JP2018027553A - 圧延機の板厚制御方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧延機のロールギャップをＦＦ制御するにあたって、高張力鋼板や高炭素鋼などの難圧延材に対しても高精度で板厚制御ができる圧延機の板厚制御方法を提供することを目的とする。
【解決手段】鋼板を圧延機で圧延するに際し、圧延前の鋼板の板厚を用いて圧延機のロールギャップをフィードフォワード制御して圧延後の鋼板の板厚を制御する圧延機の板厚制御方法において、
圧延前の鋼板の表裏を３本以上の小径のロールで押さえる小径ロールを設置し、該小径ロールにおける圧延方向の荷重変化に基づいてロールギャップ変更量を求めて、該ロールギャップ変更量にてフィードフォワードするロールギャップ量を補正する。
【選択図】図２

Description

本発明は、圧延機における鋼板の板厚精度向上を目的に、被圧延材の板厚を圧延機入側で測定し、これに基づき圧延機のロールギャップを演算しフィードフォワード制御（以下、ＦＦ制御と称する）する、圧延機の板厚制御方法および装置に関するものである。

本発明は、圧延機における鋼板の板厚精度向上を目的に、被圧延材の圧延方向でバラツキのある板厚、変形抵抗（塑性係数）を圧延機入側で測定し、圧延機のロールギャップをフィードフォワード制御（以下、ＦＦ制御と称する）する、圧延機の板厚制御方法および装置に関するものである。

これまでの圧延機の板厚制御方法は、圧延機入側に設置した板厚計で測定した板厚と当初予定していた板厚との偏差（以下、板厚偏差とも称する）を用いて圧延機のロールギャップをＦＦ制御する方法が一般的である。圧延機の出側板厚ｈは、ロールギャップＳ、圧延荷重Ｐ、およびミル定数Ｋとすると、以下の式（１）に示すように求めることができる。

図１は、従来の圧延機の板厚制御方法を説明する図である。

入側板厚H₁の時、ロールギャップをS₁に調整し圧延荷重Ｐ₁として圧延し、その結果、圧延出側の目標板厚h₁を得る。仮に、入側板厚が変動しH₂となり、ロールギャップを調整しないでS₁のままとすると、出側板厚はh₂となってしまう。そこで、圧延後の目標板厚h₁を得るために、ロールギャップをS₁からS₂に調整して出側板厚h₁にする制御を行う。

上記、圧延前の被圧延材の板厚偏差を用いてロールギャップをＦＦ制御し圧延出側の板厚偏差を減少させる制御方法では、被圧延材の変形抵抗（塑性係数）を考慮していないため誤差が大きくなる場合があり、制御ゲインを上げられず板厚偏差を減少しきれないという問題点があった。

そこで板厚制御精度の向上のため、例えば、特許文献１には、圧延機前方に設置されたブライドルロールの前後における被圧延材の張力と、ブライドルロールを駆動するモータの負荷をそれぞれ計測し塑性係数の変化を考慮して、圧延ロールのロールギャップを補正して、被圧延材の板厚を制御する技術が開示されている。

特開平１−２４５９０８号公報

近年需要が増加している高張力鋼板や高炭素鋼などの難圧延材にあっては、従来の被圧延材に比べて、熱延での板厚精度のみでなく巻取り中、巻取り後の冷却時の条件などによる圧延方向での硬度変動（塑性係数の変動）がより大きくなってきている。また、板厚公差の狭い高品質製品の需要も増加しており、難圧延材かつ高品質という高レベルの板厚制御が求められている。

特許文献１に開示の技術では、ブライドルロールの張力とモータ負荷による塑性係数の演算を実施しているものの、圧延方向数mごとに大きく塑性係数が変化するような被圧延材においては必要な板厚制御精度が得られない問題点がある。

本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものであり、圧延機のロールギャップをＦＦ制御するにあたって、高張力鋼板や高炭素鋼などの難圧延材に対しても高精度で板厚制御ができる圧延機の板厚制御方法を提供することを目的とする。

上記課題は、以下の発明によって解決できる。

［１］鋼板を圧延機で圧延するに際し、圧延前の鋼板の板厚を用いて圧延機のロールギャップをフィードフォワード制御して圧延後の鋼板の板厚を制御する圧延機の板厚制御方法において、
圧延前の鋼板の表裏を３本以上の小径のロールで押さえる小径ロールを設置し、
該小径ロールにおける圧延方向の荷重変化に基づいてロールギャップ変更量を求めて、
該ロールギャップ変更量にてフィードフォワードするロールギャップ量を補正することを特徴とする圧延機の板厚制御方法。

［２］ 上記［１］に記載の圧延機の板厚制御方法において、
前記ロールギャップ変更量を求めるにあたっては、
対象とする被圧延材と同じまたは類似の被圧延材についての、前記小径ロールにおける圧延方向の荷重変化が圧延機の荷重変化に及ぼす影響係数に基づいて、圧延機の荷重の変化およびロールギャップ変更量を求めることを特徴とする圧延機の板厚制御方法。

［３］ 鋼板を圧延機で圧延するに際し、圧延前の鋼板の板厚を用いて圧延機のロールギャップをフィードフォワード制御して圧延後の鋼板の板厚を制御する圧延機の板厚制御装置において、
荷重計を有し、圧延前の鋼板の表裏を３本以上の小径のロールで押さえる小径ロールと、
該小径ロールにおける圧延方向の荷重変化が圧延機の荷重変化に及ぼす影響係数を演算し格納する学習用演算器と、
該学習用演算器に格納された前記影響係数と前記小径ロールにおける圧延方向の荷重変化に基づいてロールギャップ変更量を求めて、フィードフォワードするロールギャップ量を補正する演算器と、
圧延機の圧下装置に補正されたロールギャップ量での圧下を指令するロールギャップ制御装置とを具備することを特徴とする圧延機の板厚制御装置。

本発明によれば、圧延機前に設置した小径ロールにおける圧延方向の荷重変動を用いてロールギャップ変更量を求めて、このロールギャップ変更量にてフィードフォワードするロールギャップ量を補正するようにしたので、高張力鋼板や高炭素鋼などの難圧延材に対しても板厚制御能力が向上しオフゲージの削減(歩留りの向上)、高品質製品の製造が出来るようになった。

従来の圧延機の板厚制御方法を説明する図である。 本発明における板厚制御と被圧延材の塑性曲線の関係を示す図である。 本発明を実施するための装置構成例を示す図である。 影響係数（ΔP／Δp）の算出例を示す図である。

以下、図面などを参照しながら、本発明を実施するための形態を説明する。図２は、本発明における板厚制御と被圧延材の塑性曲線の関係を示す図である。

入側板厚H₁の時、ロールギャップをS₁に調整し圧延荷重Ｐ₁として圧延し、その結果、圧延出側の目標板厚h₁を得る。仮に、入側板厚が変動しH₂となり、ロールギャップを調整しないでS₁のままとすると、出側板厚はh₂となってしまう。そこで、圧延後の目標板厚h₁を得るために、ロールギャップをS₁からS₂に調整して出側板厚h₁にする制御を行う。ここまでは、図１で示したＦＦ制御を用いた従来の圧延機の板厚制御方法と同じである。

しかしながら、被圧延材の塑性曲線は、熱延の巻取り温度や冷却ムラ等により長手方向で変化するため、板厚制御精度の向上には変形抵抗の補正をする必要がある。

例えば、被圧延材の塑性曲線が図２の破線で示すように変化した場合は、ロールギャップがS₂のままでは出側板厚h₃となってしまい、目標板厚h₁を得ることができない。そこで、被圧延材の塑性係数（変形抵抗）を考慮してロールギャップをS₂からさらにS₃にロールギャップを補正することによって、最終的に目標板厚h₁を得る。

図３は、本発明を実施するための装置構成例を示す図である。図中、１は鋼板、２は小径ロール、３は入側板厚計、４は出側板厚計、５は圧延機、６は演算器、７はロールギャップ制御装置、および８は学習用演算器をそれぞれ表す。

鋼板１の通板方向順に、小径ロール２、荷重計２１、入側板厚計３、圧延機５、荷重計５１、および出側板厚計４が配置されている。なお、小径ロール２および入側板厚計３の配置順は、逆であっても良い。

本発明では圧延出側での板厚を所望の板厚とするために、小径ロール２での測定結果と入側板厚計３での測定結果を用いて、演算器６でロールギャップ変更量を演算し、演算したロールギャップ変更量でフィードフォワードするロールギャップ量を補正してロールギャップ制御装置７に送る。

ロールギャップ制御装置７は、圧延機５の油圧などの圧下装置（図示せず）に搬送トラッキングしたタイミングでロールギャップ指令を送る。

本発明が対象とする圧延方向での硬度変動（塑性係数の変動）を正確に捉えるべく、鋼板１に塑性変形させる。このために、小径ロール２として、レベラーロールのような小径のロールを少なくも３本使用して、鋼板１を表裏から押える。図３では、裏に１本、次に表に１本、さらに裏に１本と、裏表に交互に計３本の小径のロールを配置して、鋼板１を押えている。表裏交互に小径のロールを配置してもよく、このように合計３本以上の小径のロールを表裏いずれの面から交互に配置する。

小径ロール２および圧延機５に、それぞれロードセル等の荷重計２１および荷重計５１を設置している。荷重計２１および荷重計５１で測定した荷重値と、入側板厚計３および出側板厚計４で測定した板厚値とを用いて、学習用演算器８では、小径ロール２での荷重の変化Δpと圧延機５の荷重の変化ΔPとの影響係数（ΔP／Δp）を演算し格納する。

この影響係数（ΔP／Δp）は、小径ロール２での荷重の変化Δpが、圧延機５の荷重にどのような荷重の変化を与えるかを示すものである。図４は、影響係数（ΔP／Δp）の算出例を示す図である。

影響係数（ΔP／Δp）は、同じ鋼種では図４に示すようにほぼ一定値を示すが、被圧延材により大きく異なるため、多品種多鋼種の圧延に適用する場合は、鋼種等で細分化して学習した係数を格納しておくことが望ましい。なお、演算器６と学習用演算器８を別にしているが、同じ演算器を用いようにしても良い。

先ず、小径ロールでの荷重を測定し、被圧延材の長手方向（圧延方向）の荷重の変化Δpを演算し、これに学習用演算器８格納された影響係数（ΔP／Δp）を掛けて、圧延機５の荷重の変化ΔPを求める。ここで用いる影響係数（ΔP／Δp）は、対象とする被圧延材と同じまたは類似の被圧延材についての影響係数を用いる。

そして、求めた圧延機の荷重の変化ΔPを用いて、以下の（２）式からロールギャップ変更量ΔSを求める。ここで、ミル定数K、制御ゲインCである。

板厚精度向上を目的に、従来圧延機入側の板厚偏差のみを用いてＦＦ制御していた、またはブライドルロールの張力とモータ負荷を用いて塑性係数を補正しＦＦ制御していたものを、本発明は上述のように、圧延機前に設置した小径ロールにおける圧延方向の荷重変動を用いてロールギャップ変更量を求めて、このロールギャップ変更量にてフィードフォワードするロールギャップ量を補正するようにしたので、高張力鋼板や高炭素鋼などの難圧延材に対しても板厚制御能力が向上しオフゲージの削減(歩留りの向上)、高品質製品の製造が出来るようになった。また、手動での補正が不要になることから、圧延機の能力が向上し各種原単位の削減も出来るようになった。

１ 鋼板
２ 小径ロール
２１ 荷重計
３ 入側板厚計
４ 出側板厚計
５ 圧延機
５１ 荷重計
６ 演算器
７ ロールギャップ調整装置
８ 学習用演算器

Claims (3)

1. 鋼板を圧延機で圧延するに際し、圧延前の鋼板の板厚を用いて圧延機のロールギャップをフィードフォワード制御して圧延後の鋼板の板厚を制御する圧延機の板厚制御方法において、
   圧延前の鋼板の表裏を３本以上の小径のロールで押さえる小径ロールを設置し、
   該小径ロールにおける圧延方向の荷重変化に基づいてロールギャップ変更量を求めて、
   該ロールギャップ変更量にてフィードフォワードするロールギャップ量を補正することを特徴とする圧延機の板厚制御方法。
2. 請求項１に記載の圧延機の板厚制御方法において、
   前記ロールギャップ変更量を求めるにあたっては、
   対象とする被圧延材と同じまたは類似の被圧延材についての、前記小径ロールにおける圧延方向の荷重変化が圧延機の荷重変化に及ぼす影響係数に基づいて、圧延機の荷重の変化およびロールギャップ変更量を求めることを特徴とする圧延機の板厚制御方法。
3. 鋼板を圧延機で圧延するに際し、圧延前の鋼板の板厚を用いて圧延機のロールギャップをフィードフォワード制御して圧延後の鋼板の板厚を制御する圧延機の板厚制御装置において、
   荷重計を有し、圧延前の鋼板の表裏を３本以上の小径のロールで押さえる小径ロールと、
   該小径ロールにおける圧延方向の荷重変化が圧延機の荷重変化に及ぼす影響係数を演算し格納する学習用演算器と、
   該学習用演算器に格納された前記影響係数と前記小径ロールにおける圧延方向の荷重変化に基づいてロールギャップ変更量を求めて、フィードフォワードするロールギャップ量を補正する演算器と、
   圧延機の圧下装置に補正されたロールギャップ量での圧下を指令するロールギャップ制御装置とを具備することを特徴とする圧延機の板厚制御装置。

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