JP2004268084A - タンデム圧延機の板厚制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】板厚を制御する際にスタンド間に発生する急峻な張力変動を回避しつつ板厚制御を実施できるようにする。
【解決手段】タンデム圧延機を構成する第Ｎスタンドの出側板厚を、該スタンドより１段上流の第Ｎ−１スタンドのロール速度を操作することにより目標値に制御する板厚制御を行なう際、第Ｎスタンドの出側でマスフロー一定則に従って推定される出側板厚と目標値との板厚偏差に基づいて、第Ｎ−１スタンドのロール速度を操作する際に速度制御装置４に設定する制御ゲインを、本来の値に係数αを乗じて調整する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タンデム圧延機の板厚制御方法、特に鉄鋼の冷間圧延機における自動板厚制御に適用して好適なタンデム圧延機の板厚制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱間圧延された幅広鋼帯を常温で冷間圧延加工し、薄板を製造するタンデム圧延機においては、従来より製品である薄板の板厚を目標値に一致させ、且つ薄板の長さ全般にわたって板厚を均一に保つため自動板厚制御が適用されている。又、その際には、冷間圧延加工中に被圧延母材（鋼帯）に作用する張力を破断限界以内に保たなければ安定した操業にならないため、自動張力制御も適用されているのが普通である。
【０００３】
このような板厚と張力の２つの目標値に対して、圧延機のワークロールの回転速度とワークロールのギャップ（上下のワークロールの間隔）の２つの操作量を適当に操作することにより、自動板厚制御と自動張力制御の２つの制御を同時に実現することができる。
【０００４】
図５には、複数基の圧延スタンドを直線上に配置した従来の冷間タンデム圧延機の概要を、最下流の第Ｎスタンドから２段上流の第Ｎ−２スタンドの３基を代表させて示す。
【０００５】
この図５において、各スタンドはいずれも上下１対のワークロール１とバックアップロール２とを備え、各スタンドの上下ワークロール１により圧延される鋼帯Ｓは、図中矢印で示す左方向に順次搬送されるようになつている。
【０００６】
又、各スタンドでは、ワークロール１が各々電動機３で駆動されると共に、この電動機３は速度制御装置４により自由に回転速度を調整できる構成になっている。
【０００７】
又、このタンデム圧延機では、板厚制御装置５に第Ｎスタンドの出側に設置されている板厚検出器６で実測された出側板厚が入力されるようになっており、この実測出側板厚と目標値との偏差がゼロになるように、該板厚制御装置５から、１段上流の第Ｎ−１スタンドの速度制御装置４に板厚制御信号が出力され、該制御装置４により同スタンドのワークロール１を回転駆動する電動機３が制御されるようになっている。
【０００８】
又、各圧延スタンド間にはスタンド間張力を測定するための張力検出器７が設置され、各検出器７による張力測定値は下流側スタンドの張力制御装置８へ入力されると共に、各スタンドのワークロール間のギャップは油圧又は電動機で駆動される圧下制御装置９によって自在にギャップの開閉を調節できる構造になっている。
【０００９】
ところで、自動板厚制御には、各ワークロールの回転数を制御し、各圧延スタンド間の速度差を変えることによって板厚を変化させる前記板厚制御装置５による自動板厚制御方法（以下、速度ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｕｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）と略す）と、圧下操作によりワークロールのギャップを変える自動板厚制御方法（以下、圧下ＡＧＣと略す）との２つの方式がある。一方、自動張力制御にも、各ワークロールの回転速度を変え、各圧延スタンド間の速度差を変える自動張力制御方法（以下、速度ＡＴＲ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｅｎｓｉｏｎ Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）と略す）と、ワークロールのギャップを変える自動張力制御方法（以下、圧下ＡＴＲと略す）との２つの方法がある。
【００１０】
冷間圧延加工の場合は、自動板厚制御に速度ＡＧＣを適用し、自動張力制御に不感帯を持った圧下ＡＴＲ（以下、圧下ＡＴＬと略す）又は不感帯を持った速度ＡＴＲ（以下、速度ＡＴＬと略す）を適用するのが一般的である。
【００１１】
通常の板厚制御においては、最上流に位置する先頭スタンド（第１スタンド）については、主にワークロール間のギャップを操作することにより第１スタンド出側板厚を目標板厚に制御する。仮に第１スタンド出側板厚が目標値に比べ厚い場合には、圧下を閉方向に操作することにより、板厚の目標値に近づけることが可能となる。
【００１２】
又、先頭スタンド以降の第ｉスタンドの板厚制御については、１段上流の第ｉ−１スタンドのワークロール速度を操作することにより第ｉスタンド出側板厚を目標値に制御する。仮に第ｉスタンド出側板厚が目標値に比べ厚い場合には、第ｉ−１スタンドのワークロール速度を減速させることにより、板厚を目標値に近づけることが可能となる。又、通常のスタンド間張力制御においては、各スタンド間とも共通であるが、第ｉ−１〜第ｉスタンド間張力が目標張力値に比べ高い場合には、第ｉスタンドのワークロール間のギャップを閉方向に操作することにより、目標張力値に近づけることが可能であり、又、第ｉ−１スタンドのワークロールの速度を加速させることによっても、目標張力値に近づけることが可能である。
【００１３】
従来の板厚制御においては、前述のように板厚の変動をロールの回転速度を操作端として制御しているが、その際、第ｉスタンド出側に設置された板厚検出器による測定板厚を見て、第ｉ−１スタンドのロールの回転速度を決定していた。
しかし、この方法においては、第ｉスタンド出側直下近傍の板厚と板厚検出器直下の測定板厚との間には、第ｉ−１スタンド直下〜第ｉスタンド出側板厚検出器分の移送（無駄時間）が発生するため、本来制御すべきミル出側直下近傍の板厚と板厚検出器により測定した板厚とには相違が発生することになり、このため、圧延速度が低い領域で制御ゲインを高く設定できず、板厚変動が発生してもなかなか除去できないという問題点があった。
【００１４】
この問題点を解決するため、第ｉスタンド入側と出側の体積速度が一定であるという原理に基づいた、いわゆるマスフロー一定則を利用することにより、第ｉスタンド出側直下近傍の板厚を推定し、その推定値と目標値の誤差により第ｉ−１スタンドのロール速度を決定するというマスフローＡＧＣという方法が用いられてきた（例えば、特許文献１参照）。
【００１５】
このマスフローＡＧＣという方法により従来問題となっていた第ｉスタンド直下板厚と第ｉスタンド出側板厚検出器による測定板厚に移送（無駄時間）がなくなるため、特に低速時においても第ｉ−１スタンドのロール速度を操作（制御）する際の制御ゲインを上げることが可能となり、発生した板厚変動を即座に除去することが可能であるため、特にコイル先端部や加減速時における板厚精度を向上することが可能となった。
【００１６】
【特許文献１】
特開昭５７−１１８８１２号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、タンデム圧延機を構成する任意の第ｉスタンドにおける入側と出側の体積速度が一定であるという原理に基づいたマスフローＡＧＣの導入により、従来問題となっていた第ｉスタンド直下板厚と第ｉスタンド出側板厚検出器による測定板厚に移送（無駄時間）がなくなるため、特に低速時においても第ｉ−１スタンドのロール速度を操作する際の制御ゲインを上げることが可能となり、発生した板厚変動を即座に除去することが可能となった。
【００１８】
しかしながらその反面、この方法においては、第ｉスタンド出側で発生した板厚変動に対して、高ゲインで第ｉ−１スタンドのロール速度を変更するため、その瞬間に第ｉ−１スタンド〜第ｉスタンド間の張力を大きく変動させることになる。このように、スタンド間に大きな張力変動が発生すると、それに起因して鋼帯にスリップやヒートといった品質不良を引き起こすばかりでなく、高張力による板破断や低張力による絞り込み等を誘発する恐れがあるという別な問題がある。
【００１９】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、マスフローＡＧＣ等により任意スタンド出側の板厚を制御する際、同スタンドの出側で板厚変動（偏差）が発生した場合でも、スタンド間に発生する急峻な張力変動を回避しつつ板厚制御を実施できるようにすることにより、圧延操業の安定化を図ることができるタンデム圧延機の板厚制御方法を提供することを課題とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、タンデム圧延機を構成する任意の第ｉスタンドの出側板厚を、該スタンドより１段上流の第ｉ−１スタンドのロール速度を操作することにより目標値に制御する板厚制御を行なう際、第ｉスタンドの出側板厚と目標値との板厚偏差に基づいて、第ｉ−１スタンドのロール速度を操作する際に設定する制御ゲインを調整することにより、前記課題を解決したものである。
【００２１】
本発明は、又、前記タンデム圧延機の板厚制御方法において、前記板厚制御が、マスフローＡＧＣであるとしてもよく、又、前記制御ゲインを、所定範囲内において前記板厚偏差が大きい程小さくするようにしてもよい。
【００２２】
即ち、本発明においては、任意の第ｉスタンド出側の実績板厚と目標板厚との偏差（変動）の大きさに応じて、第ｉ−１スタンドのロール速度を操作する際の制御ゲインを決定し、適切に調整できるようにしたので、第ｉ−１スタンド〜第ｉスタンド間に発生する急峻な張力変動を緩和しつつ、第ｉスタンド出側の板厚変動を極力低減することが可能となり、操業安定化を図ることが可能となる。
【００２３】
従来、例えば冷間のタンデム圧延設備において、任意の第ｉスタンド出側の板厚を制御する際、第ｉ−１スタンドのロール速度を操作し、第ｉスタンドと第ｉ−１スタンド間の張力を操作することにより第ｉスタンド出側の板厚制御を行なっていた。この場合は、最初に圧延するコイル先端部等において大きな板厚変動が発生したとすると、即座に板厚変動を除去しようとして速度を制御するため、大きなスタンド間張力変動を発生させることになり、操業を安定化する上で好ましくなかった。
【００２４】
本発明によれば、例えばマスフローＡＧＣにより板厚を制御する際、第ｉスタンド出側直下近傍の板厚変動の大きさ、即ち目標板厚とマスフロー一定則に基づいて推定される実績板厚の偏差によって、第ｉ−１スタンドのロール速度の制御ゲインを適切に変更する方法を採用するようにしたので、コイル先尾端部等の板厚偏差が大きい領域に対しては板厚制御の制御ゲインを小さく設定しておくことにより、スタンド間張力の急峻な変動を抑えつつ、板厚変動をゼロの方向に近づけることができる。そして、板厚偏差が小さい程、制御ゲインを大きくすることにより、板厚制御の制御性を上げることができる。その結果、コイル先端部等において大きな板厚変動が発生した場合においても、スタンド間に大きな張力変動を発生させることなく、徐々に板厚変動を抑制することが可能となり、スリップやヒートといった鋼帯の品質不良や、高張力による板破断や低張力による絞り込み等を抑制することが可能となる。又、加減速時等に発生する微小な板厚変動に対しては、板厚制御のゲインを下げることなく操業が可能であるため、板厚精度は維持することが可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２６】
図１には、本発明に係る一実施形態の板厚制御方法が適用される冷間タンデム圧延機の要部を示す。
【００２７】
この図には、前記図５に示した従来のタンデム圧延機と同様に最終の第Ｎスタンドから２段上流の第Ｎ−２スタンドまでが示してあり、同一部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００２８】
本実施形態におけるタンデム圧延機は、任意の第ｉスタンドが最終の第Ｎスタンドである場合に相当し、この第Ｎスタンド出側の板厚を制御する板厚制御装置５には、マスフロー一定則により推定される該スタンド出側直下の実績板厚が入力され、入力された実績板厚と目標板厚との偏差に基づいて制御信号を出力するようになっていると共に、該板厚制御装置５と、１段上流の第Ｎ−１スタンドのロール速度を制御する速度制御装置４との間にゲイン調整器１０が設置され、該ゲイン調整器１０により、予め設定されているマスフローＡＧＣ本来の制御ゲインに、調整係数αを乗じた調整ゲインが、速度制御装置４に対して設定されるようになっている。それ以外は、実質的に前記従来のタンデム圧延機と同一である。
【００２９】
上記ゲイン調整器１０により乗算される調整係数αとしては、図２に示すように、第Ｎスタンド出側における板厚偏差が小さいときはα＝１．０として本来の制御ゲインが設定されるようにし、それ以上の偏差では直線的に減少し、最終的に一定の値をとるように変化するようにし、所定範囲内で板厚偏差が大きい程制御ゲインを小さくするものを挙げることができる。
【００３０】
次に、実施例を挙げて本発明の効果を具体的に説明する。
【００３１】
【実施例】
本発明方法を、前記図１において、Ｎ＝５の全５スタンドからなる冷間タンデム圧延設備に適用した。本実施例においては、最終の第５スタンド出側直下近傍の板厚変動（実績値）の大きさの程度により、第４（Ｎ−１）スタンドのロール速度を制御（操作）する速度制御装置４に設定する制御ゲインの調整を行なう。
【００３２】
即ち、第５スタンド出側直下の板厚変動が小さい場合は、第４スタンドのロール速度に対する制御出力ゲインを予め決められた制御ゲインに設定して実施し、板厚変動が大きくなるに従い、同スタンドのロール速度に対する制御出力ゲインを弱めていき、第４−第５スタンド間における張力変動を抑制しつつ、第５スタンド出側板厚を修正していく。具体的には、前述した第５スタンド出側の板厚制御に際して第４スタンドのロール速度を変更する度合い（制御ゲインに乗じる調整係数）を前記図２に示したαに設定し、第５スタンド出側の板厚が目標値と同等であれば、第４スタンドのロール速度に対する制御ゲインは予め設定されたもの（α＝１）とし、板厚変動が大きくなるにつれ、第４スタンドのロール速度を操作するための制御ゲインを下げていく。これにより、板厚変動が大きい場合の板厚制御に起因する大きなスタンド間張力の変動を抑制しつつ、操業安定化を図ることが可能な板厚制御を実現できる。
【００３３】
比較のために、図３には従来方法を適用した場合の制御結果を示し、図４には本発明方法を適用した上記実施例による制御結果を示した。
【００３４】
図３に示されるように、従来方法においては、第５スタンド（図中、ｓｔｄ）出側直下の板厚変動に応じて、第４スタンドのロール速度に対する操作（制御）ゲインを調整せずに、予め決定されている一定の値にしていたため、コイル先端部分等の板厚変動が大きい領域における操作量が大きくなり、第４−第５スタンド間張力を大きく乱す方向に作用していた。
【００３５】
これに対して、図４に示されるように、本発明方法によれば、第５スタンド出側直下の板厚変動が大きい場合には、その程度に応じて変化する前記係数αにより制御ゲインが調整されるようにしたので、第４スタンドのロール速度に対する制御出力が抑制されるため、第４−第５スタンド間における、大きな張力変動を発生させることを防止でき、安定通板が可能となる。
【００３６】
なお、本発明は、前記実施形態に示したものに限定されず、特に板厚変動が発生し易いコイルの先端部分及び尾端部分の少なくとも一方に適用し、その中間部分には適用しないようにしてもよい。
【００３７】
又、調整係数αの値も前記図２に示したものに限定されず、板厚変動が大きくなるに従って漸減するものであれば任意である。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、板厚を制御する際にスタンド間に発生する急峻な張力変動を回避しつつ、板厚制御を実施することが可能となることから、通板性を確保することが可能となり、圧延操業の安定化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施形態に適用されるタンデム圧延機の要部を示すブロック図
【図２】速度制御ゲインを調整する係数の一例を示す線図
【図３】従来方法による制御結果を示す線図
【図４】本発明方法による制御結果を示す線図
【図５】従来方法に適用されるタンデム圧延機の要部を示すブロック図
【符号の説明】
１…ワークロール
２…バックアップロール
３…電動機（モータ）
４…速度制御装置
５…板厚制御装置
６…板厚検出器
７…張力検出器
８…張力制御装置
９…圧下制御装置
１０…ゲイン調整器

Claims (3)

1. タンデム圧延機を構成する任意の第ｉスタンドの出側板厚を、該スタンドより１段上流の第ｉ−１スタンドのロール速度を操作することにより目標値に制御する板厚制御を行なう際、
   第ｉスタンドの出側板厚と目標値との板厚偏差に基づいて、第ｉ−１スタンドのロール速度を操作する際に設定する制御ゲインを調整することを特徴とするタンデム圧延機の板厚制御方法。
2. 前記板厚制御が、マスフローＡＧＣであることを特徴とする請求項１に記載のタンデム圧延機の板厚制御方法。
3. 前記制御ゲインを、所定範囲内において前記板厚偏差が大きい程小さくすることを特徴とする請求項１又２に記載のタンデム圧延機の板厚制御方法。

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