JP2001269703A - 厚板圧延の厚み出しパススケジュール決定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パス回数と品質指標双方の最適化を達成す
る。 【解決手段】 パス回数を固定して、平坦度・板クラウ
ン等の品質指標を最適化する処理と、パス回数を変更し
てパス回数を最小化する処理を組み合わせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、厚板圧延の厚み出
しパススケジュール決定方法に係り、特に、可逆式圧延
機による厚板圧延での厚み出しドラフトスケジュール、
及び、クラウン・平坦度制御用アクチュエータの設定に
用いるのに好適な、パス回数と品質指標双方の最適化を
達成することが可能な、厚板圧延の厚み出しパススケジ
ュール決定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、厚板圧延では、腹伸びや耳伸び
のない良好な平坦度を有する製品を、能率良く圧延する
ことが望ましい。そのために、板厚がまだ厚い初期パス
では、圧延機の能力限界（圧延荷重限界、圧延トルク限
界、噛み込み限界等）までの大きな圧下量をとってパス
回数をできるだけ少なくし（全負荷パスと称する）、板
厚が薄くなってくる仕上パスに近くなるに従って、圧下
量を少なくして、板の平坦度を良くするように圧延して
いる（形状制御パスと称する）のが普通である。

【０００３】例えば、特公平５−４１３３２には、各パ
スにおける圧延荷重を許容最高圧延荷重とした場合の出
側板厚を１パス目から順次計算し、仕上板厚以下となる
条件でパス数を決定した上で、更に上記決定パス数での
出側板厚が仕上板厚に一致するように各パスの圧下率を
補正することにより、形状制御開始板厚から最終パスま
での圧下率を大きくとり、パス数を削減することが記載
されいる。

【０００４】又、特公昭６１−３２０８６には、限界急
峻度範囲内での各パスの目標急峻度を設定し、その目標
急峻度となるように、各パスのクラウン比率を決め、パ
ス数を削減することが記載されている。

【０００５】又、特公昭５５−４４８７には、形状制御
開始板厚での圧延板材のクラウン比率を、製品板材のク
ラウン比率に一致させ、且つ、この形状制御パスの前後
にわたる各パスにつき、圧延機の最大荷重又はそれによ
り近い圧下スケジュールを与えて、パス回数を減じるこ
とが記載され、更に、これを改良した特公昭５７−３０
５６６には、クラウン比率一定パススケジュールを、セ
ンサ等の圧延実績に基づき修正することが記載されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
５−４１３３２に記載された方法では、形状制御開始板
厚の決定方法が明確でないだけでなく、形状制御開始板
厚から最終パスまでの、仕上板厚に補正する際の圧下率
の膨らませ方が、経験的に決められたものであり、経験
に頼らずに機械的に決めることはできない。

【０００７】又、特公昭６１−３２０８６では、限界急
峻度範囲内で目標急峻度を設定しているが、目標急峻度
の与え方により、パス数が最適化にならなかったり、逆
に、決められたパス数の中で、最も平坦度が良くなるよ
うに決められたドラフトスケジュールとはならない。
又、全負荷パスと形状制御パスをつなぐつなぎパスで板
厚、クラウンを一致させるため、全負荷パスと形状制御
パスでの圧下パターンを修正しているが、どのようにし
て圧下パターンを修正するか不明である。修正方法によ
っては、途中パスの平坦度が悪くなったり、狙い製品板
クラウンを達成できない。

【０００８】又、特公昭５５−４４８７及び特公昭５７
−３０５６６は、理論的な根拠が全くない、等の問題点
を有していた。

【０００９】一方、特開平７−６０３２０には、予め適
正な板厚圧下パススケジュールを複数パターン計算機に
記憶しておき、実際の圧延時における実績条件に合致す
るスケジュールを取出し、実績値を考慮してパススケジ
ュールを決定すると共に、圧延パス途中では、各パス毎
の実績値を計測して、学習計算による適応制御を行い、
次パスの設定を最適にすることが記載されているが、デ
ータベース型であり、本発明とは、全く手法が異なって
いた。

【００１０】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたもので、与えられた制約条件を満足する最小
パス回数と、そのパス回数で板クラウンや平坦度等の品
質が最適になるようなドラフトスケジュール及びクラウ
ン・平坦度制御用アクチュエータの設定値を作成するこ
とを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、厚板圧延のパ
ススケジュールを決定するに際して、まず、各パスの出
側板厚を仮決定することにより、圧延荷重、圧延トル
ク、圧下量、圧下率等で表わされる圧延条件の初期値を
計算し、この圧延条件を、板クラウンや平坦度で表わさ
れる品質が要求される値となるよう、圧延機の制約条件
内で最適化し、圧延条件が既に制約条件を満たす場合に
は、パス回数を減じて、再度圧延機の制約条件内で要求
品質を満たす圧延条件を最適化することを繰り返すこと
によりパス回数を最小とし、一方、要求される品質を満
たす圧延条件が、圧延機の制約条件内において存在しな
い場合には、パス回数を増加させて、圧延機の制約条件
を満たす最小パス回数を与える圧延条件を求めるように
して、前記課題を解決したものである。

【００１２】又、前記圧延条件の初期値を、設備能力
上、減らすことが不可能な最小のパス回数を用いて計算
することにより、前記パス回数を減じる処理を不要とし
たものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施形態を詳細に説明する。

【００１４】本実施形態におけるパススケジュール決定
手順を図１に示す。本実施形態は、２つの部分に分けて
考えることができ、１つは、パス回数を固定して、板ク
ラウンと板平坦度を最適化するループＡであり、もう１
つは、パス回数を最適化するループＢである。

【００１５】以下、図１を参照して、具体的に説明す
る。

【００１６】まず、ステップ１００のドラフト仮決定処
理で、各パスの出側板厚を仮決定する。各パス出側板厚
を仮決定することで、圧延荷重、圧延トルク、板クラウ
ン、板平坦度等の各種圧延条件を計算することができ
る。この時に仮決定する出側板厚は、例えば、基準圧下
率と基準パス数等から求めたり、モデルを用いて求める
ことができる。

【００１７】次いでステップ１０２のドラフト／設定値
最適化処理で、与えられた制約条件の下で、評価関数を
最小とする各パスのドラフトスケジュール、クラウン・
平坦度制御用アクチュエータの設定値を決定する。数学
的には、制約付非線形最適化問題を解くことに相当す
る。この処理は、同一パス回数の中で最も品質が最適と
なるように、ドラフトスケジュール、クラウン・平坦度
制御用アクチュエータ設定値を求めることに相当する。

【００１８】ステップ１０２を繰り返し行って、ステッ
プ１０３でパススケジュールを最適化したと判断された
後、ステップ１０４のパス回数修正処理に進む。ステッ
プ１０２の最適化処理では、パス回数を固定しているた
め、各種制約条件を満たすようなドラフトスケジュール
及びクラウン・平坦度アクチュエータ設定値が存在しな
かったり、又、逆に制約条件を満足するものの、総パス
回数が最小であるとは限らない。そこで、パス回数を増
減させて、制約条件を満たす最小パス回数となるドラフ
トスケジュール及びクラウン・平坦度制御用アクチュエ
ータ設定値を求める。

【００１９】次いでステップ１０６に進み、最適化が終
了しているか否かを判定して、最適化が終了していなけ
ればステップ１０２に戻り、終了していれば処理を終了
する。

【００２０】このようにして、最適化処理１０２では、
解が存在すれば、同一パス回数の中で、最適なドラフト
スケジュールとクラウン・平坦度制御用アクチュエータ
の設定値を得ることができる。

【００２１】又、パス回数修正処理１０４により、総パ
ス回数を最小とすることができる。

【００２２】このようにして、両方の処理を組み合わせ
ることで、制約条件を満足する最小パス回数、最適なド
ラフトスケジュールとクラウン・平坦度制御用アクチュ
エータ設定値等を得ることができる。

【００２３】

【実施例】本発明の実施例として、可逆式圧延機による
厚板圧延について計算機シミュレーションを行った結果
を以下に示す。シミュレーション条件は、次のとおりで
ある。

【００２４】 厚み出し開始圧 ６２．０ｍｍ 板幅 ４０００ｍｍ 厚み出し終了厚 ６．３ｍｍ 厚み出し開始温度 １０７２℃ 厚み出し開始時の板長さ ３２１２ｍｍ

【００２５】なお、このシミュレーションでは、ドラフ
トスケジュールのみの最適化とした。

【００２６】まず、前出ステップ１００のドラフト仮決
定処理に際しては、パス回数の初期値を、設備能力上、
これ以上減らすことが不可能な最小のパス回数とし、圧
延荷重、圧延トルク、圧下量制約だけで、厚み出し開始
から順次板厚を決定した。これにより、パス回数修正処
理は、パス回数の増加だけを考えればよい。

【００２７】又、前出ステップ１０２のドラフト／設定
値最適化処理では、次式で示される評価関数Ｊ及び制約
条件を用いて、制約条件付最適化手法として、凸２次計
画法を用いた。

【００２８】

【数１】

【００２９】ここで、

【外１】 は、ｉ番目のパスでの平坦度及び板クラウンの重みを表
わす係数、

【外２】 は、ｉ番目のパスでの平坦度目標、

【外３】 は板クラウン目標を表わすものである。

【００３０】途中パスでの平坦度の乱れは、きず発生の
原因になり、最終パスの平坦度の乱れは、製品の歪みに
影響を与えるので、各パスの平坦度の乱れをどのくらい
評価関数に寄与させるかを与えるとともに、パス間で重
みを変更することで、所定のパス以降において優先的に
最適化を行うこともできる。

【００３１】更に、前出ステップ１０４のパス回数修正
処理では、ドラフト仮決定処理でも述べたように、本実
施例では、パス回数増加だけを考えればよい。パス回数
を増加させる場合には、例えば最終パス圧下量を等分割
し、ドラフト／設定値最適化処理の初期値とすることが
できる。

【００３２】圧延荷重制約を７０００トン以下、平坦度
制約を各パス急峻度の絶対値が２．５％以下としてシミ
ュレーションを行った結果を図２に、平坦度制約条件の
みを各パス急峻度の絶対値が１．０％以下に変更してシ
ミュレーションを行った結果を図３に示す。

【００３３】図２に示した、各パス急峻度の絶対値が
２．５％以下という平坦度制約条件の場合には、圧延荷
重及び急峻度が初期値、計算１回目、計算５回目のよう
に変化していき、圧延荷重は７０００トン以下という制
約範囲内に入っているが、急峻度が範囲を外れていたも
のが、５回目の計算で全て２．５％以下にすることがで
きた。この各パス急峻度の絶対値が２．５％以下という
条件では、８パスのままで制約を満足することができ、
パス回数を増やす必要がなかった。

【００３４】一方、同じ条件で平坦度制約条件のみ各パ
ス急峻度の絶対値が１．０％以下に変更した場合には、
図２の下の図から明らかなように、途中の３〜６パスで
平坦度制約を満足することができない。そこで、８パス
から２パス増やして１０パスにした結果が図３である。
ここで、１パス増やさず２パス増やしているのは、可逆
式圧延機であるため、同じ方向に製品を搬出したいから
である。

【００３５】図３から明らかなように、圧延荷重は最初
から７０００トン以下という制約を満足しており、平坦
度に関しても、計算５回目で各パス急峻度１％以下に収
めることができた。

【００３６】なお、本実施例では、最終パス圧下量を等
分割すると、圧下量を増加したときの圧延荷重、圧延ト
ルクの変化係数等の影響係数算出時に、圧下量が負にな
ってしまう場合があったため、９、１０パス分は８パス
圧下量を等分割して求め、８パス分の初期スケジュール
から、７パス出側を８パス出側とし、７パス以前のパス
は、７パス出側を８パスにするために、ずれた分を圧下
量に等配分して減らしていくようにしている。なお、こ
のような問題が生じない場合には、単純に最終パス圧下
量を等分割してもよい。

【００３７】なお、前記説明においては、本発明が、可
逆式圧延機に適用されていたが、本発明の適用対象はこ
れに限定されない。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、与えられた制約条件を
満足しつつ、パス回数を最小とし、且つ、同一パス回数
の中で最も品質を最適とするようなドラフトスケジュー
ルやクラウン・平坦度制御用アクチュエータ設定値等を
求めることができる。従って、パス数の削減による作業
能率の向上と、品質最適化による製品歩留りを向上する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における処理手順を示す流れ
図

【図２】各パス急峻度の絶対値を２．５％以下としたシ
ミュレーション結果を示す線図

【図３】各パス急峻度の絶対値を１．０％以下としたシ
ミュレーション結果を示す線図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】厚板圧延のパススケジュールを決定するに
   際して、 まず、各パスの出側板厚を仮決定することにより、圧延
   荷重、圧延トルク、圧下量、圧下率等で表わされる圧延
   条件の初期値を計算し、 この圧延条件を、板クラウンや平坦度で表わされる品質
   が要求される値となるよう、圧延機の制約条件内で最適
   化し、 圧延条件が既に制約条件を満たす場合には、パス回数を
   減じて、再度圧延機の制約条件内で要求品質を満たす圧
   延条件を最適化することを繰り返すことによりパス回数
   を最小とし、 一方、要求される品質を満たす圧延条件が、圧延機の制
   約条件内において存在しない場合には、パス回数を増加
   させて、圧延機の制約条件を満たす最小パス回数を与え
   る圧延条件を求めることを特徴とする厚板圧延のパスス
   ケジュール決定方法。
2. 【請求項２】前記圧延条件の初期値を、設備能力上、減
   らすことが不可能な最小のパス回数を用いて計算するこ
   とにより、前記パス回数を減じる処理を不要としたこと
   を特徴とする請求項１に記載の厚板圧延のパススケジュ
   ール決定方法。