JPS6199508A - 圧延機における圧延材の形状制御方法 - Google Patents

圧延機における圧延材の形状制御方法

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JPS6199508A
JPS6199508A JP59222434A JP22243484A JPS6199508A JP S6199508 A JPS6199508 A JP S6199508A JP 59222434 A JP59222434 A JP 59222434A JP 22243484 A JP22243484 A JP 22243484A JP S6199508 A JPS6199508 A JP S6199508A
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    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、鋼板等の圧延材の形状01m方法に。
特にロールベンディング装置とロール冷却装置との協調
制御を行う方法に関する。
〔発明の背景〕
鋼板等の帯状の材料を圧延する設備において、圧延され
た製品の形状は製品の品質、歩留りを決定する点で重要
な要素である。帯状圧延材の形状とは、板の平坦さを示
すもので、第2図に示すように(a)片伸び、(b)端
伸びあるいは(c)中伸び等は悪い形状の典型であり、
圧延時の板幅方向の不均一な伸びに起因して生じるもの
である。
これは第3図に示すように波打ちのピッチをQ。
波の高さをδとすると急峻度αとして次式により定量化
される。
δ αニーxlOO(%)     ・・・・・・ (1)
また、これは伸び率E、としても記述され・・・・・・
 (2) 旦 となる、また、αとε、の関係は、 となる。
このように圧延材の不均一な伸びは上下の圧延ロール間
隙が板間方向で一様にならないためである。その原因と
しては、圧延材の板厚分布の不均一、圧延ロールのたわ
み、熱膨張等があげられる。
このような形状悪化に対する制御法としては、圧下装置
のレベリングあるいは作業ロールを板幅方向に曲げる作
業ロールベンディング法がある。ま(た、6段圧延機で
は、上記以外に、中間ロールベンディング装置および中
間ロールを板幅方向に移動させる中間ロールシフト装置
を使用する方法等がある。
実際の圧延では、先に第2図に示したような単純な形状
ばかりでなく、これらの単純形状が組合わされて形成さ
れる複合形状(いわゆる、複合伸び)が発生する。
この複合形状は、6段圧延機において、応答性にすぐれ
る作業ロールベンディング装置と中間ロールベンディン
グ装置との組合わせにより修正が可能である。しかしな
がら、ベンディング装置にはベンディングのための駆動
力に限界があり、圧延材の板厚分布が大きかったり、圧
延ロールの熱膨張が大きい場合には、形状を十分修正で
きない場合がある。
これを補う技術としてロールの冷却装置を用いてロール
のヒートクラウンを制御する手段がある。
すなわち、ロールの冷却装置はロールの板幅方向に所定
間隔を置いて放水ノズルを設置しておき。
その放水ノズルから放水される冷却水の流量を調節する
ことによりロールの半径方向の熱膨張を板幅方向にわず
かずつ変化させ、この冷却作用によってロール間隙を板
幅方向に沿って変化させるものである。しかし、ロール
の熱膨張は数十秒〜数分の時定数が存在するため、有効
に活用されていないのが現状である。
なお、この種の装置として関連するものには。
例えば、特公昭55−25933号公報、特公昭55−
32443号公報に記載がある。
〔発明の目的〕
本発明は、応答性は良いがペンディング力に限界がある
ロールベンディング装置と、応答性は劣るもののロール
クラウンを局部的に修正するに有効なロール冷却装置と
を組合わせて、高精度かつ応答性に優れた協調制御を可
能とする形状制御方法を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するために、本発明による圧延材の形状
制御方法は、ロールベンディング装置とロール冷却装置
を併用することを前提とし、ロールベンディング力の検
出値から高調波成分を除去するためにローパスフィルタ
を用いて取出した値から上記ロールベンディング力を加
えた場合に生じる圧延材の板幅方向の形状変化を推定し
、その結果求めた板厚分布に基づいてロール冷却装置の
冷却水量を調節するようにしたものである。
すなわち1本発明の特徴は、圧延ロールの出側に配置さ
れた形状検出器の検出8力に基づいてロールベンディン
グ装置により圧延右の形状を制御するとともに、前記形
状検出出力に基づいてロールベンディング力に基づいて
圧延材の板幅方向にn個配置されたロール冷却装置の冷
却水量を114節して圧延材の形状を制御する方法であ
って、前記ロールベンディング力検出値を低域通過形フ
ィルタを介して取出し、このフィルタ出力とロールベン
ディング力が圧延材の板幅方向における形状に与える影
響係数との関係により形状パラメータを求め、この形状
パラメータとロールベンディング力による圧延材の板幅
方向のロールのたわみによる板厚分布の近似係数との関
係により当該近似係数を求め、この近似係数により板幅
方向の板厚偏差を求め、この板厚偏差に基づいて前記ロ
ール冷却装置の冷却水流量を求めて冷却水流量を調節す
ることを特徴とする。
〔発明の実施例〕
次に、本発明による形状制御方法の実施例を図面に基づ
いて詳述する。
まず、本発明の形状制御方法の制御原理について説明す
る。最初に、ロールのサーマルクラウンを制御すること
により圧延材の形状を制御しつる可能性について考察す
る。
ロールベンディング装置を操作してロールベンディング
力を加え、急峻度αにして2%の「中伸び」を鋼板に発
生せしめたとすると、その値は伸び率差ΔC1にして約
10゛1となる。そして、圧延により板の横流れがない
(つまり、板がつぶされた分はすべて長手方向に表われ
る。)と仮定し、出側板厚を1(m)として上記伸び率
差Δε1をt       板厚偏差Ahに換算すると
約10−”(m)となる。
この換算式を次に示す。
Ah=−h・ε、      ・・・・・・ (4)た
だし、♀Ah:板厚最大の所と伸び率差1この板厚偏差
Δhからロール間隙調整量ASを求めると、 式から調整量ASは10−”(m)となり、これが上記
ベンディングによるロールのたわみ量となる。
次に、ロール半径方向の温度分布は一様であると仮定す
ると、ロール板幅方向温度差ΔTとロール半径の偏差(
ロールクラウン)ARとの関係は次式となる。
、dR=β・R・AT      ・・・  (6)R
:ロール半径 ここで、線膨張係数βを10−’ (1/”C)及びR
=250 (m)とし、先に求めたロールのたわみ量を
(6)式のロールクラウンΔRに代入して、温度差ΔT
を求めると約4(℃)となる、つまり、ロールの板幅方
向に4(℃)の温度差を与えれば。
急峻度αにして2(%)の形状を発生させることが可能
であることになる。
次に、ロールベンディング力が鋼板の形状に及ぼす影響
と等価にロール冷却装置により形状に影響を与えるため
の出力の算出方法について考察する。
特公昭55−32443号公報に示すように、ロールベ
ンディング力F、と、形状を表現する板厚偏差Δhのべ
き級数の係数から線形変換することにより求まる形状パ
ラメータQmt cqt C& との関係は、荷重、板
幅、板厚等の圧延条件が決まれば次の(7)式のように
線形関係にあることがわかっている。
ここで、F、は作業ロールベンディング力を表し、t、
□、t9□f tm□は影響係数である。また。
Cm10410++ は形状のパラメータで次式により
定義され、第4図のような意味をもつ。
Δh (X、)−Δh (x、) C1= X、−X。
X。
Δh (X、)−Δh・(0) C11= X。
X:板幅方向の座標 また、特公昭55−25933号公報より、板幅方向に
分割されたロール冷却装置のj番目の分割ゾーンの流量
をΔq、たけ調整したときi番目の分割ゾーンのロール
温度上昇をΔT、4とすると次式のように表現される。
AT、J=a、J” A qt      −−(9)
ここで、a、Jは影響係数で実験的に求めることができ
る。
従って、各ゾーンの流量を調整したときのi番目の分割
ゾーンの温度上昇JT、は(10)式となる。
このような温度分布をしているときのロールのサーマル
クラウンΔRは、(6)式より算出される。
さて、ペンディング力F、による板幅方向のロールのた
わみによる板厚76分布は、解析的、実験的に(11)
式のような6次のべき係数にて近似できることが確かめ
られている。
lh=λ xi+λ4x’+λ、x”  −(11)た
だし、ah:板幅中央からの板厚偏差X :板幅の中央
を0とした板幅方向 座標 λ :近似係数 いま、ペンディング力F、が測定されると、((7)式
より、形状パラメータQ*I c(l c、が計算され
る。またX ml r X q r X mは固定値で
あることから次式が成立する。
が算出される。この近似係数λl (i=2.4゜6)
と、ロール冷却装置のノズル位置x、から、(11)式
を用いることにより各ノズル位置の板厚Ah+ が求ま
る。
以上のことから、ベンディングF、により制御された板
厚偏差ahをロール冷却水流量4qで制御しようとする
と、(5)式、(6)式、(9)式、(10)式から次
式が成立しこの方程式を解今までの解析は定常状態での
解析であるが、実際は冷却水A琥Δqとロール温度分布
の関係は、数十秒の時定数を有している。
ところで、形状不良の発生要因のうち、入側板厚°分布
、また第5図に示すようなロールのサーマルクラウンの
発生等は、ある時定数をもって生じる。また、先に述べ
たように複合形状修正にはペンディング力F、に大きな
負荷がかかり、ときにはペンディング力に限界(上下限
値に達すること)が生じることがある。
これらのことを考慮し、ロールベンディング力F、の変
化のゆっくりした動きに対して、そのペンディング力に
対応する板厚分布ahを(11)式により算出しその板
厚分布をロール冷却装置により等価的に制御することに
よりロールベンディング力の負荷を低減することが可能
になる。
また、ロール冷却水が鋼板の板幅方向板厚分布に与える
影響は重ね合わせの理が成り立つことから上記により算
出された冷却水量Δqに、ロールベンディング力F、で
は、制御しきれない高次の形状不明の修正流量を加えて
制御量としても良い。
以下本発明の一実施例を6段圧延機を用いて。
第1図により説明する。
圧延機1により圧延された鋼板17は、形状検出器4に
より板幅方向にn点の急峻度αの分布が測定され、デフ
レクタロール18を介してテンションリール19により
巻き取られる。2は中間ロール、3は作業ロールである
形状検出器4の出力は、フィードバック形状制御装置5
に入力される。フィードバック形状制御装置5は、鋼板
の形状が目標形状に成るように作業ロールベンディング
操作補正量及び中間ロールベンディング操作補正量をそ
れぞれ作業ロールベンディング装置7、中間ロールベン
ディング装置6に出力する。フィードバック形状制御シ
ステムについては種々報告されているのでここでは説明
を省略する。
作業ロールベンディング力F、は、ロードセル等のベン
ディング圧力検出器9により検出され、低域通過形フィ
ルタ10に入力される。フィルタ10からの出力F=’
  は、(7)式を計算する形状モデル演算器11に入
力される。形状モデル演算器11は°フィルタ出力F、
′ に対応する形状パラメータCan Car Cm 
を算出して演算器12に出力する。演算器12では(1
2)式の連立方程式を解き、6次のべき級数の近似係数
λ、(i=2.4.6)を出力する。このべき級数近似
係数λ、から、板幅方向にn個配置されたロール冷却装
置のノズル16の位置のロールベンディングカF、′ 
に対応する板厚偏差Δh、を演算器13により(11)
式を用いて計算する。演算器14は。
この板厚偏差13h、を実現するロール冷却水量aqi
 を(13)式を用いて計算する。
ロールのサーマルクラウン71Rは、圧延により発生す
る摩擦熱、塑性加工熱等の入熱や、ロール冷却装置等に
よるロールからの熱放出により変化する。そして、ロー
ル冷却水量の変化Δqによる板厚の変化Δhの関係は、
次式のような一次遅れp    □+6、い、@9.。
□、J−c−エ、9、ゎヵ10、いる。
k −e″1 ここで、L、Tはそれぞれむだ時間及び−次遅れ系の時
定数を表わし、冷却水量変化IJqを単位ステラ値だけ
変化させたときの板厚の変化ahの変化をw4察するこ
とにより決定することができる。
したがって、先に計算したロール冷却水量の変化/3q
Iに、PID (比例、積分、微分)調節計15により
補正を行うことにより冷却装置の応答性、精度の改善を
図ることが可能である。
以上の装置により作業ロールベンディング制御の内サー
マルクラウン補正、母材クラウン補正等の時定数の大き
なベンディング制御量をロール冷却装置にて補正するこ
とができる。
圧延荷重により作業ロール3は、通常数10(μ)撓む
、これを補正するためにベンディング装置が設置されて
いるが、ベンディング操作の範囲も通常数10μの撓み
補正能力しかもたず、ベンディング操作のみでは、圧延
材の硬度ムラや母材クラウンの変動等を補正できない場
合が発生する。しかしなから、次に制御原理のところで
説明したように時定数は遅いもののロール冷却装置によ
りロール軸方向温度分布を数(”C)変化させることに
より、ロールに数10μのクラウンを発生させることが
できる。以上のことから本装置により、オフセット的な
ロール撓みや、時定数の大きなロールのサーマルクラウ
ン等を補正することによりペンディング力の負担を軽く
できることがわかる。
以上は、作業ロールベンディングに着目して説明してき
たが、6段圧延機における中間ロールについても同様に
ロール冷却水量を算出することができる1作業ロールの
ロール冷却制御と、中間ロールのロール冷却制御を同時
に行う場合、冷却ノズル16をそれぞれにもつ必要はな
く、それぞれ算出された水量の和を1つのノズルにて放
出すればよい、これは先に述べたように水量とロールク
ラウンの関係に重ね合わせの理が成り立つことから説明
することができる。
以上、ロールの冷却装置の水量制御について記述したが
、水温制御、ロールヒータでも適用されることは容易に
考えられる。
〔発明の効果〕
以上に述べたように、本発明によれば、ロール冷却装置
によりロールベンディング装置の負荷が低減され、かつ
局部的修正が可能となるため結果的にロールベンディン
グ装置の形状修正範囲を広げることができ、ロールベン
ディング力主体の形状制御が構成でき、高精度で応答性
のよい圧延材の形状制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は6段圧延機の概要と本発明による形状制御ブロ
ック図を示す図、第2図は形状悪化の説明図、第3図は
急峻度の定義を説明する図、第4図は形状パラメータを
説明する図、第5図はサーマルクラウンの付いたロール
と圧延材を示す図である。 6.7・・・ロールベンディング装置、8,9・・・ベ
ンディング圧力検出器、10・・・低域通過形フィルタ
。 11〜14・・・演算器、15・・・PID補償器、1
6・・・ロール冷却ノズル。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、圧延ロールの出側に配置された形状検出器の検出出
    力に基づいてロールベンディング装置により圧延材の形
    状を制御するとともに、前記形状検出出力に基づくロー
    ルベンディング力に基づいて圧延材の板幅方向にn個配
    置されたロール冷却装置の冷却水量を調節して圧延材の
    形状を制御する方法であつて、前記ロールベンディング
    検出値を低域通過形フィルタを介して取出し、このフィ
    ルタ出力とロールベンディング力が圧延材の板幅方向に
    おける形状に与える影響係数との関係により形状パラメ
    ータを求め、この形状パラメータとロールベンディング
    力による圧延材の板幅方向のロールのたわみによる板厚
    分布の近似係数との関係により当該近似係数を求め、こ
    の近似係数により板幅方向の板厚偏差を求め、この板厚
    偏差に基づいて前記ロール冷却装置の冷却水流量を求め
    て冷却水流量を調節することを特徴とする圧延機におけ
    る圧延材の形状制御方法。 2、特許請求の範囲第1項記載の制御方法において、前
    記冷却水流量はPID補正することを特徴とする圧延機
    における圧延材の形状制御方法。
JP59222434A 1984-10-23 1984-10-23 圧延機における圧延材の形状制御方法 Expired - Lifetime JPH0638962B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2640894A1 (ja) * 1988-12-28 1990-06-29 Furukawa Aluminium
EP1110635A1 (en) * 1999-12-23 2001-06-27 Abb Ab Method and device for controlling flatness
JP2021010914A (ja) * 2019-07-03 2021-02-04 東芝三菱電機産業システム株式会社 圧延形状制御装置

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