JPS5868412A - 穴型圧延機の自動寸法制御装置 - 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】 本発明は、大型圧延機により圧延される線材棒鋼等の幅
変動および高さ変動に対する制御を行ない得るようにし
た自動寸法制御装置に関するものである。

一般に板圧延では、スタンド間に発生する張力の変化、
圧力の変化、スキッドマークおよびサーマル２ンダウ７
等の温度変化によりて生じる変形抵抗の変化等による材
料の寸法変動に対しての圧延機の制御方法としては、種
々のものが提案されかつ適用されておル、寸法精度の向
上に大きな凸側を果たしている。しかし、線材・棒鋼の
圧延においての寸法精度向上に対する技術的向上は、関
心はもたれているものの板圧延に比べて理論の面からも
、実際の圧延の面からも不明な点が多く遅れをとってい
る。

従来、線材・棒鋼の圧延は、寸法を制御するための装置
、すなわち、制御装置は適用されたことはなく、オペレ
ータの経験に頼って圧延を、行なうようにしている。こ
の線材・棒鋼の圧延設備は、通常粗列、中間列、仕上列
とから成シ、それぞれ４〜１０スタンドの圧延スタンド
を直列に配置した圧延構成となっている。ま丸缶圧延機
は、大型ロールを使用した独得のもので、水平の圧延機
と竪型の圧延機とが混在し、角形の断面形状を有するビ
レットもしくはブルームを円形断面の線材・棒鋼に圧延
する。

一方、各スタンド出側寸法形は、そのスタンドの大型形
状および圧延ロールの間隙の設定にて決定されるが、従
来は、圧延前にロール開度を決定するため、各スタンド
の圧延ロールに丸棒をはさみ込み圧下して、材料の最終
スタンドの出側寸法が目標寸法となるように各スタンド
のロール開度として設定している。なお、設定されたロ
ール開度は圧延中変更されることなく固定されている。

従って、スタンドに発生する張力の変化、圧下の変化、
スキッドマークおよびサーマルランダウン等の温度変化
による変形抵抗の変化、圧延ロールの摩耗および熱膨張
に対しての材料寸法変動を修正するものはない。

しかし、最近は線材・棒鋼Ｏ用途Ｏ範囲が広くなシ、ｔ
た線材・棒鋼が重要な役割を果たす材料として使用され
るようになりてきているために、線材・棒鋼の品質向上
および生産性の向上が、線材・棒鋼の圧延において重要
な課題となっている。

以下、大型ロールによる圧ｇｏａｔ要について説明する
。第１図は構成例を示すもので、図において１社材料を
天地方向に圧延する（、−１）スタンド圧延機の水平の
圧ｇａ−ルで、３に圧延方向に向かって圧延ロール１を
描いた図を示している。２は材料を左右方向に圧延する
ｎスタンド圧延機の竪型圧延ロールで、４に圧延ｐ−ル
２を描いた図を示す、また、！ｉ、６．１の斜線で示し
た部分は、上記圧延ロール１，２によって圧延される場
合の入側および出側での材料８の断面形状を示したもの
である。今、（！ｌ−１）スタンド圧延機へ送られた円
形の断面形状５をした材料８が、（ｎ−１）スタンドの
圧延四−ル１に噛み込まれ、楕円形の断面形状６に圧延
ロールによって圧延され、次に圧延ロール２に噛み込ま
れて円形の断面形状７に、圧延ロール２によって材料８
が圧延される。ここで、ｎスタンドの人、出側材料の関
係に注目すると、（、−１）スタンド出側材料８の左右
方向、すなわち材料幅方向がｎスタンドで圧延され、（
ｎ−１）スタンド出側材料８の天地方向すなわち材料高
さ方向は、ｎスタンド出側では材料幅方向に位置するこ
とにな夛、第２図はこの関係を図示したものである。第
２図におりて、破線で示したＡｎ−１は勤スタンド入側
材料断面形状でも−１が材料高さ、Ｂｎ−１が材料幅で
ある。また、Ａｎはｎスタンド出側材料の断面形状で、
Ｈユが材料高さ、Ｂｎが材料幅である。

しかし乍ら、かかる状態においては第２図に示す如く、
材料８が圧延ロール２と接触しない部分、すなわち材料
８が圧延四−ル２に拘束されない領域が出側材料幅方向
にでき、圧延時に発生するスタンド間の張力および圧下
の変化、変形抵抗の変化、材料の寸法変化等による影響
によシ、第２図の黒ぬシの部分で示した如く材料８が幅
方向に変動する。同様に、上記外乱によって材料８が高
さ方向にも変動する。従って、圧延中に上記外乱によっ
て高さ方向および幅方向の変動が生じる為に、寸法精度
の向上を図るためには高さ変動および幅変動の双方を制
御することのできる制御方法或い線装置が必要となる。

本発明は上記のような事情に鑑みて成されたもので、そ
の目的は材料の高さ方向に対する制御は圧下を操作して
寸法制御を行ない、幅方向に対しては材料に発生する張
力を介して寸法制御を行なって材料の高さ変動および幅
変動の双方を制御することＫよ）、外乱による影響をな
くして精度の高い寸法制御を行ない材料の品質および生
産性の向上を図ることができる大型圧延機の自動寸法制
御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明では、大型ロールによ
）線材あるいは、棒鋼等の材料を圧延するタンデム圧延
における圧延材出側材料寸法のうち、圧延ロールと垂直
方向の材料寸法すなわち出側材料高さを上記圧延機のロ
ール開度を操作することよシ、目標寸法に制御するとと
もに、圧延ロール平行方向の材料寸法すなわち出側材料
幅を上記圧延機の前方もしくは後方張力を修正（変更）
することによシ目標寸法に制御しようとするものである
。

以下、図面に示す一実施例に基づいて本発明を説明する
。

第３図は、本発明による自動寸法制御装置の構成例を示
すものであ夛、多スタンドタンデム圧延機のうちの任意
の２スタンドで第１図と同様、（ｎ−１）スタンドは水
平圧延機、ｎスタンドは竪型圧延機である。図におりて
、（ｎ−１）スタンドおよびｎスタンドは、それぞれ電
動機２６．２９により駆動するようにしている。

；ｔｒ、ｓｏはこの電動機ｘｔｉ、ｚｐの回転数を検出
する回転計発電機で、減算器２４．３１に対してそれぞ
れ回転数に比例した信号を出力する。ｔた、この減算器
２ａ、ＩＩには予め設定された電動機ｘ６，２９の基準
回転数Ｎｎ−１゜。

Ｎｏが入力されておシ、両信号の差が零になるようすな
わち電動機ｉｔ；、ｘｐｏａ転数が基準回転数Ｎ、、’
ｔ　Ｎ　’とまるよう、夫々速度制御装置ｚｉ、ｚｇに
よシ速度制御するようにしている。

まず、材料の高さ制御について述べる。４３はｎスタン
ドのロール開度を制御する圧下制御装置、９はｎスタン
ドの圧延荷重を検出するロール開度検出器である。第３
図において、金材料８が亀スタンドへ噛み込まれると、
荷重検出器９によシ圧延荷重Ｐｎを検出して、割算器１
１に送られる。割算器１１では、この圧延荷重Ｐ４を予
め設定された定数Ｍｍｌにて除算し加算器１２に出力す
る。一方、ロール開度検出器１０によシ検出されたロー
ル開度Ｓ、ｎがこの加算器１２に入力され、ｎスタンド
出側の材料高さＨｎ５が演算される。すなわち、ｎスタ
ンド出側材料高さＨ□をいわゆるゲージメータ式（１）
式により検出する。

また、材料８が鳳スタンドに噛み込まれるとｔ秒後にｒ
−ト１３が瞬時閉路し、上記ゲージメータ式より演算さ
れたｎスタンド出側の材料高さＨｎｆが記憶された材料
高さＨｎＬは以後寸法制御の基準値となシ、加算器１８
を経て、減算器１９に入力される。そして、減算器１９
では加算器１２の出力であるｒ−ジメータ式よシ求めた
材料高さＨｎヨとの差が演算され、制御量演算装置４２
に送られてロール開度制御量が演算され、圧下制御装置
４３によってｎスタンドのロール開度が操作される。こ
れにより、ｎスタンド出側材料高さＨｎｆが記憶された
材料高さＨｎＬと等しくなるように制御される。

しかし、記憶装置１４に記憶された材料高さａ、Ｌが四
−ルの熱膨張、ロール摩耗等による出側材料高さ変動は
修正できない、そこで、ｎスタンド出側に設置した高さ
検出器１５によシ検出された材料高さＨと、目標高さＨ
、Ｏとの偏差を減算器１６で演算し、演算装置１７に出
力する。演算装置１７では、この減算器１６の出力が零
になるよう記憶装置１４に記憶されている材料高さＨ−
の修正量を演算して加算器１８に出力する。かかる制御
によ〕、材料８の高さ変動を制御することができ、材料
８の高さ方向の寸法を目標高さとすることができるわけ
である。

次に、Ｎスタンドでの幅変動の制御について述べる。こ
こで行なう材料の幅変動の制御は、ｎスタンド後方張力
の変化によって幅変動がおこることを利用した制御であ
）、第４図に後方張力と幅変動との関係を示す、なお、
張力と幅変動との関係は、実験等より簡単に得ることが
できる。

第３図では、まず、Ｎスタンド出側に設置し九幅検出器
２０によシ検出される材料８０幅Ｂｎを、減算器２１に
おいて目標幅Ｂ０との差を演算し、この偏差値ΔＢｎを
幅寸法制御装置２２に出力する。そして、幅寸法制御装
置２２では、Ｎスタンド出側の材料幅変動に対する（Ｎ
−１）スタンドのロール速度の修正量を演算する。この
装置２２により演算された修正量ΔＮ１−９は、次の加
算器２３で設定速度Ｎｎ−１゜と演算されて、（、−１
）スタンドのロール速度の基準値が修正され、速度制御
装置２５によって（、−１）スタンドのロール速度が操
作される。その結果、ｎスタンド後方張力が変化し、ｎ
スタンド出側の材料幅が修正される。かかる方法によフ
、ｎスタンドの材料幅変動を制御することができ、ｎス
タンド出側の材料幅Ｂ　を目標幅Ｂ　、Ｏにすることが
できる。

このように、大型ロールに１，２よシ線材あるいは、棒
鋼等の材料８を圧延するタンデム圧延様において、ｎス
タンドの圧延荷重を検出する荷重検出器９と、上記ｎス
タンド（圧延機）のｐ−ル開度を検出する四−ル開度検
出器１０と、これら各検出器９，１０によシ検出した圧
延荷重とロール開度から上記圧延機の出側材料高さをｒ
−ジメータ式を基に演算し且つ予め設定された目標出側
材料高さとの偏差を演算する演算装置１２，１４１１８
ｅ１９ｅ４２と、この演算装置の高さ偏差出力に応じて
上記圧延機のロール開度を操作する圧下制御装置４３と
を備えた第１の寸法制御装置、上記圧延機の出側材料高
さを検出する高さ検出器１５と、この高さ検出器１５に
て検出した出側材料高さと予め設定した目標出側材料高
さとの偏差を演算し、この高さ偏差値を零にすべく上記
第１の寸法制御装置の目標出側材料高さを修正する減算
器１６、演算装置１１を備えた第２の寸法制御装置、上
記圧延機の出側材料幅を検出する幅検出器２０と、この
幅検出器２０にて検出した出側材料幅と予め設定した目
標出側材料幅との偏差を演算しこの幅偏差値を零にすべ
く上記圧延機の上流スタンド１（もしく杜、下流スタン
ド２）のロール周速度を操作する減算器２１、幅寸法制
御装置２２とを備えた第３の寸法制御装置よシ穴型圧延
機の自動寸法制御装置を構成したものである。

従って、ｎスタンド出側材料８の高さ変動および幅変動
に対する制御を行ない得、もうて材料８を外乱等の影響
を受けることなく目標寸法に制御して、品質の向上およ
び生産性の向上を図ることができる極めて信頼性の高い
装置とすることができるものである。

尚、材料の幅変動に対する制御は上記実施例に限られる
ものではなく、次のようにしても実施することができる
ものである。

（１）　　まず第５図は、材料の任意の点が（、−１）
スタンド出側に設置した高さ検出器３２にて検出された
材料高さＨニー、をｎスタンドまで遅延し、ｎスタンド
入側材料高さの変化に応じて（、−１）スタンドのロー
ル周速度を操作してｎスタンド後方張力を変更し、鳳ス
タンド・出側の材料幅へを目標幅Ｂ　、　Ｏに制御する
ようにしたものである。すなわち、図において高シ検出
器３２にて検出し、た（ｎ−）−ｔ）スタンド出側材料
の高さＨｎ−１は減算器３３に送られ、ここで予め設定
された（、−１）スタンド目標材料高さＨｌ、。との差
、ΔＨ＊−１を演算して遅延装置３４に入力される。こ
の遅延装置３４では、（、−１）スタンド出側の高さ検
出器３２からｎスタンドロール直下までの距離ｔ、と、
（、−１）スタンドロールの速度を検出する速度検出器
２１からの速度信号Ｎ　　とから ｎ、−１ （ここで、Ｃは定数） によって遅延時間ｔ、を求め、さらにｎスタンドロール
直下での（、−１）スタンド目標高さとの偏化量ｊＨｎ
−げを ΔＨ，、＊　＝＝ΔＨ１−４・Ｌ″″ｔｄ−ｓ　　−、
・・・・・（３）（ここで、Ｓはラグラス演算素子） よシ求め、演算装置３５に偏差量ｊＨｒ、−げｔ−出力
する。一方、演算装置３１にはゲインＫが設定されてお
シ、これと高さ変化量７Ｈ，、＊との積すなわち（、−
１）スタンドのロール周速度修正（変更）量ΔＨｎ−１
を演算して加算器３６に出力する。つぎに加算器３６で
は、予め設定され九基準速度Ｎ、、０と上記（、−１）
スタンドの四−ル周速度修正（変更）ｔΔＮｎ−１とが
加算され、その加算出力を基に次の速度制御装置２５に
よシミ動機２６を駆動し、（ｎ−１）スタンドめ圧延ロ
ール１のロール周速度が修正されもかがる制御により、
ｍスタンド出側材料の板幅変動ΔＢ４を制御することが
でき、ｎスタンド出側の翫 材料幅−を目標幅Ｂ　、　０に制御することができるな
お、上記においてゲインには次に示す様に決定される。

すなわち、ｎスタンド側材料高さ偏化量ΔＨｎ−１”と
ｎスタンド出側の材料幅変動ΔＢｎとの関係 ） と、ｎスタンド後方張力変化ＪＴ、ｎと材料幅変動ΔＢ
ｎとの関係 および、（、−１）スタンド田−ル周速度変更量ｊＮニ
ー、とａスタンド後方張力変化ΔＴｋｎとの関係 から、（６）式を（５）式に代入して（４）式−（５）
式＝０とおき、（、−１）スタンドロール周速度変更量
ΔＮｍ−１とｎスタンド入側材料高さ変化量Δａ　ｎ−
、＊との関係を求めると（７）式のようになる。

θＢ 従って、演算装置３５に設定されるダインには（８）式
にて得られる。

θＢ ａＴｈａ　　　ａＨｎ−１ 実験等によシ容易に求められる。

（２）次に第６図は、上記第５図の制御装置と同一制御
を行なうものである。すなわち、第６図ではまず（、−
１）スタンドのロール開度トロール周速度が、予め設定
された目標高さＨｎ−１゜と基準速度Ｎｍｌ’に、圧下
制御装置４１と速度制御装置２５によシ制御される。か
かる状態において、（、−１）スタンドに設置した荷重
検出器３７によシ検出された圧延荷重Ｐを、割算器３９
で予め設定される定数Ｍｎ−１にて除し加算器４０へ出
力される。また、（、−１）スタンドに設置したロール
開度検出器３８にょシロール開度Ｓ０が検出され加算器
４ｏへ出方される。これによシ加算器４０では、割算器
３９よ多出力された信号とロール開度検出器３８よ）出
力された信号が加算される。すなわち、上記ｒ−ゾメー
タ式によって、（、−１）スタンド出側材料の高さＨ，
、が演算されるわけである。

第５図の方法と異なる点は、この材料高さＨゎ−１の求
め方と遅延距離ｔ２が違うというだけ′　で、（、−１
）スタンドのロール周速度修正（変更）量７Ｎ！Ｌ−１
の演算のしかたおよび（、−１）スタンドの圧延ロール
１のレール周速度の修正方法は第５図の場合と同様であ
る。かかる制御によ）、第５図と同様に勤スタンド出側
材料の板幅変動４Ｂｎを制御することができ、ｎスタン
ド出側の材料幅Ｂ！Ｉを目標幅Ｂ、Ｏに制御することが
できる。

（３）　　本発明では線材、棒鋼の２スタンド以上の連
続圧延機についての自動寸法制御装置について述べたが
、本発明は鋼管の連続圧延機や矩形断面を有する金属の
連続圧延材等、その他任意断面の連続圧延材にも全く同
様に適用することができるものである。

以上説明したように本発明によれば、ｎスタンド出側材
料の幅変動および高さ変動に対する制御を行なうように
し九ので、外乱による影響をなくして精度の高い寸法制
御を行ない材料の品質向上および生産性の向上を図るこ
とができる極めて信頼性の高い大型圧延機の自動寸法制
御装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来方法による寸法制御の概要を示す構成図、
第２図は竪型ロールの人出側での材料断面形状を示す図
、第３図は本発明の一実施例を示す構成図、第４図は張
力と幅変動との関係を示す図、第５図および第６図は本
発明の他の実施例を示す構成図である。 １・・・（、−１）スタンドの圧延ロール、２・・・ｎ
スタンドの圧延ロール、３・・・（、−１）スタンドの
圧延ロール、４・・・ｎスタンドの圧延ロール、５・・
・材料断面形状、６・・・材料断面形状、７・・・材料
断面形状、８・・・材料、９・・・荷重検出器、１０・
・・ロール開度検出器、１１・・・割算器、１２・・・
加算器、Ｉｓ・・・ダート、１４−記憶装置、１５・・
・高さ検出器、１６・・・減算器、１１・−演算装置、
１８・・・加算器、１９−・加算器、２０−・幅検出器
、２１・−減算器、２２・・・幅寸法制御装置、２３・
・・加算器、２４・・・減算器、２５・−速度制御装置
、２６・・・電動機、２７・・・速度検出器、２８・・
・速度制御装置、２９・・・電動機、３０−・回転計発
電機、３ノー・減算器、３２・・・高さ検出器、３３・
・・減算器、３４−・遅延装置、３５−演算装置、３６
・・・加算器、３７・・・荷重検出器、ＳＳ−・・ロー
ル開度検出器、３９・・・定数、４０−加算器、４１・
−・圧下制御装置、４２・・・制御量演算装置、４３・
・・圧下制御装置。 第１図 第２図 ？ 第３図 （Ｎ−１）２９＞μ　　　　　Ｎ２９〉μ第４図 ０ 稜方易カ 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）大型ロールにより線材あるいは、棒鋼等の材料を
   圧延するタンデム圧延機において、圧延荷重を検出する
   荷重検出器と、前記圧延機のロール開度を検出するロー
   ル開度検出器と、これら各検出器により検出した圧延荷
   重とロール開度から前記圧延機の出側材料高さをゲージ
   メータ式を基に演算し且つ予め設定された目標出側材料
   高さとの偏差を演算する演算装置と、この演算装置の高
   さ偏差出力に応じて前記圧延機のロール開度を操作する
   圧下制御装置とを備えた第１の寸法制御装置＃前記圧延
   機の出側材料高さを検出する高さ検出器と、この高さ検
   出器にて検出した出側材料高さと予め設定した目標出側
   材料高さとの偏差を演算しこの高さ偏差値を零にすべく
   前記第１の寸法制御装置の目標出側材料高さを修正する
   第２の寸法制御装置、前記圧延機の出側材料幅を検出す
   る幅検出器とこの幅検出器にて検出した出側材料幅と予
   め設定した目標出側材料幅との偏差を演算しこの幅偏差
   値を零にすべく前記圧延機の上流スタンドもしくは、下
   流スタンドのロール周速度を操作する第３の寸法制御装
   置から成ることを特徴とする穴型圧延機の自動寸法制御
   装置。
2. （２）大型ロールによシ線材あるいは、棒鋼等の材料を
   圧延するタンデム圧延機において、圧延荷重を検出する
   荷重検出器と、前記圧延機ロール開度を検出するロール
   開度検出器と、これら谷検出器により検出した圧延荷重
   とロール開度から前記圧延機の出側材料高さをゲージメ
   ータ式を基に演算し且つ予め設定された目標出側材料高
   さとの偏差を演算する屓算装置と、この演算装置の高さ
   偏差出力に応じて前記圧延機のロール開度を操作する圧
   下制御装置とを備えた″第１の寸法制御装置、前記圧延
   機の出側材料高さを検出する高さ検出器と、この高さ検
   出器にて検出した出側材料高さと予め設定した目標出側
   材軒高さとの偏差を演算し、この高さ偏差イーを零にす
   べく前記第１の寸法制御装置の目標出側材料高さを修正
   する第２の寸法制御装置、前記圧延機の出側材料幅を検
   出する幅検出器と隣接する２つのスタンドのうち上流ス
   タンドの出側に設けられ材料の高さを検出する高さ検出
   器と、この高さ検出器にて検出した前記上流スタンドの
   出側材料高さと予め設定した目標出側材料高さとの偏差
   を演算する高さ演算装置と、この高さ演算装置の高さ偏
   差出力を下流スタンドのロール人までの材料移送時間だ
   け遅延する遅延装置と、この遅延装置の出力に応じて上
   流スタンドのｐ−ル周速度修正量を演算し、操作する演
   算制御装置とを備えて下流スタンドの後方張力を修正す
   る＠３の寸法制御装置から成ることを特徴とする穴型圧
   延機の自動寸法制御装置。
3. （３）大型ロールによシ線材あるいは、棒鋼等の材料を
   圧延するタンデム圧延機において、圧延荷重を検出する
   荷重検出器と、前記圧延機のロール開度を検出するロー
   ル開度検出器と、これら各検出器によシ検出した圧延荷
   重とロール開度から前記圧延機の出側材料高さをグージ
   メ・−夕式を基に演算し且つ予め設定された目標出側材
   料高さとの偏差を演算する演算装置と、この演算装置の
   高さ偏差出力に応じて前記圧延機のロール開度を操作す
   る圧下制御装置とを備えた第１の寸法制御装置、前記圧
   延機の出側材料高さを検出する高さ検出器と、この高さ
   検出器にて検出した出側材料高さと予め設定した目標出
   側材料高さとの偏差を演算しこの高さ偏差値を零にすべ
   く前記第１の寸法制御装置の目標出側材料高さを修正す
   る第２の寸法制御装置、隣接する２つのスタンドのうち
   上流スタンドに設置した荷重検出器およびロール開度検
   出器によシ検出した圧延荷重およびロール開度を基に、
   前記上流スタンドの出側材料高さをダージメータ式から
   演算し且つ予め設定した目標出側材料高さとの偏差出力
   を前記隣接スタンドのうち下流スタンドのロール入口ま
   での材料移送時間だけ遅延する遅延装置と、この遅延装
   置の出力に応じて前記上流スタンドのロール周速度修正
   量を演算し、操作する演算制御装置とを備えて下流スタ
   ンドの後方張力を修正する第３の寸法制御装置から成る
   ことを特徴とする大型圧延機の自動制御装置。