JPH0371910A - 熱間連続圧延機の板厚制御方法 - Google Patents

熱間連続圧延機の板厚制御方法

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JPH0371910A
JPH0371910A JP1206334A JP20633489A JPH0371910A JP H0371910 A JPH0371910 A JP H0371910A JP 1206334 A JP1206334 A JP 1206334A JP 20633489 A JP20633489 A JP 20633489A JP H0371910 A JPH0371910 A JP H0371910A
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stands
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Kazuyoshi Kimura
和喜 木村
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    • 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
    • B21B37/16Control of thickness, width, diameter or other transverse dimensions
    • B21B37/165Control of thickness, width, diameter or other transverse dimensions responsive mainly to the measured thickness of the product
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    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B2271/00Mill stand parameters
    • B21B2271/02Roll gap, screw-down position, draft position

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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】 (産業上の利用分野) 本発明は、複数のスタンドからなる熱間連続圧延機の板
厚制御方法に関する。
〈従来の技術) 複数のスタンドからなる熱間連続圧延機により被圧延材
を圧延する場合、ホットストリップの長子方向について
、目m値に対する板厚の変動を生しることが従来から知
られている。
このような板厚の変動を生しる原因として、■ホットス
トリップの長手方向に温度バラツキが生し、このために
発生するホットストリップの長手方向の変形抵抗の変動
に起因するもの、■バックアップロールの軸受けに油膜
軸受けを用いた場合の油膜、または圧延中のロール偏心
、ロル熱膨張ないしはロール摩耗等の圧延ロール自体に
起因するもの、さらには ■ルーパ高さの変動に伴う張力変動に起因するもの 等がある。
一方、ホットストリップの板厚精度に関する要求は極め
て厳しいレベルにあり、前述の如くの板厚の変動を極力
低減する必要がある。
そこで、ホットストリップ長手方向の板厚の変動を防止
する手段として、AGC制御方法が知られている。例え
ば、ストリップ先端部に対して目標の板厚にするため、
以下の制御がある。これは熱間連続圧延機において、目
標板厚を得るために、被圧延材の先端がスタンドに噛み
込む前に、当該スタンドのロール間隔およびロール周速
度の設定制m(以下、この設定操作を「セットアツプ制
御」という。)を行う方法である。
たとえば、このセットアツプ制御の一例として、第1番
目のスタンドのロール間隔Siおよびワークロールの単
位時間当たりの回転数Niを決定する方法としては、次
に示す■ないし■の工程からなる方法が知られている。
なお、この説明は、スタンド数が7個の場合を例にとっ
て行う。
■各スタンドにおける圧延後の板厚、すなわち出口板厚
hi(ms)を定める。これには、いわゆる)(H丁曲
線を用い、横軸座標hoに相当する縦軸座標−(h、)
と、横軸座標hFに相当する横軸座標t+(h、)とを
求め、この間を7分割して得られる6つの縦軸座標をそ
れぞれhl、h、・・・・・h、とすることにより、定
められる。なお、h t = h rである。
■各スタンドにて、出口板厚hiに圧延するに際して発
生する圧延荷重Piを下記(1)式(公知のシムスの式
)により計算する。
但し、Kfmi:第1番目のスタンドにおける圧延材の
平均変形抵抗(kgf/問2〉 R1:第1番目のスタンドにおけるロール半径(開) Q□:第1番目のスタンドにおける圧 下力関数(hi−+およびり、の関数)■各スタンドの
ロール間隔Si (m)を下記(2)式の公知のゲージ
メータ式によって、計算する。
Pi Si =ht−□  ・ ・ ・ ・(2)旧 但し、Hl:第1番目のスタンドにおける1ル剛性係数
(ton/m+w) ■各スタンドにおける先進率fiを計算する。これには
、下記(3)式(公知のシムス氏の式)が用いられる。
fi−φt”R’t/ht ・ ・ ・(3) Co:定数 Bi:第1番目のスタンドの目標板幅(問)この場合に
おいて、第1番目のスタンドの出側における圧延材の速
度V 、 (mm/5ee)は、下記(4)式%式% (4) 但し、Ni:第1番目のスタンドのロール回転数(r、
p、m) ■最終スタンド、すなわち第7番目のスタンドのロール
回転数N、を与え、各スタンドのロール回転数Niを下
記(5)式により決定する。
(14fi)R4Ni= (1+ft)R,Vy  ・
・・(5)このようにして、St、 Niを求め、これ
に従って圧延を行えば、所望の板厚り、の成品が得られ
ることになる。
ところで、この■ないし■の工程からなるセットアンプ
制御においては、(1)式で用いる、圧延材の平均変形
抵抗Kf+mの計算に、仕上げ圧延機入側における被圧
延材の表面温度を測定して、各スタンド通過時における
被圧延材の温度を推定して用いる必要がある。
ところが、この際に、温度測定の誤差、温度JiI定式
の誤差あるいは変形抵抗式の誤差等の発生を防ぐことが
できないため、前記変形抵抗Kfmの推定値に誤差を生
じ、被圧延材の先端部において、板厚偏差が生じ、所望
の板厚が得られず、歩留ロスを生しる原因の一つとなっ
ていた。
そこで、本発明者は、特開昭63−220915号公報
により、前述の平均変形抵抗の誤差等に起因する板厚偏
差を複数のスタンド間の少なくとも一箇所に設置した板
厚検出器により検出し、この板厚偏差から、後述する式
(6)に基づいて最終スタンド出口における板厚偏差を
予測し、この板厚偏差の予測値を零にするように前記板
厚検出器より下流にある後段スタンドの圧下位置および
ロール周速度を後述する式(7)および式(8)に基づ
いて修正することを特徴とする、スタンド間板厚検出器
を用いた被圧延材先端部のフィードフォワード制御を用
いる方法を提案した。すなわち、 1 Δhi−Δhw・□     ・ ・ ・ ・ ・ ・
 ・ ・(6)h層 (i−閘+1.・ ・ ・、N) 但し、 Δhi、Δhs:後段スタンド出口板厚偏差およびよび
スタンド間板厚偏差(帥) hF:最終スタンド出口板厚目標値(問)hm :厚み
計が設置されているスタンド間の上流側スタンド′出同
板d 目標イ直(am) ml¥み計が設置されているスタン ド間の上流側スタンド数 N:全スタンド数(7スタンドから なる連続圧延機の場合は、N−7 である) を用いて、最終スタンド出口板厚偏差をスタンドlBl
板厚偏差から計算により求める手段である。
なお、上記最終スタンド出口板厚偏差予測値Δbit(
i−N、最終スタンド)を零にするための後段スタンド
の圧下位置修正量ΔSriおよびロール周速度修正量Δ
Vri は(7)式および(8)式により得られる。
(但し、i−増+1.・ ・ ・、N)  ・ ・ ・
(7)(但し、1=禰+1.・・・、N−1)  ・・
・(8)ΔVi  −ΔV□+     (1=1.・
 ・ ・、−)ここで、 i:スタンド数 H: ミル剛性係数、 Q:塑性係数 θP =圧延荷重の人口板厚に関する影響係数θh V:上記セットアツプ設定値 G:板厚修正比率であり、スタンドの板厚偏差を全て修
正する場合はG・1、修正しない場合はG・0である。
したがって、最終スタンド出口では板厚偏差を零に するように修正するためG N=1である。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、本発明者はさらに検討を重ねた結果、特
開昭63−220915号公報により提案した手段は、
確かに板厚精度を向上させて熱間連続圧延を行うことを
可能とする提案であるが、例えば目標板厚が1.4閣以
下あるいは6閣以上の被圧延材の場合は、高精度に後段
スタンド出口における成品の板厚偏差を予測することが
できず、最終スタンド出口における成品の板厚偏差が大
きくなってしまうという問題があることがわかった。
ここに、本発明の目的は、上記の課題を解決することが
できる熱間連続圧延機の板厚制御方法を提供することに
ある。
(課題を解決するための手段) 本発明者は上記課題を解決するため種々検討を重ねた結
果、特開昭63−220915号公報により提案した手
段では、スタンド間板厚偏差から、前述の式(6)に基
づいて、最終スタンド出口板厚偏差を予測・算出する際
に、被圧延材の鋼種あるいは寸法(厚さ、幅等)の違い
により、被圧延材の加熱条件および冷却条件が異なるた
めに被圧延材の変形抵抗値が予測値に対して変動し、最
終的に成品の板厚偏差が大きくなってしまうことを知見
した。
そこで、本発明者はさらに鋭意研究を重ねた結果、特開
昭63−220915号公報により提案した方法におい
て、最終スタンド出口側に板厚検出器を設けておき、被
圧延材の鋼種および/または寸法毎に、スタンド間i厚
偏差と最終スタンド出口板厚偏差との板厚偏差比を求め
ておき、圧延時には、この板厚偏差比の値を基に最終ス
タンド板厚偏差を予測し、この板厚偏差予測値が零とな
るように、スタンド間に設けられた板厚検出器よりも下
流にある各スタンドのロール圧下位置およびロール周速
度を調整することにより、成品の板厚偏差を著しく低減
することができることを知見して、本発明を完成した。
ここに、本発明の要旨とするところは、複数のスタンド
からなる熱間連続圧延機の少なくとも1箇所のスタンド
間に設置した板厚検出器により検出したスタンド間板厚
偏差信号に基づき、前記板厚検出器より下流にあるスタ
ンドのロール圧下位置およびロール周速度をフィードフ
ォワード制御する熱間連続圧延機の板厚制御方法におい
て、最終スタンド出口側に板厚検出器を設けておくとと
もに、少なくとも1箇所のスタンド間に設置した板厚検
出器の検出値と最終スタンド出口側に設置された板厚検
出器の検出値とを用いて、前記フィードフォワード制御
が行われないと仮定した場合のスタンド間板厚偏差と最
終スタンド出口板厚偏差との板厚偏差比を被圧延材の鋼
種および/または寸法毎にあらかじめ計算しておき、圧
延時には、少なくとも1箇所のスタンド間に設置した板
厚検出器の検出値とこの時の被圧延材に適した前記板厚
偏差比とから、最終スタンド出口板厚偏差を予測し、こ
の予測された最終スタンド出口板厚偏差を零にすべく、
スタンド間の少なくとも1箇所に設置した板厚検出器よ
り下流のスタンドのロール圧下位置およびロール周速度
をフィードフォワード制御することを特徴とする熱間連
続圧延機の板厚制御方法である。
(作用) 以下、本発明を作用効果とともに詳述する。
本発明は、特開昭63−220915号公報により提案
した方法、すなわち複数のスタンドからなる熱間連続圧
延機の少なくとも1箇所のスタンド間に設置した板厚検
出器により、被圧延材が当該板厚検出器の直下に到達し
た時に検出した、スタンド間板厚偏差Δhmに基づき、
前記板厚検出器より下流にあるスタンドの圧下装置の圧
下位置をフィードフォワード制御して、所望の板厚の鋼
板を得る熱関連続圧延器の板厚制御方法において、次の
(i)〜(vi)を特徴とする方法である。
(i)最終スタンド出口側に板厚検出器を設置して、前
記被圧延材が該板厚検出器の直下に到達した時に、最終
スタンド出口板厚偏差Δhvを検出する。
(ii )前記スタンド間板厚偏差ΔhIIlから、下
式(9)に基づいて、最終スタンド出口板厚偏差予測値
Δhiを求める。
Δhi=Z・Δhw−hi/hm  (i=m +1 
、・・・・・・・、N)    ・・・・・・・(9)
(ただし、Zは板厚偏差予測修正係数であって、後述す
るように圧延の1回目はZ=1.2回目以降は後述する
層別テーブルより取り出した値を用いる。) (ui)  (t)の工程で求めた最終スタンド出口板
厚偏差Δh、とスタンド間の少なくとも1箇所に設置し
た板厚検出器よりも下流のスタンドの圧下位置から逆算
した板厚修正量とを用いて、前記フィードフォワード制
御が行われないと仮定した場合の最終スタンド出口板厚
偏差ΔhyA(以下、「最終スタンド出口板厚偏差逆算
値」という、)を下式GfflおよびθOより算出する
(但し、t=m+1.・・・、N) ΔhFA−Δh、−Δh1.4    ・ ・ ・ ・
 ・00(iv)  (ji)の工程で求めた最終スタ
ンド出口板厚偏差逆算値Δh0と(11〉の工程で求め
た最終スタンド出口板厚偏差予測値Δh2との比Z (
以下、この比の値を「最終偏差予測修正係数」という、
)を下式0乃、03)より算出する。
Z゛−Δhrm/Δh8・・・・・・rmz =z−’
+δ(z′−z−’)  −−−Qm但し、Z−1:前
回値 δ ニー次平滑係数 なお、2”を2に変換して用いるのは、Zがノイズによ
り影響されることがないようにするためである。
また、この比の値は、前述したように本発明者の知見に
よれば、被圧延材の鋼種および寸法(板厚、板幅等)毎
に異なるため、第1表に示すように、層別したテーブル
に学習・記憶させておく。
なお、鋼種とは、本発明においては、鋼板中のCまたは
Mn等の鋼の強度に影響を及ぼし得る元素の含有量をい
い、寸法とは、鋼板の板厚、板幅等いう。
第1表 (V)そして、このように層別テーブルに学習した板厚
偏差予測修正係数2を、次材圧延時に前記(9)式によ
り最終スタンド出口板厚偏差予測値Δhiを求める際に
用いることにより、最終スタンド出口板厚偏差の予測精
度を大幅に向上することができる。
(vt)そして、このようにして求めた最終スタンド出
口板厚偏差予測値Δhiから、前記(7)式、(8)式
により求めた圧下位置修正量ΔSriおよびロール周速
度修正量ΔVriに基づき、 (V)で求めた最終スタ
ンド出口板厚偏差予測値Δhiを零にすべく、後段スタ
ンドのロール圧下位置およびロール周速度を修正する。
すなわち、本発明においては、最終スタンド出口におけ
る板厚偏差を求める際に、被圧延材の鋼種および/また
は寸法毎に通した板厚偏差予測修正係数Zを用いている
ため、特開昭63−220915号公報により提案した
方法における最終スタンド出口板厚偏差予測精度をさら
に向上させることができる。したがって、最終的な成品
の板厚精度を著しく向上させることが可能となる。
なお、本発明においては、2箇所以上のスタンド間に板
厚検出器を設置してもよく、この場合には、例えばこれ
らの板厚検出器のそれぞれの検出値と最終スタンド出口
側に設置した板厚検出器の検出値とから、それぞれ独立
して複数の板厚偏差予測修正係数2..2.  ・・・
・・Znを求めておき、これらの値の平均値から板厚偏
差予測修正係数Zを求めればよい。
また、前述したように、被圧延材の加熱条件、冷却条件
に影響を与えて最終的に最終スタンドの出口における板
厚偏差を生せしめる因子としては、被圧延材の鋼種また
は寸法が挙げられる。したがって、板厚偏差予測修正係
数の層別テーブルを作成する際には、これらの因子が与
える影響の大きさに応して、被圧延材の鋼種および/ま
たは寸法を用いて、前記層別テーブルを作成すればよい
たとえば、工程上の理由により、被圧延材の寸法が略一
定であるような特殊な工程に本発明にかかる方法を適用
する場合には、層別テーブルは、被圧延材の鋼種のみを
因子として作成してもよい。
さらに、本発明を実施例とともに詳述するが、これはあ
くまでも本発明の例示であり、これにより本発明が限定
されるものではない。
実施例 第1図は7スタンドからなる、本発明にかかる熱間連続
圧延機の板厚制御方法を実施するための装置の一例を示
す略式説明図である。第1図において、1は白抜矢印方
向に通板される被圧延材、2aないし2gはワークロー
ルおよびバックアップロルからなる圧延スタンド、3は
熱間連続圧延機の各スタンド間の少なくとも1箇所(本
実施例においてはスタンド2d −2a間)に設置した
板厚検出器、4は最終スタンド(2g)の出口側に設置
した板厚検出器、5は板厚検出器3の信号に基づく板厚
偏差演算器、6は圧下位置修正指令演算器、7はロール
周速度修正指令演算器、8.9および10は圧下装置、
IL 12および13は圧下装置8.9および10にそ
れぞれ設けられた圧下位置検出器、14aないし14g
はロール駆動モーター、15は板厚偏差修正係数演算器
および16は修正係数層別テーブルである。
7段の圧延スタンドからなる熱間連続圧延機のスタンド
間(2dと28との間)に板厚検出器3が設けられてお
り、被圧延材Iの先端部が板厚検出器3の直下に到達し
た時からある時間経過した後(例えば、板厚検出器3が
OIJした後10秒後)、この板厚検出器3により被圧
延材1のFi厚を検出し、スタンド間板厚偏差Δh−を
板厚偏差演算器5により演算する。このようにして求め
たスタンド間板厚偏差Δtugに基づき、板厚偏差演算
器5により前記板厚検出器3より下流にあるスタンド(
2e、2fおよび2g)の出口の板厚偏差Δh2、Δh
、およびΔh、を予測するとともに、これらの値により
、スタンド2e、2fおよび2gの圧下位置修正指令Δ
Srfおよびスタンド2a、 2b、 2c、 2d、
2e、 2fのロール周速度修正指令ΔVriがそれぞ
れ圧下位置修正指令演算器6およびロール周速度修正指
令演算器7により計算されている。そして、このΔSr
+およびΔVriに基づいて、スタンド2e、 2fお
よび2gの圧下装置8.9および10の圧下位置を修正
し、またスタンド2aないし2fのロール駆動モーター
14aないし14fの回転数を修正するフィードフォワ
ード制御が行われている。
そして、前記の板厚検出器3とともに、さらに最終スタ
ンド2gの出口側に板厚検出器4を設置し、この二つの
板厚検出装置3および4を用いて、(a)スタンド間板
厚偏差Δh3、Δha(m= 4 )(b)最終スタン
ド出口板厚偏差Δh。
を検出する。すなわち、被圧延材1の先端部が最終スタ
ンド出口側に設置された板厚検出器4の直下に到達した
時から、(a)のΔh4を検出するのと同しタイミング
すなわち、板厚検出器4がONした後、T、秒後で最終
スタンド出口板厚偏差Δh。
を検出する。
そして、(a)のスタンド間板厚偏差Δhsから(9)
式により、後段スタンド出口板厚偏差予測値Δhiを求
めておく。
また、(ロ)の最終スタンド出口板厚偏差は、前述した
ように、前記のスタンド間に設置された板厚検出器3に
より検出された値によりスタンド2e、2fおよび2g
の圧下修正が行われた後に得られたものであり、前述し
たフィードフォワード制御が行われた後の圧下位置を、
前記板厚検出器3より下流にあるスタンド(2e、 2
fおよび2g)の圧下位置検出装置(11,12および
13)により検出し、これによる板厚修正量を板厚偏差
修正係数演算器15により式0ω、01)を用いて逆算
し、前記フィードバック制御が行われなかったと仮定し
た場合の最終スタンド出口板厚偏差逆算値Δh0を求め
る。
そして、これらの値ΔhvaとΔh、とから、板厚偏差
予測修正係数Zを式θカ、Gつより、板厚偏差修正係数
計算器15により、被圧延材1の鋼種および寸法毎に板
厚偏差修正係数演算器15により求めておき、修正係数
層別テーブル16として、学習・記憶させておく。
そして、次材圧延時において、板厚検出器3によりスタ
ンド間板厚偏差Δh!1が検出された後に最終スタンド
出口板厚偏差予測値Δhiを(9)式から求める時に、
修正係数層別テーブル16から次材に適した板厚偏差予
測修正係数Zを選択して(9)式に代入して用いること
により、最終スタンド(2g)出口板厚偏差の予測を行
っている。
そして、この最終スタンド(2g)出口板厚偏差の予測
値から、式(7)および式(8)により圧下位置修正量
ΔSri、ロール周速度修正量ΔVriを圧下位置修正
指令演算器6およびロール周速度修正指令演算器7によ
り求めて、ロール圧下位置およびロール周速度の変更を
行っている。
以上のような、第1図に示す装置により、板幅900〜
1300mm、板厚1.2〜8.01の鋼板100枚に
ついて熱間圧延を行って、成品先端部における板厚偏差
量を測定した。
また、比較例として、同一の寸法の鋼板100枚を、特
開昭63−226915号公報により提案した方法によ
り、同し寸法の目標板厚の成品を製造した際の、成品の
先端部における板厚偏差量を測定した。
結果を第2図(a)ないし第2図(C)に示す。第2図
(a)は本発明例の結果を示すグラフであり、第2図(
1))は比較例の結果を示すグラフであり、さらに第2
図(C)はそれぞれの圧延材の板W−(mm)を示すグ
ラフである。
第2図(a)ないし第2図(C)から明らかであるよう
に、 (i)本発明により、先端部板厚偏差を低減することが
できる、 (ii >従来法において板厚偏差が問題であった、成
品板厚が144問以下あるいは6■以上の圧延材におい
ても、先端部板厚偏差を低減できたことがわかる。
(発明の効果) 以L、詳述したように、本発明により、熱間連続圧延に
おいて、成品の板厚偏差を著しく低減することができ、
特に従来法ではその制御が困難であった1、4 ms+
以下または6問以上の板厚の成品の板厚偏差を著しく低
減することができた。
かかる効果を有する本発明の意義は極めて著しい。
【図面の簡単な説明】
第】図は、本発明にかかる熱間連続圧延機の板厚制御方
法を実施するための装置を示す略式説明図; 第2図(a)および第2図(I))は、実施例の結果を
示すグラフ;および 第2図(C)は、第2図(a)および第2図Φ)に示す
実施例に対応する圧延材の板厚を示すグラフである。 1:被圧延材 2aないし2g:圧延スタンド 3.4:板厚検出器 5:板厚偏差演算器 6:圧下位置修正指令演算器 7:ロール周速度修正指令演算器 8.9.ICh圧下装置 lL12,13:圧下位置検出器 14aないし14g:  ロール駆動モーター15:板
厚偏差修正係数演算器 16:修正係数層別テーブル

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 複数のスタンドからなる熱間連続圧延機の少なくとも1
    箇所のスタンド間に設置した板厚検出器により検出した
    スタンド間板厚偏差信号に基づき、前記板厚検出器より
    下流にあるスタンドのロール圧下位置およびロール周速
    度をフィードフォワード制御する熱間連続圧延機の板厚
    制御方法において、最終スタンド出口側に板厚検出器を
    設けておくとともに、少なくとも1箇所のスタンド間に
    設置した板厚検出器の検出値と最終スタンド出口側に設
    置された板厚検出器の検出値とを用いて、前記フィード
    フォワード制御が行われないと仮定した場合のスタンド
    間板厚偏差と最終スタンド出口板厚偏差との板厚偏差比
    を被圧延材の鋼種および/または寸法毎にあらかじめ計
    算しておき、圧延時には、少なくとも1箇所のスタンド
    間に設置した板厚検出器の検出値とこの時の被圧延材に
    適した前記板厚偏差比とから、最終スタンド出口板厚偏
    差を予測し、この予測された最終スタンド出口板厚偏差
    を零にすべく、スタンド間の少なくとも1箇所に設置し
    た前記板厚検出器より下流のスタンドのロール圧下位置
    およびロール周速度をフィードフォワード制御すること
    を特徴とする熱間連続圧延機の板厚制御方法。
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