JPH0970609A - 連続熱間圧延機における圧延速度補償制御方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧延油供給開始や供給停止の際に、圧延状態
が大きく変化する場合であっても安定した圧延を行うこ
とができて、製品品質の向上が図れる連続熱間圧延機に
おける圧延速度補償制御方法及びその装置の提供。 【解決手段】 ２つ以上の圧延スタンドに、圧延荷重及
び圧延ロール周速度を検出する手段と、圧延ロールに潤
滑油を供給する給油装置とを備えて板圧延を行う連続熱
間圧延機において、各圧延スタンドの圧延ロールに対し
て給油装置から潤滑油が供給開始され、供給停止される
のに対応してその直前・直後における当該圧延スタンド
の実績圧延荷重を検出し、それらの実績圧延荷重と当該
圧延スタンドに予め求められている予測荷重とから摩擦
係数の変化を算出し、この摩擦係数変化量から求められ
る先進率変化から圧延速度補償量を決定して、この圧延
速度補償量に応じて当該圧延スタンドの圧延速度を補償
制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、板厚延を行う連続
熱間圧延機における圧延速度の補償制御方法及び該方法
の実施に用いて好適な補償制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、圧延工程の省エネルギーや、ロー
ル疵低減によるロール原単位向上のために、圧延ロール
に潤滑油（以下、圧延油と称す）を付与する熱間潤滑圧
延が多い。その殆どの場合において、圧延油の供給は、
被圧延材の先端での圧延ロールへの噛み込み性確保のた
め、最先端から圧延油を供給しないで定常状態に入って
から供給を開始している。また付着した圧延油を除去す
るために、被圧延材の尾端が圧延スタンドを抜ける前に
供給を停止し、付着した圧延油を被圧延材にプリントし
もしくは被圧延材の温度で焼き切ることが行われてい
る。

【０００３】しかしこの方法によると、圧延油の供給の
開始または停止に伴って、被圧延材と圧延ロールとの摩
擦状態が大きく変化し、その結果、圧延が不安定になる
場合が屡々ある。これは主として摩擦係数の変化に伴う
先進率の変化と出側板厚の変化により圧延スタンド間を
通過する圧延材のマスフロー（体積速度）バランスが崩
れるためである。例えば、前記圧延スタンドに圧延油が
供給された場合について述べる。この場合、当該圧延ス
タンドの摩擦係数は低下し、これに伴って、図２に示さ
れる如く、先進率は低下し、後進率が大きくなることに
より、当該圧延スタンドのマスフローは低下する。その
結果、この圧延スタンドの下流側では過大張力が発生
し、上流側では被圧延材が圧延スタンド間において余剰
を来す現象（ループ）が発生する。

【０００４】一般的には圧延スタンド間には、マスフロ
ーのアンバランスを吸収するためにルーパー、或いは張
力制御装置が設けられているが、摩擦状態の変化が大き
くなるにつれてこれらの装置のみでは、圧延スタンド間
のマスフロー変化を吸収できなくなり、板厚・板幅の変
動や極端な場合ミスロールにつながる。また、圧延油の
濃度が著しく変化した場合にも同様な変化や、それに伴
う同様な不都合が見られるのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上述べた問題点に対
処するための典型的な先行技術として、特公昭60−7566
号公報により開示されてなる発明があるが、これは圧延
油の油量、濃度の変化に応じて、張力制御装置のＰＩＤ
制御ゲインを適応修正する方法についてのものであり、
この方法によれば、圧延中の圧延油の変化に対してルー
パー或いはスタンド間張力は速やかに安定するとされて
いる。しかし、修正するゲインの値が制御しようとする
系に対して、安定しかつ応答性を損なわないかの判断は
行わないため、制御系の入力値に対しゲイン修正量が過
剰になる場合がある。そのような場合はルーパー或いは
張力がハンチングを起こしたり、応答性が低下する等の
問題が避けられない。従って、制御系のゲイン変更によ
る追随性の確保よりも圧延状態変化即ちマスフロー変化
を打ち消す速度修正量を直接与える補償制御による方が
危険性は少ないとされる。

【０００６】この問題点に関して圧延速度を制御する先
行技術として特公昭59− 23887号公報が挙げられるが、
この発明は圧延油量の変化量とマスフロー変化量との直
接的な関係を実験的に求めた結果を参照して、圧延速度
の補償量を決定している。しかし、実際に補償しなけれ
ばならない量は、圧延温度、被圧延材の種類、圧延スケ
ジュールなどにより大きく異なるために、速度を補償す
る方向（符号＋，−）は正しいとしても、過補償になる
可能性が十分ある。従って、補償量を決定するには、何
らかの圧延状態量の実績値が必要であり、この先行技術
によっても前記問題点の根本的な解消が図れるとは言え
ない。

【０００７】本発明は、このような問題点の解消を図る
ために成されたものであり、本発明の目的は、圧延油供
給開始や供給停止の際に、圧延状態が大きく変化する場
合であっても安定した圧延を行うことができて、製品品
質の向上が図れる連続熱間圧延機における圧延速度補償
制御方法及びその装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため以下に述べる構成としたものである。即
ち、本発明は、少なくとも２つの圧延スタンドに、圧延
荷重及び圧延ロール周速度を検出する手段と、圧延ロー
ルに潤滑油を供給する給油装置とを備えて板圧延を行う
連続熱間圧延機において、各圧延スタンドの圧延ロール
に対して給油装置から潤滑油が供給開始され、供給停止
されるのに対応してその直前・直後における当該圧延ス
タンドの実績圧延荷重を検出し、それらの実績圧延荷重
と当該圧延スタンドに予め求められている予測荷重とか
ら摩擦係数の変化を算出し、この摩擦係数変化量から求
められる先進率変化から圧延速度補償量を決定して、こ
の圧延速度補償量に応じて当該圧延スタンドの圧延速度
を補償制御することを特徴とする圧延速度補償制御方法
である。

【０００９】本発明はまた、少なくとも２つの圧延スタ
ンドに、その圧延ロールの周速度をロール駆動モータを
介して制御する速度制御装置と、圧延荷重及び圧延ロー
ル周速度を検出する手段と、圧延ロールに潤滑油を供給
する給油装置とを備えて板圧延を行う連続熱間圧延機に
おいて、各圧延スタンドの圧延ロールに対して給油装置
から潤滑油が供給開始され、供給停止されるのに対応し
てその直前・直後に検出された実績圧延荷重及び圧延ロ
ール周速度を収集計算するデータ収集計算手段と、この
データ収集計算手段に収集されたデータ及び当該圧延ス
タンドに予め求められている予測荷重から摩擦係数の変
化を算出し、この摩擦係数変化量から求められる先進率
変化から圧延速度補償量を決定するとともに、この圧延
速度補償量を制御量として当該圧延スタンドの速度制御
装置に与える速度補償量計算手段とを含んで構成される
ことを特徴とする連続熱間圧延機における圧延速度補償
制御装置である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の態様について、添
付図面の実施例を参照しながら以下に説明する。図１に
は、本発明の実施例に係る連続熱間圧延機の概要構造が
装置ブロック図で示される。この図において、１-1〜１
-2は、連続熱間圧延機 (n=2)の各圧延スタンドであっ
て、被圧延材２に対して連続的に板圧延を行う。３は、
各圧延スタンド１-1〜１-2に備えられる荷重計で、圧延
荷重Ｐ₁ 〜Ｐ₂ をそれそれ測定するように設けられる。
４は、各圧延スタンド１-1〜１-2に対して圧延油を供給
する給油装置であり、圧延材の鋼種、ロール表面状態よ
り必要な圧延油量を決定し、その流量を調節する。給油
装置４から供給された圧延油は各弁５-1〜５-2を介し
て、各ノズル６より各圧延ロール７に与えられる。

【００１１】上記圧延機には、データ収集計算機８、速
度補償量計算機９及び各速度制御装置１０が備えられ
る。データ収集計算機８は、被圧延材２の圧延中におい
て各種のデータ、即ち各荷重計３からの圧延荷重Ｐ₁ 〜
Ｐ₂ 、各圧延スタンド１-1〜１-2のロール周速度Ｖ₁ 〜
Ｖ₂ 並びに各弁５-1〜５-2の開・閉（オン・オフ）信号
を取り込んでデータ収集する。速度補償量計算機９は、
データ収集計算機８によって取り込まれたデータに基づ
いて後述する如く各圧延スタンド１-1〜１-2の速度補償
量ΔＶ₁ 〜ΔＶ₂ を演算する。速度制御装置１０は、各
圧延スタンド１-1〜１-2に設けられて、各ロール駆動モ
ータ１１を介してロール周速度Ｖ₁ 〜Ｖ₂を制御する。

【００１２】次に、本発明において速度補償量を決定す
る手順を、圧延油供給時の場合について具体的に説明す
る。被圧延材２が第１圧延スタンド１-1から順次噛み込
んで行く際に、噛み込み直後の各圧延スタンド１-1〜１
-2の実績圧延荷重Ｐ₁ 〜Ｐ₂、実績ロール周速度Ｖ₁ 〜
Ｖ₂ を被圧延材２が各々の圧延スタンドを通過する毎に
測定し、これをデータ収集計算機８によって取り込み採
集する。このとき、各弁５-1〜５-2は共に閉（オフ）状
態である。次に、第１圧延スタンド１-1に圧延油を付与
するために弁５-1にのオン信号が発せられた直後に、再
び実績圧延荷重Ｐ_1'を測定し、データ収集計算機８によ
り採集する。

【００１３】採集された各データは速度補償量計算機９
に送られる。この計算機９では、先ず実績圧延荷重の変
化より摩擦係数の変化を計算する。この場合の計算方法
は以下に述べる通りである。

【００１４】先ず、第１圧延スタンド１-1の予測荷重と
して、固着摩擦（摩擦による滑りがない状態）とした場
合の荷重ｐ₁ を圧延スケジュールより予め計算してお
く。なお、圧延スケジュールとは、連続圧延における各
圧延スタンドへの負荷配分比によって定まる圧下（減
厚）パターンのことであり、一般的に、圧延機の能力
（荷重、トルク）や圧延後の板形状を考慮して、各スタ
ンドの負荷配分比を予め定めておき、動力曲線を用いて
各スタンドの入側、出側厚を定めている。こうして定め
られた各圧延スタンドでの圧下量（減厚量）と温度条
件、鋼種成分から、各圧延スタンドの圧延荷重を求める
ことができる。

【００１５】次に、実績圧延荷重Ｐ₁ 、Ｐ_1'に対し、各
々の予測荷重との比Ｐ₁ ／ｐ₁ 、Ｐ _1'／ｐ₁ を計算す
る。実際の圧延は固着、滑りの混合摩擦であるので、実
績圧延荷重と予測荷重との比Ｐ／ｐが変化するのは摩擦
係数μの変化に起因するものである。図３には、実績荷
重と予測荷重の荷重比と摩擦係数との関係が示される
が、この線図によれば、摩擦係数μが０．２のとき荷重
比が最小の０．７で、μが増加するのに応じて荷重比は
増大し、μ＝０．５で荷重比は最大の約１．０３となっ
ている。従って、この関係を用いることによって、摩擦
係数の変化Δμは、下記式（１）によって求められる。
但し、図３の関係は、圧延ロール径や圧下率などの操業
条件によって異なるので、予め操業条件に応じたテーブ
ル値を作成しておくか、数式化しておく必要がある。

【００１６】

【数１】 Δμ＝（Ｐ_1'／ｐ₁ ）−（Ｐ₁ ／ｐ₁ ） ………（１）

【００１７】次いで、速度補償量計算機９は、（１）式
により求められた摩擦係数変化量Δμに対する第１圧延
スタンド１-1の先進率変化Δｆ₁ を計算する。摩擦係数
変化に対する先進率変化は圧延理論から計算でき、例え
ば0R0WANによれば、図２のように変化する。しかし、圧
延理論式を初めから計算していくと時間が掛かりすぎて
制御性能を発揮できないため、少なくとも圧延理論に立
脚した影響係数（δｆ／δμ）をテーブル値として作成
しておくか数式化して与えておく。このとき先進率変化
Δｆ₁ は、下記式（２）によって得られる。

【００１８】

【数２】 Δｆ₁ ＝（δｆ／δμ）×Δμ ………（２）

【００１９】以下に速度補償量の演算手順について説明
する。圧延油付与後のマスフローに対し、圧延油付与前
からの偏差を考える。各圧延スタンドにおけるマスフロ
ーの偏差は下記（３）式の如く表される。

【００２０】

【数３】

【００２１】（３）式において、右辺第１項の板厚変化
は、板厚制御系が常に動作しており、圧延油付与からマ
スフロー変化に至る時間よりも十分応答が速いため、Δ
ｈ₁＝０とし得る。また板厚変化による先進率変化は極
く微小で無視できる。従って、（３）式から、今回圧延
における各圧延スタンドのマスフロー変化は、先進率変
化のみで表すことができ、この変化量ΔＭＦをゼロにす
るための圧延速度補償量は下記式（４）のように表すこ
とができる。

【００２２】

【数４】

【００２３】以上の過程により求められた圧延速度補償
量ΔＶ₁ を速度制御装置に制御量として与えることによ
り、マスフロー変化を吸収することができる。なお、今
迄の説明は圧延油供給開始の場合についてのものである
が、一方、圧延油供給停止の場合は、圧延油供給中及び
供給停止直後の圧延実績荷重を測定、データ採取するこ
とにより、同様の手順によって速度補償量を得ることが
できるものであって、詳細な説明は重複を避けるために
省略する。

【００２４】

【実施例】図４に本発明の実施例に係るルーパー機構を
備えた鋼用連続熱間圧延機において圧延速度補償制御を
行った場合のルーパー角度の推移が従来例と比較しなが
ら示されているが、この図から明らかなように、本発明
の実施によって圧延スタンド間のマスフローが圧延油開
始直後、停止直後のいずれにおいても頗る安定している
ことが判る。

【００２５】このように本発明の実施によって、圧延油
開始、停止の場合の圧延状態の変化に対しても、安定し
た圧延を行うことが可能である。なお、上記実施例は２
段の連続圧延機の場合についてのものであるが、本発明
はこれに限定されるものではなく、３段以上の多段連続
圧延機についても同様である。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、圧
延油供給開始や供給停止の際に、圧延状態が大きく変化
する場合であっても、ハンチングを生じさせることなく
張力を一定とする安定した圧延を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る連続熱間圧延機の概要構
造が示される装置ブロック図である。

【図２】圧延機の摩擦係数変化に対する出側板厚と先進
率の関係を示す線図である。

【図３】実績荷重と予測荷重の荷重比と摩擦係数との関
係を説明する線図である。

【図４】ルーパー機構を備えた鋼用連続熱間圧延機にお
けるルーパー角度の推移を本発明実施例と従来例との比
較で示す線図である。

【符号の説明】

１-1,2…圧延スタンド、 ２…被圧延材、
３…荷重計、４…給油装置、 ５-1,2…弁、
６…ノズル、７…圧延ロール、 ８…デー
タ収集計算機、 ９…速度補償量計算機、１０…速度制
御装置、 １１…ロール駆動モータ、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも２つの圧延スタンドに、圧延
   荷重及び圧延ロール周速度を検出する手段と、圧延ロー
   ルに潤滑油を供給する給油装置とを備えて板圧延を行う
   連続熱間圧延機において、各圧延スタンドの圧延ロール
   に対して給油装置から潤滑油が供給開始され、供給停止
   されるのに対応してその直前・直後における当該圧延ス
   タンドの実績圧延荷重を検出し、それらの実績圧延荷重
   と当該圧延スタンドに予め求められている予測荷重とか
   ら摩擦係数の変化を算出し、この摩擦係数変化量から求
   められる先進率変化から圧延速度補償量を決定して、こ
   の圧延速度補償量に応じて当該圧延スタンドの圧延速度
   を補償制御することを特徴とする圧延速度補償制御方
   法。
2. 【請求項２】 少なくとも２つの圧延スタンドに、その
   圧延ロールの周速度をロール駆動モータを介して制御す
   る速度制御装置と、圧延荷重及び圧延ロール周速度を検
   出する手段と、圧延ロールに潤滑油を供給する給油装置
   とを備えて板圧延を行う連続熱間圧延機において、各圧
   延スタンドの圧延ロールに対して給油装置から潤滑油が
   供給開始され、供給停止されるのに対応してその直前・
   直後に検出された実績圧延荷重及び圧延ロール周速度を
   収集計算するデータ収集計算手段と、このデータ収集計
   算手段に収集されたデータ及び当該圧延スタンドに予め
   求められている予測荷重から摩擦係数の変化を算出し、
   この摩擦係数変化量から求められる先進率変化から圧延
   速度補償量を決定するとともに、この圧延速度補償量を
   制御量として当該圧延スタンドの速度制御装置に与える
   速度補償量計算手段とを含んで構成されることを特徴と
   する連続熱間圧延機における圧延速度補償制御装置。