JP3161324B2 - 熱間仕上圧延機の板幅制御方法 - Google Patents

熱間仕上圧延機の板幅制御方法

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JP3161324B2 JP05724096A JP5724096A JP3161324B2 JP 3161324 B2 JP3161324 B2 JP 3161324B2 JP 05724096 A JP05724096 A JP 05724096A JP 5724096 A JP5724096 A JP 5724096A JP 3161324 B2 JP3161324 B2 JP 3161324B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱間仕上圧延機の
板幅制御方法に関し、特に仕上スタンド間の張力設定値
を張力ノイズを考慮して変更することにより圧延材(ホ
ットストリップ)の板幅寸法精度を向上させることがで
きる板幅制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】熱間仕上圧延において板幅の制御精度を
上げる試みは従来より数多く提案されているところであ
るが、その板幅制御方法の一例として、特公昭58−3
9002号公報、特公昭59−21241号公報に開示
するようなスタンド間張力の制御方法がある。
【0003】前者の特公昭58−39002号公報にお
いては、被圧延材のスタンド間通過時間が張力制御に大
きな影響を及ぼすことに着目して、板厚、板幅、温度、
スタンド間通過時間、鋼種等の各圧延パラメータからな
る関係式に基づき、スタンド間の板幅制御基準張力を求
めて圧延する方法であり、また圧延終了後の実績板幅か
ら上記関係式の圧延パラメータを補正する学習制御方式
をとっている。
【0004】後者の特公昭59−21241号公報の板
幅制御方法は、上記公報の板幅制御方法をさらに改良し
たものであり、板幅変動量を仕上圧延前後で推定し、形
状不良発生率に基づく各スタンド間張力をある配分比に
基づき変更し、目標板幅と実績板幅の差が最小となるよ
うに制御するものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記特公昭58−39
002号公報は、各スタンド間張力と仕上圧延の幅拡が
り・縮みの関係については述べているが、仕上圧延機の
各スタンド間張力を変更または設定するとき、どのよう
な配分・分布にするかについては明らかにされていな
い。また、張力ノイズについても全く考慮していない。
張力ノイズというのは、各スタンド間の設定張力がある
周波数で振動する現象であり、被圧延材のスタンド間通
過時間の間に必ずそのピーク値が印加されることになる
ため、実際の幅変化量に誤差が大きくなるものである。
このようなことから、仕上圧延を実際に行うとき、特定
のスタンド間張力が高くなり、その結果、各スタンド間
張力分布のアンバランスを引き起こすおそれがある。こ
の問題に対し、上記特公昭59−21241号公報は、
あらかじめ決められた配分比に基づいて、各スタンド間
張力を変更する方法を提案しているが、各スタンドの板
厚の違いによる最大可能印加張力(ルーパー装置等の設
備制約からくるもの)を全く考慮していないため、求め
られたスタンド間張力を実現できる保証がない。また、
求められたスタンド間張力に最終的な出力制約を与える
と、板幅制御精度を悪化させる可能性がある。
【0006】本発明は、以上のような問題点を解決する
ためになされたものであり、張力ノイズを考慮して特定
のスタンド間張力にアンバランスが生じないようにする
とともに、各スタンド間の最大可能印加張力を考慮して
板幅制御精度を向上させる板幅制御方法を提供すること
を目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係る熱間仕上圧
延機の板幅制御方法は、熱間仕上圧延機の各スタンド間
張力を制御することにより被圧延材の板幅を制御する板
幅制御方法において、モデルの仕上圧延による各スタン
ド間の幅縮み量および張力変化量に基づいて各スタンド
間の張力−幅縮み感度を同定し、この張力−幅縮み感度
に基づいて張力ノイズを考慮した各スタンド間張力を求
め、この各スタンド間張力が最大可能印加張力を超えな
いように、かつ、目標幅縮み量と前記各スタンド間張力
に基づく幅縮み量の合計値との誤差が収束するようにし
たアルゴリズムに従って各スタンド間の張力配分および
前記各スタンド間張力を修正することを特徴とするもの
である。また、張力ノイズは、あらかじめ前記モデルの
鋼種、温度ごとに求めておく。
【0008】本発明においては、まず第1に、仕上幅縮
みモデルを用いて、張力ノイズを考慮した各スタンド間
張力を求めることにより、幅縮み量の推定精度を向上さ
せることにある。張力印加による仕上圧延機内の仕上幅
縮み量の挙動は、(1)式に示されるように、iスタン
ド間の設定張力σsiと張力ノイズσnoise i の和と非線
形の関係にある。
【0009】
【数1】
【0010】このとき、iスタンド間張力σi とそのス
タンド間の幅縮み量wi には(2)式の関係がある。 wi =f(σi )+Mi …(2) ただし、Mi :幅拡がり項
【0011】この(2)式は、下記の(2a)式に基づくも
のである。 wi =−ra ・W・(ti ′+t0iβ・exp (Pi +Qi /Tki)・σi n −Ci ・ri /kmi・σi-1 +C0i・ri ・ldi …(2a) =f(σi )+Mi ただし、f(σi )=Ki ・σi n +Li ・σi-1 i =−ra ・W・(ti ′+t0iβ・exp (Pi +Qi /Tki) Li =−Ci ・ri /kmia :ランクフォード値 W:板幅(mm) σ:スタンド間張力(kgf/mm2 ) t0 :初期クリープ発生時間(sec ) t′:スタンド間通過時間(sec ) Tk :絶対温度(K) r:圧下率 km :材料平均変形抵抗(kgf/mm2 ) ld :接触弧長(mm) β,C,P,Q:定数
【0012】そして、仕上圧延全体の幅縮み量をWとす
ると、(3)式となり W=Σwi …(3) W0 を仕上圧延全体の幅縮み目標値とすると、(4)式
となる。 W0 =Σwi …(4) したがって、この(4)式が成立する各スタンド間の張
力σi を求めれば、仕上圧延機におけるスタンド間張力
を利用した板幅制御(プリセット板幅制御)が行える。
【0013】このように、本発明は、仕上幅縮みモデル
において、(1)式で示されるように各スタンド間張力
に張力ノイズを考慮に入れたことを特徴の一つとしてい
る。張力ノイズの振動周波数は、図3に一例を示すごと
く4〜5Hz以上に分布するため、被圧延材のスタンド
間通過時間ti (0.2sec ≦ti ≦5sec )の間に、
張力ノイズのピーク値が必ず印加され、実験で得られた
張力σsiによる幅縮み量より、実際の幅縮み量は大きく
なる。そこで本発明では、この張力ノイズσnoise i
各スタンド間張力設定値σsiに加算し、実印加張力σi
を求めることにより、幅縮み量wi の推定精度を向上さ
せるものである。
【0014】この張力ノイズσnoise i を求める方法
は、あらかじめ仕上幅縮みモデルにおいて張力−幅縮み
感度を計測し、下記(5)式よりGi の実績値(実測幅
縮み量wi を張力変動量Δσi で除算した値)を得てお
く。
【0015】
【数2】
【0016】次に、設定張力σで(2)式を微分し、下
記の(6)式が成立する張力ノイズσnoise i を求め
る。
【0017】
【数3】
【0018】この方法で張力ノイズσnoise i を求める
と、幅拡がり項Mi の精度の影響を受けない。図2にσ
noise i の同定方法によるアルゴリズムを示す。
【0019】次に、本発明の第2の特徴は、ルーパ装置
の最大可能印加張力σmax i を後述する方法で計算し、
上記のσi を求めるときσmax i を超えないように、か
つ、上記の(4)式が成立する求解法を提案することに
ある。図1にこの求解法によるアルゴリズムが示されて
いる。
【0020】以上のように、本発明は、張力ノイズを考
慮した仕上幅縮みモデルを採用しているので、幅縮み量
の推定精度を従来の±6mm(3シグマ値)から±1.5
mm(3シグマ値)に改善することができた。また、ルー
パーの最大可能印加張力を考慮したアルゴリズムに従っ
て各スタンド間張力を設定することにしているので、所
望の張力配分でバランスよく設定することができる。そ
の結果、本発明は高精度の板幅制御が可能となり、コイ
ル平均幅のバラツキが大幅に改善される。たとえ、粗圧
延で幅出しに失敗した材料でも、仕上圧延における各ス
タンド間張力を低減することにより、幅出しが可能とな
り、幅出し不良による歩留り低下を防止することができ
る。
【0021】
【発明の実施の形態】図1は本発明の板幅制御方法に使
用する制御装置に組み込まれるアルゴリズムを示すもの
である。図2は仕上幅縮みモデルを用いて各スタンド間
張力ノイズを同定するためのアルゴリズムを示すもので
ある。
【0022】まず、図2において、Fは例えば7スタン
ド(F1 、F2 、…F7 )からなる仕上圧延機であり、
この仕上圧延機Fの各スタンド間に従来法と同様の配分
で張力σsiを設定し、仕上幅縮みモデル1の仕上圧延を
行う。このとき、粗幅計2およびコイラー幅計3を仕上
幅縮みモデル1の尾端から先端までそれぞれスキャンさ
せて全長にわたって板幅を計測し、各スタンドの入側お
よび出側の平均板幅の偏差を求めることにより、各スタ
ンド間の幅縮み量wi を測定する(ステップS11)。
また、そのスタンド間の張力変化量Δσi を計算で求
め、この張力変化量Δσi と幅縮み量wi とから、
(5)式により実績張力−幅縮み感度Gi を計算する
(ステップS12)。次に、ステップ13において、G
i を用いて(6)式の計算を行い、同式を満たす張力ノ
イズσnoise i を求める。この計算を全スタンドについ
て実施し、各スタンド間の張力ノイズσnoise i を求め
る(ステップS14)。張力ノイズは、以上の方法によ
り、仕上幅縮みモデルの鋼種、温度ごとに求める。
【0023】次に、図1について説明する。まず、ルー
パ装置の最大可能印加張力σmax iを下記の(7)式よ
り計算しておく。
【0024】
【数4】
【0025】以上の数式(7)、(7a)、(7b)、(7c)よ
り、ルーパー最大可能張力σL を各ルーパーごとに求め
る。そして、σmax i =σL (iルーパー)とし、図1
のアルゴリズムにリンクさせる。
【0026】図1において、まず、各スタンド間張力を
初期設定する(ステップS1)。次に、圧延荷重、ロー
ルギャップ、クラウン等の仕上圧延に必要な各種設定値
を計算する(ステップS2)。次に、(2)式より仕上
幅拡がり・縮み量wi を計算し(ステップS3)、その
式から、張力−幅縮み感度Gi を上述したように計算す
る(ステップS4)。そして、張力変更量を下記の
(8)式、(9)式より計算する(ステップS5)。
【0027】
【数5】
【0028】(9)式より計算された今回値の張力変更
量σi が、上記の(7)式よりあらかじめ求められてい
るルーパ装置の最大可能印加張力σmax i を超えないよ
うに上限制限する(ステップS6)。もし、σi がσ
max i を超える場合には、そのスタンド間のσi =σ
max i として、他のスタンド間の張力配分を変更する。
【0029】さらに、幅縮み誤差εが下記の(10)式を満
たすかどうかを判定し(ステップS7)、満たさない場
合にはステップS2から計算を繰り返し、εが所定の幅
縮み誤差目標値ε0 以下となるまで張力配分を変更して
いく。 ε=|W0 −Σwi |≦ε0 …(10)
【0030】最終的に、幅縮み誤差εが(10)式を満たす
ようになったとき、その変更(修正)された張力σi
新たに各スタンド間張力として設定する(ステップS
8)。
【0031】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、下記の
効果が得られる。 1.仕上スタンド間張力を操作することにより、高精度
の板幅制御(プリセット制御)が実現できる。 2.仕上幅縮み量を大きくすることは、仕上スタンド間
張力を高く設定することになるので、仕上圧延機の入側
板幅を大きくすれば、自動的に高張力圧延とすることが
できる。 3.仕上幅縮みモデルにおいて各スタンド間張力に張力
ノイズを考慮しているので、幅縮み量の推定精度が高
い。 4.ルーパーの最大可能印加張力を考慮しているので、
配分比が不適当でも自動的に他スタンド間張力でカバー
するため、特定スタンド間張力にアンバランスが発生せ
ず、安定な圧延が可能となり、板幅精度に悪影響を与え
ない。 5.逆に、仕上圧延において特定のスタンド(例えば前
段スタンド)を選んで板幅制御を行うことも可能とな
る。つまり、いわゆる幅引き効率の高いスタンドを選ぶ
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の板幅制御方法のアルゴリズムを示すフ
ローチャートである。
【図2】張力ノイズを求めるためのアルゴリズムを示す
フローチャートである。
【図3】張力ノイズの説明図である。
【符号の説明】
1 仕上幅縮みモデル 2 粗幅計 3 コイラー幅計 F 仕上圧延機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東 祥三 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 (72)発明者 村田 早登史 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 (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 (56)参考文献 特開 昭63−80909(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21B 37/00 - 37/78

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱間仕上圧延機の各スタンド間張力を制
    御することにより被圧延材の板幅を制御する板幅制御方
    法において、 モデルの仕上圧延による各スタンド間の幅縮み量および
    張力変化量に基づいて各スタンド間の張力−幅縮み感度
    を同定し、この張力−幅縮み感度に基づいて張力ノイズ
    を考慮した各スタンド間張力を求め、この各スタンド間
    張力が最大可能印加張力を超えないように、かつ、目標
    幅縮み量と前記各スタンド間張力に基づく幅縮み量の合
    計値との誤差が収束するようにしたアルゴリズムに従っ
    て各スタンド間の張力配分および前記各スタンド間張力
    を修正することを特徴とする熱間仕上圧延機の板幅制御
    方法。
  2. 【請求項2】 張力ノイズは、あらかじめ前記モデルの
    鋼種、温度ごとに求めておくことを特徴とする請求項1
    記載の熱間仕上圧延機の板幅制御方法。
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