JP2004034032A

JP2004034032A - タンデム冷間圧延におけるエッジドロップ制御方法

Info

Publication number: JP2004034032A
Application number: JP2002190069A
Authority: JP
Inventors: Toru Isokawa; 磯川　徹; Hisafumi Tsuchida; 土田　尚史; Isao Akagi; 赤木　功; Kazuya Asano; 浅野　一哉
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】板幅方向両端のエッジドロップ量を精度良く制御することにより、板幅方向の板厚精度を向上し、歩留を向上する。
【解決手段】タンデム圧延機入側と前工程である熱間圧延工程出側との間で測定した被圧延帯板のエッジドロップ量とワークロールシフト量をパラメータとして含むタンデム圧延機出側エッジドロップ量を予測するモデル式を、ワークサイド、ドライブサイドに対して個別に作成する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯状金属板のタンデム冷間圧延におけるエッジドロップ制御方法に係り、特に帯状金属板（以下、帯板と称する）の冷間圧延に際して用いるのに好適な、片側端部に先細り形状を有するワークロールを板幅方向にシフトさせて、被圧延帯板のエッジドロップを制御する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼板等の帯板は圧延機で圧延され、所望寸法のものが製造される。圧延機においてワークロールで圧帯板を延すると、被圧延帯板の長手方向、即ち圧延時の被圧延帯板１の進行方向に直交する幅方向の断面形状（以降、クラウン形状と称する）は、通常、図７に誇張して示す如く、両エッジ部が中央部に比べて薄くなる（以降、エッジドロップと称する）。ここではエッジドロップ量を、例えばエッジから帯板幅中央方向に１００ｍｍ位置の板厚ｔ１００と同１５ｍｍの位置の板厚ｔ１５の差（ｔ１００−ｔ１５）とするが、この他の測定法による場合もある。圧延される被圧延帯板は、所望の板厚精度が要求されているが、特に現在では圧延製品の高品質化、高寸法精度化の要求がますます高くなっており、板厚精度に対しても高精度化の要求が、長手方向の板厚変動を厳しく制限するのみならず、板幅方向の板厚分布についてもますます厳しくなる傾向にある。このため、従来から、圧延後の被圧延帯板における板幅方向両端のエッジドロップ量をより精度良く制御するための様々な技術が開示されている。
【０００３】
例えば、特開昭６１−２２２６１９では、被圧延帯板を介して１対対向配設され、軸線方向に対して互いに反対方向の片側端部に先細り形状を有すると共に、それぞれ軸線方向に移動自在のワークロールを備えた圧延スタンド（以降、先細り形状のワークロールの圧延スタンドと称する）を用い、入側の板幅方向端部の板厚分布から出側の板幅方向端部の板厚分布を推定し、この推定値と目標板厚分布とを照合して、両者の差が最小となる位置に当該スタンドのワークロールを移動させるという技術が開示されている。
【０００４】
又、特開平３−２４３２０４では、やはり前述のような先細り形状のワークロールの圧延スタンドを用い、少なくとも２個以上のパラメータで表される圧延材の圧延後のエッジドロップ量を示す数式モデルを用い、圧延スタンド出側エッジドロップ量を予測して、該エッジドロップ量が目標値に一致するように前述のワークロールを移動させるという技術が開示されている。
【０００５】
特開平４−２９４８０９も、前述のような先細り形状のワークロールの圧延スタンドを用いるものであり、入側の板厚分布を実測し、板幅方向両端のエッジドロップ領域の開始点を求め、該開始点に、ワークロールの中央部と先細り形状部の境界を一致させるよう、該ワークロールを移動させるという技術が開示されている。
【０００６】
いずれについても、入側の板幅方向板厚分布から出側の板幅方向板厚分布を推定するモデル式を作成し、そのモデル式にワークサイド、ドライブサイド各々の入側エッジドロップ量を代入してワークサイド、ドライブサイド各々の出側エッジドロップ量を推定するものである。特開平５−２５３６０９、特開平５−２８５５１５では更に、圧延機の経時的な圧延特性の変化による制御誤差を考慮して、モデル式の係数（モデルパラメータ）を更新する方法が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、実際のタンデム圧延機においては、テーパ−の研磨精度、テーパ−の磨耗、被圧延帯板の蛇行、ミル剛性等は、圧延機のワークサイドとドライブサイドで差が存在し、出側エッジドロップ量に影響を与える。例えば入側両端エッジドロップ量が同じである被圧延帯板を、ワークロールシフト位置をワークサイド、ドライブサイドで同一にして圧延した場合にも、出側両端エッジドロップ量に差が生じてしまうことがある。従来技術では被圧延帯板の入側両端エッジドロップ量の差は考慮していても、前述のような圧延機のワークサイド、ドライブサイドの圧延特性の差までは考慮していないため、ワークサイド、ドライブサイド各々の出側エッジドロップ量を正確に推定することができなかった。
【０００８】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、板幅方向両端のエッジドロップ量をより精度良く制御することにより、板幅方向の板厚精度を向上し、歩留をより向上することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被圧延帯板を介して１対対向配設され、被圧延帯板幅方向に互いに反対側の片側端部に先細り形状を有すると共に、それぞれを軸線方向に移動自在のワークロールを備えた圧延スタンドを１スタンド以上有するタンデム圧延機、または前記ワークロールを更に互いにクロスさせた圧延機において、予め、前記タンデム圧延機入側と前工程である熱間圧延工程出側との間で測定した被圧延帯板のエッジドロップ量とワークロールシフト量をパラメータとして含む（ワークロールをクロスさせる場合はクロス角もパラメータとして含む）前記タンデム圧延機出側エッジドロップ量を予測するモデル式をワークサイド、ドライブサイドに対して個別に作成しておき、前記タンデム圧延機入側と前工程である熱間圧延工程出側との間で測定したワークサイド、ドライブサイド各々のエッジドロップ量をそれぞれのモデル式に代入して得られるタンデム圧延機出側エッジドロップ量予測値とタンデム圧延機出側エッジドロップ量目標値との差を最小とするワークロールシフト位置に当該スタンドの上下ワークロールを個別にセットし、あるいは更に、モデル式によるタンデム圧延機出側エッジドロップ量予測値とタンデム圧延機出側エッジドロップ計による実測値とが整合するように、各モデルパラメータをモデル式ごとに更新することで前記課題を解決したものである。
【００１０】
本発明は、被圧延帯板を介して１対対向配設され、軸線方向に対して互いに反対方向の片側端部に先細り形状を有すると共に、それぞれを軸線方向に移動自在のワークロールを備えた圧延スタンドを、例えば少なくとも入側の第１スタンドを含む１スタンド以上有するタンデム圧延機、または前記ワークロールを更に上下で互いにクロスできるようにした圧延機において、前工程である熱間圧延工程で被圧延帯板に形成された板厚分布を前記タンデム圧延機入側と前工程である熱間圧延工程出側との間で検出する。予め、タンデム圧延機入側と前工程である熱間圧延工程出側との間で測定した被圧延帯板のエッジドロップ量とワークロールシフト量をパラメータとして含む（ワークロールをクロスさせる場合はクロス角もパラメータとして含む）タンデム圧延機出側エッジドロップ量を予測するモデル式をワークサイド、ドライブサイドに対して個別に作成しておく。検出板厚分布から認識されるワークサイド、ドライブサイド各々のタンデム圧延機入側エッジドロップ量をそれぞれのモデル式に代入して得られるタンデム圧延機出側エッジドロップ量予測値とタンデム圧延機出側エッジドロップ量目標値との差を最小とする位置に当該スタンドの上下ワークロールを個別にセットする。更に、必要に応じて、モデル式による予測値と出側のエッジドロップ計による実測値とが整合するように、各パラメータをワークサイド、ドライブサイド各々のモデル式ごとに更新することで、板幅方向の板厚精度を向上し、歩留をより向上させることが可能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１２】
本発明の第１の実施の形態は、例えば図１に示すような、タンデム圧延機の第１スタンド４において、圧延しようとする被圧延帯板１のエッジドロップを本発明より制御し、修正するエッジドロップ制御システムであり、図１（ａ）にワークサイド、図１（ｂ）にドライブサイドを示す。
【００１３】
図２に示すように、前記圧延機４には、被圧延帯板１の板幅方向（図２の左右方向）に互いの反対側の片側端部に先細り形状を有するワークロール５、６が、それぞれ矢印Ａ、Ｂに示す如く、軸線方向に移動自在に備え付けてある。図２において、７、８はバックアップロールである。
【００１４】
又、タンデム圧延機第１スタンド４の手前と前工程である熱間圧延工程出側との間には、被圧延帯板１の板幅方向端部の板厚分布を検出するための入側エッジドロップ計２が設けられている。この入側エッジドロップ計２が検出したワークサイド、ドライブサイド各々の入側エッジドロップ量は、エッジドロップ制御装置１７に入力される。
【００１５】
前記エッジドロップ制御装置１７では、ワークサイド、ドライブサイド各々の入側エッジドロップ量ＥＤ_ｗ０、ＥＤ_ＤＯが、以下のようなワークサイド、ドライブサイド各々の出側エッジドロップ量ＥＤ_ｗ１、ＥＤ_Ｄ１を予測するそれぞれのモデル式に代入される。
【００１６】
ＥＤ_ｗ１＝ａ_ｗ・Ｓ_ｗ＋ｂ_ｗ・ＥＤ_ｗ０＋ｃ_ｗ　　　…（１）
ＥＤ_Ｄ１＝ａ_Ｄ・Ｓ_Ｄ＋ｂ_Ｄ・ＥＤ_Ｄ０＋ｃ_Ｄ　　　…（２）
【００１７】
ここで、ＥＤ_Ｗ１、ＥＤ_Ｄ１はそれぞれワークサイド、ドライブサイドのタンデム圧延機出側エッジドロップ量、ＥＤ_Ｗ０、ＥＤ_Ｄ０はそれぞれワークサイド、ドライブサイドのタンデム圧延機入側エッジドロップ量、Ｓ_ｗ、Ｓ_Ｄはそれぞれワークサイド、ドライブサイドのワークロールシフト量、又、ａ_ｗ、ｂ_ｗ、ｃ_ｗ及びａ_Ｄ、ｂ_Ｄ、ｃ_Ｄは材料（被圧延帯板）の特性（材質、板厚、板幅等）や圧延条件によって変化するモデルパラメータ（影響係数）であり、予め実験によって決定される値である。
【００１８】
次にモデル式より予測される板幅方向両端の出側エッジドロップ量とそれぞれに対する出側エッジドロップ目標値の差が最小になるように、ワークサイド、ドライブサイドそれぞれについてワークロール５、６それぞれの最適なワークロールシフト量が計算され、ワークロールシフト量制御装置１８に入力される。
【００１９】
ワークロールシフト量制御装置１８は、前記入力されたワークロールシフト量に従ってワークロール５、６をそれぞれ個別に、該当するワークロールシフト位置にセットする。
【００２０】
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００２１】
この実施の形態では、例えば図３（ａ）（ワークサイド）、図３（ｂ）（ドライブサイド）に示すように、第１の実施の形態と同様にエッジドロップ制御装置１７でワークサイド、ドライブサイドそれぞれについてワークロール５、６それぞれの最適なワークロールシフト量が計算される。更にエッジドロップ制御装置１７では、実際に圧延したときのワークサイド、ドライブサイド各々の入側エッジドロップ量、ワークロールシフト量を前記それぞれのモデル式に代入して得られる出側両端エッジドロップ量の予測値とタンデム圧延機出側エッジドロップ計３の実測値とが整合するように、各パラメータａ_ｗ、ｂ_ｗ、ｃ_ｗ及びａ_Ｄ、ｂ_Ｄ、ｃ_Ｄがワークサイド、ドライブサイド各々のモデル式ごとに更新される。モデルパラメータの学習方法は、実際に圧延したときのワークサイドの入側エッジドロップ量ＥＤ_Ｗ０、ワークロールシフト量Ｓ_ｗにより得られるタンデム圧延機出側エッジドロップ量（タンデム圧延機出側エッジドロップ計３によるワークサイドの実測値）ＥＤ_Ｗ１とエッジドロップモデル式（１）の制御誤差のｎ個のサンプリング点における２乗和
【数１】

を最小とするモデルパラメータａ_ｗ、ｂ_ｗ、ｃ_ｗを重み付き逐次最小二乗法により算出し、ワークサイドのエッジドロップ予測式（１）のモデルパラメータａ_ｗ、ｂ_ｗ、ｃ_ｗを算出値に更新する。また実際に圧延したときのドライブサイドの入側エッジドロップ量ＥＤ_Ｄ０、ワークロールシフト量Ｓ_Ｄにより得られるタンデム圧延機出側エッジドロップ量（タンデム圧延機出側エッジドロップ計によるドライブサイドの実測値）ＥＤ_ｗ１とエッジドロップモデル式（２）の制御誤差のｎ個のサンプリング点における２乗和
【数２】

を最小とするモデルパラメータａ_Ｄ、ｂ_Ｄ、ｃ_Ｄを重み付き逐次最小二乗法により算出し、ドライブサイドのエッジドロップ予測式（２）のモデルパラメータａ_Ｄ、ｂ_Ｄ、ｃ_Ｄを算出値に更新する。
【００２２】
次に本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００２３】
この実施の形態は、例えば図４に示すような、タンデム圧延機の第１スタンド４において、圧延しようとする被圧延帯板１のエッジドロップを本発明により制御し、修正するエッジドロップ制御システムであり、図４（ａ）にワークサイド、図４（ｂ）にドライブサイドを示す。
【００２４】
図５に示すように、前記圧延機４では、第１、第２の実施の形態と同様に、片側端部が先細り形状を有するワークロール５、６が、矢印Ｃで示す如く、上下で互いにクロスできるようにしてある。
【００２５】
又、タンデム圧延機第１スタンド４の手前と前工程である熱間圧延工程出側との間には、被圧延帯板１の板幅方向端部の板厚分布を検出するための入側エッジドロップ計２が設けられている。この入側エッジドロップ計２が検出したワークサイド、ドライブサイド各々の入側エッジドロップ量は、エッジドロップ制御装置１７に入力される。
【００２６】
前記エッジドロップ制御装置１７では、ワークサイド、ドライブサイド各々の入側エッジドロップ量量ＥＤ_ｗ０、ＥＤ_ＤＯとワークロールクロス角θが、以下のワークサイド、ドライブサイド各々の出側エッジドロップ量量ＥＤ_ｗ１、ＥＤ_Ｄ１を予測するそれぞれのモデル式に代入される。
【００２７】
ＥＤ_Ｗ１＝ｆ_Ｗ（Ｓ_Ｗ，ＥＤ_Ｗ０，θ）　　　…（５）
ＥＤ_Ｄ１＝ｆ_Ｄ（Ｓ_Ｄ，ＥＤ_Ｄ０，θ）　　　…（６）
【００２８】
ここで、ＥＤ_Ｗ１、ＥＤ_Ｄ１はそれぞれワークサイド、ドライブサイドのタンデム圧延機出側エッジドロップ量、ＥＤ_Ｗ０、ＥＤ_Ｄ０はそれぞれワークサイド、ドライブサイドのタンデム圧延機入側エッジドロップ量、Ｓ_ｗ、Ｓ_Ｄはそれぞれワークサイド、ドライブサイドのワークロールシフト量、θはワークロールクロス角（図５参照）である。また（５）、（６）式は材料（被圧延帯板）の特性（材質、板厚、板幅等）や圧延条件によって変化するモデルパラメータ（影響係数）を含む。
【００２９】
次にモデル式より予測される板幅方向両端の出側エッジドロップ量とそれぞれに対する出側エッジドロップ目標値の差が最小になるように、ワークサイド、ドライブサイドそれぞれについてワークロール５、６それぞれの最適なワークロールシフト量が計算され、ワークロールシフト量制御装置１８に入力される。
【００３０】
ワークロールシフト量制御装置１８は、前記入力されたワークロールシフト量に従ってワークロール５、６をそれぞれ個別に該当するワークロールシフト位置にセットする。
【００３１】
更にエッジドロップ制御装置１７では、実際に圧延したときのワークサイド、ドライブサイド各々の入側エッジドロップ量、ワークロールシフト量、ワークロールクロス角を前記それぞれのモデル式に代入して得られる出側両端エッジドロップ量の予測値とタンデム圧延機出側エッジドロップ計３の実測値とが整合するように、各モデルパラメータがワークサイド、ドライブサイド各々のモデル式ごとに更新される。
【００３２】
モデルパラメータの学習方法は、実際に圧延したときのワークサイドの入側エッジドロップ量ＥＤ_Ｗ０、ワークロールシフト量Ｓ_ｗ、ワークロールクロス角θにより得られるタンデム圧延機出側エッジドロップ量（タンデム圧延機出側エッジドロップ計３によるワークサイドの実測値）ＥＤ_Ｗ１とエッジドロップモデル式（５）の制御誤差のｎ個のサンプリング点における２乗和
【数３】

を最小とするモデルパラメータを重み付き逐次最小二乗法により算出し、ワークサイドのエッジドロップ予測式（５）のモデルパラメータを算出値に更新する。
【００３３】
また実際に圧延したときのドライブサイドの入側エッジドロップ量ＥＤ_Ｄ０、ワークロールシフト量Ｓ_Ｄ、ワークロールクロス角θにより得られるタンデム圧延機出側エッジドロップ量（タンデム圧延機出側エッジドロップ計３によるドライブサイドの実測値）ＥＤ_Ｄ１とエッジドロップモデル式（６）の制御誤差のｎ個のサンプリング点における２乗和
【数４】

を最小とするモデルパラメータを重み付き逐次最小二乗法により算出し、ドライブサイドのエッジドロップ予測式（６）のモデルパラメータを算出値に更新する。
【００３４】
【実施例】
本発明の効果を検証するため、従来例（特開昭６１−２２２６１９）を適用した場合と、本発明例（第１の実施の形態）を適用した場合とで双方１５０本の低炭素鋼の冷間タンデム圧延を行い、エッジドロップ量の実績値についてワークサイド、ドライブサイドについて比較してみた。エッジドロップ量の定義は、図７に示した如く、エッジから帯板幅中央方向に１００ｍｍ位置と同１５ｍｍ位置の板厚差（ｔ１００−ｔ１５）とした。エッジドロップ量が正の場合はエッジアップで、負の場合はエッジドロップしていることを表わす。ここで、図中のエッジドロップ率（％）は、タンデム圧延機出側エッジドロップ量／タンデム圧延機出側板厚×１００とした。
【００３５】
従来法に比較し、本発明は、エッジドロップ量のばらつきが小さくなり、目標範囲内におさまっているのが分かる。このためエッジドロップ量をより精度良く所望に制御できることが分かる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、圧延機のワークサイド、ドライブサイドの圧延特性の差を考慮して、板幅方向両端のエッジドロップ量をより精度良く制御することにより、板幅方向の板厚精度を向上し、歩留をより向上することができるという優れた効果を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される第１の実施の形態のタンデム冷間圧延機の構成、及び実施方法を表したブロック図。
【図２】同じく圧延スタンドの要部構成を示す正面図
【図３】本発明が適用される第２の実施の形態のタンデム冷間圧延機の構成、及び実施方法を表したブロック図。
【図４】本発明が適用される第３の実施の形態のタンデム冷間圧延機の構成、及び実施方法を表したブロック図。
【図５】同じく圧延スタンドの要部構成を示す平面図
【図６】ワークサイド、ドライブサイド同じモデルを用いて制御した結果と、個別のモデルを用いて制御した結果を比較した線図。
【図７】エッジドロップ量の定義を例示する断面図
【符号の説明】
１…被圧延帯板
２…タンデム圧延機入側エッジドロップ計
３…タンデム圧延機出側エッジドロップ計
４…タンデム圧延機第１スタンド
５…ドライブサイドを制御する片テーパ付ワークロール
６…ワークサイドを制御する片テーパ付ワークロール
７、８…バックアップロール
１７…エッジドロップ制御装置
１８…ワークロールシフト量制御装置

Claims

被圧延帯板を介して１対対向配設され、該被圧延帯板幅方向に互いに反対側の片側端部に先細り形状を有すると共に、それぞれを軸線方向に移動自在のワークロールを備えた圧延スタンドを１スタンド以上有するタンデム圧延機において、予め、前記タンデム圧延機入側と前工程である熱間圧延工程出側との間で測定した被圧延帯板のエッジドロップ量とワークロールシフト量をパラメータとして含む前記タンデム圧延機出側エッジドロップ量を予測するモデル式をワークサイド、ドライブサイドに対して個別に作成しておき、
タンデム圧延機入側と前工程である熱間圧延工程出側との間で測定したワークサイド、ドライブサイド各々のエッジドロップ量をそれぞれのモデル式に代入して得られるタンデム圧延機出側エッジドロップ量予測値とタンデム圧延機出側エッジドロップ量目標値との差を最小とするワークロールシフト位置に当該スタンドの上下ワークロールを個別にセットすることを特徴とするタンデム冷間圧延によるエッジドロップ制御方法。
請求項１において、ワークサイド、ドライブサイドそれぞれ個別のモデル式によるタンデム圧延機出側エッジドロップ量予測値とタンデム圧延機出側エッジドロップ計による実測値とが整合するように、各モデルパラメータをモデル式ごとに更新することを特徴とするタンデム冷間圧延によるエッジドロップ制御方法。
請求項１又は２において、前記圧延スタンドの上下ワークロールを、互いにクロスさせて圧延することを特徴とするタンデム冷間圧延によるエッジドロップ制御方法。