JPH06102210B2

JPH06102210B2 - 圧延板材の形状制御装置

Info

Publication number: JPH06102210B2
Application number: JP63266965A
Authority: JP
Inventors: 種浩吉川
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1988-10-22
Filing date: 1988-10-22
Publication date: 1994-12-14
Anticipated expiration: 2009-12-14
Also published as: JPH02112811A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、たとえば冷間圧延における圧延板材（以
下、ストリツプという。）の形状制御装置に関し、より
詳しくは、圧延による塑性加工熱，ロールと材料間の摩
擦熱により作業ロールに発生するロール表面形状の変化
（以下、サーマルクラウンという。）がストリツプの圧
延後の形状に及ぼす影響を制御するサーマルクラウン制
御に関するものである。

［従来の技術］一般に、冷間圧延により得られるストリツプの形状制御
には、作業ロールの曲げ荷重を変えてロールキヤンバー
を制御するロールベンデイング制御などに加えて、サー
マルクラウン制御が行われている（例えば、特開昭59−
169611号公報参照）。この種のサーマルクラウン制御装
置の一例を第４図に示す。

第４図において、Ｓはストリツプ、50はストリツプＳを
圧延する作業ロール、51は支えロール、52は巻取リー
ル、53はクーラントノズルである。上記クーラントノズ
ル53は、作業ロール50の軸方向に多数配置され、水に潤
滑油を混入したクーラントＣを作業ロール50などに噴射
するものである。上記軸方向に並んだクーラントノズル
53は、同数の分岐配管54および流量制御弁55と、一本の
供給管56を介して、ポンプ57に連通している。このポン
プ57はタンク58内のクーラントＣを吸入し、クーラント
ノズル53にクーラントＣを供給する。

59は形状検出器で、ストリツプＳの幅方向に多数設けら
れ、ストリツプＳの幅方向における各部の形状を検出
し、その形状信号ａを形状信号処理装置60に出力する。
この処理装置60は予め設定された目標形状と形状信号ａ
とを比較し、その差信号ｂを流量制御装置61に出力す
る。この流量制御装置61は、上記差信号ｂに基づき、各
クーラントノズル53から噴射すべきクーラントＣの流量
を制御することにより、作業ロール50の軸方向における
各部の温度を調節して、圧延加工熱によるロール径の変
化を制御している。これにより、所定のサーマルクラウ
ンを得て、ストリツプＳの形状を制御している。

上記クーラントノズル53から噴射されたクーラントＣ
は、集水槽64を経てタンク58内に回収されて循還使用さ
れる。ここで、クーラントＣは、水分が圧延加工熱によ
り蒸発し、一方、潤滑油がストリツプＳなどに付着し
て、それぞれ消費される。そのため、水補給管62および
油補給管63から、水と潤滑油が所定量タンク58内に供給
される。

［発明が解決しようとする課題］上記のように、従来のサーマルクラウン制御は、高温な
作業ロール50をクーラントＣで冷却して、ストリツプＳ
の形状を制御するものであるから、クーラントＣをより
低温にすることによつて、サーマルクラウン修正量およ
び制御の応答性が向上する。その一方で、クーラントＣ
は作業ロール50などを冷却する他、作業ロール50とスト
リツプＳとの間を境面潤滑状態にして、圧延潤滑性を確
保する役目を果たす必要があり、そのために、クーラン
トＣの温度は一般に50℃ないし60℃の高温に保たれてい
る。したがつて、作業ロール50とクーラントＣとの温度
差が限られた小さなものとなり、そのため、制御の応答
性が遅いうえ、サーマルクラウンの修正量が小さい。

この対策として、上記先行技術では、水補給管62に代え
て、蒸発や飛散等の損失量に見合つた水を作業ロール50
に噴射して補給する水ノズルを設け、低温な水により作
業ロール50を冷却して、制御の応答性の向上と、サーマ
ルクラウンの修正量の増大とを図つている。しかし、上
記の損失水量がサーマルクラウン制御を行なうには極め
て微量であること、制御水量がタンク58の液面レベルの
制御を受けることから充分な効果が得られない。その
上、変動する制御水量に応じてクーラントＣに潤滑油を
投入する必要があるが、濃度コントロールの応答が極め
て遅いため、制御水量の変化に対応できず、結果とし
て、クーラントＣの濃度を一定値に保つことができない
ため安定した圧延状態が得られない。

また、低温クーラントと高温クーラントの２系統を合流
させて噴射する形状制御装置が知られている（たとえ
ば、特開昭62−84811号公報参照）。この形状制御装置
は、全クーラントの噴射量を変化させるとともに、両ク
ーラントの混合比を変えて混合クーラントの温度を変化
させることにより、制御の応答性の向上とサーマルクラ
ウンの修正量の増大を図つている。しかし、混合クーラ
ントにより作業ロールとストリップの間を境面潤滑状態
にして圧延潤滑性を確保する必要があるので、上記混合
クーラントの温度をそれ程下げることはできず、したが
つて、やはり充分な効果が得られない。

この発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、
圧延潤滑性を確保しつつ、制御の応答性を著しく向上で
きるとともに、サーマルクラウンの修正量を大きくする
ことができ、また、全体構成を簡素化することができる
圧延板材の形状制御装置を提供することを目的としてい
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、この発明に係る圧延板材の
形状制御装置は、圧延板材を圧延する作業ロールと、こ
の作業ロールの軸方向に多数配設され作業ロールと圧延
板材との間のロールギャップおよび作業ロールから離れ
た入側の圧延板材の表面に直接に高温クーラントを噴射
する高温用ノズルと、この高温用ノズルからの高温クー
ラントの噴射量を調節する高温用制御弁と、上記圧延板
材の実圧延速度を検出しその実速度信号を出力する速度
検出器と、この速度検出器による実圧延速度の基準圧延
速度に対する比を演算して得られる補正信号と圧延条件
に対応した高温クーラントの基本供給量を演算して得ら
れる基本量信号とを入力として、上記高温用制御弁にお
ける高温クーラントの流量を制御することにより高温用
ノズルからの高温クーラントの噴射量を制御する高温用
制御装置と、作業ロールの軸方向に多数配設され上記高
温クーラントの供給用主配管から分岐された低温用配管
の途中に挿入の冷却器により上記高温クーラントを所定
温度にまで冷却してなる低温クーラントを作業ロールの
表面に噴射する低温用ノズルと、各低温用ノズルから噴
射される低温クーラントの噴射量を調整する多数の低温
用制御弁と、上記圧延板材の幅方向に多数設けられ圧延
板材の幅方向における各部の形状を検出し形状信号を出
力する形状検出器と、上記形状信号を入力し、その形状
信号に基づいて上記各低温用制御弁に弁開度指令もしく
は弁開閉指令を与えて上記各低温用ノズルからの低温ク
ーラントの噴射量を制御する低温用制御装置とを備えて
なるものである。

〔作用〕

この発明によれば、作業ロールと圧延板材との間の圧延
潤滑性を確保するために作業ロールと圧延板材との間の
ロールギャップに噴射する高温クーラントとは別に、作
業ロールの表面に低温クーラントを噴射させて、該低温
クーラントをサーマルクラウン制御のためのロール冷却
専用に使用することが可能である。また、低温用冷却媒
体として、高温クーラントの供給用主配管から分岐され
た低温用配管の途中に挿入の冷却器により上記高温クー
ラントを所定温度にまで冷却してなる低温クーラントを
使用するので、従来技術のように、水および潤滑油を媒
体要素とするものに比べて、タンクの液面レベル制御や
濃度コントロールのための構成が不要となり、全体構成
を簡略化しやすいとともに、高温クーラントの濃度変化
もないから、低温クーラントの噴射量を十分に多くする
ことが可能である。一方、高温クーラントの噴射量の制
御要素として、圧延板材の入側板厚や板幅などの圧延条
件だけでなく、実圧延速度も加味しているので、ロール
ギャップに噴射する高温クーラントの噴射量を圧延潤滑
性が確保される範囲で可及的に少なくして、過剰噴射に
よる作業ロールの温度低下を抑制することが可能であ
る。

このように、低温クーラントの温度を低く、かつ、その
噴射量を多くするとともに、作業ロールの温度を高く保
持させて、両者間の温度差を大きくすることが可能であ
るから、制御の応答性を高めるとともに、サーマルクラ
ウンの修正量も大きくすることができる。

さらに、作業ロールから離れた入側の圧延板材の表面に
も直接に高温クーラントを噴射させることにより、前段
または前パスでの圧延によって付与されて圧延板材に残
留する塑性加工熱を低下させて該圧延板材の入側温度を
最適化することが可能であり、それゆえに、ロールギャ
ップに噴射する高温クーラントの噴射量をその分だけ一
層少なくすることができ、作業ロールの温度を高めて制
御の応答性およびサーマルクラウンの修正量を一段と高
めることができる。

［実施例］以下、この発明の一実施例を図面にしたがつて説明す
る。

第１図において、１は第１の高温用ノズル、２は第２の
高温用ノズル、３は低温用ノズルである。上記第１の高
温用ノズル１は、作業ロール50とストリツプＳとの間の
ロールギヤツプＧのみに、50℃ないし60℃程度の高温ク
ーラントＳを噴射する。上記第２の高温用ノズル２は、
作業ロール50から離れた入側のストリツプＧの表面に直
接に高温クーラントＣを噴射する。一方、低温用ノズル
３は、上記高温クーラントＣよりも低温な低温クーラン
トCcを、作業ロール50の表面に噴射する。上記３種類の
ノズル1,2,3は、第２図のように、作業ロール50の軸方
向に多数配設されている。

上記第１および第２の高温用ノズル1,2は、それぞれ、
多数の分岐管10および20と、この分岐管10,20がそれぞ
れ接続されている一本の分配管11および21を介して、第
１および第２の高温用制御弁12,12に連通している。上
記第１および第２の高温用制御弁12,22は、それぞれ、
第１および第２の高温用ノズル1,2から噴射される高温
クーラントＣの噴射量を調節するもので、たとえば、弁
開度を変化させる流量調節弁である。上記両高温用制御
弁12,22は、第１図のように、分配管11,21が接続されて
いる主配管４を介して、ポンプ57に連通している。

上記主配管４からは、低温用配管31が分岐している。こ
の低温用配管31の途中には、冷却器33が挿入されてお
り、この冷却器33によつて、高温クーラントＣが所定温
度（たとえば35℃）にまで冷却されて上記低温クーラン
トCcになる。上記低温用配管31は、第２図のように、低
温用ノズル３と同数の分岐管30に分かれている。この各
分岐管30には、各々、低温用制御弁32が設けられている
とともに、その先端に上記低温用ノズル３が接続されて
いる。

上記低温用制御弁32は、各低温用ノズル３から噴射され
る低温クーラントCcの噴射量を調節するものである。こ
の実施例の場合、上記低温用制御弁32は、ON・OFF弁
で、低温用制御装置34からのON・OFF（弁開閉）指令ｐ
に対応して、単位時間当りの低温クーラントCcの流量が
制御される。

上記低温用制御装置34は、第１図の関数処理装置35,比
較器36,目標形状記憶装置37および供給パターン制御器3
8を備えている。上記関数処理装置35は上記形状検出器5
9から出力される形状信号ａを入力とし、これを関数処
理して第１図の比較器36に実形状関数ε（χ）を出力す
る。上記比較器36は、上記目標形状記憶装置37から入力
される第３図の目標形状関数εｏ（χ）と、実形状関数
ε（χ）とを比較し、各低温用ノズル３に対応した局部
偏差信号Δε（χ）を供給パターン制御器38に出力す
る。この供給パターン制御器38は、上記局部偏差信号Δ
ε（χ）に対応した上記Ｎ−FF指令ｐを低温用制御
弁32に出力し、これによつて各低温用制御弁32を流れる
低温用クーラントの流量を制御して、各低温用ノズル３
からの噴射量を制御する。なお、この実施例では、形状
検出器59が圧力センサで構成されている。

一点鎖線で示す23は高温用制御装置で、第１および第２
の演算装置24,25と補正手段26と供給量制御器27とを備
えている。上記第１の演算装置24は、たとえばプロセス
コンピユータからなり、圧延条件として、ストリツプＳ
の入側板厚，入側板幅，出側板厚，出側板幅および変形
抵抗や基準圧延速度などが外部から入力され、これらの
圧延条件に対応した高温クーラントＣの基本供給量を演
算し、基本量信号ｃを補正手段26に出力する。また、上
記第１の演算装置24は、上記基準圧延速度を示す基準速
度信号s1を第２の演算装置25に出力する。

右側の28は速度検出器で、たとえば巻取リール52に連動
しており、巻取リール52の回転数を検知することによつ
て、ストリツプＳの実際の圧延速度（実圧延速度）を検
出し、その実速度信号s2を第２の演算装置25に出力す
る。この第２の演算装置25は上記基準速度信号s1と実速
度信号s2とを入力とし、基準圧延速度に対する実圧延速
度の比を演算して、補正信号ｄを補正手段26に出力す
る。

上記補正手段26は、上記基本量信号ｃと補正信号ｄとを
入力とし、上記基本供給量を実圧延速度に比例した量に
補正して補正供給量を演算し、高温クーラントＣの供給
量信号ｅを供給量制御器27に出力する。この供給量制御
器27は、上記供給量信号ｅから２つの高温用制御弁12,2
2の弁開度を演算し、両高温用制御弁12,22に弁開度信号
f1,f2を出力する。これにより、両高温用制御弁12,22に
おける高温クーラントの流量が制御されて、両高温用ノ
ズル1,2からの噴射量が制御されることによつて、圧延
潤滑性が確保される。

なお、５は入側水切装置、６は出側水切装置で、ここで
は、たとえばそれぞれ、３本の水切ロール5a,6aから構
成されている。その他の構成は、第４図の従来例と同様
であり、同一部分または相当部分に同一符号を付して、
その詳しい説明を省略する。

つぎに、上記構成の動作について説明する。

まず、第１の演算装置24にストリツプＳの入側板厚や基
準圧延速度などの圧延条件を設定入力する。上記第１の
演算装置24は、上記設定入力された圧延条件に対応しし
た高温クーラントＣの基本供給量を演算し、基本量信号
ｃを補正手段26に出力すする。一方、第２の演算装置25
から基準圧延速度に対する実圧延速度の比が、補正手段
26に入力され、この比に対応して基本供給量が補正手段
26で演算されて、潤滑に必要な最小限の高温クーラント
の噴射量が決定される。

一方、低温用制御装置34は、目標形状関数εｏ（χ）と
実形状関数ε（χ）とを比較し、局部偏差Δε（χ）を
演算し、各局部に対応する作業ロール50の冷却ゾーンを
受け持つ第２図の低温用制御弁32を制御する。この制御
によつて、所要量の低温クーラントCcが作業ロール50の
各局部に噴射され、周知のように（たとえば、特開昭59
−169611号公報参照）、サーマルクラウンの発生部分が
冷却されて、サーマルクラウン制御がなされる。

上記構成において、第１図の高温クーラントＣがロール
ギヤツプＧおよび入側のストリツプＳの表面に直接に噴
射されて、圧延潤滑性が確保されている。したがつて、
作業ロール50の表面に噴射する低温クーラントCcをサー
マルクラウン制御のためのロール冷却用としてのみ使用
できるので、その温度を低く設定することができる。

しかも、サーマルクラウン制御の担体は、従来と異な
り、補給用の水ではなく、低温なクーラントCcであるか
ら、高温クーラントＣの濃度は変化しない。そのため、
圧延状態に変動が生じないので、低温クーラントCcの噴
射量を多くすることができる。

なお、低温クーラントCcの噴射量を大きく設定したこと
により、クーラント系全体の温度が低下する場合には、
タンク58内にヒータを設置し熱量バランスを取れば良
い。

一方、高温用制御装置24が高温クーラントＣの噴射量を
圧延条件に応じて制御しているから、つまり、ストリツ
プＳの板厚などの増減に応じて、高温クーラントＣの噴
射量を増減させているから、高温クーラントＣの噴射量
を圧延潤滑性を保ち得る範囲で少なくすることができ
る。そのため、高温クーラントＣによる作業ロール50の
温度低下が少なくなつて、作業ロール50の温度も高く保
持できる。

また、ロールギヤツプＧに噴射する高温用クーラントＣ
によつても、作業ロール50がある程度冷却されるのに対
し、この発明では、ロールギヤツプＧの他に作業ロール
50から離れた入側のストリツプＳの表面に直接、高温ク
ーラントＣを噴射する第２の高温用ノズル２を設けたの
で、ロールギヤツプＧに噴射する高温クーラントＣの量
を減らすことができる。そのため、一層、作業ロール50
の温度を高く保持できる。

さらに、実圧延速度の増減に対応させて、高温クーラン
トＣの噴射量を増減させているので、やはり、高温クー
ラントの噴射量を最小限にすることが可能であるから、
作業ロール50の温度を高く保持できる。

上記のように、低温クーラントCcの温度を低く設定で
き、かつ、作業ロール50の温度を高く保持できるので、
作業ロール50を冷却してサーマルクラウン制御を担う低
温クーラントCcと、作業ロール50との温度差を大きくす
ることができ、しかも、低温クーラントCcの噴射量を多
くすることができるから、作業ロール50を迅速かつ大幅
に冷却することができる。したがつて、制御の応答性が
向上するとともに、サーマルクラウンの修正量が大きく
なる。

ところで、上記実施例では、低温用ノズル３をストリツ
プＳの出側に設けたが、入側に設けてもよい。また、圧
延は一方向のみならず、可逆圧延（両方向圧延）にも適
用可能であり、さらには圧延機のロール構成に関係なく
適用できることはいうまでもない。

また、この実施例では、低温用制御装置34からのＮ−
FF指令ｐにより、低温クーラントCcの流量を制御した
けれども、この流量制御は、低温用制御弁32を流量調節
弁とし、かつ、低温用制御装置34から弁開度指令を低温
用制御弁32に出力して、噴射量を制御してもよい。

［発明の効果］以上のように、この発明によれば、冷却媒体として高温
クーラントのみを使用して全体構成の簡略化を図り、ま
た、作業ロールと圧延板材との間の圧延潤滑性を十分に
確保しつつ、低温クーラントの温度を低く、かつ、その
噴射量を多くすることができるとともに、作業ロールの
温度を高く保持させて、両者間の温度差を大きくするこ
とができるので、制御の応答性を著しく高め得るるとと
もに、サーマルクラウンの修正量も大きくすることがで
きる。

しかも、作業ロールから離れた入側の圧延板材の表面に
も直接に高温クーラントを噴射させることにより、前段
または前パスでの圧延によって付与されて圧延板材に残
留する塑性加工熱を低下させて該圧延板材の入側温度を
最適化することが可能であり、したがって、ロールギャ
ップに噴射する高温クーラントの噴射量をその分だけ一
層少なくすることができて、制御の応答性およびサーマ
ルクラウンの修正量を一段と高めることができるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概略構成図、第２図
は要部を示す概略構成図、第３図は制御方法を示す特性
図、第４図は従来のサーマルクラウン制御装置を示す概
略構成図である。１……第１の高温用ノズル、２……第２の高温用ノズ
ル、３……低温用ノズル、12……第１の高温用制御弁、
22……第２の高温用制御弁、23……高温用制御装置、26
……補正手段、28……速度検出器、32……低温用制御
弁、34……低温用制御装置、50……作業ロール、59……
形状検出器、Ｃ……高温クーラント、Cc……低温クーラ
ント、Ｇ……ロールギヤツプ、Ｓ……ストリツプ、ａ…
…形状信号、s2……実速度信号。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧延板材を圧延する作業ロールと、この作
業ロールの軸方向に多数配設され作業ロールと圧延板材
との間のロールギャップおよび作業ロールから離れた入
側の圧延板材の表面に直接に高温クーラントを噴射する
高温用ノズルと、この高温用ノズルからの高温クーラン
トの噴射量を調節する高温用制御弁と、上記圧延板材の
実圧延速度を検出しその実速度信号を出力する速度検出
器と、この速度検出器による実圧延速度の基準圧延速度
に対する比を演算して得られる補正信号と圧延条件に対
応した高温クーラントの基本供給量を演算して得られる
基本量信号とを入力として、上記高温用制御弁における
高温クーラントの流量を制御することにより高温用ノズ
ルからの高温クーラントの噴射量を制御する高温用制御
装置と、作業ロールの軸方向に多数配設され上記高温ク
ーラントの供給用主配管から分岐された低温用配管の途
中に挿入の冷却器により上記高温クーラントを所定温度
にまで冷却してなる低温クーラントを作業ロールの表面
に噴射する低温用ノズルと、各低温用ノズルから噴射さ
れる低温クーラントの噴射量を調整する多数の低温用制
御弁と、上記圧延板材の幅方向に多数設けられ圧延板材
の幅方向における各部の形状を検出し形状信号を出力す
る形状検出器と、上記形状信号を入力し、その形状信号
に基づいて上記各低温用制御弁に弁開度指令もしくは弁
開閉指令を与えて上記各低温用ノズルからの低温クーラ
ントの噴射量を制御する低温用制御装置とを備えてなる
圧延板材の形状制御装置。