JPS6149722A

JPS6149722A - 鋼ストリツプの板厚制御方法

Info

Publication number: JPS6149722A
Application number: JP59171503A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Iwato; 岩藤　秀一; Hiroshi Kuwamoto; 鍬本　紘; Fumio Fujita; 文夫藤田
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1984-08-20
Filing date: 1984-08-20
Publication date: 1986-03-11
Also published as: JPH0545325B2

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】〔発明の技術分野〕この発明は、鋼ストリップの板厚制御方法に関するもの
でおる。

〔従来技術とその問題点〕

鋼ストリップの冷間圧延を行なう冷間タンデム圧延機は
、従来、自動板厚制御システム（以下ＡＧＣシステムと
称す）として、主として、フィードバックモニタ方式を
採っていたために、鋼ストリップの急激な板厚変動部分
や材質変動部分の板厚制御には、無力でめった。そこで
、近年では、この問題に対処するために、タンデム圧延
機の第１スタンド入側に板厚計を設けて、第１スタンド
にフィードフォワード制御を付加した方式のＡＧＣシス
テムや、高い周波数応答性を有する油圧サーボシステム
を利用したゲージメータ方式のＡＧＣシステムなどが出
現している。しかしながら、これらのＡＧＣシステムは
、次のような問題を抱えている。

第１スタンド入側に板厚計を配して、フイードフォワー
ド制御を付加した方式においては、板厚の不連続部を圧
延機に入る前に把握できるので、原板厚変動分は補正で
きるものの、変形抵抗の変動に対しては予知能力がない
ために、実質上は、従来のフィードバックのみ方式と比
べて、板厚制御の改善効果が認められない。

ゲージメータ方式においては、油圧シリンダを圧下刃の
変動に合せて動作させ、見かけ上のミル剛性を高めるよ
うに制御するために、板厚の変化および変形抵抗の変化
に対して、ある程度の制御能力を持ち、従来のフィード
バックのみの方式や第１スタンドにフィードフォワード
制御を加えた方式の場合に比べて、板厚制御はかなり改
善される。しかしながら、ミル剛性制御が、圧下刃と圧
下シリンダー位置の信号をフィードバックして行なわれ
る以上、制御ループに時定数を持ち、従って、ダイナミ
ックな状態でミル剛性を無限大にできないために、ゲー
ジメータ方式でも、鋼ストリップの接続部やサイズ変更
点など、完全な不連続部（特異点）での正確な板厚制御
は、不可能である。また、この方式では、ロール軸受け
の油膜厚みやロール偏心など、被圧延材以外の圧下刃に
対する外乱を全て増幅するために、必ずしも板厚精度向
上に有効とはならない欠点もある。

上記した問題は、全て、従来のＡＧＣシステムが、被圧
延材の変形抵抗を予知して、板厚制御を行なう方式にな
っていないことに起因している。

この観点から、これまで、大型デジタル計算機を用いて
、圧下刃、張力、圧下率および先進率より、鋼ストリッ
プの摩擦係数と変形抵抗とを学習させ、板厚制御の精度
向上を図ることも試みられている。

しかし、この方法も、定常圧延部にのみ有効であって、
鋼ストリップの接続部や変形抵抗の変動を共なうサイズ
変更点での板厚制御には無力である。

〔発明の目的〕

この発明は、上述の現状に鑑み、鋼ストリップの接続部
や変形抵抗の変動を共なうサイズ変更点などについても
、板厚を高精度に制御することができる、鋼ストリップ
の板厚制御方法を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

この発明の鋼ストリップの板厚制御方法は、鋼ストリッ
プの圧延を行なう圧延機の、第１スタンドの入側の前方
において、前記鋼ストリップに軽度の歪みを加えること
によって得られた、前記鋼ストリップの降伏応力と前記
歪みの量とに基づいて、前記圧延機の各スタンドでの前
記鋼ストリップの変形抵抗と摩擦係数とを求め、このよ
うにして得られた変形抵抗および摩擦係数と、前記第１
スタンドの入側の前方において測定した、前記鋼ストリ
ップの板厚とに基づいて、前記各スタンドでの必要な圧
下刃を求めて、前記各スタンドにおいて、前記鋼ストリ
ップの板厚を制御することに特徴を有する。、〔発明の構成〕第１図はこの発明の板厚制御方法を適用した圧延装置の
一態様を示す構成図である。第１図において、１は冷間
タンデム圧延機、２は圧延機１に鋼ストリップ３を供給
するアンコイラ−１４は圧延機１によって圧延された鋼
ストリップ３を巻取るテンションリール、５は鋼ストリ
ップ３の板速？を測定する板速計、６は鋼ストリップ３
の板厚りを測定する板厚計、フは鋼ストリップ３の張力
Ｔを測定する張力計、８は圧延機１の各スタンドＳ、−
Ｓ、　　での圧下刃Ｐを検出する圧下力検出器、９は各
スタンド８１〜Ｓ、のロール周速？４を検出し、制御す
るロール周速検出制御器、１０は各スタンド８１〜ＳＳ
　　で鋼ストリップ３をロールを介して圧下する圧下装
置、１１は前記圧下装置の圧下位置をコントロールする
サーボパルプ、１２は圧延機１に通板される鋼ストリッ
プ３に軽度の歪みｒ加えるためのテンションレベラー、
１３は前記板速計５等によって得られた板速Ｖ等の信号
を処理して、各スタンド８１〜Ｓ、での板厚を制御する
プロセスコンピュータでアル。

この発明の方法では、圧延機１の第１スタンドＳ、の入
側前方において、鋼ストリップ３に歪みを加え゛、その
ときの鋼ストリップ３の張力Ｔ等を測定することによっ
て、鋼ストリップ３の降伏応力σＹ　および鋼ストリッ
プ３に加えた歪み量εとを求め、これから各スタンド８
１〜Ｓ、での鋼ストリップ３の変形抵抗σおよび摩擦係
数μとを求めて、これらと鋼ストリップ３の原板厚とに
基づいて、各スタンド８１〜Ｓ、での鋼ストリップ３の
板厚を２イードフオアード制御するものである。

圧延機１の各スタンド８１〜Ｓ、での銅ストリップ３の
変形抵抗σおよび摩擦係数μは、鋼ストリップ３に歪み
を加えることによって、次のようにして求められる。

テンションレペラーにおいて、ロール表面と鋼ストリツ
プ表面との間の摩擦係数を、ロールの回転抵抗に比べて
充分大きく取れば、ロールと鋼ストリップとの間のスリ
ップは充分に小さく、無視することができるので、レペ
ラーによる張力増分ΔＴ　は、下記（１）式で与えられ
る。

Ｒ但し、ΔＴ：　鋼ストリップの張力増分、ｂ二　板幅、Ｈ：　板厚、ＯＹ：　　降伏応力、Ｎ：　レペラーのロール数、Ｒ：　ロール半径。

このとき、レペラー内における総歪み量εが、０、５〜
２．０係の範囲内に収まるように、ロール半径Ｒと鋼ス
トリップの板厚Ｈとを設定すれば、レペラー内における
板厚Ｈの変化および降伏応力σＹの変化は、実用上無視
することができるようになる。従って、レペラー入側の
板厚（原板厚）Ｈと、レベラー入側、出側間の張力差Δ
Ｔとを実測し、ロール半径Ｒ，レペラーのロール数ｎ１
板幅すを既知数として与えれば、その時点の鋼ストリッ
プの降伏応力σＹは、（１）式から求められる。

なお、板厚Ｈの変化および降伏応力σＹの変化を補正し
てやれば、２係以上の歪み量を加えることもできる。加
える歪み量としては、０，５〜１０％、好ましくは０．
５〜５％が適している。これは、ε（０，５％では、歪
み量εと、この歪み量εを、付与することによって生じ
る、レベラー入側、出側間・の張力差ΔＴ等とを、正確
に求めることが困難になり、逆に１０％くεでは、レペ
ラーでのメカニカルロス等によって、前記張力差ΔＴ等
の正確な測定が困難になるだけでなく、設備が大型化す
るからである。

また、この時点の歪み量εは、下記（２）式で近似され
るから、（２）式から歪み量εが求められる。

ε＝−Ｎ　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・（２）　Ｒ次に、下記（３）式で表わされる変形抵抗の式において
、定数αと定数ｎとは、鋼種によってほぼ一定値を示し
、既知数として与えることができる。

σ＝ル（ε＋α）Ｑ　・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・（３）但し、σ：変形抵抗、Ａ：定数、 α、ｎ：鋼種によって定まる定数。

そこで、この（３）式に、（１）式および（２）式で求
められたσＹおよびεとを代入して、（３）式の定数渥
を定める。

（３）式の渥が定まれば、圧延機の各スタンドでの圧下
率を与えることによって、従って歪み量を与えることに
よって、（３）式から各スタンドでの変形抵抗σが求ま
る。

また、各スタンドでの鋼ストリップとロールとの間の摩
擦係数μは、各スタンドでの圧下刃Ｐ、張力Ｔ、ロール
半径ｒと、（３）式から求まるルとを用いて、例えばフ
オンカルマン（Ｖｏｎ　Ｋａｒｍａｎ　）の微分方程式
を解くことによって、学習的に求めることができる。

以上のようにして、圧延機１の各スタンド８１〜Ｓ、で
の鋼ストリップ３の変形抵抗σと摩擦係数μとが求めら
れたなら、この変形抵抗σおよび摩擦係数μと、鋼スト
リップ３の板厚とから、谷スタンド８１〜Ｓ、出側で、
予め定めた板厚と同一の板厚を得るだめに必要な、各ス
タンドＳ１〜Ｓ、での圧下刃Ｐが求められるから、その
圧下刃Ｐに基づいて板厚制御を行なえばよい。

鋼ストリップ３は、アンコイラ−２から繰出されて、テ
ンションレペラー１２の入側の板速計５、板厚計６およ
び張力計７によって、レペラー人側の板速Ｖ１、板厚Ｈ
（原板厚）および張力Ｔ支が測定されたのち、レベラー
１２に入り、そこで軽度の歪みが加えられる。次いで、
鋼ストリップ３は、レベラー１２の出側の張力計７およ
び板速計５によって、レペラー出側の張力Ｔ０およびｒ
ｏが測定されたのち、圧延機１に入る。

一方、レベラー１２の入側で測定された原板厚Ｈは、ロ
ーパスフィルター１４を経てプロセスコンピュータ１３
へ入力される。レベラー１２の入側および出側で測定さ
れた板速ｒ１およびＶｏは、演算器１５へ入力されて、
そこでレベラー１２で加えた歪み量εが演算され、歪み
量εがコンピュータ１３へ入力される。レベラー１２の
入側および出側で測定された張力Ｔ１およびＴｏは、演
算器１６へ入力されて、そこでレベラー１２の入側、出
側間の張力差ΔＴが演算され、張力差ΔＴかコンピュー
タ１３へ入力される。

プロセスコンピュータ１３は、張力差ΔＴ１原板厚Ｈ等
から、銅ストリップ３の降伏応力σＹを演算し、降伏応
力σＹと歪み量ε等から、圧延機１の各スタンドＳ、〜
Ｓ、での鋼ストリップ３の変形抵抗σと摩擦係数μとを
演算する。そして、コンピュータ１３は、この変形抵抗
σおよび摩擦係数μと鋼ストリップ３の原板厚Ｈとから
、各スタンド８１〜Ｓ、出側で、予め定められている板
厚と同一の板厚を得るのに必・要な、各スタンドＳ１〜
Ｓ、での圧下刃Ｐを演算し、各スタンドＳ１〜Ｓ、で圧
下刃Ｐを得るのに必要な制御信号を出力する。圧延機１
の各スタンド＄１〜Ｓ、では、コンピュータ１３から出
力された、例えばサーボパルプ１１への制御信号によっ
て、圧下装置１０の圧下位置が調節され、ロールギャッ
プの大きさが、必要な圧下刃Ｐを得ることができる大き
さに修正される。

鋼ストリップ３は、圧延機１の各スタンドＳ、〜Ｓ、で
の変形抵抗σおよび摩擦係数μと原板厚Ｈとニ基ツいて
、プロセスコンピュータ１３から出力される制御信号に
よって、各スタンドＳ１〜Ｓ５で、圧下位置制御および
／または張力制御によって、板厚が制御される。その際
、鋼ストリップ３のトラッキングは、各スタンドＳ、〜
Ｓ３間に設けられた板速計５で板速を測定することによ
シ、行なわれる。

鋼ストリップ３の接続部や材質の変化を伴なうサイズ変
更点の様な、完全な不連続部（以下特異点と称す）がテ
ンションレベラー１２を通過する際の変形抵抗は、特異
点がレベラー１２の第１０−ルに達したときの変形抵抗
を特異点前の変形抵抗とし、特異点がレベラー１２の出
口に達したときの変形抵抗を特異点後の変形抵抗として
、取り扱う。この特異点のレベラー１２を通過する際の
トラッキングは、例えばレベラー１２の入側の板厚計６
による板厚測定と、板速計５による板速測定とによって
行なわれる。

鋼ストリップ３は、第１スタンドＳ１において、第１ス
タンドＳ１で定めた板厚に制御されるが、第１スタンド
Ｓ１で制御し得なかった板厚変動についての修正は、第
１スタンドのロール周速ＶＫＩの制御および第２スタン
ドの圧下位置の制御によって、行なうようにする。第２
スタンドｓ２以降の板厚制御については、マスフロー一
定の理論に基づいて、各スタンド８２〜Ｓ、でのロール
周速−２〜？Ａ５　　または圧下位置の制御、あるいは
両者の制御によって行なう。

以上の例では、圧延機１の入側前方で鋼ストリップ３に
歪みを加えるのに、テンションレペラー１２を用いたが
、第２図に示すように、異速圧延機１フを用いてもよい
。なお、第２図において、１８は異速圧延機１７の高速
側ロールおよび低速側ロールのトルクを測定するトルク
メータ、１９の圧下装置、２ｏは異速圧延機１７の圧下力検出器、２１は扁速側ロールおよび低速側
ロールの周速を検出するロール周速検出、罫であり、第
２図において、第１図と同一の行号のものは同一の部材
を示す。

異速圧延機を用いた場合には、鋼ス）　ＩＪツブ３の降
伏応力σＹは、下記（４）式で与えられる。

但し、Ｔ、：異速圧延機の高速側ロールのトルクＴ２：低速側ロールのトルク、Ｒ５：高速側ロールの半径、Ｒ２：低速側ロールの半径、Ｐ：圧下刃、ｂ：鋼ストリップの板幅、Ｉ（′：異速圧延機出側での板厚、 ε：鋼ス）　ＩＪツブに加えた歪み量、Ｔ１：異速圧延
機入側での張力、Ｔｏ：異速圧延機出側での張力。

また、歪み量εは、高速側ロールおよび低速側ロールの
周速差から得られる。

従って、異速圧延機１７によって鋼ストリップ３に歪み
を加え、そのときの張力Ｔ１等を測定することによって
、鋼ストリップ３の降伏応力σＹおよび歪み量εを求め
ることができるから、以下、テンションレベラー１２を
用いた場合と同様にして、圧延機１の各スタンド８１〜
Ｓ、でのストリップ３の変形抵抗σと摩擦係数μとを求
め、これらと第１スタンドＳ１の入側で測定した板厚「
とに基づいて、各スタンドＳ、〜Ｓ、での板厚をフイー
ドフオアード制脚すればよい。

以上のように、こ・の発明では、圧延機の直前において
、鋼ストリップの板厚と共に、鋼ストリップに歪みを加
えることによって、圧延機の各スタンドでの鋼ストリッ
プの変形抵抗と摩擦係数とを実時間で予知して、各スタ
ンドでの板厚をフイードフオアード制御しているので、
鋼ストリップの接続部や材質の変化を伴なうサイズ変更
点のような、完全な不連続部の圧延においても、高精度
な板厚を確保することができる。

この発明の方法による板厚制御をしなから冷間圧延した
ときの、鋼ストリップの接続部近傍の板厚（出側厚）を
、第３図に、従来の制御方法による場合と共に示す。第
３図において、（ａ）は鋼ストリップの原板厚を、（ｂ
ンはこの発明の方法の場合の鋼ストリップの出側厚を、
（Ｃ）は従来のフィードバックモニタ方式の場合の出側
厚を、（ｄ）は従来のフィードバック方式に板厚による
フイードフオアード方式を第１スタンドに付加した場合
の出側厚を、そして（、）は従来のフィードバック方式
にゲージメータ方式を付加して匍百９叩哄Ｊ厚を示す。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明の方法によれば、鋼スト
リップの接続部や材質の変化を伴なうサイズ変更点のよ
うな、完全な不連続部についても、高精度に板厚を制御
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の板厚制御方法を適用した圧延装置の
一態様を示す構成図、第２図はこの発明の板厚制御方法
を適用した圧延装置の他の態様を部分的に示す構成図、
第３図（ａ）〜（ｅ）はこの発明の方法および従来方法
により板厚制御しなから冷間圧延したときの、鋼ストリ
ップの出側厚を示す図である。図面において、１・・・圧延機、　　　　　　２・・・アンコイラ−１
３・・・鋼ストリップ、　　　４・°°テンションリー
ル、５・・・板速計、　　　　　　６・・・板厚計、７
・・・張力計、　　　　　　８・・・圧下力検出器、９
・・・ロール周速検出制御器、１０・・・圧下装置、　　　　１１・・・サーボパルプ
、１２・・・テンションレベラー、１３・・・プロセス
コンピュータ、１４・・・ローパスフィルター、１５．
１６・・・演算器、１７・・・異速圧延機、　　　１８
・・・トルクメータ、１９・・・圧下装置、　　　　２
０・・・圧下力検出器、２１・・・ロール周速検出器、
８１〜Ｓ、・・・スタンド。

Claims

【特許請求の範囲】

鋼ストリップの圧延を行なう圧延機の、第１スタンドの
入側の前方において、前記鋼ストリップに軽度の歪みを
加えることによつて得られた、前記鋼ストリップの降伏
応力と前記歪みの量とに基づいて、前記圧延機の各スタ
ンドでの前記鋼ストリップの変形抵抗と摩擦係数とを求
め、このようにして得られた変形抵抗および摩擦係数と
、前記第１スタンドの入側の前方において測定した、前
記鋼ストリップの板厚とに基づいて、前記各スタンドで
の必要な圧下刃を求めて、前記各スタンドにおいて、前
記鋼ストリップの板厚を制御することを特徴とする鋼ス
トリップの板厚制御方法。