JPS63260615A - ワークロールシフト量決定法 - Google Patents

ワークロールシフト量決定法

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JPS63260615A
JPS63260615A JP62092090A JP9209087A JPS63260615A JP S63260615 A JPS63260615 A JP S63260615A JP 62092090 A JP62092090 A JP 62092090A JP 9209087 A JP9209087 A JP 9209087A JP S63260615 A JPS63260615 A JP S63260615A
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JP
Japan
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roll
profile
work roll
amount
shift amount
Prior art date
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Pending
Application number
JP62092090A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Kinoshita
健 木下
Satoshi Kitao
北尾 聡
Mikie Tokunaga
徳長 幹恵
Hiroto Ono
小野 裕人
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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    • 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
    • B21B37/28Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates
    • B21B37/40Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates using axial shifting of the rolls

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】 (産業上の利用分野) 本発明は金属板の圧延において、ワークロールシフト(
以下、llR5と略記する)装置を存する圧延機のワー
クロールシフト量決定方法に関するものである (従来の技術) 従来、板圧延においては主として摩耗による作業ロール
プロフィルの変化によって、狭幅材をある程度以上圧延
したら広幅材は圧延できなくなるという圧延スケジュー
ルの板幅規制が存在していたが、このような規制は工程
管理を複雑化するばかりでなく、特に熱間圧延の場合、
直送圧延や熱片装入などの省エネルギー技術を導入する
際の大きな障害となる。そこでこのような板幅規制を解
消する一つの手法として、作業ロールを軸方向にシフト
させる方法がいくつか提案されているが、実際に適用す
るとなると、圧延条件が複雑で、充分な解決策が見当ら
ないのが現状である。
従来のWR5決定方法としては、第6図の例に示す如く
(特開昭61−92702参照)、ワークロールをサイ
クリックにシフトさせる方法等が提案されている。また
、別の方法として、ロールプロフィル変化(ロールの熱
膨張量)を考慮したWR5量決定法も提案されている(
特開昭61−2.12416参照)。
しかしながらこの従来技術においては、■ロールの熱膨
張量と摩耗量の成長速度は全く異なり、同一ロールで数
多く圧延すると例えば100本以上の圧延を行なうと、
その差は大きくなるものである。
■llR5量を連続的にある程度(少なくとも30mm
程度)以上数ると、ロールの熱膨張プロフィルは明らか
にWR5量の影響を受けるので、ロールの熱膨張プロフ
ィルを4次関数で算定することは鯖度的に誤差が生じる
ものである。
などの問題点が生じる。
(発明が解決しようとする問題点) 上記の従来技術におけるワークロールのシフト量決定は
一定の周期としたもの、或いはロールの熱膨張を考慮し
た簡単な算出方法であるので、多量の圧延材を連続処理
する場合、ロールの偏摩耗が生じて必ずしも満足いくも
のではなかった。
(発明の目的) そこで本発明者等はロールプロフィルの変化を圧延材毎
に算定し°C1これに基づいてワークロールのシフト量
決定をきめ細やかに行うことができ、かつ従来技術に比
べたロール原単位の向上、圧延される金属板の寸法、形
状の向上を図ることが可能な方法を見い出したものであ
る。
(問題点を解決するための手段) 本発明の要旨は次の通りである。
(1)ワークロールを軸方向にシフトさせる圧延に3い
て、 ■任意の目標とするロールプロフィルと■圧延実績情報
より推定した現在のロールプロフィルと ■次圧延予定材に対する予測ロールプロフィル変化量と ■次々圧延予定材以降任意の圧延本数N本圧延後の予測
ロールプロフィル変化量(但し、Nはロール組替えまで
の圧延本数以下とする)より次圧延予定材のワークロー
ルシフト量についての評価関数値を計算して、この結果
により次圧延予定材に対するワークロールシフト量を決
定することを特徴とするワークロールシフト量決定法。
(2)ワークロールを軸方向にmの要素に分割し、ワー
クロールシフト■を1からnの離散値に設定する時、ワ
ークロール上の座標をi (但し1≦i≦m)、ワーク
ロールシフト量をj(1≦j≦n)、現在のロールプロ
フィルに対する目標ロールプロフィルを表わす関数或い
は数列をfnoll11+次々圧延材からN本圧延後の
ロールプロフィルに付する目標ロールプロフィルを表わ
す関数或いは数列をffutj+現在のロールプロフィ
ルを表わす関数或いは数列をg I+次圧延予定材のワ
ークロールシフト量jによる予測ロールプロフィル変化
量を表わす関数或いは数列をdll、現在のロールプロ
フィルに対する次圧延予定材のワークロールシフト量j
の評価関数値をI。OVj+次々圧延予定材からN本圧
延後までの予測ロールプロフィル変化量を表わす関数或
いは数列をΔhi、N本復のロールプロフィルに対する
次圧延予定材のワークロールシフトff1jの評価関数
値をIfutj、現在のロールプロフィルとN本復のロ
ールプロフィルの評価関数の重みを各々に1.に2、ワ
ークロールシフト量の総合評価関数をIJとすると、 Ir++tJ=Σ(frut + −(gi、Δht+
d+J))2m1 (j=1.n) !;= kllnew 、+ k21fut J(J=
1.n)を順次計算し、I、を最小ならしめるワークロ
ールシフト量j1を次圧延材に対するワークロールシフ
ト1設定値として決定する上記(1)項記載のワークロ
ールシフト量決定方法。
(3)ワークロールを軸方向にmの要素に分割し、ワー
クロールシフト量を1からnの離散値に設定する時、ワ
ークロール上の座標をi(但し1≦i≦m)、ワークロ
ールシフト量をj(1≦j≦n)、目標とするロールプ
ロフィルを表わす関数或いは数列をfl、現在のロール
プロフィルを表わす関数或いは数列をg+、次圧延予定
材のワークロールシフト量jによる予測ロールプロフィ
ル変化量を表わす関数或いは数列をd111次々圧次圧
延予定材本圧延後までの予測ロールプロフィル変化量を
表わす関数或いは数列をΔh4.現在のロールプロフィ
ルとN本復のロールプロフィルの評価関数の重みをK、
ワークロールシフト量の総合評価関数をIjとすると、 ■1=、ΣB、−(g+ 十に2Δh+ + dij)
)2(J−] 、n)にC を順次計算し、IJを最小ならしめるワークロールシフ
ト量j″を次圧延材に対するワークロールシフト量設定
値として決定する上記(1)項記載のワークロールシフ
トi決定方法。
(作用) 第4図に本発明の概要を示す。現在のロールシロフィル
と目標とするロールプロフィルの差より評価関数を下式
の様に定める。
但しI。はコイルn圧延後のロールプロフィル評価関数
値、1はロール中心からの有効ロール長、fは目4票と
するロールプロフィルイ直、gはコイルn圧延後のロー
ルプロフィル値である。ロールプロフィル値は、ロール
上の各点の半径で定義する。ロール上の座標はワークロ
ールの中心を原点とし、例えばワークサイドを正とする
本発明では、圧延スケジュールの全てのコイルについて
、そ九ぞれの上記評価関数値を最小とする事にある。
次に圧延スケジュール(構成材、圧延順)が現在よりロ
ールの組替えまでの任意の圧延本数M末完まで確定して
いるとし、現在からM′本末完コイルについて、各々の
コイルの圧延時のロールブロフィルを良好に保つための
手段を第2図、第3図のフローチャートに示す。第2図
は全体の処理フローを示し、第3図は第2図のブロック
4の詳細な処理フローを示す。以下第2図、第3図に従
って説明する。
■ブロック1:現在のロールプロフィルの推定圧延実績
情報を用いて現在のロールプロフィルを推定する。即ち
ロールプロフィルをロール摩耗成分とロール熱膨張成分
に分けて、ロール摩耗成分は、そのロールで圧延した圧
延材のWR5実績、板幅、圧延荷重、圧延長、成分等に
より予め求めている実験式で推定し、ロール熱膨張量に
ついては、上記情報の他、圧延時間(通板中の時間)と
空冷時間(アイドルタイム)等により、圧延実績材のロ
ール噛み込み時のロール温度分布を理論式或いは実験式
により推定し、温度分布より熱膨張量を計算する。ロー
ルプロフィル値としては、この他初期ロールプロフィル
(イニシャル・カーブ)を用意し、初期ロールカーブと
ロール摩耗量とロール熱膨張量を加えて求める。
■ブロック2:N木後のロールプロフィル予測次々材圧
延から、N本圧延後までのロールプロフィル変化量を予
測する。次々材からN来光までの圧延材について1本毎
にWR5量を仮定し、その1木毎についてロールプロフ
ィル変化量を推定してそれらを全て重ねて(加えて)求
める。次々材からN来光までの圧延材についてのWR5
(iの定め方は後述する。また1本毎のロールプロフィ
ル変化量は前項(ブロック1の説明)の様に理論式や実
験式で推定する。但し、圧延荷重、圧延時間等の情報は
定数を用いる等で仮定する。またロールの熱膨張成分の
変化量については省略しても構わない。
■ブロック3:次圧延予定材のロールプロフィル変化量
予測 次圧延予定材(WR5量のセットアツプ対象)の圧延に
よるロールプロフィル変化量を予測推定する。前項(ブ
ロック1説明)と同様に理論式や実験式で推定する。圧
延荷重や板長は板厚設定計算等で用いる圧延荷重や板長
が望ましいか、定数を用いる等の簡便法で行っても良い
。ロールの熱膨張成分を省略しても構わない点も前項と
同じである。
■ブロック4:次圧延予定材のWR5量決定ブロック4
−1:現在のロールプロフィルに対する評価関数値計算 次圧延予定材の全ての1fR5位置について、前記但し
f。owは現状のロールプロフィルに対する目標ロール
プロフィルを表現する関数或は数列で、ロール上の各点
のロール半径値、gは現在のロールプロフィルを表わす
関数或いは数列、djは当該材がWR5R5位置計った
時の当該材によるロールプロフィル変化量を表わす関数
式或いは数列、InowJは現在のロールプロフィルに
対するWR5R5位置計価関数値を表わす。jはロール
上の座標に対応して定める。例えばWR5量が−150
01111から150mm  (上下ワークロールは互
いに逆の方向にシフトし、WR5位置を上ワークロール
のシフト量で表現し、例えばワークサイドを正、ドライ
ブサイドを負とする)の時、ワークロールのシフト単位
を25mmと定め、WR5量を−150,−125,−
125゜150mmと離散値的に設定するようにし、各
々の位置をj=1.2.−.13として定める。mはロ
ール上の分割要素数である。
ブロック4−2:N本復のロールプロフィルに対する評
価関数計算 次にN本(N≦M′)圧延後のロールプロフィルを推定
し、同様の評価関数を計算する。
= 暑(ffut + −(g++Δh+ + d+j
))2・・・(3)gl 但しΔhlはブロック2で求めた次々材よりN本圧延後
の・ロールプロフィル変化量を表わす関数或いは数列、
ffutは次々圧延材よりN本圧延後の目標ロールプロ
フィルを表わす関数或いは数列、I rut jは当該
材のWR5R5位置計するN本復のロールプロフィルの
評価関数を表わす。
ブロック4−3:総合評価関数値計算 ブロック4−1.4−2で求めた評価関数値に適当な重
みを考慮して総合評価関数値を求め、その評価関数値を
最小とするWR5位置どを求める。
I j”KIInow J+に21fut J    
   ”’ ・” (4)但しに、、 K2は重み係数
、■、は次圧延材のWRS位置jに対する総合評価関数
を表わす。
■WR5量の下位計算機への出力 以上の様にして決定したWR5量を、WR5装置の制御
を行なう下位計算機へ出力する。
なお、上記の計算方法よりも簡便に計算したい時は、(
2) 、 (3) 、 (4)式を次式の様に変化させ
て行っても高い精度でロールプロフィルを平滑にするこ
とができる。
TJ=Σ(f+ −(gr”KzΔh1+d1J))2
   ・・・・・・(5)1=1 但しに3は重み係数である。I、を最小とするjをj′
とする。
次材からN末完までのコイルについてのwRs 量の定
め方は、以下に例を示す方法を用いることができる。
(1)次材以降はサイクリックシフトを行なうと仮定し
て一定周期の周期変化により定める方法、(2)次材以
降はWR5量=0として定める方法、(3)次材以降の
1木毎に、(2)式の評価関数を計算し、評価関数値を
最小とするjからそのコイルについてのWR5量を順次
決定する方法。但しd Ljは各々のコイルについて用
意し、glは次材計算時は現在のロールプロフィルを求
め、次々材については次材について定めたWR5量に従
ってのロールプロフィル変化((diJ・)j′は次材
に既に求めている)をglに加えglとして求める、次
々材以降も同様の操作を繰り返して求める方法である。
(1)或いは(2)によりWR5iを仮定し、前述の簡
便法により次圧延材のWR5量を決定すると、かなり計
算量は低減される。
本発明では当該材のWR5量を(4)式で決定する訳で
あるが、(4)式の意味と重み係数にの設定の考え方を
以下に示す。(4)式でI now jは当該材か1f
R5ffijを取った時の、現在のロールプロフィルに
対する評価関数値であり、IFut Jは同様に当該材
のWR5iljの、N本復のロールプロフィルに対する
評価関数値である。Kは両者の重みを表わす。例えばX
、−0,K2・lの時、(4)式で決定されるWR5i
はN本圧延後のロールプロフィルを目標とするロールプ
ロフィルに近づけるのに最適な当該材のWR5ilであ
り、L−1,K2−0の時に、(4)式で決定されるW
R5量は当該材圧延後のロールプロフィルを目標とする
ロールプロフィルに近づけるのに最適なWR5量である
。K、、に2の値は通常現在のロールプロフィルとN本
圧延後のロールプロフィルのどちらも良好に保つ必要が
あるので、同程度が望ましいが、操業状況に応じて圧延
スケジュール途中で変更しても良い。例えば圧延スケジ
ュール開始直後はロールプロフィルが良好なために1−
O,K2−1とし、圧延スケジュール後半は段々と小さ
くする方法が考えられる。に3についても同様である。
またNの設定についてはなるべく大きく設定(但しN5
M)するのが望ましい。
目標とするロールプロフィルについては、実現の可能な
ロールプロフィルを適切に選ぶべきである。物理的に実
現不可能なロールプロフィルを目標ロールプロフィルに
選ぶと、実現不可能なロールプロフィルを目毒して、極
端なWR5位置を繰り返すばかりで、偏摩耗防止という
意味で十分に機能しないことが生じる。また、そういう
観点から、現在のロールプロフィルに対する目標ロール
プロフィルと、次々圧延材よりN本圧延後の目標ロール
プロフィルは異なるべきであり、目標ロールプロフィル
は圧延の進行に応じて変化させるべきである。例えば以
下の様に定めることができる。
(1)計算の対象とする時点でのロールプロフィルめ平
均値を用いる方法 f nOV+ ffut+  fの関数を下記の様に定
めること但しf、、 fb、 fcは任意の目標ロール
プロフィル、K4. K5.に6は定数。
fa= 0の時、ロールプロフィルフラットを% fa
が放物線や正弦(余弦)関数型にすることにより、放物
線状や正弦(余弦)関数型のロールプロフィルを圧延ス
ケジュール全般にわたって確保することが可能になる。
また、K4.に5.に6は0.8程度が箪ましい。
(2)目標ロールプロフィルを圧延材本数の関数として
定義する方法 ロール摩耗とロールの熱膨張は、成長する速度が全く異
なり、また熱延コイルでは一般に100本以上圧延する
とロール摩耗はロールの熱膨張よりはるかに大きくなり
、スケシュニルの前半と後半を1つの目標プロフィルパ
ターンを定めることが不可能な事が有り得る。そこで目
標プロフィルを圧延材木数の関数として定義する方法が
有効になる。
f=e(n、i) 但し、nは圧延材本数、e(n、i)は任意の関数で、
例えば下式の様に定める。
e(n、i)= (Ln+Ka)(l −)2十に9但
し に2.に8.に9は定数 e (n 、 i)の関数型は実験により求めるのが望
ましいが、例えばに7= −0,8、Ka= 30. 
Ks=ロール半径の時に最適なロールプロフィルを得る
ことができる。また、前項(1)のf、、 f、、 f
eをe(i、n)で表現すると更に望ましい。実用的に
は(1)の方法に従い、fa= f、= fc= Oと
してフラットなロールプロフィルを狙う方法で十分であ
る。
(実施例) 本発明を熱延仕上圧延機に適用した例のシステム構成を
第1図に示す。本システムでは、次圧延予定材に対する
製造命令と確定している圧延実績情報を受け、末法によ
りWR5量を決定する。本例では圧延スケジュールが最
終的に確定するのは、圧延予定のスラブが加熱炉に装入
されてからであり、加熱炉制御用計算機から圧延制御計
算機へ炉内の圧延予定スラブの圧延順とその製造命令等
の情報を渡すようにしている。圧延制御用計算機では、
本発明に従って、常にその時刻までに圧延したコイルの
圧延実績情報によりロールプロフィルを推定し、圧延予
定材の情報によりロールプロフィル変化を推定して、次
に仕上圧延機に到達するスラブについてWR5量を決定
する。仕上圧延機には後段4スタンドにWR5装置が設
けられ、各スタンド毎に上述の計算を行っている。
本発明により、上記システムでIfR5量制御を実施し
た例を第5図に示す。本例では、1スケジユール(87
本)全てのコイルについて本制御方法を適用し、全7ス
タンドあるうち(比較のため5号スタンド(F5)には
サイクリックシフト法を、6号スタンド(F6)には本
発明を適用し、5号と6号とで圧延荷重、ロールベンダ
ー圧力等の圧延条件をほぼ同じ位になるようにして操業
を行った。第5図(イ)は圧延材の圧延順と板幅の関係
、圧延材とF5. F6のWRS量実験を示し、(ロ)
はF6(本発明適用)の圧延終了直後(ロール冷却前)
の実測ロールプロフィル(断面図)、(八)はF5(サ
イクリックシフト適用)の圧延終了直後(ロール冷却前
)の実測ロールプロフィル(断面図)を示す。
本例のF6スタンドの決定方法では、目標とするロール
プロフィルをフラットとし、N水先のWRS量はWR5
量=0として推定し、Nはスケジュールラスト材と一致
する様にして、に1=に2=0.5として適用した。ま
た本スケジュールは、(イ)図に示す様に、1000m
mから12maまでのほぼ同一幅であり、最大200m
mまでの板幅逆転(幅狭→幅広へ板幅が変化)を含む。
圧延後のロールプロフィルを見ると、サイクリツレシフ
ト法適用の場合、(A)に示す如く圧延終了後のロール
プロフィルが収出型をしており、幅広材の圧延が不適な
のに対して、本発明適用の場合は、(0)に示す如くロ
ールプロフィルが滑らかで、幅広材の圧延が可能であり
、本発明の効果が確認できる。
(発明の効果) 本発明によれば次の効果がある。
■ワークロールプロフィルを滑らかに維持できるのて、
板圧延スケジュールに関して板幅逆転のスケジュールや
同一幅連続圧延の規制が解消され作業効率が向上する。
■−組のワークロールに対する圧延可能量が増えるので
、ロール原単位が向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例のシステム構成図、第2図は全
体処理説明図、第3図はWR5量決定処理の詳細説明図
、第4図は本発明の概要説明図、第5図は本発明の適用
例、第6図は従来のサイクリックシフト法の説明図を示
す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ワークロールを軸方向にシフトさせる圧延におい
    て、 [1]任意の目標とするロールプロフィルと [2]圧延実績情報より推定した現在のロールプロフィ
    ルと [3]次圧延予定材に対する予測ロールプロフィル変化
    量と [4]次々圧延予定材以降任意の圧延本数N本圧延後の
    予測ロールプロフィル変化量(但し、Nはロール組替え
    までの圧延本数以下とする)より次圧延予定材のワーク
    ロールシフト量についての評価関数値を計算して、この
    結果により次圧延予定材に対するワークロールシフト量
    を決定することを特徴とするワークロールシフト量決定
    法。
  2. (2)ワークロールを軸方向にmの要素に分割し、ワー
    クロールシフト量を1からnの離散値に設定する時、ワ
    ークロール上の座標をi(但し1≦i≦m)、ワークロ
    ールシフト量をj(1≦j≦n)、現在のロールプロフ
    ィルに対する目標ロールプロフィルを表わす関数或いは
    数列をf_n_o_w _i、次々圧延材からN本圧延
    後のロールプロフィルに対する目標ロールプロフィルを
    表わす関数或いは数列をf_f_u_t _j、現在の
    ロールプロフィルを表わす関数或いは数列をg_i、次
    圧延予定材のワークロールシフト量jによる予測ロール
    プロフィル変化量を表わす関数或いは数列をd_i_j
    、現在のロールプロフィルに対する次圧延予定材のワー
    クロールシフト量jの評価関数値をI_n_o_w _
    j、次々圧延予定材からN本圧延後までの予測ロールプ
    ロフィル変化量を表わす関数或いは数列をΔh_i、N
    本後のロールプロフィルに対する次圧延予定材のワーク
    ロールシフト量jの評価関数値をI_f_u_t _j
    、現在のロールプロフィルとN本後のロールプロフィル
    の評価関数の重みを各々K_1、K_2、ワークロール
    シフト量の総合評価関数をI_jとすると、 I_n_o_w _j=Σ^m_j_=_1{f_n_
    o_w _i−(g_i+d_i_j)}^2 (j=
    1、n)I_f_u_t _j=Σ^m_i_=_1{
    f_f_u_t _i−(g_i+Δh_i+d_i_
    j)}^2 (j=1、n)I_j=k_1I_n_o
    _w _j+k_2I_f_u_t _j (j−1、
    n)を順次計算し、I_jを最小ならしめるワークロー
    ルシフト量j^*を次圧延材に対するワークロールシフ
    ト量設定値として決定する特許請求の範囲第1項記載の
    ワークロールシフト量決定方法。
  3. (3)ワークロールを軸方向にmの要素に分割し、ワー
    クロールシフト量を1からnの離散値に設定する時、ワ
    ークロール上の座標をi(但し1≦i≦m)、ワークロ
    ールシフト量をj(1≦j≦m)、目標とするロールプ
    ロフィルを表わす関数或いは数列をf_i、現在のロー
    ルプロフィルを表わす関数或いは数列をg_i、次圧延
    予定材のワークロールシフト量jによる予測ロールプロ
    フィル変化量を表わす関数或いは数列をd_i_j、次
    々圧延予定材からN本圧延後までの予測ロールプロフィ
    ル変化量を表わす関数或いは数列をΔh_i、現在のロ
    ールプロフィルとN本復のロールプロフィルの評価関数
    の重みをK、ワークロールシフト量の総合評価関数をI
    _jとすると、 I_j=Σ^m_i_=_1{f_1−(g_i+K_
    2Δh_i+d_i_j)}^2 (j=1、n)を順
    次計算し、I_jを最小ならしめるワークロールシフト
    量j^*を次圧延材に対するワークロールシフト量設定
    値として決定する特許請求の範囲第1項記載のワークロ
    ールシフト量決定方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1010479A2 (de) * 1998-12-17 2000-06-21 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Einrichtung zur Ansteuerung von Schiebewalzen
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