JP6848844B2 - 熱間圧延ラインの形状制御装置 - Google Patents
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Description
(1)ベンダーによるロールベンディング力
(2)ワークロールを幅方向に移動(シフト)する機構によるロールシフト位置
(3)上下ワークロールおよび/または上下バックアップロールを交差(クロス)させる機構によるクロス角
前記後行材の先端部に対する各スタンドの前記制御操作端の操作量を制限する値であって、前記先行材に対する各スタンドの前記制御操作端の操作実績からの変化量を制限する設定上下限値を決定する制御操作端管理部と、
前記後行材の仕上ミル出側クラウン比率が目標範囲内に収まる各スタンドの前記制御操作端の操作量を、前記設定上下限値の範囲内で決定するクラウン比率管理部と、
前記決定された各スタンドの前記制御操作端の操作量に応じた信号を、前記後行材の先端部が各スタンドに到達するタイミングで前記仕上ミルへ出力する制御操作端出力設定部と、を備えることを特徴とする。
前記クラウン比率管理部は、さらに、各スタンドの前記制御操作端の操作量が全て前記設定上下限値に達しても前記後行材の仕上ミル出側クラウン比率が前記目標範囲内に収まらない場合に、必要な仕上ミル入側クラウン比率を計算し、
前記必要な仕上ミル入側クラウン比率に応じた制御信号を前記粗ミルへ出力すること、を特徴とする。
前記制御操作端管理部は、前記保存された前記先行材の設定値に基づき、前記後行材に対する各スタンドの前記設定上下限値を決定し、
前記クラウン比率管理部は、さらに、各スタンド出側クラウン比率から平坦度不良の有無を予測し、各スタンド出側に平坦度不良の発生が予測された場合に、前記設定上下限値の範囲内で、平坦度不良の発生を抑制するように前記制御操作端の操作量を変更すること、を特徴とする。
本発明の実施の形態1について説明する。まず、対象となる熱間圧延ラインの構成および操業について説明する。
図2は、連続鋳造装置と仕上ミルの圧延スタンド群とが直結した熱間圧延ラインの構成例を示す図である。実施の形態1に係る熱間圧延ラインは、主に連続鋳造装置2a、加熱炉2b、仕上ミル2c、巻取機前シャー2d、巻取機2e等の設備を備える。仕上ミル2cは、被圧延材を圧延する複数のスタンド(圧延スタンド群)を有し、被圧延材である先行材2jおよび後行材2lのクラウンを制御する制御操作端を各スタンドに有する。熱間圧延ラインは、先行材2jの尾端と後行材2lの先端とを連続圧延し、仕上ミル2cよりも下流に配置された巻取機前シャー2dにより材を切断する。
続いて、連続圧延の操業について説明する。連続圧延では一つの長いスラブから複数のコイルを作り出す。図2に示す先行材2jは、仕上ミル2cの圧延スタンド群によって圧延されており、巻取機2eによって巻取られている。切断点2kは、先行材2jの尾端と後行材2lの先端にあたり、製品コイルの寸法から決められている。圧延は連続的に行われており、この切断点2kは上流から下流側へと移動していくので、切断点2kを随時トラッキングしていく。
次に、実施の形態1における特徴的な形状制御について説明する。上記の走間板厚変更では、先行材2jの尾端と後行材2lの先端において制御操作端の操作量(制御操作端出力)が大きく変更されると板の蛇行など圧延が不安定になりやすい。そこで、実施の形態1に係る形状制御装置では、走間板厚変更により、最終クラウン比率目標値が異なる二つのコイルを作成する際、後行材2lの最終クラウン比率目標値を、可能な限り制御操作端の出力を変更せずに達成する。
図3を参照して、実施の形態1に係る形状制御装置1における制御操作端設定計算の流れについて、図1の構成図に示す各部の処理と合わせて説明する。後行材2lの制御操作端出力の決定は、図2に示す後行材2lの先端にあたる切断点2kが、仕上ミル入側温度計2fの直下に来た時に実施する。
Fb(act):ベンディング力実績値[kN]
Cpc(act):クロス角実績値[°]
Csft(act):ロールシフト位置実績値[mm]
Xij:制御操作端出力
Xij act:制御操作端実績値
Fup(i)(j)(ht, wt, c):上限計算関数
Fdw(i)(j)(ht, wt, c):下限計算関数
ht:製品板厚目標値
Wt:製品板幅目標値
c:鋼種番号
j:制御操作端装置番号
i:スタンド番号
Xij up_lmt:制御操作端絶対値の上限値
Xij dw_lmt:制御操作端絶対値の下限値
Fr(i):スタンドi圧延荷重設定値[kN]
Fb(i):スタンドiベンディング力[kN]
Cpc(i):スタンドiクロス角[°]
Csft(i):スタンドiロールシフト位置[mm]
CBUR(i):スタンドiバックアップロールクラウン[mm]
CWR(i):スタンドiワークロールクラウン[mm]
Dwr(i):スタンドiワークロール径[mm]
Dbr(i):スタンドiバックアップロール径[mm]
Ew(i):スタンドiヤング率[MPa]
Fb(i)act:ベンディング力実績値[kN]
Cpc(i)act:クロス角実績値[°]
Csft(i)act:ロールシフト位置実績値[mm]
まず、ステップ3eにおいて、最終スタンドから最上流スタンドに向けて、必要とするロールギャップクラウンを逆算する(i=n,…,1)。具体的には、ロールギャップクラウン計算部1dは、新たに計算されたスタンドi出側クラウン比率と、式105で計算した前段スタンドi-1出側クラウン比率とから、スタンドiロールギャップクラウンCufd(i)を計算する(式113)。
Clmt ufd(i):制御操作端設定上下限値となった場合のロールギャップクラウン[mm]
Fb(i)lmt:ベンディング力設定上下限値 [kN]
Cpc(i)lmt:クロス角設定上下限値[°]
Csft(i)lmt:ロールシフト位置設定上下限値[mm]
図11は、本システムの形状制御装置1が有する処理回路のハードウェア構成例を示す概念図である。図1の形状制御装置1の各部は機能の一部を示し、各機能は処理回路により実現される。一態様として、処理回路は、少なくとも1つのプロセッサ91と少なくとも1つのメモリ92とを備える。他の態様として、処理回路は、少なくとも1つの専用のハードウェア93を備える。
次に、図4〜図6を参照して本発明の実施の形態2について説明する。仕上ミル入側クラウンを制御可能な機構を有するラインでは、仕上ミル入側クラウン比率を変更することもできる。仕上ミルの前に粗ミルが設置されており、少なくとも、粗ミル最終スタンドの荷重、ベンダー、ロールシフト、及び幅方向冷却装置によるワークロールの熱膨張、を変更することができる場合、仕上ミル入側クラウン比率を適切に決めることで、仕上ミル内の制御操作端出力の変更量を抑えることができる。
図4は、本発明の実施の形態2に係る熱間圧延ラインの構成例を示す図である。実施の形態2に係る熱間圧延ラインは、上述した図2の構成に加えて、仕上ミル2cの上流に、仕上ミル入側クラウン比率を制御可能なクラウン制御機構を持つ粗ミル4mを備える。粗ミル4mは少なくとも1つの圧延スタンドを有し、各スタンドは、ベンディング力、ロールシフト位置を変えることができる。また、複数の粗圧延スタンドを有する場合、各スタンドの荷重配分を変えることができる。また、幅方向にロール冷却水の流量に分布を持たせる機構を有するラインもあり、ロール冷却水流量の幅方向分布を変えることで、ロールの熱膨張を制御するものもある。これらにより、粗ミル4mの各スタンドのロールギャップクラウンを変更できるので、仕上ミル入側クラウン比率を変えることができる。
図5は、本発明の実施の形態2に係る形状制御装置1の構成図である。実施の形態2に係る形状制御装置1では、クラウン比率管理部1cは、上述した実施の形態1の図1の処理に加えて、仕上ミル2cの各スタンドの制御操作端出力が全て設定上下限値に達しても後行材2lの仕上ミル出側クラウン比率が目標範囲内に収まらない場合に、必要な仕上ミル入側クラウン比率を計算する。
図6を参照して、実施の形態2に係る形状制御装置1における制御操作端設定計算の流れについて説明する。図6に示す計算の流れは、図3のステップ3gにおいて仕上ミル入側クラウン比率が達成できているか確認する処理までは、実施の形態1と同じである(ステップ3)。
次に、図7〜図9を参照して本発明の実施の形態3について説明する。連続した圧延と異なり、1本のスラブから1本コイルを圧延する際は、平坦度不良による通板不安定が問題となる。そこで、クラウン比率を変化させた時に生じる平坦度を確認し、制御操作端の出力を変えることで平坦度不良による不安定性を避けなければならない。尚、平坦度不良の判定には、後述する平坦度参照値を用いる。
図8は、本発明の実施の形態3に係る形状制御装置1の構成図である。実施の形態3に係る形状制御装置1では、上述した実施の形態2の図5の構成に、設定保存部8jと、クラウン比率管理部1c内の平坦度確認部8iとが加えられている。
図9を参照して、実施の形態3に係る形状制御装置1における制御操作端設定計算の流れについて説明する。図9に示す計算の流れは、図6のステップ6hまでは、実施の形態2と同じである(ステップ6)。
ζ(i):形状係数[-]
εwe(i):形状参照値上限値(端伸び判定値)[-]
εcb(i):形状参照値下限値(中伸び判定値)[-]
(一般に、εwe(i)を超えると、長手方向に板端部が伸びることで端伸びとなり、εcb(i)を下回ると、長手方向に板中央部が伸びることで中伸びとなる。)
ところで、上述した図9では、ステップ9k以降の処理は、実施の形態2の図6のステップ6hに続く処理としているが、実施の形態1の図3のステップ3hに続く処理であってもよい。
1a 制御操作端管理部
1b 制御操作端現在値取得部
1c クラウン比率管理部
1d ロールギャップクラウン計算部
1e 制御操作端出力計算部
1f 入力部
1g 制御操作端出力設定部
2a 連続鋳造装置
2b 加熱炉
2c 仕上ミル
2d 巻取機前シャー
2e 巻取機
2f 仕上ミル入側温度計
2g 仕上ミル出側温度計
2h クラウン計測器
2i 平坦度計
2j 先行材
2k 切断点
2l 後行材
4m 粗ミル
4n クラウン計測器
5h 仕上ミル入側クラウン比率設定部
7a 加熱炉
7m 粗ミル
7n クラウン計測器
8i 平坦度確認部
8j 設定保存部
91 プロセッサ
92 メモリ
93 ハードウェア
Claims (4)
- 被圧延材を圧延する複数のスタンドを有し、前記被圧延材である先行材および後行材のクラウンを制御する制御操作端を各スタンドに有する仕上ミルを備える熱間圧延ラインの形状制御装置であって、
前記後行材の先端部に対する各スタンドの前記制御操作端の操作量を制限する値であって、前記先行材に対する各スタンドの前記制御操作端の操作実績からの変化量を制限する設定上下限値を決定する制御操作端管理部と、
前記後行材の仕上ミル出側クラウン比率が目標範囲内に収まる各スタンドの前記制御操作端の操作量を、前記設定上下限値の範囲内で決定するクラウン比率管理部と、
前記決定された各スタンドの前記制御操作端の操作量に応じた信号を、前記後行材の先端部が各スタンドに到達するタイミングで前記仕上ミルへ出力する制御操作端出力設定部と、を備え、
前記クラウン比率管理部は、
前記先行材に対する各スタンドの前記制御操作端の制御実績に基づいて、各スタンドのロールギャップクラウンを計算し、
前記ロールギャップクラウンと前記後行材の仕上ミル入側クラウン比率とに基づいて、前記後行材の仕上ミル出側クラウン比率を計算し、
前記計算された仕上ミル出側クラウン比率が前記目標範囲外である場合に、最終スタンドから最上流スタンドへ順に、各スタンドの前記制御操作端の変化量をスタンド毎に定めた前記設定上下限値まで許容して、前記後行材の仕上ミル出側クラウン比率が前記目標範囲内に収まる前記制御操作端の操作量を算出すること、
を特徴とする熱間圧延ラインの形状制御装置。 - 被圧延材を圧延する複数のスタンドを有し、前記被圧延材である先行材および後行材のクラウンを制御する制御操作端を各スタンドに有する仕上ミルを備える熱間圧延ラインの形状制御装置であって、
前記後行材の先端部に対する各スタンドの前記制御操作端の操作量を制限する値であって、前記先行材に対する各スタンドの前記制御操作端の操作実績からの変化量を制限する設定上下限値を決定する制御操作端管理部と、
前記後行材の仕上ミル出側クラウン比率が目標範囲内に収まる各スタンドの前記制御操作端の操作量を、前記設定上下限値の範囲内で決定するクラウン比率管理部と、
前記決定された各スタンドの前記制御操作端の操作量に応じた信号を、前記後行材の先端部が各スタンドに到達するタイミングで前記仕上ミルへ出力する制御操作端出力設定部と、を備え、
前記熱間圧延ラインは、前記仕上ミルの上流に、前記被圧延材の仕上ミル入側クラウン比率を制御可能な粗ミルを備え、
前記クラウン比率管理部は、さらに、各スタンドの前記制御操作端の操作量が全て前記設定上下限値に達しても前記後行材の仕上ミル出側クラウン比率が前記目標範囲内に収まらない場合に、必要な仕上ミル入側クラウン比率を計算し、
前記必要な仕上ミル入側クラウン比率に応じた制御信号を前記粗ミルへ出力すること、
を特徴とする熱間圧延ラインの形状制御装置。 - 前記熱間圧延ラインは、前記先行材の尾端と前記後行材の先端とを連続圧延し、前記仕上ミルよりも下流において材を切断すること、
を特徴とする請求項1又は2に記載の熱間圧延ラインの形状制御装置。 - 各スタンドの前記制御操作端の設定値を保存し、保存された設定値を次の被圧延材の設定の基準値として出力する設定保存部を備え、
前記制御操作端管理部は、前記保存された前記先行材の設定値に基づき、前記後行材に対する各スタンドの前記設定上下限値を決定し、
前記クラウン比率管理部は、さらに、各スタンド出側クラウン比率から平坦度不良の有無を予測し、各スタンド出側に平坦度不良の発生が予測された場合に、前記設定上下限値の範囲内で、平坦度不良の発生を抑制するように前記制御操作端の操作量を変更すること、
を特徴とする請求項1又は2に記載の熱間圧延ラインの形状制御装置。
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