JPH0653284B2 - 板材圧延機におけるヘリボ−ン制御方法及び装置 - Google Patents

板材圧延機におけるヘリボ−ン制御方法及び装置

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JPH0653284B2
JPH0653284B2 JP60060733A JP6073385A JPH0653284B2 JP H0653284 B2 JPH0653284 B2 JP H0653284B2 JP 60060733 A JP60060733 A JP 60060733A JP 6073385 A JP6073385 A JP 6073385A JP H0653284 B2 JPH0653284 B2 JP H0653284B2
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helibone
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健一 安田
幸夫 平間
宏司 佐藤
博 粟津原
健次郎 成田
守 竹内
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B38/00Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product
    • B21B38/02Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product for measuring flatness or profile of strips
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B2263/00Shape of product
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は板材圧延機におけるヘリボーンの修正を行う制
御方法、及びその装置に関する。ヘリボーンとは第2図
(A)に示すような、圧延材1の材料表面に生じる洗濯
板状のしわ1aであり、一般的には材料に対して斜めに
発生する。また、第2図(B),(C)に示すいわゆる
端伸び1bや中伸び1cという形状とも別の現象であ
る。
近年、冷間圧延製品の分野では広幅かつ薄板に対する要
求が強くなつてきており、また材質的にも硬度の高い高
級材質化の傾向にある。このため、冷間圧延機ではワー
クロールの小径化が指向されるようになつてきた。
小径のワークロールで薄く硬い材料を圧延すると、ヘリ
ボーンの発生する率が極めて高くなる。ヘリボーンは一
度発生するとその修正は極めて困難であつた。すなわ
ち、第2図(B),(C)に示すような端伸び、中伸び
といつた形状とは別の現象であるため、特開昭58−1
41808号公報に記載の6段圧延機における中間ロー
ルの軸方向移動調節と、この中間ロール及び作業ロール
に夫夫作用させるベンデイング力の調節とを組合せて圧
延材の形状制御を行う技術、並びに特開昭59−185
514号公報に記載の6段圧延機における作業ロールの
水平たわみ量を調節して圧延材の形状制御を行う技術で
ある従来の形状制御装置では前記ヘリボーンは全く修正
することができない。このため、ヘリボーンを発生した
材料は、デンシヨンレベラー等の矯正工程が別途必要と
なり、生産性低下の大きな原因となつていた。
〔発明の目的〕
本発明はかかる従来の弱点を解消するためになされたも
ので、簡単な手段によつて、極めて効果的にヘリボーン
修正を可能にした板材圧延機におけるヘリボーン制御方
法及び装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
まず始めに、本発明の基礎となる事柄について説明す
る。本発明者らはヘリボーンに関して広範囲にわたる実
験を行い、その結果ヘリボーン発生の有無は、出側張力
の大小のみによつて決まることを明らかにした。第3図
にその実験結果を示す。圧延条件は、ワークロール径6
0mmの圧延機を用い、材料として板幅550mm、板厚0.
5mmのSPCC材を使用し、圧下率20%及び40%で
行つた。この時圧延材の入側及び出側の張力を種種変え
て、圧延機出側でヘリボーンが発生するか否かを調べ
た。第3図は横軸に圧延材の出側のトータル張力、縦軸
に圧延材の入側のトータル張力をとつて、ヘリボーン有
を黒丸、ヘリボーン無しを白丸で表したもので、この図
から次のことがわかる。すなわち、圧延材出側張力をあ
る限界値以上に増加すれば、圧延材入側張力の大小にか
かわらずヘリボーンは圧延材表面に発生しない。従つ
て、ヘリボーン発生の有無は圧延機出側の圧延材張力の
みによつて定まり、よつてヘリボーンが発生した場合に
出側張力を大きくなるように制御すればヘリボーンは修
正できることになる。
また、係る出側張力を増大させると圧延材の板厚は若干
小さくなる。そこでこれを補償するために、出側張力変
化による板厚変化を入側張力を調整することに防止する
ことができる。
〔発明の実施例〕
本発明は上記実験事実に基づいてなされたもので、以下
に本発明の一実施例を用いて詳細に説明する。
第1図に本発明の一実施例を示す。圧延材1が4段圧延
機である補強ロール4,5に支えられたワークロール
2,3(ベンデイング装置は図示せず)により圧延され
ている。6は圧延材1に入側張力を与える入側リール、
7は圧延材1に出側張力を与える出側リール、8,9は
それぞれデフレクターロールである。そして圧延機の出
側に設置されたヘリボーン検出器10により、材料1の
表面にヘリボーンが発生したか否かを検出する。この検
出器10の詳細説明は後述する。演算器11ではヘリボ
ーン検出器10の検出信号をとりこみ、ヘリボーン発生
が有りの場合は圧延材に付与すべき出側張力増分値ΔT
fを演算して出力し、ヘリボーンが発生しない場合は何
も出力しない。演算器12では圧延機出側に設置された
張力計13で測定した圧延材に作用している現在の出側
張力値Tfiと演算器11からの出側張力増分値ΔTf
加算し、圧延材に付与する新たな出側張力Tfi+1を(1)
式に基づいて計算する。
fi+1=Tfi+ΔTf ………(1) 次に演算器14では前記Tfi+1と圧延材料によつて定ま
る最大許容出側張力TfMaxを次の(2)式から計算する。
すなわち、材料の最大許容応力をσfMax、板幅をb、出
側板幅をhとすると、 TMax=σfMax・b・h ………(2) となる。この計算に必要なσfMax,b,hは設定盤15
より予め入力され与えられる。次に演算器16では、前
記Tfi+1とこのTfMaxを比較し、Tfi+1がTfMaxより小
さい場合にはTfi+1を出力し、大きい場合はTfMaxを出
力する。出側張力調整器17では定められた張力になる
よう、張力計13の信号を参照しながら、圧延材に出側
張力を与える出側リール7を駆動するモータ18のトル
ク制御を行う。このように、本発明の実施例によれば、
ヘリボーンが無くなるまで出側張力を増大させるという
単純な操作で、確実にヘリボーンの修正を行うことがで
きる。
ところで一般に出側張力を増大させると圧延材の板厚は
若干小さくなる。そこでこれを補償する方法として、第
4図に本発明の他の実施例を示す。第4図において演算
器16にて新たな出側張力Tfi+1を決定するところまで
は、先に述べた第1図に示す実施例と同様である。即ち
演算器16から(1)式に基づいて計算したTfi+1を出側
張力調整器17に出力する一方、演算器19へも出力す
る。演算器19では次のようにして、出側張力変化の板
厚への影響を補償する入側張力値Tfを計算する。すな
わち、出側張力変化による板厚変化は、入側張力を調整
することによつて防止しようとするものである。一般に
出側板厚hは次式で定まる。
h=S+P/K ………(3) ここで、Sはロールの開度、Kはミル定数、Pは圧延荷
重である。(3)式より、Pを変えなければhも変らない
ことがわかる。そこでPは、 P=・b・km・Qp・Qt ………(4) で求められる。はロール接触投影長、bは圧延材の
板幅、kmは圧延材の平均変形抵抗、Qpは圧下力関数、
tは張力に関する圧下力関数である。このうち、張力
に関する項目はQtのみであり、これは一般に次式で表
せる。
ここで、αは定数で一般には2であり、tb,tfは入側
応力及び出側応力で次式で表せる。
b=Tb/(b・H) ………(6) tf=Tf/(b・h) ………(7) ここで、Tbは入側張力、Hは入側板厚、Tfは出側張力
である。
そこで、出側張力Tfを変化させても、荷重Pを一定に
するには、Qtを一定にすればよい。αを2とし(5)式に
(6)式,(7)式を代入して書き直すと、 となり、Qtの変化分ΔQtとなる。そこでQtを一定にすることはΔQtを0とする
ことであるから、そのための入側張力変化分ΔTbは、
(9)式を0とおいて、 となる。ここでΔTfは出側張力変化分である。そこで
演算器19では、出側張力計13より取り込んだ前回ま
での出側張力Tfiと、演算器16で計算された新たな出
側張力Tfi+1とにより出側張力変化分ΔTf ΔTf=Tfi+1−Tfi ………(11) を求め、(10)式にて入側張力変化分ΔTbを計算する。
演算器20では、圧延機の入側に設置された入側張力計
21で測定された前回までの圧延材入側張力値Tbiに、
前記入側張力変化分ΔTbを加え、新たな入側張力値T
bi+1を計算する。
bi+1=Tbi+ΔTb ………(12) さらに演算器22では、演算器20で得られたTbi+1
合理性をチエツクする。すなわち、入側張力は減ること
になるので、最小許容入側張力値TbMinと演算されたT
bi+1を比較する。TbMinは圧延材が蛇行を起さない最小
値で、作業上から定まる値で、設定盤15より与えられ
る。そこで、演算器20ではTbi+1がTbMinよりも大き
ければTbi+1を出力し、小さければTbMinを出力する。
同時に、これ以上出側張力も増やせないので、演算器1
1へ信号を出し、ΔTi=0とする。ただし、板厚が多
少変化しても、ヘリボーンの修正を優先させる場合に
は、この信号は送らなくてもよい。次に入側張力調整器
23では、演算器22で決定された張力値となるよう、
張力計21の測定値を見ながら、入側リール6のモータ
23のトルクを制御する。
以上の方法により、板厚を変化させることなく、効果的
にヘリボーンの修正が可能である。勿論、従来方式の自
動板厚制御(AGC)と同時に設置することは可能であ
る。
最後にヘリボーン検出器10の説明を行う。該検出器1
0の一例を第5図に示す。ヘリボーン検出器10は次の
各装置から構成されているものである。まず、圧延機出
側の圧延材1の映像を、上方よりテレビカメラ10aで
とらえ、画像をサンプルホールド装置10bで保持す
る。保持した画像の濃淡を画像処理装置10cにより二
値化処理する。二値化処理により画像は白黒の2種類の
信号のみにより表される。従つて圧延材長手方向をy
軸、幅方向をx軸とすれば、画像に表れる縞模様のうち
一かたまりの黒点の集団に対し、演算装置10dで最小
二乗法により、次式の近似が行える。
y=ax+b ………(13) (13)式のaより、板幅方向に対する角度αがやはり演算
装置10dで求まる。
α=|tan-1a| ………(14) ヘリボーンの角度αは通常20°〜50°で表れるか
ら、判定器10eでは 20°<α<50° ………(15) を満足するか否かを判定し、(15)式を満足する時はヘリ
ボーン有、満足しない時はヘリボーン無の信号を出力す
る。従つて第1図及び第4図に示したヘリボーン検出器
10としては、第5図に装置10a〜10bが相当す
る。
勿論、本発明では上記のヘリボーン検出器に限定される
ものではなく、これ以外のどのようなヘリボーン検出器
でも使用可能である。さらに、オペレーターの目視によ
り、ヘリボーンが表れた場合に押しボタンを押すという
ように、人間が介在することができる。尚、本発明の趣
旨を逸脱することなく、種々の変形が可能である。例え
ば、圧延開始前の設定の際、第3図に示すヘリボーン発
生限界出側張力を考慮し、圧延材の出側張力を最初から
該限界値以上となるように設定することや、あるコイル
圧延中にヘリボーンが発生した場合、次のコイルから出
側張力を大きくして圧延する方法等も可能である。また
圧延材の張力を調整する手段についても種々存在するこ
とは言うまでもない。
〔発明の効果〕
本発明によれば、圧延材にヘリボーンが発生した際に、
圧延材の出側張力を大きくするという、比較的単純な操
作によつて極めて効果的にヘリボーンの修正を行うこと
ができるという効果を奏する。
また、本発明によれば、出側張力変化による板厚変化を
入側張力を調整することに防止することができ、更に効
果的にヘリボーンの修正を行うことができるという効果
を奏する。
これにより歩留りが向上し、また圧延の後工程であるテ
ンシヨンレベラ等による矯正工程を省略でき、生産性向
上や省エネルギの立場からも大きな利益を及ぼす。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例である板材圧延機におけるヘ
リボーン制御装置を示す制御系統図、第2図(A)乃至
(C)はヘリボーンの状況を説明する図、第3図は本発
明の基本となる圧延材の出側張力及び入側張力とヘリボ
ーン発生の有無との関係を示す実験測定図、第4図は本
発明の他の実施例である板材圧延機におけるヘリボーン
制御装置を示す制御系統図、第5図はヘリボーン検出器
の一例を示す図である。 1……圧延材、1a……ヘリボーン、2,3……作業ロ
ール、4,5……補強ロール、6……入側リール、7…
…出側リール、10……ヘリボーン検出器、13……出
側張力検出器、21……入側張力検出器、18,24…
…モータ、11,12,14,16……演算器、19,
20,22……演算器、15……設定盤、17……出側
張力調整器、23……入側張力調整器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 粟津原 博 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 成田 健次郎 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 竹内 守 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】板材圧延機において、圧延機出側で圧延材
    料にヘリボーン発生の有無を検出し、ヘリボーンが発生
    した際には圧延機出側の圧延材料に作用させる出側張力
    値を制御してヘリボーンを修正するようにしたことを特
    徴とする板材圧延機におけるヘリボーン制御方法。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項において、前記圧延
    機出側の圧延材料に作用させる出側張力値を圧延材料の
    許容強度限界内で増加するように制御することを特徴と
    する板材圧延機におけるヘリボーン制御方法。
  3. 【請求項3】板材圧延機において、圧延機出側で圧延材
    料にヘリボーン発生の有無を検出し、ヘリボーンが発生
    した際には圧延機出側の圧延材料に作用させる出側張力
    値を制御してヘリボーンを修正すると共に、圧延機入側
    の圧延材料に作用させる入側張力値を圧延材料の蛇行限
    界内で減少するように制御するようにしたことを特徴と
    する板材圧延機におけるヘリボーン制御方法。
  4. 【請求項4】板材圧延機出側に設置され、材料に生じる
    ヘリボーンの有無を検出するヘリボン検出装置と、ヘリ
    ボーンが有と前記検出装置によつて検出された場合に圧
    延材に付与する出側張力増分値を出力する第1の演算器
    と、張力計により検知された現在の出側張力値と前記第
    1の演算器からの該張力増分値を加算する加算器と、こ
    の加算器から出力された該加算値と材料により予め設定
    された最大許容出側張力値とを比較して材料に付与する
    新たな出側張力値を決定する第2の演算器と、この第2
    の演算器の出力に基づいて操作され、出側材料に張力を
    作用させる出側張力調整装置を備えたことを特徴とする
    板圧延機におけるヘリボーン制御装置。
  5. 【請求項5】板材圧延機出側に設置され、材料に生じる
    ヘリボーンの有無を検出するヘリボン検出装置と、ヘリ
    ボーンが有と前記検出装置によつて検出された場合に圧
    延材に付与する出側張力増分値を出力する第1の演算器
    と、張力計により検知された現在の出側張力値と前記第
    1の演算器からの該張力増分値を加算する加算器と、こ
    の加算器から出力された該加算値と材料により予め設定
    された最大許容出側張力値とを比較して材料に付与する
    新たな出側張力値を決定する第2の演算器と、この第2
    の演算器の出力に基づいて操作され、出側材料に張力を
    作用させる出側張力調整装置を備え、更に、前記ヘリボ
    ーン検出装置によつて検出されたヘリボーン発生信号に
    より圧延材に付与する入側張力減少値を算出する第3の
    演算器と、入側張力計により検知された現在の入側張力
    値から前記第3の演算器で算出された該張力減少値を減
    算する減算器と、この減算器から出力された該減算器と
    材料により予め設定された最小許容張力値とを比較して
    材料に付与する新たな入側張力値を決定する第4の演算
    器と、この第4の演算器の出力に基づいて操作され入側
    材料に張力を作用させる入側張力調整装置を備えたこと
    を特徴とする板圧延機におけるヘリボーン制御装置。
JP60060733A 1985-03-27 1985-03-27 板材圧延機におけるヘリボ−ン制御方法及び装置 Expired - Lifetime JPH0653284B2 (ja)

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JP5353029B2 (ja) * 2008-03-03 2013-11-27 Jfeスチール株式会社 冷延鋼板の製造方法

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