JPS595044B2 - 圧延機の制御方法とその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は圧延機により圧延される圧延材の蛇行を防止す
る方法に関するものである。

従来の圧延機の板厚制御は左右板厚の平均値が一定とな
るように制御されているだけであり、左右の板厚の差の
補正は、目視による手動操作に頼っているのが現状であ
る。

このために、特にタンデム圧延機では通板時に蛇行が発
生しやすく、圧延作業の能率を低下させる原因となって
いる。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくシ、能
率的な圧延作業を行ない得る圧延機を提供するにある。

本発明は、圧延機の剛性を見掛上大きくなるよう制御す
ることにより目的を達しようとするものである。

第１図−ａは、圧延機の１部を示したものであり、上ロ
ール３と下ロール４により板巾Ｂの圧延材５が圧延機中
心Ｏから操作側へδだけずれて圧延されている状態を示
す。

操作側ＷＳ（駆動側ＤＳ）のロールギャップは圧下ラム
７（圧下ラム８）と油圧シリンダー９（油圧シリンダー
１０）より成る油圧ジヤツキにより操作される。

記号Ｓｗ（Ｓｄ）とＰｗ（Ｐｄ）は操作側（駆動側）の
無負荷時のロールギャップと圧延荷重を示す。

さらに、ｈｗ（ｈｄ）は操作側（駆動側）の出側板厚を
示す。

第１図−ａに示すように圧延材５が操作側へずれた状態
になると、圧延材５に作用する圧延荷重ＰｗとＰｄの合
力Ｐの中心Ｑ（圧延材５からロール１１へ作用する合力
Ｐの反力の中心でもある。

）は圧延機中心から操作側へずれ、その結果、ＰｗとＰ
ｄの大きさ関係はＰｗ＞Ｐｄとなる。

合力Ｐの中心Ｑを中心にして圧延材５に作用する操作側
と駆動側の幅方向単位長さ当りの圧延荷重の分布の総和
は等しくなること、並びに中心Ｑから操作側端部までの
圧延材５の幅が駆動側端部までのそれよりも長いことか
ら、圧延材の幅方向単位長さ当りの圧延荷重の分布は第
１図−〇に示すようにｒｗ＜／’ａとなる。

また前述したＰｗ＞Ｐｄの関係は第１図−ｂにおけるバ
ネＫが操作側で縮む方向に。

駆動側で伸びる方向に、ロール１１が圧延材５の反力に
より傾くことを意味するので、ロール１１両端のロール
ギャップが操作側において開き方向に、駆動側において
圧下方向に変化し、この為、圧延材の出側板厚の分布は
第１図−ｄに示すようにｈ ｗ＞ ｈ ｄとなり、不均
一となる（このｈ ｗ＞ ｈ ｄの関係は前述した幅方
向単位長さ当りの圧延荷重の分布が乃ｗ＜Ｐａとなって
いることからも理解される。

）。このために、駆動側の伸び率は操作側よりも大きく
なる。

その結果、一般に後進率の方が先進率に比べて非常に大
きいので駆動側における入側圧延材５が操作側に対して
残りぎみとなり、圧延材５は入側において操作側へ曲ろ
うとする。

ところが、実際には、入側ガイドによりその曲りが抑制
される結果、その反動として出側における圧延材５操作
側へ曲り蛇行することになる。

そして通常はこの様な場合には、操作側閉、駆動側開放
のレベリング操作を手動により行ない、圧延材５の位置
を圧延機中心に修正する。

第２図−ａおよび第２図−すは、圧延材における圧延材
の蛇行現象を一般的に説明するための図で、このうち第
２図−ａは、圧延材５のずれの方向とその量δと操作側
と駆動側の圧延荷重差Ｐｗ−Ｐｄ、及び、操作側と駆動
側の板厚差ｈｗ−ｈｄとの関係を、さらに第２図−ｂは
板厚差ｈｗ−ｈｄと操作側と駆動側の伸び率の差εＬと
の関係を各各定量的に示したものである。

第２図−ａ、ｂに示す各々の関係から明らかなように、
圧延材５のかみ込み位置のずれ、ロールの操作側と駆動
側の熱膨張の差、操作側と駆動側のロールギャップのわ
ずかな設定誤差、等により圧延材５の位置がずれると第
２図−ａから明らかなようにずれた側の板厚及び圧延荷
重は大きくなり、その結果第２図−ｂから明らかなよう
にずれた側とは反対側における伸び率が増加するため増
増増長される方向となり、圧延材５と上下ロール３．４
間の接触抵抗、及び前后方張力による抑制力が及ばない
限り圧延材５はロール巾方向端までずれることになり、
しぼり込み、板切れが生じて圧延不能となる。

以下に本発明による蛇行防止方法の詳細を説明する。

第１図−ｂは第１図−ａを等制約に示したものであり、
Ｋは圧延機片側のバネ常数を示す。

出側板厚は圧延荷重による圧延機の延び量と無負荷時の
ロールギャップの和となることから、出側板厚ｈｗ及び
ｈｄは次の式であられすことができる。

（１）〜（２）式より圧延材の操作側及び駆動側におけ
る板厚差ｈｗ−ｈｄは、 ここで、ｈｗ−ｈｄ−Δｈｗ−ｄ 、 Ｐｗ −Ｐｄ
−ΔＰｗ−ｄ 、５ｗ−８ｄ−ΔＳｗ−ｄとおくと、と
なり、操作側と駆動側の無負荷時のロールギャップの差
と、そして、圧延荷重の差を検出することにより操作側
と駆動側の板厚差Δｈｗ−ｄを知ることができる。

この（４）式は従来のゲージメータ方式板厚制御が圧延
材５の長手方向の板厚の制御を行なうのに対して圧延材
５の巾方向の板厚制御を行なう制御式を示すものであり
、 となるようにロールギャップ差ΔＳｗ−ｄを制御するこ
とにより操作側と駆動側の板厚差Δｈｗ−ｄを零とする
ことができる。

さらに、従来のゲージメータ方式板厚制御方式と同様に
、制御にとり込む圧延荷重信号にαなる常数をかけ合わ
せて、 常に（６）式を満足するように、ΔＰｗ−ｄの変化に応
じてロールギャップΔＳｗ−ｄを制御すれば、αの値を
変えて制御にとり込むΔＰｗ−ｄの量を変えることによ
り圧延機の巾方向の見かけ上の剛性を変えることができ
る。

この場合、α＝１とすれば、操作側と駆動側における圧
延材の実際の板厚差に相当する板厚差（以後、単に実際
の板厚差という）を零にするようにロールギャップ差を
制御することにより、α〉１とすれば、圧延荷重による
圧延機の延び量の差を実際の値よりは大きめにみなすこ
とになるので実際の板厚差より見掛上大きな板厚差を零
にするようロールギャップ差を制御することになる。

尚、αの大きさによりΔＰｗ−ｄの単位量当りのΔＳｗ
−ｄの変化量は変わる。

すなわち、αが大きいほどΔＳｗ−ｄの変化量は大きく
なり、α＝１に於いて操作側と駆動側の板厚差Δｈｗ−
ｄを打消すのに太き過ぎもしないし、又、少な過ぎもし
ない完全に打消す最適の変化量となる。

αがＯ〈α〈１の範囲では制御によるΔＳｗ−ｄの変化
量が不足し、Δｈｗ−ｄが完全に打消されないで残って
しまう制御不足の状態となり、反対にα〉■では、過制
御の状態となって、例えば制御しない時にｈ ｗ ＞
ｈ ｄであっても、これを制御するとｈ ｗ ＜ ｈ
ｄとなりｈｗとｈｄの大きさ関係が反転する。

第３図は、以上に説明したαの大きさと制御量の関係を
示したものである。

この第３図でのεの値は、制御しない時の操作側と駆動
側の板厚差Δｈ ｗ −ｄ （ｎ）と、制御された時の
同じく板厚差Δｈ ｗ−ｄ （ｃ）の比を示すものであ
り、εが十の範囲は、匍脚不Δｈｗ −ｄ （ｃ） Δ ｈｗ−ｄ（ロ） 足により板厚差が残っている場合であり、−の範囲は過
制御により板厚差が反転して残っている場合を示す。

さらにε＝＋１はΔｈ ｗ −ｄ （ｃ）−Δｈｗ−ｄ
（、）であり全く制御されない場合（α−〇）であり、
ε−０は完全に制御されてΔｈｗ−ｄ（ｃ）＝Ｏとなっ
ている場合（α＝１）であり、さらにε＝−２は制御し
ない時にΔｈｗ−ｄ−＋１０μ（→ｈｗ＞ｈｄ）であれ
ば、これを制御するとΔｈｗ−ｄ＝−２０μ（→ｈｗ＜
ｈｄ）となることを示す。

第３図から明らかなように、αがＯ〈αく１の範囲では
αが１に近ずくに従って板厚差Δｈｗ−ｄは減少し、α
＝１で零となり、α〉１では過制御となりｈｗとｈｄの
大きさ関係が制御なしの時とは反対となり、αが大きく
なるに従って板厚差も増大し制御なし時の板厚差以上と
なる。

以上に説明したように、（６）式を満足するように制御
すると、α＝１に於てΔｈｗ−ｄ＝ｏとなり、α〉１で
は板厚差は反転する。

本発明では、（６）式を満足するようにα≧１の領域で
制御を行ない、圧延材５の蛇行を防止させようとするも
のである。

すなわち、α＝１で制御されている時は、ｈＷ−ｈｄ＝
０であり、第２図−１ｂかられかるように、操作側と駆
動側の伸び率の差が発生しないので、圧延材５は、ロー
ルの中上のどの位置にあってもその位置に保持されるこ
とになり、通常はかみ込まれた位置に保持される。

α〉■で制御される場合は、次のようになる。

例えば、今、圧延材５が圧延機中心よりも操作側へずれ
た位置にあり蛇行しつつあるときにα〉１で制御を開始
したとすると、過制御により、板厚差はｈｗ＞ｈｄから
圧延材５が操作側にずれた位置にありなからｈｗ＜ｈｄ
と反転する、この結果、操作側の伸び率は駆動側よりも
大きくなり、圧延材５には、１駆動側方向への力が発生
して圧延機中心に向かって強制的に戻されることになり
、圧延材５の中心が圧延機中心に達した時点でΔＰｗ−
ｄ＝ｏとなり圧延材５は圧延機中心に保持される。

第４図−ａ、ｂは、α＝１とα〉１の各々の場合に於け
る制御の時間的経過を示したものである。

α−１とα〉■の制御の違いはα＝１では圧延材５を保
持する作用はあっても、圧延機中心に強制的に求心する
力が発生しないのに対し、α〉１の制御は、強制的に求
心する力が発生し、圧延機中心に戻して保持する作用を
もっている点にある。

以上の説明で明らかなように（６）式の制御を行うこと
により蛇行を防止することができる。

第６図は、従来の長で方向の板厚制御の場合と、今回の
蛇行制御のための巾方向の板厚制御を行なった場合のε
とαの関係を示したものであり、Ａが巾方向の板厚制御
の場合を示し、Ｂが長て方向の板厚制御の場合を示す。

第６図から明らかなように今回の巾方向の板厚制御では
、αの変化に対するεの変化が非常にゆるやかとなり、
安定に蛇行制御を行なうことが可能なことがわかる。

第５図は本発明の１実施例を示したものである。

図において、演算増巾器２８〜３１により圧延材２７の
左右の厚み差Δｈｗ−ｄが演算され演算増巾器３１より
出力される。

演算増巾器３１の厚み差の出力は、各々、油圧圧下制御
装置１２及び１３へ厚み差Δｈｗ−ｄが零となる方向へ
入力される。

第５図に示す制御方法により（６）式が満足されること
になり、蛇行を防止することができる。

尚、第５図に於いて、演算増巾器３１の出力は、油圧圧
下装置１２と１３へ同じ大きさで、かつ、各々反対方向
に入力され、上作業ロール２５が圧延機中心を軸として
左右対称に制御されるようにして圧延材２７の長で方向
の厚みに変動を与えないようにする。

ロックオンサーボ３２は、左右圧延荷重検出値のアンバ
ランス、圧延材２７の左右の温度差及び厚み差等から生
じる左右圧延荷重のアンバランス分を補正するためのも
のであり、噛込み直前あるいは直后にリレー接点３３を
閉として演算増巾器３１の出力が零となるように零セツ
ト操作を行なうものである。

制御はこの零セツト操作が完了した時点でリレー接点３
３を開、リレー接点３４を閉となるようにし、リレー接
点３４が閉となった時点より蛇行防止制御が開始される
。

この零セツト操作は、圧延材２７が圧延機中心にかみこ
まれたにもかかわらず、前記した理由により発生する左
右圧延荷重のアンバランスを制御の上では圧延材２７が
圧延機中心よりずれたものと誤認するために誤った制御
を行なうことになるのでこれを補正するためのものであ
る。

上記した本発明の特徴は圧延材の左右の厚み差を認識し
、制御の上でこの厚み差を零とすることにより見掛上の
圧延機の巾方向の剛性を大きくすることにより蛇行を防
止するものであるが（すなわち（６）式の制御を行なう
ことにより）、従来より考えられている次に説明する圧
延材の長手方向の板厚制御方法を応用して蛇行を防止す
る方法も考えられる。

すなわち、ある圧延状態での時点を基準としてそのとき
からの出側板厚変動をΔｈｄ（駆動側）及びΔｈｗ（操
作側）、圧延荷重変動をΔＰｄ（駆動側）及びΔＰｗ（
操作側）、無負荷時めロールギャップの変動をΔＳｄ（
駆動側）及び３８ｗ（操作側）とすると、 が成り立つ。

（７）式においてΔＰｄ及びΔＰｗにαな常数をかけ合
せて、 なるように操作側及び駆動側を各々に制御すると（６）
式と同様の特性をもたせることができる。

しかしながら、本発明なる（６）式と従来の方法から考
えられる（８）式による方法には効果には次のような大
きな差がある。

ΔＰｄ （１） （８）式では１つの圧延機にΔＳｄ＋−−０
のに 制御を行なう駆動側の制御ループと、ΔＳｗ十ΔＰｗ □−〇の制御を行なう操作側の制御ループに の２つが存在することになり、これら２つの制御ループ
は圧延機のロール及び圧延材を介して機械的につながる
ので相互の制御ループが干渉し合って安定した制御がで
きない。

これに対して（６）式による制御では１つの制御ループ
ですむので安定した制御ができる。

（２） （８）式においても（６）式と同様にα−１
で圧延機の巾方向の剛性は艶となりｈｄ＝ｈｗとなる。

さらにα〉１においても過制御が可能であり、（６）式
による方法と同様に前記した求心性をもたせることがで
きるが、同時に圧延材の長で方向に対する圧延機の剛性
もα＝１で■となり、α〉１で圧延材の長手方向の厚み
制御に対しても過制御となってしまうことから、（８）
式での方法においては、 ■ 実用上はαの最大値は１であり、α〉１の範囲は使
用できないので、圧延材の巾方向の位置ずれに対する求
心性をもたせることができず、蛇行を防止する上では、
その効果が半減する。

■ 特にタンデム圧延機での最終スタンドにおいては、
蛇行を防止する目的からαを１まで上げると圧延材の長
で方向に対する圧延機の剛性が父となり圧延材の形状を
悪化させてしまう。

又、ロール偏芯を増大させてしまう。これに対して（６
）式での方法は、圧延材の長手方向に対する圧延機の暉
牲は天然のままであることから上記した不具合は全く発
生しない。

（３）第６図は、先に説明したεとαの関係を、（６）
式によった場合の特性をＡに、又、（８）によった場合
の特性をＢに示したものである。

第６図から明らかなように、（８）式の場合はαの変化
に対するεの変化がα≧１で非常に大きい。

圧延中の圧延機のミル常数は油圧ジヤツキラムの動き等
に応じて変化するのが実際であり、ミル常数の変化は等
測的にαの設定値の変化となることから、αの変化に対
するεの変化が非常に大きいということは、蛇行防止の
制御が非常に不安定であることを意味している。

このことから、（８）式は（６）式での方法より制御が
不安定であることがわかる。

以上に詳述した如く、本発明なる（６）式による方法は
、蛇行を防止する目的の上では、（８）式よりも非常に
優れた特性を多くもっていることがわかる。

尚本発明の詳細な説明では、（６）式を満足する方法と
して、駆動側と操作側のロールギャップを同時に各々反
対方向に同じ量だけ対称に制御する方法を示したが、こ
れは、操作側のみあるいは駆動側のみの単独の制御によ
る方法でも可能である。

また、第５図に於ける油圧圧下装置１２，１３に蛇行防
止制御信号（演算増巾量３１の出力信号）の他に、圧延
材２７の長手方向の厚み制御を行なう信号を加えて、蛇
行防止制御と圧延材２７の長て方向の厚み制御を同時に
行なうこともできる。

以上に説明した本発明により、蛇行を防止することがで
き、 （１）通板が容易となる。

（２）左右ロールのレベリング操作も自動的に行なわれ
ることになり、圧延材の形状が向上するばかりでなくオ
ペレータの負担が軽くなる。

（３）容易に形状の優れた圧延ができ、しぼり込みによ
るロールの傷付きを防止できる。

このように、圧延作業の能率が向上するばかりでなく、
製品の品質も向上し、安全性の良い圧延機とすることが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ ＝ ｄは圧延材の蛇行時の挙動を示す説明図
、第２図ａ、ｂは板厚差と荷重差ならびに伸び率の差を
定量的に示す一実施例図、第３図は定数αと伸び率との
関係を示す一実施例図、第４図ａ、ｂはそれぞれα−１
，α〉１の場合における部側の時間的経過を示す図、第
５図は本発明になる制御装置の一実施例を示す図、第６
図は定数αと伸び率との関係を示す比較図である。 符号の説明、１２，１３・・・・・・圧下制御装置、１
４．１５・・・・・・油圧シリンダー、１６，１７・・
・・・・圧下ラム、１８，１９・・・・・・圧延荷重検
出器、２０゜２１・・・・・・無負荷時ロールギャップ
検出器、２７・・・・・・圧延材、２８〜３１・・・・
・・演算増巾器、３２・・・・・・ロックオンサーボ、
３３．３４・・・・・・リレー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧延機の制御方法において、操作側および駆動側各
   々の無負荷時相当のロールギャップと圧延荷重を検出す
   ることにより操作側と駆動側の圧延材の実際の厚み差あ
   るいは実際の厚み差より見掛上大きな厚み差を見出し、
   この厚み差の方向と量に応じて操作側と駆動側のロール
   ギャップ差を制御することにより圧延中の圧延材の蛇行
   を防止することを特徴とする圧延機の制御方法。 ２ 圧延機の制御装置において、操作側および駆動側に
   各々設けた無負荷時ロールギャップ検出器および圧延荷
   重検出器と、前記検出器によって得られた検出値につい
   て、操作側と駆動側の無負荷時ロールギャップを比較す
   る演算増巾器および操作側と駆動側の圧延荷重を比較す
   る演算増巾器と、前記２つの演算増巾器からの出力に基
   づいて圧延材の実際の厚み差あるいは実際の厚み差より
   見掛上大きな厚み差を見出す演算増巾器と、該演算増巾
   器の出力により、操作側および駆動側の圧下装置をそれ
   ぞれ制御する２つの制御装置とよりなることを特徴とす
   る圧延機の制御装置。