JP2719216B2 - 板圧延のエッジドロップ制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、板圧延のエッジドロップ制御におけるセッ
トアップ方法に関するものである。

［従来の技術］ 冷間で連続圧延する板圧延においては、圧延材の高速
圧延とエッジドロップ改善のために、圧延ライン上に、
複数台の多重圧延機を設置してエッジドロップ制御を行
う。このような設備においてはエッジドロップ制御の目
標値として、圧延ラインの所定位置における材料の目標
エッジドロップが定められている。エッジドロップ制御
は、材料圧延前に、設定値を出力するプリセット制御を
行う。

このプリセット制御では、制御上の制約条件を満足す
る範囲内で、複数パス多重圧延機の極力圧延パス上流側
で、かつ極力小数パスの圧延機のロール胴端部が先細り
（以下テーパーと呼ぶ）となったワークロールの板幅方
向シフトを調整して圧延することが、品質確保と生産コ
スト削減の両面から最適である。従って、プリセット制
御では最終パス出側でのエッジドロップが、目標エッジ
ドロップとなり、かつ上記の制約条件と最適条件を満た
すように、圧延パス上流からのワークロールのシフト量
を求めて、プリセットすることが要求される。

例えば、特開昭58−209402号公報で開示された技術で
は、テーパーワークロール対の板幅方向シフト量を板幅
に応じて調整する。また特開昭60−12213号公報で開示
された技術では、最終パス出側における板厚計からの鋼
板エッジドロップ量計測値と目標エッジドロップ量設定
値とを比較演算し、この比較演算値に基づき、前記ワー
クロールのシフト制御とロールベンダの操作圧力制御と
を行う。

エッジドロップ制御では、通常ワークロールシフト量
の最適設定値を圧延条件に基づいて予め求めておき、圧
延時に設定することが行われる。実際の圧延では、材
質、ワークロールのテーパー部の変更、圧延荷重、原板
の板厚あるいは板幅等の影響によって、エッジドロップ
を表す数式モデルの係数に大きな誤差を生じ、プリセッ
ト制御において最適なワークロールシフトを設定するこ
とができなかった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、プリセット制御において、ワークロールシ
フトの最適値は、材質、圧延条件の変化に依存して変化
するが、エッジドロップを精度よく求める方法および複
数パス多重圧延機による最適ワークロールシフト設定方
法を開示するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、板圧延に際して、ロール胴端部が先細りと
なったワークロールを板幅方向にシフトして、複数パス
多重圧延機により、板のエッジドロップを制御する場合
において、最終パス圧延機出側における板の目標エッジ
ドロップが定められている場合、エッジドロップを高速
演算可能な数式モデル（以下エッジドロップ予測モデル
式と呼ぶ）で表し、この数式モデルを用いて、品質確保
と生産コスト削減の両面から、最終パス出側でのエッジ
ドロップが目標値となり、かつ前記制約条件で最適条件
を満たすように、上流側からの圧延機のワークロールシ
フト量を求め、プリセットすることを特徴とするセット
アップ方法である。エッジドロップは、発明者らが特開
昭62−244506号で提案した式（１）で示される。即ち、
D₁およびD₂の二つの値によって定義する。

ここで、h_a、h_bおよびh_cは、板側端から板中央に向っ
て、それぞれａ、ｂおよびｃの距離にある位置での板厚
であり、ａ＜ｂ＜ｃである。これらの距離ａ、ｂおよび
ｃは、エッジドロップＤを適切に表し、かつ精度の良い
数式モデルが得られるように経験的に選ばれる。

上記のように定義されたエッジドロップはワークロー
ルシフト量S_w、ワークロールベンダ力F_w、原板のエッジ
ドロップで表される。ここで、ワークロールシフト量S_w
は、ワークロールのテーパーの開始点から板側端までの
距離である。エッジドロップは、材質によっても大きく
変化し、またワークロールのテーパー部は、直線上にあ
るいは、サイン曲線、円弧などの曲線上に先細りとなっ
ており、その大きさによってもエッジドロップには大き
く影響を受ける。さらにエッジドロップは、圧延荷重
Ｐ、板厚Ｈ、板幅等によっても影響を受けることが理論
解析あるいは実験式等から明らかにされている。従っ
て、エッジドロップＤは、式（２）に示すような数式モ
デルの構造とすることにより、精度よく表現することが
できる。

Ｄ＝f_D（S_w,F_w,Γ,k_fm,T_r,P,H,b_w） …（２） ここでΓは、原板のエッジドロップ、k_fmは材質、T_r
はワークロールのテーパー部の半径、b_wは板幅を示す。

プリセット制御においては、式（３）に示す評価関数
を導入し、評価関数Ｊが最小となるように、上流パスか
ら順次各パスのワークロールシフト量S_wを決める。

Ｊ＝f_j｛（Ｄ−）^２｝ …（３） ここではエッジドロップの目標値である。

［作用］ 本発明の対象とする複数パス多重圧延機の一態様を第
１図に示す。７は複数パス多重圧延機を示し、１は該圧
延機で圧延される鋼板である。ラインの始点はＳ点、終
点はＯ点とし、５は圧延機入側の板幅方向板厚分布を測
定するためのエッジドロップ検出器、８は圧延器出側で
の板幅方向板厚分布を測定するためのエッジドロップ検
出器、６は圧延機入側での板幅検出器である。Ｏ点にお
ける鋼板は、エッジドロップの目標値が与えられてい
る。ライン上には、ｎパス（実施例では５パス）の多重
圧延機があり、各圧延機には、ロール胴端部が先細りと
なった板幅方向にシフトが可能ワークロール２とバック
アップロール３を装備している。エッジドロップの改善
は、該ワークロールのシフト操作によって行い、その操
作量は、制御コンピュータおよびコントローラにより制
御される。

圧延機入側の板のエッジドロップが大きい場合、ワー
クロールのテーパー部の接触長が上流側圧延機程、より
大きくなるように各圧延機のワークロールシフト量を設
定する。この結果、板は、端部の圧下が小さくなるの
で、圧延された板のエッジドロップは減少する。なお、
ワークロールシフト量を設定する場合、板端部の張力が
過大にならないように、ベンダ力の大きさも同時に設定
する。

［実施例］ 以下、本発明の実施例に基づいて、エッジドロップ制
御方法に関するエッジドロップ予測モデル式およびプリ
セット制御の詳細について説明する。

実施例では、エッジドロップD₁およびD₂を式（４）で
定義する。

即ち、前記式（１）においてａ＝15mm、ｂ＝25mm、ｃ
＝50mmとしている。エッジドロップＤの予測モデル式
は、前記式（２）によって表現されるが、実施例では、
式（５）で示す構造にしている。複数パス多重圧延機に
よる板圧延を考慮すると、ワークロールシフト量、ワー
クロールベンダ力を設定する上で、いくつかの圧延条件
が絡み、それらを考慮することにより、推定精度の向上
を計っている。即ち、該モデル式に考慮する条件として
は、測定可能な影響因子を主な入力変数とし、材質、ワ
ークロールのテーパー部の半径、圧延荷重、材料原板の
エッジドロップ、材料原板の板厚および板幅を考慮す
る。

従って、実施例でのエッジドロップ予測モデル式とし
ては、 ここでｉは上流パス側からｉパス目の圧延機、ｎはエ
ッジドロップ制御を行う最終パス、k_fmは材質、T_rはワ
ークロールのテーパー部の半径、Ｐは圧延荷重、Γは材
料原板のエッジドロップ量、Ｈは材料原板の板厚、A₁〜
A₅、B₁〜B₅は影響係数、Ｅは定数項で板幅を考慮したも
のである。上記モデル式による推定と実績値の比較例を
第２−１図、および第２−２図に示す。図ではD₁および
D₂について求めたもので、本モデル式が精度よくエッジ
ドロップを表現していることが判る。

次に、複数パス多重圧延機による板圧延でのエッジド
ロップ制御の操作量の設定方法について説明する。ま
た、材料原板のエッジドロップは板両側端におけるエッ
ジロップが必ずしも同量ではないので、圧延機の駆動側
および操作側別々に最終パス出側エッジドロップを求め
るものとし、ワークロールシフトの設定においても各パ
ス毎両側各々独立に設定する。本実施例のワークロール
シフトの態様を第３図に示す。式（６）で表わすエッジ
ドロップ評価関数Ｊが最小となるように上流パスから最
適なワークロールシフト量を決定する。

Ｊ＝W_1i（D₁−_１）^２＋W_2i（D₂−_２）^２…（６） ここで、ｉは上流パスからのパス番号、W₁およびW₂は
D₁およびD₂とそれぞれの目標値_１および_２の差にか
かる重み係数で経験的に対象スタンド毎に決まる数値で
ある。上流パスではW₂をW₁より大きく、下流パスではW₁
をW₂より大きな値とする。実施例では、第１パス目のW₁
を１、W₂を２、第２パス目から最終パスまでのW₁を１、
W₂を１としている。各パスでの最適ワークロールシフト
量を求める場合、エッジドロップ予測モデル式に初期値
として与えられるワークロールシフト量を入力し、求め
たエッジドロップ量D₁およびD₂を式（６）に代入して得
られる評価関数の値をJ₁とする。また、ワークロールシ
フト量の初期値に微少量のワークロールシフト変更量を
加算し、加算されたワークロールシフト量をエッジドロ
ップ予測モデル式に代入し、求めたエッジドロップ量D₁
およびD₂を式（６）に代入して得られる評価関数の値を
J₂とする。さらに初期ワークロールシフト量を微少量減
算し、そのワークロールシフト量をエッジドロップ予測
モデル式に代入し、求めたエッジドロップ量D₁およびD₂
を式（６）に代入して得られる評価関数の値をJ₃とす
る。J₁、J₂およびJ₃において最も小さいＪを選択し、そ
れをJ₀とする。J₀が得られたときのワークロールシフト
量を新たな基点として微少量のワークロールシフト量を
加算して、加算したワークロールシフト量をエッジドロ
ップ予測モデル式に代入し、D₁およびD₂をエッジドロッ
プ予測モデル式に代入し、D₁およびD₂を求め、それを
（６）に代入して、得られる評価関数の値をJ₂′とす
る。またJ₀のときのワークロールシフト量から微少量の
ワークロールシフト量を減算し、減算したワークロール
シフト量をエッジドロップ予測モデルに代入し、D₁およ
びD₂を求め、それを式（６）に代入して得られる評価関
数の値をJ₃′とする。前記同様にJ₀、J₂′およびJ₃′に
おいて最も小さいＪを求め、前記J₀と比較し、今回求め
たＪの方が小さければ今回のＪを新たにJ₀とし、前記方
法と同様にJ₂′およびJ₃′を求め、J₀、J₂およびJ₃′の
内の最小値を求める。前回J₀と今回のJ₂′、J₃′を比較
し、今回のＪの方が大きくなった場合は、前記J₀が得ら
れたときのワークロールシフト量が最適値となる。その
ワークロールシフト量をエッジドロップ予測モデル式に
代入し、D₁およびD₂を求め、それらをエッジドロップの
目標値と比較し、一致するならば、そのワークロールシ
フト量を設定値とする。一致しない場合は、ｉ＋１パス
目のワークロールシフト量の最適値を求めるため、前記
同様の方法に基づいて、当該パスの最適ワークロールシ
フト量を求める。第４図に最適ワークロールシフト量を
求める手順を示す。

ワークロールシフトを操作することにより、板側端部
での形状が不安定となることがある。そのためワークロ
ールシフト量の設定を第１パス目から第４パス目までと
し、この間の板側端部の形状（平坦度）は、通板可能な
あるいは板破断をおこさない範囲でのワークロールベン
ダの設定変更により形状悪化を補償するが、この形状不
良の度合によって、ワークロールシフト量の設定範囲は
制限されるため、実施例では、ワークロールシフト量の
算定に際して角スタンド毎に設定可能な上限および下限
値を定めている。

［発明の効果］ 以上、詳述したように、本発明によれば、板圧延にお
けるエッジドロップセットアップ制御方法において、最
終パス出側のエッジドロップを目標エッジドロップに一
致させ、かつ板側端の形状を乱さないようにする制御目
的を満たすとともに、材料品質確保と生産コスト削減の
両面から最適となるような各圧延機のワークロールシフ
ト量をオンラインで高速演算可能なエッジドロップ予測
モデル式を用いて求め、設定出力する。このエッジドロ
ップ予測モデル式は最終パス圧延機出側でのエッジドロ
ップを精度よく推定するもので、実測可能な影響因子を
主な入力変数として、圧延条件や設備条件の変化に対処
して、計算精度を高く保持する。

以上の処理により、高精度の最適プリセット制御が行
われる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明が実施される冷間圧延機の一例を示
すもので、圧延機の概略ブロック図、第２−１図，第２
−２図は、エッジドロップ予測モデル式による推定値と
実測値の関係図、第３図は第１図においてテーパーを有
するワークロールで圧延する態様図、第４図は、最適ワ
ークロールシフト量の設定計算手順を示す図である。 １……圧延板、２……ロール胴端部が先細りとなったワ
ークロール、３……バックアップロール、５……板厚分
布検出器、６……板幅検出器、７……複数パス多重圧延
機。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石原 明 福岡県北九州市八幡東区枝光１―１―１ 新日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (56)参考文献 特開 昭60−148610（ＪＰ，Ａ) 特公 昭56−14362（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】板圧延に際して、ロール胴端部が先細りと
   なったワークロールの胴軸方向へのシフト機構を有した
   複数パスの多重圧延機により、板のエッジドロップ制御
   を行う方法において、最終パス出側における板の目標エ
   ッジドロップが定められている場合、圧延材のエッジド
   ロップを少なくとも２個以上のパラメータで表現し、こ
   のパラメータを表す数式モデルを予め作成しておき、圧
   延に先立って、該数式モデルを用いて、最終パス圧延機
   出側のエッジドロップ量を予測して、エッジドロップが
   目標値に一致するように、ワークロールの先細り開始点
   の圧延材幅側端部との相対位置を上流パス圧延機より、
   順次設定することを特徴とする板圧延のエッジドロップ
   制御におけるプリセット方法。