ロールギャップの影響係数が高いため、比較的容易に行
える。この発明では、さらに、ダルロールを組込んだス
タンドの後方張力の制御に対して、一つ上流のスタンド
のロール周速度を操作し、予め定めた張力制限値に制御
する張力制御装置を設けている。また、この発明では、
ダルロール組込みスタンドの出側板厚を制御する手段と
して、一つ上流の（ｎ−１）スタンドのロール周速度を
操作する第１の板厚制御装置と、もう一つ上流の（ｎ−
２）スタンドのロール周速度を操作する第２の板厚制御
装置とを設け、ダルロール組込みスタンドの後方張力の
状懇に応じて第１の板厚制御装置と第２の板厚制御装置
とを使い分けている。このことを第３図を用いて説明す
る。

この第３図はダルロールを組込んだｎスタンドと一つ上
流の（ｎ−１）スタンドの間の張力の変化に対して、ス
タンド間張力制御を行う範囲、第１および第２の板厚制
御装置を使い分ける範囲をそれぞれ矢印で示したもので
ある。

すなわち、スタンド間張力制御は予め定めた張力上限値
、あるいは、下限値を外れた場合に動作させ、スタンド
間張力が上、下限値内に保持されるように制御する。ま
た、第１の板厚制御装置はスタンド間張力が張力上、下
限値内にある時に動作させ、上、下値を外れた場合にそ
の動作を停止ドアさせ、その出力を保持する。

一方、第２の板厚制御装置はスタンド間張力が張力上下
限度値内にあるときにはその出力を保持し、スタンド間
張力が上下限度値を外れた場合に動作する。

この場合、ダルロール組込みスタンドに適用する圧延荷
重一定制御の圧延荷重目標値を、圧延＋オ長および圧延
荷重に応じて修正する手段を備えると好都合てせある。

これは、ダルロール圧延の特性（５）および（６）項に
対処するものであり、第４図（ａ）に圧延材長さと摩擦
係数との関係を、同図（ｂ）に圧延速度と摩擦係数との
関係を公知の圧延理論式をＩｌｌいて計算した例である
。

この計算例は各摩擦係数の値において出側板厚を目標値
にするための圧延荷重を示している。

第４図および第５図からダルロール組込みスタンドの出
側板厚を目標値に保持するためには、圧延材長および圧
延荷重に応じて圧延荷重目はを修正する必要があること
は明らかである。

圧延荷重目標値修正の具体的な方法の一例を以下に示す
。

第４図に示すようにダルロールの摩擦係数は口−ル組替
え後からの圧延材長の積算値しゃ、ロール周速度ＶＲ等
の関数として圧延データを解析することによりモデル化
でき、（１）式で表される。

μ−Ｆ　（Ｌ、　ＶＲ，Ｈ，ｈ＞　　　　　・・・（１
）ただし μ；摩擦係数 Ｌ：圧延材長の積算値 ｖｒ？二ロール周速度 Ｈ二人側板厚 ｈ：出側板厚 である。

また、圧延荷重は公知の圧延理論式である（２）式によ
って容易に演算できる。

Ｐ−（Ｂ、　Ｈ，ｈ、μ”　ｂ　”　ｆ　’　ＫＩ’ｍ
”・・）・・・（２） ただし Ｐ：圧延荷重 Ｂ：板幅 【！、：後方張力 ｔｒ　：前方張力 Ｋｆ’ｍ’圧延材の平均変形抵抗 である。

（１）式の圧延材長積算値しはロール組替え後から圧延
中のロール周速度ＶＲを時間積分することにより求める
ことができる。

従って、圧延材長しと圧延荷重■、の現在値を（１）式
に代入して摩擦係数μを求め、これを（２）式に代入す
ることにより現圧延時点での圧延荷重目標値を決定でき
る。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を、圧延系統と併せて示し
たブロック図である。ダルロールはその目的力１らタン
デム圧延機の最終スタンドのワークロールに組込まれる
のが一般的である。この実施例ではダルロールがタンデ
ム圧延機の最終の３スタンド（ｎ　　２）、（ｎ−１）
、ｎのうちのｎスタンドのワークロール４４として組込
まれている。

ここで、３スタンド（ｎ−２）、　　（ｎ−１）。

ｎは、それぞれ上下一対のワークロール４０゜４２．４
４と、上下一対のバックアップロール４１．４３．４５
とで４段圧延機が構成され、これにより圧延材１が圧延
され、巻取機２７に巻き取られる。

これらの各ロールは、スタンド毎に電動機４６゜４７．
４８によって駆動され、その回転数が速度制御装置４９
，５０．５１により所定の値に制御される。

また、各スタンドのロールギャップは圧下制御装置５２
，５３．５４によって制御される。

一方、（ｎ−２）スタンドと（ｎ　−１）スタンドのス
タンド間張力が張力検出器５５によって検出され、第６
図に示した従来装置と同様にしてド流スタンドである（
ｎ−１）スタンドの圧ドを操作する張力制御装置５７に
加えられ、これによりスタンド間張力が目標値に制御さ
れる。

（ｎ−１）スタンドとダルロールを組込ん戸ｎスタンド
のスタンド間張力は張力検出器５６により検出され、張
力制御装置５８に送られる。この張力制御装置５８には
、第３図に示したような張力上、下限値が予め設定され
ており、検出された張力が上、下限値を外れた場合、こ
れを上、下限値内に戻すべく（ｎ−１）スタンドのロー
ルの周速度修正量を演算し、（ｎ−１）スタンドの速度
制御装置５０へ、その修正量を出力する。

また、ｎスタンドにはその圧延荷重を検出する圧延荷重
検出器５９が設けられている。また、電動機４８の回転
速度を検出する速度検出器６１−）か設けられ、速度検
出値が圧延荷重目標値演算装置６１に加えられると、こ
こで、速度検出器６０の出力をｎスタンドのロール周速
度ＶＲに変換すると共に、ｎスタンドのワークロール組
替え後からの圧延材長の積算値りを演算し、前述の（＋
）、（２）式を用いてｎスタンド出側目標板厚を得るた
めの圧延荷重目標値を演算する。この圧延荷重Ｌ１標値
は、圧延荷重検出器５９で検出された圧延荷重現在値と
比較され、その差は荷重一定制御装置６２に送られる。

荷重一定制御装置６２はこの荷重の偏差を零にするべく
ｎスタンドのロールギャップ修正量を演算し、圧下制御
装置５４に加える。

一方、（ｎ−１）スタンドとｎスタンドにはそれぞれ出
側材料速度を検出する祠料速度検出器６３．６４が設け
られると共に、それぞれ出側板厚目標値からの偏差を検
出する板厚検出器６５，６６が設けられている。そして
、これらの検出器の出力がマスフロー板厚演算装置６７
に加えられる。

このマスフロー板厚演算装置６７は板厚検出器６５で検
出された（ｎ−１）スタンド出側板厚偏差Δｈｎ−１が
板厚検出器６５で検出されてから、ｎスタンドロールバ
イト入口に到達するまでの時間だけ遅延させてｎスタン
ド入側板厚偏差Δｈ　とする。さらに、ｎスタンド人出
側に対してマスフロー一定則を適用し、次式によりｎス
タンド出側板厚偏差を演算する。

この（３）式で■。−１は材料速度検出器６３で検出し
た（ｎ　−１）スタンドの出側材料速度、Ｖｎは材料速
度検出器６４で検出したｎスタンド出側材料速度、Δｈ
　＊は板厚検出器６６で検出したｎスタンド出側板厚偏
差であり、（３）式右辺第２項はマスフロー板厚演算誤
差の補正項である。

マスフロー板厚演算装置６７で演算されたｎスタンド出
側板厚偏差Δｈ　は第１の板厚制御装置１ ６８と第２の板厚制御装置６９とに加えられる。

第１の板厚制御装置６８は（ロー１）スタンドとｎスタ
ンドのスタンド間張力が張力上、下限値内にある場合に
動作し、ｎスタンド出側板厚偏差を零にするべく　（ロ
ー１）スタンドのロール周速度修正量を演算し、（ｎ−
１）スタンドの速度制御装置５０に加える。これにより
、（ｎ−１）スタンドのロール周速度が変更され、（ｎ
−１）スタンドとｎスタンドのスタンド間張力が変り、
ｎスタンド出側板厚が制御される。

この板厚制御系はマスフロー板厚偏差を用いることから
応答性に優れたものである。

一方、第２の板厚制御装置６９は（ｎ−１）スタンドと
ｎスタンドのスタンド間張力が張力上、下限値を外れた
場合に動作し、ｎスタンド出側板厚偏差を零にするべく
（ｎ−２）スタンドのロール速度修正量を演算し、（ｎ
　−２）スタンドの速度制御装置４９に与える。これに
より、（ｎ−２）スタンドのロール周速度が変更され、
（ｎ−２）スタンドと（ｎ−１）スタンドのスタンド間
張力が変わると同時に（ｎ−１）スタンド出側板厚が変
り、それがｎスタンドへ移送されてｎスタンド出側板厚
が制御される。

かくして、この実施例によれば、ｎスタンドの上流の（
ｎ−１）スタンドのロール周速度を操作して、（ｎ−１
）スタンドとｎスタンドのスタンド間張力を予め定めた
張力制限値内に入れようとする制御と、この制御によっ
て（ロー１）スタンドとｎスタンドのスタンド間張力が
張力制限値内にある場合には（ｎ−１）スタンドのロー
ル周速度を操作してｎスタンドの出側板厚を目標値に近
づける制御がなされ、反対に（ｎ−１）スタンドとｎス
タンドのスタンド間張力が張力制限値を外れた場合に（
ｎ−１）スタンドの上流の（ｎ−２）スタンドのロール
周速度を操作してｎスタンドの出側板厚を目標値に近づ
ける制御が行われる。

また、圧延した材料の積算長さと圧延速度の変化に応じ
て圧延荷重制御装置の圧延荷重目標値を修正する制御が
行われる。

第２図はこの発明の他の実施例を、圧延系統と併せて示
したブロック図である。

：、：、で第１図と同一の符号を付したものはそれぞれ
同一の要素を示している。そして、第１図中の材料速度
検出器６３．６４および板厚検出器６５を除去すると共
に、マスフロー板厚演算装置６７を除去し、板厚検出器
６６の出力信号、すなゎち、ｎスタンド出側板厚偏差Δ
ｈ　＊を第１の仮厚制御装置６８および第２の板厚制御
装置６９に送り込み、これら各板厚制御装置は上記実施
例と同様にして（ｎ　−１）スタンドとｎスタンドのス
タンド間状態に応じて動作し、Δｈ　＊を零にするよう
に制御する。

〔発明の効果〕

以上の説明によって明らかなようにこの発明によれば、
第ｎスタンドの上流の第（ｎ−１）スタンドのロール周
速度を操作して、第（ｎ−１）スタンドと第ｎスタンド
のスタンド間張力を予め定めた張力制限値内に入れよう
とする制御をし、この制御によって第（ｎ−１）スタン
ドと第ｎスタンドのスタンド間張力が張力制限値内にあ
る場合には第（ｎ−１）スタンドのロール周速度を操作
して第ｎスタンドの出側板厚を目標値に近づける制御を
し、反対に第（ｎ−１）スタンドと第ｎスタンドのスタ
ンド間張力が張力制限値を外れた場合１：ｉ　（ｎ　　
１　）スタンドの上流の第（ｎ　−２）スタンドのロー
ル周速度を操作して第ｎスタンドの出側板厚を目標値に
近づける制御を行っているので、第ｎスタンドのワーク
ロールに表面粗度の大きいロールが組込まれたとしても
、十分な板厚精度を確保することができる。

また、圧延した材料の積算長さと圧延速度の変化に応じ
て圧延荷重制御装置の圧延荷重検出器を修正する制御を
行うことによって、さらに、板厚精度を上げることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を、圧延系統と併せて示し
たブロック図、第２図はこの発明の他の実施例を、圧延
系統と併せて示したブロック図、第３図、第４図（ａ）
　、（ｂ）および第５図はこの発明の原理説明図、第６
図は従来の冷間タンデム圧延機の板厚制御装置を、圧延
系統と併せて示したブロック図である。 ４０．４２．４４・・・ワークロール、４１．４’う。 ４５・・・バックアップロール、４９　＋　　５０．５
１・・・速度制御装置、５２，５３．５４・・・圧下制
御装置、５５．５６・・・張力検出器、５７．５８・・
・張力制御装置、５９・・・圧延荷重検出器、６０・・
・速度検出器、６１・・・圧延荷重目標値演算装置、６
２・・・荷重一定制御装置、６３．６４・・・材料速度
検出器、６５゜６６・・・板厚検出器、６７・・・マス
７０−板厚演算装置、６８・・・第１の板厚制御装置、
６９・・・第２の板厚制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ワークロールに表面粗度の大きいロールを組込んだ
   第ｎスタンドを含む冷間タンデム圧延機において、前記
   第ｎスタンドのロールギャップを操作してこのスタンド
   の圧延荷重を目標値に制御する圧延荷重制御装置と、前
   記ｎスタンドの上流の第ｎ−１スタンドのロール周速度
   を操作して、前記第ｎ−１スタンドと第ｎスタンドのス
   タンド間張力を予め定めた張力制限値内に制御する張力
   制御装置と、前記第ｎ−１スタンドと第ｎスタンドのス
   タンド間張力が張力制限値内にある場合に前記第ｎ−１
   スタンドのロール周速度を操作して前記第ｎスタンドの
   出側板厚を目標値に制御する第１の板厚制御装置と、前
   記第ｎ−１スタンドと第ｎスタンドのスタンド間張力が
   張力制限値を外れた場合に前記第ｎ−１スタンドの上流
   の第ｎ−２スタンドのロール周速度を操作して前記第ｎ
   スタンドの出側板厚を目標値に制御する第２の板厚制御
   装置とを備えたことを特徴とする冷間タンデム圧延機の
   板厚制御装置。 ２、表面粗度の大きい前記ロールの組替え後から、圧延
   した材料の積算長さと圧延速度の変化に応じて前記圧延
   荷重の変化を予測し、前記圧延荷重制御装置の圧延荷重
   目標値を修正する演算装置を備えたことを特徴とする請
   求項１記載の冷間タンデム圧延機の板厚制御装置。