JP6688727B2 - 蛇行予測システム、蛇行予測方法及び圧延機のオペレータ支援方法 - Google Patents
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Description
ΔσD(z)=σD(z)−σD(z)の平均値・・・・・・・・(1)
σE’(z)=σE(z)+g×ΔσD(z)・・・(2)
これにより、圧延ロール入側における板材の張力分布と出側における板材の張力分布との干渉を考慮して蛇行量の変化量を計算することができ、蛇行量の変化量をより正確に計算することができる。
[タンデム式圧延機]
まず、本発明の実施形態1に係る蛇行予測システム及び蛇行予測方法が適用されるタンデム式圧延機10による板材2の圧延について、図1〜図3を参照して説明する。タンデム式圧延機10は、連続圧延ラインに設置され、鋼板などの板材2を所定の厚さに圧延加工するためのものである。タンデム式圧延機10は、板材2が進入可能な隙間を空けて配置された上下一対の圧延ロール11,12と、圧延ロール11,12を支持する上下一対のバックアップロール13,14と、を備える。図1に示すように、圧延ロール11,12を図略のモータによって軸周りに回転させつつ板材2をロール間の隙間に進入させることにより、板材2を所望の厚さに圧延することができる。
次に、本実施形態に係る蛇行予測システム1について説明する。図5は、蛇行予測システム1の構成を示した機能ブロック図である。蛇行予測システム1は、タンデム式圧延機10の上流側に配置されたブライドルロール15により、板材2の送り出し方向D3及び送り出し位置が拘束されると共に、当該タンデム式圧延機10の一対の圧延ロール11,12間に進入する板材2に、ブライドルロール15と圧延ロール11,12との間に張力が掛けられた状態で、一対の圧延ロール11,12により板材2を圧延する際の蛇行を予測するシステムである。蛇行予測システム1は、例えば連続圧延ラインに付設されるコンピュータにより構成され、演算部21と、入力部22と、表示部23と、記憶部24と、を備える。
次に、上記蛇行予測システム1を用いて実施される本実施形態に係る蛇行予測方法について、図6のフローチャートに沿って説明する。上記蛇行予測方法は、ブライドルロール15により板材2の送り出し方向D3及び送り出し位置が拘束されると共に、圧延ロール11,12間に進入する板材2に対して、ブライドルロール15と圧延ロール11,12との間に張力が掛けられた状態で、圧延ロール11,12により板材2を圧延する際の蛇行を予測する方法である。始めに、工程S10〜S30において、連続圧延の開始初期における板材2の蛇行量の変化量を演算する。
ここで、板材2の蛇行が停留する場合及び発散する場合の原理について、図8〜図11を参照して説明する。図8に示すように、圧延ロール11,12において左側の圧下率が大きく右側の圧下率が小さい場合には、左側の荷重Pが大きく右側の荷重Pが小さくなる荷重分布P(x)が生じる。またこの場合、図9に示すように、圧延ロール11,12の入側における板材2には、左側の張力が小さく右側の張力が大きくなる張力分布T(x)が生じる。この張力分布T(x)によって、圧延ロール11,12の荷重分布P(x)は、左側がさらに大きく右側がさらに小さくなるように変化する。これにより、図10に示すように、左側のロール間ギャップが広がり右側のロール間ギャップが狭まることにより圧延ロール11,12の左右のレベリング差が解消され、左右の圧下率差も解消される。その結果、図11に示すように、圧延ロール11,12間への板材2の進入角度が0になり(板材2の進行方向とロールの回転方向が平行になり)、板材2の蛇行が停留する。
次に、上記本実施形態に係る蛇行予測システム1及び蛇行予測方法の特徴及びその作用効果について説明する。
次に、本発明の実施形態2に係る蛇行予測方法について説明する。実施形態2に係る蛇行予測方法は、基本的に上記実施形態1に係る蛇行予測方法と同様に実施されるが、圧延ロール11,12の入側における板材2の幅方向の張力分布T(x)において、圧縮応力が予め定められた値を超えた領域は圧縮応力が一定値となるように当該張力分布T(x)を修正する工程をさらに備える点で上記実施形態1と異なっている。以下、上記実施形態1と異なる点についてのみ説明する。
次に、本発明の実施形態3に係る蛇行予測方法について説明する。実施形態3に係る蛇行予測方法は、基本的に上記実施形態1に係る蛇行予測方法と同様に実施されるが、圧延ロール11,12の出側における板材2の幅方向の張力分布による干渉を考慮して、圧延ロール11,12の入側における板材2の幅方向の張力分布を修正する工程をさらに備える点で上記実施形態1と異なっている。
次に、本発明の実施形態4に係る蛇行予測システムについて、図17及び図18を参照して説明する。本実施形態に係る蛇行予測システムは、基本的に上記実施形態1に係る蛇行予測システム1(図5)と同様の構成を備えているが、表示部23の機能において異なっている。以下、上記実施形態1と異なる点についてのみ詳細に説明する。
次に、本発明の実施形態5に係る蛇行予測システム及び圧延機のオペレータ支援方法について説明する。本実施形態に係る蛇行予測システム及び圧延機のオペレータ支援方法は、基本的に上記実施形態4と同様であるが、圧延ロール11,12の入側における板材2の幅方向の張力分布T(x)が蛇行予測変数として用いられる点で異なっている。以下、上記実施形態4と異なる点についてのみ詳細に説明する。
次に、本発明の実施形態6に係る蛇行予測システム及び圧延機のオペレータ支援方法について説明する。本実施形態に係る蛇行予測システム及び圧延機のオペレータ支援方法は、基本的に上記実施形態4と同様であるが、圧延ロール11,12のレベリング差が蛇行予測変数として用いられる点で異なっている。以下、上記実施形態4と異なる点についてのみ詳細に説明する。
次に、本発明の実施形態7に係る蛇行予測システム及び圧延機のオペレータ支援方法について説明する。本実施形態に係る蛇行予測システム及び圧延機のオペレータ支援方法は、基本的に上記実施形態4と同様であるが、板材2の蛇行量の変化量が閾値を超えたときに、圧延機10の停止を促す情報を表示する点で異なっている。以下、上記実施形態4と異なる点についてのみ詳細に説明する。
最後に、本発明のその他実施形態について説明する。
2 板材
10 タンデム式圧延機
11,12 圧延ロール
15 ブライドルロール(上流側ロール)
21 演算部
23 表示部(出力部)
P 荷重
P(x) 荷重分布
T(x) 張力分布
θ 進入角度
Claims (16)
- 圧延機の上流側に配置された上流側ロール又は前記圧延機において蛇行量の演算対象となる一対の圧延ロールの前段に配置された前段ロールにより、板材の送り出し方向及び送り出し位置が拘束されると共に、前記一対の圧延ロール間に進入する前記板材に、前記上流側ロール又は前記前段ロールと前記一対の圧延ロールとの間に張力が掛けられた状態で、前記一対の圧延ロールにより前記板材を圧延する際の蛇行を予測するシステムであって、
前記上流側ロール又は前記前段ロールにより前記板材を拘束する状態を表す拘束条件と、前記板材が前記一対の圧延ロール間に進入する際の進入条件と、を用いて、前記板材の蛇行量の変化量を演算する演算部を備え、
前記演算部は、
少なくとも前記拘束条件及び前記進入条件を用いて、前記圧延ロールの入側における前記板材の幅方向の張力分布を計算し、
前記張力分布に基づいて、前記圧延ロールが前記板材から受ける幅方向の荷重分布を計算するように構成されている、蛇行予測システム。 - 前記演算部は、
前記荷重分布を含む、前記圧延ロールにおける左右の圧下率の違いに影響を与える因子を用いて、前記圧延ロールの出側における前記板材の幅方向の板厚分布を計算し、
前記板厚分布に基づいて前記板材が前記一対の圧延ロール間に進入する際の進入角度を計算し、
前記進入角度に基づいて前記蛇行量の変化量を計算するように構成されている、請求項1に記載の蛇行予測システム。 - 前記板材の蛇行量の変化量の演算に用いられる蛇行予測変数又は前記板材の蛇行量の変化量が予め定められた閾値を超えたときに、オペレータによる前記圧延機の操作を支援するための情報を、前記閾値を超える前記蛇行予測変数又は前記板材の蛇行量の変化量に応じて出力する出力部をさらに備えた、請求項1又は2に記載の蛇行予測システム。
- 前記出力部は、前記蛇行予測変数に含まれる前記荷重分布が前記閾値を超えたときに、前記圧延ロールの荷重の変更又は前記圧延ロールのベンダー操作を促す情報を出力するように構成されている、請求項3に記載の蛇行予測システム。
- 前記出力部は、前記蛇行予測変数に含まれる前記張力分布が前記閾値を超えたときに、前記圧延ロールの入側における前記板材の張力調整を促す情報を出力するように構成されている、請求項3又は4に記載の蛇行予測システム。
- 前記出力部は、前記蛇行予測変数に含まれる前記圧延ロールのレベリング差が前記閾値を超えたときに、前記圧延ロールのレベリング操作を促す情報を出力するように構成されている、請求項3〜5の何れか1項に記載の蛇行予測システム。
- 前記出力部は、前記板材の蛇行量の変化量が前記閾値を超えたときに、前記圧延機の停止を促す情報を出力するように構成されている、請求項3〜6の何れか1項に記載の蛇行予測システム。
- 圧延機の上流側に配置された上流側ロール又は前記圧延機において蛇行量の演算対象となる一対の圧延ロールの前段に配置された前段ロールにより、板材の送り出し方向及び送り出し位置が拘束されると共に、前記一対の圧延ロール間に進入する前記板材に、前記上流側ロール又は前記前段ロールと前記一対の圧延ロールとの間に張力が掛けられた状態で、前記一対の圧延ロールにより前記板材を圧延する際の蛇行を予測する方法であって、
前記一対の圧延ロールにより圧延する際の前記板材の蛇行量の変化量を演算する工程を含み、
前記蛇行量の変化量を演算する工程では、前記上流側ロール又は前記前段ロールにより前記板材を拘束する状態を表す拘束条件と、前記板材が前記一対の圧延ロール間に進入する際の進入条件と、を用いて、前記蛇行量の変化量を演算し、
前記蛇行量の変化量を演算する工程は、
少なくとも前記拘束条件及び前記進入条件を用いて、前記圧延ロールの入側における前記板材の幅方向の張力分布を計算する工程と、
前記張力分布に基づいて、前記圧延ロールが前記板材から受ける幅方向の荷重分布を計算する工程と、を含む、蛇行予測方法。 - 前記蛇行量の変化量を演算する工程は、
前記板材が前記一対の圧延ロール間に進入する際の進入角度を導出する工程と、
前記進入角度に基づいて前記蛇行量の変化量を計算する工程と、をさらに含み、
前記進入角度を導出する工程は、
前記荷重分布を含む、前記圧延ロールにおける左右の圧下率の違いに影響を与える因子を用いて、前記圧延ロールの出側における前記板材の幅方向の板厚分布を計算する工程と、前記板厚分布に基づいて前記進入角度を計算する工程と、を含む、請求項8に記載の蛇行予測方法。 - 前記張力分布において圧縮応力が予め定められた値を超えた領域は前記圧縮応力が一定値となるように前記張力分布を修正する工程をさらに含む、請求項8又は9に記載の蛇行予測方法。
- 前記圧延ロールの入側における前記板材の幅方向の張力分布をσE(z)、前記圧延ロールの出側における前記板材の幅方向の張力分布をσD(z)、σE(z)とσD(z)との干渉係数をg(0≦g≦1)とした時に、σE(z)を下記の式(1)及び(2)で表されるσE’(z)に修正する工程をさらに含む、請求項8〜10の何れか1項に記載の蛇行予測方法。
ΔσD(z)=σD(z)−σD(z)の平均値・・・・・・・・(1)
σE’(z)=σE(z)+g×ΔσD(z)・・・(2) - 請求項7〜11の何れか1項に記載の蛇行予測方法を用いて、前記板材の蛇行量の変化量の演算に用いられる蛇行予測変数又は前記板材の蛇行量の変化量を得る取得工程と、
前記取得工程において得られた前記蛇行予測変数又は前記板材の蛇行量の変化量が予め定められた閾値を超えるか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程において前記蛇行予測変数又は前記板材の蛇行量の変化量が前記閾値を超えると判定されたときに、オペレータによる前記圧延機の操作を支援するための情報を、前記閾値を超える前記蛇行予測変数又は前記板材の蛇行量の変化量に応じて出力する出力工程と、を備えた、圧延機のオペレータ支援方法。 - 前記出力工程では、前記判定工程において前記蛇行予測変数に含まれる前記荷重分布が前記閾値を超えると判定されたときに、前記圧延ロールの荷重の変更又は前記圧延ロールのベンダー操作を促す情報を出力する、請求項12に記載の圧延機のオペレータ支援方法。
- 前記出力工程では、前記判定工程において前記蛇行予測変数に含まれる前記張力分布が前記閾値を超えると判定されたときに、前記圧延ロールの入側における前記板材の張力調整を促す情報を出力する、請求項12又は13に記載の圧延機のオペレータ支援方法。
- 前記出力工程では、前記判定工程において前記蛇行予測変数に含まれる前記圧延ロールのレベリング差が前記閾値を超えると判定されたときに、前記圧延ロールのレベリング操作を促す情報を出力する、請求項12〜14の何れか1項に記載の圧延機のオペレータ支援方法。
- 前記出力工程では、前記判定工程において前記板材の蛇行量の変化量が前記閾値を超えると判定されたときに、前記圧延機の停止を促す情報を出力する、請求項12〜15の何れか1項に記載の圧延機のオペレータ支援方法。
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