JPH0256963B2

JPH0256963B2 -

Info

Publication number: JPH0256963B2
Application number: JP57177379A
Authority: JP
Inventors: Yukio Noguchi; Koshiro Aoyanagi; Takao Kawanami
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1982-10-08
Filing date: 1982-10-08
Publication date: 1990-12-03
Also published as: JPS5966911A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、線材あるいは棒材を、単独の電動機
に連結されてコモンドライブされる速度比固定の
多段スタンドのブロツクミルにより圧延するに際
し、正確に寸法を制御する方法に関する。この種のブロツクミルは、多数のスタンドが設
けられる割合にはミルを設置するためのスペース
が小さくてすみ、また、ロールは片持式のため、
ロール組替のための工数が少なくてすむという利
点がある。一方、コモンドライブのため、各スタ
ンドの速度比はギヤ比によつて固定されるため、
スタンド間の速度比、したがつてスタンド間張力
を調整することができないという欠点がある。一方、近年、線材または棒材の圧延においても
寸法精度に関する要求は厳しくなり、二次加工に
おける引抜を省略できるような高寸法精度線材も
開発されつつある。従来、線材の寸法制御方法としては、特開昭54
−128469「線材圧延における寸法制御方法」にあ
るような、連続圧延の影響係数の理論を利用し
て、ブロツクミルの後方において測定される製品
天地寸法（最終スタンドの圧下方向の寸法）を目
標値からの偏差に比例して最終スタンドのロール
隙を調整することにより、同じく測定される製品
左右寸法（天地寸法と直角方向の寸法）について
は目標値との偏差に比例して影響係数の大きいNo.
１スタンド（最初のスタンド）のロール隙を調整
することにより、フイードバツク制御する方法が
公知である。しかしながら、最近の仕上ブロツク
ミルの仕上速度は線径5.5φの場合、60〜100m／
ｓにも達するため、フイードバツクする間に制御
されないで圧延される材料長さは仕上寸法で数十
ｍに達し、実用上適用し難い。本発明は、このような難点を解決してコイル全
長にわたり高寸法精度圧延を行なう方法を提供す
ることを目的とするものである。本発明の要旨を第１図を用いて以下に述べる。
この図で１，３，５，７，９は仕上ブロツ竪ミル
の竪ロール、２，４，６，８，１０は同水平ロー
ル、１１はこれらに共通の駆動電動機、１２はギ
ヤボツクス、１３は被圧延材である。１４は素材
（被圧延材）温度Toを計測する温度計、１５は素
材天地寸法Hoを計測する寸法計、１６は素材左
右寸法Boを計測する寸法計、１７は製品天地寸
法ｈ（10）を計測する寸法計、１８は製品左右寸
法ｂ（10）を計測する寸法計である。また１９〜
２３，２９は演算装置、２４〜２８は温度又は寸
法の目標値設定器、３０，３１は圧下装置であ
る。而して、演算装置１９〜２３および２９にお
いては、測定値と目標値設定器２４〜２８からの
目標値を比較して偏差を算出しその偏差に応じて
最終スタンド１におけるロール間隙の所要変化量
が演算算出される。To_r，Ho_r，Bo_rは素材温度、
天地寸法、左右寸法の各目標値を示し、h_r（10），
b_r（10）は製品天地寸法、左右寸法の目標値を示
す。更に点線はフイードバツク制御系、実線はフ
イードフオワード制御系を示す。ここで、ブロツ
クミルにおける各スタンドのロール圧下方向を天
地方向と呼ぶ。従つて、たとえば、No.１スタンド
が垂直ロール対からなり、以下水平ロール対、垂
直ロール対と順次後続していくミルにあつては、
No.１，３，５，７，９スタンドにあつては、水平
方向が天地方向であり、鉛直方向が左右である。
一方、No.２，４，６，８，10スタンドにあつて
は、鉛直方向が天地であり、水平方向が左右方向
である。本発明では第一に、ブロツクミル前方に
おいて計測される材料のフロント部の素材温度
To、素材天地寸法Ho、素材左右寸法Boをそれ
らの目標値To_r，Ho_r，Bo_rとする。第二に、ブ
ロツクミル後方において計測されるフロント部の
製品天地寸法ｈ（10）をその目標値h_r（10）との偏
差が０になるように最終スタンドのロール隙SR
（10）を影響係数BH1（10，10，３）＝１から決ま
る量だけ変化することにより、また製品左右寸法
ｂ（10）についても同様な方法によりNo.１スタン
ドのロール隙SR（１）を変化することにより、フ
イードバツク制御を行ない、プリセツトする。第
三に、フロント部以降ミドル部、テイル部迄の圧
延については、計測される素材温度To、素材天
地寸法Ho、素材左右寸法Boの各々の目標値To_r，
Ho_r，Bo_rとの偏差と各々の製品左右寸法ｂ（10）
に対する影響係数BB（10，１，１），BB（10，
１，２），BB（10，２，２）から決まる各々の製
品左右寸法の変動量の和と打消し合う量をNo.１ス
タンド圧下の影響係数BB（10，１，３）から決
まる量だけ、そのロール隙SR（１）を変化する方
法によりフイードフオワード制御を行なう。この
際、製品天地寸法ｈ（10）についてはその変動量
が小さいため制御しない。ここで、フイードフオ
ワード制御のみでは製品天地寸法ｈ（10）、製品左
右寸法ｂ（10）の目標値との偏差の累積を制御す
ることはできないため、これに加えて、製品天地
寸法ｈ（10）については最終スタンドのロール隙
SR（10）を、また、製品左右寸法についてはNo.１
スタンドのロール隙SR（１）を第一に述べたもの
と同様に調整するフイードバツク制御を行なうこ
とにより補償する。このように本発明は素材温度Toの影響係数
BB10，ｊ，１，ｊ＝１，２も考慮したフイード
フオワード制御のため精度と応答性が良く、ま
た、フイードフオワード制御の誤差による偏差の
累積はフイードバツク制御により補償するためコ
イル全長にわたり安定した寸法制御ができるのが
特長である。以下、影響係数、制御方法、実施例を5.5φ仕上
材について詳細に説明する。第一に影響係数について述べる。素材温度、素
材天地寸法、素材左右寸法が各々目標値To＝850
℃、Ho＝Bo＝17.1φのときの圧延条件の初期値
を第１表に示す。

【表】この圧延条件を影響係数の基準圧延条件とし
て、独立変数Ｙ（ｊ，ｋ）が第２表のように変化
したときの影響係数の定義式を式(1)〜(5)に示す。 BH1（ｊ，ｊ，ｋ）＝ΔH₁（ｉ）／H₁（ｉ）／ΔY（ｉ
，ｋ）／Ｙ（ｉ，ｋ）…(1) Ｙ（ｊ，ｋ）：独立変数 H₁（ｉ）：出側高さ BB（ｉ，ｊ，ｋ）＝ΔB₁（ｉ）／B₁（ｉ）／ΔY（ｉ
，ｋ）／Ｙ（ｉ，ｋ）……(2) B₁（ｉ）：出側幅 BTF（ｉ，ｊ，ｋ）＝Δt_f（ｉ）／k_fn（ｉ）／ΔY（
ｉ，ｋ）／Ｙ（ｉ，ｋ）……(3) tf（ｉ）：前方張力 BV0（ｉ，ｊ，ｋ）＝Δv_b（ｉ）／v_b（ｉ）／ΔY（ｉ
，ｋ）／Ｙ（ｉ，ｋ）…(4) vb（１）：１スタンド入側速度 BF（ｉ，ｊ，ｋ）＝Δf（ｉ）／１＋ｆ（ｉ）／ΔY（
ｉ，ｋ）／Ｙ（ｉ，ｋ）……(5) ｆ（ｉ）：先進添字ｉ：従属変数のスタンドNo. ｊ：独立変数のスタンドNo.等ｋ：〃の分類No.第２表参照

【表】この場合、Ｙ（ｊ，ｋ）の変化量が小さく、第
２表に示す値程度ならば影響係数の値はほとんど
変化せず線形であることは理論および実験により
確認されている。また、基準圧延条件が寸法制御
の範囲内で変化しても、影響係数の値の変化は微
小であり、実用上は一定値としてよい。ここで、本発明における影響係数の算出方法は
以下のようにして求めた。変形、負荷、温度のユ
ニツトモデルからなる非線形方程式を解いて基準
条件での圧延特性（寸法、圧延荷重、トルク、動
力、圧延材温度）を定量的に求め、それからの圧
延条件の変化量は微小として線形計算により変化
した後の圧延特性を求め、両者の変化率を独立変
数で除算して影響係数を求めた。一方、特開昭54
−128469における影響係数の算出方法は、ミル剛
性は寸法変化に影響を及ぼさない程大きいと仮定
して、変形モデル（幅広がり、先進、断面積）を
線形化し、これと連続の式から影響係数を求めて
いる。本発明における理論計算の特長は、計算法は複
雑であるが、温度が寸法に及ぼす影響を考慮して
いること、および基準圧延条件と変化した圧延条
件を定量的に高精度に計算できることにあり、影
響係数についても先行特許における値以上の精度
をもつ。したがつて、本発明において、第１表の
圧延条件の初期値は理論計算により精度良く求ま
るため、素材温度、素材天地寸法、素材左右寸法
が各々の目標値であるとき、製品寸法が目標値に
なるようにフイードバツク制御するときの、最終
スタンドおよびNo.１スタンドのロール隙の調整量
は微小であり材料フロント部のプリセツトは短時
間に行なわれる。つぎに、影響係数の精度と計算例について述べ
る。素材径が幅に及ぼす影響（素材径大）を第２
図ａに、No.１スタンド圧下が幅に及ぼす影響（No.
１強圧下）を第２図ｂに、No.５スタンド圧下が幅
に及ぼす影響（No.５強圧下）を第２図ｃに、No.９
スタンド圧下がスタンド幅に及ぼす影響（No.９強
圧下）を第２図ｄに、また、各スタンド圧下（強
圧下）が仕上幅（製品左右寸法）に及ぼす影響を
第３図に示す。△′は特開昭54−128469のモデル、
▲′は特開昭54−128469の実測値（鉛）、〇印は本
モデルの場合である。ここで、本発明におけるモ
デルを特開昭54−128469におけるモデルおよび鉛
圧延における実測値と比較した。本発明のモデル
は実測値とよく一致すること、素材径、No.１スタ
ンド、No.９スタンド、最終スタンド圧下が製品左
右寸法に及ぼす影響係数が大きく、No.２〜No.８ス
タンド圧下の影響係数が小さいことがわかる。素
材温度、素材天地寸法、素材左右寸法が各スタン
ドの天地寸法、左右寸法、前方張力、No.１スタン
ド入側速度、各スタンドの先進に及ぼす影響係数
を第３表に示す。

【表】

【表】この基準圧延条件では素材温度Toの製品寸法
に及ぼす影響係数は、To＝850→800℃に変化す
る場合、製品天地寸法については、BH1（10，
１，１）＝−0.030、製品左右寸法についてはBB
（10，１，１）＝−0.238である。また、To＝850
→900℃に変化するときの影響係数はBH1（10，
２，１）＝−0.024、BB（10，２，１）＝0.500であ
る。したがつて、この圧延条件では素材温度が製
品天地寸法に及ぼす影響は微小であるが、製品左
右寸法に及ぼす影響は無視できないことがわか
る。次に、フイードバツク制御によるプリセツト方
法、フイードフオワード制御による寸法制御方法
について述べる。フイードバツク制御による製品天地寸法のプリ
セツト方法を第４図ａ、製品左右寸法のプリセツ
ト方法を第４図ｂに示す。製品天地寸法は、状態
０における初期値h₀（10）と目標値h_r（10）との偏
差、および最終スタンドの圧下の影響係数BH1
（10，10，３）＝１から決まる最終スタンドのロー
ル隙変化量により状態１へ制御する。すなわち、最終スタンドのロール隙は h₁（10）＝h_r（10） ……(6) SR₁（10）＝SR₀（10）＋h₁（10）−h₀（10） ……(7) により決定される。ここに、h₀（10），h₁（10），h_r
（10）は各々、製品天地寸法の初期値、プリセツ
ト値、目標値であり、SR₀（10），SR₁（10）は
各々、最終スタンドロール隙の初期値、プリセツ
ト値である。製品左右寸法は、状態１における目標値b_r（10）
との偏差、およびNo.１スタンドの圧下の影響係数
BB10，１，３から決まるNo.１スタンドロール隙
変化量により状態２へ制御する。ここで状態１に
おける製品左右寸法b₁（10）、状態２におけるNo.１
スタンドロール隙SR₂（１）は式(8)〜（10）によ
り求まる。 b₁（10）＝b₀（10）・（１＋BB10，10，３）・（
SR₁（10）−SR₀（10））／h₀（10））……(8) ｂ（10）＝b_r（10） ……(9) SR₂（１）＝SR₁（１）＋h₁（１）・（b₂（10）−
b₁（10））／BB（10，１，３）・b₁（10）……（10）状態２における製品天地寸法h₂10は h₂（10）＝h₁（10）・（１＋BH1（10，１，３）
・（SR₂（１）−SR₁（１））／h₁（１））……(11) であり、BH1（10，１，３）＝0.0368であるからh₂
（10）h₁（10）であることがわかる。以上で、材
料フロント部の素材温度、素材天地寸法、素材左
右寸法を目標値To_r，Ho_r，Bo_rとしたとき、製
品天地寸法、製品左右寸法が目標値h_r（10），b_r
（10）になるように、圧延条件は、状態０の初期
値から状態２へフイードバツク制御によりプリセ
ツトされる。つぎに、フロント部以降のミドル部、テイル部
迄の圧延において、外乱として、素材温度がTo
→To＋ΔTo、素材天地寸法がHo→Ho＋ΔHo、
素材左右寸法がBo→Bo＋ΔBoへ変化したときの
寸法制御方法について述べる。素材温度が製品天地寸法へ及ぼす影響を第５図
ａに、素材温度が製品左右寸法へ及ぼす影響を第
５図ｂに示す。状態３（To＋ΔTo，Ho，Bo）に
おける製品寸法は式(12)，(13)により求まる。 h₃（10）＝h₂（10）・（１＋BH1（10，１，１）
・ΔTo／To……(12) b₃（10）＝b₂（10）・（１＋BB（10，１，１）・
ΔTo／To……(13) 素材天地寸法が製品天地寸法へ及ぼす影響を第
５図ｃに、素材天地寸法が製品左右寸法へ及ぼす
影響を第５図ｄに示す。状態４（To＋ΔTo，Ho
＋ΔHo，Bo）における製品寸法は式(14)，(15)に
より求まる。 h₄（10）＝h₃（10）・（１＋BH1（10，１，２）
・ΔHo／Ho）……(14) b₄（10）＝b₃（10）・（１＋BB（10，１，２）・
ΔHo／Ho）……(15) 素材左右寸法が製品天地寸法へ及ぼす影響を第
５図ｅに、素材左右寸法が製品左右寸法へ及ぼす
影響を第５図ｆに示す。状態５（To＋ΔTo，Ho
＋ΔHo，Bo＋ΔBo）における製品寸法は式(16)，
(17)により求まる。 h₅（10）＝h₄（10）・（１＋BH1（10，２，２）
・ΔBo／Bo）……(16) b₅（10）＝b₄（10）・（１＋BB（10，２，２）・
ΔBo／Bo）……(17) 以上で、外乱ΔTo，ΔHo，ΔBoにより、製品
寸法は状態５のh₅（10），b₅（10）へ変化する。そ
こで、製品寸法の目標値h_r（10）b_r（10）との偏差
およびNo.１スタンド圧下の影響係数BB（10，１，
３）から決まる量だけNo.１スタンドのロール隙を
変化するフイードフオワード制御により製品左右
寸法を目標値に制御する必要がある。ここで、状態６におけるNo.１スタンドのロール
隙SR₆（１）、製品高さh₆（10）は式(18)，(19)，(2
０），(21)により求まる。 b₆（10）＝b_r（10） ……(18) SR₅（１）＝SR₂（１） ……(19) SR₆（１）＝SR₅（１）＋h₁（１）・（b₆（10）−
b₅（10））／BB（10，１，３）・b₅（10）……(20) h₆（10）＝h₅（10）・（１＋BH（10，１，３）・
（SR₆（１）−SR₅（１））／h₅（１））……(21) 素材（材料）フロント部のブロツクミル出側に
おける製品天地寸法、左右寸法が、目標天地寸
法、目標左右の許容範囲内に制御された時点で、
素材のその部分のブロツクミル入側での素材温
度、天地寸法、左右寸法の測定値を目標値とし、
ブロツクミル入側での素材温度、天地寸法、左右
寸法の測定値の目標値からの偏差と影響係数を用
いるフイードフオワード制御を開始する。従つ
て、素材フロント部の一部分に対しては、フイー
ドフオワード制御は行われないけれども、その部
分は素材全長の中で極く僅かである。このようにして製品左右寸法を状態６に制御す
る方法を第５図ｈに示す。この場合、製品天地寸
法については、その変化は状態３〜６迄微小であ
り、フイードフオワード制御する必要はない。ここでフイードフオワード制御の場合、製品寸
法の目標値からの偏差の累積に対しては無効であ
るため、プリセツト方法と同様な方法でフイード
バツク制御を兼用して、それを補償する必要があ
る。このようにして、プリセツト以降、テイル部
迄の圧延については、フイードフオワード制御＋
フイードバツク制御により製品寸法を安定して制
御することができる。つぎに、実施例について述べる。 0.06％Ｃ鋼、冷間仕上寸法5.5φ、仕上速度
60m／ｓについて、素材温度の目標値To＝850
℃、素材寸法の目標値Ho＝Bo＝17.1〓のときのフ
イードバツク制御によるプリセツト方法の実施例
を第４表に、外乱ΔTo，ΔHo，ΔBoに対するフ
イードフオワード制御方法を第５表に示す。

【表】＊１：各手順間の変化
0.06％℃鋼、 60m／s at 5.5〓、入側
温度T_０＝850℃
入側天地、左右寸法H_０＝B_０＝17.10mm

【表】この場合、フイードフオワード制御を行なつて
いるため、制御されない製品長さは、ロール隙の
変化速度で決まり、仕上速度60m／ｓで6m、
100m／ｓで10m程度であり、従来の制御方法に
比較してその長さはかなり短縮され、コイル全長
にわたり寸法変動を許容範囲内に制御できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のコモンドライブブロツクミ
ルにおける寸法制御方法を示す概略図である。第
２図は、素材径、No.１スタンド圧下、No.５スタン
ド圧下、No.９スタンド圧下が各スタンド左右寸法
に及ぼす影響係数を示す図である。第３図は、各
スタンド圧下が製品左右寸法に及ぼす影響係数を
示す図である。第４図は、フイードバツク制御に
よるプリセツト方法を示す図である。第５図は素
材温度ΔTo、素材天地寸法ΔHo、素材左右寸法
ΔBoの外乱が製品天地寸法、製品左右寸法へ及
ぼす影響、およびNo.１スタンドロール隙を操作量
として、フイードフオワード制御により製品左右
寸法を制御する方法を示す図である。図面で１，３，５，９はコモンドライブブロツ
クミルの堅ロール、２，４，６，８，１０は同水
平ロール、１３は被圧延材、To，Ho，Boはブ
ロツクミル前段における素材温度、天地寸法、左
右寸法、ｈ（10），ｂ（10）はブロツクミル後段に
おける圧延製品の天地寸法、左右寸法、To_r，
Ho_r，Bo_rは素材温度、天地寸法、左右寸法の目
標値、h_r（10），b_r（10）は製品天地寸法、左右寸
法の目標値である。

Claims

【特許請求の範囲】１その軸心が相互に90゜交叉する圧延ロールの
組を交互に配設した多段スタンドからなるコモン
ドライブブロツクミルによつて線材或は棒材を圧
延するに際し、前記ブロツクミルの入側において、素材の温
度、素材天地寸法（ブロツクミルの最始スタンド
におけるロール圧下方向の寸法）および素材左右
寸法（ブロツクミルの最始スタンドにおけるロー
ル圧下方向に直角な方向の寸法）を測定するとと
もに、上記ブロツクミルの出側において、圧延製品の
天地寸法（最終スタンドにおけるロール圧下方向
の寸法）ならびに左右寸法（最終スタンドにおけ
るロール圧下方向に直角な方向の寸法）を測定
し、素材の前方部分（フロント部）に関し、前記ブ
ロツクミルの出側において測定した圧延製品の天
地寸法の測定結果と圧延製品の目標天地寸法を比
較し、その偏差を零とすべく、ブロツクミルの最
終スタンドにおけるロール間隙の大きさを操作量
とするフイードバツク制御を行なうとともに、前
記ブロツクミルの出側において測定した圧延製品
の左右寸法の測定結果と圧延製品の目標左右寸法
を比較し、その偏差を零とすべくブロツクミルの
最始スタンドにおけるロール間隙の大きさを操作
量とするフイードバツク制御を行ない、次いで、素材尾端部までの圧延に関し、上記ブ
ロツクミルの入側において測定した素材の前方部
分（フロント部）における素材の温度、素材天地
寸法および素材左右寸法の値を目標値とし、この
目標値からの偏差に基づいてブロツクミルの最始
スタンドにおけるロール間隙を操作量とする、素
材温度の影響を織り込むフイードフオワード制御
を行うとともに、前記ブロツクミルの出側において測定した圧延
製品の天地寸法と圧延製品の目標天地寸法を比較
し、その偏差を零とすべくブロツクミルの最終ス
タンドにおけるロール間隙の大きさを操作量とす
るフイードバツク制御を行ないさらに、ブロツク
ミルの出側において測定した圧延製品の左右寸法
と製品左右寸法目標設定器２８によつて入力され
る圧延製品の目標左右寸法を比較しその偏差を演
算算出するとともに(8)〜(10)式によつて最始スタン
ドにおけるロール間隙量の所要変化量を演算算出
しその結果を圧下装置３０に入力し、それに基づ
いて最始スタンドにおけるロール間隙量を変化さ
せるフイードバツク制御を行う、ことからなる線材圧延における寸法制御方法。 b₁（10）＝b₀（10）・（１＋BB（10，10，３）・
（SR₁（10）−SR₀（10）／h₀（10）））……(8) b₂（10）＝b_r（10） ……(9) SR₂（１）＝SR₁（１）＋h₁（１）・（b₂（10）−b₁（10））／BB（10，
１，３）・b₁（10）……(10) こゝでｂ（10）は製品左右寸法、ｈ（10）は製品
天地寸法、添字０は初期値、添字１，２は状態
１，２、添字ｒは目標値、BB，BHは影響係数、
SR（10），SR（１）は最終，No.スタンドロール隙
を示す。