JPS5858918A - 連続式圧延機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、孔形を有する連続式圧延機、例えば棒鋼・
線材圧延機等において、圧延材の寸法を制御するものに
関する・ 孔形を有する連続式圧延機の構成例を第１図に示す。

第１図は、ｌスタンドで構成される連続式圧延機であり
％（１）は１′スタンド圧延機、（乃は２スタンド圧延
機、（３）は１−１スタンド圧延機、（４）はｌスタン
ド圧延機、（５）は圧延材である。なお１本例では、所
謂ＶＨ形正圧延機想定しているため、水平方向の圧延機
（第１図の寄数スタンド）と垂直方向の圧延機（第１図
の偶数スタンド）が交互に配置されている。

例えば、ｉ−１スタンド圧延ｔｍ　（３）は垂直方向の
圧延機でＸ方向の圧延を行なう、ここでｓ　ｂｉ−１は
量−１スタンド圧延機（３）出側での幅寸法ｓ　ｈｌ−
１は天地寸法を表わす、又％ｌスタンド圧延機（４）は
水で、ｂｉはｌスタンド圧延機（４）出側での幅寸法、
ｈｌは天地寸法を表わす。

従来、棒鋼・線材圧延機等の連続圧延機は、スタンド間
で張力を零とする制御として無張力制御ＣＡＭＴＣ）が
採用されているが、圧延材の寸法をダイナミックに制御
しようとするものは皆無であった。その理由としては。

（１）非常に厳しい製品寸法が必要なかった。

（２）　　圧延中の荷重変動にょるミ〜の伸びが小さい
。（この事実は、圧延材の入側変動を出側に伝える効果
を小さぐするため、製品寸法の精度が良くなる。） などがあげられる。

従って、従来の制御では、圧延材の温度等の変化に対す
る寸法変動に対しては無制御であるため、寸法精度が悪
くなる欠点があった。

本発明は、上記の欠点に鑑みてなされたもので　　゛あ
シ、第Ｉスタンド圧延機出側の材料寸法の変動値を予測
し、第ｉスタンド圧延機の圧下位置を制御あるいは第ｔ
−ｉスタンド及び第ｉスタンド間の材料張力を制御する
ものとし、かつ、第ｉスタンド圧延機出側の材料寸法の
実測値をフィードバックし、基準値との偏差が零となる
ように丘記圧下位置制御あるいは材料張力制御の制御レ
インを調整することにより、寸法精度の高い圧延を行な
わせることを目的としている。

第２図に本発明の一実施例を示す。

第２図において、（３）はｉ−１スタンド圧延機。

（４）はｌスタンド圧延機、（５）は圧延材ｓ　（７）
＠　［８１は各スタンドの圧下駆動用モータ、　＋９１
　、　＋ＩＱｌは各スタンドに取付けられ、圧延荷重を
検出するロードセ〜、（＋＋ｌ　、　０２１は圧下駆動
用モータ１７１　、　＋８１に連結された圧下位置検出
用２２７発信器、０１　、０４１は圧下駆動用モータｆ
ｉ＋　、　＋８１に電力を供給するモータ駆動用サイリ
スタ装置、Ｈｌ、０・は各スタンドのミμ剛性制御装ｆ
ｔ、　ｅ２１１１−１１−１スタンド圧延機（３）の圧
延ローμの駆動用モータ、（ロ）は饅スタンド圧延機（
４）の圧延ロ一νの駆動用モータ、ｅ２３１．（２４１
は各モータ？υ、圀の駆動用サイリスタ装置（至）翰は
モータＨ，（２）の速゛度を検出する検出器、０１）は
ｉ−１スタンド圧延機（３）出側の圧延機（５）の幅方
向の寸法ｂ１−１を検出する幅寸法検出器、曽はＭ−１
スタンド圧延機（３）出側の圧延材（５）の天地方向の
寸法ｈｉ−１を検出する天地寸法検出器である。この寸
法検出器の検出する幅寸法ｂ１−１及び天地寸法ｈｌ−
１とその基準値ｂｉ−ＩＲｇｙｈｉ−ＩＲｇｒのそれぞ
れの偏差Δｂｉ−１，”ｈｌ−１は圧下制御装置−及び
速度制御装置−に入力され量スタンドの圧下位置及び圧
延速度が制御される。−１（至）は圧延材（６）が寸法
検出装置−１＠すから偽スタンド圧延機（４）まで移送
される時間遅れを模擬する模擬装置である。又（財）は
圧下位置変動による幅寸法の変動を補正する幅寸法補正
装置、（２）はｌスタンド圧延機（４）出側の圧延材（
６）の天地方向の寸法を検出する天地寸法検出器、翰は
量スタンド圧延機１４）出側の圧延材ｆｌｔ＋の幅方向
の寸法を検出する幅寸法検出器である。これらの寸法検
出器−１＠によって検出されたｌスタンド圧延機（４）
出側材料の天地寸法及び幅寸法の実測値は圧下制御装ａ
−の速度制御装置−にフィードバックされて自動的に各
制御装置は最適なゲインに設定される。

先ず％　ｉ−１スタンド出側材料の寸法と、ｉスタンド
出側材料の寸法の関係について述べる。

第４図ωは１−１スタンド圧延機（３）出側材料の幅寸
法ｂｉ−１が変動した時の量スタンド圧延機（４）出側
材料の天地寸法ｈ１及び幅寸法ｂＩの変化を示す。

ここで注意しておかなくてはならない事はｔ−ｌスタン
ド圧延機（３）出側の幅寸法ｂｉ−ｘは１スタンド圧延
機（４）入側の天地寸法ｈｉの変動となっている事であ
る。

その、ｌＨｉスタンド圧延機１４】の入側天地寸法の変
−動はｌスタンド圧延機（４）出側では天地寸法ｈｔよ
りもむしろ幅寸法ｂｉに大きな変動を及ぼす。

又、第４図■は１−１スタンド圧延機（３）出側の天地
寸法ｈｌ−１が変動した時の１スタンド圧延機（４）出
側の天地寸法ｈ１及び幅寸法ｂ１の変化を示す、この場
合１スタンドにとっては入側幅寸法の変動となるので幅
寸法ｂｌの変動は大きいが天地寸法ｈｉの変動は大きく
ない。

本発明は、このような外乱を検出し１−１スタンド及び
１スタンド間の張力及び量スタンドの圧下を操作して除
去せんとするものである。

ここで％　Ｉスタンド圧延機１４）の速度つ−１，１−
１スタンド及び量スタンド間の張力と圧下位置を制御す
る理由を説明する。

第３図Ｇｌ）は１スタンド圧延機（４）の圧下位置８量
を変化させた場合の（スタンド出側の天地寸法ｈｉと幅
寸法ｂｉの変動を表わし、第３図■は１スタンド圧延機
（４）の速度（ΔＶν■）を変化させた時の、ｉ−量ス
タンド及び！スタンド間張力σとｌスタンド圧延機（４
）出側の天地寸法ｈｉ、幅寸法ｂｉの変動を表す、第３
図υで明らかなようにｌスタンド圧延機（４）の速度を
変化させても天地寸法ｈ１の変動はほとんどなく幅寸法
桐のみが変化する。

このため天地寸法Ｊを変化させるためには第３図Ｇｉ）
に示されるように１スタンド（圧延機１４））の圧下位
置ｓｌを制御する必要がおる。

しかし僅スタンド圧延機（４）の圧下位置８量を制御す
れば幅寸法ｂ１も変化する。ここでｌスタンド圧延機１
４）の速度を変化させた場合は量スタンド圧延機（４）
出側の幅寸法ｂ１は変化するが、天地寸法ｈｔはほぼ変
化しない７事に着目し、天地寸法ｈ１制御によって圧下
位置を変化させたことによって生じる幅寸法ｂｌの変動
をキャンセ〜させるために量スタンド圧延機（４）の速
度を制御するのである。

第２図において、ｉ−１スタンド出側に設置された幅寸
法検出器姐）によって検出される幅寸法ｂｋ−ｘトｉ　
−１スタンド出側の基準幅寸法Ｊ−１１ｔｖとの偏差信
号Δｂｉ−１は圧下制御装置−へ供給される。圧下制御
装置−では、入力する偏差信号Δｂｉ−１からｌスタン
ド圧延機（４）出側の天地寸法変動Δｈｌを予測し、そ
の値を零とすべく量スタンドへ圧下位置修正信号ΔＳ（
を出力する。ｌスタンド圧延機（４）出側の天地寸法変
動Δｈｉを予測するには、第４−図ωに示すｂｉ−１と
ｈｔとの関係から容易に予測できる。圧王制御装ｆ１０
１１の発生する圧下−位置修正信号Δ社、後述する模擬
装置（至）を介してサイリヌタ装置０４、モータ（８）
、パ〜ス発生１０２１からなる盛スタンドの圧下装置へ
供給され、圧下位置の修正が行なわれる。そして、パμ
ス発信器（１３の検出する１スタンドの圧下位置がＪ：
配圧下位置修正信号に一致するまで圧下位置が修正され
る。

ところで１幅寸法検出器＠ｌｌとｌスタンド圧延機（４
）との間の距離−を４〔ｍ〕とすると、圧延材（５）が
幅寸法検出器ｃ１１１の直下を通ってから量スタンド圧
延機１４）の直下に到達するまで、つまシ、圧延機（５
）が４〔ｍ〕進むのには時間がｉ＝かる。

この時間をｔｔＣ秒〕とすると１幅寸法検出器、＠ｌ）
で検出された圧延材１ｆｔ＋のある一点は１１［秒〕後
に過スタンド圧延機（４）の直下に到達することになる
。

従って、上述した圧下制御は％　１１［秒〕先行して制
御がなされてし、まり。

即ち、圧下制御装置−の出力は１１〔秒〕の時間遅れを
与えないと圧延材（５１の同じ位置が制御できない、こ
の時間遅れ１１［秒〕を模擬しているのが模擬装置−で
ある。

この模擬装置（２）は、Ｉ−１スタンドの駆動用モータ
ｔ２１に連結し、た回転検出器−からの信号によシ幅寸
法検出器釦）で検出した圧延材ｆ５１のある一点がｌス
タンド圧延機１４）直下にきた待に圧下制御装置輛の圧
下位置修正信号を１スタンドの圧下装置に与えるもので
ある。

このように、１スタンド圧延機（４）の圧下位置を修正
することによって１スタンド出側の天地寸法旧は基準天
地寸法ｈｉｕｇｙに制御される筈であるが、圧下制御装
置−の制御ゲインが適切でなければ。

常に寸法変動Δｈ１が生じてしまう事になる。そこで、
圧下位置制御の結果を量スタンド圧延機出側に設置した
天地寸法検出器（ハ）で検出し、圧下制御装置（至）へ
フィードバックする。圧下制御装置曽は圧下位置修正信
号Δｓ１を導出するための制御ゲインを有しておシ、か
つ、その制御ゲインを調整する機能を有している。すな
わち、天地寸法検出器−により検出された僅スタンド圧
延機（４）出側材料の天地寸法は、圧下制御袋Ｗｔ（Ｂ
１に入力され、入力する天地寸法信号の大きさに応じて
圧下位置修正信号Δ８Ｋを導出する時の制御ゲインを調
整して。

１スタンド圧延１１！＋４１出側での天地寸法の誤差を
なくす。

このようにすることにより、圧下制御装置−は最適な制
御ゲインで動作するため、精度のよい圧下制御ができる
。

ところで、この圧下制御を行なうと、量スタンド圧延機
（４）出側の幅寸法も変動する。この変動は。

以下に述べるように幅寸法補正装置−によって補償する
。

即ち、圧下制御による幅寸法ｂｉの変動及び量−１スタ
ンド、ｉスタンド間張力の変動は、幅方向寸法をｂｌ、
その変動をΔｂｌ　、スタンド間張力をσ。

その変動をΔσ、平均変形抵抗をｋｍとすれば。

れぞれ圧下制御による幅寸法ｂ１及びスタンド間張力σ
に対する影響係数である。

（１）式で表される幅変動は量スタンドの速度を制御す
る事によりキャンセルできる。

即ち、１スタンド速度ＶＲの変動に対する幅寸法及び量
−１スタンド、量−スタンド間張力に対する変動は。

で表される。よって（１）式で表される圧下位置の変け
のスタンド速度の変動量は（１）　、　（３）式より。

で表される。

この（６）式を基にして量スタンドの速度修正を行なえ
は圧下位置を修正した事による幅寸法の変化はなくなる
はずである。

これを実現しているのが幅寸法補正装置ｅｌηである。

幅寸法補正装置（ロ）は模擬装置−を介して量スタンド
の圧下装置へ供給される圧下位置修正信号ΔＳを入力し
、ｈ記（５）式に基づいて這スタンド圧延機（４）を駆
動する駆動用モータ□□□の速度修正信号ＡＮ。

を求め、サイリスタ装置（財）、駆動モータ（２）、検
出器（至）からなる速度制御系へ供給し、駆動用モータ
′（財）の速度を修正する。これにより圧下制御に起因
する幅寸法変動は除去される。

次に、ｉ−１スタンド圧延機（３）出側の幅寸法変動Δ
ｂｉ−ｘと、天地寸法変動Δｈｉ−１に起因する像スタ
ンド圧延機（４）出側の幅寸法変動は、ｉ−１スタンド
及び僅スタンド間の張力を制御することにより補正する
ことができる。

即ち、天地寸法検出器６２１の検出するｉ−１スタンド
出側材料の天地寸法ｈ１−１と基準天地寸法ｈｌ−ｘＩ
ＲＦとの偏差信号Δｈｉ−１は速度制御装置−へ入力さ
れる。又、’ｌ−）スタンド出側の幅寸法偏差Δｂｉ−
ｔも速度制御装置（財）へ入力される。

速度制御装置（財）では、入力する天地寸法変動Δｈｉ
−１及び幅寸法変動Δｂｌ−ｔにより、第４＠ω。

■に示す特性に基づいてＥ記ΔＩＢ−ｉ、Δｂ［−１に
起因する量スタンド圧延機（４）出側材料の幅寸法変動
を予測し、該幅寸法変動を除去すべく量スタンド出速度
制御系へ速度修正信号州を出力する。

ところでこの速度制御も圧下制御装置陣の場合と同様に
、時間遅れを与えないと壬延材（６）の同じ位置を制御
できない。

これを防ぐため、圧延材（６１が寸法検出器−と１スタ
ンド圧延機（４）間の距＠　４（ｍ）を進むのに要する
時間１１（秒〕を模擬装置−が模擬する。

この模擬装置間により寸法検出器−で検出した圧延材（
６）のある一点が１スタンド圧延機１４）直下にきた時
に速度制御装置（財）の出力する速度修正信号礒は量ス
タンド圧延機（４）のモータ（２）速度を制御する速度
制御系に入力され、這スタンドの圧延速度を変化させ幅
寸法の変化を補償する。

しかるに、このように１スタンド圧延機（４）の速度を
制御し、ｉ−１スタンド及び巡スタンド間の張力を変化
させることによって、１スタンド出側の幅寸法ｂｉは基
準幅寸法す１針に制御される筈であるが、速度制御装置
（財）の制御ゲインが適切でなければ１幅寸法の鵠差が
Δｂｌが生じてしまう、そこで、Ｉスタンド出側の幅寸
法ｂ１を幅寸法検出器る。速度制御袋＠（財）は速度修
正信号ΔＮを導出するための制御ゲインを有しており、
かつ、その制御ゲインを調整するための機能を有してい
る。すなわち、幅寸法検出器−により検出されたｌスタ
ンド圧延機（４）出側材料の幅寸法は、速度制御装置−
に入力され、入力する幅寸法信号の大きさに応じて速度
修正信号ΔＮを導出する時の制御ゲインを調整して、ｌ
スタンド圧延機（４）出側での天地寸法の誤差をなくす
。

これにより、速度制御装置（財）は最適な制御ゲインで
動作するため、精度のよい幅寸法制御ができる。

なお、Ｊ：、記実施例では、圧下制御装置−及び速度制
御装置（財）に制御ゲインを調整する機能を持たせてい
るが、ゲイン調整装置を圧下制御装置−及び速度制御装
置−と天地寸法検出器−及び幅寸法検出器−との間に設
置し、１記ゲイン調整装置により制御ゲインを調整する
ようにしても良い。

又、Ｌ記実施例では、模擬装置（至）、Ｍを別々のもの
として示したが、単一の模擬装置とし、入力する信号を
所定時間遅らせて、それぞれ量スタンドの圧下装置、あ
るいは速度制御系へ出力するものとしても良く、又寸法
検出器１Ｂ＋１　、　Ｍと１スタンド圧延機（４）との
間の距離が短かつたり、圧延速度が速い場合には油路し
ても良い。

又、ト記実施例では１幅寸法補正装胃−は設置せずとも
圧下制御装ｆＲ−の出力を速度制御袋ｆｉ１４１へ入力
するととにより、速度制御袋ｆｉｌｅＨのみで速度修正
信号州＄、嘴演算する鬼のとしても良い。

さらに、と記実施例では、ｌスタンド圧延機（４）出側
の幅寸法を制御するために％　量スタンドのモータ（イ
）を速度制御しているが、＃−１スタンドのモータシ１
１を速度制御するものとしても良い。要は。

１−１スタンド及びｌスタンド間の張力を制御できれば
、１スタンド出側の幅寸法は制御可能である。

以五のように１本発明によれば、１−１スタンド出側材
料の幅寸法変動により、１スタンド出側の天地寸法変Ｉ
Ｊ／Ｉを予測し、該天地寸法変動が零となるように１ス
タンド圧延機の圧下位置を制御するものとし、又、１記
圧下制御に伴なってｉスタンド出側の幅寸法が変動する
のを１−１スタンド文び１スタンド閘の材料張力を制御
することにより補償するものとし、かつ、に、配圧下位
置制御の制御ゲインを最適なゲインになるようにしてい
るので、制御誤差もなく、圧延材の寸法精度を向丘する
ことができる。さらに、本発明では１−！スタンド出側
の材料寸法の変動に起因する１スタンド出側の幅寸法を
もｌ−１スタンド及び量スタンド間の張力を制御するこ
とにより補償するものとし、又、１記張力制御の制御ゲ
インを最適なゲインになるようにしているので、制御誤
差もなく、圧延材の寸法精度を一層向とできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は孔形を有する連続式圧延機の構成例を示す構成
図、第２図は本発明の一実施例の寸法制−装瞳を示すブ
ロック図、第３図は圧延機の圧下位置あるいは速度を変
化させた場合の圧延材寸法の変動を示す特性図、第４図
は圧延機入側の材料寸法と出側の材料寸法との関係を示
す特性図である。 図において、　（ａ）　、　＋４１は圧延機、（５１は
圧延材％（７）（８）、シυ、＠はモータ、　１９１　
、１１０１はロードセ〜、　（Ｉｌｌ　。 θ２はバｙス発信器、Ｑｌ、α４．唾、（財）はサイリ
ヌタ装置、釦）、−は幅寸法検出器、０η、（至）は天
地寸法検出器、姫は圧下制御装置、−は速度制御装置、
０四、−は模擬装置、＠ηは幅寸法補正装行である。 なお、各図中、同一符号は、同一あるいは相当部分を示
すものとする。 代理人　葛野信− ＃Ｉ＃２ ２ 第３　ｉ’ｍ 第４図 ｂｉ、　Ｒｉ 手続補正書（自発） 特許庁長官殿 ２、発明の名称 連続式圧延機の制御装置 ３、補正をする者 ５、補正の対象 明細書の「特許請求の範囲」の欄及び「発明の詳細な説
明」の欄 ６、補正の内容 （１１明細書の特許請求の範囲を別紙のとおり訂正する
。 （２）同第８頁第１４行の「奇数スタンド」を「奇数ス
タンド」と訂正する。 （３）同書第１５頁第１９行の「誤差が△ｂｉＪを「誤
差△ｂｉＪと訂正する。 （４）同書第１６頁第９行の「天地寸法」を「幅寸法」
と訂正する。 （５）同書第１７頁第６行の「油路」を「省略」と訂正
する。 ７、　添付書類の目録 （１）訂正後の特許請求の範囲を記載した書面１通 以上　′ 特許請求の範囲 （１）孔形を有する連続式圧延機を制御するものにおい
て・第ｉ−１スタンド圧延機出側材料の幅寸法と基準幅
寸法との偏差信号を入力し、該偏差信号に基づいて第ｉ
スタンド圧延機出側材料の天地寸法変動を予測し、天地
寸法変動を零とするように第ｉスタンド圧延機の圧下位
置を制御する圧下制御装置、第ｉスタンド出側材料の天
地寸法を検出し、第ｉスタンド圧延機出側材料の基準天
地寸法となるように上記圧下制御装置の制御ゲインを調
整する調整装置、上記圧下制御装置の圧下位置制御量を
入力し、圧下位置制御に伴なう第ｉスタンド圧延機出側
材料の幅寸法変動を零とするように第ｉ　−１スタンド
及び第五スタンド間の張力゛を制御する装置を備えたこ
とを特徴とする連続式圧延機の制御装置・ （２）孔形を有する連続式圧延機を制御するものにおい
て、第ｉ−１スタンド圧延機理え社且の幅寸法と基準幅
寸法との偏差信号を入力し、該偏差信号に基づいて第ｉ
スタンド圧延機出側材料の天地寸法変動を予測し、天地
寸法変動を零とするように第ｉスタンド圧延機の圧下位
置を制御する圧下制御装置、第ｉスタンド出側材料の天
地寸法を検出し、第ｉスタンド圧延機出側材料の基準天
地寸法となるように上記圧下制御装置の制御ゲインを調
整する調整装置、上記圧下制御装置の圧下位置制御量を
入力し、圧下位置制御に伴なう第ｉスタンド圧延機出側
材料の幅寸法変動を零とするように第ｆ−１スタンド及
び第五スタンド間の張力を制御する第１の装置、ｉ−１
スタンド出側の材料寸法と基準寸法との偏差信号を入力
し、該偏差信号に基づいて第ｉスタンド出側材料の幅寸
法変動を予測し、幅寸法変動を零とするように第ｉ−１
スタンド及び第五スタンド間の材料張力を制御する第２
の装置、第ｉスタンド出側材料の幅寸法を検出し、該幅
寸法が第ｉスタンド出側材料の基準幅寸法となるように
上記第２の装置の制御ゲインを調整する第２の調整装置
を備えたことを特徴とする連続式圧延機の制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 え （１）孔形を有する連続式圧路機を制御するものにおい
   て、第ｉ−１スタンド圧藉機の幅寸法と基準タンド圧蔚
   機の圧下位置を制御する圧下制御装置、第１スタンド出
   側材料の天地寸法を検出し、第１に スタンド圧婚機出側材料の基準天地寸法となるように上
   記圧下制御装置の制御ゲインを調整する調整装置、Ｊ：
   配圧下制御装置の圧下位置制御量を入力し、圧下位置制
   御に伴なう第ｉスタンド圧延機出側材料の幅寸法変動を
   零とするように第ｉ−１スタンド及び第１スタンド間の
   張力を制御する装置を備えたことを特徴とする連続式圧
   延機の制御装置。 （２１孔形を有する連続式圧延機を制御するものにおい
   て、第１−１スタンド圧延機の幅寸法と基準幅寸法との
   （２）差信号を入力し、該偏差信号に基づいて第１スタ
   ンド圧延機出側材料の天地寸法変動を予測し、天地寸法
   変動を零とするように第１スタンド圧延機の圧下位置を
   制御する圧下制御装置。 第１スタンド出側材料の天地寸法を検出し、第ｉスタン
   ド圧延機出側材料の基準天地寸法となるようにＬ配圧下
   制御装置の制御ゲインを調整する調整装置、Ｆ配圧下制
   御装置の圧下位置制御量を入力し、圧下位置制御に伴な
   う第ｉスタンド圧延機出側材料の幅寸法変動を零とする
   ように第１−νタンド及び’％ｌスタンド間の張力を制
   御するＪｇｌの装置、ｉ−１スタンド出側の材料寸法と
   基準寸法との偏差信号を入力し、該偏差信号に基づいて
   第１スタンド出側材料の幅寸法変動を予測し１幅寸法変
   動を零とするように第ｉ−１スタンド及び第１スタンド
   間の材料張力を制御する第２の装置、第１ヌタンド出側
   材料の幅寸法を検出し、該幅寸法が第１スタンド出側材
   料の基準幅寸法となるように上記第２の装置の制御ゲイ
   ンを調整する第２の調整装置を備えたことを特徴とする
   連続式圧延機の制御装置。