JP5418244B2 - 冷間タンデム圧延機の制御方法 - Google Patents
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Description
一方、特許文献3には、出側板クラウンcをメカニカル板クラウン、入側板クラウンC及びクラウン遺伝係数から計算する方法が開示されている。
また、特許文献2に記載された方法では、メカニカル板クラウンを一定に保つことを目的としている。このとき、メカニカル板クラウンとは板とワークロール間の荷重分布が均一であるという仮定で圧延機入側板クラウンが0のときに導出される圧延機出側板クラウンである。しかし、ワークロール径が直径400〜600mmで胴長が2000mm程度の冷間圧延機では、板とワークロール間の荷重分布の不均一性が強く、メカニカル板クラウンが一定になるようにワークロールベンダー力を制御しても板形状が一定にならないという問題がある。
λ 2 =f(β、L、p) … (1)
ここで、λ 2 :形状評価パラメータ、β=c/h−C/H:板クラウン比率変化、C:板端部の入側板クラウン、c:メカニカル板クラウンから求めた板端部の出側板クラウン、H、h:入・出側板厚、L=W/2(mm):板幅Wの半幅、p=P N /W(kN/m):線荷重(P N は正味圧延荷重であり、圧延時の圧延荷重からワークロールベンダー力を除いた値)、である。
そして、上記推定値又は検出値と目標値との差に基づき圧下制御量及びワークロールベンダー力制御量を決定するが、それぞれ独立に制御すると互いに干渉し、所望の板厚及び板形状が得られないので、両者を非干渉制御理論に基づき制御の干渉を回避した制御量に修正する。
更に、目標の板厚制御を実施した際に変動する張力を予め計算し、圧下位置を変更しても張力が一定に保たれるロール周速度を計算する。
ところで、圧延荷重、板幅及び板クラウン比率変化と形状評価パラメータとの関係式を線形重回帰モデルから求める場合、重回帰を用いている点でクラウン形状制御に用いる厳密モデルと共通するので、形状評価パラメータが現象に対して直接的に求められ、いわゆるメカニカル板クラウンモデルよりも高精度に制御できる。またこの一方で、この関係式は厳密モデルよりも引数が少ないので、板厚・形状非干渉制御に組み込みやすい。
なお、伸び変化に対して追随するようにロール速度を変化させて張力制御をすればさらに形状制御の精度を高めることができる。
以上によって得られた圧下位置及びワークロールベンディング力制御量、又はこれにロール周速度を加えて同時に制御するので、板厚及び板形状の両方を高応答かつ高精度に制御できる。
先ず、ステップS1において、計算に入る前に下記の数値や関係式を予め求めておく。
・出側板厚に及ぼす荷重の影響係数khp、
・出側板厚に及ぼすワークロールベンディング力の影響係数khf、
・板クラウン比率変化、板幅及び圧延荷重と形状評価パラメータとの関係式(λ2=f(β、L、p) … (1))
・板クラウン比率変化に及ぼすワークロールベンディング力の影響係数γ、
・ミル定数M、塑性定数Q(ここでは1/khpに一致する)
ΔS0=(M+Q)/M ×Δh0 … (A)
具体的には、板圧延中に入側板クラウンC、メカニカル板クラウンから求めた出側板クラウンc、入・出側板厚H、h、圧延荷重P及びワークロールベンダー力を検出又は計算する。これらの検出値又は計算値に基づき、形状評価パラメータλ2を式(1)にて推定する。なお、入側板クラウンC(ボディクラウン)は熱間圧延時の素材クラウンを圧延機入側板厚で相似則により求めた値を使用してもよいし、棒状光源方式のプロフィル計等で測定してもよい。また、出側板クラウンcは特許文献3に記載された方法で求められる。そして、基準圧延条件からの、板クラウン比率変化の偏差Δβ及び線荷重変化の偏差△pから形状評価パラメータの偏差Δλ2を計算する。
ここで、λ2:形状評価パラメータ、
β=c/h−C/H:板クラウン比率変化、
C:板端部の入側板クラウン、
c:メカニカル板クラウンから求めた板端部の出側板クラウン、
H、h:入・出側板厚、
L=W/2(mm):板幅Wの半幅、
p=PN/W(kN/m):線荷重(PNは正味圧延荷重であり、圧延時の圧延荷重からワークロールベンダー力を除いた値)、である。
ここで、メカニカル板クラウンモデルを用いて各圧延荷重における板メカニカル比率変化βに及ぼすワークロールベンダー力の影響係数をγとする。
圧延荷重が等しい場合において、ワークロールベンダーFWを操作した際の板クラウン比率変化の偏差Δβ(=β−βL)に基づく形状評価パラメータ変化△λ2′を、前述の影響係数γを用いて式(4)で表す。
=3871.9γ(FW−FWL)/√L … (4)
Δp=−(kcf/kcp)×(FW−FWL)/2L … (6)
kcf:任意のクラウン定義点のメカニカル板クラウンに及ぼすワークロールベンディング力の影響係数
kcp:任意のクラウン定義点のメカニカル板クラウンに及ぼす荷重の影響係数
Δh1=M/(M+Q)×(ΔS0+khf×ΔF0) … (7)
(khf:出側板厚に及ぼすワークロールベンディング力の影響係数)
ΔP=Q×Δh1 =Δh1/khp … (8)
また、圧下位置制御目標値ΔS1も上記式(7)と同様にして求める。
具体的には、ワークロールベンディング力制御量ΔF1及び圧下位置制御量に加えて、圧下位置を変更する前に任意の一定周期毎に圧延機入側張力又は出側張力を測定しておき、当該圧延スタンド出側板厚偏差が特定の範囲内の定常圧延状態であるときの張力を目標値として入側張力又は出側張力を保持するためのロール速度制御量を求める。
例えば板厚を1%減少させる場合には、最終スタンドの1つ前のスタンドのロール周速度を1%減速すればよい。最終スタンドの1つ前のスタンドより前段のスタンドのロール周速度をそのままにすると、最終スタンドの1つ前のスタンドより後段のスタンド間張力が変化して板厚も変化してしまうので、最終スタンドの1つ前のスタンドのロール周速度を変化させる場合にはそれを考慮して最終スタンドの1つ前のスタンドより前段スタンドのロール周速度も変化させるのがよい。
図3では第1〜第3スタンドにおいてごく一般的な形状・張力制御を含まないマスフローAGCを示しているが、本発明の実施にはBISRA−AGCを用いても、また他のAGCでも構わない。
最終スタンド出側の圧延材形状はそのまま最終製品となるので、板厚の高精度化はもちろんのこと、形状の高精度化も必要である。形状が乱れていると、エッジを多めにトリムしなければならず、最悪の場合には売却できない場合もある。それを回避するためにも板厚だけでなく、形状をも高精度化するための板厚・形状・及び張力非干渉制御技術を最終スタンドに適用することが重要となる。
板厚については、従来技術の場合は板厚変動が平均で0.9%であったのに対し、本発明を使用した場合は加減速部において板厚変動が平均で0.1%以内であった。板厚公差は最も厳格な材料で0.5%以内であるため、本発明を使用すれば従来は公差を外れていた加減速部の材料を救済でき、歩留向上に貢献することができる。
なお、λ2及びλ4は次のように定義される。
λ2=y3−y2
λ4=0.5y3+4y2−4.5y1
ここで、y3:板幅中央の板厚又は張力
y2:板幅中央から板幅まで約7割(1/√2)離れた位置の板厚又は張力
y1:板幅中央から板幅まで約8割(1/√(3/2))離れた位置の板厚又は張力
Claims (5)
- 冷間タンデム圧延機において板厚及び板形状を同時に制御する冷間タンデム圧延機の制御方法であって、予め、出側板厚に及ぼす荷重の影響係数及び出側板厚に及ぼすワークロールベンディング力の影響係数を求め、また、予め、板クラウン比率変化β、板幅W及び圧延荷重pと形状評価パラメータλ 2 との関係式である下記式(1)、並びに、板クラウン比率変化に及ぼすワークロールベンディング力の影響係数を求めておき、板クラウン比率変化、板幅、圧延荷重を検出あるいは推定し、出側板厚の目標値と前記推定値との出側板厚偏差を求め、前記出側板厚偏差に基づき仮の圧下位置制御目標値を設定する一方、前記板クラウン比率変化、板幅、圧延荷重の検出値又は推定値に基づいて前記関係式により形状評価パラメータを計算し、前記形状評価パラメータの計算値と形状評価パラメータの目標値との偏差を求め、当該形状評価パラメータの偏差を相殺するワークロールベンディング力を前記の板クラウン比率変化に及ぼすワークロールベンディング力の影響係数を用いて求めて仮のワークロールベンディング力制御量とし、当該仮のワークロールベンディング力制御量及び板厚制御のための前記仮の圧下位置制御量を、前記出側板厚に及ぼす荷重の影響係数及び出側板厚に及ぼすワークロールベンディング力の影響係数を用いた板厚・形状非干渉制御理論により修正し、修正したワークロールベンディング力制御量及び修正した圧下位置制御量に基づき、圧下位置及びワークロールベンダーを同時に制御することを特徴とする冷間タンデム圧延機の制御方法。
λ 2 =f(β、L、p) … (1)
ここで、λ 2 :形状評価パラメータ、
β=c/h−C/H:板クラウン比率変化、
C:板端部の入側板クラウン、
c:メカニカル板クラウンから求めた板端部の出側板クラウン、
H、h:入・出側板厚、
L=W/2(mm):板幅Wの半幅、
p=P N /W(kN/m):線荷重(P N は正味圧延荷重であり、圧延時の圧延荷重からワークロールベンダー力を除いた値)、である。 - 前記板厚・形状非干渉制御理論を用いて、前記仮の圧下位置制御量及び前記仮のワークロールベンディング力制御量を修正する際に、前記仮の圧下位置制御量及び前記仮のワークロールベンディング力制御量によって実現される板厚制御量を修正し、修正された板厚制御量に基づいて荷重を修正し、修正された板厚制御量及び修正された荷重に基づいて板クラウン比率変化を修正し、修正された板クラウン比率変化に基づいて形状評価パラメータを修正し、修正された板厚制御量及び修正された形状評価パラメータが、元の板厚制御目標値及び元の形状評価パラメータの目標値となるように再度圧下位置制御量及びワークロールベンディング力制御量を求めることを特徴とする請求項1に記載の冷間タンデム圧延機の制御方法。
- 修正した前記ワークロールベンディング力制御量及び圧下位置制御量に加えて、圧下位置を変更する前に任意の一定周期毎に圧延機入側張力又は出側張力を測定しておき、当該圧延スタンド出側板厚偏差が特定の範囲内の定常圧延状態であるときの張力を目標値として前記入側張力又は出側張力を保持するためのロール速度制御量を用い、当該圧延スタンド及びその前後の圧延スタンドのいずれか一つ以上の圧延スタンドのロール速度を前記圧下位置及び前記ワークロールベンダーと同時に制御することを特徴とする請求項1または2に記載の冷間タンデム圧延機の制御方法。
- 板クラウン比率変化、板幅及び圧延荷重と形状評価パラメータとの前記関係式を線形重回帰モデルから求めることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の冷間タンデム圧延機の制御方法。
- 予め、任意のクラウン定義点のメカニカル板クラウンに及ぼす荷重及びワークロールベンディング力の影響係数を求めておき、当該形状評価パラメータの偏差を相殺するワークロールベンディング力をワークロールベンディング力に及ぼす板クラウン比率変化の影響係数を用いて求めてワークロールベンディング力制御量とする際に、前記影響係数を用いて線荷重をワークロールベンディング力に換算することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の冷間タンデム圧延機の制御方法。
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