JP2628965C

JP2628965C -

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Publication number: JP2628965C
Authority: JP
Original assignee: 川崎製鉄株式会社
Publication date: 1999-05-24

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を椎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／ h₇）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６３−１９９０９９
、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、板プロフィー
ルの制御は、先端部が前段スタンド通過後に前段スタンドでのフィードバック制
御を行っているため、先端部の板プロフィール制御には効果がないという問題が
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、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、各圧延スタンドにおける比率クラウン変更量が比率クラウン変更限
界を超えない範囲で制御し、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を求め、該偏差
に基づいて前記下流側の圧延スタンドを、各圧延スタンドにおける比率クラウン
変更量が比率クラウン変更限界を超えない範囲で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。【００４２】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
前記下流側の圧延スタンドを、各圧延スタンドにおける比率クラウン変更量が比
率クラウン変更限界を超えない範囲で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】【００４４】【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。【００４５】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。【００４６】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。【００４７】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。【００４８】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。【００４９】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。【００５０】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。【００５１】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。【００５２】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。【００５３】又、図２に示す前記（１）式の遺伝係数βi 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。【００５４】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。【００５５】本発明においては、最終スタンドの出側ではなく、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、各圧延スタンドにおける比率クラウン変更量が
比率クラウン変更限界の超えない範囲でフィードフォワード制御するようにした
ので、上記板プロフィールメータの設置スタンド間を適切に選択することにより
、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
。このフィードフォワード制御は、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）を動作させることにより行うことができる。【００５６】又、本発明において、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、各圧延スタンドにおける比率
クラウン変更量が比率クラウン変更限界を超えない範囲で制御する場合には、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。【００５７】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。【００５８】 ΔＣ_r5＝β₅ΔＣ_r4 …（９）但し；ΔＣ_r4＝Ｃ_r4−Ｃ_r4 ^Aim 【００５９】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。【００６０】又、本発明において、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、各圧延スタンドにおける比率クラウン変更量が比率クラウン変
更限界を超えない範囲で制御する場合には、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。【００６１】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。【００６２】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。【００６３】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Ｆ４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。【００６４】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。【００６５】 ΔＣ_r5＝（１／β₆β₇）ΔＣ_r7 …（１０）但し；ΔＣ_r7＝Ｃ_r7−Ｃ_r7 ^Aim 【００６６】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
。【００６７】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。【００６８】（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Ｆ
７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。【００６９】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。【００７０】又、本発明においては、前記フィードフォワード制御と共に、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を制御するようにしたので、前述
した板プロフィールメータ設置スタンド間より下流側のスタンドに対するフィー
ドフォワード制御と共に、上流側スタンドに対してフィードバック制御を行うこ
とができる。【００７１】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こと
ができる。【００７２】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。【００７３】【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。【００７４】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。【００７５】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Ｆ
７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。【００７６】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。【００７７】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。【００７８】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。【００７９】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、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。【００８０】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。【００８１】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。【００８２】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。【００８３】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。【００８４】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。【００８５】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。【００８６】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。【００８７】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。【００８８】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。【００８９】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。【００９０】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。【００９１】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。【００９２】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。【００９３】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Ｆ５〜Ｆ７で生じる板クラウン
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〜Ｆ
７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
。【００９４】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。【００９５】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。【００９６】 ΔＲ_ci= f₆（h ，b ，Ｄ） …（１１）【００９７】【００９８】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。【００９９】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。【０１００】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。【０１０１】【表１】【０１０２】【表２】【０１０３】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。【０１０４】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
。【０１０５】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。【０１０６】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。【０１０７】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。【０１０８】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。【０１０９】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。【０１１０】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_i、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。【０１１１】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挟む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 ＝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。【０１１２】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Ｆ
５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１８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１４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。【０１１３】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。【０１１４】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。【０１１５】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。【０１１６】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。【０１１７】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。【０１１８】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。【０１１９】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。【０１２０】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。【０１２１】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。【０１２２】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、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。【０１２３】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。【０１２４】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。【０１２５】【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

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、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、各圧延スタンドにおける比率クラウン変更量が比
率クラウン変更限界を超えない範囲で制御し、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を求め、該偏
差に基づいて前記下流側の圧延スタンドを、各圧延スタンドにおける比率クラウ
ン変更量が比率クラウン変更限界を超えない範囲で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３】請求項１において、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下流側の圧延スタンドを、各圧延スタンドにおける比率クラウン変更量が比率クラウン変更限界を超えない範囲で制御することを特
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。