JPH0618656B2 - ロ−ル偏心制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 圧延機におけるロール偏心を検出し、ユニット張力を制
御するロール偏心制御に関する。

〔発明の背景〕

近年の鉄鋼産業が量の確保から質の向上に変りつつある
事実と、操業効率向上のニーズより鉄鋼の帯状鋼板等、
被圧延材にも、精度の高い、かつ、高効率の生産性が要
求されている。被圧延材の板厚制御に於いても、このニ
ーズは同じである。被圧延材の板厚制御は、ＡＧＣ（Au
tomatic Gage Control）というシステムが採用され、各
種の方法（Ｆ・ＦＡＧＣ，ＢＩＳＲＡ ＡＧＣ等）で行
われている。

これらのＡＧＣシステムは、主として、被圧延材にあら
かじめ含まれる板厚のふぞろいや、変形抵抗のふぞろい
に有効に働くように組まれたシステムである。この為
に、圧延機自身から発生する外乱に対応することは困難
であつた。圧延機自身から発生する外乱は、総括してロ
ール偏心外乱と呼ばれるが、このロール偏心外乱は周期
性があり本発明はこの周期性により予測的に圧下位置を
制御して、ロール偏心外乱を吸収しようというものであ
る。

具体的にロール偏心外乱とその制御について述べる。前
述した如く圧延機のロールが１回転する周期に同期して
発生する外乱をロール偏心外乱という。ロール偏心外乱
として考えられるものは、第１図(A)，(B)に示す如く、
弾性曲線１，４と塑性曲線３，６の関係で表わされる２
種類があり、 (1)ロール自身の偏心（これは、ロールの研磨精度やロ
ール自身の熱膨張などにより発生するもので曲線１が２
に移ることと考えられる。） (2)ロールを支える構造によるロール回転毎に発生する
圧力分布の変化（ロールを固定するキーとキー溝の構造
やベアリングの種類によるもので曲線４が５に移ること
と考えられる）の２つに大別することができる。

ロール偏心制御とは、これらロール偏心外乱によつて、
ロール回転に同期する、被圧延材の板厚偏差や、荷重偏
差に、圧下−被圧延材板厚影響係数を乗じた、圧下指令
を圧下装置に与え、ロール偏心外乱を抑制しようという
ものである。ここでは外乱は２種類あるが、制御方法は
１種類しかないことがわかる。この為に、従来のロール
偏心制御が完全には有効に働かなかつたのである。第２
図(A)，(B)に、この詳細を示す。ロール偏心制御とは、
この制御をほどこすことによつて圧延機の内部状態の変
化を制御することであるから、図の弾性曲線と塑性曲線
の交点から、横軸に落した垂線の位置がかわらなければ
いいのである。ロール偏心外乱が１の種類であれば、第
２図でΔＳ外乱に対し圧下位置をΔＳだけ移動させてや
れば、弾性曲線と塑性曲線は全く変わらないことにな
り、ロール偏心外乱の１に対して、被圧延材の板厚が変
化しない。一方、ロール偏心外乱が２の種類であれば、
第２図(B)で弾性曲線が４から５に変化した外乱を吸収
する為に圧下位置をΔＳ′だけ移動しなければならな
い。この操作によつては、弾性曲線は変化したままであ
り、圧延機の状態は変つてしまつたことになる。従つて
ΔＳ′の変化は、前後方張力の変化を圧延機に生じさせ
塑性曲線６と６′へ変化させることになり、弾性曲線と
塑性曲線の交点の垂線はｈ上にはのらない。

この現象をマクロ的にみると、圧延機の特性として、被
圧延材を圧下すると、その圧下によつて被圧延材の張力
変動を促し結果として圧下が有効に働かないことであ
る。タンデム圧延機の中間圧延機に於いて、この傾向は
顕著である。ロール偏心のほとんどはロール偏心外乱
(2)の外乱であり、従つて圧下を動かす、従来のロール
偏心制御も、１００％有効にならなかつた。又、被圧延
材の精度を一層高める為に、従来のタンデムミルでは、
Ｎｏ．１圧延機のみＡＧＣシステムを用いていたが、後
段の圧延機に於いても、ＡＧＣシステムを導入しようと
いう傾向がある。これら後段の圧延機には、特別な検出
器等を必要としないゲージメータゲージ方式のＡＧＣが
用いられる。このＡＧＣは、被圧延材の板厚変動に対し
ては有効であるが、自身のロール偏心外乱を発生しやす
くなるという欠点がありロール偏心制御を有効に用いる
ことが不可欠である。なお関連発明には特開昭49−8443
号などがある。

〔発明の目的〕

本発明は、冷間圧延に於いて、適正な張力制御を行うこ
とによつて、ロール偏心制御を有効に行うことを目的と
する。

〔発明の概要〕

本発明はロール偏心量とその位相を検出してロール偏心
量に相当する圧下量を計算する圧下量計算装置と、該ロ
ール偏心の位相に同期して圧下を制御する圧下位置制御
装置は、圧下位置の変更によつて生じる張力変化を演算
する装置と、その張力の伝播遅れを考慮して張力を制御
する装置とを備え、ロール偏心に応じて張力を制御する
ことに特徴がある。

〔発明の実施例〕

本発明は、従来のごとくロール偏心検出器とロール偏心
位相検出器の信号により、適正な影響係数により処理し
た圧下指令信号を、該当する圧延機の圧下装置に与える
方式に対して、この圧下指令信号によつて生じる圧下位
置変動によつて生じる、該当する圧延機の前，後方張力
変動を予測的に求め、適正な張力制御を行い、張力変動
を打ち消すものである。以下、本発明の基本となること
がらについて詳細に述べる。

本発明に於いては、張力変動を予想する為に、圧下−張
力をモデルによるロール偏心制御に対する張力への影響
係数を求める方式と、張力制御装置による、該当する圧
延機までの張力伝播遅れを補正する方式が必要となる。

先ず、張力変動は、圧下−張力のモデルの Ｔ＝Fc.P，Ve，Vi，Ｈ，ｈ，ｕ，…） Ｐ：圧延荷重、Ve，Vi：入，出側被圧延材速度、Ｈ，
ｈ：被圧延材板厚、μ：摩擦係数Ｔを圧下の変数Ｓで偏
微分した形で影響係数を求めることができる。又、経験
的に与えることも可能である。又、張力伝播遅れは、張
力発生のモデル ｔｆ_ｉ：張力、Ｅ：ヤング率、ｒ：時間 Ｌ：張力制御装置〜該当圧延機、 Ｇ：張力モデル と張力制御系によつて求められる。従つて、張力制御装
置を、これらの影響係数と伝播遅れを考慮して、予測的
に前方、後方の張力を制御してやれば、ロール偏心制御
により生じる張力変動を打消し、ロール偏心制御を有効
にすることができる。

第３図(A)〜(D)にこのタイミングチャートを示す。ロー
ル偏心外乱によつて生じるであろう母材板厚偏差Δｈに
対応してΔＳを移動する。一方、このΔＳの移動によつ
て生じる張力変化ΔＴを制御する訳であるが、前述した
如く、張力には、伝播遅れを考慮してＴ_Ｌ分早めに、張
力指令ΔＶ_Refを与えることになる。

第４図(A)〜(E)に張力制御の様子を示す。Δｈを吸収す
る為に圧下を逆位相で動かすとこの変化に応じて張力偏
差ΔＴ_Ｓが生じる。この張力偏差を吸収すべて、ΔＴ_Ｌ
の張力変化を前述の方法で与えれば、張力偏差を吸収す
ることができる。従つて、第２図で示した塑性曲線６→
６′の変化はおこらず、被圧延材の板厚はｈになる。

ロール偏心外乱は、周期的な外乱であるから、ロール偏
心外乱の位相を検出する装置に同期して適正なタイミン
グで張力制御を行えば、オブザーバ等の特別な予測装置
を必要としない。

第１図は、本発明の実施例の１つである。シングル圧延
機に於いて、同図左から右の方向へ圧延されている状態
を示している。ロール偏心外乱を検出する装置１０１
は、厚み計を兼用している。この検出器とロール偏心外
乱の位相を検出する装置１０２により、ロール偏心制御
のタイミングと量を演算装置１０７に於いて演算し、こ
れを圧下装置１０３に指令する。このロール偏心制御量
は、普通、ロール回転位置に対して、モデルを持ち、該
当する圧延機へのロール偏心制御の効果によつて、その
モデルを訂正していくものである。このロール偏心外乱
量と、ロール偏心の位相信号は、同時に、張力制御指令
装置１０８へも貯えられ、ロール偏心制御と同じロール
偏心外乱モデルを持つことになる。この偏心外乱量のモ
デルによつて予測的にロール偏心制御によつて発生する
張力変動を打消していく。

張力制御の具体的方法を第６図に示す。前述の１０１と
１０２は、各々、張力影響係数演算装置２０２と張力伝
播位相遅れ演算装置２０１へ必要なデータを取り込ん
で、演算され、張力制御指令装置１０８へ与えられ張力
制御を行う。張力制御装置は、例えば、圧延ロール駆動
モータであるが、この張力制御指令によつて、圧延速度
への外乱になるかどうかという懸念がある。しかしロー
ル偏心外乱に対応する張力制御量自体小さい事と、速度
の張力に対する影響係数は１０：１程度である為、張力
変動の１に対して、速度変化は１／１０であり、ほとん
ど問題にならない。

又、本例では、ロール偏心外乱の検出に厚み計を用いた
が、ロール偏心外乱を、荷重変動を用いることも可能で
ある。

第７図は、タンデム圧延機の第２圧延機に、本発明を実
施した例である。ロール偏心外乱を検出する装置１０１
とロール偏心の位相を検出する装置１０２とロール偏心
制御指令装置１０８と圧下装置１０３から成る。このシ
ステムに対し、張力制御を行うシステムは、シングル圧
延機と同じものであるが、タンデム圧延機へ本発明を実
施した場合、各圧延機間に干渉が生じるので、これを考
慮した張力制御を付加する。タンデム圧延機の場合これ
ら干渉が複雑にからみ合うが、被圧延材料が後段の圧延
機になる程、変形抵抗が大きくなり、圧延機のロール偏
心外乱が、被圧延材に移りにくくなるという傾向がある
為に、本発明も、第１圧延機か、第２圧延機に適用すれ
ば充分有効であると考えられるし、相互干渉も、高々、
この２つについて考えればよい。この様子を第８図(A)
〜(C)に示す。

例えば、No.１圧延機出側とNo.２圧延機の間の張力ΔＴ
₁₋₂について考えれば、No.１圧延機の出側張力とNo.２
圧延機の入側張力の操作パターンΔＴ_１，ΔＴ_２を合成
したΔＴ₁₋₂を張力操作パターンにすればよい。

このパターンで張力を操作すれば、ロール偏心制御によ
る圧延機間の張力偏差は吸収されることになり、結局、
張力偏動は生じないことになる。No.２圧延機とNo.３圧
延機の間も同様である。この張力制御は、従来の張力制
御と相反するものではなく、従来の張力制御に重ねて用
いればよいのである。いわば、張力制御のロール偏心制
御に対する（フィードフォワード（Feed Foward）に制
御なのである。

本発明は、被圧延材の板厚精度が、被圧延材にあらかじ
め含まれる外乱が、シングル圧延機に於いては、パス回
数が増すごとに、タンデム圧延機に於いては、後段の圧
延機に行く程、減少してゆくのに対して、ロール偏心外
乱に於いては、パス回数が増すごとに、後段の圧延機に
行く程に重畳されていくという傾向に対し、これを打消
すロール偏心制御を更に有効にする上で重要である。さ
らに、システムとしては、従来の圧延設備に特に追加す
るハードウエアはなく、制御系のソフトウエアの変更の
みで対処できる。

〔発明の効果〕

本発明によればロール偏心に応じて張力を制御すること
によりさらに品質のよい圧延機を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を、第２，３図は圧延機の特性
説明図を、第４図，第５図はタイムチャートを、第６図
は張力制御の例を、第７図はタンデム圧延機の場合の例
を、第８図は張力制御のタイムチャートをそれぞれ示
す。 Ｈ……母材板厚、Ｓ_ｏ……圧下位置、ＯＳ……圧下位置
偏差、１〜５……圧延機の弾性曲線、３，６……被圧延
材の塑性曲線、Δｈ……被圧延材板厚偏差、ΔＳ……圧
下位置偏差、ΔＶ_Ref……張力制御指令、ΔＴ_Ｌ……張
力偏差、Ｔ_Ｌ……張力伝播遅れ時間、ΔＴ_Ｓ……ΔＳに
よつて生じるのであろう張力偏差、ΔＴ……実際の張力
偏差、１０１……ロール偏心外乱検出装置、１０２……
ロール偏心位相検出装置、１０３……圧下装置、１０６
……被圧延材、１０７……ロール偏心制御装置、１０８
……張力制御指令装置、１０９……張力制御装置、２０
１……張力伝播遅れ演算装置、２０２……圧下−張力影
響係数演算装置、ΔＴ_１……No.１圧延機出側張力制御
パターン、ΔＴ₂……No.２圧延機入側張力制御パター
ン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷間圧延機のロール偏心制御に於いて、ロ
   ール偏心を検出する検出装置と、ロール偏心の位相を検
   出する装置と、該ロール偏心量に相当する圧下量を計算
   する圧下量計算装置と、該ロール偏心の位相と同期して
   圧下位置の制御を行う圧下制御装置と、圧下位置の変更
   によつて生じる、被圧延材料のユニツト張力の変化を計
   算する装置と、張力伝播遅れを計算する装置と、該遅れ
   を考慮したタイミングでユニツト張力を制御する装置と
   を具備しロール偏心制御に同期して、張力を制御するこ
   とを特徴とするロール偏心制御装置。