(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
小径バックアップロール、駆動装置によって押し出し可能となっている分割構造のバックアップロール、中間ロール、及びワークロールからなるクラスタ圧延機による形状制御方法において、
前記分割構造のバックアップロールのクラウン調整として圧延前にクラウンパターン及び量を圧延条件に適したものにプリセットし、
圧延中は形状検出器からの圧延材形状のフィードバック情報に基づいて前記中間ロールのロールベンダを操作して前記圧延材形状のフィードバック制御を行い、このフィードバック制御中に、前記中間ロールのベンダ力が定格上限若しくは下限を越えた場合に前記分割構造のバックアップロールのクラウン量を増加若しくは減少させて前記中間ロールのベンダ力を定格範囲内に回復させるとともに、
前記分割構造のバックアップロールのクラウン量を増加若しくは減少を行っている最中に、前記圧延材形状のフィードバック情報に基づいて前記圧延材の形状変化を監視し、前記圧延材が目標とする形状となった時点で、前記分割構造のバックアップロールのクラウン量の増加若しくは減少を停止することを特徴とするクラスタ圧延機の形状制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クラスタ圧延機の形状制御方法に係わり、詳細には、分割構造のバックアップロールのクラウン調整を行っている最中に圧延材の形状変化を監視するようにした方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
クラスタ圧延機の形状制御方法として、本出願人は、特許２５１６５８５号公報に記載の技術を先に提案した。
【０００３】
この技術は、小径バックアップロール、駆動装置によって押し出し可能となっている分割構造のバックアップロール、中間ロール、及びワークロールからなるクラスタ圧延機に適用し、バックアップロールのクラウン調整として圧延前にクラウンパターン及び量を圧延条件に適したものにプリセットし、圧延中は、形状検出器によって検出した板幅方向の伸び率分布から４次直交関数によって圧下レベリングに係わる１次モード係数Ａ1 及び中間ロールのロールベンダに係わる２次モード係数Ａ2 を算出し、それらモード係数を目標値とする様に、圧下レベリング及びロールベンダのフィードバック制御を行っている。ここで、ロールベンダのフィードバック制御は、２次モード係数Ａ2 と目標値の差である２次モード偏差ΔＡ2 が正（ΔＡ2 ＞０）のときには、圧延中の圧延材が腹伸び形状（板幅方向の中央部が端部より伸びている状態）であると判断してロールベンダのベンダ力Ｆを減少し、圧延材の板幅方向の両端部に対して圧延圧力を増大させる。また、２次モード偏差ΔＡ2 が負（ΔＡ2 ＜０）のときには、圧延材が耳伸び形状（板幅方向の端部が中央部より伸びている状態）であると判断してロールベンダのベンダ力Ｆを増大し、圧延材の両端部に対する圧延圧力を低下させる。
【０００４】
このとき、バックアップロールクラウンのプリセット誤差が大きい場合や圧延中の圧下力変化が大きい場合には、ロールベンダは、プリセット誤差や圧下力変化による形状不良を修正すべく大きく動く必要があるにも拘わらず、その動く能力には限界があって定格の上々限値や下々限値を越えると、圧延材の形状不良を完全に矯正できない。
【０００５】
そこで上記技術は、図５に示すように、ベンダ力Ｆに対して上々限値ＦU2、上限値ＦU1、下限値ＦL1、下々限値ＦL2を設定しておき、ベンダ力Ｆが上々限値ＦU2に達したときには上限値ＦU1に変化するまでバックアップロールを開放するとともに、ベンダ力Ｆが下々限値ＦL2に達したときには下限値ＦL1に変化するまでバックアップロールを圧下するようにしている。バックアップロールを圧下すると、圧延材の板幅方向の端部を集中的に伸ばすようにバックアップロールクラウン量が変化するので、ベンダ力Ｆが増大する。このように、上述した一連のベンダ力Ｆの応答を活用し、バックアップロールの補助制御（バックアップロールクラウン量の増減）によりベンダ力Ｆを定格範囲内（上限値ＦU1と下限値ＦL1との間）に回復させて圧延材の良好な形状制御を行うようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した形状制御方法は、２次モード偏差ΔＡ2 が“０”（圧延材の伸び率分布が目標に一致）に近づくようにロールベンダのフィードバック制御を行っているが、バックアップロールの補助制御は２次モード偏差ΔＡ2 に関わりなく動作しているので、２次モード偏差ΔＡ2 が増幅して圧延材が形状不良となるおそれがある。
【０００７】
すなわち、図６のチャート模式図を参照して上述した問題を説明すると、時刻Ｔ1 では、２次モード偏差ΔＡ2 が正（ΔＡ2 ＞０）であり圧延材２が腹伸び状態となっているので、ベンダ力Ｆを減少させて耳伸び方向に形状変化するように圧延材の板幅方向の両端部に対して板幅方向中央部の圧延圧力を減少させる。このとき、バックアップロールは圧下及び開放の動作を行っていない。
【０００８】
そして、時点Ｔ2 に移行してベンダ力Ｆが下々限値ＦL2に達すると、バックアップロールの圧下動作を開始しベンダ力Ｆを増大させていく。そして、時点Ｔ3 では、バックアップロールの圧下動作や入側の圧延材形状などの影響を受けて２次モード偏差ΔＡ2 が負（Ａ2 ＜０）となり、圧延材２が耳伸び状態となる。
【０００９】
ところが、ベンダ力Ｆが下限値ＦL1まで増大していない時点Ｔ3 から時点Ｔ4 までの時間帯は、圧延材が耳伸び状態となっているにも拘わらず、バックアップロールの圧下動作を続行しているので、図６の符号Ｑで示す位置のように２次モード偏差ΔＡ2 大きな負の値となっていき、板幅方向の端部が極端に伸ばされた耳伸び状態の圧延材となり、形状不良を完全に矯正できないおそれがある。
【００１０】
本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、分割構造のバックアップロールのクラウン量の増減制御を行っている際の圧延材の形状不良を改善して製品の品質及び生産性を向上することが可能なクラスタ圧延機の形状制御方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のクラスタ圧延機の形状制御方法は、小径バックアップロール、駆動装置によって押し出し可能となっている分割構造のバックアップロール、中間ロール、及びワークロールからなるクラスタ圧延機による形状制御方法において、前記分割構造のバックアップロールのクラウン調整として圧延前にクラウンパターン及び量を圧延条件に適したものにプリセットし、圧延中は形状検出器からの圧延材形状のフィードバック情報に基づいて前記中間ロールのロールベンダを操作して前記圧延材形状のフィードバック制御を行い、このフィードバック制御中に、前記中間ロールのベンダ力が定格上限若しくは下限を越えた場合に前記分割構造のバックアップロールのクラウン量を増加若しくは減少させて前記中間ロールのベンダ力を定格範囲内に回復させるとともに、前記分割構造のバックアップロールのクラウン量を増加若しくは減少を行っている最中に、前記圧延材形状のフィードバック情報に基づいて前記圧延材の形状変化を監視し、前記圧延材が目標とする形状となった時点で、前分割構造の記バックアップロールのクラウン量の増加若しくは減少を停止するようにした方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係わる装置を示すブロック図であり、符号１はクラスタ圧延機、符号２は圧延材、符号７はバックアップロールクラウン調整サーボ系、符号８はロールベンダサーボ系、符号９は圧下レベリングサーボ系、符号１０は形状検出器、符号１５はレンジオーバ補正装置である。
【００１３】
前記クラスタ圧延機１は、バックアップロール３、中間ロール４、ワークロール５及び小径バックアップロール６がクラスタ状に配置されており、バックアップロール３は、図２に示すように分割バックアップロール３ａ〜３ｃにより構成されている。
【００１４】
そして、上部の分割バックアップロール３ａ〜３ｃは、各々図示しない駆動装置によって図１の矢印方向の中間ロールに向けて押し出され（以下、圧下動作と称する）、或いは、図１の矢印方向に対して逆方向に戻される（以下、開放動作と称する。）ようになっている。そして、中間に位置する分割バックアップロール３ａは、圧下及び開放動作量を小さく設定しており、この分割バックアップロール３ａに対して端部に配置している分割バックアップロール３ｂ、３ｃは、圧下及び開放動作量が徐々に大きくなるように設定されている。これにより、バックアップロール３が圧下動作を行うとバックアップロールクラウン量が減少し、開放動作を行うとバックアップロールクラウン量が増大するようになっている。
【００１５】
また、中間ロール４は、図２に示すようにロールベンダ２１、２２によってベンダ力Ｆが加えられるようになっており、前述したバックアップロールクラウン量の調整との組み合わせによって広範囲の圧延条件において形状制御が可能な構造になっている。
【００１６】
前記バックアップロールクラウン調整サーボ系７は、プリセット演算装置１４及びレンジオーバ補正装置１５からの指令によって前記バックアップロール３のクラウンを任意のパターン及び力に設定する装置であり、プリセット演算装置１４は、圧延条件の入力に応じ当該条件に適したバックアップロールクラウンのパターンと量を計算する。
【００１７】
前記ロールベンダサーボ系８は、コントローラ１３の指令によってロールベンダ２１、２２のベンダ力を任意の値Ｆに設定する。また、圧下レベリングサーボ系９は、コントローラ１２の指令によって、図示しない圧下装置のレベリングを行う。
【００１８】
一方、前記形状検出器１０は、圧延材２の形状を検出し、板幅方向位置ｘ（両端を±１に正規化）での伸び歪み分布β（ｘ）を出力する。また、伸び歪み分布β（ｘ）が入力する直交関数演算装置１１は、以下に示す（１）式によって直交関数の各係数Ａ0 〜Ａ4 を演算する。
【００１９】
【数１】
0003815003.tif 000002
【００２０】
ここで、ｉは０〜４であり、φ1 〜φ4 は４次直交関数である。
また、前記レンジオーバ補正装置１５は、コントローラ１３からロールベンダサーボ系８への指令値Ｆが入力し、バックアップロールクラウン調整サーボ系７にクラウン量を出力する装置であり、バックアップロール動作決定装置１５ａ、積分器１５ｂ、係数器１５ｃにより構成されている。
【００２１】
バックアップロール動作決定装置１５ａは、後述するベンダ力Ｆ及び２次形状モード係数の偏差ΔＡ2 の変化に応じて所定の動作決定信号Ｙを出力する装置であり、積分器１５ｂは、バックアップロール動作決定装置１５ａが出力した動作決定信号Ｙを積分してランプ状の信号を出力する。また、係数器１５ｃは、積分器１５ｂの出力値に係数Ｋをかけるもので、Ｋの大きさによりランプ信号の勾配を変化させるものである。係数器Ｋの信号はレンジオーバ補正装置１５の出力値であり、この出力値によりバックアップロールクラウンが修正される。
【００２２】
上記構成の装置は、圧延開始前に、プリセット演算装置１４に圧延条件を入力し、最適なバックアップロールクラウンのパターン及び量を演算し、バックアップロールクラウン調整サーボ系７に指令してバックアップロールクラウンのプリセットを行う。
【００２３】
次に、圧延中は、形状検出器１０から得られる板幅ｘ方向の伸び歪み分布β（ｘ）を直交関数演算装置１１に入力し、前述した（１）式によって１次モード係数Ａ1 及び２次モード係数Ａ2 の検出値を得る。そして、１次モードについては、目標値として与えられたＡ1 * と検出値Ａ1 との偏差ΔＡ1 をコントローラ１２に入力し、ＰＩ演算処理等を行って圧下レベリングサーボ系９に入力し、Ａ1 * ＝Ａ1 となるようにフィードバック制御を行う。
【００２４】
また、２次モードについても目標値Ａ2 * と検出値Ａ2 との偏差ΔＡ2 をコントローラ１３を経由してロールベンダサーボ系８に入力し、Ａ2 * ＝Ａ2 となるようにフィードバック制御を行う。
【００２５】
ここで、レンジオーバ補正装置１５のバックアップロール動作決定装置１５ａは、図３に示す演算処理を行うことによって動作決定信号Ｙを設定し、得られた動作決定信号Ｙを積分器１５ｂに出力する。なお、この演算処理では、図５に示したように、ベンダ力Ｆに対して上々限値ＦU2、上限値ＦU1、下限値ＦL1、下々限値ＦL2を設定している。
【００２６】
この演算処理は、所定時間ｔ毎のタイマ割込により行われており、先ず、ステップＳ２において、ベンダ力Ｆ及び２次モード偏差ΔＡ2 を読込む。
ステップＳ４では、ベンダ力Ｆと上々限値ＦU2との比較を行い、ベンダ力Ｆが上々限値ＦU2を越えている場合には、ステップＳ６に移行して動作決定信号Ｙ1 を“＋１”に設定し、次にステップＳ８に移行する。また、ステップＳ２においてベンダ力Ｆが上々限値ＦU2以下の値であればステップＳ８に移行する。
【００２７】
ステップＳ８では、ベンダ力Ｆと上限値ＦU1との比較を行い、ベンダ力Ｆが上限値ＦU1を下回っている場合には、ステップＳ１０に移行して動作決定信号Ｙ1を“０”に設定し、次にステップＳ１２に移行する。また、ステップＳ８においてベンダ力Ｆが上限値ＦU1以上の値であればステップＳ１２に移行する。
【００２８】
ステップＳ１２では、２次モード偏差ΔＡ2 が正の値であるか否かの判定を行い、２次モード偏差ΔＡ2 が正の値である場合には、ステップＳ１４に移行して動作決定信号Ｙ1 を“０”に設定し、次にステップＳ１６に移行する。また、ステップＳ１２において２次モード偏差ΔＡ2 が“０”以下の値であればステップＳ１６移行する。
【００２９】
ステップＳ１６では、ベンダ力Ｆと下々限値ＦL2との比較を行い、ベンダ力Ｆが下々限値ＦL2を下回っている場合には、ステップＳ１８に移行して動作決定信号Ｙ2 を“−１”に設定し、次にステップＳ２０に移行する。また、ステップＳ１６においてベンダ力Ｆが下々限値ＦL2以上の値であればステップＳ２０に移行する。
【００３０】
ステップＳ２０では、ベンダ力Ｆと下限値ＦL1との比較を行い、ベンダ力Ｆが下限値ＦL1を上回っている場合には、ステップＳ２２に移行して動作決定信号Ｙ2 を“０”に設定し、次にステップＳ２４に移行する。また、ステップＳ２０においてベンダ力Ｆが下限値ＦL1以下の値であればステップＳ２４に移行する。
【００３１】
ステップＳ２４では、２次モード偏差ΔＡ2 が負の値であるか否かを判定し、２次モード偏差ΔＡ2 が負の値である場合には、ステップＳ２６に移行して動作決定信号Ｙ2 を“０”に設定し、次にステップＳ２８に移行する。また、ステップＳ２４において２次モード偏差ΔＡ2 が“０”以上の値であればステップＳ２８移行する。
【００３２】
ステップＳ２８では、上述のように得られた動作決定信号Ｙ1 、Ｙ2 を加算して動作決定信号Ｙを設定する。すなわち、動作決定信号Ｙ1 が“＋１”であり動作決定信号Ｙ2 が“０”であれば動作決定振動Ｙを“＋１”に設定し、動作決定信号Ｙ1 が“０”であり動作決定信号Ｙ2 が“−１”であれば動作決定振動Ｙを“−１”に設定し、動作決定信号Ｙ1 、Ｙ2 がいずれも“０”であれば動作決定信号Ｙを“０”に設定する。次に、ステップＳ３０に移行する。
【００３３】
ステップＳ３０では、“＋１”、“０”、“−１”の何れかに設定した動作決定信号Ｙを積分器１５ｂに出力してからメインプログラムに復帰する。
ここで、動作決定信号Ｙが“＋１”に設定されると、積分器１５ｂ、係数器１５ｃによって所定勾配の正方向のランプ状信号がバックアップロールクラウン調整サーボ系に出力され、バックアップロール３の開放動作によりバックアップロールクラウンが増加するように修正される。また、動作決定信号Ｙが“−１”に設定されると、所定勾配の負方向のランプ状信号がバックアップロールクラウン調整サーボ系に出力され、バックアップロール３の圧下動作によりバックアップロールクラウンが減少するように修正される。さらに、また、動作決定信号Ｙが“０”に設定されると、バックアップロールクラウン量が一定に保持される。
【００３４】
次に、上記装置の動作及び作用効果について、図１から図３及び図４のチャート模式図を参照して説明する。
プリセット誤差が大きかったり圧延中の圧下力変化が大きい場合には、圧延材２の形状不良も大きくなる。例えば、圧下力が大きく増加した場合には圧延材２が耳伸び状態となるため、これを腹伸び方向に形状変化させるためにコントローラ１３はベンダ力Ｆが増大するようにコントローラ１３からロールベンダサーボ系８に増大したベンダ力Ｆの信号を出力する
この際、ベンダ力Ｆが上々限値ＦU2を越えたときに動作決定信号Ｙを“＋１”に設定し（図３のステップＳ４及びステップＳ６）、バックアップロールクラウン調整サーボ系がバックアップロール３の開放動作を行う。この結果、ベンダ力Ｆが上々限値ＦU2を越えても、バックアップロールクラウンが増加するので圧延材２はフラットな方向（ΔＡ2 ＝０）に修正され、コントローラ１３から出力するベンダ力Ｆも小さくなって定格範囲内（上限値ＦU1と下限値ＦL1との間）に回復する。そして、バックアップロールクラウンが増大してベンダ力Ｆが上限値ＦU1まで回復したときに動作決定信号Ｙを“０”に設定するので（図３のステップＳ８及びステップＳ１０）、バックアップロールクラウン調整サーボ系７の開放動作を停止する。
【００３５】
一方、圧下力が大きく減少した場合には圧延材２が腹伸び状態となるため、図４の時刻Ｔ5 において、圧延材２を耳伸び方向に形状変化させるためにコントローラ１３からロールベンダサーボ系８に減少したベンダ力Ｆの信号を出力する。
【００３６】
そして、図４に示す時刻Ｔ6 においてベンダ力Ｆが下々限値ＦL2を越えたときに動作決定信号Ｙを“−１”に設定し（図３のステップＳ１６及びステップＳ１８）、バックアップロールクラウン調整サーボ系がバックアップロール３の圧下動作を行う。この結果、ベンダ力Ｆが下々限値ＦL2を越えても、バックアップロールクラウンが減少するので圧延材２はフラットな方向（ΔＡ2 ＝０）に修正され、コントローラ１３から出力するベンダ力Ｆも大きくなって定格範囲内（上限値ＦU1と下限値ＦL1との間）に回復する。そして、バックアップロールクラウンが減少してベンダ力Ｆが下限値ＦL1まで回復したとき動作決定信号Ｙを“０”に設定し（図３のステップＳ２０及びステップＳ２２）、バックアップロールクラウン調整サーボ系７の圧下動作を停止する。
【００３７】
ここで、ベンダ力Ｆが、下々限値ＦL2から下限値ＦL1まで回復する途中に、図４の時刻Ｔ7 において、２次モード偏差ΔＡ2 が負の値に変化して圧延材２が耳伸び気味になる。この２次モード偏差ΔＡ2 が負の値に変化した時刻Ｔ7 に、動作決定信号Ｙを“０”に設定し（図３のステップＳ２４及びステップＳ２６）、バックアップロールクラウン調整サーボ系７の圧下動作を停止する。
【００３８】
このように、２次モード偏差ΔＡ2 が負の値に変化したときにバックアップロール３の圧下動作を停止することから、２次モード偏差ΔＡ2 が大きな負の値となって圧延材２が耳伸び形状となることが防止され、２次モード偏差ΔＡ2 が徐々に“０”に徐々に近づいて圧延材２がフラットな状態に形状変化する。
【００３９】
なお、図示しないが、圧延材２が耳伸び状態となっているため腹伸び方向に形状変化させるためにベンダ力Ｆを増大した際にも、ベンダ力Ｆが上々限値ＦU2から上限値ＦU1まで回復する途中に、２次モード偏差ΔＡ2 が正の値に変化して圧延材２が腹伸び気味になるが、この２次モード偏差ΔＡ2 が正の値に変化したときにも、動作決定信号Ｙを“０”に設定し（図３のステップＳ１２及びステップＳ１４）、バックアップロールクラウン調整サーボ系７の圧下動作を停止する。これにより、２次モード偏差ΔＡ2 が正の値に変化したときにバックアップロール３の圧下動作を停止することから、２次モード偏差ΔＡ2 が大きな正の値となって圧延材２が腹伸び形状となることが防止され、２次モード偏差ΔＡ2 ＝０に徐々に近づいて圧延材２はフラットな状態に形状変化する。
【００４０】
このように、本実施形態では、ベンダ力Ｆが定格範囲内（上限値ＦU1と下限値ＦL1との間）に回復するようにレンジオーバ補正装置１５が補正制御を行っているが、このレンジオーバ補正装置１５は、圧延材２が目標の形状まで変化してきたとき、即ち、ベンダ力Ｆが上々限値ＦU2から上限値ＦU1まで回復する途中に２次モード偏差ΔＡ2 が負の値から正の値に変化する時点や、ベンダ力Ｆが下々限値ＦL2から下限値ＦL1まで回復する途中に２次モード偏差ΔＡ2 が正の値から負の値に変化する時点に、バックアップロール３の開放動作又は圧下動作を停止する制御を行っているので、圧延材２の腹伸び或いは耳伸び形状等の形状不良を防止することができ、製品の品質及び生産性を向上させることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、分割構造のバックアップロールのクラウン量を増加若しくは減少を行っている最中に、圧延材形状のフィードバック情報に基づいて圧延材の形状変化を監視し、圧延材が目標とする形状となった時点で、前記分割構造のバックアップロールのクラウン量の増加若しくは減少を停止するようにしているので、目標の形状に対して大きく変化した圧延材を防止することができ、製品の品質及び生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる形状制御装置を示すブロック図である。
【図２】本発明に係わるクラスタ圧延機のロール部を示す概略図である。
【図３】本発明に係わるレンジオーバ補正装置の演算処理を示すフローチャートである。
【図４】本発明の形状制御方法に係わるチャート模式図である。
【図５】本発明に係わるロールベンダによるベンダ力の変化と従来のバックアップロールの圧下、開放動作を示す図である。
【図６】従来の形状制御方法に係わるチャート模式図である。
【符号の説明】
１  クラスタ圧延機
２  圧延材
３  バックアップロール
４  中間ロール
５  ワークロール
６  小径バックアップロール
７  バックアップロールクラウン調整サーボ系
８  ロールベンダサーボ系
１０  形状検出器
１５  レンジオーバ補正装置
１５ａ  バックアップロール動作決定装置
Ｆ  ベンダ力
ＦU2  上々限値
ＦU1  上限値
ＦL1  下限値
ＦL2  下々限値
ΔＡ2   ２次モード偏差
【図１】
0003815003.tif 000003
【図２】
0003815003.tif 000004
【図３】
0003815003.tif 000005
【図４】
0003815003.tif 000006
【図５】
0003815003.tif 000007
【図６】
0003815003.tif 000008