JPS60124B2 - テ−パ鋼板の自動板厚制御方法並びに装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、テーパをもつ鋼板の自動板厚制御方法並びに
装置に関し、特に、入側の板厚変化に伴なう塑性特性の
変動を考慮したロール圧下位層を予め演算しておき、圧
延速度に応じてタイミングよく圧下設定を行なって応答
遅れによる制御精度の低下をなくするようにしたテーパ
鋼板の自動板厚制御方法並びにその方法を実施するのに
使用する自動板厚制御装置に関する。 圧延機で被圧延材の板厚を所望の値に自動制御する方法
として、いわゆるゲージメータ方式とよばれる制御方法
がある。 これは、圧延機自体を一種の板厚測定機として利用する
もので、測定したロール間隙、圧延荷重、ロール回転数
あるいは板中の実測値などから実板厚を演算し、この実
板厚と目標板厚とを比較し、その偏差を常に零ならしめ
るようにロール圧下位暦あるいは板張力をフィードバッ
ク制御するものである。被圧延材の厚みが長手方向の一
端から他端に向って一定の勾配で変化するいわゆるテー
パ鋼板の場合は、この目標板厚をはじめから一定のスケ
ジュールでテーパ状に定めておくか、あるいは圧延速度
など圧延中の実測値の変化に対応したテーパ量で目標板
厚を連続的に変化させる方法がとられる。例えば、特公
昭５１一３５１８３号公報に示された方法は、所望のテ
ーパ債度に、実測圧延速度を乗じて得た値で目標板厚を
変化させている。しかし、このような板厚制御方法は、
その圧下系の応答遅れのため、圧延荷重などを実測した
位置の鋼板の部分とその実測値によって実板厚を演算し
圧下制御による圧延が行なわれた鋼板の部分とが一致し
なくなり、良好な精度が得られない。 特に、圧延速度の高度化に伴ない、上述のようなフィー
ドバック制御のみを用いた自動板厚制御は、高度の寸法
精度の要求を満たさなくなってきている。圧延機入側の
被圧延材は、板厚変動、材質変動あるいは張力変動など
をもち、また圧延機に到達するまでの時間差による温度
差が生じている。 これらはいずれも被圧延材の変形抵抗などの塑性特性に
影響を与え、その結果圧延荷重の変動をもたらす。勿論
、このような圧延荷重の変動は、上述のゲージメータ方
式により圧延機を介して測定可能であり、実板厚のフィ
ードバック制御を行なえばよいのであるが、塑性特性の
変動は制御系に外乱として作用し、制御量の正確な算定
を難かしくする。また、入側の被圧延材の板厚変化、し
たがって圧延荷重の変動があまり大きくなると、制御量
も大きくなり、その結果圧下駆動系が制御量に追従して
作動する時間が長くかかり、応答遅れの原因となる。つ
まりこのような場合は、鋼板の異なった部分に対して制
御を行なっていることになり、制御精度の低下となる。
特にテーパ頻度の大きなテーパ鋼板の板厚制御において
この傾向が生じ易い。従来、この応答遅れをなくするた
めに、連続圧延機の前段スタンドで板厚変動を検出し、
圧延速度にタイミングを合せて後段スタンドで制御を行
なうようにしたフィードフオワード方式も開発されてい
るが、いずれも塑性定数の変動による影響を除去する配
慮はなされていない。本発明は、上述した不具合を排し
、圧延荷重を実測するかわり‘こ、入側板厚変動に伴な
う塑性定数の変動などを考慮した高精度の圧延圧力予測
式（圧延圧力モデル）を用いて予め圧下位層を演算し、
圧延速度に応じてタイミングよく圧下制御を行なうこと
により、応答遅れおよび制御精度の低下をなくしたテー
パ鋼板の自動板厚制御方法並びにその装置を提供するこ
とを目的とする。 次に、本発明を、図面を参照しながら、実施例について
説明する。 第１図は、ゲージメータ方式を利用して板厚制御を行な
う従来の４段可逆圧延機の構成を示したものである。 まず簡単にこの構成を説明すれば、一対のワークロール
１，ｌａと、これを支えるバックアップロール２，２ａ
とが箱型のハウジング３内に収納され、圧延機モータ８
で駆動される。ワークロール１，ｌａの間に被圧延材４
が例えば矢印Ａ方向に挿入されて圧延される。圧延加工
中は、これらのロールあるいはハウジングなどの圧延磯
部分も圧延荷重の影響を受けて多少の弾性変形を生じる
。いま、無負荷時のワークロールー，ｌａの間隙をＳｏ
とし、日なる厚さの鋼板をかみ込むと、圧延中のワーク
。ールー，ｌａの間隙Ｓは、前記弾性変形によりＳｏよ
り大きくなり、ｈなる厚さの鋼板が得られる。このとき
の圧延荷重をＰとすれば、Ｋを圧延機の弾性定数として
、Ｐ＝Ｋ（ｈ−Ｓｏ）・・・・・・・・・ｍなる関係が
成立する。したがって圧延荷重Ｐおよび無負荷時のロー
ル間隙Ｓｏを測定すれば、‘１｝式によって出側板厚ｈ
が演算される。自動板厚制御装置１１は、パルス発生器
５，７およびロードセル６からそれぞれワークロール回
転数（圧延速度）、圧下スクリュー位置（ロール間隙）
および圧延荷重を入力し、

【１｝式にしたがって出側実
板厚を演算し、この実板厚と目標板厚設定器１川こ設定
した目標板厚とを比較し、もし両者に差があればこの差
に相当する操作量を自動圧下位層制御装置１２に出力す
る。自動圧下位層制御装置１２では、この操作量を増中
器１３で増中して圧下用駆動モータ１４を制御し、実板
厚と目標板厚との偏差が常に零になるように圧下スクリ
ュー位置を調整する。被圧延材４をテーパ状に圧延する
には、目標板厚設定器１川こ設定した目標板厚に、予め
所望のテーパ量をもたせるか、あるいは圧延中の実測値
を用いて演算により目標板厚を連続的に変化させる。し
かしこのような方法では、制御系の応答遅れのため、高
い制御精度が得られない。第２図は、本発明の実施例に
係るテーパ鋼板の自動板厚制御装置の構成を系統的に示
したものである。 図示実施例では、例えば、第３図に示すようなテーパ鋼
板１５を製造する場合について述べる。本発明に係る装
置は、第１図に示したのと同様な自動圧下位層制御装置
１２と、ワークロール１またはｌａの回転軸に機械的に
直結されたパルス発生器１６とを有し、さらに、テーパ
量演算装置１７、出側板長さ相当パルスカウント数演算
装置！８、圧下位置量演算装置１９、圧下位層設定装置
２０、タイミング設定装置２１を有する。まず、テーパ
量演算装置１７は、被圧延材１５の形状に応じて予め圧
下スケジュールで定めた各圧延パスにおける入側および
出側のテーパ量をごｉ＝どノＮ・・・・・・・・・■か
ら演算する。ここでごｉは各パスのテーパ量、ごは最終
目標テーパ量であって一端の板厚を日，、他端の板厚を
ｈ，、板長さを１とすれば（日，一ｈ，）／１で表わさ
れる。Ｎはテーパ圧延パス回数である。出側板長さ相当
パルスカウント数演算装置１８は、出側板長さ１、ワー
クロール直径Ｄ、先進率ｆから出側板長さ１に相当する
パルスカウント数Ｍを演算する。即ち、ワークロール１
回転で発生するパルス数をｍとすれば、ワークロール１
回転当りの出側板長さ灯Ｄ（１十ｆ）でｍ個のパルス数
を発生するから出側板長さｍーに対するパルス数Ｍ‘ま
Ｍ＝１；可了市→・…・・・・【３ーである。 次に圧下位置量演算装置１９は、テーパ量演算装置１７
から【２｝式で演算された入側板厚テーパ量ごｈ、出側
板厚テーパ量ごｈを入力し、出側板長さ１、入側板長さ
Ｌ、および出側の先端板厚ｈ，、入側の先端板厚Ｈ，な
どから圧延圧力予測式を用いて板長手方向における庄下
位層量を演算する。即ち、第３図に示すように、テーパ
鋼板を長手方向に沿ってｎ分割したと考え、先端１５ａ
からｊ＝０、１、２「………ｎとする。圧下位贋量演算
装置１９はこの各ｊの点における圧下位暦量を演算する
。各ｉ点におけるワークロール圧下位層をＳｉとすると
、Ｓｉ＝ｈｉ−Ｑ−Ｆ（Ｈｉ，ｈｉ）／Ｍ ………
■で表わされる。 ここにＱはオフセット量であり、またｈｉ，Ｈｉはそれ
ぞれ被圧延材（鋼板）のｊ点における出入側板厚であっ
て、Ｈｊ＝日。 十ごＨ・Ｌ・ｊ／ｎ ………【５１ｈｊｉ〜十ごｈ
・ｉ・ｊ／ｎ ………【６１から求まる。なお、
比＝日，、ｈ。＝ｈ．である。‘４｝式のＦ（Ｈｉ，ｈ
ｉ）は、出入側板厚、鋼板温度などからロール偏平、鋼
板の変形抵抗、したがって塑性定数などを考慮した高精
度の圧延圧力予測式である。例えば、次のシュルツ（Ｓ
ｅｈ山ｔｚ）の式を使用することができる。Ｐ＝Ｐｍ．
ｂ．ノＲ．ｒ ………‘７）ｌ舵ｍ＝Ｑ，十
Ｑ２ｌｎ（ＲノＨ）＋Ｑ３ ．ｌｎ（ｒ／Ｈ）十Ｑ４１
ｎ（ｒ／Ｈ）．】ｎ（Ｒ／Ｈ）十Ｑ５ｒ十Ｑ６・Ｔ・ｉ
ｎ （ｒ／Ｈ）＋Ｑ７ ．１ｎ（ｒ／Ｈ〉（ｌｎ（Ｒ／Ｈ）
）２十Ｑ８・Ｔ２ ………｛８１ただし、Ｐｍ：平均
圧延圧力 Ｒ：ロール半径 ｒ：圧下数（Ｈ−ｈ） Ｈ：入側板厚 Ｔ：鋼板温度 ｈ：出側板厚 Ｑ，〜Ｑ８：材料により決定させる定数 圧下位置設定装置２川ま上述のようにして演算された圧
下位暦量を記憶し、これを圧下位層制御装置１２に制御
量として出力する。 パルス発生器１６はワークロールが所定量回転する毎に
パルスを発生し、タイミング設定装置２１に出力する。
タイミング設定装置２１は、出側板長さ相当パルスカウ
ント数演算装置１８から入力されるパルス数即ち出側板
長さに基づき、パルス発生器１６から入力されるパルス
数即ちワークロール回転数（圧延速度）に応じて圧下位
鷹設定装置２０のｉ点におけるＳｉの出力タイミングを
指示する。出力タイミングの決定には、圧下駆動系の機
械的遅れの特性も考慮する。ＳｉとＳｊ＋１との間は直
線で近似したテーパ量信号を圧下位層制御装置１２に出
力する。庄下位層制御装置１２では圧下位燈設定装置２
０からの制御量Ｓｊを入力して圧下直流モータ１４を駆
動し、圧下スクリュー位置を変化させる。｛８）式、し
たがって【４１式は変形抵抗の変動を考慮しており、し
たがって【４１式で得られた圧下位置量によってタイミ
ングよくロール間隙を制御すれば、従来のフィードバッ
ク制御のような応答遅れをなくすることができ、また入
側板厚変化に伴なう塑性定数Ｑの変動による精度低下が
なくなる。 なお、第３図において分割数ｎを大きくとれば、‘４〕
式によってそれだけ正確に塑性定数Ｑの変動に追従し得
ることになる訳であるが、分割腰欧ｎは「圧延速度およ
び圧下制御系の応答速度などにより最大値が決定される
。実操業においてはｎ＝２あるいはｎ＝３程度でも十分
その効果がある。また圧延速度は圧下速度およびテーパ
量から最大値が決定され、その範囲内に入るよう別途制
御される。以上の如く、本発明は、板長手方向における
塑性定数の変動を考慮した圧延圧下予測式によって予め
圧下位層を演算し、圧延速度に応じてタイミングよく圧
下制御を行なうので、フィードバック制御方式のような
応答遅れによる制御精度の低下がまったくない。 本発明は、特にテーパ便度の大きい鋼板の圧延に適用し
て効果がある。なお、テーパ量演算装置、出側板長さ相
当パルスカウント数演算装置その他の上述した装置は名
称のいかんに拘らず、ここに述べた所期の機能を発揮す
るものはすべて含まれる。説明上、圧下位置設定装置お
よびタイミング設定装置は構成上分けて図示してあるが
、一つの装置で各機能をもたせるようにしてもよいこと
は勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従釆の自動板厚制御方法を用いた４段可逆圧延
機の構成を榛式的に示した図、第２図は本発明に係るテ
ーパ鋼板の自動板厚制御方法を通用した４段可逆圧延機
の構成を漠式的に示した図、第３図はテーパ鋼板を長手
方向に縮少して示した側面図である。 １，ｌａ……ワークロール、２，２ａ……バツクアップ
ロール、１２・…・・圧延位置制御装置、１５・・・・
・・ブーパ鋼板、１６・・・…パルス発生器、】７・…
・・７−パ量演算装置、１８・・・・・・出側板長さ相
当パルスカウント数演算装置、１９……圧下位層量演算
装置、２０・…・・圧下位直設定装置、２１・・・・・
・タイミング設定装置。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧延スケジユールに基づいて演算した各圧延パスに
   おける入側および出側の板厚テーパ量、出入側の板長さ
   、出入側の先端板厚、および入側板の塑性定数の変動を
   もり込んだ圧延圧力予測式から板長手方向における圧下
   位置量を各圧延パス前に演算、決定しておき、この圧下
   位置量によって出側板長さおよびワークロールの回転速
   度に応じたタイミングで圧下駆動系をフイードフオワー
   ド的に制御することを特徴とするテーパ鋼板の自動板厚
   制御方法。 ２ 圧延スケジユールから各圧延パスにおける板厚テー
   パ量を演算しそれぞれ入側および出側の板厚テーパ量を
   表わす信号を出力するテーパ量演算装置と、前記テーパ
   量演算装置からの出入側板厚テーパ量信号を入力し出入
   側板長さと出入側先端板厚と入側板の塑性定数の変動と
   をもり込んだ圧延圧力予測式から板長手方向における圧
   下位置量を演算する圧下位置量演算装置と、ワークロー
   ルの回転量を検出しこの回転量に応じたパルス数を出力
   するパルス発生器と、ワークロールの回転量に応じたパ
   ルス数から出側板長さに相当するパルスカウント数を演
   算する出側板長さ相当パルスカウント数演算装置と、圧
   下駆動系の制御量を前記圧下位置量に定める圧下位置設
   定装置と、前記出側板長さ相当パルスカウント数演算装
   置から出力された出側板長さ相当パルス信号およびワー
   クロール回転速度に応じたタイミングで、前記圧下位置
   設定装置の出力時期を決定するタイミング設定装置とを
   有することを特徴とするテーパ鋼板の自動板厚制御装置
   。