JPWO2016143068A1 - 圧延材の板幅制御装置 - Google Patents

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Abstract

圧延材の幅の精度を向上させることができる板幅制御装置を提供する。圧延材の板幅制御装置は、垂直圧延機により圧延材の幅方向に圧延材を圧延して水平圧延機により圧延材の厚さ方向に圧延材を圧延する圧延システムにおいて、前記垂直圧延機による圧延材への圧延荷重の偏差量に基づいて前記垂直圧延機における圧延材の幅の偏差量の推定値を演算し、前記垂直圧延機のトルクに基づいて圧延材の先端が前記水平圧延機に噛み込まれる際の圧延材の幅の広がり量の推定値を演算する演算部と、前記垂直圧延機における圧延材の幅の偏差量の推定値に基づいて圧延材の幅の偏差量がなくなるように前記垂直圧延機のギャップ量を制御し、前記圧延材の先端が前記水平圧延機に噛み込まれる際に圧延材の幅の広がり量の推定値に基づいて前記垂直圧延機のギャップ量を補償する制御部と、を備えた。

Description

この発明は、圧延材の板幅制御装置に関する。
特許文献１は、圧延材の板幅制御装置を開示する。当該板幅制御装置は、垂直圧延機における圧延材の幅の偏差量の推定値に基づいて圧延材の幅の偏差量がなくなるように垂直圧延機のギャップ量を制御する。
日本特開平８−３０００２４号公報
しかしながら、特許文献１に記載のものは、圧延材の先端が水平圧延機に噛み込まれる際に発生する圧延材の幅の広がりに対応していない。このため、圧延材の先端が水平圧延機に噛み込まれる際、圧延材は、垂直圧延機と水平圧延機との間で圧縮される。その結果、圧延材の幅が広がる。
この発明は、上述の課題を解決するためになされた。この発明の目的は、圧延材の幅の精度を向上させることができる板幅制御装置を提供することである。
この発明に係る圧延材の板幅制御装置は、垂直圧延機により圧延材の幅方向に圧延材を圧延して水平圧延機により圧延材の厚さ方向に圧延材を圧延する圧延システムにおいて、前記垂直圧延機による圧延材への圧延荷重の偏差量に基づいて前記垂直圧延機における圧延材の幅の偏差量の推定値を演算し、前記垂直圧延機のトルクに基づいて圧延材の先端が前記水平圧延機に噛み込まれる際の圧延材の幅の広がり量の推定値を演算する演算部と、前記垂直圧延機における圧延材の幅の偏差量の推定値に基づいて圧延材の幅の偏差量がなくなるように前記垂直圧延機のギャップ量を制御し、前記圧延材の先端が前記水平圧延機に噛み込まれる際に圧延材の幅の広がり量の推定値に基づいて前記垂直圧延機のギャップ量を補償する制御部と、を備えた。
この発明に係る圧延材の板幅制御装置は、垂直圧延機により圧延材の幅方向に圧延材を圧延して水平圧延機により圧延材の厚さ方向に圧延材を圧延する圧延システムにおいて、前記垂直圧延機による圧延材への圧延荷重の偏差量に基づいて前記垂直圧延機における圧延材の幅の偏差量の推定値を演算し、前記垂直圧延機と前記水平圧延機とに対応した計算モデルに基づいて圧延材の先端が前記水平圧延機に噛み込まれる際の圧延材の幅の広がり量の推定値を演算する演算部と、前記垂直圧延機における圧延材の幅の偏差量の推定値に基づいて圧延材の幅の偏差量がなくなるように前記垂直圧延機のギャップ量を制御し、前記圧延材の先端が前記水平圧延機に噛み込まれる際に圧延材の幅の広がり量の推定値に基づいて前記垂直圧延機のギャップ量を補償する制御部と、を備えた。
これらの発明によれば、圧延材の先端が水平圧延機に噛み込まれる際、垂直圧延機のギャップ量は、圧延材の幅の広がり量の推定値に基づいて補償される。このため、圧延材の幅の精度を向上させることができる。
この発明の実施の形態１における圧延材の板幅制御装置が適用された圧延システムの構成図である。 この発明の実施の形態１における圧延材の板幅制御装置のハードウェア構成図である。 この発明の実施の形態１における圧延材の板幅制御装置に圧延材の板幅の制御を説明するためのタイミングチャートである。
この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号が付される。当該部分の重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における圧延材の板幅制御装置が適用された圧延システムの構成図である。
図１の熱間圧延システムにおいて、粗圧延機１は、垂直圧延機２と水平圧延機３とを備える。垂直圧延機２は、粗圧延機１の上流側に設けられる。水平圧延機３は、粗圧延機１の下流側に設けられる。
温度計４は、粗圧延機１よりも上流側に設けられる。幅計５は、粗圧延機１よりも下流側に設けられる。ドライブ装置６は、垂直圧延機２に設けられる。ロードセル７は、垂直圧延機２に設けられる。
板幅制御装置８は、演算部８ａと制御部８ｂとを備える。演算部８ａの入力部は、温度計４の出力部と幅計５の出力部とドライブ装置６の出力部とロードセル７の出力部とに接続される。制御部８ｂの入力部は、演算部８ａの出力部に接続される。制御部８ｂの出力部は、垂直圧延機２のアクチュエータ（図示せず）の入力部に接続される。
圧延システムにおいて、圧延材９は、上流側から下流側に向けて搬送される。温度計４は、圧延材９の温度を計測する。垂直圧延機２は、圧延材９の幅方向に圧延材９を圧延する。ロードセル７は、圧延材への圧延荷重を計測する。
演算装置において、演算部８ａは、温度計４の計測値に基づいて圧延材９の温度の変化量を演算する。演算部８ａは、ロードセル７の計測値に基づいて圧延材９への圧延荷重の偏差量を演算する。演算部８ａは、圧延材９の温度の変化量と圧延材９への圧延荷重の偏差量とに基づいて圧延材９の幅の偏差量の推定値を演算する。制御部８ｂは、演算部８ａにより演算された圧延材９の幅の偏差量の推定値に基づいて垂直圧延機２のギャップ量を制御する。
圧延材９の先端が水平圧延機３に噛み込まれる際、圧延材９の速度は、水平圧延機３の速度よりも速くなる。その結果、水平圧延機３での圧延材９の噛み込み不良が抑制される。例えば、圧延材９のスリップが抑制される。
この際、演算装置において、演算部８ａは、ドライブ装置６からのフィードバックにより得られた値に基づいて垂直圧延機２のトルクの値を演算する。例えば、演算部８ａは、ドライブ装置６に流れる電流に基づいて垂直圧延機２のトルクの値を演算する。演算部８ａは、垂直圧延機２のトルクの値に基づいて圧延材９の先端が水平圧延機３に噛み込まれる際の圧延材９の板幅の広がり量の推定値Ａ（ｍｍ）を演算する。例えば、推定値Ａは、次の（１）式で演算される。
Ａ＝ＥＴ／ＥＧ／ＥＲ／（ｔ・ｗ）／Ｅ・ν・{（Ｍ＋Ｑ）／Ｍ}・ｗ・Ｇ （１）
ただし、ＥＴは、垂直圧延機２のトルク（Ｎ・ｍ）である。ＥＧは、垂直圧延機２のギア比である。ＥＲは、垂直圧延機２のロールの半径（ｍ）である。ｔは、圧延材９の厚さ（ｍｍ）である。ｗは、圧延材９の幅（ｍｍ）である。Ｅは、圧延材９のヤング率（Ｎ／ｍｍ２）である。νは、圧延材９のポアソン比である。Ｍは、垂直圧延機２のミル定数である。Ｑは、圧延材９の塑性係数である。Ｇは、ゲインである。
制御部８ｂは、推定値Ａに基づいて垂直圧延機２のギャップ量を補償する。その結果、圧延材の幅の広がりが抑制される。
その後、水平圧延機３は、圧延材９の厚さ方向に圧延材９を圧延する。幅計５は、圧延材９の幅を計測する。演算部８ａは、幅計５の計測値に基づいて圧延材９の幅の偏差量の補正値を演算する。制御部８ｂは、演算部８ａにより演算された圧延材９の幅の偏差量の推定値と補正値とに基づいて垂直圧延機２のギャップ量を制御する。
次に、図２を用いて、板幅制御装置８の一例を説明する。
図２はこの発明の実施の形態１における圧延材の板幅制御装置のハードウェア構成図である。
図２に示すように、板幅制御装置８は、入力回路１０と出力回路１１と処理回路１２とを備える。
入力回路１０は、温度計４（図２においては図示せず）の出力部と幅計５（図２においては図示せず）の出力部とドライブ装置６（図２においては図示せず）の出力部とロードセル７（図２においては図示せず）の出力部とに接続される。出力回路１１は、垂直圧延機２（図２においては図示せず）のアクチュエータの入力部に接続される。
処理回路１２は、プロセッサ１２ａとメモリ１２ｂとを備える。図１における演算部８ａによる演算と制御部８ｂによる制御とは、少なくとも一つのプロセッサ１２ａが少なくとも一つのメモリ１２ｂに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。
次に、図３を用いて、板幅制御装置８の制御のタイミングを説明する。
図３はこの発明の実施の形態１における圧延材の板幅制御装置に圧延材の板幅の制御を説明するためのタイミングチャートである。
図３の最上段は、垂直圧延機２により圧延材９の圧延を開始するタイミングを説明するためのチャートである。図３の上から２段目は、水平圧延機３により圧延材９の圧延を開始するタイミングを説明するためのチャートである。図３の上から３段目は、板幅制御装置８により圧延材９の幅の補償を行うタイミングを説明するためのチャートである。図３の上から４段目は、幅計５により圧延材９の幅の計測を開始するタイミングを説明するためのチャートである。図３の最下段は、幅計５により計測された圧延材９の幅の偏差が変化するタイミングを説明するためのチャートである。
図３に示すように、時刻Ｔ１において、垂直圧延機２は、圧延材９の圧延を開始する。その後、時間ｔ１だけ経過して時刻Ｔ２となる。この際、水平圧延機３は、圧延材９の圧延を開始する。その結果、圧延材９の先端は、水平圧延機３に噛み込まれる。
板幅制御装置８は、垂直圧延機２のギャップ量の応答が遅れないように、圧延材９の先端に対するトラッキングを実施する。板幅制御装置８は、トラッキングの結果に基づいて時刻Ｔ２となった際に圧延材９の板幅の広がり量の推定値Ａに相当する垂直圧延機２のギャップ量の分だけ垂直圧延機２のアクチュエータの締め込みを行う。その後、板幅制御装置８は、垂直圧延機２のギャップ量が徐々に元の量に戻るように制御指令を垂直圧延機２のアクチュエータに出力する。
その後、時刻Ｔ３において、幅計５は、圧延材９の幅の計測を開始する。この際、圧延材９の幅の偏差は、比較的大きくなる。その後、圧延材９の幅の偏差は、急激に安定する。
以上で説明した実施の形態１によれば、圧延材９の先端が水平圧延機３に噛み込まれる際、垂直圧延機２のギャップ量は、圧延材９の幅の広がり量の推定値に基づいて補償される。このため、圧延材９の幅の精度を向上させることができる。
また、圧延材９の幅の広がり量の推定値Ａは、垂直圧延機２のドライブ装置６からのフィードバックにより得られた垂直圧延機２のトルクの値に基づいて演算される。このため、特別な装置を追加することなく、圧延材９の幅の精度を向上させることができる。
なお、圧延材９の温度の変化量に基づかないで圧延材９の幅の偏差量の推定値を演算してもよい。この場合でも、圧延材９の幅の精度をある程度向上させることができる。
また、垂直圧延機２と水平圧延機３とに対応した計算モデルに基づいて圧延材９の先端が水平圧延機３に噛み込まれる際の圧延材９の幅の広がり量の推定値を演算してもよい。例えば、圧延材９となる材料の種類と圧延材９の厚さと圧延材９の幅と水平圧延機３に噛み込まれる際の圧延材９の幅の広がり量との関係を実際の熱間圧延システムを用いた実験により求めてもよい。この場合、対象となる圧延材９の材料と厚さと幅との設定に基づいた計算モデルにより圧延材９の先端が水平圧延機３に噛み込まれる際の圧延材９の幅の広がり量の推定値を演算すればよい。この場合も、圧延材９の幅の精度を向上させることができる。
以上のように、この発明に係る圧延材の板幅制御装置は、圧延材の幅の精度を向上させるシステムに利用できる。
１ 粗圧延機、 ２ 垂直圧延機、 ３ 水平圧延機、 ４ 温度計、 ５ 幅計、 ６ ドライブ装置、 ７ ロードセル、 ８ 板幅制御装置、 ８ａ 演算部、 ８ｂ 制御部、 ９ 圧延材、 １０ 入力回路、 １１ 出力回路、 １１ 処理回路、 １２ａ プロセッサ、 １２ｂ メモリ

Claims (3)

  1. 垂直圧延機により圧延材の幅方向に圧延材を圧延して水平圧延機により圧延材の厚さ方向に圧延材を圧延する圧延システムにおいて、前記垂直圧延機による圧延材への圧延荷重の偏差量に基づいて前記垂直圧延機における圧延材の幅の偏差量の推定値を演算し、前記垂直圧延機のトルクに基づいて圧延材の先端が前記水平圧延機に噛み込まれる際の圧延材の幅の広がり量の推定値を演算する演算部と、
    前記垂直圧延機における圧延材の幅の偏差量の推定値に基づいて圧延材の幅の偏差量がなくなるように前記垂直圧延機のギャップ量を制御し、前記圧延材の先端が前記水平圧延機に噛み込まれる際に圧延材の幅の広がり量の推定値に基づいて前記垂直圧延機のギャップ量を補償する制御部と、
    を備えた圧延材の板幅制御装置。
  2. 前記演算部は、前記垂直圧延機のドライブ装置からのフィードバックにより得られた前記垂直圧延機のトルクの値に基づいて圧延材の先端が前記水平圧延機に噛み込まれる際の圧延材の幅の広がり量の推定値を演算する請求項１に記載の圧延材の板幅制御装置。
  3. 垂直圧延機により圧延材の幅方向に圧延材を圧延して水平圧延機により圧延材の厚さ方向に圧延材を圧延する圧延システムにおいて、前記垂直圧延機による圧延材への圧延荷重の偏差量に基づいて前記垂直圧延機における圧延材の幅の偏差量の推定値を演算し、前記垂直圧延機と前記水平圧延機とに対応した計算モデルに基づいて圧延材の先端が前記水平圧延機に噛み込まれる際の圧延材の幅の広がり量の推定値を演算する演算部と、
    前記垂直圧延機における圧延材の幅の偏差量の推定値に基づいて圧延材の幅の偏差量がなくなるように前記垂直圧延機のギャップ量を制御し、前記圧延材の先端が前記水平圧延機に噛み込まれる際に圧延材の幅の広がり量の推定値に基づいて前記垂直圧延機のギャップ量を補償する制御部と、
    を備えた圧延材の板幅制御装置。
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