JPH0545325B2

JPH0545325B2 -

Info

Publication number: JPH0545325B2
Application number: JP59171503A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Iwato; Hiroshi Kuwamoto; Fumio Fujita
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1984-08-20
Filing date: 1984-08-20
Publication date: 1993-07-08
Also published as: JPS6149722A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕この発明は、鋼ストリツプの板厚制御方法に関
するものである。

〔従来技術とその問題点〕

鋼ストリツプの冷間圧延を行なう冷間タンデム
圧延機は、従来、自動板厚制御システム（以下
AGCシステムと称す）として、主として、フイ
ードバツクモニタ方式を採つていたために、鋼ス
トリツプの急激な板厚変動部分や材質変動部分の
板厚制御には、無力であつた。そこで、近年で
は、この問題に対処するために、タンデム圧延機
の第１スタンド入側に板厚計を設けて、第１スタ
ンドにフイードフオワード制御を付加した方式の
AGCシステムや、高い周波数応答性を有する油
圧サーボシステムを利用したゲージメータ方式の
AGCシステムなどが出現している。しかしなが
ら、これらのAGCシステムは、次のような問題
を抱えている。

第１スタンド入側に板厚計を配して、フイード
フオワード制御を付加した方式においては、板厚
の不連続部を圧延機に入る前に把握できるので、
原板厚変動分は補正できるものの、変形抵抗の変
動に対しては予知能力がないために、実質上は、
従来のフイードバツクのみ方式と比べて、板厚制
御の改善効果が認められない。

ゲージメータ方式においては、油圧シリンダを
圧下力の変動に合せて動作させ、身かけ上のミル
剛性を高めるように制御するために、板厚の変化
および変形抵抗の変化に対して、ある程度の制御
能力を持ち、従来のフイードバツクのみの方式や
第１スタンドにフイードフオワード制御を加えた
方式の場合に比べて、板厚制御はかなり改善され
る。しかしながら、ミル剛性制御が、圧下力と圧
下シリンダー位置の信号をフイードバツクして行
なわれる以上、制御ループに時定数を持ち、従つ
て、ダイナミツクな状態でミル剛性を無限大にで
きないために、ゲージメータ方式でも、鋼ストリ
ツプの接続部やサイズ変更点など、完全な不連続
部（特異点）での正確な板厚制御は、不可能であ
る。また、この方式では、ロール軸受けの油膜厚
みやロール偏心など、被圧延材以外の圧下力に対
する外乱を全て増幅するために、必ずしも板厚精
度向上に有効とはならない欠点もある。

上記した問題は、全て、従来のAGCシステム
が、被圧延材の変形抵抗を予知して、板厚制御を
行なう方式になつていないことに起因している。
この観点から、これまで、大型デジタル計算機を
用いて、圧下力、張力、圧下率および先進率よ
り、鋼ストリツプの摩擦係数と変形抵抗とを学習
させ、板厚制御の精度向上を図ることも試みられ
ている。しかし、この方法も、定常圧延部にのみ
有効であつて、鋼ストリツプの接続部や変形抵抗
の変動を共なうサイズ変更点での板厚制御には無
力である。

〔発明の目的〕

この発明は、上述の現状に鑑み、鋼ストリツプ
の接続部や変形抵抗の変動を共なうサイズ変更点
などについても、板厚を高精度に制御することが
できる、鋼ストリツプの板厚制御方法を提供する
ことを目的とする。

〔発明の概要〕

この発明の鋼ストリツプの板厚制御方法は、鋼
ストリツプの圧延を行なう圧延機の、第１スタン
ドの入側の前方において、前記鋼ストリツプに軽
度の歪みを加えることによつて得られた、前記鋼
ストリツプの降伏応力と前記歪みの量とに基づい
て、前記圧延機の各スタンドでの前記鋼ストリツ
プの変形抵抗と摩擦係数とを求め、このようにし
て得られた変形抵抗および摩擦係数と、前記第１
スタンドの入側の前方において測定した、前記鋼
ストリツプの板厚とに基づいて、前記各スタンド
での必要な圧下力を求めて、前記各スタンドにお
いて、前記鋼ストリツプの板厚を制御することに
特徴を有する。

〔発明の構成〕

第１図はこの発明の板厚制御方法を適用した圧
延装置の一態様を示す構成図である。第１図にお
いて、１は冷間タンデム圧延機、２は圧延機１に
鋼ストリツプ３を供給するアンコイラー、４は圧
延機１によつて圧延された鋼ストリツプ３を巻取
るテンシヨンリール、５は鋼ストリツプ３の板速
ｖを測定する板速計、６は鋼ストリツプ３の板厚
ｈを測定する板厚計、７は鋼ストリツプ３の張力
Ｔを測定する張力計、８は圧延機の１の各スタン
ドS₁〜S₅での圧下力Ｐを検出する圧下力検出器、
９は各スタンドS₁〜S₅のロール周速v_kを検出し、
制御するロール周速検出制御器、１０は各スタン
ドS₁〜S₅で鋼ストリツプ３をロールを会して圧下
する圧下装置、１１は前記圧下装置の圧下位置を
コントロールするサーボバルブ、１２は圧延機１
に通板される鋼ストリツプ３に軽度の歪みを加え
るためのテンシヨンレベラー、１３は前記板速計
５等によつて得られた板速ｖ等の信号を処理し
て、各スタンドS₁〜S₅での板厚を制御するプロセ
スコンピユータである。

この発明の方法では、圧延機１の第１スタンド
S₁の入側前方において、鋼ストリツプ３に歪みを
加え、そのときの鋼ストリツプ３の張力Ｔ等を測
定することによつて、鋼ストリツプ３の降伏応力
σ_Yおよび鋼ストリツプ３に加えた歪み量εとを求
め、これから各スタンドS₁〜S₅での鋼ストリツプ
３の変形抵抗σおよび摩擦係数μとを求めて、こ
れらと鋼ストリツプ３の原板厚とに基づいて、各
スタンドS₁〜S₅での鋼ストリツプ３の板厚をフイ
ードフオアード制御するものである。

圧延機１の各スタンドS₁〜S₅での鋼ストリツプ
３の変形抵抗σおよび摩擦係数μは、鋼ストリツ
プ３に歪みを加えることによつて、次のようにし
て求められる。

テンシヨンレベラーにおいて、ロール表面と鋼
ストリツプ表面との間の摩擦係数を、ロールの回
転抵抗に比べて充分大きく取れば、ロールと鋼ス
トリツプとの間のスリツプは充分に小さく、無視
することができるので、レベラーによる張力増分
ΔTは、下記(1)式で与えられる。

ΔT＝bH²σ_Y／2RＮ ……(1) 但し、 ΔT：鋼ストリツプの張力増分、ｂ：板幅、Ｈ：板厚、 σ_Y：降伏応力、Ｎ：レベラーのロール数、Ｒ：ロール半径このとき、レベラー内における総歪み量εが、
0.5〜2.0％の範囲内に収まるように、ロール半径
Ｒと鋼ストリツプの板厚Ｈとを設定すれば、レベ
ラー内における板厚Ｈの変化および降伏応力σ_Yの
変化は、実用上無視することができるようにな
る。従つて、レベラー入側の板厚（原板厚）Ｈ
と、レベラー入側、出側間の張力差ΔTとを実測
し、ロール半径Ｒ、レベラーのロール数ｎ、板幅
ｂを既知数として与えれば、その時点の鋼ストリ
ツプの降伏応力σ_Yは、(1)式から求められる。

なお、板厚Ｈの変化および降伏応力σ_Yの変化を
補正してやれば、２％以上の歪み量を加えること
もできる。加える歪み量としては、0.5〜10％、
好ましくは0.5〜５％が適している。これは、ε
＜0.5％では、歪み量εと、この歪み量εを付与
することによつて生じる、レベラー入側、出側間
の張力差ΔT等とを、正確に求めることが困難に
なり、逆に10％＜εでは、レベラーでのメカニカ
ルロス等によつて、前記張力差ΔT等の正確な測
定が困難になるだけでなく、設備が大型化するか
らである。

また、この時点の歪み量εは、下記(2)式で近似
されるから、(2)式から歪み量εが求められる。

ε＝Ｈ／2RＮ ……(2) 次に、下記(3)式で表わされる変形抵抗の式にお
いて、定数αと定数ｎとは、鋼種によつてほぼ一
定値を示し、既知数として与えることができる。

σ＝ｋ（ε＋α）ⁿ ……(3) 但し、 σ：変形抵抗、ｋ：定数、 α、ｎ：鋼種によつて定まる定数。

そこで、この(3)式に、(1)式および(2)式で求めら
れたσ_Yおよびεとを代入して、(3)式の定数ｋを定
める。

(3)式のｋが定まれば、圧延機の各スタンドでの
圧下率を与えることによつて、従つて歪み量を与
えることによつて、(3)式から各スタンドでの変形
抵抗σが求まる。

また、各スタンドでの鋼ストリツプとロールと
の間の摩擦係数μは、各スタンドでの圧下力Ｐ、
張力Ｔ、ロール半径ｒと、(3)式から求まるｋとを
用いて、例えばフオンカルマン（Von Karman）
の微分方程式を解くことによつて、学習的に求め
ることができる。

以上のようにして、圧延機１の各スタンドS₁〜
S₅での鋼ストリツプ３の変形抵抗σと摩擦係数μ
とが求められたなら、この変形抵抗σおよび摩擦
係数μと、鋼ストリツプ３の板厚とから、各スタ
ンドS₁〜S₅出側で、予め定めた板厚と同一の板厚
を得るために必要な、各スタンドS₁〜S₅での圧下
力Ｐが求められるから、その圧下力Ｐに基づいて
板厚制御を行なえばよい。

鋼ストリツプ３は、アンコイラー２から繰出さ
れて、テンシヨンレベラー１２入側の板速計５、
板厚計６および張力計７によつて、レベラー入側
の板速v_i、板厚Ｈ（原板厚）および張力T_iが測定
されたのち、レベラー１２に入り、そこで軽度の
歪みが加えられる。次いで、鋼ストリツプ３は、
レベラー１２の出側の張力計７および板速計５に
よつて、レベラー出側の張力T_pおよびv_pが測定
されたのち、圧延機１に入る。

一方、レベラー１２の入側で測定された原板厚
Ｈは、ローパスフイルター１４を経てプロセスコ
ンピユータ１３へ入力される。レベラー１２の入
側および出側で測定された板速v_iおよびv_pは、演
算器１５へ入力されて、そこでレベラー１２で加
えた歪み量εが演算され、歪み量εがコンピユー
タ１３へ入力される。レベラー１２の入側および
出側で測定された張力T_iおよびT_pは、演算器１
６へ入力されて、そこでレベラー１２の入側、出
側間の張力差ΔTが演算され、張力差ΔTがコン
ピユータ１３へ入力される。

プロセスコンピユータ１３は、張力差ΔT、原
板厚Ｈ等から、鋼ストリツプ３の降伏応力σ_Yを演
算し、降伏応力σ_Yと歪み量ε等から、圧延機１の
各スタンドS₁〜S₅での鋼ストリツプ３の変形抵抗
σと摩擦係数μとを演算する。そして、コンピユ
ータ１３は、この変形抵抗σおよび摩擦係数μと
鋼ストリツプ３の原板厚Ｈとから、各スタンドS₁
〜S₅出側で、予め定められている板厚と同一の板
厚を得るのに必要な、各スタンドS₁〜S₅での圧下
力Ｐを演算し、各スタンドS₁〜S₅で圧下力Ｐを得
るのに必要な制御信号を出力する。圧延機１の各
スタンドS₁〜S₅では、コンピユータ１３からの出
力された、例えばサーボバルブ１１への制御信号
によつて、圧下装置１０の圧下位置が調節され、
ロールギヤツプの大きさが、必要な圧下力Ｐを得
ることができる大きさに修正させる。

鋼ストリツプ３は、圧延機１の各スタンドS₁〜
S₅での変形抵抗σおよび摩擦係数μと原板厚Ｈと
に基づいて、プロセスコンピユータ１３から出力
される制御信号によつて、各スタンドS₁〜S₅で、
圧下位置制御および／または張力制御によつて、
板圧が制御される。その際、鋼ストリツプ３のト
ラツキングは、各スタンドS₁〜S₅間に設けられた
板速計５で板速を測定することにより、行なわれ
る。

鋼ストリツプ３の接続部や材質の変化を伴なう
サイズ変更点の様な、完全な不連続部（以下特異
点と称す）がテンシヨンレベラー１２を通過する
際の変形抵抗は、特異点がレベラー１２の第１ロ
ールに達したときの変形抵抗を特異点前の変形抵
抗とし、特異点がレベラー１２の出口に達したと
きの変形抵抗を特異点後の変形抵抗として、取り
扱う。この特異点のレベラー１２を通過する際の
トラツキングは、例えばレベラー１２の入側の板
厚計６による板厚測定と、板速計５による板速測
定とによつて行なわれる。

鋼ストリツプ３は、第１スタンドS₁において、
第１スタンドS₁で定めた板厚に制御されるが、第
１スタンドS₁で制御し得なかつた板厚変動につい
ての修正は、第１スタンドのロール周速V_K1の制
御および第２スタンドの圧下位置の制御によつ
て、行なうようにする。第２スタンドS₂以降の板
厚制御については、マスフロー一定の理論に基づ
いて、各スタンドS₂〜S₅でのロール周速v_k2〜v_k5
または圧下位置の制御、あるいは両者の制御によ
つて行なう。

以上の例では、圧延機１の入側前方で鋼ストリ
ツプ３に歪みを加えるのに、テンシヨンレベラー
１２を用いたが、第２図に示すように、異速圧延
機１７を用いてもよい。なお、第２図において、
１８は異速圧延機１７の高速側ロールおよび低速
側ロールのトルクを測定するトルクメータ、１９
は異速圧延機１７の圧下装置、２０は異速圧延機
１７の圧下力検出器、２１は高速側ロールおよび
低速側ロールの周速を検出するロール周速検出器
であり、第２図において、第１図と同一の符号の
ものは同一の部材を示す。

異速圧延機を用いた場合には、鋼ストリツプ３
の２次元降伏応力σは、下記(4)式で与えられる。

σ＝１／Hbln（1/1−ε）｛１／１−ε（T₁／R₁−Ｐ／
２＋To） −T₂／R₂＋Ｐ／２＋Ti｝ ……(4) 但し、 T₁：異速圧延機の高速側ロールのトルク、 T₂：低速側ロールのトルク、 R₁：高速側ロールの半径、 R₂：低速側ロールの半径、Ｐ：圧下力、ｂ：鋼ストリツプの板幅、Ｈ：異速圧延機入側での板厚、 ε：鋼ストリツプに加えた歪み量、 T_i：異速圧延機入側での張力、 T_p：異速圧延機出側での張力。

また、歪み量εは、高速側ロールおよび低速側
ロールの周速差から得られる。

従つて、異速圧延機１７によつて鋼ストリツプ
３に歪みを加え、そのときの張力T_i等を測定する
ことによつて、鋼ストリツプ３の２次元降伏応力
σおよび歪み量εを求めることができるから、以
下、テンシヨンレベラー１２を用いた場合と同様
にして、圧延機１の各スタンドS₁〜S₅でのストリ
ツプ３の変更抵抗σと摩擦係数μとを求め、これ
らと異速圧延機１７の入側での板厚Ｈとに基づい
て、各スタンドS₁〜S₅での板厚をフイードフオア
ード制御すればよい。

以上のように、この発明では、圧延機の直前に
おいて、鋼ストリツプの板厚と共に、鋼ストリツ
プに歪みを加えることによつて、圧延機の各スタ
ンドでの鋼ストリツプの変形抵抗と摩擦係数とを
実時間で予知して、各スタンドでの板厚をフイー
ドフオアード制御しているので、鋼ストリツプの
接続部や材質の変化を伴なうサイズ変更点のよう
な、完全な不連続部の圧延においても、高精度な
板厚を確保することができる。

この発明の方法による板厚制御をしながら冷間
圧延したときの、鋼ストリツプの接続部近傍の板
厚（出側厚）を、第３図に、従来の制御方法によ
る場合と共に示す。第３図において、(a)は鋼スト
リツプの原板厚を、(b)はこの発明の方法の場合の
鋼ストリツプの出側厚を、(c)は従来のフイードバ
ツクモニタ方式の場合の出側厚を、(d)は従来のフ
イードバツク方式に板厚によるフイードフオアー
ド方式を第１スタンドに付加した場合の出側厚
を、そして(e)は従来のフイードバツク方式にゲー
ジメータ方式を付加した場合の出側厚を示す。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明の方法によれ
ば、鋼ストリツプの接続部や材質の変化を伴なう
サイズ変更点のような、完全な不連続部について
も、高精度に板厚を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の板厚制御方法を適用した圧
延装置の一態様を示す構成図、第２図はこの発明
の板厚制御方法を適用した圧延装置の他の態様を
部分的に示す構成図、第３図ａ〜ｅはこの発明の
方法および従来方法により板厚制御しながら冷間
圧延したときの、鋼ストリツプの出側厚を示す図
である。図面において、１……圧延機、２……アンコイラー、３……鋼
ストリツプ、４……テンシヨンリール、５……板
速計、６……板厚計、７……張力計、８……圧下
力検出器、９……ロール周速検出制御器、１０…
…圧下装置、１１……サーボバルブ、１２……テ
ンシヨンレベラー、１３……プロセスコンピユー
タ、１４……ローパスフイルター、１５，１６…
…演算器、１７……異速圧延機、１８……トルク
メータ、１９……圧下装置、２０……圧下力検出
器、２１……ロール周速変出器、S₁〜S₅……スタ
ンド。

Claims

【特許請求の範囲】

１鋼ストリツプの圧延を行なう圧延機の、第１
スタンドの入側の前方において、前記鋼ストリツ
プに軽度の歪みを加えることによつて得られた、
前記鋼ストリツプの降伏応力と前記歪みの量とに
基づいて、前記圧延機の各スタンドでの前記鋼ス
トリツプの変形抵抗と摩擦係数とを求め、このよ
うにして得られた変形抵抗および摩擦係数と、前
記第１スタンドの入側の前方において測定した、
前記鋼ストリツプの板厚とに基づいて、前記各ス
タンドでの必要な圧下力を求めて、前記各スタン
ドにおいて、前記鋼ストリツプの板厚を制御する
ことを特徴とする鋼ストリツプの板厚制御方法。