JPS595045B2 - 圧延材の蛇行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
る方法に係り、特に蛇行制御時に発生する圧延材の定常
的なずれを防止する方法に関する。

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。

また、圧延機の剛性を見掛上大きくなるよう制御するこ
とにより蛇行制御□□する方法が特願昭５１−４１３２
３号で提案されている。

しかしながら、この方法は平担な圧延材の蛇行修正には
最適な方法であるが、圧延材に駆動側と操作側の厚み差
がある場合には、駆動側と操作側のロールギャップ及び
圧延荷重に差が生じた状態で平衡し、圧延材が圧延機中
心からずれた位置に落着いてしまう欠点がある。

本発明は上記した特願昭５１−４１３２３号に記載され
た圧延材の蛇行制御方法を改良したもので、とくに定常
的な圧延材のずれが発生した場合にも圧延材を圧延機中
心に落着かせることのできる蛇行制御方法とその装置を
提供するものである。

本発明によれば、圧延機入側又は出側Ｑこおける圧延材
の圧延機中心からのずれ量を検出し、この検出値によっ
て蛇行制御量を補正することによって圧延材を常に圧延
機中心に安定制御するものである。

はじめζこ、圧延材の蛇行が発生するメカニズムを図面
を参照して説明する。

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（ｗＳ）へδだけズして圧延されている
状態を示す。

操作側（駆動側）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）シ
こ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により長いことか
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−Ｃに示すようにｐｗ＜ｐｄとなる。

また前述したＰｗ＞Ｐｄの関係は第１図−すにおけるバ
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＞ｈｄとなり、不均一となる（このｈＷ＞ｈｄ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ｐｗ
＜ｐｄとなっていることからも理解される。

）。このため、圧延材５の伸び率は操作側よりも駆動側
の方が大きくなる。

その結果、一般に後進率の方が先進率ｔこ比べて非常に
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、操作側シメ、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
動側の板厚さｈ ｗ −ｈ ｄとの関係を、さらに第２
図−すは板厚差ｈｗ−ｈｄと操作側と駆動側の伸び率の
差εＬ、及び圧延材５を蛇行させようとする力Ｆとの関
係を各々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の位置がずれると増
々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、及び前後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。

次に特願昭５１−４１３２３号に記載された蛇行防止方
法の詳細を説明する。

第１図−ｂは第１図−ａを等測的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、ｈｗ及びｈｄは次
の式であられすことができる。

（１）〜（２）式より操作側と駆動側の板厚差ｈｗ−ｈ
ｄは、ｈｗ−ｈｄ＝（Ｓｗ−３ｄ）＋（Ｐｗ−Ｐｄ）
・−・（３）ここで、ｈｗ−ｈｄ＝Δｈｗ ｄ ｔＰ
ｗ 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
ャツブの差と、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の長て方向の板厚の制御を行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、 すなわち常に（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。

すなわち、（６）式を満足するように制御されている状
態での圧延機の巾方向の見かけ上の剛性をＫｃとすると
、α＝Ｏに於いては圧延荷重による圧延機の伸び量は補
正されないのでＫｃは実際の剛性にと同じになり、αが
１に近づくに従って圧延荷重ζこよる伸び量が補正され
るので見かけ上、圧延機の巾方向の剛性は増大したこと
になる。

また、α＝１では圧延荷重による伸び量が完全ζこ補正
されるので見かけ上、圧延機の巾方向の剛性は無限大と
なり、Δｈｗ−ｄをＯにすることができる。

つまり、見かけ上の剛性Ｋｃは計算上、次の式で表わさ
れる。

同、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を打消すのに大き過ぎもＩＡ”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〉１では、過制
御の状態となって、例えば制御しない時にｈｗ＞ｈｄで
あっても、これを制御するとｈｗ＜ｈｄとなりｈｗとｈ
ｄ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Δｈｗ −ａ （ｎ）と、制御された時の同
じく板厚差Δｈｗ −ｄ （ｅ）の比を示すものであり
、 Δｈｗ −ｄ （ｅ） Δｈｗ ｄ（ｎ） εが＋の範囲は、制御不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Δｈｗ−ｄ（ｅ）＝Δｈｗ −ａ （
ｎ）であり全く制御されない場合（α＝０）であり、ε
＝０は完全に制御されてΔｈｗ−ｄ（ｅ）＝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〈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蒔とは反対となり、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。

従ってこの方法は、（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＝
ｏであり、第２図−すかられかるように、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
の巾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〉１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、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ΔＰｗｄ−
０となり圧延材５は圧延機中心に保持される。

第４図−ａｔｂ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〉１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、求心力を大きくする
ことが必要である。

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が長で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。

ところが以上は、平たんな圧延材を圧延した場合であり
α〉１とすれば圧延材は圧延機中心に落着く。

しかし圧延材の駆動側、操作側に厚み差がある場合には
、（６）式の演算、制御を行なうことによりロールギャ
ップ差ΔＳｗ−ｄに偏差を生じかつ圧延荷重差ΔＰｗ−
ｄにも偏差を生じた状態で平衡し、圧延材が圧延機中心
からずれた位置に落着く。

第７図は、αと圧延材のずれδの関係を示しαが小さい
程又厚み差が大きい程δは大と赴る。

又圧延材の駆動側、操作側に硬度がある場合、駆動側、
操作側の各ロールギャップに差がある場合、圧延材のか
み込み位置がずれた場合にも同様に圧延材が圧延機中心
からずれた位置に落着く。

本発明は、この定常的な圧延材のずれが発生した場合に
於ても圧延材を圧延機中心に落着かせる制御方法とその
装置を提供するものであり、圧延機入側又は出側に設置
した圧延材の位置検出器により圧延材のずれを検出し圧
下制御装置により駆動側及び操作側の圧下量を変化させ
圧延材を圧延機中心に移動させるものである。

以下本発明を図面を図いて詳細に説明する。

第５図は本発明の制御装置の一実施例を示したもので、
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。

同、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後にリレー接点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確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。

蛇行検出器３５で圧延材２７のずれを検出した場合には
、蛇行検出器３５の出力信号は演算増巾器３１へ加えら
れ油圧圧下装置１２及び１３で圧下量を制御して圧延材
のずれを修正する。

本発明における蛇行検出器による圧延材のずれの修正は
、圧延荷重とロールギャップの演算、制御だけでは防止
しきれない定常的なずれを修正するのが目的であるから
急速な圧下調整は必要なく安定なずれ修正が可能である
。

本発明によれば安定な蛇行防止と共に定常的なずれ及び
圧延荷重とロールギャップの検出誤差による悪影響をも
無くすことが可能となり、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、安定性の良い圧延機
の運転が可能となる。

【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の場合における制御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、第１図は定
数αと圧延材のずれδの関係を示す図である。 １２．１３・・・・・・圧下制御装置、１４，１５・・
・・・・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・・・・・田ツクオンサーボ、３３，３４・・
・・・・リレー、３５・・・・・・蛇行検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 操作側および駆動側釜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方法において、
   圧延材の蛇行量を検出して該検出信号にて前記ロールギ
   ャップ差を補正制御することを特徴とする圧延材の蛇行
   制御方法。 ２ 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、操作側七駆動側の無負荷
   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
   置により圧延中の圧延材の蛇行を防止するものにおいて
   、圧延材の位置検出器を設け、該位置検出器によって得
   られた検出値で前記制御装置を補正制御することを特徴
   とする圧延材の蛇行制御装置。