JPS589707A - 圧延機における自動板厚制御方法 - 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、圧延機において被圧延材の出側板厚を一定
値に保持すべく制御するための自動板厚制御方法に関す
る。

圧延機において被圧延材の出側板厚を一定値に保持すべ
く制御する場合、従来一般に次のような自動板厚制御方
法が用いられている。第１１Ｗは、従来の自動板厚制御
方法の概念を示す圧延特性図は圧延機の弾性曲線、集線
にい　ｋ、は被圧延材の塑性曲線を各々示している。こ
の第１図において、今、入側板厚Ｈ０の被圧延材（その
塑性曲線はに、）が出側板厚の目標値をｈ・とじて初期
ロール間隙８６、圧延荷重ｐ、で圧延されているとする
。ここで、前記被圧延材の入側板厚がＨ・からＨｌへΔ
Ｈだけ変化したとすると、同被圧延材の塑性曲線はに、
からに、へ平行移動したことになシ、この結果、圧気荷
重はｐ、がらムｐ、変化し、また出側板厚はり、からΔ
ｈ変化する。この入側板厚偏差ΔＨに対する圧延荷重偏
差Δｐ５と出側板厚偏差Δｈとの間には、この圧延機の
ミル定数すなわち弾性曲線ＩＩＩＩの勾配をＭとすれば
、Δｈ＝、−＾ｐ、　　　　　・・・・・・（１）なる
関係がある。そして、自動板厚制御装置は上記圧延荷重
偏差Ａ　ｐ　、を検出して初期ロール間隙Ｓ、を修正し
、これにょシ出側板厚偏差Δｈを零にすべく制御する。

ここで初期ロール間隙ｓ、がΔＢだけ修正され、すなわ
ちこの圧延機の弾性曲線が１からｍ、へ平行移動され、
これにょシ出側板厚偏差Δｈが心ｈｊに変化し、また圧
延荷重偏差Δｐ１がΔｐａに変化したとする。この場合
、上記ΔＳ％ｔ−ｈ１、ムｐ雪の間には、△ｈ　ｒ　＝
ＭΔｐ、−ゐＳ　　　　・・・・・・（８）なる関係が
あるから、 ｔ−８＝土Δｐ・　　　・・・・・・（８）となるよう
にロール間隙修正量ΔＢを制御すれば出側板厚偏差Δｈ
を零にすることができる。

しかしながら、このような制御を行なうことは、上記（
８）式を ΔＢ　＝　ｅ・−Δｐ、　　　　・・・・・・（４）但
し　０≦ｅ皐 と置いた場合、前記（２ン式は、 と変形することができることから明らかなようくこの第
１図に破線ｍ、で示すように、この圧延機の弾性曲線の
勾配をＭから（Ｔ−７）に増大させることと等価である
。この値（Ｔ−７−）は等価ミル定数と呼ばれるもので
、出側板厚ムｈを零にすべく、すなわち前記（８）式が
完全に満足されるように値のを′″１″にして制御を行
なうと、この郷価ミル定数（ｙ’７　）が無限大になシ
、すなわちこの圧延機の袖柱が無限大になることになシ
、このためこの自動板厚制御系は発散してしまうことに
なもしたがって従来、値ｅはα８〜０．９に設定されて
制御が行なわれている。

このように、従来の自動板厚制御方法においては、出側
板厚偏差Δｈを完全に零にすることは原理的に不可能で
あシ、シたがって板厚偏差４ｈは圧延を何度か繰シ返す
ことにょシ零に近付けるという方法が採られていた。

この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたもので
、その目的とするところは、１回の圧延（すなわち１圧
延バス）によって、しかも板厚制御系を発散させること
なく出側板厚偏差Δｈを完全に零にすることができる圧
延機における自動板厚制御方法を提供することにある。

以下、この発明の原理および実施例を図面を参照して説
明する。

まず、この発明の詳細な説明する。第２図に示す圧延特
性図において、今人側板厚Ｈ０なる被圧延材が初期ロー
ル間Ｒ８・４１標出側板厚り０、設定圧延荷重ｐ＃なる
条件で圧延されていたとする。そして今、入側板厚Ｈ０
がＡｌｌ変化したとすると、出側板厚はり、から＾ｈ変
化し、また圧延荷重はｐ、からΔｐ、変化する。この場
合、塑性曲線に１と弾性曲線ｍ、との交点Ａ付近におけ
る同塑性曲線に、の勾配、すなわち被圧延材の塑性係数
をＫとすれば、 ムｈ＝７Δｐ、　　　　　叩−（６） ムＨ：Ｔムｐ−十丁ムＸＩＩ””’°（γ）なる関係が
成シ立つ。そしてこれらの（６）式、（７）式から、 Ｋ 轟ｐ富−−画ｒ’ΔＨ、−°−（ａ） Δｈ　＝］ＧＴ−・ΔＨ・・・・・・（９）が得られる
。ここで出側板厚偏差Δｈを零にするには、初期ロール
間隙Ｓ、をムＳだけ変化させて弾性曲線ｍ、を弾性曲線
ｍ、の位置まで平行移動させ、この弾性曲線ｍ會と塑性
曲線に、との交点Ｂが示す出側板厚をり、に一致させれ
ばよい。

この場合のロール間隙修正量ム８は、 Ｍ　量　ム　８＝に一！＞Ｈ ΔＨ＝」Ｌ・ΔＢ　　　　・・・・ｅ−（イ）となるか
ら、この一式と前記（８）式とから、が得られる。すな
わち、圧延荷重偏差ムｐ、（入側板厚偏差ΔＨにのみに
対する圧延荷重偏差）を検出し、この（ｎ）式に示すロ
ール間隙修正量ＡＥＩだけ初期ロール間隙８．を修正す
れば、出側板厚偏差Ａｌｌを零にすることができる。し
かしながらこのように初期ロール間ｓｓｅを修正すると
、第２図から明らかなように、このロール間隙修正量６
Ｂに応じて圧延荷重が”Ｐｓだけ２次的に変化してしま
うことになる。そして通常の手段によって実際に検出し
得る圧延荷重偏差は、前記圧延荷重偏差Δｐ、にこの２
次圧延荷重変化轟ｐｓを加えた値（これをΔｐとする）
となってしまうか秋ごの自動板厚制御系を発散させない
ようにするには、実際に検出し得る圧延荷重偏差＾ｐか
らこの２次圧延荷重変化Δｐ、を取〕除いてやればよい
。

この２次圧延荷重変化蟲ｐ、は、　　　”７　＋７　＝
　Ａ　Ｓ ΔＰ　ｓ　＝　７四Ｉ−・ΔＢ　・・・・・・（１２）
であシ、ロール間隙修正量ΔＳを１■■−倍した値であ
る。この値　　　　はロール間隙の変化と−Ｖ丁Ｉ− 圧延荷重の変化との間の影響関係を示す係数であシ、こ
こでは特に影響係数と呼ぶ。

このように、圧延荷重偏差Δｐ１に応じてロール間隙を
このムｐ、に対応する景ムＳだけ修正し、このΔ８に応
じて発生される２次圧延荷重変化Δｐ−Ｋ を影響係数−１ＴＩ−を用いて求めて圧延荷重偏差Δｐ
から取シ除けば、出側板厚偏差Ａｌｌを完全に零にする
ことができ、・しかも発散しない自動板厚圧制御系を構
成することができる。またこの原理に基づけば、ロール
間隙を修正することによシ発生される２次圧延荷重変化
ｔｈ　’ｐ　＠の影響を取シ除くようにしているから、
ロール間隙修正量ΔＳを圧延荷重偏差Δｐ、に対応する
値よシ大きな値な設定することによシ、入側板厚偏差Δ
■の符号と出側板厚偏差ムｈの符号とを反転させること
、すなわち、従来の方法における値・を１１″よシ大き
な僅にしたような板厚制御を行なうことすら可能となる
。

次に上記原理に基づくこの発明を応用した自動板厚制御
装置の一実施例について説明する。第り図に示すブロッ
ク図において、１社図示せぬ圧延荷重検出部によって検
出された正弧荷重ｐの初期値ｐｅ　（すなわち設定圧延
荷重ｐ・）を記憶するためのメモリ、２はこのメモリ１
が出力する設定圧延荷重ｐ・と現時点において奥側され
た圧延荷重ｐとの偏差、すなわち圧延荷重偏差Δｐを検
出する加算点、８ＩＩｉこの圧延荷重偏差Δｐから後述
する乗算器１０の出力する２次圧延荷重変化Δｉ１ｍ　
　。

を減算して前述した圧延荷重偏差Ａｐ、のみを取〕出す
加算点である。４鉱、この圧延荷重偏差ムｐ、に値−４
±１−を乗算する乗算器、５社この乗算善本の出力から
後述する変位検出器９が出力するロール間隙の変化分４
Ｂを減算する加算点、６は、この加算点６の出力に基づ
いて油圧サーボ弁７（伝達間数社 Ｋｍ　　　　　−Ｌａｓｓ）を開閉 ・　・ １＋Ｔマ・壽 制御する調節器、シリンダ８は油圧サーボ弁７を介して
供給される油圧によシ駆動される初期ロール間隙Ｓ、を
増減させるシリンダであシ、その伝達関数は（１上・、
−Ｌ、８）である。また、変位検出器９はロール間隙の
変化分ａＳを検出する検出器であシその伝達関数はＸ、
である。乗算器１０は、変位検出器０が検出したロール
間隙の変化分ム８に、演算手段１１が出力する影響係数
−ＭＫ−−４４ を乗算して前記２次圧延荷重変化Δｐ、を算出する乗算
器であシ、その出力すなわち２次圧延荷重変化Δｐ、は
前記加算点３へ供給されている。

以上の構成において、今、入側板厚Ｈ０がΔＨ変化した
とすると、加算点２からは圧延荷重偏差ムｐが出力され
る。この時点での圧延荷重偏差６１）は圧延荷重偏差Δ
ｐ、に等しい。またこの時点においては、乗算器１０の
出力は未だ零であるから、偏差Δｈを修正するに要する
だけのロール間隙修正量ａＳに対応する信号を出力し、
シリンダ８はこのロール間隙修正量Ａｇを目標値として
サーボ制御される。そしてこの結果、加算点２から出方
される圧延荷重偏差Ａｌｌは、２次圧延荷重変化Δｐ、
だけ増加されることになるが、この時点では位置検出器
９が出力するロール間隙の変化分ΔＢによって乗算器１
０からは（ＩＴ「）・ＡＢすなわち２次圧延荷重変化轟
ｐ８．＆：対応する信号瀝出力されるから、これらが互
いに打ち消し合って、加算点３の出力は圧延荷重偏差ム
ｐ、のままとなる。このように、この実施例における自
動板厚制御方法によれば入側板厚Ｈ・が変動しても出側
板厚偏差ｔｈｈを常に完全に零にすることができ、しか
もこの板厚制御系が発散することもない。

次に上記実施例において、符号１１で示した影響係数□
の演算手段について説明する。まず−１４ 前記（川）式を変形すると、 巳１！＝＝　　ＭＫ ＡＢ　　Ｍｕｍ　　　　　　　　　・・・・・・（１３
）が得られる。したがって入側板厚が一定であれば、ロ
ール間隙をステップ状にゐＳだけ変化させ、このロール
間隙の変化ΔＢに対する圧延荷重検出部を検出して−を
演算すれば影響係数−Ｍ−１４を算ム８ 出することができる。しかしながら、実際には入側板厚
は不規則に変動し、上記圧延荷重偏差ムｐにはこの入側
板厚の偏差ΔＨに対する圧延荷重偏差ａ　ｐ　、が含ま
れることになるから、このような方法では正確な影響係
数１王ｒを求めることはできない。そこで、ロール間隙
を任意の周波数ｆの例えば正弦波状にｔ−８だけ変化さ
せ、またこの時得られる圧延荷重偏差ムｐからは、この
周波数ｆの成分だけを抽出するようにして、これらのΔ
Ｓ、Δｐを用いることによシ、正確な影響係数Ｍ−）−
に−を算出することができる。

第４図に示すブロック図は上記方法に基づく演算手段１
１の一構成例を示すもので、この図において、第３図の
各部に対応する部分には同一の符号を付してその説明を
省略する。第４図におい１発振器１２は周波数ｆの正弦
波を出力するもので、この発振器１２の出力は加算点５
へ供給される。

この結果、ロール間隙は周波数ｆの正弦波状にΔＳだけ
変化され、これによシ、加算点２から出力される圧延荷
重偏差ムｐも周波数ｆの正弦波状介してそれらの周波数
ｆの成分だけが除算器１５へ供給され、この除算器１５
においてに「なる除算が行なわれる。この結果除算器１
５からは影響係数１４、が出力される。

しかして、この第４図に示す方法によれば、入側板厚の
変動に関係なく極めて正確に影響係数ＭＫ　を算出する
ことができる。なお、この場合、Ｍ−）Ｋ ミル定数Ｍは圧延機によって定まる値であるから、除算
器１５の出力から媛性係数区だけを算出することは極め
て容易であシ、このようにして求めた塑性係数区を第３
図における乗算器４あるいは乗算器１０へ供給すること
も勿論可能である。

次にこの発明を応用した自動板厚制御装置の具体的構成
について説明する。第う図に示すブロック図において、
２１は圧延荷重検出部であシ、この圧延荷重検出部２１
は、圧延機２０における上側ノワークロール２２＆、バ
ックアップロール２３１用のチョック（軸受箱）２４＆
と図示せぬミルハウジングとの間に設けられ、被圧延材
２５が圧延される際に発生する圧延荷重ｐを検出すると
共に、この検出された圧延荷重ｐをメモリ１へ供給する
ように構成されている。また圧延機２０における下側ワ
ークロール２２ｂ１バツクアツプロール２３ｂ用のチョ
ック２４ｍ）の下ｍ部にはシリンダ８用のピストン８＆
が設けられている。このシリンダ８は図示せぬミルハウ
ジングに取シ付けられている。またこのシリンダ８には
サーボ弁７を介して油圧が供給され、この油圧によシ前
記ワークロール２２＆、２２ｂ間のロール間隙が調整さ
れるようになっている。また２６は磁気格子であシ、こ
の磁気格子、２６はピストン８１に連動して同ピストン
８＆の上下方向の変位（すなわちワークロール２２ｍ、
２２ｂ間のロール間隙の変化）暢対応するパルス信号を
′出力するようになっている。この磁気格子２６の出力
はカウンタ２７によって計数されると共にＤ／Ａ変換器
２８によって対応するアナログ信号に変換されるように
なっている。また２９は前記ロール間隙の中立位置を設
定するためのアナログ設定器であシ、加算点８０からは
四−ル間隙の変化分ΔＢが出力されるようになっている
。ｔた除算器１５の出力（影響係数１Ｔ■）はメモリ８
１に一旦記憶されるようになっておシ、乗算器１０には
このメモリ８１かまた乗算器４が必要とする値−Ｔ−は
アナログ設定器８２によって設定されるようになってい
る。

なお、このアナログ設定器８２は（□）を演算算出する
演算器に置き換えてもよい、スイッチａａ＆、３８１）
は任意の圧延パスにおいテ、圧延初期に行なう被圧−材
の影響係数の算出と、定常圧延時の自動板厚制御とを切
シ換えるための連動スイッチである。この場合、スイッ
チ８８＆がオフし、スイッチ３３ｂがオンしている状態
においては、発振器１２の□出力が加算点６へ供給され
、これによシ周波数ｆの正弦波状にｐ−ル関隙が変算出
されると共にこの影響係数Ｍ”＋”Ｋがメモリ３１へ記
憶されるようになっておシ、また一方、スイッチ８８１
がオンし、スイッチ３３ｂがオフしている状態において
は、乗算器４の出力が加算点５へ供給されて通常の自動
板厚制御が行なわれるようになっている。なお、調節器
として動作する増幅器０には所定の不感帯を有する対数
増幅器が用いられている。

次に以上の構成におけるこの自動板厚制御装置の操作お
よび動作について説明する。まず操作者は各圧延パスの
圧延開始時における通板時において、目標出側板厚り、
に対応する設定圧延荷重心、を夢イツチ３３＆がオフ状
態、スイッチ３８ｂがオン状態になるように設定する。

するとこの通板時においては、除算器１５によシ影響係
数Ｍ＋に−が算出されてメモリ３１に記憶される。しか
る後に、前記スイッチ８３＆、３３ｂをスイッチ８３ａ
がオン状態、スイッチ３３ｂがオフ状態になるように切
シ換えれば、この圧延パスにおける定常圧延時において
は、被圧延材２５はその出側板厚が目標出側板厚ｈ・に
完全に一致するように圧延される。

第６図および第７図は、上述した自動板厚制御装置によ
って実際に得られた制御結果を示す実測が零となるよう
な正規の値に設定した場合の制御結果を示すもので、こ
の図において、波形Ｈは被圧延材の入側板厚Ｈを測定す
る厚み計の出力、また波形りは同被圧延材の出側板厚り
を測定する厚み針の出力を各々示している。この図から
明らかなように、この場合、板厚制御期間Ｔにおける出
側板厚りは目標出側板厚り、に一致するように極めて良
好に制御されている。また第７図は、アナＭ＋に ログ設定器８２によって設定される値−酊＝を正規の値
よシ大きく設定して入側板厚偏差ΔＨと出側板厚偏差ム
ｈとが反転するようにした場合の制御結果を示すもので
、図から明らかなようにこの場合、板厚制御期間Ｔにお
ける入側板厚Ｈの変化と出側板厚りの変化とは相反する
関係ムなっている。

以上説明したように、この発明による圧延機における自
動板厚制御方法によれば、その第１ｄＤｉ法においては
、目標出側板厚ｈ６に対する設定圧延荷重ｐ・と実測圧
延荷重βとから圧気荷重偏差Δｐを求め、このΔｐに基
づいてロール間隙をロール間隙修正量へＳだけ変化させ
、この結果発生される２次圧延荷重変化ムｐ、を塑性係
数Ｋ、ミル定数Ｍ１０−ル間隙修正量ΔＢに基づいて求
め、実測圧延荷重ｐをこの２次圧延荷重変化ムｐ―だけ
修正するようにしたので、０１回の圧延パスで出側板厚
偏差ｔｈｈを完全に零にすることができ、■板厚制御系
は発散することがなく極めて安定した板厚制御を行なう
ことができ、■入側板厚偏差ΔＨと出側板厚偏差Δｈの
符号を反転させることも可能になる、等の作用竺果が得
られ、またその第２の方法においては、圧延パスの圧延
初期に任意の周波数の波形に基づいてロール間隙を変化
させると共にこのロール間隙変化に対応する圧延荷重変
化を検出し、このロール間隙変化と圧延荷重を算出、記
−し、この圧延パ犀における定常圧延時においては、こ
の塑性係数Ｘまたは影響係数昔を用いて前記第１の方法
に従って板厚制御を行なうようにしたから、前記■、■
、■の作用効果に加えて、■塑性係数Ｋまたは影響係数
ＭＫが入側板厚の変動に無関係に求められるので板厚制
御の精度が更に更上する、■圧延パス毎に変化する被圧
延材の塑性係数の変化に対処できる５等の優れた作用効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の自動板厚制御方法を説明するための圧延
特性図、第２図はこの発明の詳細な説明するための圧延
特性図、第３図はこの発明を応用した自動板厚制御装置
の一実施例の構成を示すブロック図、第４図は同実施例
における影響係数□の演算手段の構成を示すブーツク図
、第５Ｍ十に 図はこの発明を応用した自動板厚制御装置の具体的構成
を孝子ブロック図、第６図、第７図は同具体的構成にお
いて得られた制御結果を示す実測波形図である。 １・・・・・・メモリ、２．３・・・・・・加算点、本
、１０・・・・・・乗算器、１１・・・・・・演算手段
、１２・・・・・・発振器、１３゜１４・・・・・・バ
ンドパスフィルタ、１５・・・・・・除ｋｉ、２０・・
・・・・圧延機。 出願人　神鋼電機株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　目標出側板厚ｈ・に対する設定圧延荷重ｐ・
   と実測圧延荷重ｐとから前記設定圧延荷重ｐ・に対する
   圧延荷重偏差Δｐを求め、この圧延荷重偏差Δｐに基づ
   いてロール間隙を出側板厚偏差Δｈを修正するに要する
   ロール間隙修正量へＳだけ変化させ、前記ロール間隙が
   前記ロール間隙修正量ΔＢだけ変化されたことによ）２
   次的に発生される２次圧延荷重変化Δｐ、を被圧延材の
   塑性係数にと、ミル定数Ｍと、前記ロール間隙修正量Δ
   Ｓとに基づいて求め、さらに前記圧延荷重偏差Δｐをこ
   の２次圧延荷重変化Δｐ、たけ修正するよちにしたこと
   を特徴とする圧延機における自動板厚制御方法。
2. （２）被圧延材の圧延初期に任意の周波数の波形に基づ
   いてロール間隙を変化せしめ、この時のロール間隙変化
   に対応する圧延荷重変化を検出し、前記ロール間隙変化
   と前記圧延荷重変化とに基づいて、この圧延パスにおけ
   る前記被圧延材の塑性係数Ｋを算出、記憶するか、また
   はミル定数をＭとした場合のこの圧延パスにおける前記
   被圧延材に対するロール間隙変化と圧延荷重変化との間
   の影響係Ｋ 数１０］ｒを算出、記憶し、前記被圧延材の定常圧延時
   においては、目標州側板厚り、に対する設定圧延荷重ｐ
   ・と実測圧延荷重ｐとから前記設定圧延荷重ｐ、に対す
   る圧延荷重偏差Δｐを求め、この圧延荷重偏差Δｐに基
   づいて前記ロール間隙を出側板厚偏差Δｈを修正するに
   要するロール間隙修正量ΔＳだけ変化させ、前記ロール
   間隙が前記ロール間隙修正量ムＳだけ変化されたことに
   よシ２次的に発生され□る２次圧延荷重変化Δｐ、を、
   前記被圧延材の前記塑性係数Ｘと前記ミル定数ｙと、前
   記ロール間隙修正量ΔＳとに基づいて、または前記影響
   係数　　　　と前記ロール間隙修正１王ｒ 量ΔＢとに基づいて算出し、さらに、前記圧延荷重偏差
   Δｐをこの２次圧延荷重変化ムｐ、だけ修正するように
   したことを特徴とする圧延機における自動板厚制御方法
   。