JPH069702B2

JPH069702B2 - 熱間連続圧延機の板厚制御方法

Info

Publication number: JPH069702B2
Application number: JP1206334A
Authority: JP
Inventors: 和喜木村
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-08-09
Filing date: 1989-08-09
Publication date: 1994-02-09
Anticipated expiration: 2009-02-09
Also published as: JPH0371910A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、複数のスタンドからなる熱間連続圧延機の板
厚制御方法に関する。

（従来の技術）複数のスタンドからなる熱間連続圧延機により被圧延材
を圧延する場合、ホットストリップの長手方向につい
て、目標値に対する板厚の変動を生じることが従来から
知られている。

このような板厚の変動を生じる原因として、ホットストリップの長手方向に温度バラツキが生じ、
このために発生するホットストリップの長手方向の変形
抵抗の変動に起因するもの、バックアップロールの軸受けに油膜軸受けを用いた場
合の油膜、または圧延中のロール偏心、ロール熱膨張な
いしはロール摩耗等の圧延ロール自体に起因するもの、
さらにはルーパ高さの変動に伴う張力変動に起因するもの等がある。

一方、ホットストリップの板厚精度に関する要求は極め
て厳しいレベルであり、前述の如くの板厚の変動を極力
低減する必要がある。

そこで、ホットストリップ長手方向の板厚の変動を防止
する手段として、ＡＧＣ制御方法が知られている。例え
ば、ストリップ先端部に対して目標の板厚にするため、
以下の制御がある。これは熱間連続圧延機において、目
標板厚を得るために、被圧延材の先端がスタンドに噛み
込む前に、当該スタンドのロール間隔およびロール周速
度の設定制御（以下、この設定操作を「セットアップ制
御」という。）を行う方法である。

たとえば、このセットアップ制御の一例として、第ｉ番
目のスタンドのロール間隔Siおよびワークロールの単位
時間当たりの回転数Niを決定する方法としては、次に示
すないしの工程からなる方法が知られている。な
お、この説明は、スタンド数が７個の場合を例にとって
行う。

各スタンドにおける圧延後の板厚、すなわち出口板厚
hi(mm)を定める。これには、いわゆるＨＨＴ曲線を用
い、横軸座標h₀に相当する縦軸座標W(h₀)と、横軸座標h
_Fに相当する横軸座標W(h_F)とを求め、この間を７分割し
て得られる６つの縦軸座標をそれぞれh₁、h₂、・・・・
・h₆とすることにより、定められる。なお、h₇＝h_Fであ
る。

各スタンドにて、出口板厚hiに圧延するに際して発生
する圧延荷重Piを下記(1)式（公知のシムスの式）によ
り計算する。

但し、Kfmi:第ｉ番目のスタンドにおける圧延材の平均
変形抵抗(kgf/mm²) Ri：第ｉ番目のスタンドにおけるロール半径(mm) Q_pi：第ｉ番目のスタンドにおける圧下力関数(h_i-1およ
びh_iの関数) 各スタンドのロール間隙Si(mm)を下記(2)式の公知の
ゲージメータ式によって、計算する。

但し、Mi:第ｉ番目のスタンドにおけるミル剛性係数(to
n/mm) 各スタンドにおける先進率fiを計算する。これには、
下記(3)式（公知のシムスの式）が用いられる。

fi＝φ_i ²R′_ｉ／h_i ・・・(3) 但し、 Co：定数 Bi：第ｉ番目のスタンドの目標板幅(mm) この場合において、第ｉ番目のスタンドの出側における
圧延材の速度Ｖ_i(mm/sec)は、下記(4)式で与えられる。

但し、Ni:第ｉ番目のスタンドのロール回転数(r.p.m) 最終スタンド、すなわち第７番目のスタンドのロール
回転数N₇を与え、各スタンドのロール回転数Niを下記
(5)式により決定する。

このようにして、Si、Niを求め、これに従って圧延を行
えば、所望の板厚h_Fの成品が得られることになる。

ところで、このないしの工程からなるセットアップ
制御においては、(1)式で用いる、圧延材の平均変形抵
抗Kfmの計算に、仕上げ圧延機入側における被圧延材の
表面温度を測定して、各スタンド通過時における被圧延
材の温度を推定して用いる必要がある。

ところが、この際に、温度測定の誤差、温度推定式の誤
差あるいは変形抵抗式の誤差等の発生を防ぐことができ
ないため、前記変形抵抗Kfmの推定値に誤差を生じ、被
圧延材の先端部において、板厚偏差が生じ、所望の板厚
が得られず、歩留ロスを生じる原因の一つとなってい
た。

そこで、本発明者は、特開昭63-220915号公報により、
前述の平均変形抵抗の誤差等に起因する板厚偏差を複数
のスタンド間の少なくとも一箇所に設置した板厚検出器
により検出し、この板厚偏差から、後述する式(6)に基
づいて最終スタンド出口における板厚偏差を予測し、こ
の板厚偏差の予測値を零にするように前記板厚検出器よ
り下流にある後段スタンドの圧下位置およびロール周速
度を後述する式(7)および式(8)に基づいて修正すること
を特徴とする、スタンド間板厚検出器を用いた被圧延材
先端部のフィードフォワード制御を用いる方法を提案し
た。すなわち、但し、 Δhi，Δhm：後段スタンド出口板厚偏差およびよびスタ
ンド間板厚偏差(mm) h_F：最終スタンド出口板厚目標値(mm) hm：厚み計が設置されているスタンド間の上流側スタン
ド出口板厚目標値(mm) ｍ：厚み計が設置されているスタンド間の上流側スタン
ド数Ｎ：全スタンド数（７スタンドからなる連続圧延機の場
合は、N=7である）を用いて、最終スタンド出口板厚偏差をスタンド間板厚
偏差から計算により求める手段である。

なお、上記最終スタンド出口板厚偏差予測値Δh_N(i=N、
最終スタンド)を零にするための後段スタンドの圧下位
置修正量ΔSriおよびロール周速度修正量ΔVriは(7)式
および(8)式により得られる。

ここで、ｉ：スタンド数Ｍ：ミル剛性係数、Ｑ：塑性係数Ｖ：上記セットアップ設定値Ｇ：板厚修正比率であり、スタンドの板厚偏差を全て修
正する場合はG=1、修正しない場合はG=0である。したが
って、最終スタンド出口では板厚偏差を零にするように
修正するためG_N=1である。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、本発明者はさらに検討を重ねた結果、特
開昭63-220915号公報により提案した手段は、確かに板
厚精度を向上させて熱間連続圧延を行うことを可能とす
る提案であるが、例えば目標板厚が1.4mm以下あるいは
６mm以上の被圧延材の場合は、高精度に後段スタンド出
口における成品の板厚偏差を予測することができず、最
終スタンド出口における成品の板厚偏差が大きくなって
しまうという問題があることがわかった。

ここに、本発明の目的は、上記の課題を解決することが
できる熱間連続圧延機の板厚制御方法を提供することに
ある。

（課題を解決するための手段）本発明者は上記課題を解決するため種々検討を重ねた結
果、特開昭63-220915号公報により提案した手段では、
スタンド間板厚偏差から、前述の式(6)に基づいて、最
終スタンド出口板厚偏差を予測・算出する際に、被圧延
材の鋼種あるいは寸法（厚さ、幅等）の違いにより、被
圧延材の加熱条件および冷却条件が異なるために被圧延
材の変形抵抗値が予測値に対して変動し、最終的に成品
の板厚偏差が大きくなってしまうことを知見した。

そこで、本発明者はさらに鋭意研究を重ねた結果、特開
昭63-220915号公報により提案した方法において、最終
スタンド出口側に板厚検出器を設けておき、被圧延材の
鋼種および／または寸法毎に、スタンド間板厚偏差と最
終スタンド出口板厚偏差との板厚偏差比を求めておき、
圧延時には、この板厚偏差比の値を基に最終スタンド板
厚偏差を予測し、この板厚偏差予測値が零となるよう
に、スタンド間に設けられた板厚検出器よりも下流にあ
る各スタンドのロール圧下位置およびロール周速度を調
整することにより、成品の板厚偏差を著しく低減するこ
とができることを知見して、本発明を完成した。

ここに、本発明の要旨とするところは、複数のスタンド
からなる熱間連続圧延機の少なくとも１箇所のスタンド
間に設置した板厚検出器により検出したスタンド間板厚
偏差信号に基づき、前記板厚検出器より下流にあるスタ
ンドのロール圧下位置およびロール周速度をフィードフ
ォワード制御する熱間連続圧延機の板厚制御方法におい
て、最終スタンド出口側に板厚検出器を設けておくとと
もに、少なくとも１箇所のスタンド間に設置した板厚検
出器の検出値と最終スタンド出口側に設置された板厚検
出器の検出値とを用いて、前記フィードフォワード制御
が行われないと仮定した場合のスタンド間板厚偏差と最
終スタンド出口板厚偏差との板厚偏差比を被圧延材の鋼
種および／または寸法毎にあらかじめ計算しておき、圧
延時には、少なくとも１箇所のスタンド間に設置した板
厚検出器の検出値とこの時の被圧延材に適した前記板厚
偏差比とから、最終スタンド出口板厚偏差を予測し、こ
の予測された最終スタンド出口板厚偏差を零にすべく、
スタンド間の少なくとも１箇所に設置した前記板厚検出
器より下流のスタンドのロール圧下位置およびロール周
速度をフィードフォワード制御することを特徴とする熱
間連続圧延機の板厚制御方法である。

（作用）以下、本発明を作用効果とともに詳述する。

本発明は、特開昭63-220915号公報により提案した方
法、すなわち複数のスタンドからなる熱間連続圧延機の
少なくとも１箇所のスタンド間に設置した板厚検出器に
より、被圧延材が当該板厚検出器の直下に到達した時に
検出した、スタンド間板厚偏差Δhmに基づき、前記板厚
検出器より下流にあるスタンドの圧下装置の圧下位置を
フィードフォワード制御して、所望の板厚の鋼板を得る
熱間連続圧延器の板厚制御方法において、次の(ｉ)〜(v
i)を特徴とする方法である。

（ｉ）最終スタンド出口側に板厚検出器を設置して、前
記被圧延材が該板厚検出器の直下に到達した時に、最終
スタンド出口板厚偏差Δh_Fを検出する。

（ii）前記スタンド間板厚偏差Δhmから、下式(9)に基
づいて、最終スタンド出口板厚偏差予測値Δhiを求め
る。

Δhi＝Ｚ・Δhm・hi/hm(i＝ｍ＋１、・・・・・・・、
N) ・・・・・・・(9) （ただし、Ｚは板厚偏差予測修正係数であって、後述す
るように圧延の１回目はＺ＝１、２回目以降は後述する
層別テーブルより取り出した値を用いる。）（iii）（ｉ）の工程で求めた最終スタンド出口板厚偏
差Δh_Fとスタンド間の少なくとも１箇所に設置した板厚
検出器よりも下流のスタンドの圧下位置から逆算した板
厚修正量とを用いて、前記フィードフォワード制御が行
われないと仮定した場合の最終スタンド出口板厚偏差Δ
h_FA（以下、「最終スタンド出口板厚偏差逆算値」とい
う。）を下記(10)および(11)より算出する。

Δh_FA＝Δh_F-Δh_SN ・・・・・(11) （iv）（iii）の工程で求めた最終スタンド出口板厚偏
差逆算値Δh_FAと（ii）の工程で求めた最終スタンド出
口板厚偏差予測値Δh_Nとの比Ｚ（以下、この比の値を
「最終偏差予測修正係数」という。）を下記式(12)、(1
3)より算出する。

Z′＝Δh_FA／Δh_N・・・・・・(12) Z＝Z^-1＋δ(Z′−Z^-1)・・・(13) 但し、Z^-1：前回値 δ：一次平滑係数なお、Z′をＺに変換して用いるのは、Ｚがノイズによ
り影響されることがないようにするためである。

また、この比の値は、前述したように本発明者の知見に
よれば、被圧延材の鋼種および寸法（板厚、板幅等）毎
に異なるため、第１表に示すように、層別したテーブル
に学習・記憶させておく。

なお、鋼種とは、本発明においては、鋼板中のＣまたは
Mn等の鋼の強度に影響を及ぼし得る元素の含有量をい
い、寸法とは、鋼板の板厚、板幅等いう。

（ｖ）そして、このように層別テーブルに学習した板厚
偏差予測修正係数Ｚを、次材圧延時に前記(9)式により
最終スタンド出口板厚偏差予測値Δhiを求める際に用い
ることにより、最終スタンド出口板厚偏差の予測精度を
大幅に向上することができる。

（vi）そして、このようにして求めた最終スタンド出口
板厚偏差予測値Δhiから、前記(7)式、(8)式により求め
た圧下位置修正量ΔSriおよびロール周速度修正量ΔVri
に基づき、（ｖ）で求めた最終スタンド出口板厚偏差予
測値Δhiを零にすべく、後段スタンドのロール圧下位置
およびロール周速度を修正する。

すなわち、本発明においては、最終スタンド出口におけ
る板厚偏差を求める際に、被圧延材の鋼種および／また
は寸法毎に適した板厚偏差予測修正係数Ｚを用いている
ため、特開昭63-220915号公報により提案した方法にお
ける最終スタンド出口板厚偏差予測精度をさらに向上さ
せることができる。したがって、最終的な成品の板厚精
度を著しく向上させることが可能となる。

なお、本発明においては、２箇所以上のスタンド間に板
厚検出器を設置してもよく、この場合には、例えばこれ
らの板厚検出器のそれぞれの検出値と最終スタンド出口
側に設置した板厚検出器の検出値とから、それぞれ独立
して複数の板厚偏差予測修正係数Ｚ_１、Ｚ_２・・・・・
Ｚｎを求めておき、これらの値の平均値から板厚偏差予
測修正係数Ｚを求めればよい。

また、前述したように、被圧延材の加熱条件、冷却条件
に影響を与えて最終的に最終スタンドの出口における板
厚偏差を生ぜしめる因子としては、被圧延材の鋼種また
は寸法が挙げられる。したがって、板厚偏差予測修正係
数の層別テーブルを作成する際には、これらの因子が与
える影響の大きさに応じて、被圧延材の鋼種および／ま
たは寸法を用いて、前記層別テーブルを作成すればよ
い。たとえば、工程上の理由により、被圧延材の寸法が
略一定であるような特殊な工程に本発明にかかる方法を
適用する場合には、層別テーブルは、被圧延材の鋼種の
みを因子として作成してもよい。

さらに、本発明を実施例とともに詳述するが、これはあ
くまでも本発明の例示であり、これにより本発明が限定
されるものではない。

実施例第１図は７スタンドからなる、本発明にかかる熱間連続
圧延機の板厚制御方法を実施するための装置の一例を示
す略式説明図である。第１図において、１は白抜矢印方
向に通板される被圧延材、2aないし2gはワークロールお
よびバックアップロールからなる圧延スタンド、３は熱
間連続圧延機の各スタンド間の少なくとも１箇所（本実
施例においてはスタンド2d−2e間）に設置した板厚検出
器、４は最終スタンド（2g）の出口側に設置した板厚検
出器、５は板厚検出器３の信号に基づく板厚偏差演算
器、６は圧下位置修正指令演算器、７はロール周速度修
正指令演算器、８、９および10は圧下装置、11、12およ
び13は圧下装置８、９および10にそれぞれ設けられた圧
下位置検出器、14aないし14gはロール駆動モーター、15
は板厚偏差修正係数演算器および16は修正係数層別テー
ブルである。

７段の圧延スタンドからなる熱間連続圧延機のスタンド
間（2dと2eとの間）に板厚検出器３が設けられており、
被圧延材１の先端部が板厚検出器３の直下に到達した時
からある時間経過した後(例えば、板厚検出器３がONし
た後T_D秒後)、この板厚検出器３により被圧延材１の板
厚を検出し、スタンド間板厚偏差Δhmを板厚偏差演算器
５により演算する。このようにして求めたスタンド間板
厚偏差Δhmに基づき、板厚偏差演算器５により前記板厚
検出器３より下流にあるスタンド（2e、2fおよび2g）の
出口の板厚偏差Δh₅、Δh₆およびΔh₇を予測するととも
に、これらの値により、スタンド2e、2fおよび2gの圧下
位置修正指令ΔSriおよびスタンド2e、2b、2c、2d、2
e、2fのロール周速度修正指令ΔVriがそれぞれ圧下位置
修正指令演算器６およびロール周速度修正指令演算器７
により計算されている。そして、このΔSriおよびΔVri
に基づいて、スタンド2e、2fおよび2gの圧下装置８、９
および10の圧下位置を修正し、またスタンド2aないし2f
のロール駆動モーター14aないし14fの回転数を修正する
フィードフォワード制御が行われている。

そして、前記の板厚検出器３とともに、さらに最終スタ
ンド2gの出口側に板厚検出器４を設置し、この二つの板
厚検出装置３および４を用いて、 (a)スタンド間板厚偏差Δh_s、Δh_m(m＝４) (b)最終スタンド出口板厚偏差Δh_F を検出する。すなわち、被圧延材１の先端部が最終スタ
ンド出口側に設置された板厚検出器４の直下に到達した
時から、(a)のΔh₄を検出するのと同じタイミングすな
わち、板厚検出器４がＯＮした後、Ｔ_D秒後で最終スタ
ンド出口板厚偏差Δh_Fを検出する。

そして、(a)のスタンド間板厚偏差Δhmから(9)式によ
り、後段スタンド出口板厚偏差予測値Δhiを求めてお
く。

また、(b)の最終スタンド出口板厚偏差は、前述したよ
うに、前記のスタンド間に設置された板厚検出器３によ
り検出された値によりスタンド2e、2fおよび2gの圧下修
正が行われた後に得られたものであり、前述したフィー
ドフォワード制御が行われた後の圧下位置を、前記板厚
検出器３より下流にあるスタンド（2e、2fおよび2g）の
圧下位置検出装置（11、12および13により検出し、これ
による板厚修正量を板厚偏差修正係数演算器15により式
(10)、(11)を用いて逆算し、前記フィードバック制御が
行われなかったと仮定した場合の最終スタンド出口板厚
偏差逆算値Δh_FAを求める。

そして、これらの値Δh_FAとΔh_mとから、板厚偏差予測
修正係数Ｚを式(12)、(13)より、板厚偏差修正係数計算
器15により、被圧延材１の鋼種および寸法毎に板厚偏差
修正係数演算器15により求めておき、修正係数層別テー
ブル16として、学習・記憶させておく。

そして、次材圧延時において、板厚検出器３によりスタ
ンド間板厚偏差Δhmが検出された後に最終スタンド出口
板厚偏差予測値Δhiを(9)式から求める時に、修正係数
層別テーブル16から次材に適した板厚偏差予測修正係数
Ｚを選択して(9)式に代入して用いることにより、最終
スタンド(2g)出口板厚偏差の予測を行っている。

そして、この最終スタンド(2g)出口板厚偏差の予測値か
ら、式(7)および式(8)により圧下位置修正量ΔSri、ロ
ール周速度修正量ΔVriを圧下位置修正指令演算器６お
よびロール周速度修正指令演算器７により求めて、ロー
ル圧下位置およびロール周速度の変更を行っている。

以上のような、第１図に示す装置により、板幅900〜130
0mm、板厚1.2〜8.0mmの鋼板100枚について熱間圧延を行
って、成品先端部における板厚偏差量を測定した。

また、比較例として、同一の寸法の鋼板100枚を、特開
昭63-226915号公報により提案した方法により、同じ寸
法の目標板厚の成品を製造した際の、成品の先端部にお
ける板厚偏差量を測定した。

結果を第２図(a)ないし第２図(c)に示す。第２図(a)は
本発明例の結果を示すグラフであり、第２図(b)は比較
例の結果を示すグラフであり、さらに第２図(c)はそれ
ぞれの圧延材の板厚(mm)を示すグラフである。

第２図(a)ないし第２図(c)から明らかであるように、（ｉ）本発明により、先端部板厚偏差を低減することが
できる、（ii）従来法において板厚偏差が問題であった、成品板
厚が1.4mm以下あるいは６mm以上の圧延材においても、
先端部板厚偏差を低減できたことがわかる。

（発明の効果）以上、詳述したように、本発明により、熱間連続圧延に
おいて、成品の板厚偏差を著しく低減することができ、
特に従来法ではその制御が困難であった1.4mm以下また
は６mm以上の板厚の成品の板厚偏差を著しく低減するこ
とができた。

かかる効果を有する本発明の意義は極めて著しい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる熱間連続圧延機の板厚制御方
法を実施するための装置を示す略式説明図；第２図(a)および第２図(b)は、実施例の結果を示すグラ
フ；および第２図(c)は、第２図(a)および第２図(b)に示す実施例
に対応する圧延材の板厚を示すグラフである。１：被圧延材 2aないし2g：圧延スタンド 3,4：板厚検出器５：板厚偏差演算器６：圧下位置修正指令演算器７：ロール周速度修正指令演算器 8,9,10：圧下装置 11,12,13：圧下位置検出器 14aないし14g：ロール駆動モーター 15：板厚偏差修正係数演算器 16：修正係数層別テーブル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のスタンドからなる熱間連続圧延機の
少なくとも１箇所のスタンド間に設置した板厚検出器に
より検出したスタンド間板厚偏差信号に基づき、前記板
厚検出器より下流にあるスタンドのロール圧下位置およ
びロール周速度をフィードフォワード制御する熱間連続
圧延機の板厚制御方法において、最終スタンド出口側に
板厚検出器を設けておくとともに、少なくとも１箇所の
スタンド間に設置した板厚検出器の検出値と最終スタン
ド出口側に設置された板厚検出器の検出値とを用いて、
前記フィードフォワード制御が行われないと仮定した場
合のスタンド間板厚偏差と最終スタンド出口板厚偏差と
の板厚偏差比を被圧延材の鋼種および／または寸法毎に
あらかじめ計算しておき、圧延時には、少なくとも１箇
所のスタンド間に設置した板厚検出器の検出値とこの時
の被圧延材に適した前記板厚偏差比とから、最終スタン
ド出口板厚偏差を予測し、この予測された最終スタンド
出口板厚偏差を零にすべく、スタンド間の少なくとも１
箇所に設置した前記板厚検出器より下流のスタンドのロ
ール圧下位置およびロール周速度をフィードフォワード
制御することを特徴とする熱間連続圧延機の板厚制御方
法。