JPS63171211A - 板圧延における形状制御方法 - Google Patents

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） この発明は板圧延における形状制御方法、特に圧延機出
側において検出した板形状に基づいてロールベンダー、
ロールシフトその他を操作して板幅方向の板形状をフィ
ードバック制御する方法に関する。

（従来の技術） 冷間圧延においては、圧延機出側に配置した形状検出器
からの検出信号に基づいてロールベンダー、ロールシフ
ト、クーラント供給装置などを操作し、板幅方向の形状
をフィードバック制御することが行ね打ている。この際
、制御計算機では板形状を数式モデルで表現し、操作量
を演算するようにしている。数式モデルは一般にべき級
数で表わされ、その係数は形状検出器からの信号に基づ
いて決められる。

特開昭昭５４−１５１０６６号公報で開示された技術で
は、上記数式モデルとして次の４次べき級数ｙ＝λ１ｘ
＋λ２Ｘ２＋え、ｘ３＋λａＸ’−（＋） を採用している。ここで、ｙは板の伸び率　（張力差、
あるいは急峻度としても実質的に同じである）、λ１〜
λ４は形状検出器からの信号に基づいて決められる定数
、Ｘは板幅中央を原点として板端に向かう距離であって
、正規化された変数である。

そして、上記式（１）を 非対称成分　ｙ、＝λＩＸ＋λ　ｘ３ に分け、さらに形状評価パラメータとしてを用いること
を提案している。

また、特開昭５５−４２１４：１号公報は、上記４個の
形状評価パラメータに基づきロールベンダー、ロールシ
フトなどを操作して板の形状制御する技術を開示してい
る。

（発明が解決しようとする問題点） 一般に、通常の圧延の場合に形状検出器で検出される形
状分布は、第１図　（イ）のようなパターン（端伸びの
場合）を示す。しかし、狭幅材の圧延に引き続いて広幅
材を圧延するような場合、あるいはタンデム圧延で前段
のワークロールシフトによりエツジドロップを小さくす
るように圧延し、最終スタンドまで圧延した場合には、
第１図（ロ）に示すように板端部に大きな耳波形状不良
が発生することがある。

上記従来の形状制御では、板幅方向の急峻度分布λの全
データを用いてロールベンダー、ロールシフトなどの操
作量を求めていた。また、板形状の検出は、板幅方向に
ついて数点ないし数十点をサンプリングして行われる。

したがって、大きな耳波形状不良が発生した場合には、
形状評価パラメータはこの耳波に大きく支配され、実際
の板形状とは異なった板形状を推定する結果となってい
た。これより、形状制御の精度は低くなり、ロールベン
ダーなどを操作して形状制御を行っても形状不良が発生
していた。

そこで、この発明は板端部に大きな耳波形状不良が発生
しても、板幅全域で良好な形状の板を得ることができる
板圧延における形状制御方法を提供しようとするもので
ある。

（問題点を解決するための手段） 第１の発明の板圧延における形状制御方法は、圧延機出
側で板形状を検出し、板端部の検出値を除いて前記形状
検出値に基づき４次式で表わされる板幅方向の急峻度分
布を求める。ついで、急峻度分布から板幅中央に関して
対称な成分を表示する２個の形状評価パラメータ　（板
端部急峻度と板中央部急峻度との差、および前記対称な
成分における急峻度の極値と板中央部急峻度との差）、
非対称な成分を表示する２個のパラメータ　（板端部急
峻度と板中央部急峻度との差、および前記非対称な成分
における急峻度の極値と板中央部急峻度との差）、およ
び板端部の検出値に基づいて求めた形状評価パラメータ
　（検出した板端部急峻度と前記急峻度分布より求めた
板端部急峻度との差）とを求める。そして、これら形状
評価パラメータに従って形状制御手段の操作量を調節す
る。

圧延機出側における板形状は、急峻度、伸び率あるいは
張力差の板幅方向の分布として板長子方向に一定の間隔
（たとえば、０．２〜０．５　ｓｅｃ　）をおいて検出
される。急峻度、伸び率および張力差は、いずれも実質
的に同じ板形状を与えるので、以下の説明では急峻度に
より板形状を表わすものとする。形状検出器としては、
分割ロール式、たわみ式その他の通常の検出器が用いら
れる。

板幅方向の急峻度分布を表わす４次式は、上記のように
形状検出値のうち板端部の検出値を除いた値に基づいて
決められる。４次式は各項の係数を決めれば求まるが、
各係数は形状の検出値に基づいて制御コンピュータによ
り演算される。ここで、板端部の範囲は、第２図に示す
板側端より板幅中央に向かう狭い範囲Ｌ、すなわち大き
な耳波が発生する範囲である。また、板端部の形状評価
パラメータは、検出した板端部急峻度と板端　（第２図
においてｅの点）または板端部の板中央寄りの境界　（
第２図において板端ｅより１だけ内側に入った点）にお
ける前記急峻度分布の値との差を用いてもよい。

形状制御手段として、ワークロールベンダー、中間ロー
ルベンダー、ワークロールシフト、中間ロールシフトお
よびクーラント供給装置のうちの一つ、またはこれらの
内のいくつかの組合せが用いられる。

第２の発明の板圧延における形状制御方法は、第１の発
明と同様にして得た急峻度分布から求めた板幅中央に関
して対称な成分を表示する２個の前記形状評価パラメー
タに従ってワークロールベンダー力、中間ロールベンダ
ー力および中間ロールシフト量のうちの少なくとも一つ
を調節する。

また、板幅中央に関して非対称な成分を表示する２個の
前記形状評価パラメータに従って圧下位置差　（ドライ
ブサイドの圧下刃とワークサイドの圧下刃との差）、ワ
ークロールベンダー力差、中間ロールベンダー力差およ
び中間ロールシフト量差のうちの少なくとも一つを調節
する。そして、前配板端部の検出値に基づいて求めた形
状評価パラメータに従ってクーラント供給量のロール軸
方向分布を調節する。

第３の発明の板圧延における形状制御方法は、第２の発
明と同様にして得たワークロールベンダー力、中間ロー
ルベンダー力および中間ロールシフト量のうちの少なく
とも一つを調節するとともに、圧下位置差、ワークロー
ルベンダー力差、中間ロールベンダー力差および中間ロ
ールシフト量差のうちの少なくとも一つを調節する。そ
して、前記板端部の検出値に基づいて求めた形状評価パ
ラメータに従って、少なくともロール端部寄りのロール
ギャップがロール端部に向かって広がるようなロールプ
ロフィールを有し、ロール軸方向に移動可能なワークロ
ールのシフト量を調節する。

（作用） 板幅方向の急峻度分布を表わす４次式は、上記のように
形状検出値のうち板端部の検出値を除いた値に基づいて
決められる。したがって、４次式で表わした板形状は、
板端部に発生した大きな耳波の値に影響されることなく
全体として実際の形状に近い板形状を示す。また、板端
部についてはその部分だけの検出値を用いて板形状を表
わすので、やはり実際の形状に近い板形状が得られる。

上記のように、実際の形状に近い形状で表わされた板形
状に基づいてロールベンダーその他の操作量を求め、こ
れによりロールベンダー等を調節するので、板の形状制
御は高精度となる。

（実施例） 板の形状制御は、おおよそ次の手順で行われる。

まず、圧延機出側で板形状を検出し、検出値に基づいて
板形状を４次式により表わし、これより形状評価パラメ
ータを求める。ついで、目標形状評価パラメータと上記
求めた形状評価パラメータとの偏差に基づき制御則に従
ってロールベンダー等の操作量を演算する。演算結果は
ロールベンダー等に出力され、板形状がフィードバック
制御される。板形状の検出値の処理から操作量の演算ま
では通常のように制御コンピュータにより行われる。

第２図はこの発明による板幅方向の急峻度分布λの一例
を示している。

図面に示すように、板端部の狭い一定範囲２の検出値を
除いた検出値を用いて板幅方向の急峻度分布λを λ＝α＋βＸ＋γｘ２＋δｘ３＋ｅｘ’で近似する。こ
こで、Ｘは板幅中央Ｃを原点として板端に向かう距離で
あり、α〜εは形状検出値により決められる係数である
。また、図においてｂは板幅の１／２を、λ６は板端に
おける検出値を、また９は板の２番または４番位置をそ
れぞれ表わしている。

前記従来法と同様に式（５）を 非対称成分　λ−＝βＸ＋δｘ３ ｒ分ける−そして、対称成分および非対称成分により、
次の形状評価パラメータ 対称成分　　Δ２＝λ＋（ｂ）−入＋（０）　　または
Ａ４＝λや（ｂ／Ｊ″ｒ）−入や（０）非対称成分　Δ
１＝λ−（ｂ）−入−（０）　　またはを求める。また
、形状評価パラメータとして板端部　　　Δ６＝λ６−
λ（ｂ）またはΔ６＝λ６−λ（ｂ−ｉ）　　・・・（
９）を求める。なお、非対称成分が小さい場合は、Δ６
＝λ６−λ＋（ｂ）または Δ６＝λ６−λや（ｂ−Ｉｌ）　　−・・（１０）とし
てもよい。

上記のようにして形状評価パラメータΔが求まると、目
標形状評価パラメータΔｒｅｒとの偏差ΔΔに基づき、
一般的に式（１１）により操作修正量（たとえば、ワー
クロールベンダー力の修正量および中間ロールシフト量
の修正量）ΔＹが求められる。

ΔＹ＝Ａ　・　ΔΔ　　　　　　　　　　　　　・−（
１１）ここで、Ａは制御則を表わす行列である。制御則
Ａは実機について予め実験により、あるいは数値解析に
より求めることが可能である。

第３図はこの発明が実施される冷間圧延機の一例を示し
ている。

冷間圧延機５はワークロール６、中間ロール７およびバ
ックアップロール８よりなる６重式圧延機である。ワー
クロール６はロール胴端部がテーパ一部６ａとなってお
り、ワークロールシフト１２によりロール軸方向に移動
可能である。形状制御手段として圧下装置ｌＯ、ワーク
ロールベンダー１１、ワークロールシフト１２、中間ロ
ールベンダー１３、中間ロールシフト１４およびクーラ
ント供給装置１６を備えている。冷間圧延機５の出側に
は圧延された板１の形状を計測する形状検出器１８が配
置されている。形状検出器１８として分割ロール式、た
わみ式の他通常の検出器が用いられる。さらに、冷間圧
延機５は制御コンピューターおよびコントローラー　（
いずれも図示しない）により制御される。

クーラント供給装置】６は、第４図　（イ）に示すよう
にノズル２２ごとに制御弁２３が取り付けられている。

このクーラント供給装置】６ではノズル２２ごとにロー
ルクーラントの供給を調節できるので、ワークロール６
の所要の部分のみを強く冷却してサーマルクラウンを、
したがって板１を所要の形状に制御することができる。

第４図　（ロ）に示すクーラント供給装置１７では、ヘ
ッダー２５に多数のノズル２２がそれぞれ制御弁２３を
介して取り付けられており、ヘッダー２５内には一対の
仕切り２６が摺動可能に挿入されている。ヘッダー２５
の中央には低温クーラント供給管２８が、また両端部に
は高温クーラント供給管２９力（それぞれ接続されてい
る。クーラント供給装置１７では、仕切り２６を所要の
位置にセットするとともに、制御弁２３を調節して所要
のサーマルクラウンを得る。

第５図は上記圧延機の制御系のブロック線図である。こ
の実施例では、板形状の対称成分はワークロールベンダ
ー力Ｆｗにより、また非対称成分は圧下位置差ΔＰによ
りそれぞれ制御する。さらに、板端部の形状はロールク
ーラントＱにより制御する。

ロールベンダー系はロールベンダー用制御則ε８・ＢＳ
に従う制御要素、定常偏差補償器の特性ＧＤよりなる制
御要素、およびロールベンダーの特性ＧＩＩよりなる制
御要素からなっている。ここで、ＢＳは次式（１２）で
表わされる影響係数、およびε８はチューニング率であ
る。

ロールクーラント系はロールクーラント用制御則ε。・
Ｂｏに従う制御要素よりなっている。ここで、Ｂｏは影
響係数およびε。はチューニング率である。圧延荷重系
は影響係数ＡＰを含む制御要素よりなっている。これら
影響係数ＢＳ、Ｂ。

およびＡＰは実機について予め実験により、あるいは数
値解析により求めることが可能である。

また、上記ブロック線図における検出器、調節器および
出力装置の特性は次の通りである。

形状検出器： ロールベンダー系： 定常偏差補償器： 目標板形状Δｒｅｆと検出された板形状Δとの偏差に基
づいて、ロールベンダー用制御則Ｂｓとチューニング率
ε８とによりワークロールベンダー力の修正量ΔＦが決
まる。そして、ロールベンダーカ修正量ΔＦは、定常偏
差補償器を経たのちワークロールベンダーに出力される
。また、上記形状偏差に基づいてロールクーラント用制
御則Ｂ０とチューニング率ε。とによりロールクーラン
トの修正量ΔＱが決まる。

なお、圧延された板の形状Δはワークロールベンダー力
Ｆｗ、圧延荷重Ｐ、ロールクーラントＱおよび入側板ク
ラウンＣ４，の四つの要素によって決まる。ワークロー
ルベンダー力Ｆ８およびロールクーラントＱが圧延され
た板の形状に及ぼす影響係数Ａｓ、および入側板クラウ
ンＣＨがそれぞれ圧延された板の形状に及ぼす影響係数
ＡＣはいずれも圧延機固有のものであり、板形状を制御
する際には必ずしも明らかになっている必要はない。

第６図は制御系の他の例を示すブロック線図である。こ
の実施例では、板形状の対称成分は中間ロールベンダー
カＦ、により、また非対称成分はワークロールベンダー
力差ΔＦｗによりそれぞれ制御する。さらに、板端部の
形状はワークロールシフト位置差ΔＳにより制御する。

なお、制御要素については第５図に示す制御系のものと
同様である。

ここで、この実施例の方法により得られた板形状の具体
例について説明する。

圧延設備は６スタンドタンデム冷間圧延機で、第６スタ
ンド出側において板形状を測定した。形状制御は第５図
に示す制御系によった。圧延スタンドの諸元および圧延
条件は次の通りである。

ワークロール 直径：　　３３５ｎｏｎ　　　胴長：　１４２２ｍｍ中
間ロール 直径：　　５９４＋ｎｍ　　　胴長：　１４５７ｍｍバ
ックアップロール 直径：　１１５２ｍｍ　　胴長：　１５２０ｍ１１１板
サイズ（狭幅材）；板厚２．３ｍｍ−＋　０．１５ｍｍ
、板幅１００１００ Ｏ広幅材）　：板厚２．７ｍｍ→０．３ｍｍ、板幅１２
００ｍｆｆ１ 圧下率：３３ｔ→３１ｔ 張カニ前方６　ｋｇ／ｍｍ２．後方１２ｋｇ／ｍｍ２上
記条件において、従来法による場合、激しい中伸びが発
生し、圧延不能となった。これに対し、この発明の方法
によれば上記中伸びは皆無となり、良好な板形状が得ら
れた。

（発明の効果） この発明によれば、実際に近い板形状を表わす数式モデ
ルに基づいてロールベンダーその他の操作量を求め、こ
れによりロールベンダー等を調節するので、良好な板形
状が得られる。したがって、板圧延における歩留りおよ
び生産性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は形状検出器の検出値に基づいて表わした板形状
の一例を示す急峻度分布曲線、第２図はこの発明におい
て近似式で表わした急峻度分布曲線、第３図はこの発明
が実施される冷間圧延機の一例を示すもので、圧延機の
概略斜視図、第４図はこの発明に用いられるクーラント
供給装置の説明図、ならびに第５図および第６図はそれ
ぞれこの発明の実施例を示すものであフて、制御系のブ
ロック線図である。 １・−圧延板材、６・・・ワークロール、６ａ・−テー
パ一部、７・・・中間ロール、８−・バックアップロー
ル、　１０−・・圧下装置、１１−・・ワークロールベ
ンダー、１２−−ワークロールシフト、１３−中間ロー
ルベンダー、ｌ　４−・・中間ロールシフト、１６．１
７−クーラント供給装置、ｌ　８−・・板形状検出器、
２２・−ノズル、２３・・・制御弁、２５−・・ヘッダ
ー、２６−・仕切り、２８．２９−・・クーラント供給
管。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧延機出側で板形状を検出し、形状検出値に基づ
   いて４次式で表わされる板幅方向の急峻度分布を求め、
   急峻度分布から板幅中央に関して対称な成分を表示する
   ２個の形状評価パラメータ（板端部急峻度と板中央部急
   峻度との差、および前記対称な成分における急峻度の極
   値と板中央部急峻度との差）と非対称な成分を表示する
   ２個のパラメータ（板端部急峻度と板中央部急峻度との
   差、および前記非対称な成分における急峻度の極値と板
   中央部急峻度との差）とを求め、これら形状評価パラメ
   ータに従って形状制御手段の操作量を調節して板形状を
   制御する方法において、板端部の検出値を除いて前記急
   峻度分布を求め、この急峻度分布に基づいて求めた前記
   ４個の形状評価パラメータおよび板端部の検出値に基づ
   いて求めた形状評価パラメータ（検出した板端部急峻度
   と前記急峻度分布より求めた板端部急峻度との差）に従
   って前記形状制御手段の操作量を調節することを特徴と
   する板圧延における形状制御方法。
2. （２）圧延機出側で板形状を検出し、形状検出値に基づ
   いて４次式で表わされる板幅方向の急峻度分布を求め、
   急峻度分布から板幅中央に関して対称な成分を表示する
   ２個の形状評価パラメータ（板端部急峻度と板中央部急
   峻度との差、および前記対称な成分における急峻度の極
   値と板中央部急峻度との差）と非対称な成分を表示する
   ２個のパラメータ（板端部急峻度と板中央部急峻度との
   差、および前記非対称な成分における急峻度の極値と板
   中央部急峻度との差）とを求め、これら形状評価パラメ
   ータに基づいて形状制御手段の操作量を調節して板形状
   を制御する方法において、板端部の検出値を除いて急峻
   度分布を求め、この急峻度分布から求めた板幅中央に関
   して対称な成分を表示する２個の前記形状評価パラメー
   タに従ってワークロールベンダー力、中間ロールベンダ
   ー力および中間ロールシフト量のうちの少なくとも一つ
   を調節し、板幅中央に関して非対称な成分を表示する２
   個の前記形状評価パラメータに従って圧下位置差、ワー
   クロールベンダー力差、中間ロールベンダー力差および
   中間ロールシフト量差のうちの少なくとも一つを調節し
   、板端部の検出値に基づいて求めた形状評価パラメータ
   （検出した板端部急峻度と前記急峻度分布より求めた板
   端部急峻度との差）に従ってクーラント供給量のロール
   軸方向分布を調節することを特徴とする板圧延における
   形状制御方法。
3. （３）圧延機出側で板形状を検出し、形状検出値に基づ
   いて４次式で表わされる板幅方向の急峻度分布を求め、
   急峻度分布から板幅中央に関して対称な成分を表示する
   ２個の形状評価パラメータ（板端部急峻度と板中央部急
   峻度との差、および前記対称な成分における急峻度の極
   値と板中央部急峻度との差）と非対称な成分を表示する
   ２個のパラメータ（板端部急峻度と板中央部急峻度との
   差、および前記非対称な成分における急峻度の極値と板
   中央部急峻度との差）とを求め、これら形状評価パラメ
   ータに基づいて形状制御手段の操作量を調節して板形状
   を制御する方法において、板端部の検出値を除いて急峻
   度分布を求め、この急峻度分布から求めた板幅中央に関
   して対称な成分を表示する２個の前記形状評価パラメー
   タに従ってワークロールベンダー力、中間ロールベンダ
   ー力および中間ロールシフト量のうちの少なくとも一つ
   を調節し、板幅中央に関して非対称な成分を表示する２
   個の前記形状評価パラメータに従って圧下位置差、ワー
   クロールベンダー力差、中間ロールベンダー力差および
   中間ロールシフト量差のうちの少なくとも一つを調節し
   、板端部の検出値に基づいて求めた形状評価パラメータ
   （検出した板端部急峻度と前記急峻度分布より求めた板
   端部急峻度との差）に従って、少なくともロール端部寄
   りのロールギャップがロール端部に向かって広がるよう
   なロールプロフィールを有し、ロール軸方向に移動可能
   なワークロールのシフト量を調節することを特徴とする
   板圧延における形状制御方法。