JPH0890029A

JPH0890029A - 金属ストリップの板厚制御方法およびその装置

Info

Publication number: JPH0890029A
Application number: JP6231406A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kijima; 秀夫木島; Takayuki Kachi; 孝行加地; Fumihiko Ichikawa; 文彦市川; Toshihiro Fukaya; 敏弘深谷; Kazuhito Okada; 一仁岡田
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1994-09-27
Filing date: 1994-09-27
Publication date: 1996-04-09

Abstract

(57)【要約】【目的】板厚制御精度の維持にあわせてロールスリッ
プの発生を効果的に抑制することのできる板厚制御技術
を提案すること。【構成】圧延機の出側板厚を目標値となるようにロー
ル速度を制御する際、金属ストリップの圧延状態がスリ
ップ発生危険域にあるかどうかを判定し、その判定結果
が、スリップ発生危険域を示し、かつ時間に対するロー
ル速度制御出力の変化率の絶対値が上限値を超えること
を条件に、そのロール速度制御出力の時間に対する変化
率の絶対値が上限値以下となるように補正した、ロール
速度制御出力を算出して出力すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、金属ストリップの板
厚制御方法およびその装置に関し、とくに、ロールスリ
ップの発生を抑制しながら正確な板厚制御を行うのに有
効な板厚制御技術について提案する。

【０００２】

【従来の技術】金属ストリップの圧延において、出側板
厚の制御は、ロール速度を制御してスタンド間張力を変
更することにより一定板厚を実現するという方法が、一
般的である。ところで、ロール速度制御により応答性の
高い板厚制御を行う従来技術の場合、ロールと被圧延材
との間でスリップが発生するために、板破断や板厚変
動、ロールおよび圧延材への疵の発生に伴うロール交換
（ミル停止）による圧延効率の低下などが発生するとい
う問題があった。なお、ここにいうスリップとは、被圧
延材の圧延スタンド出側ストリップ速度とロール速度か
ら次式により求められる先進率が負になる状態のことを
いう。

【数１】ここで、ｆ：先進率Ｖ：出側ストリップ速度Ｖ_R：ロール速度

【０００３】そこで従来、このような問題の原因となる
上記スリップを防止するために、ロール速度とストリッ
プ速度を検出して、上記(1) 式より先進率を算出し、こ
の値が常に目標先進率になるように、スタンド間張力を
制御する方法が提案されている（特開昭62−292209号公
報参照) 。その他、圧延反力の急減現象からスリップを
検出し、圧延反力が急減したことを条件として、このと
きの圧延反力の値に応じた速度補正信号を導出し、圧延
ロールを駆動する電動機の速度基準信号を補正する圧延
機制御技術( 特開昭59−189005号公報参照) などが知ら
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ストリップ速
度とロール速度を検出して先進率を算出し、この値が目
標値になるようにスタンド間張力を制御することにより
スリップの発生を抑制するようにした上記従来技術で
は、例えば、レーザー光線を利用したストリップ速度の
検出装置などを設置する必要がある。しかし、この装置
は高価であるとともに、環境の悪い所に設置されるため
に、メンテナンスが不可避となり、保守要員と保守費が
かかりコスト高となる。しかも、ストリップ速度の検出
器を持たない圧延機には当然、適用することができない
という欠点があった。一方、特開昭59−189005号公報に
開示の制御装置では、スリップが発生して、圧延反力が
急減したことを検出して制御する装置であるから、スリ
ップによる板破断, 板厚変動, ロールや被圧延材に疵が
入ることなどの前記問題点の発生を未然に防止すること
ができない場合があった。

【０００５】この発明は、従来技術が抱えているこのよ
うな問題点を解決するためになされたものであり、板厚
制御精度の維持にあわせてロールスリップの発生を効果
的に抑制することのできる板厚制御技術を提案すること
を目的とする。さらにこの発明の他の目的は、スリップ
に伴う板破断や板厚変動を有効に防止できると共に、ス
トリップ速度の検出手段を持たない先進率を算出できな
いような圧延機の場合にも適用できる他、メンテナンス
が不要になる、金属ストリップの板厚制御方法および板
厚制御装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】発明者らは、上掲の目的
の実現に向けて鋭意実験研究を重ねたところ、ロール速
度制御により応答性の高い板厚制御を行うときに、スリ
ップというのは圧延状態がスリップ発生危険域にある時
に起こるという現象を知見した。そこで、本発明では、
先ずスリップ発生危険域にあるかどうかを判定し、この
ときにのみ必要な板厚制御を行うことにしたのである。
すなわち、本発明は、 (1) ロール速度制御により、圧延機の出側板厚を目標値
に制御する方法において、金属ストリップの圧延状態が
スリップ発生危険域にあるかどうかを判定し、その判定
結果が、スリップ発生危険域を示し、かつ時間に対する
ロール速度制御出力の変化率の絶対値が上限値を超える
場合に、そのロール速度制御出力の時間に対する変化率
の絶対値が上限値以下となるように、ロール速度制御出
力を補正することを特徴とする、金属ストリップの板厚
制御方法である。 (2) ただし、上記スリップ発生危険域にあるかどうかの
判定は、予め定められた摩擦係数μの値に基づいて行う
ことが好ましい。 (3) そして、上記の板厚制御方法は、板厚偏差出力用演
算器(9) と、この板厚偏差に基づくロール速度制御信号
出力用フィードバック制御装置(12)と、そして、圧延状
態がスリップ発生危険域にあるかどうかを判定し、圧延
状態がスリップ発生危険域にありかつ時間に対する上記
ロール速度制御出力の変化率の絶対値が上限値を超える
場合に、上記ロール速度制御出力の時間に対する変化率
の絶対値が上限値以下となるようにロール速度制御出力
を補正し、出力するための制御信号評価装置(14)を設け
たことを特徴とする金属ストリップの板厚制御装置の採
用によって実現できる。 (4) ただし、上記スリップ発生危険域にあるかどうかの
判定もまた、予め定められた摩擦係数μの値に基づいて
行うことが好ましい。

【０００７】

【作用】本発明によれば、ロール速度制御出力の時間に
対する変化率にリミットを設けて監視するようにしたの
で、ロール速度を制御して板厚を一定とする板厚制御を
する際、ある程度の板厚制御精度の維持が図れると同時
にスリップの発生をも効果的に防止することができるよ
うになる。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明の一実施例である金属ストリ
ップの板厚制御のための圧延装置およびその関連設備の
構成を示すブロック図である。ここで、圧延スタンド＃
１〜＃５は、ワークロール１Ａ〜１Ｅとバックアップロ
ール２Ａ〜２Ｅから構成され、被圧延材３は図の左方か
ら送り出されるものとするが、＃２, ＃３スタンドにつ
いては図示を省略してある。この図において、圧延スタ
ンド＃５の出側板厚６は、板厚計５によって検出され、
プロセスコンピュータ（以下、「ＰＣ」と略記する）に
より送られる目標値８と演算器９により比較演算されて
板厚偏差10として、フィードバック（以下、「ＦＢ」と
略記する）制御装置12に送られる。このＦＢ制御装置12
では、圧延スタンド＃４のミルモータ４を操作すべくＦ
Ｂ制御信号（モータ速度制御信号）13を出力する。この
制御信号は次式により表わされる。

【数２】上記式において、ΔＶは、ミルモータ４に対するＦＢ制
御信号13であり、Ｈは、圧延スタンド＃５の出側板厚目
標値８、Δｈは圧延スタンド＃５の板厚偏差10、Ｇは計
算機から送られる制御ゲイン11である。そして、このＦ
Ｂ制御信号13は、制御信号評価装置14にて処理された
後、この処理制御信号15としてミルモータ４に送られ
る。

【０００９】図２は、前記制御信号評価装置14内の信号
処理のフローチャートである。ＦＢ制御信号13が入力さ
れると、まず、金属ストリップの現在の圧延状態がスリ
ップ危険域か否かが判断される（Ｓ１）。例えば、摩擦
係数μで、現在の金属ストリップの圧延状態がスリップ
危険域にあるかどうかを判断する場合について以下に説
明する。さて、Hillの圧延荷重式によると、圧延荷重Ｐ
は、下記(3) 式のように示される。

【数３】ここで、Ｐ：圧延荷重、ｋ：被圧延材の変形抵抗、Ｂ：
板幅、Ｒ：偏平ワークロール半径、Ｈ：スタンド入側板
厚、ｈ：スタンド出側板厚、ｔ_b：スタンド入側張力、
ｔ_fはスタンド出側張力、μ：摩擦係数である。一方、
偏平ワークロール半径については、Hitchcock の式か
ら、

【数４】ここで、Ｒ：設定ワークロール半径、ν：ポアソン比、
Ｅ：ヤング率である。

【００１０】これらの(3) 〜(7) 式より、次式(8) が得
られ、摩擦係数μを計算することができる。

【数５】ここで、圧延荷重Ｐは、図１中の荷重計16によって、ま
た、スタンド入出側板厚Ｈおよびｈは、板厚計17, 18に
よって、さらにスタンド入出側張力ｔ_bおよびｔ _fは張
力計19, 20によって、それぞれ計測され制御信号評価装
置14に送られる。また、変形抵抗ｋ, 板幅Ｂ，設定ワー
クロール半径Ｒ, ポアソン比ν, ヤング率ＥはＰＣプロ
セスコンピュータ７より送られる。なお、好ましい摩擦
係数μの範囲は、0.015 以上である。その理由は、逆算
した摩擦係数がこの値を下まわると、ロールスリップの
発生回数が急増するからである。

【００１１】さて、上記制御信号評価装置14では、この
ようにして得られた(8) 式で計算された摩擦係数μの値
が、予め定められたスリップ危険域の範囲内にあるかど
うかを判断する。この判断において、もし、上記摩擦係
数μが危険域になければ制御信号はそのままの形で出力
される。しかし、上記摩擦係数が危険域にある場合に
は、時間に対するロール速度制御信号出力の変化率の絶
対値を、次式(9) に基づいて演算する（Ｓ２）。

【数６】ここで、ΔＴは制御周期, ΔＶ’は制御信号前回値であ
る。こうして演算された時間に対するロール速度制御信
号出力の変化率の絶対値Ｒは、その上限値内であるかど
うかが判断される（Ｓ３）。上限値を超えている場合に
は次式で示される, 制御信号処理が行われ出力される。

【数７】ここで、ΔＶ”：処理された制御信号, Ｒlim ：時間に
対する制御信号変化率絶対値の上限値である。なお、こ
の変化率の絶対値( Ｒlim)の好ましい上限は0.04〔1/se
c 〕である。それは、実機にて調整した結果、この値よ
り大きいと制御性が極端に悪化し、小さいとスリップを
防止できないという知見に基づいている。

【００１２】図３は、従来技術と本発明方法との速度制
御出力の比較をしたものである。この図より、本発明で
は制御の立ち上がりの急峻な速度変化を回避できてい
る。また、制御出力の最大値は従来技術と同じであり、
そして最大となる時間は従来技術よりも遅れるが、板厚
をある程度精確に制御できていることがわかる。

【００１３】また、図４は、前記実施例によるスリップ
発生頻度と板厚変動を、従来制御方法と比較したもので
ある。同図より、本発明は板厚変動の悪化を抑えると同
時にスリップの発生をも抑止できることがわかる。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、板
厚制御の必要な精度を確保した上で、ロールスリップの
発生を効果的に抑制することができ、安定した操業が可
能となる。また、本発明は、ストリップの先進率を算出
できないような圧延機であっても適用できる他、メイン
テナンスが不要で安定した圧延を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例が適用される圧延装置および
関連設備の構成を示すブロック図である。

【図２】制御信号評価装置内の信号処理フローである。

【図３】従来技術と本発明の制御出力の比較を表した図
である。

【図４】図１のブロック図に示される圧延設備内におい
て、本発明を適用した場合の、板厚偏差とロールスリッ
プ発生回数を示した図である。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅワークロール２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅバックアップロール３被圧延材料４ミルモータ５板厚計６板厚７プロセスコンピュータ（ＰＣ）８目標板厚９板厚偏差演算器 10 板厚偏差 11 フイードバック（ＦＢ）制御ゲイン 12 ＦＢ制御装置 13 ＦＢ制御信号 14 制御信号評価装置 15 モータ制御信号 16 荷重計 17, 18 板厚計 19, 20 張力計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者市川文彦千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社鉄鋼開発・生産本部鉄鋼研究所内 (72)発明者深谷敏弘千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社鉄鋼開発・生産本部千葉製鉄所内 (72)発明者岡田一仁千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社鉄鋼開発・生産本部千葉製鉄所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロール速度制御により、圧延機の出側板
厚を目標値に制御する方法において、金属ストリップの
圧延状態がスリップ発生危険域にあるかどうかを判定
し、その判定結果が、スリップ発生危険域を示し、かつ
時間に対するロール速度制御出力の変化率の絶対値が上
限値を超える場合に、そのロール速度制御出力の時間に
対する変化率の絶対値が上限値以下となるように、ロー
ル速度制御出力を補正することを特徴とする、金属スト
リップの板厚制御方法。
【請求項２】上記スリップ発生危険域にあるかどうか
の判定を、予め定められた摩擦係数μの値に基づいて行
うことを特徴とする請求項１に記載の板厚制御方法。
【請求項３】板厚偏差出力用演算器(9) と、この板厚
偏差に基づくロール速度制御信号出力用フィードバック
制御装置(12)と、そして、圧延状態がスリップ発生危険
域にあるかどうかを判定し、圧延状態がスリップ発生危
険域にありかつ時間に対する上記ロール速度制御出力の
変化率の絶対値が上限値を超える場合に、上記ロール速
度制御出力の時間に対する変化率の絶対値が上限値以下
となるようにロール速度制御出力を補正し、出力するた
めの制御信号評価装置(14)を設けたことを特徴とする金
属ストリップの板厚制御装置。
【請求項４】上記スリップ発生危険域にあるかどうか
の判定を、予め定められた摩擦係数μの値に基づいて行
うことを特徴とする請求項３に記載の板厚制御装置。