JPH0698366B2 - 板材の形状制御方法 - Google Patents

板材の形状制御方法

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JPH0698366B2
JPH0698366B2 JP62097633A JP9763387A JPH0698366B2 JP H0698366 B2 JPH0698366 B2 JP H0698366B2 JP 62097633 A JP62097633 A JP 62097633A JP 9763387 A JP9763387 A JP 9763387A JP H0698366 B2 JPH0698366 B2 JP H0698366B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ロールベンディング機構を有する圧延機に
より板材の圧延形状を制御する板材の形状制御方法に関
するものである。
〔従来の技術〕
第2図は従来の圧延機で圧延された板材の板形状概念図
であり、21は板材で、この板材21の伸び率が板幅方向に
一様でない場合には、端部に波打ち部22が生じ、その大
きさは平坦部23の所定長lに対し、mだけ上方に波打っ
た場合にl′と延び、その波の急峻度λはm/lとなり、
次式の関係がある。
また、第3図は同じく板クラウン概念図であり、板材21
に当接されたワークロール24及びこれに添接したバック
アップロール25は板材21が圧延される事で、板材21の反
力を受けて曲げ現象を生じ、それぞれたわみ曲線24a,25
aのようなクラウンを生じる事になる。
なお、図中、斜線部aは上記両ロール24,25の接触弾性
ひずみ接近量、斜線部bはワークロール24と板材21の接
触による弾性扁平量である。
一方、これに対して、目標の板形状を得るためにロール
ベンディング力をプリセットする形状制御方法が、例え
ば、特公昭52-15253号に示されている。これによれば、
板形状を決定づける板幅方向の伸び率を一定にするロー
ルベンディング力の計算式を、理論的に究明して関係式
を導き、これによりベンディング力を決定している。
すなわち、この形状制御方法は、ロールベンディング力
を、板幅、単位幅当りの平均圧延荷重、ワークロールク
ラウンおよび入側板クラウンの関数として演算し、この
演算結果をロールベンディング力のプリセット値とし
て、このロールベンディング力を平均圧延荷重と実測に
よる同様の平均荷重との偏差にもとづいて修正するもの
である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の板材の形状制御方法は、板幅方向の伸び率を一定
にするロールベンディング力を計算式から導き決定して
いたが、その求まった値が、圧延機に関して固有のロー
ルベンディング力の制約範囲を考慮していないため、常
に実現可能なロールベンディング力のプリセットパター
ンになっているとは限らないなどの問題点があった。
また、この理論的な計算式を解明するのに、現状でも各
製鉄メーカーが苦労しておりたやすく求まらないという
問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、実現可能なロールベンディング力のプリセ
ット値を計算できるとともに、目標とする板クラウン及
び良好な板形状を得ることができる板材の形状制御方法
を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕 この発明に係る板材の形状制御方法は、板厚のスケジュ
ール計算により与えられた予測圧延力、板厚、張力、圧
延速度などに基づいて目標クラウン及び形状を満足した
板材を得るために、各スタンドロールベンディング力制
約及び各スタンド間形状制約を満足させるように各スタ
ンド出側の最大、最小クラウンを求めていき、最終スタ
ンドでの形状を良好にするクラウン制御範囲を調査する
第1ステップと、この第1ステップで目標クラウン、形
状が制御範囲内にあった場合、評価関数として各スタン
ドロールベンディング力またはスタンド間形状の総和を
導入し、線形計画法を用いて各スタンドロールベンディ
ング力プリセット値を決定する第2ステップとを実施す
るようにしたものである。
〔作用〕
この発明における第1ステップでは、一般に知られてい
る板クラウンモデル、板形状モデルを基にして、各スタ
ンドロールベンディング力制約及び各スタンド間形状制
約の両方を満たすように、前段から後段へ最大、最小の
クラウンを逐次求めていき、最終スタンドでのクラウン
制御範囲を求めて、目標とする板クラウンがこの範囲内
にあるかを調査し、第2ステップでは、上記範囲内にあ
るならば、評価関数として各スタンドロールベンディン
グ力またはスタンド間形状の総和を、制約条件として各
スタンド間形状制約、各スタンドロールベンディング力
制約、最終スタンド形状、クラウン制約を目標形状とし
て、線形計画法を用いて、ロールベンディング力または
スタンド間形状の総和を最小とする各スタンドロールベ
ンディング力プリセット値を決定する。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第1図において、Aはワークロールベンディング力装置
をもつ4段圧延機、31は板材、32はこの板材31に圧接さ
れるワークロール、33はワークロール32に接してこれを
補強するバックアップロール、34はロールベンディング
力設定装置、35は板材31の形状検出器、36はクラウン検
出器、37は修正演算装置、38はプリセット値演算装置
(LP計算による)、39は最大、最小クラウン(クラウン
制御範囲)演算装置、40はクラウン、形状、クラウン及
び形状に対する各スタンドロールベンディング力の影響
係数演算装置、41は板厚、圧延力、張力、圧延速度など
のスケジュール計算装置である。
次に、動作の原理について説明し、続いて実施例の動作
について説明する。
まず、基本となる板クラウンCi及び形状εは以下のよ
うになる。
Ci=▲αi 1▼・Pi+▲αi 2▼・Fi+▲αi 3▼・RCWi+▲
αi 4▼・RCBi+▲αi 5▼・Ci-1…(1) (1)式は板クラウンに関する式、(2)式は板形状に
関する式であり、(1)式において、▲αi 1▼,▲αi 2
▼,▲αi 3▼,▲αi 4▼,▲αi 5▼はそれぞれ圧延荷重
(Pi)、ロールベンディング力(Fi)、ワークロールク
ラウン(RCWi)、バックアップロールクラウン(RCBi
によるクラウン影響係数、クラウン遺伝係数である。
(2)式においては、ξ,ζは形状に関する係数h
は板厚である。
それぞれの影響係数は、たとえばロール(はり)の曲が
りに関する(3)式の力学方程式から求まる。
x :ロール軸方向座標 y :ロール軸たわみ量 E :ロールの縦弾性係数 I :ロールの断面2次モーメント PF :軸方向単位長さ当たりの荷重 G :ロールの横弾性係数 A :ロール断面積 k(x) :ロール軸方向の圧延荷重分布 (3)式を解くには、ロール軸方向の圧延荷重分布k(x)
及び境界条件を与えればよい。また、多くの条件で圧延
実験を行なうと、(1),(2)式の各影響係数が求ま
り、Pi,Fi,RCWi,RCBi,Ci-1など変数を与えるとCi
εは予測できる。
次に、スタンド間形状制約及び各スタンドロールベンデ
ィング力制約を満足する最終スタンドにおけるクラウン
制御範囲を求める。すなわち、最大クラウンを求める時
は、ロールベンディング力制約条件の最小値▲FL i▼を
(1)式に代入し、(2)式によりその時の形状ε
求まる。この時、スタンド間形状制約▲εL i▼ε
▲εU i▼を満足しない時は、逆に(2)式の左辺を▲ε
L i▼あるいは▲εU i▼と置き直して解いた▲C* i▼を
(1)式に代入し、逆にFiを求める。この過程を最終ス
タンドまで逐次計算すると、最大クラウン▲Cmax N▼が
求まる。
逆に、ロールベンディング力の最大値▲FU i▼を用いて
上記と同様に計算すると、最小クラウン▲Cmin N▼が得
られる。
ただし、最終スタンドでの目標形状は通常零であるの
で、▲εL N▼=▲εU N▼=0とする。
こうして得られた▲Cmin N▼、▲Cmax N▼が▲Cmin N
CN▲Cmax N▼ならば、目標形状、クラウンを満足す
る各スタンドロールベンディング力プリセット値が存在
する事になる。
ここまでの過程が各スタンド間形状制約、各スタンドロ
ールベンディング力制約、最終スタンドでのクラウン形
状を目標値とする制約をそれぞれ満足する各スタンドロ
ールベンディング力が存在するかしないかを調査する第
1ステップとなる。
この第1ステップでロールベンディング力が存在すると
判断されたなれば、次の第2ステップにて各スタンドロ
ールベンディング力プリセット値が決定される。
まず、iスタンドにおけるクラウン及び形状に対するj
スタンドでのロールベンディング力の影響係数を∂Ci
∂Fj,∂ε/∂Fjとすると、(1),(2)式から次
のように表わされる。
if i>j+1 である。たとえば、第4スタンドでのクラウン及び形状
に及ぼす第2スタンドのロールベンディング力の影響係
数は、 となる。
こうして影響係数が求まるので、次のようにして各スタ
ンドロールベンディング力のプリセット値は決定され
る。
いま、評価関数を とする。また、制約条件のうち、 各スタンド間形状制約を ▲εL i▼ε▲εU i▼ i=1,N−1…(9) とし、各スタンドロールベンディング力制約を ▲FL i▼ Fi▲FU i▼ i=1,N…(10) とし、最終スタンドクラウン、形状制約を CN=CAIM …(11) ε=εAIM …(12) とする。ここで(9),(11),(12)式は次式のよう
にFiの線形結合で表わされる。
▲ε0 i▼:(1),(2)式でFi=0として求まる形状
より、 となり、また ▲C0 i▼:(1)式でFi=0として求まるクラウンよ
り、 となる。また となる。
以上のように、制約式を(9a),(10),(11a),(1
2a)式の4・N個とし、評価関数を(8)式とし、また
すべての式が線形結合で表わされているところから、線
形計画法(LP)を用いる事で、全制約条件を満足し、か
つロールベンディング力の総和を最小とするようなスタ
ンドロールベンディング力のプリセット値が求まる。
この第2ステップはフィードバック制御にも採用でき、
この場合にはクラウン検出器36及び形状検出器35で検出
されたクラウン偏差、形状偏差を(11a),(12a)式の
右辺に代入して、 Fi→Fi+Fs ▲ε0 i▼→▲εs i▼ ▲C0 i▲→▲Cs i▼ とする。ただし、添字sは第2ステップで求またプリセ
ット値▲Fs i▼を(1),(2)式に代入した時の
ε,Ciを意味する。こうして、(9a),(10),(11
a),(12a)式を置き換え、同様にFiを求めると、これ
がフィードバックによるロールベンディング力修正量と
なる。
また、各スタンドロールベンディング力のプリセット値
は次のようにして決定することもできる。
いま、評価関数を とし、制約条件のうち、 各スタンド間形状制約を上記実施例と同じく、 ▲εL i▼ε▲εU i▼ i=1,N−1…(9) とし、各スタンドロールベンディング力制約を ▲FL i▼Fi▲FU i▼ i=1,N…(10) とし、最終スタンドクラウン、形状制約を CN=CAIM …(11) ε=εAIM …(12) とする。ここで、 となる。
▲ε0 i▼:(1),(2)式でFi=0として求まる形状 ▲C0 i▼:(1)式でFi=0として求まるクラウン したがって となる。
ここで、 である。また、(9),(11),(12)式は となる。
以上のように制約式を(9a),(10),(11b),(12
b)式の4・N個とし、評価関数を(16)式とし、ま
た、すべての式が線形結合で表されているところから線
形計画法(LP)を用いる事で、(9a),(10),(11
b),(12b)式の全制約条件を満足し、かく各スタンド
間形状の総和を最小とするような各スタンドロールベン
ディング力のプリセット値が求まる。
この第2ステップもフィードバック制御に採用でき、こ
の場合には、クラウン検出器36及び形状検出器35で検出
された実測値と目標値とのクラウン偏差、形状偏差を考
慮して、(9a),(10),(11b),(12b)式を下記の
ように置き換えると良い。
従って、 となる。
▲Fs i▼:ロールベンディン力プリセット値 ΔFi:▲Fs i▼からの修正ロールベンディング力 (1)式の各物理量は、板材31が先端から後端へ圧延さ
れるにつれて変化していくために、プリセット時の値と
異なり、クラウン及び形状が目標値からはずれていく。
上記(18)〜(21)式の制約式と(15)式の評価関数で
線形計画法を用いる事で、フィードバック時のプリセッ
ト時からの修正ロールベンディング力が求まる。
次に、上記実施例の形状制御について第1図を参照して
説明する。
まず、スケジュール計算装置41は板厚、圧延力、張力、
圧延速度などのスケジュール計算を行ない、この計算結
果に基づいて、クラウン板形状、クラウン及び形状に対
する各スタンドロールベンディング力の各影響係数を影
響係数演算装置40により計算する。このロールベンディ
ング力の影響係数を用いて、最大、最小クラウン演算装
置39により、クラウン制御範囲を求め、ここで、目標ク
ラウンに制御可能と判断されたならば、この発明の核と
なるワークロールベンディング力のプリセット値Fiをプ
リセット値演算装置38により演算する。このプリセット
値はロールベンディング力設定装置34に出力されワーク
ロールベンディング力が制御される。この制御動作はプ
リセット時つまり、板材31が圧延される前になされ、板
材31が通板されると、形状検出器35とクラウン検出器36
による板材形状及びクラウン実積値が修正演算装置37に
送られ、ここで、目標クラウン、形状との偏差が計算さ
れ、プリセット時と同様の制御動作により、修正ロール
ベンディング力を演算する。そして演算結果をロールベ
ンディング力設定装置34に出力し、ワークロールベンデ
ィング力が制御される。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、板厚のスケジュール
計算により与えられた予測圧延力、板厚、張力、圧延速
度などにもとづき目標クラウン、形状を満足した板材を
得るため、各スタンドロールベンディング力制約、各ス
タンド間形状制約を満足させるように、各スタンド出側
の最大、最小クラウンを求めていき、最終スタンドでの
形状を良好にするクラウン制御範囲を調査する第1ステ
ップと、目標クラウン、形状が制御範囲内にあった場
合、評価関数として各スタンドロールベンディング力の
総和または各スタンド間形状の総和を導入し、線形計画
法を用いて各スタンドロールベンディング力のプリセッ
ト値を決定する第2ステップとを順次実施するようにし
たことにより、目標となる板のクラウン形状を満足する
良好な品質の板製品が得られると共に、通板中に生じた
クラウン、形状の不良を修正できるものが得られる効果
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による板材の形状制御方法
を示すブロック接続図、第2図は圧延による板形状概念
図、第3図は同じくクラウン概念図である。 31は板材、32はワークロール、33はバックアップロー
ル、34はロールベンディング力設定装置、37は修正演算
装置、38はプリセット値演算装置、39は最大、最小クラ
ウン演算装置、40は影響係数演算装置、41はスケジュー
ル計算装置。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ロールベンディング機構を有する圧延機に
    より板材の圧延形状を制御する板材の形状制御方法にお
    いて、スケジュール計算により与えられた予測圧延力、
    板厚、張力、圧延速度などに基づいて、目標クラウン及
    び形状を達成するために、各スタンドロールベンディン
    グ力制約及び各スタンド間形状制約を満足する最終スタ
    ンドでのクラウン制御範囲を求め、目標クラウンを達成
    できるかどうかを調査する第1ステップと、この第1ス
    テップで目標クラウン及び形状が達成可能と判断された
    場合、各スタンドロールベンディング力制約、各スタン
    ド間形状制約、最終スタンドでの板クラウン及び形状を
    目標値にする制約条件とともに各スタンドロールベンデ
    ィング力に係る評価関数を導出して、線形計画法により
    各スタンドロールベンディング力のプリセット値を求め
    る第2ステップとよりなる板材の形状制御方法。
  2. 【請求項2】第2ステップをロールベンディング力修正
    のフィードバック制御に用いることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の板材の形状制御方法。
  3. 【請求項3】評価関数を、各スタンドロールベンディン
    グ力の総和を導入したものとしたことを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の板材の形状制御方法。
  4. 【請求項4】評価関数を、各スタンド間形状の総和を導
    入したものとしたことを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の板材の形状制御方法。
JP62097633A 1987-04-22 1987-04-22 板材の形状制御方法 Expired - Lifetime JPH0698366B2 (ja)

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JP3577557B2 (ja) * 1993-12-14 2004-10-13 Jfeスチール株式会社 圧延機における板クラウン・形状操作量設定値の決定装置及び方法
JP3770266B2 (ja) * 1993-12-14 2006-04-26 Jfeスチール株式会社 圧延機における板クラウン・形状操作量設定値の決定装置
JP6222031B2 (ja) * 2014-10-09 2017-11-01 Jfeスチール株式会社 圧延機の制御方法及び制御装置
CN114918259B (zh) * 2022-04-11 2025-08-19 唐山钢铁集团有限责任公司 一种板形控制能力的评估方法

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