JP2005319492A - Method for controlling shape in cold rolling - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷間タンデム圧延機において、圧延された金属帯の板形状が目標形状に一致するように圧延条件を制御する方法に関する。 The present invention relates to a method for controlling rolling conditions in a cold tandem rolling mill so that the plate shape of a rolled metal strip matches a target shape.
冷間タンデム圧延では、最終スタンド出側に配置された形状検出器で圧延中の圧延材形状を測定し、測定結果に基づいて最終スタンドのロールベンダー,ロールシフト等の形状制御手段の制御量を補正する方法が一般的に採用されている(例えば、非特許文献1)。
この形状制御においては、通常板端から距離が異なる複数の箇所の板幅中央に対する伸び率差で形状を評価し、その伸び率差が目標値に一致するように制御され、この複数の箇所における伸び率差についてはぼぼ目標通りの値が得られている。しかし、板厚が0.5mm以下の薄物板においては、複数の箇所における伸び率差が目標通りになっても、エッジウェーブと称される板端の極近傍が相対的に伸びる形状不良が生じ易くなる。
In this shape control, the shape is usually evaluated by the difference in elongation with respect to the center of the plate width of a plurality of locations at different distances from the plate edge, and the difference in elongation is controlled so as to match the target value. As for the difference in elongation, the value is almost as intended. However, in the case of a thin plate with a thickness of 0.5 mm or less, even if the difference in elongation at a plurality of locations is as intended, there is a shape defect called edge wave, in which the extreme vicinity of the plate edge is relatively elongated. It becomes easy.
このエッジウェーブは板端近傍の局所的な伸びであるため、最終スタンドにおける形状制御手段により直すことは困難である。すなわち、ロールベンダーやロールシフト等の形状制御手段によりこの板端近傍の局所的な伸びを抑制しようとすると、中伸びが生じ易く、板幅全体にわたって良好な形状を得ることは困難である。
また、形状検出器として、接触式の分割ロール方式による張力分布を測定するものが多く用いられているが、分割の各区分幅はある一定の幅を持っているため板端近傍の局所的な伸びが検出されないことが多い。したがって、形状検出器により計測された形状は良好であっても、実際に得られた形状は大きなエッジウェーブを生じている場合がある。
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、板端近傍位置の板幅中央に対する伸び率差に及ぼすエッジドロップの影響を考慮した数式モデルを用いてプリセット制御及び圧延中に形状制御することにより、エッジウェーブの発生を抑制し、形状精度に優れた圧延材を高生産性で製造できる制御方法を提供することを目的とする。
Since this edge wave is a local extension near the end of the plate, it is difficult to correct it by the shape control means in the final stand. That is, if it is attempted to suppress local elongation in the vicinity of the plate edge by shape control means such as a roll bender or roll shift, medium elongation is likely to occur, and it is difficult to obtain a good shape over the entire plate width.
In addition, many shape detectors that measure the tension distribution by the contact-type split roll method are used. However, since each division width has a certain width, it is locally located near the plate edge. Elongation is often not detected. Therefore, even if the shape measured by the shape detector is good, the actually obtained shape may cause a large edge wave.
The present invention has been devised to solve such problems, and preset control and rolling using a mathematical model that takes into account the effect of edge drop on the elongation difference with respect to the center of the plate width near the plate end. It is an object of the present invention to provide a control method capable of suppressing the generation of edge waves by controlling the shape inside and producing a rolled material with excellent shape accuracy with high productivity.
本発明の形状制御方法は、その目的を達成するため、タンデム圧延機の最終スタンドの圧延荷重,形状制御手段の制御量及び圧延前素材のクラウンを変数として最終スタンド出側における板端から距離が異なる複数の箇所の板幅中央に対する伸び率差を表す数式モデル、及び各スタンドの圧延荷重,形状制御手段の制御量及び圧延前素材のエッジドロップを変数として最終スタンド出側における板端近傍位置の板幅中央に対する伸び率差を表す数式モデルを予め作成し、各スタンドの圧延荷重の予測値,圧延前素材のクラウン及びエッジドロップの測定値を前記二つの数式モデルに代入し、伸び率差が目標値に一致するように各スタンドの形状制御手段の制御量を設定することを特徴とする。 In order to achieve the object of the shape control method of the present invention, the distance from the end of the plate on the exit side of the final stand is a variable with the rolling load of the final stand of the tandem rolling mill, the control amount of the shape control means, and the crown of the material before rolling as variables. Mathematical model representing the difference in elongation from the center of the plate width at different locations, and the rolling load of each stand, the control amount of the shape control means, and the edge drop of the material before rolling as variables, the position near the plate end on the final stand exit side A mathematical model representing the difference in elongation relative to the center of the sheet width is created in advance, and the predicted value of the rolling load of each stand and the measured values of the crown and edge drop of the material before rolling are substituted into the two mathematical models, and the difference in elongation is The control amount of the shape control means of each stand is set so as to coincide with the target value.
また、タンデム圧延機の最終スタンドの圧延荷重,形状制御手段の制御量及び圧延前素材のクラウンを変数として最終スタンド出側における板端から距離が異なる複数の箇所の板幅中央に対する伸び率差を表す数式モデル、及び各スタンドの圧延荷重,形状制御手段の制御量及び圧延前素材のエッジドロップを変数として最終スタンド出側における板端近傍位置の板幅中央に対する伸び率差を表す数式モデルを予め作成するとともに、各スタンドの圧延荷重,圧延前素材のクラウン及びエッジドロップを連続的に測定し、これらの測定値を前記二つの数式モデルに代入し、伸び率差が目標値に一致するように各スタンドの形状制御手段の制御量を補正することを特徴とする。 In addition, the elongation difference with respect to the center of the plate width at multiple locations at different distances from the plate edge on the final stand exit side, with the rolling load of the final stand of the tandem rolling mill, the control amount of the shape control means and the crown of the material before rolling as variables. A mathematical model representing the elongation difference with respect to the center of the plate width at the position near the end of the plate on the final stand exit side using the rolling load of each stand, the control amount of the shape control means and the edge drop of the material before rolling as variables. As well as creating, the rolling load of each stand, the crown and edge drop of the material before rolling are continuously measured, and these measured values are substituted into the two mathematical models so that the difference in elongation matches the target value. The control amount of the shape control means of each stand is corrected.
さらにまた、タンデム圧延機の各スタンドの形状制御手段の変更量を変数として最終スタンド出側における板端近傍位置の板幅中央に対する伸び率差の変化量を表す数式モデルを予め作成し、最終スタンド出側に設置された形状検出器で得られた圧延材の形状測定結果に基づいて最終スタンドの形状制御手段の制御量を補正する際に、この補正量を前記数式モデルに代入し、板端近傍位置の伸び率差が目標値に一致するように最終の1段手前までのスタンドの形状制御手段の制御量を補正することを特徴とする。 Furthermore, a mathematical model representing the amount of change in the elongation difference with respect to the center of the plate width at the position near the end of the plate on the final stand exit side is created in advance using the amount of change in the shape control means of each stand of the tandem rolling mill as a variable. When correcting the control amount of the shape control means of the final stand based on the shape measurement result of the rolled material obtained by the shape detector installed on the exit side, this correction amount is substituted into the mathematical model, The control amount of the shape control means of the stand up to the last one stage is corrected so that the difference in elongation at the vicinity position matches the target value.
本発明においては、板端近傍位置の板幅中央に対する伸び率差に及ぼすエッジドロップの影響を考慮した数式モデルを用いてプリセット制御及び圧延中に形状制御を行なっている。このため、エッジウェーブが発生し易い薄物材であっても、エッジウェーブの発生を抑制し、形状精度に優れた圧延材を高生産性で製造できる。 In the present invention, preset control and shape control during rolling are performed using a mathematical model that takes into account the effect of edge drop on the elongation difference with respect to the center of the plate width near the plate end. For this reason, even if it is a thin material which is easy to generate | occur | produce an edge wave, generation | occurrence | production of an edge wave can be suppressed and the rolling material excellent in the shape precision can be manufactured with high productivity.
本発明者らは、板端近傍位置の板幅中央に対する伸び率差に及ぼすエッジドロップの影響を考慮した数式モデルを用いて形状制御手段の制御量を設定及び補正することにより、エッジウェーブの発生を抑制し、コイル全長にわたって良好な形状が得られるような冷間タンデム圧延における形状制御方法を種々調査検討した。
その結果、板端近傍位置の板幅中央に対する伸び率差が各スタンドの圧延荷重,形状制御手段の制御量及び圧延前素材のエッジドロップと線形関係にあることに着目し、これらの影響を取り込んだ数式モデルを使用すると、形状制御手段の制御量を高精度で設定及び補正でき、良好な形状をもつ圧延材が製造されることを見出した。
The present inventors set up and correct the control amount of the shape control means using a mathematical model that considers the effect of edge drop on the elongation difference with respect to the center of the plate width in the vicinity of the plate edge, thereby generating edge waves. The shape control method in cold tandem rolling was investigated and examined so that a good shape could be obtained over the entire length of the coil.
As a result, paying attention to the fact that the elongation difference with respect to the center of the plate width in the vicinity of the plate edge is linearly related to the rolling load of each stand, the control amount of the shape control means, and the edge drop of the material before rolling, and incorporate these effects. It has been found that when a mathematical model is used, the control amount of the shape control means can be set and corrected with high accuracy, and a rolled material having a good shape can be produced.
以下、形状制御手段としてワークロールベンダー,中間ロールベンダー及び中間ロールシフトを有する6段圧延機を対象として、本発明の制御方法を説明しているが、このうち一部の形状制御手段しか備わっていない6段圧延機や4段圧延機に対しても同様に本発明が適用されることは勿論である。
エッジウェーブが板端近傍の局所的な形状不良であるので、エッジウェーブに対応する板端近傍位置の板幅中央に対する伸び率差と、それよりも板幅中央側にある部分の板幅中央に対する伸び率差に分けて数式モデルを表現する。
In the following, the control method of the present invention is described for a six-high rolling mill having a work roll bender, an intermediate roll bender and an intermediate roll shift as shape control means, but only some of the shape control means are provided. Of course, the present invention is similarly applied to a six-high rolling mill and a four-high rolling mill.
Since the edge wave is a local shape defect in the vicinity of the plate edge, the difference in elongation with respect to the plate width center near the plate edge corresponding to the edge wave and the plate width center of the portion closer to the plate width center side than that. The mathematical model is expressed by dividing the difference in elongation.
エッジウェーブの発生位置よりも板幅中央側にある部分の形状に関しては、耳伸び,中伸び等の単純な形状不良だけでなく、クォータ伸びや各種伸びが複雑に組み合わさった複合伸びを防止するためには、圧延形状を複数の指標で評価し制御することが要求される。そこで、本発明においては、圧延形状を板端から距離が異なる複数箇所における伸び率と板幅中央との伸び率との差で評価する。
具体的には、板端部及びクォータ部の板幅中央に対する伸び率差εe,εqで圧延形状を定義する。なお、この板端部と称する位置は、エッジウェーブに対応する板端近傍位置よりも板幅中央側の位置とする。
As for the shape of the portion on the center side of the plate width from the edge wave generation position, it prevents not only simple shape defects such as ear elongation and middle elongation, but also complex elongation that is a complex combination of quarter elongation and various elongations. Therefore, it is required to evaluate and control the rolling shape with a plurality of indices. Therefore, in the present invention, the rolling shape is evaluated by the difference between the elongation rate at a plurality of locations at different distances from the plate edge and the elongation rate at the center of the plate width.
Specifically, the rolling shape is defined by elongation difference ε e and ε q with respect to the plate width center of the plate end portion and the quarter portion. The position referred to as the plate end is a position on the center side of the plate width from the position near the plate end corresponding to the edge wave.
伸び率差εe,εqは、板端部の伸び率をele,クォータ部の伸び率をelq,板幅中央部の伸び率をelcとするとき、それぞれ式(1)及び(2)で表される。
εe=ele−elc ・・・・(1)
εq=elq−elc ・・・・(2)
なお、板端部及びクォータ部の位置については、形状を適切に表し、且つ精度のよい数式モデルが得られるように経験的に定められる。
Elongation difference epsilon e, epsilon q, when the el c elongation of el e, el q, sheet width central portion of the growth rate quota portion elongation of the plate ends, respectively formula (1) and ( 2).
ε e = el e -el c (1)
ε q = el q −el c (2)
Note that the positions of the plate end portion and the quarter portion are determined empirically so as to appropriately represent the shape and obtain an accurate mathematical model.
エッジウェーブに対応する板端近傍位置を除けば、圧延材の形状に及ぼす影響要因には、圧延材寸法,材質,潤滑状態,最終スタンドの圧延荷重,形状制御手段の制御量,最終スタンド圧延前板クラウン,最終スタンド圧延前板形状等がある。このうち、圧延材寸法については板厚,板幅毎にテーブル区分すると、区分内での圧延材寸法の変化が形状に及ぼす影響を小さくできる。最終スタンド圧延前板形状については、冷間タンデム圧延のように圧延率が比較的大きい場合にはその影響は小さく無視できる。材質,潤滑状態は圧延材の形状に影響するが、その影響のほとんどは圧延荷重を介したロール撓みの変化によって生じる。したがって、形状変化に及ぼす主要因は、最終スタンドの圧延荷重,形状制御手段の制御量及び最終スタンド圧延前板クラウンということができる。そこで、最終スタンドの圧延荷重,形状制御手段の制御量及び最終スタンド圧延前板クラウンが圧延形状に及ぼす定量的な影響を検討した。 Except for the position near the plate edge corresponding to the edge wave, the factors affecting the shape of the rolled material include the rolled material size, material, lubrication state, rolling load of the final stand, control amount of the shape control means, and before the final stand rolling. There are plate crown, plate shape before final stand rolling. Of these, regarding the rolled material dimensions, if the table is divided for each plate thickness and width, the influence of changes in the rolled material size within the sections on the shape can be reduced. As for the plate shape before the final stand rolling, when the rolling rate is relatively large like cold tandem rolling, the influence is small and can be ignored. The material and lubrication state affect the shape of the rolled material, but most of the influence is caused by changes in roll deflection through the rolling load. Therefore, it can be said that the main factors affecting the shape change are the rolling load of the final stand, the control amount of the shape control means, and the plate crown before the final stand rolling. Accordingly, the quantitative effects of the rolling load on the final stand, the control amount of the shape control means, and the crown before the final stand rolling on the rolling shape were examined.
圧延荷重の変化は,ロール撓みの変化となって現れ,圧延材の形状を変化させる。圧延荷重とロール撓み量との関係は、弾性領域における変形を対象としていることからほぼ線形的な関係にある。したがって、式(1)、(2)で表される伸び率差εe,εqも、図1に示すように、圧延荷重Pと線形関係にある。
ワークロールベンダー及び中間ロールベンダーも圧延荷重と同様にロール撓みを変化させて圧延形状を変化させるものであり、図2及び図3に示すように、ワークロールベンダー及び中間ロールベンダーと伸び率差εe,εqとの間も線形関係にある。中間ロールシフトはロール間の接触範囲を変更することによりロール撓みを変化させて圧延形状を変化させるものであり、狭いシフト量範囲においては、図4に示すように、伸び率差εe,εqとほぼ線形関係にある。
The change in rolling load appears as a change in roll deflection and changes the shape of the rolled material. The relationship between the rolling load and the amount of bending of the roll is substantially linear because it is intended for deformation in the elastic region. Therefore, the elongation differences ε e and ε q represented by the equations (1) and (2) are also linearly related to the rolling load P as shown in FIG.
Similarly to the rolling load, the work roll bender and the intermediate roll bender change the rolling shape by changing the roll deflection. As shown in FIGS. 2 and 3, the work roll bender and the intermediate roll bender have an elongation difference ε. There is also a linear relationship between e and ε q . The intermediate roll shift changes the rolling shape by changing the roll deflection by changing the contact range between the rolls. In a narrow shift amount range, as shown in FIG. 4, the elongation difference ε e , ε It is almost linearly related to q .
最終スタンド圧延前板クラウンは、板端部の所定の位置と板幅中央の板厚差で定義した。この所定の位置については、最終スタンド圧延前板クラウンを適切に表し、且つ精度のよい数式モデルが得られるように経験的に定められる。この最終スタンド圧延前板クラウンCr1は、式(3)に示すように、圧延前素材のクラウンCr2に最終スタンド入側までの総圧下率rを掛けた値とほぼ等しい。
Cr1=Cr2・r ・・・・(3)
The plate crown before the final stand rolling was defined by a difference in plate thickness between a predetermined position of the plate end and the plate width center. The predetermined position is determined empirically so as to appropriately represent the plate crown before the final stand rolling and obtain an accurate mathematical model. As shown in the equation (3), the plate Cr 1 before the final stand rolling is substantially equal to the value obtained by multiplying the crown Cr 2 of the raw material before rolling by the total rolling reduction r up to the final stand entry side.
Cr 1 = Cr 2 · r (3)
また、図5に示すように、最終スタンド圧延前板クラウンCr1と伸び率差εe,εqとの間も線形関係にある。
したがって、伸び率差εe,εqは、次の式(4),(5)で予測できる。
εe=ae・Pn+be・Wn+ce・In+de・δn+ee・Cr1+fe ・・・(4)
εq=aq・Pn+bq・Wn+cq・In+dq・δn+eq・Cr1+fq ・・・(5)
式中、nはスタンド数,Pnは最終スタンドの圧延荷重,Wnは最終スタンドのワークロールベンダーの制御量,Inは最終スタンドの中間ロールベンダーの制御量,δnは最終スタンドの中間ロールシフトの制御量,ae,be,ce,de,ee,fe,aq,bq,cq,dq,eq,fqは影響係数を示す。
Further, as shown in FIG. 5, the crown Cr 1 before the final stand rolling and the elongation difference ε e , ε q are also in a linear relationship.
Therefore, the elongation differences ε e and ε q can be predicted by the following equations (4) and (5).
ε e = a e · P n + b e · W n + c e · I n + d e · δ n + e e · Cr 1 + f e (4)
ε q = a q · P n + b q · W n + c q · I n + d q · δ n + e q · Cr 1 + f q (5)
In the formula, n number of stands, P n is the rolling load of the final stand, W n is the controlled variable of the work roll bender of the final stand, I n the control amount of the intermediate roll bender of the final stand, [delta] n is the final stand intermediate Control amount of roll shift, a e , b e , c e , d e , e e , f e , a q , b q , c q , d q , e q , f q indicate influence coefficients.
影響係数ae,be,ce,de,ee,fe,aq,bq,cq,dq,eq,fqは、板幅,板厚及び材質等の製造品種に応じて定まる定数であり、実験又はロールの弾性変形解析と素材の塑性変形解析とを連成させた解析モデルによるシミュレーションからそれぞれ求められる。各影響係数は、板幅、板厚,材質等の各区分毎にテーブル設定し、或いは板幅,板厚,材質等の関数として数式化される。 Influence coefficients a e , b e , c e , d e , e e , f e , a q , b q , c q , d q , e q , and f q are production types such as plate width, plate thickness, and material. It is a constant determined according to the above, and is obtained from an experiment or a simulation based on an analysis model in which an elastic deformation analysis of a roll and a plastic deformation analysis of a material are coupled. Each influence coefficient is set in a table for each section such as a plate width, a plate thickness, and a material, or expressed as a function as a function of the plate width, the plate thickness, the material, and the like.
次に、エッジウェーブに対応する板端近傍位置の形状を板端近傍位置における伸び率と板幅中央の伸び率との差εwで評価する。伸び率差εwは、板端近傍位置及び板幅中央の伸び率をelw及びelcとするとき、式(6)で表される。
εw=elw−elc ・・・(6)
なお、板端近傍位置については、形状を適切に表し、且つ精度の良い数式モデルが得られるように経験的に選定される。
Next, the shape in the vicinity of the plate end corresponding to the edge wave is evaluated by the difference ε w between the elongation at the position near the plate end and the elongation at the center of the plate width. The elongation difference ε w is expressed by Expression (6), where e w and el c are elongation ratios in the vicinity of the plate end and the center of the plate width.
ε w = el w −el c (6)
Note that the position near the plate end is selected empirically so as to appropriately represent the shape and to obtain an accurate mathematical model.
エッジウェーブに対応する板端近傍位置の形状変化に及ぼす主要因エッジウェーブの発生位置よりも板幅中央側にある部分の形状変化に及ぼす主要因と同様に、最終圧延スタンドの圧延荷重,形状制御手段の制御量及び最終スタンド圧延前板エッジドロップということができる。そこで、最終スタンドの圧延荷重,形状制御手段の制御量及び最終スタンド圧延前板エッジドロップが板端近傍位置の圧延形状に及ぼす定量的な影響を検討した。 Main factors affecting the shape change near the edge of the plate corresponding to the edge wave As well as the main factors affecting the shape change of the portion on the center side of the plate width from the position where the edge wave occurs, the rolling load and shape control of the final rolling stand It can be said that the control amount of the means and the edge drop before the final stand rolling. Therefore, the quantitative influence of the rolling load of the final stand, the control amount of the shape control means, and the plate edge drop before the final stand rolling on the rolling shape in the vicinity of the plate end was examined.
図6〜9に示すように、伸び率差εwは伸び率差εe,εqと同様に最終スタンドの圧延荷重,ワークロールベンダー,中間ロールベンダー及び中間ロールシフトとほぼ線形関係にある。
また、最終スタンド圧延前板エッジドロップは、伸び率差εwに対応する位置と伸び率差εeに対応する位置の板厚差で定義した。最終スタンド圧延前板エッジドロップは、最終スタンドの1段手前までのスタンドにおける圧延荷重,形状制御手段の制御量及び圧延前素材のエッジドロップとほぼ線形関係にある。そして、図10に示すように、伸び率差εwは最終スタンド圧延前板エッジドロップとほぼ線形関係にある。従って、伸び率差εwは最終スタンドの1段手前までのスタンドにおける圧延荷重,形状制御手段の制御量及び圧延前素材のエッジドロップとほぼ線形関係にある。
As shown in FIGS. 6 to 9, the elongation difference ε w has a substantially linear relationship with the rolling load of the final stand, the work roll bender, the intermediate roll bender, and the intermediate roll shift, similarly to the elongation differences ε e and ε q .
Further, the plate edge drop before the final stand rolling was defined by the plate thickness difference between the position corresponding to the elongation difference ε w and the position corresponding to the elongation difference ε e . The edge drop before rolling of the final stand has a substantially linear relationship with the rolling load, the control amount of the shape control means, and the edge drop of the material before rolling in the stand up to one stage before the final stand. And as shown in FIG. 10, elongation rate difference (epsilon) w has a substantially linear relationship with the plate edge drop before final stand rolling. Therefore, the elongation difference ε w has a substantially linear relationship with the rolling load, the control amount of the shape control means, and the edge drop of the material before rolling, up to one stage before the final stand.
したがって、伸び率差εwは、次の式(7)で予測できる。
式中、Piは各スタンドの圧延荷重,Wiは各スタンドのワークロールベンダーの制御量,Iiは各スタンドの中間ロールベンダーの制御量,δiは各スタンドの中間ロールシフトの制御量,Edは圧延前素材のエッジドロップ,awi,bwi,cwi,dwi,ew,fwは影響係数を示す。
Therefore, the elongation difference ε w can be predicted by the following equation (7).
Where P i is the rolling load of each stand, W i is the control amount of the work roll bender of each stand, I i is the control amount of the intermediate roll bender of each stand, and δ i is the control amount of the intermediate roll shift of each stand. , E d is an edge drop of the material before rolling, a wi , b wi , c wi , d wi , e w , and fw are influence coefficients.
影響係数awi,bwi,cwi,dwi,ew,fwは、板幅,板厚及び材質等の製造品種に応じて定まる定数であり、実験又はロールの弾性変形解析と素材の塑性変形解析とを連成させた解析モデルによるシミュレーションからそれぞれ求められる。各影響係数は、板幅、板厚,材質等の各区分毎にテーブル設定し、或いは板幅,板厚,材質等の関数として数式化される。 Influence coefficient a wi, b wi, c wi , d wi, e w, f w is the plate width, a constant determined depending on the manufacturing varieties such as thickness and material, experiments or roll elastic deformation analysis and materials They can be obtained from simulations using an analytical model coupled with plastic deformation analysis. Each influence coefficient is set in a table for each section such as a plate width, a plate thickness, and a material, or expressed as a function as a function of the plate width, the plate thickness, the material, and the like.
タンデム圧延機における各形状制御手段の初期設定に当っては、各スタンドの圧延荷重を予測する。そして、式(4),(5)で表される伸び率差εe,εqがそれぞれ目標値εe 0,εq 0に近づくように、最終スタンドのワークロールベンダー,中間ロールベンダー及び中間ロールシフトの制御量を設定する。
次に、設定した最終スタンドのワークロールベンダー,中間ロールベンダー及び中間ロールシフトの制御量を式(7)に代入し、式(7)で表される伸び率差εwが、その目標値εw 0に近づくように最終スタンドの1段手前までのスタンドにおけるワークロールベンダー,中間ロールベンダー及び中間ロールシフトの制御量を設定する。
圧延荷重の予測値は、当該コイルまでの圧延荷重の実績値より学習計算により求められる。また、圧延前の素材のクラウン及びエッジドロップについては前工程での測定値を使用することができる。
In initial setting of each shape control means in the tandem rolling mill, the rolling load of each stand is predicted. Then, the work roll bender, the intermediate roll bender and the intermediate roll bender in the final stand are set so that the elongation differences ε e and ε q represented by the equations (4) and (5) approach the target values ε e 0 and ε q 0 , respectively. Sets the control amount of roll shift.
Next, the set control amounts of the work roll bender, intermediate roll bender and intermediate roll shift of the final stand are substituted into Expression (7), and the elongation difference ε w represented by Expression (7) is the target value ε. work roll bender in stand up one stage before the final stand so as to approach the w 0, sets the control amount of the intermediate roll bender and the intermediate roll shifting.
The predicted value of the rolling load is obtained by learning calculation from the actual value of the rolling load up to the coil. Moreover, the measured value in a previous process can be used about the crown and edge drop of the raw material before rolling.
また、フィードフォワード方式で形状制御する場合には、各スタンドの圧延荷重及び圧延前素材のクラウン及びエッジドロップを連続的に測定する。そして式(4)及び(5)で表される伸び率差εe,εqがそれぞれ目標値εe 0,εq 0に近づくように、最終スタンドのワークロールベンダー,中間ロールベンダー及び中間ロールシフトの制御量を常時補正する。
次に、補正した最終スタンドのワークロールベンダー,中間ロールベンダー及び中間ロールシフトの制御量を式(7)に代入し、式(7)で表される伸び率差εwがその目標値εw 0に近づくように最終スタンドの1段手前までのスタンドにおけるワークロールベンダー,中間ロールベンダー及び中間ロールシフトの制御量を常時補正する。ここで、圧延前素材のクラウン及びエッジドロップの測定には板幅方向に移動可能なX線板厚計等が使用される。
Further, when shape control is performed by the feed forward method, the rolling load of each stand and the crown and edge drop of the material before rolling are continuously measured. The work roll bender, intermediate roll bender, and intermediate roll of the final stand are set so that the elongation differences ε e and ε q represented by the equations (4) and (5) approach the target values ε e 0 and ε q 0 , respectively. The shift control amount is always corrected.
Next, the corrected control amounts of the work roll bender, the intermediate roll bender and the intermediate roll shift of the final stand are substituted into Expression (7), and the elongation difference ε w represented by Expression (7) is the target value ε w. The control amount of the work roll bender, intermediate roll bender and intermediate roll shift in the stand up to one step before the final stand is always corrected so as to approach 0 . Here, an X-ray thickness gauge or the like that can move in the plate width direction is used to measure the crown and edge drop of the material before rolling.
さらにまた、フィードバック方式で形状制御する場合には、板厚近傍位置の伸び率差εwの変化量が各スタンドの形状制御手段の変更量と線形関係にあるので、式(7)に代わって式(8)に従った形状予測式を使用する。
この場合には、形状制御において一般に広く用いられている山登り探索法等により、エッジウェーブの発生位置よりも板幅中央側にある部分について、最終スタンド出側に設置された形状検出器で得られた圧延材の形状測定結果に基づいて最終スタンドのワークロールベンダー,中間ロールベンダー及び中間ロールシフト等形状制御手段の制御量を常時補正する。
Furthermore, in the case of shape control by the feedback method, since the change amount of the elongation difference ε w in the vicinity of the plate thickness has a linear relationship with the change amount of the shape control means of each stand, instead of the equation (7) The shape prediction formula according to formula (8) is used.
In this case, it is obtained by a shape detector installed on the final stand exit side for the portion located on the center side of the plate width from the edge wave generation position by a hill-climbing search method or the like generally used in shape control. The control amount of the shape control means such as the work roll bender, the intermediate roll bender and the intermediate roll shift of the final stand is constantly corrected based on the shape measurement result of the rolled material.
そして、その補正量を式(8)に代入し、式(8)において伸び率差εwの変化量Δεwがゼロになるように最終スタンドの1段手前までのスタンドにおけるワークロールベンダー,中間ロールベンダー及び中間ロールシフトの制御量を常時補正する。
式(7)において、伸び率差εwがその目標値εw 0になるように、各スタンドのワークロールベンダーの制御量,中間ロールベンダーの制御量及び中間ロールシフトの制御量は、任意の組合せで設定又は補正できる。しかしながら、応答性を考慮すると、中間ロールシフトよりもワークロールベンダー及び中間ロールベンダーの制御量を優先させることが好ましい。
Then, the correction amount is substituted into the equation (8), and in the equation (8), the work roll bender in the stand up to one step before the final stand so that the change amount Δε w of the elongation difference ε w becomes zero. The control amount of the roll bender and the intermediate roll shift is always corrected.
In Expression (7), the control amount of the work roll bender, the control amount of the intermediate roll bender, and the control amount of the intermediate roll shift of each stand are arbitrary so that the elongation difference ε w becomes the target value ε w 0 . Can be set or corrected in combination. However, in consideration of responsiveness, it is preferable to prioritize the control amount of the work roll bender and the intermediate roll bender over the intermediate roll shift.
以上の説明では、エッジウェーブの発生位置よりも板幅中央側にある部分については、板端部及びクォータ部の2点における板幅中央に対する伸び率差εe,εqで圧延形状を定義し、最終スタンドの形状制御手段の制御量を設定又は補正している。しかし、本発明はこれに拘束されるものではなく、板幅方向に沿った3点以上について板幅中央に対する伸び率差を用いて圧延形状を定義した場合にも同様に圧延形状を制御できる。 In the above description, the rolling shape is defined by the elongation difference ε e and ε q with respect to the center of the plate width at the two points of the plate end portion and the quarter portion with respect to the portion on the center side of the plate width from the edge wave generation position. The control amount of the shape control means of the final stand is set or corrected. However, the present invention is not limited thereto, and the rolling shape can be similarly controlled when the rolling shape is defined by using the elongation difference with respect to the center of the plate width at three or more points along the plate width direction.
また、対象とする圧延機は形状制御手段としてワークロールベンダー,中間ロールベンダー及び中間ロールシフトを有する6段圧延機や4段圧延機に限ったものではなく、このうち一部の形状制御手段しか備わっていない6段圧延機や4段圧延機を使用する場合にも式(4),(5),(7)及び(8)と同様な形状予測式を用いて各スタンドの形状制御手段の制御量を設定又は補正できる。 Further, the target rolling mills are not limited to the shape control means such as the work roll bender, the intermediate roll bender, and the 6-high rolling mill and the 4-high rolling mill having the intermediate roll shift. Even when a 6-high rolling mill or a 4-high rolling mill that is not provided is used, the shape control means of each stand is determined using the same shape prediction formula as the equations (4), (5), (7), and (8). Control amount can be set or corrected.
最適な形状制御方法は、プリセット制御+フィードフォワード制御、又はプリセット制御+フィードバック制御である。プリセット制御は、各形状制御手段の制御量を初期設定するものであり、圧延の初期から形状制御していくために欠かせない。また、圧延中には、圧延荷重及び素材のプロフィールが変動するので、圧延形状も変動する。これに対応して、圧延中に各形状制御手段の制御量を補正する制御として、フィードフォワード制御及びフィードバック制御がある。フィードフォワード制御は、制御の時間遅れがフィードバック制御よりも少ない利点があるが、制御モデルの誤差を生じ易い。精度面では、フィードバック制御の方が優れている。 The optimum shape control method is preset control + feedforward control or preset control + feedback control. Preset control is for indispensably setting the control amount of each shape control means initially and performing shape control from the beginning of rolling. Further, during rolling, the rolling load and the profile of the material change, so the rolling shape also changes. Correspondingly, there are feedforward control and feedback control as control for correcting the control amount of each shape control means during rolling. The feedforward control has an advantage that the control time delay is less than the feedback control, but is likely to cause an error in the control model. In terms of accuracy, feedback control is superior.
実施例1(プリセット制御)
製品板厚0.3〜0.5mmの普通鋼の圧延に際し、請求項1に従った形状制御を実施した。
本実施例では、図11に示すように、4スタンド1〜4を備えたタンデム圧延機5を使用した。圧延条件,各スタンドの圧延荷重の予測値,圧延前素材のプロフィール情報を上位コンピュータ9に入力した。なお、各スタンドの圧延荷重の予測値については、式(9)に従って学習計算により予測した。
Pi=(1−α)Pi′+αPiLAST ・・・・(9)
ここで、Pi’は学習計算で予測した前コイルの圧延開始時のiスタンドの圧延荷重の予測値であり、PiLASTは前コイルの圧延開始時のiスタンドの圧延荷重の実績値である。また、αは実績値PiLASTの学習計算への取込み比率を表す係数であり、本実施例ではα=0.1とした。
プロセスコンピュータ10では、製品品種毎に予め求められている影響係数に基づき上位コンピュータ9からの情報に応じて、式(4),(5)及び(7)により、No.1〜4スタンドにおける形状制御手段11の制御量を算出し、プリセットした。
Example 1 (preset control)
The shape control according to
In this example, as shown in FIG. 11, a
P i = (1−α) P i ′ + αP iLAST (9)
Here, P i ′ is a predicted value of the rolling load of the i stand at the start of rolling of the previous coil predicted by learning calculation, and P iLAST is an actual value of the rolling load of the i stand at the start of rolling of the previous coil. . In addition, α is a coefficient representing the ratio of incorporation of the actual value P iLAST into the learning calculation, and α = 0.1 in this embodiment.
In the
圧延開始時に相当する部分について、実施例1で得られた圧延後の形状を測定し、伸び率差εe,εqとそれぞれの目標値εe 0,εq 0との差の大きい方Δεeq、及び伸び率差εwとその目標値εw 0との差Δεwで整理して、両者の関係を図12に示す。他方、エッジウェーブに対応する板端近傍位置については考慮せず、エッジウェーブの発生位置よりも板幅中央側にある部分についてのみ形状制御を行なった従来法での伸び率差εe,εqとそれぞれの目標値εe 0,εq 0との差の大きい方Δεeq、及び伸び率差εwとその目標値εw 0との差Δεwで整理して、両者の関係を図13に示す。
図12,13にみられるように、従来法では板端近傍位置の形状が考慮されていないため、伸び率差εwはその目標値εw 0に比べて大きい傾向にあり、その差Δεwが40×10-5を超える場合もあった。これに対し、実施例1で得られた圧延形状では、伸び率差εwとその目標値εw 0との差Δεwは15×10-5以内に収まっていた。
For the portion corresponding to the start of rolling, the shape after rolling obtained in Example 1 is measured, and the larger difference Δε between the elongation difference ε e , ε q and the respective target values ε e 0 , ε q 0. FIG. 12 shows the relationship between eq and the difference Δε w between the elongation difference ε w and its target value ε w 0 . On the other hand, without considering the position near the edge of the plate corresponding to the edge wave, the elongation difference ε e , ε q in the conventional method in which shape control is performed only on the portion on the center side of the plate width from the edge wave generation position. as each target value epsilon e 0, organizes the difference [Delta] [epsilon] w the larger [Delta] [epsilon] eq of the difference between the epsilon q 0, and elongation difference epsilon w and the target value epsilon w 0, FIG both relationships 13 Shown in
As seen in FIGS. 12 and 13, since the shape in the vicinity of the plate end is not considered in the conventional method, the elongation difference ε w tends to be larger than the target value ε w 0 , and the difference Δε w Sometimes exceeded 40 × 10 −5 . In contrast, in the rolling shape obtained in Example 1, the difference [Delta] [epsilon] w elongation difference epsilon w and the target value epsilon w 0 were not fall 15 × 10 -5 less.
実施例2(フィードフォワード制御)
製品板厚0.3〜0.5mmの普通鋼の圧延に際し、請求項2に従ったエッジドロップ制御法を実施した。
本実施例では、図14に示すように、4スタンド1〜4を備えたタンデム圧延機5を使用した。圧延条件を上位コンピュータ9に入力した。圧延開始後、各スタンドの圧延荷重を荷重計7で連続的に測定するとともに、板幅方向に移動可能なX線板厚計8によって、鋼板6の圧延前素材プロフィールを連続的に測定し、その測定値を上位コンピュータ9に入力した。
プロセスコンピュータ10では、製品品種毎に予め求められている影響係数に基づき上位コンピュータ9からの情報に応じて、式(4),(5)及び(7)により、No.1〜4スタンドにおける形状制御手段11の制御量を算出し、常時補正した。なお、応答性を考慮し、形状制御手段としてワークロールベンダーと中間ロールベンダーを用いた。
Example 2 (feed forward control)
The edge drop control method according to
In this example, a
In the
実施例2で得られた圧延後の形状を測定し、伸び率差εe,εqとそれぞれの目標値εe 0,εq 0との差の大きい方Δεeq、及び伸び率差εwとその目標値εw 0との差Δεwで整理して、両者の関係を図15に示す。他方、エッジドウェーブに対応する板端近傍位置については考慮せず、エッジウェーブの発生位置よりも板幅中央側にある部分についてのみ形状制御を行なった従来法での伸び率差εe,εqとそれぞれの目標値εe 0,εq 0との差の大きい方Δεeq、及び伸び率差εwとその目標値εw 0との差Δεwで整理して、両者の関係を図16に示す。
図15,16にみられるように、従来法では板端近傍位置の形状が考慮されていないため、伸び率差εwはその目標値εw 0に比べて大きい傾向にあり、その差Δεwが30×10-5を超える場合もあった。これに対し、実施例2で得られた圧延形状では、伸び率差εwとその目標値εw 0との差Δεwは15×10-5以内に収まっていた。
The shape after rolling obtained in Example 2 is measured, and the larger difference Δε eq between the elongation differences ε e and ε q and the respective target values ε e 0 and ε q 0 and the elongation difference ε w. and it organizes the difference [Delta] [epsilon] w between the target value epsilon w 0, showing the relationship between the two in Figure 15. On the other hand, without considering the position near the edge of the plate corresponding to the edged wave, the elongation difference ε e , ε in the conventional method in which the shape control is performed only for the portion on the center side of the plate width from the position where the edge wave is generated q and the respective target value epsilon e 0, organizes the difference [Delta] [epsilon] w the larger [Delta] [epsilon] eq of the difference between the epsilon q 0, and elongation difference epsilon w and the target value epsilon w 0, FIG both relationships 16 shows.
As shown in FIGS. 15 and 16, since the shape in the vicinity of the plate end is not considered in the conventional method, the elongation difference ε w tends to be larger than the target value ε w 0 , and the difference Δε w Sometimes exceeded 30 × 10 −5 . In contrast, in the rolling shape obtained in Example 2, the difference [Delta] [epsilon] w elongation difference epsilon w and the target value epsilon w 0 were not fall 15 × 10 -5 less.
実施例3(フィードバック制御)
製品板厚0.3〜0.5mmの普通鋼の圧延に際し、請求項3に従ったエッジドロップ制御法を実施した。
本実施例では、図17に示すように、4スタンド1〜4を備えたタンデム圧延機5を使用した。圧延条件を上位コンピュータ9に入力した。圧延開始後、最終スタンド出側に設置した形状検出器12で得られた圧延材の形状測定結果に基づいて、山登り探索法により最終スタンドのワークロールベンダーと中間ロールベンダーの制御量を常時補正した。そして、その補正量を式(8)に代入し、式(8)において伸び率差εwの変化量Δεwがゼロになるように最終スタンドの1段手前までのスタンドにおけるワークロールベンダー及び中間ロールベンダーの制御量を常時補正した。
Example 3 (feedback control)
The edge drop control method according to
In this example, as shown in FIG. 17, a
実施例3で得られた圧延後の形状を測定し、伸び率差εe,εqとそれぞれの目標値εe 0,εq 0との差の大きい方Δεeq、及び伸び率差εwとその目標値εw 0との差Δεwで整理して、両者の関係を図18に示す。他方、エッジドウェーブに対応する板端近傍位置については考慮せず、エッジウェーブの発生位置よりも板幅中央側にある部分についてのみ形状制御を行なった従来法での伸び率差εe,εqとそれぞれの目標値εe 0,εq 0との差の大きい方Δεeq、及び伸び率差εwとその目標値εw 0との差Δεwで整理して、両者の関係を図19に示す。
図18,19にみられるように、従来法では板端近傍位置の形状が考慮されていないため、伸び率差εwはその目標値εw 0に比べて大きい傾向にあり、その差Δεwが40×10-5を超える場合もあった。これに対し、実施例2で得られた圧延形状では、伸び率差εwとその目標値εw 0との差Δεwは15×10-5以内に収まっていた。
The shape after rolling obtained in Example 3 was measured, and the larger difference Δε eq between the elongation differences ε e and ε q and the respective target values ε e 0 and ε q 0 and the elongation difference ε w. and it organizes the difference [Delta] [epsilon] w between the target value epsilon w 0, showing the relationship between the two in Figure 18. On the other hand, without considering the position near the edge of the plate corresponding to the edged wave, the elongation difference ε e , ε in the conventional method in which the shape control is performed only for the portion on the center side of the plate width from the position where the edge wave is generated q and the respective target value epsilon e 0, organizes the difference [Delta] [epsilon] w the larger [Delta] [epsilon] eq of the difference between the epsilon q 0, and elongation difference epsilon w and the target value epsilon w 0, FIG both relationships 19 shows.
As shown in FIGS. 18 and 19, since the shape in the vicinity of the plate end is not considered in the conventional method, the elongation difference ε w tends to be larger than the target value ε w 0 , and the difference Δε w Sometimes exceeded 40 × 10 −5 . In contrast, in the rolling shape obtained in Example 2, the difference [Delta] [epsilon] w elongation difference epsilon w and the target value epsilon w 0 were not fall 15 × 10 -5 less.
1〜4:スタンド 5:タンデム圧延機 6:鋼板 7:荷重計
8:X線板厚計 9:上位コンピュータ 10:プロセスコンピュータ
11:形状制御手段 12:形状検出器
1-4: Stand 5: Tandem rolling mill 6: Steel plate 7: Load meter
8: X-ray thickness gauge 9: Upper computer 10: Process computer
11: Shape control means 12: Shape detector
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