JP2007245215A - 冷間連続圧延設備 - Google Patents

Abstract

【課題】圧延材を複数の圧延機で連続的に圧延する板圧延において、板端付近で急激に圧延材の板厚が減少する、所謂エッジドロップを改善するために最適な冷間連続圧延設備を提供する。
【解決手段】複数の熱延コイルを接合し、接合された前記熱延コイルの歪みをテンションレベラー７で矯正し、酸洗設備８に通過させて表面スケールを除去し、２台以上の圧延機で連続的に圧延するタンデム圧延機１１を備え、且つ圧延機として先端に先細りのロールクラウンを設けた上下作業ロールを移動可能とした作業ロールシフトミル１０を１台以上配置した冷間連続圧延設備において、エッジドロップ計２ａをテンションレベラー７と酸洗設備８入り側に設けられたテンションブライドルロール３間に設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、板圧延において複数の圧延機で連続的に圧延する冷間連続圧延設備に関する。

従来、板圧延において板端付近で急激に板厚が減少する、所謂エッジドロップを改善することは重要な課題となっている。この課題に対し、上下作業ロールのロール端部に先細り形状のクラウンを付与し、これを板幅方向に移動可能とした、制御手段を有する圧延機である作業ロールシフトミルを有する圧延設備で圧延することは公知である。図５に板端付近で急激に板厚が減少するエッジドロップの模式図を示す。ここでエッジドロップ量の定義を説明すると、エッジドロップ量は一般に、板端を基準とした少なくとも２点の板厚差で定義されることが多い。すなわち図５において、板端からの距離Ｘ１５地点における板厚及びＸ１１５地点における板厚をそれぞれ計測したときの２点の板厚差によりエッジドロップ量は定義される。

以下、Ｘ１５を板端から１５ｍｍの点、またＸ１１５を板端から１１５ｍｍの点とし、この時のエッジドロップ量をＥとする。通常は板端側の板厚が薄く、この時のエッジドロップ量Ｅは正で表示する。逆に板端側のほうが厚くなる場合もあり、この時のＥは負で表示しエッジアップ形状と呼称する。またエッジドロップ量は、板の左右で異なっているのが普通である。従ってエッジドロップ量の測定は、一般的に左右の両板端部に計測器を設けて測定される。

また、複数の熱延コイルを圧延機の入り側で接合し、接合されたコイルを酸洗設備に通過させることにより表面スケールを除去し、設置された複数の圧延機で連続的に圧延する冷間連続圧延設備でエッジドロップを改善する場合、作業ロールシフトミルをタンデム圧延機の前段に少なくとも１台以上設置する事は公知であり、作業ロールシフトミルを用いてエッジドロップを制御する方法については、多数の公知例が開示されている。また、圧延機の入り側にエッジドロップを測定するエッジドロップ計を設置して、この計測値に基づき作業ロールシフトミルのシフト位置を制御する、フィードフォワード制御方法（以下、ＦＦ制御）も多数の公知例が開示されている。

また特許文献１では、冷間連続圧延設備における圧延機入り側エッジドロップ計の設置場所に関する提案が示されており、これは搬出リール（巻き出し機）、溶接機及びルーパを有する圧延設備にあって、板プロフィル計（エッジドロップ計）を溶接機の前後いずれかに設置するというものである。ルーパは張力を一定に保てるようにした可動式の設備で、特許文献１においては溶接のため溶接機近傍で圧延材（以下、板という）の流れが止まっている間も圧延可能とするために溶接機の出側に設けられている。

ルーパを設けたことにより、板の走行が部分的に停止した状態でのエッジドロップの計測が可能となる。従って、エッジドロップ計の測定端子を板幅方向に走行させる走行式エッジドロップ計の利用が可能となり、精度良く測定する事が可能としている。また、ルーパにより板が圧延機に到達するまでの時間が十分に取れるため、圧延条件のセットアップに測定結果を反映できるとしている。

但し、上記の特許文献１においては母材（板）のエッジドロップ量の変化はコイル毎に大きく異なる場合があるが、同一コイル内では板クラウン（エッジドロップ量）に大きな変化はないという認識に基づいている。

特開２００２−１２６８１１号公報 特開２００４−９１１６号公報 特開平５−１５９１１号公報

後で説明するように、同一コイル内においてはエッジドロップの変化が比較的大きくなだらかに変動する成分（以下、長周期的変動成分）と、変化量は比較的小さいが激しく変動する成分（以下、短周期的変動成分）とが混在している場合が多い。さらに、長周期的変動成分は、エッジドロップ量の変化が比較的大きくても、時間的変化は緩慢であり制御がしやすいが、短周期的変動成分は、エッジドロップ量の変化が比較的小さくとも、短時間に激しく変化するため制御が難しくなる。従って、短周期的な変動を極力抑制することが、エッジドロップ制御に対しては重要となる。

エッジドロップ量の変動要因は、板の板厚変動そのものに起因するもの、計測器の計測精度のばらつきによるもの、また計測条件に起因するもの等が考えられる。本発明は、計測条件に起因するエッジドロップの変動成分に着目し、この変動成分を極力少なくするために好適な配置を提供する。またこの配置を有効に利用し、エッジドロップの少ない圧延を実現することのできる冷間連続圧延設備を提供する。更に、圧延機の入り側で板の板端を切り落とすトリミング材の圧延に対しては、トリミング量を極力減らすことで、歩留りの高い圧延を可能にする冷間連続圧延設備を提供する。

本発明の請求項１に係る冷間連続圧延設備は、複数の熱延コイルを接合し、接合された前記熱延コイルの歪みをテンションレベラーで矯正し、酸洗設備に通過させて表面スケールを除去し、２台以上の圧延機で連続的に圧延する設備を備え、且つ前記圧延機として先端に先細りのロールクラウンを設けた上下作業ロールを移動可能とした作業ロールシフトミルを１台以上配置した冷間連続圧延設備において、前記テンションレベラーと前記酸洗設備入り側に設けられたテンションブライドルロール間にエッジドロップ計を設けたことを特徴とする。

本発明の請求項２に係る冷間連続圧延設備は、複数の熱延コイルを接合し、接合された前記熱延コイルを酸洗設備に通過させて表面スケールを除去し、２台以上の圧延機で連続的に圧延する設備を備え、且つ前記圧延機として先端に先細りのロールクラウンを設けた上下作業ロールを移動可能とした作業ロールシフトミルを１台以上配置した前記冷間連続圧延設備において、前記酸洗設備と前記酸洗設備出側に設けられたテンションブライドルロール間にエッジドロップ計を設けたことを特徴とする。

本発明の請求項３に係る冷間連続圧延設備は、複数の熱延コイルを接合し、接合された前記熱延コイルを酸洗設備に通過させて表面スケールを除去し、サイドトリマーにて板端を切り落とし、２台以上の圧延機で連続的に圧延する設備を備え、且つ前記圧延機として先端に先細りのロールクラウンを設けた上下作業ロールを移動可能とした作業ロールシフトミルを１台以上配置した冷間連続圧延設備において、サイドトリマーと前記サイドトリマー出側に設けられたテンションブライドルロール間にエッジドロップ計を設けたことを特徴とする。

本発明の請求項４に係る冷間連続圧延設備は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の冷間連続圧延設備において、前記エッジドロップ計が走行式エッジドロップ計であることを特徴とする。

本発明の請求項５に係る冷間連続圧延設備は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の冷間連続圧延設備において、前記エッジドロップ計の前後いずれかの近傍に溶接点検出器及び走行距離計を設けたことを特徴とする。

本発明の請求項６に係る冷間連続圧延設備は、請求項５記載の冷間連続圧延設備において、前記溶接点検出器及び前記走行距離計により取得したデータに基づき前記エッジドロップ計の検出データをトラッキングするトラッキング装置と、エッジドロップ計の検出データを平滑化する平滑化装置と、平滑化装置からの出力に基づき前記作業ロールシフトミルのロールシフト位置を設定するシフト設定装置とを設けたことを特徴とする。

本発明の請求項７に係る冷間連続圧延設備は、請求項１又は請求項２記載の冷間連続圧延設備において、前記エッジドロップ計の計測データに基づきサイドトリマーの板端トリミング量を決定することを特徴とする。

本発明の請求項８に係る冷間連続圧延設備は、請求項６記載の冷間連続圧延設備において、前記平滑化装置からの出力に基づき前記作業ロールシフトミルのロールシフト位置をプリセットすることを特徴とする。

本発明の請求項９に係る冷間連続圧延設備は、請求項６記載の冷間連続圧延設備において、前記平滑化装置から出力されたエッジドロップデータに基づき、前記シフト設定装置により上下作業ロールのシフト位置をフィードフォワード制御することを特徴とする。

本発明の請求項１に係る冷間圧延設備によれば、エッジドロップ計をテンションレベラーの後に配置し、更にテンションブライドルロールをエッジドロップ計の近傍に配置してあるため、テンションレベラーにより母材コイル（板）の形状が矯正された後に、テンションが作用し板の振動が抑制された状態でエッジドロップ量を測定することができるので、計測誤差を減らし、適正な圧延を行うことができる。

本発明の請求項２に係る冷間圧延設備によれば、エッジドロップ計を酸洗設備の後に配置し、更にテンションブライドルロールをエッジドロップ計の近傍に配置してあるため、酸洗設備により表面スケールが除去された後に、テンションが作用した状態でエッジドロップ量を測定することができるので、計測誤差を減らし、適正な圧延を行うことができる。

本発明の請求項３に係る冷間圧延設備によれば、エッジドロップ計をサイドトリマーの後に配置し、更にテンションブライドルロールをエッジドロップ計の近傍に配置してあるため、サイドトリマーにより板の板幅が略一定となった後に、テンションが作用し板の振動が抑制された状態でエッジドロップ量を測定することができるので、計測誤差を減らし、適正な圧延を行うことができる。

本発明の請求項４に係る冷間圧延設備によれば、走行式エッジドロップ計を用いることで、測定端子を板幅方向に往復動作させてエッジドロップ量を計測することができるので、測定端子を減らすことが可能となり、設備費を低減させることができる。

本発明の請求項５に係る冷間圧延設備によれば、エッジドロップ計近傍に溶接点検出器及び走行距離計を設置することにより、計測されたエッジドロップデータを正確にトラッキングすることが可能となり、計測誤差を減らし、適正な圧延を行うことができる。

本発明の請求項６に係る冷間圧延設備によれば、冷間連続圧延設備にトラッキング装置と、平滑化装置と、シフト設定装置を設けたことでエッジドロップ量の変化は比較的小さいが短時間に激しく変化する短周期的変動成分を除去したデータに基づいて圧延を行うことができるので、より高精度のエッジドロップ抑制を行うことができる。

本発明の請求項７に係る冷間連続圧延設備によれば、エッジドロップ計の計測データに基づきサイドトリマーの板端トリミング量を決定することにより、エッジドロップ量に応じてトリミング量を最小限に抑え、歩留りの高い圧延を行うことができる。

本発明の請求項８に係る冷間連続圧延設備によれば、平滑化装置のデータに基づき作業ロールシフトミルのロールシフト位置をプリセットするので、圧延材のエッジドロップに対して適正なロールシフト位置を提供することができる。

本発明の請求項９に係る冷間連続圧延設備によれば、平滑化装置により短周期的変動成分を排除したエッジドロップデータに基づき作業ロールシフトミルをＦＦ制御するので、適正な圧延を行うことができる。

図１に本発明の実施形態に係る冷間連続圧延設備の一例を示す。冷間連続圧延設備において、板は巻き出し機５より送り出され、溶接機６、ルーパ１５、テンションブライドルロール３、テンションレベラー７、テンションブライドルロール３、酸洗設備８、テンションブライドルロール３、ルーパ１５、サイドトリマー９、ルーパ１５、テンションブライドルロール３及びタンデム圧延機１１を順次通過し、形状検出器１２で板形状が計測され、分割シヤー１３を通り、巻き取り機１４に巻き取られる。

巻き出し機５は母材コイル（板）を圧延機側に送り出す設備、溶接機６は複数の板を接合する設備、ルーパ１５は連続圧延を可能にするために必要長さの板を貯蔵する板貯蔵設備、テンションブライドルロール３は板に張力を作用させる設備、テンションレベラー７は板の形状の歪みを矯正する設備、酸洗設備８は順次接合された複数の板の表面スケールを除去する設備、サイドトリマー９は板端を切り落とす設備、タンデム圧延機１１は複数設置された圧延機で板を連続的に圧延する設備、形状検出器１２は圧延後の板の形状を検査する設備、分割シヤー１３は板を所定長さに切断する設備また巻き取り機１４は板を巻き取り搬出する設備である。なお図１中、２ａ〜２ｄはエッジドロップ計、４ａ〜４ｄは溶接点検出器である。

更に、タンデム圧延機１１の前段には作業ロールシフトミル１０が１台配置されている。作業ロールシフトミル１０は、上下作業ロールのロール端部に先細り形状のクラウンを付与して板幅方向に移動可能とした、作業ロールシフト制御手段を有する圧延機である。

本実施形態による冷間連続圧延設備は、図１に示すエッジドロップ計２ａ〜２ｃ、溶接点検出器４ａ〜４ｃのうち、エッジドロップ計２ａ及び溶接点検出器４ａを用いるものである。すなわち、テンションレベラー７の後流側且つテンションブライドルロール３前流側にＸ線エッジドロップ計２ａを配置したものである。テンションブライドルロール３は酸洗設備８前に設置されており、またテンションレベラー７前に溶接点検出器４ａと走行距離計（図示省略）を設ける。エッジドロップ計２ａは板のエッジドロップ量を計測する設備、溶接点検出器４ａは板の溶接箇所を検出する設備、走行距離計は板の走行距離を測定する設備である。

Ｘ線エッジドロップ計２ａは、図２に示すように母材の上下にＸ線発生端子２１及び受信端子２２を設け、発生端子２１から受信端子２２に到達するＸ線の透過量を計測することで板厚を検出するものである。また、溶接点検出器４ａは、例えば特許文献２に説明されているように、溶接点近傍の板にパンチ孔をあけ、この位置をフォトセルなどで検知する。更に走行距離計は、溶接点を基準として板の走行距離を測定するもので、例えば図１に示すテンションブライドルロール３の駆動モータにセルシンなどを設置し、テンションブライドルロール３のロール径及び駆動モータの回転数から板の走行距離を算出すれば良い。

溶接点検出器４ａと走行距離計を設置する目的は、計測されたエッジドロップデータを正確にトラッキングするためである。後続の作業ロールシフトミル１０でエッジドロップに対しＦＦ制御を行なう場合は、特に正確なトラッキングが必要となる。不正確なトラッキングデータに基づきＦＦ制御を行なうと、返ってエッジドロップ形状を悪化させる恐れがあるためである。

テンションレベラー７の入り側近くに溶接点検出器４ａを設置したのは、溶接点前後で板厚が異なる等により、この前後でテンションレベラー７の押し込み量等の操業条件を変更する場合があるためである。溶接点検出器４ａをＸ線エッジドロップ計２ａ出力のトラッキング用として用いても良い。なお、溶接点検出器４ａ及び走行距離計の設置箇所については前述した位置に限らず、テンションブライドルロール３の前後いずれか且つ近傍に設置すればよい。また、エッジドロップ計はＸ線エッジドロップ計に限らない。

ここで計測誤差に関し、図２に基づいて簡単に説明する。板の振動及び形状不良等による波うちがあると、計測端子間において板１の板厚が水平方向に対して角度を有した状態で計測される場合が生じる。このような場合、計測される板厚Ｈ’は実際の板厚Ｈと異なり、板の傾きをθとするとこの時の計測誤差δＨは、以下に示す通りである。

ここでＨ＝２．５ｍｍと仮定した時の、傾き角θと計測誤差δＨの関係を図３に示す。θ＝５°程度板が傾くと、δＨ＝約１０μｍの計測誤差が生じることが分かる。上記の誤差成分は、例えば板の振動に応じた変動成分として観測される。

さらに上記のような母材エッジドロップ量の変動成分が、最終製品に概略どのように現れるかを説明する。図４は、圧延前の入り側エッジドロップ量Ｅｉｎと圧延後の出側エッジドロップ量Ｅｏｕｔの相関の一例を示すグラフであり、横軸を圧延前の入り側エッジドロップ量Ｅｉｎ、縦軸を５スタンドタンデム圧延後の出側エッジドロップ量Ｅｏｕｔとする。図中の線分は測定値の平均をとったもので、トータル圧下率が約７５％の場合のデータを示す。なお、データは材質（一般炭素鋼）、板幅、入り側板厚、圧延速度など圧延条件が異なるものが混在しており、また作業ロールはストレートロールとし、エッジドロップ制御は実施していない。

図４によれば、入り側エッジドロップ量Ｅｉｎと出側エッジドロップ量Ｅｏｕｔには、強い相関が認められ、入り側のエッジドロップ量Ｅｉｎが１０μｍ変動すると、出側エッジドロップ量Ｅｏｕｔでは約２．４μｍの変動が現れると予想される。特にエッジドロップ量に対し要求の厳しい珪素鋼板では、最終出側エッジドロップ量を５μｍ以内に規制されることが多い。このような状況を考慮すると、入り側エッジドロップ量の１０μｍ程度の変動は、製品品質に無視できない影響を及ぼすといえる。

すなわち、図２に示したような誤差成分を実際のエッジドロップ量と認識してＦＦ制御を適用すると、母材（板）にエッジドロップがない場合でも計測誤差に伴うＦＦ制御により２．４μｍ程度の変動が生じることになる。従って、エッジドロップ量に対する要求の厳しい製品ほど、計測部での板振動、形状の乱れは極力防止する必要がある。これに対し本実施形態の位置にエッジドロップ計を設置すれば、計測部での板振動、形状の乱れによる誤差成分が極力抑制されて精度が高く変動量の小さいエッジドロップの計測が可能となる。

以上のように、テンションレベラー７及びテンションブライドルロール３の間にエッジドロップ計２ａを設置して作業ロールシフトミル１０に対しＦＦ制御を実施すれば、
１）テンションが作用し、板の振動が抑制された条件下でエッジドロップの計測が可能となる。
２）母材コイル（板）の形状が矯正された後にエッジドロップの計測が可能になる。
の利点がある。これにより、板の振動及び母材形状の乱れにより生じるエッジドロップの計測誤差を小さくすることが可能となる。これにより短周期的なエッジドロップ量の変動を抑制する効果がある。

本発明の実施例１による冷間連続圧延設備は、図１に示すエッジドロップ計２ａ〜２ｃ、溶接点検出器４ａ〜４ｃのうち、エッジドロップ計２ｂ及び溶接点検出器４ｂを用いるものである。即ち、酸洗設備８の出側とテンションブライドルロール３との間にＸ線エッジドロップ計２ｂを設置する。テンションブライドルロール３は酸洗設備８と酸洗設備８後に配置されたルーパ１５との間に設置されている。更に、溶接点検出器４ｂ及び板走行距離計をＸ線エッジドロップ計２ｂの近傍である酸洗設備８とＸ線エッジドロップ計２ｂ間に配置する。なお、上記「最良の形態」と重複する説明は省略した。

上述した「最良の形態」においては、熱延時およびその後に生じた板表面の酸化スケールや表面汚れが存在する状態でエッジドロップを計測している場合がある。このように板表面に酸化スケールや表面汚れが存在する場合、エッジドロップ測定時にＸ線の散乱あるいは透過量のばらつき等が発生するおそれがあり、エッジドロップ計測値に誤差を生じる要因となる。このような誤差はランダムノイズ的であり、エッジドロップ測定値に短周期的変動を引き起こすと考えられる。

しかしながら、本実施例１により酸洗設備８の後にＸ線エッジドロップ計２ｂを設置すれば、板の表面スケールを除去した後にエッジドロップ量を測定するため、板の表面形状の乱れにより計測誤差を生じるという問題はなくなる。また板はテンションレベラー７を通過した後であり、母材（板）形状による誤差も問題とならない。当然テンションブライドルロール３により板張力が加わった状態でエッジドロップ量を計測できるため、振動も小さく押さえることができ、誤差要因を排除することができる。

更に、通常の冷間連続圧延設備では、酸洗設備８の後に板端を切り落とすサイドトリマー９が設置される。サイドトリマー９の目的は、エッジドロップ量への要求が厳しい製品のエッジドロップ領域に対して、冷間圧延では制御が困難である範囲の板端部を除去することである。また、特に薄板まで圧延する場合には、全般的に強圧下が必要となりエッジ割れが生じることがある。これを防ぐ目的でも、両端部を切り落とすことが必要になる。以下、このような板をトリム材と呼ぶ。代表的なトリム材としては、電磁鋼板がある。

サイドトリマー９によるトリミング量は、生産の歩留りに大きく影響するため、極力少なくすることが望ましい。このためには、トリミング前にエッジドロップ量を計測し、この結果をトリミング量に反映させれば良い。例えば母材のエッジドロップ量が小さい場合は、トリミング幅を小さくする等である。更に母材形状が、エッジアップ形状となる場合がある。これは主に、熱延の圧延ロールにおける板端部の磨耗で生じる。このような形状は、冷延でのエッジドロップ量を抑制する効果が大きく、トリミング幅を小さく設定することが可能となる。

但しエッジドロップ量は、板の長手方向に対し変化する。特に接合点前後の母材先端部では、一般に他の部分よりエッジドロップ量の変動量が大きい。従って、トリミング量を決定する際は、エッジドロップの計測長さが短いと設定トリミング幅にイレギュラーの発生する確率が高くなる。

例えば、サイドトリマー９の直前にＸ線エッジドロップ計２ｂを設置することは、計測
長さが十分に取れず不適当である。しかしながら本実施例１においては、Ｘ線エッジドロ
ップ計２ｂの出側にルーパ１５が存在する。従って、トリミング前にループ量に応じた十分長い距離のエッジドロップ計測が可能となり、適切なトリミング幅を決定することができる。

以上により、「実施例１」に係る冷間連続圧延設備によれば、第二の作用として、Ｘ線
エッジドロップ計２ｂをサイドトリマー９よりも前に設置し、ルーパ１５をＸ線エッジド
ロップ計２ｂの出側に設置したことで、トリム材に対して有効なトリミング幅を提供することができるといえる。なお、上記「最良の形態」においてもルーパ１５をエッジドロップ計２ａの出側に設置することで、トリム材に対して有効なトリミング幅を提供することができることがわかる。

本発明の実施例２による冷間連続圧延設備は、図１に示すエッジドロップ計２ａ〜２ｃ、溶接点検出器４ａ〜４ｃのうち、エッジドロップ計２ｃ及び溶接点検出器４ｃを用いるものである。すなわち、Ｘ線エッジドロップ計２ｃをサイドトリマー９の出側とテンショ
ンブライドルロール３の入り側との間に設置するものである。この時、溶接点検出器及び走行距離計をＸ線エッジドロップ計２ｃの近くに設ける事は、「最良の形態」及び「実施
例１」と同様である。また通常サイドトリマー９の前には、溶接点検出器４ｃが設置されている。これは異幅の板が接続された場合、刃物位置を変更する必要が生じるためである。上記溶接点検出器４ｃをトラッキングのための溶接点検出器として利用できることは当然である。

しかしトリム時の振動が板に伝達され、これがエッジドロップ量の計測データを変動させることが考えられる。従って、サイドトリマー９の後及びＸ線エッジドロップ計２ｃの
前に、板振動を拘束する拘束手段を設ける事が好ましい。例えば、板の上下を押圧するピンチロール（図示省略）を設置する。また、テンションブライドルロール３の後にルーパ１５を配置する。なお、上記「最良の形態」及び「実施例１」と重複する説明は省略した。

一般に熱延母材（板）の板幅及び板端形状は変動する。図６に板における板端形状の変動の模式図を示す。変動する板端形状に対し、通常エッジドロップ計は板端を基準とした所定の位置での板厚差を出力する。例えば、板端からＸ１５点及びＸ１１５点の板厚を測定し、両者の差でエッジドロップ量を評価する。

この場合板端を基準とする限り評価点のＸ１５およびＸ１１５は、図６中の破線で示すように板端形状に沿うように変動する。このような状態でエッジドロップ制御を実施し、最終スタンド出側でのＸ１５点とＸ１１５点間におけるエッジドロップ量Ｅが、所定の許容量、例えば５μｍ以下に制御できたものと仮定する。

上記のような板を最終ユーザが使用する場合、板長手方向の板幅を一定とするため、例えば図中に示すトリミングラインＴｒで切断して使用されることがある。この時例えばＡ部のように、所定の許容値以上のエッジドロップ量となる部分が発生するおそれがある。即ち製品の品質保証が困難になると言える。これを避けるためには、前記トリミングラインＴｒをより板の内側に設定すれば良い。しかしこの場合は、製品の歩留りを低下させる結果になる。

上記エッジドロップ制御の問題は、板幅変動のある板に対し、エッジドロップ計測の基準を板端とした事に起因する。これに対し特許文献３のように板幅を計測して、板幅中央をエッジドロップ計測の基準とすることが考えられる。しかしこの場合にも問題は残る。

図６で左端形状Ｌｅと反対側の板端形状を右端形状Ｒｅとし、両者の形状は、全く同一とする。ここで、板長手方向における各々の瞬間における板幅を計測し、その中心を板幅中心Ｃｎと定める。板幅中心Ｃｎは、図中に示すように各瞬間での板幅変動に応じて変動することになる。この例では板幅中心Ｃｎをエッジドロップ計測の基準としても、板端を基準とした時と全く同じ結果となる。しかし実際の板において、左右両端の板端形状は不揃いである。従って板幅を計測する事で板幅中心Ｃｎを定めても、板幅中心Ｃｎは変動する事になる。変動した板幅中心Ｃｎをエッジドロップ計測の基準としても、最終ユーザ側で問題の生じる場合のあることは前述した通りである。

以上はエッジドロップ量の少ない板を要求される場合、特に問題となる。例えば、電磁鋼板等が該当する。

しかしながら、本実施例２によれば、サイドトリマー９によりトリミングを行った後にエッジドロップを測定するため、板幅はトリミングの後で略一定となっており板幅及び板端形状の変動を考慮する必要がない。従ってエッジドロップ制御が簡単になり、高精度な制御が可能となる。更に板端から板端に最も近いエッジドロップ評価点までの範囲を除き、エッジドロップ量の保証された高品質な製品の提供が可能になる。これにより、特に電磁鋼板等の要求エッジドロップ量の厳しい圧延設備の提供が達成される。

なお、「最良の形態」、「実施例１」及び「実施例２」では、それぞれ単独にエッジドロップ計２ａ，２ｂ，２ｃを設置する例を示したが、これに限らず、例えば「最良の形態」及び「実施例１」、「実施例１」及び「実施例２」、「最良の形態」及び「実施例２」、あるいは「最良の形態」、「実施例２」及び「実施例２」において示したエッジドロップ計２ａ，２ｂ，２ｃの配置を併用して圧延を行ってもよい。

本発明の実施例３による冷間連続圧延設備は、計測エッジドロップデータの短周期的変動成分を除去し、長周期的変動成分に対して制御するものである。

上述した本発明の「最良の形態」及び「実施例１」及び「実施例２」は、エッジドロップの計測データの変動、特に短周期的変動成分の発生を抑制し、エッジドロップ制御を容易且つ高精度な精度を達成する配置に関する説明である。一方、本実施例では上記配置に基づきこれを有効に活用した制御装置に関し説明する。特に従来の公知例では、計測されたエッジドロップデータの処理方法に関して開示はなされていない。

１コイル内でのエッジドロップ変動の一例を図７に示す。図７は、横軸に５スタンドタンデム圧延による最終出側換算での圧延長さを、縦軸にこれと同期させ対応した圧延前におけるワークサイドにおけるエッジドロップ量Ｅ−ＷＳ及びドライブサイド側におけるエッジドロップ量Ｅ−ＤＳを示した。入り側及び製品板厚は、各々公称２．３ｍｍ及び０．６４ｍｍであり、一般炭素鋼での圧延における一例である。

本図より、ワークサイド側エッジドロップ量Ｅ−ＷＳ及びドライブサイド側エッジドロップ量Ｅ−ＤＳは各々異なっており、変化量が大きく長周期的に変動する成分と、変化量は小さいが短周期的に激しく変動する成分が観察できる。これに対し作業ロールシフトによりエッジドロップを制御する場合は、シフト速度が遅いため、短周期的変動成分の変動に対して十分な応答ができない。通常のシフト速度は、２ｍｍ／ｓｅｃ程度以下である。

また一般の出側圧延速度は６００ｍ／ｍｉｎ乃至１２００ｍ／ｍｉｎ程度であり、シフト速度に対し遥かに圧延速度のほうが大きい。これにより、エッジドロップの短周期的変動成分の変動に対してＦＦ制御を実施しても、作業ロールシフトで十分対応できないことは明らかである。逆にシフトの応答遅れにより、制御系が発散したり、変動を拡大したりする場合がある。

上記に対し、短周期的変動成分を除去した一例を図８に示す。図８の太線ＩＮＶｅｎｔＤは、入り側ドライブサイドのエッジドロップ変動の出側圧延換算長さＬ＝約１５００ｍに対しフーリエ変換を施し、前記解析範囲に対する３周期成分以上の変動成分を除去した例である。細線ＥＤｅｎｔＤで、同じ区間における計測エッジドロップデータを参考として示した。このようにすれば、短周期的変動成分を除去し、制御が簡単な長周期的変動成分を取り出すことができる。

従って、本実施例３によれば、計測エッジドロップデータの短周期的変動成分を除去し、長周期的変動成分に対してＦＦ制御を実施することで、応答遅れの小さい、確実且つ高精度なエッジドロップ制御が可能になる。

また、除去された短周期的変動成分の変動量は、長周期的変動成分の変動量より比較的小さいことが多い。図８の例では、長周期的変動成分の変動量はコイル全長では１５μｍ程度であるのに対し、この周りの短周期的変動成分の変動量は３μｍ程度である。３μｍ程度の短周期的変動成分変動量の最終エッジドロップ量に及ぼす影響は、図４に照らし合わせて考えると１μｍ程度となり極めて小さく、問題視されない。

本実施例３の作用は、短周期的変動を除去（以下、平滑化処理）した変動成分に対して、制御を実施することにより得られる。上記のような平滑化処理はフーリエ変換の他にも、例えば移動平均処理、２次又は３次などの低次数関数を用いた区間近似法でも可能である。これらの平滑化処理は、一般文献などで良く知られている手法を採用すればよい。

更にフーリエ変換において除去する変動成分範囲は、経験または実際の計測データから判断すればよく、特に問題とならない。移動平均における移動平均幅の設定も、同様である。図９の太線ＭＡｅｎｔＤに移動平均による移動平均幅を出側圧延長さ換算で２００ｍとして処理した例を示す。また、細線ＥＤｅｎｔＤで、同じ区間における移動平均を参考として示した。何れでも短周期的変動成分は、良く除去されていることが分かる。

しかし、計測データに対し前記のような処理を行うためには、圧延前の計測データを所定時間記録することが必要となる。従ってエッジドロップ計の設置位置は、圧延前にデータを所定時間記録可能な所とする。このような設置場所としては、圧延機の前に設置されたルーパよりも入り側に設置するのが好適である。これにより、ルーパの貯蔵長さに応じた板長手方向のエッジドロップデータの記録及び保持が可能となる。また、平滑化処理を行う処理時間の確保も可能となる。

以上のような処理を実施することにより、応答遅れの小さい制御系が実現でき、高精度且つ確実な制御が可能になることは前述した通りである。更にこの結果を作業ロール位置のプリセット、ＦＦ制御等に反映できることは、特許文献１の場合と同様である。

本発明の実施例４により、上記の計測エッジドロップデータの短周期的変動成分を除去したデータをＦＦ制御に適用した例を図１０により説明する。Ｘ線エッジドロップ計２ｃをサイドトリマー９とテンションブライドルロール３との間に設置し、サイドトリマー９の出側には、トリミング時の板振動を抑制するピンチロール１９、溶接点検出器４ｃを順に配置した。特にピンチロール１９にはセルシン等が設置してあり、このロールの回転を測定して板の走行距離を求めるようになっている。

ピンチロール１９、溶接点検出器４ｃ及びＸ線エッジドロップ計２ｃの出力は、トラッキング装置１６に入力される。トラッキング装置１６では、板の溶接点を零とした板の走行距離に対するエッジドロップ量の計測データが、逐次トラッキングされて記録される。記録されたデータは平滑化装置１７に入力され、長周期的変動成分が分離され取り出される。長周期的変動成分はシフト設定装置１８に入力され、これに基づいて作業ロールシフトミル１０の上下作業ロールシフト位置がそれぞれ設定及び制御される。

なお図１０において、上下作業ロール各々に対するシフト位置指令信号ΔＳ_Eは２本の線で示し、エッジドロップの計測は、板幅の両端で計測され、それぞれ独立に制御することを表している。但し、計測信号線Ｅ’は一本線で表示している。

シフト設定装置１８で設定及び制御されるシフト位置に関し、以下式を用いて簡単に説明する。

∂ｅ／∂Ｅ：入り側エッジドロップの変化量が出側エッジドロップの変化量に及ぼす影響係数

∂ｅ／∂Ｓ：シフトスタンドの作業ロールシフト量が出側エッジドロップの変化量に及ぼす影響係数

ここで入り側エッジドロップの長周期的変動成分の変化量ΔＥ、及びこれを制御するためのシフト位置指令信号となるシフト位置変化量ΔＳ_Eは、以下のように制御すればよい。

前記影響係数は、例えば実測データなどから簡単に求められる。更に、記録され平滑化された部分の圧延が終了する時には、新たなエッジドロップデータが記録されている。これに対して平滑化処理を行い、ＦＦ制御を継続することは当然である。

以下、ΔＥについて補足する。現在の時刻をＴ、また次の制御指令をΔＴ後とし、時刻Ｔにおけるエッジドロップ量をＥ（Ｔ）、またΔＴ後のエッジドロップ量をＥ（Ｔ＋ΔＴ）とすると、ΔＥは次の意味となる。

但し、本実施例において使用するエッジドロップデータＥ（ｔ）は平滑化処理された後のものであるから、計測データそのものとは異なる。即ち計測された入り側エッジドロップ時系列データをＥ’（ｔ）とすると、本実施例におけるエッジドロップのＥ（ｔ）は以下の意味となる。

なお、図１０には、ＦＢ制御を実施した場合も示した。ＦＢ制御の場合、出側計測エッジドロップ量ｅ及び目標エッジドロップ量ｅ₀の差をＦＢ制御装置２０により、以下のようになるように制御シフト変化量ΔＳｅを決定する。

ＦＦ及びＦＢ制御を同時に実施する場合は、図９のようにΔＳｅ及びΔＳ_Eを加算してシフト位置制御する。

以上は、主にＦＦ制御装置を説明した。この場合エッジドロップ量は、板長手方向に対し同じ計測点を連続的に計測することが望ましい。これに対し、シフトミルのロール位置をプリセットするために使用する場合は、必ずしも連続的にエッジドロップを計測する必要はない。

例えば、エッジドロップ計を走行式エッジドロップ計とする。走行式エッジドロップ計は測定端子を板幅方向に走行可能としたエッジドロップ計であり、即ちＸ線発生端子及び受信端子を必要な計測区間で板幅方向に往復動作させ、エッジドロップ量を計測する。このようにすれば、左右板端の２箇所を計測する場合、Ｘ線受発進端子は２個で済む。これにより、エッジドロップ計の計測端子数の削減が可能となり、設備費の低減ができる。

走行式エッジドロップ計を用いる場合、例えばＸ１５及びＸ１１５で計測された板厚について所定板長さ分を記憶して各々の平均を求める。次に平均板厚の差を求め、これを平均エッジドロップ量とする。平均エッジドロップ量に基づき、次コイル（板）の作業ロールシフトを決定してプリセットする。従って、走行式エッジドロップ計を用いても、板の走行を停止する必要はない。逆に板を走行させることで、圧延長さ方向のより長い区間での平均が得られ好適といえる。

更にシフト位置をプリセットする場合、平均エッジドロップ量に基づき実施することは重要である。溶接点前後は、熱延における板の先後端にあたり、非定常な圧延となる。これにより、エッジドロップの変化量は、他の部分より大きくなる例が多い。このような計測された大きな変動成分の一点に基づきシフト位置をプリセットした場合、シフト位置が過大または過小になる確率が高くなる。

前述した変動成分に基づいた位置から適正なシフト位置に変更する場合、シフトの対応が遅く、うまく制御されない部分が長くなる弊害が発生する。これに対し、変動成分の平均エッジドロップ量に基づいてプリセットすれば、うまく制御されない部分が長くなる問題は極力回避できる。

本発明は、板圧延において複数の圧延機で連続的に圧延する冷間連続圧延設備に利用可能である。

本発明に係る冷間連続圧延設備の一例を示す説明図である。 板が傾いた状態で板厚を測定することで誤差が生じる例を示す説明図である。 図２においてＨ＝２．５ｍｍとした時の計測誤差を示すグラフである。 圧延によるエッジドロップの変化を示すグラフである。 エッジドロップを示す断面図である。 板端形状が変動する例を示す説明図である。 １コイル内でのエッジドロップの変動例を示すグラフである。 エッジドロップデータの短周期的変動成分を除去した例を示すグラフである。 移動平均における移動平均幅を出側圧延長さ換算で２００ｍとして処理した例を示すグラフである。 本発明の実施例４による冷間連続圧延設備のＦＦ制御の例を示す説明図である。

符号の説明

１ 板
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ Ｘ線エッジドロップ計
３ テンションブライドルロール
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ 溶接点検出器
７ テンションレベラー
８ 酸洗設備
９ サイドトリマー
１０ 作業ロールシフトミル
１１ タンデム圧延機
１５ ルーパ
１６ トラッキング装置
１７ 平滑化装置
１８ シフト設定装置

Claims (9)

1. 複数の熱延コイルを接合し、接合された前記熱延コイルの歪みをテンションレベラーで矯正し、酸洗設備に通過させて表面スケールを除去し、２台以上の圧延機で連続的に圧延する設備を備え、且つ前記圧延機として先端に先細りのロールクラウンを設けた上下作業ロールを移動可能とした作業ロールシフトミルを１台以上配置した冷間連続圧延設備において、前記テンションレベラーと前記酸洗設備入り側に設けられたテンションブライドルロール間にエッジドロップ計を設けたことを特徴とする冷間連続圧延設備。
2. 複数の熱延コイルを接合し、接合された前記熱延コイルを酸洗設備に通過させて表面スケールを除去し、２台以上の圧延機で連続的に圧延する設備を備え、且つ前記圧延機として先端に先細りのロールクラウンを設けた上下作業ロールを移動可能とした作業ロールシフトミルを１台以上配置した前記冷間連続圧延設備において、前記酸洗設備と前記酸洗設備出側に設けられたテンションブライドルロール間にエッジドロップ計を設けたことを特徴とする冷間連続圧延設備。
3. 複数の熱延コイルを接合し、接合された前記熱延コイルを酸洗設備に通過させて表面スケールを除去し、サイドトリマーにて板端を切り落とし、２台以上の圧延機で連続的に圧延する設備を備え、且つ前記圧延機として先端に先細りのロールクラウンを設けた上下作業ロールを移動可能とした作業ロールシフトミルを１台以上配置した冷間連続圧延設備において、サイドトリマーと前記サイドトリマー出側に設けられたテンションブライドルロール間にエッジドロップ計を設けたことを特徴とする冷間連続圧延設備。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の冷間連続圧延設備において、前記エッジドロップ計が走行式エッジドロップ計であることを特徴とする冷間連続圧延設備。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の冷間連続圧延設備において、前記エッジドロップ計の前後いずれかの近傍に溶接点検出器及び走行距離計を設けたことを特徴とする冷間連続圧延設備。
6. 請求項５記載の冷間連続圧延設備において、前記溶接点検出器及び前記走行距離計により取得したデータに基づき前記エッジドロップ計の検出データをトラッキングするトラッキング装置と、エッジドロップ計の検出データを平滑化する平滑化装置と、平滑化装置からの出力に基づき前記作業ロールシフトミルのロールシフト位置を設定するシフト設定装置とを設けたことを特徴とする冷間連続圧延設備。
7. 請求項１又は請求項２記載の冷間連続圧延設備において、前記エッジドロップ計の計測データに基づきサイドトリマーの板端トリミング量を決定することを特徴とする冷間連続圧延設備。
8. 請求項６記載の冷間連続圧延設備において、前記平滑化装置からの出力に基づき前記作業ロールシフトミルのロールシフト位置をプリセットすることを特徴とする冷間連続圧延設備。
9. 請求項６記載の冷間連続圧延設備において、前記平滑化装置から出力されたエッジドロップデータに基づき、前記シフト設定装置により上下作業ロールのシフト位置をフィードフォワード制御することを特徴とする冷間連続圧延設備。

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