JPS62254915A - 多重圧延機のロ−ル偏芯除去制御装置 - Google Patents

多重圧延機のロ−ル偏芯除去制御装置

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JPS62254915A
JPS62254915A JP61100547A JP10054786A JPS62254915A JP S62254915 A JPS62254915 A JP S62254915A JP 61100547 A JP61100547 A JP 61100547A JP 10054786 A JP10054786 A JP 10054786A JP S62254915 A JPS62254915 A JP S62254915A
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roll
eccentricity
rolls
rotation angle
roll eccentricity
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Kunio Sekiguchi
関口 邦男
Hajime Kai
甲斐 一
Masaru Miyokawa
勝 三代川
Kenji Ueda
植田 憲治
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B21B37/58Roll-force control; Roll-gap control
    • B21B37/66Roll eccentricity compensation systems

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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】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、バックアップロールを有する多重圧、延機の
ロール偏芯除去制御装置に関するものである。
(従来の技術) 鋼板等を圧延する圧延機においてバックアップロールの
偏芯に起因するロールギャップの変動に伴う圧延材の板
厚変動および張力変動は、製品品質の向上、さらには安
定した圧延操業を行なう上で大きな障害となっている。
特に近年、応答速度の速い油圧圧下装首を備えた圧延機
が使用されるに至り、この高速応答特性を活かし、板厚
精度の優れた製品を生産するためには、バックアップロ
ールの偏芯は是非とも除去しなければならない。
第7図に一対のワークロールと一対のバックアップロー
ルとからなる四重圧延機を示す。第7図において1Aは
上ワークロール、1Bは下ワークロール、2Aは上バッ
クアップロール、2Bは下バックアップロールであり、
圧延材10は両ワークロール1A、1Bの間を通過する
過程で圧延される。一般にロール偏芯には高調波成分が
含まれるが、ここでは説明を簡単にするため、バックア
ップロール2A、2Bの1回転で1周期の基本波成分の
みを考える。
上下バックアップロール2Δ、2Bそれぞれの偏芯をΔ
S 、ΔS8とすると、合成のロール偏へ 芯ΔSEは(1)式で表わされる。
ΔS =ΔSA+ΔS8      ・・・・・・(1
)ΔSA =X  −5in  (θA+φA )  
−−−−−−(2)Δ3  =X  −5in  (θ
B+φB)  −・−・−(3)ここで XA:上バックアップロール2Aの偏芯量XB:下バッ
クアップロール2Bの偏芯量θ :上バックアップロー
ル2Aの回転角へ 〇 :下バックアップロール2Bの回転角φ :θ =
Oにおける上バックアップロール^  A す^/71ノ、’yffi φB=θB=0における下バックアップロール2Bの位
相 一般にロール偏芯の検出方法としては、上下のバックア
ップロールの偏芯の合成量ΔSEを圧延荷重信号から検
出するようにしている。
しかし、近年、板クラウンまたは板形状を制御するため
、上下ワークロールの周速度に差をつけて圧延する異周
速圧延が行なわれるようになった。
この場合、上下バックアップロールの偏芯周波数が異な
るため、上下バックアップロールの偏芯を別々に検出し
てこれを除去することが必要となる。
また、上下ワークロールの周速度が等しくても上下のバ
ックアップロールの径が異なれば同様に上下バックアッ
プロールの偏芯周波数が異なる。
上下バックアップロールの偏芯ΔS八およびΔS3を別
々に検出する従来方法として特公昭56−22281号
公報あるいは特開昭60−141321号公報に記載さ
れている方式のものがある。これらの公報に記載されて
いる従来技術はいずれもキスロールの状態、すなわち材
料を圧延していない状態で圧下しである大きさの荷重を
発生させた状態にし、この時の上下バックアップロール
の回転速度と荷重信号を用い、荷重信号をフーリエ変換
することにより上下バックアップロール偏芯を別々に検
出するものである。
このようにして検出したロール偏芯舟を上下バックアッ
プロールの回転角に対応させて再生し、ロール偏芯によ
るロールギャップの変化を打滌す方向にロールギャップ
制御装置にロールギャップ基準信号として再生信号を与
えることにより、ロール偏芯によるロールギャップの変
化を除去し板厚精度の向上を計るものである。したがっ
て、キスロールの状態で検出したロール偏芯Rと圧延中
のロール偏芯Mとが等しい場合には、ロール偏芯の除去
制御精度は良い。
(発明が解決しようとする問題点) 圧延荷重の大きさによるロール偏芯■の変化、あるいは
ロール偏芯mの経時変化があることは知られているとこ
ろであり、種々の圧延条件において前記従来方式によっ
て精度良くロール偏芯の検出が行なえるとは言い難い。
また、圧延機入側で次々に圧延材を溶接し、圧延機を止
めることなく連続的に圧延する完全連続式圧延機では、
キスロールの状態を実現づ゛るチャンスは少なく、前記
従来方式の適用は難しい。
本発明はこれら従来技術の問題点を解決し、ロール偏芯
検出精度の向上を計った、多重圧延機のロール偏芯検出
除去制御装置を提供することを目的とするものである。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段) 本発明は、上下バックアップロールの相対位相が異なる
タイミングでの圧延荷重信号をそれぞれバックアップロ
ール数回転分検出し、これをフーリエ解析することによ
り上下バックアップロールの偏芯を別々に検出し、これ
を用いてロールギャップを制御するようにしたことを特
徴とする。
(作 用) 上下バックアップロールのロール偏芯周波数が異なる場
合でも圧延中のデータを用いて上下バックアップロール
の両ロール偏芯を分離して検出することにより、ロール
偏芯の経時変化や、ミル定数Mや圧延材の塑性係数Qの
予測誤差などによるロール偏芯検出に対する外乱に対し
ても適応修正され、高精度なロール偏芯検出を行ない、
板厚精度の向上と圧延操業の安定化を達成することがで
きる。
(実施例) 以下、第11図に示す実施例につき本発明の詳細な説明
する。
第1図は本発明を四重圧延機に適用した例を示しており
、上下ワークロール1A、1B、上下バックアップロー
ル2A、2Bからなる圧延様によって圧延材10を圧延
している。上下のバックアップロール2A、2Bにはバ
ックアップロール1回転で1パルスのマークパルスを発
生するマークパルス発信器(PGM)4A、4Bおよび
1回転でnパルス(例えばn=64)のサンプリングパ
ルスを発生ずるサンプリングパルス発信器(PO2)5
A、5Bが設置されている。これら4台のパルス発信器
の出力パルスはロール偏芯検出手段8およびロール偏芯
再生手段9にそれぞれ送られる。また圧延機には圧延荷
重Pを検出する荷重検出器3が設置されており、検出さ
れた圧延荷重信号はロール偏芯検出手段8に送られる。
ロール偏芯検出手段8は後述するアルゴリズムに従って
上下のバックアップロール偏芯ff1X八。
再生手段9に送る。ロール偏芯再生手段9は上下バック
アップロール2A、2Bそれぞれの回転角に応じて上下
バックアップロールそれぞれのロー芯△S、を(1)式
に従って演算し、それをロール偏芯検出手段8に送り返
すとともに、ロールギャップ操作ω△Soとして油圧圧
下側011装置7へ出力する。油圧圧下制御装置7はロ
ールギヤツブ制御量△Soに従って油圧圧下シリンダ6
のピストン位置を制御する。これによりワークロール1
A、1B間のロールギャップをロール偏芯によって変動
する量だけ低減させ、圧延材10の板厚精度を向上させ
る。
第2図は第1図におけるロール偏芯除去制御系のブロッ
ク図である。第2図において油圧圧下制御系11は第1
図の油圧圧下制御装置7に入力されるロールギヤツブ操
作量ΔS から実際のロールギャップを得る点までの伝
達関数を表わすブロックである。また、12はロールギ
ャップ変化と圧延荷重変化との関係を表わすブロック、
13はロールギャップ変化と出厚変化との関係を表わす
ブロックであり、それぞれMはミル定数、mは圧延材の
塑性係数である。
ロール偏芯ΔSEによるロールギャップ変化に対し、ロ
ール偏芯再生手段9から操作量ΔSCが出力され、ロー
ルギャップがΔSEだけ操作されると、実際のロールギ
ャップ変化aεはε=ΔSE−ΔSE    ・・・・
・・・・・(4)となり、出厚変化mΔhおよび圧延荷
重変化迅ΔPは(5)、(6)式となる。
Δh= (M/ (M十m))・ε    ・・・・・
・(5)ΔP=−((M−m/ (M十m))  ・ε
 −16)したがって、ロール偏芯を精度良く検出し、
ΔS =ΔSEとなるように制御すれば、ロール偏芯に
よる出厚変化おにび圧延荷m変化を無くずごとができる
次にロール偏芯検出のアルゴリズムを第3図と第4図を
用いて説明する。第3図および第4図において、(a)
はマークパルス発信器4Aから出力される上バックアッ
プロール2Aのマークパルス、(b)は上バックアップ
ロール2△の偏芯△SAの波形、(C)はマークパルス
発信器4Bから出力される下バックアップロール2Bの
マークパルス、(d)は下バックアップロール2Bの偏
芯ΔS8の波形、(e)は合成のロール偏芯ΔSEの波
形である。なお、ここでは上下バックアップロール2A
、2Bの回転速度が異なる場合を示している。
第3図において、φAは上バックアップロールマークパ
ルス(a)に対する上バックアップロール偏芯ΔSAの
位相、φBは下バックアップロールマークパルス(C)
に対する下バックアップロール偏芯ΔS、の位相であり
、それぞれのマークパルス発生タイミングを時間1=0
とすれば(2)式、(3)式のφ 、φ と等しい。ま
た、B φ  は第1の下バックアップロールマークパルAI スn に対する上バックアップロール偏芯ΔSAの位相
、φ  は第1の上バックアップロールマへB1 −クパルスm1に対する下バックアップロール偏芯△S
8の位相である。同様に、φ8A2.φAB2は第3の
マークパルスm、n3に対する上下バックアップロール
偏芯ΔS 、ΔS8の位相を表わしている。(e)に示
す合成のロール偏芯ΔSEは、上下バックアップロール
2A、2Bの回転速度が異なるため、うねりのある波形
となる。
検出した圧延荷重からは、この合成のロール偏芯が得ら
れる。
いま、上バックアップロールマークパルスm1を基準に
これから第5の上バックアップロールマークパルスm5
までの4周期分の検出データDATA−A1の間のロー
ル偏芯ΔS11を考えると、ロール偏芯ΔS11は ΔS  =X   −3in  (θΔ十φヶ )11
    ^ +X−5in(θB+φABI)  ””)・で表わさ
れる。下バックアップロールマークパルスn1を基準に
これから第5の下バックアップロールマークパルスn5
までの4周期分の検出データDATA−81の間のロー
ル偏芯ΔS12はΔ512=XA−8in (θ、+φ
8A1)+X−5in(θB+φB)  ・(8)で表
わされる。同様に、第3の上バックアップロールマーク
パルスm3を基準にこれから第7の上バックアップロー
ルマークパルスm7までの4周期分の検出データDAT
A−A2の間のロール陥芯ΔS21は、 Δ3  =X  −5in  (θ^+φA)21  
  A +X  −3in(θ  +φ   )・・・(9)B
            B      八B2で表わ
され、下バックアップロールマークパルスn3を基準に
これから第7のマークパルスn7までの4周期分の検出
データDATA−82の間のロール偏芯ΔS22は Δ3   =X   −3in  (θ  +φ   
)22    八          ^    BA
2+X−5in(θ +φB)  ・(10)B で表わされる。
ここで φ  =φ7,1+α   ・・・・・・・・・(11
)八B2 φ   =φ   +β    ・・・・・・・・・(
12)BA2   BAI とし、(11)式を(9)式に、(12)式を(10)
式に代入してδ1−(Δ511−Δ521)およびδ2
=(Δ512−Δ522)を求めると(13)、(14
)式となる。
δ =Δ511−ΔS21 =X−sin(θB十φABI ) −X  −3in(θ  +φ   +α)B    
      B     ABI−2−X   −5i
n(−α/2)・cos  (θ  +φ   +α/
2)  ・・・(13)B     ABI δ =Δ512−ΔS22 ;x  −3in (θ  +φ   )A     
     A     BAI−X−sin(θA+φ
BAI+β) =2−X   −3in(−β/2) ・cos  (
θ  +φ   +β/2)  ・・・(13)A  
   BAI このδ と62をそれぞれフーリエ解析すると、δ1=
X −8in(ωを十θ、 )  ・・−−−−(15
)δ =X  −5in (ωt+θ2)  ・・−−
−−(16)が得られる。したがって(13)式と(1
5)式から X  =X1 / (2・sln  ((2/ 2) 
) −(17)φ −θ1−α/2+π/2   ・・
・・・・・・・(18)が得られ、また(14)式とく
16)式からXA = X2 / (2・sin  (
−β/ 2 ) )−(19)φ。=θ2−β/2+π
/2   ・・・・・・・・・(20)が得られる。
ここでα、βはマークパルスm1.n1間の位相とm3
.n3間の位相との差であり、αは上バッタアップロー
ル2Aに対する下バックアップロール2Bの位相の変化
量を、βは下バックアップロール2Bに対する上バック
アップロール2Aの位相の変化量を表わす。このα、β
は上下バックアップロール2A、2Bのマークパルスと
回転速度を検出することにより演算することができ、既
知の値である。
以上は第2図においてロール偏芯再生手段9のロール偏
芯再生出力ΔS をΔ5o=Oとする制御、寸なりロー
ル偏芯除去制御が行なわれていない圧延状態での議論で
ある。
次にロール偏芯除去制御が行なわれている状態でのX、
X8およびφ4.φ8の検出アルゴリズムを第4図を用
いて説明する。
第4図は上バックアップロールマークパルスm4発生の
タイミングからロール偏芯除去制御が「入」となり、そ
れ以後、見掛は上のロール偏芯mが実線のように減少し
た状態を示している。すなわち、マークパルスm4発生
以後の(lでハツチングした部分の大きさが第2図にお
ける信号△SEであり、実線が信号εである。このよう
にロール偏芯除去制御が行なわれている状態では、検出
したい真のロール偏芯をロールギャップ操作量ΔS、と
制御偏差εとの和の形で(21)式から求めて検出デー
タとする。
Δ5E==ΔSE+ε =ΔSE−ΔP・(M十m) /(M−m)       ・・・・・・(21)すな
わち、第4図において上バックアップロールマークパル
スm4発生前はロールギヤツブ操作団Δ5E=Oである
から圧延荷重変化m△Pから検出した値がΔSEとして
用いられ、マークパルスm4発生以後はロールギヤツブ
操作徂ΔsE゛と圧延荷重変化量ΔPから検出した制御
偏差εとの和を検出データDATA−Al、DATA−
81゜DATA−A2およびDATA−82として用い
る。このようにして得られた検出データから上下バック
アップロール2A、2Bの偏芯量と位相を求める方法は
第3図の場合と同じである。
以上説明した検出、再生および制御を連続して行なうこ
とにより、制御偏差εが零になるようにロール偏芯ωX
、X8および位相φ、、φ8が修正されることになり、
ロール偏芯の検出と除去制御精度が向上し、したがって
板厚精度の向上と圧延操業の安定性の向上を達成するこ
とができる。
次に第1図の実施例におけるロール偏芯検出手段8とロ
ール偏芯再生手段9の詳細を第5図と第6図のフローチ
ャートを用いて説明する。
第5図のステップ81でロール偏芯検出データの作成が
行なわれる。なおここで、バックアップロールを図では
BIJRと表示している。入力信号は上下バックアップ
ロールのマークパルスとサンプリングパルス、圧延荷重
Pおよびロール偏芯再生手段9からのロール偏芯再生信
号ΔS、であり、上バックアップロールサンプリングパ
ルス発生のタイミングにおけるロール偏芯間ΔsEiと
下バックアップロールサンプリングパルス発生のタイミ
ングにおけるロール偏芯間ΔS[jが(21)式をサン
プル値系の形で表わした(22)、(23)式でそれぞ
れ演算され、記憶される。
Δ5Ei=Δ5Ei−ΔPH−(M+m)/(M−m>
        ・・・・・・・・・(22)Δ5Ej
=ΔS[j−ΔP・−(M+m)/(M−m)    
    ・・・・・・・・・(23)ΔP、=P、 −
Pl     ・・・・・・・・・(24)ΔP・=P
・−Pl     ・・・・・・・・・(25)J ここでiは上バックアップロールマークパルス発生から
の上バックアップロールナンプリングパルスのカウント
値、jは下バックアップロールマー、クパルス発生から
の下バックアップロールサンプリングパルスのカウント
値、P、′は圧延荷重ロックオン値である。
第5図のステップ82では、上バックアップロールマー
クパルスと下バックアップロールマークパルス間の位相
が検出データDATA−A1の測定開始時の位相より位
相角α。以上ずれたか否かをチェックする。第5図では
一般的な場合としてデータDATA−A1とDATA−
Blがすでに測定されている状態を説明している。ここ
で角度α0以上ずれていない場合は上バックアップロー
ルマークパル2発生のタイミングの度ごとにこのチェッ
クを繰り返す。α0以上ずれた場合、ステップ83に進
み、このタイミ′ングから上バックアップロール4回転
分のロール偏芯間ΔS[iを検出データDATA−A2
として記憶し、下バックアップロールマークパルス発生
のタイミングから下バックアップロール4回転分のロー
ル偏芯量ΔSEjを検出データDATA−82として記
憶すス 次のステップ84では前記(13)式、(14)式の演
算を行なってδ 、δ ・を求め、これを71i   
2J −すエ解析し、(17)〜(2o)式によりXA。
×8.φ、、φBを決定し、これらをロール偏芯再生手
向9に出力する。
ステップ85では次の検出に備え、データDATA−A
2として使用したデータをデータ”DATA−A1に、
またデータDATA−82として使用したデータをデー
タDATA−81に移し、再度ステップ82に戻り、ス
テップ82以下を繰り返す。
第6図はロール偏芯再生手段9で行なわれる処理のフロ
ーチャートを示すものである。入力信号は上下バックア
ップロールのマークパルスとサンプリングパルスおよび
ロール偏芯検出手段8からのロール偏芯aXへ、XBと
位相φA、φBである。まず、ステップ91では上下バ
ックアップロールそれぞれのサンプリングパルス発生の
タイミングにおいて(26)〜(31)式に従ってロー
ル偏芯量B■生される− Δ5Ai=XA−sin (θAi+φA)・・・・・
・(26)ΔS BH= X B −5in  (θ8
1+φB)・・・・・・(27)Δ5Aj=X八 ・S
in (OAj+φA)   −・−・−(29)Δ5
Bj=XB −5in (θBj+φB)・・・・・・
(30)ロール偏芯検出手段に出力され、(22)、れ
か、例えば第6図ではΔSEiが次のステップ92に送
られる。
ステップ92では、(32)式に示すようにΔSEiに
位相補正係数G(Z)を乗じ、ロールギャップ操作量Δ
Soiとして油圧圧下制御装置7に出力する。
ΔS ・=G(z) ・ΔSEi  ・・・・・・・・
・(32)I ここでG(z)は油圧圧下制御系11などの応答遅れを
補償し、実際のロール偏芯とロールギヤツブ操作量どの
位相を一致させる係数であるが、これは本発明の要部か
ら外れるので概説にとどめる。
以上本発明の詳細を基本波を対象に説明したが、他の高
調波に対しても同様の考え方により検出、再生および制
御を実施することができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、上下バックアップロールのロール偏芯
周波数が異なる場合でも、圧延中のデータを用いて上下
バックアップロールの各ロール偏芯を分離して検出する
ことができ、しかもロール偏芯の経時変化や、ミル定数
M、圧延材の塑性係数Qの予測誤差などによるロール偏
芯検出に対する外乱に対しても適応修正され、高精度な
ロール偏芯検出を実現することができ、それにより板厚
精度の向上と圧延操業の安定化を達成することができる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
第1図におけるロール偏芯除去制御系のブロック図、第
3図、第4図はロール偏芯検出の説明図、第5図は本発
明に従うロール偏芯検出のフローチャート、第6図は同
様にロール偏芯再生のフローチャート、第7図は公知の
四重圧延機の配置構成図である。 IA、1B・・・ワークロール、2A、2B・・・バッ
クアップロール、3・・・荷重検出器、4A、4B・・
・マークパルス発信器、5A、5B・・・サンプリング
パルス発信器、6・・・油圧圧下シリンダ、7・・・油
圧圧下制御装置、8・・・ロール偏芯検出手段、9・・
・ロール偏芯再生手段、10・・・圧延材。 出願人代理人  佐  藤  −雄 第3図 第4図 第5図 第6図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 上下一対のワークロールに対してそれぞれバックアップ
    ロールを配設してなる多重圧延機において、 上バックアップロールの回転角を検出する第1の回転角
    検出手段と、 下バックアップロールの回転角を検出する第2の回転角
    検出手段と、 圧延荷重を検出する荷重検出器と、 異なるタイミングにおいて前記第1の回転角検出手段に
    よって検出された上バックアップロールの回転角に対す
    る前記第2の回転角検出手段によって検出された下バッ
    クアップロールの回転角の差φ_A_B_1およびφ_
    A_B_2における、前記荷重検出器によって検出され
    る圧延荷重の変化量から算出されたロールギャップ変化
    量と前記圧延機のロール偏芯を除去するためのロールギ
    ャップ操作量との和として求められる合成ロールギャッ
    プ変化量ΔS_1_1およびΔS_2_1を演算してそ
    れを記憶する第1の演算手段と、 この第1の演算手段に記憶された両合成ロールギャップ
    変化量ΔS_1_1、ΔS_2_1の差をフーリエ解析
    することにより前記下バックアップロールのロール偏芯
    の大きさX_Bおよび位相φ_Bを算出する第2の演算
    手段と、 異なるタイミングにおいて前記第2の回転角検出手段に
    よって検出された下バックアップロールの回転角に対す
    る前記第1の回転角検出手段によつて検出された上バッ
    クアップロールの回転角の差φ_B_A_1およびφ_
    B_A_2における、前記荷重検出器によって検出され
    る圧延荷重の変化量から算出されたロールギャップ変化
    量と前記圧延機のロール偏芯を除去するためのロールギ
    ャップ操作量との和として求められる合成ロールギャッ
    プ変化量ΔS_1_2およびΔS_2_2を演算してそ
    れを記憶する第3の演算手段と、 この第3の演算手段に記憶された両合成ロールギャップ
    変化量ΔS_1_2、ΔS_2_2の差をフーリエ解析
    することにより前記上バックアップロールのロール偏芯
    の大きさX_Aおよび位相φ_Aを算出する第4の演算
    手段と、 前記第2の演算手段および第4の演算手段によって算出
    された上下バックアップロールのロール偏芯の大きさX
    _A、X_Bおよび位相φ_A、φ_Bを用いて合成の
    ロール偏芯量を演算する第5の演算手段と、 この第5の演算手段によって得られた合成のロール偏芯
    量を除去するように前記圧延機のロールギャップを調節
    する調節手段と を具備したことを特徴とする多重圧延機のロール偏芯除
    去制御装置。
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