JPS61169111A - 多スタンド連続圧延制御装置 - Google Patents

多スタンド連続圧延制御装置

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Publication number
JPS61169111A
JPS61169111A JP60010097A JP1009785A JPS61169111A JP S61169111 A JPS61169111 A JP S61169111A JP 60010097 A JP60010097 A JP 60010097A JP 1009785 A JP1009785 A JP 1009785A JP S61169111 A JPS61169111 A JP S61169111A
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JP
Japan
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speed
stand
rolling
final
roll
Prior art date
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JP60010097A
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English (en)
Inventor
Tsuneki Shinokura
篠倉 恒樹
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Classifications

    • 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
    • B21B37/48Tension control; Compression control
    • B21B37/52Tension control; Compression control by drive motor control

Landscapes

  • 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】 【発明の属する技術分野】
本発明は、多スタンド連続無張力圧延制御系における最
終の圧延スタンド(最終スタンドという)からの被圧延
材料(材料ともいう)の出側速度及び出側寸法(厚さ)
を一定に制御する装置に関する。  −
【従来技術とその問題点】
以下各図の説明において同一の符号は同一または相当部
分を示す。 複数台の圧延II(スタンドともいう)を直列に並べ、
線材、棒鋼、形鋼などの長尺の材料を連続的に圧延する
場合に、各圧延機のロール回転数に不整合が生じたり、
圧延材の寸法が不揃いであったりすると、スタンド間の
圧延材に張力または圧縮力が働き、圧延製品の寸法精度
が悪くなる。そこで、従来スタンド間の張力(又は圧縮
力)がゼロとなるような、つまり無張力の圧延制御方式
が用いられている。その代表例としては、スタンド間張
力直接検出方式、電流メモリ方式、トルクメモリ方式、
トルクアームメモリ方式などがある。 第2図は従来のトルクアームメモリ方式による無張力連
続圧延制御系の構成例を示すブロック図である。図中添
字lは終端となる第1スタンド(最終スタンド、以下譬
1と略記する)に、また1−1、i−2,・・・はそれ
ぞれillに順次隣接する上流側の第i−1スタンド(
lli−1と略記する)、第i−2スタンド(Ill−
2と略記する)・・・に属するものであることを示す。 同図においてlは材料、2 (2+、 2t−1+ 2
i−z、・・・)はそれぞれ各スタンド (#i、l1
i−1,1li−2・・・)に属するロール、Mは各ロ
ール2を駆動するモータ、ASRはそれぞれ各ロール2
 (従って各モータM)の周速(ロール速度という) 
Vi+ (VRI、  Vlll−1゜■□−2,・・
・)を調節する速度調節器、V*o (Vigor。 VIOI−11■10i−L ”’ )は各ASRに対
して設定される基準のロール速度としての速度設定値、
TGはタコジェネレータで、Itを除くスタンドの各モ
ータMに付されそれぞれ対応するロール速度■8を検出
する。3は#lを除く各スタンドに設けられ、それぞれ
の圧延荷重P (h−+、 h−8+・・・)を検出す
る圧延荷重計、4は同じ<Iliを除く各スタンドに設
けられ、それぞれの圧延トルクG (G、−、、G、−
2+・・・)を検出する圧延トルク計、Dlは乗算器で
前記の検出された圧延トルクGを圧延荷重Pで除算し、
トルクアームλ (λト、、λト2.・・・)として出
力する。ただしλ=G/P、  λ逼−Gト+ / P
+−+、λ1−g−Gi−1 / PL−1である。 6A、6Bはトルクアームメモリで後述のように前記の
トルクアームλを記憶する。DPI(DFlz−+。 DFII−1,・・・)は減算器でトルクアーム6A、
6B内の多値の差Δλ(Δλi−1、Δλト3.・・・
)を求める。 ZR(ZR+−+、ZRt−z、−)は#iを除く各ス
タントニ設けられた張力調節器、ΔVll−1+  Δ
Vl! −Zr ・・・)は各張力調節器ZRから出力
される当該スタンドのロール速度の修正量としての速度
修正量、02は除算器で各速度修正量ΔVi+を、当該
スタンドのタコジェネレータTGから出力されるロール
速度■。 で除算し、速度修正率γ (T トII r +−z、
・・・)として出力する。 Xは乗算器で、If、#i−1を除(各スタンドに設け
られ隣接する下流側スタンドから与えられる速度修正率
に、自スタンドのロール速度Vつを乗じ該速度修正率と
同率の付加速度修正量として出力する。ADI (AD
I z−+、  ADI !−t、・・・)は#lを除
く各スタンドに設けられた加算器で、それぞれ自スタン
ドの速度設定値Vl◎に、自スタンドの張力調節器ZR
から出力された速度修正量ΔV、を加算し、自スタンド
の速度調節器ASRに修正された速度設定値として与え
る。 AD2(AD21−ヨ、  AD2t−s、・・・)は
雲1.  l1l−1を除く各スタンドに設けられた加
算器で、自スタンドの前記の加算器MDIから出力され
た前記の修正された速度設定値にさらに、自スタンドの
乗算器Xから出力された前記の付加速度修正量を加算し
、再修正されたた速度設定値として、自スタンドの速度
調節器ASRに与える。AD3(AD3t−z、  A
D3t−a。 ・・・)はst、 114−1を除く各スタンドに設け
られた加算器で、自スタンドの速度修正率(IIi−2
の場合はri−t)に隣接下流側スタンドの速度修正率
(自スタンドがl1i−2の場合はri−+)を加算し
て、隣接上流側スタンド (自スタンドが#i−2の場
合は誹ト3)の乗算器Xに与え、該上流側スタンドにお
ける前記の付加速度修正量を演算させる。 圧延中の材料1はいまIll 、l1l−1,・・・に
かみこまれたいる。そして5i−t、 5t−2,・・
・の圧延荷重計3゜圧延トルク計4.除算器D1を介し
て、それぞれ前記のようにトルクアームλ (λト、、
λト2.・・・)が出力される。そこであらかじめ無張
力圧延状態(これは材料1が隣接の下流側スタンドにか
み込まれる以前の状態などで実現できる)における前記
トルクアームλ 〔これを改めて無張力時トルクアーム
λ。(λoト、、λ。ト2.・・・)として区別する〕
を各スタンド1i−1,If−2+・・・ごとに測定し
て、それぞれ自スタンドのトルクアームメモリ6Aに記
憶する。 以後通常の圧延動作に入ったのちは、その時々に算出さ
れトルクアームメモリ6Bに記憶されるトルクアームλ
と、先にメモリ6Aに記憶された無張力トルクアームλ
。との差(トルクアーム変化という)Δλ(Δλ、−1
.Δλ1−2.・・・)を減算器DPIを介して求め、
自スタンドの張力調節器ZRに入力する。このようにし
て各張力調節器ZRから出力される前記速度修正量Δv
lを自スタンドの加算器A11lに与えてそれぞれ対応
する速度設定値Vつ。を修正し、自スタンドの速度調節
器ASRを介して、前記トルクアーム偏差Δλが0とな
るように自スタンドのロール速度V、lを修正する。な
お自スタンドのこの速度修正に加え、下流側スタンドの
速度修正に応じた修正を同時に上流側スタンドにも順次
付加するため、前記のように#l−2に対しては除算器
D2.乗算器X、加算器AD2を介し、ll−1の速度
修正に基づく前記付加速度修正量を与え、#i−3以前
の上流側の各スタンドに対しては除算器D2.加算器A
D3.乗算器X、加算器AD2を介して、順次当該スタ
ンドに隣接する2つの下流側スタンドより、これらの下
流側スタンドの速度修正量に基づく付加速度修正量を当
該スタンドに与える。 従って舊ト3に対しては#l−2と#1−1の速度修正
量に基づく付加速度修正量が与えられることになる。こ
のようにして全スタンドにわたり無張力圧延制御を行う
ことができる。 さてこのような無張力圧延制御としては、トルクアーム
メモリ方式以外に、たとえば電流メモリ方式やトルクメ
モリ方式がある。これらは基本的には同じであるが、二
股にはスキッドマーク (材料中の温度の低い部分)な
どの外乱に対して優れているのはトルクアームメモリ方
式とされている。 なおこの種の技術に関する文献としては本出願人による
特願昭58−215362号「圧延スタンド間張力制御
方法」及び特願昭57−109485号「多スタンド連
続圧延におけるスタンド間張力制御方法」などがあるの
で詳細はこれらを参照されたい。 ところでこれらの方式を用いれば無張力圧延制御は可能
であるが、高精度寸祷の圧延製品を得ようとするには、
必ずしも十分満足いくとは限らない。その主な理由は、
材料温度や材料寸法の変化によるロールギャップの開度
の変化が起こるからである。つるり、材料温度が低いと
か、材料寸法が大きければ、圧延荷重が増加するので、
ロール開度が大きくなり、出側寸法が増加するという難
点がある。 この難点を防ぐために、無張力制御に加え、自動圧下制
御いわゆるAGCを採用すれば、寸法精度はさらに向上
することが期待される。しかし、これらの制御は仕上げ
圧延速度を一定に保障するものではない。圧延工程にお
いては、最終仕上げ圧延速度を一定に制御することが望
ましい。たとえば、棒鋼圧延の最終工程で圧延しながら
棒鋼を定尺に裁断する場合や、線材圧延の最終工程でブ
ロックミル(コンパクトに集中して組込まれた高精度圧
延機)に通す場合などでは、製品の歩留りや寸法精度の
向上をはかるために、仕上げ圧延速度を一定に制御する
必要がある。 そのためには最終スタンドの材料の出側速度を検出し、
これを一定にするような制御を付加する方法があるが、
この方法では■最終段階の検出情報を用いるため制御遅
れが大きく、修正動作が手遅れとなり易い■出側速度検
出手段を当該設備と各種の相手側設備との間に設けるこ
ととなるため該速度検出手段の設置スペースを確保する
点に難点があるといった問題点がある。 このように従来の無張力圧延制御では、速やかな応答で
、また機器取付はスペース上の難点なしに、この出側速
度を一定に保障することはできないという欠点があった
【発明の目的】
本発明は上記の欠点を解決するために、従来の無張力圧
延制御を行いつつ、高速応答で最終スタンドからの材料
の出側寸法及び出側速度を一定とすることができる圧延
制御装置を提供することを目的とする。
【発明の要点】
本発明の要点は、多スタンド連続圧延工程の各スタンド
間においては、無張力圧延制御を行い、最終スタンドで
は自動圧下制御器を設けて、ロール開度が一定となるよ
うにし、さらに最終スタンドへの材料の入側に速度計を
設けて、圧延中の材料速度の変化を検出し、これから演
算式によって最終スタンドのロール速度を修正し、当該
スタンドからの材料の出側速度が一定となるようにする
点にある。 換言すれば本発明の要点は、被圧延材料を連続して圧延
する複数の圧延スタンド、トルクアームを用いて前記各
スタンド間の張力または圧縮力を零に保つように制御す
る無張力制御手段(モータ。 速度調節器、タコジェネレータ、圧延荷重計、圧延トル
ク針、トルクアームメモリ、張力調節器など)、最終の
圧延スタンド (以下最終スタンドという)に設けられ
被圧延材料の出側の厚さを一定に制御する自動圧下制御
手段(自動圧下制御器など)、最終スタンドに前記無張
力制御手段内の一構成手段として設けられ、llL終ス
タンドの圧延ロール(以下最終ロールという)の基準の
周速の設定値(以下基準速度設定値という)を設定され
、前記最終ロールの周速が前記基準速度設定値となるよ
うに最終ロールの駆動手段(モータなど)を制御する最
終ロール速度制御手段(速度調節器など)を備えた多ス
タンド連続圧延制御装置において、 最終スタンドの入側の被圧延材料の速度(以下入側速度
という)を検出する手段(入側速度計など)と、無張力
圧延時の所定の前記入側速度(以下無張力時入側速度と
いう)を記憶する手段(入側速度メモリなど)と、連続
圧延中の前記の入側速度及び前記の無張力時入側速度の
2つの入側速度の差(以下入側速度変化という)を求め
る手段(減算器など)と、該入側速度変化に所定の係数
(速度変換係数など)を乗じ最終ロールの周速の修正量
(速度修正量など)として出力する手段(速度変換器な
ど)と、前記修正量を、最終スタンドの出側の被圧延材
料の速度を一定に保つ方向に、前記最終ロール速度制御
手段に設定される前記基準速度設定値に加算する手段(
加算器など)とを備えるようにした点にある。
【発明の実施例】
次に第1図に基づいて本発明の一実施例を説明する。同
図においてSt は最終スタンド、lff−1はその前
段のスタンドを示す。第1図の1ll−1以前の上流側
の各スタンドには第2図のl1l−2と同様な各種の無
張力連続圧延制御手段が付されている。 LSRはIll と#i−1との間に設けられた入側速
度計で、例えばレーザ式非接触速度計などからなり、薯
lへの材料1の入側速度vト、(便宜上以下■。と記す
)を検出する。7A、7Bは入側速度メモリ、DF2は
減算器で、メモリ7A、7B内の値の差(入側速度変化
という)ΔvLを出力する。VCは後述の速度変換器で
、前記の入側速度変化ΔV。 を次の速度修正量ΔVLIに変換する。このΔVLIは
#lのロール速度vl!の修正量としての速度修正量で
ある。AGCはIIに設けられた自動圧下制御器で、I
iからの材料lの出側寸法■、を一定に制御する。 Iiには加算器MDI (A口li)が設けられ、当該
の速度設定値VB(11に前記の速度修正量ΔvLアを
加算するほか、同じ(Ifに設けられた除算器D2を介
しこの速度修正量ΔVLIに対応する速度修正率γムが
求められl1l−1の乗算器Xに与えられている。この
ような圧延制御系において、Iiからの材料1の出側速
度Vtを(便宜上以下V、と記ず)を一定にし、かつ出
側寸法H2の寸法精度を高めようとする具体的な方法は
次のとおりである。 いま全スタンドに対し第2図と同様にトルクアームメモ
リ方式で無張力圧延制御を行うものとする。同時に誹ト
1とII との間に設置された入側速度計LSRでIi
の入側速度V。を常時測定する。この測定値は材料1の
肉厚が一定であれば、圧延中不変であるが、第1図に示
すように厚内部1aがあればIllの入側速度V。が変
わるので速度測定値は一定とならず、同時にgiの出側
速度V1も変化するのである。 そこで1の出側速度■1を一定とするために、本実施例
ではIliのロール速度■1を次のように修正制御する
。いま材料1が無張力圧延制御を受けながら圧延され、
その先端がlft−1とIfとの間にあるとする。この
状態でまず速度計LSRで、無張力圧延中の材料速度(
材料1がitにかみ込まれた後の入側速度V。に対応す
る、かみ込み以前の値であり、VLOと記す)を測定し
入側速度メモリ7Aに記憶する。次に材料先端がsiに
かみ込まれたとする。この時、材料肉厚が一定であれば
材料速度も一定であるが、図示するととく#H1の出側
で何らかの原因により厚肉部1aが発生し、#lにかみ
込まれたとすると、Iftの入側速度V。及び出側速度
vIは変化する。そこで速度計LSRは#iの入側速度
V+(これを改めてVLと記す)と前記記憶値V1.。 とを比較し、その差としての入側速度変化ΔV L  
(−V t  V to )に速度変換器VCを介して
速度変換係数gを乗算して、その値(速度修正量)Δ■
□を加算器ADI iを介し、速度設定値VllO1に
加算してASRに入力し、蒋lのロール速度Vllを修
正してその出側速度■、を一定ならしめる。 この修正は肉厚(入側寸法t+、)の増加(減少)に対
してはロール周速vI1.を遅く (速く)する方向に
行い、かつこの速度修正量ΔVLIに基づく速度修正率
γiを#i−1に与えて上流側スタンドのロール速度も
修正する。 11iには圧延荷重Pを利用した自動圧下制御器AGC
が備わっているので、出側寸法H,は高い精度で保障さ
れている。なおこの圧下制御器AGCの入力信号として
は、圧延が無張力であるので、圧延荷重P、とせず、圧
延トルクGlを採用することも可能であり図中では破線
で示されている。 ここで問題となるのは、前記速度変換係数gをどのよう
に決めるかである。この係数gを厳密に求めることは、
条鋼圧延など複雑な減少を伴うものでは容易ではなく、
また変換係数が求まってもその数式が複雑であっては制
御が実際的でないので、ここでは簡単な近似解によるこ
とにする。まず、圧延速度の微小変動域を考える。これ
により、この微小変動域では前記速度変換係数gを所定
の常数として取扱うことができる。 いまロール速度(周速)Viが一定の条件で材料肉厚等
の変動により出側速度■3.入側速度■。 にそれぞれΔV+、Δv0の変化があったとすれば、先
進率sf−(V+ −Vm )/Vi 、後進率Sb=
 (V。 vm)/vmの定義から、速度変化ΔVI+Δv0はそ
れぞれ下記(11,(21式で表される。 出側速度変化ΔV + = V R・ΔSf・−・−・
・−・−・−・・−(1)入側速度変化ΔVO−Vア 
・Δ5b−−−−−−−−−−〜−一−(21ここにΔ
Sfは先進率変化、Δsbは後進率変化である。 また、これら先進率Sfや後進率sbは微小変動域を考
えれば圧下率γに比例するので、 先進率変化   ΔSf−α・Δγ−−−−−−−−・
−・−(3)後進率変化   Δsb=β・Δγ−・−
・−・(4)ここに圧下率γはγ−(11,−Hl) 
/no (ただし■。:入側寸法、H8:出側寸法)で
定義され、Δγはその変化である。またαは先進率係数
(常数)。 βは後進率係数(常数)である。従って+81. (4
1式を(1)、 (21式に代入すれば、 ΔV+/Δv0−α/β−・−・−−−−一−−−−−
−−451一方先進率Sfを一定とみなし、ロール速度
■。 を微小変化させても出側速度vIは変化するので、この
出側速度変化をΔv1.とすると前記の先進率Sfの定
義からΔVllは次式(6)で表される。 ΔVll−ΔV *  (1+S f ) −一−−−
−−−−−−−−−−−−−(61従って材料肉厚変化
によって生ずる出側速度変化Δ■1をロール周速の変化
ΔV、による出側速度変化ΔV、によって打消し出側速
度■1を一定に保つには、(5)式のΔv1を(6)式
のΔV11と等しく置くことにより、 ΔVi+ = (α/β) / (1+ Sf ) A
 V o−=−(71つまり入側速度v0を検知してこ
れにΔV0の変動があったときは、(7)式の関係に基
づいてIllの出側速度V、が一定となる方向にロール
速度vIIを修正させれば、出側速度V1を一定に保ち
得ることになる。この(7)式の入側速度変化ΔVOI
ロール速度変化Δ■つがそれぞれ第1図の速度変換器V
Cの人、出力信号としての入側速度変化ΔVL+速度修
正量ΔVLIに相当すべきものであり5.従って(7)
式の比例係数が、速度変換器VCの速度変換係数gに他
ならない。すなわち、 g=(α/β) / (1+Sf)  −・−・−・−
−−−一−−−・−−−−−−181この式(8)にお
ける先進率係数α、後進率係数βおよび先進率Sfは理
論的に求められないので、経験式かあるいは実験式によ
って求める。このようにしてこの係数gを用いて速度変
換器VCにおける入側速度変化Δv0からロール周速変
化すなわち速度修正量Δv、lへの速度変換を行うもの
である。
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、最終スタンドに入
側速度変化ΔV6(又はΔVt)を入力し、これを打消
すべきロール速度変化ΔVll (又は速度修正量ΔV
LI)を出力する速度変換器VCと自動圧下制御器AG
Cを設けているので、最終スタンドの出側速度v1は常
に一定となり、製品の寸法(出側寸法H1)が一定とな
るのみならず、棒鋼の定尺裁断による歩留りの向上にも
大きな効果がある。本実施例では棒鋼、線材などの条鋼
圧延を例にとって説明したが、本発明はホットストリッ
プミルやコールドストリップミルなどにも応用できるこ
とはいうまでもない。また入側速度計LSRとしてはレ
ーザ式非接触速度計を用いて説明したが、空間フィルタ
式速度針などを利用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例としての無張力連続圧延制御
系の構成を示すブロック図、第2図は従来の無張力連続
圧延制御系の構成例を示すブロック図である。 1:被圧延材料(材料) 、2(2+、 2t−+、・
・・):ロール、M:モータ、ASR:速度調節器、T
G:タコジェネレータ、Vi V+u、  vH−1,
−)  H,l:1−ル速度、V++o(V++ot、
 Vxoi−+、 −)  +速度設定値、 3:圧延
荷重計、P (h、 Pi−+ ・・・);圧延荷重、
4:圧延トルク針、G(G直、Gト、・・・):圧延ト
ルク、DI、D2 :除算器、6A、6B  ; )ル
クアームメモリ、λ (λl−1+トt+・・・)二ト
ルクアーム、λ。(λ。i−1+  λ。ト8.・・・
):無張力時トルクアーム、Δλ(Δλl−1+Δλト
2.・・・):トルクアーム変化、ZR(ZR+−+、
ZRi−z、・・・) :張力調節器、ΔVI+(ΔV
Ri−1+  ΔV□−2,・・・)、ΔVL、l:速
度修正量(ロール速度変化)、X:乗算器、八DI(A
Dli。 AD1+−+ 、・・・)AD2(AD2+−+、・・
・ )、AD3(AD3遍1.・・・ ):加算器、D
PI(DFl+−+、・・・)、DF2 :減算器、γ
(γ8゜r t−+、・・・):速度修正率、AGC:
自動圧下制御器、LSR:入側速度計、V、、V、、入
側速度、VLO:無張力時入側速度、Vl :出側速度
、Ho:入側寸法、Hl:出側寸法、7A、7B  :
入側速度メモリ、ΔV0.ΔvL :入側速度変化、シ
C:速度変換器、g:速度変換係数。 夜理人弁理士 山 口   裏

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)被圧延材料を連続して圧延する複数の圧延スタンド
    、トルクアームを用いて前記各スタンド間の張力または
    圧縮力を零に保つように制御する無張力制御手段、最終
    の圧延スタンド(以下最終スタンドという)に設けられ
    被圧延材料の出側の厚さを一定に制御する自動圧下制御
    手段、最終スタンドに前記無張力制御手段内の一構成手
    段として設けられ、最終スタンドの圧延ロール(以下最
    終ロールという)の基準の周速の設定値(以下基準速度
    設定値という)を設定され、前記最終ロールの周速が前
    記基準速度設定値となるように最終ロールの駆動手段を
    制御する最終ロール速度制御手段を備えた多スタンド連
    続圧延制御装置において、最終スタンドの入側の被圧延
    材料の速度(以下入側速度という)を検出する手段と、
    無張力圧延時の所定の前記入側速度(以下無張力時入側
    速度という)を記憶する手段と、連続圧延中の前記の入
    側速度及び前記の無張力時入側速度の2つの入側速度の
    差(以下入側速度変化という)を求める手段と、該入側
    速度変化に所定の係数を乗じ最終ロールの周速の修正量
    として出力する手段と、前記修正量を、最終スタンドの
    出側の被圧延材料の速度を一定に保つ方向に、前記最終
    ロール速度制御手段に設定される前記基準速度設定値に
    加算する手段とを備えたことを特徴とする多スタンド連
    続圧延制御装置。
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