JP5915402B2 - ロール形状決定装置及びロール形状決定方法 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1に記載の技術では、圧延機入側の板クラウン形状と圧延ロールのロール形状から決まるメカニカルクラウンとその影響度とを用いた板クラウン予測モデルを使用して、順次、圧延パスの板クラウンを予測し、これを必要パス分繰り返すことで、最終板クラウン形状を予測し、これによって、目標の板クラウンを得る。また、特許文献1に記載の技術では、所定の圧延パスにおける実際の板クラウンと算出したメカニカルクラウンに基づき、次の圧延パスでのメカニカルクラウンを補正する。
また特許文献3には、圧延機出側の板クラウンを、ワークロールのロールクラウン(イニシャルクラウン、サーマルクラウン、摩耗クラウン)、バックアッブロールの摩耗量、板幅、圧延荷重、出側板厚、入側板厚、入側板クラウン、ワークロールの半径、バックアッブロールの半径を用いた板クラウン予測モデルにより求めることが記載されている。そして、1ロールチャンスの被圧延板の板クラウンを予測して、良好な板クラウンを得るための圧延パス設定を行っている。
同様に、特許文献2でも、ワークロールに関してはクラウン量しか考慮しておらず、目標板クラウンを達成できていない鋼板がある時のワークロール形状変更による修正は、板クラウンヘの影響度が不明なため難しい。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、ワークロールのロール形状の変更による板クラウンヘの影響を考慮することで、圧延後の圧延鋼板の板クラウンを目標板クラウンに精度良く調整可能な上記ロール形状を決定することを目的とする。
圧延前の板クラウンと上記圧延機のワークロールのロール形状とをパラメータとして含む板クラウン形状予測モデルを用いて、リバース圧延前の被圧延板の板クラウンを初期値として、1パス目から各パス毎の圧延後の板クラウンを順番に計算して、最終パス出側での板クラウンを計算板クラウンとして算出する計算板クラウン算出部と、
上記計算板クラウン算出部が算出した計算板クラウンと目標板クラウンとの偏差を求める偏差算出部と、
上記偏差算出部が算出した偏差が予め設定した許容偏差範囲以内に収まるか否かを判定するロール形状確認部と、
上記ロール形状確認部が上記偏差が許容偏差範囲以内に収まっていないと判定すると、上記偏差が小さくなる方向に、上記パラメータとしての上記ワークロールのロール形状を設定変更するロール形状設定変更部と、
上記ロール形状設定変更部が上記ロール形状を設定変更したと判定すると、上記計算板クラウン算出部を再実行させる再計算指令部と、
を備えることを特徴とする。
圧延前の板クラウンと上記圧延機のワークロールのロール形状とをパラメータとして含む板クラウン形状予測モデルを用いて、リバース圧延前の被圧延板の板クラウンを初期値として、1パス目から各パス毎の圧延後の板クラウンを順番に計算して、最終パス出側での板クラウンを計算板クラウンとして算出し、
上記算出した計算板クラウンと目標板クラウンとの偏差が、予め設定した許容偏差範囲以内に収まるか否かを判定し、
上記偏差が許容偏差範囲以内に収まっていないと判定すると、上記偏差が小さくなる方向に、上記パラメータとしての上記ワークロールのロール形状を設定変更して、上記偏差が、予め設定した許容偏差範囲以内に収まるまで、上記計算板クラウンの算出処理を繰り返すことを特徴とする。
(予測モデルについて)
まず、板クラウン予測モデル(予測式)について説明する。
1圧延パスを行うことによる圧延後の板クラウン形状(圧延機出側の板クラウン)は、圧延機入側の板クラウン形状と、圧延ロールのロール形状から決まるメカニカルクラウンと、それぞれの影響度とをパラメータとした、下記(1)式で示される板クラウン形状予測モデルによって予測することが出来る。ここで、上記メカニカルクラウンは、ワークロールのロール形状が完全に板に転写されたときに生じる板のクラウンである。
Cn =αn・Cmn +βn・Cn−1 ・・・(1)
ここで、
Cn:出側クラウン
Cn−1:入側クラウン
Cmn:メカニカルクラウン
αn:転写率
βn:遺伝係数
である。
添字nは、nパス目の圧延であることを意味している。
また、上記メカニカルクラウンCmnは、公知のロールプロフィールモデル及びロール変形モデルに従って、下記(2)式に基づき算出することが出来る。
Cmn=δn +ξn +Cwr +ΔCwr ・・・(2)
ここで、
δn:ワークロールの弾性変形量
ξn:ワークロールのサーマルクラウン
Cwr:ワークロールのイニシャルクラウン
ΔCwr:ワークロールのイニシャルクラウンからの摩耗量
である。
Cwrは、ワークロールの無負荷状態でのイニシャルクラウン(ロール形状)である。ワークロールはロール表面の摩耗や肌荒れが直接製品の表面品質に影響を及ぼすため、定期的にロール組替えを行い、表面を研削する。そして、所定の形状に研削されたロールが、あらためて、圧延機に設置される。イニシャルクラウンとは、圧延機に設置するために前記所定の形状に研削されたロールの形状をさすものである。一方、ΔCwrは、ワークロールのイニシャルクラウンからの摩耗量である。よって、(Cwr +ΔCwr)は、現在のワークロールのクラウン(ロール形状)に相当する。
なお、上記ワークロールの弾性変形量δn、サーマルクラウンξn、イニシャルクラウンCwr、摩耗量ΔCwrは、それぞれ軸方向分布のデータとして表現される。
次に、ロール形状決定方法について説明する。
リバース圧延可能な圧延機は、例えば、図1に示すように、一対のワークロール1とバックアップロール2とを備える。ワークロール1は、たとえば、図2のような形状を有するものである。従来から採用されているワークロール形状としては、端部と中央部とが単調な曲線で結ばれているもの(たとえば、コサインカーブなど)が多いが、本願発明ではそれに限定されることなく、ロールプロフィールが多数の曲線が連続して構成される曲線であってもかまわない。そしてリバース圧延は、図1に示すような圧延機を使用して、1圧延パス毎に被圧延板3の圧延方向を正逆反転させて、予め設定したパス数だけ圧延を繰り返すことで、目標の板厚まで圧延を実施する。このとき、各パス毎に圧延後の目標板厚を設定して徐々に最終的な目標板厚まで圧延を実行する。
1パス: C1 =α1・Cm1 +β1・C0
2パス: C2 =α2・Cm2 +β2・C1
3パス: C3 =α3・Cm3 +β3・C2
・・・・
(n−1)パス: Cn−1 =αn−1・Cmn−1 +β4・Cn−2
nパス: CF=Cn =αn・Cmn +β4・Cn−1
すなわち、被圧延板3の最初の板クラウンをC0とすると、1圧延パスごとに被圧延板3に形成される板クラウンがC1、C2・・と順番に計算されて、最終パス後の板クラウンCFを計算で求めることが出来る。
ここで、上記計算に使用するαn、βn、δn、ξnについては、使用する圧延機での圧延条件や被圧延板3の材質等から演算しても良いし、実際に一本の被圧延板3についてリバース圧延を実施して、上記αn、βn、δ、ξの値の一部若しくは全部を実測で求めても良い。
ここで、目標板クラウンC*は、例えば軸方向に沿ってフラットなプロフィールに設定する。
上記ロール形状決定の処理は、コンピュータで処理するプログラムソフトとして用意しておき、最適なイニシャルクラウンCwrを自動計算させるようにしても良い。
ロール形状処理装置は、起動すると、ステップS10にて初期値の入力を促す。初期値の入力があると、ステップS20に移行する。
上記初期値としては、リバース圧延する被圧延板3の初期の板クラウン情報などである。尚、これらの情報は、不図示のセンサ等による取得値であっても良い。
次に、ステップS30では、ステップS20で求めた板クラウンCFと、目標板クラウンC*とを比較し、その板クラウン間の偏差が許容偏差範囲内か否かを判定する。例えば、軸方向に沿って予め設定した間隔毎に、板クラウンCFと目標板クラウンC*との偏差が、予め設定した許容値以下か判定し、一つでも許容値を超えるものがある場合には、許容偏差範囲外と判定する。
ステップS40では、上記板クラウンCFと目標板クラウンC*との偏差が小さく方向に、Cwrの値を設定変更して、ステップS20に移行する。そして、上記ステップS20及びS30の処理を再実行する。
ここで、ステップS20は、計算板クラウン算出部を構成する。ステップS30は、偏差算出部及びロール形状確認部を構成する。ステップS40は、ロール形状設定変更部及び再計算指令部を構成する。
本発明によれば、ワークロール1のロール形状を変えた影響だけを評価して、目標板クラウンとするために最適な上記ワークロール1のロール形状を求めることが出来る。特に、板幅全体にわたって目標板クラウンを達成することが困難な、幅広材に適用することにより、この効果がより顕著に発揮されるので好ましい。
2 バックアップロール
3 被圧延板
C* 目標板クラウン
C0 圧延前の板クラウン(実績値)
CF 計算でもとめた最終の板クラウン(計算板クラウン)
Claims (2)
- リバース圧延可能な圧延機にて複数パスの圧延を実施して、被圧延板を目標板クラウンに圧延を実施する際における、上記圧延機のワークロールのロール形状を決定するロール形状決定装置であって、
圧延前の板クラウンと上記圧延機のワークロールのロール形状とをパラメータとして含む板クラウン形状予測モデルを用いて、リバース圧延前の被圧延板の板クラウンを初期値として、1パス目から各パス毎の圧延後の板クラウンを順番に計算して、最終パス出側での板クラウンを計算板クラウンとして算出する計算板クラウン算出部と、
上記計算板クラウン算出部が算出した計算板クラウンと目標板クラウンとの偏差を求める偏差算出部と、
上記偏差算出部が算出した偏差が予め設定した許容偏差範囲以内に収まるか否かを判定するロール形状確認部と、
上記ロール形状確認部が上記偏差が許容偏差範囲以内に収まっていないと判定すると、上記偏差が小さくなる方向に、上記パラメータとしての上記ワークロールのロール形状を設定変更するロール形状設定変更部と、
上記ロール形状設定変更部が上記ロール形状を設定変更したと判定すると、上記計算板クラウン算出部を再実行させる再計算指令部と、
を備えることを特徴とするロール形状決定装置。 - リバース圧延可能な圧延機にて複数パスの圧延を実施して、被圧延板を目標板クラウンに圧延を実施する際における、上記圧延機のワークロールのロール形状を決定するロール形状決定方法であって、
圧延前の板クラウンと上記圧延機のワークロールのロール形状とをパラメータとして含む板クラウン形状予測モデルを用いて、リバース圧延前の被圧延板の板クラウンを初期値として、1パス目から各パス毎の圧延後の板クラウンを順番に計算して、最終パス出側での板クラウンを計算板クラウンとして算出し、
上記算出した計算板クラウンと目標板クラウンとの偏差が、予め設定した許容偏差範囲以内に収まるか否かを判定し、
上記偏差が許容偏差範囲以内に収まっていないと判定すると、上記偏差が小さくなる方向に、上記パラメータとしての上記ワークロールのロール形状を設定変更して、上記偏差が、予め設定した許容偏差範囲以内に収まるまで、上記計算板クラウンの算出処理を繰り返すことを特徴とするロール形状決定方法。
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