JP6358222B2 - 連続冷間圧延における走間板厚変更時のパススケジュール決定方法 - Google Patents

Description

本発明は、ブリキ原板、自動車用鋼板等の冷延鋼板を連続冷間タンデム圧延機にて圧延する際の走間板厚変更時のパススケジュール決定方法に関するものである。

ブリキ原板、自動車用鋼板等の冷延鋼板は、２以上の連続した圧延スタンド（以下、単に「スタンド」ともいう）で構成される連続冷間タンデム圧延機（以下、単に「圧延機」ともいう）にて圧延されるが、その際に、被圧延材を連続圧延したままパススケジュールを変更して板厚を変更する走間板厚変更が行われている。

この走間板厚変更については、プロセスコンピューターとその下位のＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）にて適切な制御を実施することで、板破断などのトラブルを抑え、能率良く走間板厚変更を行う技術が開示されている。

まず、プロセスコンピューターにて走間板厚変更時の圧延荷重、先進率を精度良く予測する必要があるが、特許文献１では、圧延機の実績データを用いて摩擦係数を学習し、圧延荷重などの予測精度を向上する法を示している。

次に、ＰＬＣにて走間板厚変更時のロールギャップ、ロール周速を適切に制御する必要があるが、特許文献２では、走間板厚変更点を被圧延材の流れ量によってトラッキングすることにより、タイミングよく各スタンドの圧下位置、張力を制御する手法を示している。

特開２００６−１２２９８０号公報 特開平５−１７７２２３号公報

従来、連続冷間圧延における走間板厚変更時のパススケジュールを決定する手法としては、各スタンドの圧延荷重が、既に決められた既定の圧延荷重バランスになるように、走間板厚変更直前のパススケジュールを補正する手法が挙げられるが、その手法では各スタンドにおけるロール磨耗状態などの操業条件を正確には考慮できないので、操業条件によっては高い圧延速度での操業が難しいパススケジュールを選択するケースがあった。

ここで、圧延荷重バランスとは、各スタンドの圧延荷重の比率のことであり、例えば、第１スタンドの圧延荷重で各スタンドの圧延荷重を割った値である。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、連続冷間圧延における走間板厚変更時のパススケジュールを決定するに際して、常に安定圧延できて高能率なパススケジュールを算出・決定することができる、連続冷間圧延における走間板厚変更時のパススケジュール決定方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明者は鋭意検討を行った結果、以下の方法を着想した。

すなわち、連続冷間圧延において、被圧延材の走間板厚変更時のパススケジュールを決定するに際して、まず、プロセスコンピューターが、収集している過去の操業実績から、当該被圧延材の走間板厚変更を行う際の操業条件（ワークロール交換後からの圧延距離によるワークロール磨耗状態など）に近い操業条件において、ワークロールと被圧延材との焼き付きやスリップ等が発生せず安定して圧延できて、かつ、高能率な操業を行ったケースを抽出する。次に、そのケースにおける走間板厚変更時の圧延荷重バランスを算出する。そして、その圧延荷重バランスとなるような走間板厚変更時のパススケジュールを算出・決定するというものである。

本発明は、上記の着想に基いており、以下のような特徴を有している。

［１］連続冷間圧延において、被圧延材の走間板厚変更時のパススケジュールを決定するに際して、当該被圧延材の走間板厚変更を行う際の操業条件と近い操業条件で走間板厚変更を行った過去の操業実績から安定圧延できて高能率なケースを抽出し、抽出したケースにおける圧延荷重バランスを算定して、その圧延荷重バランスになるように、当該被圧延材についての走間板厚変更時のパススケジュールを算出・決定することを特徴とする、連続冷間圧延における走間板厚変更時のパススケジュール決定方法。

［２］既定の圧延荷重バランスになるように走間板厚変更直前のパススケジュールを補正して走間板厚変更時のパススケジュールを得る従来の手法における圧延荷重バランスと、前記抽出した安定圧延できて高能率なケースにおける圧延荷重バランスとを比較し、その比較結果を基に、従来の手法による走間板厚変更時のパススケジュールに対して補正を行うことで、当該被圧延材についての走間板厚変更時のパススケジュールを算出・決定することを特徴とする、前記［１］に記載の連続冷間圧延における走間板厚変更時のパススケジュール決定方法。

本発明においては、連続冷間圧延における走間板厚変更時のパススケジュールを決定するに際して、被圧延材の操業条件に近い操業条件で走間板厚変更を行った過去の操業実績に基いて圧延荷重バランスを算定しているので、従来手法のような、過去の操業条件を考慮しない既定の圧延荷重バランスに基いて走間板厚変更時のパススケジュールを算定する場合に比べて、常に安定圧延が可能で高能率なパススケジュールを算出・決定することができる。

本発明の一実施形態における処理手順を示すフロー図である。

本発明の一実施形態を以下に述べる。

まず、本発明の一実施形態における連続冷間圧延システムでは、連続冷間タンデム圧延機の各スタンドに、圧延荷重検出手段（ロードセル等）、圧下位置検出手段、板張力検出手段、板厚検出手段が装備されている。

そして、プロセスコンピューターは、上位計算機から与えられる素材スラブ寸法、製品目標寸法などの情報に従ってパススケジュール、各スタンドの圧延荷重予測値、及びロールギャップ目標値を計算し、それらの値を下位のＰＬＣに設定する。

そのＰＬＣは、圧延荷重や張力などの実績圧延データを連続的に収集し、それをプロセスコンピューターに出力する。

そして、この実施形態における連続冷間圧延システムでは、図１に示すように、以下の手順によって、被圧延材の走間板厚変更時のパススケジュールを決定するようにしている。

（Ｓ１）実績圧延データの収集
ＰＬＣが、圧延荷重や張力などの実績圧延データを連続的に収集し、それをプロセスコンピューターに出力する。

（Ｓ２）走間板厚変更時の実績データの収集
ＰＬＣが出力する実績圧延データの中から、プロセスコンピューターが、ワークロールと被圧延材との焼き付きやスリップ等の発生のない走間板厚変更時の実績データも収集する。収集するこれらデータ項目としては各スタンドの圧延荷重やスタンド間の張力などの圧延データである。

（Ｓ３）能率データの編集
被圧延材（コイル）単位の能率を算出するために必要な最高速度や目標能率達成率などのデータを、連続冷間タンデム圧延機出側のコイルシャーでコイルをカットするタイミングで編集する。

上記（Ｓ１）〜（Ｓ３）を繰り返す。

（Ｓ４）高能率操業データの抽出
これから走間板厚変更を行う被圧延材（当該被圧延材）の操業条件（例えば、ワークロール交換後からの圧延距離によるワークロール磨耗状態など）と近い操業条件で走間板厚変更を行った過去の操業実績から高能率操業のケース（例えば、最高圧延速度が高いケース）を抽出する。抽出する方法としては、特に指定はないが、統計的な手法を用いて、上位の所定割合に入るケースを抽出してその平均値を用いたり、特定のデータが最大値を示す操業実績を抽出するとよい。

（Ｓ５）圧延荷重バランスの算出
上記（Ｓ４）で抽出した高能率操業のケースから、走間板厚変更時の圧延荷重バランスを算出する。

（Ｓ６）走間板厚変更時のパススケジュールの算出
上記（Ｓ５）で算出した走間板厚変更時の圧延荷重バランスとなるように、走間板厚変更時のパススケジュール（スタンド間張力、各スタンドの圧下率、各スタンドのロール速度等）を算出・決定する。

その際の手法としては、従来の手法（各スタンドの圧延荷重が既定の圧延荷重バランスになるように、走間板厚変更直前のパススケジュールを補正する手法）によるパススケジュールにおける圧延荷重バランスと、上記（Ｓ５）で算出した走間板厚変更時の圧延荷重バランスを比較し、その比較結果を基に、従来の手法によるパススケジュールに対して補正を行ってもよい。

例えば、各スタンド毎の従来手法と上記（Ｓ５）で算出した圧延荷重の差を求め、その差の所定割合を従来手法で求めた圧延荷重に加減算して補正後の圧延荷重とし、その補正後の圧延荷重になるように走間板厚変更時のパススケジュールを決定するとよい。

このようにして、この実施形態においては、冷間圧延における走間板厚変更時のパススケジュールを決定するに際して、被圧延材の操業条件に近い操業条件で圧延を行った過去の操業実績に基いて圧延荷重バランスを算定しているので、従来手法のような、操業条件を考慮しない既定の圧延荷重バランスに基いて走間板厚変更時のパススケジュールを算定した場合に比べて、常に安定圧延が可能で高能率なパススケジュールを算出・決定することができる。

本発明の実施例として、上記の本発明の一実施形態に基いて、冷間圧延における走間板厚変更時のパススケジュールを決定した。

まず、この実施例において対象とした冷間圧延システムは以下の如くである。

・スタンド数：５スタンド（第１スタンド〜第５スタンド）
・ライン最高速度：２０００ｍｐｍ
・ワークロール径：５００〜６００ｍｍΦ
・バックアップロール径：１３００〜１４００ｍｍΦ
・圧延荷重検出：各スタンドで測定
・圧下位置検出：各スタンドで測定
・板張力検出：連続冷間タンデム圧延機入出側、各スタンド間で測定
・板厚検出：第１スタンド出側、第５スタンド出側で測定

そして、以下のようにして、走間板厚変更時のパススケジュールを決定した。

（Ｓ１）実績圧延データの収集
ＰＬＣが、圧延荷重や張力などの実績圧延データを連続的に収集し、それをプロセスコンピューターに出力した。

（Ｓ２）走間板厚変更時の実績データの収集
ＰＬＣが出力した実績圧延データの中から、プロセスコンピューターが、ワークロールと被圧延材との焼き付きやスリップ等の発生のない走間板厚変更時の実績データも収集した。収集するこれらデータ項目としては各スタンドの圧延荷重やスタンド間の張力などの圧延データである。

（Ｓ３）能率データの編集
被圧延材（コイル）単位の能率を算出するために必要な最高速度や目標能率達成率などのデータを、連続冷間タンデム圧延機出側のコイルシャーでコイルをカットするタイミングで編集した。

上記（Ｓ１）〜（Ｓ３）を繰り返した。

（Ｓ４）高能率操業データの抽出
これから走間板厚変更を行う被圧延材（当該被圧延材）の操業条件と近い操業条件で走間板厚変更を行った過去の操業実績から高能率操業のケースを抽出した。

具体的には、各スタンド毎に当該スタンドのワークロール圧延距離の±１０％の範囲に入る最高速度の上位２０％のケースを抽出した。

（Ｓ５）圧延荷重バランスの算出
上記（Ｓ４）で抽出した高能率操業のケースから、走間板厚変更時の圧延荷重バランスを算出した。

具体的には、前記抽出した上位２０％のケースにおいて、各ケース毎に第２スタンド〜第５スタンドの圧延荷重を第１スタンドの圧延荷重で割ることによって圧延荷重比を算出した後、スタンド別に圧延荷重比の平均値を算出し、そのスタンド別の圧延荷重比の平均値を圧延荷重バランスとした。その際に、スタンド別に圧延荷重比の分散値Ｖも算出した。

（Ｓ６）走間板厚変更時のパススケジュールの算出
上記（Ｓ５）で算出した走間板厚変更時の圧延荷重バランスとなるように、走間板厚変更時のパススケジュールを算出・決定した。

具体的には、まず、従来の手法（各スタンドの圧延荷重が既定の圧延荷重バランスになるように、走間板厚変更直前のパススケジュールを補正する手法）によりスタンド別の圧延荷重を算出し、そこから第２スタンド〜第５スタンドの圧延荷重を第１スタンドの圧延荷重で割り、従来の手法による圧延荷重バランスを算出した。

次に、各スタンド毎に、従来の手法により算出した圧延荷重バランスを、上記（Ｓ５）で算出した圧延荷重バランスと比較して、上記（Ｓ５）で算出した分散値（±Ｖ）の範囲内にあるか否かの判別を行い、従来の手法により算出した圧延荷重バランスが範囲外であれば、それを範囲内になるように、従来の手法における当該スタンド（ＮＧスタンド）の圧延条件を変更した。

例えば、最終スタンドを除き、第Ｑスタンド〜第Ｑ＋ＮスタンドがＮＧスタンドの場合は、以下に記載した内容を実施した。

・ＮＧスタンドにおける下流側スタンドは入側板厚を変更しない（すなわち、圧下率（出側板厚）を変更して圧延荷重を増減する）。
・ＮＧスタンドにおける上流側スタンドは圧下率を変更しない（すなわち、板厚を変更して圧延荷重を増減する）。
・ＮＧスタンドにおける板厚変更分は第Ｑ−１スタンドの圧下率（出側板厚）を変更し調整する。

あるいは、第ＰスタンドがＮＧスタンドの場合は、第Ｐスタンドの圧下率を減（増）し、第Ｐスタンド出側板厚を増（減）して、第Ｐ＋１スタンドで調整した。他は変更しなかった。

なお、最終スタンドの一つ手前のスタンドの圧下率（出側板厚）を変更する場合は、最終スタンドの圧下率を変更して連続冷間タンデム圧延後の目標板厚に調整した。

また、ＮＧスタンドの圧下率の変更量等については、例えば以下の式（１）〜（４）を用いた。

さらに具体的に示すと、５スタンド連続冷間タンデム圧延機において、第３スタンド〜第４スタンドがＮＧスタンドの場合は、以下に記載した内容を実施した。

・ＮＧスタンドにおける下流側スタンドである第４スタンドは、入側板厚を変更せず、圧下率を変更して圧延荷重を増減した。
・ＮＧスタンドにおける上流側スタンドである第３スタンドは、圧下率を変更せず、板厚を変更して圧延荷重を増減した。
・ＮＧスタンドにおける板厚変更分は第２スタンドの圧下率（出側板厚）を変更し調整した。
・最終スタンドである第５スタンドは、圧下率を変更して連続冷間タンデム圧延後の目標板厚に調整した。

また、他の例として、第２スタンドがＮＧスタンドの場合は、第２スタンドの圧下率を減（増）し、第２スタンド出側板厚を増（減）して、第３スタンドで調整した。他は変更しなかった。

その結果、常にワークロールと被圧延材との焼き付きやスリップ等が発生しない高能率な圧延が可能となり、本発明の圧延能率が従来に比べて２．５％上昇した。

Claims (2)

1. 連続冷間圧延において、被圧延材の走間板厚変更時のパススケジュールを決定するに際して、
   プロセスコンピューターが、
   当該被圧延材の走間板厚変更を行う際のワークロールにおけるワークロール交換後からの圧延距離に対して、ワークロール交換後からの圧延距離が所定割合に入るワークロールで走間板厚変更を行った過去の操業実績から、ワークロールと被圧延材との焼き付きやスリップが発生せず、かつ、最高圧延速度が高い上位の所定割合に入るケースを抽出し、抽出したケースにおける圧延荷重バランスを算定して、その圧延荷重バランスになるように、当該被圧延材についての走間板厚変更時のパススケジュールを算出・決定することを特徴とする、連続冷間圧延における走間板厚変更時のパススケジュール決定方法。
2. 既定の圧延荷重バランスになるように走間板厚変更直前のパススケジュールを補正して走間板厚変更時のパススケジュールを得る従来の手法における圧延荷重バランスと、前記抽出したワークロールと被圧延材との焼き付きやスリップが発生せず、かつ、最高圧延速度が高い上位の所定割合に入るケースにおける圧延荷重バランスとを比較し、各スタンド毎の従来手法による圧延荷重と前記抽出したケースでの圧延荷重の差を求め、その差の所定割合を従来手法で求めた圧延荷重に加減算して補正後の圧延荷重とし、その補正後の圧延荷重になるように、当該被圧延材についての走間板厚変更時のパススケジュールを算出・決定することを特徴とする、請求項１に記載の連続冷間圧延における走間板厚変更時のパススケジュール決定方法。

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