JP7215396B2

JP7215396B2 - 圧延材の板幅設定装置

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Publication number: JP7215396B2
Application number: JP2019201787A
Authority: JP
Inventors: 敦鈴木
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2019-11-06
Filing date: 2019-11-06
Publication date: 2023-01-31
Anticipated expiration: 2039-11-06
Also published as: CN112775191A; CN112775191B; JP2021074731A

Description

この発明は、圧延材の板幅設定装置に関する。

特許文献１は、圧延材の板幅設定装置を開示する。当該板幅設定装置によれば、圧延機の出側に設けられた板幅計において圧延材の先尾端における幅の長さ方向の変動にならって、エッジャーのロール開度を制御する。

特許第４２８９０６２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の板幅制御装置において、ロール開度を変更する応答速度には、限界がある。このため、圧延材の幅の変動に追従できず、圧延材の幅の精度が下がる場合もある。

この発明は、上述の課題を解決するためになされた。この発明の目的は、圧延材の幅の精度を容易に上げることができる圧延材の板幅設定装置を提供することである。

この発明に係る圧延材の板幅設定装置は、エッジャーと水平圧延機と板幅計とが上流の側から順々に並んだ熱間圧延ラインにおいて、前記板幅計による圧延材の先端または尾端の幅の計測値を直線または曲線により近似した近似線の傾きを算出し、先端または尾端のロール開度パターンの変更長さに対応する前記近似線を等間隔に分割したときの各区分における前記近似線の傾きに学習ゲインの値を掛けて算出した傾きに前記学習ゲインの値を掛ける前の前記近似線の傾きを足して前記近似線の傾きを前記近似線の分割区分ごとに修正し、修正された前記近似線の傾きの値に基づいて、前記エッジャーによるショートストローク板幅制御のロール開度パターンを設定するロール開度パターン設定部、を備えた。

この発明によれば、圧延材の幅の精度を容易に上げることができる。

実施の形態１における圧延材の板幅設定装置が適用される熱間圧延ラインの要部の構成図である。実施の形態１における圧延材の板幅設定装置が適用される熱間圧延ラインの要部の斜視図である。実施の形態１における圧延材の板幅設定装置が適用される熱間圧延ラインのエッジャーによる圧延材の全長の目標板幅偏差の実績値の例を示す図である。実施の形態１における圧延材の板幅設定装置が適用される熱間圧延ラインのエッジャーによる圧延材の先端側の目標板幅偏差の実績値の例を示す図である。実施の形態１における圧延材の板幅設定装置が適用される熱間圧延ラインのエッジャーによる圧延材の尾端側の目標板幅偏差の実績値の例を示す図である。実施の形態１における圧延材の板幅設定装置が適用される熱間圧延ラインのエッジャーによるロール開度パターンの傾きの変化を示す図である。実施の形態１における圧延材の板幅設定装置が適用される熱間圧延ラインのエッジャーによるロール開度パターンの傾きの変化の学習テーブルを示す図である。実施の形態１における圧延材の板幅設定装置のハードウェア構成図である。実施の形態２における圧延材６の板幅制御装置４が適用される熱間圧延ラインのエッジャーによる圧延材の全長の目標板幅偏差の実績値の例を示す図である。

この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には同一の符号が付される。当該部分の重複説明は適宜に簡略化ないし省略される。

実施の形態１．
図１は実施の形態１における圧延材の板幅設定装置が適用される熱間圧延ラインの要部の構成図である。

図１に示されるように、熱間圧延ラインシステムは、エッジャー１と水平圧延機２と板幅計３と板幅制御装置４と板幅設定装置５とを備える。

エッジャー１と水平圧延機２と板幅計３とは、熱間圧延ラインの上流の側から順々に並ぶ。エッジャー１は、圧延材６を幅方向に圧延する。その後、水平圧延機２は、当該圧延材６を厚さ方向に圧延する。その後、板幅計３は、当該圧延材６の全長に対して幅を計測する。

板幅制御装置４は、板幅計３の計測値に基づいてエッジャー１を制御する。板幅設定装置５は、板幅計３の計測値に基づいて次の圧延材６の圧延時におけるエッジャー１の設定を修正する。

例えば、板幅設定装置５は、ロール開度パターン設定部５ａを備える。例えば、ロール開度パターン設定部５ａは、次の圧延材６の圧延時におけるショートストローク板幅制御の設定を修正する。

次に、図２を用いて、ショートストローク板幅制御を説明する。
図２は実施の形態１における圧延材の板幅設定装置が適用される熱間圧延ラインの要部の斜視図である。

図２に示されるように、エッジャー１は、一対のエッジャーロール１ａを備える。水平圧延機２は、一対の水平ロール２ａを備える。

一対のエッジャーロール１ａが圧延材６を幅方向に圧延すると、当該圧延材６において、ドッグボーンが形成される。その後、一対の水平ロール２ａが圧延材６を厚さ方向に圧延すると、当該圧延材６は、水平圧延機２による水平方向の圧延で容易に幅戻りを起こす。

この際、圧延材６の先端と尾端とにおいて、力学的な条件が異なることで、非定常幅変形が生じる。例えば、一対のエッジャーロール１ａによる幅圧下量が大きい場合、圧延材６の先端と尾端との幅は、圧延材６の定常部の幅よりも小さくなる。

ショートストローク板幅制御は、圧延材６の先端と尾端との非定常幅変形を抑制するために行われる。具体的には、板幅制御装置４は、圧延材６の先端と尾端との幅圧延時に一対のエッジャーロール１ａのロール開度を定常部よりも広くなるように操作し、その後の圧延による幅落ちの分を相殺させるように制御される。

次に、図３を用いて、圧延材６の全長の目標板幅偏差の実績値の例を説明する。
図３は実施の形態１における圧延材の板幅設定装置が適用される熱間圧延ラインのエッジャーによる圧延材の全長の目標板幅偏差の実績値の例を示す図である。

図３に示されるように、圧延材６の先端と尾端とにおいて、目標板幅偏差量は、大きくマイナスになる。

次に、図４と図５とを用いて、ショートストローク板幅制御の設定方法を説明する。
図４は実施の形態１における圧延材の板幅設定装置が適用される熱間圧延ラインのエッジャーによる圧延材の先端側の目標板幅偏差の実績値の例を示す図である。図５は実施の形態１における圧延材の板幅設定装置が適用される熱間圧延ラインのエッジャーによる圧延材の尾端側の目標板幅偏差の実績値の例を示す図である。

図４において、点線は、最小二乗法による近似直線である。ｍ_Ｃｕｒ ^Ｈｅａｄの値は、当該近似直線の傾きの値に設定される。当該値は、ロール開度が大きくなる場合が正の値となるように定義される。図４において、ｍ_Ｃｕｒ ^Ｈｅａｄの値は、当該近似直線の傾きである０．７７９９の正負を逆転させた－０．７７９９である。圧延材６の先端に対し、エッジャーロール開度パターンは、ｍ_Ｃｕｒ ^Ｈｅａｄの値に基づいて直線的に補正される。

図５において、点線は、最小二乗法による近似直線である。ｍ_Ｃｕｒ ^Ｔａｉｌの値は、当該近似直線の傾きの値に設定される。当該値は、ロール開度が大きくなる場合が正の値となるように定義される。図５において、ｍ_Ｃｕｒ ^Ｔａｉｌの値は、当該近似直線の傾きである－０．４３９９の正負を逆転させた０．４３９９である。圧延材６の尾端に対し、エッジャーロール開度パターンは、ｍ_Ｃｕｒ ^Ｔａｉｌの値に基づいて直線的に補正される。

図４と図５との例において、圧延材６の先端と尾端とは狭幅になっている。このため、板幅設定装置５において、ロール開度パターン設定部５ａは、圧延材６の先端と尾端とにおいてロール開度の設定を直線的に広げることで圧延材６の狭幅を相殺する。

具体的には、ロール開度パターン設定部５ａは、次の（１）式と（２）式とを用いて、ロール開度パターンの傾きを算出する。ここで、βは学習ゲインを示す。

ただし、（１）式において、ｍ_Ｎｅｗ ^Ｈｅａｄは、圧延材６の先端の側に対する修正後のロール開度パターンの傾きである。ｍ_Ｏｌｄ ^Ｈｅａｄは、圧延材６の先端の側に対する修正前のロール開度パターンの傾きである。β^Ｈｅａｄは、圧延材６の先端の側に対する学習ゲインである。（２）式において、ｍ_Ｎｅｗ ^Ｔａｉｌは、圧延材６の尾端の側に対する修正後のロール開度パターンの傾きである。ｍ_Ｏｌｄ ^Ｔａｉｌは、圧延材６の尾端の側に対する修正前のロール開度パターンの傾きである。β^Ｔａｉｌは、圧延材６の尾端の側に対する学習ゲインである。

このように、一本の圧延材６が圧延されるたびに、当該圧延材６の先端と尾端との幅の計測値から学習値のフィルタリング更新が行われる。

次に、図６を用いて、圧延材６の先端の側と尾端の側とのロール開度パターンの傾きの変化を示す。
図６は実施の形態１における圧延材の板幅設定装置が適用される熱間圧延ラインのエッジャーによるロール開度パターンの傾きの変化を示す図である。

図６において、ショートストローク板幅制御での圧延材６の先端の側と尾端の側とのロール開度パターンの変更長さは、１５００ｍｍである。Ａは、ｍ_Ｏｌｄ ^Ｈｅａｄに対応する。Ｂは、ｍ_Ｃｕｒ ^Ｈｅａｄに対応する。Ｃは、ｍ_Ｎｅｗ ^Ｈｅａｄに対応する。Ｄは、ｍ_Ｏｌｄ ^Ｔａｉｌに対応する。Ｅは、ｍ_Ｃｕｒ ^Ｔａｉｌに対応する。Ｆは、ｍ_Ｎｅｗ ^Ｔａｉｌに対応する。

板幅設定装置５において、ロール開度パターン設定部５ａは、圧延材６の先端と尾端とから１５００ｍｍの位置から学習した傾きに従って直線的にロール開度を修正する。

次に、図７を用いて、学習テーブルを説明する。
図７は実施の形態１における圧延材の板幅設定装置が適用される熱間圧延ラインのエッジャーによるロール開度パターンの傾きの変化の学習テーブルを示す図である。

学習テーブルの中身は、（１）式と（２）式により学習されたｍ_Ｎｅｗ ^Ｈｅａｄとｍ_Ｎｅｗ ^Ｔａｉｌとにより更新される。例えば、学習テーブルは、鋼種と幅サイズとパス番号との区分を持つ。水平圧延機２においては、順方向と逆方向とに複数回の圧延が行われる。このため、圧延の回数は、パス番号で示される。

例えば、エッジャー１による幅方向の圧延は、順方向の圧延の際に行われる。圧延が行われると、板幅設定装置５は、学習テーブルの中から該当する圧延材６の鋼種と幅サイズとパス番号とに対応した箇所の値を更新する。

次に同様の鋼種と幅サイズとパス番号とにおいて圧延材６の幅方向の圧延が行われる際、板幅設定装置５は、学習テーブルの該当箇所から学習値ｍ_Ｎｅｗ ^Ｈｅａｄとｍ_Ｎｅｗ ^Ｔａｉｌとを読み出す。その後、板幅設定装置５は、当該学習値に基づいて圧延材６の先端と尾端とのエッジャーロール開度の設定を圧延材６の幅方向の圧延の前に予め修正される。

以上で説明した実施の形態１によれば、板幅設定装置５は、板幅計３による圧延材６の先端と尾端との幅の計測値を直線により近似した値の傾きに基づいて、エッジャー１によるショートストローク板幅制御のロール開度パターンを設定する。このため、圧延材６の幅の精度を容易に上げることができる。

なお、圧延材６の先端と尾端とのうちの一方のみに対して、実施の形態１のロール開度パターンの設定方法を適用してもよい。この場合、圧延材６の先端と尾端とのうちの一方の幅の精度を容易に上げることができる。

また、板幅計３による圧延材６の先端または尾端の幅の計測値を二次曲線と指数曲線と対数曲線とのうちのいずれかの値に近似してもよい。この場合、曲線的に圧延剤の先尾端のエッジャーロール開度を変化させればよい。

また、板幅設定装置５は、圧延材６の圧延が完了するたびに累積し、累積された傾きに基づいて、次の圧延材６の圧延時において、エッジャー１によるショートストローク板幅制御のロール開度パターンを設定する。このため、圧延材６の幅の精度をより確実に上げることができる。

また、水平圧延機２において複数のパスで圧延材６を圧延する場合において、何れかのパスが行われた後の板幅計３による圧延材６の先端または尾端の幅の計測値の傾きに基づいて、当該パスよりも前のパスにおけるエッジャー１によるショートストローク板幅制御のロール開度パターンを設定してもよい。

例えば、いずれかのＫパスの出側における先尾端それぞれの目標板幅偏差実績の近似直線の傾きの実績値ｍ_{Ｃｕｒ＿Ｋ} ^Ｈｅａｄとｍ_{Ｃｕｒ＿Ｋ} ^Ｔａｉｌと用いて、次の（３）式と（４）式のように、当該実績値にスケーリングを施した値を用いてＫパスよりも前の学習値を更新してもよい。

ただし、（３）式において、α_Ｎ ^Ｈｅａｄは、圧延材６の先端の側に対するＮパスごとに異なるスケーリングゲインである。（４）式において、α_Ｎ ^Ｔａｉｌは、圧延材６の尾端の側に対するＮパスごとに異なるスケーリングゲインである。

なお、Ｋパスは、最終パス等、圧延材６の先端と尾端と幅とが良好に測定できるパスを選定すればよい。特に、途中のパスにおいて、圧延材６の尾端の幅がうまく測定できないこともある。この場合、最終パスが行われた後の近似直線の傾きに基づいて、当該最終パスよりも前のパスにおける圧延材６の尾端に対するエッジャー１によるショートストローク板幅制御のロール開度パターンを設定すればよい。

また、圧延材６の先端の計測値の近似直線の傾きに基づいて、圧延材６の尾端に対するエッジャー１によるショートストローク板幅制御のロール開度パターンを設定してもよい。この場合も、圧延材６の幅の精度を容易に上げることができる。

次に、図８を用いて、板幅設定装置５の例を説明する。
図８は実施の形態１における圧延材の板幅設定装置のハードウェア構成図である。

板幅設定装置５の各機能は、処理回路により実現し得る。例えば、処理回路は、少なくとも１つのプロセッサ１００ａと少なくとも１つのメモリ１００ｂとを備える。例えば、処理回路は、少なくとも１つの専用のハードウェア２００を備える。

処理回路が少なくとも１つのプロセッサ１００ａと少なくとも１つのメモリ１００ｂとを備える場合、板幅設定装置５の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせで実現される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、プログラムとして記述される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、少なくとも１つのメモリ１００ｂに格納される。少なくとも１つのプロセッサ１００ａは、少なくとも１つのメモリ１００ｂに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、板幅設定装置５の各機能を実現する。少なくとも１つのプロセッサ１００ａは、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰともいう。例えば、少なくとも１つのメモリ１００ｂは、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等である。

処理回路が少なくとも１つの専用のハードウェア２００を備える場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはこれらの組み合わせで実現される。例えば、板幅設定装置５の各機能は、それぞれ処理回路で実現される。例えば、板幅設定装置５の各機能は、まとめて処理回路で実現される。

板幅設定装置５の各機能について、一部を専用のハードウェア２００で実現し、他部をソフトウェアまたはファームウェアで実現してもよい。例えば、ロール開度パターン設定部５ａの機能については専用のハードウェア２００としての処理回路で実現し、ロール開度パターン設定部５ａの機能以外の機能については少なくとも１つのプロセッサ１００ａが少なくとも１つのメモリ１００ｂに格納されたプログラムを読み出して実行することにより実現してもよい。

このように、処理回路は、ハードウェア２００、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせで板幅設定装置５の各機能を実現する。

図示されないが、板幅制御装置４の各機能も、板幅設定装置５の各機能を実現する処理回路と同等の処理回路で実現される。

実施の形態２．
図９は実施の形態２における圧延材６の板幅制御装置４が適用される熱間圧延ラインのエッジャーによる圧延材の全長の目標板幅偏差の実績値の例を示す図である。なお、実施の形態１の部分と同一又は相当部分には同一符号が付される。当該部分の説明は省略される。

実施の形態２においては、板幅設定装置５は、圧延後の先端と尾端の幅の計測値と目標板幅値との偏差の総和である面積に基づいてエッジャー１によるショートストローク板幅制御のロール開度パターンを設定する。

図９において、Ｇは、圧延後の先端の計測値と目標板幅値との偏差の総和である面積である。Ｈは、圧延後の尾端の計測値と目標板幅値との偏差の総和である面積である。

板幅設定装置５は、面積ＧをＳ_Ｃｕｒ ^Ｈｅａｄとして算出する。板幅設定装置５は、面積ＨをＳ_Ｃｕｒ ^Ｔａｉｌとして算出する。これらの値は、正の場合がロール開度を開く方向であると定義される。このため、板幅設定装置５は、Ｓ_Ｃｕｒ ^ＨｅａｄとＳ_Ｃｕｒ ^Ｔａｉｌとの正負の符号を負から正に反転させてから次の（５）式と（６）式とを用いて学習値を更新する。

以上で説明した実施の形態２によれば、板幅設定装置５は、圧延後の先端と尾端の幅の計測値と目標板幅値との偏差の総和である面積に基づいてエッジャー１によるショートストローク板幅制御のロール開度パターンを設定する。このため、圧延材６の幅の精度を容易に上げることができる。

１エッジャー、１ａエッジャーロール、２水平圧延機、２ａ水平ロール、３板幅計、４板幅制御装置、５板幅設定装置、５ａロール開度パターン設定部、６圧延材、１００ａプロセッサ、１００ｂメモリ、２００ハードウェア

Claims

エッジャーと水平圧延機と板幅計とが上流の側から順々に並んだ熱間圧延ラインにおいて、前記板幅計による圧延材の先端または尾端の幅の計測値を直線または曲線により近似した近似線の傾きを算出し、先端または尾端のロール開度パターンの変更長さに対応する前記近似線を等間隔に分割したときの各区分における前記近似線の傾きに学習ゲインの値を掛けて算出した傾きに前記学習ゲインの値を掛ける前の前記近似線の傾きを足して前記近似線の傾きを前記近似線の分割区分ごとに修正し、修正された前記近似線の傾きの値に基づいて、前記エッジャーによるショートストローク板幅制御のロール開度パターンを設定するロール開度パターン設定部、
を備えた圧延材の板幅設定装置。
前記ロール開度パターン設定部は、前記板幅計による圧延材の先端または尾端の幅の計測値を二次曲線と指数曲線と対数曲線とのうちのいずれかの曲線に近似する請求項１に記載の圧延材の板幅設定装置。
前記ロール開度パターン設定部は、前記板幅計による圧延材の先端または尾端の幅の計測値を直線または曲線により近似した近似線の傾きを当該圧延材の圧延が完了するたびに累積し、累積された傾きに基づいて、次の圧延材の圧延時において、前記エッジャーによるショートストローク板幅制御のロール開度パターンを設定する請求項１または請求項２に記載の圧延材の板幅設定装置。
前記ロール開度パターン設定部は、前記水平圧延機において複数のパスで圧延材を圧延する場合において、何れかのパスが行われた後の前記板幅計による圧延材の先端または尾端の幅の計測値の傾きに基づいて、当該パスよりも前のパスにおける前記エッジャーによるショートストローク板幅制御のロール開度パターンを設定する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧延材の板幅設定装置。
前記ロール開度パターン設定部は、最終パスが行われた後の前記板幅計による圧延材の尾端の幅の計測値の傾きに基づいて、当該最終パスよりも前のパスにおける圧延材の尾端に対する前記エッジャーによるショートストローク板幅制御のロール開度パターンを設定する請求項４に記載の圧延材の板幅設定装置。
前記ロール開度パターン設定部は、前記板幅計による圧延材の先端の計測値の傾きに基づいて、圧延材の尾端に対する前記エッジャーによるショートストローク板幅制御のロール開度パターンを設定する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧延材の板設定装置。