JP2000051915A - 圧延機の走間設定変更方法 - Google Patents
圧延機の走間設定変更方法Info
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Abstract
る負荷を軽減すると共に、後行材圧延荷重予測精度を向
上する。 【解決手段】 走間変更点をトラッキングし、該走間変
更点が当該スタンドに到達する直前に、当該スタンドの
圧延荷重実績値を採取し、該圧延荷重実績値、走間変更
後の圧延荷重予測値及び走間変更前後の各板厚設定値を
用いて走間変更時の圧下位置変更量を演算すると共に、
走間変更開始点が当該スタンドに到達したタイミングか
ら、前記圧下位置変更量分の圧下位置を所定の変更パタ
ーンに従って変更する。
Description
圧延機において、同一母材から異なる板厚や板幅の製品
を製造したり、異なる母材を接合して連続的に圧延する
等の走間変更を行う場合の圧延機の走間設定変更方法に
関する。
として走間変更技術の開発が各方面で進められ、冷間圧
延機では、既に多くのプラントで実施されている。又、
近年、熱間圧延機においても走間変更が適用されつつあ
る。
する。 (4)異なる母材を接合し、連続的に圧延する。これに
は、接合される母材の寸法及び材種が同一の場合、異な
る場合があり、接合点の前後で製品寸法が同一の場合、
異なる場合がある。
行うためには、圧延機の圧下位置の設定値とロール速度
の設定値の変更を、適切に行うことが重要となる。走間
変更における圧下位置の設定値とロール速度の設定値の
変更方法に関する従来技術として、例えば特公昭48−
17145に開示されたものがある。これは、複数のス
タンドで構成された圧延機における制御方法であり、走
間変更点が各スタンドに到達する毎に、そのスタンドの
圧下位置を後行材の設定値に変更すると共に、そのスタ
ンドを含んで上流スタンド又は下流スタンドの全スタン
ドのロール速度を、マスフローバランスを保つように変
更するものである。
従来方法による圧下位置の設定値とロール速度の設定値
の変更の状況を示す。図5において、hは出側板厚、S
は圧下位置、Pは圧延荷重、VRはロール速度、iはス
タンド番号、添字A は、走間変更前の先行材、添字B
は、走間変更後の後行材を示す。複数のスタンドで構成
された圧延機において、先行材の目標板厚から後行材の
目標板厚に変更する場合、図5に示すように、全スタン
ドの出側板厚を、順次先行材から後行材の出側板厚に変
更する。
たタイミングで、第iスタンドの圧下位置Siは、先行
材の設定値SAiから後行材の設定値SBiに変更され、こ
れにより、出側板厚は、先行材の板厚hAiから後行材の
板厚hBiに変更される。又、この時点で発生している圧
延荷重は、PAiからPBiに変化する。同様に、走間変更
点が第i+1スタンドに到達したタイミングで、第i+
1スタンドの圧下位置Si+1 は、先行材の設定値SAi+1
から後行材の設定値SBi+1に変更され、これにより、出
側板厚は先行材の板厚hAi+1から後行材の板厚hBi+1に
変更される。又、この時点で発生している圧延荷重は、
PAi+1からPBi+1に変化する。更に、ロール速度VR
i、VRi+1 は、走間変更中においてもマスフローバラ
ンスを保つように変更される。ここで、板厚精度を精度
良く後行材の板厚に変更できるか否かは、圧下位置の設
定値の変更精度に依存している。
性曲線の関係を示す。図6において、Aは走間変更開始
前の先行材の塑性曲線、Bは走間変更後の後行材の塑性
曲線、Cは先行材のミル剛性曲線、Dは走間変更後の後
行材のミル剛性曲線である。又、図6の横軸は、板厚又
は圧下位置、縦軸は圧延荷重である。塑性曲線と横軸と
の交点は入側板厚であり、HA は先行材の入側板厚、H
B は後行材の入側板厚である。又、ミル剛性曲線と横軸
との交点は圧下位置、ミル剛性曲線と塑性曲線との交点
の横軸の値は出側板厚、同じく縦軸の値は、その圧延状
態における圧延荷重となる。
値SA 、SB は、次式で得られる。
行材の圧延におけるミルの弾性変形量、即ち、ミルの伸
びで、圧延荷重や板幅等の関数として表わされる。この
ため、従来は、走間変更開始前に、圧延荷重PA 及びP
B を予測し、ミルの伸びSmA 、SmB を求め、(1)
(2)式から、走間変更前後の圧下位置の設定値SA、
SB を計算する方法が用いられていた。
重の変動分に比例した圧下位置操作量を求め、この圧下
位置操作量によって、圧延ロールの圧下位置基準を補正
するミル定数可変制御装置を備えた場合の圧下位置変更
量の算出方法が開示されている。
示す。図において、10は圧延材で、一対のワークロー
ル12とバックアップロール14とで構成された圧延機
で圧延される。16は圧下シリンダであり、油圧により
ピストンを上下させ、上下ワークロール12間の間隙を
操作する。18は圧下位置検出器で、上下ワークロール
12間の間隙を連続的に検出する。20は荷重検出器
で、圧延材10に発生する圧延荷重を連続的に検出す
る。22は圧下位置制御装置で、圧下位置基準SREF か
らミル定数可変制御装置24の出力である圧下位置基準
操作量ΔSMMC を減算して得られた値と、圧下位置検出
器18で検出した圧下位置の現在値との差に応じて圧下
シリンダ16の操作量を演算し、圧下シリンダ圧力を操
作することにより、上下ワークロールの間隙を(SREF
−ΔSMMC )に制御する。ミル定数可変制御装置24
は、荷重ロックオン部26とゲイン設定部28とで構成
される。荷重ロックオン部26は、荷重検出器20で検
出された圧延荷重Pを、あるタイミングで記憶するもの
で、圧延荷重Pと荷重ロックオン部26に記憶された荷
重値PL との差が、ゲイン設定部28に送られる。ゲイ
ン設定部28には、ミル定数Mとチューニング率αとの
比が設定され、圧延荷重差ΔPとの積を演算して圧下位
置操作量ΔSMMC として出力する。
クオン荷重PL より大きくなった場合、ΔSMMC は、圧
延機の上下ワークロールの間隙を小さくする方向の出力
となり、圧延材10の出側板厚を薄くする。
明するための図である。即ち、入側板厚H1、圧延荷重
P1、出側板厚h1の状態で圧延している時、入側板厚
H2に厚くなる方向に変動したとすると、圧下位置が変
化しなければ、圧延荷重はP2に変化し、出側板厚はh
2へと厚い方向に変動してしまう。即ち、ミル定数可変
制御が「切」の場合は、ミル剛性曲線上に動作点が移動
する。図中Mはミル定数であり、圧延動作近辺のミル剛
性曲線の傾斜である。
合は、圧延荷重P1が図7のロックオン荷重PL に等し
いと仮定すると、P2とP1の荷重差に比例した圧下位
置操作量ΔSMMC だけ、圧下位置がロール間隙の閉方向
に操作される。これにより圧延荷重はP3となり、出側
板厚はh3に変化する。図8から明らかなように、h3
はミル定数可変制御が行われない場合の出側板厚h2よ
り薄く、入側板厚が変化する前の出側板厚h1との差は
小さい。これがミル定数可変制御による板厚制御効果で
ある。又、ミル定数可変制御を「入」にしている場合
は、圧延動作点が(h1、P1)から(h3、P3)に
移動したことになり、この2点を結んだ傾斜を等価ミル
定数Meqと称している。
あり、次式で表される。
値が望ましく、現状では「0.95」程度のものが実用
になっている。
間変更中にミル定数可変制御が「入」にされた場合を考
える。ミル定数可変制御は、前述のように圧延荷重の変
化によって圧下位置を操作するから、走間変更によって
圧延荷重が変化した場合も圧下位置を操作してしまう。
例えば、図6ではPA からPB に圧延荷重が増加してい
るから、ミル定数可変制御は、圧下位置を更にロール間
隙が閉する方向に制御する。ミル定数可変制御が「切」
の場合は、図7の圧下位置基準SREF をSA からSB に
変更することで問題ないが、ミル定数可変制御が「入」
の場合には、圧下位置基準SREF をSA からSB に変更
したのでは、ミル定数可変制御による圧下位置操作量だ
け圧下位置に誤差を生じることになり、出側板厚は目標
値に変更されない。このため従来は、走間変更中はミル
定数可変制御を「切」にしていた。
変更中においてもミル定数可変制御の板厚制御効果を有
効に利用するため、ミル定数可変制御を「入」にした状
態でも出側板厚を高精度に変更することができるよう、
圧延荷重の変動分に比例した圧下位置操作量を求め、こ
の圧下位置操作量によって圧延ロールの圧下位置基準を
補正するミル定数可変制御装置を備え、走間変更を行う
に当り、ミル定数可変制御装置による圧下位置操作量を
考慮して走間変更前後の圧下位置の設定値を求め、求め
られた圧下位置の設定値から圧下位置基準変更量を求
め、走間変更点を追跡し、当該スタンドに走間変更点が
到達したタイミングで圧延機の圧下位置を変更するよう
にしている。
はスタンド間張力制御を目的として、圧延材内で圧下位
置を変更している場合は、図7に示した特開平8−33
2508の例のように、後行材の圧下位置設定値SB へ
圧下位置を設定するのではなく、次式に示す如く、先行
材の圧下位置実績最終値SAactに対して、先行材と後行
材の圧下位置変更量ΔS分のみ上乗せして、後行材圧下
位置設定値SBcmpとする方法が用いられている。
タンドの板厚目標値(ドラフトスケジュール)計算結果
を用いて、板厚変更中及び変更前後の圧下制御動作を最
適化するべく、自動板厚制御を行ってミルの圧下位置を
制御する際に、一定目標値で板厚制御をする場合と、先
行部分と後行部分との目標板厚を走間中に変更する板厚
変更制御をする場合とで、相異なる圧下制御パラメータ
を使用し、例えば、板厚変更制御時に、自動板厚制御の
チューニング率を補償し、且つ、材料の塑性定数を入側
板厚が一定であると仮定して換算した見掛け塑性係数を
用いて圧下設定変更量を与えることが記載されている。
ジ変更後のオフゲージ長を短縮するべく、冷間圧延機の
走間ゲージ変更セットアップ学習計算において、実測値
のデータトラッキングを行うと共に、学習項目別に最適
なデータ採取タイミングを選定して学習計算を行うこと
が記載されている。
制御方法における走間変更時の厚み精度は、ミル定数可
変制御装置を備えた特開平8−332508において、
ミル定数を等価的に無限大とした場合を除き、走間変更
前後の圧延荷重PA 、PB の予測精度に大きく依存す
る。
における圧延荷重予測値と圧延荷重実績値の差ΔPA1、
ΔPB1が小さい場合、あるいは、図10に示す如く、圧
延荷重予測値と圧延荷重実績値との差ΔPA2、差ΔPB2
が同等である場合は、従来の制御方法により、精度の高
い板厚精度を実現できるが、図11に示すように、先行
材における圧延荷重予測誤差ΔPA3は大きいが、後行材
の圧延荷重予測誤差ΔPB3が小さい場合には、精度の高
い板厚精度を実現できない。
が同等である場合は、同一の圧延荷重モデル(後述
(8)式)及びパラメータを適用する圧延材を先行材及
び後行材とする、走間変更量が小さい場合に該当し、図
11のように、圧延荷重予測誤差のパターンが異なる場
合は、異なる圧延荷重モデルあるいはパラメータを適用
する圧延材を、先行材及び後行材として組合わせた場合
に該当する。
合する場合や、大きな寸法変更を実施する場合、先行材
及び後行材の圧延荷重予測精度を高めるだけでなく、各
々の誤差の発生パターンにも注目しておく必要があり、
先行材と後行材の組合わせを決定する上で、大きな制約
条件となっていた。更に、ミル定数可変制御を行いなが
ら走間変更を行う場合には、前記圧延荷重予測誤差に応
じて圧下位置が積極的に変更され、圧延荷重予測誤差が
拡大してしまうため、通板性に支障を来す板形状を誘発
する等、圧延荷重予測精度を高める必要は大きかった。
くなされたもので、走間変更直前の圧延荷重予測精度を
向上させる負荷を軽減すると共に、後行材の圧延荷重予
測精度を向上することを課題とする。
置を変更することにより、目標とする製品板厚、板幅、
鋼種等の異なる被圧延材を、圧延機を停止させることな
く連続的に製造する圧延機の走間設定変更方法におい
て、走間変更点をトラッキングし、該走間変更点が当該
スタンドに到達する直前に、当該スタンドの圧延荷重実
績値を採取し、該圧延荷重実績値、走間変更後の圧延荷
重予測値及び走間変更前後の各板厚設定値を用いて、走
間変更時の圧下位置変更量を演算すると共に、走間変更
開始点が当該スタンドに到達したタイミングから、前記
圧下位置変更量分の圧下位置を、所定の変更パターンに
従って変更することにより、前記課題を解決したもので
ある。
た圧下位置操作量を求め、この圧下位置操作量によって
圧延ロールの圧下位置基準を補正するミル定数可変制御
装置を備え、走間で圧下位置を変更することにより、目
標とする製品板厚、板幅、鋼種等の異なる被圧延材を、
圧延機を停止させることなく連続的に製造する圧延機の
走間設定変更方法において、走間変更点をトラッキング
し、該走間変更点が当該スタンドに到達する直前に、当
該スタンドの圧延荷重実績値を採取し、該圧延荷重実績
値、走間変更後の圧延荷重予測値及び走間変更前後の各
板厚設定値を用いて、走間変更時の圧下位置変更量を演
算すると共に、走間変更開始点が当該スタンドに到達し
たタイミングから、前記圧下位置変更量分の圧下位置
を、所定の変更パターンに従って変更するようにして、
前記課題を解決したものである。
達する直前に、当該スタンドの入側板厚、出側板厚、出
側温度等の実績値も採取し、該実績値を用いて、前記走
間変更後の圧延荷重予測値を補正するようにして、予測
精度を更に高めたものである。
いることにより、走間変更直前の圧延荷重予測精度を向
上させる負荷を軽減すると共に、後行材の圧延荷重予測
精度を向上している。
明する。図1において、破線A′、B′、C′、D′
は、それぞれ、図6の塑性曲線A、B、ミル鋼性曲線
C、Dの実測値である。
下位置変更量ΔSnew の決定にあたり、先行材の圧下位
置SAactを、次式により演算する。
厚実績値、SmAactは、実績圧延荷重から求めたミル伸
びである。
を、前出(2)式、あるいは次の(7)式から演算す
る。
測値を用いて求めたミル伸び予測値(=SmB )あるい
は、次に示す補正を行った圧延荷重予測値を用いて求め
たミル伸び予測値である。
う後行材の圧延荷重予測は、例えば次の手順により行
う。なお、本補正は、同一圧延荷重モデル及びパラメー
タを用いて荷重予測を行う先行材と後行材の組合せにお
いて有効な方法である。
れる。
板厚、温度、成分等の関数)、Wは板幅、Ldは接触弧
長(ロール径、入側板厚、出側板厚の関数)、Qpは圧
下力関数(ロール径、入側板厚、出側板厚、摩擦係数等
の関数)である。
ct、入側板厚実績値(あるいは設定値)、出側板厚実績
値(あるいは設定値)等、変形抵抗以外の値を入力し、
変形抵抗実績値kmAactを次式により逆算する。
抗モデルへ各実績値を入力して演算し直した変形抵抗予
測値kmAmdfの比を(10)式により演算し、(11)
式により後行材の変形抵抗を補正する。
抵抗モデルから演算した後行材の変形抵抗である。
Bcmpを用いて、後行材の圧延荷重予測値を、(8)式に
より演算し、ミル伸びSmBcmpを求める。
下位置実績値SAact及び後行材圧下位置設定値SBcmpを
用いて、次式により決定する。
前記ミル伸びSmAact及びSmBcmpを算出する際に、前
出(3)式で計算される等価ミル定数Meqを用いる。
る、次式で計算される等価塑性定数Qeq(図6の直線E
の傾斜に対応)を用いる場合には、該等価塑性定数の算
出に用いられる先行材圧延荷重PA を、本発明による先
行材圧延荷重実績値を用いて演算する。
変更量ΔSと本発明による圧下位置変更量ΔSnew を比
較し、例えば両者の中間値を圧下位置変更量として選択
したり、あるいは、両者の絶対値の小さい方を圧下位置
変更量として選択することも可能であり、いずれも本発
明の範囲に含まれる。
実施形態を詳細に説明する。
クロール12及びバックアップロール14を備えた圧延
機に本発明を適用したもので、図2に示す如く、前記ワ
ークロール12に加わる圧延荷重を検出する荷重検出器
20と、圧下位置制御装置22と、ミル定数可変制御装
置24と、本発明に係る圧下位置変更量計算部30とを
備えている。
走間変更前の先行材における圧延荷重実績値PAact、入
側板厚実績値HAact、出側板厚実績値hAact、出側温度
実績値TAact、圧延荷重予測値PA 、板厚設定値hA 、
及び、後行材の圧延荷重予測値PB 、板厚設定値hB
を、圧下位置変更量計算部30へ入力する。
可変制御装置24において設定しているチューニング率
αを取り込み、(3)式によるミル定数の補正を行った
後、(6)、(7)式を用いて、先行材及び後行材の圧
下位置及び圧下位置設定値を演算し、(12)式により
圧下位置変更量を決定する。
イミングから、前記圧下位置変更量を所定の変更パター
ン(例えば直線状)に従って、圧下位置制御装置22へ
出力し、圧下位置を変更する。
に変化させているので、制御が簡略である。なお、圧下
位置を変化させるパターンは、これに限定されない。
ら1.2mmへ変更する場合において、ミル定数可変制
御のチューニング率αを0.8に設定し、図11に示し
たような、先行材における圧延荷重予測誤差ΔPA3=2
000kN、後行材における圧延荷重予測誤差ΔPB3=
0kNの場合の板厚及び圧延荷重変化を、図3(従来
例)及び図4(本発明法)に比較して示す。図3に示す
従来技術では、先行材における圧延荷重誤差2000k
Nの影響により、後行材板厚設定値を実現する圧下位置
よりも、閉方向に大きな設定となり、−80μmの板厚
偏差が発生するが、図4に示した本発明では、先行材に
おける圧延荷重誤差の影響を受けないため、目標通りの
板厚精度を実現している。
実現する圧下位置変更量を精度良く設定できるため、安
定且つ高精度な走間変更が行える。これにより、生産性
及び歩留りの向上が達成できる。
と塑性曲線の関係を示す線図
例を示すブロック線図
示す線図
の全体構成を示すブロック線図
時の、ミル剛性曲線と塑性曲線の関係を示す線図
線図
Claims (3)
- 【請求項1】走間で圧下位置を変更することにより、目
標とする製品板厚、板幅、鋼種等の異なる被圧延材を、
圧延機を停止させることなく連続的に製造する圧延機の
走間設定変更方法において、 走間変更点をトラッキングし、該走間変更点が当該スタ
ンドに到達する直前に、当該スタンドの圧延荷重実績値
を採取し、 該圧延荷重実績値、走間変更後の圧延荷重予測値及び走
間変更前後の各板厚設定値を用いて、走間変更時の圧下
位置変更量を演算すると共に、 走間変更開始点が当該スタンドに到達したタイミングか
ら、前記圧下位置変更量分の圧下位置を、所定の変更パ
ターンに従って変更することを特徴とする圧延機の走間
設定変更方法。 - 【請求項2】圧延荷重の変動分に比例した圧下位置操作
量を求め、この圧下位置操作量によって圧延ロールの圧
下位置基準を補正するミル定数可変制御装置を備え、走
間で圧下位置を変更することにより、目標とする製品板
厚、板幅、鋼種等の異なる被圧延材を、圧延機を停止さ
せることなく連続的に製造する圧延機の走間設定変更方
法において、 走間変更点をトラッキングし、該走間変更点が当該スタ
ンドに到達する直前に、当該スタンドの圧延荷重実績値
を採取し、 該圧延荷重実績値、走間変更後の圧延荷重予測値及び走
間変更前後の各板厚設定値を用いて、走間変更時の圧下
位置変更量を演算すると共に、 走間変更開始点が当該スタンドに到達したタイミングか
ら、前記圧下位置変更量分の圧下位置を、所定の変更パ
ターンに従って変更することを特徴とする圧延機の走間
設定変更方法。 - 【請求項3】前記走間変更点が当該スタンドに到達する
直前に、当該スタンドの入側板厚、出側板厚、出側温度
等の実績値も採取し、該実績値を用いて、前記走間変更
後の圧延荷重予測値を補正することを特徴とする請求項
1又は2に記載の圧延機の走間設定変更方法。
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---|---|---|---|
JP23074498A JP3302930B2 (ja) | 1998-08-17 | 1998-08-17 | 圧延機の走間設定変更方法 |
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JP23074498A Expired - Fee Related JP3302930B2 (ja) | 1998-08-17 | 1998-08-17 | 圧延機の走間設定変更方法 |
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- 1998-08-17 JP JP23074498A patent/JP3302930B2/ja not_active Expired - Fee Related
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