JPS6347522B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は厚板圧延の制御に係り、厚板圧延時に
発生する圧延キヤンバーを正確、かつ、迅速に修
正制御し得る方法に関する。

厚板圧延においては、被圧延材の厚さ或いは温
度がその左右で不均衡な場合、また圧延機自体に
左右剛性差があつたり、圧延ロールが偏つて摩耗
し或いはそのヒートクラウンに偏差がある場合な
どに、種々の原因により圧延鋼板製品がその幅方
向に湾曲する現象、即ち圧延キヤンバーが発生す
る。

そして、この圧延キヤンバーが生じた圧延材か
らは、予定した長さで圧延幅一杯の所望どおりの
矩形板材を採取できなくなり、また長手方向に切
断するときにも直角切断（第１図の×参照）の回
数が徒らに増えて生産能率を低下させ、歩留まり
の低下も招く等々の嫌いがある。

事実、通常の圧延で板長30〜40ｍの圧延材を製
造する場合には、キヤンバーの発生はほぼ20％に
も達し、このうち100mm以下のキヤンバー量であ
るのが大半であるが、時には板長40ｍに対して
300mmにも達するキヤンバーを示すものも少なく
ない。

従来、このような圧延キヤンバーに対する対策
としては、オペレータが圧延状況を監視して修正
する方法や、仕上ミルに引き続くホツトレベラー
のオペレータからの情報を利用して次の被圧延材
のキヤンバー量を予測し、これに基づいて厚板圧
延機のオペレータ側及びドライブ側の各圧下スク
リユー位置を調整する方法などがとられていた。

しかし、このような調整作業は煩雑であるばか
りでなく、圧延ピツチに比べてかなりの時間を要
し、しかも、通常行われている左右ロール間隙の
目安によるにしても、微小な調整はオペレータの
経験と勘に委ねられているのが現状である。

また、測定されたキヤンバー量に応じた板厚修
正量を圧下制御機構（例えば、油圧式AGC）に
与えて板にウエツジを付与するべくキヤンバー修
正制御を行う場合には、少なくとも、ウエツジを
付与することによつて発生する板の蛇行に起因す
るウエツジ量の変化を予測又は測定する必要があ
るが、現実にはミル直近にこのような目的に合つ
たセンサーの取付けが困難であるため、十分な制
御を行うことができない。

本発明は、このような問題を解決し、正確で、
しかも迅速にキヤンバーの修正制御を行うことが
できる方法を提案するものであつて、更に詳しく
は、ミル遠方に設置されている既存の形状測定装
置を利用して圧延材噛込み位置を推定し、この情
報と圧延機の左右の圧延荷重差信号とを利用し
て、圧延材が前記形状測定装置を外れた蛇行状況
においても、正確にオフセンター量を推定でき、
したがつて精度よく圧下位置修正によるキヤンバ
ー制御を可能とする方法を提供することを目的と
するものである。

即ち、本発明のキヤンバー制御方法の特徴とす
るところは、厚板圧延機の前又は後に設けた形状
測定装置により、前パスの噛放後の板形状を測定
すると共に次パス圧延中の通板状態を測定し、こ
れらの板形状測定値及び通板状態測定値から圧延
機位置における蛇行量（オフセンター量）を求
め、該蛇行量と圧延機の左右における実測圧延荷
重差及び実測圧下位置差とから、外乱（蛇行以外
の要因）による圧延荷重差と板のウエツジ量との
関係を示す比例定数Ｋを求め、一方、(1)前記形状
測定装置による前記蛇行量の測定が可能な期間に
おいては、該蛇行量から求めた蛇行によるウエツ
ジ量と目標ウエツジ量との差に応じて圧下位置を
修正し、また、(2)圧延後半において前記形状測定
装置による前記蛇行量の測定が不可能となつた時
点以降においては、前記比例定数Ｋと実測圧延荷
重差及び実測圧下位置差とから外乱を除いた圧延
荷重差を推定し、該推定値から圧延機位置におけ
る蛇行量を推定し、該推定蛇行量から求めた蛇行
によるウエツジ量と目標ウエツジ量との差に応じ
て圧下位置を修正すること、にある。

以下、本発明を図示の実施例を用いて詳細に説
明する。

第２図はワークロール１，１′を有する可逆式
圧延機にて圧延材Ｔを圧延している過程で板形
状、蛇行量、圧延荷重差及び圧下位置を測定し、
これに基づいて圧下位置を調整する装置を概略的
に示し、第３図は各測定値から演算処理して蛇行
量を測定乃至は推定し、蛇行によるウエツジ量を
求めて圧下修正量を演算するためのブロツク図で
ある。

なお、各図中、２，２′は圧延荷重測定用ロー
ドセル、３，３′は圧下整装置であつて左右独立
に調整可能である。４，４′，４″は板形状測定装
置で、圧延機から異なる距離を隔てて複数個設置
されている。５及び６は演算装置で、各々板形状
及び蛇行量並び圧延荷重差を求めるためのもので
あり、７は圧下位置調整の制御装置、７ａは圧下
位置差の演算装置である。

第２図に示した各測定装置により測定した値を
利用して、まず、第３図のブロツクＡにて、外乱
（蛇行以外の要因）による圧延荷重差と板のウエ
ツジ量との関係を表わす比例定数Ｋを求める一
方、測定された蛇行量から蛇行によるウエツジ量
を求め、このウエツジ量と目標ウエツジ量とから
修正すべきウエツジ量を求めて圧下修正量を算出
するのである。

まず、前記比例定数Ｋは次のようにして求め
る。

即ち、形状測定装置４，４′，４″を用いて演算
装置５で圧延材Ｔの蛇行量δを求める（勿論、圧
延材Ｔがこれらの形状測定装置から外れていない
ことを前提とする）。そして、演算器８では、こ
の蛇行量δから蛇行による圧延荷重差ΔP₁を次式 ΔP₁＝２×δ×Ｑ／L_a 但し、 Ｑ：全圧延荷重 L_a：圧延ロール両端の軸受中心間距離 なる関係式を用いて求める。一方、演算器９で
は、蛇行量δから蛇行によるウエツジ量Δh₁を求
めるが、このΔh₁は圧延機の変形特性を考慮した
関数で表わされ、圧延条件によつて決まるもので
あつて、次式によつて求められる。

Δh₁＝f₁（δ、Ｂ、Ｑ、γ、Ｈ、Dw、D_B、Ｅ、Cw
、………） 但し、Ｂ：板幅 γ：圧下率 Dw：ワークロール径 Ｅ：ロールヤング率 Ｑ：圧延荷重 Ｈ：入側板厚 D_B：バツクアツパロール径 C_W：ワークロールクラウン また、演算器１０では、演算装置７ａで求めた
圧延機の左右の圧下位置差ΔSからウエツジ量
Δh₂を求めるが、Δh₁の場合と同様、圧延機の変
形特性を考慮した場合には、次式によつて求めら
れる。

Δh₂＝f₂（ΔS、Ｂ、Ｑ、γ、Ｈ、D_W、D_B、Ｅ、C
_W、………） なお、演算器９及び１０で利用する関係式f₁、
f₂としては、圧延機変形モデルによつて求めても
よいし、更に実機データからの回帰モデル式を求
めた方がより正確になる。

次に、演算器１１では、演算器６で求めた圧延
機の左右の圧延荷重差ΔPと演算器８で求めた蛇
行による圧延荷重差ΔP₁からΔP＝ΔP₁＋ΔP₂の関
係式で求まる外乱（蛇行以外の要因）による圧延
荷重差ΔP₂と、そして、演算器９及び１０で各々
求めたウエツジ量Δh₁とΔh₂との和Δh（＝Δh₁＋
Δh₂）とより、 ΔP＝ΔP₁＋ΔP₂＝ΔP₁＋Ｋ・Δh とおいて、外乱による圧延荷重差ΔP₂とウエツジ
量Δhとの関係を表わす比例定数Ｋを求めるので
ある（Ｋの利用については後述する）。

一方、ブロツクＡの演算器１０′においては、
演算器９で求めた蛇行によるウエツジ量Δh₁と目
標ウエツジ量Δh_df ^*とから修正すべきウエツジ量
Δh_Sを算出して、演算器１０とは逆に、圧延機の
圧下制御装置７に圧下修正量ΔS^*を出力する。

本発明においては、このようにして求めた圧下
修正量ΔS^*を、前記形状測定装置４，４′，４″に
よる蛇行量δの測定が可能な期間中（即ち、圧延
後半において該測定が不可能となる時点まで）利
用して圧下制御を行い、キヤンバー修正制御を可
能とするものである。

一方、逆に、圧延材Ｔの尾端部の不定常形状部
分が形状測定装置４，４′，４″に到達した場合又
は蛇行状況そのものにより蛇行量δの実測が不可
能となつた時点以降においては、ブロツクＢに
て、前述の如くブロツクＡで求めた比例定数Ｋを
利用し、更に演算器６で求められる圧延機の左右
の圧延荷重差ΔP′と演算器７ａで求められる圧下
位置差ΔS′を利用して蛇行量δ′を推定し、該推定
蛇行量から蛇行によるウエツジ量を推定して、こ
のウエツジ量と目標ウエツジ量とから修正すべき
ウエツジ量を求めて圧下修正量を算出し、以つて
圧下制御装置７に出力せしめ、キヤンバー修正制
御を可能とするものである。

即ち、演算器１１′では、Ａブロツクの演算器
１１で求めた比例定数Ｋからウエツジ量
Δh′（Δh′＝Δh₁′＋Δh′₂、但し、Δh′₂：その時
点に
おける圧下位置差ΔS′から演算器１０で求めたウ
エツジ量）による圧延荷重差ΔP′₂を次式にて求
める。

ΔP′₂＝Ｋ・Δh′ なお、Δh′₁は、演算器９と同様、新たに求めた
蛇行量δ′から演算器９′にて求めた蛇行によるウ
エツジ量である。

そして、演算器８′では、演算器８とは逆に、
実測圧延荷重差ΔP′₁と演算器１１′で求めた外乱
による圧延荷重差ΔP′₂とからΔP′₁＝ΔP′−ΔP′₂
の関係式により蛇行による（即ち、外乱を除い
た）圧延荷重差ΔP′₁を求め、このΔP′₁から蛇行
量δ′を求めて推定する。次いで、演算器９′では、
演算器９と同様、新たに求めた蛇行量δ′から蛇行
によるウエツジ量Δh′₁を次式によつて求める。

Δh′₁＝f₁（δ′、Ｂ、Q′、γ、Ｈ、D_W、D_B、
Ｅ、C_W、………） 但し、Q′：その時点における圧延荷重 なお、この蛇行によるウエツジ量Δh′₁は、その
時点の圧下位置差ΔS′に基づき新たに求めた外乱
による圧延荷重差ΔP′₂とその時点の実測圧延荷
重差ΔP′により蛇行量δ′を修正することによつて、
更新される。

かくして、演算器１０′では、前述の如く前記
形状測定装置を用いて蛇行量δを求め得る状態の
場合と同様、演算器９′で求めた蛇行によるウエ
ツジ量Δh′₁と目標ウエツジ量Δh_df ^*とから修正す
べきウエツジ量Δh′_Sを求めて、圧延機の圧下制御
装置７に圧下修正量ΔS^*を出力し、したがつて、
キヤンバーの修正制御が可能となるのである。

実施例 第２図において、圧延材Ｔについては、前パス
の噛放後、形状測定装置４，４′，４″を用いて形
状測定が完了しているものとする。

形状が既知の圧延材Ｔが圧延機のワークロール
１，１′を通過する場合には、通過点における圧
延材の蛇行量δは、形状測定装置４〜４′間距離
L₁と、形状測定装置４〜ワークロール１，１′間
距離L₀とから演算器５にて容易に求められる。

即ち、前パス噛放後に形状が測定されて形状が
既知の板Ｔの２点（形状測定装置４，４′により
検出される位置）がわかれば、ワークロール１，
１′で圧延中の板の位置（通板状態）は、例えば、
第４図に示す如く、次のようにして求められる。

第４図に示すような位置に板Ｔがあり、この板
の中心線形状が既知でその関数がｆ（ｘ）とする
と、蛇行量δ、即ち、y₃は次式で与えられる。

y₃＝ｆ（x₃）＋（y₁−ｆ（x₁）＋（y₂−ｆ（x₂））
−（y₁−ｆ（x₁））／L₁×（L₁＋L₀） したがつて、圧延中のy₁及びy₂を形状測定装置
４，４′で検出することによつてy₃を求めること
ができる。なお、第２図のように３点で板形状を
測定しても容易に蛇行量を求めることができるこ
とは云うまでもない。

一方、圧延材Ｔのキヤンバーは板形状から計算
できるので、そのキヤンバー量を知ることによつ
てキヤンバー修正に必要な目標ウエツジ量Δh_df ^*
は次式により求めることができる Δh_df ^*＝ｈ・〔ρ₁・ｂ／α−ΔH_df／Ｈ〕 但し、ρ₁：入側における圧延材の曲率（形
状測定装置４，４′，４″で測定） ΔH_df：入側における圧延材のウエツジ
量 ｈ：出側板厚（平均値） Ｈ：入側板厚（平均値） ｂ：板幅 α：キヤンバーの緩和係数（板幅方
向のメタルフロー等の影響を考慮
した係数） この式はキヤンバーから目標ウエツジ量Δh_df ^*
を求める一例にすぎず、これ以外に実機の特性に
応じたモデル式を用いてもよい。なお、１枚の圧
延材において曲率ρ₁及びウエツジ量ΔH_dfが長手
方向に亘つて分布する場合には、該当位置におけ
る各ρ₁及びΔH_df ^*を求めて、目標ウエツジ量を修
正する。

さて、圧延材Ｔが形状測装置４，４′に差し掛
かつている間においては、演算器５にて求めたこ
の時点の蛇行量δ（ｔ）と前述のようにして求め
た目標ウエツジ量Δh_df ^*とからブロツクＡの回路
Ａを用いて圧下修正量ΔS^*を求め、圧下制御装置
７により圧下位置を修正してキヤンバー制御を行
う。と同時に、この時点の蛇行量δ（ｔ）と、同
時に演算器７にて求めた圧下位置差ΔS（ｔ）及び
演算器６にて求めた圧延荷重差ΔP（ｔ）とから、
演算器８，９，１０，１１を用いて、外乱（蛇行
以外の要因）による圧延荷重差ΔP₂（ｔ）とウエ
ツジ量Δh（ｔ）との比例定数Ｋ（ｔ）を求める。

これらの関数は瞬間的に成り立つものであり、
Ｋ（ｔ）は時間的な分布をもつことになる。

このＫ（ｔ）を圧延材Ｔが形状測定装置４及び
４′に差し掛かつている間中求め、それらの値か
ら平均的な値Ｋを求める。

即ち、Ｋ（ｔ）が求められる時間をt₀〜t₁まで
とすると、Ｋ＝∫^t1 _t0Ｋ（ｔ）・dt／（t₁−t₀）により
求めてもよいし、またt₀〜t₁の間の安定した領域
のうちの１点をとつて求めても問題はない。

次に圧延材Ｔが形状測定装置４′を外れた場合
には、ブロツクＢの回路を用い、前述の比例定数
Ｋを利用してその時点以降の圧延荷重差ΔP′と目
標ウエツジ量Δh_df ^*とから圧下修正量ΔS^*を求め、
圧下制御装置７により圧下位置を修正してキヤン
バー制御を行う。このときのウエツジによる圧延
荷重差への影響は比例定数Ｋを用いて評価可能と
なつている。

なお、一般的には、キヤンバー制御時の目標ウ
エツジ量Δh_dfは一定値に近いことが多く、制御中
の圧延荷重差の変化は蛇行によるものが主とな
る。この点は以下のモデル実験でも確認された。

即ち、ウエツジを一定に制御した場合の蛇行量
による圧延荷重差とそれ以外の要因による圧延荷
重差とを評価するために、鉛モデル実験を行つ
た。実験材には4t×250wmm、4t×350tmm、8t×
250wmm、8t×350wmm寸法の純鉛を用い、片圧下
量ΔS＝0.4mm一定で圧延を行つた。

第５図に蛇行量δと圧延荷重差ΔPの関係を示
す。同図より、蛇行量と圧延荷重差とには比例関
係がみられたが、ウエツジ量その他による誤差要
因は圧延後に異なつた傾向がみられ、ウエツジ量
で一義的には定められない。

そのため、本発明のキヤンバー制御を行う場合
には、圧延の前半で蛇行量の測定が可能な期間で
は、目標ウエツジ量と蛇行によるウエツジ量の差
に応じて圧下位置を修正する。一方、圧延の後半
では、圧延の前半において蛇行量の測定が可能な
範囲（０〜δ₁）で蛇行以外の要因による圧延荷重
差ΔP₂（即ち、第５図におけるδ＝０のときの圧
延荷重差ΔP₂₁〜ΔP₂₄に相当する。）を求め、この
値をウエツジ量の関数として代表させることによ
つて逆に蛇行量を推定し、蛇行によるウエツジ量
を求めて圧下位置を修正するのである。

なお、ここでは、左右温度差等によつて生じる
左右荷重の誤差要因を、すべて、ウエツジによる
荷重差に含まれるとして、ΔP₂＝Ｋ・Δhなる関
係式を仮定してＫを求める方法を示した。１回の
圧延中にウエツジの変化による荷重差が通常は小
さい点を考えると十分な精度を得られると推定さ
れ、ゲインＫを演算回路に入れるだけでよく、測
定回路も単純になるという長所もある。

さらに、精度を上げるためには ΔP＝ΔP₁＋ΔP₂₀＋ΔP₀ ΔP₁：オフセンターによる荷重差 ΔP₂₀：ウエツジによる荷重差 ΔP₀：誤差要因による荷電差 とおいて、ウエツジ及び誤差要因による荷重差の
関係式を求める方法が考えられる。即ち、前記
ΔP₂＝Ｋ・Δhなる関係式の代わりにΔP₂＝K′・
Δh＋ΔP₀なる関係式を仮定し、圧延前半のオフ
センター量、ウエツジ量の実測データを用いて、
誤差要因ΔP₀を求め、圧延後半にはΔP₀を用いて
オフセンター量算出（推定）を行う方法である。
この時、ウエツジに対する比例定数K′はウエツ
ジによる圧力分布を直線（あるいは多次式）に仮
定して求めた理論値を用いる。理論と実際との相
違については、ウエツジによる荷重差が小さい点
と１回の圧延中のウエツジの変化が小さい点を考
えるとほとんど無視しうる。

このように、荷重差とウエツジの関係を示す式
は種々考えられるが、圧延機の特性、対象とする
圧延条件等、実圧延に適した関係式を用いればよ
い。

以上の如く、本発明によれば、ウエツジ量のみ
ならず、圧延材の左右温度差等による誤差要因に
対する補正を加えた形で蛇行量を正確に評価する
ことが可能であり、圧延機の変形等を考慮したモ
デル式に蛇行量を取り込むことが可能であるた
め、キヤンバー制御を精度よく行うことができ
る。更には、蛇行量の測定センサー（形状測定装
置）を圧延機から離して設置することが可能であ
るから、センサーに対する圧延機まわりの雰囲気
による悪影響を除くことができる利点もある。

なお、第２図及び第３図は本発明の一実施例を
示したもので、これ以外の形状測定装置の配置並
びに演算処理方法を用いることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はキヤンバーにより厚板製品の要直角切
断回数が増加する状況を説明する図、第２図はセ
ンサーの配置と圧延中の板の形状、蛇行量、圧延
荷重差、圧下位置差等の測定装置並びに圧下制御
装置の例を示す説明図、第３図は測定値を演算処
理する回路の例を示す図、第４図は蛇行量を求め
る態様を示す説明図、第５図はモデル実験による
圧延荷重差測定例を示す図である。 １，１′……ワークロール、２，２′……ロード
セル、３，３′……圧下調整装置、４，４′，４″
……形状測定装置、５，６，８，８′，９，９′，
１０，１０′１１，１１′……演算器、７……圧下
制御装置、７ａ……圧下位置差の演算装置、Ｔ…
…圧延材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 厚板圧延機の前又は後に設けた形状測定装置
   により、前パスの噛放後の板形状を測定すると共
   に次パス圧延中の通板状態を測定し、これらの板
   形状測定値及び通板状態測定値から圧延機位置に
   おける蛇行量（オフセンター量）を求め、該蛇行
   量と圧延機の左右における実測圧延荷重差及び実
   測圧下位置差とから外乱（蛇行以外の要因）によ
   る圧延荷重差と板のウエツジ量との関係を示す比
   例定数Ｋを求め、一方、(1)前記形状測定装置によ
   る前記蛇行量の測定が可能な期間においては、該
   蛇行量から求めた蛇行によるウエツジ量と目標ウ
   エツジ量との差に応じて圧下位置を修正し、ま
   た、(2)圧延後半において前記形状測定装置による
   前記蛇行量の測定が不可能となつた時点以降にお
   いては、前記比例定数Ｋと実測圧延荷重差及び実
   測圧下位置差とから外乱を除いた圧延荷重差を推
   定し、該推定値から圧延機位置における蛇行量を
   推定し、該推定蛇行量から求めた蛇行によるウエ
   ツジ量と目標ウエツジ量との差に応じて圧下位置
   を修正することを特徴とする厚板圧延時のキヤン
   バー制御方法。 ２ 外乱による圧延荷重差と板のウエツジ量との
   関係を、誤差要因項を含む関係式として処理する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の厚
   板圧延時のキヤンバー制御方法。