JP5939807B2 - タンデム圧延機における板厚制御方法及び板厚制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の圧延スタンドを備えたタンデム圧延機で圧延材を連続圧延する際に用いられ、製品精度を向上させることが可能な板厚制御方法及び板厚制御装置に関する。

従来から、薄鋼板や薄アルミ板等の圧延材は、複数の圧延スタンドを有するタンデム圧延機により、熱間圧延や冷間圧延で製造されている。タンデム圧延機における最終製品の評価基準のひとつとして板厚があり、板厚を適正なものとすべく、様々な制御技術（板厚制御技術）が開発されている。
ところが、圧延材の先端部や尾端部においては、圧延材が無張力状態であったり圧延速度が大きく変化する非定常状態であり、板厚の制御には、定常部とは異なった制御が必要とされている。特に、圧延材の尾端部は、従来、板厚制御が積極的に行われていない部分であり、この部分の板厚制御を確実に行うことで、製品精度を向上させ製品歩留まりなどを上げることができる。

圧延材の尾端部の板厚制御に関して、例えば、特許文献１に開示された技術がある。
特許文献１は、仕上げスタンド出側板厚計で実測した板厚偏差を記憶装置に記憶し、圧延材尾端が第（ｎ−１）スタンド抜け時に発生する第ｎスタンド直下での板厚増加量に対し、記憶装置に記憶された実測板厚偏差を板厚増加量補正演算装置に入力させることにより、増加補正量を求める。この補正量で補正された板厚増加量を尾端用圧下位置指令演算装置に入力し、圧下位置指令を求め自動圧下位置制御装置を使い尾端板厚制御を行う技術を開示する。

特開２０００−３３４５１１号公報

下流側に向けてｉ番目、ｉ＋１番目、ｉ＋２番目（最終段）の圧延スタンドが連続的に配備されたタンデム圧延機において、ｉ番目の圧延スタンドでの圧延材の尻抜けが発生した際には、ｉ番目の圧延スタンド〜ｉ＋１番目の圧延スタンド間の張力が０になるため、ｉ＋１番目の圧延スタンドの出側板厚が増加する。加えて、ｉ番目の圧延スタンド〜ｉ＋１番目の圧延スタンド間の張力が０になるため、ｉ＋１番目の圧延スタンドの先進率が増加することにより、ｉ＋１番目の圧延スタンド〜ｉ＋２番目の圧延スタンドの間の張力（ｔ_{ｉ＋１，ｉ＋２}）が減少し、その結果、ｉ＋２番目の圧延スタンドの出側板厚が増加することになる。

特に、ｉ番目の圧延スタンドの尻抜け時におけるｉ＋１番目の圧延スタンドの出側板厚の変動よりも、ｉ＋２番目の圧延スタンドの出側板厚の変動の方が、圧延材全長の中で端部から離れた位置となるため、板厚が製品公差を外れたときに破棄する圧延材長さが長くなり、ロスが大きく歩留まりが悪いものとなる。
板厚の制御であれば、ｉ番目の圧延スタンドにおいて尻抜けが発生した瞬間に、ｉ＋２番目の圧延スタンドのロールギャップを狭めるといった操作を行い、ｉ＋２番目の圧延スタンドの出側板厚の変動を抑制することも考えられる。しかし、その場合、ｉ＋１番目の圧延スタンド〜ｉ＋２番目の圧延スタンドの間の張力の低下を更に助長するため、圧延材の撓みに起因するループ発生などによるトラブルが発生しやすい。

斯かる状況を回避する技術は開発されるに至っていないのが現状である。例えば、上述した特許文献１に開示された尾端板厚制御は、当該圧延材の実績値を基にした次圧延材の制御手法であるため、当該圧延材に対しての改善がなされない等の問題点がある。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、タンデム圧延機において、板厚制御を確実に行えると共に操業安定性を向上させ得る板厚制御方法及び板厚制御装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明のタンデム圧延機の板厚制御方法は、タンデム圧延機に備えられた複数の圧延スタンドで圧延される圧延材の尾端の板厚を制御する板厚制御方法であって、ｉ番目の圧延スタンドにおける圧延材の尾端のスタンド抜け発生を検知可能としておき、前記ｉ番目の圧延スタンドでの尾端のスタンド抜けが検知されたときに、ｉ＋１番目の圧延スタンドでの圧延ロールの周速度を下げ、ｉ＋２番目の圧延スタンドの出側板厚の変動を抑制するものであり、前記ｉ番目の圧延スタンドでの圧延材の尾端のスタンド抜け発生の前後において、ｉ＋１番目の圧延スタンドでの出側板速度が同じ速度となるように、前記ｉ＋１番目の圧延スタンドでの圧延ロールの周速度が変更されることを特徴とする。

好ましくは、前記ｉ番目の圧延スタンドに荷重検出器を設けておき、前記荷重検出器の荷重変化を基に、前記ｉ番目の圧延スタンドにおける圧延材の尾端のスタンド抜け発生を検知するとよい。
好ましくは、ｉ−１番目の圧延スタンドにおける圧延材の尾端のスタンド抜けタイミングと、前記ｉ−１番目の圧延スタンドの出側板速度から、前記ｉ番目の圧延スタンドにおける圧延材の尾端のスタンド抜け発生を検知するとよい。

本発明のタンデム圧延機の板厚制御装置は、複数の圧延スタンドを有するタンデム圧延機に備えられた制御装置であって、上記した板厚制御方法を行うように構成されたことを特徴とする。

本発明の板厚制御技術を用いることで、圧延材の尾端のスタンド抜け時においても、圧延材の板厚を精確に制御することが可能となる。

本発明にかかるタンデム圧延機を模式的に示した図である。 本発明にかかる板厚制御の手順を示したフローチャートである。 本発明にかかる板厚制御を適用した結果を示す図である。

以下、本発明の実施形態を、図を基に説明する。なお、以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
図１は、本実施形態のタンデム圧延機１（連続圧延機）を模式的に示した図である。
図１に示す通り、タンデム圧延機１は、複数の圧延スタンド２と、コイル巻き取り機３と、各圧延スタンド２のギャップ量を制御する板厚制御部４を備える。

各圧延スタンド２は、上下の圧延ロール５，５（ワークロール）とそれぞれの圧延ロール５をバックアップするバックアップロール６を備える。圧延スタンド２の圧延ロール５は、電動機（図示せず）で駆動されているが、この電動機は、板厚制御部４からの指令に基づき回転速度を調整できるようになっている。また、各圧延スタンド２には、圧延荷重を測定する荷重計７（ロードセル）が備えられる。上下の圧延ロール５の間隔は、油圧又は電動機で駆動される圧下装置（図示せず）によって、ギャップ調整可能な構造になっている。

最終の圧延スタンド２の出側には、圧延材Ｗの板厚を検出する板厚検出計８が設けられる。また、各圧延スタンド２，２間の張力を安定化、検出するルーパ（図示せず）が備えられる場合もある。
このタンデム圧延機１においては、圧延材Ｗは、複数の圧延スタンド２を通ることで、所望の板厚、板幅、板クラウンの製品板へと圧延され、コイル巻き取り機３で巻き取られ次の工程へと搬送される。

以下の説明において、図１に示されるように、最終圧延スタンドをｉ＋２圧延スタンド（ｉ＋２番目の圧延スタンド）と呼ぶ。タンデム圧延機１は、ｉ＋２圧延スタンドから上流側に行くに従って、ｉ＋１圧延スタンド（ｉ＋１番目の圧延スタンド）、ｉ圧延スタンド（ｉ番目の圧延スタンド）、ｉ−１圧延スタンド（ｉ−１番目の圧延スタンド）が配備されている。

なお、表記が煩雑になることを避けるために、以降、順番を示した圧延スタンドには、符号を付けないこととする。すなわち、「ｉ＋１圧延スタンド２」と表記すべきを「ｉ＋１圧延スタンド」と表記する。
本実施形態のタンデム圧延機１に備えられた板厚制御部４は、従来からの板厚制御系に加え、圧延材Ｗの尾端部に対して板厚制御（本願発明の板厚制御）を行うものとなっている。

この板厚制御部４は、ｉ圧延スタンドにおける圧延材Ｗの尾端のスタンド抜け発生（所謂、尾端抜け発生、尻抜け発生）を検知可能としておき、ｉ圧延スタンドでの尾端のスタンド抜けが検知されたときに、ｉ＋１圧延スタンドでの圧延ロール５の周速度を下げ、ｉ＋２圧延スタンドの出側板厚の変動を抑制するものとなっている。この板厚制御部４は、プロコン等で構成されている。

次に、図２に示すフローチャートを基に、タンデム圧延機１に備えられた板厚制御部４の中にて行われる板厚制御（圧延材Ｗの尾端抜け発生後の板厚制御）の手法について順を追って述べることとする。
まず、図２のＳ１（ステップ１）にて、所定の圧延スタンド２、例えば、図１のｉ圧延スタンドでの圧延材Ｗの尾端抜けタイミングを検出する。例えば、尾端抜けのタイミングは、ｉ圧延スタンドの荷重計７の値Ｐｉを用いて、式（１）を用いて検出する。

なお、ｉ−１圧延スタンドにおける圧延材Ｗの尾端位置のスタンド抜けタイミングと、ｉ−１圧延スタンド発生の出側板速度から、ｉ圧延スタンドでの圧延材Ｗの尾端抜けタイミングを検知するようにしてもよい。
次に、Ｓ２では、Ｓ１で得られた尾端抜けタイミングを例えば時刻ｔとし、時刻ｔにおいて、ｉ圧延スタンドの１つ下流側の圧延スタンドである、ｉ＋１圧延スタンドでの先進率変動量Δｆ_ｉ＋１を式（２）を基に算出するようにする。その後、Ｓ３において、ｉ＋１圧延スタンドでの圧延ロール５の速度変更量を式（３）で算出する。

式（３）で得られたｉ＋１圧延スタンドでのロール速度変更量は、ｉ圧延スタンドでの尾端抜け発生の前後において、ｉ＋１番目の圧延スタンドでの出側板速度が同じ速度となるように算出されたものである。言い換えれば、式（３）で得られたロール速度の変更をｉ＋１圧延スタンドで実現することで、「尾端抜け発生前のｉ＋１圧延スタンドでの出側板速度＝尾端抜け発生後のｉ＋１圧延スタンドでの出側板速度」を実現できる。

Ｓ４では、式（３）で得られたｉ＋１圧延スタンドでの圧延ロール５の速度変更を、板厚制御部４を通じて、ｉ＋１圧延スタンドへ適用する。
なお、板厚測定結果をフィードバックしてｉ＋２スタンドのギャップ等を操作する従来の板厚制御を、上記の本制御方法と同時に使うことは可能であり好ましい。
以上の処理を行うことにより、ｉ番目の圧延スタンドの尻抜け時におけるｉ＋２番目の圧延スタンドの出側板厚の増加を確実に防ぐことができ、板厚が製品公差外であって破棄すべき圧延材長さを短くできて、ロスの少ない圧延材Ｗの製造ができるようになる。

以上述べた本発明にかかる板厚制御方法を適用した結果を、以下に示す。
図３には、タンデム圧延機１により圧延材Ｗを圧延した結果として、従来の板厚制御を適用した際の尾端部の板厚偏差と、本発明の板厚制御を適用した際の尾端部の板厚偏差が示されている。
板厚偏差に注目すると、ｉ圧延スタンドでの尾端抜けの際に、従来の圧延では、板厚偏差が公差範囲を逸脱しオフゲージとなる。同様に、ｉ＋１圧延スタンドでの尾端抜けの際には、板厚偏差が公差範囲を大きく逸脱する。それ故、オフゲージ長は、図３（ａ）から１５ｍ程度（長手方向２０ｍ〜３５ｍの範囲）であることがわかる。

一方、本実施形態の技術を用いた場合、ｉ圧延スタンドでの尾端抜けの際には、板厚偏差が公差範囲内に収まるようになっている。確かに、ｉ＋１圧延スタンドでの尾端抜けの際には、板厚偏差が公差範囲を逸脱するものの、ｉ圧延スタンドでの尾端抜け時にはオフゲージとならないため、本発明方法を用いた場合のオフゲージ長は、図３（ｂ）から５ｍ程度（長手方向３０ｍ〜３５ｍの範囲）と、従来の１／３程度に短縮される。

すなわち、本発明の板厚制御技術を用いることで、圧延材の尾端のスタンド抜け時においても、圧延材の板厚を精確に制御することが可能となり、オフゲージ長を可及的に短くすることができる。
ところで、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容
易に想定することが可能な値を採用している。

１ タンデム圧延機
２ 圧延スタンド
３ コイル巻き取り機
４ 板厚制御部
５ 圧延ロール
６ バックアップロール
７ 荷重計
８ 板厚検出計
Ｗ 圧延材

Claims (4)

1. タンデム圧延機に備えられた複数の圧延スタンドで圧延される圧延材の尾端の板厚を制御する板厚制御方法であって、
   ｉ番目の圧延スタンドにおける圧延材の尾端のスタンド抜け発生を検知可能としておき、前記ｉ番目の圧延スタンドでの尾端のスタンド抜けが検知されたときに、ｉ＋１番目の圧延スタンドでの圧延ロールの周速度を下げ、ｉ＋２番目の圧延スタンドの出側板厚の変動を抑制するものであり、
   前記ｉ番目の圧延スタンドでの圧延材の尾端のスタンド抜け発生の前後において、ｉ＋１番目の圧延スタンドでの出側板速度が同じ速度となるように、前記ｉ＋１番目の圧延スタンドでの圧延ロールの周速度が変更されることを特徴とするタンデム圧延機の板厚制御方法。
2. 前記ｉ番目の圧延スタンドに荷重検出器を設けておき、
   前記荷重検出器の荷重変化を基に、前記ｉ番目の圧延スタンドにおける圧延材の尾端のスタンド抜け発生を検知することを特徴とする請求項１に記載のタンデム圧延機の板厚制御方法。
3. ｉ−１番目の圧延スタンドにおける圧延材の尾端のスタンド抜けタイミングと、前記ｉ−１番目の圧延スタンドの出側板速度から、前記ｉ番目の圧延スタンドにおける圧延材の尾端のスタンド抜け発生を検知することを特徴とする請求項１に記載のタンデム圧延機の板厚制御方法。
4. 複数の圧延スタンドを有するタンデム圧延機に備えられた制御装置であって、
   請求項１〜３のいずれかに記載された板厚制御方法を行うプロコンを備えたことを特徴とするタンデム圧延機の板厚制御装置。

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