JPH07100165B2 - 圧延機ワ−クロ−ル水平移動型自動板厚制御装置 - Google Patents

圧延機ワ−クロ−ル水平移動型自動板厚制御装置

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JPH07100165B2
JPH07100165B2 JP62156259A JP15625987A JPH07100165B2 JP H07100165 B2 JPH07100165 B2 JP H07100165B2 JP 62156259 A JP62156259 A JP 62156259A JP 15625987 A JP15625987 A JP 15625987A JP H07100165 B2 JPH07100165 B2 JP H07100165B2
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rolling
offset
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正明 中島
英彦 葛西
隆史 山口
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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
    • B21B37/16Control of thickness, width, diameter or other transverse dimensions
    • B21B37/165Control of thickness, width, diameter or other transverse dimensions responsive mainly to the measured thickness of the product
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B13/00Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories
    • B21B13/02Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories with axes of rolls arranged horizontally
    • B21B2013/025Quarto, four-high stands
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B31/00Rolling stand structures; Mounting, adjusting, or interchanging rolls, roll mountings, or stand frames
    • B21B31/16Adjusting or positioning rolls
    • B21B31/20Adjusting or positioning rolls by moving rolls perpendicularly to roll axis
    • B21B2031/206Horizontal offset of work rolls

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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、圧延設備における被圧延材の厚み制御装置に
係り、自動板厚制御に好適な制御装置に関する。
〔従来の技術〕
圧延設備において板厚を制御する方法としては、圧延ロ
ール(ワークロール及びバツクアツプロール等)を上下
方向(通板方向と垂直の方向)に動かすことにより、ワ
ークロール間のギヤツプを制御して板厚を制御する方式
が広く用いられている。
一方、圧延時におけるワークロールの水平方向のたわみ
をなくし、被圧延材の幅方向の板厚分布(板形状)を改
善する観点から、ワークロールを圧延ライン方向に移動
(オフセツト)させる方法が提案されている(特開昭61
-189809号公報)。この方法によれば、ワークロールを
圧延ライン方向へオフセツトさせ、このオフセツト量
を、選定することにより、ワークロールに加えられる各
種水平力(圧延力の水平分力、トルクによる水平力及び
張力による水平力)を平衡させ、もつてワークロールの
水平方向の曲りを防止するものである。
同様の目的から、オフセツトされたワークロールを水平
方向にベンデイングさせる方法が特開昭58−116913号公
報に記載されている。また、オフセツトされたワークロ
ールに当接される水平押えロールの押え力を加減する方
法が特開昭59−185514号公報に記載されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の板厚制御方法は、高速制御を実現するために油圧
シリンダにより、前記したように縦方向に圧延ロール
(ワークロール及びバツクアツプロール等)全体を動か
す方式であつた。
この場合、これら圧延ロールにかかる1000〜1500トンに
及ぶ圧延荷重に対抗して圧延ロールを動かす必要があ
り、強力な油圧シリンダ及び大容量のサーホバルブが必
要であつた。
また、板厚制御に必要なロールギヤツプを検出する装置
として、位置検出器を設けるとするとロールギヤツプを
直接測定せねばならず、1μm以上の分解能が必要とな
つてしまい装置が大型化するものであつた。このため、
機械機構が大型化し共振周波数が60〜90Hzとなり制御の
高速化を図るに際して、板厚を修正する周期の周波数で
ある制御周波数は前記共振周波数の1/3程度といわれ20
〜30Hzが限界であつた。圧延設備は、生産性を高める目
的から圧延速度を高速化してきており、板厚制御に必要
な圧延ロールのギヤツプ制御の応答性はますます高いも
のが要求されてきている。また既存の圧延設備において
も圧延の高品質化を図るため、電動機でロールギヤツプ
を制御していたものが油圧圧下に改造されてきた。しか
し、油圧圧下装置が大型のため、大きな改造を必要とし
ているのみならず前記共振周波数の問題を有している。
また、上記した各公開特許公報記載の技術は、もつぱら
ワークロールの曲がり(たわみ)の修正に関するもので
あり、板厚の制御という点については何も言及されてい
ない。
本発明は、新設、既設両方の設備に適用でき、従来より
飛躍的に応答性を高め、かつ装置としては、小型化を図
ることができる板圧制御装置を提供することを目的とす
るものである。
尚、本願明細書中で高速制御というときは、制御数波数
が約30Hz以上のものをいうとする。
〔問題点を解決するための手段〕
自動板厚制御の性能向上のためには、圧下装置の応答性
能の向上が必須であるが、1000〜1500トンの荷重に対抗
して制御する圧延ロールの縦方向制御では、従来の応答
の限界の壁を克服できない。
そこで、圧延ロールのうちワークロールを水平方向に移
動(オフセツト)することにより同様の効果が得られる
ことが判明した。このとき、圧延ロールの水平方向荷重
は10〜20トン程度であり、荷重としては、従来の縦方向
の約100分の1を制御すればよいことになる。本発明
は、ワークロールをバツクアツプロールの中心位置に対
して、あらかじめ5〜12mm程度水平方向にシフトさせう
る構造を有する圧延機に対して特に有効である。冷間圧
延機においては、ワークロールをオフセツトすること
は、前記文献にみるように板の形状を改善する上で重要
なフアクタとなりつつある。これを板厚精度向上の観点
から考え直すと、圧延中にワークロールオフセツトを動
かすことは、板厚に大きな影響を与えうることになるた
め、本発明はこれを積極的に利用したものである。
すなわち本発明は、一対のバックアップロール及びワー
クロールを有し、該ワークロールを略水平方向にオフセ
ットして板材の板厚を制御する圧延設備の自動板厚制御
装置において、該ワークロール間のギャップの変化分を
検出する第1の検出手段と、前記ワークロールのオフセ
ット量を検出する第2の検出手段と、前記ワークロール
の半径と前記バックアップロールの半径及び前記第1,第
2の検出手段により検出された前記ワークロール間のギ
ャップの変化分とワークロールのオフセット量に基づい
て前記ワークロール間のギャップの変化分をキャンセル
するのに必要なワークロールのオフセット量の変化分を
演算する手段と、該演算結果に基づいて前記ワークロー
ルを略水平方向に移動する油圧シリンダを働かせるため
のサーボバルブとを有することを特徴とする。
〔作用〕
ワークロールを水平方向にオフセツトすることにより板
厚制御上の種々の利点が発生する。先ず、オフセツト
(移動)をさせる油圧シリンダは、従来の約1/5の200φ
程度でよく、油量もその分少なくなる。よつてシリンダ
を制御するサーボ弁も小型のものでよく、従来の約1/10
の10l/sec程度である。このため、油圧系統が小型化で
きる。このため機械機構の共振点を高域にシフト可能
となる。従来の機械機構(油圧系)は、その共振周波数
が40〜80Hz程度であつたが、小型化することにより、共
振周波数が100Hz以上となる。共振周波数は、その制御
系の応答を決める重要なフアクタであり、共振周波数の
約1/3が応答限界であるといわれており制御周波数は30H
z以上となる。よつて共振周波数の高域化は、すなわ
ち、応答性能の向上につながる。
以下、実施例の記載をもって本願発明の作用の説明に代
える。
〔実施例〕
仮りに水平方向にワークロールを1mm移動させると片方
のワークロールの移動によるロールギャツプの変化分Δ
dは、 となり、19μm程度になる。
但し、R1,R2:ワークロール及びバツクロール半径 (R1+R2=412mm) δ:オフセツト量 (δ=8mm) Δδ:オフセツト量の変化分 (δ=1mm) すなわち、式(1)で表わされるように大幅なギア比低
減効果がある。このためワークロールのオフセツト量
(位置)を10μm程度の分解能で検出すればよく、従来
の1μm単位で測定できる磁気式スケールは不要とな
り、位置検出方式も大幅な小型化が可能となる。
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。図示
の実施例は、ワークロール3間のギャップの変化分を検
出する第1の検出手段である厚み計9と、前記ワークロ
ール3のオフセット量を検出する第2の検出手段である
一検出器8と、前記ワークロールの半径と前記バックア
ップロールの半径及び前記第1,第2の検出手段により検
出された前記ワークロール間のギャップの変化分とワー
クロールのオフセット量に基づいて前記ワークロール間
のギャップの変化分をキャンセルするのに必要なワーク
ロールのオフセット量の変化分を演算する手段である自
動板厚制御装置全体ブロック12と、該演算結果に基づい
て前記ワークロール3を略水平方向に移動する油圧シリ
ンダ6,7を働かせるためのサーボバルブ18とを含んで構
成されている。板1は、圧延機2のワークロール3のギ
ヤツプSの制御により、所定の厚さに圧延される。圧延
荷重を支えるバツクアツプロール4に対して、ワークロ
ール3が圧延方向(水平方向)にオフセツトされる。オ
フセツトは、ワークロールチヨツク5を圧延方向の入側
及び出側より、油圧シリンダ6.7を使用し、駆動する。
片側のシリンダ6は、バランス圧力を発生させ、片方の
シリンダ7はシリンダの位置決めをおこなうため、シリ
ンダ軸に位置検出器8を取付けオフセツト量を検出す
る。また、圧延方向出側には、板の厚みを計測するため
の厚み計9を設置する。圧延速度は回転検出器10により
検知する。圧延荷重は圧延荷重検出器11によつて検知す
る。
これらの信号を入力する自動板厚制御装置の全体ブロツ
ク12を図中に示す。オフセツト量検出器8によつて検出
されたオフセツト量δは、検出信号が演算器13により数
値化されることにより制御ブロツク14に送られる。その
結果演算されたオフセツト量変化分Δδと、前記オフセ
ツト量δは比較演算器15によつて比較演算がなされ、電
流パターンを算出する演算器16及びサーボアンプ17を通
つてサーボバルブ18を働かせる。
次に上記構成の実施例によって板厚制御を行う場合の演
算処理の例について説明する。
まず、ワークロールギャップSは次の(2)式により算
出する。
S0:ロツクオン時のワークロールギヤツプ値 P0:ロツクオン時の圧延荷重 K:ミルバネ定数 ΔP:板厚による圧延荷重変化 α:制御ゲイン(スケールファクタ) ギヤツプSは、初期設定に対する変化分のみを制御する
ことになるので、上記(2)式中 ΔS=αΔP/K …(3) が制御量となる。
第2図は、ワークロールのオフセット量δにより、ロー
ルギヤップSが変化する様子を説明するための図であ
る。ワークロールがオフセットされる場合は、当然上下
のワークロールが同量だけオフセットされ、ロールギヤ
ツプに対する影響は上下のワークロールで同量である。
したがって、ワークロールのオフセット量は、ロールギ
ャップSの半分について考えればよい。
第5図を参照して説明する。ロールギャップSの半分を
dとおく。ワークロールの半径をR1、バックアップロー
ルの半径をR2とし、オフセット量が0のときのワークロ
ール3′が、オフセット量がδのときにワークロール3
で示される位置に移動したとする。バックアップロール
の中心をA、ワークロール3′の中心をB、ワークロー
ル3の中心をC、点B,Cを結ぶ直線に点Aから立てた垂
線の交点をD、点Bを通る水平線(圧延パスラインに平
行な線)に点Cから立てた垂線の交点をEとすると、Δ
ABDとΔBCEは相似形である。点B,Eの距離がオフセット
δで、点C,Eの距離がαであるから、点B,Cの距離をXと
すると、 (R1+R2):X=X/2:d となる。また∠BADは1度以下であるので、近似的にX
=δが成り立つ。よって、ロールギャップの半分dは下
記(4)式で表せる。
自動板厚制御を実施する場合、変化範囲は小さいため、
(4)式のδに対する微分値が係数となる。よって。
上(もしくは下)ワークロールのオフセットによるロー
ルギャップ変化分Δdとそのオフセット量δ及びオフセ
ット量変化分Δδは上記(5)式で関係づけられる。し
かし、さきに述べたように、上下のワークロールは同量
だけオフセットされるから、上下のワークロールのオフ
セットによるロールギャップ変化分ΔSは、Δdの2倍
となり、下記(6)式で示される。
したがって、ギャップ変化分ΔSをオフセット位置に変
換するためのオフセット量変化分Δδは、 Δδ={(R1+R2)/2δ)}ΔS …(7) で近似的に表される。
第4図は、第1図中の制御ブロツク14の詳細を示す図で
ある。
荷重検出器7からの荷重Pの信号をうけてロツクオン回
路21により、荷重変化分(ΔP)を演算する。これをロ
ツクギヤツプ位置に換算するための回路22によりα/Kを
乗じ、ワークロールギヤツプ変化分(ΔS1)を求める。
一方、圧延機2の出側には厚み計9を設け、板厚変差
(Δh1)を検出する。この板厚変差Δh1に、乗算器23に
より速度を乗じ、積分器24を通しロールギヤツプ変換器
25によりロールギヤツプ変化分(ΔS2)を求める。これ
らを加算器26により演算しより正しいロールギヤツプ変
化分(ΔS)を求め、オフセツト位置変換器27により、
ワークロールを水平に移動させる移動量(Δδ)を求め
る。このΔδは前記(7)式により算出される。
以上、第1図に示す実施例によって板厚制御を行う場合
の演算処理の一例について説明したが、本願発明はワー
クロールとバツクアツプロールの相対位置関係によりワ
ークロールのギャップが変化することに着目してなされ
たもので、演算処理はこの位置関係の変化に基づくワー
クロールのギャップに着目して行えばよい。
本実施例は、BISRA AGC(ビスラーオートゲージコント
ロール)及びモニタAGCを例にして示したが他のAGC方式
でも全く同様に適用可能である。すなわち、第4図にお
けるオフセツト位置変換器27を追加するだけで適用でき
る。
尚、一般にBISRA AGCとは、圧延機の圧延荷重検出器に
より板厚変動を荷重変動として検出するものであり、荷
重が増加する変動を検出したときは板厚が増加する変動
が生じたものとして、荷重をさらに大きくする制御をい
う。また一般にモニタAGCとは、圧延機の出側の板の板
厚を直接に検出し、制御するものをいう。
さらに、本実施例の板厚制御装置は板厚微修正を高速で
おこなうためのものであり、ワークロールのオフセツト
量は第2図におけるバツクアツプロール2の角度で1°
以内の動きで達成される。このような板厚微修正以外の
大幅な板厚修正は従来と同様にバツクアツプロールの上
下動によつておこなわれるが、この大幅な板厚修正は、
本実施例では高速制御を必要とされない。したがつて、
本実施例は例えば薄板圧延に使用される。
また、本実施例によれば圧延機全体を小型化できるので
経済性が向上し、また、既設圧延機に対する改造も容易
となる。さらに、薄板材に対しても、ワークロールの移
動ストローク長さの約1/50の値でロールギヤツプが変化
するためきめこまかい精度のよい制御が可能となる。
また、従来の位置検出器は圧延機直下の油圧シリンダの
中に磁気式直線スケールを設置せねばならず、構造及び
メインテナンス上、難点があつたが、本実施例では、通
常の回転形の位置検出器でよく構造が簡単となり、メイ
ンテナンス性も格段に向上する。
〔発明の効果〕
本発明により、油圧系機械機構を小型化できるので、そ
の共振周波数を高くでき、従つて高い周波数の板厚変化
をも制御可能となり、高品質の圧延機を得ることができ
る。これにより、応答性能をよくできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る一実施例の全体を示す図、第2図
は第1図の実施例の原理を説明する図、第3図は第2図
をグラフ化した図、第4図は第1図の部分的詳細図、第
5図は第2図をさらに詳細に説明する図である。 1…被圧延材(板)、2…圧延機、3…ワークロール、
4…バツクアツプロール、5…ワークロールチヨツク、
6,7…油圧シリンダ、8…位置検出器、10…回転検出
器、11……圧延荷重検出器、12…自動板厚制御装置、13
…オフセツト量数値化演算器、14…制御ブロツク、15…
比較演算器、16…電流パターン算出器、17…サーボアン
プ、18…サーボバルブ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一対のバックアップロール及びワークロー
    ルを有し、該ワークロールを略水平方向にオフセットし
    て板材の板厚を制御する圧延設備の自動板厚制御装置に
    おいて、 該ワークロール間のギャップの変化分を検出する第1の
    検出手段と、前記ワークロールのオフセット量を検出す
    る第2の検出手段と、前記ワークロールの半径と前記バ
    ックアップロールの半径及び前記第1,第2の検出手段に
    より検出された前記ワークロール間のギャップの変化分
    とワークロールのオフセット量に基づいて前記ワークロ
    ール間のギャップの変化分をキャンセルするのに必要な
    ワークロールのオフセット量の変化分を演算する手段
    と、該演算結果に基づいて前記ワークロールを略水平方
    向に移動する油圧シリンダを働かせるためのサーボバル
    ブとを有することを特徴とする圧延機ワークロールの水
    平移動型自動板厚制御装置。
JP62156259A 1987-06-23 1987-06-23 圧延機ワ−クロ−ル水平移動型自動板厚制御装置 Expired - Lifetime JPH07100165B2 (ja)

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