JPH01245909A - 薄板冷間圧延の板厚制御方法 - 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］ 本発明は、薄板の冷間圧延における板厚制御法に関する
ものである。

［従来の技術］ 薄板の冷間製品の板厚精度に対する需要家の要求はます
ます厳しくなってきている。その要求に応えるために、
薄板の冷間圧延時の板厚制御に種々の改善が加えられて
きた。

現在、使用されている制御方式は、フィードフォワード
制御、ＢＩＳＲＡ方式の圧下制御、Ｘ線モニタ制御、張
力制御などである。

レバース圧延機の例をとると、圧延操業は、低速から加
速して一定の速度で保持され、コイルの終り近くになる
と減速された後停止するという速度パターンをとる。そ
して同じような速度パターンで次のパスの圧延が行われ
、何パスか圧延されて所定の板厚に仕上げられる。

一定の速度で保持された状態（定常状態）では、上記制
御方式でほぼ満足すべき板厚精度が得られているが、最
近の需要家の厳しい要求に対して、加減速時の板厚精度
はまだ満足すべきものではない。特に板が薄くなるにつ
れて、この領域の板厚制御は一段と難しくなってくる。

その理由は、圧延速度の変化に伴い、摩擦係数が変化し
、その変化により圧延荷重が変わるためで、板が薄くな
ると摩擦係数変化により圧延荷重の変化が大きくなり、
制御がむずかしくなる。

従来技術の一つである、フィードフォワード制御は、入
側の板厚計で板厚変動分を測定して、その変動量に応じ
てロール圧下量を調整する方式で、荷重変化に対処でき
ない。

ＢＩＳＲＡ方式の圧下制御は、荷重変化に応じてロール
圧下圧下量を調整する方式で、摩擦係数変化による荷重
変化に対しては、原理的に対処可能である。

ΔＳ＝−β（Ｐ　−Ｐｅ）／　Ｋ　　　　−・”　（１
）ここで、 ΔＳ：ロールギャップ制御量。

Ｐ：圧延荷重。

Ｐｅ：基準荷重。

Ｋ：ミル定数、 βニゲイン。

この方式は（１）式で示すごとく、基準荷重Ｐｅからの
変化分ΔＰ　＝　Ｐ　−Ｐｅに応じてロールギャップΔ
Ｓを制御する方式であるが、ゲインβを大きくするとロ
ール偏心に対して逆制御になるため、あまりβを大きく
できない、βを小さくすれば十分な精度が得られない、
また、基準荷重Ｐｅの選び方の問題や、板が薄くなると
摩擦係数変化による荷重変動が大きいため形状悪化を招
きやすい。

Ｘ線モニター制御（フィードバック制御）は、出側のＸ
線式の板厚計で板厚変動を測定してロール圧下する方式
で、ロールバイトから板厚計まで距離があり、時間遅れ
があるため□、ゲインを大きくして板厚精度を上げよう
とすればハンチング現象が生じ、十分な板厚精度が得ら
れない。

張力制御は、張力を積極的に変化させ圧延荷重を増減さ
せて出側板厚を制御する方式で、摩擦係数による荷重変
化が大きい場合、制御範囲を越え、十分な制御ができな
い、上記の種々の方式を組み合わせても十分な精度が得
られないのが実状である。

この対策として、速度の関数によりロールギャップを制
御する方式がある。すなわち第７図に示すように、圧延
速度が低速から高速へと変化すると、摩擦係数は大から
小へ変化し、それに伴い圧延荷重は大から小へと変化す
る。ロールギャップを一定とすると、圧延荷重が減少す
るにつれてゲージメータ式（２）より出側板厚は減少し
て、第８図の曲線Δｈのようになる。

ｈ　＝　Ｓ　＋（Ｐ／Ｋ）　　　　　　　　・・・・・
・（２）ｈ：出側板厚、 Ｓ：ロールギャップ、 Ｐ：圧延荷重、 Ｋ：ミル定数。

このため、第８図の曲線ΔＳのように、圧延速度の増加
とともにロールギャップを変化させる方式がとられてい
る。

第９図は、冷間圧延機の板厚制御装置の一例のブロック
図であって、１は圧延材、１ａはペイオフリール、１ｂ
は巻取リリール、２ａは上側作業ロール、２ｂは下側作
業ロール、３は圧延荷重検出器、４は圧下装置、５は入
側板厚計、６は出側板厚計、７ａは上側圧延モータ、７
ｂは下側圧延モータ、８ａはペイオフリールのモータ、
８ｂは巻取リリールのモータ、９ａは上側圧延パルスジ
ェネレータ、９ｂは下側圧延パルスジェネレータ、１０
は上側圧延パルスジェネレータと下側圧延パルスジェネ
レータとの信号を平均してそれが圧延条件設定部からの
指令値と合致するように上下圧延モータの電力を調整す
る圧延速度調整部、１１は圧延を含め現場操業を管理す
るプロセスコンピュータ、１２はプロセスコンピュータ
よりの圧延スケジュール指令を受は圧延条件を算出して
各制御部に指令する圧延条件設定部、１３はフィードバ
ック制御を行うフィードバック制御部、１４はＢＩＳＲ
Ａ　　ＡＧＣを行うＢＩＳＲＡ制御部、１５はフィード
フォワード制御を行うフィードフォワード制御部、１６
は張力制御を行う張力制御部である。

プロセスコンピュータ１１より圧延条件設定部１２に圧
延条件が与えられ、圧延条件設定部１２は各制御部（圧
延速度調整部１０．フィードバック制御部１３．ＢＩＳ
ＲＡ制御部１４．フィードフォワード制御部１５．張力
制御部１６）に、制御目標、制御定数値等を指令出力す
る。上下圧延モータ７ａ、７ｂの速度は圧延開始時は低
速とされ、時間とともに順次高速とされるが、それに同
期して圧延荷重の制御目標も順次減少するように例えば
ＢＩＳＲＡ制御部１４の制御目標値の変更指令が与えら
れ、第８図の曲線ΔＳの関係を満足するように板厚制御
が行われる。

［解決しようとする課題］ しかしながら、上記の圧延速度の増加とともにロールギ
ャップを変化させる方式においては、速度変化による摩
擦係数変化を精度よく見積もることが困難である。その
理由は、摩擦係数は速度のみで決まるのではなく、潤滑
油の濃度、温度、ロールと板の温度、板とロールの表面
状態など多くの因子で決定されるからである。もし完全
に制御できたとしても、荷重変動が大きく、それによる
形状変化を招き、絞り込み等の圧延トラブルや品質の安
定にマイナス要因となる。

本発明は、上記の問題を解決しようとするもので、従来
技術で板厚制御が困難な領域すなわち圧延速度変化に伴
う荷重変化が大きい領域での圧延板厚精度の向上方法を
提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の薄板冷間圧延の板厚制御方法は。

（１）圧延速度が小の時は前記上作業ロールの周速と前
記下作業ロールの周速との差を大きくし、圧延速度が大
の時は前記上作業ロールの周速と前記下作業ロールの周
速との差を小さくすること、あるいは、 （２）前記（１）項の方法とともに、フィードフォワー
ドＡＧＣと、フィードバックＡＧＣと、ＢＩＳＲＡ　　
ＡＧＣと、張力ＡＧＣとの各ＡＧＣ方法のうちの少なく
とも１つのＡＧＣ方法を並行実施すること、あるいは。

（３）前記（２）項の方法において、フィードフォワー
ドＡＧＣの制御定数と、フィードバックＡＧＣの制御定
数と、張力ＡＧＣの制御定数とのいずれか１つもしくは
２つ以上を、前記上下作業ロールの周速の差により変化
させること を特徴としている。

′　　［作用］ 圧延が上下の作業ロールにによって行われるとき１通常
は上下の作業ロールの周速は等しくなるように駆動電動
機の出力が調整される（以下、この状態を等周速圧延と
いう）、シかし、上下作業ロールの周速差をつけると（
以下、この状態を異周速圧延という）、圧延荷重が通常
時に比して低下することが認められている。

本発明は、上、記の知見に基づくもので、定常運転状態
に比し、圧延速度が低いとき出側板厚偏差を一定とする
ために、従来であればロールギャップを小さくして圧延
荷重を著しく増加させなければならない場合でも、圧延
荷重を低下させるよう、圧延速度を検出し、その圧延速
度の大小によって、例えば下側作業ロールの周速に対す
る上側作業ロールの周速の比である周・速比を、小、大
に変化するようにしている。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面により詳細に説明する。

なお、既述の符号は同一の部分を示しており説明を省略
する。

第１図は、一実施例としての薄板冷間圧延の板厚制御方
法による板厚制御装置のブロック図であって、１７はパ
ルスジェネレータ９ａ、９ｂの信号の平均値を受けて上
側下側圧延モータ７ａ、７ｂの速度差を演算設定する周
速差演算器、１８はプロセスコンピュータ１１よりの圧
延スケジュール指令を受は圧延条件を算出して各制御部
に指令し、また、周速差演算器１７の信号を受けてＡＧ
Ｃ制御定数を変更する圧延条件定数設定部である。

ここで、周速差演算器１７の機能について説明する。

上下作業ロールの周速比Ｘを次のように定義する。

ｘ　＝　Ｖｒｔ／　Ｖｒｂ Ｖｒｔ：上作業ロール２ａの周速、 Ｖｒｂ：下作業ロール２ｂの周速、ただし、Ｖｒｔ≧Ｖ
　ｒ　ｂ　ａ この周速比Ｘ、を変化させると、第２図のように圧延荷
重が変化する６周速比Ｘを大きくしていくと圧延荷重Ｐ
が減少していくが、Ｘがある値以上になると圧延荷重Ｐ
があまり変化しなくなる。この限界値ｘ　ｗａｘは ｘｍａｘ＝Ｈ／ｈ Ｈ：入側板厚、 ｈ：出側板厚、 でほぼ決まる。この周速比による荷重変化量は、ロール
径が大きいほど、板厚が薄いほど、摩擦係数が大きいほ
ど大きくなる。

この原理を用いると、圧延速度が低い領域では前出第７
図に示すように圧延荷重が大きくなるので、この領域で
上側下側作業ロール２ａ、２ｂの周速比Ｘを大きくする
ことにより圧延荷重Ｐを低減させ、圧延速度の上昇とと
もに周速差を小さくしていくことにより、低速から高速
まで圧延荷重変動を小さくすることができる。

具体的な方法を以下に示す。

上側下側作業ロール２ａ、２ｂの周速が異なる場合の圧
延荷重式Ｐｖは。

ＰＶ＝＝ＰＶ（Ｈ，ｈ、Ｒ９／Ａｔｔｆｌｔｂ＊Ｋｆｔ
Ｘ）・・・・・・（３） Ｒ：ロール半径。

μ：摩擦係数。

ｔｆ：出側張力。

ｔｂ：入側張力、 Ｋｆ：変形抵抗。

となる。

予め実験で圧延速度Ｖと摩擦係数μとの関係を求めてお
く。

μ＝μ（Ｖ）　　　　　　　　　　　・・・・・・（４
）Ｖ：圧延速度。

（４）式を（３）式に代入して、圧延荷重Ｐｖを一定と
して（３）式から周速比Ｘと圧延速度Ｖの関係が求まる
。

ｘ＝ｘ（Ｖ）　　　　　　　　　　　・・・・・・（５
）周速差演算器１７にはこの（５）式がテーブルとして
メモリにセットされ１．上側圧延パルスジェネレータ９
ａの出力と下側圧延パルスジェネレータ９ｂの出力との
平均を基に圧延速度Ｖを計算し、その圧延速度Ｖに対応
して周速比Ｘが演算されその周速比Ｘによって上側圧延
モータ７ａと下側圧延モータ７ｂの速度が設定される。

本実施例の板厚制御装置はこのように構成されており、
次のように動作する。

（１）圧延条件定数設定部１８は周速差なしくＸ＝１）
で圧延操業を指令し、低速領域での圧延荷重ＰＱ、定常
速度での圧延荷重Ｐｕを求める。

（２）圧延条件定数設定部１８は、圧延条件より決まる
ｘｍａｘを求め、ｘ＝ｘｍａｘ時の推定圧延荷重Ｐ　ｘ
ｙｓａｘを求める。その際、異周速圧延を行うと表裏面
状態が異なるので、その観点からも考慮してｘｍａｘを
決める。

（３）Ｐｘｍａｘ）Ｐｕの時１本圧延低速時の周速比Ｘ
を上記Ｘ　ｌ１ａＸとする。Ｐｘｍａｘ＜Ｐｕの時は、
Ｐｕ４ＰｖとなるＸ　ｍａＸを再び計算する。

（４）Ｐｘｍａｘ＞Ｐｕの時、加速時に荷重変化が一番
小さくなるＸとＶとの関係式ｘ　＝　ｘ　（Ｖ）を（３
）式から求める＠　Ｐｘｍａｘ＜Ｐｕの時、Ｐｖ＝Ｐｕ
となるＸとＶとの関係式ｘ　＝　ｘ　（Ｖ）を（３）式
から求める。あるいは第３図のように、ｘ＝ｘｓａｘと
ｘ＝１との間の適当な関数２３ｘを関係式としてもよい
、第３図において、２１ｐは等周速時の荷重変化、２２
ｐは荷重Ｐが一定となるよう周速比Ｘを調整変化させた
時の圧延荷重Ｐ、２２ｘは前記荷重Ｐが一定となるよう
周速比Ｘを調整変化させた時の周速比ｘ、２３ｐはｘｍ
ａｘを制限した時の荷重Ｐ、２３ｘはＸ■ａｘを制限し
た時の周速比Ｘである。

（５）決められたｘ＝ｘ（Ｖ）から（３）式により、フ
ィードバック制御、ＢＩＳＲＡ　　ＡＧＣ１張力制御ニ
用イラレル係数ａＰｖ／ａｈ、ａＰｖ／ａｈ。

ａＰｖ／ａｔｂを求め、各係数をＶかＸの関数として整
理、記憶する。

（６）本圧延にはいると、圧延速度Ｖにより周速比Ｘを
調整し且つ圧延速度Ｖか周速比Ｘにより各制御方式の制
御定数を変化させて並行制御する。

具体例を以下に示す。　　　　“ 入側板厚Ｈ＝０．２９６　ｍｍ、出側板厚ｈ　＝０．１
８９　ａｍ。

出側張力ｔｆ＝１０　ｋｇ／ｍ＋ａ”、入側張力ｔｂ＝
７ｋｇｆ７１１１１”　＠変形抵抗Ｋｆ＝＝７０　ｋｇ
ｆ／ａｍ”、ロール半径Ｒ＝４４０ｍｍで摩−擦傷数μ
が μ＝０．０６９１Ｖ−’°１５　　　　　　　・・・・
・・（６）で変化する場合について示す。

上下作業ロールが等速の場合、定常域圧延荷重Ｐｕ＝４
２５　ｋｇｆ／＋ａｍ”　、低速域ｖ＝１０ｍｐｍでの
圧延荷重Ｐ　Ｑ　＝８０３　ｋｇｆ／量Ｉｌｚとなる。

低速域Ｖ＝１０ｍｐｍでＰｖ＝Ｐｕとなる真速比Ｘはｘ
　＝１．５３となる。加速中圧延荷重Ｐｖを一定とした
時の周速比Ｘと圧延速度Ｖの関係を第４図に示す、しか
し、ｘ＝１．５３は上下作業ロールの周速差が大きくて
、板の表裏面の表面性状の差が甚だしいため、ｘｍａｘ
＝１．２８３としたときの、周速比Ｘと圧延速度Ｖと出
側板厚りとの関係を第５図に示す、同図において、２４
ｈは等周速圧延時の出側板厚変化、２５ｈはｘｍ’ａｘ
＝１．２８３としたときの出側板厚変化、２５ｘは同ｘ
＋５ａｘ＝１．２８３としたときの周速比Ｘの変化であ
る。

フィードバック制御とＢＩＳＲＡ　　ＡＧＣを併用した
場合の圧延開始時以降の出側板厚の時間変化を従来例と
ともに第６図に示す。同図において、２６は本実施例の
出側板厚偏差であり、２７は従来の前出節８図ΔＳ曲線
に沿った制御の場合の出側板厚偏差である。この図から
本実施例の場合の板厚変動が従来に比し小さいことがわ
かる。

このようにして１本実施例の制御装置により、圧延速度
の大小に従って周速瑯を調整して、一定板厚とするのに
必要な圧延荷重の変化量を減少させることができ、圧延
機加減速時の製品品質の悪化を防止する。

［発明の効果］ 本発明の薄板冷間圧延の板厚制御方法は、（１）圧延速
度が小の時は前記上作業ロールの周速と前記下作業ロー
ルの周速との差を大きくし、圧延速度が大の時は前記上
作業ロールの周速と前記下作業ロールの周速との差を小
さくする、あるいは、 （２）前記（１）項の方法とともに、フィードフォワー
ドＡＧＣと、フィードバックＡＧＣと、ＢＩＳＲＡ　　
ＡＧＣと、張力ＡＧＣとの各ＡＧＣ方法のうちの少なく
とも１つのＡＧＣ方法を並行実施す仝、あるいは、 （３）前記（２）項の方法において、フィードフォワー
ドＡＧＣの制御定数と、フィードバックＡＧＣの制御定
数と、張力ＡＧＣの制御定数とのいずれか１つもしくは
２つ以上を、前記上下作業ロールの周速の差により変化
させる ので、コイル先端部、後端部の板厚精度が大幅に向上し
、製品品質、製造歩留まりの向上による大きな経済的な
利益を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例としての薄板冷間圧延の板厚制御方法
による板厚制御装置のブロック図、第２図は同実施例の
周速比と圧延荷重との関係を示すグラフ、第３図は同実
施例の圧延速度と周速比設定候補値の関係を示すグラフ
、第４図は同実施例の圧延速度と周速比設定決定値の関
係を示すグラフ、第５図は同実施例の圧延速度と出側板
厚偏差との関係を示すグラフ、第６図は同実施例の圧延
開始後の時間による出側板厚偏差の推移を示すグラフ、
第７図は従来例の圧延速度と摩擦係数および圧延荷重と
の関係を示すグラフ、第８図は従来例の圧延速度とロー
ルギャップ設定値との関係を示すグラフ、第９図は従来
の冷間圧延機の板厚制御装置のブロック図である。 １・・・・・・圧延材、１ａ・・・・・・ペイオフリー
ル、１ｂ・・・・・・巻取リリール、２ａ・・・・・・
上側作業ロール、２ｂ・・・・・・下側作業ロール、３
・・・・・・圧延荷重検出器、４・・・・・・圧下装置
、５・・・・・・入側板厚計、６・・・・・・出側板厚
計、７ａ・・・・・・上側圧延モータ、７ｂ・・・・・
・下側圧延モータ、８ａ・・・・・・ペイオフリールの
モータ、８ｂ・・・・・・巻取リリールのモータ、９ａ
・・・・・・上側圧延パルスジェネレータ、９ｂ・・・
・・・下側圧延パルスジェネレータ、１１・・・・・・
プロセスコンピュータ、１３・・・・・・フィードバッ
ク制御部、１４・・・・・・ＢＩＳＲＡ制御部、１５・
・・・・・フィードフォワード制御部、１６・・・・・
・張力制御部、１７・・・・・・周速差演算器、１８・
・・・・・圧延条件定数設定部。 特許出願人　株式会社　神戸製鋼所 代理人　　弁理士　　小　林　　傅 第１図 第２図 １ｔｉｉ達上ヒ　Ｘ 第３図 第４図 ／！−延速農（ｍ／ｍ１ｎ） 第５図 圧ｉｔ＆　（ｒ＋ｖｍｔｎｔ 第６図 第７図 ル延速度（ｒｎ／ｍ１ｎ） 第８図 圧１に進度（ｍ／ｍｉｎ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）薄板材を上下１対の作業ロールで冷間圧延する圧
   延機の板厚制御方法において、圧延速度が小の時は前記
   上作業ロールの周速と前記下作業ロールの周速との差を
   大きくし、圧延速度が大の時は前記上作業ロールの周速
   と前記下作業ロールの周速との差を小さくすることを特
   徴とする薄板冷間圧延の板厚制御方法。
2. （２）入側板厚計を用いたフィードフォワードＡＧＣ（
   Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｇａｇｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）と、
   出側板厚計を用いたフィードバックＡＧＣと、圧延荷重
   計を用いたＢＩＳＲＡ　ＡＧＣと、圧延材の張力を調整
   する張力ＡＧＣとの各ＡＧＣ方法のうちの少なくとも１
   つのＡＧＣ方法を並行実施することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の薄板冷間圧延の板厚制御方法。
3. （３）フィードフォワードＡＧＣの制御定数と、フィー
   ドバックＡＧＣの制御定数と、張力ＡＧＣの制御定数と
   のいずれか１つもしくは２つ以上を、前記上下作業ロー
   ルの周速の差により変化させることを特徴とする特許請
   求の範囲第２項記載の薄板冷間圧延の板厚制御方法。