JPS6227883B2

JPS6227883B2 -

Info

Publication number: JPS6227883B2
Application number: JP54143361A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Yasuda; Shigeru Shida; Sukefumi Tsumura
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-11-07
Filing date: 1979-11-07
Publication date: 1987-06-17
Also published as: JPS5668518A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は軸方向に移動可能なロールを備えた圧
延機における形状制御方法に関する。

〔従来の技術〕

近年、圧延製品の厚み精度に対する要求は益々
厳しくなつている。これに対し、被圧延材の長手
方向の厚み精度は自動板厚制御の発達により、か
なりのところまで進歩しているが、板幅方向の厚
み精度については有効な制御手段がない状態であ
る。勿論、被圧延材の板幅方向の厚み形状（フラ
ツトネス）を制御する手段として、４段圧延機に
おける作業ロールベンデイング法が開発され、か
なりの効果を発揮しているが、従来のロールベン
デイング法では圧延材の形状を制御するいわゆる
修正能力に限界があり、特に被圧延材の板幅が大
きく変化する場合には能力不足で、十分な効果を
発揮しえないのが実情であつた。

そこで、本出願人は、第１図に示すような作業
ロール２，３と補強ロール６，７との間に中間ロ
ール４，５を配置し、この中間ロール４，５を圧
延材１の板幅に応じてロール軸方向に移動調節す
ることによつて、ロールベンダー８，９の修正範
囲を拡大せしめうる圧延機を提案した（特公昭50
―19510号）。

一方、被圧延材の形状制御方法に関しては、従
来より上記のロールベンダー力のみを制御する方
式が行われていた。しかるに、かかる従来方式で
はいわゆる中伸びとか端伸びといつた単純な形状
しか修正することができず、このため複合伸び等
複雑な形状も修正しうる形状制御法の開発が望ま
れていた。

そこで、このような要望に鑑み、本出願人は、
形状ベクトルという概念を用い、複合伸びの修正
をも可能とした形状制御方式をすでに提案してい
る（特公昭50―38395号）。この方式は、圧延され
る板の左右が対称であるとの前提に立ち、２種の
傾向の異なる修正装置を用い、複合伸びをも修正
するものである。そこで、前述の如き圧延機で
は、ロールの軸方向移動装置とロールベンデイン
グ装置の２つの修正装置を用いれば、形状ベクト
ルの考え方を用いていかなる形状も修正可能であ
つた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしこの方法は、圧延される板材が左右対称
であるとの前提に立つた制御方法である。また言
い換えれば、形状の対称部分のみの制御法であ
り、非対称成分は考慮されていなかつた。ところ
が、板の形状が左右非対称になることは、決して
少ない訳でなく、むしろほとんどの場合が程度の
差こそあれ非対称であると言つても過言ではな
い。したがつて、従来の左右対称を前提とした方
法では完全に板幅全面にわたつて良好な形状には
修正できなかつた。

本発明はかかる従来技術の欠点をなくし、板幅
方向全体にわたつてフラツトな板を圧延しうるよ
うな圧延機における形状制御方法提供することを
目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために、本発明は、少く
とも一対の軸方向移動可能なロールを有する圧延
機の入側において、被圧延材の非対称要因を検出
し、該非対称要因により発生する非対称形状を予
測し、該予測された非対称形状から非対称パラメ
ータを２つ抽出し、左右圧下位置差、左右ベンデ
イング力差、上下移動可能ロール位置差を修正す
る３つの操作端のうち、前記パラメータを０とす
るに必要な修正量が最小となる２種の操作端の組
合せを前記３つの操作端から、選出し、選出され
た操作端により予測される非対称形状を修正する
ことを特徴とするものである。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に従つてさら
に説明する。

まず、本発明の基礎となる形状ベクトルの概念
を板の片側について説明する。第２図において圧
延機スタンド出側のストリツプ幅方向に３点xe
（＝Ｏ），xq，xeをとり、これらの各点における
定常状態のストリツプ出側厚をそれぞれhc，
hq，he、それらの定常状態からの変化分を△
hc，△hq，△heとし、さらに板厚変化率をαｃ
（＝△hc／hc），αｑ（＝△hq／hq），αｅ（＝△
he／he）とする。このようにここでは形状の変
化を板厚の変化としてとらえたが、これは勿論伸
び率変化でも張力変化でもよい。そこでαｃ，α
ｑ，αｅを総称して形状変化率と呼ぶことにす
る。

そして、第３図のように板幅方向にこれらα
ｃ，αｑ，αｅをプロツトし、線分CQ，QEの傾
きCq，Ceを求める。

Cq＝αｅ−αｑ／Ｘｑ …(1) Ce＝αｑ−αｅ／Ｘｅ−Ｘｑ …(2) ここで、Ce，Cqを２成分とするベクトルＣ
（Ce，Cq）を考え、これを形状ベクトルと定義
する。

第４図において、形状ベクトルＣが第１象限に
あるときは端伸び変化を、第３象限にあるときは
中伸び変化を示し、第２および第４象限にあると
きは傾きCq，Ceの正負が逆になるため複合伸び
を示す。Ｃ＝ＯのときはCq＝Ce＝０、すなわち
第３図においてαｃ＝αｑ＝αｅとなり、ストリ
ツプ幅方向形状の均一なストリツプを得ることが
できる。したがつて形状ベクトルを０とするよう
な制御方法を考えればよい。いま、ある一つの修
正装置、例えば第１図の如き圧延機の中間ロール
移動装置の設定量をある単位量だけ変化させた
時、その時の板形状は第５図のＣδの如く変化す
るとする。また同様に他の修正装置、例えばベン
デイング装置の設定値を単位量だけ変化させた時
はＣ_Fの如くなるとする。そこで出側形状が第５
図のＣ_dの如くなつたとすると、形状を修正する
ということは、Ｃδ，Ｃ_Fに適当な係数を剰じ、
Cdを０とすればよい。したがつて、 αＣδ＋βＣ_F＋Cd＝０ …(3) なる式が成り立てばよく、α，βを求めてＣδに
相当する設定量をα，Ｃ_Fに相当する設定量をβ
だけ変化させればよい。(3)式のベクトルは２次元
であるから、α，βは２元連立方程式を解けば容
易に計算することができる。

ところで、前記従来方式（特公昭50―38395
号）では左右対称と考えて、左右形状を平均して
１つの形状ベクトルを求め、これを２種の修正装
置で制御するものであつた。しかし、これでは前
述の如く左右非対称となつた形状は完全には修正
しえない。

そこで、本出願人は上記の欠点を解消するため
に、次のような方式を開発し、特許出願を行つて
いる。（特願昭54―18302号）。この方式は形状ベ
クトルを第６図の如くストリツプの左右に拡大
し、左右２つづつ計４つのパラメータにより表示
するものである。ところが、この方法では次に述
べるような大きな欠点があつた。すなわち、パラ
メータが４つであるから、修正量を求めるために
は４元連立方程式を解かねばならず、計算時間が
２元の方程式に比べきわめて大きくなり、迅速な
応答を要求される形状制御には実質上使用できな
かつた。さらに、この従来方式は圧延機の出側で
形状を検出しフイードバツク制御を行うもので、
圧延機と検出器間の時間遅れは防ぎようがなく、
高精度の形状制御には改良が望まれていた。

本発明は以上述べて来た従来方式の欠点をこと
ごとく解消するべくなされたもので、その基本と
するところは、形状のうちの非対称成分のみを抽
出し、独立して取扱う点にあり、さらに圧延機の
入側において非対称となる要因をとらえ、精度の
高い予測制御を行わせるものである。以下、さら
に詳細な説明を行う。

そこで、第６図より非対称成分を抽出する方法
として、次のような２つのパラメータを考える。

dq＝αｑ_Ｒ−αｑ_Ｌ／２Ｘｑ …(4) de＝αｅ_Ｒ−αｅ_Ｌ／２Ｘｅ …(5) dq，deは第６図に示す破線の傾きを表わしてい
る。そこでdq，deを２成分とするベクトルＤ
（de，dq）を考え、これを非対称ベクトルと称す
る。以下の考え方は前述の形状ベクトルＣの場合
と全く同様である。

次に、非対称形状を修正する修正装置に当たる
ものとしては、圧下の左右での違い△Ｓ、左右ベ
ンデイング力の違い△Ｆ、および上下の中間ロー
ル位置の違い△δ等がある。

第７図に△Ｓのみ、第８図に△Ｆのみ、第９図
に△δのみをそれぞれ変えていつた場合の形状を
示す。第１０図は、第７図、第８図、第９図の非
対称形状変化を(4)，(5)式により非対称ベクトル表
示で示したもので、Ｄ_S，Ｄ_F，Ｄδはそれぞれ△
Ｓ，△Ｆ，△δによるベクトルであり、第５図の
Ｃδ，Ｃ_Fに相当するものである。これらは２次
元のベクトルであり、修正装置は２つあればよ
い。そこで、Ｄ_S，Ｄ_F，Ｄδのうちどれを修正装
置とするかは、例えば特許第822324号に開示され
ているように、ベクトルの絶対値が大きく、かつ
傾きの最も離れているものを選ぶ。第１０図の場
合は明らかにＤ_S，Ｄ_Fとなるが、これは基準とな
る圧延条件によつて当然変つてくるべきものであ
る。また、一般に中間ロールを圧延中に移動させ
るには大きな力が必要となるため、当初より△Ｓ
と△Ｆに限定することも勿論可能である。

次に、修正すべき非対称形状Ddの求め方につ
いて説明する。通常のフイードバツク制御であれ
ば、圧延機出側に設置された形状検出器により、
容易に求めることができるが、制御の時間遅れが
避けられないという欠点があつた。予測制御では
この欠点を解消するためには、圧延機入側で板形
状が非対称となる要因を検出し、検出された非対
称要因の値から、出側において発生するであろう
非対称形状を予測する必要がある。上記の非対称
要因として影響の大きいものには、板の中心から
のずれ△Ｃ（蛇行）、板厚の左右における差△
Ｈ、材料の左右での温度差△ｔもしくは硬度差
（変形抵抗差）等が挙げられる。これらの形状は
実験により求めることが可能で、例として第１１
図に板がずれた場合、第１２図に板厚が左右で違
う場合の形状変化を示し、さらに第１３図は、材
料平均温度Ｔが1000℃の時、材料の左右で温度が
△Ｔ℃だけ違う場合における圧延後の板厚分布を
示したものである。

そこで、これらの実験から、予想される非対称
ベクトルDpの成分dep，dqpを求める数式を作成
する。

dep＝fe（△Ｃ，△Ｈ，△ｔ，Ｐ，Ｂ） …(6) dqe＝fq（△Ｃ，△Ｈ，△ｔ，Ｐ，Ｂ） …(7) ここで、Ｐは圧延荷重、Ｂは板幅である。

上記(6)，(7)式の具体例は、例えば dep＝（α_１・Ｐ＋α_２・Ｂ）・△Ｃ＋（β_１・Ｐ＋β₂B）・△Ｈ＋（γ_１・Ｐ＋γ_２・Ｂ）・△ｔ …(6)′ deq＝（α_３・Ｐ＋α_４・Ｂ）・△Ｃ＋（β_３・Ｐ＋β₄B）・△Ｈ＋（γ_３・Ｐ＋γ_４・Ｂ）・△ｔ …(7)′ のように表わされる。

ここで、α_１〜α_４，B₁〜B₄，γ_１〜γ_４は
定数である。

以上説明した事柄から本発明の基本をまとめる
と、まず入側において非対称要因となる板のず
れ、板厚差、温度差等を検出し、(6)，(7)式より予
想される非対称形状ベクトルＤ_pを求め、あらか
じめ選出された修正装置（ここでは一例として圧
下によるＤ_sとベンダーによるＤ_Fを使用）によ
り、次式 aD_S＋bD_F＋Ｄ_p＝→_Ｏ …(8) を解いて修正量ａ，ｂを求め、検出した地点と圧
延機までの時間遅れを考慮して出力するというも
のである。これらは以下に説明する実施例によつ
てさらに明確になるであろう。

第１４図は本発明の一実施例を示す。圧延材１
が作業ロール２，３により圧延されている。圧延
機入側において、板端に接しているローラ１４，
１５の位置より演算器１６で板のずれ量△Ｃが求
められ、また板の両端部に設置された板厚計１
７，１８により演算器１９で差を求め、板厚差△
Ｈが、同様に温度計２０，２１、および演算器２
２で温度差△ｔがそれぞれ求まる。計算機２３で
は、これら△Ｃ，△Ｈ，△ｔ、および設定盤２４
からその時の板幅Ｂ、荷重Ｐ等を入力し、(6)，(7)
式より予想される非対称ベクトルＤ_Pを計算す
る。一方、他の計算機２５により、やはりその時
のＢ，Ｐ等から第７図、第８図、第９図の関係を
用い、修正装置ベクトルＤ_F，Ｄδ，Ｄ_Sを計算す
る。なお、これらの計算に使用する圧延荷重Ｐ
は、設定盤２４からの値を用いたが、勿論ロード
セルにより実際に測定された値を用いてもよい。

次に、計算機２６では、Ｄ_F，Ｄ_S，Ｄδのうち
から、絶対値が大きくかつ傾きの最も異なる２つ
の修正装置を選び、(8)式よりその２つに対する修
正量ａ，ｂを計算して出力する。この時修正装置
として選出されなかつた装置については０を出力
する。次に、検出器と圧延機間の距離ｌによる時
間遅れを考慮するために、ローラ２７に連結され
た速度計２８により板の速度Ｖを検出し、遅らす
べき時間τを演算器２９で τ＝ｌ／Ｖ …(9) により求め、遅延回路３０に送る。遅延回路３０
では計算機２６より出力された修正量をτだけ遅
らせて、圧下、ベンダー、中間ロール位置の各指
令装置３１，３２，３３へ出力する。これら指令
装置へは圧下、ベンデイング力、中間ロール位置
の左右平均値Ｓ，Ｆ，δがやはり出力されてい
る。Ｓ，Ｆ，δは形状の対称成分に対する最適値
であるから、例えば出側に設置された形状検出器
３４の検出値から、計算機３５により公知の方法
（例えば前記特許第822324号）で決定することが
できる。また、圧下に対しては、設定盤２４より
AGC出力として決定される。

そこでいま、圧下差△Ｓの修正量がａ、ベンデ
イング力差△Ｆがｂとすると、操作側、駆動側の
指令値は、Ｓ_W＝Ｓ＋ａ／２ …(10) Ｓ_D＝Ｓ＋ａ／２ …(11) Ｓ_W＝Ｆ＋ｂ／２ …(12) Ｄ_D＝Ｆ＋ｂ／２ …(13) となる。ここで添字Ｗは操作側、Ｄは駆動側を示
す。したがつて、指令装置３１，３２，３３では
(10)〜（13）式の関係を用いて操作側、駆動側の設
定値を計算し、圧下装置１２，１３，中間ロール
移動装置１０，１１、ベンデイング装置８，９へ
それぞれ出力する。

以上が本発明の典型的な一例であるが、この他
にも種々の変形が考えられる。すなわち、冷間圧
延の場合は入側の温度差はないと考えられるか
ら、入側で温度差を検出する代りに、熱間圧延時
の温度差を記憶しておき、それを変型抵抗差に変
換して用いることもできる。またこの時板厚差に
関しても同様に、熱間圧延機出側における測定値
を記憶し用いることもできよう。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、形状が
非対称となる要因を圧延機の入側でとらえ、非対
称成分に基づいて形状制御を行うので、スイード
バツク制御の如き時間遅れによる形状不良は存在
せず、きわめて高精度でかつ修正値計算が容易な
ことにより、迅速な形状制御が可能となる。

また、本発明は先に示した実施例のみに限定さ
れるものではなく、例えば非対称要因についても
板のずれ、板厚差、温度差等の他に、硬度差とか
潤滑状態の差、板の表面状態（アラサ、光沢等）
の差等についても問題となる場合があり、これら
を検出して制御する場合も本発明に含まれること
は明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される軸方向移動可能な
ロールを有する圧延機を示す図、第２図は板幅方
向の板厚変化を示す図、第３図は板幅方向の形状
変化率を示す図、第４図は第３図の形状変化を形
状ベクトル化し、形状ベクトルの概念を説明する
図、第５図は形状ベクトルを用いた形状修正方法
を説明する図、第６図は左右非対称形状の一例を
示す図、第７図は左右の圧下を違えた場合の非対
称形状を示す図、第８図は同じくベンデイング力
を左右違えた場合の図、第９図は同じく中間ロー
ル位置を上下でずらした時の図、第１０図は第７
図から第９図までの非対称形状を非対称ベクトル
で表わした図、第１１図は板が中心からずれた場
合の非対称形状を示す図、第１２図は左右で入側
の板厚が異つた場合の形状を示す図、第１３図は
左右で温度差が生じた場合の非対称形状を示す
図、第１４図は本発明の一実施例を示す説明図で
ある。１…被圧延材、２，３…作業ロール、４，５…
中間ロール、８，９…ベンダー、１０，１１…ロ
ール移動装置、１２，１３…圧下装置、１４，１
５…材料位置検出ローラ、１６…演算器、１７，
１８…板厚計、１９…演算器、２２…演算器、２
３…計算器、２４…設定盤、２５，２６…計算
器、２９…演算器、３１…圧下指令装置、３４…
形状検出器、３５…計算機。

Claims

【特許請求の範囲】

１少くとも一対の軸方向移動可能なロールを有
する圧延機の入側において、被圧延材の非対称要
因を検出し、該非対称要因により発生する非対称
形状を予測し、該予測された非対称形状から非対
称パラメータを２つ抽出し、左右圧下位置差、左
右ベンデイング力差、上下移動可能ロール位置差
を修正する３つの操作端のうち、前記パラメータ
を０とするに必要な修正量が最小となる２種の操
作端の組合せを前記３つの操作端から、選出し、
選出された操作端により予測される非対称形状を
修正することを特徴とした形状制御方法。