JP2587173B2

JP2587173B2 - ホットストリップ仕上圧延機における圧延制御方法

Info

Publication number: JP2587173B2
Application number: JP4264486A
Authority: JP
Inventors: 義人後藤; 欣亮金田; 秀行湯沢; 信彰野村; 英幸二階堂
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1992-10-02
Filing date: 1992-10-02
Publication date: 1997-03-05
Anticipated expiration: 2012-03-05
Also published as: JPH06114423A

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
圧延機における圧延制御方法、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に
おける圧延制御方法に関する。

【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_i・Ｃ_rmi＋β_i・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_iは上記メカニカルクラウンの転写率、
β_i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_iは
次の（５）式で表わされる関数 f₃で与えられる。

【００１８】 α_i＝ 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_i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_i＝ f₅（Ｋch，Ｌd ，ξ，h ，Ｈ） …（７）

【００２３】上記（５）式の転写率α_i及び上記（７）
式の遺伝係数β_i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_i、β_iはそれぞれ実験結果に基づいて回帰
的に決定される。

【００２４】以下、前記（１）式を用いる場合の従来の
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。

【００２５】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スタンドの目標板クラウン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。

【００２６】次いで、前記（１）式に基づいて、各スタ
ンドについて目標板クラウンＣ_ri ^Ai ^m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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】Ｃ_ri＝α_i・Ｃ_rmi＋β_i・Ｃ_ri-1＋Ｓ_i …（８）

【００３０】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。

【００３１】以上、一例を挙げて具体的に説明した如
く、従来のホットストリップ仕上圧延機では、最終スタ
ンドの出側に設置した板プロフィールメータによる測定
結果に基づいて各スタンドの板プロフィール制御装置を
制御する方法がとられていた。

【００３２】これと実質的に同一の技術としては、例え
ば、特開昭６０−２２３６０５に、板クラウンと板形状
を同時に所望の値に制御するために、仕上ミル最終スタ
ンドと最終スタンドより１つ上流スタンドの２スタンド
の板プロフィール制御装置を使って最終スタンドの板プ
ロフィールと板形状を制御することで板クラウンと板形
状の両方を目標通りに圧延する方法が開示さている。し
かし、この方法では最終スタンドと最終スタンドより１
つ上流のスタンド間での形状が乱れ、操業に支障をきた
すという恐れがあった。

【００３３】そこで、途中スタンドで形状を乱さないよ
うにするために、より上流側のスタンドから制御する方
法が特開昭６０−１２７０１３、特開昭６３−１９９０
９９、特開平１−２６６９０９に開示されている。一般
に、熱間圧延では、後段スタンドでは板厚かが薄くクラ
ウン制御能力が小さいため、仕上ミル中段以前での制御
が有効である。従って、この点に関してはこれら各公報
に開示されている方法は、上流スタンドまで溯って制御
していることから有効な制御方法である。

【００３４】又、特開昭６２−１６８６０８、特開平２
−３７９０８には、タンデム圧延機の入側に板プロフィ
ールメータを設置して制御する方法も開示されている。

【００３５】更に、特開昭５９−３９４１０には、前段
スタンドで板プロフィールを計測し、その計測値をもと
に前段スタンドで板プロフィールを制御するとと共に、
後段スタンドで形状を粗制御し、最終スタンド出側で平
坦度を計測し、その計測値を基に後段スタンドで平坦度
を精密制御する方法が開示されている。

【００３６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開昭６０−１２７０１３等に開示されている方法では、
各スタンド間の移送時間が長いので無駄時間の大きい制
御系となり、応答の悪い制御しかできないという問題が
ある。

【００３７】又、前記特開昭６２−１６８６０８等に開
示されてれいる方法では、熱間圧延においては前段スタ
ンドで板幅方向のメタルフローが大きく、タンデム圧延
機の入側の板プロフィール変動の影響は小さいため、板
プロフィール制御効果は殆どないという問題がある。

【００３８】更に、前記特開昭５９−３９４１０に開示
されている方法では、前段スタンドで計測した板プロフ
ィールを用いてフィードバック制御をしているが、熱間
圧延では板厚が厚いので中段スタンド以降でも形状を乱
さずにクラウン比率が変わり得るため、フィードバック
制御しても中段スタンドで発生する誤差が大きく、最終
スタンド出側の板プロフィールを制御する効果が小さ
く、又、形状をフィードフォワード制御する場合にも、
同様に効果が小さいという問題がある。

【００３９】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先端部
を含めて高精度で目標値に的中させることができる、応
答性の高いホットストリップ仕上圧延機における圧延制
御方法を提供することを課題とする。

【００４０】

【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に
おける圧延制御方法において、通過するストリップ板厚
が４mm以下、２mm以上となるスタンド間に設置した板プ
ロフィールメータで該スタンド間を通過するストリップ
の板プロフィールを実測し、その実測板プロフィール
と、上記板プロフィールメータ設置スタンド間について
予め求めてある目標板プロフィールメータとの偏差を求
め、該偏差を減少させるように同スタンド間より上流側
の圧延スタンドを制御することにより、前記課題を達成
したものである。

【００４１】本発明は、又、ホットストリップ仕上圧延
機における圧延制御方法において、前記上流側圧延スタ
ンドの制御と共に、前記板プロフィールメータ設置スタ
ンド間で得られた実測板プロフィールに基づいて該スタ
ンド間より下流側の圧延スタンドを制御し、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こ
とにより、同様に前記課題を達成したものである。

【００４２】本発明は、更に、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における圧延
制御方法において、通過するストリップ板厚が２mm以上
となるスタンド間に設置した板プロフィールメータで該
スタンド間を通過するストリップの板プロフィールを実
測し、その実測板プロフィールと、上記板プロフィール
メータ設置スタンド間について予め求めてある目標板プ
ロフィールメータとの偏差を求め、該偏差を減少させる
ように該板プロフィールメータ設置スタンド間より上流
側の圧延スタンドを制御することにより、同様に前記課
題を達成したものである。

【００４３】

【作用】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
_iと板厚の関係の一例から、板厚が大きいとβ_i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】本発明は、以上の知見に基づいてなされた
もので、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、板厚が２mm以上、好ましくは２mm以
上、４mm以下となるスタンド間を選択し、該スタンド間
に板プロフィールメータを設置することにより、板プロ
フィールの制御精度を大幅に向上することを達成したも
のである。

【００５３】本発明においては、通過するストリップの
板厚が２mm以上、好ましくは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を設置し、該スタ
ンド間で得られた実測板プロフィールと、該スタンド間
について予め求めてある目標板プロフィールとの偏差を
求め、該偏差を減少させるように該スタンド間により上
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
ようにした。

【００５４】このフィードバック制御は、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）を動作させることで行うとができる。

【００５５】このフィードバック制御を行うことによ
り、例えばストリップの先端部を上記板プロフィールメ
ータで測定した結果、実測板プロフィールとその位置の
目標板プロフィールとの間に偏差が存在している場合で
あっても、その時点より後は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、従って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。

【００５６】又、本発明において、スタンド間に設置し
た板プロフィールメータで該スタンド間を通過するスト
リップの板プロフィールを実測し、その実測板プロフィ
ールに基づいて上記板プロフィールメータ設置スタンド
間より下流側の圧延スタンドをフィードフォワード制御
する場合には、許容範囲内で板形状を乱すことなく高精
度で、最終スタンド出側における板プロフィールを目標
値に一致させることができる。

【００５７】具体的には、前記板プロフィールメータ設
置スタンド間で得られた実測板プロフィールと、該スタ
ンド間について予め求めてある目標板プロフィールとの
偏差に基づいて前記下流側の圧延スタンドを制御するこ
とができる。この場合は、測定結果から実績比率クラウ
ンを求め、これと目標比率クラウンとの間の偏差に応じ
て、例えば前記図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
置スタンド間より下流側の圧延スタンドに対して上記許
容範囲内で比率クラウンを変更することにより、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。そ
の際の下流側スタンドに対して与える板クラウンの変更
量は次のようにして求めることができる。

【００５８】例えば、第４スタンドＦ４出側の板クラウ
ンを測定し、この実測板クラウンＣ _r4と同スタンドＦ４
出側の目標板クラウンＣ_r4 ^Aimとの偏差分ΔＣ_r4を第５
スタンドＦ５で修正する場合について説明すると、該第
５スタンドＦ５出側の板クラウン変更量ΔＣ_r5は、次の
（９）式で求めることができる。

【００５９】 ΔＣ_r5＝β₅ΔＣ_r4 …（９）但し；ΔＣ_r4＝Ｃ_r4−Ｃ_r4 ^Aim

【００６０】なお、このように第５スタンドＦ５だけで
板クラウンを変更して制御すると形状が乱れるような場
合には、第５スタンドＦ５と第６スタンドＦ６又は第５
〜第７スタンドＦ５〜Ｆ７の複数スタンドのそれぞれに
板クラウン変更量を分担させて制御してもよい。又、第
６スタンドＦ６だけ、第７スタンドＦ７だけで制御する
こともできる。

【００６１】又、前記板プロフィールメータ設置スタン
ド間で得られた実測板プロフィールに基づいて最終スタ
ンド出側における板プロフィールを予測し、その予測板
プロフィールと最終スタンド出側における目標板プロフ
ィールとの誤差を減少させるように前記板プロフィール
メータ設置スタンド間より下流側の圧延スタンドを制御
することができ、この場合も同様に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できる。

【００６２】その際、実測板プロフィールに基づいて最
終スタンド出側における予測板プロフィールを求めるに
は、前記（１）〜（７）式を用いる。

【００６３】又、求めた上記予測板プロフィールと目標
板プロフィールとの誤差を減少させるために、上記下流
側の圧延スタンドに対して与える比率クラウンの変更量
は、次のようにして求めることができる。

【００６４】同様に第４スタンドＦ４出側の板クラウン
を測定する場合について説明すると、同第４スタンドＦ
４出側の実測板クラウンＣ_r4から第７スタンドＦ７出側
の板クラウンを予測計算するには、前記（１）〜（７）
式を用いる。

【００６５】予測した第７スタンドＦ７出側の板クラウ
ンＣ_r7が同スタンド出側の目標板クラウンＣ_r7 ^Aimにな
るように、例えば第５スタンドＦ５出側の板クラウンを
次の（１０）式で求められる変更量ΔＣ_r5だけ変更す
る。

【００６６】 ΔＣ_r5＝（１／β₆β₇）ΔＣ_r7 …（１０）但し；ΔＣ_r7＝Ｃ_r7−Ｃ_r7 ^Aim

【００６７】なお、このように第５スタンドＦ５だけで
制御すると形状が乱れるような場合には、第４スタンド
Ｆ４の実測板クラウンと目標板クラウンとの偏差を用い
て下流側スタンドを変更する場合と同様に複数スタンド
に分担させて制御してもよい。

【００６８】ここで、前記（９）式に基づく制御方法と
前記（１０）式に基づく制御方法との違いについて説明
する。

【００６９】（９）式による方法は、第４スタンドＦ４
出側で検出した誤差（偏差）ΔＣ_r4＝Ｃ_r4−Ｃ_r4 ^Aimに
起因して第５スタンドＦ５以降で生じる誤差をなくす方
法である。ストリップ先端部の板プロフィール制御の際
は、第５スタンドＦ５以降の実績データがないので（ス
トリップを噛み込んでいないため）、第７スタンドＦ７
までの板クラウンを予測することは意味がないためこの
方法がとられる。

【００７０】一方、（１０）式による方法は、実測した
第４スタンド出側の板クラウンＣ_r4を基に第７スタンド
出側の板クラウンＣ_r7を予測する。この予測において
は、設定計算時の予測とは異なり、圧延中の実績値を用
いてＣ_r7を予測する。即ち、（９）式による方法では、
第４スタンドＦ４までで生じる外乱を打ち消すだけの制
御であるのに対し、（１０）式による方法は、圧延実績
を使ってＣ_r7を予測することで、第５スタンドＦ５以降
で生じる外乱の影響も考慮していることになる。

【００７１】又、本発明においては、板プロフィールメ
ータを設置するスタンド間としては、板プロフィール制
御効果は小さくなるが、通過するストリップの板厚は４
mm以上であってもよい。

【００７２】

【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。

【００７３】図３は、本発明に係る一実施例の圧延制御
方法に適用されるホットストリップ仕上圧延機の一部を
示した概略構成図である。

【００７４】本実施例に用いられる上記仕上圧延機は、
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。

【００７５】上記連続圧延機では、各スタンドが板プロ
フィールメータ１０と、荷重計１２と、板厚制御装置１
４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。

【００７６】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。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】次に本実施例の作用を、板プロフィール制
御式として前記（１）を用いる場合について説明する。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】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。

【００８６】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１２Ａ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。

【００８７】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。

【００８８】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、最終製品板プ
ロフィールと第７スタンド出側における目標板プロフィ
ール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。

【００８９】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、第１板
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Ｆ５〜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。

【００９０】しかし、本実施例では、前記板プロフィー
ルメータ１２Ａ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。

【００９１】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。

【００９２】第１の方法は、第４スタンドＦ４出側にお
ける実測板プロフィール（板クラウン）Ｃ_r4から求まる
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との偏差に起因して下流側スタンドＦ
５〜Ｆ７で生じるクラウン誤差を相殺するように制御す
る方法である。この場合の下流側スタンドＦ５〜Ｆ７そ
れぞれに対するクラウン比率の変更量は前記（９）式で
求めることができる。

【００９３】第２の方法は、実測板プロフィールから求
まる上記比率クラウン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〜Ｆ７を制御する方法であ
る。この場合の最終スタンド出側における予測板プロフ
ィールは、前記（１）〜（７）式で求めることができ、
又、各スタンドＦ５〜Ｆ７に対する比率クラウン変更量
は前記（１０）式で求めることができる。

【００９４】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（１１）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。

【００９５】 ΔＲ_ci＝ f₆（h ，b ，Ｄ） …（１１）

【００９６】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。

【００９７】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。

【００９８】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。

【００９９】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。

【０１００】

【表１】

【０１０１】

【表２】

【０１０２】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。

【０１０３】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。

【０１０４】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_i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。

【０１０５】以上の説明より、フィードバック制御、フ
ィードフォワード制御に用いる板プロフィールを測定す
るための板プロフィールメータの設置位置は、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
間が好適であることが判る。

【０１０６】本実施例においては、第４スタンド間に前
記第１板プロフィールメータ２０Ａを設置すると共に、
該第４スタンド間に連続する第５スタンド間に第２板プ
ロフィールメータ２０Ｂを設置してあるので、第１板プ
ロフィールメータ２０Ａで得られる実測板プロフィール
に基づいて前述した板プロフィール制御を行う際に、第
２板プロフィールメータ２０Ｂで得られる第５スタンド
Ｆ５出側の実測板クラウンＣ_r5を用いて該第５スタンド
に対する制御を行うことが可能となる。

【０１０７】従って、上記第５スタンドＦ５でも、仮定
値ではなく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制御精度を更に向上することが可
能となる。

【０１０８】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。

【０１０９】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のロール撓みによるクラウン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αi 、前記（７）式の遺
伝係数β_i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。

【０１１０】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_iと遺伝係数β_i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
_i、遺伝係数β_iを最適化することが可能となる。な
お、上記転写率α_i及び遺伝係数β_i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。

【０１１１】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。

【０１１２】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。

【０１１３】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。

【０１１４】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、従来方法
では板プロフィール制御精度の誤差が３０μm あったも
のを１０μm 以下にすることができた。

【０１１５】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。

【０１１６】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。

【０１１７】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。

【０１１８】従って、メカニカルクラウンの転写率
α_i、遺伝係数β_i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。

【０１１９】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。

【０１２０】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。

【０１２１】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。

【０１２２】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
変更可能であり、板プロフィールメータを設置するスタ
ンド間も連続している場合に限定されない。

【０１２３】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。

【０１２４】

【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、応答性の高い板プロフィール制御を行う
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)発明者野村信彰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)発明者二階堂英幸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

(57)【特許請求の範囲】

【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における圧延制御方法におい
て、通過するストリップ板厚が４mm以下、２mm以上となるス
タンド間に設置した板プロフィールメータで該スタンド
間を通過するストリップの板プロフィールを実測し、その実測板プロフィールと、上記板プロフィールメータ
設置スタンド間について予め求めてある目標板プロフィ
ールメータとの偏差を求め、該偏差を減少させるように
同スタンド間より上流側の圧延スタンドを制御すること
を特徴とするホットストリップ仕上圧延機における圧延
制御方法。
【請求項２】請求項１において、前記上流側圧延スタンドの制御と共に、前記板プロフィ
ールメータ設置スタンド間で得られた実測板プロフィー
ルに基づいて該スタンド間より下流側の圧延スタンドを
制御し、最終スタンド出側における板プロフィールを目
標値に一致させることを特徴とするホットストリップ仕
上圧延機における圧延制御方法。
【請求項３】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における圧延制御方法におい
て、通過するストリップ板厚が２mm以上となるスタンド間に
設置した板プロフィールメータで該スタンド間を通過す
るストリップの板プロフィールを実測し、その実測板プロフィールと、上記板プロフィールメータ
設置スタンド間について予め求めてある目標板プロフィ
ールメータとの偏差を求め、該偏差を減少させるように
該板プロフィールメータ設置スタンド間より上流側の圧
延スタンドを制御することを特徴とするホットストリッ
プ仕上圧延機における圧延制御方法。