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技術 タンデム圧延機の蛇行制御方法

出願人 日本製鉄株式会社
発明者 石井篤小川茂山田健二
出願日 1996年3月18日 (24年9ヶ月経過) 出願番号 1996-060656
公開日 1996年12月3日 (24年0ヶ月経過) 公開番号 1996-318305
状態 特許登録済
技術分野 圧延の制御
主要キーワード 簡易表現 蛇行検出装置 レベリング操作 蛇行検出器 蛇行現象 荷重差 作業側 通板位置
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1996年12月3日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (10)

課題

タンデム定常圧延時において適切な圧下レベリング操作を行うことによって、圧延材後端圧延時を含め通板事故を防止し、圧延操業作業効率および歩留を向上させる。

解決手段

圧延機の圧下設定値左右差を調整する圧下レベリング制御によってタンデム圧延における蛇行を定常圧延時に修正する蛇行制御方法において、各圧延機入側と出側のいずれか一方または双方に設置された蛇行検出器によって蛇行量を検出し、蛇行を検出した複数の圧延機の中で常に最上流側の1台の圧延機を圧下レベリング制御し、タンデム圧延機全体の蛇行がなくなるまで、前記の制御を繰返し実施する。また、好ましくは、圧下レベリング制御の周期を、圧下レベリング操作を行った圧延機から最終圧延機までの材料の通過時間と、タンデム圧延機の材料の通過時間を加えた時間tsn以上とする。

概要

背景

概要

タンデム定常圧延時において適切な圧下レベリング操作を行うことによって、圧延材後端圧延時を含め通板事故を防止し、圧延操業作業効率および歩留を向上させる。

圧延機の圧下設定値左右差を調整する圧下レベリング制御によってタンデム圧延における蛇行を定常圧延時に修正する蛇行制御方法において、各圧延機入側と出側のいずれか一方または双方に設置された蛇行検出器によって蛇行量を検出し、蛇行を検出した複数の圧延機の中で常に最上流側の1台の圧延機を圧下レベリング制御し、タンデム圧延機全体の蛇行がなくなるまで、前記の制御を繰返し実施する。また、好ましくは、圧下レベリング制御の周期を、圧下レベリング操作を行った圧延機から最終圧延機までの材料の通過時間と、タンデム圧延機の材料の通過時間を加えた時間tsn以上とする。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

圧延機の圧下設定値左右差を調整する圧下レベリング制御によってタンデム圧延における蛇行定常圧延時に修正する蛇行制御方法において、各圧延機入側と出側のいずれか一方または双方に設置された蛇行検出器によって蛇行量を検出し、蛇行を検出した複数の圧延機の中で常に最上流側の1台の圧延機を圧下レベリング制御することを特徴とするタンデム圧延機の蛇行制御方法。

請求項2

圧延機の圧下設定値の左右差を調整する圧下レベリング制御によってタンデム圧延における蛇行を定常圧延時に修正する蛇行制御方法において、圧下レベリング操作を行ってから同じ圧延機あるいは別の圧延機で次の圧下レベリング操作を行うまでの時間を、圧下レベリング操作を行った圧延機から最終圧延機までの材料の通過時間と、第1圧延機から最終圧延機までの材料の通過時間を、加えた時間以上とすることを特徴とするタンデム圧延機の蛇行制御方法。

技術分野

0001

本発明は、金属板タンデム圧延操業において、圧延時の圧延材料の安定した通板性を確保するための蛇行制御技術に関する。

0002

板圧延において、圧延材圧延ラインに真直に通板する制御技術は、圧延トラブルを避ける観点で最も重要な操業技術の一つである。このような技術を一般に蛇行制御技術と称するが、蛇行制御の最も有効なアクチュエ−タは、水平ロ−ル圧延機作業側(ワ−クサイド:WS)と駆動側ドライブサイド:DS)の圧下位置差の調整を行う圧下レベリング操作である。なお以下の説明では、多くの場合、作業側(WS),駆動側(DS)のことを”左,右”という表現簡易表現し、圧延材がミルセンタ−から幅方向にずれて通過することを”蛇行”と呼ぶものとする。

0003

蛇行制御に関する従来技術としては、例えば特公昭58−51771号公報などのように、左,右の圧延荷重検出器を設け、両側の圧延荷重を別々に検出し、荷重差荷重和に対する比(以下これを荷重差率)を演算し、この荷重差率に基づいて圧下レベリング制御を行う方法、また、特開昭59−191510号公報などのように、圧延機入側の蛇行検出器によって圧延材の蛇行量を検出し圧下レベリング制御を行う方法、さらに、特公昭57−209708号公報などのように、圧延機間荷重検出器を設け、圧延機間の荷重差に基づき、圧下レベリング制御を行う方法などがある。

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、上記従来制御方法は、単スタンド圧延機の圧延時あるいは複数の圧延機を有するタンデム圧延においては、圧延材後端直前の圧延機を出た時点以降に適用可能なものの、タンデム圧延時の定常圧延状態においては、上記従来方法の場合、全圧延機に対して適切な制御を実施することはできない。

0005

すなわち、発明者らの実験的研究から、定常タンデム圧延時の蛇行現象は、圧下レベリング最適値がずれていること(以下これを圧下レベリング不良)が原因で生じた蛇行が、上流側から下流側に伝わって行き、下流側の本来圧下レベリング不良がない正常な圧延機においても蛇行が生じることが明らかになっている。

0006

従って、例えば、上流側の圧下レベリング不良が原因で蛇行が下流側まで生じているような場合に、上記の制御方法に従って、下流側の圧延機を操作して蛇行を修正した場合、これは誤った操作であり、上流側の圧延機の圧下レベリングを適切な状態にした場合、下流側では、先の圧下レベリング操作によって再び蛇行が生じてしまうことになる。つまり、定常タンデム圧延時の蛇行制御では、各圧延機別々に制御するのではなく、下流側への影響を考慮し、タンデム圧延機全体としての制御を行う必要がある。

0007

そこで本発明は、定常タンデム圧延時に複数の圧延機で蛇行が生じている場合、蛇行を検出した複数の圧延機の中で常に最上流側の1台の圧延機を圧下レベリング制御し、タンデム圧延機全体の蛇行がなくなるまで、常に上記の制御を繰返し実施することによって、圧下レベリング不良の圧延機のみを的確に調整できる蛇行制御方法提示する。

課題を解決するための手段

0008

本発明の第1の要旨は、圧延機の圧下設定値左右差を調整する圧下レベリング制御によってタンデム圧延における蛇行を定常圧延時に修正する蛇行制御方法において、各圧延機入側と出側のいずれか一方または双方に設置された蛇行検出器によって蛇行量を検出し、蛇行を検出した複数の圧延機の中で常に最上流の1台の圧延機を圧下レベリング制御することを特徴とするタンデム圧延機の蛇行制御方法であり、第2の要旨は、圧延機の圧下設定値の左右差を調整する圧下レベリング制御によってタンデム圧延における蛇行を定常圧延時に修正する蛇行制御方法において、圧下レベリング操作を行ってから同じ圧延機あるいは別の圧延機で次の圧下レベリング操作を行うまでの時間を、圧下レベリング操作を行った圧延機から最終圧延機までの材料の通過時間と、第1圧延機から最終圧延機までの材料の通過時間を、加えた時間以上とすることを特徴とするタンデム圧延機の蛇行制御方法である。以下、本発明の作用について詳細に説明する。

発明を実施するための最良の形態

0009

図2は、3台の圧延機をタンデムに配列した連続圧延機の概略図である。図2において1は圧延機、2は圧延機に設けられた圧下レベリング装置、3は圧延荷重検出器、4は蛇行検出器、6はル−パ−ロ−ル、7は圧延材、9はコイラ−である。圧延材7の圧延方向8の順に、1a,1b,1cの複数の圧延機が、タンデムに配列されタンデム連続圧延機を構成している。各圧延機には、圧下レベリング装置2a,2b,2c及び圧延荷重検出器3a,3b,3cがそれぞれ設けられている。また、各圧延機の出側には、蛇行検出器4a,4b,4cがそれぞれ設けられている。また、連続圧延機の入側と出側には、コイラ−9a,9bがそれぞれ設けられており、コイラ−9と圧延機の間および各圧延機間には、ル−パ−ロ−ル6a,6b,6c,6dが設けられている。

0010

コイラ−9aから送り出された圧延材7は、ル−パ−ロ−ル6を介して圧延機に入り圧延機1a,1b,1cによって圧延され、コイラ−9bに捲きとられる。圧延材の蛇行量は、各圧延機の出側の蛇行検出器4a,4b,4cで検出され、これに基づいて圧下レベリング量を決定し、圧下レベリング装置を制御して蛇行を制御するものである。

0011

先ず、図2に示すような3圧延機の連続圧延機を用いて、定常タンデム圧延時の蛇行挙動を観察する実験を行った。実験は、表1に示すような条件で、図3に示すような実験のタイムスケジュ−ルで、第1〜第3圧延機毎に2回の圧下レベリング操作を行い、その時の各圧延機での蛇行挙動を観察した。

0012

0013

図4図5および図6は、それぞれ第1,第2および第3圧延機で圧下レベリング操作を行った時の各圧延機出側の左右に設置された蛇行検出器による蛇行量の測定結果である。これらより、圧下レベリング操作をした圧延機で蛇行が生じ、上流側の圧延機では、その影響をほとんど受けないものの、下流側の圧延機では、時間のずれがあるが、上流側と同方向に蛇行が生じて行き、各圧延機ともある蛇行量に達すると定常状態になることがわかる。また、この蛇行が定常に達した状態で圧下レベリング量を適切な状態に戻すことによって、各圧延機とも圧下レベリング操作を行う前の初期状態に戻ることがわかる。

0014

このように、定常タンデム圧延時の蛇行現象は、蛇行が上流側から下流側に伝わって行き、下流側の圧下レベリング不良がない正常な圧延機においても蛇行が生じる。従って、従来の蛇行制御方法のように、各圧延機で別々に制御を行った場合、圧下レベリング不良のない正常な圧延機までを操作することになり、適切な制御を行なうことはできない。すなわち、定常タンデム圧延時の蛇行を制御するためには、圧下レベリングの不良箇所を正しく検出し、その圧延機に関して適切な圧下レベリング操作を行うことが必要である。

0015

そこで、本発明では、定常タンデム圧延時に圧下レベリング不良の圧延機のみを的確に調整する方法として、蛇行を検出した複数の圧延機の中で常に最上流側の1台の圧延機を圧下レベリング制御する。この制御を繰返し実施することによってタンデム圧延機全体の蛇行が修正され、なくなる。すなわち、上記の蛇行が上流側から下流側へ主に伝わるという特性からわかるように、複数の圧下レベリング不良が原因で複数の圧延機で蛇行が生じているような場合、下流側で生じる蛇行ほど上流側での原因を多く含むことになり、逆に、上流側へ行くほどそれは少なくなる。従って、上流側の圧延機から先に圧下レベリングを制御し、下流側の蛇行の原因を順次、解消して行くことによって、圧下レベリング不良の圧延機のみを的確に調整することができる。

0016

図1フロチャ−トに従って、以下、上記の考え方に基づく本発明の蛇行制御方法のアルゴリズムを説明する。定常タンデム圧延時に、各圧延機入側と出側のいずれか一方または双方に設置された蛇行検出器によって入側または/および出側の蛇行量を測定する。これらの蛇行量に基づいて、タンデム圧延機の全圧延機の中で圧下レベリング操作の対象となる蛇行が生じている圧延機(以下これを蛇行圧延機と称す)を検出する。この場合、例えば、前記の入側蛇行量または出側蛇行量、あるいは、それら入,出側の蛇行量より推定されたロ−ル直下の蛇行量を予め設定してあった蛇行の許容量と比較し、この許容量を越えている場合のその圧延機を蛇行圧延機として検出する。ここで、上記の蛇行検出器とは幅方向の通板位置を検出できる測定装置のことであり、主に光学式またはモニタ−式または接触式の蛇行検出器であるが、左右2本の垂直ロ−ルおよび垂直ロ−ルの幅方向位置検出器装備された垂直ロ−ル圧延機,板幅計なども蛇行検出器として代用できる。

0017

次に、この検出された蛇行圧延機の中で最上流側の圧延機を選び、この圧延機の入側蛇行量あるいは出側蛇行量あるいは推定したロ−ル直下の蛇行量に基づいて、最適な圧下レベリング操作量を算出し、この操作量に基づいて圧下レベリング操作を実行する。この時のレベリング操作量Δgは、蛇行量をxcとすると、例えば次式より算出される。

0018

0019

ここで、Kpは比例ゲイン、TIは積分ゲイン、Tdは微分ゲインである。この圧下レベリング制御は、蛇行量が前記許容量以下になるまで繰返し実施する。この際の制御周期は、当該圧延機の蛇行が定常になる時間以上の周期で行うのが好ましい。この最上流側の蛇行圧延機の制御が完了した時点で、その下流側の圧延機の中で上記と同様の操作を行い、再びタンデム圧延機の中の蛇行圧延機を検出し、その中の最上流の圧延機に関して圧下レベリング制御を実行する。尚、このように下流側の圧延機に制御対象を移動する時は、最終の圧延機の蛇行が定常状態になるまでの時間を待つのが望ましい。

0020

ここで、図8に示すように、圧下レベリング操作を行ってから最終の第n圧延機の蛇行が定常状態に達するまでの時間をtsnと定義し、表1の条件でレベリング操作を行った前述の実験結果に関して、最終圧延機の蛇行が定常に達するまでの時間について整理を行った。図9は、第i圧延機で圧下レベリング操作を行った時の、最終の第n圧延機の蛇行が定常になるまでの時間tsnから、圧下レベリング操作を行った第i圧延機(i=1〜n)から最終n圧延機までの材料の通過時間ti-nを引き、第1圧延機から最終第n圧延機の材料の通過時間t1-nで規格化、すなわち、(tsn−ti-n)/t1-nとして、n=3の場合を表したものである。これより、(tsn−ti-n)/t1-nの値は、いずれの条件においても、1に近い値になることがわかる。

0021

従って、tsnは、次の(2)式のように表わせることが明らかになった。

0022

tsn ≒ ti-n + t1-n ・・・(2)
したがって、各々ti-n ,t1-n を測定しておけば、最終第n圧延機の蛇行が定常になる時間tsnを求めることができ、この時間以上を待って次の制御を行えば良い。

0023

このように、圧延機の制御対象を移動する時は、圧下レベリング操作を行った第i圧延機から最終第n圧延機までの材料の通過時間ti-n と、第1圧延機から最終第n圧延機までの材料の通過時間t1-n を加えた時間tsn を(2)式より求め、その時間以上を待って、次の圧下レベリング操作を実行することによって、正確な蛇行量の検出および制御圧延機の特定を行うことができる。

0024

以上のように、本発明では、蛇行が上流側から下流側に伝わるという定常のタンデム圧延時の蛇行現象を考慮に入れ、常に蛇行を生じている圧延機の中の最上流側の圧延機の圧下レベリングを操作し、上流側から蛇行の原因を順次、解消して行くことによって、圧下レベリング不良の圧延機のみを的確に調整することができる。

0025

図7に示すような7台のタンデム圧延機で、すべての圧延機には圧下レベリング装置2a〜2gを有し、すべての圧延機の後面の圧延機間には、圧延材の幅方向通板位置を測定できる蛇行検出装置4a〜4gが配備されているタンデム圧延機を用いて、本発明の蛇行制御方法を実施した。

0026

定常のタンデム圧延時に、各圧延機出側に設置された蛇行検出器4a〜4gによって蛇行量を検出し、これら各圧延機の出側の蛇行量から、7圧延機の中で圧下レベリング操作の対象となる蛇行圧延機が第3,4,5,6,7の5台の圧延機であることが判明した。蛇行圧延機の中で最上流側の第3圧延機を選び、この第3圧延機の出側の蛇行量に基づいて、最適な圧下レベリング操作量を算出し、この操作量に基づいて圧下レベリング装置2cを操作した。1回のレベリング操作で第3圧延機の蛇行量は許容範囲に入ったので、第3圧延機のレベリング制御を完了した。その時、第1圧延機から最終第7圧延機までの材料の通過時間に加え、第3圧延機から最終第7圧延機までの材料の通過時間以上待ち、再び、タンデム圧延機の全圧延機の蛇行量を測定した結果、7圧延機の中で蛇行圧延機が第6,7の2圧延機であった。

0027

上記と同様に蛇行圧延機の中で最上流側の第6圧延機を選び、この第6圧延機の出側の蛇行量に基づいて、最適な圧下レベリング操作量を算出し、この操作量に基づいて圧下レベリング装置2fを操作した。1回のレベリング操作で第6圧延機の蛇行量は許容範囲に入ったので、第6圧延機のレベリング制御を完了した。その後、第1圧延機から最終第7圧延機までの材料の通過時間に加え、第6圧延機から最終第7圧延機までの材料の通過時間以上待ち、再び、タンデム圧延機の全圧延機の出側の蛇行量を測定した結果、蛇行圧延機はなくなった。以降、定常圧延時に圧延材を圧延ラインに真直に通板させるとともに、圧延材後端部も安定して通板させることができた。

0028

尚、上記の制御において、蛇行圧延機の検出方法として、蛇行検出器より求めた蛇行量を用いたが、蛇行検出器を全圧延機に有しない設備あるいは全く有しない設備の場合には、各圧延機の左右の圧延荷重検出器より求めた荷重差、または、圧延機間にル−パ荷重検出器を有する圧延設備においては、ル−パ荷重差、または圧延機間にル−パ荷重検出器および蛇行検出器の両方を有する圧延設備においては圧延材に作用する張力差、を用いることによって同様な制御を行うことができる。

発明の効果

0029

本発明は以上説明した通り、タンデム定常圧延時において適切な圧下レベリング操作ができ、その結果、圧延材後端圧延時を含め通板時の事故がほとんど皆無の状態となり、圧延操業作業効率および歩留を向上させることが可能となる。

図面の簡単な説明

0030

図1本発明の蛇行制御方法のアルゴリズムを示すフロ−チャ−トである。
図2タンデム定常圧延時の蛇行挙動を観察するために用いた連続圧延機の概要を示す側面図である。
図3タンデム定常圧延時の蛇行挙動を観察する実験における、実験タイムスケジュ−ルを表したタイムチャ−トである。
図4第1圧延機に圧下レベリング不良を与えた時の各圧延機出側の左右の蛇行検出器の出力(蛇行量)を示すグラフである。
図5第2圧延機に圧下レベリング不良を与えた時の各圧延機出側の左右の蛇行検出器の出力(蛇行量)を示すグラフである。
図6第3圧延機に圧下レベリング不良を与えた時の各圧延機出側の左右の蛇行検出器の出力(蛇行量)を示すグラフである。
図7本発明を実施した連続圧延機の概要を示す側面図である。
図8圧下レベリング開始点から蛇行量推移を示すグラフであり、最終圧延機が定常の蛇行量に到達するまでの時間tsnを示す。
図9最終圧延機が定常の蛇行量に到達するまでの時間から、圧下レベリングを行った圧延機から第3圧延機までの材料の通過時間を引いた値を、第1−3圧延機間の材料の通過時間で規格化した値を示すグラフである。

--

0031

1a〜1g:圧延機2a〜2g:圧下レベリング装置
3a〜3g:荷重検出器4a〜4d:蛇行検出器
5a〜5g:ル−パ荷重検出器 6a〜6f:ル−パロ−ル
7:圧延材8:圧延方向
9a〜9b:コイラ−

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