JPS5858921A - 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、ｉスタンドで構成されろ連続式圧延機であり
、（１）は＃１スタンド圧延機、（２）は＃２スタンド
圧延機、（３）は＃ｉ−１ミー１スタンド、（４）は＃
ｉスタンド圧延機、（５）は圧延材である。なお、本例
では、所謂ＶＨ形圧延機を想定しているため、水平方向
の圧延機（第１図の奇数スタンド）と垂直方向の圧延機
（第１８図の偶数スタンド）が交互に配置されている。

例えば、＃ｉ−１ミー１スタンド（３）は垂直方向の圧
延機で、Ｘ方向の、圧延を行なう。ここで、ｂト１は＃
ｉ−１ミー１スタンド（３）出側での幅寸法、ｈ＋−１
は天地寸法を表わす。又、＃ｉスタンド圧延機（４）は
水平方向の圧延機で、Ｙ方向の圧延を行なう。

ここで、ｂｌは＃ｉ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（ＡＭＴＯ）が
採用されているが、圧延材の寸法をダイナミック憂ζ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よるミルの伸びが小さい。

（この事実は、圧延材の入側変動を出側に伝える効果を
小さくするため、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ｉこ鑑みてなされたものであり、
第ｉスタンド圧延機出側材料の天地寸法を計測し、この
寸法が基準寸法となるように第ｉス　１タンド圧延機の
圧下位置を制御すると共に、これに伴なって材料の幅寸
法が変動するのを、第ｉスタンド圧延機前石のスタンド
間張力を制御することにまり高精度に圧延せんとするも
のである。又、このように制御することに町って、第ｉ
スタンド圧延機の制御量が増大するのを、第ｉ−１スタ
ンドの圧下位置及び第ｉ　−１スタンド前方のスタンド
間張力を制御することによって緩和せんとすることを目
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ｉスタンド圧延機、（５）は圧延材、（７）　、
　（８）は各スタンドの圧下駆動用モータ、　（９）　
、　（ＩＱは各スタンドに取付けられ、圧延荷重を検出
するロードセル、０υ、（２）は圧下駆動用モータ（７
，１、（８）　ｌこ連結された圧下位置検出用パルス発
信器、Ｏ：＊、ａ４は圧下駆動用モータ（７１、（８）
に電力を供給するモータ駆動用サイリスタ装置、（至）
、αＱは各スタンドのミル剛性制御装置、Ｑｐはｉ−１
スタンド圧延機（３）の圧延ロールの駆動用モータ、に
）はｉスタンド圧延機（４）の圧延ロールの駆動用モー
タ、勾、（ハ）は各モータＱυ、＠の駆動用サイリスタ
装置、（２）、（２）は駆動用モータシυ、（２）の速
度を検出する速度検出器、０υはｉスタンド圧延機（４
）出側材料の天地寸法を検出する天地寸法検出器、（２
）はｉスタンド圧延機（４）出側材料の幅寸法を検出す
る幅寸法検出器である。この幅寸法検出器の検出する幅
寸法ｂｓと基準幅寸法ｂｆｉＢＩｉＦとの偏差△ｂ１よ
後述する形状補正装置（至）へ供給される。才だ、上記
天地寸法検出器Ｏｐの検出する天地寸法ｈ＋と基準天地
寸法ｈｓｉｖｙとの偏差△ｈ１は圧下制御装置（ト）へ
供給され、ｉスタンドの圧下位置が制御される。鏝は圧
下制御装置Ｑの圧下位置制純駄△８１を入力し、圧下制
御すこ伴なうｉスタンド出側材料の幅寸法変動を補償す
べくｉスタンドのＨ・延速度を修正する速度制御装置、
（２）は圧下制御装置（至）及び速度制御装置（財）の
制御出力、′ｉスタンド圧延機（４）出側材料の寸法変
動△ｈｘ’及びΔｂ１を゛入力し、所定のアルゴリズム
に従って△ｈｓを零とするｉ　−１スタンド圧延機（３
）の天地寸法変更値Δｈヒト−及び幅寸法変更値−△ｂ
１＊−１を導出する形状補正装置、に）はこの形状補正
装置の導出する天地寸法変更値△ｂｓ”−１に従ってｉ
　−ｔスタンドの□圧下位置を修正する圧下制御装置、
（９）は上記形状補正装置（至）の導出する幅寸法変更
値ΔｂＩ＊−１に従ってｉ　−１スタンドの駆動用モー
タＱυの速度を修正する速度制御製型である。

本発明における特長の一つは天地方向に圧下位置を変化
した時の圧延材の幅寸法変化を推定しこれを補償する事
である。即ち、ｉスタンド圧延機（４）出側に設置した
天地寸法検出装置６υにより、機料（５）の天地方向の
寸法を検出しこれを基準天地寸法）Ｂｕｇｐと一致する
様に圧延機（４）の圧下位置を変化させる。ところが孔
形を有する圧延機では圧下位置を変化させれば圧延機（
５）の幅方向の寸法が変化してしまう。これを防ぐため
に本発明では圧下位置を変化させると同時にスタンドの
圧延速度も変化することにまって前方スタンド間の張力
を制御し、幅方向の寸法変化を補償するものである。

ここで、スタンドの圧下位置と速度を共に制御する理由
を第８図を用い、実施例に則して説明する。

第８図（ａ）はｉスタンド圧延機（４）の圧下位置８１
を変化させた場合のｉスタンド出側の天地寸法ｈ１と幅
寸法す五の変動を表わし、第８図（ｂ）はｉスタンド圧
延機（４）の速度△ＶＶＶＲを変化させた時の、ｉ　−
１スタンド圧延機（３）及びｉスタンド圧延機（４）間
張力σとｉスタンド圧延＠　（４）出側の天地寸法ｈ１
、幅寸法ｂｓの変動を表わす。第８図（ｂ）で明らかな
ようにｉスタンド圧延機（４）の速度を変化させても天
地寸法ｈ＋の変動はほとんどなく幅寸法ｂｔのみが変化
するＯ このためｉスタンド圧延機（４）出側の天地寸法ｈｔを
変化させるためには第８図（ａ）に示されるようにｉス
タンド圧延機（４）の圧下位置ｓ量を制御する必要があ
る。

しかし、ｉスタンド圧延機（４）の、圧下位置８１を制
御すれば幅寸法ｂ１も変化する。

そこで、ｉスタンド圧延機（４）の速度を変化させた時
にｉスタンド圧延機（４）出側の天地寸法がほとんど変
化せずに幅寸法ｂ１が大きく変化する事に着目し、ｉス
タンドの圧下位置を修正した事による幅寸法ｂ１の変動
をキャンセｌＶさせるさせるためにｉスタンド圧延機（
４）の速度を制御するのである。

以下、もう少し具体的に本発明における制御手段を述べ
る。

第２図において、今、天地寸法検出装置Ｉ／ＭＣＡυで
測定された天地方向の寸法をｈｔ、基準寸法をｈｉｎｇ
ｙ、天地方向の寸法変動をΔｈｔ　（＝　ｈｉｎｇｙ　
−ｈｔ　）とする。

この△ｈ１＝０が達成されるようにｉスタンドの圧下位
置を変更すれば、圧延機（５）の天地方向の寸法は基準
値通りとなる。

そこで、天地寸法検出装置ｃｌＩ）の測定した圧延材（
５）の天地方向の寸法ｈ１と基準天地寸法ｈＩＲＥＦと
の偏差△ｈ＋を圧下制御装置■へ入力して圧下位置偏差
信号△Ｓｉを計算し例えばＰＩ副制御より△ｈｔを零と
なるようにサイリスタ装置Ｑ４、圧下駆動モータ（８）
、パルス発信器（６）からなるｉスタンドの圧下装置に
対し出力する。

なお、圧下制御装！！■のＰＩ副制御連続制御としても
サンブリノブ制御としても良い。

この圧下位置偏差信号△８Ｉによりパルス発信機（６）
によって検出される圧下位置信号が圧下位置偏差信号に
一致するまでモータ躯動用サイリスタ装置０４にて圧下
駆動用モータ（７）が駆動される。

又、ミル剛性制御装置（至）、　Ｑｌはａ−ドセル（９
）。

００によって検出される圧延荷重により、ミル剛性制御
（ＢＩ８ＲＡ制御）を行なうもので、その制御目的は各
スタンド入側の寸法変動を出側に伝える効果を減少させ
る制御装置である。もちろん、ミル自身が充分な剛性を
もっている時には上記ミル剛性制御は不必要である。

さて、上述したように、この天地寸法の制御を行なう事
により、幅寸法が変動する。この寸法変動は次に述べる
幅寸法の制御で補償される。

即ち圧下位置変動による幅方向の変動及びスタンド間張
力の変動は、幅方向寸法なりｓ、その変動な△ｂｓ、ス
タンド間張力をσ、その変動をΔσ、平均変形抵抗をｋ
ｍとすれば、 △ｂｓ　　　　Ｏｂ轟　　　Δ８五 ｂ＋　　ａｍ＋　　　ｓｒ　　　　　　　　°凹曲（１
）△σ　　ａｇ　　　６８Ｍ ｋｍ　　ａｓｉ　　　ｓｔ　　　　　　　　　曲曲川″
ａｂｌ　　　　ａｔ で表わす串ができる。（旦しここでａｓｉ　’　ａｓｉ
はそれぞれＦＥ　Ｔ”位置変動の材料幅ｂ＋及びスタン
ド間張力σに対する影響係数である。

（１）式で表わされる幅変動をスタンドの速度を制御す
ることによりキャンセルする。即ち、スタンド速度ＶＲ
の変動に対する材料幅、スタンド間張力に対する変動は
、 で表わされる。よって（１）式で表わされる圧下位置る
だけのスタンド速度の変動量は（１）　、　（３）式よ
り即ち圧下位置を８１　だけ変化させた時に、スタはな
くなる事になる。

この（５）式で求めた値を基ｆこして、スタンドの速度
制御を例えばＰＩ制御等にて行なうのが第２図の速度制
御装置（財）である。速度制御装置（ロ）は、圧下制御
装置（至）から圧下位置偏差信号Δ８１を入力し、上記
（５）式を基に速度修正信号ΔＶｉを導出し、ｉスタン
ド圧延機（４）を駆動す３モータ（２）の速度を修正す
る。すなわち、モータ（２）の速度基準Ｎｉｕｇｒに速
度修正信号△Ｖｉを加えた速度信号サイリスタ装置■へ
供給し、その速度信号に従ってモータ（２）を駆動する
。ここで検出装置（ホ）はモータ磐の一速度をフィード
バックするものである。

さて、圧下制御装置（至）及び速度制御装置（ロ）によ
りｉスタンドの圧下及び速度が上記のように修正される
が、この修正量が大きいと、圧下では圧延トルク、肚°
延圧力の大巾な変動となりすぎ、また速度ではスタンド
間張力（または圧縮力）が過大となり圧延材のくびれな
いし座屈の危険性がある。

これを防ぐため、ｉスタンド出側圧延材の寸法偏差Δｈ
＋、Δｂｓ及びｉスタンド圧下・速度修正皺ΔＳｉ。

△ｖＩをｉ−１スタンド形状補正装＊Ｏａに入力し、ｉ
−１スタンド出側圧延材の形吠を変えるため、ｉ　−１
スタンドの圧下制御装置に）及び速度制卸装置（ロ）に
圧下補正及び速度補正を加える。

Ｉ−１スタンド形状補正装置（至）の動作につき説明す
る。

ｉ　−１スタンド形状補正装置（２）には、ｉスタンド
圧延機（４）出側圧延材の寸法変動△ｈｓ、△ｂ１が入
力されており、この変動が零となるよりなｉ　−１スタ
ンド出側圧延祠の天地寸法変更値Δｈ＋−１．幅寸法変
更値△ｂ　Ｉ−１を演算する。この演舞アルゴリズムは
圧延機の特性によって種々の形式が考えられるが、ここ
では代表的な二側について下記するが、これに限るもの
ではない。演算アルゴリズムの一例として、ｉスタンド
出側天地方向寸法変動△ｈ＋及び幅方向寸法変動Δｂ＋
を零となるように、！−１スタンド出側天地方向寸法変
更値Ｔｈ＋−１＊、幅方向寸法変更値△ｂｔ−１＊を演
算する。

ａｂｌ−１ ａｂｌ−１・・・・・・・・・（６） 変更のｉスタンド出側圧延材天地寸法に対する影響係数
である。

更のｉスタンド出側圧延材幅寸法に対する影響係数であ
る。

のｉスタンド出側圧延材幅寸法に対する影暢係数である
。

演算アルゴリズムの他の例として、ｉ−１スタンドミル
剛性、ｉスタンドミル剛性が共に十分高く、天地方向寸
法変動△ｈ＋が大きくなくそのため圧下変更量△８ｉも
大きくない時は、ｉ　−１スタンド出側形状の補正は、
幅方向寸法変動ΔｂＩを零となるように制御させる。そ
のときｉ−１スタンド出側圧延材寸法ｈｓ　、　ｂｔの
どちらを変更してもΔｂｉは変動するが、各々の変更量
の比率α＝ｈ＋−１／△ｂ＋−１＊を一定値となるよう
に制御する。以下△ｈ＋−１，△ｂ＋−１の変更量を導
出する。

る。

Δｈｔ−１＊　＝　　α　・　Δｂ　Ｉ−ｔ＊　　　　
　　　　　　　　　　　・・・・・・・・・・・・　（
７１（７）式を（６）式に代入し、Δｂｔ−１＊を算出
すると、指令数符号反転し く８）式裔こで変更量△ｂ＋−１、（７）式にて変更ｍ
凸トｌ＊を演算する。

このときα＝Ｏとすれば、△ｂ＋−１＊　だけの変更ｂ
＋　−１ となりα＝□とすればｉ　−１スタンド出側形ｂ＋−１ 状の楕円率が一定となる。

ｉ−１スタンド形状袖正装＠（２）の動作タイミングは
、ｉスタンド圧下修正社△８ｉ４ｉスタンド速度修正量
△Ｖｉを監視しこれが制限値を超えｔコ時？み作動させ
ても良いし、Δ８１．ΔＶｓの値に関係なく常着ζ作動
させても良い。次にｉ−１スタンド形状補正装置（２）
よりの出力△ｈｓｌ＊△ｂ１−１は各々ｉ　−１スタン
ド圧王制御装置曽及びｉ　−１スタンド速度制御装置■
に入力される。

１−１スタンドの圧下制御装置（至）では、△ｈ＋−１
＊に基すき、（９）式をこて、圧下変更量を演算する。

Δ８ｉ−１＝□・Δｈｔ−１＊　　　　　・・・・・・
・・・・・・（９）ｈｉ−１ ａＳ五−１ （−コテａｈｔ−１／ａｓｓ−ＩＪ、ｔ　ｉ　−１）　
ス９　ンＦ圧下変更址のｉ　−１スタンド出側圧延材天
地方向寸法変動に対する影響係数。

又、ｉ−１スタンドの速度制御装置Ｑでは、△Ｉｎ−１
に基ずき０１式にて、速度変更量△〆を演算する。

ｖｔ−ｘ ｉ　−１スタンド出側圧延材の幅方向寸法変動に対する
！＃春係数。

次に、圧下変更を行なうと、出側幅寸法も変化するため
ｉ　−１スタンドの仕丁変更に伴なう速度艮更欺△Ｖｉ
−１’をＱ動式にて算出する。

Ｊｖ　ｔ　−１ 影普係数の１−１スタンドに関するものである。

スタンド速度修正量△Ｖｉ−ｔとして、ｉ−１スタンド
速度及びｉスタンド速度を修正し、ｉ−１スタンド前方
張力を変更する。

以上のようにして、ｉ　−１スタンド出側形状補正装置
１（２）の出力値Δｈｒ−１．Δｂト１となるようにｉ
−１スタンドの圧下及び速度が修正される。

ところで、ｉ　−１スタンドの制御のため、影響圧延ス
ケジュールが決まれば測定できるものであり、また多少
誤差があっても、ｉスタンド出側では寸法検出器による
フィードバック制御をかけているため最終寸法形状の誤
差とはならない。

なお、上記実施例では、ｉスタンド圧延機（４）出側に
幅寸法検出器に）を設置し、ｉスタンド出側材料の幅寸
法変動ΔｂＫなどを形状補正装９ｉ（２）へ入力してｉ
　−１スタンドの天地寸法変更値△ｈ１−１及び幅寸法
変更値ｂ＋−１を算出するものとしているが、。

幅寸法検出器（２）を省略し、形状補正装置（至）を天
地寸法変動△ｈ＋と圧下制御装置働及び速度制御装置（
ロ）の制卸量ΔＳｉ、ΔＶｉでｈＩ＊−１及びｂｆ’−
１を算出するものとしても良い。

又、上記実施例では、ｉ−２スタンド及びｉ−１スタン
ド間張力を変化させるのにｉ−１，ｉスタンドの速度、
ｉ−１スタンド及びｉスタンド間張力を変化させるのに
ｉスタンドの速度を変更したがこれをｉ−２スタンドの
速度、ｉ−２，ｊ−１スタンドの速度を変更してもよい
。要はｉ−２スタンド及びｉ−ｔスタンド間張力とｉ−
ｔスタンド及びｉスタンド間張力を制御できれば良い。

以上のように、本発明によれば、第ｉスタンド出側材料
の天地寸法を計測し、該天地寸法が基準。

天地寸法となるように第ｉスタンド圧延機の圧下位置を
制卸すると共に、これに伴な乙て材料の幅寸法が変動す
るのを第ｉ　−１スタンド及び第一スタンド間張力を制
御することにより補償するものとしたので、高精度の寸
法制御が可能である。又、な第ｉ　−１スタンドの天地
寸法変更値及び幅寸法変更値を導出し、これらの値に従
ってｉ　−１スタンドの圧下位置とｉ−２スタンド及び
ｉ−１スタンド間の張力を制御するものとしているので
、圧勉トルク、圧延圧力の大巾な変動あるいはスタンド
ｆｉｌ張力（あるいは圧縮力）が過大になったりするこ
ともなく、極めて高精度の寸法制御が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は孔形のある連接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Ｃζよる寸法制御装置を示
すブロック図、第８図は、ｉスタンドの圧下位置８ｉ及
びｉスタンドの速度ΔＶｉを変化させた時のｉスタンド
出側の天地寸法ｈｓ、幅寸法ｔ＋ｓ及びｉ−１スタンド
−ｉスタンド間張力σの変化を示す特性図である。 図において、（３）、（４）は圧延機、（５）は圧延材
、（７λ、（８）　　　’は圧下駆動用モータ、（ｏ）
、ＱＯはロードセル、Ｑｌ）、（２）はパルス発信機、
（至）、ａ◆はモ・−タ駆動用サイリスタ装置、（至）
、ＯＱはミル剛性制御装置、Ｑυ、勾はモータ、勢、−
はサイリスタ装置ｔ、ａＤは天地寸法検出器、（２）は
幅寸法検出器、（至）、（至）は圧下制卸装置、鱒、＠
は速度制御装置、（至）は形状補正装置である。 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　　− ←　　　　　　　　　１ 惇　　　　　　１

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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１スタンド圧延機出側材料の天地方向の寸法ｈｉ
   を計測する天地寸法検出装置、この天地寸法検出装置の
   検出値ｈｉと基準天地寸法ｈ＋ＲＥｐとの偏差Δｈｓを
   入力し、その値が零となるようｌこ第ｉスタンド圧延機
   の圧下位置を制御する圧下制御装置、この圧下制御装置
   の圧下位置制御量△９１を入力し、該圧下位置制御量に
   対する第ｉスタンド圧延機出側材料の幅寸法変動を第ｉ
   −１スタンド及び第ｉスタンド間の材料張力を制御する
   ことにより補償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. （２）孔形を有する連続圧延機を制御するものにおいて
   、第ｉスタンド圧延機出側材料の天地方向の寸法ｈ＋を
   計測する天地寸法検出装置、この天地寸法検出装置の検
   出値ｈ＋と基準天地寸法ｈ＋Ｒｂｐとの偏差△ｈｉを入
   力し、その値が零となるように第ｉスタンド圧延機の圧
   下位置を制御する第１の圧下制御装置、この第１の圧下
   制御装置の圧下位置制御量Δ８１を入力し、該圧下位置
   制御量に対する第ｉスタンド圧延機出側材料の幅寸法変
   動を第ｉ　−１スタンド及び第ｉスタンド間の材料張力
   を制御することにより補償する第１の装置、上記天地寸
   法検出装置の検出値と基準天地寸法との偏差△ｈ。 上記第１の圧下制御装置の圧下位置制御量、及び上記第
   １の装置による制御域を入力とし、予め定められたアル
   ゴリズムに従って上記偏差Δｈｓを零とするような第ｉ
   　−１スタンド圧延機の天地寸法変更値ｈ　ｒ−１及び
   幅寸法変更値ｂ１−１を算出する形状補正装置、この形
   状補正装置の算出する天地寸法変更値ｈ　ｔ−１に従っ
   て第ｉ　−１スタンド圧延機の圧下位置を制御する第２
   の圧下制御装置、上記形状補正装置の算出する幅寸法変
   更値ｂ＋−ｔに従って第ｉ　−２スタンド及び第ｉ　−
   １スタンド間の張力を制御する第２の装置を備えたこと
   を特徴とする連続式圧延機の制御装置。