JP6477588B2 - 冷間圧延機の制御方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、酸洗圧延連続ラインにおける冷間圧延機の制御方法および装置に関し、特に、過酸洗部の板厚制御に関するものである。

これまで、鋼帯表面を酸洗する酸洗装置と、冷間圧延を行う冷間圧延機とを有し、鋼帯の酸洗に続いて冷間圧延を連続して行う酸洗圧延連続ラインにおける酸洗処理での過酸洗部の板厚制御技術は、例えば、特許文献１に開示されている。この技術は、急峻な板厚変動を伴う鋼板を冷間圧延機を用いて圧延する際に発生する圧延トラブル（例えば、張力浮きに起因する絞り事故など）を防止することができる冷間圧延方法を提供するものであり、その主な対象として酸洗処理での過酸洗による急峻な板厚変動部を挙げている。

特開平１０−５８０１８号公報

しかし、冷間圧延機において板厚が変動する要因は、急峻な板厚変動ばかりでなく、鋼板の表面性状の変化により発生する変色などもある。

特許文献１に開示された技術は、急峻な板厚変動を伴う過酸洗部の板厚制御には適用可能であるものの、ラインが一定時間停止した場合に生じる板厚変動を伴わず表面性状の変化により変色が生ずる過酸洗部（以後、変色部とも称する）の圧延には適切に用いることができない。

すなわち、このような変色部では、鋼板の板厚変動はほとんどないものの、鋼板の表面性状の変化に伴う摩擦係数変化により圧延荷重が変動することによって、圧延後の板厚変動が発生するという問題がある。

本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものであり、板厚変動を伴わず表面性状の変化により変色が発生している過酸洗部の圧延において、圧延後の板厚変動を抑止することができる、酸洗圧延連続ラインにおける冷間圧延機の制御方法および装置を提供することを目的とする。

酸洗と冷間圧延が連続している酸洗圧延連続ラインでは、様々なトラブル等によりラインが停止する場合がある。ラインが停止した場合、通板している鋼板はラインから取り除かれないことも多く、その場合は酸洗部にも鋼板が取り残されることになる。

元々、酸洗は鋼板表面のスケールと呼ばれる酸化物を除去するために行われており、酸洗によって鋼板の板厚が大きく変動するようなことはない。酸洗は、酸洗液を鋼板にスプレーで噴射する、酸洗液に鋼板を浸漬する、などの方法で行われる。

通常、何らかの理由でラインが停止した場合、過酸洗を避けるために、酸洗槽から酸洗液を抜いたり、スプレーの噴射を中止する。しかしながら、ライン停止時間が一定時間以上になると、鋼板表面が変色する場合がある。これは、鋼板表面に残ってしまった少量の酸洗液や、酸洗槽の後段に設けられたリンス槽(酸洗液を除去する設備)で一定時間滞留したことによって、鋼板表面の粗さが変わることが主な原因である。

したがって、上記のような鋼板表面に変色が発生した部分は、板厚自体は大きく変わらないものの、表面の粗さが変わること等により、鋼板表面の摩擦係数が変わることになる。このような鋼板を圧延する場合、板厚の変動ではなく、摩擦係数の変化によって圧延荷重が変動する。しかし、前述の特許文献１のように、板厚変動による圧延荷重の変化だけに合わせて冷間圧延機のゲインを変更すると、板厚自体が変わっているわけではないので、変色部を所定の板厚に圧延することが出来なくなる。

そこで、ラインが一定時間停止した場合、変色部の位置をあらかじめ特定しておき、ライン再起動後に変色部の位置の移動をトラッキングし、変色部が圧延機に到達したら変色部をあらかじめ設定した所定定数および制御ゲインに変更して圧延し、変色部の圧延が終了したならば通常の所定定数および制御ゲインに戻して圧延するようにすれば、鋼板全長にわたって所定の板厚に出来ると考え、本発明に想到した。

本発明は上記検討によって得られたものであり、その内容は以下の通りである。

［１］ 鋼帯を酸洗する酸洗槽と前記酸洗後の鋼帯を冷間圧延する冷間圧延機とを有し、鋼帯の酸洗の後に冷間圧延を連続して行う酸洗圧延連続ラインにおける冷間圧延機の制御方法であって、
前記酸洗圧延連続ラインが一定時間以上停止した場合に鋼帯に発生した変色部の始端が前記冷間圧延機に到達した時点で、前記冷間圧延機の所定定数および制御ゲインを前記時点前の値から変更し、
前記変色部の終端が前記冷間圧延機を通過した後に、前記所定定数および制御ゲインを前記時点の前の値に復帰することを特徴とする冷間圧延機の制御方法。
［２］ 上記［１］に記載の冷間圧延機の制御方法において、
圧延荷重の実績値に基づいて圧延ロールの圧下位置を制御する制御機能と、前記冷間圧延機の出側に設置された板厚計の出力に基づいて圧延ロールの圧下位置を制御する制御機能を有し、
前記変色部の始端が前記冷間圧延機に到達した時点で、前記所定定数を前記変色部の始端が前記冷間圧延機に到達した時点の値よりも大きくする制御を行うと同時に、前記制御ゲインを前記変色部の始端が前記冷間圧延機に到達した時点の値よりも小さくするか又は０とする制御を行うことを特徴とする冷間圧延機の制御方法。
［３］ 上記［２］に記載の冷間圧延機の制御方法において、
前記変色部の終端が前記冷間圧延機を通過した後に、
前記所定定数を前記変色部の始端が前記冷間圧延機に到達する前の時点の値に戻す制御を行うと同時に、
前記制御ゲインを前記変色部の始端が前記冷間圧延機に到達する前の時点の値に戻す制御を行うことを特徴とする冷間圧延機の制御方法。
［４］ 鋼帯を酸洗する酸洗槽と前記酸洗後の鋼帯を冷間圧延する冷間圧延機とを具備し、鋼帯の酸洗の後に冷間圧延を連続して行う酸洗圧延連続ラインにおける冷間圧延機の制御装置であって、
前記酸洗圧延連続ラインが予め決められた一定時間以上停止した場合に鋼帯に発生した変色部の始端が前記冷間圧延機に到達した時点で、前記冷間圧延機の所定定数および制御ゲインを前記時点前の値から変更し、
前記変色部の終端が前記冷間圧延機を通過した後に、前記所定定数および制御ゲインを前記時点の前の値に復帰することを特徴とする冷間圧延機の制御装置。
［５］ 上記［４］に記載の冷間圧延機の制御装置において、
圧延荷重の実績値に基づいて圧延ロールの圧下位置を制御する制御機能と、前記冷間圧延機の出側に設置された板厚計の出力に基づいて圧延ロールの圧下位置を制御する制御機能を有し、
前記変色部の始端が前記冷間圧延機に到達した時点で、前記所定定数を前記変色部が前記冷間圧延機に到達した時点の先端の値よりも大きくする御を行うと同時に、
前記制御ゲインを前記変色部の始端が前記冷間圧延機に到達した時点の値よりも小さくするか又は０とする制御を行うことを特徴とする冷間圧延機の制御装置。
［６］ 上記［５］に記載の冷間圧延機の制御装置において、
前記変色部の終端が前記冷間圧延機を通過した後に、
前記所定定数を前記変色部の始端が前記冷間圧延機に到達する前の時点の値に戻す制御を行うと同時に、
前記制御ゲインを前記変色部の始端が前記冷間圧延機に到達する前の時点の値に戻す制御を行うことを特徴とする冷間圧延機の制御装置。

本発明によれば、表面性状の変化により変色が生じた変色部を特定し、特定した変色部を圧延するときには所定定数および制御ゲインを変更するようにしたので、変色部の板厚変動を抑制することができる。

本発明に係る酸洗圧延連続ラインにおける圧延制御装置の装置構成例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明に係る酸洗圧延連続ラインにおける圧延制御装置の装置構成例を示す図である。図中、１０は鋼帯、１１はペイオフリール、１２は酸洗槽、１３はリンス槽、１４はトラッキング装置、１５は冷間圧延機、１６は荷重計、１７は板厚計、１８は圧下装置、および１９は制御装置をそれぞれ表す。

ペイオフリール１１の下流側（図では左側）には、このペイオフリール１１から払い出される鋼帯（鋼板とも称する）１０の表面に存在するスケール等を酸洗除去する酸洗槽１２が設置されており、この酸洗槽１２の下流側には、鋼帯１１の表面に残存する酸洗液を洗浄除去するリンス槽１３が設置されている。酸洗槽とリンス槽とを一体化して構成してもよい。また鋼板を乾燥させるドライヤー等の設備を設けてもよい。

リンス槽１３の下流側には、図示しないルーパーやトリム装置などを経て、鋼帯１０を所望の厚さに圧延する冷間圧延機１５が設置されており、この冷間圧延機１５の下流側には、圧延後の鋼帯をコイル状に巻き取る図示しない巻き取りリールなどの装置が設置されている。冷間圧延機１５は、４段ロールタンデム型の圧延機が用いられるが、その他の形式の圧延機でも良い。また、通常は複数のスタンドで構成されているが、図では、１番目のスタンドのみを示す。

トラッキング装置１４は、ライン停止があった時に、酸洗槽１２やリンス槽１３に滞留した鋼板の変色部の始端、終端を認識し、ラインが再起動した後にその位置情報を適宜把握して、制御装置１９に送る装置である。

冷間圧延機１５の圧延制御を行う制御装置１９は、荷重計１６で実測した圧延荷重の実績値に基づいて圧下装置１８で冷間圧延機１５の圧延ロール圧下位置を制御する制御機能と、冷間圧延機１５の出側に設置された板厚計１７の出力に基づいて圧下装置１８で冷間圧延機１５の圧延ロール圧下位置を制御する制御機能を有している。

変色部の発生および特定にあたって、先ず、酸洗部でのライン停止時間が一定時間以上となったかどうかを判断する。ここで、一定時間とは、ラインが停止して酸洗槽またはリンス槽に鋼板が滞留して鋼板表面に変色が生じるまでの時間であり、実験または実績等によってあらかじめ決めておく。ライン停止時間が一定時間未満の場合は鋼板表面に変色が発生しないので、そのまま再稼動する。

そして、変色部を、酸洗槽出口又は酸洗槽出側のリンス槽出口を始端とし、酸洗槽入口を終端とする鋼板の部分とする。なお、作業員による目視判断またはカメラ等で撮影された画像を処理して変色部を特定する方法を用いるようにしてもよい。酸洗槽とリンス槽とが一体として構成されている場合は、変色部の始端はリンス槽出口になる。

変色部の始端・終端それぞれの冷間圧延機入口からの位置を記憶する。ラインの再起動とともに、鋼板のライン速度と時間から始端・終端の位置を冷間圧延機入口までトラッキングする。鋼板のライン速度とラインが再起動してからの時間で、変色部の始端、終端の位置を常に知ることが出来る。変色部の位置情報は、トラッキング装置１４でモニタされて、冷間圧延機の制御装置１９に送られる。

冷間圧延機の制御装置１９は、変色部の始端が冷間圧延機入側までくると、冷間圧延機の所定定数および制御ゲインを変更し、その所定定数および制御ゲインを変色部の終端が圧延機を通過するまで維持する。そして、変色部の終端が冷間圧延機を通過すると、所定定数および制御ゲインを変色部が通過する前の値に戻し、以降通常どおり圧延を行う。

ここで、所定定数としては、冷間圧延機の等価ミル定数を挙げることができる。また制御ゲインの例としては、例えばモニタAGC制御でのゲインを挙げることができる。

圧延制御方法は、特に限定されるものではないが、例えば前述の等価ミル定数制御機能およびモニタAGC制御機能を用いる板厚制御では、次のように行う。

等価ミル定数制御は、ある時点での圧延荷重の実績値によって圧延ロールの圧下位置を調整する制御方法である。急峻な荷重変動に対してもすばやく追随できる特徴がある。例えば、ミル定数が一定の条件下で、ある時点での圧延荷重が大きくなれば、圧延機入り側の板厚が厚いと判断して、圧延ロールの圧下量を大きくする、という制御を行う。

しかし、圧延荷重は、板厚の変動のみで変化するわけではなく、鋼板表面の摩擦係数の影響も受ける。鋼板表面の摩擦係数は、ライン停止による変色の場合は小さくなっていることが多く、このような場合は圧延荷重が見かけ小さくなる。

ミル定数が変わらない場合、圧延荷重が小さくなると、板厚が薄くなる。ミル定数が変わらない場合は、薄くなった板厚を所定の板厚に回復させることが困難になる。このように、圧延荷重の変動のみをモニタしてロールの圧下量を制御すると、鋼板の板厚には実際には変動がないのにロール圧下量を変えてしまい、所望の板厚を得ることができなくなる。

このような事態は、等価ミル定数を大きくすることで回避できる。変色部による鋼板表面の摩擦係数変化がもたらす荷重変動分を補償するために、等価ミル定数Ｋα［＝Ｋ／（１−α）、ここで、Ｋ：ミル定数、α：補正係数（０≦α＜１）］を変色部到達前の値より大きくすれば（実際は、補正係数αを大きくする）、荷重変動に対する適切な板厚制御が可能になる。つまり、等価ミル定数Ｋαを大きくすることによって、圧延荷重が一定になるようにする、すなわち変色部の圧延荷重が変色の無い部分と同じになるようにすることで、変色の有無にかかわらず所望の板厚を得ることができるようになる。

モニタAGC制御は、冷間圧延機の出側に設置された板厚計の出力に基づいて圧延ロールの圧下位置を制御する制御方法である。所定間隔で実際の板厚を測定し、その板厚の変化を常にモニタしながら制御を行う。実際の板厚に基づくので、精度のよい制御が可能になる反面、応答速度が遅いことから、急峻な板厚変動があると応答が振動してしまうことがある。

本発明のように等価ミル定数制御を行うと、板厚の変動が通常よりも大きくなることがある。このような場合にモニタAGC制御を行うと、板厚がハンチングを起こす可能性がある。したがって、本発明のように等価ミル定数制御を併用する場合は、急峻な板厚変動によって生じる板厚のハンチングの影響を除くために、制御ゲインを変色部到達前の値より小さくするか又は０（無効）として、AGC制御機能を抑えるか無効化する。

そして、等価ミル定数の変更とAGC制御の制御ゲインの変更を同時に行うことにより、ライン停止による変色部があっても板厚制御を適切に行うことが可能になる。

なお、等価ミル定数およびモニタAGCの制御ゲインの変更量については、対象とする冷間圧延機または鋼板の種類などにより異なるので、対象ごとに適宜決めるようにすればよい。また、本発明を適用する冷間圧延機のスタンドについては、酸洗槽から一番近い位置にある＃１スタンドが最も効果的であるが、冷間圧延機が複数のスタンドを有する場合はこれに限られるものでない。

そして、変色部の圧延が終了すれば、変色部の圧延終了前の制御状態に戻す。すなわち、等価ミル定数を小さくし、モニタAGCの制御ゲインを大きくして変更前の制御状態とする。このようにすることで、鋼板全長にわたって所定の板厚に圧延することが可能になる。

板厚制御における等価ミル定数制御機能とモニタAGC制御機能の割合は、対象となる冷間圧延機の性能や、鋼板の種類や板厚、板幅などの諸元等によって適宜設定される。例えば、ミル定数は圧延機の種類や構成によって異なるが、4段タンデム型の冷間圧延機の場合、ミル定数を大きくしすぎると、ロール偏心の影響等によって逆に板厚の制御が難しくなる場合があるので、通常の圧延では0.65〜0.75の範囲で設定されている。

しかし、変色部を圧延するときは、ミル定数を0.8〜0.9の範囲で適宜設定して圧延を行うことで、圧延荷重の変動を抑え、板厚の変動も抑えることが可能になる。また、モニタAGCの制御ゲインは、通常よりも低く設定し、場合によっては０とする。

上述した所定定数および制御ゲインは、等価ミル定数、AGC制御ゲイン以外のものを用いてもよい。

なお、ライン停止時間があらかじめ決められた一定時間以下の場合は、鋼板表面の変色は軽微なことが多く、その後の圧延には大きな影響はない。したがって、ライン停止時間をモニタし、所定時間ラインが停止した場合に鋼板変色部を特定し、圧延での制御ゲインを変更するようにすれば、生産効率を落とすことなく、酸洗圧延連続ラインを稼動させることが出来る。

本発明を酸洗圧延連続ラインに適用した結果、変色部が発生するようなライン停止があっても板厚不良が減少した。また、従来では板厚不良部を圧延後の工程で除去していたが、その作業も不要となった。その結果、ライン停止時の板厚不良発生率は平均で5％以下になり、酸洗圧延連続ライン全体での平均歩留まりも10％以上改善した。

１０ 鋼帯
１１ ペイオフリール
１２ 酸洗槽
１３ リンス槽
１４ トラッキング装置
１５ 冷間圧延機
１６ 荷重計
１７ 板厚計
１８ 圧下装置
１９ 制御装置

Claims (6)

1. 鋼帯を酸洗する酸洗槽と前記酸洗後の鋼帯を冷間圧延する冷間圧延機とを有し、鋼帯の酸
   洗の後に冷間圧延を連続して行う酸洗圧延連続ラインにおける冷間圧延機の制御方法であ
   って、
   前記酸洗圧延連続ラインが一定時間以上停止した場合に鋼帯に発生した変色部の始端が前
   記冷間圧延機に到達した時点で、前記冷間圧延機の所定定数および制御ゲインを前記時点
   前の値から変更し、
   前記変色部の終端が前記冷間圧延機を通過した後に、前記所定定数および制御ゲインを前
   記時点の前の値に復帰することを特徴とする冷間圧延機の制御方法。
2. 請求項１に記載の冷間圧延機の制御方法において、
   圧延荷重の実績値に基づいて圧延ロールの圧下位置を制御するとともに前記冷間圧延機の出側に設置された板厚計の出力に基づいて圧延ロールの圧下位置を制御することにより、前記変色部の始端が前記冷間圧延機に到達した時点で、前記所定定数を前記変色部の始端が前記冷間圧延機に到達した時点の値よりも大きくする制御を行うと同時に、前記制御ゲインを前記変色部の始端が前記冷間圧延機に到達した時点の値よりも小さくするか又は０とする制御を行うことを特徴とする冷間圧延機の制御方法。
3. 請求項２に記載の冷間圧延機の制御方法において、
   前記変色部の終端が前記冷間圧延機を通過した後に、
   前記所定定数を前記変色部の始端が前記冷間圧延機に到達する前の時点の値に戻す制御を
   行うと同時に、
   前記制御ゲインを前記変色部の始端が前記冷間圧延機に到達する前の時点の値に戻す制御
   を行うことを特徴とする冷間圧延機の制御方法。
4. 鋼帯を酸洗する酸洗槽と前記酸洗後の鋼帯を冷間圧延する冷間圧延機とを具備し、鋼帯の
   酸洗の後に冷間圧延を連続して行う酸洗圧延連続ラインにおける冷間圧延機の制御装置で
   あって、
   前記酸洗圧延連続ラインが予め決められた一定時間以上停止した場合に鋼帯に発生した変
   色部の始端が前記冷間圧延機に到達した時点で、前記冷間圧延機の所定定数および制御ゲ
   インを前記時点前の値から変更し、
   前記変色部の終端が前記冷間圧延機を通過した後に、前記所定定数および制御ゲインを前
   記時点の前の値に復帰することを特徴とする冷間圧延機の制御装置。
5. 請求項４に記載の冷間圧延機の制御装置において、
   圧延荷重の実績値に基づいて圧延ロールの圧下位置を制御する制御機能と、前記冷間圧延
   機の出側に設置された板厚計の出力に基づいて圧延ロールの圧下位置を制御する制御機能
   を有し、
   前記変色部の始端が前記冷間圧延機に到達した時点で、前記所定定数を前記変色部が前記
   冷間圧延機に到達した時点の先端の値よりも大きくする御を行うと同時に、
   前記制御ゲインを前記変色部の始端が前記冷間圧延機に到達した時点の値よりも小さくす
   るか又は０とする制御を行うことを特徴とする冷間圧延機の制御装置。
6. 請求項５に記載の冷間圧延機の制御装置において、
   前記変色部の終端が前記冷間圧延機を通過した後に、
   前記所定定数を前記変色部の始端が前記冷間圧延機に到達する前の時点の値に戻す制御を
   行うと同時に、
   前記制御ゲインを前記変色部の始端が前記冷間圧延機に到達する前の時点の値に戻す制御
   を行うことを特徴とする冷間圧延機の制御装置。