JP6399012B2 - 可逆式圧延機のパススケジュール設定方法および設定装置、ならびに鋼帯の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、可逆式圧延機を用いて同一の鋼帯内で長手方向に複数の板厚を有する鋼板を圧延するパススケジュールに関し、特に、可逆式圧延機のパススケジュール設定方法および設定装置、ならびに鋼帯の製造方法に関するものである。

一般的に、可逆式圧延機を用いて複数パスの圧延を行って鋼板（鋼帯とも称する）を製造する際には、圧延前に予め圧延機の耐荷重制約やトルク制約、被圧延材の形状制約、機械特性を満足するための被圧延材の温度制約等を考慮して、圧延のパス数やパス毎の圧延条件（パス毎の圧下量、荷重、張力等）を決める計算を行う。

これまでのパススケジュール計算の技術としては、例えば、特許文献１で開示された技術として、初期板厚を基準に、各パスでの圧下量を最大として、出側板厚が所望の板厚をはじめて下回る総圧延パス数を求め、このときの最終パスでの出側板厚と所望の板厚との差に応じて各パス出側板厚を修正することにより、少ない総圧延パス数で所望の板厚を得ることができるパススケジュールの設定方法が示されている。

また、特許文献２で開示された技術として、過去の操業実績を記憶、参照し、パススケジュールを設定する方法が示されている。そして、特許文献３には、過去の操業実績から、ニューラルネットワークモデルを介してパススケジュールを設定する方法が示されている。

さらに、特許文献４で開示された技術として、少ないパス数で所望の板クラウン、平坦度を安定的に得るために、伸びひずみ差または板クラウン比率変化に基づいた評価関数の値を最小とするパススケジュールを設定する方法が示されている。

特開昭６２−２５９６０５号公報 特開平０７−６０３２０号公報 特開平０５−３８５１１号公報 特開２０１０−７５９９４号公報

通常、可逆式圧延機を用いて複数パスからなるスケジュールに従って鋼板の圧延を行う場合、各パスでは鋼板の全長にわたって同一の板厚に圧延される。前述した特許文献１〜４に開示されている方法でも、各パスでの板厚が一定である圧延を前提としている。

しかしながら、顧客の要求仕様等により、仕上げ板厚差のある鋼板、すなわち同じ鋼帯内であっても、板長手方向で異なる仕上げ板厚に圧延することが求められる場合がある。

このような場合、それぞれの異なる仕上げ板厚や圧延機の性能等を考慮しながら、それぞれの異なる仕上げ板厚にあわせて最適化されたパススケジュールを、圧延の途中で再設定することが必要になる。このため、ダミーパスなどや圧延条件の再設定時間の発生による圧延時間の長時間化が懸念される。

ここで、パスとは、可逆式圧延機での１回の圧延を指し、パススケジュールとは、複数パスの圧延において、各パスの圧延機出側での板厚をそれぞれ決めることである。また、仕上げ板厚とは、圧延が完了した時点での鋼板の板厚をいう。

本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものであり、可逆式圧延機を用いて板厚差のある鋼板に圧延する時に、板厚を変更するために圧延機を停止させるなどの特別な処置を行うことなく、各パスの走間での板厚変更、すなわち圧延中に鋼板の板厚を変えることによって板厚差のある鋼板の製造を行うことができるパススケジュール設定方法を提供することを目的とする。また、上記パススケジュール設定方法のためのパススケジュール設定装置を提供し、あわせて、上記パススケジュール設定方法を用いた鋼帯の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題は、以下の発明によって解決できる。

［１］ 同一の鋼帯内で長手方向に複数の仕上げ板厚とする鋼板に可逆式圧延機を用いて圧延する可逆式圧延機のパススケジュール設定方法であって、
圧延される前の鋼板の板厚から、前記複数のそれぞれの仕上げ板厚までを最小のパス数で圧延するパススケジュールを計算する、板厚ごとのパススケジュール計算ステップと、
該板厚ごとのパススケジュール計算ステップで計算した前記複数のそれぞれの仕上げ板厚までのパス数を仮パス数として決定する、板厚ごとの仮パス数の決定ステップと、
該板厚ごとの仮パス数の決定ステップで決定したそれぞれの仮パス数の中の最大のパス数を、前記鋼帯の圧延パス数と決定する、圧延パス数の決定ステップと、
該圧延パス数の決定ステップで決定した圧延パス数で、設備制約が各パスで均等となるように各パスの圧延条件を再計算する、板厚ごとの圧延条件再計算ステップと、
を有することを特徴とする可逆式圧延機のパススケジュール設定方法。

［２］ 上記［１］に記載の可逆式圧延機のパススケジュール設定方法によって設定したパススケジュールによって、同一の鋼帯内で長手方向に複数の仕上げ板厚を有する鋼板を製造することを特徴とする鋼帯の製造方法。

［３］ 同一の鋼帯内で長手方向に複数の仕上げ板厚とする鋼板に可逆式圧延機を用いて圧延する可逆式圧延機のパススケジュール設定装置であって、
該パススケジュール設定装置は、
圧延される前の鋼板の板厚から、前記複数のそれぞれの仕上げ板厚までを最小のパス数で圧延するパススケジュールを計算する、板厚ごとのパススケジュール計算ステップと、
該板厚ごとのパススケジュール計算ステップで計算した前記複数のそれぞれの仕上げ板厚までのパス数を仮パス数として決定する、板厚ごとの仮パス数の決定ステップと、
該板厚ごとの仮パス数の決定ステップで決定したそれぞれの仮パス数の中の最大のパス数を、前記鋼帯の圧延パス数と決定する、圧延パス数の決定ステップと、
該圧延パス数の決定ステップで決定した圧延パス数で、設備制約が各パスで均等となるように各パスの圧延条件を再計算する、板厚ごとの圧延条件再計算ステップと、
を処理することを特徴とする可逆式圧延機のパススケジュール設定装置。

本発明によれば、可逆式圧延機を用いて、同一の鋼帯内で長手方向に複数の仕上げ板厚とする鋼板に各パスにて走間板厚変更で圧延するパススケジュールの設定にあたって、板厚ごとに最小のパス数で圧延するパススケジュールを計算し、ここで求めた板厚ごとのパス数を仮パス数として決定し、決定した仮パス数の中の最大のパス数を圧延パス数とし、この圧延パス数にてパススケジュールを再計算するようにしたので、パス数や圧延時間を短縮することが出来るようになった。

本発明を適用する可逆式圧延機および本発明の装置構成例を示す図である。 板厚差のある鋼板圧延における従来方法と本発明方法を説明する図である。 本発明の処理手順例を示す図である。 本発明による板厚差のある鋼板圧延の別の形態を示す図である。

以下、図面も参照しながら、本発明を実施するための形態を説明する。図１は、本発明を適用する可逆式圧延機および本発明の装置構成例を示す図である。図１中、１は１２段クラスターレバースミル、１１はワークロール、１２は中間ロール、１３は分割バックアップロール、２はペイオフリール、３は右テンションリール、４は左テンションリール、５はＸ線板厚計、６は形状検出ロール、７は制御装置、および８はパススケジュール設定装置をそれぞれ表す。

なお、可逆式圧延機は、図のような１２段クラスターリバースミルだけではなく、１０段のクラスターリバースミルや、４段・６段ミルであってもよい。

ペイオフリール２にコイル状の鋼帯を装入した後、巻き戻された鋼帯が１２段クラスターリバースミル１に導入され、右テンションリール３と左テンションリール４の間で可逆的に圧延される。圧延終了後の鋼帯は、必要に応じて未圧延部を図示しないシャーで切断された後、右テンションリール３または左テンションリール４のどちらかで巻き取られてコイル状の鋼帯として抜き出される。

１２段クラスターリバースミル１には、入側および出側にＸ線板厚計５および形状検出ロール６がそれぞれ配置されており、入側および出側の板厚および形状が計測される。

パススケジュール設定装置８は、以下に示す処理手順により、複数パスの圧延における各パスの圧延機出側での板厚をそれぞれ決めるパススケジュールを設定する。

そして、制御装置７は、設定されたパススケジュールにしたがって、各パスの入側板厚、出側板厚、板幅、鋼種、圧延機のワークロール径などから、１２段クラスターリバースミル１における各パスでの圧延速度、圧延荷重、および鋼板に与える張力などを制御して、同一の鋼帯内で長手方向に複数の仕上げ板厚を有する鋼板に圧延する。

なお、ここでは、パススケジュール設定装置８として、ここで設定したパススケジュールを制御装置７に送るようにしているが、制御装置７の中に以下に示すパススケジュール設定装置８の処理機能を統合するようにしてもよい。

図２は、板厚差のある鋼板圧延における従来方法と本発明方法を説明する図である。図２（ａ）は従来方法を、図２（ｂ）は本発明方法をそれぞれ示している。圧延前の原板から、上から下に順に複数パスを経て、最終的に最下段に示すように、同じ鋼帯の端部１、中央部、端部２がそれぞれ板厚Ａ、板厚Ｂ、板厚Ｃである鋼帯に圧延する、すなわち両端部薄引きとなる様子を模式的に示している。

先ず、図２（ａ）の従来方法から説明すると、最終パスまでの各パスでは、鋼帯の両端部の未圧延部を除いて、鋼帯の全長にわたって同一の圧下量にて同じ板厚に圧延される。最終パスで、中央部の仕上げ板厚である板厚Ｂになるように、全長にわたって同じ板厚に圧延される。なお、可逆式圧延機の場合、両端部には未圧延部が発生する場合がある。

次に、鋼帯の一方の端部の所定の範囲（以下、端部１とする）を、板厚Ｂから端部１の仕上げ板厚である板厚Ａまで圧延を繰り返す。

そして、端部１が板厚Ａになれば、今度は、鋼帯の反対側の端部の所定の範囲（以下、端部２とする）の圧延を行うが、そのためには、中央部を圧延せずに鋼板を送るダミーパス（空パス）を行わなければならない。この時、鋼帯の重量、板厚によっては、ダミーパスに長時間、例えば30分以上を要することもある。

ダミーパス後は、端部２を、板厚Ｂから端部２の仕上げ板厚である板厚Ｃになるまで圧延を繰り返す。

このとき、端部１または端部２の圧延は、板厚Ｂまでの圧延条件とは異なる条件で行われる。したがって、端部１または端部２の圧延のために、パススケジュールを含めた圧延条件を再度計算し、設定しなければならない。

以上のように、従来の方法では、ダミーパスの実施や圧延条件の再計算、再設定のために圧延時間の長時間化が懸念され、圧延工程の効率を悪くする。しかし、ダミーパスを省略するためには、圧延中に板厚を変更することが必要になるが、従来の方法では、パススケジュールを圧延中に変更することは考慮されていない。

本発明のパススケジュールは、図１（ｂ）に示すように、各パスで同一の圧下量にて同じ板厚に圧延されるものでなく、各パスの圧延途中で圧下量を変化させる走間板厚変更を行うものである。

各パスで走間板厚変更を目標板厚が異なる長手方向範囲ごとに逐次行い、最終パスにて、例えば、図のように端部１が板厚Ａ、中央部が板厚Ｂ、端部２が板厚Ｃと所望の板厚差のある鋼板に仕上圧延する。板厚が異なる鋼帯の中で最も薄くなる板厚にあわせて鋼帯全体のパス数を決定し、そのパス数でその他の板厚を実現できれば、ダミーパスを省略することが可能となる。

図３は、本発明の処理手順例を示す図である。この例では、鋼帯の両端部の板厚が、鋼帯の中央部の板厚と異なる場合の圧延について示す。

Step01では、板厚ごとのパススケジュール計算を行う。圧延前の鋼帯の板厚から仕上げ板厚まで可逆圧延するときに、設備制約を考慮しながら、異なる板厚ごとにそれぞれ最小のパス数で圧延できるように各パスのスケジュールを計算する。

前述の図２（ａ）の端部圧延２終了後の仕上げ板厚（端部１の板厚Ａ、中央部の板厚Ｂ、端部２の板厚Ｃ）を実現する場合では、圧延前の鋼帯の板厚から板厚Ａ、板厚Ｂ、および板厚Ｃに、鋼帯全長にわたって同一の板厚に圧延すると仮定して、パス数が最小になるようにそれぞれの板厚ごとのパススケジュール計算を行う。具体的なパススケジュール計算は、先行技術で開示の方法を用いてもよい。

Step02の板厚ごとの仮パス数決定ステップでは、Step01で求められた板厚ごとのそれぞれのパス数を、仮パス数として決定する。先の両端部薄引きの例では、板厚Ａ、板厚Ｂ、板厚Ｃまでのパス数をそれぞれ仮パス数１、仮パス数２、仮パス数３とする。

Step03では、Step02で決定された板厚ごとの仮パス数の内、最大のパス数を、圧延パス数として決定する。この段階で、鋼帯全体を圧延するパス数が決定される。

例えば、前記の鋼帯の両端部薄引きの例では、それぞれの仕上げ板厚が板厚Ｂ＞板厚Ａ＞板厚Ｃという関係にあれば、板厚が一番薄い端部２の板厚Ｃでの仮パス数３が、その他の板厚Ａ、Ｂまでの仮パス数よりも大きくなるので、板厚Ｃまでの仮パス数３をその鋼帯の圧延パス数とする。

Step04では、Step03で求められた圧延パス数での圧延で、ミル負荷等の設備制約が各パスで均等となるように、各パスごとの圧延条件(パススケジュール、圧延荷重、張力等)を再計算する。

前記両端部薄引きの例では、端部２の板厚Ｃまでのパス数を圧延パス数と指定したため、端部２の圧延はStep01で計算した板厚Ｃでの圧延条件の計算結果のままでよい。しかし、板厚Ａ、Ｂである端部１、中央部では、Step01で求められた最小パス数よりも大きいパス数となるために、この部分を最小パス数で圧延する場合と圧延条件が異なることになる。したがって、Step03で求められた圧延パス数のもとで、端部１、中央部の圧延条件の再計算を行う。

端部１、中央部、端部２を同一のパス数で圧延すると、最終的な仕上げ板厚が異なるので、各パスの圧延条件、特に各パスごとの板厚がそれぞれ異なることになる。したがって、端部１、中央部、端部２のパススケジュールを、各パスごとにそれぞれ計算する。すなわち、同一のパス内であっても、端部１、中央部、端部２はそれぞれ異なる条件で圧延されており、端部１と中央部の間、中央部と端部２の間は、圧延の途中で板厚を変更する。そして、端部１と中央部の間、中央部と端部２の間には、板厚を変更するための送間板厚変更部をそれぞれ設ける。

実際の圧延にあたって、圧延機は端部１、中央部、端部２の該当するパススケジュールを含む圧延条件を各パスごとに参照して、圧延を行う。送間板厚変更部で、圧延条件を変更する。圧延中においては鋼板は常に移動しているので、送間板厚変更部の板厚は連続的に図２（ｂ）に示すように変化する。

図４は、本発明の別の一形態を模式的に示す図である。この例では、鋼帯内の板厚が一方の端部から段階的に変化している場合を示す。

図４の場合、従来の圧延方法では、まず板厚Ｃになるまで鋼帯全長を圧延し、その後板厚Ｂになるまで中央部を圧延し、最後に板厚Ａの部分を圧延することになるが、ダミーパスが無い場合もあるものの、板厚Ｃから板厚Ｂに、および板厚Ｂから板厚Ａにする際に、圧延条件をその都度再計算する必要がある。

しかし、本発明を適用すれば、圧延を開始する前にパススケジュールをすべて計算して、それぞれの仕上げ板厚になるまで圧延を行うので、再計算を行う必要が無く、その分圧延工程の効率を改善することができる。

本発明を適用するにあたり、パススケジュール設定装置８は、鋼帯の圧延に必要な情報を制御装置７から受け取り、パススケジュールを計算する。圧延に必要な情報とは、例えば、各パスの入側板厚、出側板厚、板幅、鋼種、圧延機のワークロール径、圧延速度、圧延荷重、鋼板に与える張力、等がある。これらの情報をもとに、パススケジュール設定装置８は、図３に示したように、板厚ごとの仮パス数の決定、圧延パス数の決定、圧延パス数でのそれぞれの板厚に対するパススケジュールを計算する。

制御装置７は、１２段クラスターレバースミル１に対して計算されたパススケジュールおよび各パスの圧延条件を指示する。制御装置７から１２段クラスターレバースミル１への指示は、圧延開始前に一括して行っても良いし、各パス終了後にその都度行ってもよい。制御装置７は、１２段クラスターレバースミル１に組み込まれていてもよいし、１２段クラスターレバースミル１の外部に存在して情報のやりとりを行ってもよい。

１２段クラスターレバースミル１は指示された前記圧延条件にもとづいて、鋼帯の圧延を行う。このとき、各パスごとに端部１、中央部、端部２の板厚が異なるので、送間板厚変更部で圧延条件を変更し、指示された板厚になるように圧延を行う。そして、最終的に所定の仕上げ板厚になるようにする。

圧延のパスを経るごとに板厚が薄くなり、鋼帯の長さも変わるので、送間板厚変更部の位置が各パスによって変化する。送間板厚変更部を、圧延機に設置された板厚計を用いて板厚の変化を検出することによって検知しても良いし、パススケジュール計算の時に同時に送間板厚変更部の位置を計算によって求めることとしても良い。

以上、可逆式圧延機を用いて、長手方向に仕上げ板厚が異なる板厚差のある鋼帯に圧延するパススケジュールの設定にあたって、仕上げ板厚ごとに最小のパス数で圧延するパススケジュールを計算し、ここで求めた仕上げ板厚ごとのパス数の内、最大のパス数を圧延のパス数として指定し、さらに指定したパス数にてパススケジュールを再計算するようにしたので、パス数や圧延時間を短縮することが出来るようになった。

１ １２段クラスターレバースミル
１１ ワークロール
１２ 中間ロール
１３ 分割バックアップロール
２ ペイオフリール
３ 右テンションリール
４ 左テンションリール
５ Ｘ線板厚計
６ 形状検出ロール
７ 制御装置
８ パススケジュール設定装置

Claims (3)

1. 同一の鋼帯内で長手方向に複数の仕上げ板厚とする鋼板に可逆式圧延機を用いて圧延する可逆式圧延機のパススケジュール設定方法であって、
   圧延される前の鋼板の板厚から、前記複数のそれぞれの仕上げ板厚までを最小のパス数で圧延するパススケジュールを計算する、板厚ごとのパススケジュール計算ステップと、
   該板厚ごとのパススケジュール計算ステップで計算した前記複数のそれぞれの仕上げ板厚までのパス数を仮パス数として決定する、板厚ごとの仮パス数の決定ステップと、
   該板厚ごとの仮パス数の決定ステップで決定したそれぞれの仮パス数の中の最大のパス数を、前記鋼帯の圧延パス数と決定する、圧延パス数の決定ステップと、
   該圧延パス数の決定ステップで決定した圧延パス数で、前記複数の仕上げ板厚にする部分ごとに、前記可逆式圧延機の負荷が各パスで均等となるように各パスの圧延条件を再計算する、板厚ごとの圧延条件再計算ステップと、
   を有することを特徴とする可逆式圧延機のパススケジュール設定方法。
2. 請求項１に記載の可逆式圧延機のパススケジュール設定方法によって設定したパススケジュールによって、同一の鋼帯内で長手方向に複数の仕上げ板厚を有する鋼板を製造することを特徴とする鋼帯の製造方法。
3. 同一の鋼帯内で長手方向に複数の仕上げ板厚とする鋼板に可逆式圧延機を用いて圧延する可逆式圧延機のパススケジュール設定装置であって、
   該パススケジュール設定装置は、
   圧延される前の鋼板の板厚から、前記複数のそれぞれの仕上げ板厚までを最小のパス数で圧延するパススケジュールを計算する、板厚ごとのパススケジュール計算ステップと、
   該板厚ごとのパススケジュール計算ステップで計算した前記複数のそれぞれの仕上げ板厚までのパス数を仮パス数として決定する、板厚ごとの仮パス数の決定ステップと、
   該板厚ごとの仮パス数の決定ステップで決定したそれぞれの仮パス数の中の最大のパス数を、前記鋼帯の圧延パス数と決定する、圧延パス数の決定ステップと、
   該圧延パス数の決定ステップで決定した圧延パス数で、前記複数の仕上げ板厚にする部分ごとに、前記可逆式圧延機の負荷が各パスで均等となるように各パスの圧延条件を再計算する、板厚ごとの圧延条件再計算ステップと、
   を処理することを特徴とする可逆式圧延機のパススケジュール設定装置。