JP2010227970A - Method of controlling plate thickness - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、中間ロールベンダーを備える圧延機において、また、中間ロールの両側に作用する中間ロールベンダー力の作用点のロール幅方向における中点と、中間ロールの胴長のロール幅方向の中点が一致しない場合が存在する、中間ロールを備える圧延機において、ミルストレッチを推定して、推定されたミルストレッチに基づき板厚を推定して制御する板厚制御方法に関する。 The present invention relates to a rolling mill equipped with an intermediate roll bender, and also includes a midpoint in the roll width direction of an action point of an intermediate roll bender force acting on both sides of the intermediate roll, and a midpoint in the roll width direction of the body length of the intermediate roll. The present invention relates to a plate thickness control method for estimating a mill stretch in a rolling mill equipped with an intermediate roll, and estimating and controlling a plate thickness based on the estimated mill stretch.
従来、板圧延における板厚制御方法としては、ロールバイト直下の板厚を推定して推定板厚と目標板厚の誤差に基づいて制御する方法と、圧延機出側に設置された板厚計の検出値と目標板厚の誤差に基づいて制御する方法が主に用いられている。後者の基本構成は検出値をフィードバックするものであり、それに現代制御を加えた方法などがあるが、本制御では無駄時間が大きくなる。前者の中で板厚の推定方法としては、主にマスフロー方式とミルストレッチ方式が採用されている。 Conventionally, as a sheet thickness control method in sheet rolling, a method of estimating a sheet thickness immediately below a roll bite and controlling based on an error between an estimated sheet thickness and a target sheet thickness, and a sheet thickness meter installed on the exit side of the rolling mill A method of controlling based on an error between the detected value and the target plate thickness is mainly used. The latter basic configuration feeds back the detected value, and there is a method in which modern control is added to it. However, in this control, dead time increases. Among the former methods, the mass flow method and the mill stretch method are mainly employed as the method for estimating the plate thickness.
非特許文献1に示されるように、マスフロー方式とは、入側板厚計および入側板速度計の出力と出側板速度計の出力からマスフロー一定則に従って出側板厚を推定する方法であり、ロールバイト直下の板厚を連続的に推定でき、かつ簡易な計算式で板厚を推定できることが特徴である。しかしながら、マスフロー方式の板厚制御方法を用いる場合に、板厚計には、通常、高周波成分を取り除くためのフィルターが使用されているため、例えば冷延における接合部近傍や、熱延における咬込み直後などはマスフロー推定板厚が安定せず、板厚の推定精度が落ちてしまう。
As shown in
一方、ミルストレッチ方式とは、圧延荷重やロールベンディング力による圧延機の弾性変形、即ちミルストレッチ(ロールギャップの変化量)を推定して、板厚変化をミルストレッチ変化分として捉えることによって板厚を制御する方法である。
ミルストレッチ方式の一つとして、低荷重域の弾性変形を無視して、主に実圧延に使用される荷重域でのミルストレッチと荷重の関係をミル定数(mm/tonf、一定値やテーブル値)とし、荷重やベンディング力が変化した時の板厚変化をミル定数から推定して圧下変更量を算出して制御する方法がBISRA AGC(BISRA Automatic Gauge Control)として知られている。この方式は板厚を絶対値で推定することはできず、相対的な変化を追うことから、相対値ゲージメータAGCとも呼ばれる。BISRA AGCは板厚を絶対値で推定することができないので、圧延機出側に設置されている板厚計によるフィードバックが不可欠であり、板先端など非定常な部分の制御には不向きである。
On the other hand, the mill stretch method estimates the elastic deformation of the rolling mill by the rolling load and roll bending force, that is, the mill stretch (change amount of the roll gap), and captures the change in thickness as the change in mill stretch. It is a method to control.
As one of the mill stretch methods, ignoring the elastic deformation in the low load range, the relationship between the mill stretch and the load in the load range mainly used for actual rolling is the mill constant (mm / tonf, constant value or table value). ), And a method of controlling the plate thickness change when the load or bending force is changed from the mill constant and calculating the reduction change amount is known as BISRA AGC (BISRA Automatic Gauge Control). In this method, the plate thickness cannot be estimated by an absolute value, and follows a relative change, and is also called a relative value gauge meter AGC. Since BISRA AGC cannot estimate the plate thickness with an absolute value, feedback by a plate thickness meter installed on the delivery side of the rolling mill is indispensable, and is unsuitable for controlling unsteady parts such as the plate tip.
また、特許文献1(特開昭60−30508号公報)に基本的な部分が記載されている低荷重域のミルストレッチの非線形性まで考慮したミルストレッチ方式を用いることで、板厚を初期のワークロール間ギャップとミルストレッチの和として絶対値で高精度に推定することができる。この方式は板厚を絶対値で推定することから絶対値ゲージメータAGCと呼ばれており、圧延機のロールバイト直下の板厚を推定できることから、無駄時間の非常に少ない制御ができる点で上記制御群に比べて優れている。 Further, by using a mill stretch method that takes into account the non-linearity of the mill stretch in the low load range, which is basically described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 60-30508), the plate thickness is reduced to the initial value. The absolute value can be estimated with high accuracy as the sum of the gap between work rolls and the mill stretch. This method is called an absolute value gauge meter AGC because the plate thickness is estimated by an absolute value, and since the plate thickness directly under the roll bite of the rolling mill can be estimated, the control can be performed with very little dead time. It is superior to the control group.
近年、特に冷間圧延分野ではUCミルと呼ばれる六段圧延機が多く利用されている。UCミルと従来用いられてきた六段圧延機を比較すると、従来の六段圧延機はワークロールのみにベンダーが装備されているのに対し、UCミルは中間ロールにもベンダーが装備されている。制御端が増えたことにより板形状の制御には優れているが、中間ロールベンダー力の影響を考慮して板厚を推定しないと板厚推定精度が劣化してしまう。 In recent years, particularly in the field of cold rolling, a six-high rolling mill called a UC mill is often used. Comparing the UC mill and the conventionally used six-high rolling mill, the conventional six-high rolling mill is equipped with a bender only on the work roll, whereas the UC mill is equipped with a bender on the intermediate roll as well. . Although the control end is increased, the control of the plate shape is excellent. However, if the plate thickness is not estimated in consideration of the influence of the intermediate roll bender force, the plate thickness estimation accuracy deteriorates.
また、UCミルにおいては、近年中間ロールベンディング力作用点のロール幅方向中点と、中間ロールの胴長のロール幅方向中点が一致していない左右非対称なものもある。この場合、中間ロールベンダー力によるモーメントの影響が左右非対称になることから、板厚推定が更に難しくなる。但し、鋼板をはさんで上下は概略点対称となっているので、圧延機全体として左右非対称になるわけではないことを記述しておく。
更に、特許文献2(特開2005−11546号公報)に記載された本発明者らによる板厚の推定モデルによれば、圧延中に圧延ロールにかかる荷重値から、ミルストレッチ(ミルにおけるロールギャップの変化量)が瞬時に判明し、板厚を修正することができる。
In some UC mills, in recent years, the midpoint of the intermediate roll bending force acting point in the roll width direction and the midpoint of the intermediate roll body length in the roll width direction do not coincide with each other. In this case, since the influence of the moment due to the intermediate roll bender force becomes asymmetrical, it is more difficult to estimate the thickness. However, it should be noted that since the upper and lower sides of the steel plate are roughly point-symmetric, the rolling mill as a whole is not asymmetrical.
Furthermore, according to the estimation model of the sheet thickness by the present inventors described in Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-11546), the mill stretch (roll gap in the mill) is calculated from the load value applied to the rolling roll during rolling. Change amount) can be immediately determined, and the plate thickness can be corrected.
上記したように、ロールバイト直下の板厚を推定して制御する板厚制御方法としては絶対値ゲージメータAGCによる制御方法が最善と考えられるが、本方式に必要なミルストレッチ方式による板厚制御方法においては、以下の問題点が挙げられる。すなわち、上記特許文献1に記載されたミルストレッチ方式に基づく絶対値AGCでは、高応答板厚制御を行うことができるものの、特許文献1が開示された段階では中間ロールベンダーを有する圧延機は開発されていなかった。そのため、近年開発・導入された中間ロールベンダーおよび左右非対称なロールベンディング力作用点を有する中間ロールベンダーについては未考慮であるため、ミルストレッチ推定精度が劣化する場合がある。
特許文献2のミルストレッチモデルについても中間ロールベンディング力の影響は未考慮であり、上記特許文献1と同じ問題を抱えていた。
As described above, the control method using the absolute value gauge meter AGC is considered to be the best as the control method for estimating and controlling the thickness directly under the roll bite. However, the thickness control by the mill stretch method necessary for this method is considered. The method has the following problems. That is, with the absolute value AGC based on the mill stretch method described in
Regarding the mill stretch model of
そこで、上記問題点に鑑み、本発明は、近年用いられている中間ロールベンダーを備えた圧延機、更には左右非対称な力作用点を有する中間ロールベンダーを備えたUCミルに対応可能なミルストレッチ方式による高精度な板厚制御方法を提供することにある。 Therefore, in view of the above problems, the present invention is a mill stretch that can be applied to a rolling mill equipped with an intermediate roll bender used in recent years and a UC mill equipped with an intermediate roll bender having an asymmetrical force acting point. An object of the present invention is to provide a highly accurate plate thickness control method using a method.
本発明によれば、中間ロールベンダーを有する圧延機でミルストレッチを推定して板厚を制御する板厚制御方法であって、前記ミルストレッチに及ぼす中間ロールベンディング力の影響を中間ロールベンディング力の多項式関数として、中間ロールベンディング力を考慮していないミルストレッチモデル式に加算することを特徴とする板厚制御方法が提供される。 According to the present invention, there is provided a sheet thickness control method for controlling a sheet thickness by estimating a mill stretch with a rolling mill having an intermediate roll bender, wherein the influence of the intermediate roll bending force on the mill stretch is determined by the intermediate roll bending force. A sheet thickness control method is provided, which is added as a polynomial function to a mill stretch model equation that does not consider the intermediate roll bending force.
また、別の観点からの本発明によれば、中間ロールベンダーを有する圧延機でミルストレッチをロール系の変形とロール系以外の変形に分離して、ロール系以外の変形については予めキスロール締め込みを介して同定し、圧延中のロール系の変形と加算する方法で推定して板厚を制御する板厚制御方法であって、前記ミルストレッチの推定は、中間ロールベンディング力の影響を考慮するべき項と考慮不要な項とに分離し、中間ロールベンディング力の影響量を算出し、中間ロールベンディング力の影響を考慮不要な項のミルストレッチの影響量に前記中間ロールベンディング力の影響量を重ね合わせて行う、板厚制御方法が提供される。 Further, according to the present invention from another viewpoint, the mill stretch is separated into the deformation of the roll system and the deformation other than the roll system by a rolling mill having an intermediate roll bender, and the kiss roll is tightened in advance for the deformation other than the roll system. Is a sheet thickness control method for controlling the sheet thickness by estimating and adding the deformation of the roll system during rolling and adding the deformation, and the estimation of the mill stretch takes into account the influence of the intermediate roll bending force Calculate the influence amount of the intermediate roll bending force by dividing into the power term and the unnecessary consideration term, and the influence amount of the intermediate roll bending force to the influence amount of the mill stretch of the unnecessary term considering the influence of the intermediate roll bending force. A sheet thickness control method is provided which is performed in an overlapping manner.
前記ミルストレッチの推定は、中間ロールベンディング力のロール幅方向左右非対称性を考慮するべき項と考慮不要な項とに分離し,中間ロールの胴長のロール幅方向の中点と中間ロールの両側に作用する中間ロールベンディング力作用点の左右非対称性を考慮したミルストレッチへの影響量を算出し、左右非対称性を考慮不要な項のミルストレッチの影響量に前記中間ロールベンディング力の影響量を重ね合わせて行ってもよい。 The estimation of the mill stretch is divided into a term that should consider the roll width direction asymmetry of the intermediate roll bending force and a term that does not need to be considered, and the middle point of the intermediate roll body length in the roll width direction and both sides of the intermediate roll. The amount of influence on the mill stretch that takes into account the left-right asymmetry of the point of action of the intermediate roll bending force that acts on the roll is calculated. You may superimpose.
また、バックアップロール、中間ロールおよびワークロールのロール変形寄与分と、前記バックアップロール、前記中間ロールおよび前記ワークロールの間接触荷重の幅方向分布を、中間ロールベンディング力の影響、もしくは中間ロールベンディング力作用点の幅方向左右非対称性の影響を考慮した上で前記バックアップロール、前記中間ロールおよび前記ワークロールの力およびモーメントの平衡条件から一義的に決まる直線分布と仮定して、前記バックアップロール、前記中間ロールおよび前記ワークロールの偏平変形を求め、前記バックアップロールおよび前記ワークロールのそれぞれ隣接するロールとの接触領域に関する積分平均直線を基準として重ね合わせて前記バックアップロール、前記中間ロールおよび前記ワークロールのたわみの和を求め、前記偏平変形と前記たわみを重ね合わせる方法により、中間ロールベンディング力の影響を考慮してもよい。 Further, the roll deformation contribution of the backup roll, intermediate roll and work roll and the width direction distribution of the contact load between the backup roll, intermediate roll and work roll are affected by the intermediate roll bending force or the intermediate roll bending force. Assuming a linear distribution uniquely determined from the balance conditions of the forces and moments of the backup roll, the intermediate roll and the work roll in consideration of the influence of the width direction left-right asymmetry of the action point, the backup roll, The flat deformation of the intermediate roll and the work roll is obtained, and the backup roll, the intermediate roll, and the work roll are overlapped on the basis of the integral average straight line related to the contact area with the adjacent roll of the backup roll and the work roll. It calculates the sum of Wami, by a method of superimposing a deflection the said flat deformable, the effect of the intermediate roll bending force may be considered.
本発明によれば、近年用いられている中間ロールベンダーを備えた圧延機、更には左右非対称な力作用点を有する中間ロールベンダーを備えた圧延機に対応可能なミルストレッチ方式による高精度な板厚制御方法が提供される。中間ロールベンディング力は数十〜百tonf/chock(数百〜千kN/chock)程度であり、これを考慮するだけでミルストレッチに対して数十〜百数十μm程度の誤差減少になる。また、特に前記左右非対称な圧延機についてはミルストレッチに及ぼすベンディング力のモーメントの影響を正確に考慮することが可能となり、中間ロールベンディング力の影響によるミルストレッチ変化を正確に把握した上での板厚制御が可能となる。これにより、更に数十μm程度の板厚推定誤差を除去することができる可能性があり、板厚制御の精度向上が図られ、歩留の向上が図られる。ここで、左右対称なベンディング力作用点は非対称な作用点の特異点として計算上は取り扱うことができる。この点は下記で式の記述と共にもう一度説明する。 According to the present invention, a high-precision plate by a mill stretch method that can be used for a rolling mill equipped with an intermediate roll bender that has been used in recent years, and a rolling mill equipped with an intermediate roll bender having an asymmetrical force acting point. A thickness control method is provided. The intermediate roll bending force is about several tens to one hundred tons / chock (several hundreds to one thousand kN / chock), and an error reduction of about several tens to several hundreds of μm with respect to the mill stretch can be achieved only by considering this. Especially for the asymmetric rolling mill, it is possible to accurately consider the influence of the bending force moment on the mill stretch, and the plate after accurately grasping the mill stretch change due to the influence of the intermediate roll bending force. Thickness control is possible. Thereby, there is a possibility that a plate thickness estimation error of about several tens of μm may be removed, so that the accuracy of plate thickness control is improved and the yield is improved. Here, the symmetrically acting bending force action point can be treated as a singular point of the asymmetric action point in calculation. This point will be explained again below along with the formula description.
また、本発明によれば、オンラインで使用可能なミルストレッチモデル式が作成されるため、実機においては、圧延条件によらず、このミルストレッチモデル式を適用することで高精度な板厚制御が可能となる。さらに、本発明にかかる板厚制御方法は、ソフト変更のみによって、実機に適用させることができるため、低コストでの板厚制御の精度向上が可能となる。 In addition, according to the present invention, a mill stretch model formula that can be used online is created. Therefore, in an actual machine, high precision plate thickness control can be achieved by applying this mill stretch model formula regardless of rolling conditions. It becomes possible. Furthermore, since the plate thickness control method according to the present invention can be applied to an actual machine only by software change, it is possible to improve the plate thickness control accuracy at low cost.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present specification and drawings, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
中間ロールベンディング力は通常は数十tonf/chock(数百kN/chock)程度かけることができ、負荷されたロールベンディング力はロードセルを介して圧延機全体を弾性変形させる力となる。中間ロールベンディング力を負荷した時の(板厚変化)ミルストレッチ変化を測定した結果を図1に示す。圧下位置を始めとする圧延条件は全て固定し、中間ロールベンディング力だけを変化させた。中間ロールベンディング力は最初10tonf/chock(98kN/chock)として,70tonf/chock(686kN/chock)まで増加させると,10tonf/chock(98kN/chock)の時と70tonf/chock(686kN/chock)の時で約150μm板厚が変化することが確認された。また、中間ロールベンディング力と板厚変化量の関係は完全には線形ではないことも図1から分かる。ミルストレッチを推定する際に中間ロールベンディング力の影響を考慮しないとこれがすべて板厚推定誤差となるため、中間ロールベンディング力の影響をミルストレッチ推定に考慮することは大きな意義があることが確認できた。中間ロールベンディング力と板厚変化の関係は圧延機によって当然異なるし、圧延条件によっても異なるものの、圧延機毎に任意の圧延条件に対して図1のような関係を予め採取しておき、中間ロールベンディング力の2次や3次関数などの多項式として近似し、ミルストレッチ推定に使用することができる。もちろん、多項式の中に荷重や中間ロールシフト量などの圧延条件を含んでいてもよい。また、多項式でなく1次式、指数関数や三角関数を用いて近似しても構わない。これらの式による中間ロールベンディング力の値は中間ロールベンダーが無い圧延機や、中間ロールベンディング力の影響を考慮していなかったときに使用していたミルストレッチ量に加算すればよい. The intermediate roll bending force can usually be applied to several tens of tons / chock (several hundreds kN / chock), and the loaded roll bending force is a force that elastically deforms the entire rolling mill via the load cell. FIG. 1 shows the result of measuring the mill stretch change when the intermediate roll bending force is applied (plate thickness change). All rolling conditions including the rolling position were fixed, and only the intermediate roll bending force was changed. The intermediate roll bending force is initially 10 ton / check (98 kN / chock) and is increased to 70 tonf / chock (686 kN / chock). It was confirmed that the plate thickness changed by about 150 μm. It can also be seen from FIG. 1 that the relationship between the intermediate roll bending force and the plate thickness change amount is not completely linear. If the influence of the intermediate roll bending force is not taken into account when estimating the mill stretch, all of this becomes a plate thickness estimation error, so it can be confirmed that the influence of the intermediate roll bending force is considered in the mill stretch estimation. It was. The relationship between the intermediate roll bending force and the plate thickness change naturally varies depending on the rolling mill, and also varies depending on the rolling conditions, but for each rolling mill, the relationship as shown in FIG. It can be approximated as a polynomial such as a quadratic or cubic function of the roll bending force and used for mill stretch estimation. Of course, rolling conditions such as load and intermediate roll shift amount may be included in the polynomial. In addition, approximation may be performed using a linear expression, an exponential function, or a trigonometric function instead of a polynomial expression. The value of the intermediate roll bending force according to these formulas can be added to the rolling mill without the intermediate roll bender or the mill stretch amount used when the influence of the intermediate roll bending force was not taken into consideration.
上記は中間ロールベンディング力のミルストレッチへの影響を簡易的にミルストレッチ推定に取り込む方法であるが、可能なら圧延条件を考慮した理論的、もしくは擬理論的なモデルを介して推定する方がよい。上記したように中間ロールベンディング力のミルストレッチへの影響量は圧延条件によって異なるからである。そこで、圧延条件が変化しても推定できる、中間ロールベンディング力を考慮したミルストレッチ推定モデルを以下に図面を参照にして説明する。 The above is a method that simply incorporates the influence of the intermediate roll bending force on the mill stretch into the mill stretch estimation, but if possible, it is better to estimate it using a theoretical or pseudo-theoretical model that considers rolling conditions. . This is because the amount of influence of the intermediate roll bending force on the mill stretch varies depending on the rolling conditions as described above. Accordingly, a mill stretch estimation model that takes into account the intermediate roll bending force and can be estimated even when rolling conditions change will be described below with reference to the drawings.
図2は、板圧延を行う左右非対称な中間ロールベンディング力作用点を有する中間ロールベンダーを備えたUCミル・4スタンドの冷間タンデム圧延機1の説明図である。冷間タンデム圧延機1は同じ型式の4つの圧延スタンド10(図2左から10a〜10d)によって構成され、10a〜10dの順に圧延材Sが通過して圧延される。各圧延スタンド10の圧延ロールは、圧延材Sの上下に設けられる上ワークロール20、下ワークロール21と、上ワークロール20の上側および下ワークロール21の下側に隣接して設けられる上中間ロール22、下中間ロール23と、上中間ロール22の上側および下中間ロール23の下側に隣接して設けられる上バックアップロール24、下バックアップロール25の3種類のロールから構成されている。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a UC mill 4-stand cold
また、図3には、圧延スタンド10を正面から見た説明図を示す。圧延材Sの上下に設けられる上ワークロール20、下ワークロール21と、上ワークロール20の上側および下ワークロール21の下側に隣接して設けられる上中間ロール22、下中間ロール23と、上中間ロール22の上側および下中間ロール23の下側に隣接して設けられる上バックアップロール24、下バックアップロール25が、図3に示すように構成されている。中間ロールは圧延材の幅に応じてシフトして使用され、図3にはシフトした状態を示している。なお、上ワークロール20、下ワークロール21、上バックアップロール24、下バックアップロール25については、それぞれ冷間タンデム圧延機1の幅方向の中心線Xに対し左右対称に構成されている状態を示している。ワークロールシフト機能を有する圧延機ではワークロール20および21の胴長の中心軸が中心線Xと一致しない場合があるのはもちろんである。現状のワークロールベンディング力作用点はワークロール胴長幅方向の中点とベンディング力作用点の中点が一致する左右対称な圧延機しかないが、今後、中間ロールベンディング力作用点のように左右非対称な圧延機が開発された場合には中間ロールベンディング力について示すように下記と同様の取り扱いをすればその点は考慮できるのも当然である。更に、圧延材は圧延中常に圧延機の中心にあるとは限らない。圧延材の幅方向の中心線と圧延機の中心軸が一致しない場合もあることは注意しなければならない。板厚としては通常圧延材の幅方向中心軸の部分の厚さをいうので、圧延材の中心と圧延機の中心軸が一致しない点については既に特許文献1に考慮されているように、圧延機の弾性変形量を圧延材の中心線の部分の変形量で考えればよい。後述の式(3)、式(7)にはその影響も考慮されている。
Moreover, in FIG. 3, the explanatory view which looked at the rolling
また、図3に示すように、上ワークロール20の左右両側には、図示しないロールベンダーによってワークロールベンディング力f1、f2が作用しており、上中間ロール22には、図示しないロールベンダーによって中間ロールベンディング力f3、f4が作用している。上中間ロール22の胴長のロール幅方向の中心A1と、中間ロールベンディング力f3、f4の作用点p1、p2のロール幅方向における中点p3とは、一致していない。即ち、f3、f4が互いに大きさの等しいいずれも上向きの力である場合には中心A1から見て、上ワークロール20には中間ロールベンディング力f3、f4によるモーメント分布が圧延スタンド10に左右非対称に生じている。
また、異なる力f3とf4を与える場合もある。このとき、モーメント分布を左右対称にかけることができるf3とf4の割合の場合もあることは当然である。
Further, as shown in FIG. 3, work roll bending forces f1 and f2 are applied to the left and right sides of the
Also, different forces f3 and f4 may be applied. At this time, it is a matter of course that there may be a ratio of f3 and f4 that can apply the moment distribution symmetrically.
ここまで、中間ロールベンディング力作用点の中点が中間ロール胴長中心と一致しない左右非対称な圧延機について記述してきたが、中間ロールベンディング力作用点が左右対称だとして同じ距離を用いて計算すれば左右対称な圧延機として計算できることはいうまでもない。すなわち、下記でミルストレッチ計算のための式を記述するが、その中で左右対称として式を解けばよい。更に、下ロール組については上ロール組と取り扱いは同様なので、説明は省略する。 Up to this point, we have described a left-right asymmetric rolling mill in which the midpoint of the intermediate roll bending force action point does not coincide with the center of the intermediate roll cylinder length, but it is calculated using the same distance assuming that the intermediate roll bending force action point is symmetrical. Needless to say, it can be calculated as a symmetrical rolling mill. That is, although the formula for the mil stretch calculation is described below, it is sufficient to solve the formula as symmetrical in that. Further, since the lower roll group is handled in the same manner as the upper roll group, the description thereof is omitted.
一方、図2に示すように、上バックアップロール24には荷重を測定するロードセル30が設置され、下バックアップロール25の下方には油圧圧下装置31が設置されている。また、下ワークロール21には、下ワークロール21を駆動させるミルモーター32が取り付けられる。さらに、各圧延スタンド10(10a〜10d)の前後にはそれぞれ速度計40と板厚計41が設置されており、各圧延スタンド10(10a〜10d)間での圧延材Sの速度および板厚が測定される。なお、図2中では圧延スタンド10aの前後および圧延スタンド10dの後部に板厚計41が設置される事としている。
On the other hand, as shown in FIG. 2, a
上述したように構成される冷間タンデム圧延機1において、圧延材Sの圧延が行われ、圧延時には、各圧延スタンド10(10a〜10d)で圧延材Sの板厚制御が行われる。この板厚制御について図5を参照して以下に説明する。なお、図5中および以下においてWRはワークロール、IMRは中間ロール、BURはバックアップロールを表す。
In the cold
特許文献1(特開昭60−30508)に記載されているように、圧延機における荷重分布を直線近似し、圧延荷重の平衡条件式とモーメントの平衡条件式を解くことによって荷重分布を求めることができる。接触領域の荷重分布の計算はWR/IMRとIMR/BUR間それぞれで同じ考え方で計算することができる。ロール接触領域のロール偏平はその荷重分布から求められる。ワークロールと材料間の偏平計算も特許文献1に開示されている。また、ロールのたわみ量も梁のたわみ問題として解き、それに補正を加えることで実圧延中のたわみを求めることができる。それらロール偏平とたわみ量を足し合わせることによってロール変形量が求まり、それにロール系以外の変形(ハウジング・圧下系の変形)量を加えることによりミルストレッチ量が求められることが特許文献1には記載されている。本発明においては、ロール変形量の計算は、中間ロールベンディング力の影響を考慮するのが必要な項と中間ロールベンディング力の影響を考慮不要な項とでそれぞれ行い、それぞれのロール偏平とたわみ量を得ておき、それにロール系以外の変形(ハウジング・圧下系の変形)量を加えることによりミルストレッチ量を得る。中間ロールベンディング力の影響を考慮するのが必要な項はIMR/BUR接触領域であり、WR/IMR接触領域・WR/材料間およびロール系以外の変形では考慮する必要はない。ハウジング・圧下系の変形については、キスロール締め込み試験による荷重とミルストレッチの関係からキスロール時のロール系の変形を抽出することによって予め同定しておく。
As described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 60-30508), the load distribution in a rolling mill is linearly approximated, and the load distribution is obtained by solving the balance condition equation of the rolling load and the balance equation of the moment. Can do. The load distribution in the contact area can be calculated in the same way between WR / IMR and IMR / BUR. The roll flatness in the roll contact area is obtained from the load distribution. The flat calculation between the work roll and the material is also disclosed in
そこで、図3に記載されているように、中間ロールベンディング力作用点位置の中点がロール胴長中心と一致しない左右非対称な場合がある上中間ロール22、下中間ロール23を有する冷間タンデム圧延機1に上記特許文献1に記載の方法を適用するためには、これら左右非対称な上中間ロール22および下中間ロール23に作用する中間ロールベンディング力による影響を考慮する必要がある。
Therefore, as shown in FIG. 3, a cold tandem having an upper
一方、図4は、圧延機において、圧延中に圧延荷重がかかったときの、荷重とミルストレッチの関係を示すグラフである。圧延機は圧延中に圧延荷重がかかることによって弾性変形し、この弾性変形であるミルストレッチは厳密には非線形である。特許文献2に記載の板厚推定モデルでは、この非線形性を考慮した上でミルストレッチが推定される。即ち、ミルストレッチを、まず、ロール系の変形とその他の変形に分離する。そして、ロール系の変形については、ロール偏平変形による項とロールたわみ変形による項に分類し、それぞれを計算する。接触しているロール同士については荷重分布を直線と仮定して力の平衡条件式とモーメントの平衡条件式を連立させて解くことによって荷重分布を求めることにより変形を求めることができる。また、その他の変形については、キスロール締め込み試験による荷重とミルストレッチの関係からキスロール時のロール系の変形を抽出することによって予め同定しておく。このその他の変形に、上記各コイル圧延時のロール系の変形を重ね合わせることによってミルストレッチが求められることとなる。
On the other hand, FIG. 4 is a graph showing the relationship between the load and the mill stretch when a rolling load is applied during rolling in the rolling mill. The rolling mill is elastically deformed when a rolling load is applied during rolling, and the mill stretch, which is this elastic deformation, is strictly nonlinear. In the plate thickness estimation model described in
ここからは中間ロールベンディング力の影響を考慮するのが必要な項について説明する。中間ロールベンディング力を考慮する必要があるということは、すなわち中間ロールベンディング力作用点の左右非対称性も考慮する必要があるということである。上記した中間ロールベンディング力作用点の左右非対称性を考慮した場合、中間ロールとバックアップロール間の接触荷重は線形と仮定すると、中間ロールとバックアップロール間の接触荷重PBI(x)(tonf/m)は以下の式(1)のようにおくことができる。
上記式(2)および式(3)に式(1)を代入し、この代入したAとBの2元1次方程式を解くことによって中間ロールとバックアップロール間の接触荷重PBI(x)(tonf/m)の荷重分布が求まることとなる。そして、求められたPBI(x)を以下に示す、式(4)(特許文献1の式(36))のPBIに代入することでロール偏平の値が得られることとなる。
ここからは中間ロールベンディング力の影響を考慮不要な項について説明する。中間ロールベンディング力を考慮不要ということは、すなわち中間ロールベンディング力作用点の左右非対称性も考慮不要ということである。ワークロールと中間ロール間の接触荷重PIW(x)(tonf/m)を考えるときには中間ロールベンディング力の影響を考える必要はないので、上記式(2)および式(3)で中間ロールベンディング力の影響を除いた形となる。PBI(x)ではIは中間ロール、Bはバックアップロールを表していたので、式中のBをW(ワークロールの意味)に変えればワークロールと中間ロールの接触荷重となる。新しく考えたこれらの式には中間ロールベンディング力の影響が含まれていない。つまり、中間ロールベンディング力の影響を考慮する必要のない項目といえる。特許文献1の式の中から中間ロールベンディング力の影響がある項目と無い項目を分離していって、影響のある項にだけ中間ロールベンディング力の影響を付加すれば、中間ロールベンディング力を考慮したミルストレッチ計算式が完成する。以下にそのミルストレッチ計算式を式(5)〜式(7)として記載する。
上記式(6)および式(7)に式(5)を代入し、この代入したDとEの2元1次方程式を解くことによって中間ロールとワークロール間の接触荷重PIW(x)(tonf/m)の荷重分布が求まることとなる。この接触荷重に基づいて、中間ロールベンディング力の影響を考慮不要な項としてのロール偏平およびたわみが求められる。 Substituting Equation (5) into Equations (6) and (7) above, and solving the substituted linear equations D and E, the contact load P IW (x) (between the intermediate roll and the work roll) (tonf / m) load distribution is obtained. Based on this contact load, roll flatness and deflection as terms that do not require consideration of the influence of the intermediate roll bending force are required.
上述したように、特許文献1に記載されたミルストレッチ算出方法において、荷重とモーメントの釣り合い式に中間ロールベンディング力の左右非対称性を考慮する上記方法を他の釣り合い式にも取り入れることによって、中間ロールベンディング力の影響を考慮するのが必要な項および中間ロールベンディング力の影響を考慮不要な項についてそれぞれの、ロール偏平およびたわみが求められるので、それらにロール系以外の変形を加えることでミルストレッチ量を計算することができる。この方法によれば、近年用いられている左右非対称な力作用点を有する中間ロールベンダーを備えたUCミルに対応可能なミルストレッチ方式による高精度な板厚制御方法が提供されることとなる。中間ロールベンダー作用点の非対称性がない場合は、上述したように左右非対称性を考慮した条件の特異点として考えればよいので、上記の方法を用いれば中間ロールベンダーの影響は左右対称・非対称に関わらず計算できる。
As described above, in the mill stretch calculation method described in
次に圧延中のロール変形を考える際の荷重の取り扱いについて述べる。圧延荷重はロールの変形に依存し、逆にロール変形は圧延荷重が分からないと求めることができないので、通常は収束計算を行わなければ荷重分布を求めることはできない。しかし、圧延中に収束計算をしても、時々刻々変化する圧延荷重分布や圧延機の変形を求めることは時間的に不可能である。そこで、特許文献1に開示されているように荷重分布を直線と仮定してロール変形を求める方法が有効になる。圧延荷重分布が直線と仮定することで、各ロールのたわみ量も推定することができ、それをロール系以外の影響と足し合わせることによって最終的にある圧延荷重のときのミルストレッチ量が求められるのである。中間ロールベンダーによる影響もその荷重分布に加算することによってミルストレッチ量に取り込むことができ、この方法を使用すればオンラインでミルストレッチ量を求めることが可能となる。
Next, handling of the load when considering roll deformation during rolling will be described. The rolling load depends on the deformation of the roll, and conversely, the roll deformation cannot be obtained unless the rolling load is known. Therefore, the load distribution cannot usually be obtained unless convergence calculation is performed. However, even if convergence calculation is performed during rolling, it is impossible in terms of time to obtain the rolling load distribution and the deformation of the rolling mill that change from moment to moment. Therefore, as disclosed in
以上、本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は図示の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although an example of embodiment of this invention was demonstrated, this invention is not limited to the form of illustration. It is obvious for those skilled in the art that various modifications or modifications can be conceived within the scope of the idea described in the claims, and these naturally belong to the technical scope of the present invention. It is understood.
(実施例1)
本発明にかかる板厚制御方法の必要性を確認するために、UCミルと新UCミルを想定し、実施例1として以下の検証を行った。UCミルと新UCミルの違いは、新UCミルの中間ロールベンダーの作用点位置が左右非対称であるとした部分のみとし、中間ロールの非対称性以外の部分についてはすべて同様の圧延機を用いた。そして、それぞれの場合において、等しいワークロールベンディング力および中間ロールベンディング力を作用させ、キスロールの締め込みを行い、圧延荷重とミルストレッチの関係を測定した。
Example 1
In order to confirm the necessity of the plate thickness control method according to the present invention, the following verification was performed as Example 1 assuming a UC mill and a new UC mill. The only difference between the UC mill and the new UC mill is that the position of the working point of the intermediate roll bender of the new UC mill is asymmetrical, and the same rolling mill was used for all parts other than the asymmetry of the intermediate roll. . In each case, equal work roll bending force and intermediate roll bending force were applied to tighten the kiss roll, and the relationship between rolling load and mill stretch was measured.
ここで、検証を行う条件は、ワークロールベンディング力を5tonf/chock(49kN/chock)、中間ロールベンディング力を10tonf/chock(98kN/chock)とし、中間ロールシフトは150mmとした。なお、ロール径および胴長は、それぞれ、バックアップロールが600mm・600mm、中間ロールが450mm・600mm、ワークロールが250mm・600mmとし、各ロールの上下ロールの寸法は同一であるとした。新UCミルの中間ロールベンダー作用点の左右差(ロール胴長中心からワークサイド側作用点位置までの距離とドライブサイド側作用点位置までの距離の差)は160mmであった。 Here, the conditions for performing the verification were a work roll bending force of 5 ton / chock (49 kN / chock), an intermediate roll bending force of 10 ton / chock (98 kN / chock), and an intermediate roll shift of 150 mm. The roll diameter and body length were 600 mm and 600 mm for the backup roll, 450 mm and 600 mm for the intermediate roll, and 250 mm and 600 mm for the work roll, and the upper and lower roll dimensions of each roll were the same. The left-right difference (the difference between the distance from the center of the roll cylinder length to the work side side action point position and the distance from the drive side side action point position) of the intermediate roll bender action point of the new UC mill was 160 mm.
以上のような各条件でキスロールの締め込みを行い、圧延荷重を最大荷重とした場合、UCミル条件の場合と、新UCミル条件の場合とでは、締め込み位置が18μmずれていることが確認された。ここで、中間ロールの条件以外は全て同条件で検証を行ったため、締め込み位置のずれは中間ロールの左右非対称性から生じていることが確認された。キスロール締め込みだけで上記のような差が出るため、圧延時に板があるときの推定誤差も当然上記レベルかそれ以上であることは容易に推定される。 When the kiss roll is tightened under the above conditions and the rolling load is set to the maximum load, it is confirmed that the tightening position is shifted by 18 μm between the UC mill condition and the new UC mill condition. It was done. Here, since the verification was performed under the same conditions except for the condition of the intermediate roll, it was confirmed that the displacement of the tightening position was caused by the left-right asymmetry of the intermediate roll. Since the difference as described above is generated only by tightening the kiss roll, it is easily estimated that the estimation error when there is a plate during rolling is of the above level or more.
(実施例2)
次に、本発明にかかる板厚制御方法の効果を確認するための実施例2を行った。実施例2には、図2に示した構造を有する新UCミル・4スタンドの冷間タンデム圧延機を使用し、圧延実験を行った。板厚推定計算には請求項3の荷重推定方法を用いた。
(Example 2)
Next, Example 2 for confirming the effect of the plate thickness control method according to the present invention was performed. In Example 2, a rolling experiment was performed using a new UC mill 4 stand cold tandem rolling mill having the structure shown in FIG. The load estimation method of claim 3 was used for the plate thickness estimation calculation.
4スタンドは全て同じ型式のものを用い、ロール径は、バックアップロール径を1250〜1291mm、中間ロール径を491〜503mm、ワークロール径425〜426mmとした。ワークロールについては、上下ロール径差はほとんど無く、0.3mm以内であった。ワークロールベンディング力は約15tonf/chock(147kN/chock)、中間ロールベンディング力は約45tonf/chock(441kN/chock)とした。また、圧延荷重やベンディング力は10msで測定した。実施例2で用いた冷間タンデム圧延機は中間ロールベンダーが左右非対称のものであり、中間ロールベンダー力作用点の距離差は230mmであるものを用いた。 All four stands were of the same type, and the roll diameter was 1250-1291 mm for the backup roll diameter, 491-503 mm for the intermediate roll diameter, and 425-426 mm for the work roll diameter. About the work roll, there was almost no difference in the diameter of the upper and lower rolls, and it was within 0.3 mm. The work roll bending force was about 15 tonf / check (147 kN / chock), and the intermediate roll bending force was about 45 tonf / chock (441 kN / chock). The rolling load and bending force were measured at 10 ms. In the cold tandem rolling mill used in Example 2, the intermediate roll bender was asymmetrical, and the distance difference between the intermediate roll bender force action points was 230 mm.
以上述べた条件で、1210mm〜600mm幅のコイルを15本圧延し、冷間タンデム圧延機の第1スタンド出側の板厚計での測定板厚と本発明にかかる板厚制御方法によって求めた推定板厚とを比較した。 Under the conditions described above, 15 coils having a width of 1210 mm to 600 mm were rolled, and the thickness measured by the thickness gauge on the first stand exit side of the cold tandem rolling mill and the thickness control method according to the present invention were obtained. The estimated thickness was compared.
比較結果としては、中間ロールベンダーを考慮しない場合の推定板厚は、測定板厚と比べ、平均3.8%の誤差があることが確認された(数式2,3のFI−W、FI−Dを0とする)。また、中間ロールベンダーの影響を考慮(左右非対称性は未考慮。左右の作用点までの距離は平均値を使用)すると、推定板厚は、測定板厚と比べ、平均1.2%の誤差があることが確認された。
As the comparison result, the estimated thickness that does not consider intermediate roll bender as compared to measuring thickness, that there is an average 3.8% of the error is confirmed (
一方、中間ロールの左右非対称性を考慮した場合の推定板厚と、測定板厚を比較した場合、その誤差は平均0.2%であった。この結果から本発明にかかる板厚制御方法によって中間ロールベンダーを考慮すること、および中間ロールベンダー作用点の左右非対称性を考慮して板厚制御を行うことにより、誤差の非常に小さな板厚制御を行うことが可能となることが分かった。
最後に中間ロールベンダー作用点が左右対称である中間ロールを使用した圧延も行い、上記と同様に板厚推定精度を確認した。中間ロールベンダーを未考慮の場合平均3.9%の誤差があったのに対し、考慮すると0.18%の誤差であった。中間ロールが左右対称の場合もこのミルストレッチ推定モデルで十分に板厚推定ができることが確認された。
On the other hand, when the estimated plate thickness in consideration of the left-right asymmetry of the intermediate roll was compared with the measured plate thickness, the average error was 0.2%. From this result, by considering the intermediate roll bender by the plate thickness control method according to the present invention and performing the plate thickness control in consideration of the left-right asymmetry of the intermediate roll bender action point, the plate thickness control with very small error is performed. It became clear that it was possible to do.
Finally, rolling was performed using an intermediate roll having an intermediate roll bender acting point that is symmetrical, and the thickness estimation accuracy was confirmed in the same manner as described above. When the intermediate roll bender was not considered, there was an average error of 3.9%, but when considered, the error was 0.18%. It was confirmed that this mill stretch estimation model can estimate the thickness sufficiently even when the intermediate roll is symmetrical.
本発明は、中間ロールベンダーを有する圧延機、および中間ロールの両側に作用する中間ロールベンダー力の作用点のロール幅方向における中点と、中間ロールの胴長のロール幅方向の中点が一致しない場合が存在する、中間ロールを備える圧延機において、ミルストレッチを推定して、推定されたミルストレッチに基づき板厚を推定して制御する板厚制御方法に適用できる。 The present invention relates to a rolling mill having an intermediate roll bender, and the midpoint in the roll width direction of the point of action of the intermediate roll bender force acting on both sides of the intermediate roll coincides with the midpoint of the intermediate roll body length in the roll width direction. In a rolling mill equipped with an intermediate roll, in some cases, the mill stretch is estimated, and the present invention can be applied to a plate thickness control method that estimates and controls the plate thickness based on the estimated mill stretch.
1…冷間タンデム圧延機
10…圧延スタンド
20…上ワークロール
21…下ワークロール
22…上中間ロール
23…下中間ロール
24…上バックアップロール
25…下バックアップロール
30…ロードセル
31…油圧圧下装置
32…ミルモーター
40…速度計
41…板厚計
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ミルストレッチに及ぼす中間ロールベンディング力の影響を中間ロールベンディング力の多項式関数として、中間ロールベンディング力を考慮していないミルストレッチモデル式に加算することを特徴とする板厚制御方法。 A sheet thickness control method for controlling a sheet thickness by estimating a mill stretch with a rolling mill having an intermediate roll bender,
A sheet thickness control method characterized by adding the influence of the intermediate roll bending force on the mill stretch as a polynomial function of the intermediate roll bending force to a mill stretch model formula that does not consider the intermediate roll bending force.
前記ミルストレッチの推定は、中間ロールベンディング力の影響を考慮するべき項と考慮不要な項とに分離し、中間ロールベンディング力の影響量を算出し、中間ロールベンディング力の影響を考慮不要な項のミルストレッチの影響量に前記中間ロールベンディング力の影響量を重ね合わせて行う、板厚制御方法。 The mill stretch is separated into a roll-type deformation and a non-roll-type deformation by a rolling mill having an intermediate roll bender, and the non-roll-type deformation is identified in advance through kiss roll tightening, and the roll-type deformation during rolling is identified. A plate thickness control method for controlling the plate thickness by estimating with the method of adding,
The estimation of the mill stretch is divided into a term that should consider the influence of the intermediate roll bending force and a term that does not need to be considered, a calculation amount of the influence of the intermediate roll bending force, and a term that does not need to consider the influence of the intermediate roll bending force. The thickness control method is performed by superimposing the influence amount of the intermediate roll bending force on the influence amount of the mill stretch.
前記バックアップロールおよび前記ワークロールのそれぞれ隣接するロールとの接触領域に関する積分平均直線を基準として重ね合わせて前記バックアップロール、前記中間ロールおよび前記ワークロールのたわみの和を求め、
前記偏平変形と前記たわみを重ね合わせる方法により、中間ロールベンディング力の影響を考慮する、請求項2または3のいずれかに記載の板厚制御方法。 The roll deformation contribution of the backup roll, intermediate roll and work roll, and the width direction distribution of the contact load between the backup roll, intermediate roll and work roll, the influence of the intermediate roll bending force, or the intermediate roll bending force action point In consideration of the effect of asymmetry in the width direction of the backup roll, the intermediate roll and the backup roll, the intermediate roll, and the work roll And obtaining the flat deformation of the work roll,
Superimposing on the basis of the integral average straight line related to the contact area with each adjacent roll of the backup roll and the work roll to obtain the sum of the deflection of the backup roll, the intermediate roll and the work roll,
The plate | board thickness control method in any one of Claim 2 or 3 which considers the influence of intermediate | middle roll bending force by the method of superimposing the said flat deformation and the said bending | deflection.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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