JP6965904B2 - 調質圧延方法及び調質圧延機 - Google Patents

Description

本発明は、２つの圧延スタンドを用いて調質圧延を行う調質圧延方法及び調質圧延機に関する。

鋼板の形状矯正及び強度調整のために調質圧延が行われる。例えば冷間圧延鋼板の鋼板処理ラインでは、先行材の後端と後行材の先端とが溶接されて連続的に鋼板に各種処理が施されるようになっており、上記調質圧延も連続的に行われる。先行材と後行材との溶接作業が行われている間、鋼板の圧延速度は通常時に比べて低速になる。この低速期間において調質圧延時の伸長率が設定範囲から外れる場合がある。そこで、低速部分（溶接部）での伸長率外れ防止する種々の調質圧延方法が提案されている（例えば特許文献１、２参照）。

特許文献１には、１つのスタンドを用いた調質圧延機において、圧延後の伸長率が設定範囲から外れたとき、目標圧延荷重を伸長率の目標値からの偏差に応じて変更すると共に、ブライドルロールの速度を変更することが開示されている。特許文献２には、鋼板の加減速度を利用して圧延荷重を補正するフィードフォワード制御により、伸長率を目標管理範囲内に制御する圧延方法が開示されている。

特開２０００−１４０９２０号公報 特開２０１７−３００３５号公報

上述した特許文献１、２の調質圧延機は１つの圧延スタンドを用いたものであるが、例えば缶用鋼板の調質圧延には２つのスタンドを有する調質圧延機が用いられる。２つの圧延スタンドを有する調質圧延機においても、伸長率を目標範囲内に収める必要がある。

ここで、２つの圧延スタンドを用いた調質圧延機の場合、鋼板の破断または絞り込み等のミルトラブルの発生を抑制するため、スタンド間張力が所定範囲になるように制御されている。つまり、スタンド間張力は所定の上限値より大きくならず、下限値より小さくならないように制限されている。しかしながら、例えばスタンド間張力が下限値より小さくならないようにリミッタが掛かった状態のとき、鋼板が伸び過ぎて伸長率が目標範囲から外れてしまう。このように、ミルトラブル抑制のためにスタンド間張力の制御が行われると、伸長率が所望の管理範囲に収まらない場合が生じる。

そこで、本発明は、２つのスタンドを用いた調質圧延において、２つの圧延スタンドを用いて調質圧延する際、ミルトラブルを抑制しながら伸長率が所望の管理範囲から外れるのを抑制することができる調質圧延方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明は、これら課題を解決するために以下の構成を有する。
［１］ 鋼板の搬送方向に沿って配置された第１圧延スタンド及び第２圧延スタンドを用いた調質圧延方法であって、
前記鋼板の伸長率の実測値と設定伸長率との偏差に基づき、前記鋼板の伸長率を設定範囲内にフィードバック制御するための伸長率制御信号を出力する伸長率制御ステップと、
前記伸長率制御ステップにおいて出力した前記伸長率制御信号と、設定スタンド間張力とに基づいて、張力上限値と張力下限値との範囲内に収まるように目標スタンド間張力を
、設定する目標張力設定ステップと、
前記第１圧延スタンドと前記第２圧延スタンドとの間のスタンド間張力が前記目標張力設定ステップにおいて設定した前記目標スタンド間張力になるように、前記第１圧延スタンドの圧延速度を制御する速度制御ステップと、
を有し、
前記目標スタンド間張力が前記張力上限値もしくは前記張力下限値になった場合、前記鋼板の伸長率が前記設定範囲内に収まるように、前記第１圧延スタンドの圧延荷重を調整する荷重調整ステップを実施する
ことを特徴とする調質圧延方法。
［２］ 前記目標張力設定ステップにおいて、前記鋼板の板厚と搬送速度とに応じて前記設定スタンド間張力を補正し、補正した前記設定スタンド間張力を用いて前記目標スタンド間張力を設定することを特徴とする［１］に記載の調質圧延方法。
［３］ 前記荷重調整ステップにおいて、前記目標スタンド間張力が前記張力上限値になった場合には前記第１圧延スタンドの圧延荷重を設定圧延荷重から所定量増加させ、前記目標スタンド間張力が前記張力下限値になった場合には前記第１圧延スタンドの圧延荷重を設定圧延荷重から所定量減少させることを特徴とする［１］または［２］に記載の調質圧延方法。
［４］ 前記圧延荷重の補正量は、前記鋼板の延びやすさに関するパラメータまたは表面品質に関するパラメータに応じて決定される［１］から［３］のいずれかに記載の調質圧延方法。
［５］ 鋼板の搬送方向に沿って配置された第１圧延スタンド及び第２圧延スタンドと、
前記第１圧延スタンド及び前記第２圧延スタンドによる前記鋼板の伸長率を設定範囲内に収めるように制御する制御装置と、
を有し、
前記制御装置は、
前記鋼板の伸長率の実測値と設定伸長率との偏差に基づき、前記鋼板の伸長率を設定範囲内にフィードバック制御するための伸長率制御信号を出力する伸長率制御部と、
前記伸長率制御部から出力された前記伸長率制御信号及び設定スタンド間張力に基づいて、張力上限値と張力下限値との範囲内に収まるように目標スタンド間張力を設定する目標張力設定部と、
前記第１圧延スタンドと前記第２圧延スタンドとの間のスタンド間張力が前記目標設定部において設定した前記目標スタンド間張力になるように、前記第１圧延スタンドの圧延速度を制御する速度制御部と、
前記目標スタンド間張力が前記張力上限値もしくは前記張力下限値になった場合、前記鋼板の伸長率が前記設定範囲内に収まるように、前記第１圧延スタンドの圧延荷重を調整する荷重制御部と、
を備えることを特徴とする調質圧延機。

本発明の調質圧延方法及び調質圧延機によれば、目標スタンド間張力が上限張力値もしくは下限張力値になった場合には、伸長率が設定範囲内に収まるように圧延荷重が調整される。これにより、スタンド間張力を上限張力値もしくは下限張力値の管理範囲内に収めてミルトラブルを抑制する際に、圧延荷重の調整により鋼板の伸長率が管理範囲から外れるのを抑制することができる。

本発明の調質圧延装置の好ましい実施形態を示す模式図である。 本発明の調質圧延方法の好ましい実施形態を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の調質圧延機の好ましい実施形態を示す模式図である。図１の調質圧延機１００は、鋼板Ｋの搬送方向に沿って配置された第１圧延スタンド１ＳＴＤ及び第２圧延スタンド２ＳＴＤと、第１圧延スタンド１ＳＴＤの搬送方向の上流側に配置された第１ブライドルロール１ＢＲと、第２圧延スタンド２ＳＴＤの搬送方向の下流側に配置された第２ブライドルロール２ＢＲと、を備える。第１ブライドルロール１ＢＲ及び第２ブライドルロール２ＢＲは、図示しない回転駆動部に接続されており、それぞれ所定の回転速度になるように制御される。

第１圧延スタンド１ＳＴＤ及び第２圧延スタンド２ＳＴＤは、それぞれ１対のワークロール及び１対のワークロールを支持するバックアップロールと、１対のワークロールによる鋼板への圧下を行うための圧下装置ＰＤ１、ＰＤ２を有している。１対のワークロールは、それぞれ図示しないミルモータ等の回転駆動源により回転駆動する。１対のワークロールの回転速度が制御されることにより、第１圧延スタンド１ＳＴＤ及び第２圧延スタンド２ＳＴＤにおける圧延速度が制御される。

第１ブライドルロール１ＢＲと第１圧延スタンド１ＳＴＤとの間には、鋼板の張力の実績値を計測する第１テンションメータ１ＴＭが配置されている。同様に、第１圧延スタンド１ＳＴＤと第２圧延スタンド２ＳＴＤとの間には第２テンションメータ２ＴＭが配置され、第２圧延スタンド２ＳＴＤと第２ブライドルロール２ＢＲとの間には第３テンションメータ３ＴＭが配置されている。各テンションメータ１ＴＭ〜３ＴＭで計測された張力は制御装置５０に入力される。

上述した調質圧延機１００の動作は、コンピュータ等からなる制御装置５０により制御される。特に、制御装置５０は、鋼板の伸長率をスタンド間張力に基づいて制御する機能を有する。つまり、制御装置５０は、第１圧延スタンド１ＳＴＤ及び第２圧延スタンド２ＳＴＤの圧延荷重を一定にしつつ、例えば第２圧延スタンド２ＳＴＤの圧延速度を一定にしながら第１圧延スタンド１ＳＴＤの圧延速度を変更させることで、鋼板の伸長率の制御を行う。

図１に示すように、制御装置５０は、伸長率計算部６、減算器７、伸長率制御部８、張力加算器９、目標張力設定部１０、張力制御部１２、速度制御部１４、荷重制御部１５等を備える。なお、このような制御装置５０の構成は、例えば記憶装置に記憶されたプログラムを実行することによりコンピュータ上に構築される。

伸長率計算部６は、第１ブライドルロール１ＢＲにおける第１ライン速度の実績値と第２ブライドルロール２ＢＲにおける第２ライン速度の実績値との差分値に基づいて、鋼板の伸長率を実績値として算出する。減算器７は、伸長率計算部６から出力された伸長率の実績値と、鋼板の設定伸長率との差分を偏差として伸長率制御部８に出力する。なお、鋼板の設定伸長率は、例えば上位コンピュータ等において予め設定されたものである。

伸長率制御部８は、減算器７から出力された伸長率偏差に基づくフィードバック制御（ＰＩ制御）により、鋼板の伸長率が設定伸長率にするための伸長率制御信号を出力する。伸長率制御部８において、伸長率偏差に基づき目標スタンド間張力Ｔｓｄを設定するための伸長率制御信号を出力するものであれば、その制御手法を問わない。例えば、伸長率制御部８は、例えば鋼板の板厚に応じてＰＩ制御時の比例ゲインを変化させてもよいし、設定伸長率の大きさに応じてＰＩ制御時の比例ゲインを変化させてもよい。

張力加算器９は、設定スタンド間張力と伸長率制御出力との和を算出するものである。なお、設定スタンド間張力は例えば上位コンピュータにおいて予め設定される。さらに、張力加算器９は、鋼板の板厚に応じて定まる係数を設定スタンド間張力に乗算した補正値と、ライン速度に応じて定まる係数を設定スタンド間張力に乗算した補正値との和からなる厚速補正値を加算してもよい。この補正値は、所定の上下限値の範囲内に収まるように設定される。これにより、鋼板の伸長率制御の応答性を改善することができる。

目標張力設定部１０は、張力加算器９からの出力に基づいて、目標とする目標スタンド間張力を設定する。ここで、目標張力設定部１０は、張力上限値と張力下限値との範囲内に収まるように目標スタンド間張力を設定する。すなわち、目標張力設定部１０は、張力加算器９からの出力に基づいて算出した目標スタンド間張力が、張力上限値と張力下限値との範囲内にあるか否かを判別する。判別の結果、目標スタンド間張力が張力上限値と張力下限値との範囲内に収まっている場合、目標張力設定部１０は、算出された目標スタンド間張力を出力する。

一方、目標張力設定部１０は、算出した目標スタンド間張力が張力上限値以上の場合、張力上限値を目標スタンド間張力として出力する。また、目標張力設定部１０は、算出した目標スタンド間張力が張力下限値以下の場合、張力下限値を目標スタンド間張力として出力する。このように、目標スタンド間張力が、張力上限値及び張力下限値の範囲でリミッタを掛けることにより、スタンド間張力が所定範囲から外れることによる鋼板の破断や絞り込み等のミルトラブルの発生を抑制することができる。

張力減算器１１は、第２テンションメータ２ＴＭから出力されたスタンド間張力の実績値と、目標張力設定部１０から出力された目標スタンド間張力との差分を張力偏差として張力制御部１２に出力する。張力制御部１２は、張力減算器１１から出力された張力偏差に基づいて第１圧延スタンド１ＳＴＤの圧延速度を速度指令として算出する。

速度加算器１３は、第２圧延スタンド２ＳＴＤに対する圧延速度指令（出側ＭＲＨ）と設定伸長率εとから求められる速度指令（出側ＭＲＨ×（１−ε））と、張力制御部１２から出力された速度指令との和を算出する。

速度制御部１４は、上述した速度加算器１３からの出力に基づき、目標張力設定部１０において設定した目標スタンド間張力になるように、第１圧延スタンド１ＳＴＤの圧延速度を制御する。速度制御部１４は、第１圧延スタンド１ＳＴＤの駆動ロールに対する速度指令（１ＳＴＤ速度指令）として第１圧延スタンド１ＳＴＤの駆動装置に出力する。第１圧延スタンド１ＳＴＤの駆動装置は、速度加算器１３から出力された速度指令に従って第１圧延スタンド１ＳＴＤの圧延速度を制御する。

荷重制御部１５は、第１圧延スタンド１ＳＴＤによる鋼板への圧延荷重を制御するものであり、通常時においては、所定の圧下量になるように第１圧延スタンド１ＳＴＤの圧下装置を一定に制御する。一方、目標スタンド間張力が張力上限値Ｔｓｄｍａｘもしくは張力下限値Ｔｓｄｍｉｎになった場合、荷重制御部１５は、鋼板の伸長率が設定範囲内に収まるように、第１圧延スタンド１ＳＴＤの圧延荷重を調整する。例えば、荷重制御部１５には、鋼種、板厚、板幅等の鋼板の延びやすさに関係するパラメータ及び鋼板の表面品質に関係するパラメータ応じた圧延荷重の補正量が定められている。そして、荷重制御部１５は、圧延荷重の調整が必要になったときに圧延荷重を所定の補正量で補正し、補正後の圧延荷重で圧下するように第１圧延スタンド１ＳＴＤの第１圧下装置ＰＤ１を制御する。なお、圧延荷重の補正量として、設定されている圧延荷重の−２０〜＋２０％の範囲内であることが好ましい。

図２は、本発明の調質圧延方法の好ましい実施形態を示すフローチャートであり、図１及び図２を参照して調質圧延方法について説明する。まず、鋼板の伸長率の実測値が算出されるとともに、算出された鋼板の伸長率の実測値と設定伸長率との偏差が算出される。その後、伸長率偏差に基づいてＰＩ制御によって設定範囲内にフィードバック制御するための伸長率制御信号が出力される（ステップＳＴ１、伸長率制御ステップ）。

次に、第１圧延スタンド１ＳＴＤと第２圧延スタンド２ＳＴＤとの間の目標スタンド間張力Ｔｓｄが、伸長率制御信号と設定スタンド間張力とに基づいて、張力上限値Ｔｓｄｍａｘと張力下限値Ｔｓｄｍｉｎとの範囲内に収まるように設定される（ステップＳＴ２、目標張力設定ステップ）。そして、スタンド間張力が目標スタンド間張力Ｔｓｄになるように、第１圧延スタンド１ＳＴＤの圧延速度が調整される（ステップＳＴ３、速度制御ステップ）。

ここで、目標スタンド間張力Ｔｓｄが張力下限値Ｔｓｄｍｉｎになった場合（ステップＳＴ４のＹＥＳ）、鋼板Ｋの伸長率が設定範囲内に収まるように、圧延荷重Ｌｓｄが補正量ΔＬ分だけ減少する（ステップＳＴ５）。すると、鋼板Ｋの伸長率が小さくなり、スタンド間張力を制限したことにより鋼板Ｋが伸び過ぎるのを抑制することができる。

一方、目標スタンド間張力Ｔｓｄが張力上限値Ｔｓｄｍａｘになった場合（ステップＳＴ６のＹＥＳ）、鋼板Ｋの伸長率が設定範囲内に収まるように、圧延荷重Ｌｓｄを補正量ΔＬ分だけ増加させる（ステップＳＴ７）。すると、鋼板Ｋの伸長率が大きくなり、スタンド間張力を制限したことにより鋼板Ｋが伸長率不足を抑制することができる。なお、ステップＳＴ５及びステップＳＴ７における増加分＋ΔＬと減少分−ΔＬとは、同一の値であってもよいし異なる値であってもよい。このように、伸長率の実測値に基づいて、スタンド間張力と、第１圧延スタンド１ＳＴＤにおける圧延速度及び圧延荷重をフィードバック制御しながら、調質圧延が連続的に行われる（ステップＳＴ１〜ＳＴ７）。

上記実施の形態によれば、目標スタンド間張力Ｔｓｄが上下限張力値になったときに、圧延荷重の調整が行われる。具体的には、目標スタンド間張力Ｔｓｄが張力上限値Ｔｓｄｍａｘになった場合には第１圧延スタンド１ＳＴＤの圧延荷重を設定圧延荷重から所定量増加させ、目標スタンド間張力Ｔｓｄが張力下限値Ｔｓｄｍｉｎになった場合には第１圧延スタンド１ＳＴＤの圧延荷重を設定圧延荷重から所定量減少させる。これにより、ミルトラブル防止のために目標スタンド間張力Ｔｓｄが上下限張力値の範囲内で設定される際に、鋼板Ｋが伸び過ぎてしまい伸長率がオーバーしてしまうのを確実に抑制することができる。

つまり、目標スタンド間張力Ｔｓｄが伸長率だけを考慮して設定された場合、鋼板Ｋの搬送速度が低速になる部分（期間）において、目標スタンド間張力Ｔｓｄが張力下限値Ｔｓｄｍｉｎを下回る場合がある。すると、スタンド間張力が不足することに起因する鋼板Ｋの破断または絞り込み等のミルトラブルが発生する可能性が生じる。これを防止するために、目標スタンド間張力Ｔｓｄは張力下限値Ｔｓｄｍｉｎを下回ることがないように設定される。よって、伸長率に応じて計算された目標スタンド間張力Ｔｓｄが張力下限値Ｔｓｄｍｉｎを下回っても、目標スタンド間張力Ｔｓｄは張力下限値Ｔｓｄｍｉｎに設定される。このとき、第１圧延スタンド１ＳＴＤの圧延速度は、張力下限値Ｔｓｄｍｉｎのリミッタが掛からない場合に比べて速くなるため、伸長率は大きくなって鋼板Ｋが伸び過ぎてしまう。そこで、目標スタンド間張力Ｔｓｄにリミッタを掛けてミルトラブルを抑制したときには、圧延荷重が小さくなるように調整して伸長率が過剰に大きくなるのを抑制するようにしている。なお、目標スタンド間張力Ｔｓｄが張力下限値Ｔｓｄｍｉｎになった場合について説明したが、目標スタンド間張力Ｔｓｄが張力上限値Ｔｓｄｍａｘになった場合も同様、張力上限値Ｔｓｄｍａｘのリミッタに掛かることにより、伸長率が小さくなりすぎることを圧延荷重の増加により抑制することができる。

さらに、鋼板Ｋの板厚と搬送速度とに応じて設定スタンド間張力を補正し、補正した設定スタンド間張力を用いて目標スタンド間張力Ｔｓｄを設定したとき、例えば厚板の場合は伸長率の制御の応答性を改善させることができる。

また、圧延荷重の補正量＋ΔＬ、−ΔＬは、鋼板Ｋの延びやすさに関するパラメータまたは表面品質に関するパラメータに応じて決定されるとき、鋼板Ｋの材質や品質要求に合わせた補正量にすることができる。

６ 伸長率計算部
７ 減算器
８ 伸長率制御部
９ 張力加算器
１０ 目標張力設定部
１１ 張力減算器
１２ 張力制御部
１３ 速度加算器
１４ 速度制御部
１５ 荷重制御部
５０ 制御装置
１００ 調質圧延機
Ｋ 鋼板
１ＳＴＤ 第１圧延スタンド
２ＳＴＤ 第２圧延スタンド
Ｌｓｄ 圧延荷重
ＰＤ１、ＰＤ２ 圧下装置
Ｔｓｄ 目標スタンド間張力
Ｔｓｄｍａｘ 張力上限値
Ｔｓｄｍｉｎ 張力下限値
ΔＬ 補正量
ε 設定伸長率

Claims (4)

1. 鋼板の搬送方向に沿って配置された第１圧延スタンド及び第２圧延スタンドを用いた調質圧延方法であって、
   前記鋼板の伸長率の実測値と設定伸長率との偏差に基づき、前記鋼板の伸長率を設定範囲内にフィードバック制御するための伸長率制御信号を出力する伸長率制御ステップと、
   前記伸長率制御ステップにおいて出力した前記伸長率制御信号と、設定スタンド間張力とに基づいて、張力上限値と張力下限値との範囲内に収まるように目標スタンド間張力を、設定する目標張力設定ステップと、
   前記第１圧延スタンドと前記第２圧延スタンドとの間のスタンド間張力が前記目標張力設定ステップにおいて設定した前記目標スタンド間張力になるように、前記第１圧延スタンドの圧延速度を制御する速度制御ステップと、
   を有し、
   前記目標スタンド間張力が前記張力上限値もしくは前記張力下限値になった場合、前記鋼板の伸長率が前記設定範囲内に収まるように、前記第１圧延スタンドの圧延荷重を調整する荷重調整ステップを実施するものであり、
   前記目標スタンド間張力が前記張力上限値になった場合、前記鋼板の伸長率が前記設定範囲内に収まるように、前記第１圧延スタンドの圧延荷重を増加させ、
   前記目標スタンド間張力が前記張力下限値になった場合、前記鋼板の伸長率が前記設定範囲内に収まるように、前記第１圧延スタンドの圧延荷重を減少させる
   ことを特徴とする調質圧延方法。
2. 前記目標張力設定ステップにおいて、前記鋼板の板厚と搬送速度とに応じて前記設定スタンド間張力を補正し、補正した前記設定スタンド間張力を用いて前記目標スタンド間張力を設定することを特徴とする請求項１に記載の調質圧延方法。
3. 前記圧延荷重の補正量は、前記鋼板の延びやすさに関するパラメータまたは表面品質に関するパラメータに応じて決定される請求項１又は２に記載の調質圧延方法。
4. 鋼板の搬送方向に沿って配置された第１圧延スタンド及び第２圧延スタンドと、
   前記第１圧延スタンド及び前記第２圧延スタンドによる前記鋼板の伸長率を設定範囲内に収めるように制御する制御装置と、
   を有し、
   前記制御装置は、
   前記鋼板の伸長率の実測値と設定伸長率との偏差に基づき、前記鋼板の伸長率を設定範囲内にフィードバック制御するための伸長率制御信号を出力する伸長率制御部と、
   前記伸長率制御部から出力された前記伸長率制御信号及び設定スタンド間張力に基づいて、前記第１圧延スタンドと前記第２圧延スタンドとの間の目標スタンド間張力を、張力上限値と張力下限値との範囲内に収まるように設定する目標張力設定部と、
   前記目標張力設定部において設定した前記目標スタンド間張力になるように、前記第１圧延スタンドの圧延速度を制御する速度制御部と、
   前記目標スタンド間張力が前記張力上限値もしくは前記張力下限値になった場合、前記鋼板の伸長率が前記設定範囲内に収まるように、前記第１圧延スタンドの圧延荷重を調整する荷重制御部と、
   を備え、
   前記荷重制御部は、前記目標スタンド間張力が前記張力上限値になった場合、前記鋼板の伸長率が前記設定範囲内に収まるように、前記第１圧延スタンドの圧延荷重を増加させ、
   前記目標スタンド間張力が前記張力下限値になった場合、前記鋼板の伸長率が前記設定範囲内に収まるように、前記第１圧延スタンドの圧延荷重を減少させる
   ことを特徴とする調質圧延機。

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