JP4151637B2

JP4151637B2 - 圧延制御方法

Info

Publication number: JP4151637B2
Application number: JP2004297082A
Authority: JP
Inventors: 哲服部; 敏秀篠田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-10-12
Filing date: 2004-10-12
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2024-10-12
Also published as: CN100475370C; KR20060052154A; CN1759945A; KR100686295B1; JP2006110551A

Description

本発明は、圧延制御方法に関する。

一般的に、圧延制御においては、被圧延材の板幅方向端部の板厚の落ちこみを防止するために、エッジドロップ量計測値と、鋼板の目標エッジドロップ量設定値を比較演算し、この比較演算値に基づき、圧延機の作業ロールの板幅方向へのシフト制御を行っている。このような技術は、例えば特開昭６０−１２２１３号公報に記載されている。

特開昭６０−１２２１３号公報

このような作業ロールの制御では、エッジドロップ制御が安定すると、作業ロールシフト位置が変更されなくなる。ロールシフト位置が一定のままでは、ロール表面上で板端部が当たる部分に、板端による局部的な力が連続して加わるために、次第に筋状の傷が付いてくる。このロールに傷が付いた部分が板端部よりロールに付いた傷が圧延材に転写される、いわゆるロールマーク転写が発生し、板の表面品質を劣化させる。

本発明は上記の問題点を顧みてなされたものであり、本発明の目的は、エッジドロップ制御においても、表面品質の劣化を抑制することが可能なものを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明では、各々の領域で圧延長を積算し、被圧延材の板幅方向中央部付近に対する板幅方向端部近傍の板厚差情報に基づいて圧延ロールの板幅方向移動の許容範囲を求め、積算した圧延長が所定値を超えたときに、許容範囲内における他の領域に移動するように、圧延ロールの移動を制御するように構成した。

本発明によると、表面品質の劣化を抑制することが可能となる。

以下、本発明の実施例について図を用いて説明する。

図１は、本発明を適用した圧延機のエッジドロップ制御装置の１実施例である。圧延材１５は圧延機スタンド１によって所望の厚さに圧延される。圧延機スタンド１の詳細を図２に示す。被圧延材１５を挟んで、上作業ロール１１１及び下作業ロール１１２（上作業ロール１１１及び下作業ロール１１２を総称して作業ロール１１と呼ぶ）が設けられる。上作業ロール１１１及び下作業ロール１１２は各々板幅方向端部にテーパを持っている。例えば、上作業ロール１１１のテーパ部は右端部に設け下作業ロール１１２のテーパ部は左端部に設け、上作業ロール１１１のテーパ部と下作業ロール１１２のテーパ部は互いに反対側の端部に設ける。このように設けることで、被圧延材の板幅方向の両端でエッジドロップ制御が可能となる。

上作業ロール１１１及び下作業ロール１１２を挟んで、上中間ロール１２１及び下中間ロール１２２（上中間ロール１２１及び下中間ロール１２２を総称して中間ロール１２と呼ぶ）をさらにこれらを挟んで、上バックアップロール１３１及び下バックアップロール１３２（上バックアップロール１３１及び下バックアップロール１３２を総称してバックアップロール１３と呼ぶ）を設ける。

本図が示すように、実施例のエッジドロップ制御装置には、圧延機スタンド出側に設置されるエッジドロップ検出器３が設けられている。エッジドロップ検出器３は、図４に示すエッジドロップ評価点（例えば、板端部から１０ｍｍの位置）の板厚と板中央部（例えば、板端部から１００ｍｍの位置）の板厚の偏差を検出する。このエッジドロップ検出器により測定されるエッジドロップ値と、目標エッジドロップ設定装置５により決定される目標エッジドロップとの偏差に応じ、エッジドロップ制御出力演算装置４はエッジドロップ制御出力を作業ロールシフト１１のシフト量として演算する。作業ロール１１のシフト量（ＷＲシフト量）は図２に示されるように上作業ロール１１１のテーパ開始部分、被圧延材１５の端部までの距離（ΔＷ_S ）操作側として演算され、また下作業ロール１１２のテーパ開始部から被圧延材１５の端部までの距離（ΔＷ_D ）駆動側として演算される。
ＷＲ領域別圧延長積算装置７はＷＲを幅方向の仮想領域毎に圧延長さを積算する。ＷＲオシレーション出力演算装置８はこの積算値に基づき作業ロールシフト量（ΔＷ）を変更するための作業ロールオシレーション量ΔＷ_OCを演算する。エッジアップ判定装置１０は、エッジドロップ検出値を基に、板端部での板厚が他の部分より厚くなっている状態（エッジアップ）を判定する。エッジアップ除去ＷＲシフト量演算装置１１はエッジアップを除去するために作業ロールシフト量ΔＷを演算する。ＷＲシフト制御出力決定装置９はエッジドロップ制御出力演算装置４，ＷＲオシレーション出力演算装置８及びエッジアップ除去ＷＲシフト量演算装置１１の出力に基づいて、最終制御出力を決定する。これにより、ＷＲシフト制御装置６が圧延機スタンド１を制御する。エッジドロップ制御出力演算装置４の詳細を説明する。

６段式の圧延機スタンド１のエッジドロップ制御を例として説明する。エッジドロップ制御出力演算装置４は、圧延機におけるエッジドロップ制御を行うもので、圧延機出側のエッジドロップ量（板端部における板厚ドロップ）を、エッジドロップ検出器３からの検出信号と、目標エッジドロップ設定装置５より与えられる目標エッジドロップとの差に応じて、圧延機が有するアクチュエータを操作する量を演算し、エッジドロップを制御する。６段式の圧延機において、このアクチュエータには、（１）作業ロール１１(以下ＷＲ)シフト、（２）中間ロール１２（インターミディエートロール；以下ＩＭＲ）シフトが有るので、これらを制御することによりエッジドロップ量を制御する。作業ロール１１の
ＷＲシフト，中間ロール１２のＩＭＲシフトは、それぞれロールの軸方向の位置を変更させる機能である。図２に示すようにロール片端部にはあらかじめ先細り（テーパ）加工がなされているので、ロールの軸方向の位置を変更することにより、ロールの圧延材に対する先細り（テーパ）開始点が変更され、圧延材端部における板をつぶす力の分布を変えることにより、エッジドロップを制御する。すなわち、エッジドロップ制御出力演算装置４は、エッジドロップ検出器３で検出されたエッジドロップ量が、目標エッジドロップ設定装置５で設定された目標エッジドロップ量に近づくように、作業ロールシフト量ΔＷを演算する。

次に、ＷＲ領域別圧延長積算装置７及びＷＲオシレーション出力演算装置８の詳細について説明する。まずはじめにＷＲ領域別圧延長積算装置７について、作業ロール１１１の板幅方向に対して、図３に示すように仮想的な領域（ｉ−ｎ，…，ｉ−１，ｉ，ｉ＋１，…，ｉ＋ｍ）を作成する。このロールの幅方向シフト位置はエッジドロップ制御などにより動作する。このシフト動作により被圧延材の板端部がロールに接触する位置が変わる。ＷＲ領域別積算装置７には、仮想領域毎(ｉ−ｎ，…，ｉ−１，ｉ，ｉ＋１，…，ｉ＋ｍ)に圧延長さを積算する記憶域を持っており、圧延中に板端部が接触している前記仮想領域の圧延長さを積算し、記憶しておく。仮想領域毎の積算値についてはロール交換した時点からの値を積算しておく（ロール交換で積算値をクリアする）。

ＷＲオシレーション出力演算装置８では、エッジドロップ制御出力演算装置４の出力
（ＷＲシフト量ΔＷ）に対する補正量であるＷＲオシレーション量ΔＷ_OCを演算する。すなわち、ＷＲシフト量はΔＷ＋ΔＷ_OCとして補正される。

ＷＲオシレーション出力演算装置８では、第１の所定圧延長積算値毎（例えば、１００ｍ毎）に、前回の作業ロール１１の板端部相当領域と領域と今回の作業ロール１１の板端部相当領域が同上か否か判断する。同じであると、前々回の作業ロール１１の板端部相当領域から前回の作業ロール１１の板端部相当領域への移動方向と同方向に移動するようにＷＲオシレーション量を演算する。例えば、前々回から前回に領域ｉ−１から領域ｉに移動していれば、今回、領域ｉから領域ｉ＋１に作業ロール１１の板端部相当領域が移動するように、ＷＲオシレーション量ΔＷ_OCを演算する。このような制御によると、ＷＲシフト量ΔＷ＋ΔＷ_OCにより、作業ロール１１は図４（ｂ）のように移動する。

この積算値が一定量を超えると（前記第１の積算値よりも充分に大きな値であり、例えば１０km、これを第２の積算値と呼ぶ）、ロールのその領域には傷が付く可能性が非常に高いと判断できる。この時、ロールのシフト位置を変更する（このシフト位置変更動作を以下オシレーションと呼ぶ）。

図４に示されるようにエッジドロップは、板端部より数十ミリメートル内側にあるエッジドロップ評価点における板厚の減少量である。ロールには図４にあるような先細り加工がなされているので、その幅方向のシフト位置を変えることにより、このエッジドロップを制御することが出来る。シフト位置を板端部より内側方向に変更するとエッジドロップ量は減少し、逆に外側に変更するとエッジドロップ量は増加する。

先に述べたように、ある領域での積算値が一定量（第２の積算値）を超えたときにロールのシフト位置を変更する。すなわち、今回領域ｉから領域ｉ＋１に移動しようとしたときに、領域ｉ＋１における延長積算値が第２の積算値を超えていた場合には、さらに領域ｉ＋２に移動するように、ＷＲオシレーション量ΔＷ_OCを演算する。ところでエッジドロップには板厚制御などとは異なって許容範囲があるので、この範囲内にエッジドロップが収まるようであれば、ロールのシフト位置を変更しても差し支えない。すなわち、図４に示されるように、エッジドロップ許容範囲からエッジドロップを許容できるＷＲシフト範囲（最大ＷＲシフト量ＷＲ_maxと最小ＷＲ_min）を求めておき、ＷＲシフト量（ΔＷ＋
ΔＷ_OC）と比較する。移動する予定の領域ｉ＋１でのＷＲシフト量がＷＲシフト範囲からはずれた場合には、例えば、前回の領域から今回への領域移動とは逆の方向に領域移動するようにΔＷ_OCを演算する。例えば、前回に領域ｉ−１から領域ｉに移動したのであれば、今回領域ｉから領域ｉ−１に戻るように作業ロール１１を制御する。

エッジドロップ量減少の観点からシフト内側に、領域１つ分移動させる。引き続きその領域での積算値が一定量を超えたときに、更に領域１つ分シフトを内側に変更する。この動作を続けた結果エッジドロップが許容範囲を超えてしまうようであれば逆に外側に領域１つ分移動させる。外側への移動を繰り返し、再びエッジドロップが許容範囲を超える時に、内側への移動を再開する。

上記の一連の動作により、１つのコイル内におけるエッジドロップの許容範囲を満足するシフト領域が決定される。このシフト領域が決定された後は、出来るだけ、各領域に板端部が存在した量が均一となるようにシフト動作をさせる。例えば図４において現在領域ｉ−１を使用しており、次のシフト動作方向は内側シフトで領域ｉとなるが、領域ｉは既に積算値が大きくなってしまっているので（第１の積算値と第２の積算値の間の値である、第３の積算値と呼ぶ）この領域は使用せず、領域ｉ＋１までシフト位置を変更するようにする。

このように、シフト位置を内側→外側→内側→…と繰り返し変更するので、この動作をオシレーションと呼ぶ。

次に、エッジアップ判定装置１０及びエッジアップ除去ＷＲシフト量決定装置１１の詳細を説明する。エッジアップ判定装置１０において、図４に示すエッジドロップ評価点におけるエッジアップをチェックする。エッジアップを検出した場合には、エッジアップ除去ＷＲシフト量演算装置８により、エッジアップを除去するためのＷＲシフト量ΔＷ_EUを演算する。具体的には、ＷＲシフト量ΔＷを零あるいは近傍とする。

次に、ＷＲシフト制御出力決定装置９の詳細を説明する。ＷＲシフト制御出力として
（１）出側エッジドロップ制御出力４、（２）ＷＲオシレーション制御出力８、（３）エッジアップ除去制御出力１１の３つの制御出力値がＷＲシフト制御出力装置９に入力される。ＷＲシフト制御出力決定装置９は、エッジドロップ検出器３の検出値に基づいて、エッジアップが発生していると判断した場合、エッジアップ除去ＷＲシフト量１１の出力値ΔＷ_EUを作業ロールシフト量とする。エッジアップがなければ、エッジドロップ量が所定範囲（図４に示すエッジドロップ許容範囲。ただし、この許容範囲よりも広い範囲とすることも、この許容範囲より狭い範囲としても良い）の範囲外であると、エッジドロップ制御出力演算装置４の出力値ΔＷを作業ロールシフト量とする。許容範囲内であれば、ＷＲオシレーション装置８の出力値ΔＷ＋ΔＷ_OCを作業ロールシフト量とする。ＷＲシフト制御出力決定装置では、これら３つの出力に優先順位を付けて最終制御出力を決定する。例えば優先順位１をエッジアップ除去制御出力、優先順位２を出側エッジドロップ制御出力、優先順位３をＷＲオシレーション制御出力とする。優先順に出力がゼロで無いものを選択し、ＷＲシフト最終制御出力として、ＷＲシフト制御装置に制御出力を与える。

なお、エッジドロップ制御出力演算装置４，目標エッジドロップ設定装置５，ＷＲシフト制御装置６，ＷＲ領域別圧延長積算装置７，ＷＲオシレーション出力演算装置８，ＷＲシフト制御出力決定装置９，エッジアップ判定装置１０及びエッジアップ除去ＷＲシフト量演算装置１１を装置として説明したが、これらの全てあるいは一部を、一つあるいは複数の計算器によってソフトウェア動作されることが可能なことはいうまでもない。

これらにより、エッジドロップ制御中においても、エッジドロップと板表面品質を両立させた圧延を実現出来る。また、ロールの長寿命化が可能となり、ロールにかかるコスト削減，ロール交換のための時間削減による生産量増加が可能である。

以上説明してきたように、ＷＲの板幅方向の仮想領域毎に圧延長さを積算し、この積算値がある一定値を超えてしまった領域を使用しないことによりロールマークの圧延材への転写を防止することにより、安定したエッジドロップの製品と、圧延材表面品質の両立及びロールの長寿命化，ロールにかかるコスト削減，ロール交換のための時間削減が可能になる。

圧延機のエッジドロップ制御装置の全体ブロック図。圧延機スタンドの構成図。ＷＲ領域別圧延長積算装置の動作説明図。本実施例のＷＲオシレーション動作の説明図。

符号の説明

１…圧延機スタンド、２…被圧延材、３…エッジドロップ検出器、４…エッジドロップ制御出力演算装置、５…目標エッジドロップ設定装置、６…ＷＲシフト制御装置、７…
ＷＲ領域別圧延長積算装置、８…ＷＲオシレーション出力演算装置、９…ＷＲシフト制御出力決定装置、１０…エッジアップ判定装置、１１…エッジアップ除去ＷＲシフト量演算装置。

Claims

被圧延材の板幅方向端部近傍の板厚を制御するために圧延ロールを板幅方向に移動するよう制御する方法において、被圧延材の板幅方向端部近傍に相当する圧延ロールを複数領域に分けて領域から領域に前記圧延ロールを移動させるように制御し、前記各々の領域で前記端部近傍が通過した長さである圧延長を積算し、前記被圧延材の板幅方向中央部付近に対する板幅方向端部近傍の板厚差情報に基づいて前記圧延ロールの板幅方向移動の許容範囲を求め、前記積算した圧延長が所定値を超えたときに、前記許容範囲内における他の領域に移動するように、前記圧延ロールの移動を制御する圧延制御方法。