JP2010247177A - 熱間圧延における尾端蛇行制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蛇行検出装置を用いずに、最尾端での蛇行以外の要因による差荷重外乱を除去することができる、熱間圧延における尾端蛇行制御方法を提供することを課題とする。
【解決手段】各スタンドの圧延機のオペサイドとドライブサイドとの差荷重に基き蛇行制御を行う、熱間圧延における尾端蛇行制御方法であって、前スタンドの蛇行制御量を当該スタンドの蛇行制御量に一定比率で加算するフィードフォワード制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱間圧延における鋼板尾端部の蛇行を制御する、熱間圧延における尾端蛇行制御方法に関するものである。

鋼板の圧延中に、圧延条件によって圧延材がロールの中央に一定せず、圧延の進行と共にロール端部の方へ移動してしまう現象がよく知られており、蛇行と呼ばれている。

従来実用化されている熱間仕上圧延の蛇行制御方法は、以下の２つに大別される。先ず１つは、圧延機のドライブサイドとオペサイドの荷重差を用いて制御する方法で、例えば、特許文献１に開示されている。これは、一般に「差荷重方式蛇行制御」と呼ばれており、板の曲がりの緩やかな変化に対しては効果がある。

もう１つは、蛇行量を直接測定し制御する方法で、例えば、特許文献２に開示されている。これは、一般に「センサ方式蛇行制御」と呼ばれており、ミル直下の蛇行の原因となる板の曲がりを検出できるので、蛇行制御が容易であり、高応答で安定な制御系を容易に構成できる。

しかしながら、上記差荷重方式蛇行制御は、ミル直下の蛇行の原因となる板の曲がりを検知できない。即ち、感度が鈍く、差荷重を検出した時には板の曲がりは大きくなっており、それ以降の蛇行を修正するのが難しいという問題がある。又、無理に修正しようとして、制御ゲインを上げると制御系が不安定になってしまう。

従って、緩やかな変化に対しては効果があるが、鋼板尾端部が、上流スタンドを抜けて張力が無くなり、それまで潜在化していた両端のアンバランスが、一挙に顕在化した場合のような、急激な変化に対しては、ほとんど制御効果がない。

一方、上記センサ方式では、鋼板尾端がセンサを通過してから圧延機を抜けるまでの間は無制御状態となる。即ち、無制御状態を短くしようとしてセンサを圧延機入側に近付けて設置すると、センサ方式の優位な点である板の曲がりを検出できる点が失われる。逆に、板の曲がりを検出し易くして、制御性能を向上させるために、センサを圧延機入側から遠ざけて配置すると、無制御状態が長くなってしまうという問題がある。

従って、従来のセンサ方式蛇行制御では、この無制御状態を極力短くするために、蛇行検出センサを設備上できる限り、圧延機入側に近く配置してきた。そのため、センサも圧延機から遠ざけて配置した場合に比べて、板の曲がりを検出し難く、蛇行検出が遅れ制御
性もよくなかった。

そこで、特許文献３には、蛇行検出装置による蛇行制御と、差荷重方式による蛇行制御を組み合わせることで、尾端の蛇行を抑制する技術が開示されている。

特開昭６３−６８２０９号公報 特開昭６３−２１０３０４号公報 特開平７−１４４２１１号公報

しかしながら、特許文献３に開示された技術では、入側の蛇行量を早期に知るという点で有用であるが、蛇行検出装置が必要であり、設備投資が必要という問題がある。また、蛇行検出器以降では差荷重方式を使用しているが、最尾端では温度低下による荷重増加等により、蛇行以外の要因で差荷重が変動し、それを蛇行と誤認識し、制御してしまう問題がある。

本発明は、これら従来技術の問題点に鑑み考案されたものであり、蛇行検出装置を用いずに、最尾端での蛇行以外の要因による差荷重外乱を除去することができる、熱間圧延における尾端蛇行制御方法を提供することを課題とする。

本発明者は、尾端の通板トラブル（絞り）を解析した結果、後段スタンド（F5〜7）においては同一方向に蛇行するケースが非常に多いことが分かり、前スタンドでの蛇行の影響を当該スタンドでも引きずっているという知見を得た。そこで、前スタンドでの蛇行制御量を当該スタンド蛇行制御量に一定比率で加えることで当該スタンドでの蛇行量が減少するのではないかと考え、本発明に想到した。

また差荷重蛇行制御方式において、実際に板はオフセンタ(板中心とロール中心がずれた状態)していないにもかかわらず、和荷重が変動することで蛇行制御が動作するため、蛇行制御として外乱になっていることが分かった。そこで、和荷重変動による差荷重変動分は板のオフセンタには効かないという考えを導入し、蛇行制御の使用差荷重から除外すればよいのではないかと考え、本発明に想到した。

すなわち、本発明の請求項１に係る発明は、各スタンドの圧延機のオペサイドとドライブサイドとの差荷重に基き蛇行制御を行う、熱間圧延における尾端蛇行制御方法であって、前スタンドの蛇行制御量を当該スタンドの蛇行制御量に一定比率で加算することを特徴とする熱間圧延における尾端蛇行制御方法である。

また、本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の熱間圧延における尾端蛇行制御方法において、前記オペサイドとドライブサイドとの和荷重変動よる、前記差荷重の変動を除去することを特徴とする熱間圧延における尾端蛇行制御方法である。

また、本発明の請求項３に係る発明は、請求項２に記載の熱間圧延における尾端蛇行制御方法において、前記差荷重の変動を除去するにあたっては、オペレータが零調時に目標としている差荷重値を使用することを特徴とする熱間圧延における尾端蛇行制御方法である。

本発明は、前スタンドの蛇行制御量を当該スタンドの蛇行制御量に一定比率で加算するようにしたので、早期蛇行修正が可能である。また、オペサイドとドライブサイドとの和荷重変動よる差荷重の変動を除去するようにしたので、最尾端での蛇行以外の要因による差荷重外乱を除去でき正確な蛇行制御を行うことができる

本発明を適用した結果の一例を示す図である。 和荷重と差荷重の実データ相関の一例を示す図である。

先ず、従来の差荷重方式尾端蛇行制御(以下、KLCとも略記)について説明する。すなわち、圧延材のウエッジ比率変化などにより蛇行が発生すると、蛇行した方向の圧延負荷が高くなり、差荷重が発生する。差荷重変化に対するOp、Dr側の開度差で定義される平行剛性値と尾端部における差荷重変化量から計算したレベリング量を補正するするものであり、具体的には以下の（１）式による。

前述の（１）式と同様に、本発明を表せば、例えば以下の（２）式に示すようになる。

本発明では、前スタンドの蛇行制御量を当該スタンドの蛇行制御量に一定比率で加算するフィードフォワード制御機能を有する。（２）式では、F6およびF７スタンドにこの機能を持たせた例を示している。例えば、F6スタンドの蛇行制御量にチューニング率を掛けた数値をF7スタンドの蛇行制御量に足しこむことで、入側スタンドの蛇行量を早期に修正することができる。本発明では、蛇行検出装置が不要であり、かつ既設の蛇行制御ロジックに簡易な修正を加えることで目的を達成できる。

上述の差荷重方式尾端蛇行制御(KLC)は、差荷重変化を元にレベリングを取る制御であるが、差荷重変化の内で制御したいのはオフセンタによる差荷重変化である。しかしながら、実際には尾端部で和荷重が変動することにより、目標差荷重に応じた差荷重変動が発生するが、それをKLCは制御してしまうという問題がある。図２は、和荷重と差荷重の実データ相関の一例を示す図である。和荷重が増えると差荷重も増えるという正の相関が確認できる。実際に板はオフセンタしていないのに、和荷重が変動することでKLCが動作するため、蛇行制御として外乱になる。

そこで、本発明では、和荷重変動による差荷重変動分は板のオフセンタには効かないという考えを導入し、KLCの使用差荷重から除外する。また、和荷重変動よる差荷重変動はミルの状態により変動する可能性があるため、オペレータが零調時に目標としている差荷重値を使用し、その比率分は和荷重変動によるものと考えて除外することを特徴とする。

オペレータが零調時に目標としている差荷重を使用する理由は、そのとき通板が安定すると考えている目標差荷重を入力しているため、目標差荷重分の和荷重に対する差荷重変動は、通板が安定するレベルと考えられるからである。本発明で使用する差荷重（ΔP）は、次の（３）式に示すようになる。

以上説明をしたように、本発明では、蛇行検出装置を使用せず、前スタンドの蛇行制御量を当該スタンドの蛇行制御量に反映することで、早期蛇行修正を可能である。また、差荷重に含まれる外乱(和荷重変動よる差荷重変動)をオペレータが設定している目標差荷重に基いて除去することを特徴とする。

図１は、本発明を適用した結果の一例を示す図である。熱延工場の仕上ミルのF6およびF７スタンドで板厚3.0mm以下の薄板に適用したものである。尾端部で和荷重が変動して差荷重も変動してしまう外乱を本発明では除いている。本発明による、差荷重に含まれる外乱除去と前スタンドの蛇行を当該スタンドの蛇行制御量に反映する蛇行修正により、薄物絞り発生率を従来の1.5％から1.3％に減少することができた。

Claims (3)

1. 各スタンドの圧延機のオペサイドとドライブサイドとの差荷重に基き蛇行制御を行う、熱間圧延における尾端蛇行制御方法であって、
   前スタンドの蛇行制御量を当該スタンドの蛇行制御量に一定比率で加算することを特徴とする熱間圧延における尾端蛇行制御方法。
2. 請求項１に記載の熱間圧延における尾端蛇行制御方法において、
   前記オペサイドとドライブサイドとの和荷重変動よる、前記差荷重の変動を除去することを特徴とする熱間圧延における尾端蛇行制御方法。
3. 請求項２に記載の熱間圧延における尾端蛇行制御方法において、
   前記差荷重の変動を除去するにあたっては、
   オペレータが零調時に目標としている差荷重値を使用することを特徴とする熱間圧延における尾端蛇行制御方法。