JP2018126779A - 連続圧延機の負荷配分制御方法、及び、連続圧延機の負荷配分制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】特定の圧延スタンドに荷重変動が偏ることを抑えつつ、上流側スタンドのギャップ変動を低減できる連続圧延機の負荷配分制御方法、及び、連続圧延機の負荷配分制御装置を提供すること。【解決手段】複数の圧延スタンドを用いて鋼板を連続圧延する連続圧延機で自動板厚制御を行う際に、各圧延スタンドの圧下荷重と、隣接する圧延スタンド対の圧下荷重のスタンド間荷重比とを制御して、複数の圧延スタンドのうち、最終スタンドにおける出側目標板厚は一定のまま、残りの圧延スタンドにおける出側目標板厚を変更することにより、各圧延スタンドの負荷配分を制御する連続圧延機の負荷配分制御方法であって、圧延条件の変化によって、スタンド間荷重比が指定した比率となるように変化させるための変数を有しており、変数は０よりも大きい値であって、複数の圧延スタンドのうちの少なくとも１つの圧延スタンドに対する変数が１とは異なる値である。【選択図】図１

Description

本発明は、連続圧延機の負荷配分制御方法、及び、連続圧延機の負荷配分制御装置に関する。

従来、複数の圧延スタンドを用いて鋼板を連続圧延する連続圧延機においては、最終段の圧延スタンド出側の板厚を所望の厚さに制御すべく、自動板厚制御（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｕｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＡＧＣ）を行うことが知られている（特許文献１など）。一方、自動板厚制御を行う連続圧延機では、特定の圧延スタンドに荷重変動が偏ることがあり、その荷重変動から前記特定の圧延スタンドにおける圧延ロールの横剛性の違いによって、板幅方向に圧延荷重の偏差が生じてしまう。このような圧延荷重の偏差が生じると、所望の板厚を得られなくなるだけではなく、圧延中の鋼板が蛇行して鋼板の折れ込みや形状不良が生じてしまうおそれがある。

そこで、特許文献１には、特定の圧延スタンドに荷重変動が偏るのを抑制するための連続圧延機の負荷配分制御方法として、次のような方法が開示されている。すなわち、自動板厚制御を行いながら、任意の隣接する圧延スタンド対での圧延負荷量が互いにその設定比率に一致しないとき、圧延負荷の比率設定値からの誤差に基づき、当該圧延スタンド対のうち上流側スタンドの出側板厚を変更し、下流側スタンドでの出側板厚を変化させない状態のまま隣接する圧延スタンドとの圧延負荷比率を、その比率設定値に一致させる荷重比一定制御を行う。

特開２００６−３５３０２号公報

しかしながら、上記荷重比一定制御では、圧延条件によっては上流側スタンドの目標板厚変更量が増加して圧延ロール間のギャップ変動が大きくなり過ぎる場合がある。この場合、上流側スタンドにおける圧延ロールの横剛性の違いにより板幅方向に圧延荷重の偏差が生じるという現象が、特定の圧延スタンドに荷重変動が偏ったときと同様に生じてしまうおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、特定の圧延スタンドに荷重変動が偏ることを抑えつつ、上流側スタンドのギャップ変動を低減させることができる連続圧延機の負荷配分制御方法、及び、連続圧延機の負荷配分制御装置を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る連続圧延機の負荷配分制御方法は、複数の圧延スタンドを用いて鋼板を連続圧延する連続圧延機で鋼板の板厚を自動で制御する自動板厚制御を行う際に、各圧延スタンドの圧下荷重と、隣接する圧延スタンド対の圧下荷重のスタンド間荷重比とを制御して、前記複数の圧延スタンドのうち、最終段の圧延スタンドにおける出側目標板厚は一定のまま、残りの圧延スタンドにおける出側目標板厚を変更することにより、各圧延スタンドの負荷配分を制御する連続圧延機の負荷配分制御方法であって、前記スタンド間荷重比に乗じられ、圧延条件の変化により該スタンド間荷重比を指定した比率となるように変化させる変数を有しており、前記変数は、圧延条件により前記複数の圧延スタンドごとに設定する０よりも大きい値であって、該複数の圧延スタンドのうちの少なくとも１つの圧延スタンドに対する値が１とは異なる値であることを特徴とするものである。

また、本発明に係る連続圧延機の負荷配分制御方法は、上記の発明において、前記スタンド間荷重比を、前記複数の圧延スタンドの全てに鋼板が噛み込まれたときから、該複数の圧延スタンドのうちの初段の圧延スタンドを鋼板尾端が抜けるときまで制御することを特徴とするものである。

また、本発明に係る連続圧延機の負荷配分制御方法は、上記の発明において、前記変数は、圧延条件を示す複数のパラメータである、ミル定数、鋼板の材料塑性係数、目標温度、及び、比熱の少なくとも１つのパラメータに応じて変化させることを特徴とするものである。

また、本発明に係る連続圧延機の負荷配分制御装置は、複数の圧延スタンドを用いて鋼板を連続圧延する連続圧延機で鋼板の板厚を自動で制御する自動板厚制御を行う際に、各圧延スタンドの圧下荷重と、隣接する圧延スタンド対の圧下荷重のスタンド間荷重比とを制御して、前記複数の圧延スタンドのうち、最終段の圧延スタンドにおける出側目標板厚は一定のまま、残りの圧延スタンドにおける出側目標板厚を変更することにより、各圧延スタンドの負荷配分を制御する連続圧延機の負荷配分制御装置であって、前記スタンド間荷重比に乗じられ、圧延条件の変化により該スタンド間荷重比を指定した比率となるように変化させる変数を有しており、前記変数は、圧延条件により前記複数の圧延スタンドごとに設定する０よりも大きい値であって、該複数の圧延スタンドのうちの少なくとも１つの圧延スタンドに対する値が１とは異なる値であることを特徴とするものである。

また、本発明に係る連続圧延機の負荷配分制御装置は、上記の発明において、前記スタンド間荷重比を、前記複数の圧延スタンドの全てに鋼板が噛み込まれたときから、該複数の圧延スタンドのうちの初段の圧延スタンドを鋼板尾端が抜けるときまで制御することを特徴とするものである。

また、本発明に係る連続圧延機の負荷配分制御装置は、上記の発明において、前記変数は、圧延条件を示す複数のパラメータである、ミル定数、鋼板の材料塑性係数、目標温度、及び、比熱の少なくとも１つのパラメータに応じて変化させることを特徴とするものである。

本発明に係る連続圧延機の負荷配分制御方法、及び、連続圧延機の負荷配分制御装置においては、圧延条件の変化によりスタンド間荷重比を指定した比率となるように変化させることによって、特定の圧延スタンドに荷重変動が偏ることを抑えつつ、上流側スタンドのギャップ変動を低減させることができるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る連続圧延機の概略構成図である。 図２は、隣接する２スタンドの場合における圧延負荷配分演算部の構成例を示す図である。 図３は、荷重比一定制御における上流側スタンド及び下流側スタンドの荷重比についての説明図である。 図４は、圧延スタンドにおける圧延ロールの横剛性の違いによる板幅方向の圧延荷重偏差に起因した鋼板の形状不良発生メカニズムの説明図である。 図５は、従来の自動板厚制御、従来の荷重比一定制御、及び、実施形態の荷重比可変制御をそれぞれ適用した場合における、スタンド間荷重比及び板厚変更量（Δhc）をシミュレートした結果を示すグラフである。 図６は、従来の自動板厚制御、従来の荷重比一定制御、及び、実施形態の荷重比可変制御をそれぞれ適用した場合における、鋼板の先端及び尾端の形状変化をシミュレートした結果を示すグラフである。

以下に、本発明に係る連続圧延機の負荷配分制御方法、及び、連続圧延機の負荷配分制御装置の一実施形態について説明する。なお、本実施形態によって本発明が限定されるものではない。

図１は、実施形態に係る連続圧延機１００の概略構成図である。実施形態に係る連続圧延機１００は、第１圧延スタンド１０ａ〜第７圧延スタンド１０ｇまでの７スタンドを用いて鋼板１を連続圧延するものである。

圧延スタンド１０ａ〜１０ｇの７スタンドそれぞれには、自動板厚制御を行う板厚制御装置２０ａ〜２０ｇが設けられている。また、圧延スタンド１０ａ〜１０ｆの６スタンドそれぞれに対応させて、圧延負荷配分制御装置３の圧延負荷配分演算部３０ａ〜３０ｆが設けられている。圧延負荷配分演算部３０ａ〜３０ｆは、板厚制御装置２０ａ〜２０ｇに対して出側目標板厚の修正を行う。なお、圧延スタンド１０ａ〜１０ｇのうちの最終段の圧延スタンドである第７圧延スタンド１０ｇの出側目標板厚が一定のため、出側目標板厚の修正の対象外であり、第７圧延スタンド１０ｇに対する圧延負荷配分演算部３０が設けられていない。また、圧延負荷配分演算部３０ａ〜３０ｆは、隣接する２スタンド間における上流側スタンド及び下流側スタンドの圧延荷重を入力とし、上流側スタンドの板厚制御装置２０へ板厚変更量を出力する。

図２は、隣接する２スタンドの場合における圧延負荷配分演算部３０の構成例を示す図である。図２中、符号１０_iは上流側スタンド、符号１０_i+1は下流側スタンド、符号２０は板厚制御装置（上流側スタンド用、以下、図２でのサフィクス「ｉ」は省略する。）、符号３０は圧延負荷配分演算部、符号３１は板厚修正量演算部、及び、符号３２は比例積分演算部をそれぞれ表している。

圧延負荷配分演算部３０は、上流側スタンド１０_iの圧延荷重偏差ΔP(i)及び下流側スタンド１０_i+1の圧延荷重偏差ΔP(i+1)を取り込み、板厚修正量演算部３１にて板厚修正量Δh(i)を算出し、比例積分演算部３２にて上流側スタンド１０_iの板厚変更量Δhc(i)を算出して、上流側スタンド１０_iの板厚制御装置２０へ出力する。

ここで、実施形態に係る圧延負荷配分制御装置３は、特定のスタンドに荷重変動が偏ることを抑制するために、自動板厚制御を行いながら鋼板先端部圧延時のスタンド間荷重比を設定し、上流側スタンドの出側目標板厚を変更させる制御方法を利用しながら、鋼板尾端にかけて、圧延条件によりスタンド間荷重比が指定した比率となるような変数を乗じて、スタンド間荷重比を変更させていく荷重比可変制御を行う。なお、鋼板先端部圧延時のスタンド間荷重比については、以下の（１）式〜（１４）式を用いて荷重比一定制御を行う。

隣接する２スタンドの場合を例に、板厚修正量演算部３１における板厚修正量の算出方法を説明する。

上流側スタンドの板厚修正量をΔh(i)とすると、上流側スタンド及び下流側スタンドの圧延荷重変化は、（３）式、（４）式で表現される。

また、板厚修正後の圧延荷重が所定比率となるためには、各圧延スタンド１０における圧延荷重設定値Prefに対する比率が等しい。そのため、図３に示すように同比率をスタンド間荷重比αとすると（５）式、（６）式の関係が成立する。

板厚修正量Δh(i)を算出すると（７）式が得られる。

同様に、７スタンドの場合の基礎式を以下に示す。

（８）式〜（１４）式の７つの連立方程式から、荷重比一定制御によるΔh(1)〜Δh(6)までの各板厚修正量を求めることができる。

次に、板厚修正量演算部３１は、上流側スタンドの板厚変更量を低減させるために、圧延スタンド１０ａ〜１０ｇの全てに鋼板１が噛み込まれたときから、圧延スタンド１０ａ〜１０ｇのうちの初段の圧延スタンドである第１圧延スタンド１０ａを鋼板尾端が抜けるときまで、圧延条件によりスタンド間荷重比αを指定した比率となるように変化させる変数β(i)を、（８）式〜（１４）式のスタンド間荷重比αに乗じて、スタンド間荷重比αを変化させる制御を行う。

変数β(i)は、圧延条件により圧延スタンド１０ａ〜１０ｇごとに設定する０よりも大きい値であって、各圧延スタンド１０ａ〜１０ｇのうちの少なくとも１つの圧延スタンド１０に対する値が１とは異なる値である。なお、全スタンドに対して変数β(i)の値が１のときには、従来の荷重比一定制御となる。また、変数β(i)は、圧延条件を示す複数のパラメータである、例えば、ミル定数、鋼板１の材料塑性係数、目標温度、及び、比熱の少なくとも１つのパラメータに応じて変化させる。

（１５）式〜（２１）式の７つの連立方程式から、荷重比可変制御によるΔh(1)〜Δh(6)までの各板厚修正量を求めることができる。このようにして算出した板厚修正量Δh(i)に対して、比例積分演算部３２で比例積分処理を行い、最終的な各圧延スタンド１０に対する板厚変更量Δhc(i)を算出し、板厚制御装置２０に送る。

このように、荷重比可変制御を行って各板厚変更量を求めることにより、特定の圧延スタンド１０に荷重変動が偏ることを抑えつつ、上流側スタンドのギャップ変動を低減させることができる。これにより、特定の圧延スタンドや上流側スタンドなどの各圧延スタンド１０に、図４に示すような、圧延ロール軸方向両端部にそれぞれ荷重をかけるアクチュエータ１２ａ，１２ｂの出力が同一にもかかわらず、圧延ロール１１の横剛性の違いによって、板幅方向に圧延荷重の偏差が生じてしまうのを抑制することができる。よって、鋼板１の全長にわたって所望の板厚や形状を得ることができるとともに、圧延中の鋼板１が蛇行して鋼板１の折れ込みや形状不良が生じるのを抑制することができる。

図５は、従来の自動板厚制御（ＡＧＣ）、従来の荷重比一定制御、及び、実施形態の荷重比可変制御をそれぞれ適用した場合における、スタンド間荷重比及び板厚変更量（Δhc）をシミュレートした結果を示すグラフである。図６は、従来の自動板厚制御（ＡＧＣ）、従来の荷重比一定制御、及び、実施形態の荷重比可変制御をそれぞれ適用した場合における、鋼板１の先端及び尾端の形状変化をシミュレートした結果を示すグラフである。なお、図５及び図６において、Ｆ１〜Ｆ７は、連続圧延機１００の第１圧延スタンド１０ａ〜第７圧延スタンド１０ｇを示すものである。

本シミュレートにおいては、実施形態の荷重比可変制御に関して、過去の圧延実績より、鋼板尾端での通板形状が最も良くなっていたスタンド間荷重比αとなるように変数β(i)を設定し、鋼板先端部圧延時ではスタンド間荷重比（α・１）により通板し、鋼板尾端にかけてスタンド間荷重比（α・β(i)）となるようにランプ関数でスタンド間荷重比αを変化させた。

図５（ａ）及び図６（ａ）は、従来の自動板厚制御（ＡＧＣ）を適用した場合を示している。図５（ａ）に示すように、第４圧延スタンド１０ｄ（図中のＦ４）に荷重変動が偏っていることがわかる。また、図６（ａ）に示すように、鋼板１の先端及び尾端の形状の変化が大きく、鋼材尾端のクラウン比率は、第４圧延スタンド１０ｄ−第５圧延スタンド１０ｅ間（図中のＦ４−Ｆ５）で、図６（ａ）中の斜線で示した形状不感帯の内部に収まっておらず、鋼板１の形状悪化を招くおそれがある。

図５（ｂ）及び図６（ｂ）は、従来の荷重比一定制御を適用した場合を示している。図５（ｂ）に示すように、圧延スタンド１０ａ〜１０ｇにおいて、鋼板先端から鋼板尾端にかけてスタンド間荷重比αが一定に保たれており、特定の圧延スタンドに荷重変動が偏るのを抑えられている。また、図６（ｂ）に示すように、鋼板１の先端及び尾端の形状の変化も小さくなり、従来の荷重比一定制御が鋼板１の形状の改善に効果的であることがわかる。

一方で、図５（ｂ）に示す板厚変更量（Δhc）に着目すると、従来の荷重比一定制御を行うことによって、従来の自動板厚制御（ＡＧＣ）を行った場合よりも、上流側スタンドの板厚変更量（Δhc）が増大しているのがわかる。そのため、上流側スタンドにおける圧延ロールの横剛性の違いによる板幅方向の圧延荷重の偏差に起因した鋼板１の形状不良が生じるおそれがある。

図５（ｃ）及び図６（ｃ）は、実施形態の荷重比可変制御を適用した場合を示している。図５（ｃ）に示すように、実施形態の荷重比可変制御を適用することにより、各圧延スタンド１０ａ〜１０ｇにおいて、スタンド間荷重比αを変化させても、特定の圧延スタンドに荷重変動が偏るのを抑えられている。また、図６（ｃ）に示すように、従来の自動板厚制御（ＡＧＣ）を行った場合よりも、鋼板１の先端及び尾端の形状の変化を小さくすることができ、実施形態の荷重比可変制御が鋼板１の形状の改善に効果的であることがわかる。また、図５（ｃ）に示す板厚変更量（Δhc）に着目すると、実施形態の荷重比可変制御を行うことによって、従来の荷重比一定制御を行った場合よりも、上流側スタンドの板厚変更量（Δhc）が大幅に低減されており、上述した板幅方向の圧延荷重の偏差に起因した鋼板１の形状不良を抑制することができる。

なお、図６（ｃ）に示すように、第３圧延スタンド１０ｃ−第４圧延スタンド１０ｄ間（図中のＦ３−Ｆ４）における鋼材尾端のクラウン比率は、従来の荷重比一定制御を行った場合よりも、実施形態の圧延荷重比制御を行った場合のほうが若干上昇している。しかしながら、このクラウン比率は、図６（ｃ）中の斜線で示した形状不感帯の内部に十分収まっており、鋼板１の形状が悪化することはない。

１ 鋼板
３ 圧延負荷配分制御装置
１０ 圧延スタンド
１１ 圧延ロール
１２ａ アクチュエータ
１２ｂ アクチュエータ
２０ 板厚制御装置
３０ 圧延負荷配分演算部
３１ 板厚修正量演算部
３２ 比例積分演算部
１００ 連続圧延機

Claims (6)

1. 複数の圧延スタンドを用いて鋼板を連続圧延する連続圧延機で鋼板の板厚を自動で制御する自動板厚制御を行う際に、各圧延スタンドの圧下荷重と、隣接する圧延スタンド対の圧下荷重のスタンド間荷重比とを制御して、前記複数の圧延スタンドのうち、最終段の圧延スタンドにおける出側目標板厚は一定のまま、残りの圧延スタンドにおける出側目標板厚を変更することにより、各圧延スタンドの負荷配分を制御する連続圧延機の負荷配分制御方法であって、
   前記スタンド間荷重比に乗じられ、圧延条件の変化により該スタンド間荷重比を指定した比率となるように変化させる変数を有しており、
   前記変数は、圧延条件により前記複数の圧延スタンドごとに設定する０よりも大きい値であって、該複数の圧延スタンドのうちの少なくとも１つの圧延スタンドに対する値が１とは異なる値であることを特徴とする連続圧延機の負荷配分制御方法。
2. 請求項１に記載の連続圧延機の負荷配分制御方法において、
   前記スタンド間荷重比を、前記複数の圧延スタンドの全てに鋼板が噛み込まれたときから、該複数の圧延スタンドのうちの初段の圧延スタンドを鋼板尾端が抜けるときまで制御することを特徴とする連続圧延機の負荷配分制御方法。
3. 請求項１または２に記載の連続圧延機の負荷配分制御方法において、
   前記変数は、圧延条件を示す複数のパラメータである、ミル定数、鋼板の材料塑性係数、目標温度、及び、比熱の少なくとも１つのパラメータに応じて変化させることを特徴とする連続圧延機の負荷配分制御方法。
4. 複数の圧延スタンドを用いて鋼板を連続圧延する連続圧延機で鋼板の板厚を自動で制御する自動板厚制御を行う際に、各圧延スタンドの圧下荷重と、隣接する圧延スタンド対の圧下荷重のスタンド間荷重比とを制御して、前記複数の圧延スタンドのうち、最終段の圧延スタンドにおける出側目標板厚は一定のまま、残りの圧延スタンドにおける出側目標板厚を変更することにより、各圧延スタンドの負荷配分を制御する連続圧延機の負荷配分制御装置であって、
   前記スタンド間荷重比に乗じられ、圧延条件の変化により該スタンド間荷重比を指定した比率となるように変化させる変数を有しており、
   前記変数は、圧延条件により前記複数の圧延スタンドごとに設定する０よりも大きい値であって、該複数の圧延スタンドのうちの少なくとも１つの圧延スタンドに対する値が１とは異なる値であることを特徴とする連続圧延機の負荷配分制御装置。
5. 請求項４に記載の連続圧延機の負荷配分制御装置において、
   前記スタンド間荷重比を、前記複数の圧延スタンドの全てに鋼板が噛み込まれたときから、該複数の圧延スタンドのうちの初段の圧延スタンドを鋼板尾端が抜けるときまで制御することを特徴とする連続圧延機の負荷配分制御装置。
6. 請求項４または５に記載の連続圧延機の負荷配分制御装置において、
   前記変数は、圧延条件を示す複数のパラメータである、ミル定数、鋼板の材料塑性係数、目標温度、及び、比熱の少なくとも１つのパラメータに応じて変化させることを特徴とする連続圧延機の負荷配分制御装置。