JPS6043205B2 - 圧延機の板幅制御方法及び制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は圧延機の板幅制御方法及び制御装置に係り、
特に連鋳法に用いられる圧延機の板幅制御方法及ひ制御
装置に関する。

まず、この発明に係る技術分野を説明する。

従来、高炉で生産された鉄銑をスラブ・ブルーム等の半
製品にするには、通常転炉から取り出した溶鋼を鋳型に
注入して自然冷却し、これを再び均熱炉で加熱した上で
分塊圧延する。これに対し、近年省エネルギー、歩留ま
り向上等、大きなメリットをもつ連鋳法、即ち溶鋼にて
水冷式の鋳型とそれに続く冷却帯を通して、強制的に冷
却しながら、連続的に固めていき、一気に鋼片に仕上げ
てしまうものが実用化されている。この方法は、従来法
に比べて、素材であるスラブよりも幅が著しく狭い製品
を圧延する場合、圧延スケジュールに基づいて要求され
る最適寸法のスラブを得る為には、鋳型交換を必要とし
、この時、連続鋳造機を．停止させなければならず、こ
れにより生産性を大幅に低下させるので、スラブの幅を
容易には変更できないという欠点を有する。そこで、こ
の欠点を無くす方法として、従来、粗圧延工程に於ける
堅ロール開度は一定値に設定され、制御されてい．なか
つたものを素材集約の為に連鋳に連続する、若しくは一
体となつた工程として粗圧延工程を考え、そこで、スラ
ブの幅を或る範囲任意に調整できるように、堅ロールの
開度を調整し、板幅を制御する方向にある。このように
すれば、連鋳の有・利性を最大限に利用し、設備全体の
稼動率を高めることが可能となる。このような背景に於
いて、圧延機の板幅制御方法及びその制御装置が種々提
案されている。

例えば、堅ロール制御による板幅制御方法として幅拡が
り量を考慮した堅ロール開度を予測制御するものがある
。粗圧延機の堅ロールにより、スラブの幅殺し圧延を行
ない、又、粗圧延機の水平ロールにより所望のバー厚に
圧延するものでは、周知の様に堅ロール圧下後のスラブ
断面形状は、スラブ幅方向の両端部が盛り上つた、板幅
変形高さ（以下１ドツグボーンョという。

）形状となる。このドツグボ１−ン形状の盛り上り量は
スラブの堅ロール圧延方向位置により差異がある。この
スラブに粗圧延機の水平ロール圧下を加えるとスラブに
幅戻りが生じる。その幅戻り量はスラブの圧延方向位置
により差異ができる。このような、ドツグボーンに起−
因する幅拡がりについて、従来の制御方法及びその制御
装置においてはいずれも明確に関係付けたものがなく、
ドツグボーンによる幅戻りにより、十分な幅精度を計る
ことができなかつた。又、堅ロールに於いて、孔型を刻
設した堅ロール対により、板材をその幅方向に圧減する
圧延方法を用いたものもあるが、堅ロールによりドツグ
ボーンが発出し、水平ロールによる圧下に対し幅拡がり
を生じることが考慮されていないため、前記と同様、十
分な幅精度を得ることができないという欠点があつた。

この発明は、以上の様な従来技術の欠点を除去せんとす
るものであり、板幅制御精度を大幅に向上させ、材料の
歩留りと圧延作業能率を向上し得る、圧延機の板幅制御
方法とその制御装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するため、この発明によれば、水平ロー
ルからなる前段スタンドと、これに続く堅ロールと水平
ロールとからなる後段スタンドにより構成される熱間圧
延ミルに於いて、粗圧延前段スタンド出側板幅（後段ス
タンド入側板幅）とドツグボーン高さとの比（ドツグボ
ーン高さ比）に関して、後段スタンド堅ロール出側板幅
と、ドツグボーンによる幅戻りがある後段スタンド水平
ロール出側板幅とに、一定の関係があることから、これ
を実測値により求め、その関係を用いて、前記後段スタ
ンド水平ロール出側板幅を目標板幅に一致させるように
前記堅ロール開度を予測制御するようにする。

以下、添付図面に従つてこの発明の実施例を説明する。

第１図は、圧延機の後段スタンド堅ロール対の正面図て
ある。この発明の実施例に係る圧延機の板幅制御方法を
、第１図に示すようなロールに孔型を刻設した後段スタ
ンド竪ロール対１により、板材２を板幅方向に圧減し、
ドツグボーン２″が形成するような後段スタンド竪ロー
ル対１を有する圧延スタンドに於いて、以下説明する。
第２図は、前記後段スタンド堅ロール１により板幅方向
に圧減された板材２であつて、ドツグボーン２″が形成
される。ここで、図のように堅ロール出側における板材
２の板幅をＷＶｌ板幅をＨ１ドツグボーン高さをＨｍａ
ｘとする。第３図は、前記後段スタンドの堅ロール１に
後続する水平ロールの出側に於ける板材３である。

即ち、前記第２図における板材２が後段スタンド水平ロ
ールをバスするときに圧下され、ドツグボーンによる幅
戻りと同時に板の長手方向前後に伸びを生じ、第３図の
ようになる。ここで、図のように後段スタンド水平ロー
ル出側に於ける板材３の板幅をＷＨｌ板幅をＨとする。
前段スタンド出側板幅に対するドツグボーン高さとの比
に関して、後段スタンド堅ロール出側板幅と、ドツグボ
ーンによる幅戻りがある水平ロール出側幅とに一定の関
係がある。

この一定の関係は、第４図に示す実測データから明らか
である。即ち、第４図は、縦軸を幅戻り率εＷＨとして
、後段スタンド水平ロール出側幅ＷＨと後段スタンド堅
ロール出側幅Ｗｖとの比を算出し、この自然対数をとる
。横軸には、ドツグボーン高さＨｍａｘと前段スタンド
水平ロール出側板幅Ｈとから、ドツグボーン高さ比（Ｈ
ｍａｘ−Ｈ）／Ｈをとる。第４図より明らかなように、
この両者は線形である。これより、傾きａ１横軸の切片
をｂ１ドツグボーン高さ比ｘ（＝（Ｈｍａｘ−Ｈ）／Ｈ
）とすると、次の関係式が成り立つ。従つて、（１）式
を変形すれば（２）式が求まる。

この（２）式より、後段スタンド水平ロール出側板幅Ｗ
Ｈは、後段スタンド堅ロール出側板幅ＷＶｌドツグボー
ン高さＨｍａｘと前段スタンド水平ロール出側板幅Ｈが
わかれば、算出される。後段スタンド堅ロール出側板幅
Ｗｖは板幅検出器等で、ドツグボーン高さＨｍａｘは、
ドツグボーン高さ検出装置及び測定器等により検出てき
る。

更に、前段スタンド最終水平ロール出側板幅Ｈは、種々
の方法により求めることができる。その一例としては、
次式により求める方法がある。但し、Ｓは水平ロールの
ロール開度、Ｐは水平ロールの圧延加重、Ｍは水平ロー
ルのミル定数である。ロール開度Ｓはロール開度制御装
置等により実際のロール開度が出力され、圧延加重Ｐは
荷重検出器等で検出され、ミル定数Ｍは既知であるから
、前段スタンド最終水平ロール出側板幅Ｈが算出される
。これらにより、後段スタンド水平ロール出側板幅ＷＨ
が求まるので、水平ロール出側目標板幅ＷＨＯとの偏差
を零にするように、前記後段スタンド堅ロール開度を制
御する。

このように、後段スタンド堅ロール開度を予測制御する
ことにより、後段スタンド水平ロール出側板幅を目標板
幅に精度良く一致させることができるのである。

なお、前記第４図に於ける定数Ａ，ｂは鋼種により異な
り、材料温度、ロール径等により多少影響を受けるもの
で、定数Ａ，ｂの決定に際しては学習制御により最適値
を与えることも、本発明のノ範囲を逸脱するものではな
い。

次に、上記板幅制御方法に使用する、板幅制御装置に係
る発明について、添付図面に従つてその実施例を説明す
る。

第５図は、板幅制御装置のブロック図である。

ｉこの発明の実施例に係る圧延機の板幅制御装置の構成
を以下に説明する。この実施例に係る圧延機は、前段ス
タンドと、これに続く後段スタンドとを備える。

前段スタンドは、粗圧延前段スタンド１００と粗圧延前
段スフタンド最終水平ロール１０１とで構成される。後
段スタンドは、堅ロール１を有する粗圧延後段スタンド
堅ロール１０２と、一対のワークロール５とバックアッ
プロール６を有する粗圧延後段スタンド水平ロール１０
３とで構成される。なお、第６図に於ける材料４は、前
記後段スタンド堅ロール出側板材２及び後段スタンド水
平ロール出側板材３の区別をしない全体を通しての板材
の総称とする。

又、前記前段スタンド１００より板材４は板幅制御ある
いは、ある程度の幅殺しをして、前段スタンド最終水平
ロール１０１の出側から後段スタンド出側までは、板幅
は制御せず後段スタンド堅ロール１０２の後方に後段ス
タンド水平ロール１０３が設置され、この後段スタンド
水平ロール１０３は、前段スタンド堅ロール１０２に従
つてロール開度が調整され、板幅を一定にしているもの
として考える。

又、後段スタンド水平ロール１０３によつて、板幅制御
がなされた時も、ドツグボーンの後段スタンド水平ロー
ル１０３圧下による幅広がり補正量は板幅制御がなされ
ていない場合に等しいと考えてよい。このように、ドツ
グボーンによる幅拡がり補正量のみを以下て取り扱つて
も問題はない。後段スタンド堅ロール１０２の出側に、
板幅検出器７を設置し、板幅Ｗｖを検出する。

後段スタンド水平ロール１０３入側には、ドツグボーン
高さ検出装置８並びにドツグボーン高さ測定器９を置き
、ドツグボーン高さＨｍａｘを測定する。前段スタンド
最終水平ロール１０１の圧延荷重Ｐはその水平ロール１
０１に設けた荷重検出器１０により検出し、演算増幅器
１１に設定したミル定数Ｍて割算し、加算器１２に伝送
する。加算器１２ては、前段スタンド最終水平ロール１
０１に設けたロール開度制御装置１３から出力した実際
のロール開度Ｓを加算し、前記（３）式の前段スタンド
最終水平ロール出側板幅Ｈとして加算器１４と演算増幅
器１５に送り減算する。

加算器１４には、ドツグボーン高さ測定器９よリドツグ
ボーン高さＨｍａｘを入力して、ドツグボーン高さＨｍ
ａｘと前記一検出例から求めた前段スタンド最終水平ロ
ール出側板幅Ｈの差を求め、これを演算増幅器１５に入
力する。

ここで、演算増幅器１５で、前記前段スタンド最終水平
ロール出側板幅Ｈと割算を行い、（Ｈｍａｘ−Ｈ）／Ｈ
として、ドツグボーン高さ比Ｘとし、演算増幅器１６に
送る。演算増幅器１６に第４図で求めた線形関係の傾き
ａを設定し、ドツグボーン高さ比Ｘを乗算し加算器１７
に出力する。そこで第４図に於ける横軸切片ｂを加算し
て、前記（１）式の幅戻り率ε鼎とし、指数関数発生器
１８に出力する。指数関数発生器１８では、幅戻りの割
合すなわち（後段スタンド水平ロール出側幅ＷＨ）／（
後段スタンド堅ロール出側幅Ｗのを求める。

求められた幅戻りの割合は、演算増幅器１９に於いて、
前記板幅検出器７よりの信号Ｗｖを入力し乗算して、前
記（２）式の後段スタンド水平ロール出側板幅ＷＨを算
出する。次に、後段スタンド水平ロール出側板幅ＷＨを
加算器２０で後段スタンド水平ロール出側目標板幅ＷＨ
Ｏと減算し、前記（４）式の後段スタンド水平ロール出
側板幅偏差ΔＷＨとして、後段スタンド堅ロール開度制
御装置２１に入力し、板幅偏差ΔＷＨを零とするように
後段スタンド堅ロール１０２の開度を制御する。

なお、第５図において、Ａは演算装置、Ｂは後段スタン
ド堅ロール開度制御装置である。このようにすることに
より、後段スタンド水平ロール出側板幅を目標板幅に精
度良く一致させることができるのである。

なお、上記実施例において、圧延機における後段スタン
ドを構成する粗圧延後段スタンド堅ロール１０２と粗圧
延後段スタンド水平ロール１０３とが、第６図に示すよ
うに、複数対１０２１〜６１０３１〜。

からなる場合には、その内の複数組に上記実施例に係る
制御回路をそれぞれ適用すれば、更に上記圧延スタンド
出側に於ける板幅の精度が増すこといなる。一例として
、後段スタンドで板幅を変えない場合を第６図に示す。

ここで、堅ロール１，３１を有する複数の後段スタンド
堅ロール１０２１〜６と、ワークロール５，３５・バッ
クアップロール６，３６を有する複数の後段スタンド水
平ロール１０３１〜６との間に、板幅検出器７，３７と
、ドツグボーン高さ検出装置８，３８ドツグボーン高さ
測定器９，３９とを設ける。

この板幅検出器７，３７の出力ＷＶｌ〜Ｖｎとドツグボ
ーン高さ測定器９，３９の出力Ｈｍａｘｌ〜Ｍａｘｎと
を演算装置Ａ１〜。に入力するとともに、荷重検出器１
０の出力Ｐとロール開度制御装置１３の出力Ｓとをこの
複数の演算装置Ａ１〜。に入力する。演算装置Ａ１〜。
の出力ＷＨｌ〜Ｈｎを後段スタンド堅ロール開度制御装
置Ｂ１〜。に加え、その出力により、板幅偏差ΔＷＨを
零とするように複数の後段スタンド堅ロール１０２１〜
。の開度を制御する。これにより、圧延スタンド出側に
於ける板幅の精度が増す。また、粗後段スタンド水平ロ
ールで圧力を掛け板幅を変える場合には、純粋に第５図
の構成を多段に組合せればよい。第７図は、この発明に
係る圧延機の板幅制御装置の他の実施例を示すブロック
図である。

この実施例に係る板幅制御装置は、上記実施例の荷重検
出器１０と前段スタンド最終水平ロール開度制御装置１
３の代わりに、粗圧延前段スタンド最終水平ロール１０
１と粗圧延後段スタンド堅ロール１０２との間に板幅検
出器２２を設けたものである。

即ち、この実施例では、上記実施例のように前段スタン
ド最終水平ロール１０１の出側板幅を前段スタンド最終
水平ロール１０１のロール開度Ｓ１圧延荷重Ｐ及びミル
定数Ｍを用いて算出するのではなく、板幅検出器２２に
より前段スタンド１０『の出側板幅即ち、後段スタンド
入側板幅を実際に検出して、上記実施例（第５図）と同
様に制御するものである。

従つて、上記実施例に比べ制御回路が簡略化できる利点
がある。

なお、この実施例は、第８図に示すように、複数対の後
段スタンド堅ロール１０２１〜。

と後段スタンド水平ロール１０３１〜。とからなる後段
スタンドを備える圧延機の場合においても、その間の複
数組に前記制御回路をそれぞれ適用することにより、圧
延スタンド出側に於ける板幅の精度を増すことができる
。即ち、その制御回路は、板幅検出器２２を除き、上記
実施例（第６図）と同様に後段スタンドで板幅を変えな
い場合に構成され、後段スタンド入側板幅を板幅検出器
２２で検出し、後段スタンド複数台の堅ロール、ロール
開度を予測制御することにより、より精度の高い板幅制
御ができる。尚、粗後段スタンド水平ロールで圧力を掛
け板幅を変える場合には、板幅制御される後段スタンド
堅ロールの入側毎に板幅計を設け、純粋に第７図の構成
を多段に組合せればよい。

ここで、本特許の要となるドツグボーン高さ検出装置の
一例を示す。

第５図〜第８図に於けるドツグボーン高さ検出装置３，
３８は、小形の水平ロールを金属圧延板材４上に置き、
前記ロールが板幅み方向に、最大板幅の機械的変位をも
つて動く最大板幅検出装置で、この機械的変位をドツグ
ボーン測定器９，３９により、板材の最大厚みに比例し
た信号に変換し、演算装置に入力するのである。一方、
検出されるドツグボーン高さの精度を問題とすれば、こ
のような接触式検出装置では精度″が劣る。

そこで、非接触法によるＸ線板幅検出装置等の板幅計を
用い、板幅方向に板幅を高速に連続計測して、この信号
を演算装置に入力して最大板幅すなわちドツグボーン高
さを算出すれば、高精度な数値が得られる。又、第７図
、第８図にこれを用いれば、後段スタンド堅ロール後板
幅検出器７，３７を兼ねることもできる。この発明によ
れば、以上の様に構成することにより、被圧延材である
金属帯の板幅を精度よく目標板幅に制御することができ
、さらに材料の歩留り及び圧延作業能率を向上させるこ
とができる、圧延機の板幅制御方法とその制御装置を提
供することができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図は、この発明の実施例に係る圧延機の
板幅制御方法を説明するものてあつて、第１図はロール
に孔型を刻設した堅ロール対により板材を板幅方向に圧
減している状態を示す図、第２図は堅ロール出側に於け
るドツグボーンが形成した板材を示す図、第３図は第２
図に示す板材を水平ロールで圧下した後の板材を示す図
、第４図はドツグボーン高さ比（Ｈｍａｘ−Ｈ）／Ｈに
対する幅戻り率εＷＨの実測グラフを示す図、第５図か
ら第７図は、この発明の実施例に係る板幅制御装置を説
明するものであつて、第５図、第６図は制御回路のブロ
ック図、第７図、第８図は他の実施例に係る制御回路の
ブロック図である。 ２・・・・・・堅ロール出側板材、２″・・・・・・板
幅変形高さ（ドツグボーン）、３・・・・・・後段スタ
ンド水平ロール出側板材、４・・・・・・板材、７，３
７・・・・・・板幅検出器、８，３８・・・・・・ドツ
グボーン高さ検出装置、９，３９・・・・・・ドツグボ
ーン高さ測定器、１０・・荷重検出器、１１，１５，１
６，１９・・・・・演算増幅器、１２，１４，１７，２
０・・・・・・加算器、１３・・・・前段スタンド最終
水平ロール開度制御装置、１８・・・・・・指数関数発
生器、２１・・・・・・後段スタンド堅ロール開度制御
装置、２２・・・・・・板幅検出器、１００，１０『・
・・・・・粗圧延前段スタンド、１０１・・粗圧延前段
スタンド最終水平ロール、１０２，１０２１，１０２ｎ
・・・・・・粗圧延後段スタンド堅ロール、１０３，１
０３１，１０３ｎ・・粗圧延後段スタンド水平ロール、
Ａ，Ａｌ，ＡＯ，Ａ″，Ａ″１，Ａ″ｏ・・・・演算装
置、Ｂ，Ｂｌ，Ｂｎ・・・・・・後段スタンド堅ロール
開度制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水平ロールからなる前段スタンドと、これに続く堅
   ロールおよび水平ロールからなる後段スタンドとを備え
   る熱間圧延ミルに於て、前記後段スタンド堅ロールによ
   る板厚変形高さと、前記前段スタンド最終水平ロール出
   側板厚即ち後段スタンド入側板厚とをそれぞれ検出し、
   この板厚変形高さと後段スタンド入口側板厚とにより板
   厚変形高さ比を算出するとともに、前記堅ロール出側の
   板幅を測定して、前記板厚変形高さ比と幅戻り率との関
   係を利用し、板厚変形高さによる前記後段スタンド水平
   ロール出側板幅戻りを考慮した後段スタンド水平ロール
   出側板幅を算出し、この後段スタンド水平ロール出側板
   幅と前記水平ロール出側目標板幅との偏差を無くすよう
   に、前記後段スタンド堅ロール開度を予測制御するよう
   にしてなる圧延機の板幅制御方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の制御方法に於いて、後
   段スタンドが複数の堅ロールと水平ロールからなる場合
   に、その内の複数組の堅ロールと水平ロールとに第１項
   記載の制御方法を適用するようにしてなる圧延機の板幅
   制御方法。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の制御方法に於いて、前
   記スタンド最終水平ロール出側板厚即ち後段スタンド入
   側板厚を、前段スタンドの最終水平ロールのロール開度
   、圧延荷重及びミル定数を用いて算出するようにしてな
   る圧延機の板厚制御方法。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の制御方法に於いて、前
   段スタンド最終水平ロール出側板厚即ち後段スタンド入
   側板厚を、測定して検出するようにしてなる圧延機の板
   厚制御方法。 ５ 特許請求の範囲第３項または第４項記載の制御方法
   において、後段スタンドが複数の堅ロールと水平ロール
   からなる場合に、その内の複数組の堅ロールと水平ロー
   ルとに第３項または第４項記載の制御方法を適用するよ
   うにしてなる圧延機の板幅制御方法。 ６ 水平ロールからなる前段スタンドと、これに続く堅
   ロールおよび水平ロールからなる後段スタンドとを備え
   る熱間圧延ミルに於いて、前記後段スタンド堅ロールに
   よる板厚変形高さを検出する板厚変形高さ検出装置と、
   前記前段スタンド最終水平ロール出側板厚即ち後段スタ
   ンド入側板厚を検出する最終水平ロール出側板厚検出回
   路と、板厚変形高さ検出装置と前段スタンド最終水平ロ
   ール出側板厚検出回路の出力から板厚変形高さ比を算出
   する板厚変形高さ比演算回路と、前記後段スタンド堅ロ
   ールの出側の板幅を検出する板幅検出器と、板幅変形高
   さ比演算回路と板幅検出器の出力から後段スタンド水平
   ロール出側板幅を算出する後段スタンド水平ロール出側
   板幅演算回路と、この後段スタンド水平ロール出側板幅
   演算回路の出力と後段スタンド水平ロール出側目標板幅
   値とから後段スタンド水平ロール出側板幅偏差を算出し
   その偏差が零となるように後段スタンド堅ロールの開度
   を制御する後段スタンド堅ロール開度制御装置とを具備
   したことを特徴とする圧延機の板幅制御装置。 ７ 特許請求の範囲第６項記載の装置において、最終水
   平ロール出側板幅検出回路を、前段スタンドの最終水平
   ロールのロール開度、圧延荷重及びミル定数を用いて最
   終水平ロール出側板幅を算出するように構成したことを
   特徴とする圧延機の板幅制御装置。 ８ 特許請求の範囲第６項記載の装置において、最終水
   平ロール出側検出回路を、前段スタンド出側板幅即ち後
   段スタンド入側板幅を直接検出する板幅検出器からなる
   ようにした圧延機の板幅制御装置。