JP2504795B2 - 連続圧延機のセツトアツプ制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、鋼材等の圧延材を圧延する連続圧延機の
セツトアツプ制御方法に関するものである。

［従来の技術］ 第５図は例えば特開昭52−130460号公報に示された従
来の連続圧延機のセツトアツプ制御手段を示すブロツク
図であり、第６図は上記従来手段を説明するための一般
的な連続圧延機（５スタンドコールドミル）を示す構成
図である。第６図において、１〜５はそれぞれ圧延機、
６は圧延材であるストリツプ７を繰り出すペイオフリー
ル、８は圧延されたストリツプ７を巻き取るテンシヨン
リール、11〜15はそれぞれ圧延機１〜５の圧下位置を制
御する圧下制御装置、21〜25はそれぞれ圧延機１〜５を
駆動する駆動電動機、31〜35はそれぞれ駆動電動機21〜
25の回転速度を制御する速度制御装置、100はセツトア
ツプ計算装置、101は圧下位置設定装置、102は速度設定
装置である。

次に、第６図に示した連続圧延機の動作について説明
する。

圧延されるストリツプ７は、ペイオフリール６から巻
き解かれて、圧延機１〜５により圧延されて、テンシヨ
ンリール８に巻き取られる。圧延機１〜５による圧延に
おいては、安定した通板はもとより、成品の板厚精度お
よび形状を確保することを考慮して、圧延機１〜５にお
ける圧下位置および回転速度の設定を行なうことが必要
である。この設定計算は、セツトアツプ計算装置100で
行なわれ、圧下位置設定装置101あるいは速度設定装置1
02を通して各制御装置11〜15,31〜35へ設定値が出力さ
れる。

ところで、セツトアツプ計算装置100におけるアルゴ
リズム、即ち、従来のセツトアツプ制御手段を第５図の
フローチヤートに即して説明する。

まず、計算に先立つて必要な定数と初期データとを読
み込む（ステツプS1）。ついで、入側張力t₀,各圧延機
間張力t_i（ｉ＝１〜４）および出側張力t₅を求め（ステ
ツプS2）、圧延機２〜４の負荷率パターン（q_i:i＝２〜
４）を決めて（ステツプS3）さらに、圧下率r₁およびr₅
を設定する（ステツプS4）。これは、入側板厚H,板幅Ｂ
や全圧下率r_Tの関数として予め与えられているものであ
る。そして、最終圧延速度V₅（圧延機５の回転速度）を
最高速度に仮定して（ステツプS5）、圧延方程式を解く
（ステツプS6）。ここで、言う圧延方程式とは、板厚，
速度，張力などが与えられた条件を満足するように、圧
延の物理現象、即ち摩擦，圧延荷重，温度などと前記条
件との関係を記述した連立方程式である。

このようにして求めた解が、各種制限条件を満足する
かどうかをチエツクする。まず、各駆動電動機21〜25の
負荷率q_iの条件を満たすことを確認する（ステツプS
7）。この条件を満足できなければ、ステツプS5に戻つ
て最終圧延速度V₅を適当に下げてステツプS6に進む。一
方、ステツプS7の条件を満たす場合には、ステツプS8に
進み、圧延荷重P_iの条件あるいは圧下率r_iの条件をステ
ツプS11でチエツクする。ステツプS11での条件を満足す
る場合には、ステツプS4へ戻り圧下率r₁またはr₅を修正
して計算を繰り返す。圧下率r₁,r₅を修正してもステツ
プS8の条件がすべて満足されない場合には、ステツプS3
に戻り負荷率パターンを修正して計算を繰り返す。最後
に、ステツプS9へ進み全体的なバランスをチエツクし
て、これが不良の場合にはステツプS2に戻り、各圧延機
間張力t_iを修正して計算を繰り返す一方、全体的なバラ
ンスが良好であれば、各圧延機１〜５に、決定された圧
下位置およびロール回転速度とを設定する（ステツプS1
0）。

なお、添字ｉにて設定される１〜５の数字は、それぞ
れ圧延機１〜５に対応するものであることを示してい
る。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の連続圧延機のセツトアツプ制御手段は、第５図
に示すフローチヤートに従つているので、以下のような
問題点があつた。

即ち、圧延方程式を解いて、板厚，負荷率などを満足
する各圧延機１〜５における設定値を求めることができ
ても、その設定値が，各圧延機１〜５における圧延荷
重，圧下率の規制範囲を満足できない場合がある。これ
は、従来手段の第５図のフローチヤートにも示されてい
る。

従来手段では、このような圧延荷重や圧下率の規制範
囲を満足できなかつた場合や、規制範囲を満足していて
も全体のバランスが悪い場合には、張力の設定値や負荷
率を直ちに修正し、圧延方程式の計算を一からやり直す
という手順をとつている。

しかし、特開昭52−130460号公報にも述べられている
ように、この圧延方程式は、多元の連立方程式であり、
また、一般に非線形の方程式群である。このため、この
連立方程式の解を求めるためには、例えば、ニユートン
・ラプソン法などの繰り返し法により収束計算を行なう
必要があり、それに要する演算時間は軽視できないもの
となる。これを考慮すれば、従来手段のように条件を満
足しない場合に即座に圧延方程式の収束計算をやり直す
ことは得策ではない。

この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、圧延方程式を解いて得られた連続圧延機の
設定値が圧延荷重，圧下率の規制範囲を満足できない場
合に、条件を満足するように簡易に短時間で設定値を修
正できる連続圧延機のセツトアツプ制御方法を得ること
を目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る連続圧延機のセツトアツプ制御方法
は、圧延状態を表す方程式の解に基づいて得られた圧延
機の圧延荷重および圧下率の両方またはいずれか一方が
各々の規制範囲を超えたとき、圧延機の圧延荷重および
圧下率を規制範囲に入るように変更することによって所
定の圧延機の圧延条件を求め、圧延条件が圧延条件範囲
内であれば圧下位置および圧延速度の両方またはいずれ
か一方を圧延条件に基づいて修正するものである。

［作用］ この発明における連続圧延機のセツトアツプ制御方法
では、各圧延機に対して要求される圧延荷重および圧下
率が規制範囲を満足し、かつ所定の圧延機の圧延条件が
圧延条件範囲に入るようにすることにより簡便な手順で
実現可能な各圧延機における設定値つまり圧下位置およ
び圧延速度が求められる。

［発明の実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。本
実施例でも、従来手段と同様に、第６図に示す連続圧延
機に本発明の方法を適用し、セツトアツプ計算装置100
におけるアルゴリズム、即ち、セツトアツプ制御方法を
第１〜４図のフローチヤートに即して説明する。

第１図に示すように、ステツプA1〜A4は、第５図にお
けるステツプS1〜S8にほぼ対応するもので、まず、計算
に先立つて必要な初期データ等を読み込み（ステツプA
1）、被圧延材の張力である入側張力t₀,各圧延機間張力
t_i（ｉ＝１〜４）および出側張力t₅と、圧延機２〜４の
負荷率パターンと、圧延機1,5における圧下率r₁およびr
₅と、最終圧延速度V₅となどの圧延条件を決定する（ス
テツプA2）。そして、設定された圧延条件のもと圧延方
程式を解く（ステツプA3）。そして、求めた解〔各圧延
機１〜５における圧下位置（出側板厚）および圧延速度
の設定値〕が、各圧延機１〜５における圧延荷重および
圧下率の規制範囲を満足するかどうかをチエツクする
（ステツプA4）。

ステツプA4において、規制範囲を満足すると判断され
た場合には、ステツプA8に進み、求められた設定値に基
づいて、各圧延機１〜５における圧下位置およびロール
回転速度を設定する。

一方、ステツプA4において、規制範囲を満足しないと
判断された場合に、本実施例では、各圧延機１〜５に対
して与えられている圧延荷重および圧下率の上下限値
（規制範囲）に基づき、これらの規制範囲内にあつて圧
延可能な板厚の範囲つまり圧延可能範囲（圧延条件範
囲）を探索する（ステツプA5）。すなわち、圧延機１、
５の圧延荷重P₁、P₅および圧下率r₁、r₅を規制範囲に入
るように変更し、この変更に伴って変化する圧延条件で
ある圧延機２、３の板厚h₂、h₃が圧延条件範囲に入るか
を探索する このステツプA5における圧延可能範囲探索処理は、第
２図に示すフローチヤートに従つて行なわれる。第２図
において、ｒは圧下率、ｈは出側板厚、Ｐは圧延荷重で
あり、各記号の右下の添字にて設定される１〜５の数字
は、それぞれ圧延機１〜５に対応するものであることを
示している。また、各記号の上下に付されたバーは、そ
れぞれ、その記号による値が上限値もしくは下限値であ
ることを示している。

さて、第２図により圧延可能範囲探索処理について説
明する。求めた設定値、即ち、圧下位置（板厚）および
圧延速度（ロール回転速度）の各圧延機１〜５における
パターンにおいて、圧延荷重あるいは圧下率がその規制
範囲を超えた場合、まず、圧延機１の圧下率r₁,圧延荷
重P₁をチエツクし（ステツプB1,B4）、それぞれが各規
制範囲を超えていれば、圧下率r₁,圧延荷重P₁が制限値
である場合（ステツプB2,B5）の出側板厚h₁を計算する
（ステツプB3,B6）。つまり、ステツプB3において、圧
下率r₁がその下限値よりも小さい場合には、 h₁＝（１−r₁ ）・h₀ 圧下率r₁がその上限値よりも大きい場合には、 h₁＝（１−▲▼）・h₀ として求める。なお、h₀は圧延機１の入側板厚でステツ
プA1にて設定される。また、ステツプB6において、圧延
荷重p₁がその下限値よりも小さい場合には、入側板厚が
h₀で圧延荷重がP₁ となる出側板厚h₁を求める一方、圧延
荷重p₁がその上限値よりも大きい場合には、入側板厚が
h₀で圧延荷重が▲▼となる出側板厚h₁を求め、圧延
機１の出側板厚h₁を修正する。

圧延機５の圧下率r₅,圧延荷重P₅についてもほぼ同様
に、圧下率r₅,圧延荷重P₅をチエツクし（ステツプB7,B1
0）、それぞれが各規制範囲を超えていれば、圧下率r₅,
圧延荷重P₅が制限値である場合（ステツプB8,B11）の、
圧延機５の入側板厚h₄（圧延機４の出側板厚）を計算す
る（ステツプB9,B12）。つまり、ステツプB9において、
圧下率r₅がその下限値よりも小さい場合には、 h₄＝h₅/（１−r₅ ） 圧下率r₅がその上限値よりも大きい場合には、 h₄＝h₅/（１−▲▼） として求める。なお、h₅は圧延機５の出側板厚でステツ
プA1にて設定される。また、ステツプB12において、圧
延荷重P₅がその下限値よりも小さい場合には、出側板厚
がh₅で圧延荷重がP₅ となる入側板厚h₄を求める一方、圧
延荷重P₅がその上限値よりも大きい場合には、出側板厚
がh₅で圧延荷重がP₅ となる出側板厚h₄を求め、圧延機４
の出側板厚つまり圧延機５の入側板厚h₄を修正する。

以上のようにして、まず、圧延機１の出側板厚h₁と圧
延機５の入側板厚h₄とを固定する。

ついで、残りの板厚h₂,h₃のとり得る範囲を探索す
る。そのために、まず、圧延機２の圧下率r₂の上下限値
▲▼，r₂ および固定された板厚h₁に基づいて、圧延
機２の出側板厚h₂の上下限値▲▼，h₂rを計算する
（ステツプB13,B14）。同様にして、圧延機４の圧下率r
₄の上下限値▲▼，r₄ および固定された板厚h₄に基
づいて、圧延機４の入側板厚h₃の上下限値▲▼，
h₃rを計算する（ステツプB15,B16）。さらに、圧延機２
の圧延荷重p₂の上下限値▲▼，P₂ および固定された
板厚h₁に基づいて、圧延機２の出側板厚h₂の上下限値▲
▼，h₂Pを計算し（ステツプB17,B18）、圧延機４
の圧延荷重p₄の上下限値▲▼，▲▼および固定
された板厚h₄に基づいて、圧延機４の入側板厚h₃の上下
限値▲▼、，h₃Pを計算する（ステツプB19,B2
0）。

ここまでに求めた上下限値の各々最小，最大を選ぶこ
とによつて、圧延機2,4における規制範囲によつて決ま
る板厚の範囲▲▼¹,h₂ ¹,▲▼¹,h₃ ^１が求められ
る（ステツプB21〜B24）。

そして、圧延機３の圧下率r₃,圧延荷重p₃の上下限値
▲▼，r₃ ，▲▼，P₃ を、ここまでに求めた圧延
機３の入側板厚h₂の上下限値▲▼¹,h₂ ^１および出側
板厚h₃の上下限値▲▼¹,h₃ ^１に適用して、圧延機３
における規制範囲にて決まる板厚の範囲を、ステツプB2
5〜B32により求める。つまり、▲▼²,h₂ ²,▲▼
³,h₂ ³,▲▼²,h₃ ²,▲▼³,h₃ ^３を計算する。

最後に、これまでに求めた圧延機2,3の出側板厚の上
下限値から最も厳しい範囲を選択して、最終的な上下限
値▲▼，h₂ ，▲▼，h₃ を求める（ステツプB33
〜B36）。これによつて、各圧延機１〜５に対して与え
られている圧延荷重および圧下率の上下限値（規制範
囲）に基づいて、これらの規制範囲内にあつて圧延可能
な板厚の範囲が、探索される。

以上のようにして、圧延可能範囲を探索（即ち、板厚
h₂,h₃の上下限値の計算）した後（ステツプA5）、得ら
れた範囲についてのチエツクを行ない、各設定値の修正
を行なう（ステツプA6）。このステツプA6における設定
値修正チエツク処理は、第３図に示すフローチヤートに
従つて行なわれる。ここでは、ステツプA5の探索により
計算された上下限値▲▼，h₂ ，▲▼，h₃ に矛盾
が生じていないかどうかをチエツクして、矛盾が生じて
いた場合に設定値の修正を行なう。つまり、第３図に示
すように、上限値▲▼，▲▼がそれぞれ下限値
h₂ ，h₃ 以上であることをチエツクして（ステツプC1,C
2）、問題なければこの処理を終了して第１図のステツ
プA7へ進む。

一方、ステツプC1において、▲▼＜h₂ であると判
定された場合には、そうなつた要因をステツプC3にてチ
エツクしている。圧延機２の出側板厚h₂の上下限値▲
▼，h₂ が、ともにr₂,r₃,r₄,P₂,P₃,P₄のうちのどれか
の上限値から算出されて決まつた場合（これは、▲
▼について言えば▲▼を決めるときに▲▼¹,▲
▼²,▲▼^３のうち▲▼^２あるいは▲▼
^３が最小であつた場合：要因）、ステツプA2において
張力を上げることで圧延荷重を減じるため、設定張力を
アツプした条件で再計算する（ステツプC4）。また、圧
延機２の出側板厚h₂の上下限値▲▼，h₂ が、ともに
r₂,r₃,r₄,P₂,P₃,P₄のうちのどれかの下限値から算出さ
れて決まつた場合（これは、▲▼について言えば▲
▼を決めるときに▲▼^１が最小であつた場合：
要因）、ステツプA2において張力を下げた条件で再計
算する（ステツプC5）。要因，のいずれでもない場
合（▲▼は上限要因かつh₂ は下限要因、あるいはそ
の逆の場合：要因）には、張力の修正では救済できな
いので、負荷率を修正し再計算を行なう（ステツプC
6）。

また、ステツプC2において、▲▼＜h₃ であると判
定された場合についても、そうなつた要因をステツプC7
にて、ステツプC3と同様の要因〜についてチエツク
し、それぞれの要因について、同様の修正（ステツプC
8,C9,C6）を行なつている。

このような設定値修正チエツクの結果、圧延可能範囲
が存在し、設定値修正が可能となつた場合には、ステツ
プA7により設定値の修正を行なう。この設定値修正処理
は、第４図に示すフローチヤートに従つて行なわれる。
まず、圧延機２の出側板厚h₂をチエツクし（ステツプD
1）、板厚h₂がもし探索した圧延可能範囲内にない場合
には、板厚h₂を圧延可能範囲内に入るように変更する
（ステツプD2）。このとき、板厚h₂を変更した量だけ板
厚h₃についても変更する（ステツプD3）。次に、上述と
同様に、圧縮機３の出側板厚h₃をチエツクし（ステツプ
D4）、板厚h₃がもし探索した圧延可能範囲内にない場合
には、板厚h₃を圧延可能範囲内に入るように変更する
（ステツプD5）。最後に、変更した板厚パターンに応じ
て各圧延機１〜５の圧延速度（ロール回転速度）を修正
する（ステツプD6）。

以上のようにして設定値修正処理を終了したならば、
各圧延機１〜５の圧下率，圧延荷重の制限を満たす設定
値が得られたことになり、この速度パターンと、設定板
厚から求められる圧下位置とを各圧延機１〜５ごとに設
定する（ステツプA8）。

このように、本実施例によれば、圧延方程式の解とし
て求めた設定値が圧下率，圧延荷重の規制範囲を満たさ
なかつた場合に、まず、その制限条件を満たす圧延可能
範囲を求め、その範囲に応じて各圧延機１〜５の出側板
厚を修正していくので、従来手段のごとくいたずらに非
線形の収束計算を繰り返すことなく、簡潔な連続圧延機
の設定（セツトアツプ）制御を行なうことがっできる。
また、板厚の修正も予め範囲を見通すことによつて、手
もどりなく修正が可能で、必要最小限の変更しか行なわ
ないため、負荷率の各圧延機１〜５におけるバランスを
大きく崩すこともない。

なお、上記実施例では、連続圧延機として圧延機を５
台そなえたものについて説明したが、本発明はこれに限
定されるものではない。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、圧延状態を表す方
程式の解に基づいて得られた圧延機の圧延荷重および圧
下率の両方またはいずれか一方が各々の規制範囲を超え
たとき、圧延機の圧延荷重および圧下率を規制範囲に入
るように変更することによって所定の圧延機の圧延条件
を求め、圧延条件が圧延条件範囲内であれば圧下位置お
よび圧延速度の両方またはいずれか一方を圧延条件に基
づいて修正するので、従来手段のごとくいたずらに非線
形の収束計算を繰り返すことなく、条件を満足するよう
に簡易に短時間で設定値を修正でき、簡潔な連続圧延機
の設定制御を行なえる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による連続圧延機のセツト
アツプ制御方法を示すフローチヤート、第２図は本実施
例における圧延可能範囲探索処理を示すフローチヤー
ト、第３図は本実施例における設定値修正チエツク処理
を示すフローチヤート、第４図は本実施例における設定
値修正処理を示すフローチヤート、第５図は従来の連続
圧延機のセツトアツプ制御手段を示すフローチヤート、
第６図は一般的な連続圧延機（５スタンドコールドミ
ル）を示す構成図である。 図において、１〜５……圧延機、７……圧延材としての
ストリツプ、100……セツトアツプ計算装置。 なお、図中、同一の符号は同一、又は相当部分を示して
いる。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の圧延機が連続して配置された連続圧
   延機の定常圧延中における被圧延材の張力，各圧延機の
   負荷率，先頭段の圧延機と最終段の圧延機の圧下率を予
   め設定された関係式に基づいて算出してから、圧延状態
   を表す方程式を解き各圧延機における圧下位置および圧
   延速度を設定する連続圧延機のセットアップ制御方法で
   あって、 上記方程式の解に基づいて得られた上記圧延機の圧延荷
   重および圧下率の両方またはいずれか一方が各々の規制
   範囲を超えたとき、 上記圧延機の圧延荷重および圧下率を上記規制範囲に入
   るように変更することによって上記所定の圧延機の圧延
   条件を求め、 上記圧延条件が圧延条件範囲内であれば上記圧下位置お
   よび圧延速度の両方またはいずれか一方を該圧延条件に
   基づいて修正することを特徴とする連続圧延機のセット
   アップ制御方法。