JPH09295021A - 被圧延材形状制御の操作量決定装置および被圧延材形状制御の操作量決定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高精度の形状制御が実現できるとともに、圧延
過程で圧延負荷が増大しても、被圧延材の形状破綻を抑
制できる手段を実現すること。 【解決手段】被圧延材の板クラウン制御を少なくとも行
う形状制御手段を有する連続圧延機において、形状制御
手段に与える操作量を決定する操作量決定手段を備え
る。そして、操作量決定手段は、被圧延材の先端部での
圧延負荷予測および尾端部での圧延負荷予測の２種類の
圧延負荷予測の夫々に所定の比率を乗じた値の合計を求
め、求めた合計値に対応する操作量を、前記形状制御手
段の操作量とする処理を行う、被圧延材形状制御の操作
量決定装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被圧延材の板クラ
ウン等の形状制御を行う形状制御手段を有する連続圧延
機に係わり、特に、形状制御を高精度で行うとともに、
圧延負荷が増大しても被圧延材の形状破綻を抑制可能と
するように、前記形状制御手段の操作量を求める技術に
関する。

【０００２】

【従来の技術】特公報平３−３３０４１号公報の従来技
術の欄にも記載されているように、連続圧延機等の圧延
機においては、被圧延材製品の板クラウン、平坦度等の
項目が目標値となるように形状制御を行うのみならず、
スタンド間の形状を許容範囲内に維持することが重要で
ある。そして、このような形状制御を被圧延材（例え
ば、鋼板）の先端から尾端まで精度良く行うためには、
形状制御の操作量の初期設定を適切に行うことが重要で
ある。

【０００３】このことを踏まえて、図７を参照して、従
来の制御手法について説明する。図７に示すシステム
は、形状制御手段としてロールベンディング装置１００
を採用したシステムであり、ロールベンディング量を調
整して鋼板の板クラウン形状制御を行うものとする。も
ちろん、本システムは、従来技術を示すシステムの一例
であり、他のロールベンディング装置１００以外の形状
制御手段を採用しても良いことは言うまでもない。

【０００４】本システムは、図示しない回転支持機構に
支持され、鋼板１を案内する複数の案内ロール５と、鋼
板１の先端部の温度を計測する温度センサ２０と、複数
のスタンドからなる連続圧延機３０と、各スタンドに設
けられ、ロールベンディングを制御するロールベンディ
ング装置１００と、温度センサ２０の計測値を入力し、
これに基づいた制御操作量を求めてロールベンディンン
グ装置１００に供給する処理を少なくとも行う制御装置
１０とを有している。

【０００５】さらに、各スタンドは、鋼板１を挟むワー
クロール６と、該ワークロール６をバックアップするバ
ックアップロール７とを備えて構成されている。なお、
説明の都合上、１つのスタンドのみを図示している。

【０００６】さて、制御装置１０が行う、形状制御操作
量の初期設定処理は、以下のようになる。まず、連続圧
延機３０の入側に設けられている温度センサ２０によっ
て測定した、鋼板１の先端部の温度を測定する（）。
次に、材料の温度や圧延ケジュールから材料の硬さ（即
ち、鋼板変形に要する力）を予測し、圧延負荷を算出
し、ロール群変形（ロール撓み、ロール偏平等）を求め
る（）。なお、通常、制御装置１０は、鋼板１の先端
部の温度情報に基づいて、予め定めた関係式にしたがっ
て圧延負荷を算出するように、また、求めた圧延負荷に
対応するロール群変形を求めることが可能なように構成
されている。そして、被圧延材である材料の材料条件か
ら、板変形モデルパラメータ（転写率、遺伝係数、形状
変化係数等）を求める（）。そして、、の処理結
果、および、許容された形状範囲内で、所望とする目標
板クラウンを実現できるように、各スタンドのロールベ
ンディング装置１００に与える形状制御操作量を決定
し、決定した操作量を各ロールベンディング装置１００
に与える。なお、制御装置１０は、このような一連の処
理を行うことが可能なプログラムを記憶し、該プログラ
ムにしたがって各種の動作を行うように構成され、例え
ば１台のコンピュータで実現される。また、説明の都合
上、あたかも１台のスタンドに対する圧延負荷のみを演
算するように記載したが、実際には、鋼板１の先端部の
温度が求まれば、演算式等によって各スタンドに対する
圧延負荷を算出できる。

【０００７】ところで、連続圧延機３０に、鋼板１の先
端が投入されてから尾端の通過が終了するまで、鋼板長
手方向では温度降下が生じてしまい、尾端側に行くほど
材料が硬化してしまい、圧延負荷が増加する。

【０００８】このような現象に対処すべく、連続圧延機
３０に、鋼板１の先端部が投入された後も、圧延負荷の
変動に応じて形状制御手段の操作量を適宜変更する必要
がある。このため、通常、形状制御手段の操作量の初期
設定の対象は、応答速度が遅いアクチュエーアを備え
る、ワークロールシフト、中間ロールシフト、クロス角
等であり、また、鋼板圧延時、長手方向の負荷変動に対
する、形状制御手段の操作量の変更対象は、比較的短時
間で変更が可能なワークロールベンダー等である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧延長
が比較的長くなり、圧延時に鋼板長手方向の温度差が非
常に大きくなり、温度差によって圧延負荷が大きく変化
してしまうようなステンレス鋼板等の圧延材料を圧延処
理する場合、鋼板長手方向の圧延負荷の変動量が大きく
なってしまい、形状制御手段の制御能力を超えるような
圧延負荷変動が生ずる場合があり、被圧延材の長手方向
全般に渡って、良好な形状制御を行えない事態が発生す
るという問題が存在していた。

【００１０】図２は、鋼板長手方向の圧延負荷変動が生
じた場合の不具合を説明するための図面である。この例
は、形状許容範囲を「＋０．５（％）（上限）、−０．
５（％）（下限）」とし、「＋１５０（ｔｏｎ／ｃｈ）
（上限）、５０（ｔｏｎ／ｃｈ）（下限）」なるロール
ベンダ能力を有するシステムを想定している。なお、連
続圧延機３０への鋼板１の先端投入時の圧延負荷予測、
ベンダー圧予測、形状予測は夫々、「２０００（ｔｏ
ｎ）」、「５０（ｔｏｎ／ｃｈ）」、「０（％）」であ
る。

【００１１】各グラフとも横軸は、圧延長の値を示し、
縦軸は、上から順に、圧延負荷、ベンダー圧、板形状を
示している。なお、板形状の値において、「＋側は耳伸
び」、「−側は腹伸び」を意味する。

【００１２】さて、圧延長が増加するにしたがって圧延
負荷が増加していき、圧延長５００（ｍ）程度で、ベン
ダー圧が１５０（ｔｏｎ／ｃｈ）となってベンダー制御
能力が上限値となってしまうことが分かる。これに伴
い、板形状が劣化して、圧延長７００（ｍ）手前で、許
容範囲内に納まるような形状制御が困難になることが分
かる。

【００１３】そこで、本発明は、上述した課題を解決す
るために創作されたものであり、その目的は、形状制御
を高精度で行うとともに、圧延負荷が増大しても被圧延
材の形状破綻を抑制可能とするように、形状制御手段の
操作量を求める手段を提供する点にある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し、本発
明の目的を達成するため、請求項１記載の発明によれ
ば、被圧延材の板クラウン制御を少なくとも行う形状制
御手段を有する連続圧延機において、前記形状制御手段
に与える操作量を決定する操作量決定手段を備え、該操
作量決定手段は、被圧延材の先端部での圧延負荷予測お
よび尾端部での圧延負荷予測の２種類の圧延負荷予測の
夫々に所定の比率を乗じた値の合計を求め、求めた合計
値に対応する操作量を、前記形状制御手段の操作量とす
る処理を行う、被圧延材形状制御の操作量決定装置が提
供される。

【００１５】また、請求項２記載の発明によれば、請求
項１において、前記所定の比率を、被圧延材の先端部で
の圧延負荷予測および尾端部での圧延負荷予測の２種類
の圧延負荷予測の平均を求める比率とし、前記操作量決
定手段は、被圧延材の先端部での圧延負荷予測および尾
端部での圧延負荷予測の２種類の圧延負荷予測の平均値
に対応する操作量を、前記形状制御手段の操作量とする
処理を行うことを特徴とする、被圧延材形状制御の操作
量決定装置が提供される。

【００１６】また、請求項３記載の発明によれば、本発
明の他の態様、即ち、被圧延材の板クラウン制御を少な
くとも行う形状制御手段を有する連続圧延機の、該形状
制御手段の操作量を決定する方法において、被圧延材の
先端部での圧延負荷予測および尾端部での圧延負荷予測
の２種類の圧延負荷予測の夫々に所定の比率を乗じた値
の合計を求め、求めた合計値に対応する操作量を、前記
形状制御手段の操作量とする、被圧延材形状制御の操作
量決定方法が提供される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面３
等を参照しつつ説明する。なお、本実施形態において、
板平坦度、板クラウン等の形状制御手段として、ベンダ
ー圧制御部５０、クロス角制御部４０を採用し、夫々の
操作量であるベンダー圧、クロス角を求める操作量決定
手段が、制御装置２００となっている。

【００１８】図３に示す装置は、図示しない回転支持機
構で支持された、鋼板１を案内する案内ロール５と、鋼
板１の先端部および尾端部の温度を計測する温度センサ
２０と、鋼板１の先端部および尾端部の存在を検出する
光センサ２５と、７台のスタンドを備えるタンデムミル
と、スタンド毎に設けられ、ベンダー圧を、与えられた
ベンダー圧操作量となるように制御するベンダー圧制御
部５０と、スタンド毎に設けられ、クロス角を、与えら
れたクロス角操作量となるように制御するクロス角制御
部４０と、センサ信号等を受け取って操作量を決定し、
決定した操作量をスタンド毎の両制御部４０、５０に与
える機能を少なくとも有する制御装置２００と、必要な
情報を入力するための入力装置２１と、必要な情報を表
示する表示装置２２０と、を有して構成される。

【００１９】さらに、タンデムミルの各スタンドは、鋼
板１を挟むワークロール６と、該ワークロール６をバッ
クアップするバックアップロール７とを有し、装着され
たロードセル４５から圧延負荷の情報が制御装置２００
に送られる。

【００２０】なお、光センサ２５は、鋼板１からの反射
光によって高レベルの信号が得られるような反射型フォ
トインタラプタで実現され、該センサの設置位置に鋼板
１の先端部が到達したとき、その出力信号が低レベルか
ら高レベルに変化すると共に、該センサの設置位置に鋼
板１の尾端部が到達したときには、その出力信号が高レ
ベルから低レベルに変化するように動作する。

【００２１】また、入力装置２１０、表示装置２２０は
夫々、キーボードやマウス等の入力デバイス、ＣＲＴや
液晶ディスプレイ等の表示デバイスにて実現可能であ
る。さらに、制御装置２００は、各種の動作を行うＣＰ
Ｕ、動作プログラムを予め格納してあるＲＯＭ、およ
び、ワークエリア等として機能するＲＡＭ等の電子デバ
イスにて実現可能である。なお、入力装置２１０を介し
て制御装置２００に与える情報を、上位コンピュータか
ら与えるように、制御装置２００と上位コンピュータと
を通信可能に回線接続することも可能である。

【００２２】また、上、下ワークロール、バックアップ
ロールを所望のクロス角度でクロスさせるクロス機構を
備えるクロス角制御部４０、ロールの支持機構であるチ
ョック（ｃｈ）を介してワークロールを曲げるベンダー
圧制御部５０自体の構成は公知であるので、ここでは制
御機構等の詳細な説明は省略する。

【００２３】なお、図４には、７台のスタンド（Ｆ１〜
Ｆ７）が備える形状制御手段である、クロス角制御部４
０、ベンダー圧制御部５０に与えることが可能な操作量
の範囲の一例を、形状制御手段スペックとして示してい
る。例えば、図中符号ａで示すように、スタンドＦ３に
おいて、クロス角、ベンダー圧の操作量は夫々、「０〜
１．２（度）」、「５０〜１５０（ｔｏｎ／ｃｈ）」の
範囲で変更・設定可能である。他のスタンドに対する操
作量も、図４に示す範囲内で変更・設定可能である。

【００２４】次に、図５を参照して装置の動作について
説明する。まず、ステップＳ１００において、操作者
は、入力装置２１０を操作して、パラメータを入力す
る。制御装置２００は、自装置内のワークエリアの空き
領域に、パラメータを格納する。ここで、パラメータと
しては、鋼板１の先端部および尾端部の圧延負荷予測に
基づいて、本発明の圧延負荷予測を求める際の所定の比
率等が挙げられる。また、本実施形態にかかる装置の動
作においては、被圧延材の材料の種類および圧延負荷予
測に対して、操作量とすべきクロス角、ベンダー圧が予
め記憶されているものとするので、これらの情報がまだ
記憶されていない場合には、入力装置２１０の操作によ
って、これらの情報を記憶する。

【００２５】さて、鋼板１が図示する圧延方向へと搬送
されるとして、以下の動作説明を行う。ステップＳ１１
０では、制御装置２００が、鋼板１の先端部が到達した
か否かを判断する。このような判断は、光センサ２５の
出力信号が、低レベルから高レベルになったことを検出
することによって行うことが可能である。

【００２６】制御装置２００が、鋼板１の先端部が到達
したと判断した場合には、ステップＳ１１０に進み、そ
れ以外の場合にはステップＳ１００で待ち状態となる。
次に、ステップＳ１２０では、制御装置２００は、温度
センサ２０から温度情報を獲得し、自装置内のワークエ
リアの空き領域に格納する。なお、この時の温度を「Ｔ
ａ」とする。

【００２７】次に、ステップＳ１３０において、制御装
置２００は、鋼板１の尾端部が到達したか否かを判断す
る。このような判断は、光センサ２５の出力信号が、高
レベルから低レベルになったことを検出することによっ
て行うことが可能である。制御装置２００が、鋼板１の
尾端部が到達したと判断した場合には、ステップＳ１４
０に進み、それ以外の場合にはステップＳ１３０で待ち
状態となる。

【００２８】次に、ステップＳ１４０では、制御装置２
００は、温度センサ２０から温度情報を獲得し、自装置
内のワークエリアの空き領域に格納する。なお、この時
の温度を前記「Ｔａ」と区別するために、「Ｔｂ」とす
る。

【００２９】そして、ステップＳ１５０において、圧延
負荷予測の演算処理を行う。今、温度をパラメータとす
る演算式によって、スタンド毎の圧延負荷予測が求めら
れるものとする。

【００３０】制御装置２００は、まず、該演算式を用い
て、鋼板先端部の温度「Ｔａ」に対する圧延負荷予測
「ＬＴａ」と、鋼板尾端部の温度「Ｔｂ」に対する圧延
負荷予測「ＬＴｂ」とを、スタンド毎に求める。そし
て、ステップＳ１００において、予め入力されていた、
所定の比率を用いて圧延負荷予測を求める。

【００３１】例えば、所定の比率が「０．５：０．５」
であるとすれば、「ＬＴａ×０．５＋ＬＴｂ×０．５」
なる値を圧延負荷予測として求める。この場合には、鋼
板先端部での圧延負荷予測および尾端部での圧延負荷予
測の２種類の圧延負荷予測の平均値が、圧延負荷予測と
なる。

【００３２】なお、所定の比率は「０．５：０．５」に
限られず、所定の比率を一般に「Ｘ：Ｙ」とすると、
「ＬＴａ×Ｘ＋ＬＴｂ×Ｙ」なる値を圧延負荷予測とし
て求める。このような処理を、スタンド毎に行う。な
お、通常は、スタンド毎で当該所定の比率を一定とし
て、圧延負荷予測を求める。

【００３３】次に、制御装置２００は、ステップＳ１６
０にて求まった圧延負荷予測に対応する、自装置内に格
納している操作量である、クロス角（クロス角操作
量）、ベンダー圧（ベンダー圧操作量）を、スタンド毎
に求める。

【００３４】さらに、ステップＳ１７０において、制御
装置２００は、スタンド毎に、該スタンドが備えるクロ
ス角制御部４０およびベンダー圧制御部５０に、ステッ
プＳ１６０で求めた操作量を与える。その結果、クロス
角、ベンダー圧がスタンド毎に調整される。

【００３５】そして、ステップＳ１７０の処理が終了し
たら、ステップＳ１１０に戻り、次の鋼板１に対して同
様の処理を継続する。なお、さらに、各スタンドのロー
ドセル４５によって計測した実際の圧延負荷情報を計測
して、所定のルールにしたがって、ベンダー圧制御部５
０に与える操作量を修正するステップを追加するのも好
ましい。

【００３６】また、制御装置２００が、ステップＳ１０
０にて入力したパラメータや、求めた圧延負荷予測値や
操作量を、表示装置２２０に表示処理するように動作プ
ログラムを作成しておくと、操作者の操作性を一層向上
することが可能となる。

【００３７】図６は、先端部の温度のみに基づいて予測
した圧延負荷である先端部圧延負荷予測値６０１、尾端
部の温度のみに基づいて予測した圧延負荷である尾端部
圧延負荷予測値６０２、および、本発明である、先端部
および尾端部の温度に基づいて予測した圧延負荷である
圧延負荷予測値６０３の一例を示した図面である。

【００３８】符号６０１、６０２、６０３の夫々には、
各スタンドでの圧延負荷予測と、該圧延負荷予測に対応
する操作量である、クロス角、ベンダー圧が記載されて
いる。

【００３９】６０１は、鋼板１の先端部の測定温度が１
１００（℃）の場合の、各スタンド（Ｆ１〜Ｆ７）の圧
延負荷予測値である。例えば、スタンドＦ２では、圧延
負荷２０００（ｔｏｎ）であり、これに対する操作量
は、クロス角０．８（度）、ベンダー圧５０（ｔｏｎ／
ｃｈ）となっている。

【００４０】一方、６０２は、鋼板１の尾端部の測定温
度が９５０（℃）の場合の、各スタンド（Ｆ１〜Ｆ７）
の圧延負荷予測値である。例えば、スタンドＦ２では、
圧延負荷３２００（ｔｏｎ）であり、これに対する操作
量は、クロス角１．２（度）、ベンダー圧５０（ｔｏｎ
／ｃｈ）となっている。

【００４１】本発明による圧延負荷予測値６０３は、鋼
板１の先端部および尾端部の圧延負荷予測を平均した場
合であって、例えば、スタンドＦ２では、圧延負荷「２
０００×０．５＋３２００×０．５」（ｔｏｎ）であ
り、これに対する操作量は、クロス角１．０（度）、ベ
ンダー圧５０（ｔｏｎ／ｃｈ）となっている。

【００４２】次に、図１を参照して、本発明を連続圧延
機に適用した場合の実績を説明する。特に、スタンドＦ
２の実績について示している。なお、本発明適用前のス
タンドＦ２の実績が、既に説明した図２に示されてい
る。したがって、形状許容範囲を「＋０．５（％）（上
限）、−０．５（％）（下限）」とし、「＋１５０（ｔ
ｏｎ／ｃｈ）（上限）、５０（ｔｏｎ／ｃｈ）（下
限）」なるロールベンダ能力を有するシステムを想定し
ている。

【００４３】各グラフとも横軸は、圧延長の値を示し、
縦軸は、上から順に、圧延負荷、ベンダー圧、板形状を
示している。なお、板形状の値において、「＋側は耳伸
び」、「−側は腹伸び」を意味する。

【００４４】圧延負荷予測は、鋼板の先端部においては
１９００（ｔｏｎ）であるものが、尾端部では、３３０
０（ｔｏｎ）になっている。したがって、１９００から
３３００（ｔｏｎ）までの負荷変動が発生している。こ
れに伴って、ベンダー圧は、５０から、上限値の１５０
（ｔｏｎ／ｃｈ）までの値になるように、変更されてい
ることがわかる。このことによって、板形状は、連続圧
延機へ鋼板の先端部が投入された時「−０．５（％）
（腹伸び）」となり、また、尾端部が連続圧延機を通過
した後「＋０．５（％）（耳伸び）」となっているもの
の、形状許容範囲内で形状制御が行え、所望の圧延処理
が実行されたことを示している。

【００４５】なお、本実施形態では、ベンダー圧を調整
可能なベンダー圧制御部５０、クロス角を調整可能なク
ロス角制御部４０を形状制御手段として説明したが、ロ
ールシフト機構等の他の形状制御手段に本発明を適用し
ても、同様の効果が得られることは言うまでもない。

【００４６】

【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１、３
記載の発明によれば、被圧延材の先端部での圧延負荷予
測および尾端部での圧延負荷予測の２種類の圧延負荷予
測の夫々に所定の比率を乗じた値の合計を求め、求めた
合計値に対応する操作量を、前記形状制御手段の操作量
とすることで、高精度の形状制御が実現できるととも
に、圧延過程で圧延負荷が増大しても、被圧延材の形状
破綻を抑制できる装置および方法が実現できる。

【００４７】また、請求項２記載の発明によれば、被圧
延材の先端部での圧延負荷予測および尾端部での圧延負
荷予測の２種類の圧延負荷予測の平均値に対応する操作
量を、形状制御手段の操作量とするため、比較的簡易な
構成で高精度な形状制御が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の効果を示す説明図である。

【図２】従来技術の説明図である。

【図３】本発明の実施形態にかかる装置の構成例を示す
構成図である。

【図４】本発明の実施形態における形状制御手段のスペ
ックの説明図である。

【図５】本発明の実施形態にかかる装置の動作例を示す
フローチャートである。

【図６】本発明による圧延負荷予測の説明図である。

【図７】従来技術にかかる装置の構成図である。

【符号の説明】

１ 鋼板 ５ 案内ロール ６ ワークロール ７ バックアップロール １０ 制御装置 ２０ 温度センサ ２５ 光センサ ３０ 連続圧延機 ４０ クロス角制御部 ４５ ロードセル ５０ ベンダー圧制御部 １００ ロールベンディング装置 ２００ 制御装置 ２１０ 入力装置 ２２０ 表示装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被圧延材の板クラウン制御を少なくとも
   行う形状制御手段を有する連続圧延機において、 前記形状制御手段に与える操作量を決定する操作量決定
   手段を備え、 該操作量決定手段は、被圧延材の先端部での圧延負荷予
   測および尾端部での圧延負荷予測の２種類の圧延負荷予
   測の夫々に所定の比率を乗じた値の合計を求め、求めた
   合計値に対応する操作量を、前記形状制御手段の操作量
   とする処理を行う、被圧延材形状制御の操作量決定装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記所定の比率を、
   被圧延材の先端部での圧延負荷予測および尾端部での圧
   延負荷予測の２種類の圧延負荷予測の平均を求める比率
   とし、 前記操作量決定手段は、被圧延材の先端部での圧延負荷
   予測および尾端部での圧延負荷予測の２種類の圧延負荷
   予測の平均値に対応する操作量を、前記形状制御手段の
   操作量とする処理を行うことを特徴とする、被圧延材形
   状制御の操作量決定装置。
3. 【請求項３】 被圧延材の板クラウン制御を少なくとも
   行う形状制御手段を有する連続圧延機の、該形状制御手
   段の操作量を決定する方法において、 被圧延材の先端部での圧延負荷予測および尾端部での圧
   延負荷予測の２種類の圧延負荷予測の夫々に所定の比率
   を乗じた値の合計を求め、求めた合計値に対応する操作
   量を、前記形状制御手段の操作量とする、被圧延材形状
   制御の操作量決定方法。