JP3237559B2 - 熱間連続圧延機の板厚制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱間仕上げミルな
どの熱間連続圧延機の板厚制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、この種の大部分の板材圧延機にお
いて、圧延材の板厚変動を測定して自動的に均一厚の板
を圧延するために、自動板厚制御（以下、ＡＧＣとい
う）が行われている。

【０００３】例えば、ＡＧＣの代表的なものとしてゲー
ジメータＡＧＣがある。これは、圧延後の板厚は圧延中
のロールギャップにより定まり、この圧延中のロールギ
ャップは無負荷時ロールギャップと負荷時の圧延機の変
形量により定まり、この圧延機の変形が弾性変形である
とみなしてその変形量が圧延荷重に比例することを利用
して、圧延荷重と無負荷時ロールギャップとから板厚を
演算し、これ板厚が一定となるようにロールギャップを
制御するものである。

【０００４】この他に、最終スタンド出側に配された板
厚測定手段により測定される板厚実績値と所定の目標板
厚とに基づいて板厚偏差を求め、この板厚偏差をなくす
べくロールギャップを制御するモニターＡＧＣがある。
また、スタンド入側にて圧延材の板厚および材料温度等
を測定したり、当該スタンド上流側のスタンドにおける
圧延荷重を測定したりして、当該スタンド出側における
圧延材の板厚を予測し、この予測板厚と目標板厚との板
厚偏差をなくすべく当該スタンドの下流側のスタンドに
おけるロールギャップを制御するフィードフォワードＡ
ＧＣもある。

【０００５】従来、これらのＡＧＣにおいては、圧延材
先端部から良好な板厚制御を行うために、圧延材一本毎
に、初期ロールギャップおよび初期ロール周速のセット
アップ（初期設定）が行われていた。セットアップ精度
の向上は、圧延材先端部の板厚精度の向上を図る上で非
常に重要であり、特に、圧延材先端部の板厚精度の向上
は、先端部オフゲージ（目標板厚からの外れ）の減少に
つながるため、製品の歩留りの向上を図る上でも重要で
ある。

【０００６】また、前述のＡＧＣは、圧延材の先端部が
圧延機に噛み込んだ後において、セットアップで発生し
た初期ロールギャップおよび初期ロール周速の誤差を補
正するようにロールギャップを調整して板厚制御を行う
ものであるため、その制御量は通板性が確保される範囲
に制限される。したがって、ロールギャップのセットア
ップ精度の向上は、ＡＧＣによるロールギャップ制御量
を通板性が確保される範囲におさめることに寄与するた
め、圧延材全体の板厚精度の向上を図る上でも重要であ
る。

【０００７】従来、ロールギャップおよびロール周速の
セットアップは、例えば図５に示すようにして行われて
いた。すなわち、予め各スタンドの板厚目標値ｈ_i が決
定され、この板厚目標値に基づいて得られる先進率から
ロール周速を決定する。一方、各スタンドにおける材料
温度を予測し、この材料温度予測値から例えば下記
（３）式に従って平均変形抵抗Ｋ_fmを算出し、この平均
変形抵抗Ｋ_fmと前記板厚目標値ｈ_i とに基づいて例えば
下記（２）式に従って圧延荷重予測値Ｐ_i を算出すると
ともに、この圧延荷重予測値Ｐ_i とミル剛性係数Ｍ_i と
に基づいて例えば下記（１）式に従ってロールギャップ
位置Ｓ_i が決定される。

【０００８】

【数１】

【０００９】上記（２）式に示す圧延理論式は、各種の
前提をおいた近似式であり、また圧延材の平均的厚さお
よび鋼種等を考慮したものであるため、通常は圧延荷重
予測値に予測誤差が生じる。したがって、従来、例えば
圧延荷重実績値、材料温度実績値および板厚実績値等の
圧延実績データを得て、これら実績値とそれぞれ圧延荷
重予測値、材料温度予測値および板厚目標値等との偏差
に基づいて圧延荷重の補正係数Ｚを算出し、下記（４）
式に示すように圧延荷重予測値Ｐ_ｉ の予測誤差を補正
していた。

【００１０】

【数２】

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の板厚制御方法においては、圧延材間で材質が大き
く変化する場合や材料温度の測定誤差等が生じた場合
に、変形抵抗の予測に誤差が生じ、正確な圧延荷重の予
測ができなかった。このため、ロールギャップのセット
アップ精度も低いものであった。

【００１２】また、前述のように過去に圧延した類似材
質の圧延実績データに基づいて圧延荷重予測値の予測誤
差を補正した場合であっても、材料温度の測定誤差等に
より当該予測誤差を補正しきれず、十分なロールギャッ
プのセットアップ精度が得られなかった。

【００１３】その結果、従来の板厚制御方法では、圧延
材先端部のオフゲージが生じ易く、また同一圧延材に対
する板厚制御においてレンジオーバー（板厚制御量が通
板性を確保しうる範囲から外れること）を招き易かっ
た。このオフゲージは製品の歩留り向上の観点からも好
ましくない。

【００１４】他方、特開昭６４−３４５０８号公報に
は、入側板厚と出側板厚とを圧延材の同一点で測定して
入側および出側板厚偏差を得て、入側板厚偏差と出側板
厚偏差との相関係数を演算し、この相関係数値により制
御出力タイミングが適正か否かを判断するフィードフォ
ワード式の圧延機の板厚制御方法が開示されている。し
かし、この先行例は、同一圧延材に対する制御出力タイ
ミングをフィードフォワード式に制御するものであっ
て、本発明のように圧延荷重予測値の補正を行うもので
はない。

【００１５】そこで、本発明の主たる課題は、圧延荷重
の予測精度を向上させることにあり、それによってロー
ルギャップのセットアップ精度を向上させて、製品板厚
精度の向上および歩留りの向上を図ることにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明のうち請求項１に記載の発明は、複数のスタンドがタ
ンデム配置された熱間連続圧延機において、各スタンド
における板厚目標値および材料温度予測値に基づいて当
該各スタンドにおける圧延荷重予測値を求めるととも
に、この各圧延荷重予測値に基づいて各スタンドにおけ
る圧延前の初期ロールギャップをセットアップする方法
であって、圧延材の先端部における長手方向の同一の位
置における少なくとも圧延荷重について、最上流スタン
ドから最下流スタンドまでトラッキングし、この各スタ
ンドにおける圧延荷重実績値と前記圧延荷重予測値との
偏差に基づいて、以後の圧延材の前記セットアップにあ
たり、前記各スタンドの圧延荷重予測値を補正すること
を特徴とするものである。

【００１７】かかる本発明において、前記トラッキング
に際して、圧延荷重のほか、材料温度および板厚につい
ても行い、各スタンド位置における材料温度実績値と前
記材料温度予測値との偏差、ならびに板厚実績値と板厚
目標値との偏差についても取り込んで、以後の圧延材の
前記セットアップにおける、前記各スタンドの圧延荷重
予測値の補正を行うのは好ましい。

【００１８】従来の方法においては、例えば圧延荷重実
績値は、特定のタイミングで各スタンド一斉に測定して
いた。すなわち、各スタンドにおける圧延荷重実績値の
各々は、圧延材の長手方向の異なる位置において測定さ
れていた。その結果、これら圧延荷重実績値と圧延荷重
予測値との偏差に基づいて以後の圧延材のセットアップ
における各スタンドの圧延荷重予測値を補正したとして
も、その補正した圧延荷重予測値は不正確なものとなっ
ていた。

【００１９】これに対して、本発明に係る板厚制御方法
は、基本的には従来の板厚制御方法と同様に、少なくと
も圧延荷重実績値に基づいて圧延荷重予測値の予測誤差
を補正するものである。但し、本発明では、圧延材の先
端部における長手方向の同一の位置における少なくとも
圧延荷重について、最上流スタンドから最下流スタンド
までトラッキングして、圧延材先端部の長手方向同一位
置についての圧延荷重実績値を得るものであるため、こ
の圧延荷重実績値と圧延荷重予測値との偏差に基づいて
以後の圧延材のセットアップにおける各スタンドの圧延
荷重予測値を正確に補正することができる。したがっ
て、本発明の板厚制御方法によれば、圧延荷重の予測精
度を向上させることができ、それによってロールギャッ
プのセットアップ精度も向上し、製品板厚精度の向上お
よび歩留りの向上が図られる。

【００２０】また、本発明では、好ましくは、各スタン
ド位置における材料温度実績値と材料温度予測値との偏
差、ならびに板厚実績値と板厚目標値との偏差をも取り
込んで、圧延荷重予測値の補正を行うが、この場合にお
いて、圧延荷重のほか、材料温度および板厚についても
トラッキングを行う。これによって、例えばスキッドマ
ーク変動のような圧延材自体の温度変動が顕著な場合に
おいても、正確な材料温度実績値を得ることができ、も
って圧延荷重予測値を正確に補正できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ、本
発明に係る板厚制御方法についてさらに詳述する。図１
に本発明の板厚制御に好適に用いる熱間連続圧延機の例
を示した。図示の例では、各々ロール圧下装置４Ａ〜４
Ｇを有する７台のスタンドＦ１〜Ｆ７がタンデム配置さ
れており、圧延材１が各スタンドＦ１〜Ｆ７にて圧延さ
れつつ例えば図中右方向に移送される。また、全てのス
タンドＦ１〜Ｆ７に圧延荷重測定手段３Ａ〜３Ｇが設け
られ、最上流スタンドＦ１の入側に、入側板厚測定手段
８および入側温度測定手段５が配設され、４台目および
５台目のスタンドＦ４，Ｆ５間に、スタンド間板厚測定
手段９およびスタンド間温度測定手段６が配設され、最
下流スタンドＦ７出側に、出側板厚測定手段１０および
出側温度測定手段７が配設されている。もちろん各スタ
ンドＦ１〜Ｆ７間の各々に板厚測定手段および／または
温度測定手段を配設しても良い。

【００２２】ここに、圧延荷重測定手段３Ａ〜３Ｇおよ
び板厚測定手段８〜１０としては、公知のものを用いる
ことができ、前者の例としてはロードセル等が考えら
れ、後者の例としてはＸ線板厚計等が考えられる。

【００２３】そして最初の圧延に際し、例えば図５に示
す従来の方法と同様に、各スタンドＦ１〜Ｆ７の初期ロ
ール周速および初期ロールギャップのセットアップを行
う。

【００２４】すなわち、例えば入側板厚測定手段８にて
測定された板厚に基づいて、各スタンドＦ１〜Ｆ７の板
厚目標値を決定し、これら各スタンドＦ１〜Ｆ７の板厚
目標値から先進率を求め、さらに各スタンドＦ１〜Ｆ７
のロール周速を得る。

【００２５】一方、入側温度測定手段５にて測定された
材料温度から各スタンドＦ１〜Ｆ７での材料温度Ｔ_i を
予測し、この予測材料温度に基づいて例えば前記（３）
式より各スタンドでの圧延材の平均変形抵抗Ｋ_fmを求め
て、この平均変形抵抗Ｋ_fmおよびスタンド入側板厚値ｈ
_i-1 および板厚目標値ｈ_i 等から（２）式より各スタン
ドの圧延荷重Ｐ_i を得る。続いて、圧延荷重Ｐ_i と予め
算出されたミル剛性係数Ｍ_i とを用い、（１）式からロ
ールギャップ位置Ｓ_0iを得る。

【００２６】この初期ロールギャップの最初のセットア
ップにおいては、圧延荷重予測値はあくまで予測である
ため予測誤差が生じる場合がほとんどである。そこで、
本発明では、この最初のロール周速およびロールギャッ
プのセットアップに従って圧延を行う際に、圧延材の先
端部における長手方向の同一の位置における少なくとも
圧延荷重について、最上流スタンドから最下流スタンド
までトラッキングすることによって、圧延材先端部の長
手方向同一位置で測定された各スタンドの圧延荷重実績
値を得る。すなわち、図１の熱間連続圧延機において、
例えば入側温度測定手段５における材料到達タイミング
やスタンドＦ１における材料噛み込みタイミング等の特
定のタイミングを基準として、圧延材１の先端部におけ
る長手方向の同一の位置を、基準位置から下流側のスタ
ンドまで追跡・把握（通常下流側に向かうにつれて圧延
材は伸長しかつ移送速度も上昇するが、これらの影響を
受けないようにする）し、各圧延荷重測定手段３Ａ〜３
Ｇ（すなわち各スタンドＦ１〜Ｆ７）の各位置に前記圧
延材同一位置が到達した時にそれぞれ圧延荷重測定を行
う。

【００２７】そして、この各スタンドの圧延荷重実績値
と圧延荷重予測値との偏差に基づき補正係数Ｚを求め
て、前記（４）式に示すように、以後の圧延材のセット
アップにおける各スタンドの圧延荷重予測値Ｐ_i を補正
するとともに、この補正された圧延荷重予測値に基づい
て前記（１）式より初期ロールギャップを決定する。

【００２８】以上、圧延荷重実績値のみに基づいて圧延
荷重予測値を補正する例について説明したが、圧延荷重
のほか、材料温度および板厚についても実績値を得てこ
れらをも取り込んで圧延荷重予測値を補正するのが好ま
しい。これら材料温度および板厚の予測誤差も圧延荷重
の予測誤差を生じせしめる原因となるからである。特に
スキッドマーク変動のように材料自体の温度変動が顕著
に生ずる熱間連続圧延においては、材料温度の実績値を
取り込んで圧延荷重予測値を補正することにより、より
正確な圧延荷重の予測がなされる。

【００２９】材料温度等をトラッキングする場合につい
ても前述の圧延荷重のみの場合と略同様である。すなわ
ち、圧延材の先端部における長手方向の同一の位置にお
ける圧延荷重、材料温度および板厚について、最上流ス
タンドから最下流スタンドまでトラッキングすることに
よって、圧延材先端部の長手方向同一位置にて測定され
た各スタンドにおける圧延荷重実績値、材料温度実績値
および板厚実績値を得る。より具体的には、図１の熱間
連続圧延機において、入側温度測定手段５における材料
到達タイミング等を基準として、圧延材１の先端部にお
ける長手方向の同一の位置を基準位置から下流側のスタ
ンドまで追跡・把握し、各圧延荷重測定手段３Ａ〜３
Ｇ、スタンド間温度測定手段６、スタンド間板厚測定手
段９、出側温度測定手段７および出側板厚測定手段１０
の各位置に前記圧延材同一位置が到達した時にそれぞれ
測定を行う。

【００３０】図示の例では、温度測定手段６，７および
板厚測定手段９，１０は連続圧延機入側のもの５，１０
を除くと２つしか配されていない。また温度測定手段は
直接に各スタンド位置における材料温度を測定できな
い。したがって、これら温度測定手段６，７および板厚
測定手段９，１０により実測される材料温度および板厚
に基づいて、各スタンドＦ１〜Ｆ７に関する材料温度お
よび板厚を算出し、これらをそれぞれ各スタンドＦ１〜
Ｆ７の材料温度実績値および板厚実績値とする。

【００３１】尚、ここに述べたように、本発明において
材料温度実績値とは実測値のほかに実測値に基づく予測
値をも含むものである。

【００３２】そして、このようにして得た各スタンドＦ
１〜Ｆ７の圧延荷重実績値と圧延荷重予測値との偏差、
材料温度実績値と材料温度予測値との偏差および板厚実
績値と板厚目標値との偏差に基づき補正係数Ｚを得て、
前記（４）式に示すように、以後の圧延材のセットアッ
プにおける各スタンドＦ１〜Ｆ７の圧延荷重予測値を補
正するとともに、前記（１）式より初期ロールギャップ
を決定する。

【００３３】図２は、本発明方法と従来方法との圧延実
績データの測定タイミングの相違を示した説明図であ
る。図２（ａ）は、本発明の圧延実績データの測定タイ
ミングを示しており、圧延材が圧延されるに従って長手
方向に伸長しかつ移送速度が上昇するため、同図中に波
状の線で示す圧延実績データの変動が下流スタンドに向
かってずれている。本発明では、同図中に一点鎖線で示
したように、圧延材の先端部における長手方向の同一の
位置における圧延実績データについて、最上流スタンド
から最下流スタンドまでトラッキングするものである。
すなわち、前記圧延材の同一位置において各圧延実績デ
ータが測定される。したがって正確な圧延実績データを
得ることができる。

【００３４】一方、図２（ｂ）は、従来方法による圧延
実績データの測定タイミングを示している。従来方法で
は、同図中に一点鎖線で示すように一斉に圧延実績デー
タを測定する。このため、根本的に圧延材の長手方向の
異なる位置において圧延実績データが測定される。ま
た、圧延材の長手方向の伸長および移送速度の上昇の影
響をも受けてしまう。したがって、従来方法では、圧延
材の長手方向に全く異なる位置で圧延実績データを測定
する結果、正確な圧延実績データを得ることができな
い。

【００３５】このように、本発明においては、圧延材の
先端部における長手方向の同一の位置における圧延荷重
等の圧延実績データについて、最上流スタンドから最下
流スタンドまでトラッキングすることによって、正確に
圧延荷重実績値等の圧延実績データを測定できるため、
圧延荷重の予測精度が向上し、これに伴い初期ロールギ
ャップのセットアップ精度も向上し、もって製品板厚精
度の向上および歩留りの向上が図られる。

【００３６】以下に実験例を示し、本発明の効果を明ら
かにする。 〔実験例〕前述した本発明に係る板厚制御方法と従来方
法とを用いて、同一材質・同一寸法の圧延材を２本連続
して圧延し、最下流スタンド出側での板厚を測定した。
図３（ａ）は本発明の板厚制御方法を用いた場合の板厚
チャートであり、図３（ｂ）は従来方法を用いた場合の
板厚チャートである。

【００３７】図３（ａ）に示されるように本発明の板厚
制御方法を用いた場合には、１本目の圧延材の先端部に
は板厚偏差が生じていたが、２本目の圧延材の先端部に
は板厚偏差が生じなかったのに対して、図３（ｂ）の従
来方法を用いた場合には、１本目および２本目の両方に
おいて、圧延材先端部に板厚偏差が生じた。

【００３８】この結果から明らかなように、本発明の板
厚制御方法では、圧延材の先端部における長手方向の同
一の位置における圧延荷重等の圧延実績データについ
て、最上流スタンドから最下流スタンドまでトラッキン
グすることによって、正確に圧延荷重実績値等の圧延実
績データを測定できる結果、２本目以降の圧延材先端部
の板厚精度を著しく向上させることができる。これに対
して、従来方法では、圧延材長手方向に異なる位置で圧
延荷重実績値等の圧延実績データを測定しているため
に、正確な圧延実績データを得ることができず、２本目
以降の圧延材先端部の板厚精度も１本目と変わらず低い
ものとなる。

【００３９】一方、２本目の圧延における圧延荷重予測
値の補正値と同じく２本目の圧延における圧延荷重実績
値との関係を図４（ａ）および（ｂ）に示した。両図か
ら明らかなように、図４（ａ）に示す本発明の場合に
は、補正値と実績値とのバラツキが少ないのに対して、
図４（ｂ）に示す従来の方法の場合には、補正値と実績
値とのバラツキが非常に多くなった。

【００４０】この結果から、本発明の板厚制御方法は、
圧延荷重の予測精度が従来のものと比べて格段に向上し
ていることが判る。

【００４１】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、圧延荷
重の予測精度を向上せしめることができ、それによって
ロールギャップのセットアップ精度も向上し、ひいては
製品板厚精度の向上および歩留りの向上が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る板厚制御方法に好適に用いる熱間
連続圧延機の概略図である。

【図２】圧延実績データの測定タイミングの説明図であ
り、（ａ）が本発明の方法、（ｂ）が従来の方法による
ものである。

【図３】２本連続で圧延を行った場合の板厚チャートで
あり、（ａ）が本発明の方法、（ｂ）が従来の方法によ
るものである。

【図４】圧延荷重予測値の補正値と圧延荷重実績値との
関係を示すグラフであり、（ａ）が本発明の方法、
（ｂ）が従来の方法によるものである。

【図５】従来の板厚制御におけるロール周速およびロー
ルギャップのセットアップ例を示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１…圧延材、３Ａ〜３Ｇ…圧延荷重測定手段、４Ａ〜４
Ｇ…圧下装置、５…入側温度測定手段、６…スタンド間
温度測定手段、７…出側温度測定手段、８…入側板厚測
定手段、９…スタンド間板厚測定手段、１０…出側温度
検出手段、Ｆ１〜Ｆ７…スタンド。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のスタンドがタンデム配置された熱間
   連続圧延機において、 各スタンドにおける板厚目標値および材料温度予測値に
   基づいて当該各スタンドにおける圧延荷重予測値を求め
   るとともに、この各圧延荷重予測値に基づいて各スタン
   ドにおける圧延前の初期ロールギャップをセットアップ
   する方法であって、 圧延材の先端部における長手方向の同一の位置における
   少なくとも圧延荷重について、最上流スタンドから最下
   流スタンドまでトラッキングし、 この各スタンドにおける圧延荷重実績値と前記圧延荷重
   予測値との偏差に基づいて、 以後の圧延材の前記セットアップにあたり、前記各スタ
   ンドの圧延荷重予測値を補正することを特徴とする熱間
   連続圧延機の板厚制御方法。
2. 【請求項２】前記トラッキングに際して、圧延荷重のほ
   か、材料温度および板厚についても行い、各スタンド位
   置における材料温度実績値と前記材料温度予測値との偏
   差、ならびに板厚実績値と板厚目標値との偏差について
   も取り込んで、 以後の圧延材の前記セットアップにおける、前記各スタ
   ンドの圧延荷重予測値の補正を行う請求項１記載の熱間
   連続圧延機の板厚制御方法。