JP2628963C

JP2628963C -

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Publication number: JP2628963C
Authority: JP
Original assignee: 川崎製鉄株式会社
Publication date: 1999-07-26

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と板厚を共に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椎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６３−２５８４
５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／h₇）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（＝Ｃri／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と板厚とを高
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】請求項１の発明は、複数の圧延スタンドが連設されているホットストリップ仕
上圧延機の設備配列において、板厚計を最終スタンド間に、板プロフィールメー
タを（最終−１）スタンド間及び（最終−２）スタンド間にそれぞれ設置し、且
つ少なくとも（最終−２）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、前記課題を達成したものである。【００４２】請求項２の発明は、複数の圧延スタンドが連設されているホットストリップ仕
上圧延機の設備配列において、板厚計を最終スタンド間に、板プロフィールメー
タを（最終−１）スタンド間及び（最終−２）スタンド間にそれぞれ設置すると
ともに、最終スタンド出側の板厚が１．２〜２．０mmになるように設定されてい
ることにより、同様に前記課題を達成したものである。【００４３】請求項３の発明は、請求項１又は２のホットストリップ仕上圧延機の設備配列
において、スタンド間に平坦度計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。【００４４】請求項４の発明は、請求項２のホットストリップ仕上圧延機の設備配列におい
て、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。【００４５】【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。【００４６】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。【００４７】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。【００４８】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。【００４９】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、４mmを超えると次第に飽和する
ことが分かる。【００５０】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。【００５１】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。【００５２】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。【００５３】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。【００５４】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。【００５５】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、板プロフィールメータ設置スタンド間を、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。【００５６】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。【００５７】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。【００５８】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。【００５９】本発明においては、板プロフィールメータを設置する２つのスタンド間が連続
するようにしてあるので、連設された後段スタンドと前段スタンドの出側でそれ
ぞれ板プロフィールＣ_ri、Ｃ_ri-1を直接測定できるため、板プロフィールの２つ
の実測値に基づいてそれぞれ前述したフィードバック制御、フィードフォワード
制御を行うことができると共に、得られる測定データを用いてオンライン又はオ
フラインの回帰分析により、前記（１）式のモデル式における遺伝係数βについ
ても精度向上を図ることができる。前述の如く遺伝係数βによる影響は小さいも
ののモデル式の誤差要因にはなっているので、該遺伝係数βの精度向上は望まし
い。【００６０】又、本発明においては、連続する（最終−２）スタンド間と（最終−１）スタ
ンド間の２つのスタンド間にそれぞれ板プロフィールメータを設置すると共に、これら連続２スタンド間より下流側の最終スタンド間に板厚計を設置したので、
前記板プロフィール制御に加えて板厚制御も同時に行うことが可能となる。これ
を、第i −１スタンドと第i スタンドとの間（第i −１スタンド間）が（最終−
２）スタンド間、第i スタンドと第i ＋１スタンドとの間（第i スタンド間）が
（最終−１）スタンド間で、第i ＋１スタンドと第i ＋２スタンドとの間（第i
＋１スタンド間）が最終スタンド間であるとして以下に説明する。ここで、圧延
スタンドの番号を表わすi は、２以上の整数であり、上記のように第i ＋２スタ
ンドが最終スタンドであり、該スタンドの番号より１少ない番号の第i ＋１スタ
ンド間が最終スタンド間である。因に、後述する実施例で示す図３の設備配列は
、ｉ＝５で、最終スタンドがi ＋２の第７スタンドの場合に当り、最終スタンド
間は、最終スタンドの番号７より１つ少ない第６スタンド間である。【００６１】板プロフィールメータが設置されている第i −１スタンド間と第i スタンド間
では各板プロフィールメータで同時に板厚も測定できるため、第i −１スタンド
と第i スタンドについてはその実測板厚と予め求めておいた目標板厚との偏差を
用いて該偏差を減少させるための板厚制御を行うことがてきるが、第i ＋１スタ
ンド間に板厚を測定する手段がない場合には、該第i ＋１スタンド間における板
厚制御は、上記第i スタンド間における実測板厚h_iと、例えば最終スタンド出側
における実測板厚h_lとを用いて、第i ＋１スタンド間における板厚h_i+1を次の（
９）式で推定し、（１０）式で表わされる制御モデル式に基づく予測制御を行わ
ざるを得ない。【００６２】 h_i+1 ^P＝（h_i−h_i ^Aim）・m／（m ＋Ｍ）＋h_i+1 ^Aim …（９）【００６３】ここで、h_i ^Aimは第i スタンドの出側目標板厚、Ｍはミル定数、m は塑性定数
、h_i+1 ^Pは第i ＋１スタンドの予測板厚である。【００６４】 ΔＳ_i+1＝（m ／Ｍ）（h_i+1 ^P−h_i+1 ^Aim） …（１０）【００６５】ここで、ΔＳ_i+1は第i ＋１スタンドの圧下位置修正量である。【００６６】しかし、前記の如く、第i ＋１スタンド間に板厚計を設置することにより、上
記（９）式で推定した同スタンド間における前記板厚を実測値として求めること
が可能となるため、第i ＋１スタンドについても、上記（１０）式の制御モデル
式の精度を向上し、板厚の制御精度を向上することが可能となる。【００６７】【００６８】又、板厚計を設置するスタンド間は、板プロフィールを変更することが困難な
板厚の薄い段階である最終スタンド間が有効である。即ち、前述した如く、板厚
は板プロフィールメータによっても測定可能であるため、板厚計の代りに板プロ
フィールメータを設置することも可能であるが、最終スタンド間に板プロフィー
ル計を導入することは、この位置での板プロフィールの制御効果が小さいので板
プロフィールを実測する意味は余りなく、板厚を制御するためには板厚計で十分
である。又、板プロフィールメータは、複数のＸ線発生源が必要であり、又、幅
方向のアジャスト機能が必要である等の理由から板厚計に比較して高価であるた
め、経済的な面からも板厚計を設置する方が有利である。【００６９】以上説明した如く、本発明によれば、前記板プロフィール制御と同時に、板厚
制御をも高精度で行うことが可能となる。【００７０】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。【００７１】又、本発明において、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する場合には、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。【００７２】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。【００７３】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。【００７４】更に、ロールプロフィールメータを板プロフィールメータが設置された連続す
るスタンド間に挟まれた圧延スタンドに設置する場合には、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た
め、モデル式の学習精度を更に向上でき、次材圧延条件の初期設定精度を向上で
きる。【００７５】【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。【００７６】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。【００７７】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。【００７８】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１
２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。【００７９】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。【００８０】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。【００８１】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（（最終
−２）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（（最終−１）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２０Ａ、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、（最終−２）スタ
ンドである第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２
２が設置され、該ロールプロフィールメータ２２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。【００８２】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（最終ス
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。【００８３】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。【００８４】次に本実施例の作用を説明する。【００８５】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、３mm以上となるようにパススケジュールが設定されている。【００８６】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。【００８７】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。【００８８】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。【００８９】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。【００９０】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、３mm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。【００９１】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。【００９２】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。【００９３】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、３mm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。【００９４】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。【００９５】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。【００９６】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、子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。【００９７】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。【００９８】 ΔＲ_ci＝f₆（ｈ，ｂ，Ｄ） …（１１）【００９９】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。【０１００】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。【０１０１】次に、前記第１板プロフィールメータ２０Ａ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。【０１０２】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。【０１０３】【表１】【０１０４】【表２】【０１０５】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。【０１０６】上記図４より明らかなように、上記通過板厚が３mm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
。即ち、板厚が４mm以下、３mm以上で顕著な制御効果が現れている。【０１０７】このように制御精度が板厚３mm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。【０１０８】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、３mm以上となるスタンド間が好適であることが判る。【０１０９】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。【０１１０】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。【０１１１】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２０
Ｂ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。【０１１２】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。【０１１３】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２
０Ａ、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＝５）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。【０１１４】又、本実施例においては、連続する第４スタンド間及び第５スタンド間にそれぞれ１板プロフィール計２０Ａ及び第２板プロフィール計２０Ｂを設置し、且つ
第６スタンド間及び第７スタンド出側に第１板厚計２４Ａを設置したので、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、第１板厚計２４Ａ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、しかも、第２板厚計２４Ｂで第７スタンドＦ７
の出側における中央板厚h₇をも測定することができる。【０１１５】従って、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
１８でこれら実測値と予め設定してある各スタンド間における目標板厚と比較し
、その偏差が減少するように板厚制御装置１４Ａ〜１４Ｄに対する制御量を変更
することができるので、第４スタンドＦ４〜第７スタンドＦ７の全てについて実
測板厚に基づいて板厚の制御をも高精度で行うことが可能となる。その際、第４
スタンドＦ４〜第７スタンドＦ７に配設されている各板厚制御装置１４Ａ〜１４
Ｄに対する制御変更量の算出は、前記（１０）式を用いて行うことができる。【０１１６】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。【０１１７】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。【０１１８】以上詳述した如く、本実施例によれば、前述した板プロフィール制御と共に、
第４スタンドＦ４〜第７スタンドＦ７の全てについて板厚制御を高精度で行うこ
とができるので、第７スタンド出側における製品ストリップの板プロフィールと
板厚をともに目標値に高精度で適中させることが可能となる。【０１１９】又、本実施例によれば、前述した如く、通過するストリップの板厚が４mm以下
、３mm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トバック制御を行
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２０Ａ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
。【０１２０】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。【０１２１】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
のようなタンデム圧延機出側又はその近傍で測定した板プロフィールを用いて行う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。【０１２２】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。【０１２３】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。【０１２４】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。【０１２５】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。【０１２６】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２０
Ａを、通過板厚が４mm以下、３mm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。【０１２７】【０１２８】又、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。【０１２９】【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と板厚と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

Claims

【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いるホットストリップ仕上圧延機の設備配列
において、板厚計を最終スタンド間に、板プロフィールメータを（最終−１）スタンド間
及び（最終−２）スタンド間にそれぞれ設置し、且つ少なくとも（最終−２）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。【請求項２】複数の圧延スタンドが連設されているホットストリップ仕上圧延機の設備配列
において、板厚計を最終スタンド間に、板プロフィールメータを（最終−１）スタンド間
及び（最終−２）スタンド間にそれぞれ設置するとともに、最終スタンド出側の
板厚が１．２〜２．０mmになるように設定されてい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。【請求項３】請求項１又は２において、スタンド間に平坦度計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。【請求項４】請求項２において、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。