JP2006021210A - 圧延制御装置，圧延制御方法及び圧延装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
上下ロールのシフト位置の差によって上下ロールのシフトを制限しただけでは入側板厚の板幅方向分布や、圧延スケジュールの変化に対応できず、エッジドロップ制御精度が悪化する問題があった。
【解決手段】
上下ロールを軸線方向にシフトしてエッジドロップ制御を行うにあたり、圧延機の駆動側および操作側の圧延状態の差を検出し、差が大きい場合は非対称性が大きいと判断して上下ロールのシフト動作を制限する。具体的には圧延機の駆動側と操作側の圧延状態の差を検出可能な、差荷重または差張力またはその両方を用いて、上下ロールのシフト動作に制限をかける。
【効果】
本発明を用いることにより、板の蛇行や破断を最小限に抑えつつ上下ロールを最大限に動作させエッジドロップ制御を行うため制御効果を高めることが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧延制御装置，圧延制御方法及び圧延装置に関する。

圧延技術は、被圧延材を作業ロールで所定の板厚に成型するものである。板幅方向に均一に被圧延材を成型することが望まれているが、板幅端部で板厚が小さくなる、いわゆるエッジドロップ現象が発生する。該現象を抑制するために、台形状のテーパーを持つ作業ロールを軸線方向に上下別々に移動する、いわゆる作業ロールシフトが行われてきた。このような技術は、例えば、特開昭６０−１２２１３号公報（文献１）及び特開平４−
２００８１３号公報（文献２）に示されている。

そのため、上下作業ロールの移動位置が異なる場合が発生する。その場合、操作側および駆動側が非対称になってしまい、被圧延材の蛇行や板破断の原因となる。そのため、上下作業ロールの移動位置の差が大きい場合は移動動作を制限していた。このような技術は、例えば、特開昭９−２４０９３１号公報に示されている。

特開昭６０−１２２１３号公報 特開平４−２００８１３号公報 特開昭９−２４０９３１号公報

上記の従来技術では、上下移動位置の差を用いて作業ロール移動動作を制限しているため、被圧延材の圧延スケジュールや作業ロールの形状に対して十分に対応できず、制限値を的確に設定するのは困難であった。また、被圧延材の状態によって操作側と駆動側の非対称性が変動するので、例えば、操作側の板厚が駆動側に比べて厚くなった場合は、操作側の圧延圧力が高くなり、操作側の圧下率（入側と出側の板厚差を入側板厚で割ったもの。）が大きくなるため板の蛇行や板破断が避けられない。このように、従来技術では、板幅端部での板幅方向板厚分布の制御が十分にできなかった。

本発明の目的は、板幅端部での板幅方向板厚分布を高精度で制御可能とすることにある。

上記目的を達成するためには、本発明では、板厚方向端部の板幅方向板厚分布を制御するために作業ロールの移動量を演算し、操作側の圧延状態と駆動側の圧延状態に基づいてロールの移動を制限するように構成した。

本発明によれば、高精度な板幅端部での板幅方向板厚分布が得られる圧延制御を実現できる。

本発明を実施するための最良の形態を、図面を用いて説明する。図２（Ａ）で作業ロール１４１及び１４２による圧延材２の成型を説明する。上作業ロール１４１（以下、作業ロールをワークロールとも称する。あるいは、ＷＲとも略称する。）の先細り加工（以下、傾斜加工とも称する。傾斜加工された側を傾斜側と称する。）を操作側（ＷＳ側と略称する。）とし、下作業ロール１４２を駆動側（ＤＳ側と略称する。）としている。このように作業ロール１４１及び１４２に先細りの加工部分を設けることにより、圧延材２の板端部の形状を作業側(ＷＳ側) ，駆動側(ＤＳ側) でそれぞれ独立して制御することが出来る。作業ロール１４１及び１４２に先細り加工がなされているために、作業ロール１４１及び１４２の板幅方向の位置を変更することにより、圧延材２に加わる圧延力の分布を変えることが出来る。例えば、先細り加工の開始点を図２の（Ａ）の円ｐｃ内に示すように、圧延材２の板幅よりも内側とすることにより、圧延材２の板端部にかかる圧延力を小さくすることができる。これにより、板端部の板幅分布を厚め方向とすることができる。

板幅端部での板幅方向板厚分布の制御をエッジドロップ制御と一般的に言うので、以下同制御をエッジドロップ制御と呼ぶ。

図１にエッジドロップ制御装置１２３を示す。エッジドロップ制御装置１２３は作業ロール１４１及び１４２（図２で示される。）を制御する機能を有する。まず、エッジドロップ制御装置１２３におけるエッジドロップ制御の概略を簡単に説明する。一般的には、図２で示した作業ロールと共に図示しないバックアップロール（ＢＵＲとも略称する。）からなる４段式、あるいは、さらに図示しない中間ロール（ＩＭＲと略称する。）が追加された６段式の圧延機構成をとっている。

次に、エッジドロップ制御装置１２３のエッジドロップ制御の詳細を図１を用いて説明する。ｎスタンド（ｎは２より大きい数であり、図１では、＃１スタンド１０３，＃２スタンド１０４，…，＃ｎスタンド１０５が設置されている。）のタンデム圧延機に設置された入側エッジドロップ検出器１０１および出側エッジドロップ検出器１０２で検出されたエッジドロップ検出値を用いてエッジドロップ制御を行う。入側エッジドロップ検出器１０１及び出側エッジドロップ検出器１０２は、具体的には、圧延材２(被圧延材２)の幅方向に複数の検出器を並べて構成されるものであり、図２（Ｂ）に示されるように、圧延材（被圧延材）の板厚分布を検出することによって、目標値との偏差を出力する。エッジドロップ制御では、出側エッジドロップ検出器１０２を用いたフィードバック制御でも良いし、入側エッジドロップ検出器１０１を用いたフィードフォワード制御でも良い。すなわち、フィードバック制御では、出側エッジドロップ検出器１０２は板端部の板厚分布
（目標板厚分布との偏差）を検出し、板端部の板厚分布認識を行い、その結果端部の板厚分布の厚薄を検出する。この結果により作業ロールシフト（１４１，１４２）のシフト方向を決定する。図２（Ｂ）はエッジドロップ制御における目標板厚分布と、板端部の板幅方向板厚分布（検出値）との差に基づいて演算されたＦＢ(フィードバック)制御信号を示している。出側エッジドロップ検出器１０２が操作側（ＷＳ側）及び駆動側（ＤＳ側）のそれぞれのエッジドロップ偏差を認識して検出し、圧延機の操作側（ＷＳ側），駆動側
（ＤＳ側）それぞれについて独立に制御を行い、その結果により、板端部板厚薄の下側の作業ロールシフト位置を外側へ変更、板端部板厚薄の上側の作業ロールシフト位置を内側へ変更する動作を行い、操作側（ＷＳ側），駆動側（ＤＳ側）を独立に制御する。

このように、エッジドロップ制御装置１２３においては、エッジドロップ検出値から、＃１スタンド１０３および＃２スタンド１０４…＃ｎスタンド１０５における上下ロール１４１及び１４２の軸線方向のシフト位置の修正量を計算する。計算された上下作業ロール１４１及び１４２のシフト位置修正量より作業ロールシフト制御装置１２２が上下作業ロールのシフト位置を調整する。

圧延機においては、圧延荷重を検出する手段である荷重計１０８，１０９と、圧延機スタンド間の張力を検出する手段である張力計１０６，１０７が設置されており、荷重計
１０８，１０９，張力計１０６，１０７とも圧延機の操作側（ＷＳ側），駆動側(ＤＳ側)の差である差荷重１１０及び１１４および差張力１１２及び１１６を検出することが可能である。圧延機において、例えば駆動側（ＤＳ側）の荷重が、操作側（ＷＳ側）と比べて高い場合は、駆動側（ＤＳ側）がより圧下された状態であり、圧延機から単位時間に出側に出される圧延材２の板長が操作側（ＷＳ側）より長くなる。このため、圧延材２にかかる張力は操作側（ＷＳ側）の方が高くなる。従って、差荷重（１１０，１１４）または差張力（１１２，１１６）を検出し、圧延機の非対称性を判定し、非対称性が有るレベルより大きくなった場合は、さらに大きくなる方向への上下作業ロール（１４１，１４２）のシフト動作を停止させるロールシフト可否判定装置１２０を設け、シフト動作を制限する。

図３（Ａ）に、ロールシフト可否判定装置１２０の詳細を示す。ここでは、圧延機の差荷重を用いて、ロールシフト制御装置１２２の指令を制限するように、上下作業ロール
（１４１，１４２）のシフト動作を制限する。駆動側(ＤＳ側)の荷重計(１０８，１０９)の検出値から操作側（ＷＳ側）の荷重計（１０８，１０９）の検出値を引き、差荷重とする。差荷重の値が設定荷重の０.１ 倍を超えた場合は、駆動側（ＤＳ側）と操作側（ＷＳ側）の非対称性が大きいと判断してシフト動作制限推論機構３０１の推論機能により上下作業ロール（１４１，１４２）のシフト方向に制限をかける。

図３（Ｂ）に、シフト動作制限推論機構３０１で用いる推論ルールの例を示す。ロールシフト制御装置１２２においては、ロールシフト可否判定装置１２０の出力に基づき、上下作業ロール（１４１，１４２）のシフト方向に制限をかける。具体的には、図３（Ｂ）の推論ルールでＮＧとされた上下ロールのシフト操作の組合せを禁止する。例えば、ケース１の場合は、上作業ロール（１４１，１４２）が駆動側に移動するように制御され、下作業ロールが操作側に移動するように制御された場合である。この場合、荷重差≧設定値
(０.１) であっても、また、荷重差≦設定値(０.１) であっても該制御が許可され該制御が続けられる。ケース２の場合は、上作業ロール（１４１）が駆動側に移動するように制御され、下作業ロール１４２が駆動側に移動するように制御された場合である。この場合、荷重差≧設定値(０.１)であると、該制御は制限される、すなわち、作業ロール(１４１及び１４２) のシフトは停止される。一方、荷重差≦設定値(０.１) であると該制御が許可され該制御が続けられる。ケース３〜８についても同様である。

スタンド間張力の駆動側（ＤＳ側）および操作側（ＷＳ側）の差である差張力（１１２，１１６）を用いても差荷重（１１０，１１４）の場合と同様にロールシフト可否判定装置を構成することが可能である。また、差荷重（１１０，１１４）と差張力（１１２，
１１６）の両方を用いても、差荷重（１１０，１１４）の場合と同様にロールシフト可否判定装置１２０を構成する事が可能である。また、上記の実施例では、シフト動作制限推論機構で、推論ルールを用いた推論を行ってロールシフト可否を判定したが、他の方法を用いても判定は可能である。その他、操作側（ＷＳ側）および駆動側（ＤＳ側）の圧延状態の差として検出可能な、例えば、圧延材２の板幅方向中央位置と圧延機中心との位置のズレである蛇行量を蛇行センサを用いて測定して使用することや、ロールギャップの差を位置センサを用いて測定して使用することも可能である。

以上の実施例では、作業ロールシフトを用いたエッジドロップ制御について述べたが、中間ロールシフトを用いたエッジドロップ制御についても同様に構成する事が可能である。

以上のように、圧延機の駆動側と操作側の圧延状態の差を用いて上下ロールのシフト動作に制限をかけることが可能となるため、圧延スケジュールや入側板厚の板幅方向分布等に影響されずに上下ロールのシフトを最大限利用してエッジドロップ制御を行うことが可能となる。したがって、制御精度を板の蛇行や板破断の発生を最小限に抑えながら高めることができる。

エッジドロップ制御装置の構成を示す図。 作業ロールの詳細図。 ロールシフト可否判定装置の動作を示す図。

符号の説明

１０１…入側エッジドロップ検出器、１０２…出側エッジドロップ検出器、１０６…張力計、１０８…荷重計、１２０…ロールシフト可否判定装置、１２２…ロールシフト制御装置、１２３…エッジドロップ制御装置。

Claims (13)

1. 板厚方向端部の板幅方向板厚を検出してロールの板幅方向移動により制御する圧延制御装置において、操作側の圧延状態と駆動側の圧延状態をそれぞれ得る手段と、前記得られた操作側圧延状態及び駆動側圧延状態に基づいてロールの移動を制限する手段を有することを特徴とする圧延制御装置。
2. 請求項１において、前記圧延状態は物理量であり、操作側圧延状態を示す物理量と、駆動側圧延状態を示す物理量を比較することによって、ロールの移動を制限することを特徴とする圧延制御装置。
3. 請求項２において、前記比較は、操作側圧延状態を示す物理量と駆動側圧延状態を示す物理量との差を求めることであることを特徴とする圧延制御装置。
4. 請求項１において、少なくとも上側ロールと下側ロールの一方がロール傾斜側に移動する場合、前記制限を行うことを特徴とする圧延制御装置。
5. 請求項１において、上側ロールと下側ロールが同方向に移動、あるいは、一方が停止の場合、前記制限を行うことを特徴とする圧延制御装置。
6. 請求項１において、傾斜側と反対側にロールが移動している場合、前記物理量が所定値より大きい場合、前記制限を行うことを特徴とする圧延制御装置。
7. 請求項１において、傾斜側にロールが移動している場合、前記物理量が所定値より小さい場合、前記制限を行うことを特徴とする圧延制御装置。
8. 請求項２において、前記物理量は圧延荷重あるいは張力であることを特徴とする圧延制御装置。
9. 板厚方向端部の板幅方向板厚に基づいてロールの移動量を演算し、操作側の圧延状態と駆動側の圧延状態に基づいてロールの移動を制限する圧延制御方法。
10. ロールと、ロールを駆動する駆動装置、前記駆動装置を制御する制御装置を有し、前記制御装置は、板厚方向端部の板厚形状を検出してロールの移動を制御する圧延制御装置において、操作側の圧延状態と駆動側の圧延状態をそれぞれ得る手段と、前記得られた操作側圧延状態及び駆動側圧延状態に基づいてロールの移動を制限する手段を含んでなることを特徴とする圧延装置。
11. 請求項１ないし９において、前記ロールとは作業ロールであることを特徴とする圧延装置。
12. 請求項１ないし９において、前記ロールとは中間ロールであることを特徴とする圧延装置。
13. 請求項１ないし９において、前記ロールとは作業ロールおよび中間ロールであることを特徴とする圧延装置。
    

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