JP2914135B2 - 熱間走間板厚変更におけるルーパー制御方法 - Google Patents

熱間走間板厚変更におけるルーパー制御方法

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JP2914135B2 JP5310057A JP31005793A JP2914135B2 JP 2914135 B2 JP2914135 B2 JP 2914135B2 JP 5310057 A JP5310057 A JP 5310057A JP 31005793 A JP31005793 A JP 31005793A JP 2914135 B2 JP2914135 B2 JP 2914135B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は熱間連続圧延機の走間板
厚変更時にスタンド間ルーパーのトルク目標値を変更す
るルーパー制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】熱間連続圧延機において、各スタンド間
に配置されるルーパー装置は、被圧延材にかかる張力を
一定に制御し、スタンド間でのマスフローバランスを適
性に保つ目的で用いられるものであり、被圧延材にかか
る張力およびルーパー高さを目標値に保つ制御がなされ
ている。このルーパーによる張力制御は、主にルーパー
軸に関するトルク目標値を与える方法が一般的に用いら
れている。一方、ルーパーの高さ制御においては、上流
側と張力の干渉を防止する方法などが創案されている
が、ルーパートルクおよびロール速度の目標値を与える
という手段は共通であり、一般的に用いられているもの
である。ところが、熱間圧延における通板・尻抜時に発
生しやすい作業トラブルを防止し、生産能率・歩留の向
上を実現するために走間板厚変更が注目されてきてお
り、これを行うためには従来のルーパー制御方法では対
応が困難になっている。これは、走間板厚変更における
被圧延材の張力やルーパー高さの変動を小さく抑えるこ
とが困難であることに起因している。すなわち、走間板
厚変更を行う場合には各スタンドにおける被圧延材の目
標板厚や目標張力が大きく変更されるのにもかかわら
ず、従来の制御方法では張力などを一定値に保つことを
最大の目的としているためである。このような問題点に
対して、例えば特公平1−26767号公報には、先行
するA材と後行するB材のそれぞれに適合する張力・ル
ーパー高さの基準値およびルーパートルク・ロール速度
修正量と相互に依存する定数を、各スタンドを板厚変更
点が通過するとともに、A材に適合する値からB材に適
合する値にランプ状に変更し、板厚変更点が次スタンド
に到達したときに目標値変更を終了することが記載され
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の熱
間走間板厚変更におけるルーパー制御方法では、走間板
厚変更を行う場合に生じる張力およびルーパー高さの変
動は、板厚変更時の圧下やロール速度修正目標値が持つ
誤差や板厚変更点のトラッキング誤差などが大きな要因
となる。ところが張力やルーパー変動に関する詳細な検
討を行った結果、これらの誤差がたとえなくても板厚変
更によるスタンド間の材料自重の変化や張力の変化によ
ってルーパー軸に発生するトルクが変化するために、ル
ーパー変動が生じることが明らかとなった。すなわち、
図2に示すように、先行するA材に対して設定されたル
ーパートルク目標値のままで、後行するB材の板厚を薄
く変更する場合、(i)スタンドと(i+1)スタンド
間の材料自重が減少するため、ルーパー軸にかかるトル
クが減少する。このときルーパートルク目標値が先行す
るA材に適合する値のままであるときには、ルーパーが
上昇し、材料にかかる張力を増大させようとする。ま
た、更に板厚が薄くなること自体によっても、ルーパー
制御によって被圧延材の断面に生じる張力の絶対値を一
定に制御しようとするために、後行するB材の断面に生
じる張力は増大してしまう。熱間圧延における張力変動
は、被圧延材の板幅が目標値よりも狭くなる幅変動を生
じさせ、製品寸法精度を悪化させ、場合によっては幅引
けによる製品歩留の悪化を招くことになる。
【0004】ところで、従来技術として特公平1−26
767号公報に記載されている方法によると、図3に示
すように、(i)スタンドへ板厚変更点が到達すると同
時に、先行するA材に対するルーパートルク目標値から
B材に対するものへランプ状に目標値変更を開始し、
(i+1)スタンドに板厚変更点が到達すると同時に目
標値変更を終了するものであるが、この場合板厚変更に
要する遷移領域を考慮しないため、ルーパートルクの目
標値変更が早めに終了してしまい、その近傍で張力変動
が生じる。上述したようにルーパートルク目標値を変更
することが必要な理由は、材料自重の変化による張力変
動や被圧延材の張力を適性に保つ必要から生じるもので
あり、従来技術では十分に張力を安定に保つことができ
ない。すなわち、熱間圧延における走間板厚変更は、被
圧延材の材料温度降下を防止するために高速で圧延中に
板厚変更を行う必要があるため、(i)スタンドにおい
て板厚変更を開始しても、(i)スタンドで変更が終了
しないうちに(i+1)スタンドにおいて板厚変更を開
始しなければならない場合が多い。このとき(i)スタ
ンドと(i+1)スタンド間でのルーパートルク目標値
の変更が終了した場合には、(i)スタンドでの出側板
厚は目標値とはなっていないため、張力やルーパー高さ
変動が生じてしまう。さらには上記従来技術では先行材
と後行材の両者について、独立してルーパー制御のパラ
メータを求めることが必要であるが、通常の熱間圧延ラ
インではこのような方法でルーパー制御のパラメータ設
定を行う機能はなく、新たな計算機システムの改造を要
する。本発明は、このような熱間走間板厚変更圧延にお
ける走間板厚変更時のスタンド間張力の変動を抑え、安
定した圧延が行えるルーパー制御方法を提供することを
目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係る熱間走間板
厚変更におけるルーパー制御方法の第1の発明は、スタ
ンド間張力がルーパーにより制御される熱間連続圧延機
で圧延中の一本の被圧延材の板厚を走間変更するとき、
(i)スタンドの出側板厚変更量Δh,および(i),
(i+1)スタンド間の張力目標変更量Δtに対して、
(i)スタンドに板厚変更点が到達すると同時に、
(i)スタンドと(i+1)スタンド間ルーパーのトル
ク目標値を、以下の式に基づいて修正するものである。 ΔTref=( α1 +α2 t)Δh+α2 ・h・Δt ただし、t,h:それぞれ先行材に対応するスタンド間
張力および出側板厚,α1 〜α2 :スタンド間の材料長
さ、材料の幅、ルーパーアーム長等から決められる定
数。また本発明に係る熱間走間板厚変更におけるルーパ
ー制御方法の第2の発明は、第1発明において、(i)
スタンドに板厚変更点が到達すると同時に、前記式にお
けるΔhおよびΔtを0からランプ状に変更しはじめ、
(i+1)スタンドに板厚変更点が到達し、(i+1)
スタンドにおいて板厚変更が終了すると同時に前記
(i)スタンドと(i+1)スタンド間ルーパーのトル
ク目標値の変更を終了するものである。
【0006】
【作用】本発明に係る第1の発明においては、スタンド
出側板厚がΔh変化することによって、(i),(i+
1)スタンド間の材料自重がΔhに比例して変化する
が、トルク目標値の変化がこれに対応するのでルーパー
高さが変化せず安定となる。走間板厚変更前後で
(i),(i+1)スタンド間の張力をΔ(h・t)だ
け変化させる場合、両スタンドからの張力変化に従って
ルーパーに掛かるトルクが変化する。トルク目標値の変
化がこれに対応するので、ルーパーの変動を最小して張
力変化を安定に実施できる。また、本発明に係る第2の
発明においては、(i)スタンドで走間板厚変更を開始
してから、(i)スタンド出側板厚、(i),(i+
1)スタンド間の張力はほぼ一定速度で変化するので、
トルク目標はランプ状に変化させる。また、(i)スタ
ンドで走間板厚変更を開始時点を基準とするので、(i
+1)スタンドの走間板厚変更動作の影響を受けない。
【0007】
【実施例】
実施例1. 図1は本発明の一実施例に係る熱間走間板厚変更におけ
るルーパー制御方法のの説明図である。図において、1
は圧延ロールで、連続圧延で任意の隣接する上流側の
(i)スタンド、下流側の(i+1)スタンドに共通さ
せている。2はスタンド間に設置されたルーパーであ
り、3は被圧延材である。被圧延材1の圧延スケジュー
ルは、(i)スタンドにおける出側板厚を3.2mmから
2.4mmへ変更し、(i+1)スタンドにおける出側板
厚を2.6mmから1.9mmへ走間板厚変更するものであ
る。この際、走間板厚変更時の先行するA材に対するル
ーパートルク目標値に対して、板厚変更時のトルク目標
値を以下の式に従って変更する。 ΔTref=( α1 +α2 t)Δh+α2 ・h・Δt ………(1) ただし、t,h:それぞれ先行材に対応するスタンド間
張力および出側板厚。α1 〜α2 :スタンド間の材料長
さ、材料の幅、ルーパーアーム長等から決められる定
数。ところで、ルーパー軸に発生するトルク成分のう
ち、スタンド間の被圧延材に起因する要因としては、ス
タンド間の材料自重によるものと被圧延材に負荷される
張力がある。材料自重変化によるルーパートルク成分Δ
Twは ΔTw=α1 ・Δh …………………………………………(2) で表され、張力変化によるルーパートルク成分ΔTt
は、 ΔTt=α2 ・Δ(h・t)=α2 (t・Δh+h・Δt) …(3) と表される。走間板厚変更におけるルーパートルク目標
値の変更は、これらの式(2)(3)を組み合わせた式
(1)によって行うものである。すなわち、ルーパート
ルク目標値の変更は、先行するA材に対して設定された
値を基準として、後行するB材の板厚変更量および張力
目標変更量を与えるだけで、板厚変更時のスタンド間張
力・ルーパー高さを安定させることが可能である。な
お、各スタンドにおいて板厚変更に要する時間は1.0
sec である。このときのスタンド間張力、およびルーパ
ー高さの変動は最小限に抑えられており、張力変動によ
る板幅変化もなく安定した走間変更がおこなわれてい
る。
【0008】一方、このようなルーパートルク目標値変
更のタイミングは以下の通りである。スタンド間の材料
自重の変化は、先行するA材の圧延スケジュールでの定
常状態にあるところから、(i)スタンドにおいて板厚
変更を開始すると同時に始まり、板厚変更の遷移領域を
経て、(i)スタンドにての板厚変更が終了して、さら
に板厚遷移領域が次スタンドである(i+1)スタンド
に完全に到達した時点で終了するとともに、B材で予定
されているスタンド間材料自重に一致する。通常、各ス
タンドにおける圧下変更は、走間変更点のトラッキング
によって前スタンドでの遷移域と一致するようになされ
るため、スタンド間の材料自重が完全にB材の状態とな
るのと同時に(i+1)スタンドでの圧下変更が終了す
る。このようにスタンド間の材料自重変化は、(i)ス
タンドにおいて板厚変更が開始され、(i+1)スタン
ドにおいて板厚変更が終了するまで要するため、これに
対応してルーパートルク目標値を変更するものである。
また、被圧延材の断面に負荷される張力変化について
は、板厚の遷移領域がスタンド間に存在する限り、張力
を先行材および後行材の両者に対して、目標値に一致さ
せることはできない。すなわち先行するA材の張力に合
わせてルーパートルクを設定した場合、同じスタンド間
にある後行するB材に対しては、張力が過大または過小
となる。逆に後行するB材に合わせてルーパートルク目
標値を設定した場合も同様であり、先行するA材と後行
するB材の中間のトルク目標としても、先行するA材あ
るいは後行するB材の何れかの張力は過大となり、他は
過小となる。したがって、スタンド間張力に対応したル
ーパートルク目標値の変更に関しては、任意の(i)〜
(i+1)スタンド間全体が先行するA材の板厚に一致
している状態はA材のルーパートルク目標値に一致さ
せ、全体が後行するB材の板厚に一致するようになった
状態でB材のルーパートルク目標値に一致させるように
することによって張力変動を最小にする。さらに、この
ようなルーパートルク目標値の変更は、先行するA材お
よび後行するB材のルーパー制御に対応するパラメータ
を独立に解く必要がなく、通常の熱延ラインのおけるシ
ステム変更を最小にとどめることが可能となる。
【0009】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ルーパー
トルク目標値をスタンド間材料自重の変化および全張力
の変化挙動を忠実に反映させながら変更するため、これ
らの変化による張力・ルーパー変動を最小に抑えること
が可能となる。さらに本発明は、先行材に対する制御パ
ラメータを基準に、その目標値を簡単な演算によって修
正することが可能であるため、通常のシステムの改造を
最小限に抑えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る熱間走間板厚変更にお
けるルーパー制御方法の説明図である。
【図2】従来の一実施例に係る熱間走間板厚変更におけ
るルーパー制御方法の説明図である。
【図3】従来の他の実施例に係る熱間走間板厚変更にお
けるルーパー制御方法の説明図である。
【符号の説明】
1 圧延ロール 2 ルーパー 3 被圧延材 i 熱間連続圧延機の任意のスタンド i+1 i番目の次のスタンド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡 賢 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B21B 37/50 B21B 37/26

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スタンド間張力がルーパーにより制御さ
    れる熱間連続圧延機で圧延中の一本の被圧延材の板厚を
    走間変更するとき、出側板厚変更量Δh,および張力
    標変更量Δtに対して、(i)スタンドに板厚変更点が
    到達すると同時に、(i)スタンドと(i+1)スタン
    ド間ルーパーのトルク目標値を、以下の式に基づいて修
    正することを特徴とする熱間走間板厚変更におけるルー
    パー制御方法。 ΔTref=( α1 +α2 t)Δh+α2 ・h・Δt ただし、t,h:それぞれ先行材に対応するスタンド間
    張力および出側板厚,α1 〜α2 :スタンド間の材料長
    さ、材料の幅、ルーパーアーム長等から決められる定
    数。
  2. 【請求項2】 (i)スタンドに板厚変更点が到達する
    と同時に、前記式におけるΔhおよびΔtを0からラン
    プ状に変更しはじめ、(i+1)スタンドに板厚変更点
    が到達し、当該スタンドにおいて板厚変更が終了すると
    同時に前記(i)スタンドと(i+1)スタンド間ルー
    パーのトルク目標値の変更を終了することを特徴とする
    請求項1記載の熱間走間板厚変更におけるルーパー制御
    方法。
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