JPS6210724B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、孔形を有する連続式圧延機、例え
ば棒鋼・線材圧延機等において、圧延材の寸法を
制御するものに関する。

孔形を有する連続式圧延機の構成例を第１図に
示す。

第１図は、ｉスタンドで構成される連続式圧延
機であり、１は＃１スタンド圧延機、２に＃２ス
タンド圧延機、３は＃ｉ−１スタンド圧延機、４
は＃ｉスタンド圧延機、５は圧延材である。な
お、本例では、所謂VH形圧延機を想定している
ため、垂直方向の圧延機（第１図の偶数スタン
ド）と水平方向の圧延機（第１図の奇数スタン
ド）が交互に配置されている。

例えば、＃ｉ−１スタンド圧延機３は垂直方向
の圧延機で、Ｘ方向の圧延を行なう。ここで、ｂ
_i-1はｉ−１スタンド圧延機３出側での幅寸法、
ｈ_i-1は天地方向寸法を表わす。又、＃１スタン
ド圧延機４は水平方向の圧延機で、Ｙ方向の圧延
を行なう。ここで、ｂ_iはｉスタンド圧延機４出
側での幅寸法、ｈ_iは天地方向の寸法を表わす。

従来、棒鋼・線材圧延機等の連続圧延機は、ス
タンド間で張力を零とする制御として無張力制御
（AMTC）が採用されているが、圧延材の寸法を
ダイナミツクに制御しようとするものは皆無であ
つた。その理由としては、 (1) 非常に厳しい製品寸法が必要なかつた。

(2) 圧延中の荷重変動によるミルの伸びが小さ
い。（この事実は、圧延材の入側変動を出側に
伝える効果を小さくするため、製品寸法の精度
が良くなる。） などがあげられる。

従つて、従来の制御では、圧延材の温度等の変
化に対する寸法変動に対しては無制御であるた
め、寸法精度が悪くなる欠点があつた。

本発明は、上記の欠点に鑑みてなされたもので
あり、第ｉスタンド出側材料の幅寸法を検出し、
基準幅寸法との偏差が零となるように第ｉ−１ス
タンド及び第ｉスタンド間の材料張力を制御する
ものとし、寸法精度の高い圧延を行なうことを目
的としている。又、上記のように制御するととも
に、ｉ−１スタンドの寸法変更値を算出し、ｉ−
１スタンドの圧下位置及びｉ−２スタンド、ｉ−
１スタンド間の材料張力を制御し、寸法精度の高
い圧延を円滑に行なうことを目的としている。

第２図に本発明の一実施例を示す。

第２図において、３はｉ−１スタンド圧延機、
４はｉスタンド圧延機、５は圧延機、７，８は各
スタンドの圧下駆動用モータ、９，１０は各スタ
ンドに取付けられ、圧延荷重を検出するロードセ
ル、１１，１２は圧下駆動用モータ７，８に連結
された圧下位置検出用パルス発信器、１３，１４
は圧下駆動用モータ７，８に電力を供給するモー
タ駆動用サイリスタ装置、１５，１６は各スタン
ドのミル剛性制御装置、２１はｉ−１スタンド圧
延機３の圧延ロールの駆動用モータ、２２はｉス
タンド圧延機４の圧延ロールの駆動用モータ、２
３，２４は各モータ２１，２２の駆動用サイリス
タ装置、２５，２６は駆動用モータ２１，２２の
速度を検出する速度検出器、３１はｉスタンド圧
延機４出側材料の天地寸法を検出する天地寸法検
出器、３２はｉスタンド圧延機４出側材料の幅寸
法を検出する幅寸法検出器である。この幅寸法検
出器３２の検出する幅寸法ｂ_iとｉスタンド出側
の基準幅寸法ｂ_iREFとの偏差△ｂ_iは、速度制御装
置３４へ入力され、ｉスタンドの圧延速度が制御
される。又、上記天地寸法検出器３１の検出する
天地寸法ｈ_iとｉスタンド出側の基準天地寸法ｈ_iR
ＥＦとの偏差△ｈ_iは形状補正装置３５へ供給され
る。３５は形状補正装置で、ｉスタンド出側材料
の寸法変動△ｈ_i、△ｂ_i及び速度制御装置３４の
制御出力△Ｖ_iを入力し、所定のアルゴリズムに
従つて△ｂ_iを零とするｉ−１スタンド圧延機３
の天地寸法変更値△ｈ^＊ _ｉ−１及び幅寸法変更値△ｂ
^＊ _ｉ−１を導出する形状補正装置、３６はこの形状補
正装置の導出する天地寸法変更値△ｈ^＊ _ｉ−１に従つ
てｉ−１スタンドの圧下位置を修正する圧下制御
装置、３７は上記形状補正装置３５の導出する幅
寸法変更値△ｂ^＊ _ｉ−１に従つてｉ−１スタンドの駆
動用モータ２１の速度を修正する速度制御装置で
ある。

以下、本発明の一実施例における制御方式を説
明する。

先ず、本発明では、ｉスタンド圧延機４出側材
料の幅寸法を制御するのにｉスタンドの圧延速度
を制御するが、その理由について述べる。

第３図ａはｉスタンド圧延機４の圧下位置ｓ_i
を変化させた場合のｉスタンド圧延機４出側の圧
延機５天地寸法ｈ_iと幅寸法ｂ_iの変動を表わし、
第３図ｂはｉスタンド圧延機４の速度△VR／VR
を変化させた場合のｉ−１スタンドとｉスタンド
間張力σとｉスタンド圧延機４出側の圧延材５天
地寸法ｈ_iと幅寸法ｂ_iの変動を表す。第３図ｂか
ら明らかなようにｉスタンド圧延機４の速度を変
化させても天地寸法ｈ_iの変動はほとんどなく幅
寸法ｂ_iのみが変化する。このためｉスタンド圧
延機４出側の天地寸法ｈ_iを変化させるためには
第３図ａに示されるようにｉスタンド圧延機４の
圧下位置ｓ_iを制御する必要がある。

しかし、ｉスタンドの圧下位置ｓ_iを制御すれ
ば幅寸法ｂ_iも変化するため、単に圧下位置ｓ_iの
みを制御することはできない。これに対し、第３
図ｂに示されるとおり、ｉスタンドの圧延速度△
VR／VRを制御してｉスタンド出側材料の幅寸法
を制御しても、天地寸法ｈ_iにはほとんど影響し
ない。従つて、幅寸法を制御するときには、ｉス
タンドの速度を制御し、ｉ−１スタンド及びｉス
タンド間張力を制御すれば良い訳である。

即ち、ｉスタンド圧延機４出側に設置された幅
寸法検出器３２の検出する幅寸法ｂ_iとｉスタン
ド出側の基準幅寸法ｂ_iREFとの偏差△ｂ_iは速度制
御装置３４へ供給される。速度制御装置３４で
は、第３図ｂに示す関係に基づいて入力するｉス
タンド出側の幅寸法変動△ｂ_iが零となるような
速度修正信号△ｖ_iを発生し、ｉスタンド圧延機
４を駆動するモータ２２の速度を制御する。すな
わち、速度制御装置３４の発生する速度修正信号
△ｖ_iはｉスタンドの速度基準信号Ｎ_iREFとともに
サイリスタ装置２４へ入力する。サイリスタ装置
２４は入力する速度信号に従つてモータ２２を速
度制御する。そして、この速度制御は速度検出器
２６からのフイードバツク信号が、上記サイリス
タ装置２４へ入力する速度信号と一致するまで行
なわれる。

さて、速度制御装置３４によりｉスタンドの速
度が上記のように修正されるが、この修正量が大
きいとｉ−１スタンド及びｉスタンド間の張力
（または圧縮力）が過大となり、圧延材５のくび
れないし座屈の危険性がある。これを防ぐため、
ｉスタンド出側圧延材の寸法偏差△ｈ_i、△ｂ_i及
びｉスタンド速度修正量△ｖ_iをｉ−１スタンド
形状補正装置３５に入力し、ｉ−１スタンド出側
圧延材の形状を変えるため、ｉ−１スタンドの圧
下制御装置３６及び速度制御装置３７に圧下補正
及び速度補正を加える。

ｉ−１スタンド形状補正装置３５の動作につき
説明する。

ｉ−１スタンド形状補正装置３５には、ｉスタ
ンド圧延機４出側圧延材の寸法変動△ｈ_i、△ｂ_i
が入力されており、この変動が零となるようなｉ
−１スタンド出側圧延材の天地寸法変更値△ｈ
^＊ _ｉ−１、幅寸法変更値△ｂ^＊ _ｉ−１を演算する。この
演算
アルゴリズムは圧延機の特性によつて種々の形成
が考えられるが、ここでは代表的な二例について
下記するが、これに限るものではない。

演算アルゴリズムの一例として、ｉスタンド出
側天地方向寸法変動△ｈ_i及び幅方向寸法変動△
ｂ_iを零となるように、ｉ−１スタンド出側天地
方向寸法変更値△ｈ^＊ _ｉ−１、幅方向寸法変更値△ｂ
^＊ _ｉ−１を演算する。

ここで、∂ｈ_ｉ／∂ｂ_ｉ−１はｉ−１スタンド出側圧
延材幅 寸法変更のｉスタンド出側圧延材天地寸法に対す
る影響係数である。

∂ｂ_ｉ／∂ｈ_ｉ−１はｉ−１スタンド出側圧延材天地
寸法変 更のｉスタンド出側圧延材幅寸法に対する影響係
数である。

∂ｂ_ｉ／∂ｂ_ｉ−１はｉ−１スタンド出側圧延材幅寸
法変更 のｉスタンド出側圧延材幅寸法に対する影響係数
である。

演算アルゴリズムの他の例として、ｉ−１スタ
ンドミル剛性、ｉスタンドミル剛性が共に十分高
く、天地方向寸法変動△ｈ_iが大きくなくそのた
め圧下変更量△ｓ_iも大きくない時は、ｉ−１ス
タンド出側形状の補正は、幅方向寸法変動△ｂ_i
を零となるように制御させる。そのときｉ−１ス
タンド出側圧延材寸法ｈ_i-1、ｂ_i-1のどちらを変
更しても△ｂ_iは変動するが、各々の変更量の比
率α＝△ｈ^＊ _ｉ−１／△ｂ^＊ _ｉ−１を一定値となるよう
に制
御する。以下△ｈ_i-1、△ｂ_i-1の変更量を導出す
る。

△ｂ_i＝∂ｂ_ｉ／∂ｂ_ｉ−１・△ｂ_i-1＋∂ｂ_ｉ／
∂ｈ_ｉ−１・△ｈ_i-1… ……(6) ∂ｂ_ｉ／∂ｂ_ｉ−１、∂ｂ_ｉ／∂ｈ_ｉ−１は(4)、(5)
式に含む影響係数であ る。

△ｈ^＊ _ｉ−１＝α・△ｂ^＊ _ｉ−１ ………(7) (7)式を(6)式に代入し、△ｂ^＊ _ｉ−１を算出すると、
指令値故符号反転し (8)式にて変更量△ｂ^＊ _ｉ−１、(7)式にて変更量△ｈ
^＊ _ｉ−１を演算する。

このときα＝０とすれば、△ｂ^＊ _ｉ−１だけの変更
となり、α＝ｈ_ｉ−１／ｂ_ｉ−１とすればｉ−１スタン
ド出側形 状の惰円率が一定となる。

ｉ−１スタンド形状補正装置３５の動作タイミ
ングは、ｉスタンド圧下修正量△ｓ_i、ｉスタン
ド速度修正量△ｖ_iを監視しこれが制限値を超え
た時のみ作動させても良いし、△ｓ_i、△ｖ_iの値
に関係なく常に作動させても良い。次にｉ−１ス
タンド形状補正装置３５よりの出力△ｈ^＊ _ｉ−１、△
ｂ^＊ _ｉ−１は各々ｉ−１スタンド圧下制御装置３６及
びｉ−１スタンド速度制御装置３７に入力され
る。

ｉ−１スタンドの圧下制御装置３６では、△ｈ
^＊ _ｉ−１に基ずき、(9)式にて、圧下変更量を演算す
る。

ここでαｈ_i-1／αｓ_i-1はｉ−１スタンド圧下
変更量のｉ−１スタンド出側圧延材天地方向寸法
変動に対する影響係数。

又、ｉ−１スタンドの速度制御装置３７では、
△ｂ^＊ _ｉ−１に基ずき(10)式にて、速度変更量△ｖ_i′
を演
算する。

ここで∂ｂ_ｉ−１／∂Ｖ_ｉ−１はｉ−１スタンド速度
変更量のｉ −１スタンド出側圧延材の幅方向寸法変動に対す
る影響係数。

次に、圧下変更を行なうと、出側幅寸法も変化
するため、ｉ−１スタンドの圧下変更に伴なう速
度変更量△ｖ_i-1″を(11)式にて算出する。

ここで∂ｂ_ｉ−１／∂Ｓ_ｉ−１、∂ｂ_ｉ−１／∂Ｖ_ｉ
−１は(1)、(2)式に示した影響係 数のｉ−１スタンドに関するものである。

△ｖ_i-1′と△ｖ_i-1″の両方の加算したものをｉ
−１スタンド速度修正量△ｖ_i-1として、ｉ−１
スタンド速度及びｉスタンド速度を修正し、ｉ−
１スタンド前方張力を変更する。

以上のようにして、ｉ−１スタンド出側形状補
正装置３５へ出力値△ｈ^＊ _ｉ−１、△ｂ^＊ _ｉ−１となる
よう
にｉ−１スタンドの圧下及び速度が修正される。

ところで、ｉ−１スタンドの制御のため、影響
係数（∂ｈ_ｉ／∂ｈ_ｉ−１、∂ｂ_ｉ／∂ｈ_ｉ−１、∂ｂ
_ｉ／∂ｂ_ｉ−１、∂ｈ_ｉ−１／∂Ｓ_ｉ−１、∂ｂ_ｉ−１
／∂Ｖ_ｉ−１、 ∂ｂ_ｉ−１／∂Ｓ_ｉ−１）をあらかじめ決定しておく必
要がある が、圧延スケジユールが決まれば測定できるもの
であり、また多少誤差があつても、ｉスタンド出
側では寸法検出器によるフイードバツク制御をか
けているため最終寸法形状の誤差とはならない。

なお、上記実施例では、ｉスタンド圧延機４出
側に天地寸法検出器３１を設置し、ｉスタンド出
側材料の天地寸法変動△ｈ_iなどを形状補正装置
３５へ入力してｉ−１スタンドの天地寸法変更値
△ｈ^＊ _ｉ−１及び幅寸法変更値△ｂ^＊ _ｉ−１を算出する
もの
としているが、天地寸法検出器３１を省略し、形
状補正装置３５を幅寸法変動△ｂ_i及び速度制御
装置３４の制御量△ｖ_iでｈ^＊ _ｉ−１及びｂ^＊ _ｉ−１を
算出す
るものとしても良い。

又、上記実施例ではｉ−２スタンド及びｉ−１
スタンド間張力を変化させるのにｉ−１、ｉスタ
ンドの速度、ｉ−１スタンド及びｉスタンド間張
力を変化させるのにｉスタンドの速度を変更した
が、これをｉ−２スタンドの速度、ｉ−２、ｉ−
１スタンドの速度を変更してもよい。要はｉ−２
スタンド及びｉ−１スタンド間張力とｉ−１スタ
ンド及びｉスタンド間張力を制御できれば良い。

以上のように、本発明によれば、第ｉスタンド
出側材料の幅寸法を検出し、基準幅寸法との偏差
が零となるように第ｉ−１スタンド及び第ｉスタ
ンド間の材料張力を制御し、かつ第ｉスタンド出
側の幅寸法変動が零となるような第ｉ−１スタン
ドの天地寸法変更値及び幅寸法変更値を導出して
第ｉ−１スタンドの圧下位置と第ｉ−２スタンド
及び第ｉ−１スタンド間の材料張力を制御するも
のとしているので、圧延材のくびれないし座屈の
危険性もなく、円滑に、かつ寸法精度の高い圧延
を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は孔形を有する連続式圧延機の構成例を
示す構成図、第２図は本発明の一実施例の連続式
圧延機における寸法制御装置を示すブロツク図、
第３図ａ，ｂは圧延機の圧下位置、速度に対する
天地寸法、幅寸法の関係を示す特性図である。 図において、３，４は圧延機、７，８は圧下駆
動用モータ、９，１０はロードセル、１３，１
４，２３，２４はサイリスタ装置、３１は天地寸
法検出装置、３２は幅寸法検出装置、３４，３７
は速度制御装置、３５は形状補正装置、３６は圧
下制御装置である。なお、各図中、同一符号は、
同一あるいは相当部分を示すものとする。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ロールに溝状の孔形を有する垂直・水平タン
   デム式の連続式圧延機を制御するものにおいて、
   第ｉスタンド圧延機出側材料の幅寸法ｂ_iを検出
   する幅寸法検出器、この幅寸法検出器の検出値ｂ
   _iと基準幅寸法ｂ_iREFと偏差△ｂ_iを入力し、該偏
   差が零となるように第ｉ−１スタンド及び第ｉス
   タンド間張力を制御する第１の速度制御装置、こ
   の第１の速度制御装置の制御出力及び上記幅寸法
   偏差△ｂ_iを入力とし、△ｂ_iが零となるような第
   ｉ−１スタンドの天地寸法変更値ｈ^＊ _ｉ−１及び幅
   寸法変更値ｂ^＊ _ｉ−１を予め定められた所定のアル
   ゴリズムに従つて算出する形状補正装置、この形
   状補正装置の算出する天地寸法変更値ｈ_i−^*１
   に従つて第ｉ−１スタンド圧延機の圧下位置を制
   御する圧下制御装置、上記形状補正装置の算出す
   る幅寸法変更値ｂ_i〓１に基づく速度変更量と上
   記圧下制御装置から出力する圧下変更量に基づく
   速度変更量とを各々算出・加算し、第ｉ−２スタ
   ンド及び第ｉ−１スタンド間張力を制御する第２
   の速度制御装置を備えたことを特徴とする連続式
   圧延機の制御装置。