JP2006095592A - 調質圧延機における伸び率制御方法 - Google Patents

Abstract

【要 約】
【課 題】 特に表面粗さが大きく異なるワークロールで調質圧延を行う鋼帯同士が接続された接続点が調質圧延機を通過した後、後行鋼帯の接続点から離れた位置で伸び率不良部が生じるのを効果的に防止することができる調質圧延機における伸び率制御方法を提供する。
【解決手段】 伸び率偏差に基づき圧下装置に加える圧下力補正量を決定する制御ゲインを、調質圧延機で使用するワークロールの表面粗さ、鋼帯の鋼種、板厚に応じて予め定めておき、鋼帯同士が接続された接合点が調質圧延機のワークロールを通過するに際し、制御ゲインの値を設定変更して後行鋼板の調質圧延を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、連続焼鈍後の鋼帯の調質圧延を行う際の調質圧延機における伸び率制御方法に関する。

冷間圧延後の鋼帯は、一般に連続焼鈍が施され、引き続き調質圧延を施すことによって、所望の機械的性質や表面粗さ、形状の調整も行って冷延鋼帯とされている。冷延鋼帯は製品によりダル仕上げとブライト仕上げとに大別されており、ダル仕上げにはダル加工したダルロールが使用され、ブライト仕上げには回転砥石によって加工したブライトロールが用いられる。ここで、ダルロールはブライトロールよりも表面粗さが大きい。このようなワークロールを組み込み、連続焼鈍後の鋼帯の調質圧延を行う際の伸び率は、高くても数％以下に設定されている。

ここで、調質圧延機における伸び率制御方法について図１により説明しておく。

図１に示すような連続焼鈍設備の調質圧延機では、鋼帯Ｓをワークロール１で圧延する際、鋼帯Ｓの伸び率を伸び率制御用コンピュータ（ＤＤＣ）６により演算し、得た伸び率実績値εと伸び率設定値ε^＊とから伸び率偏差Δεを求め、伸び率偏差Δεに基づき圧下装置２を操作して伸び率制御を行っている。

ここで、３は圧延荷重を検出するロードセル、４は鋼帯Ｓの張力を検出するテンションロール、５は鋼帯Ｓの張力を発生する４本で１組のブライドルロールを示す。調質圧延機の前後に配置された４本で１組のブライドルロール５のうち、一本のブライドルロール５にはパルス発生器５Ａ、５Ｂが取り付けてあり、パルス発生器５Ａ、５Ｂの信号を伸び率制御用コンピュータ（ＤＤＣ）６に入力して演算することにより鋼帯Ｓの伸び率を検出することができる。また７は、連続焼鈍設備全体の制御を行うプロセス制御用コンピュータ（Ｐ／Ｃ）を示し、８はプロセス制御用コンピュータ（Ｐ／Ｃ）７と圧延データの授受を行う上位コンピュータ（Ｏ／Ｃ）を示す。９は連続焼鈍炉、矢印１０は鋼帯移動方向を示す。

図２には、前記伸び率制御用コンピュータ６内に設けた圧下力補正値ΔＰを決定する一例の演算回路を示した。２１、２４は加算器、２２、２５、２６、２７は乗算器、２３は積分器を示す。伸び率設定値ε^＊と板幅とは、調質圧延を行う鋼帯Ｓに応じて上位コンピュータ８から前記伸び率制御用コンピュータ６にデータが送られ、演算回路に設定され、一方、制御ゲインＧａについては、従来、一定値として演算回路に設定されていた。

ところで、調質圧延機における伸び率制御においては、伸び率偏差Δεに基づき圧下装置２を操作する伸び率制御を行うのが安定して伸び率を収束させることが可能であるので広く採用されているところ、連続焼鈍後の鋼帯の調質圧延においては、前述のダルロールとブライトロールのように表面粗さが大きく異なるワークロールを使用して調質圧延を行う鋼帯同士が接続された接続点が調質圧延機を通過する場合がある。そこで特にこのような接続点の前後において、鋼帯に応じて設定された伸び率設定値に迅速に収束させることが重要な課題となっている。

なお特許文献１には、圧延機入側板厚と塑性係数を算出すると共に、予め与えられた目標の伸び率となるようにプリセット荷重値を補正する連続調質圧延設備とすることにより、伸び率設定変更時における伸び率不合長を最小化できる連続調質圧延の伸び率制御方法が記載されている。

また特許文献２には、作業ロール表面の光沢度を、鋼帯のそり及び／又は延び不足の発生を抑制可能な光沢度に調整する鋼帯の調質圧延方法が記載されている。
特開２００２−２８２９２２号公報 特開２００３−６２６０２号公報

しかしながら前記従来技術では、特に表面粗さが大きく異なるワークロールを使用して調質圧延を行う鋼帯同士が接続された接続点が調質圧延機を通過した後、後行鋼帯の接続点から離れた位置で伸び率不良部が生じるのを防止できないという問題があった。

この原因につき図５により説明する。図５中、ハンチング３１が伸び率不良部で、ハンチング３１の谷部で伸び率が後行鋼帯の伸び率設定値ε^＊ _２の許容範囲を超えている。

この後行鋼帯の接続点から離れた位置で伸び率不良部が生じる原因は、接合点Ａを境としてワークロール１の表面粗さが大きいダルロールから表面粗さが小さいブライトロールへの交換が実施され、表面粗さが大きく異なるワークロールで後行鋼帯の調質圧延が行われているのに、制御ゲインＧａがダルロールの設定値と同じ値であったことによる。このため後行鋼帯の調質圧延時に、高速域で伸び率偏差Δεをなかなか小さくすることができなくなり、図５に示すようなハンチング３１が生じていた。この場合、接合点Ａ近傍の圧延速度が低い低速域では制御ゲインＧａは０とされ、接合点Ａ近傍では、圧下装置２を操作することにより圧延荷重を調節する伸び率制御を行っていない。このようなハンチング３１は、上述のように表面粗度が大きいロールから表面粗度が小さいロールへ変更する際に生じやすい。

このような伸び率のハンチングにより伸び率不良部が後行鋼帯の接続点から離れた位置で生じると、冷延鋼帯製品として出荷することができなくなって納期遅れにつながりやすい。また図５に示すように上から３段目と４段目のタイムチャート図からは、表面粗さが大きダルロールで圧延される先行鋼帯と、表面粗さが小さいブライトロールで圧延される後行鋼帯が接続された接合点Ａが調質圧延機を通過した後、伸び率実績値の上昇が遅いこともわかる。図５中、矢印３０は後行鋼帯の伸び率実績値ε_２が伸び率設定値ε^＊ _２の許容範囲に到達したタイミングを示す。

本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、特に表面粗さが大きく異なるワークロールで調質圧延を行う鋼帯同士が接続された接続点が調質圧延機を通過した後、後行鋼帯の接続点から離れた位置で伸び率不良部が生じるのを効果的に防止することができる調質圧延機における伸び率制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、伸び率偏差に基づき圧下装置を操作して伸び率制御を行いつつ、連続焼鈍後の鋼帯の調質圧延を行う調質圧延機における伸び率制御方法であって、前記伸び率偏差に基づき圧下装置に加える圧下力補正量を決定する制御ゲインを、調質圧延機で使用するワークロールの表面粗さ、鋼帯の鋼種、板厚に応じて予め定めておき、鋼帯同士が接続された接合点が調質圧延機のワークロールを通過するに際し、前記制御ゲインの値を設定変更して後行鋼板の調質圧延を行うことを特徴とする調質圧延機における伸び率制御方法である。

その際、前記制御ゲインを鋼帯の表面仕上げ区分に対応して用いるワークロール毎に、鋼帯の鋼種、板厚によって区分して上位コンピュータに登録しておき、前記接合点が調質圧延機のワークロールを通過するに際し、前記制御ゲインの値を設定変更して後行鋼板の調質圧延を行うことが好ましい。また、制御ゲインに対して圧延速度によるゲイン補正を行うことがさらに好ましい。

本発明によれば、特に表面粗さが大きく異なるワークロールで調質圧延を行う鋼帯同士が接続された接続点が調質圧延機を通過した後、後行鋼帯の高速域において伸び率のハンチングが生じることを抑制することができるため、後行鋼帯の接続点から離れた位置で伸び率不良部が生じるのを効果的に防止することができる。従って鋼種・寸法が異なる鋼帯同士が接続された接合点近傍を除いて、鋼帯全長にわたり安定して伸び率制御を行うことが可能となり、オーダー通りに冷延鋼帯製品を出荷することが可能となる。

本発明者は、図１に示したような調質圧延機における伸び率制御方法について鋭意検討し、伸び率制御用コンピュータ６により圧下装置２を操作し、圧延荷重を調節する圧下力変更方式を採用した。この理由は、連続焼鈍設備に配置した調質圧延機では、鋼帯Ｓの張力を変更することにより伸び率制御を行う張力変更方式よりも、圧下装置２を操作し、圧延荷重を調整する圧下力変更方式の方が安定して伸び率制御を行うことができるからである。

ここで伸び率制御用コンピュータ６には、パルス発生器５Ａ、５Ｂからの信号およびロードセル３で検出した圧延荷重が入力され、調質圧延時に、伸び率制御用コンピュータ６により鋼帯Ｓの伸び率を演算するとともに圧下装置２を操作している。図１中、４は鋼帯Ｓの張力を検出するテンションロール、５は鋼帯Ｓの張力を発生する４本で１組のブライドルロールを示す。

鋼帯Ｓの伸び率は、時々刻々、伸び率制御用コンピュータ６により演算され、伸び率実績値εとして伸び率制御用コンピュータ６内に設けた演算回路に入力される。伸び率制御用コンピュータ６内に設けた演算回路は、例えば図２に示したようなものとすることができる。すなわち、伸び率制御用コンピュータ６内に設けた演算回路では、時々刻々得られる伸び率実績値εと伸び率設定値ε^＊とから伸び率偏差Δεを求め、伸び率偏差Δεに基づき圧下装置２を操作する圧下力補正量ΔＰを決定する。伸び率制御用コンピュータ６は、決定した圧下力補正量ΔＰだけ圧下装置２を操作することにより圧延荷重を変えることで伸び率制御を行っている。２１、２４は加算器、２２、２５、２６、２７は乗算器、２３は積分器を示す。

この圧下力補正量ΔＰは、乗算器２２で伸び率偏差Δεと常数ｋ（０＜ｋ＜１）の積が演算され、積分器２３で得た伸び率偏差Δεの時間積分と（１−ｋ）の積が乗算器２７により演算され、次いでそれらの出力であるΔε・ｋと、（１−ｋ）・∫Δεｄｔとが加算器２４により加算され、伸び率偏差Δεの比例・積分結果に乗算器２５により制御ゲインＧａを掛け、さらに通常行なわれているように圧延速度に応じた出力調整値を掛け、さらに乗算器２６により板幅を掛けることによって決定される。

ここで制御ゲインＧａは、調質圧延機に使用するワークロール１の表面粗さ及び調質圧延機で圧延する鋼帯の鋼種、板厚に応じて、上位コンピュータ８からデータが送られ、前記伸び率制御用コンピュータ６内の演算回路に設定するようにした。

本発明で設定する制御ゲインＧａは、図１に示した調質圧延機を用い、ワークロール１の表面粗さと、鋼帯の鋼種、板厚を変えた調質圧延実験により、高速域において伸び率に許容範囲を超えるハンチングが起こらず、前記伸び率偏差Δεを解消することができる圧下力補正量ΔＰに基づいて決めた。また調質圧延実験により決めた制御ゲインＧａは、ワークロール１の表面粗さ毎に鋼帯の鋼種、板厚によって区分し、上位コンピュータ（Ｏ／Ｃ）に登録した。

その際、制御ゲインＧａは、例えば表１に示すように、鋼帯の表面仕上げ区分に対応して用いるワークロール１の表面粗さ毎に、鋼帯の鋼種、板厚によって区分して上位コンピュータ（Ｏ／Ｃ）８に登録しておくのが好ましい。この理由は、鋼帯の表面仕上げはダル仕上げとブライト仕上げに大別され、それぞれダルロール、ブライトロールという表面状態と表面粗さが大きく異なるワークロールを使用して調質圧延が施された場合、圧延特性が大きく異なるからである。鋼帯の鋼種Ａは、低炭材などの一般冷延鋼、鋼帯の鋼種Ｂは特殊合金鋼である。表１に示す表面粗さは、ワークロール１の粗さ曲線の算術平均粗さＲａとした。

なお伸び率設定値ε^＊と板幅は、鋼帯同士が接続された接合点Ａの通過に際し、上位コンピュータ８からデータが送られ、前記伸び率制御用コンピュータ６内の演算回路に設定されるのは、従来と同様である。

また比例制御分Δε・ｋと、積分制御分（１−ｋ）・∫Δεｄｔの割合を決めている常数ｋは、０＜ｋ＜１とすればよい。

また本発明に係る連続焼鈍設備に配置した調質圧延機における伸び率制御方法においては、表１に示した制御ゲインＧａに対し、圧延速度によるゲイン補正を行うことができる。

例えば図３に例示するように、所定速度Ｖａから所定速度Ｖｂまで制御ゲインＧａを変化させ、所定速度Ｖａでは制御ゲインを０、所定速度Ｖｂでは前記制御ゲインをＧａの１００％、その間において圧延速度に従って制御ゲインをＧａの０〜１００％に設定して、後行鋼帯の調質圧延を行うことが好ましい。上記所定速度Ｖａは、圧延開始を認識させる速度を設定すればよく、例えば１０ｍｐｍ程度とすればよく、上記所定速度Ｖｂは、接合点を通過させる際の速度を設定すればよく、例えば３０ｍｐｍ程度とすればよい。

図３に示すように圧延速度によるゲイン補正を行う理由は、直下直後から接合点までの非定常部でのゲインを低くし、すなわち圧延速度によるゲイン補正を行わない場合に比べて、所定速度Ｖａ〜所定速度Ｖｂまでの間において制御ゲインをＧａの０〜１００％に設定することにより、このような補正を行わない場合に比べ、さらに迅速に後行材の伸び率実績値を伸び率設定値に到達させることができるからである。

以上説明した調質圧延機における伸び率制御方法では、鋼種・寸法が異なる鋼帯同士が接続された接合点Ａ近傍では、前記圧下力変更方式の伸び率制御を行わず、表面粗さが異なるワークロール１で調質圧延を行う接合点Ａが調質圧延機を通過した後、先ず、ワークロール１の交換を実施し、次いで後行鋼帯のプリセット荷重となるように圧下装置２を操作することができる。次いで、伸び率偏差Δεに基づき圧下力補正ΔＰを決定し、圧下装置２を操作して圧延荷重を調節する圧下力変更方式の伸び率制御を開始する。

ワークロール１の交換を実施した直後における後行鋼帯のプリセット荷重は、公知の圧延荷重式、例えばＰ＝Ｗ・ｆ_Ｐ（ε、ｔ、Ｌ）において、Ｗに後行鋼帯の板幅を、εに後行鋼帯の伸び率設定値を、ｔに後行鋼帯の板厚を、圧延長（該ワークロールでの圧延距離）Ｌに０を代入することで決定することができる。

その際、本発明にかかる調質圧延機における伸び率制御方法は、伸び率偏差Δεに基づき基づき圧下装置２に加える圧下力補正量ΔＰを決定する制御ゲインＧａを、調質圧延機で使用するワークロール１の表面粗さ、鋼帯Ｓの鋼種、板厚に応じて予め定めておき、鋼帯同士が接続された接合点Ａが調質圧延機のワークロール１を通過するに際し、前記制御ゲインＧａの値を設定変更して後行鋼板の調質圧延を行うようにした。

したがって本発明によれば、特にダルロールで圧延する先行鋼帯と、ブライトロールで圧延する後行鋼帯が接続されている場合であっても、接合点Ａが調質圧延機のワークロール１を通過した後、従来のように制御ゲインＧａを一定としていたときに比べ、ブライトロールで圧延する後行鋼帯の調質圧延時には、適切な制御ゲインＧａが設定されるから、後行鋼帯の接続点から離れた位置で前述のようなハウンチングが発生して伸び率不良部が生じるのを効果的に防止することができる。

また本発明によれば、先行鋼帯がブライトロールで圧延され、後行鋼帯がダルロールで圧延される鋼帯同士が接続されている場合であっても、鋼帯同士が接続された接合点Ａの通過に際し、上位コンピュータ８から制御ゲインＧａを伸び率制御用コンピュータ６に送って、適切な制御ゲインＧａが設定されるから、後行鋼帯の調質圧延時、従来のように制御ゲインＧａを一定としていたときに比べ、伸び率偏差Δεに対して圧下装置２に加える適切な圧下力補正量ΔＰが決定され、後行鋼帯のプリセット荷重の設定時に生じる伸び率偏差Δεを迅速に解消して迅速に伸び率実績値を伸び率設定値に到達させることができるという作用・効果も発揮することができる。

また、前述のように圧延速度によるゲイン補正を行なうことにより、さらに迅速に後行材の伸び率実績値を伸び率設定値に到達させることができるという作用・効果も発揮することができる。

図４に本発明を実施した後の伸び率実績値を示す。なお先行鋼帯が板厚０．８０ｍｍで板幅１１５０ｍｍの特殊鋼帯でダルロールで圧延され、後行鋼帯が板厚０．７０ｍｍで板幅１０００ｍｍの特殊鋼帯でブライトロールで圧延される鋼帯同士が溶接により接合点Ａで接合されている。ダルロールで圧延される先行鋼帯の制御ゲインＧａ、１として、単位板幅当たり５８８ｋＮ／％（６０ｔｏｎｆ／％）を設定し、ブライトロールで圧延される後行鋼帯の制御ゲインＧａ、２として、単位板幅当たり３９２ｋＮ／％（４０ｔｏｎｆ／％）を設定した。また、Ｖａ＝１０ｍｐｍ、Ｖｂ＝３０ｍｐｍ（先行鋼帯と後行鋼帯の溶接箇所圧延時の速度）として、制御ゲインの速度補正を行なった。

その結果、本発明を実施した場合には、図４に示すように、ブライトロールで圧延した後行鋼帯の高速域においてハンチング３１が生じることを防止できている一方、本発明を実施する前には、図５に示すように、ブライトロールで圧延した後行鋼帯の高速域においてハンチング３１が起こり、接合点Ａから離れた位置に伸び率不良部が生じている。

また、本発明を実施することにより、鋼帯Ｓの伸び率実績値が伸び率設定値ε^＊ _２の許容範囲に到達する時点までの圧延方向長さを図５に示した本発明の実施前より短くすることができた。

本発明を適用して好適な連続焼鈍設備の概略構成図である。 制御ゲインＧａの作用を説明する演算回路図である。 圧延速度によるゲイン補正を示す図である。 本発明を実施した後の伸び率実績値を示すタイムチャート図である。 本発明を実施する前の伸び率実績値を示すタイムチャート図である。

符号の説明

Ｓ 鋼帯
Ａ 接合点
１ ワークロール
２ 圧下装置
３ ロードセル
４ テンションロール
５ ブライドルロール
５Ａ、５Ｂ パルス発生器
６ 伸び率制御用コンピュータ
７ プロセス制御用コンピュータ
８ 上位コンピュータ
９ 連続焼鈍炉
１０ 鋼帯移動方向
２１、２４ 加算器
２２、２５、２６、２７ 乗算器
２３ 積分器

Claims (3)

1. 伸び率偏差に基づき圧下装置を操作して伸び率制御を行いつつ、連続焼鈍後の鋼帯の調質圧延を行う調質圧延機における伸び率制御方法であって、
   前記伸び率偏差に基づき圧下装置に加える圧下力補正量を決定する制御ゲインを、調質圧延機で使用するワークロールの表面粗さ、鋼帯の鋼種、板厚に応じて予め定めておき、鋼帯同士が接続された接合点が調質圧延機のワークロールを通過するに際し、前記制御ゲインの値を設定変更して後行鋼板の調質圧延を行うことを特徴とする調質圧延機における伸び率制御方法。
2. 前記制御ゲインを鋼帯の表面仕上げ区分に対応して用いるワークロール毎に、鋼帯の鋼種、板厚によって区分して上位コンピュータに登録しておき、前記接合点が調質圧延機のワークロールを通過するに際し、前記制御ゲインの値を設定変更して後行鋼板の調質圧延を行うことを特徴とする請求項１に記載の調質圧延機における伸び率制御方法。
3. 前記制御ゲインに対して圧延速度によるゲイン補正を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の調質圧延機における伸び率制御方法。

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