JPS61182814A - 鋼板の熱間圧延における板幅制御方法 - 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〕 この発明は、熱延鋼板を圧延するホットストリップミル
の仕上圧延設備群において自動的に熱延鋼板の板幅を一
定に保つ様に制御する仕上自動板幅制御に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

第２図に仕上自動板幅制御システムに関連するホットス
トリップミルの概略図を示す。

１は、仕上水平圧延機群である。２は、水平圧延機群の
前に設置された竪型圧延機（以後は仕上入側エツジヤ−
と呼ぶ事にする）である。

３は、仕上水平圧延機群１及び仕上入側エツジヤ−２の
前面に配置した仕上入側幅計測器である。

５は、仕上水平圧延機群１の出側に設置した仕上出側幅
計測器である。６は、巻取機７の前に設置された巻取前
幅計測器である。また、４は、仕上入側エソジャー２の
前面に配置された鋼板の中央部の温度を測定する固定型
温度計である。

仕上自動板幅制御の目的は、上記、巻取前幅計測器６ま
たは仕上出側幅計測器５で測定される鋼板の板幅を目標
値通りにする事であり、その為に、仕上入側エツジヤ−
２でエツジヤ−ロール開度を制御する。

従来からも周知の事実（日本塑性加工学会誌塑性と加工
Ｖｏ１．２５　　Ｎｏ、２７７（１９８４−２）中「熱
延粗ロール列における自動板幅制御」あるいは「熱間圧
延機における幅制御システムの研究」等多数ある）であ
るが、第３図に示す様にエツジング圧延を行なえば、鋼
板板幅端部が厚み方向に盛り上がるドツグボーン形状と
なる。次に水平圧延を行なえばエツジング圧延後のドツ
グボーン部を除いた矩形断面積の幅拡がり（以後、″幅
拡がり″と呼ぶ）ΔＷＨとドツグボーン部の幅拡がり（
以後、ドツグボーンが幅に戻るという意味から幅戻り″
と呼ぶ）ΔＷ、４が生じる。エツジング圧延量をΔＷ、
エツジヤ−入側鋼板幅Ｗと水平圧延機群出側幅ωとの差
をΔωとすると（１）式が成り立つ。

Δω＝ΔＷ−ΔＷＨ−ΔＷＭ　　・・・（１）但し、 Δω＝Ｗ−ω　　　　　　　　　・・・（２）ΔＷ　ｓ
　＝ηΔＷ　　　　　　　　・・・（３）また、上記文
献によるとドツグボーン部の幅戻りΔＷＭは、エツジン
グ圧延量に比例しく３）式が成立する。このηを幅戻り
率と呼ぶ事にする。

従来のこの幅戻り率ηは（４）式で示されている要素の
関数になっている。

η＝　ｆ　　（Ｗ、Ｈ、Ｒａ　−Ｒ，γ、　Ｔｃ）・・
・（４）Ｗ　；入側板幅　　　　　　［ｍ＝　）Ｈ；入
側板厚　　　　　　〔圃〕 ＲＥ；エツジヤーロール径　（ｍｍ　）Ｒ；水平ロール
径　　　　〔閣〕 γ　；スラブの幅方向焼は具合 Ｔｃ；入側温度　　　　　　〔℃〕 従って、水平圧延後の鋼板の目標板幅をＷａｉｍ、エツ
ジヤ−入側の板幅をＷｉとすると、目標板幅Ｗ　ａ　ｉ
　ｍを達成する為のエツジヤ−圧下量ΔＥ（エツジング
量）は（５）式で与えられる。

〔本発明が解決しようとする問題点〕

（４）式に於いてγ以外は一義的に定められる。

即ちＲｔｘおよびＲは設備定数である為固定である。

Ｈ，Ｗも圧延スケジュールが決定されれば確定される。

また、Ｔｃは実測量である。しかし、γはスラブの幅方
向焼は具合という不明確な性質のもので、オフラインシ
ミュレーションで決定しているか、全く無視しているか
のいずれかである。

本発明は、γ即ちスラブの幅方向焼は具合をプロセス値
より確定し、ηの推定精度を向上し、さらにηの推定誤
差および幅拡がり量ΔＷ、の推定誤差を高精度学習によ
り吸収し、（１）式の精度向上、仕上出側幅精度、さら
には、巻取前幅精度の向上を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上述の問題点を解決するために本発明では、鋼板中央部
の鋼板温度を測定する固定型温度計４の替わりもしくは
並設して、鋼板の幅方向温度を測定する仕上入側方向温
度計８を設置する事により。

前述のγをこの幅方向温度の幅方向温度偏差より明確化
し前述のηの推定精度を向上させる。

また、さらに（１）式の精度向上の為ΔＷ＋を純粋に水
平圧下のみによる幅拡がり量ΔＢ１と張力による幅挟ま
り量ΔＢ２に分離し、幅戻り率η及び水平圧下のみによ
る幅拡がり量ΔＢ１及び張力による幅挟まり量ΔＢ２を
仕上出側幅計測器５より測定された鋼板板幅を使用し、
カルマンフィルターを駆使する事により学習し、さらに
巻取前板幅計測器６から測定された板幅で巻取機７によ
る張力変動分を学習し巻取前板幅精度の向上を目差し歩
留向上とノートリム化に寄与する。

本発明の詳細を以下に述べる。

第１ａ図の巻取前板幅を制御する為の仕上入側エツジヤ
−２の圧下量ΔＥは下記の式で表示される。

１−Ｃａ　η 但し・ ｌｌ１ｉ　　：仕上入側エツジヤ−で圧下する前の板幅
〔圃〕 すａｉｍ　；巻取機前目標板幅（ｎｏ）ΔＢ１；水平圧
下のみによる幅拡がり量〔Ｉ〕ΔＢ２；水平圧延機関張
力による幅挟まり量（ｒｔｍ　） Δ靴；巻取張力補正量（ａｎ＋３ η；幅戻り率 Ｃ１；水平圧下のみによる幅拡がり量学習係数 Ｃ２；水平圧延機関張力による幅挟まり量学習係数 Ｃ３；幅戻り率学習係数 （６）式は、（５）式をさらに精度向上にする為に細分
化した式である。最初にこの式の意味を説明する。

水平圧延機が１台のみであれば、（１）式のΔＷ１．Ｉ
は、水平圧延機によるドツグボーン部を除いた幅拡がり
量になるが、タンデム仕上圧延機の様に複数台の水平圧
延機がある場合は各水平圧延機毎に幅拡がり量があり、
また水平圧延機間の張力による幅挟まり現象が現われる
。従ってΔＷＨは、（７）式の様に表示できる。

ΔＷ）４＝ΔＢ１−ΔＢ２　　・・・（７）ここで、Δ
ｔｚｊＮ＝１＋・・・＋　ｎ）はｊ番目の仕上水平圧延
機による幅拡がり量、Δｂ２ｊ（ｊ　”　１　＋・・・
、ｎ−１）はｊ番目と（ｊ＋１）番目の仕上水平圧延機
の張力による幅挟まり量、ｎは最終仕上水平圧延機番号
であり、ΔＢ１は仕上水平圧延機群の水平圧下のみによ
る幅拡がり量、ΔＢ２は仕上水平圧延機間の張力による
幅挟まり量となる。さらに、ΔＢ１．ΔＢ２．ηの推定
誤差を補正する為にはそれぞれの学習係数Ｃ１ｔＣ２お
よびＣ３を考慮すると（１）式は１−Ｃ３η となる。学習係数の使用方法は後述する。

さらに、実際の熱延鋼板Ｓでは、第１ａ図の巻取機７と
水平圧延機群１間に張力が発生する為巻取前の鋼板の板
幅を一定にする為にはあらかじめ巻取機７と水平圧延機
群１間の張力による幅挟まり量ΔＷｃを見込んでＷａｉ
ＩｌはＷ　ａ　ｉｒａ＋ΔＷｅとしなければならない。

従って（１０）式は、Ｉ　　Ｃａ　η となり（６）式が導かれた。

ΔＢ１およびΔＢ２は仕上圧延機に圧下スケジュールが
決定されれば確定する量である。しかし、尚ΔＢ１およ
びΔＢ２に誤差がある時は後述する学習でＣＩ　＋　Ｃ
２を学習し補正する事ができる。

またΔＷは仕上出側板幅計ａＳＳと巻取板幅計測器６で
各々鋼板の板幅を測定して算出学習する事が可能である
。ηは前述の（４）式で与えられたが、本発明では、（
４）式中にスラブの幅方向焼は具合γを仕上入側幅方向
温度計８より鋼板の幅方向温度を測定する事により定式
化および定量化する事に成功した。

即ち本発明に於いて、（４）式は次の（１２）式に書き
換えられる。

η＝ｆ（ＷｒＨｒＲａ　　ｒＲ，Ｔｃ）＋Ｇ　　（α・
”　ｏ　　＋　（１−α）’−丁Ｃ）・・・（１２） Ｗ；入側板幅Ｃｍｎ〕 Ｈ；入側板厚〔閣〕 Ｒ，；エツジヤ−ロール径〔膿〕 ｋ；水平ロール径（ｍ　） Ｔｃ；入側中央部温度（’Ｃ） Ｔｏ、Ｔ％Ｉ；入側幅方向の両側の温度（’Ｃ）α；重
み係数 Ｇ；比例係数 （１２）式において、仕上入側幅方向温度計８により測
定された鋼板の両側の温度を、それぞれＴＶ。

Ｔｏとする。

（１２）式は、圧延スケジュールより決定されるＷ。

Ｈ１設備定数であるＲ　ａ　、　Ｒ、および、プロセス
データとして得られるＴｏ、Ｔ％ｔ、　Ｔ’ｃより確定
することができる。さらにηに誤差がある時は後述する
カルマンフィルター１４による学習で０３を学習し補正
する事が可能である。

さて、（６）式を変形すると、 Ｙ＝ＩＪＸ　　　　　　　　　　　　・・・（１３）こ
こでＷ。は（６）式のＷａｉｍの替わりに使用する。

これは仕上出側板幅計測器５により測定される。

仕上入側エツジヤ−２で圧下する前の板幅Ｗｉは、圧延
スケジュールより既知であり、ΔＷｃは仕上出側板幅計
ｉ１［５と巻取前板幅計測器６より検出された板幅から
学習した値であり、ΔＥは実際の仕上入側エツジヤ−の
圧下量であるから（１３）式のＶは演算可能である。ま
たΔＢ１およびΔＢ２も圧延スケジュールにより確定さ
れ、ηは（１２）式より決定される量であるから、■も
演算可能である。

従って（１３）式でカルマンフィルターを使用する事に
よりλを同定し、ＣＩ　ｒ　ｃ２１　ｃ３を学習値とし
て使用することが出来る。

〔作用〕

第１ｂ図に本発明を１態様で実施する幅制御装置の構成
を示す。

仕上入側幅計測器３で測定された鋼板の板幅Ｗｉはまず
最初に最適幅圧下量算出部１０に入力される。最適幅圧
下量算出部１０では、（６）式に基づいてΔＥを決定す
る。仕上入側方向温度計測器８より検出されたＴｏ＋Ｔ
ｗおよび仕上入側固定型温度計測器４より検出されたＴ
ｃが最適幅圧下量算出部１．０八入力され、圧延スケジ
ュール決定部１１より入力されたＷ、Ｈとともに（１２
）式よりηを決定する。さらに、巻取張力変動学習部１
３で学習されたΔＷｃ、カルマンフィルターによる学習
部１４で学習されたＣ　１　ｔ　ｃ２１　ｃａ及び圧延
スケジュール決定部１１より入力されるＷａｉｍ。

ΔＢ１ｙ　ΔＢ２を゛使用して、（６）式よりΔＥが算
出される。

以上が最適幅圧下量算出部１０の役割である。

最適幅圧下量算出部１０で演算された幅圧下量ΔＥは、
エツジヤ−開度出力部１２でエツジヤ−開度として出力
され仕上入側エツジヤ−２のエツジヤ−開度が制御され
る。また、仕上出側板幅計測器５より検出された鋼板の
板幅及び巻取前板幅計測器６より検出された鋼板の板幅
が、各々巻取張力変動学習部に入力され、巻取張力変動
学習部１３で巻取機７と仕上水平圧延機群１間の張力に
よる幅挟まり量ΔＷｃが学習される。さらに、カルマン
フィルターによる学習部１４では、圧延スケジュール決
定部１１より入力されるＷ、Ｈ。

ΔＢｌｙΔＢ２＋及び仕上入側板幅性器３より検出され
るエツジヤ−２で圧下する前の板幅Ｗｉ。

仕上入側固定型温度計測器４より入力されるＴｃ。

仕上入側固定型温度計測器８より入力されるＴ　ＯｒＴ
ｗ、仕上、出側板幅計測器５より入力されるＷＯｊエツ
ジヤ−開度検出器９より入力されるΔＥ、および巻取張
力変動学習部１３より入力されるΔＷを使用して、（１
３）式および（１４）式よりλをカルマンフィルター１
４を駆使する事により同定し、Ｃ１＋　Ｃ２＋　Ｃ３を
学習し決定する。

（１３）式をカルマンフィルター１４よりＸを同定する
アルゴリズムを下記に示す。

まず、（１３）式でに時間口の式を Ｙｋ＝ＭｋＸｋ　　　　　　　　　・−・（１４）と記
す事にする。

ここでＸｋの推定値をＸｋとすると。

Ｘｋ＝Ｘｋ−１＋Ａｋ　（Ｙｋ−ＭｋＸｋ−ｔ　）・・
・（１５） でＸｋは与えられる。ここでＡｋは次の繰り返し式％式
％ 但し、Ｒｋは（１４）式の雑音分散行列、ＳｋはＸｋの
共分散行列である。

また、初期状態はＸＱに対する先験情報を平均〜 値λ、分散Ｓｏの正規分散として与えられるものとして
計算しなければならない。即ち、Ｘｏ＝入＋Ａａ　　［
Ｙｏ　　Ｍｌｏ　Ｘ］　・・・（１７）でＸＯを計算し
、（１５）式でに＝１から計算を始めればよい。

〔実施例〕

第１Ｃ図に従来の手法と本発明による手法を比較した図
を示す。第１ｃ図の左側が鋼板トップで右側がボトムで
ある。コイル幅１１０１２ｊｎ、コイル厚２．３ｍｍ、
仕上入側バー厚３０ｍ、入側温度１１００℃。

仕上出側９３０℃２巻取入側温度５７０’Ｃ１での圧延
条件である実線が、従来による手法での板幅制御結果を
示し、点線が本発明による手法での板幅制御結果を示す
。

第１ｃ図よりも明らかであるが、−鋼板内幅変動は、従
来の手法でのσ＝１．１＋ｎｍが、本発明による手法で
はσ＝０．５ｍｍまで減少し、明らかに本発明の方法は
効果大である。

〔発明の効果〕

仕上入側幅方向温度計測器より幅方向温度を取り入れ、
幅戻り率ηの推定精度を向上し、且つ。

カルマンフィルターによる高精度学習法の取り入れによ
り巻取前板幅精度が飛躍的に向上し、歩留りの向上、次
工程でのノートリム化に大いに貢献している。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は、本発明の板幅制御を説明するための概略図
、第１ｂ図は、本発明の板幅制御を１態様で実施する装
置構成を示すブロック図、第１ｃ図は、本発明の一実施
例の制御結果を従来例と比較して示したグラフ、第２図
は、従来の板幅制御を説明するための概略図、第３図は
、エツジング圧延における幅戻りの説明図である。 １：仕上水平圧延機群　　２：仕上入側エツジヤ３：仕
上入側幅計測器　　４：固定型温度計５＝仕上出側幅計
測器　　６：巻取前幅計測器７：巻取器　　　　　　　
８：温度計測器９：エツジヤ−開度検出器 １０：最適幅圧下量算出部 １１：圧延スケジュール決定部 １２：エツジヤ−開度出力部 １３：巻取張力変動学習部 １４：カルマンフィルター 弔１ａワ 気１ｂ反 児２図 毛３図 手続補正書（帥 １、事件の表示　昭和６０年特許願第０２３３１０号２
、発明の名称　鋼板の熱間圧延における板幅制御方法３
、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住所　　　　東京都千代田区大手町二丁目６番３号名称
　　　　（６６５）新日本製鐵株式會社代表者　武　１
）　豊 ４、代理人　　　〒１０３　　電話　０３−８６４−６
０５２住所　　　　東京都中央区東日本橋２丁目２７番
６号５、補正の対象　明細書の発明の詳細な説明の欄。 図面の簡単な説明の欄および図面 ６、補正の内容 （１）明細書の下記頁２行の誤とした箇所を正とした内
容に訂正する。 （２）第１ｃ図および第３図を添付別紙の通りに訂正す
る。 ７、添付書類の目録 図面・・・二葉

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 連続式熱間圧延機の入側にエッジャーを備えた仕上圧延
   設備において、エッジャー入側で被圧延材の幅方向温度
   分布を測定し、連続式熱間圧延機出側で被圧延材の板幅
   を測定し、さらに巻取機の近傍で被圧延材の板幅を測定
   し、上記各測定値をもとに下式によりエッジャー開度を
   制御することを特徴とする鋼板の熱間圧延における板幅
   制御方法： ΔＥ＝（Ｗｉ−Ｗａｉｍ＋Ｃ＿１ΔＢ＿１−Ｃ＿２ΔＢ
   ＿２−ΔＷｃ）／（１−Ｃ＿３η）式中ΔＥ；エッジン
   グ量（ｍｍ） Ｗｉ；エッジャー入側板幅（ｍｍ） Ｗａｉｍ：目標板幅（ｍｍ） ΔＢ＿１；水平圧下による幅拡がり量（ｍｍ）ΔＢ＿２
   ；水平圧延機関張力による幅狭まり量（ｍｍ） ΔＷｃ；巻取張力補正量（ｍｍ） η；幅戻り率 Ｃ＿１；水平圧下による幅拡がり量学習 係数 Ｃ＿２；水平圧延機間張力による幅狭まり 量学習係数 Ｃ＿３；幅戻り率学習係数。