JPH0739007B2 - 平坦度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、多重圧延機により圧延成形される圧延材の平
坦度を高めるための平坦度制御装置に関するもので、さ
らに詳言すれば、操作端としてワークロールベンダと中
間ロールベンダの両方または何れか一方、および中間ロ
ールシフト位置移動機構を備えた多重圧延機の平坦度制
御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、圧延機においては、圧延材の板幅方向の伸び分
布、すなわち板平坦度の制御の操作端として、ワークロ
ールまたは中間ロールの両方または何れか一方に設けら
れたロールベンダと、中間ロールシフト位置移動機構と
を有する平坦度制御装置が組付けられているのが一般で
ある。

この圧延機に設けられた平坦度制御装置による圧延材の
平坦度制御は、例えば特開昭55−120409号公報の場合に
は、ロールベンダがリミットオーバーした場合、圧延機
出側で圧延材の形状を検出し、この形状検出信号に応じ
てロールベンダ力、すなわちロールベンダ制御量を制御
し、ロールベンダ力が予め設定した範囲を離脱する時
は、中間ロールを、このロールベンド力が設定範囲内に
変化する方向にシフトさせるものとなっている。また、
特公昭58−48245号公報および特公昭58−48246号公報の
場合は、圧延材の必要形状修正量から、最適ロールシフ
ト位置と最適ロールベンダ力とを演算し、この両演算値
の内の一方を固定値として他方を変化させることによ
り、圧延材の平坦度をフィードバック制御するものとな
っている。さらに、特開昭63−177909号公報の場合は、
形状フィードバック制御修正ゲインを中間ロールシフト
位置の関数として変化させ、ロールベンダ力を調節する
ものとなっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、特開昭55−120409号公報に示された技術
にあっては、ロールベンダ力が許容範囲の上下限値を越
えて始めて中間ロールを修正方向に移動させるため、ロ
ールベンダ力が許容範囲である制御可能範囲に戻るまで
の間に、充分な形状制御を行うことができず、しかも中
間ロールの移動速度が遅いために、このロールベンダ力
による制御能力を活かせない期間が長く、圧延材の全長
にわたって充分な平坦度が得られないと云う問題かあっ
た。特に、圧延速度が変化する際には、圧延荷重が大き
く変化するために、圧延材の平坦度が乱れ易く、しかも
その変化量が大きいため、ロールベンダ力がその制御可
能範囲外となることが多く、充分な平坦度制御を達成す
ることは不可能となる。

また、特公昭58−48245号公報および特公昭58−48246号
公報に示された技術にあっては、圧延速度が一定である
条件下では或る程度の効果を発揮するが、圧延速度が変
化する際には、圧延速度変化に対する対応速度の大きい
ロールベンダ力と、対応速度の極めて遅い中間ロールシ
フトとを、全く同じ条件で制御変更するので、圧延速度
変化に全く追従できないと云う問題がある。

さらに、特開昭63−177909号公報に示された技術にあっ
ては、ロールベンダ力を、圧延速度変化に対する対応速
度の遅い中間ロールシフト量の関数として変化する形状
フィードバック制御修正ゲインにより調節するので、圧
延速度変化に充分に追従できないと云う問題がある。

このように、上記した従来技術は、圧延速度変化に対す
る追従変化速度の遅い中間ロールシフトと、圧延速度変
化に対する追従変化速度の速いロールベンダとを同格に
取扱い、圧延速度変化に対して両者を一体に変化制御す
るので、どうしても圧延速度変化に対する制御の遅れを
生じる結果のなるのである。また、各圧延速度に対応す
るロールベンダ力と中間ロールシフトとは、圧延速度に
対して個々に最適値に設定制御するか、圧延速度に対応
して最適値に設定された他方に対して一方を最適値に設
定制御して、一対一に対応させていたので、圧延材の平
坦度変化に対する追従速度の速いロールベンダ力の追従
が、追従速度の遅い中間ロールシフトに影響され、これ
が原因で許容範囲を離脱することになっていたのであ
る。

そこで、本発明は、上記した従来技術における問題点を
解消すべく創案されたもので、圧延材の平坦度不良が発
生し易く、ロールベンダが許容範囲を離脱し易い状態
は、圧延速度の加減速時に発生するのが殆どである点、
および圧延速度の加減速は、圧延材の溶接点が圧延機を
通過する前後で発生するのであるから、この溶接点をト
ラッキングしておくことで、圧延速度の加減速のタイミ
ングを、圧延速度の加減速開始前に認識することが可能
である点、また任意の中間ロールシフト位置に対するロ
ールベンダ力の変化には一定の許容範囲がある点に着目
し、中間ロールシフトを基準にして設定されるロールベ
ンダ力の制御許容範囲内でロールベンダ力を制御し、ま
た圧延速度の加減速タイミングに合わせて中間ロールシ
フトを行うことにより、ロールベンダおよび中間ロール
シフト等の操作端の制御量がその制御許容範囲から出る
ことがないようにし、もって圧延材の平坦度を良好にか
つ安定して制御することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するための本発明の手段は、操作端とし
てのロールベンダおよび中間ロールシフト位置移動機構
を備えてロールベンダを制御する多重圧延機の平坦度制
御装置であること、 最大圧延速度および通板圧延速度さらには溶接点通過速
度等の少なくとも２種以上の圧延速度の夫々に対して、
ロールベンダの制御範囲が最も大きくなる最適中間ロー
ル位置を決定するセットアップ演算装置を有すること、 このセットアップ演算装置からの最適中間ロール位置信
号と、圧延速度の加減速タイミングを予測するトラッキ
ング装置からの中間ロールのシフト開始タイミング信号
とから、中間ロールシフト速度を設定すると共に中間ロ
ールの移動開始時点を設定する中間ロールシフト位置フ
ィードフォワード制御装置を有すること、 にある。

〔作用〕

操作端としてのロールベンダおよび中間ロールシフト位
置移動機構を備えてロールベンダを制御する多重圧延機
の平坦度制御装置にあっては、中間ロールシフト位置と
ロールベンダの操作が平坦度に与える影響係数を演算し
て、最適ロールベンダ制御量を決定する最適制御量決定
装置が設けられている。

セットアップ演算装置は、予め与えられている最大圧延
速度、通板圧延速度、溶接点通過速度の夫々に対して、
圧延条件、圧延材の板厚、板幅、変形抵抗、圧下率等、
およびロール情報等から、最大圧延速度域の延荷重予測
値、通板圧延速度域の圧延荷重予測値、溶接点通過速度
域の圧延荷重予測値を算出すると共に、これらの圧延荷
重レベルにおいて、ロールベンダ力の制御範囲を最も広
範囲に取ることのできる中間ロールのシフト位置すなわ
ち最適中間ロール位置を決定する。

ロールベンダを制御する平坦度制御装置に設けられた最
適制御量決定装置は、圧延材の平坦度に対する中間ロー
ルシフト位置とロールベンダの各操作端の影響係数モデ
ルを用いて影響係数を演算し、この結果により、圧延機
の出側に配置され、圧延された圧延材の形状を検出する
形状検出器からの圧延材平坦度実績値に対し、セットア
ップ演算装置で予め演算決定されている最適中間ロール
位置を組合せ、もって操作すべき最適ロールベンダ力で
ある最適ロールベンダ制御量を決定する。

すなわち、圧延材が設定された圧延速度で走行している
状態で、中間ロールは、セットアップ演算装置により決
定された最適中間ロール位置に位置しており、ロールベ
ンダは、最適制御量決定装置により、最適中間ロール位
置に従って決定される最適ロールベンダ制御量で操作さ
れている。

このように、ロールベンダは、セットアップ演算装置で
決定された最適中間ロール位置に従って決定された最適
ロールベンダ力で操作されるのであるが、セットアップ
演算装置で決定される最適中間ロール位置そのものが、
対応する圧延速度域の圧延荷重レベルにおいて、ロール
ベンダ力の制御範囲を最も広範囲に取ることができる値
に設定されているので、形状検出器からの信号、すなわ
ち伸び差率の変動に対応して最適制御量決定装置で決定
される最適ロールベンダ力が変化したとしても、この最
適制御量決定装置で決定される最適ロールベンダ力が許
容制御範囲を離脱することはなく、もって良好なそして
安定した圧延材の平坦度制御を達成維持することにな
る。

また、中間ロールシフト位置フィードフォワード制御装
置（以下、簡単に中間ロールシフト位置FF制御装置と称
する）は、圧延条件、圧延材の長さ、圧延材の板厚、板
幅、変形抵抗、圧下率、およびロール情報と、圧延機の
入側に配置された溶接点検出器からの溶接点検出信号
と、そしてワークロールまたは中間ロールの回転実績か
ら、圧延材の移動量を演算する圧延材移動量演算装置か
らの移動量信号とから、溶接点をトラッキングすると共
に、このトラッキングを基に圧延材の加減速タイミング
を予測決定するトラッキング装置からの、中間ロールの
移動開始時点を設定するシフト開始タイミング信号と、
セットアップ演算装置から入力される最適中間ロール位
置信号とから、圧延速度の変化に好適に対応する形態で
中間ロールを移動させる中間ロールシフト速度設定およ
び移動開始信号を最適制御量決定装置に出力する。

それゆえ、圧延材の圧延速度変化時に、最適制御量決定
装置に、セットアップ演算装置からの各圧延速度に対応
した最適中間ロール位置信号と、中間ロールシフト位置
FF制御装置からの中間ロールシフト速度設定および移動
開始信号とが入力される。最適制御量決定装置において
は、現在の圧延速度に対応した最適中間ロール位置と変
更後の圧延速度に対応した最適中間ロール位置とに基づ
いて、中間ロールシフト速度設定信号に従って単位時点
毎の最適中間ロール位置を演算し、中間ロールのシフト
位置を、現在の圧延速度に対応した位置から変更後の圧
延速度に対応した位置に順に変更してゆく。

このように、圧延速度変化時においても、最適中間ロー
ル位置の設定は、ロールベンダ力の制御範囲を最も広範
囲に取ることができる条件で設定されるので、ロールベ
ンダ力は、その許容制御範囲を離脱することない値に安
全に設定されることになる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明す
る。

第１図は、本発明による平坦度制御装置の一実施例を圧
延機１に取付けたブロック図で、平坦度制御装置の取付
けられる圧延機１は、第２図に示すように、一対のワー
クロール２と、一対の中間ロール３と、一対のバックア
ップロール４とから６重圧延機として構成されており、
この圧延機１には、平坦度操作端として、圧延機１のオ
ペレーションサイドOPとドライブサイドDSに夫々ワーク
ロール２に対して、ワークロール２に圧延材平坦度制御
のための曲げ力を与えるワークロールベンダ５が設けら
れていると共に、中間ロール３に対して、中間ロール３
の軸方向位置を調節する中間ロールシフト位置移動機構
６が設けられている。第２図図示実施例において、上側
の中間ロール３はドライブサイドDS側に、そして下側の
中間ロール３はオペレーションサイドOP側に夫々シフト
された状態となっている。

ワークロールベンダ５は、ロールベンダ制御装置７によ
り制御され、中間ロールシフト位置移動機構６は、中間
ロールシフト制御装置８により制御される。

圧延機１の出側には形状検出器15が設置されていて、圧
延された圧延材Ｓの幅方向の各位置の伸び差率を検出
し、その検出結果を伸び差率信号t3として最適制御量決
定装置13に出力する。

ワークロール２には、このワークロール２の回転数から
圧延材Ｓの進み長さを算出する圧延材移動量演算装置９
が取付けられており、この圧延材移動量演算装置９で算
出された圧延材Ｓの移動量が、移動量信号t4としてトラ
ッキング装置10に入力される。

圧延機１の入側上流には、溶接点検出器14が設置されて
いて、溶接点を検出した時点で、その検出結果を溶接点
検出信号t2としてトラッキング装置10に出力する。

移動量信号t4および溶接点検出信号t2を入力するトラッ
キング装置10には、最大圧延速度、通板圧延速度、溶接
点通過速度等の圧延速度、圧延条件、圧延材の厚み、
幅、変形抵抗、圧下率、およびロール情報等の情報信号
t1が入力される。トラッキング装置10では、これらの信
号t1、t2、t4から、圧延材Ｓの形状が大きく変化して、
ロールベンダ５および中間ロールシフト位置移動機構６
等の操作端の制御力がその許容範囲の上下限にかかり易
い圧延速度の変化時点を予測して決定し、この決定を基
にして中間ロール３のシフト開始時点を設定するシフト
開始タイミング信号t5を中間ロールシフト位置FF制御装
置11に出力する。

圧延機１の圧延操業条件から決定される最大圧延速度、
通板圧延速度、溶接点通過速度等の圧延速度、延伸条
件、圧延材の厚み、幅、変形抵抗、張力、圧下率、およ
びロール情報等の情報信号t1が入力されているセットア
ップ演算装置12では、各圧延速度時および各圧延速度時
間の圧延速度域における圧延荷重予測値を算出し、各算
出値に対するロールベンダ５によるロールベンダ力の制
御範囲を最も広範囲に取ることのできる最適中間ロール
位置を算出し、その算出結果である最適中間ロール位置
信号t6を中間ロールシフト位置FF制御装置11および最適
制御量決定装置13に出力する。

このセットアップ演算装置12における各圧延速度に対す
る最適中間ロール位置の算出は、圧延速度をv1、v2、v3
（v1＞v2＞v3）として、 Ｐ_v1＝ｆ（v1、板厚、幅、変形抵抗、・・・・） Ｐ_v2＝ｆ（v2、板厚、幅、変形抵抗、・・・・） Ｐ_v3＝ｆ（v3、板厚、幅、変形抵抗、・・・・） から、各圧延速度v1、v2、v3時における予測荷重Ｐ_v1、
Ｐ_v2、Ｐ_v3を算出し、この予測荷重Ｐ_v1、Ｐ_v2、Ｐ_v3か
ら、各圧延速度v1、v2、v3時における最適中間ロール位
置Hcδ_１、Hcδ_２、Hcδ_３を、 Hcδ_１＝f₁（v1、Ｐ_v1） Hcδ_２＝f₂（v2、Ｐ_v2） Hcδ_３＝f₃（v3、Ｐ_v3） なる演算式から求める。

なお、上記演算式においては、圧延速度v1として最大圧
延速度を、圧延速度v2として通板圧延速度を、そして圧
延速度v3として溶接点通過速度をそれぞれ設定して３種
類の圧延速度に対する最適中間ロール位置Hcδを演算し
たが、さらにこれらの圧延速度の中間速度域に対する最
適中間ロール位置Hcδを演算しておいても良い。また、
逆に、セットアップ演算装置12において演算される最適
中間ロール位置Hcδは、少なくとも最大圧延速度に対応
するものと、通板圧延速度に対応するものとの２種類が
必要である。

中間ロールシフト位置FF制御装置11は、セットアップ演
算装置12から入力された最適中間ロール位置信号t6を基
に、トラッキング装置10からシフト開始タイミング信号
t5を入力した時点で、圧延速度の減速タイミング時に
は、 ΔHcδ₁₂＝Hcδ_１−Hcδ_２ （移動量） ΔHcδ₂₃＝Hcδ_２−Hcδ_３ （移動量） ΔHcδ₁₂×α／（v1−v2） （シフト変更レート） ΔHcδ₂₃×α／（v2−v3） （シフト変更レート） なお、αはライン速度変更レートである。

なる演算式に従って中間ロール位置移動量、およびこの
算出結果に基づいてシフト変更レートを決定し、この中
間ロール位置移動量およびシフト変更レートを中間ロー
ルシフト速度設定および移動開始信号t7として最適制御
量決定装置13に出力する。また、圧延速度の増速タイミ
ング時には、絶対値は同じであるが方向が逆となった、
中間ロール位置移動量およびシフト変更レートを、中間
ロールシフト速度設定および移動開始信号t7を出力す
る。

最適制御量決定装置13では、平坦度制御のための操作端
であるロールベンダ５および中間ロールシフト位置移動
機構６の夫々の単位変化量が、圧延材Ｓの平坦度に与え
る影響係数を、圧延条件等に基づいて、 （ロールベンダ影響係数） ∂β／∂Ｐ_Ｂ＝f₃（板厚、板幅、荷重・・・・） （中間ロールシフト位置影響係数） ∂β／∂Hcδ＝f₃（板厚、板幅、荷重・・・・） の演算式に従って、圧延材Ｓのコイル単位で算出し、こ
の影響係数と各制御タイミングでの形状検出器15からの
伸び差率信号t3とを用いて、セットアップ演算装置12か
ら入力される最適中間ロール位置信号t6に基づいて圧延
材Ｓの最適形状が得られる最適ロールベンダ制御量を決
定し、この値を最適ロールベンダ制御量信号t8としてロ
ールベンダ制御装置７に出力する。

また、圧延速度の増減変化時には、中間ロールシフト速
度設定および移動開始信号t7に従った量だけ中間ロール
３を移動させると云う前提で最適ロールベンダ制御量信
号t8を決定してロールベンダ制御装置７に出力すると同
時に、中間ロールシフト位置FF制御装置11からの中間ロ
ールシフト速度設定および移動開始信号t7をそのまま中
間ロールシフト制御装置８に出力して、圧延速度の増減
変化時の平坦度制御が行われる。この、最適制御量決定
装置13における、目標との差を最小とする平坦度を最適
とすることの可能なロールベンダ制御量を決定する手法
としては、種々の手法を採用しても良いが、例えば、評
価関数Ｊの値を、 β_ｉ ^REF＝∂β／∂Hcδ×ΔHcδ ＋∂β／∂Ｐ_Ｂ×ΔＰ_Ｂ なお、β は目標との差である平坦度実績値であり、Δ
Hcδは中間ロールシフト位置FF制御装置11で決定された
中間ロール位置移動量およびシフト変更レートであり、
ΔＰ_Ｂは未知数である。

に従って求め、この評価関数Ｊの値が最小となるように
すれば良い。

このように、圧延速度の増減変化時には、中間ロールシ
フト速度設定および移動開始信号t7に従った量だけ中間
ロール３を移動させると云う前提で最適ロールベンダ制
御量信号t8を決定してロールベンダ制御装置７に出力す
ると同時に、中間ロールシフト位置FF制御装置11からの
中間ロールシフト速度設定および移動開始信号t7をその
まま中間ロールシフト制御装置８に出力するが、その他
の時点、すなわち圧延速度が一定である時点において
は、前記した最適中間ロール位置信号t6に基づいて圧延
材Ｓの最適形状が得られる最適ロールベンダ制御量を決
定する制御が行われる。この際に、ロールベンダ５およ
び中間ロールシフト位置移動機構６の両方の操作端を同
時に制御すべく、各制御タイミング毎に最適中間ロール
位置および最適ロールベンダ制御量を算出しても良い
し、或いは最適中間ロール位置または最適ロールベンダ
制御量の何れか一方を優先させ、この一方に従って他方
を、最適平坦度が得られる制御値に演算しても良い。

〔発明の効果〕

本発明は、上記した構成となっているので、以下に示す
効果を奏する。

圧延材の圧延速度一定時および圧延速度変化時を問わ
ず、常に最適中間ロール位置を、ロールベンダ力の制御
範囲を最も広範囲に取ることのできる位置に設定するの
で、圧延速度変化時等の平坦度の変化率が大きい場合に
おいても、操作端がその許容制御範囲の上下限に達する
ことがなく、これにより平坦度制御性が劣化して平坦度
不良の発生を確実に防止することかできるので、圧延材
のコイル全長にわたって良好な平坦度を持つ製品を圧延
成形することができる。

最適中間ロール位置および最適ロールベンダ制御量の演
算決定は、全て自動で達成されるので、良好な平坦度制
御を確実にかつ円滑に達成することができる。

常に最適中間ロール位置を、ロールベンダ力の制御範囲
を最も広範囲に取ることのできる位置に設定するので、
応答性の速いロールベンダ力により素早く平坦度制御を
達成でき、これにより制御能力を有効に活かして充分な
平坦度を得ることができる。

最適中間ロール位置は、ロールベンダ力の制御範囲を最
も広範囲に取ることのできる位置に設定されているの
で、ロールベンダ力の変化による平坦度制御を有効に活
かすことかでき、これにより充分な形状制御を達成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、６重圧延機に組付けられた本発明装置の一実
施例の構成を示すブロック図である。 第２図は、第１図に示した６重圧延機の各ロールに対す
るロールベンダおよび中間ロールシフト位置移動機構の
組付け構成例を示す図である。 符号の説明 1;6重圧延機、2;ワークロール、3;中間ロール、4;バッ
クアップロール、5;ワークロールベンダ、6;中間ロール
シフト位置移動機構、7;ロールベンダ制御装置、8;中間
ロールシフト制御装置、9;圧延材移動量演算装置、10;
トラッキング装置、11;中間ロールシフト位置FF制御装
置、12;セットアップ演算装置、13;最適制御量決定装
置、14;溶接点検出器、15;形状検出器、S;圧延材、t1;
情報信号、t2;溶接点検出信号、t3;伸び差率信号、t4;
移動量信号、t5;シフト開始タイミング信号、t6;最適中
間ロール位置信号、t7;中間ロールシフト速度設定およ
び移動開始信号、t8;最適ロールベンダ制御量信号。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２１Ｂ 37/42 8315−4Ｅ Ｂ２１Ｂ 37/00 １１３ Ｚ ＢＢＨ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】操作端としてのロールベンダ（５）および
   中間ロールシフト位置移動機構（６）を備えてロールベ
   ンダ（５）を制御する多重圧延機（１）の平坦度制御装
   置であって、 最大圧延速度および通板圧延速度さらには溶接点通過速
   度等の少なくとも２種以上の圧延速度の夫々に対して、
   前記ロールベンダ（５）の制御範囲が最も大きくなる最
   適中間ロール位置を決定するセットアップ演算装置（1
   2）と、 該セットアップ演算装置（12）からの最適中間ロール位
   置信号と、圧延速度の加減速タイミングを予測するトラ
   ッキング装置（10）からの中間ロールのシフト開始タイ
   ミング信号とから、中間ロールシフト速度を設定すると
   共に中間ロールの移動開始時点を設定する中間ロールシ
   フト位置フィードフォワード制御装置（11）を設けた平
   坦度制御装置。