JP2001321813A - タンデム圧延機の負荷配分変更方法 - Google Patents
タンデム圧延機の負荷配分変更方法Info
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Abstract
も、圧延材料の形状を悪化させたり、先端部の曲がりを
誘発することなく、圧延機の状態を適正なものとするこ
とができるタンデム圧延機の負荷配分変更方法を提供す
る 【解決手段】 ステップS1で各スタンドの圧延荷重配
分比を決定する。この圧延荷重配分比は、通常の場合、
セットアップ計算における荷重配分比にと同じとされ
る。次に、圧延材料が最終スタンドを通過し、最終スタ
ンド出側X線板厚計からの出力が得られた時点で、ステ
ップS2において、各スタンドの実績圧延荷重を取り込
み、計算により各スタンドの出側板厚を求める。そし
て、その結果に基づき、ステップS3で設定された圧延
荷重配分比が実現されるような各スタンドの板厚変更量
を求める。そして、ステップS4で、走間板厚変更の手
法に基づき、圧下位置(ロールギャップ)と主機速度を
順次変更する。
Description
続して配置したタンデム圧延機の板厚制御における負荷
配分変更方法に関するものである。
圧延機においては、自動板厚制御装置(AGC)とし
て、ロックオンAGCとX線モニタAGCを組み合わせ
たものが一般的に使用されている。このうち、ロックオ
ンAGCは、圧延機に圧延材料が噛み込んだときの板厚
を保持する機能を有するものであり、実績板厚はロール
ギャップ(圧下位置)と圧延荷重を用いて計算により算
出されている。
設けられたX線板厚計により製品となる圧延材料の板厚
を実測し、それを一定に保つように最終スタンドのロー
ルギャップを操作することを基本としているが、この操
作の結果、最終スタンドに負荷が集中したり最終スタン
ドの負荷が軽くなりすぎることの無いように、最終スタ
ンドの前のスタンドのロールギャップを併せて変更する
ことも行われている。
厚の絶対値を目標値に保つ機能は有していなかったが、
計算機により各スタンドでの板厚を計算し、その値を目
標値に保つようにロールギャップを操作する、いわゆる
絶対値AGCも広く使用されるようになってきている。
御しているのはX線モニタAGCである。したがって、
圧延開始前に行われる各圧延機、主機(圧延機のロール
を駆動するモータ)速度のセットアップが不適当で、そ
の結果、先頭部の板厚が目標値を大きく外れた場合に
は、板厚を正しく目標値に入れるため、X線モニタAG
Cが最終スタンドのロールギャップを大きく操作するこ
とになる。その結果、最終スタンドの負荷が増大したり
過少になったりして、板形状が乱れ、通板安定性が阻害
されるなどの問題が発生する。
7223号公報には、出側板厚を一定にするという条件
のもとで、各スタンドの板厚、速度比、圧下位置、張力
の全てまたは一部を調整する走間スケジュール変更を行
い、各スタンドの圧下バランスを変更する技術が開示さ
れており、これにより通常オペレータの手動介入で行わ
れる操作を自動化して板形状乱れや通板安定性の低下を
防ぐことが可能とされている。
線板厚計で測定した板厚を目標値に維持するように、各
スタンドの主機速度比を変えるマスフローAGCが使用
されており、熱間連続圧延機においても、厚さの厚い圧
延材料を圧延する場合に、一部でマスフローAGCが使
用されている。
開平5−177223号公報に記載される技術において
は、上記方法では走間板厚変更過程で圧延荷重変動を調
整しないため、特に後段のスタンドにおいて、圧延材料
の形状に悪影響がでたり、先端部の曲がりを誘発するな
どの問題を防ぐことができない。同様な問題は、マスフ
ローAGCを使用した場合にも発生する。
駆動するため、通常のロックオンAGCやモニタAGC
を一旦停止する必要が生じ、走間板厚変更中の板厚を保
証することが困難であると同時に、走間板厚変更開始時
のAGCの停止や走間板厚変更終了後のAGCの再開な
どの複雑なシーケンスが入り込みシーケンサーなどの制
御系の負荷や容量が高くなるという問題があった。
もので、圧延機の初期設定が不適正であった場合にも、
圧延材料の形状を悪化させたり、先端部の曲がりを誘発
することなく、圧延機の状態を適正なものとすることが
できるタンデム圧延機の負荷配分変更方法を提供するこ
とを課題とする。
の第1の手段は、複数スタンドからなるタンデム圧延機
において、各スタンドの圧延荷重を所定の比に保つよう
に各スタンドの速度比、各スタンドのロールギャップの
少なくとも一方を決定することを特徴とするタンデム圧
延機の負荷配分変更方法(請求項1)である。
不適当であった場合、目的とする板厚が得られなかった
り、各スタンドの負荷配分が乱れて圧延材料の形状が悪
化したりすることがある。本手段においては、このよう
な場合に、各スタンドの速度比、各スタンドのロールギ
ャップの少なくとも一方を変更して、板厚と各スタンド
の負荷配分を適正なものに変更するが、この際、各スタ
ンドの圧延荷重を所定の比に保つように操作量を決定す
る。よって、各スタンドの圧延荷重配分が適正なものに
修正されるので、圧延材料の形状の悪化が防止されると
共に、通板性が悪くなることが防止される。
前記第1の手段であって、圧延材料先端部が最終スタン
ドから出た時点で各スタンドの圧延荷重を検出すると共
に各スタンド出側の板厚を検出又は計算し、あらかじめ
定めた各スタンドの圧延荷重配分を実現する各スタンド
の板厚変更量を求め、各スタンドの自動板厚制御装置の
目標値又は各スタンドのロールギャップと、主機速度比
を変更することを特徴とするもの(請求項2)である。
スタンドから出た時点で各スタンドの圧延荷重を検出す
ると共に各スタンド出側の板厚を検出又は計算し、これ
らの実績に基づいて、あらかじめ定めた各スタンドの圧
延荷重配分を実現する各スタンドの板厚変更量を求めて
いるので、圧延荷重配分比を正確に決定することができ
る。また、各スタンドの自動板厚制御装置の目標値又は
各スタンドのロールギャップと、主機速度比を変更して
いるので、マスフローを乱すことなく負荷配分を変更す
ることができる。
前記第2の手段であって、最終スタンドを除く複数また
はすべてのスタンドの板厚目標値と速度比を、あらかじ
め定めた最終スタンドを除くスタンドから走間板厚変更
により変更することを特徴とするもの(請求項3)であ
る。
ラッキングしながら、その場所が圧延機の各スタンドに
噛み込んだ時点で、順次圧延機の状態(ロールギャッ
プ、主機速度等)を変更していく方法であり、1個のス
ラブから板厚の異なる複数の圧延材料を製造する方法等
として周知のものである。
法を用いて、負荷配分変更を行う圧延材料の場所をトラ
ッキングしながら、その場所が各スタンドに到達したと
きに順次負荷配分変更のための圧延機の状態変更を行っ
ている。よって、負荷配分変更の過渡状態で、圧延機の
状態が不安定になることが無い。
前記第3の手段であって、板厚目標値変更及び速度比変
更を実施するに際し、あらかじめ定めた走間板厚変更開
始スタンドからの走間板厚変更開始位置および走間板厚
変更終了位置のトラッキングを最終スタンド出側の板厚
・板速から算出される体積流量に基づいて行うことを特
徴とするもの(請求項4)である。
トラッキングを、最終スタンド出側の板厚・板速から算
出される体積流量に基づいて行っているので、正確なト
ラッキングを行うことができ、負荷配分変更の過渡状態
で、圧延機の状態が不安定になることが無い。
図を用いて説明する。図1は、本発明の実施の形態の1
例を実施している熱間連続圧延機の最終4スタンドの、
制御装置の概要を示すブロック図である。すなわち、図
1における熱間連続圧延機はF1〜F7の7スタンドか
らなるが、図にはF4〜F7スタンドのみが示されてい
る。図1において、1は圧延機、2は圧下制御装置、3
は主機制御装置、4はルーパ、5はF4スタンド出側X
線板厚計、6は最終スタンド出側X線板厚計、7はX線
モニタAGC、8は圧延状況検出手段、9は板厚・速度
変更量算出手段、10はトラッキング・目標値変更手
段、v4〜v6は夫々F4〜F6スタンド出側速度、h
x4、hx7は夫々、F4スタンド出側X線板厚計、最
終スタンド出側X線板厚計の測定値、vr(7)はF7スタ
ンド主機速度、fr(7)はF7スタンド先進率である。な
お、以下の説明においては、たとえばF4スタンドを単
にF4と称することがある。
例と同じようにロックオンAGC系(図示せず)とX線
モニタAGC7により制御されている。これらの制御系
は周知のものであるので、当業者は、図1のブロック図
を見れば、その機能をたちどころに理解できるであろ
う。
における主要部は、大きく3つの機能に分割される。第
1は圧延状況検出手段8であり、圧延材料先端部が最終
スタンドを出た時点での圧延状況を検出する機能を有す
る。第2は板厚・速度変更量算出手段9であり、目標と
する各スタンドの圧延荷重配分を実現する板厚変更量、
速度変更量を求める機能を有する。第3はトラッキング
・目標値変更手段であり、オンラインでのトラッキング
と目標値の変更を行う機能を有する。
説明する。圧延状況検出手段8は、各スタンドの圧延荷
重実績、出側板厚実績を把握する。圧延荷重実績は、圧
下制御装置2に組み込まれた圧延荷重計の出力値から把
握できる。各スタンドの出側板厚検出方法は各スタンド
間に板厚計を配置してもよいが、このようなことをせ
ず、例えば、先端部が最終スタンドを出た時点で、マス
フロー計算により求めてもよい。
出た時点で、F4スタンド出側X線板厚計5、最終スタ
ンド出側X線板厚計6においてそれぞれの板厚を計測す
ると共に、各ルーパ4に設けられた速度計で、各スタン
ド間の圧延材料の速度を計測し、各スタンド出側のマス
フロー板厚を算出する。そして、マスフロー一定の原理
に基づいて各スタンド(F5、F6)の出側板厚を計算
により求める。
うな速度計、スタンド間X線板厚計を使用せずに、最終
スタンド出側板厚と各主機速度、及び各スタンドの先進
率を用いて近似的に算出することも可能である。このよ
うな構成により、板先端部が最終スタンドを出た瞬間に
全スタンド出側の板厚と全スタンドの圧延荷重を知るこ
とができる。
ットアップが行われるが、この際のセットアップは、目
標板厚が得られ、各スタンドの負荷のバランスが適当に
なり、かつ、圧延材料の形状が悪化しないように計算機
によって求められる。これにより各スタンドの圧延荷重
配分も決定される。これらのセットアップ計算方法は周
知のものであり、種々の方法が提案されているので、こ
れらのうちどれかを適当に採用すればよい。
検出手段8が検出したスタンド出側板厚と圧延荷重か
ら、これらセットアップ計算のずれを把握し、目標とす
る各スタンドの圧延荷重配分比を実現する板厚変更量、
速度変更量を求める。以下、この機能について説明す
る。
圧延荷重配分を目標の圧延荷重比にする板厚変更量算出
法を述べる。X線モニタAGC7の操作量は各スタンド
のロックオンAGCの目標値変更に反映されるが、上流
スタンドにいくほど無駄時間が大きくなるため制御ゲイ
ンを小さくする必要があり、その結果、主として最終ス
タンドを主体に制御が行われる。このため、最終スタン
ドでの板厚外れはモニタAGCが修正すると考え、最終
スタンド以前の板厚分布を変更して圧延荷重配分を変更
するとする。
ド(最終スタンド)の圧延荷重配分のみを目標配分(圧
延荷重比)に変更する構成を示しており、以下にその具
体的実現法を記述する。まず圧延開始前のセットアップ
計算で得られたF5、F6、F7の圧延荷重をセットア
ップ圧延荷重
F6、F7の実績圧延荷重を実績圧延荷重
り修正される板厚外れ量をΔh7とし、F5、F6、F7
の圧延荷重がセットアップ圧延荷重比となるようなF
5、F6の板厚変更量Δh5、Δh6を求めればよい。今、
延荷重とすると近似的に下記の関係が成立する
出側板厚変化に対する影響係数、および、入り側板厚変
化に対する影響係数である。
は、
び
以下の一次方程式をとけばΔh5、Δh6が算出できる
配分(比率)が達成できることになる。なお、この関係
はスタンド数を最上流スタンド(F1)まで拡張しても
成立するのでどのスタンドを開始点にしても構わない。
伴うマスフロー変動を最小化するため、走間板厚変更を
用いることを前提にして計算を行う。図1の例ではF5
スタンドからの板厚変更なので、F5スタンドからの走
間板厚変更手法を述べる。まず、初期段階において、F
5スタンドの板厚のみが変更され、他スタンドの板厚は
変更されないものとして考察する。
了するまでの板厚スケジュールの変化は、上述のF5ス
タンド板厚変更量Δh5と各スタンド出側の実績板厚h(i)
(iはスタンド番号1〜7)を用いると、 [h(1),h(2),h(3),h(4),h(5),h(6),h(7)] から [h(1),h(2),h(3),h(4),h(5)+Δh5,h(6),h(7)] に変更することとなる。
各スタンドのマスフローを一定に保つために、F5以前
の主機速度を以下のように変更すれば、マスフロー変動
を最小にできる。ここにvr(i), vr'(i)はそれぞれ、F
5スタンド走間板厚変更前および変更後のiスタンド主
機の速度、 fr(i)はiスタンドの先進率を表す。
各スタンドの速度比を変更していく。
6に達した時点で、F6における板厚変更が行われる。
この場合においては、各スタンドの出側板厚を、 [h(1),h(2),h(3),h(4),h(5)+Δh5,h(6),h(7)] から [h(1),h(2),h(3),h(4),h(5)+Δh5,h(6)+Δh6,h(7)] に変更することになる。F5スタンドにおける走間板厚
変更時と同様な考えで、F7の速度を変更しなくてよい
ように、F6以前の主機速度変更を以下のように変更す
ればよい。ここにvr"(i)はF6スタンド走間板厚変更後
の、iスタンドの主機の速度を表す。
各スタンドの速度比を変更していく。なお、板厚変更と
同様にF5スタンドより上流のどのスタンドから開始し
ても同様の変更方法を求めることができる。
の機能について説明する。通常、走間板厚変更の場合に
は上流の走間板厚変更開始スタンドから体積流量を計測
していき順次下流に移送していく方法が取られるが、こ
の方法ではトラッキング機構が複雑になる。
先端部が最終スタンドを出た時点で最終スタンド出側の
板厚・圧延材料速度から算出される体積流量に基づいて
トラッキングを行っている。この第1の理由は、本発明
においては、全スタンド、または複数スタンドの圧延機
負荷配分を考慮するため、一旦全体の負荷配分実績を把
握する必要があることである。また、本発明では、走間
板厚変更の開始時には最終スタンドから板が出ているこ
とから、板厚・板速がほぼ正確に観測できること、及び
各スタンドの板厚変更があらかじめ分かっていることか
ら、最終スタンド出側の板長さ換算で走間板厚変更を実
施する。これにより、走間板厚変更のタイミングが正確
になる。
走間板厚変更を考え、以下にその手法を示す。F5スタ
ンドで走間板厚変更を開始して終了するまでは、最終ス
タンド出側長さで走間板厚変更長を管理することにすれ
ば、F7スタンド出側の板速度を積分することで目的を
達する。また走間板厚開始点がF6スタンドに到達する
かどうかの判定は、F6に到達時の板厚は走間板厚変更
前の板厚であることから、F5出側初期板厚h(5)とF7
出側初期板厚h(7)及びF5−F6スタンド間距離から体
積を等しいとしてF7出側換算スタンド間距離を算出
し、F7出側長をみることで判断ができる。F6の走間
板厚変更についても同様に実施できる。
たがる場合には、夫々のスタンドの走間板厚変更がF7
出側換算距離で定めた走間板厚変更長の何%が進行して
いるかを求め(進捗率と称する)、夫々の目標値変更量
(板厚、主機速度比)に各進捗率を掛けて加算したもの
を目標値とすればよい。
とめたフローチャートを図2に示す。図2において、ス
テップS1で各スタンドの圧延荷重配分比を決定する。
この圧延荷重配分比は、通常の場合、セットアップ計算
における荷重配分比にと同じとされる。次に、圧延材料
が最終スタンドを通過し、最終スタンド出側X線板厚計
からの出力が得られた時点で、ステップS2において、
各スタンドの実績圧延荷重を取り込み、計算により各ス
タンドの出側板厚を求める。
で設定された圧延荷重配分比が実現されるような各スタ
ンドの板厚変更量を求める。そして、ステップS4で、
走間板厚変更の手法に基づき、圧下位置(ロールギャッ
プ)と主機速度を順次変更する。
板厚と主機速度を同時に変更しているが、圧延機の制御
系においては、ロックオンAGC装置の中に、ロールギ
ャップが変化した場合にマスフローを一定に保つような
制御系(一般に圧下サクセシブ制御と呼ばれる)が含ま
れている場合がある。このような場合には、主機速度を
変更することなく、目標板厚のみを変更してやればよ
い。また、目標板厚を変更するのでなく、直接ロールギ
ャップを変更してもよいことはいうまでもない。さら
に、マスフローAGCを使用している場合には、ロール
ギャップを変更せず、主機速度比のみを変更するように
してもよい。
ップ計算上のF5、F6、F7の圧延荷重目標値、板厚
目標値が以下のように与えられていたとする。 F5:1706ton/1.96 mm F6:1864ton/1.53 mm F7:1666ton/1.31 mm
に、モニタAGCのみで板厚修正をした場合の、後段部
(F5,F6,F7)の板厚、圧延荷重変化を図3に示す。破線
はF5、一点鎖線はF6、実線はF7の板厚、圧延荷重
である。図3下図に示されるようにF7にのみ負荷が集
中して板厚補正がはたらき、最終的なF5、F6、F7
の圧延荷重配分は、F5:1022 ton、F6:1754 ton、F7:
2055 tonとなった。一方、このような板厚外れ時に、本
発明の手法により、圧延荷重比が、セットアップ計算で
得られた後段の圧延荷重比に維持されるように、目標値
変更をして得られた結果を図4に示す
に、設定計算に近い比率とすることができる。 F5: 1551 ton F6: 1694 ton F7: 1515 ton
項1に係る発明においては、各スタンドの圧延荷重配分
が適正なものに修正されるので、圧延材料の形状の悪化
が防止されると共に、通板性が悪くなることが防止され
る。
配分比を正確に決定することができると共に、マスフロ
ーを乱すことなく負荷配分を変更することができる。請
求項3に係る発明においては、負荷配分変更の過渡状態
で、圧延機の状態が不安定になることが無い。
ラッキングを行うことができ、負荷配分変更の過渡状態
で、圧延機の状態が不安定になることが無い。
連続圧延機の制御装置の概要を示すブロック図である。
概要を示すフローチャートである。
タンドの板厚と荷重変化を示す図である。
ップ計算で得られた後段の圧延荷重比に維持されるよう
に、目標値変更をして得られた各スタンドの板厚と荷重
変化を示す図である。
…ルーパ、5…F4スタンド出側X線板厚計、6…最終
スタンド出側X線板厚計、7…X線モニタAGC、8…
圧延状況検出手段、9…板厚・速度変更量算出手段、1
0…トラッキング・目標値変更手段、v4〜v6…F4
〜F6スタンド出側速度、hx4…F4スタンド出側X
線板厚計、hx7…最終スタンド出側X線板厚計の測定
値、vr(7)…F7スタンド主機速度、fr(7)…F7スタン
ド先進率
Claims (4)
- 【請求項1】 複数スタンドからなるタンデム圧延機に
おいて、各スタンドの圧延荷重を所定の比に保つように
各スタンドの速度比、各スタンドのロールギャップの少
なくとも一方を決定することを特徴とするタンデム圧延
機の負荷配分変更方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載のタンデム圧延機の負荷
配分変更方法であって、圧延材料先端部が最終スタンド
から出た時点で各スタンドの圧延荷重を検出すると共に
各スタンド出側の板厚を検出又は計算し、あらかじめ定
めた各スタンドの圧延荷重配分を実現する各スタンドの
板厚変更量を求め、各スタンドの自動板厚制御装置の目
標値又は各スタンドのロールギャップと、主機速度比を
変更することを特徴とするタンデム圧延機の負荷配分変
更方法。 - 【請求項3】 請求項2に記載のタンデム圧延機の負荷
配分変更方法であって、最終スタンドを除く複数または
すべてのスタンドの板厚目標値と速度比を、あらかじめ
定めた最終スタンドを除くスタンドから走間板厚変更に
より変更することを特徴とするタンデム圧延機の負荷配
分変更方法。 - 【請求項4】 請求項3に記載のタンデム圧延機の負荷
配分変更方法であって、板厚目標値変更及び速度比変更
を実施するに際し、あらかじめ定めた走間板厚変更開始
スタンドからの走間板厚変更開始位置および走間板厚変
更終了位置のトラッキングを最終スタンド出側の板厚・
板速から算出される体積流量に基づいて行うことを特徴
とするタンデム圧延機の負荷配分変更方法。
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