JPH04127907A - 冷間圧延機の最終スタンド制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、冷間圧延機最終スタンドダルロール圧延の制
御方法に関する。

〔従来の技術〕

圧延機のセットアツプ制御は、設定値計算と適応修正計
算より構成される。設定値計算では、入力された圧延仕
様（母材厚、仕上げ目標厚、板幅等）に対し、各スタン
ド毎に板厚目標値（ドラフトスケジュール）、張力設定
値が求められ、変形抵抗、圧延荷重の計算が行われ、ロ
ールギャップ、ロール速度等の設定値が求められている
（″板圧延の理論と実際”日本鉄鋼協会昭和５９年発行
２．４章及び１１．５章参照）、適応修正計算では、設
定値計算で使用するのと同じモデル式を使用し、圧延実
績データより実線圧延荷重が計算され、計算荷重と実績
荷重の比が算出され、荷重修正係数として保存される６
次回の設定値計算では。

この修正係数を計算荷重に乗じ、計算値が修正される（
前記″板圧延の理論と実際”１１．４章参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

ダルロールは、他のロールに比ベロール表面が粗く作ら
れており、このロールにより圧延された材料は板の表面
が粗くなる。これにより、下流工程であるメツキライン
においてメツキの付着具合いが良くなるため、ダルロー
ルは冷間圧延機最終スタンド（仕上スタンド）に用いら
れる。ダルロール使用時の圧延の特徴は、ロール表面が
粗いため、板とロール間に発生する摩擦力が大きくなり
、圧延荷重がブライドロールで同じスケジュールを圧延
した場合の圧延荷重の２．０〜３．０倍と大きくなる事
である。冷間圧延機の特性は、圧延機毎に少しずつ異な
るが、最終スタンドがダルロールの場合、下記のような
問題点が発生した例がある。

■：目標とする圧下率が得られず、実績圧下率が設定圧
下率と比較し、非常に小さくなる。

（例：設定圧下率６％に対し、実績圧下率２％） ■二セットアツプにおける圧延荷重の推定値が不安定と
なる。

■二上記■、■により、板厚精度が悪化する。

第４図はこのような問題が発生した圧延実績データの例
を示す。この場合の圧延機は、４スタンドからなり、１
〜３スタンドにブライドロール、最終スタンド（４スタ
ンド）にダルロールを使用している。圧延実績Ｎα１〜
１０は、母材厚２．３ｍ、仕上目標板厚０．４０６ｍｍ
、板幅１２６３ｎ。

の同一スケジュールを連続して圧延した時の実績データ
で、ｈ□が３スタンド出側板厚、ｈ４が４スタンド出側
板厚である。圧延スケジュールがまったく同じであるの
で、実績値は各圧延においてほぼ同じ値になるはずであ
る。しかし、３スタンドの圧下率ｒ３、圧延荷重Ｐａ３
はほぼ同じ値となっているが、４スタンドの圧下率ｒい
圧延荷重Ｐａ４は非常にばらつきが大きい。本現象の原
因として、４スタンドの圧延が圧延可能最小板厚理論に
よって示される圧延不可能領域近辺で行われていること
が考えられる。圧延可能最小板厚理論は、前記″板圧延
の理論と実際２．５．５章″に詳しくのべられており、
その概要は以下の通りである。

圧延荷重は、圧延荷重式とロール偏平式とを連立させて
解くことができ、通常第５図に示すように両立解（両曲
線の交点）が存在するが、場合によって両曲線が交わら
ないことがある。これは、板厚が薄くなると相対的にロ
ール偏平が大きくなり、与えられた圧下率がとれなくな
ることを意味しており、この限界の板厚が圧延可能最小
板厚と呼ばれる。

ダル圧延最終スタンドの圧延スケジュールは、板厚が薄
くかつ圧延荷重が大きい為、ロール偏平量が大きくなり
、圧延限界付近での圧延が行われていると考えられる。

第６図に圧延限界付近での圧延荷重式Ｂｌａｎｄ＆Ｆｏ
ｒｄの式（前記板圧延の理論と実際２．４章参照）の圧
下率に対する変化の様子を示す。図が示す様に、圧延限
界付近では、圧延荷重を増やしても、ロールの偏平量が
大きいため、ある値（圧延可能最大圧下率）以上の圧下
率を取ることは不可能となる。またこの領域では僅かな
圧下率の変化で圧延荷重が急激に変化する為、荷重適応
修正計算で使用する板厚実績値に含まれる誤差は僅かで
あっても、これを元に適応修正計算で算出される荷重修
正係数は大きく変動してしまい、その結果次回の荷重設
定値には、無視できない大きな誤差となってあられれる
。

従来のセットアツプ方式の根本的な誤りは、最終スタン
ドダル圧延が圧延理論が成立しない領域での圧延である
という事実を考慮せず、ブライト圧延時もダル圧延時も
同様な圧延モデルを適用しようとしていた点にある。そ
の結果、不安定なダルロール最終スタンドの圧延荷重実
績値により、圧延荷重式を使用して計算される荷重修正
係数が乱れ、さらにこの荷重修正係数を使用して計算さ
れる荷重設定値がばらつく６通常、荷重修正係数は、統
計処理されテーブルに記憶されるので、圧延本数が増え
てくるにつれ、ばらつきが少なくなり、荷重設定精度が
高くなるのが、ダル圧延の場合は、上で述べたように設
定荷重が安定しないので同一スケジュールでも圧延がコ
イル毎に変わってしまい、荷重修正係数もいつまでも安
定せず、荷重設定精度が上がらない。このため、圧延材
のオフゲージ長さが長くなり、製品の歩止まりが低下す
る。

本発明の課題は、上記問題点に鑑み、ダルロール圧延を
より安定させ、オフゲージ長さを短くするにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は、複数の圧延スタンドのうちの最終スタン
ドにダルロールを装着した冷間圧延機の制御方法におい
て、はじめに最終スタンドの目標圧延荷重を最終スタン
ドの前段スタンドの圧延荷重より決定することにより達
成される。

上記の課題はまた、前段スタンドの圧延荷重が実績デー
タから算出されたものである請求項１に記載の冷間圧延
機の最終スタンド制御方法によっても達成される。

上記の課題はまた、あらかじめプラントごとに設定され
た、最終スタンドと前段スタンドの圧延荷重比率を表す
荷重バランス係数を用いて最終スタンドの目標圧延荷重
を算出する請求項２に記載の冷間圧延機の最終スタンド
制御方法によっても達成される。

上記の課題はさらに、圧延中の最終スタンドの圧延荷重
を一定に保つ圧下位置制御が行われる請求項１乃至３の
いずれかの項に記載の冷間圧延機の最終スタンド制御方
法によっても達成される。

〔作用〕

本発明では、最終スタンドの設定圧延荷重は圧下率より
推定計算される代わりに、最終−１スタンドの圧延荷重
実績に係数を乗じて算出される９この時最終−１スタン
ドの荷重実績に乗じられる係数は、最終スタンドと最終
−１スタンドの荷重バランスを示す値であり、各製鐵所
あるいは圧延機のオペレーターが経験的に把握している
、圧延が安定して行える各スタンド間の圧延荷重の荷重
バランス係数を使用する。同一圧延プラントで、かつ圧
延仕様が同じ圧延では、この荷重バランス係数は一定で
あり、異なる場合には、この荷重バランス係数も異なっ
てくるが、係数を圧延仕様区分毎に記憶させればよい。

最終−１スタンドは、前述したように実績値のばらつき
が少ないので、従来方式のように、最終スタンドの実績
値の外乱を受けて設定荷重が乱れることはない。

圧延制御方式として、荷重一定制御方式を使うことで、
ダル圧延はより安定する。最終スタンドダルロール圧延
は、前述したように、圧下率の僅かな変化で急激に圧延
荷重がかわる領域での圧延である。逆の見方をすれば、
圧延荷重の変化量に対し、圧下率の変動量は小さいとい
うことであり、８側板厚の変動量は極めて僅かであるの
で、圧下位置の変動は小さい。荷重一定制御方式は、圧
下位置を自由に変動させ、圧延荷重を一定に保つ方式で
あるので、変動量の大きい圧延荷重を制御し、変動量の
少ない圧下位置を自由にさせる。もう−方の圧下位置一
定制御は、変動量の大きい圧延荷重を自由にさせる方式
であるので、ダル圧延においては、荷重一定制御を使用
したほうが、圧延が安定する。

〔実施例〕

発明者らは、以下の事実に着目した。

（１）　　最終スタンドでダルロールが使用される場合
、最終スタンドでは圧延理論に基づく圧延荷重式が成立
しない領域で圧延が行われており、圧延荷重を大きくし
ても圧下率を大きくとれるとはかぎらない。

（２）最終スタンドでダルロールが使用される場合、圧
延荷重実績値は同一圧延仕様（鋼種、板幅。

入側板厚、仕上げ目標板厚が同じ）間でもばらつきが大
きい。

以上の事実より、最終スタンドダル圧延では、圧延荷重
が仕上げ板厚に与える影響は、他の圧延に比べ小さいと
いえる。言い替えれば、ある仕上げ目標板厚を得る為に
必要な圧延荷重を正確に予測計算することは不可能であ
り、製品品質を向上させる為には、圧延荷重の予測精度
を上げる工夫をするよりも、設定荷重を安定させること
が重要である。

上記の考察の下に、以下に説明する実施例は、次のセッ
トアツプ方法を特徴とするものである。

（１）　　最終スタンドでかつダルロールの場合は、圧
延仕様データの鋼種、仕上げ目標板厚をキーデータとし
、最終スタンドの前段スタンド（以下最終−１スタンド
という）の圧延荷重テーブルを索引し、最終−１スタン
ドの圧延荷重にあらかじめ定められた係数を乗じ、最終
スタンドの目標圧延荷重を決定する。次に同様に鋼種、
目標板厚をキーデータとし、最終スタンド圧下率テーブ
ルを索引し、圧下率を決定する。

（２）実績収集機能は、最終−１スタンドの圧延荷重実
績と最終スタンド入り側、及び出側板厚実績値を収集し
、前記圧延荷重を単位幅当りの荷重に変換し、板厚実績
値より圧下率を計算し、それぞれのテーブルへ格納する
。この際、実績値に含まれるノイズを除去するために、
指数平滑処理を行う。

（３）設定値計算結果は、圧延機制御装置に送信され、
圧延機制御装置は、この計算結果により圧延機を制御す
る。圧延機の制御方法としては、圧延中の圧下位置を設
定された圧下位置に保ち、圧延荷重は自由に変動させる
圧下位置一定制御方式と、これとは逆に、圧延中の荷重
を荷重設定値に保ち、圧下位置は自由に変動させておく
荷重一定制御方式とがあるが、後者の荷重一定制御方式
を使用する。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第２図は冷間圧延機の制御装置の本発明に係る部分を示
し、最終スタンド圧延機１の圧下装置ＩＡに接続された
最終スタンド圧延機制御装Ｗ３と、前記最終スタンド圧
延機１の入側、出側の被圧延材の板厚をそれぞれ検出し
て前記最終スタンド圧延機制御装置３に８力する板厚計
９，１ｏと、最終スタンドの圧延荷重を検出して前記最
終スタンド圧延機制御装Ｗ３に８力する最終スタンド荷
重測定装置１１と、最終−１スタンド圧延機２の圧延荷
重測定装置１２に接続された最終−１スタンド圧延機制
御装置４と、最終スタンド圧延機制御装置３及び最終−
１スタンド圧延機制御装置４とに接続されたセットアツ
プ制御装置５とを含んでなっている。

セットアツプ制御装置５は、設定値計算機能６、適応修
正機能７、実績収集機能８よりなる。適応修正機能７に
ついては、従来方式と同様のため、ここでは、説明を省
略する。

はじめに、最終スタンドの圧延機制御の流れを説明する
。圧延仕様データをもとに設定値計算機能６により計算
された結果（最終スタンド圧延機１の圧延荷重、出側目
標板厚、圧下位置、ロール速度等）は、最終スタンド圧
延機制御装置３に送信される。最終スタンド圧延機制御
装置３は、設定されたデータに従い、最終スタンドの圧
延機１を制御する。圧延が開始されると最終スタンド圧
延機制御装置３は、周期的に最終スタンド荷重測定装置
１１より圧延荷重実績を読み込み、この荷重実績値が設
定荷重に一致するよう最終スタンドの圧下装置ｆｌＡを
動かす。圧延機を加速後、圧延スピードが一定になった
時点で、セットアツプ制御装置５の実績収集機能８は、
最終−１スタンドの圧延荷重測定装置１２より実績荷重
、板厚計９より最終スタンド入側板厚実績、板厚計１０
より最終スタンド出側板厚実績を圧延機制御装置３゜４
を経由して入力し、これらのデータを用いて、圧延荷重
テーブル１４、圧下率テーブル１５を更新する。これら
のテーブル値は次回の設定値計算で参照される。

本発明の実施例である設定値計算フローを第１図を用い
て、説明する。設定値計算では、まず初めに圧延仕様が
入力される。圧延仕様データは、製造仕様データ（圧延
材の鋼種、板幅、母材厚、仕上げ目標板厚など）とロー
ルデータ（ロール径、ロール表面区分）である。ロール
表面区分より最終スタンドがダルロールかどうかが判定
され、ダルロールの場合、ブロック１０２へ進み、その
他の場合は、ブロック１１２へ進む。ここで、ブロック
１１２は、従来の設定値計算フローと同様であり、説明
を省略する。

ブロック１０２では、今回圧延される材料の鋼種、仕上
げ目標板厚区分が決定され、このデータをキーとして圧
延荷重テーブル１４が索引され、最終−１スタンドの圧
延荷重実績平均値が取り出される。圧延荷重テーブル１
４の構成例を第３Ａ図に示す。本実施例では第３Ｂ図に
示す様に圧延材料の降伏点により、圧延材料を１から１
１区分に分類し、仕上げ目標板厚を第３Ｃ図に示すよう
に１から１０区分に分類し、圧延荷重テーブル１４にこ
の区分を持たせている。圧延荷重テーブル１４へは、実
績収集機能により、最終−１スタンドの単位幅当りの圧
延荷重（圧延荷重を板幅で除した値）が板厚区分および
鋼種区分に対応させて格納される。この最終−１スタン
ドの圧延荷重（Ｐ−ｚ−−）に荷重バランス係数（α）
を乗じて最終スタンドの単位幅圧延荷重が決定され、こ
れに板幅（ｂ）を乗じて目標圧延荷重（Ｐｆ）が算出さ
れる。

Ｐｆ＝Ｐ□−１Ｘαｘｂ　　　　　　　・・・・・・（
１）α：荷重バランス係数（０，８〜０．９５）この荷
重バランス係数も、第３Ａ図の圧延荷重テーブルと同様
の層別区分を持つテーブルに記憶しておき、圧延スケジ
ュールにより値を変えられる様にしである。

ブロック１０３では、ブロック１０２で決定された鋼種
区分、仕上げ厚区分をキーデータとし、圧下率テーブル
を索引し、最終スタンドの圧下率が決定される。圧下率
テーブルの構成は、第３Ａ図の圧延荷重テーブルと同様
とする。

次に従来方式と同様に、圧下率定数テーブルより１スタ
ンドの圧下率を求め、全体の圧下量（母材厚から仕上げ
目標板厚へするための圧下量）から１スタンド、最終ス
タンドでの圧下量を引いた残りの圧下量が中間スタンド
に配分され、中間スタンドの圧下率が決定される。以下
、張力、変形抵抗、圧延荷重、ロール速度、圧下位置が
計算される。ただし、最終スタンド目標圧延荷重には、
ブロック１０２で決定された値が使用される。

次に、本発明の実績収集について説明する。圧延速度が
一定になった時に収集された最終−１スタンドの圧延荷
重実績（Ｐａ）が板１ｆ（ｂ）で除され、単位幅当りの
圧延荷重（Ｐｍ）に変換される。

Ｐｍ＝Ｐａ／ｂ　　　　　　　　　　　　　　・・−−
・（２）設定値計算により決定された現在圧延中の材料
の鋼種区分、仕上げ目標板厚区分より圧延荷重テーブル
内の該当ケースｎｏ、が決定され、テーブル値（ｐ、ｚ
−、）と今回値（Ｐｍ）との指数平滑処理が行われ、該
当ケースへ格納される。

Ｐｍｆ＝：Ｐａｔ−１＋（Ｐｍ　　Ｐ＋ｕ−、）Ｘｆｆ
　　−（３）σ：指数平滑係数（０，３〜０．７） また収集された最終スタンド入側板厚実績値（Ｈｆ）及
び出側板厚実績値（ｈｆ）より、最終スタンド圧下率実
績値（ｒａ）が計算される。

ｒａ＝　（Ｈｆ−ｈｆ）／Ｈｆ　　　　−”−１４）圧
延荷重と同様に圧下率テーブル内のケースｎｏ。

が求められ、テーブル値（ｒａ−１）と今回値（ｒａ）
との指数平滑処理が行われ、該当ケースへ格納される。

ｒａ＝ｒａ−１＋　（ｒａ−ｒａ−１）Ｘω　−−−−
−−（５）ω：指数平滑係数（０，３〜０．７） 従来方式は、設定圧下率を基に圧延荷重等の設定値を計
算し基となる圧下率に対しては、圧延可能な範囲に有る
か否かのチエツクが全くなされていなかった為、最終ス
タンドで設定された通りの圧下率が取れない場合は、他
スタンドでその分を圧延しなければならず、セットアツ
プのスケジュールと実際のスケジュールが一致しなくな
り、これにより板厚精度が悪くなるばかりでなく、連続
圧延では圧延中に各スタンドの設定替えを上流スタンド
より順次行う為、前段スタンドとのマスフローが合わな
くなり、張力が過大または過小となり板破断が発生しや
すくなる。本実施例では、圧延荷重、圧下率とも実績値
より決定するため、実際の圧延スケジュールがセットア
ツプスケジュールと大きく異なることがなくなり、板破
断回数も減少する。

〔発明の効果〕

本発明は、圧延理論が成り立たない最終スタンドダルロ
ール圧延に対し、圧延荷重式の代わりに最終−１スタン
ドの実績データより作成されるテ−プルにより目標荷重
を推定するため、従来方式ではばらつきの大きい最終ス
タンドの圧延実績値により設定値が外乱を受け、セット
アツプ精度が悪くなり、オフゲージ部分が長くなってし
まっていたのを防ぐことができる。

また従来、従来方式では、本来調整が不可能なダルロー
ル圧延の圧延荷重式の微調整に多大な時間をかけていた
のに対し、本発明では、初めに最終−１スタンド圧延荷
重から最終スタンド圧延荷重を推定する荷重バランス係
数を決定するだけでよく、短期間でセットアツプモデル
を立ち上げることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す手順図、第２図は本発明
の実施例の構成図、第３Ａ図は本発明にかかる圧延荷重
テーブルの構成例を示す図、第３Ｂ図、第３Ｃ図は鋼種
区分と板厚区分の例を示す図、第４図はダル圧延時の実
績データの従来例を示した図、第５図は圧延荷重とロー
ル偏平の関係を示す概念図、第６図は圧延限界領域付近
での圧下率にたいする荷重計算値を示した概念図である
。 １・最終スタンド圧延機 ２・・・最終−１スタンド圧延機 ３・最終スタンド圧延機制御装置 ５・・セットアツプ制御装置 ６・・・設定値計算機能 ８・・実績収集機能 １４　・圧延荷重テーブル １５・・・圧下率テーブル

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の圧延スタンドのうちの最終スタンドにタルロ
   ールを装着した冷間圧延機の制御方法において、はじめ
   に最終スタンドの目標圧延荷重を最終スタンドの前段ス
   タンドの圧延荷重より決定することを特徴とする冷間圧
   延機の最終スタンド制御方法。 ２、前段スタンドの圧延荷重が実績データから算出され
   たものであることを特徴とする請求項１に記載の冷間圧
   延機の最終スタンド制御方法。 ３、あらかじめプラントごとに設定された、最終スタン
   ドと前段スタンドの圧延荷重比率を表す荷重バランス係
   数を用いて最終スタンドの目標圧延荷重を算出すること
   を特徴とする請求項２に記載の冷間圧延機の最終スタン
   ド制御方法。 ４、圧延中の最終スタンドの圧延荷重を一定に保つ圧下
   位置制御が行われることを特徴とする請求項１乃至３の
   いずれかの項に記載の冷間圧延機の最終スタンド制御方
   法。