JP2587172B2 - ホットストリップ仕上圧延機の設備配列 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ホットストリップ仕上
圧延機の設備配列、特に最終スタンド出側におけるスト
リップの板プロフィールを目標値に高精度に的中させる
ことができるホットストリップ仕上圧延機の設備配列に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ホットストリップ仕上圧延機では、板厚
と共に幅方向の板厚分布（板プロフィール）や板の平坦
度等を調整する制御が行われている。

【０００３】板プロフィール（板クラウン）の制御で
は、最終スタンド出側における板プロフィールを目標値
に一致させるべく、仕上圧延機を構成する各圧延スタン
ドに設置されているクラウン制御装置を制御している。

【０００４】そのため、通常、板プロフィールを実測す
るための板プロフィールメータを仕上圧延機の最終スタ
ンド出側に設置し、該板プロフィールメータによる測定
結果を用いて、最終スタンドで圧延された製品の板プロ
フィールの管理を行ったり、又、板プロフィール制御用
モデルの学習を行うことにより、次回の圧延材に対する
制御偏差を減少させることが行われている。

【０００５】上記板プロフィール制御では、例えば、次
の（１）式で表わされる制御モデル式を用いることがで
き、スタンド数がＮのタンデム圧延機の場合は、各スタ
ンドについて（１）式に相当する式を立て、合計Ｎ本の
式を連立させることにより、最終スタンド出側の板プロ
フィールを求めることができる。

【０００６】 Ｃ_ri＝α・Ｃ_rmi ＋β・Ｃ_ri-1 …（１）

【０００７】上記（１）式において、Ｃ_riは上流側から
数えてi 番目の圧延スタンド出側の板プロフィール、Ｃ
_rmi は同スタンドの、いわゆるメカニカルクラウン、Ｃ
_ri-1はi −１番目、即ち前段スタンド出側における板プ
ロフィール、αは上記メカニカルクラウンの転写率、β
は上記前段スタンドの板プロフィールについての遺伝係
数である。以下、これらについて順に説明する。

【０００８】前記（１）式のメカニカルクラウンＣ_rmi
は、圧延荷重によるロールの撓み、ロール熱膨脹又はロ
ール摩耗によって生じるロール間隔の幅方向分布の機械
的な変化量である。今、圧延荷重によるロールの撓みに
起因するクラウンをＣ_mpi 、ロールの熱膨脹によるクラ
ウンをＣ_mRhi、ロール摩耗によるクラウンをＣ_mRwiとお
くと、上記メカニカルクラウンＣ_rmi は次の（２）式で
表わされる。

【０００９】 Ｃ_rmi ＝Ｃ_mpi ＋Ｃ_mRhi＋Ｃ_mRwi …（２）

【００１０】上記（２）式においてロールの撓みによる
クラウンＣ_mpi は、幅方向荷重分布に基づき、（i ）ワ
ークロール、バックアップロールの撓み（クラウン制御
装置出力による変化を含む）と、（ii）ロールのイニシ
ャルクラウン等を考慮した、次の（３）式で表わされる
関数 f₁ で与えられる。但し、この計算式で、Ｐは圧延
荷重、b は材料幅、x はクラウン制御装置出力である。

【００１１】 Ｃ_mpi ＝ f₁ （Ｐ，b ，x ） …（３）

【００１２】又、前記ロールの熱膨脹によるクラウン
（ヒートクラウン）Ｃ_mRhiは、圧延の進行や圧延後の冷
却に伴うロールクラウンの変化を一次応答遅れ近似等の
方法で数式化し、各時定数、比例定数等を実験データか
ら回帰により求めることにより決定できる。

【００１３】上記ヒートクラウンを決定する際、ロール
の表面状態が、例えばホットストリップ仕上圧延機で圧
延の進行に伴って黒皮が生成したり脱落したりして変化
し、摩擦係数及び熱伝達係数が変化することにより、ス
トリップからロールへの入熱が変化すると、これがヒー
トクラウン推定誤差の要因となるが、この入熱の変化を
測定することはできない。

【００１４】又、前記ロール摩耗によるクラウンＣ_mRwi
は、関数 f₂ を含む次の（４）式で表わされる。但し、
Ｃf は摩耗係数、Ｌは圧延長さ、Ｄはロール径である。

【００１５】 Ｃ_mRwi＝Ｃf ・ f₂ （Ｐ，Ｌ，b ，Ｄ） …（４）

【００１６】上記（４）式においてＣf は、圧延結果の
回帰により決定されるが、ロールの摩耗程度が材料特性
やロールの表面状態により変化するため、これが上記ロ
ール摩耗によるクラウンＣ_mRwiを推定する際の誤差要因
となる。

【００１７】又、前記（１）式において、転写率αは次
の（５）式で表わされる関数 f₃ で与えられる。

【００１８】 α＝ f₃ （h ，Ｌd ，Ｋch，ξ） …（５）

【００１９】ここで、h は出側板厚、Ｌd は接触弧長、
Ｋchは、板幅、接触弧長、変形抵抗等により変化する回
帰係数、ξは、次の（６）式で表わされる関数 f₄ で与
えられる形状変化係数である。

【００２０】 ξ＝ f₄ （Ｄ，h ，b ） …（６）

【００２１】又、前記遺伝係数βは次の（７）式で表わ
される関数 f₅ で与えられる。なお、Ｈは入側板厚であ
る。

【００２２】 β＝ f₅ （Ｋch，Ｌd ，ξ，h ，Ｈ） …（７）

【００２３】上記（５）式の転写率α及び上記（７）式
の遺伝係数βは、いずれも回帰係数Ｋchと、同じく回帰
的に求められる形状変化係数ξを変数としていることか
ら、α、βはそれぞれ実験結果に基づいて回帰的に決定
される。

【００２４】以上詳述した前記（１）式で表わされるモ
デル式を基本制御式として用いるタンデム仕上圧延機に
おけるクラウン制御としては、例えば特公昭６３−２５
８４５に、圧延後に実測された先行材の板クラウン及び
板形状のいずれか一方、若しくは双方と、該先行材の圧
延条件を用いて計算される板クラウン及び板形状のいず
れか一方相互の若しくは双方の差異をロールプロフィー
ルの推定誤差に起因するものとし、該ロールプロフィー
ル推定誤差を算出、学習し、後行材の設定計算に用いる
方法が開示されている。

【００２５】又、板プロフィール計を用いる制御技術と
しては、特公昭６３−３５３２５に、連続式圧延機にお
いて、該圧延機の出側に板平坦度検出器及び板クラウン
検出器を設けると共に、各スタンドに圧延荷重検出器を
それぞれ設け、これら各検出器の信号に基づいて各スタ
ンドの出側板平坦度及び板クラウンが目標値若しくは許
容範囲になるように制御するものが開示されている。

【００２６】前記公報に開示されている技術を初めとす
る一般的なホットストリップ仕上圧延機による板プロフ
ィール制御では、最終スタンドの出側又はその近傍で板
クラウンを実測し、その実測値を用いて制御を行ってい
る。

【００２７】以下、従来の一般的な板プロフィール制御
方法について、第１スタンドＦ１〜第７スタンドＦ７か
らなる全７スタンドのホットストリップ仕上圧延機の場
合を具体例として説明する。

【００２８】まず、仕上圧延を行う際のパス（通板）ス
ケジュールを想定し、各スタンドに対する圧延荷重を予
測計算し、且つ仕上圧延機の出側板厚、即ち第７スタン
ドの出側板厚 h₇ と該第７スタンド目標クラウンＣ_r7
^Aim により最終的な目標比率クラウンＲ_c7 ^Aim （＝Ｃ_r7
^Aim ／ h₇ ）を求めると共に、これを用いて上記パスス
ケジュールより各スタンド出側の目標クラウンＣ_ri ^Aim
（＝Ｒ_c7 ^Aim × h_i ）を決定する。

【００２９】次いで、前記（１）式に基づいて、各スタ
ンドについて目標クラウンＣ_ri ^Aimを達成するための目
標メカニカルクラウンＣ_rmi ^Aim を決めると共に、該目
標メカニカルクラウンを達成するためのクラウン制御装
置の出力を決定する。

【００３０】その後、実際の板圧延を行い、最終スタン
ドＦ７の出側板クラウンＣ_r7を同スタンド出側に設置さ
れている板プロフィールメータで測定し、その実測出側
板クラウンＣ_r7から実績比率クラウンＲ_c7（＝Ｃ_r7／ h
₇ ）を求める。

【００３１】次いで、各スタンド出側の比率クラウンが
第７スタンドＦ７出側の前記実績比率クラウンＲ_c7に等
しかったものと仮定し、各スタンドにおける圧延荷重実
績と実績比率クラウンＲ_c7より、各スタンドにおける前
記（１）式からの誤差Ｓ_i を求める。即ち、第i スタン
ドの出側板クラウンＣ_riをＲ_c7× h_i として求め、次の
（８）式を成立させる誤差Ｓ_i を求める。なお、メカニ
カルクラウンＣ_rmi は圧延荷重実績を用いて算出する。

【００３２】 Ｃ_ri＝α・Ｃ_rmi ＋β・Ｃ_ri-1＋Ｓ_i …（８）

【００３３】上述の如くして各スタンドについて（８）
式を求めたら、該（８）式を次材のクラウン設定に用い
るための学習を行う。又、上記誤差Ｓ_i を用いて各スタ
ンドの出側板クラウンを目標値に一致させるための適切
なメカニカルクラウンＣ_mriを求め、該メカニカルクラ
ウンに一致するように各スタンドに対するクラウン制御
装置出力を変更し、フィードバック制御を行う。

【００３４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の板プロフィール制御では、板プロフィール（板
クラウン）を仕上圧延機の出側又はその近傍で実測して
いるため、以下の問題がある。

【００３５】板プロフィール制御には前記（１）式の制
御モデル式を用いるが、該モデル式を構成する各式は、
前述の如く回帰により決定され、又、各式の誤差要因が
それぞれ異なっているにも拘らず、誤差要因の特定は不
可能であるため、次材に前記（８）式を適用しても必ず
しも精度の高い制御結果が得られず、板プロフィール制
御精度のばらつきを大きくする要因となっていた。

【００３６】又、前記フィードバック制御を行う際に
も、各スタンドにおける制御実体は不明であることか
ら、前述の如く各スタンド間のクラウン比率が最終スタ
ンド出側の実績比率クラウンに等しいものと仮定して制
御を行わざるを得ないため、同様にクラウン制御精度を
低下させる要因となっていた。

【００３７】又、圧延スタンドで比率クラウンを変更す
る場合は、その変更を適切に行わないと幅方向残留応力
分布の変化による板形状不良（平坦度不良）が生じる。
即ち、第i スタンド出側における比率クラウンＲ_ci（＝
Ｃ_ri／ h_i ）の同スタンドにおける変化可能量ΔＲ
_ci（＝Ｒ_ci-1−Ｒ_ci）は板形状による制限を受ける。板
形状の乱れは、ストリップ（板）の幅方向分布内部応力
により板がバックリングを起こすことにより生じる。従
って、クラウン比率を変化させることによる形状の乱れ
易さは、板厚が薄い程顕著であり、各スタンド間で比率
クラウンが等しいという前記仮定が正しくない場合には
大きな形状の乱れを生じてしまう恐れがある。

【００３８】従って、従来は上記形状の乱れの発生を防
止するために、板厚が比較的厚く、それ故に形状不良が
発生し難い中段スタンド又はそれより上流側のスタンド
のメカニカルクラウンＣ_mri を変更する方法が取られて
いたが、この場合には、メカニカルクラウンを変更した
スタンドから最終スタンドまでの過程が長いために、逆
にその間の圧延により新たに板プロフィール制御不良が
発生し易いという問題があった。

【００３９】更に、各スタンド間のクラウン比率が最終
スタンド出側のクラウン比率に等しいという前記仮定の
信頼性が低いため、制御ゲイン自体も低く抑制する必要
があり、その結果制御の応答性が低くならざるを得ない
状態にあった。

【００４０】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
く成されたもので、ストリップに形状不良を発生させる
ことなく、最終スタンド出側の板プロフィールを高精度
で目標値に的中させることができるホットストリップ仕
上圧延機の設備配列を提供することを課題とする。

【００４１】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の圧延ス
タンドが連設されてなるホットストリップ仕上圧延機の
設備配列において、スタンド間に、板プロフィールメー
タ及び平坦度計のうち少なくとも板プロフィールメータ
を設置すると共に、圧延スタンドにロールプロフィール
メータを設置することにより、同様に前記課題を達成し
たものである。

【００４２】

【作用】初めに、本発明においてスタンド間に設置する
板プロフィールメータの好ましい設置位置について説明
する。但し、本発明は、この位置に板プロフィールメー
タを設置するものに限定されるものではない。

【００４３】前述の如く、ホットストリップ仕上圧延機
の後段においては、板プロフィールを大幅に変更するこ
とは製品に板形状不良を生じさせることから極めて困難
である。

【００４４】一般に、板形状を乱すことなく圧延するた
めには、板の比率クラウンを常に一定にした状態で圧延
する必要がある。

【００４５】本発明者は、圧延現象を種々検討した結
果、ある程度の板厚があれば、比率クラウン一定の状態
から外れることに起因して幅方向に分布する残留応力が
生じても、板形状に乱れを生じさせることなく圧延でき
ることを知見した。

【００４６】図１は、上記知見の根拠となった板形状を
乱すことのない板厚と比率クラウン変更限界の関係の一
例を具体的に示した線図であり、この図１より比率クラ
ウン変更限界は板厚が２mm以上となると大きくなり、４
mmを超えると次第に飽和することが分かる。

【００４７】ここで、比率クラウン変更限界とは、第i
スタンドの入側の比率クラウン（クラウンを中央部の板
厚で割った値）Ｒ_ci-1と、同スタンドの出側の比率クラ
ウンＲ_ciとの差である比率クラウン変化率ΔＲ_ci（＝Ｒ
_ci-1−Ｒ_ci）に許容される最大値である。

【００４８】上記図１は実験結果であるが、上記のよう
に板厚４mmを超えると比率クラウン変更限界が飽和する
理由は、以下のように推定される。板厚の厚い領域では
比率クラウンを変えても内部応力によるバックリングは
生じにくいが、逆に内部応力の存在が比率クラウンを変
化させにくくしていると考えられる。

【００４９】例えば、比率クラウンが小さくなる方向で
比率クラウンを変更させた場合、幅方向中央部に圧縮
が、幅方向端部に引張りが作用する。その結果、幅方向
中央部は圧延荷重が増加し、逆にエッジ部では圧延荷重
が減少する。この傾向は板厚が大きいほど強いため、比
率クラウンを変えようとしても結果的に圧延荷重の幅方
向分布が変わってしまい、これが比率クラウンの変化代
を制限することになっていると考えられる。

【００５０】又、当然、クラウン制御装置のクラウン変
更可能量の制限もある。これも板厚の厚い側で比率クラ
ウン変更量を制限する要因になっていると考えられる。

【００５１】又、図２に示す前記（１）式の遺伝係数β
と板厚の関係の一例から、板厚が大きいとβが小さい
が、以降の圧延による外乱が大きくなるために最終スタ
ンド出側までの圧延で板プロフィールが変化してしま
い、結果として最終製品の板プロフィール制御能力が低
下してしまうことからも、余り板厚が大きい段階の板プ
ロフィールを実測しても、その実測値を有効に制御に活
用できない。

【００５２】従って、板プロフィールメータを設置する
スタンド間としては、比率クラウンをある程度変化させ
ても板形状の乱れが発生しない、通過するストリップの
板厚が２mm以上となるスタンド間が好ましく、２mm以
上、４mm以下となるスタンド間が特に好ましい。又、こ
のように、設置スタンド間を、通過するストリップの板
厚が４mm以下、２mm以上とする場合には、この範囲内で
最も上流側のスタンド間とした方が、測定位置より下流
側のスタンドで比率クラウンを変更する自由度を大きく
確保することができるので更に好ましい。

【００５３】本発明においては、板プロフィールメータ
を、仕上圧延機の出側でなくスタンド間に設置するの
で、通板時に上記板プロフィールメータでスタンド間を
通過するストリップの板プロフィールを測定すると共
に、製品の目標板プロフィールから目標比率クラウンを
決定し、この目標比率クラウンに上記スタンド間におけ
るプロフィール測定結果から求めた実績比率クラウンが
一致するように、上記板プロフィールメータ設置位置よ
り上流側の圧延スタンドのプロフィール制御装置（ロー
ルベンダ又はロール交差角調整装置）を動作させ、フィ
ードバック制御を行う。

【００５４】このフィードバック制御を行うことによ
り、板プロフィール測定位置のスタンド間では常にスト
リップを目標板プロフィールに制御することが可能とな
り、その後は比率クラウン一定の条件で圧延することに
より、仕上圧延機出側における製品の板プロフィールを
目標値に精度良く的中させることが可能となる。

【００５５】一方、上記スタンド間に設置した板プロフ
ィールメータによる測定結果から求めた実績比率クラウ
ンと該スタンド間における目標比率クラウンとの間に偏
差が生じている場合には、前記図１に示した許容範囲内
で比率クラウンを変更することができるので、板プロフ
ィールメータ設置位置より下流側の圧延スタンドでは上
記許容範囲内で比率クラウンを変更して圧延することに
より、板形状に乱れを生じさせることなく、最終スタン
ド出側の板プロフィールを目標値に的中させることが可
能となる。

【００５６】本発明においては、スタンド間に設置した
前記板プロフィールメータに加えて、圧延スタンドにロ
ールプロフィールメータを設置したので、該ロールプロ
フィールメータによる実測値を板プロフィール制御に反
映させることができるので、上記フィードバック制御又
はフィードフォワード制御の制御精度を大幅に向上させ
ることができる。

【００５７】これを具体的に説明すると、ロールプロフ
ィールメータがない場合には、前記（８）式における誤
差Ｓ_i の要素を特定することができないが、本発明の如
くロールプロフィールメータを圧延スタンドに併せて設
置することにより、その圧延スタンドにおける熱膨脹に
よるクラウンＣ_mRhiとロール摩耗によるクラウンＣ_{mR wi}
の誤差を、その合計として直接検出することが可能とな
る。従って、残る誤差要素は、メカニカルクラウンの転
写率α、遺伝係数β及び前段スタンド出側の板クラウン
Ｃ_ri-1となる。

【００５８】一方、板厚が厚い領域では、前記図２に示
すように、上記遺伝係数βの値は小さいため、ロールプ
ロフィールメータを適切な圧延スタンドに設置すること
により、結果として前段スタンドの出側板クラウンＣ
_ri-1の誤差の影響を小さくすることができる。このこと
から、遺伝係数βを学習により修正し、現在圧延してい
る材料のその後の制御、又は次材圧延条件の設定に用い
ることにより、大幅に制御精度を向上させることが可能
となる。

【００５９】又、本発明において、スタンド間に平坦度
計を設置する場合には、上述した高精度の板プロフィー
ル制御に加えて、例えば板プロフィールメータ設置位置
より下流側の圧延スタンドに対して板プロフィールのフ
ィードフォワード制御を行う際に、上記スタンド間にお
ける板形状の乱れを検出することにより、該検出結果に
基づいて板プロフィール制御を適切に行うことが可能と
なる。

【００６０】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。

【００６１】図３は、本発明に係る一実施例のホットス
トリップ仕上圧延機の設備配列の一部を示した概略構成
図である。

【００６２】本実施例の上記設備配列は、第１スタンド
Ｆ１〜第７スタンドＦ７の全７スタンドからなる連続圧
延機であり、図３には第４スタンドＦ４〜第７スタンド
Ｆ７までが示してある。

【００６３】上記連続圧延機では、各スタンドが板プロ
フィール制御装置１０と、荷重計１２と、板厚制御装置
１４とを備えている。なお、これらについては、第４ス
タンドＦ４〜第７スタンドＦ７について、上記符号にそ
れぞれＡ〜Ｄの添字を付して図示してあるが、省略され
ている第１スタンドＦ１〜第３スタンドＦ３も同一の構
成を有している。

【００６４】上記第４スタンドＦ４〜第７スタンドＦ７
の板プロフィール制御装置１０Ａ〜１０Ｄには、板プロ
フィール制御演算装置１６が接続され、該演算装置１６
からこれら板プロフィール制御装置１０Ａ〜１０Ｄそれ
ぞれに板プロフィールを制御するための制御信号が入力
されるようになっている。

【００６５】又、上記板厚制御装置１４Ａ〜１４Ｄに
は、板厚制御演算装置１８が接続され、該演算装置１８
からこれら板厚制御装置１４Ａ〜１４Ｄのそれぞれに対
して板厚を制御するための制御信号が入力されるように
なっている。

【００６６】又、第４スタンドＦ４と第５スタンドＦ５
の間である第４スタンド間、第５スタンドＦ５と第６ス
タンドＦ６の間である第５スタンド間、及び最終の第７
スタンドＦ７の出側には、第１板プロフィールメータ２
０Ａ、第２板プロフィールメータ２０Ｂ及び第３板プロ
フィールメータ２０Ｃがそれぞれ配設され、これら第１
〜第３板プロフィールメータ２０Ａ〜２０Ｃにより測定
された実測板プロフィールが、前記板プロフィール制御
演算装置１６に入力されるようになっている。又、第５
スタンドＦ５のワークロールには、ロールプロフィール
メータ２２が設置され、該ロールプロフィールメータ２
２により測定された実測ロールプロフィールが、同様に
上記板プロフィール制御演算装置１６に入力されるよう
になっている。

【００６７】又、第６スタンドＦ６と第７スタンドＦ７
の間である第６スタンド間、及び第７スタンドＦ７の出
側に、第１板厚計２４Ａ及び第２板厚計２４Ｂがそれぞ
れ設置され、これら板厚計２４Ａ、２４Ｂにより測定さ
れる実測板厚が前記板厚制御演算装置１８に入力される
ようになっている。

【００６８】更に、上記第４、第５及び第６の各スタン
ド間にはそれぞれ平坦度計２６が設置され、これらスタ
ンド間を通過するストリップの平坦度を測定することが
できるようになっている。

【００６９】次に本実施例の作用を説明する。

【００７０】本実施例においては、第４スタンドＦ４と
第５スタンドＦ５との間（第４スタンド間）を通過する
ストリップ、即ち第４スタンドＦ４で圧延されるストリ
ップの板厚は４mm以下、２mm以上となるようにパススケ
ジュールが設定されている。

【００７１】本実施例では、前記板プロフィールメータ
２０Ａが設置されている第４スタンド間より上流側の第
１スタンド〜第４スタンドＦ１〜Ｆ４で圧延されたスト
リップ（被圧延材）Ｓは、その先端が上記板プロフィー
ルメータ２０Ａに到達すると、その先端の板プロフィー
ルが測定される。

【００７２】上記第４スタンド間の第１プロフィールメ
ータ２０Ａで第４スタンドＦ４の出側に到達したストリ
ップＳについて、板プロフィールＣ_r4とその中央部板厚
h₄とを測定すると、これら実測値は板プロフィール制
御演算装置１６に入力され、該演算装置１６において比
率クラウンＲ_c4に変換される。この実測値に基づく第４
スタンドＦ４出側の比率クラウンが予め求めてある目標
比率クラウンＲ_c4 ^Aimに一致するように、第４スタンド
以前の板プロフィール制御装置１０Ａ及び図示しない第
１〜第３スタンドの板プロフィール制御装置に板プロフ
ィール制御演算装置１６から制御変更量を出力し、フィ
ードバック制御を行う。

【００７３】上記フィードバック制御により、前記第４
スタンド間でストリップの先端の板プロフィールを測定
した以降は、第４スタンドＦ４出側の板プロフィール
を、同スタンドＦ４出側の目標比率クラウンに一致させ
ることが可能となる。従って、これ以降は、比率クラウ
ン一定の条件で下流側スタンドＦ５〜Ｆ７による圧延を
進めることが可能となり、第７スタンドＦ７により圧延
される製品ストリップを、平坦度の乱れを生じさせるこ
となく目標板プロフィールに的中させることが可能とな
る。

【００７４】このように、本実施例においては、第４ス
タンドＦ４と第５スタンドＦ５の間に板プロフィールメ
ータ２０Ａを設置しているので、該第４スタンド出側の
板クラウンＣ_r4を、従来のような仮定値ではなく実績値
として求めることができるため、大幅に板プロフィール
の制御精度を向上させることが可能となる。

【００７５】又、上記板プロフィールメータ２０Ａが設
置されている第４スタンド間を通過するストリップの板
厚が４mm以下、２mm以上になるように設定されているた
め、上流側スタンドＦ１〜Ｆ４では板形状に乱れを生じ
させることなくクラウンを変更する自由度が高い。従っ
て、前記（８）式を用いて前述したと同様の方法により
第４スタンドＦ４における誤差Ｓ₄ を直接算出し、該誤
差Ｓ₄ を減少させ、該スタンドにおける実測比率クラウ
ンＲ_c4を同スタンドにおける目標比率クラウンＲ_c4 ^Aim
に一致させるように、圧延荷重によるロールの撓みＣ
_mp4 を修正するべくクラウン制御量を変更することによ
り、応答性の高いフィードバック制御を実行することが
可能となる。

【００７６】上記フィードバック制御を行うと共に、第
４スタンド間において、実測に基づく比率クラウンと目
標値との間に偏差が生じている場合には、最終製品クラ
ウンと第７スタンド出側における目標クラウンとの偏差
を減少させるように、板プロフィール制御演算装置１６
から第４スタンドＦ４より下流側のスタンド、即ち第５
スタンドＦ５、第６スタンドＦ６及び第７スタンドＦ７
に付設されている荷重計１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄに制
御変更量を出力し、フィードフォワード制御を行う。

【００７７】即ち、ストリップ先端部の実測に基づく比
率クラウンと目標比率クラウンの偏差に応じて、プロフ
ィールメータ２０Ａの下流側に位置する圧延スタンドＦ
５〜Ｆ７にそれぞれ配設されている板プロフィール制御
装置１０Ｂ〜１０Ｄに対してもストリップ先端の板プロ
フィールを修正するべく、前記板プロフィール制御演算
装置１６で算出した必要制御量をそれぞれ出力する。但
し、これら下流側圧延スタンド１０Ｂ〜１０Ｄでは、前
述した如く板プロフィールの制御可能量は小さいため、
上記板プロフィール制御装置１０Ｂ〜１０Ｄに対する出
力については、平坦度の許容範囲内になるように前記制
御演算装置１６で演算による制限を加える必要がある。

【００７８】しかし、本実施例では、前記板プロフィー
ルメータ２０Ａで板プロフィールを測定するストリップ
は、その板厚が４mm、２mm以上なるようにしてあるた
め、前記図１に例示した比率クラウン変更限界から上記
平坦度の許容範囲を比較的大きく確保することができる
ため、板形状（平坦度）不良を生じさせることなく確実
に板プロフィール制御を行うことができる。

【００７９】上述した第４スタンド出側の実測比率クラ
ウンＲ_c4に基づいて、上記下流側スタンドＦ５〜Ｆ７に
対して最終比率クラウンを目標値に近付ける制御を行う
方法としては、次の２つの方法を挙げることができる。

【００８０】第１の方法は、第４スタンドＦ４出側の比
率クラウンＲ_c4と同スタンド出側における目標比率クラ
ウンＲ_c4 ^Aim の偏差に基づく比例積分制御を、単純に後
段スタンドＦ５〜Ｆ７に適用して制御する方法である。

【００８１】第２の方法は、上記比率クラウンＲ_c4に基
づいて予め設定してあるパススケジュールに従って最終
スタンドまで圧延を進めた場合の該最終スタンド出側の
板プロフィールを予測し、予測したこの出側板プロフィ
ールを目標値に近付けるために下流側スタンドＦ５〜Ｆ
７を制御する方法である。

【００８２】ストリップの板厚が薄くなる後段スタンド
では、前述の通り形状が乱れ易いため、後段の第i スタ
ンドにおける比率クラウンＲ_ciの変更可能量は制限を受
ける。従って、下記（９）式により求められる上記比率
クラウンの変更可能量ΔＲ_ciで決まる制限の中で、いか
に目標に近付けるかを考慮することが通板性を確保する
上で重要である。

【００８３】 ΔＲ_ci＝ f₆ （h ，b ，Ｄ） …（９）

【００８４】前記第１の方法では、上記下流側スタンド
における比率クラウンの変更可能量を考慮することがで
きないが、前記第２の方法では、これを考慮することが
できるので、該第２の方法の方が第１の方法に比べて有
利である。

【００８５】又、本実施例では、ストリップの先端が前
記第４スタンド間を通過した後も、板プロフィールメー
タ２０Ａで計測を継続することにより、該スタンド間を
通過するストリップの板プロフィールがロールの熱膨脹
や摩耗進行等によって変化し、実測板プロフィールと目
標値との間に偏差が生じる場合でも、該偏差を補正する
ことが可能となるため、製品の板プロフィールを常に目
標値に一致させることが可能となる。

【００８６】次に、前記第１板プロフィールメータ２０
Ａによる実測板プロフィールを用いるようにした制御方
法の効果を明らかにするために実際に板プロフィール制
御を行った結果について説明する。

【００８７】板厚３０mmのシートバーを、次の表１及び
表２に示したパススケジュールに従ってそれぞれ圧延す
る際に、板プロフィールメータを設置するスタンド間を
変更し、板厚が異なる位置でその板プロフィールを測定
すると共に、その実測板プロフィールに基づいて板プロ
フィールメータ設置位置より上流側のスタンドについて
フィードバック制御を行い、板プロフィールメータ設置
位置より下流側のスタンドについては比率クラウン一定
の条件の下でフィードフォワード制御を行う、板プロフ
ィール制御を行った。

【００８８】

【表１】

【００８９】

【表２】

【００９０】図４は、上記板プロフィール制御を行った
際に得られた最終スタンド出側における実測板プロフィ
ールと目標値との誤差を板プロフィール制御精度（μm
）とし、これと板プロフィールメータを設置したスタ
ンド間における通過板厚（mm）との相関を表わした図で
ある。

【００９１】上記図４より明らかなように、上記通過板
厚が２mm以上となると制御精度が向上し、４mmを超える
と制御精度が低下していき、最終的には制御効果が無く
なる。

【００９２】このように制御精度が板厚２mm以上で向上
することは、前記図１に示したように、形状限界から決
まる比率クラウン変更限界が急速に高まることによる
と、又、板厚４mmを超えると低下することは、前記図２
に示したように遺伝係数βが小さくなると共に、最終製
品に到達するまでの圧延回数が増加することによると理
解される。

【００９３】又、本実施例では、前述した如く、第１板
プロフィール計２０Ａで第４スタンドＦ４出側の板クラ
ウンＣ_r4を測定すると共に、第２板プロフィールメータ
２０Ｂで第５スタンドＦ５出側の板クラウンＣ_r5を、
又、ロールプロフィールメータ２２で同スタンドＦ５の
ワークロールのロールプロフィールＣ_mr5 を、更に荷重
計１２Ｂで同スタンドＦ５の圧延荷重Ｐ₅ をそれぞれ測
定し、これら実測値を板プロフィール制御演算装置１６
に入力する。

【００９４】この演算装置１６において、第５スタンド
Ｆ５の上記圧延荷重Ｐ₅ から前記（６）式により同スタ
ンドＦ５のロール撓みＣ_mp5 を計算により求め、これを
上記実測値と共に前記（１）式のモデル式に適用するこ
とにより、回帰的手法により前記（５）式のメカニカル
クラウン転写率α、前記（７）式の遺伝係数βを求め、
これら計算モデル式の中の学習修正係数（回帰係数
Ｋ_ch、形状変化係数ξ）を変更することにより、次の圧
延材の初期設定の精度を上げることが可能となる。

【００９５】これを更に詳細に説明すると、本実施例の
ように、ロールプロフィールメータを備えた１台の圧延
スタンドを挾む２つのスタンド間に板プロフィールメー
タ２０Ａ、２０Ｂを設置する配列にすることにより、前
記（１）式によるクラウン計算に必要な、対象スタンド
Ｆ_i （i ＝４）出側の板クラウンＣ_ri、その前段スタン
ド出側の板クラウンＣ_ri-1、同対象スタンドＦ_i のロー
ルの熱膨脹によるクラウンとロール摩耗によるクラウン
との和（Ｃ_mRhi＋Ｃ_mRwi）等を全て実測できるため、結
果的に誤差要素は転写率αと遺伝係数βのみとなる。従
って、回帰的手法等により容易にこれら転写率α、遺伝
係数βを最適化することが可能となる。なお、上記転写
率α及び遺伝係数βは材料の幅方向温度分布、材料特性
等により変化するものであり、スタンドの違いによる変
化は小さいため、特定スタンドでこれを求めておくこと
により、他のスタンドにこれを適用しても特別に大きな
問題は生じない。

【００９６】又、本実施例では、前記第１板プロフィー
ル計２０Ａ及び第２板プロフィール計２０Ｂで、第４ス
タンドＦ４出側における中央部板厚 h₄ 及び第５スタン
ドＦ５出側における中央部板厚 h₅ を測定すると共に、
板厚計２４により第６スタンドＦ６出側における中央部
板厚 h₆ を測定することができるので、これら各実測板
厚を上記板厚制御演算装置１８に入力し、該演算装置１
８でこれら実測値と予め設定してあるスタンド間目標板
厚と比較し、その偏差が減少するように板厚制御装置１
４に対する制御量を変更することにより、板厚の制御を
も高精度で行うことが可能となる。

【００９７】又、前述の如く、下流側から数えて３つ目
の第４スタンド間に第１プロフィールメータ２０Ａを設
置することにより、その測定位置を通過するストリップ
について幅方向の板厚の差をも検出できる。この第４ス
タンド間は、未だ板プロフィールを修正できる位置であ
るため、幅方向に板厚の差が生じている場合には、その
下流側に位置する第５スタンドＦ５、第６スタンドＦ６
及び第７スタンドＦ７について、幅方向に生じている板
厚の偏差を解消するようにフィードフォワード制御する
ことにより、ストリップＳの最終製品に蛇行が生じるこ
とを防止することができる。このようにストリップＳの
蛇行を改善することにより、先端及び後端が通板する際
の絞り込み等の通板トラブルを減少することが可能とな
る。

【００９８】更に、本実施例においては、スタンド間に
平坦度計２６をそれぞれ配設してあるので、これら平坦
度計２６でスタンド間を通過するストリップＳの板形状
を測定し、その実測板形状を前記板プロフィール制御演
算装置１６に入力し、これら検出値から制御修正量の補
正を行うことにより、板プロフィール過制御による板形
状の乱れが発生することを適切に防止することができ
る。

【００９９】以上詳述した如く、本実施例によれば、通
過するストリップの板厚が４mm以下、２mm以上となるス
タンド間に板プロフィールメータ２０Ａを設置したの
で、該板プロフィールメータ２０Ａによる測定結果に基
づいて、該板プロフィールメータ２０Ａの設置位置より
上流側の圧延スタンドに対してフィードバック制御を行
うことにより、上記スタンド間を通過するストリップを
その位置における目標板プロフィールに一致させること
ができると共に、下流側スタンドにフィードフォワード
制御を行うことにより、上記板プロフィールメータ２０
Ａによる測定結果と目標値との間に偏差が生じている場
合でも、最終スタンド出側における製品板プロフィール
を目標値に的中させることができる。実際に、板プロフ
ィール制御の精度誤差を、従来３０μm あったものを１
０μm 以下にすることができた。

【０１００】又、上記フィードバック制御によれば、従
来のようにタンデム圧延機の出側又はその近傍に板プロ
フィールメータを設置していた場合に比べ、フィードバ
ック制御をかけるまでに必要とされる材料の長さを大幅
に短縮することができる。因に、第４スタンド出側から
第７スタンド出側までをストリップ長さに換算すると、
例えば約２０m になる。

【０１０１】又、上記フィードフォワード制御によれ
ば、板プロフィールメータ２０Ａで測定した実測値に基
づいて板プロフィール制御を行うことが可能となるた
め、従来のような予測制御に比較して大幅に制御精度を
向上させることが可能となる。

【０１０２】又、本実施例によれば、従来は不明であっ
たスタンド間の板プロフィールが判明すると共に、板プ
ロフィールメータを設置した連続する２つのスタンド間
に挟まれている圧延スタンドに設置したロールプロフィ
ールメータにより該圧延スタンドについてのロールプロ
フィールを実測値として求めることができることから、
同圧延スタンドの入側と出側の板プロフィール、及びロ
ールプロフィールの状況を直接測定できるようになる。

【０１０３】従って、メカニカルクラウンの転写率α、
遺伝係数βのモデル式との乖離を定量的且つ直接的に把
握する可能となるため、制御モデル式の精度を大幅に向
上することが可能となり、次材圧延時の各制御機器に対
する初期設定精度を大幅に向上することが可能となる。

【０１０４】以上、本発明について具体的に説明した
が、本発明は、前記実施例に示したものに限られるもの
でなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であ
る。

【０１０５】例えば、前記実施例では、仕上圧延機が７
スタンドからなるものについて説明したが、これに限定
されない。

【０１０６】又、前記７スタンドからなる仕上圧延機で
は、第１板プロフィールメータ２０Ａを、通過板厚が４
mm以下、２mm以上となる第４スタンド間に設置したが、
これに限定されない。

【０１０７】又板プロフィールメータ、ロールプロフィ
ールメータ及び平坦温度計の設置位置及びその数は、前
記実施例に示したものに限られるものでなく、任意に変
更可能である。

【０１０８】板プロフィールメータとロールプロフィー
ルメータを各１台設置する場合は、ロールプロフィール
メータを設置したスタンドの出側に板プロフィールメー
タを設置することが、前記（１）式の修正精度を向上す
る上で好ましい。

【０１０９】又、前記実施例では、最終の第７スタンド
前の第６スタンド間に板厚計を設置した場合を示した
が、この板厚計に変えて板プロフィールメータを設置し
てもよい。但し、このスタンド間では通常板厚が薄くな
りすぎているため、板プロフィール制御の自由度は極め
て低い。従って、最終スタンド間には、前記実施例のよ
うに板厚計を設置することが経済的な面からも有利であ
る。

【０１１０】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、ス
トリップに形状不良を発生させることなく、最終スタン
ド出側の板プロフィールを高精度で目標値に的中させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】スタンド間を通過する板の厚さと比率クラウン
変更限界の関係を示す線図

【図２】遺伝係数βと板厚の関係を示す線図

【図３】本発明に係る一実施例のホットストリップ仕上
圧延機の設備配列の一部を示す概略構成図

【図４】スタンド間板プロフィールメータ設置位置の板
厚と制御精度の関係を示す線図

【符号の説明】

１０…板プロフィール制御装置 １２…荷重計 １４…板厚制御装置 １６…板プロフィール制御演算装置 １８…板厚制御演算装置 ２０…板プロフィールメータ ２２…ロールプロフィールメータ ２４…板厚計 ２６…平坦度計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金田 欣亮 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎 製鉄株式会社 千葉製鉄所内 (72)発明者 湯沢 秀行 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎 製鉄株式会社 千葉製鉄所内

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の圧延スタンドが連設されてなるホッ
   トストリップ仕上圧延機の設備配列において、 スタンド間に、板プロフィールメータ及び平坦度計のう
   ち少なくとも板プロフィールメータを設置すると共に、
   圧延スタンドにロールプロフィールメータを設置するこ
   とを特徴とするホットストリップ仕上圧延機の設備配
   列。