JP3646622B2 - 板幅制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱炉にて加熱された被圧延材を粗圧延機にて圧延し、圧延材の幅方向全体を加熱する加熱装置にて昇温し、さらに仕上圧延機にて圧延する熱間圧延機における板幅制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の熱間圧延機の板幅制御方法としては、粗圧延機入口に設置されたプレスまたは／および粗竪型圧延機の開度を制御する方法、仕上圧延機入口に設置された竪型圧延機の開度を制御する方法、および仕上圧延機の各スタンド間張力を制御する方法が知られている。
【０００３】
しかし、仕上圧延機での板幅調整能力は粗圧延機での板幅調整能力より低いため、仕上圧延機入側での圧延材の幅変動値が仕上圧延機での調整能力範囲内になるように、予め粗圧延機出側の板幅を適正に設定しておく必要がある。
【０００４】
特開平９−１２２７２２号公報に開示されているように、粗圧延機出側の板幅の目標値の決定方法は、仕上圧延機で生じる板幅変化量を予め算出し、仕上圧延機出側の目標板幅に板幅減少量の計算値を加えたものを粗圧延機出側の目標値とすることが一般的に行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、仕上圧延機出側での温度品質向上のため、粗圧延機と仕上圧延機の間に、圧延材の幅方向全体を加熱する加熱装置を有する設備構成が必要となっている。ところが、加熱装置にて圧延材を加熱すると、圧延材の変形抵抗が小さくなるため、仕上圧延機内での板幅変化が生じやすくなり、仕上圧延機内での板幅減少量が大きくなる。
【０００６】
図５は、圧延材の温度と仕上圧延機で生じる板幅減少量の関係を示すグラフである。同図に示すように、圧延材の温度が高いほど、板幅減少量がほぼ直線的に増加する。
【０００７】
したがって、従来の加熱装置のない設備構成を前提とした板幅制御技術を用いた場合、加熱装置での昇温を想定していないため、仕上圧延機内の材料温度を加熱装置のある場合よりも低く想定し、仕上圧延機内の板幅減少量を小さく見積もる。その結果、粗圧延機出側の目標板幅が狭くなるように制御する。
【０００８】
その場合、仮に粗圧延機出側の板幅が上記で設定された目標板幅どおりに圧延されたとしても、粗圧延機出側の目標板幅が狭いため、仕上圧延機出側の板幅が目標板幅よりも全長にわたって狭くなり、板幅不良が発生するという問題がある。
【０００９】
本発明の課題は、加熱装置を有する熱間圧延設備の板幅制御方法において、仕上圧延機出側の板幅が目標板幅よりも狭くならないよう、粗圧延機出側の目標板幅を加熱装置のない場合より広い目に設定し、その目標板幅に基づき、粗圧延機入口に設置されたプレスまたは／および粗竪型圧延機の開度を設定する板幅制御方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明者らは下記の知見を得た。
【００１１】
(a) 圧延材が粗圧延機出側の板幅から仕上圧延機出側の板幅に変化するときの影響要因は仕上圧延機各スタンド間の材料温度、各スタンド間の張力、および仕上圧延機入口に竪型圧延機がある場合はその開度である。粗圧延機出側の目標板幅を設定するには、仕上圧延機で生じる板幅変化量を精度よく見積もる必要がある。また、仕上圧延機入口に竪型圧延機がある場合と仕上圧延機入口に竪型圧延機がない場合とで、仕上圧延機で生じる板幅変化量の算出方法を分ける必要がある。
【００１２】
(b) 粗圧延機出側の板幅を制御するには目標板幅を設定する必要がある。この目標板幅は加熱装置出側の温度を想定して決定しなければならない。加熱装置出側の温度の想定値（目標値）の精度が悪いと板幅制御精度が低下する。このときの誤差は、温度予測モデルの構成が正しければ、各種パラメータの設定誤差に基くと考えられる。この対策として、粗圧延機出側の板幅の制御に用いた加熱装置出側の温度目標値と、実際の温度を比較して学習制御を行えば、前記の誤差を逐次小さくすることができる。
【００１３】
上記の知見に基いて完成した本発明の要旨は以下のとおりである。
【００１４】
(1) 加熱炉にて加熱された被圧延材を粗圧延機にて圧延し、その後圧延材の幅方向全体を加熱する加熱装置にて圧延材を昇温し、仕上圧延機にて圧延する熱間圧延機において、加熱装置出側の目標温度から仕上圧延機での各スタンド間の圧延材の温度を計算し、該温度計算値と、仕上圧延機入口に設置された仕上竪型圧延機の初期開度設定値および仕上圧延機の各スタンド間張力の初期設定値に基づき仕上圧延機で生じる板幅変化量を算出し、その板幅変化量と仕上圧延機出側の目標板幅に応じて、加熱装置出側の目標板幅を設定するとともに、設定した加熱装置出側の目標板幅と、加熱装置での昇温量に基づき粗圧延機出側の目標板幅を設定し、設定した粗圧延機出側の目標板幅となるように、加熱炉出側の板幅および温度の実測値または計算値に基づき、粗圧延機入口に設置されたプレスまたは／および粗竪型圧延機の開度を設定することを特徴とする板幅制御方法。
【００１５】
(2) 加熱炉にて加熱された被圧延材を粗圧延機にて圧延し、その後圧延材の幅方向全体を加熱する加熱装置にて圧延材を昇温し、仕上圧延機にて圧延する熱間圧延機において、加熱装置出側の目標温度から仕上圧延機での各スタンド間の圧延材の温度を計算し、該温度計算値と、仕上圧延機の各スタンド間張力の初期設定値に基づき仕上圧延機で生じる板幅変化量を算出し、その板幅変化量と仕上圧延機出側の目標板幅に応じて、加熱装置出側の目標板幅を設定するとともに、設定した加熱装置出側の目標板幅と、加熱装置での昇温量に基づき粗圧延機出側の目標板幅を設定し、設定した粗圧延機出側の目標板幅となるように、加熱炉出側の板幅および温度の実測値または計算値に基づき、粗圧延機入口に設置されたプレスまたは／および粗竪型圧延機の開度を設定することを特徴とする板幅制御方法。
【００１６】
(3) 加熱炉にて加熱された被圧延材を粗圧延機にて圧延し、その後圧延材の幅方向全体を加熱する加熱装置にて圧延材を昇温し、仕上圧延機にて圧延する熱間圧延機において、加熱装置出側の目標温度から仕上圧延機での各スタンド間の圧延材の温度を計算し、該温度計算値と、仕上圧延機入口に設置された仕上竪型圧延機の初期開度設定値および仕上圧延機の各スタンド間張力の初期設定値に基づき仕上圧延機で生じる板幅変化量を算出し、その板幅変化量と仕上圧延機出側の目標板幅に応じて、粗圧延機出側の目標板幅を設定し、設定した粗圧延機出側の目標板幅となるように、加熱炉出側の板幅および温度の実測値または計算値に基づき、粗圧延機入口に設置されたプレスまたは／および粗竪型圧延機の開度を設定することを特徴とする板幅制御方法。
【００１７】
(4) 加熱炉にて加熱された被圧延材を粗圧延機にて圧延し、その後圧延材の幅方向全体を加熱する加熱装置にて圧延材を昇温し、仕上圧延機にて圧延する熱間圧延機において、加熱装置出側の目標温度から仕上圧延機での各スタンド間の圧延材の温度を計算し、該温度計算値と、仕上圧延機の各スタンド間張力の初期設定値に基づき仕上圧延機で生じる板幅変化量を算出し、その板幅変化量と仕上圧延機出側の目標板幅に応じて、粗圧延機出側の目標板幅を設定し、設定した粗圧延機出側の目標板幅となるように、加熱炉出側の板幅および温度の実測値または計算値に基づき、粗圧延機入口に設置されたプレスまたは／および粗竪型圧延機の開度を設定することを特徴とする板幅制御方法。
【００１８】
(5) 加熱装置出側の目標温度を実績温度に基いて学習制御することを特徴とする前記(1) 〜(4) 項のいずれかに記載の板幅制御方法。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、仕上圧延機入口に竪型圧延機を有する熱間圧延設備に本発明を適用した場合のシステム構成図である。
【００２０】
加熱炉２から送り出された圧延材１は、プレス６、粗圧延機３に設置されている粗竪型圧延機７により粗圧延される。その後、粗圧延機３と仕上圧延機５の間に設置されている圧延材幅方向全幅を加熱する加熱装置４にて昇温され、さらに、仕上圧延機入口に設置されている仕上竪型圧延機８にて幅を微調整され、仕上圧延機５にて仕上圧延される。
【００２１】
板幅制御に関する設定方法は以下のとおりである。まず、加熱炉２から送り出された圧延材１がプレス６に到達するまでに、予め設定されている圧延スケジュールに基づき、加熱装置での加熱量ΔＴBH、加熱装置出側の目標温度ＴBHが設定される。前記ΔＴBHおよびＴBHに基づき第１板幅変化量演算装置１１によって、加熱装置４の出側の目標板幅が設定される。
【００２２】
第１板幅変化量演算装置１１の設定計算方法は以下のとおりである。設定されたＴBHと仕上圧延機での圧延スケジュールに基づいて、仕上圧延機での第ｊスタンド入側の板厚Ｈj 、第ｊスタンド出側の板厚ｈj 、第ｊスタンドから第（ｊ＋１）スタンド通過までの時間ｔj 、第ｊスタンドの圧延材温度Ｔj 、第ｊスタンドから第（ｊ＋１）スタンド間のスタンド間張力の初期設定値σj が設定され、それらの情報と仕上圧延機出側の目標板幅Ｗaim を用い、(1) 式にて板幅変化量ΔＷσが算出される。このΔＷσは仕上圧延機スタンド間の張力に起因する板幅変化量である。なお、Ｒj は第ｊスタンドのワークロール半径である。
【００２３】
【数１】
粗竪型圧延機で幅圧下を行うと、板幅端部での盛り上がりが生じ、その後の水平圧延によって盛り上がりがならされ、再び板幅が増加するという現象がある。つまり、粗竪型圧延機での幅圧下量は、そのまますべて圧延材の幅圧下量にはならない。この板幅変化挙動を特徴づける粗竪型圧延機の幅調整効率ηを(2) 式から算出する。なお、Ｈara は粗圧延機出側の板厚、ｈara は仕上圧延機第１スタンド出側の板厚、Ｒは仕上圧延機第１スタンドのワークロール半径、Ｒc は仕上竪型圧延機のロール半径である。
【００２４】
【数２】
次に、加熱装置４出側の目標板幅ＷBHが(3) 式により設定される。なお、ΔＷは、仕上竪型圧延機の幅圧下量であり、圧延負荷などに応じて設定されるものである。
【００２５】
【数３】
上記計算方法により設定された加熱装置出側の目標板幅は、第２板幅変化量演算装置１２で用いられ、粗圧延機出側の目標板幅Ｗara が設定される。その計算方法は(4) 式に従い、加熱装置での昇温ΔＴBHと熱線膨張係数αから求められる。
【００２６】
【数４】
次いで、第３板幅変化量演算装置１３により、加熱炉出側の板幅実測値または計算値に応じて粗圧延後の板幅が粗圧延機出側の目標板幅Ｗara となるように開度設定値が計算され、開度設定装置１４によりプレス６または／および粗竪型圧延機７が設定される。開度設定値の計算方法は粗圧延後の板幅が粗圧延機出側の目標板幅Ｗara となればよく、一般的に実施されているもので良い。以下にその計算方法の一例を示す。
【００２７】
まず、第３板幅変化量演算装置１３では、加熱炉出側の温度の実測値または計算値から、各粗圧延機での圧延材の材料温度を求め、(5) 、(6) 式からプレス、粗竪型圧延機の幅調整効率ηp 、ηara,i をそれぞれ求める。なお、ＷK は加熱炉出側の板幅、ＴK は加熱炉出側の圧延材温度、ＨK はプレス入側の板厚、Ｈara,i は粗圧延機第ｉスタンド入側の板厚、ｈara,i は粗圧延機第ｉスタンド出側の板厚、Ｒara,i は粗圧延機第ｉスタンドのワークロール半径、ＲEara,iは第ｉ番目の粗竪型圧延機のロール半径、Ｔara,i は粗圧延機第ｉスタンドの圧延材温度である。
【００２８】
【数５】
【数６】
予め設定されている圧延スケジュールに基づき、プレス、粗竪型圧延機の初期幅圧下量ΔＷp 、ΔＷara,i がそれぞれ決定され、前記ηp 、ηara,i を用いて粗圧延機出側の板幅Ｗcal が(7) 式にて算出される。なお、ｎara は粗圧延機の竪型圧延機・水平圧延機の組数を意味する。
【００２９】
【数７】
次に、開度設定装置１４では、Ｗcal がＷaim になるように、ΔＷara,i を固定したままで、ΔＷp を逐次修正するという方法で設定する。
【００３０】
なお、加熱装置出側の目標温度ＴBHは、加熱装置での加熱制御の誤差のため、目標温度どおりの温度とならない場合がある。これには、加熱制御での誤差を学習機能で吸収する学習項ΔＴadp をＴBHに加えるのが望ましい。この学習項ΔＴadp の修正には公知の指数平滑法、移動平均法などを用いることができる。
【００３１】
また、仕上圧延機出側の目標板幅、ならびに粗圧延機出側の目標板幅に、板幅変化量を予測する板幅変化予測モデル(1) 〜(7) 式の予測誤差を修正する学習項ΔＷaim,adp 、ΔＷara,adp を含めれば更に板幅変化量の予測精度が向上する。さらに、それぞれの目標板幅に補正値を加えることで、目標板幅を微調整することも実操業上有効である。
【００３２】
本発明は粗圧延機と仕上圧延機の間に加熱装置を有する熱間圧延設備を前提としているが、加熱装置で昇温しない場合でも適用可能で、そのときの粗圧延機出側の目標値は、加熱装置での昇温ΔＴBHをゼロとし、粗圧延機出側の目標温度に基づいて仕上圧延機内の各スタンド温度Ｔj と変更するのみでよい。
【００３３】
図２は、仕上圧延機入口に竪型圧延機が設置されていない熱間圧延設備に本発明を適用した場合のシステム構成図である。同図において、図１と同一要素は同一符号で示す。
【００３４】
同図の構成においても、板幅制御の基本的な計算方法は、図１に示すシステム構成図の場合とほぼ同様であるが、異なるところは、仕上圧延機入口に竪型圧延機が設置されていないため、加熱装置出側の目標板幅が(3) 式ではなく、(8) 式で算出されることである。
【００３５】
【数８】
図３は、仕上圧延機入口に竪型圧延機が設置されている熱間圧延設備に本発明を適用した場合のシステム構成図である。同図において、図１と同一要素は同一符号で示す。
【００３６】
同図における板幅制御の基本的な計算方法は、図１に示すシステム構成図の場合とほぼ同様である。異なるところは、加熱装置での昇温量の設定計算や昇温による板幅変化量演算を行わないで、加熱装置出側の目標板幅ＷBHをそのまま粗圧延機出側の目標板幅Ｗara として用いる点である。
【００３７】
図４は、仕上圧延機入口に竪型圧延機が設置されていない熱間圧延設備に本発明を適用した場合のシステム構成図である。同図において、図１と同一要素は同一符号で示す。
【００３８】
同図における板幅制御の基本的な計算方法は、図３に示すシステム構成図の場合とほぼ同様で、昇温による板幅変化量演算を行わなわずに、(8) 式を用いて加熱装置出側の目標板幅、すなわち、粗圧延機出側の目標板幅を設定する。
【００３９】
【実施例】
本発明の効果をシミュレーション実験により確認した。本発明を適用する熱間圧延設備は、図１に示す設備構成と同様、粗圧延機３、７スタンドの水平圧延機からなる仕上圧延機５、仕上竪型圧延機８、および粗圧延機と竪型圧延機との間に設置された加熱装置４で構成されている。
【００４０】
本発明例ならびに従来例とも、仕上圧延機入側での実績板幅・温度を測定することで、仕上竪型圧延機の幅圧下量を再設定する機能が備えられている。
【００４１】
実験に用いた圧延材は、低炭素鋼材料であり、圧延仕様は、仕上圧延機出側の目標板幅：１０００ｍｍ、目標板厚：３ｍｍ、竪型圧延機の設定幅圧下量：１５ｍｍ、加熱装置での昇温量：５０度、加熱装置出側の目標温度：１０５０度である。
【００４２】
図６は、本発明例および加熱装置を考慮しない従来例による制御方法による板幅変化の設定計算結果を示すグラフである。同図において、細点線が従来例の結果、太線が本発明例の設定計算結果である。
【００４３】
本発明例（太線）では、仕上圧延機での幅減少量は１４．１ｍｍ、幅調整効率ηは０．２１と算出されたため、加熱装置出側での目標板幅は１０１７．３ｍｍと設定され、加熱装置での熱膨張を考慮して、粗圧延機出側の目標板幅は１０１６．９ｍｍと算出された。
【００４４】
一方、従来例（細点線）では、加熱装置での昇温が考慮されていないため、幅減少量が８．８ｍｍと小さく算出され、かつ、幅調整効率も０．２と若干小さく算出された結果、粗圧延機出側の目標板幅は１０１１．８ｍｍと算出された。
【００４５】
本発明例、従来例の板幅制御とも、実測された仕上圧延機入側の温度、板幅の実測値を測定し、仕上圧延機での幅減少量を再修正され、Ｆ１スタンド出側の板幅が１０１４．１ｍｍになるように、仕上竪型圧延機の幅圧下量が修正され、仕上圧延される。
【００４６】
図７は、本発明例に係る板幅偏差を示すグラフで、同図(a) は粗圧延後の板幅偏差、同図(b) は仕上げ圧延後の板幅偏差である。
【００４７】
図８は、従来例に係る板幅偏差を示すグラフで、同図(a) は粗圧延後の板幅偏差、同図(b) は仕上げ圧延後の板幅偏差である。
【００４８】
図７(a) と図８(a) とを比較すると、粗圧延機出側で発生した板幅偏差（粗幅偏差）はいずれも−１．２ｍｍと同等である。
【００４９】
本発明例の板幅制御においては、仕上圧延機入側の板幅実測値が図６の太線に示す目標値：１０１６．９ｍｍに対して１．２ｍｍの幅小（すなわち１０１５．７ｍｍ）であり、Ｆ１スタンド出側での目標板幅が１０１４．１ｍｍであるため、仕上竪型圧延機の幅圧下量を（１０１５．７−１０１４．１）／０．２１＝７．６ｍｍと修正した。その結果、仕上幅偏差がほぼゼロ狙いに修正できており、良好な結果が得られた。
【００５０】
一方、従来例の板幅制御においては、仕上圧延機入側の板幅実測値が図６の点線に示す目標値：１０１１．８ｍｍに対して１．２ｍｍの幅小（すなわち１０１０．６ｍｍ）であり、Ｆ１スタンド出側での目標板幅が１０１４．１ｍｍであるため、仕上竪型圧延機の幅圧下量を０すなわち、ダミー状態に修正した。しかし、仕上圧延機内で１４．１ｍｍの板幅減少が生じ、仕上圧延機出側の板幅が９９６．５ｍｍ（＝１０１０．６−１４．１ｍｍ）となり、仕上幅偏差が３．５ｍｍの幅小となった。
【００５１】
【発明の効果】
本発明により、粗圧延機と仕上圧延機の間に加熱装置を有する熱間圧延設備の板幅制御精度が向上し、品質および歩留が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】仕上圧延機入口に竪型圧延機を有する熱間圧延設備に本発明を適用した場合のシステム構成図である。
【図２】仕上圧延機入口に竪型圧延機が設置されていない熱間圧延設備に本発明を適用した場合のシステム構成図である。
【図３】仕上圧延機入口に竪型圧延機が設置されている熱間圧延設備に本発明を適用した場合のシステム構成図である。
【図４】仕上圧延機入口に竪型圧延機が設置されていない熱間圧延設備に本発明を適用した場合のシステム構成図である。
【図５】圧延材の温度と仕上圧延機で生じる板幅減少量の関係を示すグラフである。
【図６】本発明例および加熱装置を考慮しない従来例による制御方法による板幅変化の設定計算結果を示すグラフである。
【図７】本発明例に係る板幅偏差を示すグラフで、同図(a) は粗圧延後の板幅偏差、同図(b) は仕上げ圧延後の板幅偏差である。
【図８】従来例に係る板幅偏差を示すグラフで、同図(a) は粗圧延後の板幅偏差、同図(b) は仕上げ圧延後の板幅偏差である。
【符号の説明】
１：圧延材 ２：加熱炉
３：粗圧延機 ４：加熱装置
５：仕上圧延機 ６：プレス
７：粗竪型圧延機 ８：仕上竪型圧延機
９：板幅計測器 １０：板幅計測器
１１：第１板幅変化量演算装置
１２：第２板幅変化量演算装置
１３：第３板幅変化量演算装置
１４：開度設定装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱炉にて加熱された被圧延材を粗圧延機にて圧延し、圧延材の幅方向全体を加熱する加熱装置にて昇温し、さらに仕上圧延機にて圧延する熱間圧延機における板幅制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の熱間圧延機の板幅制御方法としては、粗圧延機入口に設置されたプレスまたは／および粗竪型圧延機の開度を制御する方法、仕上圧延機入口に設置された竪型圧延機の開度を制御する方法、および仕上圧延機の各スタンド間張力を制御する方法が知られている。
【０００３】
しかし、仕上圧延機での板幅調整能力は粗圧延機での板幅調整能力より低いため、仕上圧延機入側での圧延材の幅変動値が仕上圧延機での調整能力範囲内になるように、予め粗圧延機出側の板幅を適正に設定しておく必要がある。
【０００４】
特開平９−１２２７２２号公報に開示されているように、粗圧延機出側の板幅の目標値の決定方法は、仕上圧延機で生じる板幅変化量を予め算出し、仕上圧延機出側の目標板幅に板幅減少量の計算値を加えたものを粗圧延機出側の目標値とすることが一般的に行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、仕上圧延機出側での温度品質向上のため、粗圧延機と仕上圧延機の間に、圧延材の幅方向全体を加熱する加熱装置を有する設備構成が必要となっている。ところが、加熱装置にて圧延材を加熱すると、圧延材の変形抵抗が小さくなるため、仕上圧延機内での板幅変化が生じやすくなり、仕上圧延機内での板幅減少量が大きくなる。
【０００６】
図５は、圧延材の温度と仕上圧延機で生じる板幅減少量の関係を示すグラフである。同図に示すように、圧延材の温度が高いほど、板幅減少量がほぼ直線的に増加する。
【０００７】
したがって、従来の加熱装置のない設備構成を前提とした板幅制御技術を用いた場合、加熱装置での昇温を想定していないため、仕上圧延機内の材料温度を加熱装置のある場合よりも低く想定し、仕上圧延機内の板幅減少量を小さく見積もる。その結果、粗圧延機出側の目標板幅が狭くなるように制御する。
【０００８】
その場合、仮に粗圧延機出側の板幅が上記で設定された目標板幅どおりに圧延されたとしても、粗圧延機出側の目標板幅が狭いため、仕上圧延機出側の板幅が目標板幅よりも全長にわたって狭くなり、板幅不良が発生するという問題がある。
【０００９】
本発明の課題は、加熱装置を有する熱間圧延設備の板幅制御方法において、仕上圧延機出側の板幅が目標板幅よりも狭くならないよう、粗圧延機出側の目標板幅を加熱装置のない場合より広い目に設定し、その目標板幅に基づき、粗圧延機入口に設置されたプレスまたは／および粗竪型圧延機の開度を設定する板幅制御方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明者らは下記の知見を得た。
【００１１】
(a) 圧延材が粗圧延機出側の板幅から仕上圧延機出側の板幅に変化するときの影響要因は仕上圧延機各スタンド間の材料温度、各スタンド間の張力、および仕上圧延機入口に竪型圧延機がある場合はその開度である。粗圧延機出側の目標板幅を設定するには、仕上圧延機で生じる板幅変化量を精度よく見積もる必要がある。また、仕上圧延機入口に竪型圧延機がある場合と仕上圧延機入口に竪型圧延機がない場合とで、仕上圧延機で生じる板幅変化量の算出方法を分ける必要がある。
【００１２】
(b) 粗圧延機出側の板幅を制御するには目標板幅を設定する必要がある。この目標板幅は加熱装置出側の温度を想定して決定しなければならない。加熱装置出側の温度の想定値（目標値）の精度が悪いと板幅制御精度が低下する。このときの誤差は、温度予測モデルの構成が正しければ、各種パラメータの設定誤差に基くと考えられる。この対策として、粗圧延機出側の板幅の制御に用いた加熱装置出側の温度目標値と、実際の温度を比較して学習制御を行えば、前記の誤差を逐次小さくすることができる。
【００１３】
上記の知見に基いて完成した本発明の要旨は以下のとおりである。
【００１４】
(1) 加熱炉にて加熱された被圧延材を粗圧延機にて圧延し、その後圧延材の幅方向全体を加熱する加熱装置にて圧延材を昇温し、仕上圧延機にて圧延する熱間圧延機において、加熱装置出側の目標温度から仕上圧延機での各スタンド間の圧延材の温度を計算し、該温度計算値と、仕上圧延機入口に設置された仕上竪型圧延機の初期開度設定値および仕上圧延機の各スタンド間張力の初期設定値に基づき仕上圧延機で生じる板幅変化量を算出し、その板幅変化量と仕上圧延機出側の目標板幅に応じて、加熱装置出側の目標板幅を設定するとともに、設定した加熱装置出側の目標板幅と、加熱装置での昇温量に基づき粗圧延機出側の目標板幅を設定し、設定した粗圧延機出側の目標板幅となるように、加熱炉出側の板幅および温度の実測値または計算値に基づき、粗圧延機入口に設置されたプレスまたは／および粗竪型圧延機の開度を設定することを特徴とする板幅制御方法。
【００１５】
(2) 加熱炉にて加熱された被圧延材を粗圧延機にて圧延し、その後圧延材の幅方向全体を加熱する加熱装置にて圧延材を昇温し、仕上圧延機にて圧延する熱間圧延機において、加熱装置出側の目標温度から仕上圧延機での各スタンド間の圧延材の温度を計算し、該温度計算値と、仕上圧延機の各スタンド間張力の初期設定値に基づき仕上圧延機で生じる板幅変化量を算出し、その板幅変化量と仕上圧延機出側の目標板幅に応じて、加熱装置出側の目標板幅を設定するとともに、設定した加熱装置出側の目標板幅と、加熱装置での昇温量に基づき粗圧延機出側の目標板幅を設定し、設定した粗圧延機出側の目標板幅となるように、加熱炉出側の板幅および温度の実測値または計算値に基づき、粗圧延機入口に設置されたプレスまたは／および粗竪型圧延機の開度を設定することを特徴とする板幅制御方法。
【００１６】
(3) 加熱炉にて加熱された被圧延材を粗圧延機にて圧延し、その後圧延材の幅方向全体を加熱する加熱装置にて圧延材を昇温し、仕上圧延機にて圧延する熱間圧延機において、加熱装置出側の目標温度から仕上圧延機での各スタンド間の圧延材の温度を計算し、該温度計算値と、仕上圧延機入口に設置された仕上竪型圧延機の初期開度設定値および仕上圧延機の各スタンド間張力の初期設定値に基づき仕上圧延機で生じる板幅変化量を算出し、その板幅変化量と仕上圧延機出側の目標板幅に応じて、粗圧延機出側の目標板幅を設定し、設定した粗圧延機出側の目標板幅となるように、加熱炉出側の板幅および温度の実測値または計算値に基づき、粗圧延機入口に設置されたプレスまたは／および粗竪型圧延機の開度を設定することを特徴とする板幅制御方法。
【００１７】
(4) 加熱炉にて加熱された被圧延材を粗圧延機にて圧延し、その後圧延材の幅方向全体を加熱する加熱装置にて圧延材を昇温し、仕上圧延機にて圧延する熱間圧延機において、加熱装置出側の目標温度から仕上圧延機での各スタンド間の圧延材の温度を計算し、該温度計算値と、仕上圧延機の各スタンド間張力の初期設定値に基づき仕上圧延機で生じる板幅変化量を算出し、その板幅変化量と仕上圧延機出側の目標板幅に応じて、粗圧延機出側の目標板幅を設定し、設定した粗圧延機出側の目標板幅となるように、加熱炉出側の板幅および温度の実測値または計算値に基づき、粗圧延機入口に設置されたプレスまたは／および粗竪型圧延機の開度を設定することを特徴とする板幅制御方法。
【００１８】
(5) 加熱装置出側の目標温度を実績温度に基いて学習制御することを特徴とする前記(1) 〜(4) 項のいずれかに記載の板幅制御方法。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、仕上圧延機入口に竪型圧延機を有する熱間圧延設備に本発明を適用した場合のシステム構成図である。
【００２０】
加熱炉２から送り出された圧延材１は、プレス６、粗圧延機３に設置されている粗竪型圧延機７により粗圧延される。その後、粗圧延機３と仕上圧延機５の間に設置されている圧延材幅方向全幅を加熱する加熱装置４にて昇温され、さらに、仕上圧延機入口に設置されている仕上竪型圧延機８にて幅を微調整され、仕上圧延機５にて仕上圧延される。
【００２１】
板幅制御に関する設定方法は以下のとおりである。まず、加熱炉２から送り出された圧延材１がプレス６に到達するまでに、予め設定されている圧延スケジュールに基づき、加熱装置での加熱量ΔＴBH、加熱装置出側の目標温度ＴBHが設定される。前記ΔＴBHおよびＴBHに基づき第１板幅変化量演算装置１１によって、加熱装置４の出側の目標板幅が設定される。
【００２２】
第１板幅変化量演算装置１１の設定計算方法は以下のとおりである。設定されたＴBHと仕上圧延機での圧延スケジュールに基づいて、仕上圧延機での第ｊスタンド入側の板厚Ｈj 、第ｊスタンド出側の板厚ｈj 、第ｊスタンドから第（ｊ＋１）スタンド通過までの時間ｔj 、第ｊスタンドの圧延材温度Ｔj 、第ｊスタンドから第（ｊ＋１）スタンド間のスタンド間張力の初期設定値σj が設定され、それらの情報と仕上圧延機出側の目標板幅Ｗaim を用い、(1) 式にて板幅変化量ΔＷσが算出される。このΔＷσは仕上圧延機スタンド間の張力に起因する板幅変化量である。なお、Ｒj は第ｊスタンドのワークロール半径である。
【００２３】
【数１】
【００２４】
【数２】
【００２５】
【数３】
【００２６】
【数４】
【００２７】
まず、第３板幅変化量演算装置１３では、加熱炉出側の温度の実測値または計算値から、各粗圧延機での圧延材の材料温度を求め、(5) 、(6) 式からプレス、粗竪型圧延機の幅調整効率ηp 、ηara,i をそれぞれ求める。なお、ＷK は加熱炉出側の板幅、ＴK は加熱炉出側の圧延材温度、ＨK はプレス入側の板厚、Ｈara,i は粗圧延機第ｉスタンド入側の板厚、ｈara,i は粗圧延機第ｉスタンド出側の板厚、Ｒara,i は粗圧延機第ｉスタンドのワークロール半径、ＲEara,iは第ｉ番目の粗竪型圧延機のロール半径、Ｔara,i は粗圧延機第ｉスタンドの圧延材温度である。
【００２８】
【数５】
【００２９】
【数７】
【００３０】
なお、加熱装置出側の目標温度ＴBHは、加熱装置での加熱制御の誤差のため、目標温度どおりの温度とならない場合がある。これには、加熱制御での誤差を学習機能で吸収する学習項ΔＴadp をＴBHに加えるのが望ましい。この学習項ΔＴadp の修正には公知の指数平滑法、移動平均法などを用いることができる。
【００３１】
また、仕上圧延機出側の目標板幅、ならびに粗圧延機出側の目標板幅に、板幅変化量を予測する板幅変化予測モデル(1) 〜(7) 式の予測誤差を修正する学習項ΔＷaim,adp 、ΔＷara,adp を含めれば更に板幅変化量の予測精度が向上する。さらに、それぞれの目標板幅に補正値を加えることで、目標板幅を微調整することも実操業上有効である。
【００３２】
本発明は粗圧延機と仕上圧延機の間に加熱装置を有する熱間圧延設備を前提としているが、加熱装置で昇温しない場合でも適用可能で、そのときの粗圧延機出側の目標値は、加熱装置での昇温ΔＴBHをゼロとし、粗圧延機出側の目標温度に基づいて仕上圧延機内の各スタンド温度Ｔj と変更するのみでよい。
【００３３】
図２は、仕上圧延機入口に竪型圧延機が設置されていない熱間圧延設備に本発明を適用した場合のシステム構成図である。同図において、図１と同一要素は同一符号で示す。
【００３４】
同図の構成においても、板幅制御の基本的な計算方法は、図１に示すシステム構成図の場合とほぼ同様であるが、異なるところは、仕上圧延機入口に竪型圧延機が設置されていないため、加熱装置出側の目標板幅が(3) 式ではなく、(8) 式で算出されることである。
【００３５】
【数８】
【００３６】
同図における板幅制御の基本的な計算方法は、図１に示すシステム構成図の場合とほぼ同様である。異なるところは、加熱装置での昇温量の設定計算や昇温による板幅変化量演算を行わないで、加熱装置出側の目標板幅ＷBHをそのまま粗圧延機出側の目標板幅Ｗara として用いる点である。
【００３７】
図４は、仕上圧延機入口に竪型圧延機が設置されていない熱間圧延設備に本発明を適用した場合のシステム構成図である。同図において、図１と同一要素は同一符号で示す。
【００３８】
同図における板幅制御の基本的な計算方法は、図３に示すシステム構成図の場合とほぼ同様で、昇温による板幅変化量演算を行わなわずに、(8) 式を用いて加熱装置出側の目標板幅、すなわち、粗圧延機出側の目標板幅を設定する。
【００３９】
【実施例】
本発明の効果をシミュレーション実験により確認した。本発明を適用する熱間圧延設備は、図１に示す設備構成と同様、粗圧延機３、７スタンドの水平圧延機からなる仕上圧延機５、仕上竪型圧延機８、および粗圧延機と竪型圧延機との間に設置された加熱装置４で構成されている。
【００４０】
本発明例ならびに従来例とも、仕上圧延機入側での実績板幅・温度を測定することで、仕上竪型圧延機の幅圧下量を再設定する機能が備えられている。
【００４１】
実験に用いた圧延材は、低炭素鋼材料であり、圧延仕様は、仕上圧延機出側の目標板幅：１０００ｍｍ、目標板厚：３ｍｍ、竪型圧延機の設定幅圧下量：１５ｍｍ、加熱装置での昇温量：５０度、加熱装置出側の目標温度：１０５０度である。
【００４２】
図６は、本発明例および加熱装置を考慮しない従来例による制御方法による板幅変化の設定計算結果を示すグラフである。同図において、細点線が従来例の結果、太線が本発明例の設定計算結果である。
【００４３】
本発明例（太線）では、仕上圧延機での幅減少量は１４．１ｍｍ、幅調整効率ηは０．２１と算出されたため、加熱装置出側での目標板幅は１０１７．３ｍｍと設定され、加熱装置での熱膨張を考慮して、粗圧延機出側の目標板幅は１０１６．９ｍｍと算出された。
【００４４】
一方、従来例（細点線）では、加熱装置での昇温が考慮されていないため、幅減少量が８．８ｍｍと小さく算出され、かつ、幅調整効率も０．２と若干小さく算出された結果、粗圧延機出側の目標板幅は１０１１．８ｍｍと算出された。
【００４５】
本発明例、従来例の板幅制御とも、実測された仕上圧延機入側の温度、板幅の実測値を測定し、仕上圧延機での幅減少量を再修正され、Ｆ１スタンド出側の板幅が１０１４．１ｍｍになるように、仕上竪型圧延機の幅圧下量が修正され、仕上圧延される。
【００４６】
図７は、本発明例に係る板幅偏差を示すグラフで、同図(a) は粗圧延後の板幅偏差、同図(b) は仕上げ圧延後の板幅偏差である。
【００４７】
図８は、従来例に係る板幅偏差を示すグラフで、同図(a) は粗圧延後の板幅偏差、同図(b) は仕上げ圧延後の板幅偏差である。
【００４８】
図７(a) と図８(a) とを比較すると、粗圧延機出側で発生した板幅偏差（粗幅偏差）はいずれも−１．２ｍｍと同等である。
【００４９】
本発明例の板幅制御においては、仕上圧延機入側の板幅実測値が図６の太線に示す目標値：１０１６．９ｍｍに対して１．２ｍｍの幅小（すなわち１０１５．７ｍｍ）であり、Ｆ１スタンド出側での目標板幅が１０１４．１ｍｍであるため、仕上竪型圧延機の幅圧下量を（１０１５．７−１０１４．１）／０．２１＝７．６ｍｍと修正した。その結果、仕上幅偏差がほぼゼロ狙いに修正できており、良好な結果が得られた。
【００５０】
一方、従来例の板幅制御においては、仕上圧延機入側の板幅実測値が図６の点線に示す目標値：１０１１．８ｍｍに対して１．２ｍｍの幅小（すなわち１０１０．６ｍｍ）であり、Ｆ１スタンド出側での目標板幅が１０１４．１ｍｍであるため、仕上竪型圧延機の幅圧下量を０すなわち、ダミー状態に修正した。しかし、仕上圧延機内で１４．１ｍｍの板幅減少が生じ、仕上圧延機出側の板幅が９９６．５ｍｍ（＝１０１０．６−１４．１ｍｍ）となり、仕上幅偏差が３．５ｍｍの幅小となった。
【００５１】
【発明の効果】
本発明により、粗圧延機と仕上圧延機の間に加熱装置を有する熱間圧延設備の板幅制御精度が向上し、品質および歩留が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】仕上圧延機入口に竪型圧延機を有する熱間圧延設備に本発明を適用した場合のシステム構成図である。
【図２】仕上圧延機入口に竪型圧延機が設置されていない熱間圧延設備に本発明を適用した場合のシステム構成図である。
【図３】仕上圧延機入口に竪型圧延機が設置されている熱間圧延設備に本発明を適用した場合のシステム構成図である。
【図４】仕上圧延機入口に竪型圧延機が設置されていない熱間圧延設備に本発明を適用した場合のシステム構成図である。
【図５】圧延材の温度と仕上圧延機で生じる板幅減少量の関係を示すグラフである。
【図６】本発明例および加熱装置を考慮しない従来例による制御方法による板幅変化の設定計算結果を示すグラフである。
【図７】本発明例に係る板幅偏差を示すグラフで、同図(a) は粗圧延後の板幅偏差、同図(b) は仕上げ圧延後の板幅偏差である。
【図８】従来例に係る板幅偏差を示すグラフで、同図(a) は粗圧延後の板幅偏差、同図(b) は仕上げ圧延後の板幅偏差である。
【符号の説明】
１：圧延材 ２：加熱炉
３：粗圧延機 ４：加熱装置
５：仕上圧延機 ６：プレス
７：粗竪型圧延機 ８：仕上竪型圧延機
９：板幅計測器 １０：板幅計測器
１１：第１板幅変化量演算装置
１２：第２板幅変化量演算装置
１３：第３板幅変化量演算装置
１４：開度設定装置
Claims (5)
- 加熱炉にて加熱された被圧延材を粗圧延機にて圧延し、その後圧延材の幅方向全体を加熱する加熱装置にて圧延材を昇温し、仕上圧延機にて圧延する熱間圧延機において、加熱装置出側の目標温度から仕上圧延機での各スタンド間の圧延材の温度を計算し、該温度計算値と、仕上圧延機入口に設置された仕上竪型圧延機の初期開度設定値および仕上圧延機の各スタンド間張力の初期設定値に基づき仕上圧延機で生じる板幅変化量を算出し、その板幅変化量と仕上圧延機出側の目標板幅に応じて、加熱装置出側の目標板幅を設定するとともに、設定した加熱装置出側の目標板幅と、加熱装置での昇温量に基づき粗圧延機出側の目標板幅を設定し、設定した粗圧延機出側の目標板幅となるように、加熱炉出側の板幅および温度の実測値または計算値に基づき、粗圧延機入口に設置されたプレスまたは／および粗竪型圧延機の開度を設定することを特徴とする板幅制御方法。
- 加熱炉にて加熱された被圧延材を粗圧延機にて圧延し、その後圧延材の幅方向全体を加熱する加熱装置にて圧延材を昇温し、仕上圧延機にて圧延する熱間圧延機において、加熱装置出側の目標温度から仕上圧延機での各スタンド間の圧延材の温度を計算し、該温度計算値と、仕上圧延機の各スタンド間張力の初期設定値に基づき仕上圧延機で生じる板幅変化量を算出し、その板幅変化量と仕上圧延機出側の目標板幅に応じて、加熱装置出側の目標板幅を設定するとともに、設定した加熱装置出側の目標板幅と、加熱装置での昇温量に基づき粗圧延機出側の目標板幅を設定し、設定した粗圧延機出側の目標板幅となるように、加熱炉出側の板幅および温度の実測値または計算値に基づき、粗圧延機入口に設置されたプレスまたは／および粗竪型圧延機の開度を設定することを特徴とする板幅制御方法。
- 加熱炉にて加熱された被圧延材を粗圧延機にて圧延し、その後圧延材の幅方向全体を加熱する加熱装置にて圧延材を昇温し、仕上圧延機にて圧延する熱間圧延機において、加熱装置出側の目標温度から仕上圧延機での各スタンド間の圧延材の温度を計算し、該温度計算値と、仕上圧延機入口に設置された仕上竪型圧延機の初期開度設定値および仕上圧延機の各スタンド間張力の初期設定値に基づき仕上圧延機で生じる板幅変化量を算出し、その板幅変化量と仕上圧延機出側の目標板幅に応じて、粗圧延機出側の目標板幅を設定し、設定した粗圧延機出側の目標板幅となるように、加熱炉出側の板幅および温度の実測値または計算値に基づき、粗圧延機入口に設置されたプレスまたは／および粗竪型圧延機の開度を設定することを特徴とする板幅制御方法。
- 加熱炉にて加熱された被圧延材を粗圧延機にて圧延し、その後圧延材の幅方向全体を加熱する加熱装置にて圧延材を昇温し、仕上圧延機にて圧延する熱間圧延機において、加熱装置出側の目標温度から仕上圧延機での各スタンド間の圧延材の温度を計算し、該温度計算値と、仕上圧延機の各スタンド間張力の初期設定値に基づき仕上圧延機で生じる板幅変化量を算出し、その板幅変化量と仕上圧延機出側の目標板幅に応じて、粗圧延機出側の目標板幅を設定し、設定した粗圧延機出側の目標板幅となるように、加熱炉出側の板幅および温度の実測値または計算値に基づき、粗圧延機入口に設置されたプレスまたは／および粗竪型圧延機の開度を設定することを特徴とする板幅制御方法。
- 加熱装置出側の目標温度を実績温度に基いて学習制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の板幅制御方法。
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