JPS60148614A - 蛇行制御方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 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
機に適用する蛇行制御方法に関するものである。

【従来技術〕

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前記
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
としなければならムい）、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
実用化は極めて国都であった。

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、駆動側にかか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が生じる。こ
のため、圧延機入側における材料の引き込み速度はギャ
ップの拡大したｍｌの方が速くなる。その結束、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へ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−」二のように圧延機の作業側と駆動側（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挾めるような制御を行えば
よいことがわかる。

この考え方から圧延４イの蛇行を防止するようにした一
方法として第３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、その値を加算増幅器ｃ、ｃ′へそれぞれフィー
ドバックし、加算増幅器ｃ５Ｃ′の出力によりサーボ弁
ｆ　、　ｆ’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、左右に設置しであるロー
ドセルｇ、ｉで得られる荷重検出信号の左右の差を加算
器りでめ、係数器ｊ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挾めるように前記加
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」二重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、１ｉｉＩ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難点があり、実用化されなか
った。

その難点を第４図により説明する。第４図Ａは圧延材が
蛇行し荷重Ｐ、Ｐが発生した様子をＲ 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、Ｐをさらに減らすように圧下制御を行えば、Ｐ
Ｒｌｌｌ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ＰＬｆｉｌｌ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
き′てＰＬＩＩ！ｌＩへ行き過ぎてしまい、又次には、
逆にＰＲｆＩｌ＋へ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。

〔発明の目的〕

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
上を図ることを目的としてなしたものである。

〔発明の構成〕

本発明は、圧延材の蛇行量を表わす信号と該信号を微分
した信号をもとに圧延機ワークロールの左右のギャップ
を変更することにより蛇行を防止する場合に、微分信号
のゲインを圧延速度に反比例させて変えるようにしてい
る。

〔実　施　例〕

以１で、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

先ず、本発明の原理について説明すると、蛇行制御の特
性は第５図のブロック線図のように表わされる。図中、
１０が圧延材の蛇行特性を表わし、Ｋθは圧延条件によ
って変わる圧延材の蛇行進行特性、Ｃｖは蛇行によって
発生する圧延機の傾き易さを表わす定数、ΔＸが圧延材
の蛇行量である。蛇行は前述のように一度発生すると、
図中Ｃｙを介して圧延機を増々傾けるので、急速に成長
して圧延材は片側に寄ってしまう。蛇行制御はそれを喰
い止めるため、その外側に強い負帰還制御を加えるもの
で、図中１１の蛇行調節器特性を含むループで示される
。Ｃｘは、圧延機のロールギャップの変更量が圧延材の
板端へ及ぼす影響係数、Ｓはラプラス演算子である。

今、蛇行制御の特性を表わす方程式をめると、 Ｓ’＋２に□ＫｐＴＩＣｘＳ＋２に□（ＫｐＣｘ　Ｃ，
）＝　０　・・・　（１）となる。Ｋθは速度の２乗に
比例し、 と表わされるので、 Ｋθ＝にθｏｘｖ″　・・・（３） と置く。ここでＶは圧延速度、Ｗは板幅、ｈは率への影
響係数を表わす。（３）式を（１）式に代入すると、 Ｓ’＋２にθ□　ＫｐＴｄＣｘＶ”Ｓ＋２にθ０（Ｋｐ
Ｃｘ−Ｃ，）Ｖ’　＝　０−　（４）を得る。これは、
工学的に見ると二次振動系の特性を表わすもので、その
安定度を示す指標である減衰係数Ｃは、 機や圧延条件の特性によって決まる定数であるから、微
分ゲイン−を圧延速度Ｖに反比例させれば、すなわち■
・Ｔｄを一定にすれば、ζは一定となり、制御の安定度
を一定に保てることになる。ここで、りは蛇行制御調節
器の比例ゲイン、Ｔｄは微分ゲインである。

蛇行を制御で喰い止めるためには、蛇行調節器の比例ゲ
インＫｐ、微分ゲインＴｄを第６図に示すパラメータ平
面の適当な位置に設定しなければならない。第６図にお
いて、曲線イ（ζ＝０）とＫｐ＝１の縦軸とで囲まれた
領域内にＫｐ、　Ｔｄを（９） 設定すれば、蛇行は制御で喰い止めることができる。し
かし、ただこの中に設定するだけでは、制御が振動気味
になったり、修正速度が遅くなったりする。従って、図
中の曲線口の内側（ζ＞（Ｌ３）あるいは曲線ハの内側
（ζ＞　０．５）にＫｐ、ＴＩを設定して、蛇行を速や
かに、かつ安定に制御する必要がある。

減衰係数ζ＝０．３及びζ＝０．５となるように比例ゲ
インＫＰ、微分ゲインＴｄを設定した時の蛇行の修正さ
れていく様子を第７図に示す。ζが大きいほど、蛇行量
の振れ幅が小さく、安定に収束してゆくことがわかる。

図中、ΔＸ、は初期蛇行量、ΔＸは蛇行量である。

以」二、述べたように蛇行制御においては常に安定度を
一定の値以上に保持することが重要となる。従って、前
述のように圧延速度Ｖによって変わる減衰係数ζを、そ
の時の圧延速度Ｖに関わらず一定となるように微分ゲイ
ンＴｄを変更しなければならない。

第８図は上記原理を利用した本発明の一実施（１０） 例を示し、図中１は蛇行量ΔＸと圧延材センター位置設
定ｆ１￥ＵＡｒとを加減算する演算アンプ、２は演算ア
ンプ１から送られて来た信号を微分する微分回路、３は
微分ゲインＴｄを設定した時の圧延速度Ｖ。と圧延速度
検出器４で検出した圧延速度■の商をめる割算回路、５
は微分ゲインＴｄの係数器、６は比例ゲインＫｐの係数
器、７は係数器５，６から送られて来た信号を加算する
加算アンプ、８，９は加算アンプ７からの信号により圧
延機ワークロールの左右のギャップを調整し圧延材の蛇
行を制御する圧下制御装置である。

所要の検出器により検出された圧延材の蛇行量ΔＸは演
算アンプ１で圧延材センター位置設定（ｆｊ　Ａｒと比
較演算され、演算された信号は蛇行偏差量ΔＸ′として
演算アンプ１から微分回路２及び係数器６へ出力される
。

微分回路２では蛇行偏差量ΔＸ′が微分されて圧延材の
ライン中心に対する傾きが演算され、（１１） 一方、圧延速度検出器４で検出された圧延速度Ｖの信号
は割算回路３へ送られ、該割算回路３において微分ゲイ
ンＴｄｆｌ：設定した際の基準となる圧延速度Ｖ６との
比■。／Ｖがめられると共に微又係数器６で蛇行偏差量
ΔＸ′に比例ゲインＫｐが掛は合わされ、Ｋｐ・Δノの
信号が加算アンプ７へ出力される。而して、加算アンプ
７ではローが演算され、その出力が左右の圧下修正信号
として圧下制御装置８，９へ送られ、ロールギャップの
蛇行が解消するよう調整される。例えば圧延材が第８図
の圧下制御装置８１１１１へ寄った場合には、圧下制御
装置８１１１１のロールギャップを締めて圧下制御装置
９＠のロールギャップを開く方向に圧下修正信号が加え
られ、又圧延材が圧下制御装置９１１１１へ寄った場合
には、」二記とは（１２） 逆にロールギャップの制御が行われるように方向が定め
られて圧下修正信号が加えられ、圧下制御装置８，９に
含まれる油圧シリンダーへの圧油の流入、流出量が制御
され、その結果左右のロールギャップが変更され、圧延
材は蛇行偏差量Δノが零になるよう制御される。

微分ゲインＴｄは圧延速度Ｖに反比例して変えられる。

なお、本発明の方法における蛇行量は検出器で直接検出
した信号でも良いし、圧延機のワークサイド、ドライブ
サイド各々に設置されているロードセルの荷重差を演算
して間接的に検出した信号でも良いことは勿論である。

〔発明の効果〕

本発明の蛇行制御方法によれば、微分信号のゲインを圧
延速度に反比例させているため、圧延速度が変った場合
にも、圧延材の蛇行を防止して圧延の安定化を図ること
ができ、又圧延材（１３） の蛇行による事故防止ができて稼動率が向上する、等種
々の催れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は左右のロールギャップに差があるときの圧延材
の傾きを示す平面図、第２図は第１図のロール軸に於け
る垂直断面図、第３図は従来の制御方式の一例図、第４
図Ａ、Ｂ、Ｃは圧延材の蛇行と川下刃の関係を示す正面
図、第５図は蛇行制御系の特性を表わすブロック線図、
第６図は本発明の方法における蛇行安定のためのパラメ
ータ設定領域の説明図、第７図は減衰係数による減衰の
違いの状態の説明図、第８図は本発明の方法を実施する
ための装置の説明図である。 図中１は演算アンプ、２は微分回路、３は割算回路、４
は圧延速度検出器、５，６は係数器、７は加算アンプ、
８．９は圧下制御装置を示す。 （１４）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）圧延材の蛇行量を表わす信号と該信号を微分した信
   号をもとに圧延機の左右のギャップを変更することによ
   り蛇行を防止する方法において、微分信号のゲインを圧
   延速度に反比例させて変えることを特徴とする蛇行制御
   方法。