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技術 熱間圧延における板幅制御方法

出願人 新日鐵住金株式会社
発明者 石井篤小川茂山田健二高町恭行
出願日 1998年4月1日 (21年11ヶ月経過) 出願番号 1998-088819
公開日 1999年10月19日 (20年5ヶ月経過) 公開番号 1999-285718
状態 特許登録済
技術分野 圧延の制御
主要キーワード 予測演算値 仕上ロール ドックボーン 各分割区間 平均張力 フィードフォーワード 広がり量 セットアップ制御
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1999年10月19日)のものです。
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図面 (10)

課題

熱間圧延における板幅制御方法において、従来に比してより高精度に板幅変化量予測し板幅を制御することによって、板幅精度を向上させること。

解決手段

粗最終水平ロール圧延機より上流側に配備された制御対象竪ロール圧延機より上流に圧延材が存在する時点で、圧延材の温度および板幅長手方向分布を測定または演算し、この圧延材の温度の長手方向分布に基づき、該制御対象竪ロール圧延機より下流側の粗圧延機仕上圧延機群の各圧延機と各圧延機間、仕上最終圧延機からコイラー間における圧延材の温度の長手方向分布を演算し、これら圧延材の温度の長手方向分布に基づき、該制御対象竪ロール圧延機より下流側の粗圧延機、仕上圧延機群の各圧延機と各圧延機間、仕上最終圧延機からコイラー間において生じる圧延材の板幅変化量の長手方向分布を演算し、これら演算板幅変化量の合計の長手方向分布と圧延材の最終目標板幅とに基づき、該制御対象竪ロール圧延機の開度を圧延材の長手方向に渡って演算し設定する。

概要

背景

概要

熱間圧延における板幅制御方法において、従来に比してより高精度に板幅変化量予測し板幅を制御することによって、板幅精度を向上させること。

粗最終水平ロール圧延機より上流側に配備された制御対象竪ロール圧延機より上流に圧延材が存在する時点で、圧延材の温度および板幅長手方向分布を測定または演算し、この圧延材の温度の長手方向分布に基づき、該制御対象竪ロール圧延機より下流側の粗圧延機仕上圧延機群の各圧延機と各圧延機間、仕上最終圧延機からコイラー間における圧延材の温度の長手方向分布を演算し、これら圧延材の温度の長手方向分布に基づき、該制御対象竪ロール圧延機より下流側の粗圧延機、仕上圧延機群の各圧延機と各圧延機間、仕上最終圧延機からコイラー間において生じる圧延材の板幅変化量の長手方向分布を演算し、これら演算板幅変化量の合計の長手方向分布と圧延材の最終目標板幅とに基づき、該制御対象竪ロール圧延機の開度を圧延材の長手方向に渡って演算し設定する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

粗最終水平ロール圧延機より上流側に配備された制御対象竪ロール圧延機より上流に圧延材が存在する時点で、圧延材の温度および板幅長手方向分布を測定または演算し、この圧延材の温度の長手方向分布に基づき、該制御対象竪ロール圧延機より下流側の粗圧延機仕上圧延機群の各圧延機と各圧延機間、仕上最終圧延機からコイラー間における圧延材の温度の長手方向分布を演算し、これら圧延材の温度の長手方向分布に基づき、該制御対象竪ロール圧延機より下流側の粗圧延機、仕上圧延機群の各圧延機と各圧延機間、仕上最終圧延機からコイラー間において生じる圧延材の板幅変化量の長手方向分布を演算し、これら演算板幅変化量の合計の長手方向分布と圧延材の最終目標板幅とに基づき、該制御対象竪ロール圧延機の開度を圧延材の長手方向に渡って演算し設定することを特徴とする熱間圧延における板幅制御方法

請求項2

粗最終圧延機の出側または仕上圧延機群の入側において、圧延材の温度、板幅を測定し、この圧延材の温度、板幅に基づき、仕上圧延機入側に配備された竪ロール圧延機の開度を制御し、請求項1記載の板幅制御を補うことを特徴とする熱間圧延における板幅制御方法。

請求項3

粗最終圧延機の出側または仕上圧延機群の入側において、圧延材の温度、板幅を測定し、この圧延材の温度、板幅に基づき、仕上圧延機群の圧延機間張力を制御し、請求項1記載の板幅制御を補うことを特徴とする熱間圧延における板幅制御方法。

請求項4

仕上圧延機入側に配備された制御対象竪ロール圧延機より上流に圧延材が存在する時点で、圧延材の温度および板幅の長手方向分布を測定または演算し、この圧延材の温度の長手方向分布に基づき、該制御対象竪ロール圧延機より下流側の仕上圧延機群の各圧延機と各圧延機間、仕上最終圧延機からコイラー間における圧延材の温度の長手方向分布を演算し、これら圧延材の温度の長手方向分布に基づき、該制御対象竪ロール圧延機より下流側の仕上圧延機群の各圧延機と各圧延機間、仕上最終圧延機からコイラー間において生じる圧延材の板幅変化量の長手方向分布を演算し、これら演算板幅変化量の合計の長手方向分布と圧延材の最終目標板幅とに基づき、該制御対象竪ロール圧延機の開度を圧延材の長手方向に渡って演算し設定することを特徴とする熱間圧延における板幅制御方法。

請求項5

粗圧延機および/または仕上圧延機群の各圧延機の入側および出側における圧延材の板クラウン量の長手方向分布を演算し、これら各圧延機入側および出側の板クラウン量の長手方向分布に基づいて、各圧延機における板クラウン比率変化量の長手方向分布を演算し、この板クラウン比率変化量の長手方向分布に基づいて、粗圧延機および/または仕上圧延機群の各圧延機において生じる圧延板幅変化量の長手方向分布を演算することを特徴とする請求項1または請求項4に記載の熱間圧延における板幅制御方法。

技術分野

0001

本発明は、熱間圧延における板幅制御方法に関するものである。

0002

熱間圧延における板幅は、粗圧延機群仕上圧延機群、仕上圧延機間および仕上最終圧延機からコイラー間のランアウトテーブル上において種々の要因によって変化する。従来の板幅制御方法としては、上記のような板幅変化量を測定または予測演算し、この測定値または予測演算値に基づいて、粗水平ロール圧延機または仕上ロール圧延機入口に設置してある竪ロール圧延機の開度を制御して板幅を制御する方法が知られている。

0003

例えば、コイラー前または仕上圧延機出側に設置された板幅計より板幅を測定し、この測定に基づき、粗竪ロール圧延機の開度を制御し板幅を制御する特開昭60−203315号公報に示されている方法、また、仕上圧延機における板幅広がり量と板幅縮み量とを、圧延材の板幅、板厚圧延機間張力材料温度変形抵抗値に基づき演算し、その演算値を竪ロール圧延機のセットアップ制御に用いる登録No.19941207号公報に示されている方法、また、ランアウトテーブル上のネッキングよる幅落ちの量、位置および長さの実績値を用いて次圧延材の幅落ちを予測する学習を行ない、粗バ−の該当部分の幅を予測された幅落ちに見合う量まで竪ロール圧延機で広げる特開昭62−68617号公報に示されている方法等がある。

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、上記従来法において、板幅計に基づくフィードバック制御を行う方法の場合は、検出端制御端が離れているため制御の遅れが生じ、先端、後端非定常部、定常部スキッドマーク部における高精度な板幅制御を行うことはほとんど不可能であり、また、予測演算値に基づきフィードフォーワードで制御する方法の場合、最終的な目標板幅を圧延材の全長に渡って実現するためには、板幅制御を行う竪ロール圧延機より下流で生じる全ての板幅変化長手方向分布を予測して制御することが必要であるが、上記に示した従来法においてはこれが行われていない。

0005

そこで、本発明は、高精度な板幅予測式を用いることによって、板幅計に基づくフィードバック制御ではなく、板幅制御を行う竪ロール圧延機より下流で生じる全ての板幅変化の長手方向分布を予測、すなわち、粗・仕上圧延機およびランアウトテーブル上で生じる板幅変化を先端・後端部、定常部の長手方向の各位置で予測・演算し、これらの板幅変化予測値に基づいて竪ロール圧延機の開度パターンを設定し、板幅を制御する新しい方法を考案した。

0006

以上のように本発明では、上記で述べたような問題点を新たな制御方法によって解消し、従来に比してより高精度な板幅制御を実現し、板幅精度および歩留を向上させることを目的としている。

0007

ここで、言葉の定義として、圧延機の種類を区別する場合は、水平ロール圧延機、竪ロール圧延機と記述し、単に圧延機と記述した場合は、水平ロール圧延機のみ、または、竪ロール圧延機のみ、または、水平ロール圧延機と竪ロール圧延機の両方を含むことを意味する。また、例えば、仕上圧延機群と記述した場合は、仕上水平ロール圧延機のみが複数台ある場合、または、仕上水平ロール圧延機が複数台あり、かつ、仕上竪ロール圧延機があることを意味することにする。

課題を解決するための手段

0008

本発明は、上記のような従来法の欠点を有利に排除しうる熱間圧延における板幅制御法であり、請求項1では、粗最終水平ロール圧延機より上流側に配備された制御対象竪ロール圧延機より上流に圧延材が存在する時点で、圧延材の温度および板幅の長手方向分布を測定または演算し、この圧延材の温度の長手方向分布に基づき、該制御対象竪ロール圧延機より下流側の粗圧延機、仕上圧延機群の各圧延機と各圧延機間、仕上最終圧延機からコイラー間における圧延材の温度の長手方向分布を演算し、これら圧延材の温度の長手方向分布に基づき、該制御対象竪ロール圧延機より下流側の粗圧延機、仕上圧延機群の各圧延機と各圧延機間、仕上最終圧延機からコイラー間において生じる圧延材の板幅変化量の長手方向分布を演算し、これら演算板幅変化量の合計の長手方向分布と圧延材の最終目標板幅とに基づき、該制御対象竪ロール圧延機の開度を圧延材の長手方向に渡って演算し設定することを特徴とする熱間圧延における板幅制御方法を開示し、請求項2では、粗最終圧延機の出側または仕上圧延機群の入側において、圧延材の温度、板幅を測定し、この圧延材の温度、板幅に基づき、仕上圧延機入側に配備された竪ロール圧延機の開度を制御し、請求項1記載の板幅制御を補うことを特徴とする熱間圧延における板幅制御方法を開示し、請求項3では、粗最終圧延機の出側または仕上圧延機群の入側において、圧延材の温度、板幅を測定し、この圧延材の温度、板幅に基づき、仕上圧延機群の圧延機間の張力を制御し、請求項1記載の板幅制御を補うことを特徴とする熱間圧延における板幅制御方法を開示し、請求項4では、仕上圧延機入側に配備された制御対象竪ロール圧延機より上流に圧延材が存在する時点で、圧延材の温度および板幅の長手方向分布を測定または演算し、この圧延材の温度の長手方向分布に基づき、該制御対象竪ロール圧延機より下流側の仕上圧延機群の各圧延機と各圧延機間、仕上最終圧延機からコイラー間における圧延材の温度の長手方向分布を演算し、これら圧延材の温度の長手方向分布に基づき、該制御対象竪ロール圧延機より下流側の仕上圧延機群の各圧延機と各圧延機間、仕上最終圧延機からコイラー間において生じる圧延材の板幅変化量の長手方向分布を演算し、これら演算板幅変化量の合計の長手方向分布と圧延材の最終目標板幅とに基づき、該制御対象竪ロール圧延機の開度を圧延材の長手方向に渡って演算し設定することを特徴とする熱間圧延における板幅制御方法を開示し、請求項5では、粗圧延機および/または仕上圧延機群の各圧延機の入側および出側における圧延材の板クラウン量の長手方向分布を演算し、これら各圧延機入側および出側の板クラウン量の長手方向分布に基づいて、各圧延機における板クラウン比率変化量の長手方向分布を演算し、この板クラウン比率変化量の長手方向分布に基づいて、粗圧延機および/または仕上圧延機群の各圧延機において生じる圧延板幅変化量の長手方向分布を演算することを特徴とする請求項1または請求項4に記載の熱間圧延における板幅制御方法を開示している。

発明を実施するための最良の形態

0009

以下、本発明の原理について詳細に説明する。図4に示すように、粗最終竪ロール圧延機4、粗最終水平ロール圧延機5、ランアウトテーブル上の冷却装置6、コイラー7、l(エル)台の水平ロール圧延機を備えた仕上水平ロール圧延機群18および粗最終水平ロール圧延機4より上流の粗水平ロール圧延機3の出側に設置された板幅計8、温度計9を有する熱間圧延機に本発明を適用する場合を考える。11は、粗最終竪ロール圧延機制御装置、12は、粗最終水平ロール圧延機制御装置、13は、仕上水平ロール圧延機制御装置、14は、冷却制御装置、15は、コイラー制御装置、16は、演算処理装置である。尚、粗最終竪ロール圧延機制御装置11には、竪ロール開度制御機能を有し、粗最終水平ロール圧延機制御装置12には、クラウン形状制御機能圧下制御機能およびロール周速制御機能を有し、仕上水平ロール圧延機制御装置13には、圧延機間張力制御機能、クラウン・形状制御機能、圧下制御機能、ロール周速制御機能およびルーパ制御機能を有し、コイラー制御装置15には、張力制御機能、コイラー周速制御機能を有する。

0010

以下、図1に示すフローおよび図3に示した板幅変化量の定義に従って、本発明の板幅制御方法について説明する。演算処理装置16では、セットアップ計算において、圧延材の仕上出側目標板厚、目標板クラウン、コイラー巻き取り目標温度等より、粗最終水平ロール圧延機における圧下率、ロール周速条件、仕上水平ロール圧延機群の第1〜第l圧延機における圧下スケジュール、クラウンスケジュール、各圧延機ロール周速、圧延機間張力、ランアウトテーブル上における冷却装置の冷却条件およびコイラーの巻き取り速度等の条件が決定される。

0011

粗最終竪ロール圧延機4の入側に設定された板幅計8、温度計9において、圧延材の板幅、温度を長手方向の全長に渡って測定され、演算処理装置16へ転送される。ここで、板幅計8、温度計9を有しない設備の場合には、粗最終圧延機より上流の竪ロール圧延機2の竪ロール開度設定値およびロードセル22の圧延荷重、水平ロール圧延機3のロードセル23の圧延荷重に基づいて、板幅、温度を推定演算することも可能である。演算処理装置16では、この長手方向の温度測定値および板幅測定値が、図2に示すように、圧延材の先端部、定常部、後端部について、長手方向にn1 −1,n2 −1,n3 −1に分割され、長手方向に分割された各分割位置の板幅、温度が記憶される。ここで、第i番目の分割位置(i=1〜n1 +n2 +n3 )の板幅はWR (i) 、温度はTRO(i) と表すことする。この温度TRO(i) に基づいて、粗最終竪ロール圧延機4、粗最終水平ロール圧延機5、仕上水平ロール圧延機群18の各圧延機と各圧延機間、仕上第l水平ロール圧延機からコイラー7間の長手方向の各分割位置の同一点における圧延材の温度を、セットアップ計算と同等の計算方法によって演算する。

0012

尚、仕上第l水平ロール圧延機からコイラー7間の温度については、例えば、図4に示すように、仕上第l水平ロール圧延機からコイラー7間をm−1分割し、各分割区間平均温度として求められる。ここで、圧延材の長手方向の第i番目(i=1〜n1 +n2 +n3 )の分割位置に対応する粗最終竪ロール圧延機4における温度をTRP(i) 、粗最終水平ロール圧延機5における温度をTRH(i) 、仕上水平ロール圧延機群18の第1〜l圧延機における温度をTFR(1) (i) 〜TFR(l) (i) 、第1−2圧延機間〜第(l−1)−l圧延機間における温度をTFI(1) (i) 〜TFI(l-1) (i) 、仕上第l水平ロール圧延機からコイラー7間をm−1分割した場合の長手方向の各分割区間の平均温度をTROT(1)(i) 〜TROT(m-1)(i) と表すこととする。

0013

さらに、演算処理装置16においては、これら各位置で予測される圧延材の温度の長手方向分布に基づき、粗最終水平ロール圧延機5、仕上水平ロール圧延機群18の各圧延機と各圧延機間、仕上第l水平ロール圧延機からコイラー7間において生じる圧延材の板幅変化量を長手方向の全長に渡って演算される。

0014

すなわち、圧延材の長手方向の第i番目の分割位置に対応した粗最終水平ロール圧延機5において生じる板幅変化量ΔWR (i) は、温度TRH(i) の関数として、先端部、定常圧延部、後端部毎に下記(1)式のように演算される。ただし、板幅変化量の符号は、板幅拡がりの方向をプラス、板幅縮みの方向をマイナスと定義することとする。

0015

ここで、ΔWRT、ΔWRM、ΔWRBは、圧延材の先端部、定常圧延部、後端部の板幅変化量を演算する予測式を表し、例えば、昭和54年度塑性加工講演論文集(1979)第489〜496頁で述べられているような板幅予測式を用いて演算しても良い。この際、圧下率、板厚、板幅等の圧延条件を考慮して演算することは言うまでもない。

0016

また、仕上水平ロール圧延機群18において生じる圧延材の長手方向の第i番目の分割位置に対応した板幅変化量の合計ΔWF (i) は、第1〜第l圧延機において生じる板幅変化量および第1−2圧延機間〜第(l−1)−l圧延機間において生じる板幅変化量の合計として、下記(2)式のように演算される。

0017

ここで、ΔWFRは仕上水平ロール圧延機のロールバイトおよびその直近における板幅変化量を演算する予測式、△WFIは、仕上水平ロール圧延機間における板幅変化量を演算する予測式を表す。仕上圧延における板幅変化は、圧延起因およびクリープ変形起因の現象であると考えられ、例えば、定常部の板幅変化予測式としては、本発明者らが提案しているような特開平05−285516号公報に示される方法があり、これを用いて板幅変化量を算出しても良い。この場合、各圧延機の長手方向の同一点の圧延材の板厚、圧下率、圧延機間張力、圧延材変形抵抗圧延材温度、圧延機間通過時間、板クラウン比率変化量を板幅変化の予測パラメータとして求める必要があるが、長手方向の圧延材温度TFR(j) (i) 、TFI(j) (i) (i=1〜n1 +n2 +n3 )に基づき、セットアップ計算時の圧下スケジュール、クラウンスケジュール、各圧延機ロール周速の値から、各圧延機の長手方向の同一点における板厚、圧下率、変形抵抗値、圧延機間通過時間および板クラウン比率変化量を算出し、板幅変化量ΔWF (i) を演算すれば良い。このような板クラウン比率変化量を板幅変化の予測パラメータとして板幅予測方法を、粗・仕上圧延機およびランアウトテーブル上における板幅変化の予測に適用することを、本発明の請求項5で開示している。

0018

仕上圧延における板幅変化の予測は、上記のように定常部の板幅変化予測式を用いれば、精度的に十分であると考えられるが、例えば、先端部および後端部の非定常部の板幅変化予測式を上記の定常部の板幅変化予測式に加えれば、より高精度に板幅変化量の予測することができる。この場合、圧延材の延伸のため、仕上水平ロール圧延機群18の各圧延機を通過する際の非定常部と定常部の境の点(i=n1 ,n1 +n2 )は、第1〜lの各圧延機毎に異なってくるため、これを各圧延機毎に求める必要がある。

0019

従って、先端部および後端部の板幅変化予測式ΔWFRT、ΔWFRB を(2)式に加え、第j圧延機における非定常部と定常部の境の点をn1 (j) 、n1 (j) +n2 (j) とすると、仕上水平ロール圧延機群18における板幅変化量の合計ΔWF (i) は、下記(3)式のよう演算される。

0020

また、仕上第l水平ロール圧延機からコイラー7間で生じる圧延材の長手方向の第i番目の同一点に対応する板幅変化量の合計ΔWROT (i) は、仕上最終水平ロール圧延機からコイラー7間をm−1分割した各分割区間の板幅変化量を合計し、温度TROT(k)(i) (k=1〜m−1)の関数として、下記(4)式のように求められる。

0021

ここで、ΔWROT は、仕上最終水平ロール圧延機からコイラー7間のランアウトテーブル上で生じる板幅変化量を演算する予測式を表す。このランアウトテーブル上で生じる板幅変化は、相変態領域の600〜900℃において生じるクリープ起因の挙動と考えられることから、この温度領域のクリープ式を用いても良い。この場合、仕上最終圧延機の出側の速度、コイラー巻き取り速度等の条件から、m−1分割した各分割区間の通過時間、平均張力値を算出し、圧延材温度TROT(k)(i) (k=1〜m−1)に基づき、各分割区間の板幅変化量を演算し、これを合計することより、仕上第l水平ロール圧延機からコイラー7間の板幅変化量ΔWROT は演算することができる。

0022

従って、上記(1)〜(4)式より、コイラー7における圧延材の板幅の長手方向分布、すなわち、長手方向の第i番目の分割位置に対応する板幅の予測値Wc (i) は、下記(5)式のようになる。
Wc (i) =WR (i) +ΔWR (i) +ΔWF (i) +ΔWROT (i) (5)

0023

ここで、圧延材の最終目標板幅をWT とすると、粗最終水平ロール圧延機5の出側における圧延材の目標板幅の長手方向分布、すなわち、第i番目の分割位置に対応する圧延材の目標板幅WRT(i) (i=1〜n1 +n2 +n3 )は、演算板幅変化量の合計および圧延材の最終目標板幅WT に基づき、下記(6)式より演算される。
WRT(i) =WR (i) −(Wc (i) −WT )
=WT −(ΔWR (i) +ΔWF (i) +ΔWROT (i) ) (6)

0024

次に、この粗最終水平ロール圧延機5の出側目標板幅の長手方向分布WRT(i)を達成するように、粗最終竪ロール圧延機4の入側において測定または演算された板幅の長手方向分布WR (i) 、粗最終竪ロール圧延機4における圧延材の温度の長手方向分布TRP(i) に基づき、粗最終竪ロール圧延機4の開度の長手方向分布ERS(i) を、例えば、以下の方法で演算し設定する。

0025

粗最終竪ロール圧延機4における竪ロール圧延時には、圧延材にドックボーンが生じ、このドックボーンを粗最終水平ロール圧延機5において水平ロール圧延した場合、幅戻りが生じる。また、竪ロール圧延時に生じる圧延荷重によって竪ロール圧延機が変形するため、上記目標板幅WRT(i) を達成するためには、この幅戻り量および竪ロール圧延機の変形量を考慮し粗最終竪ロール圧延機4のエッジング量を設定する必要がある。ここで、第i番目の分割位置に対応する圧延材の幅戻り量をΔWRE(i) とすると、上記粗最終圧延機出側の目標板幅WRT(i) を達成するための粗最終竪ロール圧延機4におけるエッジング量の長手方向の分布、すなわち、第i番目の分割位置に対応するエッジング量ΔERT(i) は、下記(7)式により演算される。
ΔERT(i) =WR (i) −(WRT(i) −ΔWRE(i) ) (7)

0026

ただし、エッジング量の符号の定義は、板幅を減少させる方向をプラスとする。また、幅戻り量ΔWRE(i) は、エッジング量ΔERT(i) 、圧延材の温度TRP(i) 、板幅WR (i) で決まるので、幅戻り量ΔWRE(i) は、これらの関数として下記(8)式のように表される。
ΔWRE(i) =ΔWRE(ΔERT(i) ,TRP(i) ,WR (i) ) (8)
従って、これら(7),(8)式を連立させて解くことにより、未知数ΔERT(i) ,ΔWRE(i) を求めることができる。

0027

さらに、このエッジング量の長手方向分布ΔERT(i) である時の粗最終竪ロール圧延機4における圧延荷重の長手方向分布、すなわち、長手方向の第i番目の分割位置に対応する圧延荷重PERT(i) は、下記(9)式で演算される。
PERT (i) =PERT (ΔERT(i) ,TRP(i) ,WR (i) ) (9)
この圧延荷重PERT (i) の時の粗最終竪ロール圧延機4の変形量の長手方向分布、すなわち、第i番目の分割位置に対応する変形量ΔSRT(i) は、下記(10)式により演算される。
ΔSRT(i) =ΔSRT(PERT (i) ) (10)

0028

従って、ドックボーンによる幅戻り量ΔWRE(i) および竪ロール圧延時の粗最終竪ロール圧延機の変形量ΔSRT(i) を考慮することにより、上記目標板幅WRT(i) を達成するための粗最終竪ロール圧延機4における開度設定値の長手方向分布、すなわち、長手方向の第i番目の分割位置に対応する開度設定値ERS(i) は、下記(11)式によって演算される。
ERS(i) =WRT(i) −ΔSRT(i) −ΔWRE(i)
=WT (i) −(ΔWR (i) +ΔWRE(i) +ΔSRT(i) +ΔWF (i)
+ΔWROT (i) ) (11)

0029

このように、演算処理装置16において、演算された開度設定値のパターンERS(i) (i=1〜n1 +n2 +n3 )は、粗最終竪ロール圧延機制御装置11に転送され、粗最終竪ロール圧延機制御装置11により、粗最終竪ロール圧延機4の竪ロールの開度パターンを設定する。

0030

粗最終竪ロール圧延機4において、竪ロール圧延時の圧延荷重が測定可能な設備であれば、この圧延荷重測定値に基づき、目標板幅を実現するための粗最終竪ロール圧延機の開度制御を実施することにより、より高精度な板幅制御が実現できることは言うまでもない。

0031

また、上述したような粗最終竪ロール圧延機4による開度制御のみでは、粗最終圧延機出側の目標板幅WRT(i) を十分に達成できない場合には、本発明の請求項2および請求項3で開示しているように、仕上水平ロール圧延機の入側の竪ロール圧延機制御または仕上圧延機群の圧延機間の張力制御を行い上記の板幅制御を補う方法を適用することによって、より高精度な板幅制御を実現することができる。

0032

図5に示されるように、粗最終水平ロール圧延機5の出側に板幅計25、温度計26、仕上水平ロール圧延機群18と仕上竪ロール圧延機20を構成された仕上圧延機群からなる熱間圧延設備に、本発明の請求項2で開示している方法を適用する場合を考える。すなわち、上述したような本発明の請求項1で開示された板幅制御方法によって制御された圧延材の板幅、温度が、粗最終水平ロール圧延機4の出側の板幅計25および温度計26で測定され、これら測定値は演算処理装置16に転送される。演算処理装置16においては、直ちに、長手方向の第i番目の分割位置に対応する板幅WF (i) ,温度TF (i) が演算される。この板幅WF (i) と粗最終圧延機の出側の目標板幅WRT(i) の差を無くすように、仕上竪ロール圧延機20の開度量が演算され、竪ロール圧延機制御装置21へ送られ、竪ロール圧延機20の開度制御が行われる。この際、温度TF (i) に基づき、上記(7)〜(11)式で求めたのと同様の方法で、ドックボーンによる仕上第1水平ロール圧延機の幅戻り量、竪ロール圧延機の変形量を考慮して、竪ロール圧延機20の開度量の演算を行えば、より高精度化が図れるのは言うまでもない。

0033

また、本発明の請求項3で開示されているように、仕上圧延機群の圧延機間の張力制御を行うことにより、上記の仕上竪ロール圧延機による板幅制御の補正方法と同等の効果を得ることができる。例えば、図6に示されるような粗最終圧延機5の出側に板幅計25、温度計26に配置されている熱間圧延設備に適用する場合を考える。すなわち、上記と同様に、粗最終竪ロール圧延機4によって制御された圧延材の板幅、温度が粗最終水平ロール圧延機5の出側の板幅計25および温度計26で測定され、これら測定値は演算処理装置16に転送される。演算処理装置16においては、直ちに、長手方向の第i番目の分割位置に対応する板幅WF (i) ,温度TF (i) が演算される。この板幅WF (i) と粗最終圧延機の出側の目標板幅WRT(i) に基づき、仕上水平ロール圧延機群18の長手方向の第i番目の分割位置に対応する板幅制御量ΔWCON が下記(12)式のように算出される。
ΔWCON =WRT(i) −WF (i) (12)

0034

ただし、この場合、ΔWCON (i) の符号は、マイナスが板幅を減少させる方向であり、プラスが板幅を増加させる方向である。このΔWCON (i) に基づき、仕上水平ロール圧延機制御装置13の第1〜j圧延機間の張力制御量が演算さる。この張力制御量に基づき、仕上水平ロール圧延機制御装置13の張力制御機能によって、圧延機間の張力が制御され、板幅が制御される。張力制御を行う圧延機は、板幅制御量ΔWCON および仕上水平ロール圧延機制御装置13の能力に依存するが、仕上水平ロール圧延機群の第1〜jまでの全圧延機あるいは特定の圧延機に設定する。また、板幅変化と張力との関係は、特開平05−285516号公報に示される式により求めることができる。尚、この張力変更によって各圧延機の圧延荷重が変化し、板厚および板クラウンが変化するが、元の板厚および板クラウン設定値を保つように、仕上水平ロール圧延機制御装置13の各圧延機の圧下制御機能およびクラウン・形状制御機能の設定値の変更を行う必要があることは言うまでもない。

0035

また、仕上水平ロール圧延機入側に竪ロール圧延機および仕上水平ロール圧延機に張力制御機能の両方を有する設備については、上記の竪ロール圧延機による開度制御および圧延機間張力制御の両方を組み合わせて板幅制御の補正を行えば、より高精度な板幅制御が実現できることは言うまでもない。

0036

次に、本発明の請求項4で開示されている仕上圧延機入側に設置された竪ロール圧延機を制御端とする方法について説明する。図7に示すように仕上水平ロール圧延機群18とその入側に配置された仕上竪ロール圧延機20からなる仕上圧延機群を備えた熱間圧延設備に、本発明の請求項4で開示されている方法を適用する場合を考える。この場合、仕上水平ロール圧延機群18の第一水平ロール圧延機出側における圧延材の目標板幅を設定し、仕上竪ロール圧延機20でこの目標板幅を達成するように板幅制御を行う。この仕上第一水平ロール圧延機出側における圧延材の目標板幅の長手方向分布、すなわち、長手方向の第i番目の分割位置に対応する目標板幅WFT(i) は、下記(13)式より演算される。
WFT(i) =WT −(ΔWF (i) +ΔWROT (i) ) (13)

0037

従って、この仕上第一水平ロール圧延機出側の目標板幅WFT(i) を達成するための仕上竪ロール圧延機20における開度設定値の長手方向分布、すなわち、第i番目の分割位置に対応する開度設定値量EFS(i) は、下記(14)式によって演算される。
EFS(i) =WFT(i) −ΔSFT(i) −ΔWFE(i)
=WT (i) −(ΔWFE(i) +ΔSFT(i) +ΔWF (i)
+ΔWROT (i) ) (14)

0038

ここで、ΔWFE(i) は、長手方向の第i番目の分割位置に対応する仕上第一水平ロール圧延時の幅戻り量であり、△SFT(i) は、長手方向の第i番目の分割位置に対応する仕上竪ロール圧延機の圧延時の変形量、ΔWFE(i) は仕上第一水平ロール圧延機の圧延時のドックボーンによる板幅戻り量を示す。これらは、上記(7)〜(10)式で求めたの同様の方法で演算される。このように、演算された開度設定値のパターンEFS(i) に基づいて、仕上竪ロール圧延機制御装置21により、仕上竪ロール圧延機20の竪ロールの開度パターンを設定する。

0039

以上、本発明における板幅制御の過程を説明したが、本発明では、粗圧延機および/または仕上圧延機、ランアウトテーブル上で生じる板幅変化を考慮し長手方向の各位置で予測・演算し、これらの板幅変化予測値に基づいて竪ロール圧延機の開度パターンを設定、制御するので、従来に比して高精度な板幅制御が実現できる。

0040

図8に示すように、粗最終竪ロール圧延機4、粗最終水平ロール圧延機5、ランアウトテーブル上の冷却装置6、コイラー7、7台の圧延機を備えた仕上水平ロール圧延機群17、粗最終水平ロール圧延機5の出側に板幅計25、温度計26を、さらにそれより上流の水平ロール圧延機3の出側に設置された板幅計8、温度計9、コイラー7の入側に設置された板幅計24を有する熱間圧延機に、本発明の板幅制御方法を適用した実施例について説明する。

0041

11は、粗最終竪ロール圧延機制御装置、12は、粗最終水平ロール圧延機制御装置、13は、仕上水平ロール圧延機制御装置、14は、冷却制御装置、15は、コイラー制御装置、16は、演算処理装置である。尚、粗最終竪ロール圧延機制御装置11には、竪ロール開度制御機能を有し、粗最終水平ロール圧延機制御装置12には、クラウン・形状制御機能、圧下制御機能およびロール周速制御機能を有し、仕上水平ロール圧延機制御装置13には、圧延機間張力制御機能、クラウン・形状制御機能、圧下制御機能、ロール周速制御機能およびルーパ制御機能を有し、コイラー制御装置15には、張力制御機能、コイラー周速制御機能を有する。

0042

演算処理装置16では、セットアップ計算において、圧延材の仕上出側目標板厚、目標板クラウン、コイラー巻き取り目標温度等より、粗最終水平ロール圧延機における圧下率、ロール周速条件、仕上水平ロール圧延機群の第1〜第7圧延機における圧下スケジュール、クラウンスケジュール、各圧延機ロール周速、圧延機間張力、ランアウトテーブル上における冷却装置の冷却条件およびコイラーの巻き取り速度等の条件が決定される。これらの条件の指令が粗最終水平ロール圧延機制御装置12、仕上水平ロール圧延機制御装置13、冷却制御装置14およびコイラー制御装置15に伝えられる。

0043

粗最終竪ロール圧延機4の入側に設定された板幅計8、温度計9において、圧延材の板幅、温度を長手方向の全長に渡って測定され、演算処理装置16へ転送される。このデータを圧延材の先端部、定常部、後端部について、長手方向にn1 −1,n2 −1,n3 −1に分割され、長手方向に分割された各分割位置(i=1〜n1 +n2 +n3 )の板幅、温度が記憶される。ただし、n1 ,n2 ,n3 の値は、圧延材の板幅、粗・仕上圧延機の圧延条件によって異なり、それぞれの条件毎に設定さる。この温度に基づいて、粗最終竪ロール圧延機4、粗最終水平ロール圧延機5、仕上水平ロール圧延機群17の各圧延機と各圧延機間、仕上第7水平ロール圧延機からコイラー7間の長手方向の各分割位置の同一点における圧延材の温度を、セットアップ計算と同等の計算方法によって演算される。

0044

さらに、演算処理装置16においては、これら各位置で予測される圧延材の温度の長手方向分布に基づき、粗最終水平ロール圧延機5、仕上水平ロール圧延機群17の各圧延機と各圧延機間、仕上最終水平ロール圧延機からコイラー間において生じる圧延材の板幅変化量が、長手方向の各分割位置で(1)式、(2)式、(4)式により演算される。これら演算板幅変化量の合計の長手方向分布および圧延材の最終目標板幅に基づき、粗最終水平ロール圧延機5の出側における圧延材の目標板幅が、長手方向の各分割位置で(6)式により演算され、粗最終竪ロール圧延機4の入側における板幅、粗最終竪ロール圧延機4における圧延材の温度の長手方向の各分割位置での値に基づき、粗最終水平ロール圧延機5の出側目標板幅の長手方向分布を達成するように、最終竪ロール圧延機4の竪ロール圧延時に生じる圧延荷重およびドックボーン形状の長手方向分布および粗最終水平ロール圧延機5の圧延時に生じるドックボーン形状による幅戻り量が、長手方向の各分割位置で(7)〜(10)式により演算され、粗最終竪ロール圧延機4の開度が、長手方向の各分割位置で(11)式により演算される。この開度設定値のパターンは、粗最終竪ロール圧延機制御装置11に転送され、粗最終竪ロール圧延機制御装置11により、粗最終竪ロール圧延機4の竪ロールの開度パターンを設定する。ここでは以上までを本発明の新板幅制御方法の第1ステップと呼ぶことにする。

0045

さらに、粗最終水平ロール圧延機5の出側の板幅計25および温度計26で測定された板幅、温度に基づき、仕上水平ロール圧延機群17における板幅制御量が(12)式より、演算され、仕上水平ロール圧延機制御装置13の張力制御機能によって、仕上水平ロール圧延機群の第2〜3圧延機間、第3〜4圧延機間の張力が制御され、板幅が制御される。また、ここでは、これまでを新板幅制御方法の第2ステップと呼ぶことにする。

0046

以上のようなシステムを用いて、板幅制御精度に関して、従来板幅制御方法と本発明の新板幅制御方法の第1、2ステップとの比較を行った。対象とした圧延材は、それぞれ100本ずつで、次行程においてコイル内の板幅を測定した。また、従来制御方法を適用する場合は、コイラー7の入側に設置された板幅計24の板幅測定に基づき、粗最終竪ロール圧延機4の開度の制御を行うフィードバック方式で制御を行い、本発明の新板幅制御方法との比較を行った。

0047

その結果、従来板幅制御方法においては、圧延材の長手方向の全長で定義した板幅の実測値目標値との差の標準偏差が2.5mmであったのに対し、本発明の新板幅制御方法の第1ステップを適用した場合は1.2mm、第2ステップを適用した場合は0.7mmと、板幅精度が向上することが確認され、本発明の新板幅制御方法の効果が検証された。

0048

尚、上記の実施例では、粗最終竪ロール圧延機を使用した場合であるが、図9に示すような仕上水平ロール圧延機群19とその入側の仕上竪ロール圧延機20から成る仕上圧延機群を有する設備にも、同様に本発明を適用できることは言うまでもない。

発明の効果

0049

本発明は以上説明した通り、本発明では、粗圧延機および/または仕上圧延機、ランアウトテーブル上で生じる板幅変化を考慮し長手方向の各位置で予測・演算し、これらの板幅変化予測値に基づいて竪ロール圧延機の開度パターンを設定、制御するので、従来に比べ板幅精度を向上することができ、歩留を向上させるという効果が得られる。

図面の簡単な説明

0050

図1本発明の演算の流れを説明するための図。
図2板幅および温度測定値の長手方向の分割方法を説明するための図。
図3長手方向の各分割位置における板幅変化量の定義を説明するための図。
図4制御端を粗最終竪ロール圧延機とした場合の本発明を説明するための装置の構成図。
図5本発明の請求項2の仕上竪ロール圧延機の開度制御による板幅制御の補正方法を説明するための装置の構成図。
図6本発明の請求項3の仕上圧延機群の圧延機間の張力制御による板幅制御の補正方法を説明するための装置の構成図。
図7制御端を仕上竪ロール圧延機とした場合の本発明を説明するための装置の構成図。
図8粗最終圧延機入側の竪ロール圧延機を使用した場合の本発明の実施例を説明するための装置の構成図。
図9仕上竪ロール圧延機を使用した場合の本発明の実施例を説明するための装置の構成図。

--

0051

1圧延材
2 粗最終圧延機より上流の竪ロール圧延機
3 粗最終圧延機より上流の水平ロール圧延機
4 粗最終竪ロール圧延機
5 粗最終水平ロール圧延機
6ランアウトテーブル上の冷却装置
7コイラー
8 幅計
9温度計
11 粗最終竪ロール圧延機制御装置
12 粗最終水平ロール圧延機制御装置
13 仕上水平ロール圧延機制御装置
14冷却制御装置
15 コイラー制御装置
16演算処理装置
17 7台の圧延機を備えた仕上水平ロール圧延機群
18 l台の圧延機を備えた仕上水平ロール圧延機群
19 6台の圧延機を備えた仕上水平ロール圧延機群
20 仕上水平ロール圧延機入側に設置された竪ロール圧延機
21 仕上竪ロール圧延機制御装置
22 粗最終圧延機より上流の竪ロール圧延機のロードセル
23 粗最終圧延機より上流の水平ロール延機のロードセル
24 コイラー入側に設置さた板幅計
25 粗最終圧延機の出側に配置された板幅計
26 粗最終圧延機の出側に配置された温度計

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