JP2503345B2 - 圧延制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タンデム圧延機により
鋼材の圧延を実施する際のスタンド間圧延材の板厚及び
張力の制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術としては、例えば、特公平２−
３１６０４号公報に開示されている方法があり、また、
発明者らは、鋼板圧延中に、圧下位置をフィードフォワ
ード制御する板厚制御方法を特願平２−４０４４２４号
として提案した。この種の熱間圧延制御装置の一例を図
５を用いて以下に説明する。

【０００３】図５は、熱間タンデム圧延機であり、７つ
の圧延スタンド，スタンド間のルーパ，圧下制御装置及
びルーパ制御装置により構成されている。図５におい
て、Ｓ₀はロールギャップ（以下、圧下位置と称する）
検出器、ＬＣは圧延荷重計、ＳＭは圧下位置駆動系、Ａ
ＧＣはＳ_Oの出力（圧下位置）とＬＣの出力（圧延荷
重）から圧下位置変更量を算出する自動板内板厚偏差制
御(Automatic Gauge Control)装置であり、ＳＲＡはＡ
ＧＣの指定した量だけ圧下位置を動かす制御系である。
圧延機のワークロールは、駆動用モータＭで駆動され、
ルーパは、ルーパモータＩＭで駆動される。圧延材の張
力とルーパの高さ（角度θ）を制御するために、高さ制
御装置Ｈ．Ｃ．と張力制御装置Ｃ．Ｃ．により、ワーク
ロール駆動モータＭとルーパモータＩＭの回転速度の変
更量がそれぞれ算出される。ワークロールの駆動用モー
タＭの回転速度の変更量はＳＲに送られ、ＳＲによりモ
ータＭの速度が指定量だけ変更される。なお、ＳＵＣ
は、サクセッシブと称され、マスフロー制御のための、
ワ−クロ−ル駆動モ−タＭの速度変更量である。また、
Ｘ−ＲＡＹモニタによる検出板厚をフィ−ドバックして
板厚制御し、各スタンドでの圧下位置変更量等の情報を
次段に伝送して、フィードフォワード制御を行ってい
る。 図５に示すように、従来の熱間圧延機は、基本的
に圧下位置制御により圧延材の板厚精度を確保し、ワー
クロールのロール周速度（以下、ロール周速と称する）
とルーパの高さにより圧延材の張力を制御している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法には以下に示すような問題点がある。例えば熱間圧
延タンデムプロセスの板厚制御に関しては、次のような
外乱がある。

【０００５】スキッドマーク外乱： 鋼板の長手方向の温度ムラにより生ずる外乱であり、鋼
板に板厚偏差がない場合でも，温度の高低により変形低
抗が変動して出側板厚偏差要因となる。無制御のとき
は、スキッドマークにより温度が高くなれば圧延荷重Ｐ
は下がり、出側板厚ｈは薄くなる。

【０００６】ロール偏芯外乱： バックアップロールの偏芯が原因でロールギャップが変
動することにより生じる外乱である。無制御のときは、
ロール偏芯によりロールギャップが大きくなれば圧延荷
重Ｐは下がり出側板厚ｈは厚くなる。

【０００７】入側板厚偏差外乱： 前段の圧延機で出側板厚偏差を生じた部分が、次段での
圧延の際に外乱となる。これが入側板厚偏差外乱であ
る。無制御のとき、鋼板の入側板厚が薄くなれば圧延荷
重Ｐは下がり、出側板厚ｈは薄くなる。ここで、入側板
厚偏差はあらかじめスタンド間の計測機器で測定でき
る。

【０００８】以上述べた外乱の中で、スキッドマーク
外乱とロール偏芯外乱は、その値を前もって知ること
が困難であるため、ロール直下で出側板厚ｈに偏差△ｈ
が現れたときにフィードバック制御によりできるだけ速
くそれらの影響を除去することが必要である。

【０００９】一方、入側板厚偏差外乱は、前もってそ
の値を知ることができるので、フィードフォワード制御
により、その影響を除去することが板厚精度向上のため
には望ましい。

【００１０】しかるに、従来の板厚制御（ＡＧＣ）はす
べて、圧延荷重Ｐを測定して、圧延荷重Ｐに加えてロー
ルギャップＳ，ミル剛性係数Ｍおよびチューニングファ
クタαにより、板厚偏差を零とするためのロールギャッ
プ変更量を算出し板厚を制御する方法である。すなわ
ち，スキッドマーク外乱，ロール偏芯外乱および
入側板厚偏差外乱の影響による出側板厚偏差△ｈを、す
べて圧延荷重Ｐの情報を基に推定してフィードバック制
御により除去しようとする。

【００１１】しかし、外乱と外乱は，出側板厚ｈと
圧延荷重Ｐとをそれぞれ同一方向に変化させるものであ
るのに対し、外乱は、両者をそれぞれ逆方向に変化さ
せる。このように、圧延荷重Ｐの増減と出側板厚ｈの増
減との関係が一対一に対応していないので、外乱〜
の出側板厚ｈへの影響をすべて圧延荷重Ｐに基づいて除
去するのは原理的に無理がある。さらに、圧延荷重Ｐの
偏差△Ｐを用いて外乱及びの影響を高精度で除去す
るためには、ミル剛性係数Ｍの値の高精度推定が必要で
あるがこれは実操業では困難なことが多い。

【００１２】以上の考察から、従来のＡＧＣによる板厚
制御精度に限界がある原因は、外乱の影響による板厚偏
差を、圧延荷重Ｐで推定しそしてそれに基づいて圧下を
制御していることにある、といえる。すなわち、外乱の
特徴と従来のＡＧＣの内容の考察から、従来の板厚制御
の問題点は、「外乱の影響による板厚偏差を直接測定し
て制御していないこと」といえる。

【００１３】次に、従来のルーパー付きの熱間タンデム
圧延プロセスを、外乱の影響による板厚偏差を直接測定
して制御する系とすることが困難である理由を、図５を
参照して説明する。スキッドマーク外乱およびロール偏
芯外乱の出側板厚への影響を検出する物理量として、圧
延荷重の代わりに鋼板の単位張力に着目する。鋼板単位
張力Ｔ（ｉ）は、（ｉ＋１）スタンド入側板速Ｖ（ｉ＋
１）とｉスタンド出側板速ｖ（ｉ）の差の積分で決まる
物理量である。

【００１４】いま、（ｉ＋１）スタンドにおいて、入側
板厚Ｈ（ｉ＋１）と出側板速ｖ（ｉ＋１）が一定のとき
に、スキッドマーク外乱あるいはロール偏差外乱の影響
で出側板厚ｈ（ｉ＋１）に目標値ｈ₀（ｉ＋１）からの
偏差△ｈ（ｉ＋１）を生じたとする。このとき、（ｉ＋
１）スタンドに単位時間に入り込む体積と出る体積に関
して、 ｈ(i＋1)・ｖ(i＋1)・ｂ(i＋1)＝Ｈ(i＋1)・Ｖ(i＋1)・Ｂ(i＋1) ・・・(1) が成立する。ただし、 ｈ（ｉ＋１）：（ｉ＋１）スタンド出側板厚[mm] ｖ（ｉ＋１）：（ｉ＋１）スタンド出側速度[mm/s] ｂ（ｉ＋１）：（ｉ＋１）スタンド出側板幅[mm] Ｈ（ｉ＋１）：（ｉ＋１）スタンド入側板厚[mm] Ｖ（ｉ＋１）：（ｉ＋１）スタンド入側速度[mm/s] Ｂ（ｉ＋１）：（ｉ＋１）スタンド入側板幅[mm] である。また、板幅変動が生じない場合は、 Ｂ（ｉ＋１）＝ｂ（ｉ＋１） ・・・(2) が成立するから、 Ｈ(i＋1)・Ｖ(i＋1)＝ｈ(i＋1)・ｖ(i＋1) ・・・(3) が導かれ、出側板厚偏差△ｈ（ｉ＋１）は、入側速度Ｖ
（ｉ＋１）に対応する。さらに、スタンド間の鋼板単位
張力Ｔ（ｉ）は、（ｉ＋１）スタンド入側速度Ｖ（ｉ＋
１）[mm/s]とｉスタンド出側速度Ｖ（ｉ）[mm/s]を用い
て、 Ｔ（ｉ）＝（Ｅ／Ｌ）∫｛Ｖ(i＋1)−ｖ(i)｝ｄｔ ・・・(4) によって決まる量である。ここで、入側速度Ｖ（ｉ＋
１）が変動するとスタンド間の鋼板単位張力Ｔ（ｉ）が
変化するはずである。ところがこのとき、従来のルーパ
ー付き熱間タンデム圧延プロセス（図５）では、ルーパ
ーも動いてしまい、（ｉ＋１）スタンドのロールバイト
直下の出側板厚偏差△ｈ（ｉ＋１）と鋼板単位張力変化
量△Ｔ（ｉ）とが一対一に対応しない。

【００１５】従来の熱間タンデム圧延プロセスの問題点
は、ルーパーが存在するために、（ｉ＋１）スタンドの
ロールバイト直下の出側板厚偏差△ｈ（ｉ＋１）と鋼板
単位張力変化量△Ｔ（ｉ）とが一対一に対応しないこと
にある。仮にルーパーがなければ、スキッドマークある
いはロール偏芯の影響による△ｈ（ｉ＋１）と△Ｔ
（ｉ）とは一対一に対応する。すなわち、張力を一定に
すべく圧下位置を操作することは、出側板厚偏差△ｈ
（ｉ＋１）を除去することになる。また、（ｉ＋１）ス
タンドの油膜厚変動やロール熱膨張の影響により、ロー
ルバイト直下で出側板厚偏差△ｈ（ｉ＋１）が生じよう
としても、同様の原理で完全に除去される。

【００１６】図６には、冷間圧延におけるル−パのない
タンデム圧延システムの一例を示す。図６において、Ａ
ＰＣは圧下位置制御装置、ＡＴＣは張力制御機能、ＡＳ
Ｒがロ−ル周速比制御による板厚制御機能である。図７
には、図６に示す冷間圧延の張力制御機能を示す。冷間
圧延においては、張力制御の応答性を高めるため、張力
変動を圧下位置（ロ−ルギャップ）制御により抑制し
て、ワークロールの周速比により、板厚を制御してい
る。図６，７に示す例では、＃１スタンド（以下、＃ｉ
はｉスタンド圧延機を意味する）において圧下による板
厚制御を実施し、＃２〜＃４スタンドではロ−ル周速
（スタンド間ロ−ル周速比）により板厚を決定する。ス
タンド間張力が変化し、許容範囲を外れると圧下により
張力を許容範囲に戻す（圧下による張力制限制御）。＃
４−５スタンド間において速度による張力モニタＡＧＣ
（スタンド間ロ−ル周速比制御による板厚制御）を実施
する。

【００１７】従って、冷間圧延では、鋼板単位張力変動
による板幅変動が無視できるため、鋼板単位張力制御
は、高応答ではあるが数値的にはおおまかであり、数[k
gf/mm²]の誤差をもっている。そのため、冷間圧延で用
いられていた、ル−パ−を用いない、圧下を操作端とし
た張力制御を熱間圧延に用いたのでは、板厚偏差及び板
幅偏差が顕著に生じる。なぜなら熱間圧延においては、
鋼板単位張力が0.6〜1.0［kgf/mm²]以内の偏差で張力を
制御しなくては顕著な幅変動が生じ、鋼板単位張力偏差
を0［kgf/mm²]にすべく高応答の制御を施さなくては顕
著な板厚偏差が生じ、結果的に大きな歩留低下を来す。

【００１８】本発明はタンデム圧延において、圧延板厚
精度を高めることを目的とし、より具体的には、スキッ
ドマ−ク，圧延スタンドのロ−ル偏芯，入側板厚偏差等
による圧延板厚偏差を可及的に零にすることを目的とす
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、タンデム圧延
機のスタンド間張力を一定に保ち、かつスタンド間に入
る単位時間あたりの圧延材の質量と当該スタンド間から
送り出される単位時間あたり圧延材の質量が等しくなる
ようにスタンドのロール周速度を制御するタンデム圧延
機の圧延制御方法において、ｉスタンドとｉ＋１スタン
ドの間の圧延材の張力Ｔ(i)，ｉスタンド出側板厚ｈ(i)
及び圧延材速度ｖ(i)を計測し、目標張力に対する検出
張力Ｔ(i)の差△Ｔ(i)を実質上零とするためのｉ＋１ス
タンドの圧下位置変更量ＤＳＴ（ｉ＋１）を算出してそ
の分ｉ＋１スタンドの圧下駆動手段により該スタンドの
圧下位置を修正すると同時に、ｉスタンド出側での目標
板厚ｈ₀(i)に対する検出板厚ｈ(i)の偏差△ｈ(i)＝ｈ
(i)−ｈ₀(i)分のｉ＋１スタンド出側の板厚偏差を低減
するためのｉ＋１スタンドの圧下位置変更量△Ｓ(i+1)
ならびに△ｈ(i)を実質上零とするためのｉスタンドの
ロール周速変更量△Ｖ_R(i)を算出し、圧延材速度ｖ(i)
に基づいて前記△ｈ(i)を有する部分の圧延材がｉ＋１
スタンドに到達する時刻に、ｉ＋１スタンドの圧下駆動
手段により該スタンドの圧下位置を圧下位置修正量△Ｓ
(i+1)だけ修正し、かつ、ｉスタンドのロール周速をロ
ール駆動手段によりロール周速変更量△Ｖ_R(i)だけ前記
時刻に修正する、ことを特徴とする。

【００２０】すなわち、より具体的に説明すると、本発
明では、まずルーパーを除去し各スタンド間にテンショ
ンメータを導入し、ｉスタンドとｉ＋１スタンド間に関
して言えば、スタンド間鋼板単位張力Ｔ（ｉ）を高精度
で実測して、ｉ／（ｉ＋１）スタンド間張力を一定(目
標張力)に維持する（張力偏差△Ｔ(i)を実質上零とす
る）ように、ｉ＋１スタンドの圧下位置を調整（自動制
御）する。これを、 ＤＳＴ（ｉ＋１）＝ｆ（△Ｔ(i)） ・・・(5) と表わす。ＤＳＴ（ｉ＋１）は、張力偏差△Ｔ(i)に対
応するｉ＋１スタンドの圧下位置変更量、ｆ（△Ｔ
(i)）は、張力制御器ＴＣ（ｉ）の、入力（△Ｔ(i)）と
出力（ＤＳＴ(i＋1)）の関係を規定する伝達関数であ
り、いわゆるＰＩＤ制御のものを用いる。

【００２１】本発明ではさらに、ｉスタンドの出側板厚
ｈ（ｉ）をＸ線厚み計で高精度に測定し、ｉスタンド出
側板厚偏差△ｈ（ｉ）＝ｈ（ｉ）−ｈ₀（ｉ）を算出す
る。ｈ₀（ｉ）はｉスタンド出側目標板厚である。そし
て、この偏差△ｈ（ｉ）分のｉ＋１スタンド出側におけ
る板厚偏差を低減するための、ｉ＋１スタンドの圧下位
置変更量△Ｓ（ｉ＋１）を、 △Ｓ（ｉ＋１）＝Ｋ・△ｈ（ｉ） ・・・(6) と算出する。ｉ＋１スタンドの出側板厚偏差Δｈ（ｉ＋
１），ｉ＋１スタンドの圧下位置調整代△Ｓ（ｉ＋１）
およびｉスタンドの出側板厚偏差Δｈ（ｉ）の間には、 Δｈ(i＋1)＝△Ｓ(i＋1)・Ｍ_i+1/(Ｍ_i+1＋Q_i+1) ＋Δｈ(i)・Ｑ_i+1/(Ｍ_i+1＋Ｑ_i+1) ・・・(6a) Ｑ_i+1：ｉ＋１スタンドロールバイト直下における圧延材の塑 性係数〔ｋｇｆ／ｍｍ〕， Ｍ_i+1：ｉ＋１スタンド剛性係数〔ｋｇｆ／ｍｍ〕 なる関係がある。そこで、Δｈ(i＋1)＝０とするために
は、 △Ｓ(i＋1)＝−（Ｑ_i+1／Ｍ_i+1）・Δｈ(i) ・・・(6b) とすればよく、Ｋ＝−Ｑ_i+1／Ｍ_i+1とすると上記(6)式
となる。したがって(6)式のＫは、Ｋ＝−Ｑ_i+1／Ｍ_i+1
であるべきであるが、Ｑ_i+1，Ｍ_i+1は現段階では圧延ラ
イン上で正確に得ることが難かしいので、Ｑ_i+1および
Ｍ_i+1の推定値（予想値）よりＫを算出してこれを(6)式
のＫに用いているので、(6)式ではＫは無次元の定数で
ある。

【００２２】本発明ではさらに、△ｈ（ｉ）を実質上零
とするためのｉスタンドの圧延周速変更量△Ｖ_R（ｉ）
を、上記(3)式の関係に基づいて、△ｈ（ｉ）ならびに
ｉスタンドの目標圧延速度すなわちロール周速指令値Ｖ
_Rref［mm／ｓ］より、 △Ｖ_R（ｉ）＝｛−△ｈ（ｉ）／ｈ₀（ｉ）｝・Ｖ_Rref（ｉ） ・・・(7) と算出して、ｉ／ｉ＋１スタンド間圧延材速度ｖ（ｉ）
に基づいて、上記偏差△ｈ（ｉ）を有する部分が（ｉ＋
１）スタンドに到着する時刻ｔｉｍｅ（ｉ＋１）を算出
し、該時刻ｔｉｍｅ（ｉ＋１）に、ｉ＋１スタンドで上
記△Ｓ（ｉ＋１）分の圧下位置変更を、またｉスタンド
では上記△Ｖ_R（ｉ）分のロ−ル周速変更を行なう。

【００２３】

【作用】上述の、張力偏差△Ｔ（ｉ）に対応したＤＳＴ
（ｉ＋１）分のｉ＋１スタンドの圧下位置修正（張力一
定制御）によりｉ／ｉ＋１スタンド間張力Ｔ（ｉ）が一
定に維持され、これにより、△ｈ（ｉ＋１）と△Ｔ
（ｉ）とは一対一に対応する。 しかして、上述の△ｈ
（ｉ）対応の△Ｓ（ｉ＋１）分のｉ＋１スタンドの圧下
位置調整（偏差除去用圧下位置調整）により、△ｈ
（ｉ）によるｉ＋１スタンド出側の板厚偏差が除去され
る。圧下位置変更に対する板厚変化の応答性は高く、こ
の偏差除去用圧下位置調整により、△ｈ（ｉ）の中の、
比較的に変動周期が短い高周波成分および変動が緩やか
な低周波成分の両者によるｉ＋１スタンド出側板厚偏差
が除去される。

【００２４】ところで、この偏差除去用圧下位置調整、
特に△ｈ（ｉ）の低周波成分対応の圧下位置修正は、ｉ
／ｉ＋１スタンド間張力Ｔ（ｉ）に変動をもたらし上述
の張力一定制御によりｉ＋１スタンドの圧下位置修正を
誘発し、誘発された圧下位置修正が、偏差除去用圧下位
置調整を相殺するように作用する可能性がある。この相
殺を防止するのが、上述の、ｉスタンドでの△Ｖ
_R（ｉ）分のロ−ル周速変更であり、このロ−ル周速変
更が偏差除去用圧下位置調整による張力変化分を相殺す
る。すなわち張力一定制御によるｉ＋１スタンドの圧下
位置修正の誘発を防止する。これにより、偏差除去用圧
下位置調整が有効に機能する。すなわち△Ｓ（ｉ＋１）
分のｉ＋１スタンドの圧下位置調整により生ずる張力変
化と△Ｖ_R（ｉ）分のロ−ル周速変更により生ずる張力
変化とが拮抗（相殺）する。

【００２５】例えば、ｉスタンド出側板厚偏差△ｈ
（ｉ）が＋（厚い）になると、偏差除去用圧下位置調整
によりｉ＋１スタンドの圧下位置が閉められ（ロ−ルギ
ャップが狭く調整され）、ｉ／ｉ＋１スタンド間張力が
下がるはずですが、△ｈ（ｉ）が小さくなるように、す
なわちマスフロ−一定の法則によりロ−ル周速が低くな
るようにｉスタンドのロ−ル周速が調整（この調整は張
力を高くする）され、圧下位置が閉められることによる
張力低下を、ロ−ル周速が下げられることによる張力上
昇が補なうことになり、これにより張力は一定で経過す
る。その結果、△ｈ（ｉ）対応の△Ｓ（ｉ＋１）分のｉ
＋１スタンドの圧下位置調整（偏差除去用圧下位置調
整）により、高周波成分であれ低周波成分であれ△ｈ
（ｉ）原因のｉ＋１スタンド出側の板厚偏差が除去され
る。

【００２６】図面を参照して説明する。図２は本発明を
実施するタンデム圧延設備の概要を表す図であり、図１
にはその一部を摘出して機能を示す。図１において、Ｈ
ＳＣ（ｉ），ＨＳＣ（ｉ＋１），ＨＳＣ（ｉ＋２）は板
厚制御装置であり、各スタンドには、駆動モーター，圧
下位置検出器及び圧下駆動装置を装備し、各スタンド間
にはＸ線板厚計，圧延材の張力計及び圧延材の速度計を
有している。

【００２７】スキッドマーク外乱およびロール偏芯外乱
の出側板厚への影響を検出する物理量として、本発明で
は、圧延荷重の代わりに鋼板の単位張力に着目した。鋼
板単位張力Ｔ（ｉ）は、（ｉ＋１）スタンド入側板速Ｖ
（ｉ＋１）とｉスタンド出側板速Ｖ（ｉ）の差の積分で
決まる物理量である。

【００２８】いま、（ｉ＋１）スタンドにおいて、入側
板厚Ｈ（ｉ＋１）と出側板速Ｖ（ｉ＋１）が一定のとき
に、スキッドマーク外乱あるいはロール偏芯外乱の影響
で出側板厚ｈ（ｉ＋１）に板厚偏差△ｈ（ｉ＋１）を生
じたとする。

【００２９】（ｉ＋１）スタンドに単位時間に入り込む
体積と出る体積に関し常に上記(1)式の関係が成立し、
また、板幅変動を生じない場合は上記(2)式の関係が成
立するから、上記(3)式が導かれ、この(3)式から、出側
板厚偏差△ｈ（ｉ＋１）は、入側速度Ｖ（ｉ＋１）に対
応する。

【００３０】さらに、スタンド間の鋼板単位張力Ｔ
（ｉ）は、上記(4)式で決まる量である。 ここで、入
側速度Ｖ（ｉ＋１）が変動するとスタンド間の鋼板単位
張力Ｔ（ｉ）が変化するはずである。ルーパーのない熱
間タンデム圧延プロセスでは，（ｉ＋１）スタンドのロ
ールバイト直下の出側板厚偏差△ｈ（ｉ＋１）と鋼板単
位張力変化量△Ｔ（ｉ）とが一対一に対応する。すなわ
ち、張力を一定にすべく圧下位置を操作することは、出
側板厚偏差△ｈ（ｉ＋１）を除去することになるのであ
る。

【００３１】例えば、ｈ（ｉ＋１）が目標値ｈ₀（ｉ＋
１）より薄めになった場合は、 Ｖ（ｉ＋１）＝ｈ（ｉ＋１）・ｖ（ｉ＋１）／Ｈ（ｉ＋１） ・・・(8) より、Ｖ（ｉ＋１）はその分減少し、上記(4)式より、
張力Ｔ（ｉ）が減少する。 従って、この張力偏差に対
して圧下を開けるべく圧下位置を上げることで圧延材の
張力偏差及び板厚偏差を同時に除去することができる。
また、反対に、ｈ（ｉ＋１）が目標値より厚めになった
場合は、上記(8)式よりＶ（ｉ＋１）はその分増加し、
上記(4)式より張力Ｔ（ｉ）が増加する。

【００３２】従って、この張力偏差に対して圧下を閉め
るべく圧下位置を下げることで圧延材の張力偏差及び板
厚偏差を同時に除去することができる。

【００３３】さらに、Ｘ線厚み計でｉスタンド出側板厚
（ｉ＋１スタンド入側板厚）ｈ（ｉ）を高精度に測定
し、偏差△ｈ（ｉ）＝ｈ（ｉ）−ｈ₀（ｉ）を算出し
て、これを低減するための、（ｉ＋１）スタンドにおけ
る圧下位置変更量△Ｓ（ｉ＋１）を上記(6)式で算出
し、さらに、ｉスタンドの圧下周速変更量△Ｖ_R（ｉ）
を、△ｈ（ｉ）ならびにｉスタンドのロール周速指令値
Ｖ_Rref［mm／ｓ］より、上記(7)式で算出して、偏差△
ｈ（ｉ）を有する部分が（ｉ＋１）スタンドに到着する
時刻ｔｉｍｅ（ｉ＋１）に、ｉ＋１スタンドで圧下位置
を△Ｓ（ｉ＋１）分補正し同時にｉスタンドのロール周
速を△Ｖ_R（ｉ）分修正する。

【００３４】これによりｉスタンドまでで除去しきれな
かった板厚偏差△ｈ（ｉ）を（ｉ＋１）スタンドの入側
板厚偏差として除去する。ここで、周速を変更するだけ
でなく圧下位置を同時に変更するため、周速の変更だけ
で除去できなかった高周波の入側板厚偏差をも除去でき
る。

【００３５】以上で、ロールバイト直下での出側板厚偏
差および入側板厚偏差を直接測定して直接制御する理想
的な制御系ができ、画期的精度の板厚が実現できる。

【００３６】

【実施例】図１は、本発明を一態様で実施する図２に示
すタンデム圧延設備の、一部分の制御機能を示す。図１
において、ＨＳＣ(i)，ＨＳＣ(i+1)およびＨＳＣ(i+2)
は、板厚・板幅・張力制御装置であり、ＴＣ(i)，ＴＣ
(i+1)およびＴＣ(i+2)は張力制御装置であり、各スタン
ドには、ワ−クロ−ル駆動モータＭ、圧下位置検出器及
び圧下駆動装置を装備し、各スタンド間にはＸ線板厚計
（三角形ブロック），圧延材の張力計（丸ブロック）及
び圧延材の速度計（正方形ブロック）を有している。

【００３７】図１に示すように、複数の圧延スタンドが
連なって配置されたタンデム圧延設備を用いて圧延を行
う場合、本発明の方法を実施する例を説明する。

【００３８】〈張力一定制御〉 （ｉ）スタンドで圧延材が望ましい板厚精度で圧延され
ているときに、さらに（ｉ＋１）スタンドにより圧延さ
れて、出側板厚ｈ（ｉ＋１）に偏差△ｈ（ｉ＋１）を生
じたとする。（ｉ＋１）スタンドに単位時間に入り込む
体積と出る体積に関し常に、上記(1)式が成立する。ま
た、板幅変動が生じない場合は、上記(2)式が成立する
から、上記(3)式が導かれ、出側板厚偏差△ｈ（ｉ＋
１）は入側速度Ｖ（ｉ＋１）に対応する。さらに、スタ
ンド間の鋼板単位張力Ｔ（ｉ）は、上記(4)式で決まる
量である。ここで、入側速度Ｖ（ｉ＋１）が変動すると
スタンド間の鋼板単位張力Ｔ（ｉ）が変化するはずであ
る。ルーパーのない熱間タンデム圧延プロセスでは、
（ｉ＋１）スタンドのロールバイト直下の出側板厚偏差
△ｈ（ｉ＋１）と鋼板単位張力変化量△Ｔ（ｉ）とが一
対一に対応する。そこで、図１に示す張力制御装置ＴＣ
（ｉ）で、この張力変動△Ｔ（ｉ）を入力としてこの張
力変動△Ｔ（ｉ）を抑えるに必要な圧下位置変更量ＤＳ
Ｔ（ｉ＋１）を ＤＳＴ（ｉ＋１）＝ｆ(△Ｔ(i)） ・・・(5) に従って計算する。例えば、張力制御器ＴＣ（ｉ）の伝
達関数ｆ(△Ｔ(i)）を具体的に、ｆ(△Ｔ(i)）＝0.03△
Ｔ(i)、すなわち ＤＳＴ（ｉ＋１）＝0.03△Ｔ(i) ・・・(5P) と、Ｐ制御の形で与えると（ここでは説明のためにＰ制
御を提示したが、実際には、ＰＩ制御又はＰＩＤ制御と
するのが望ましい）、張力偏差△Ｔ（ｉ）が △Ｔ（ｉ）＝０．１［kgf/mm²] ・・・(9) と計測されれば、圧下位置変更量ＤＳＴ（ｉ＋１）は、 ＤＳＴ（ｉ＋１）＝０．０３×０．１＝０．００３ ・・・(5Pt) と算出される。

【００３９】この結果に基づいて、ｉ＋１スタンドの圧
下位置を0.003[mm]閉める方向に修正する。この結果、
張力偏差△Ｔ（ｉ）と出側板厚偏差△ｈ（ｉ＋１）が修
正される。

【００４０】〈フィードフォワード圧下位置調整＆ロ−
ル周速調整〉図１に示すＨＳＣ（ｉ）は、Ｘ線板厚計が
計測した（ｉ）スタンドで圧延された圧延材の板厚ｈ
（ｉ）を読込んで板厚偏差△ｈ（ｉ）を算出し、それが
設定値以上であるとそのときの圧延材の速度ｖ（ｉ）を
速度計から読込む。そして板厚偏差△ｈ（ｉ）を生じた
部分が♯（ｉ＋１）スタンドにかみ込む時刻ｔｉｍｅ
（ｉ＋１）（ここで、ｔｉｍｅ（ｉ＋１）は図示してい
ない）を計算し、かつ、△ｈ（ｉ）による板厚偏差を除
去するために変更するｉ＋１スタンドの圧下位置変更量
ＤＳＨ（ｉ＋１）（＝ΔＳ（ｉ＋１））を上記(6)式で
算出し、また、△ｈ（ｉ）を零とする（△ｈ（ｉ）の発
生を回避する）ための♯ｉスタンドのロール周速変更量
ＤＶＲ（ｉ）（＝ΔＶ_R（ｉ））を上記(7)式で算出し
て、ｔｉｍｅ（ｉ＋１）のときに圧下位置変更量ＤＳＨ
（ｉ＋１）及びロール周速変更量ＤＶＲ（ｉ）分、ｉ＋
１スタンドの圧下位置駆動手段で該スタンドの圧下位置
を修正しかつｉスタンドのロール周速を変更する。

【００４１】偏差△ｈ（ｉ）によるｉ＋１スタンド出側
板厚偏差を除去するために変更する圧下位置変更量ＤＳ
Ｈ（ｉ＋１）は、上記(6)式により、 ＤＳＨ（ｉ＋１）＝△ｈ（ｉ）・Ｋ ＤＶＲ（ｉ）＝△ＶＲ（ｉ） ＝｛−△ｈ（ｉ）／ｈ０（ｉ）｝× Ｖ_Rref(i) ＝−０．０１／１．８×１００００ ＝５６[mm/s] と計算される。

【００４２】したがって、時刻ｔｉｍｅ（ｉ＋１）に、
（ｉ＋１）スタンドの圧下位置を０．０４［ｍｍ］閉め
るべく修正し、同時にｉスタンドのロール周速を５６
［ｍｍ／ｓ］だけ減速させる。その結果、ｉスタンドで
発生した板厚偏差△ｈ（ｉ）は（ｉ＋１）スタンドで除
去される。

【００４３】図３に、上述の如く本発明を実施して得た
製品の板厚精度を示す。図３の縦軸は板厚［mm］を表
し、横軸は時刻［秒］を表す。図４には、上述の如く本
発明を実施して得た製品の張力精度を示す。図４の縦軸
は張力［kgf/mm²］を表し、横軸は時刻［秒］を表す。

【００４４】図８には、従来の熱間圧延の制御方法を実
施して得た製品の板厚精度を示す。図８の縦軸は板厚
［mm］を表し、横軸は時刻［秒］を表す。図８におい
て、圧延材の長手方向の変形抵抗の変化に起因する板厚
偏差が顕著に出ている。

【００４５】図９には、従来の冷間圧延の張力制御を実
施して得た製品の張力精度を示す。図９の縦軸は張力
［kgf/mm²］を表し、横軸は時刻［秒］を表す。図９に
おいては、張力変動が４［kgf/mm²］と著しい。

【００４６】本発明を使用すれば、図３及び図４にそれ
ぞれ示すように、板厚偏差を十分に除去し、張力偏差も
所定の範囲内で制御しうる。図３及び図４に示すよう
に、図８及び図９に示されるような比較例と比べて、は
るかに良好な板厚制御精度および張力制御精度が得られ
る。

【００４７】

【発明の効果】本発明の方法により，外乱の影響による
板厚偏差を直接制御する制御系が構築できるので、飛躍
的な板厚精度向上が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図２に示すタンデム圧延設備の機能を示すブ
ロック図である。

【図２】 本発明を一態様で実施するタンデム圧延設備
の概要を示す側面図である。

【図３】 図１に示す制御機能により得られた板厚精度
の一例を示すグラフである。

【図４】 図１に示す制御機能により得られた張力精度
の一例を示すグラフである。

【図５】 従来のタンデム圧延設備の一例（熱延）を示
すブロック図である。

【図６】 従来のタンデム圧延設備の一例（冷延）を示
すブロック図である。

【図７】 図６に示すタンデム圧延設備の張力制御系の
機能を示すブロック図である。

【図８】 従来の熱延圧延制御方法による板厚精度の一
例を示すグラフである。

【図９】 従来の冷間圧延制御方法による張力精度の一
例を示すグラフである。

【符号の説明】

１〜７：Ｘ線板厚計 ８〜１４：
圧下位置検出器 １５〜２０：圧延材の速度計 ２１〜２
６：圧延材の張力計 ２７〜３３：駆動モータ ３４〜４
０：圧下駆動装置 ＨＳＣ(i)，ＨＳＣ(i+1)，ＨＳＣ(i+2)：板厚・板幅・
張力制御装置 ＴＣ(i)，ＴＣ(i+1)、ＴＣ(i+2)：張力制御装置

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】タンデム圧延機のスタンド間張力を一定に
   保ち、かつ当該スタンド間に入る単位時間あたりの圧延
   材の質量と当該スタンド間から送り出される単位時間あ
   たり圧延材の質量が等しくなるようにスタンドのロール
   周速度を制御するタンデム圧延機の圧延制御方法におい
   て、 ｉスタンドとｉ＋１スタンドの間の圧延材の張力Ｔ
   (i)，ｉスタンド出側板厚ｈ(i)及び圧延材速度ｖ(i)を
   計測し、 目標張力に対する検出張力Ｔ(i)の差△Ｔ(i)を実質上零
   とするためのｉ＋１スタンドの圧下位置変更量ＤＳＴ
   （ｉ＋１）を算出してその分ｉ＋１スタンドの圧下駆動
   手段により該スタンドの圧下位置を修正すると同時に、 ｉスタンド出側での目標板厚ｈ₀(i)に対する検出板厚ｈ
   (i)の偏差△ｈ(i)＝ｈ(i)−ｈ₀(i)によるｉ＋１スタン
   ド出側の板厚偏差を低減するためのｉ＋１スタンドの圧
   下位置変更量△Ｓ(i+1)ならびに△ｈ(i)を実質上零とす
   るためのｉスタンドのロール周速変更量△Ｖ_R(i)を算出
   し、圧延材速度ｖ(i)に基づいて前記△ｈ(i)を有する部
   分の圧延材がｉ＋１スタンドに到達する時刻に、ｉ＋１
   スタンドの圧下駆動手段により該スタンドの圧下位置を
   圧下位置修正量△Ｓ(i+1)だけ修正し、かつ、ｉスタン
   ドのロール周速をロール駆動手段によりロール周速変更
   量△Ｖ_R(i)だけ前記時刻に修正する、ことを特徴とする
   圧延制御方法。