JPH06142730A - リバ−ス圧延における形状制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 厚鋼板の平坦形状精度を高める。 【構成】 ロールベンディング装置を有するペアクロス
圧延機において、あらかじめ決定されている板クラウン
を達成するために、板内で圧延荷重変動に応じて、実績
板クラウンをリアルタイムに推定計算してフィ−ドバッ
ク制御し、パス終了時に前パスの実績ロールベンディン
グ量を次パス以降のクロス角設定値に反映して、クロス
角設定値を学習更新する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ペアクロス方式のリバ
−ス圧延機を用いた厚板圧延に関するもので、自動的に
板材の形状を制御しながら製造できる圧延方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来技術】従来、ペアクロス圧延機における自動的な
クラウン形状制御を実現するにあたり、１スラブ毎にク
ロス角のスケジュールをプリセット設定制御していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術では、
１スラブの圧延前のプリセット制御であり、実際に板材
を圧延しながらパス進行とともに再計算しない場合に
は、圧延の外乱状況等で予測値とのかい離が生じても修
正不能であった問題がある。

【０００４】本発明の目的は、自動的に板クラウン，形
状を制御する場合において上記の被圧延材のパス途中の
状況を把握しながら、毎パス毎に修正計算しながら正確
に板材の形状を予測して精度よく制御可能とすることに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、板材を圧延する際のロールギャップ設定値を再計算
するにあたり、板材の最終形状を平坦にするための、あ
らかじめ決定されている板クラウンを達成するために、
板内で圧延荷重変動に応じて、実績板クラウンをリアル
タイムに計算し、ロールベンディング制御を実施し、パ
ス終了時に前パスの実績ロールベンディング量から板ク
ラウン計算量を修正し、次パス以降のクロス角設定値に
反映させて、板の形状を制御する。

【０００６】また、各パスの出側形状に応じて、ロール
ベンディング量をオペレータが修正した際に、そのパス
のロールベンディング実績量から、当該パスの形状予測
値を修正し、さらに板クラウン予測値を修正し、次パス
以降で目標とするメカニカルクラウン量を再計算し、ク
ロス角設定値に反映させることで板の形状を制御する。

【０００７】

【作用】上記した手段によれば、予測荷重によるクロス
角のプリセット制御によるクラウン推定誤差を実測荷重
をリアルタイムに計測しながらロールベンディングによ
るバー内の制御で吸収補正することができ、精度の良い
クラウン制御が可能となる。また、前パスにおける実績
ロールベンディング量を用いて、予測値と実績クラウン
値のずれ量を把握し、その誤差を次パス以降のクロス角
プリセット制御に学習反映させることが可能となり、追
従性の高いフィードバック制御が可能となる。 さら
に、板形状の平坦化を実現するために、ロールバイト中
にオペレーターが出側の板形状をフラット化する為に補
正介入を実施した際には、その実績修正量に基づいて、
形状，クラウンの予測に修正学習を加えることにより、
次パスにフィードフォワード制御することが可能で、よ
り正確に板の形状を平坦化することが可能となる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。図１は本発明の形状制御を実現する制
御系の構成を示すブロック図である。まず、図１の構成
について説明する。プロセスコンピュータ１は、ビジネ
スコンピュータ２からの鋼板情報を受けて、あらかじめ
圧延開始前に、各パス毎の板厚や温度などのスケジュー
ルを計算して、仕上圧延パス全体の工程処理内容を決定
すると共に、各パス間で実績の情報を次パスにフィード
フォワードする学習計算をする仕上パススケジュール計
算部１Ａ、ならびに、このパススケジュール計算部１Ａ
によって得られたスケジュールに従がい各パス毎に実際
に板を圧延しながら、圧延中の検出値およびオペレ−タ
入力値に対応してワ−クロ−ルベンディングをリアルタ
イムで制御する仕上適応制御計算部１Ｂから構成されて
いる。

【０００９】図２には図１に示す圧延機の側面を示す。
図１および図２を参照すると、放射温度計５Ｔ（図１）
は圧延途中の被圧延材４の表面温度を検出し、γ線厚み
計５Ｈは厚みクラウンを計測する。テ−ブルロ−ル６
は、圧延機の前後面に位置して圧延機速度と同期して被
圧延材４を搬送する。ワ−クロ−ル７の周面はバックア
ップロ−ル１１で支えられ、バックアップロ−ル１１は
軸受１６で支持されている。ワークロールベンディング
装置（以下ＷＲＢと記す）８Ａは、軸受１６に対するワ
−クロ−ル軸受１５の距離を調整してワ−クロ−ルをベ
ンディングさせる。設定器８Ｂはベンディング量を設定
する、装置８Ａの制御器である。油圧圧下装置（以下Ａ
ＧＣと記す）９Ａ（図１）は、上下バックアップロ−ル
軸受１６間の距離すなわちロールギャップ（上下ワ−ク
ロ−ル間のギャップ）を定める。圧下設定器９Ｂが圧下
位置を定める。すなわち設定器９Ｂは装置９Ａの制御器
である。被圧延材４が圧延機にロールバイト中にロ−ド
セル１０が圧延荷重を検出する。１２は、バックアップ
ロール１１とワークロールを上側と下側でそれぞれ組に
して、上の組と下の組の回転軸の交叉角（クロス角）を
定めるクロス装置の、軸受支持枠である。支持枠１２は
スクリュ−１７に結合してその回転により水平方向（図
２で左右方向）に駆動される。プルバックシリンダ１８
は支持枠１２に常時退避方向の力を与えておりスクリュ
−１７による支持枠１２の駆動においてバックラッシュ
による位置ずれを抑止する。上，下支持枠１２を互に逆
方向に駆動することにより、図１に示すように上下ロ−
ルがクロスする。クロス角設定器１２Ｃ（図１）がこの
クロス角調整機構を付勢する制御器である。

【００１０】図３に、本発明の形状制御を用いる厚板圧
延の次パス設定計算の前提である、前パス実績計算とそ
れに基づいた学習計算の内容を示し、図４に、次パス設
定計算の内容を示す。

【００１１】まず図３を参照して、前パスの実績計算お
よび学習計算の内容を説明する。前パス実績計算に入る
前に、あらかじめ全パス分の板厚スケジュールが概に決
定されており、ここでセットされるドラフト（板厚）ス
ケジュールは一般的には、圧延負荷や、板形状を満足す
るように決定されており、適切な負荷配分がなされた上
で決定されている。図３のＳはステップを意味する。

【００１２】まず、１パスメタルオフ信号を受けてプロ
セスコンピュータ１の仕上パススケジュ−ル計算処理部
１Ａでは、適応制御計算部１Ｂが保持している、該パス
（以下前パスと称す）でのセンサー検出値ならびに各実
績値（圧延条件および圧延結果）を摘出する（Ｓ１）。
スケジュ−ル計算処理部１Ａは次いで実績ロールギャッ
プＳact 及び実測ロードセル荷重Ｐact よりゲージメー
タ式

【００１３】

【数１】

【００１４】により、前パス出側の板厚Ｈgage を算出
する（Ｓ２）。ここでＨofs は学習による板厚修正項で
ある。

【００１５】次いでＳ２で求めた計算厚と観測値のＨou
t を比較して誤差を認識し、前パスまでのＨofs に修正
を加える（Ｓ３）。さらに、同様にクラウンについても
実績計算値の算出及び学習値の更新を行なう（Ｓ４、Ｓ
５）。すなわちＳ４では、ロールバイト中に形成される
メカニカルクラウン量Ｃm Ｃm ＝ｐ×Ｐact ＋ｆ×Ｆact ＋ｒ×Ｒact ＋Ｅ＋Ｃm
ofs を求めて、入側クラウンの遺伝影響を考慮して、 Ｃgag ＝ηＣin ＋（１−η）Ｃm として、実績計算クラウン量を算出する。次いでＳ５に
おいて実測クラウンＣact とＣgage の誤差を算出し、
この誤差をメカニカルクラウンＣm ofs の誤差に換算し
てクラウン学習を行なう。

【００１６】さらにＳ６，Ｓ７で温度について修正学習
計算後にＳ８，Ｓ９にて実績計算荷重及び荷重学習係数
を算出する。そして、最後にＳ１０とＳ１１において本
発明の特徴である形状学習を行なう。 すなわち、被圧
延材の形状を、波高さ／波ピッチで評価し、λを急峻度
として表わすと、一般に正弦波形状として、 λ＝（２／π）√｛〔（Ｃin／Ｈin）−（Ｃout／Ｈou
t）＋α〕ξ｝＋λofs ξ：クラウン比率が形状に及ぼす影響係数（以下形状変
化係数と記す）として表現される。

【００１７】ここで、Ｓ９までの計算により、 Ｃin ：入側クラウン、 Ｈin ：入側板厚、 Ｈout ：Ｈgage、 Ｃout ：Ｃgage が既知であり、前パスの計算実績形状λgage が算出さ
れる（Ｓ１０）。

【００１８】ここで、実績の出側形状がフラットな場合
には、 実績急峻度 λact ＝０ である為に、計算で認識しているλgage との差異が生
じることになる。上記の形状認識誤差は、当然のことな
がら実績形状センサーを用いて評価するのが望ましい
が、実際の圧延中には、オペレーターが目視判断するこ
とによって形状をフラット化するようにＷＲＢ（ワ−ク
ロ−ルベンディング）荷重に対してバー内で修正を加え
ている。換言すれば、運転者がセンサーとなってその結
果をＷＲＢ操作端にＦＢ（フィ−ドバック）しているこ
とになり、結果として、λact ⇒０となるように修正介
入している為、誤差Δλ≒λgage として、 λofs’＝ａΔλ＋（１−ａ）λofs （ａ：学習平滑
項） により制御ＦＢが可能となる（Ｓ１１）。

【００１９】次に図３によって決定された学習結果を実
際に次パスの設定計算に反映させる計算処理フローを示
す図４を参照して、次パス設定計算の内容を説明する。
ここではまず、あらかじめ目標としているスケジュール
計算による板厚，クラウン形状をセットする（Ｓ１
２）。また同時に、次パスの初期設定ＷＲＢ荷重は中立
点となるように設定値を与え、形状，クラウン制御は、
制御能力の大きなクロス角設定で反映させるようにす
る。 次いで、次パスまでの予測時間から次パスの噛込
温度を推定し（Ｓ１３）、その温度を前提に前パスまで
の荷重学習値Ｐofs’を用いて次パスの予測荷重Ｐest
を推定する（Ｓ１４）。次に、前パスのクラウン比率よ
り形状許容を考慮して次パスの狙いクラウン値を修正す
る（Ｓ１５）。すなわち、

【００２０】

【数２】

【００２１】とする。一般にλaim ＝０であるが、λai
m が±λcrt （限界急峻度）内であれば当初のスケジュ
ールＣaim ＝Ｃout で良しとし、λcrt を超える場合に
上式により、Ｃaim を修正する。

【００２２】次いで、次パスで必要となるメカニカルク
ラウン量 Ｃm ain ＝（Ｃaim −ηＣin ）／（１−η） を算出して、Ｃm ain を達成する為に必要となるクロス
角を求める（Ｓ１６）。 Ｒ_SET ＝（Ｃm −ｐ×Ｐ_EST −ｆ×Ｆ_SET −Ｅ−Ｃm of
s ’）／Ｒ ここで、Ｐ_EST はＳ１４での推定荷重で、Ｆ_SET は中立
点となるＷＲＢ荷重、Ｃmofs’は学習されたメカニカル
クラウン補正量である。 上式により、前パスまでのクラウン学習結果の反映、
および 前パスまでのＷＲＢのオペレータ補正の反映 の両方とも、制御能力の大きなクロス角によって吸収さ
れることになる。

【００２３】最後にＳ１７でゲージメータ式

【００２４】

【数３】

【００２５】により次パス設定ロールギャップ値を算出
して次パス設定計算を終了する。

【００２６】図５に、図１に示すプロセスコンピュ−タ
１の適応制御計算部１Ｂの演算処理の概要を示し、図６
には該演算処理を行なう機能構成を示す。次に、図５お
よび図６を参照して、ＷＲＢのロールバイト中に板形状
をダイナミック制御する方法を説明する。ロールバイト
中においては、以下の実績値をリアルタイムで把握す
る。 （１）実績瞬時圧延荷重：Ｐ （２）実績瞬時ＷＲＢ荷重：Ｆ （３）オペレーターによるＷＲＢ補正値：ΔＦｏ 一方、当パスの圧延直前にプロセスコンピュ−タ１にお
いては、仕上パススケジュ−ル計算処理部１Ａから適応
制御計算部１Ｂに、以下のデータを伝送する。 （１）次パス目標クラウン：Ｃaim （２）荷重のクラウン影響係数：∂ｃ／∂ｐ （３）ＷＲＢのクラウン影響係数：∂ｃ／∂Ｆ （４）その他のクラウン項オフセット：ｅ （５）プリセットＷＲＢ荷重：Ｆｏ ここで、先に示したように、 Ｃm ＝ｐ×Ｐ＋ｆ×Ｆ＋Ｅ Ｃ＝Ｃinη＋（ｉ−η）Ｃm であるから、 Ｃ＝（∂ｃ／∂ｐ）Ｐ＋（∂ｃ／∂Ｆ）Ｆ＋ｅ と表わすことができる。したがってパススケジュ−ル計
算処理部１Ａから適応制御計算部１Ｂに対してクラウン
制御定数として∂ｃ／∂ｐ，∂ｃ／∂Ｆ，ｅを伝送する
ことで、上式を用いて、適応制御計算部１Ｂがリアルタ
イムに実績クラウン量を推定（算出）できる。

【００２７】適応制御計算部１Ｂは内部演算によりロー
ルバイト中の実績計算クラウン量Ｃreal をリアルタイ
ムに計算し、逐次目標値Ｃaim との誤差ΔＣを認識す
る。そして上記のΔＣ（誤差）に対して、チューニング
ゲインαをかけて、ＷＲＢのフィードバック修正量ΔＦ
に換算して、ＡＧＣ(Automatic Gauge Control)との干
渉をとりのぞき、ＷＲＢの設定値に自動的に修正を加え
る。すなわち、実績クラウン量Ｃrealの算出−誤差ΔＣ
の算出−ＷＲＢの修正量ΔＦの算出−ＷＲＢの設定値の
補正を繰返すフィ−ドバックル−プをめぐる。

【００２８】また、上記フィ−ドバックループの外側に
オペレーターによる修正補正量を反映できるようにし
て、オペレータによる形状修正機能を付加させている
（図６の〜ＷＲＢ補正量」）。

【００２９】図９に、プロセスコンピュ−タ１の、上述
の各種演算の実行タイミングを示す。 上記のように、
本発明ではＷＲＢの自動制御の閉ループに加えて、オペ
レーターの補正修正を外乱なく反映できるようにして、
さらにロールバイト後のパス間プリセットでは、その結
果を次パスのクロス角制御に反映させるようにしたこと
に特徴がある。

【００３０】

【発明の効果】図７に、本発明の一実施例によるクロス
角設定値とクラウン比率実績値を、従来法と比較して示
す。なお、従来法は、ＷＲＢの自動制御機能は有する
が、オペレータ補正を含む実績値のフィ−ドバックをク
ロス角設定に反映させない場合の例である。従来法では
各パス毎のクラウン比率変化が不安定で、特に最終段パ
スで大きくクラウン比率が変化し、結果として圧延波が
発生するのに対して、本発明法では、全パスにわたって
クラウン比率一定の圧延が可能となり、平坦度形状の改
善が図られている。さらに、最も圧延形状に鋭敏な影響
を及ぼすラストパスにおけるクラウン比率変化量の度数
分布について従来法と本発明法の比較した結果を、図８
に示す。本発明を制御に適用することで、飛躍的にクラ
ウン制御精度の改善が図られることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を一態様で実施する圧延機および制御
器の構成概要を示すブロック図である。

【図２】 図１に示すリバ−ス圧延機の機構概要を示す
側面図である。

【図３】 図１に示す仕上パススケジュ−ル計算処理部
１Ａの演算処理内容を示すフロ−チャ−トである。

【図４】 図１に示す仕上パススケジュ−ル計算処理部
１Ａの、次パス設定計算処理を示すフロ−チャ−トであ
る。

【図５】 図１に示す適応制御計算部１Ｂの、形状制御
処理の内容を示すブロック図である。

【図６】 図１に示す適応制御計算部１Ｂの、形状制御
機能構成を示すブロック図である。

【図７】 本発明および従来の形状制御によるクロス角
設定値とクラウン比率実績値とを示すグラフである。

【図８】 本発明および従来の形状制御による最終パス
のクラウン比率変化量の、発生頻度を示すグラフであ
る。

【図９】 本発明の形状制御に含まれる各種演算処理の
タイミングを示すタイムチャ−トである。

【符号の説明】

１：プロセスコンピュ−タ １Ａ：仕上パススケ
ジュ−ル計算処理部 １Ｂ：適応制御計算部 ２：ビジネスコンピ
ュ−タ ３：プラントコントロ−ラ ４：圧延材 ５Ｔ：放射温度計 ５Ｈ：γ線厚み計 ６：テ−ブルロ−ル ７：ワ−クロ−ル ８Ａ：ロ−ルベンディング装置 ８Ｂ：ベンディング
設定器 ９Ａ：油圧圧下装置 ９Ｂ：圧下設定器 １０：ロ−ドセル １１：バックアップ
ロ−ル １２Ｃ：クロス角設定器 １２：軸受支持枠 １４：ハウジング １５：ワ−クロ−ル
軸受 １６：バックアップロ−ル軸受 １７：スクリュ− １８：プルバックシリンダ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上下のバックアップロールおよびワークロ
   ールをそれぞれペアにしたロール組を圧延材に対して平
   行な面内で相対的に交差させかつ、ロール両端部の各ロ
   ールベンディング制御装置を有するリバース圧延機によ
   る圧延において、 板材の最終形状を平坦にするためにあらかじめ決定され
   ている板クラウンを達成するために、板内で圧延荷重変
   動に応じて、実績板クラウンをリアルタイムに計算し、
   ロールベンディング制御を実施し、パス終了時に前パス
   の実績ロールベンディング量から板クラウン計算量を修
   正し、次パス以降のクロス角設定値に反映させて、板の
   形状を制御することを特徴とするリバ−ス圧延における
   形状制御方法。
2. 【請求項２】上下のバックアップロールおよびワークロ
   ールをそれぞれペアにしたロール組を圧延材に対して平
   行な面内で相対的に交差させかつ、ロール両端部の各ロ
   ールベンディング制御装置を有するリバース圧延機にに
   よる圧延において、 各パスの出側形状に応じて、ロールベンディング量を修
   正した際に、そのパスのロールベンディング実績量か
   ら、当該パスの形状予測値を修正し、さらに板クラウン
   予測値を修正し、次パス以降で目標とするメカニカルク
   ラウン量を再計算し、クロス角設定値に反映させること
   で板の形状を制御することを特徴とするリバ−ス圧延に
   おける形状制御方法。