JP3046104B2 - 圧延機の荷重制御方法 - Google Patents

圧延機の荷重制御方法

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JP3046104B2 JP3218821A JP21882191A JP3046104B2 JP 3046104 B2 JP3046104 B2 JP 3046104B2 JP 3218821 A JP3218821 A JP 3218821A JP 21882191 A JP21882191 A JP 21882191A JP 3046104 B2 JP3046104 B2 JP 3046104B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも2基以上の
圧下スタンドを有する圧延機の荷重制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】2基以上の圧下スタンドを有するタンデ
ム圧延機においては、各スタンドの圧延荷重とスタンド
間のストリップの張力という2つの重要な圧延条件が存
在しており、各スタンドの圧延荷重に関しては、各スタ
ンド出側の平坦度を保つこと、各スタンド出側の表面性
状を良好に保つこと、等の目的から適性な範囲が定まっ
ている。一方スタンド間におけるストリップの張力に関
しては、板幅変化を少なくすること、過張力による破断
を防止すること、低張力による絞り破断を防止するこ
と、等の目的からやはり適性な範囲が定まっている。
【0003】従来のタンデムミルにおいては、この2つ
の重要な圧延条件について、直接に板破断に結びつくス
タンド間の張力の制御を優先して行うこととし、iスタ
ンドと(i+1)スタンド間の張力が目標値より高い
(低い)場合、(i+1)スタンドの圧下位置を締め込
んで(開放して)、iスタンドと(i+1)スタンド間
の張力を下げ(上げ)、結果として(i+1)スタンド
の圧延荷重は大きく(小さく)なるという基本的な動作
を用いて、スタンド間の張力を目標範囲内に維持するこ
とによって、ある程度、圧延荷重の変動は容認されてき
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例の如く、タンデム圧延機のスタンド間の張力制御を
優先し、圧延荷重の変動を容認すると、硬質の材料や圧
下率の高い材料の圧延の際に高荷重となりすぎ、平坦度
不良が発生し易いこと、さらに、硬質の材料や圧下率の
高い材料の圧延、あるいはロール粗度が大きいときの圧
延において、ヒートストリーク(焼付き)と呼ばれる圧
延後の材料の表面品質不良が発生し易くなり、高速での
圧延ができなくなること、という未解決の課題があっ
た。
【0005】また、上記課題の程度が各スタンド毎に異
なるため、従来の圧延油系統の如く数スタンド毎にまと
めて系統化している場合、個々のスタンド毎に上記課題
の解決を図ることは困難であった。そこで、本発明は、
上記課題を解決するためになされたものであり、スタン
ド間の張力制御を優先しつつ、スタンド毎の圧延荷重を
目標荷重の適正範囲内に維持できる圧延機の荷重制御方
法の提供を目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る圧延機の荷重制御方法は、圧下スタン
ド間におけるストリップの張力制御を行うタンデム圧延
機において、前記圧下スタンドの圧延荷重を荷重検出器
で検出し、該荷重検出器の検出値と目標荷重値の差を誤
差検出手段で検出し、その検出結果に基づいて、圧延油
塗膜厚変更手段で前記圧下スタンドの入側でのストリッ
プに対する圧延油塗膜厚を制御して、前記圧下スタンド
の最適な圧延荷重を得ることを特徴としている。
【0007】
【作用】本発明においては、材料に付着する塗膜厚と圧
延荷重は反比例することから、(i+1)スタンドの圧
延荷重の値が目標範囲より高い場合に、(i+1)スタ
ンドの入側におけるストリップの圧延油塗膜厚を厚くす
ることにより、当該(i+1)スタンドの圧延荷重を低
くし、また、(i+1)スタンドの圧延荷重の値が目標
範囲より低い場合に、(i+1)スタンドの入側におけ
るストリップの圧延油塗膜厚を薄くすることにより、当
該(i+1)スタンドの圧延荷重を高くして目標圧延荷
重の適正範囲内での圧延荷重を維持する。
【0008】
【実施例】以下に、本発明の一実施例を図面に基づいて
説明する。図1は、本発明の実施例を示す系統図であ
る。図1において、1は被圧延材としてのストリップで
あって、このストリップ1がi及び(i+1)の圧延機
2によって圧延される。圧延機2は内部に、ワークロー
ル4,5と、これらに転接するバックアップロール6,
7と、下側バックアップロール7を上下動させて圧下力
を調整する圧下シリンダ8とを有し、ワークロール4,
5間にストリップ1が挿通される。また、上側バックア
ップロール6と圧延機のハウジングとの間に前記圧下シ
リンダ8の圧下力を検出するロードセル等の圧延荷重検
出器9が配設されている。また、iスタンドと(i+
1)スタンドの中間には、ストリップ1に転接して張力
センサ20が設けられており、さらに、(i+1)スタ
ンドの入側にはストリップ1の上側と下側に圧延油噴霧
ノズル27が配設されている。
【0009】また、10はコントローラであって、CP
U,メモリ,入出力インタフェースで構成されており、
コントローラ10の入力側には、張力センサ20で検出
された張力信号がA/D変換回路11でディジタル信号
に変換されて入力されており、また、目標張力設定器1
3の張力設定信号T0 が入力されている。さらに、圧延
荷重検出器9で検出された荷重信号がA/D変換回路1
2でディジタル信号に変換されて入力されており、ま
た、目標荷重設定器14の荷重設定信号W0 ,圧延油濃
度設定器15の濃度設定信号D0 及び圧延油圧力設定器
16の圧力設定信号P0 が入力されている。
【0010】また、コントローラ10の出力側には、コ
ントローラ10から張力制御のために(i+1)スタン
ドの圧下力を変更する圧下力変更信号Tが供給されるD
/A変換回路19,圧延油の濃度を制御する濃度信号D
が供給されるD/A変換回路17及び圧延油の圧力を制
御する圧力信号Pが供給されるD/A変換回路18が接
続されている。これらのD/A変換回路17〜19は、
それぞれの制御対象を駆動する機能を有するものであ
る。
【0011】そして、D/A変換回路19の出力である
圧下力変更信号は、本発明の範囲外である板厚制御回路
の出力信号に重畳されて、サーボバルブ22の弁開度を
調節して、油圧ポンプ21からの流体圧力を制御して
(i+1)スタンドの圧下シリンダ8による圧下力を変
更制御する。また、D/A変換回路17の出力である濃
度信号は、可変容量形ポンプ23からの圧延油の吐出量
を制御してエマルションの濃度を定める。エマルション
は一旦タンク24に貯えられた後、油圧ポンプ25へ供
給される。さらに、D/A変換回路18の出力である圧
力信号は、サーボバルブ26の弁開度を調節して、油圧
ポンプ25からの流体圧力を制御して噴霧バルブ27か
らのエマルションの噴霧量を制御する。
【0012】次に、上記実施例の動作をコントローラ1
0の処理手順を示す図2のフローチャートを伴って説明
する。なお、図2の処理はタイマ割込により、所定時間
毎に実行される。すなわち、ステップS1で張力センサ
20からの張力信号T1 及び目標張力設定器13からの
張力設定信号T0 を読み込み、ステップS2において張
力信号T 1 と張力設定信号T0 との差値で表される張力
制御信号ΔTを演算し、これにサーボバルブ22の弁開
度とその時の圧下力によって定まる係数を乗じ、ステッ
プS3でこの演算結果を圧下力変更信号として、D/A
変換回路19に出力する。そして、この信号が前記のよ
うに(i+1)スタンドの圧下シリンダ8による圧下力
を変更制御する。そのため、張力制御を行うことにより
圧延荷重の変動が生じることになる。以上の処理が従来
より行われている張力制御である。
【0013】以下に、張力制御を行うことにより生じる
圧延荷重の変動を、油膜厚を変えることにより相殺する
ための処理について説明する。ステップS4では、ロー
ドセル9からの荷重信号W1 ,目標荷重設定器14から
の荷重設定信号W0 ,圧延油濃度設定器15からの濃度
設定信号D0 及び圧延油圧力設定器16からの圧力設定
信号P0 を読み込む。そしてステップS5において荷重
信号W1 と荷重設定信号W0 との差値で表される荷重誤
差信号ΔWを検出し、この荷重誤差信号ΔWに基づいて
ステップS6で圧力制御信号Pを算出し、ステップS7
で濃度制御信号Dを算出する。
【0014】すなわち、ステップS6において、圧力制
御信号Pは、 P=P0 +ΔW・K1 ………… (1) で表される。ここで、P0 は圧延する材料について予め
設定される圧延油圧力設定量であり、K1 は圧延荷重と
圧延油圧力(油膜厚に比例する)から定まる係数であ
る。そして、P0 にΔW・K1 を加算するのは、張力制
御によりストリップ1の張力を下げたとき、(i+1)
スタンドの圧延荷重は大きくなるのであるから、圧延荷
重が目標荷重より大きくなったときに圧延油の圧力を上
げて圧延油の噴霧量を多くし、また、張力制御によりス
トリップ1の張力を上げたとき、(i+1)スタンドの
圧延荷重は小さくなるのであるから、圧延荷重が目標荷
重より小さくなったときに圧延油の圧力を下げて圧延油
の噴霧量を少なくしてストリップ1の油膜厚をコントロ
ールすることにより、張力制御の結果生ずる圧延荷重の
変動を相殺するためである。
【0015】また、ステップS7において、濃度制御信
号Dは、 D=D0 +ΔW・K2 ………… (2) で表される。ここで、D0 は圧延する材料について予め
設定される圧延油濃度設定量であり、K2 は圧延荷重と
圧延油濃度(油膜厚に比例する)から定まる係数であ
る。そして、D0 にΔW・K2 を加算するのは、圧延荷
重が目標荷重より大きくなったときに圧延油の濃度を上
げ、ストリップ1の油膜厚を厚くし、また、圧延荷重が
目標荷重より小さくなったときに圧延油の濃度を下げ、
ストリップ1の油膜厚を薄くすることにより、張力制御
の結果生ずる圧延荷重の変動を相殺するためである。
【0016】次に、ステップS8では、ロードセル9か
ら読み込んだ荷重信号W1 が適正な範囲内の値か否か判
断し、範囲内であればステップS15へ移行し、範囲外
の値であればステップS9へ移行する。ステップS9で
は、圧力制御信号Pが上限値以上になったときセットさ
れるフラグ1がセットされているか判断し、セットされ
ていればステップS20へ移行し、セットされていなけ
ればステップS10へ移行する。ステップS10では、
圧力制御信号Pが上限値以上であるか否かを判断し、上
限値以上であればステップS19でフラグ1をセットし
てステップS20へ移る。上限値未満であればステップ
S11へ移行する。ステップS11では、圧力制御信号
Pが下限値以下になったときセットされるフラグ2がセ
ットされているか判断し、セットされていればステップ
S23へ移行し、セットされていなければステップS1
2へ移行する。ステップS12では、圧力制御信号Pが
下限値以下であるか否かを判断し、下限値以下であれば
ステップS22でフラグ2をセットしてステップS23
へ移る。下限値より大きければステップS13へ移る。
【0017】ステップS13では、圧力制御信号Pが上
限値と下限値の範囲内であるので、コントローラ10は
D/A変換回路18に(1)式の計算結果である圧力制
御信号Pを出力し、次いで、ステップS14でD/A変
換回路17に濃度制御信号として濃度設定値D0 を出力
する。また、ステップS9でフラグ1がセットされてい
るか又はステップ10で圧力制御信号Pが上限値以上で
ある場合、ステップS20において圧力制御信号として
上限値をD/A変換回路18に出力し、ステップS21
において濃度制御信号Dとして(2)式の計算結果をD
/A変換回路17に出力する。
【0018】また、ステップS11でフラグ2がセット
されているか又はステップ12で圧力制御信号Pが下限
値以下である場合、ステップS23において圧力制御信
号として下限値をD/A変換回路18に出力し、ステッ
プS24において濃度制御信号Dとして(2)式の計算
結果をD/A変換回路17に出力する。さらに、ステッ
プS8において、荷重信号W1 が適正範囲内の値である
場合、ステップS15でフラグ1をリセットし、ステッ
プS16でフラグ2をリセットする。そして、ステップ
S17でD/A変換回路18に圧力制御信号Pとして圧
力設定値P0 を出力し、ステップS18でD/A変換回
路17に濃度制御信号Dとして濃度設定値D0 を出力す
る。
【0019】ここで、ステップS4及びステップS5が
誤差検出手段に対応し、ステップS6〜ステップS24
が圧延油塗膜厚変更手段に対応する。すなわち、圧延油
塗膜厚は、圧延油圧力,圧延油濃度を変更することによ
り、比例的に変更されるからである。したがって、今、
ステップS1で読み込んだ張力信号T1 が張力設定信号
0 より大きい場合、ステップS3において圧下力変更
信号出力は(i+1)スタンドの圧下力を上げる方向に
働くため、ステップS5において、荷重信号W1 は荷重
設定信号W0 より大きくなる。しかしながら、この誤差
ΔWが、ステップS8で適正荷重範囲内であると判断さ
れれば、圧延油塗膜厚変更の制御は行われずステップ1
7,ステップS18において、圧力設定値P0 ,濃度設
定値D0 がそれぞれ出力される。一方、ステップS8で
適正荷重範囲外であると判断されれば、次のように圧延
油塗膜厚変更の制御が行われる。この場合、W1 >W0
であったので、圧延油塗膜厚を厚くするように圧延油圧
力及び圧延油濃度を制御する。ステップS6で算出した
圧力制御信号Pが、ステップS9において前回以前に上
限値以上を算出していたか(フラグ1がセットされてい
る場合)、又はステップS10において今回上限値以上
を算出した場合は、ステップS20で圧力制御信号とし
て上限値を出力し、ステップS21で濃度制御信号とし
てステップS7で算出した値を出力する。また、ステッ
プS6で算出した圧力制御信号Pが、今回以前に上限値
を越していなければ、ステップS13で圧力制御信号と
してステップS6で算出した値を出力し、ステップS1
4で濃度制御信号として濃度設定値D 0 を出力する。
【0020】次に、ステップS1で読み込んだ張力信号
1 が張力設定信号T0 より小さい場合、ステップS3
において圧下力変更信号出力は(i+1)スタンドの圧
下力を下げる方向に働くため、ステップS5において、
荷重信号W1 は荷重設定信号W0 より小さくなる。しか
しながら、この誤差ΔWが、ステップS8で適正荷重範
囲内であると判断されれば、圧延油塗膜厚変更の制御は
行われずステップ17,ステップS18において、圧力
設定値P0 ,濃度設定値D0 がそれぞれ出力される。一
方、ステップS8で適正荷重範囲外であると判断されれ
ば、次のように圧延油塗膜厚変更の制御が行われる。こ
の場合、W1 <W0 であったので、圧延油塗膜厚を薄く
するように圧延油圧力及び圧延油濃度を制御する。ステ
ップS6で算出した圧力制御信号Pが、ステップS11
において前回以前に下限値以下を算出していたか(フラ
グ2がセットされている場合)、又はステップS12に
おいて今回下限値以下を算出した場合は、ステップS2
3で圧力制御信号として下限値を出力し、ステップS2
4で濃度制御信号としてステップS7で算出した値を出
力する。また、ステップS6で算出した圧力制御信号P
が、今回以前に下限値を下回っていなければ、ステップ
S13で圧力制御信号としてステップS6で算出した値
を出力し、ステップS14で濃度制御信号として濃度設
定値D0 を出力する。
【0021】図3に、上記実施例による実施結果をグラ
フにより示す。グラフから、圧延距離や材質によっての
荷重変動が極めて小さく抑えられているのが判る。な
お、上記実施例において、圧延油塗膜厚変更手段とし
て、圧延油圧力と圧延油濃度の両方を変更する場合につ
いて説明したが、これに限るものではなく、圧延油圧力
又は圧延油濃度の一方について変更するようにしてもよ
い。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る圧延
機の荷重制御方法によれば、従来の張力制御システムか
ら独立して、タンデム圧延機の各スタンド毎にストリッ
プの圧延油塗膜厚を変更して最適な圧延荷重を維持でき
るので、下記の効果を奏する。 (1) 各スタンドの出側におけるストリップの平坦度が良
好に保たれるようになる。
【0023】(2) 高荷重が原因で発生するヒートストリ
ーク(焼付き)の発生を抑えて高速圧延が可能となる。 (3) 低荷重が原因で発生するスリップ破断の防止が可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の系統図である。
【図2】実施例のフローチャートである。
【図3】実施例による実施結果のグラフである。
【符号の説明】
1 ストリップ 8 圧下シリンダ 9 圧延荷重検出器 10 コントローラ 13 目標張力設定器 14 目標荷重設定器 15 圧延油濃度設定器 16 圧延油圧力設定器 22 サーボバルブ 23 可変容量形ポンプ 26 サーボバルブ 27 圧延油噴霧ノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 正次 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株 式会社千葉製鉄所内 (56)参考文献 特公 昭60−7566(JP,B2) 特公 昭60−7567(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21B 37/48

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧下スタンド間におけるストリップの張
    力制御を行うタンデム圧延機において、前記圧下スタン
    ドの圧延荷重を荷重検出器で検出し、該荷重検出器の検
    出値と目標荷重値の差を誤差検出手段で検出し、その検
    出結果に基づいて、圧延油塗膜厚変更手段で前記圧下ス
    タンドの入側でのストリップに対する圧延油塗膜厚を制
    御して、前記圧下スタンドの最適な圧延荷重を得ること
    を特徴とする圧延機の荷重制御方法。
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