JPH06244B2 - 板材の形状制御装置 - Google Patents
板材の形状制御装置Info
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- JPH06244B2 JPH06244B2 JP59094906A JP9490684A JPH06244B2 JP H06244 B2 JPH06244 B2 JP H06244B2 JP 59094906 A JP59094906 A JP 59094906A JP 9490684 A JP9490684 A JP 9490684A JP H06244 B2 JPH06244 B2 JP H06244B2
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- plate material
- rolling
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B21B37/28—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates
- B21B37/44—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates using heating, lubricating or water-spray cooling of the product
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
- B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
- B21B45/0203—Cooling
- B21B45/0209—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
- B21B45/0215—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes
- B21B45/0218—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes for strips, sheets, or plates
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Control Of Metal Rolling (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は板材の形状制御装置に係り、特に熱間圧延材
を良好な形状に制御することができる形状制御装置に関
するものである。
を良好な形状に制御することができる形状制御装置に関
するものである。
〔従来技術〕 従来この種の制御装置としては、例えば特公昭５８−４
７２５４号公報に示されているように、熱延鋼板の巾方
向の温度分布を測定して巾方向荷重分布を予測し、これ
に基づき板材の形状を予測し、ロールべンディング装置
およびロールクーラント装置等の制御装置を制御する事
によって形状制御を行ない良好な形状の板材を得るよう
にしたものが一般に知られている。
７２５４号公報に示されているように、熱延鋼板の巾方
向の温度分布を測定して巾方向荷重分布を予測し、これ
に基づき板材の形状を予測し、ロールべンディング装置
およびロールクーラント装置等の制御装置を制御する事
によって形状制御を行ない良好な形状の板材を得るよう
にしたものが一般に知られている。
ところがこの種の従来の形状制御装置においては、形状
の重大な要因であるところの時間的に変化するロールの
サーマルクラウン及びロール摩耗に対する考慮がなされ
ていないため、時間が進むにつれあるいは圧延本数が増
えるにつれ形状不良が発生するという欠点がある。
の重大な要因であるところの時間的に変化するロールの
サーマルクラウン及びロール摩耗に対する考慮がなされ
ていないため、時間が進むにつれあるいは圧延本数が増
えるにつれ形状不良が発生するという欠点がある。
この発明はかかる欠点を解消する目的でなされたもの
で、ロール組替後の圧延履歴情報（各板材の圧延時間と
圧延間隔（ピッチ）に基づくロールの巾方向のサーマル
クラウン量及びロール摩耗量とべンディング修正量を最
大限に取れる基準べンディング力とに基づき板材の巾方
向の最適圧延温度分布を演算し、この最適圧延温度分布
と圧延機入側の板材部分の巾方向の温度分布とを比較し
てその差分を求め、圧延機入側に設置され板材を巾方向
に複数部分に分けて加熱・冷却可能な加熱・冷却装置を
上記差分に応じて制御して板材の形状制御を行ない、も
って経時的にもあるいは圧延本数が増えても、先端を含
めて形状良好な板材を得ることができる板材の形状制御
装置を提案するものである。
で、ロール組替後の圧延履歴情報（各板材の圧延時間と
圧延間隔（ピッチ）に基づくロールの巾方向のサーマル
クラウン量及びロール摩耗量とべンディング修正量を最
大限に取れる基準べンディング力とに基づき板材の巾方
向の最適圧延温度分布を演算し、この最適圧延温度分布
と圧延機入側の板材部分の巾方向の温度分布とを比較し
てその差分を求め、圧延機入側に設置され板材を巾方向
に複数部分に分けて加熱・冷却可能な加熱・冷却装置を
上記差分に応じて制御して板材の形状制御を行ない、も
って経時的にもあるいは圧延本数が増えても、先端を含
めて形状良好な板材を得ることができる板材の形状制御
装置を提案するものである。
なお、この発明においてべンディング修正量最大の基準
べンディング力としているのは、板内の形状制御は通常
のフィードバックループでべンディング装置を動かすた
め操作量最大を確保することが望ましいからである。
べンディング力としているのは、板内の形状制御は通常
のフィードバックループでべンディング装置を動かすた
め操作量最大を確保することが望ましいからである。
この発明の原理は以下の通りである。
熱間圧延ラインにおけるロールのサーマルクラウン量yT
(x)は、ロール組替後の任意時間に注目すると、第２図
に示すようにロール中心に対して対称形成でありほぼ２
次式で表現できる。また時間あるいは圧延本数に注目す
る第３図で示される様に、 (1)ロール組替後は変化が急であり、 (2)圧延が進むにつれて変化はゆるやかになり、 (3)圧延休止等の圧延間隔が大きくなると、ロール温度
が低下する事により、サーマルクラウン量は減少し、そ
の後の変化は、又急になる。
(x)は、ロール組替後の任意時間に注目すると、第２図
に示すようにロール中心に対して対称形成でありほぼ２
次式で表現できる。また時間あるいは圧延本数に注目す
る第３図で示される様に、 (1)ロール組替後は変化が急であり、 (2)圧延が進むにつれて変化はゆるやかになり、 (3)圧延休止等の圧延間隔が大きくなると、ロール温度
が低下する事により、サーマルクラウン量は減少し、そ
の後の変化は、又急になる。
以上の事より、サーマルクラウン量yT(x)は、ロール組
替後の圧延本数Ｎを基礎として実験式である次式(1)、
(2)で表わされる。
替後の圧延本数Ｎを基礎として実験式である次式(1)、
(2)で表わされる。
yT(x)＝（ATx2+BTx+CT）・｛１−exp（−DT・NE）｝ ・・・(1) NE＝（NE N-1＋１）・exp（−ET・τ） ・・・
(2) ここで yT(x)・・ロールのサーマルクラウン量 ｘ・・ロール巾方向座標 AT，BT，CT，DT，ET・・定数 NE・・等価圧延本数 NE N-1・・１本前の等価圧延本数 τ・・１本前の圧延からの圧延間隔時間 次にロール摩耗量yW(x)について述べる。ロール組替後
の任意時間に注目すると、第４図に示すようにこれもロ
ール中心に対して対称形であり、これは、４次式で表現
できる。
(2) ここで yT(x)・・ロールのサーマルクラウン量 ｘ・・ロール巾方向座標 AT，BT，CT，DT，ET・・定数 NE・・等価圧延本数 NE N-1・・１本前の等価圧延本数 τ・・１本前の圧延からの圧延間隔時間 次にロール摩耗量yW(x)について述べる。ロール組替後
の任意時間に注目すると、第４図に示すようにこれもロ
ール中心に対して対称形であり、これは、４次式で表現
できる。
また、ロール組替後の圧延重量ｗに対してロール中心で
の摩耗量を図示すると、ほぼ第５図に示す様に比例関係
が存在する。
の摩耗量を図示すると、ほぼ第５図に示す様に比例関係
が存在する。
以上の事より、ロール摩耗量yW(x)はロール組替後の圧
延重量ｗを基礎として実験式である次式(3)で表わせ
る。
延重量ｗを基礎として実験式である次式(3)で表わせ
る。
-yW(x)＝（AWx4+BWx3+CWx2+DWx+EW）＊Ｗ…(3) ここで yW(x)・・ロール摩耗量 AW、BW、CW、DW、EW・・定数 Ｗ・・ロール組替後圧延重量 次に圧延機ロールの曲り量について述べる。通常ロール
曲がりに関する力学的方程式は下記で表わされる。
曲がりに関する力学的方程式は下記で表わされる。
ここで yB・・ロール軸の曲がり量 Ｅ・・ロールの縦弾性係数 Ｉ・・ロールの断面２次モーメント α・・定数 Ｇ・・ロールの横弾性係数 Ａ・・ロール断面積 Ｐ(x)・・ロール軸方向の圧延分布荷重であり、Ｐ(x)＝
P1(x)＋P2(x)として求められる。式(4)を解くには、荷
重分布Ｐ(x)、及び境界条件を与えてやれば良い。
P1(x)＋P2(x)として求められる。式(4)を解くには、荷
重分布Ｐ(x)、及び境界条件を与えてやれば良い。
第６図に４段圧延機におけるロール曲がり状態時の圧延
荷重分布を示す。第６図においてｘ軸はロール軸（巾）
方向座標、ｙ軸はロール軸の曲がりを示す座標である。
荷重分布を示す。第６図においてｘ軸はロール軸（巾）
方向座標、ｙ軸はロール軸の曲がりを示す座標である。
板材(1)は、上・下ワークロール(2a)，(2b)によって圧
延される。この時、板材(1)と上ワークロール(2a)との
間にはP1(x)なる荷重分布を生じる。同時に上ワークロ
ール(2a)と上バックアップロール(3a)との間にはP2(x)
なる荷重分布を生じる。図中Ｐは荷重検出器により検出
される圧延力であり、Ｆは上・下ワークロール(2a)，(2
b)間に働くべンディング力を示している。
延される。この時、板材(1)と上ワークロール(2a)との
間にはP1(x)なる荷重分布を生じる。同時に上ワークロ
ール(2a)と上バックアップロール(3a)との間にはP2(x)
なる荷重分布を生じる。図中Ｐは荷重検出器により検出
される圧延力であり、Ｆは上・下ワークロール(2a)，(2
b)間に働くべンディング力を示している。
第６図において力のつり合いを考えると、 ここで ｂ・・板巾 P1(x)は板材(1)の巾方向温度分布を知る事によって求め
る事ができる。
る事ができる。
ここで Ｒ′・・偏与ロール径 Δh・・圧下量 QP・・圧下力関数 Ｋ・・変形抵抗 KO、ｎ、ｍ、β・・定数 ε・・歪 ・・歪速度 Ｔ・・温度 又、上ワークロール(2a)と上バックアップロール(3a)と
の間の荷重分布を示し、力のつり合いを考えると、 ここで Ｌ・・ロール胴長 となる。
の間の荷重分布を示し、力のつり合いを考えると、 ここで Ｌ・・ロール胴長 となる。
一般に式(4)は第７図のフローによって解を得る事がで
きる。
きる。
前述した様に圧延荷重分布P1(x)が求まればロール曲が
りyBは計算する事が可能となる。それ故、板材の巾方向
の温度分布を知る事が必要となる。
りyBは計算する事が可能となる。それ故、板材の巾方向
の温度分布を知る事が必要となる。
熱間圧延ラインにおける板材の巾方向温度分布は熱伝導
の基礎方程式より以下の２次式で表わせる。
の基礎方程式より以下の２次式で表わせる。
Ｔ(x)＝T0−ａ・x2 ・・・(9) ここで T0・・板巾中心における板温度 ｘ・・板巾中心よりの距離（座標） ａ・・定数 これは、板巾中心を含む２点以上の温度を測定する事に
よって計算する事が可能となる。
よって計算する事が可能となる。
本発明は、前述の関係式(1)〜(9)を用いて、板内フィー
ドバック形状制御に用いるべンディング修正量を最大に
とれる基準べンディング力F0の下での板先端形状良好な
らしめる板巾方向の最適圧延温度分布を得て加熱・冷却
装置を制御することを特徴としている。
ドバック形状制御に用いるべンディング修正量を最大に
とれる基準べンディング力F0の下での板先端形状良好な
らしめる板巾方向の最適圧延温度分布を得て加熱・冷却
装置を制御することを特徴としている。
板形状良好との判断は前述のサーマルクラウン計算値yT
(x)、ロール摩耗計算値yW(x)，ロール曲がり量計算値yB
(x)の３者合計値ｙ(x)を考える。
(x)、ロール摩耗計算値yW(x)，ロール曲がり量計算値yB
(x)の３者合計値ｙ(x)を考える。
ｙ(x)＝yT(x)−yW(x)＋yB(x) ・・・
(10) この合計値のｘ＝０からの２乗偏差が最小になる評価基
準を設けて、最適べンディング力FOPTと定義している。
(10) この合計値のｘ＝０からの２乗偏差が最小になる評価基
準を設けて、最適べンディング力FOPTと定義している。
この(11)式は をべンディング力Ｆを変化させて最小となった値を意味
し、この最小の値を与えるべンディング力が最適べンデ
ィングFOPTである。最適圧延温度分布Ｔｏｐｔは第８図
の演算手順によつて、J0以下（より小さい）J1及びJ2を
与える(9)式におけるＴ(x)ということであり、(9)式の
定数ａは加熱・冷却装置によって変化させることができ
る。
し、この最小の値を与えるべンディング力が最適べンデ
ィングFOPTである。最適圧延温度分布Ｔｏｐｔは第８図
の演算手順によつて、J0以下（より小さい）J1及びJ2を
与える(9)式におけるＴ(x)ということであり、(9)式の
定数ａは加熱・冷却装置によって変化させることができ
る。
なお、第８図において、 yT(x)・・サーマルクラウン量 −yW(x)・・ロール摩耗量Ｔ(X)…板材の温度分布 P1(x)・・板材との境界に生ずる荷重分布 yB(x)・・ロール軸の曲り量 J0・・温度係数a0の時の形状判断指標Ｊ 以下、第１図によってこの発明の一実施例を説明する。
図中、(1)は板材、(2a)，(2b)は上・下ワークロール、
(3a)，(3b)は上・下バックアップロールである。又(4)
は圧延材の圧延間隔時間及びロール組替後の圧延本数を
入力として式(1)によりyT(x)を計算するサーマルクラウ
ン演算装置であり、(5)は同じくロール組替後圧延重量
を入力として式(3)によりyW(x)を計算するロール摩耗演
算装置である。
(3a)，(3b)は上・下バックアップロールである。又(4)
は圧延材の圧延間隔時間及びロール組替後の圧延本数を
入力として式(1)によりyT(x)を計算するサーマルクラウ
ン演算装置であり、(5)は同じくロール組替後圧延重量
を入力として式(3)によりyW(x)を計算するロール摩耗演
算装置である。
(6)は圧延機入側に設置され板材(1)の巾方向複数点、好
ましくは３以上の点の温度を測定して巾方向の温度分布
を検出する温度計であり、又(7)は上記演算装置(4)，
(5)の各出力値yT(x)、yW(x)と基準べンディング力FOと
を入力して第８図のフローに従って板巾方向の最適圧延
温度分布を計算する最適圧延温度分布演算装置で、基準
温度係数a0を式(9)に代入して計算される。
ましくは３以上の点の温度を測定して巾方向の温度分布
を検出する温度計であり、又(7)は上記演算装置(4)，
(5)の各出力値yT(x)、yW(x)と基準べンディング力FOと
を入力して第８図のフローに従って板巾方向の最適圧延
温度分布を計算する最適圧延温度分布演算装置で、基準
温度係数a0を式(9)に代入して計算される。
(8)は上記演算装置(7)で得られた最適圧延温度分布と上
記温度計(6)で得られた温度分布とを比較してその差を
求め、温度計(6)と圧延機との間に設置され板材(1)を巾
方向に複数部分、好ましくは３点以上の部分に分けて加
熱・冷却可能な加熱・冷却装置(9)を上記差に応じて制
御する加熱・冷却制御装置である。
記温度計(6)で得られた温度分布とを比較してその差を
求め、温度計(6)と圧延機との間に設置され板材(1)を巾
方向に複数部分、好ましくは３点以上の部分に分けて加
熱・冷却可能な加熱・冷却装置(9)を上記差に応じて制
御する加熱・冷却制御装置である。
なお、上記一連の計算は、板材(1)が温度計(6)を通過し
た時点で計算され、加熱・冷却制御装置(8)は板材(1)が
加熱・冷却装置(9)を通過する前に設定を終了する。
た時点で計算され、加熱・冷却制御装置(8)は板材(1)が
加熱・冷却装置(9)を通過する前に設定を終了する。
しかして上記実施例においては、ロール組替以後の圧延
履歴情報に基づくロールのサーマルクラウン量、ロール
摩耗量、ロールの曲がりも考慮して、べンディング修正
量を最大にとれる基準べンディング量における板先端形
状良好なる様な最適圧延温度に制御しているため、板先
端ばかりでなく、板内においても良好な形状制御が可能
となる。
履歴情報に基づくロールのサーマルクラウン量、ロール
摩耗量、ロールの曲がりも考慮して、べンディング修正
量を最大にとれる基準べンディング量における板先端形
状良好なる様な最適圧延温度に制御しているため、板先
端ばかりでなく、板内においても良好な形状制御が可能
となる。
以上説明したようにこの発明は、ロール組替後の圧延履
歴情報に基づくロールの巾方向のサーマルクラウン量及
びロール摩耗量とベンディング量修正量を最大限に取れ
る基準べンディング力とに基づき板材の巾方向の最適温
度分布を演算し、この最適圧延温度分布と圧延機入側の
板材部分の巾方向の温度分布とを比較してその差分を求
め、圧延機入側に設置され板材を巾方向に複数部分に分
けて加熱・冷却可能な加熱・冷却装置を上記差分に応じ
て制御して板材の形状制御を行なうようにしているの
で、圧延本数が増えてもあるいは圧延停止があった様な
場合でも、板先端、板内を問わず常に良好な形状の板材
を得ることができる。
歴情報に基づくロールの巾方向のサーマルクラウン量及
びロール摩耗量とベンディング量修正量を最大限に取れ
る基準べンディング力とに基づき板材の巾方向の最適温
度分布を演算し、この最適圧延温度分布と圧延機入側の
板材部分の巾方向の温度分布とを比較してその差分を求
め、圧延機入側に設置され板材を巾方向に複数部分に分
けて加熱・冷却可能な加熱・冷却装置を上記差分に応じ
て制御して板材の形状制御を行なうようにしているの
で、圧延本数が増えてもあるいは圧延停止があった様な
場合でも、板先端、板内を問わず常に良好な形状の板材
を得ることができる。
第１図はこの発明の一実施例を示す形状制御装置の構成
図、第２図は板巾方向のロールのサーマルクラウン量を
示すグラフ、第３図はロール中心でのサーマルクラウン
量と圧延本数との関係を示すグラフ、第４図は板巾方向
のロール摩耗量を示すグラフ、第５図はロール中心での
ロール摩耗量と圧延重量との関係を示すグラフ、第６図
はロールの曲がり状態時の荷重分布を示す説明図、第７
図はロールの曲がり量を計算する流れ図、第８図は最適
べンディング力を計算する流れ図である。 (1)・・板材 (2a)・・上ワークロール (2b)・・下ワークロール (3a)・・上バックアップロール (3b)・・下バックアップロール (4)・・サーマルクラウン演算装置 (5)・・ロール摩耗演算装置 (6)・・温度計 (7)・・最適圧延温度分布演算装置 (8)・・加熱・冷却制御装置 (9)・・加熱・冷却装置 なお各図中、同一符号は同一又は相当部分を示すものと
する。
図、第２図は板巾方向のロールのサーマルクラウン量を
示すグラフ、第３図はロール中心でのサーマルクラウン
量と圧延本数との関係を示すグラフ、第４図は板巾方向
のロール摩耗量を示すグラフ、第５図はロール中心での
ロール摩耗量と圧延重量との関係を示すグラフ、第６図
はロールの曲がり状態時の荷重分布を示す説明図、第７
図はロールの曲がり量を計算する流れ図、第８図は最適
べンディング力を計算する流れ図である。 (1)・・板材 (2a)・・上ワークロール (2b)・・下ワークロール (3a)・・上バックアップロール (3b)・・下バックアップロール (4)・・サーマルクラウン演算装置 (5)・・ロール摩耗演算装置 (6)・・温度計 (7)・・最適圧延温度分布演算装置 (8)・・加熱・冷却制御装置 (9)・・加熱・冷却装置 なお各図中、同一符号は同一又は相当部分を示すものと
する。
Claims (3)
- 【請求項１】ロール組替後の圧延履歴情報に基づくロー
ルの巾方向のサーマルクラウン量を演算するサーマルク
ラウン演算装置と、ロール組替後の圧延履歴情報に基づ
くロール摩耗量を演算するロール摩耗演算装置と、これ
ら両演算装置からの演算結果とべンディング修正量を最
大限に取れる基準べンディング力とに基づき板材の巾方
向の最適圧延温度分布を演算する最適圧延温度分布演算
装置と、圧延機入側に設置され板材の巾方向複数点の各
温度値から巾方向の温度分布を検出する温度計と、この
温度計と圧延機との間に設置され板材を巾方向に複数部
分に分けて加熱・冷却可能な加熱・冷却装置と、上記最
適圧延温度分布演算装置からの最適圧延温度分布信号と
上記温度計からの温度分布信号とを比較しその差に応じ
て上記加熱・冷却装置を制御する加熱・冷却制御装置と
を具備することを特徴とする板材の形状制御装置。 - 【請求項２】温度計は、板材の巾方向３点以上の各温度
値から巾方向の温度分布を検出するものであることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の板材の形状制御装
置。 - 【請求項３】冷却・加熱装置は、板材を巾方向に３点以
上の部分に分けて加熱・冷却可能であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の板材の形状制
御装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59094906A JPH06244B2 (ja) | 1984-05-09 | 1984-05-09 | 板材の形状制御装置 |
| KR1019850000401A KR890003399B1 (ko) | 1984-05-09 | 1985-01-23 | 판재의 형상 제어 장치 |
| US06/727,563 US4658614A (en) | 1984-05-09 | 1985-04-26 | Shape control apparatus for flat material |
| AU42055/85A AU557223B2 (en) | 1984-05-09 | 1985-05-07 | Strip shape control apparatus |
| BR8502186A BR8502186A (pt) | 1984-05-09 | 1985-05-08 | Aparelho para controle de perfil para material plano |
| DE19853516779 DE3516779A1 (de) | 1984-05-09 | 1985-05-09 | Formsteuervorrichtung fuer flachmaterial |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59094906A JPH06244B2 (ja) | 1984-05-09 | 1984-05-09 | 板材の形状制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60238016A JPS60238016A (ja) | 1985-11-26 |
| JPH06244B2 true JPH06244B2 (ja) | 1994-01-05 |
Family
ID=14123057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59094906A Expired - Fee Related JPH06244B2 (ja) | 1984-05-09 | 1984-05-09 | 板材の形状制御装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4658614A (ja) |
| JP (1) | JPH06244B2 (ja) |
| KR (1) | KR890003399B1 (ja) |
| AU (1) | AU557223B2 (ja) |
| BR (1) | BR8502186A (ja) |
| DE (1) | DE3516779A1 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62158825A (ja) * | 1985-12-28 | 1987-07-14 | Nippon Steel Corp | 熱間圧延鋼板の冷却方法 |
| GB9317928D0 (en) * | 1993-08-26 | 1993-10-13 | Davy Mckee Poole | Rolling of metal strip |
| FR2723012A1 (fr) * | 1994-08-01 | 1996-02-02 | Mannesmann Ag | Procede pour la commande de la temperature lors du laminage d'un feuillard chaud |
| DE19850253A1 (de) * | 1998-10-31 | 2000-05-04 | Schloemann Siemag Ag | Verfahren und System zur Regelung von Kühlstrecken |
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