JP3230648B2 - リバース圧延における形状制御方法 - Google Patents

リバース圧延における形状制御方法

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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、厚板等の圧延材を
リバース圧延によって圧延する際に、圧延材の形状を制
御する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】厚板等の圧延材を中伸びあるいは耳伸び
の無い製品に圧延することは、品質保証上重要なことで
ある。このため、近年に至って、圧延材の長手方向厚み
寸法の均一化のみならず、板幅方向の厚み分布を考慮に
入れた圧延制御すなわち圧延材の形状制御を行うのが一
般的となり、種々の方法が提案されるに至っている。
【0003】一般に厚板圧延では、板厚の薄くなる後段
のパスでは形状不良が発生しやすいため、形状を積極的
に制御するパスを設けた圧下スケジュールを予め作成し
圧延を行っている。
【0004】しかしながら、実際には、圧延材温度の予
測誤差等に起因する圧延荷重の予測誤差や圧延ロールの
プロフィール(ヒートクラウン、ロール磨耗)の予測誤
差、あるいは板クラウンの予測モデル誤差等の種々の誤
差が存在するため、予め作成した予測モデルと実際の圧
延とで圧延材の板クラウン変化が異なり、これに起因し
て形状不良を生じる場合がある。
【0005】リバース圧延機においてこのような問題を
解決し、良好な形状の圧延材を得る方法として、特開平
3−32412号公報には、形状測定情報および板クラ
ウン測定情報に基づいてワークロールベンディング力を
制御する方法が提案されている。これは、圧延機の前面
及び後面の少なくとも一方の位置において圧延材の平坦
度及び板クラウンを測定し、これらの測定データと圧延
実績データとから、圧延荷重の予測誤差、ロールプロフ
ィルモデルの予測誤差及び板クラウンの予測モデル誤差
を推定し、その推定値に基づいて、次パス以後の圧延に
おける平坦度不良を防止するためのワークロールベンデ
ィング力を決定するものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記特開平3−324
12号公報に記載される技術等においては、あるパスの
圧延中又は当該パスの圧延が終了した後に測定されたデ
ータを使用して、次パスのワークロールベンディング力
を決定している。
【0007】しかしながら、同一パス中においても、圧
延中の材料は、デスケーリングやロール冷却水等により
温度ムラが発生すること、四周部と中央部の温度降下の
度合いが異なること、リバースミル特有の加減速の影響
で圧延条件が変化すること等のために長手方向で形状が
異なるのが普通である。したがって、上記のように、当
該パス噛み放し後に次パス以降のワークロールベンディ
ング力を再設定して形状不良を防止する方法では、長手
方向全域に亘って形状不良を防止することができないと
いう問題点がある。
【0008】本発明は、上述した問題点を解消すべくな
されたもので、厚板等の圧延材をリバース圧延によって
圧延する際に、形状不良発生を長手方向全域に亘って有
効に防止できる形状制御方法を提供することを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題は、圧延材をリ
バース圧延によって圧延する際に圧延材の形状を制御す
る方法であって、圧延中に圧延機の出側で連続して圧延
材の形状を測定し、連続測定されたデータと形状予測モ
デルの予測形状データとから、逐次、圧延中の圧延材の
形状不良を修正するようにワークロールベンディング力
を決定する手順と、連続測定されたデータと形状予測モ
デルの予測形状データとから、逐次、圧延材の長さ方向
における形状予測モデルの誤差を推定して形状予測モデ
ルを修正する手順とを含む形状制御方法により解決され
る。
【0010】本発明においては、測定されたデータは、
次パスにおけるワークロールベンディング力を決定する
のではなく、当該パスにおいて形状不良をなくするよう
にワークロールベンディング力を決定すべくフィードバ
ックされる。よって、圧延材の長さ方向において形状の
違いが発生しても、フィードバック制御により逐次修正
され、長さ方向全域に亘って良好な形状が得られる。
【0011】また、形状の連続測定データと形状予測モ
デルの形状予測データとから、圧延材の長さ方向におい
て逐次形状の予測モデル誤差を推定して形状の予測モデ
ルを修正するので、モデルの誤差が修正され、精度の良
い形状制御を実施することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例を
図を用いて説明する。図1は、本発明を実施するために
用いられる装置の1例を示す図である。図1において、
1は厚板等の圧延材、2はリバース圧延機、3はワーク
ロール、4はバックアップロール、5は形状計、6はロ
ールベンダ制御装置、7は圧延荷重計、8は制御装置、
9は形状モデル修正手段、10は形状モデル、11はロ
ールベンダ力決定手段である。形状モデル修正手段9、
形状モデル10、ロールベンダ力決定手段11は、いず
れも制御装置8の一部であり、ソフトウエアにて構成さ
れる。
【0013】制御装置8は、圧延材1のリバース圧延機
2入側板厚、変形抵抗、入側における板クラウン等を基
にして、圧延材1がリバース圧延機2出側で目標板厚と
目標板クラウンになるように計算を行い、ワークロール
3のギャップとロールベンダ力を決定する。ロールベン
ダ制御装置6は、指示された力をロールベンダに与え
る。
【0014】圧延材1が圧延され、先端が形状計5の位
置に達すると、形状計5により圧延材1の圧延後(圧延
機出側)における形状が実測される。
【0015】実測された形状は、圧延材幅方向中央部と
端部における伸び率差Δεで表され、制御装置8に送ら
れる。制御装置8は、形状モデル10によって計算され
た予測形状と形状の実測値の差を求め、この差に基づい
て、形状モデル修正手段9が、形状モデル10の誤差を
逐次修正する。ロールベンダ力決定手段11は、計算さ
れた予測形状と形状の実測値の差に基づいて、圧延中の
圧延材1の形状不良を修正するようにワークロールベン
ディング力を決定する。
【0016】以下、形状モデルの修正方法と、ロールベ
ンダ力決定方法の例について、図2を参照しながら説明
する。図2は、本発明の実施の態様の1例を示すフロー
チャートである。
【0017】一般に、圧延後の圧延材の形状不良は、圧
延後に長手方向の伸びが板幅方向のセンター位置、エッ
ジ位置で不均一となる場合に発生する。したがって、圧
延方向の伸び率を一定にするために(1)式で表される
板クラウン比率が一定になるように圧延を行う。 板クラウン比率=Cr(i) /h(i) ・・・(1) i :パス回数 Cr(i) :iパスでの出側板クラウン h(i) :iパスでの出側板厚
【0018】ところが、板クラウン比率が一定にならな
い場合は、(2)式に示す伸び率差Δεが生じて形状不
良が発生する。 Δε=Cr(i) /h(i) − Cr(i-1) /h(i-1) ・・・(2)
【0019】板クラウン比率が一定とならない原因とし
ては、温度予測誤差等に起因する圧延荷重予測誤差、ロ
ールプロフィール予測誤差および板クラウン予測モデル
誤差が挙げられる。
【0020】iパスにおける板クラウン値Cr(i) は
(3)式で表すことができる。 Cr(i) =f(P,PB,B,SF,CW) ・・・(3) P :圧延荷重 PB:ワークロールベンディング力 B :板幅 SF:ワークロールシフト量 CW:ワークロールクラウン
【0021】ここで、iパスの圧延中の板クラウンCの
変動値ΔCは、変動要素である圧延荷重実績の変動値Δ
Pととワークロールベンディング力実績の変動値ΔPB
とにより次式で表すことができる。 ΔC=(a*ΔP+b*ΔPB) ・・・(4) ΔP :圧延中の荷重変動 ΔPB:圧延中のワークロールベンディング力変動 a:板クラウンに対する圧延荷重の影響係数 b:板クラウンに対するワークロールベンディング力の
影響係数 よって、圧延中の板クラウン比率変化Δr’は次式で表
される。
【0022】 Δr’={a*(ΔP)+b*(ΔPB)}/h ・・・(5) h :出側板厚実績 また、(2)式において、Cr(i-1) /h(i-1) は前パ
スのデータであるので、当該パスにおいては一定であ
る。よって、(2)式より、圧延中の伸び率差の変化Δ
(Δε)は、Δr’に等しくなる。
【0023】圧延中の真の板クラウン比率変化は、予測
モデルの誤差があるため、実際の板クラウン比率変化Δ
rは未知数であるモデル修正係数αを用いて次式で表さ
れる。 Δr= Δr’+α ・・・(6) 形状モデルの修正とは、この未知数であるモデル修正係
数αを実測値に基づいて求めることである。
【0024】一方、板クラウン比率変化が、ある限界ま
では形状として現れない不感帯があることは一般に知ら
れていて、その不感帯β(β≧0)は次式で表される。 β=f{h} ・・・(7)
【0025】したがって、形状不良を引き起こす板クラ
ウン比率変化Δr*は、次式で表される。 Δr*=g(Δr,β) ・・・(8) ここにg(x,y)は、 g(x,y)= x−y (x≧yのとき) = 0 (−y≦x≦yのとき) = x+y (x≦−yのとき) となる不感帯を示す関数である。
【0026】図2のフローチャートを参照すると、ま
ず、ステップで、圧延材の噛み込み前に、目標板クラ
ウン比率変化から算出される圧延荷重、ワークロールベ
ンディング力の影響係数をセットする。そして、ステッ
プにおいて学習値を初期化しておく。即ち、(6)式
におけるモデル修正係数αを0にする。
【0027】圧延材がリバース圧延機に噛み込んだ時点
でステップに進み、圧延荷重とロールベンダ圧力の設
定値を読み込んで初期値PL 、PBL とする。そして、
これらの値PL 、PBL を、(4)式におけるΔP、Δ
PBを計算するための基準値として記憶する。
【0028】以下ステップで、一定時間間隔で圧延荷
重の実績値Pおよびワークロールベンディング力の実績
値PBを取り込み、前記基準値との差から板クラウン変
化比率Δrを(9)式により演算する。 Δr=p*(P−PL )+q*(PB−PBL )+α ・・・(9) ただし、p=a/h、q=b/hである。
【0029】ステップにおいては、形状不感帯のチェ
ックを行う。すなわち、不感帯を考慮した板クラウン変
化比率Δr*を(8)式に基づいて計算する。
【0030】ステップにおいて、演算した板クラウン
比率変化を時系列にトラッキングファイルに格納する。
これは、圧延機と形状計の位置の差を補正し、圧延機に
おいて採取された板クラウン比率データと形状計により
採取された形状データとを位置的に一致させるためにお
こなう。
【0031】圧延材が形状計直下を通過するまでは学習
制御を行わずに形状予測モデルのみでの制御を実施す
る。即ち、不感帯を考慮した板クラウン変化比率Δr*
が形状目標値(通常は0)となるようにロールベンディ
ング力PBを制御する。
【0032】圧延材の先端が形状計位置を通過し、形状
計から出力が得られた時点で学習制御を開始する。即
ち、ステップに移行し、形状計の実績(伸び率差Δ
ε)と形状計直下までトラッキングされた板クラウン比
率データの値とを比較し、モデル誤差γ(t) を(10)
式により求め形状修正量に反映すると共に、(11)式
を用いて形状予測モデルのモデル修正係数αを指数平滑
により算出し形状予測モデルに反映する。 γ(t) =Δr(t) −Δε(t) ・・・(10) γ(t) :モデル誤差 Δr(t) :板クラウン比率データ Δε(t) :形状計実績値 t :測定点 α(t) =(1−ζ)γ(t) +ζα(t-1) ・・・(11) ζ :調整係数
【0033】圧延材の同一位置に対応する板クラウン比
率データと形状計実績値を比較することで、形状計と圧
延機の間のムダ時間が見かけ上相殺される。また、厚板
特有の加減速によるトラッキングズレ等の外乱に対して
は、外乱補償用のオブザーバ(M(s) )を設けることで
補う。ここでM(s) は、一般的に知られている最小次元
オブザーバあるいは同一次元オブザーバのいずれを用い
ても良い。
【0034】ステップまる10では、形状予測モデルの値
と形状実績がある場合はそれも加味して、形状修正量Δ
γFBを一般的に知られているPID制御により求め
る。
【0035】即ち、形状誤差ΔγFB’を ΔγFB’= (形状目標値)−Δr*+Δγ(t) ・・・(12) として求める。形状目標値は通常0である。そして、Δ
γFB’にPID演算を行った値を形状修正量(ΔγF
B)とする。
【0036】ステップまる11では、形状修正量から(1
3)式によりワークロールベンディング力修正量(ΔP
Bref)を算出する。 ΔPBref=b2*ΔγFB ・・・(13) b2 :ワークロールベンディング力に対する形状変化
(板クラウン比率変化)の影響
【0037】ステップまる12では、以上で求められたワ
ークロールベンディング力修正量ΔPBref に出力リミ
ットを設け、過大なワークロールベンディング力修正指
令とならないようにする。
【0038】ステップまる13では、ワークロールベンデ
ィング力制御装置に対して修正量を出力する。
【0039】
【発明の効果】以上説明したごとく、本発明において
は、圧延中に圧延機の出側で連続して圧延材の形状を測
定し、連続測定されたデータと形状予測モデルの予測形
状データとから、逐次、圧延中の圧延材の形状不良を修
正するようにワークロールベンディング力を決定する手
順と、連続測定されたデータと形状予測モデルの予測形
状データとから、逐次、圧延材の長さ方向における形状
予測モデルの誤差を推定して形状予測モデルを修正する
手順とを含んでいるので、長さ方向全域に亘って良好な
形状が得られるばかりでなく、モデルの誤差が修正さ
れ、精度の良い形状制御を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を実施するための装置の例を示す図で
ある。
【図2】 本発明の1実施形態を示すフローチャートで
ある。
【符号の説明】
1 圧延材 2 リバース圧延機 3 ワークロール 4 バックアップロール 5 形状計 6 ロールベンダ制御装置 7 圧延荷重計 8 制御装置 9 形状モデル修正手段 10 形状モデル 11 ロールベンダ力決定手段
フロントページの続き (72)発明者 柳田 正宏 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 田中 敏隆 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 平2−217108(JP,A) 特開 昭55−42167(JP,A) 特開 平4−59109(JP,A) 特開 平3−32412(JP,A) 特開 昭60−240320(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21B 37/38 G05B 13/04 G05B 13/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧延材をリバース圧延によって圧延する
    際に圧延材の形状を制御する方法であって、 圧延中に圧延機の出側で連続して圧延材の形状を測定
    し、連続測定されたデータと形状予測モデルの予測形状
    データとから、逐次、圧延中の圧延材の形状不良を修正
    するようにワークロールベンディング力を決定する手順
    と、 連続測定されたデータと形状予測モデルの予測形状デー
    タとから、逐次、圧延材の長さ方向における形状予測モ
    デルの誤差を推定して形状予測モデルを修正する手順
    と、を含むことを特徴とするリバース圧延における形状
    制御方法。
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