JPS59191510A - 圧延材の蛇行制御方法及び装置 - 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】 本発明は、ホットストリップミル、スキンパスミル、プ
レートミル等、圧延材の蛇行が問題となるすべての圧延
機に適用する圧延材の蛇行制御方法及び装置に関するも
のである。

従来の圧延材の蛇行制御の代表的なものとしては、圧延
機の作業側と駆動側に各々設置しであるロードセルの出
力信号の差により間接的に圧延材の蛇行量を検出し、そ
の信号をもとにして作業側、駆動側圧下系の圧下量を調
整することによって蛇行を制御するようにしたものがあ
った。

しかし、この従来の方式では、圧延材の蛇行によりｎｉ
ｊ記両ロードセルに作用する荷重の変化が非常に小さい
こと〔圧延機によっても異なるが１トン以下の左右差を
問題としなければならない〕、蛇行制御に圧延による外
乱が介在すること、等により理論的には実現可能であっ
ても実用化は極めて困邦であった。

詳述するに、先ず、圧延材の蛇行のメカニズムについて
みると、圧延機で圧延材を圧延する場合、材料の幅方向
の硬度差、幅方向のテーパ等、圧延材自体に求められる
要因、又、圧延材の中心がロール中心とずれて進入する
（オフセンター〕等の操業上の要因により、圧延機の作
業側、駆動側にががる圧延荷重に不釣合いが生じ、その
結果、作業側と駆動側のロールギャップに差か生じる。

このため、圧延機入側における祠料の引き込み速度はギ
ャップの拡大した側の方が速くなる。その結果、圧延材
は入側で第１図に示す如く進行方向（矢印方向）に対し
てギャップの広い側ｌ＼尻を振るような格好で傾くこと
になり、傾いた圧延材ａは圧延ロールｂの軸に直角に進
むため、圧延材ａはロールギャップの拡大している方向
に横ずれを起こし、ますますギャップは拡大して行く。

このときのギャップの状態は第２図に示す如くである。

このように、圧延材が一度蛇行を起こすと、安定な状態
に回復することができなくなる。

以上のように圧延機の作業側と駆動１ｌＩｌ（以下、左
右という）とでロールギャップに差が生じると、圧延材
は蛇行し始めるので、蛇行を防止するためには、圧延材
の寄った側のロールギャップを狭めるような制σＵを行
えばよいことがわかる。

この考え方から圧延材の蛇行を防止するようにした一方
法としてｆｉＳ３図に一例を示すものが既に知られてい
る。

すなわち、左右の油圧シリンダｃ、ｃ’のピストン位置
を検出するシリンダ位置検出器ｄ　、　ｄ’によりロー
ル圧下用のシリンダｃ、ｃ’内のピストン位置を検出し
、その仙を加算増幅器ｅ　、　ｅ’・＼それぞれフィー
ドバックし、加算増幅器Ｃ１Ｃ′の出力によりサーボ弁
士、７を駆動して左右のロール位置を制御するようにし
てあり、更に、これだけでは、圧延材ａが左右のいずれ
かの方向へ寄ったことから生ずる左右のロールの曲りや
変形の差に起因するロールギャップの左右の差を補正す
ることができず、圧延材ａの横ずれ、すなわち、蛇行を
防止できないことから、左右に該′置しであるロードセ
ルｇ、ｉで得られる荷車検出（Ｍ号の左右の差を加算器
りで求め、係数器ｉによりフィードバック量を調整して
荷重の増した側のロールギャップを狭めるように１ｒｌ
Ｉ記加算増幅器ｅ、ｅ′へ信号を与えるようにし、係数
器ｉを適正に調節することにより、圧延材ａの幅方向の
位置をロール中央方向へ戻すようにロールギャップを制
御できるようにしである。

Ｊは上Ｆのバックアップロールである。

ところが、上記第３図の方式は実現可能なように考えら
れるが、前記した如き圧延材の蛇行により生ずる左右荷
重の変化が非常に小さいこと、蛇行制御に圧延による外
乱が介在すること、という問題があるほか、原理的にも
以下に述べるような鮪点かあり、笑用化されなかった。

その到点を第４図により説明する。第４図Ａは圧延材が
蛇行し荷重ＰＬ、ＰＲが発生した様子を示している。こ
こで荷重の増した後の圧下刃ＰＲをさらに増し、ＰＬを
さらに減らすように圧下側（卸を行えば、ＰＪＩのロー
ルギャップは挟まり、蛇行は修正できることになる。し
かし、このときに荷重差の増大量が不足すると、第４図
Ｂに示すようにロールギャップの幅方向の差は少なくな
り、蛇行の進行を弱めはするが、蛇行を防止するのに十
分なギャップ差をつくることができない。逆に、若し、
荷重差を過大につけてしまうと、第４図Ｃに示すように
圧延材ａの位置をロール中央へ戻すようにロールギャッ
プ差はつけられるが、このため圧延材ａは急激にＰＬ側
へ近付くため、制御装置が十分に早く応答できないと、
そのままロール中央部から行き過ぎてＰＬ側へ行き過ぎ
てしまい、又次には、逆にＰＲ側ｔ＼行き過ぎてしまう
というように振動的に蛇行してしまう。したがって、こ
の場合には、あまり急激に圧延材ａの蛇行を修正しない
ように適当なロールギャップの左右差を与えなければな
らない。

つまり、荷重差からロールギャップの左右差を演算し、
ギャップの左右差を補正するというような制御では、補
正量が不足すると効果がなく、過大になると制御が不安
定になるため、成る限られた適切な量を補正しなければ
ならない。

とこ′ろが、この適切な量は、板幅、厚さ、材質、圧延
速度等の条件で変化してしまい、しかもこれらの影響を
直接にとらえる方法がないため、すべての条件に対して
適切となるような補正量を設定することは実用上非常に
困難である。

このように上記の方法は、条件を一定に設定できる実験
圧延では効果を実証できても実用化できなかったのであ
る。

本発明は、圧延材の蛇行を防止して圧延停止、圧延材エ
ツジ部の損傷、更には板破断等の不具合を除去し、圧延
の安定化を実現し、生産の高能率化、製品の歩留りの向
上を図ろうとするもので、圧延材の圧延機入側のずれ量
を直接検出し、その量が零となるまで左右の圧下量を調
整することによって蛇行を防止するもので、第３図に示
した方式の知恵、すなわち、荷重差とロールギャップの
対応付けができなし）こと（こよる実用上の困難を克服
するものである。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第５図は本発明の装置の実施例を示すもので、上下のワ
ークロール１．２、上下のバックアップロール３，４、
上下のバックアップロール３゜４の両軸端を支持してい
る下バックアップロールチョック５，６．各下バツクア
ツプロールチョック５．６に圧下力を作用させる油圧シ
リンタフ、８を備え、圧延材９を圧延するようにした油
圧圧下式圧延機ｌＯに於いて、左右の油圧シリンダ７．
８へ流入、流出する圧油の量をサーボ弁１１．１２によ
って制御するようにすると」（（こ、油圧シリンダ７．
８のピストンの動きを検出する変位検出器１３，１４を
油圧シリンダ７．８（こ取り付け、該変位検出器１３．
１４からのｆ６号と言φ定信号とを比較する加算アンプ
１５．１６を言１する。

左右のロールギャップは、サーボ弁１１　、１２４こよ
り油圧シリンダ７．８に流入、・流出する圧イ由の量を
制御することによって設定するよう（こし。

ロールギャップの変動は、油圧シ１ノンダ７，８のピス
トンの動きを検出する変位検出器１３．１４によって間
接的に測定し、加算アンプ１５．１６により設定信号と
比較して差があるとその差でサーボ弁１１．１２をコン
トロールすることにより修正するようにする。又、上記
圧延１！１０の入側に圧延材９の蛇行検出器１７を設置
し、該蛇行検出器１７からの１６号を、記憶回路１８、
リレー１９で構成される目標値設定回路の出力と加算ア
ンプ２０で比較するようにし、比較により得られた蛇行
量偏差信号２２を蛇行制御調節器２１で処理し、左右の
圧下修正信号２３　、２４として取り出し、前記加算ア
ンプ１５．１６に加えるようにする。

ここで蛇行検出器１７は圧延機のできるだけ近くに設置
するのがよいが、さらに前記したように入側に設置する
方がよい。入側に設置する場合と出ｆｉｌ＋に設置する
場合とでは、検出する圧延材のずれ量に特性の差がでて
くるからである。

第６図に示すように、ロールギャップ（こお＆する蛇行
は圧延機出側ではキャンバとなり、このキャンバは双曲
線関数で表わされる曲線となる力）ら急激に変化する。

従って、出側ではロールギャップに十分近い位置に蛇行
検出器を置かないと、応答よく圧延材９のずれ量を検出
することができない。また、ロールギャップから検出器
までの検出遅れは無駄時間となる。

これに対して入側では、もし圧延材９を強く拘束するも
の〔例えば、強力なガイドや強い後方張力〕がなければ
、圧延材９は蛇行の原因となる左右の伸びの差で容易に
どちらか一方に尻振りをする。その状態でロールに引き
込まれ出側に波及するために蛇行が起こるのであるＵｌ
述）が、入側に検出器を設置した場合は、蛇行による圧
延材のずれ量以外に、圧延材９の傾きによるずれ量をも
検出できる。

第６図に於いて更に説明すると尻振り（こより圧延材進
行方向Ａに対し、圧延材９力くθだ（す傾いたとすると
入側ではその傾き番こよるずれ分δは直ちに現われる。

出側ではその傾きカイ８）間と共に積分され、横ずれ量
として波及してゆく。

従って、時間遅れがあると共釦こずれ量ｔよ大幅（こ小
さくなって現出する。即ち、出側では尻振りによるずれ
蟻は検出できず、入側で圧延材が尻Ｉ■りをしその結果
生じた蛇行しが検出することができない。

一方人（１１すての尻振りによるずれ量はロールギャッ
プから離れるに従い増加する傾向を有するので、入側に
蛇行検出器を設ければ蛇行の前段階である尻振り状態を
も容易且直ちに検出することができ、応答よい蛇行制御
を行う為のフィードバック信号として利用できる。なお
、図中δ′は圧延材の初期蛇行量を表わす。

上記構成としであるので、蛇行検出器１７からの信号は
、目標値設定回路の出力と加算アンプ２０て比較され、
蛇行量偏差があると、その偏差信号２２が蛇行制御調節
器２１で処理され、圧下修正（ｒ’ｒ号２３　、２４と
して圧下制御系の加算アンプ１５゜１６に加えられるこ
とになる。

圧延開始の初期、適当なタイミングでり、レー１９を切
ると、その瞬間の偵が記憶回路１８へ与えられ、その出
力が蛇行制御の目標値として加算アンプ２０へ加えられ
る。

圧延材９が蛇行すると、ずれ量は蛇行検出器１７で検出
され、加算アンプ２０で目標ｆｌＯと比較され、その結
果、蛇行量偏差信号２２が発生する。

この信号２２は、蛇行制御調節器２１で処理される。

この調節器２１は、たとえば、単なる増幅回路、すなわ
ち、比例ゲイン回路を使う場合もあるし、あるいは比例
及び′微分回路又は比例、微分及び積分回路を使うこと
もあり、蛇行検出器１７の設定位置、圧延外乱の種類に
応じて適宜使い分けるようにする。上記調節器２１の出
力は、左右の川下修正信号２３　、２４として圧下制御
系の加算アンプ１５．１６に加えられるか、たとえば、
圧延材９か作業側へ寄った場合には作業側のロールギャ
ップを締めて駆動側のロールキャップを１市４する方向
に川下修正信号が加えられ、又、圧延ネオ９が駆動側へ
寄った場合は上記とは逆（こロールギャップの制御が行
われるよう（こ方向カイ定められて川下修正信号が加え
られる。

したがって、加算アンプ１５．１６で（ｉ：、実際の油
圧シリンタフ、８のピストンの変位信号と圧ｔ（σ正ｆ
？３号との比較が行われて、差信号によりサーボ弁１１
．１２は油圧シリンタフ、８への圧油のｆｎＥ人、１１
ｉｔ出量を制御し、その結果、左右のロールギャップが
変更され、ｎσ記したメカニズムで蛇？ｉのそれ以上の
進行は喰い止められ、圧延材９は記憶回路１８で与えら
れている目標値まで戻される。

以上本発明について説明し、四段圧延機への；３用例を
示したが、本発明は蛇行が問題となるすべての形式の圧
延機へ適用できること、制御回路はハードウェアではな
くコンピュータを使ったソフトウェアでも構成できるこ
と、その（Ｉｎ、蛇行検出器を圧延機の入側、出側の両
方（こイ寸言貨し、両者の信号をもとに本発明の制御装
置を構成する等、本発明の要旨を逸脱しなし）範囲内で
種々変更を加え得ることは勿論である。又、第５図では
油圧圧下式圧延機の左右の位置側ｊ卸糸のみを示してい
るが、実際【こ（ま、位置市ＩＩ　０１系以外に、ロー
ドセルで圧延荷重を祖＋１す、ミルのイ申びを演算して
それを補正するミル定数制御回路等が設けられるが、本
発明の要旨ではないので省略している。

以上述べた如く、本発明によれば、圧延材の圧延機入側
のずれ量を直接検出し、その差が零となるまで左右のロ
ールギャップを変更するようｉｌｒ；御するので、圧延
材の蛇行を防止して圧延の安定化を実現でき、その結果
、圧延材のキャンバが減るので、製品の歩留りが向上し
、又圧延材の蛇行による事故防止ができて稼動率力く向
上し、又、クラウンの少ないストリップの圧延が可能に
なるので、これによる歩留りの向上を図ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は左右のロールギャップ（こ差カイあるときの圧
延材の傾きを示す平面図、第２図（よ第１図のロール軸
に於ける垂直断ｉｎｊ図、第３図（ま従来の制御方式の
一例図、第４図Ａ、Ｂ、Ｃ４ま圧延材の蛇行と圧下刃の
関係を示す正面図、第５図は本発明の装置の一実施例図
、第６図（士ずれ量検出のメカニズムを示す図である。 １．２・・・上下ワークロール、７，８・・・油圧シリ
ンダ、９・・・圧延材、１１．１２・・・サーボ弁、１
３゜１４・・変位検出器、１５．１６・・・加算アンプ
、１７・・・蛇行検出器、１８・・・記憶回路、２０・
・・加算アンプ、２１・・・蛇行制御調節器。 特　　許　　出　　１９３１　　　人 石川島播磨重工業株式会社 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）圧延機入側に於ける圧延材のずれ量を直接検出して
   、この量に応じて作業側、駆動側の圧下装置を制御して
   、作業側と駆動側のロールキャップを変更させることに
   より圧延材の蛇行を防止することを特徴とする圧延材の
   蛇行制御方法。 ２）圧延機の入側に圧延材のずれ量を検出する検出器を
   設置し、且該検出器で検出したずれ蛍の信号を目標ｆ１
   ムと比較演算する装置と、該比較演算する装置で得られ
   た信号を処理して作業側１と駆動側の圧下修正信号とし
   て出力する装置とを（＋ｉｔｉえてなり、該圧下修正信
   号で作業ｍ１１　、駆動側のロールギャップを変更させ
   るようにしたことを特徴とする圧延材の蛇行制御装置。