JPS5851771B2 - 圧延における蛇行制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は圧延において圧延材の蛇行を正確に制御する
方法に関する。

圧延において圧延材の通板位置がロールセンターに対し
て左右（操作側あるいは駆動側）にずれたり（以下この
ずれを蛇行と呼ぶ）、あるいはパス中心線に対して斜め
になった状態で圧延されると、圧延後の製品に左右曲が
りが生じたり、圧延中に圧延材がサイドガイドに強く接
触して圧延が困難になるという問題がある。

このように圧延時に圧延材が大きく蛇行するのは、圧下
率の板幅方向分布が板幅中心に対して左右対称でないと
いうことに起因する。

そこで、従来では作業者が圧延機スタンド前後における
圧延材の蛇行を見ながら操作側あるいは駆動側のロール
開度を手動で調整して、圧下率の左右のバランスをとる
ようにしていた。

しかし、このように圧延機を通過する圧延材の蛇行を手
動操作で修正する方法は作業性が悪く、また正確に修正
できない欠点があった。

上記問題を解決するものとして操作側および駆動側の圧
下荷重をそれぞれ検出し、両荷重の差に基づいて左右の
ロール開度を調整して蛇行を修正する方法が提案されて
いる。

左右の荷重差は蛇行量を直接検出するものではないが、
板厚を制御する等の他の目的のためにも使用する荷重検
出器からの信号を用いる事ができ、また検出精度、応答
性が良好であるという有利さがあるため、蛇行量と強い
相関のある量として蛇行を修正する制御に用いられるも
のである。

しかし、この方法では左右の荷重検出器の特性の相違に
起因する検出信号誤差を除くことができないこと、およ
び圧延荷重が変動するときには蛇行量（ロールセンター
に対する板幅中心のずれ）が同じであっても検出される
左右荷重差が変動するという欠点があった。

そこで、この発明は従来の蛇行修正方法における上記の
ような問題を解決したもので、特に新しい検出端を用い
る必要がなく、かつ高い精度で圧延における蛇行制御を
行なうことができる方法を提供しようとするものである
。

以下この発明の詳細な説明する。

この発明では圧延機の操作側および駆動側にそれぞれロ
ードセル等の荷重検出器を設け、両側の圧下荷重をそれ
ぞれ別々に検出する。

そして、両荷重の差と和及び荷重差の和に対する比（以
下これを荷重差率と呼ぶ）を演算し、この荷重差率に基
づいて左右の圧延ロール開度を自動的に調整する。

これより、板温、板幅、板厚などが変化して圧延荷重が
変動した場合であっても、また両側の荷重検出器の特性
がお互に相違していても正確に蛇行量を修正することが
できる。

つぎに、この発明の原理を板材の圧延の場合を例にとっ
て説明する。

第１図に示すように蛇行量をｙ。

、操作側の荷重をＰｗ、駆動側の荷重をＰＤ１両荷重荷
重をＰｄｆ”ＰＷ ｐＤ１両荷重荷重である圧延荷重
をＰｍ：Ｐｗ＋ＰＤとすると、力およびモーメントの釣
り合いより が成り立つ。

ここで、ａは補強ロール支持点間距離、ｂは板幅である
。

（１）式から明らかなように蛇行量ｙ。

が一定であっても板材が完全にロールセンターを通って
いないかぎり（すなわちｙ。

＝Ｏでないかぎり）圧延荷重Ｐｍが変化すれば荷重差Ｐ
ｄｆも変化する。

また、圧延荷重Ｐｍは単位幅当りの平均荷重（以下平均
線荷重と呼ぶ）をＰ。

とすると、が得られる。

（３）式から明らかなように板幅すあるいは平均線荷重
Ｐ。

が変化すれば、蛇行量ｙ。が一定であっても荷重差Ｐｄ
ｆは変化する。

従来法では前述のように荷重差に基づいて蛇行量を制御
するようにしていたが、上に述べたように圧延荷重が変
化すれば蛇行量は一定であっても荷重差は変化する。

したがって、荷重差に基づいて蛇行量を正確に制御する
ことはできない。

今、荷重差Ｐｄｆを圧延荷重Ｐｍで割った荷重差率ｒｄ
ｆについて考えてみると、荷重差率ｒｄｆは（２）式及
び（３）式より となる。

この（４）式によれば圧延荷重Ｐｍが変化する時にも、
したがって板幅すや平均線荷重Ｐ。

が変化する時にも、荷重差率ｒｄｆを検出することによ
りこれらの変化の影響を受けることなく蛇行量を正確に
求めることができる。

板幅すの変化は、特に蛇行が問題となる板材の後端部に
おいて、第５図に例示する如く大きく変わり、後端部の
蛇行制御を行なう時に重要になる。

第２図は板幅すの変化（第２図イ）に伴う蛇行量ｙ。

の変化（第２図口）および荷重差Ｐｄｆと荷重差率ｒｄ
ｆの変化（第２図へ）を示している。

なお、第２図は板幅すが第３図に示すように変化した素
材を第１表に示す条件で３０皿から７．０ ｍｍまで圧
延し、その最終圧延すなわち５パス目の状態を示すもの
である。

第２図ハにおいて荷重差Ｐｄｆは直線的に変化する蛇行
量ｙ。

（第２図口）に対して曲線的に変化しているが、荷重差
率ｒｄｆは直線的に変化している。

すなわち、蛇行量と荷重差率との対応は非常に良いこと
がわかる。

また圧延荷重Ｐｍの変動は、例えば素材の平均板厚の変
化やロール偏心のために生じる圧下率変動、あるいはス
キッドマーク等による圧延材温度の変動によって平均線
荷重Ｐｃが変動し、このため板幅が変化する後端部以外
でも圧延荷重Ｐｍが変動する事は広く知られており、こ
の事からも左右の荷重差Ｐｄｆに比べて、荷重差率ｒｄ
ｆを蛇行量の検出信号として用いる事の有利さが理解で
きる。

つぎに、荷重検出器の特性の差異によって生じる検出誤
差を補正する原理について説明する。

操作側の真の荷重をｐｗおよび駆動側の真の荷重をＰＤ
とする。

荷重検出器によって検出される＊ 左右の荷重ＰｗおよびＰ告は荷重検出器の特性のため誤
差が含まれている。

今、αＷおよびαＤを夫夫の側の荷重検出器の特性を示
す係数とし、近似的に と表わされるとする。

ここで、夫々の検出器は一応の較正が行なわれているか
ら、αＷ−Ａ−１およびαＤ＝：＝１となると考えるこ
とができる。

そうすると、検出される圧延荷重Ｐ警は真の圧延荷重Ｐ
ｍとなる。

ここで、ｒｄｆは真の荷重差率であり、ｒｄｆ＝Ｐｄｆ
／Ｐｍである。

（８）式の第２項は圧延条件には無関係な、単に荷重検
出器の特性によるものであるから、あらかじめ求めてお
いて荷重差率の検出値を補正する事ができる。

あるいは圧延の安定性や圧延材の曲がりをなくする目的
のためにはｙ。

＝Ｏに制御する必要はなく、単にｙ。＝−・定とする制
御で十分であるから、次のような、いわゆるロックオン
制御をしてもよい。

すなわち制御開始時に検出された荷重差率ｒｒｆ。

を荷重差率のゼロ点として記憶し、以後検出された荷重
差率ｒｒｆとｒｒｆ。

の差、すなわち制御開始時点からの荷重差率の偏差 ＊＊＊ Δｒｄｆ” ｒｄｆ ｒｄｆｏ ””” （９
）を制御対象とすると、これは真の荷重差率の制御＊ 開始時点よりの偏差Δｒｄｆに等しいから、△ｒｄｆを
用いてロール開度の制御に用いる事によって、蛇行量は
制御開始時点の状態に一定の位置に保って圧延する事が
できる。

ここで、上記のような原理に基づいて実際に蛇行を自動
制御する方法について第１図のように４段圧延機の場合
を例にとって説明する。

圧延材５はワークロール３，４で圧下され、ワークロー
ル３，４はそれぞれバックアップロール１．２によって
支持されている。

圧下スクリュ（図示せず）を介してバックアップロール
１，２にそれぞれ加えられる圧下荷重ＰｗおよびＰＤは
左右の荷重検出器８，９によって検出される。

検出された荷重信号Ｐ叢、Ｐ吉は演算器１０に送ら＊＊
＊＊ へここで荷重差率ｒｄｆ＝Ｐｄｆ／Ｐ□＝（Ｐｗ−ＰＤ
） ／ （Ｐ喜＋ Ｐ 吉）が求められる。

この演算結果＊ は比例演算器１１および微分演算器１２に入力され、こ
れら演算器からの比例動作信号および微分動作信号は加
算器１３で加え合わされる。

そして、加算器１３からの信号Ｓｄｆは圧下位置制御器
１４を経て左右の圧下位置設定器６，７に送られ、蛇行
量ｙｃに応じて左右のロール開度が調整される。

例えば、操作側に圧延材がずれると荷重差率ｒｄｆおよ
びその時間変化率に応じて操作側のロール開度を小さく
し、同時に駆動側のロール開度を等量だけ大きくする。

比例演算器及び微分演算器のゲインは圧延条件に応じて
変更できるようになっており、本実施例においては図示
していない計算機によって計算された値が自動的にセッ
トされるよう構成する。

なお、この実施例においては、平均板厚の制御系との関
係は省略したが、平均板厚の制御は両側のロール開度を
同方向に等量だけ制御するのに対して、本発明の蛇行制
御では逆方向に等量だけ制御する。

実際には板厚制御と蛇行制御が両方同時に行なわれる場
合があるが、この場合は操作側及び駆動側の夫々のロー
ル開度を両者の制御信号の和として圧下位置設定器６，
７に入力して制御すればよい。

比例演算は蛇行に比例して左右ロール開度を調整するも
ので、例えば板厚のフィードバック制御等信の制御にも
みられる基本的なものである。

微分演算を行なう理由は、蛇行を修正する制御端が左右
のロール開度の調整である場合は、単に蛇行量に比例し
た制御だけでは不十分である事によるもので、本発明者
らの研究によって明らかになつたものであり、別途特許
出願しているが、本発明とは本質的な関係はないので説
明は省略する。

なおこの実施例はアナログ制御回路の場合に説明したが
、これと等価な演算は、高速の計算機によっても可能で
あり、第１図に示した制御回路の−・部あるいは全部を
ディジタル演算によって行なう場合も本発明を適用する
事が可能であり、演算ロジックも種々の変形が可能であ
る事はもちろんである。

第４図は荷重差を検出信号として用いる従来法と、荷重
差率を検出信号として用いるこの発明の方法とを比較し
たもので、画法における蛇行量の時間的変化を示した図
である。

図においてＡで示される時刻以前に圧延材はロールセン
ターより僅かに操作側に寄った一定の位置を通っている
としてＡ点以後、例えば材料温度が低下したり、あるい
は入側厚さが厚くなる等の平均線荷重Ｐ。

増加を通じて圧延荷重Ｐｍを増加させる外乱が生じた場
合を例にとっている。

この場合、操作側と駆動側との荷重差Ｐｄｆは（１）式
で示したように圧延荷重Ｐｍに比例する。

したがって、側荷重の差Ｐｄｆ＝Ｐｗ−ＰＤを検出信号
とするとＰｄｆが大きくなり、すなわち操作側荷重Ｐｗ
が大きくなり圧延材が操作側に更に寄ったように判断し
、操作側の圧下率を大きくするような制御を行ない、図
のように不当な制御となる。

これに対して、この発明では荷重差率ｒｄｆを検出信号
とするので、（４）式で示したように平均線荷重Ｐｃの
影響は除かれているから蛇行量ｙｃを正確に推定するこ
とができ、上記のような不当な制御は起さず、良好な制
御が可能である。

以上詳細に述べたようにこの発明は操作側および駆動側
の圧下荷重の差の全荷重に対する比に基づいて蛇行を制
御するようにしているので、板温、板幅、板厚等の変化
に影響されることなく、また荷重検出器の特性の差異に
基づく誤差を生ずることなく蛇行量を求めることができ
るので、正確に蛇行制御を行なうことができる。

また、この発明は、板厚制御等に用いる荷重検出器から
の信号のみを用いて行なう事が可能であるから、特に別
の検出端を設ける必要がなく、極めて簡便な制御方法で
ある。

もちろん、制御のより一層の精度向上をはかるために、
本発明の荷重差率と他の信号を併用する事も可能である
。

たとえば、圧延材温度が左右で異なる等の外乱のある場
合は、本発明による荷重差率によってもなお蛇行量との
対応は完全に一対一ではなく、若干の差が生じる可能性
がある。

このような場合は、別に設けた検出器によって例えば圧
延機入側の一定の場所における圧延材の位置を測定し、
荷重差率と蛇行量との関係式を補正する等の応用も可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施する装置の一例を示す装置構成
図、第２図は圧延時間と共に変化する板幅、蛇行量、荷
重差および荷重差率のグラフ、第３図は第２図のグラフ
の基礎となった圧延材の寸法、第４図は蛇行量の時間的
変化をこの発明と従来法とを比較して示すグラフ、およ
び第５図は圧延材後端の板幅の変化する場合を例示する
図である。 １．２・・・・・・バックアップロール、３，４・・・
・・・ワークロール、５・・・・・・圧延材、６，７・
・・・・・圧下位置設定器、８，９・・・・・・荷重検
出器、１０・・・・・・演算器、１１・・・・・・比例
演算器、１２・・・・・・微分演算器、１３・・・・・
・加算器、１４・・・・・・圧下位置制御器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧延機の操作側および駆動側の圧下荷重をそれぞれ
   検出し、両荷重の差の和に対す比を求め、この比に基づ
   いて左右のロール開度を調節することを特徴とする圧延
   における蛇行制御方法。