JP6834829B2 - タンデム式冷間圧延設備およびタンデム式冷間圧延設備の板厚制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、タンデム式冷間圧延設備の板厚制御技術に関する。

複数の圧延スタンドを備えるタンデム式冷間圧延設備においては、圧延後の鋼帯の板厚が目標の板厚（狙い厚）となるように、最終圧延スタンドの出側の板厚に基づいて圧延ロールの関隙を調節するといった自動板厚制御（ＡＧＣ）が行われることが一般的である。ここで従来の最終圧延スタンド出側の板厚測定方法として、特許文献１には最終圧延スタンドとテンションリールとの間に設置されたブライドルロールの径および回転数とテンションリールの回転数に基づいて鋼帯の平均板厚を算出する方法が開示されている。また、別の方法として最終圧延スタンドの出側に設置された板厚計により板厚を測定する方法もある。

特開昭６０−４０６０５号公報

しかしながら、特許文献１の方法を用いた最終圧延スタンド出側の板厚の測定精度は板厚計を用いた場合の測定精度よりも劣ることから、より精度の高い板厚制御を行うためには板厚計を用いて最終圧延スタンド出側の板厚を測定することが好ましい。

一方、板厚計を用いて冷間圧延ラインの板厚制御を行う場合、板厚計の出力値の信頼性が非常に重要となるが、ノイズやその他の板厚計の不具合等の影響により正確な板厚の値が出力されない場合もある。この場合、冷間圧延ラインの板厚制御がうまく機能せず、所望の板厚の鋼帯を得ることができなくなる。これを回避する手法として、最終圧延スタンドの出側で板厚を測定する板厚計の精度を保証するために別の板厚計を更に設置することも考えられる。しかし、これでは最終圧延スタンド出側の板厚の測定のために２台の板厚計を導入することになってしまい、コストの増大を招いてしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、タンデム式冷間圧延設備における最終圧延スタンド出側の板厚制御を精度良く、低コストで行うことを目的とする。

上記課題を解決する本発明は、複数の圧延スタンドと、最終圧延スタンドの出側に設置された板厚計である出側板厚計とを備えたタンデム式冷間圧延設備であって、最終圧延スタンドの圧延ライン上流側に設置された板厚計である入側板厚計と、前記入側板厚計が設置された圧延スタンド間と同一の圧延スタンド間に設置された板速度計である入側板速度計と、最終圧延スタンドの出側に設置された板速度計である出側板速度計と、前記入側板厚計、前記入側板速度計および前記出側板速度計に基づいて最終圧延スタンドの出側における金属帯板の板厚を推定し、推定された板厚である出側板厚推定値と、前記出側板厚計で測定された板厚である出側板厚測定値との誤差を算出し、前記誤差が所定の閾値の範囲内であるか否かの判定を行い、前記誤差が所定の閾値の範囲内である場合に前記出側板厚測定値に基づいて冷間圧延ラインの板厚制御を実施するように構成された制御部とを備えていることを特徴としている。

別の観点による本発明は、複数の圧延スタンドと、最終圧延スタンドの出側に設置された板厚計である出側板厚計とを備えたタンデム式冷間圧延設備の板厚制御方法であって、最終圧延スタンドの圧延ライン上流側で測定された板厚である入側板厚測定値と、前記入側板厚測定値が測定された圧延スタンド間と同一の圧延スタンド間で測定された板速度である入側板速度測定値と、最終圧延スタンドの出側で測定された板速度である出側板速度測定値とに基づいて最終圧延スタンドの出側における金属帯板の板厚を推定し、推定された板厚である出側板厚推定値と、前記出側板厚計で測定された板厚である出側板厚測定値との誤差を算出し、前記誤差が所定の閾値の範囲内であるか否かの判定を行い、前記誤差が所定の閾値の範囲内である場合に前記出側板厚測定値に基づいて冷間圧延ラインの板厚制御を実施することを特徴としている。

本発明によれば、タンデム式冷間圧延設備における最終圧延スタンド出側の板厚制御を精度良く、低コストで行うことができる。

本発明の第１の実施形態に係るタンデム式冷間圧延設備の概略構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る最終圧延スタンド出側における板厚制御フローの概略を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る最終圧延スタンド出側における板厚制御フローの概略を示す図である。 最終圧延スタンド出側の板厚の測定値と推定値との偏差を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜第１の実施形態＞
図１に示すように第１の実施形態におけるタンデム式冷間圧延設備１は、第１圧延スタンド２ａ〜第５圧延スタンド２ｅからなる複数の圧延スタンド２ａ〜２ｅを備えている。金属帯板の一例である鋼帯Ｓは図１中の左側から右側に向かって送られる。なお、圧延スタンド２ａ〜２ｅの数は特に限定されない。また、各圧延スタンド２ａ〜２ｅの詳細な構造は従来と同様であるため、説明を省略する。以降の説明では、冷間圧延ラインの最も下流側に配置された圧延スタンドである第５圧延スタンド２ｅを“最終圧延スタンド２ｅ”と称す。

第１の実施形態では、第１圧延スタンド２ａと第２圧延スタンド２ｂの間および最終圧延スタンド２ｅの出側に鋼帯Ｓの板厚を測定する板厚計３が設置されている。板厚計３は例えばＸ線方式のものが用いられる。また、各圧延スタンド２ａ〜２ｅのそれぞれの出側には鋼帯Ｓの板速度を測定する板速度計４が設置されている。

冷間圧延設備１は、鋼帯Ｓの自動板厚制御（ＡＧＣ）を行う制御部（不図示）を備えている。第１の実施形態の制御部は、板厚計３や板速度計４から送られる鋼帯Ｓの板厚や板速度等の情報に基づいて最終圧延スタンド２ｅ出側の板厚の推定値を算出するよう構成されている。また、制御部は、算出された板厚の推定値と、最終圧延スタンド２ｅ出側の板厚計で測定された板厚の測定値との誤差を算出し、その誤差が所定の閾値の範囲内であるか否かを判定する。さらに制御部は、その誤差が所定の閾値の範囲内であると判定した後に、出側板厚測定値に基づいて各圧延スタンド２ａ〜２ｅ間の張力および各圧延スタンド２ａ〜２ｅの圧延ロールの間隙を調節する冷間圧延ラインの自動板厚制御を実施するよう構成されている。

第１の実施形態のタンデム式冷間圧延設備１は以上のように構成されている。次に、このタンデム式冷間圧延設備１の板厚制御方法について説明する。

なお、以降の説明においては、最終圧延スタンド２ｅの出側に設置された板厚計３を“出側板厚計３ｂ”と称し、最終圧延スタンド２ｅの出側に設置された板速度計４を“出側板速度計４ｂ”と称す。また、最終圧延スタンド２ｅの出側に設置された板厚計３を出側板厚計３ｂと称することに対応させて、最終圧延スタンド２ｅの冷間圧延ライン上流側に設置された、第１圧延スタンド２ａと第２圧延スタンド２ｂとの間の板厚計３を“入側板厚計３ａ”と称す。同様に、入側板厚計３ａが設置された圧延スタンド間と同一の圧延スタンド間、すなわち、第１圧延スタンド２ａと第２圧延スタンド２ｂとの間に設置された板速度計４を“入側板速度計４ａ”と称す。本明細書における“入側板厚計”および“入側板速度計”に関する“入側”とは、圧延スタンドの直前という意味だけでなく、圧延ラインの上流側という意味も含む。

第１の実施形態における冷間圧延ラインの板厚制御は、図２に示すフローチャートに沿って行われる。まず出側板厚計３ｂにより最終圧延スタンド２ｅ出側の鋼帯Ｓの板厚が測定される（ステップＳ１００）。続いて、制御部は、入側板厚計３ａで測定された板厚の測定値（以下、“入側板厚測定値”）と、入側板速度計４ａで測定された板速度の測定値（以下、“入側板速度測定値”）と、出側板速度計４ｂで測定された板速度の測定値（以下、“出側板速度測定値”）とを用いて、下記（１）式から最終圧延スタンド２ｅ出側の鋼帯Ｓの板厚の推定値（以下、“出側板厚推定値”）を算出する（ステップＳ１０１）。

出側板厚推定値＝入側板厚測定値×（入側板速度測定値／出側板速度測定値）…（１）

冷間圧延においては圧延時の板幅変動代が微小であることから、圧延スタンドの前後の板速度の変化が板厚の変化であるとみなすことができる。このため、上記（１）式のように最終圧延スタンド２ｅの入側と出側の板速度の変化から最終圧延スタンド２ｅ出側の板厚を推定することができる。

出側板厚推定値を算出後、制御部は、出側板厚推定値と、出側板厚計３ｂで測定された最終圧延スタンド２ｅ出側の板厚の測定値（以下、“出側板厚測定値”）とを比較する（ステップＳ１０２）。その後、制御部は、出側板厚推定値と出側板厚測定値の誤差を算出し、算出された誤差が予め設定された所定の閾値の範囲内にあるか否かの判定を行う（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３における誤差の算出方法は特に限定されず、出側板厚測定値から出側板厚推定値を差し引いて誤差の程度を判定しても良いし、出側板厚推定値と出側板厚測定値の比を求めて誤差の程度を判定しても良い。所定の閾値は、要求される製品の板厚精度に応じて適宜定められるものであり、板厚計や板速度計の仕様や圧延条件等に応じて適宜変更される。

上記のステップＳ１０３において出側板厚推定値と出側板厚測定値との誤差が所定の閾値の範囲内にある場合には、出側板厚測定値が十分に信頼できるものであるため、出側板厚計３ｂで測定された出側板厚測定値に基づいて圧延ロールの間隙の設定を変更するなどの板厚制御が行われる（ステップＳ１０４）。

一方、上記のステップＳ１０３において出側板厚推定値と出側板厚測定値との誤差が所定の閾値の範囲外である場合には、制御部は出側板厚計３ｂの出力値の信頼性の低下が懸念されると判断し、警告信号を出力する（ステップＳ１０５）。制御部から出力された警告信号は、例えば図示しないモニター等の表示装置に警告情報として表示されることでオペレーターに通知される。その後、冷間圧延ラインを停止して出側板厚計３ｂの較正試験が行われる。なお、ステップＳ１０３において出側板厚推定値と出側板厚測定値の誤差が所定の閾値の範囲外にある場合は、出側板厚測定値を用いた板厚制御は行われない。この場合、圧延ロールの関隙などはそれまでの設定と同設定のままで維持される。

以上のように第１の実施形態におけるタンデム式冷間圧延設備１の板厚制御方法によれば、最終圧延スタンド２ｅ出側に設置された出側板厚計３ｂの信頼性を、入側板厚計３ａ、入側板速度計４ａおよび出側板速度計４ｂから得られる各測定値から確認することができる。これにより出側板厚計３ｂの信頼性確認用に別の板厚計３を最終圧延スタンド２ｅの出側に設ける必要がなくなり、低コストで精度の高い板厚制御を実施することが可能となる。

なお、従前のタンデム式冷間圧延設備１においては、最終圧延スタンド２ｅの圧延ライン上流側に板厚計３や板速度計４が設置されていることが多く、第１の実施形態の板厚制御方法を実施するにあたってのコストの増加は抑えられる。また、板速度計４を増設することになったとしても、板速度計４は板厚計３よりも安価であり、最終圧延スタンド２ｅの出側の板厚計３ｂの精度保証用に別の板厚計３を設けるよりはコストを抑えて上記の板厚制御方法を実施することが可能である。

なお、ステップＳ１００の鋼帯Ｓの板厚測定を通板中のどのタイミングで行うかについては特に限定されない。ただし、鋼帯Ｓの通板速度は各圧延スタンド２ａ〜２ｅのそれぞれの入側と出側で変化する一方で、冷間圧延ライン全体として見た場合にも様々な要因により加減速が生じて変化する場合がある。冷間圧延ライン全体としての通板速度に加減速が生じていると、最終圧延スタンド２ｅの入側と出側との板速度の差が板厚変化とみなすことを前提にした上記（１）式から算出される板厚の推定精度が低下する。このため、ステップＳ１００においては、冷間圧延ライン全体として見たときに鋼帯Ｓの通板速度に加減中または減速中ではない一定速となっている状態で出側板厚測定値の測定と出側板厚推定値の算出を行うことが好ましい。これにより出側板厚計３ｂの信頼性をより高いレベルで評価することができる。

＜第２の実施形態＞
そのようにステップＳ１００で冷間圧延ラインが一定速状態となった場合に限って出側板厚計３ｂの信頼性を評価することは、制御が煩雑になるため、第２の実施形態では別の方法で出側板厚計３ｂの信頼性評価の精度を向上させる。第２の実施形態では、図３に示すフローチャートに沿った制御が周期的に行われることで、冷間圧延ラインの板厚制御が行われる。

まず図２に示すステップＳ１００と同様に、出側板厚計３ｂにより出側板厚測定値を測定した後（ステップＳ２００）、図２に示すステップ１０１と同様に、出側板厚推定値を算出する（ステップＳ２０１）。第２の実施形態における制御部は、ここで現在までに算出された各出側板厚測定値の平均値、すなわちステップＳ２０１で新たに算出された出側板厚推定値と、過去の出側板厚推定値との平均値を算出する（ステップＳ２０２）。続いて、制御部は、その各出側板厚推定値の平均値と出側板厚測定値とを比較する（ステップＳ２０３）。その後、制御部は、その各出側板厚推定値の平均値と出側板厚測定値の誤差を算出し、算出された誤差が予め設定された所定の閾値の範囲内にあるか否かの判定を行う（ステップＳ２０４）。そして、制御部は、算出された誤差が所定の閾値の範囲内にある場合は出側板厚測定値に基づいて板厚制御を行い（ステップＳ２０５）、算出された誤差が所定の閾値の範囲内にある場合は警告信号を出力する（ステップＳ２０６）。

上記のような第２の実施形態の出側板厚推定値の平均値は、冷間圧延ライン全体としての通板速度が加速状態にあるとき、または減速状態にあるとき、または一定速状態にあるときの影響を含む値である。すなわち、その平均値は、出側板厚推定値の精度に寄与する加速時の影響と減速時の影響が相殺されて加減速時の影響が小さくなった出側板厚推定値である。したがって、そのような出側板厚推定値の平均値を用いることにより、出側板厚計３ｂの信頼性評価をより精度良く行うことが可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば入側板厚計３ａと入側板速度計４ａが設けられる箇所は、第１圧延スタンド２ａと第２圧延スタンド２ｂとの間に限定されず、その他の圧延スタンド間であっても良い。冷間圧延においては圧延スタンド前後における板幅変動が微小ではあるが、わずかな変動は生じるため、精度良く最終圧延スタンド２ｅ出側の板厚を推定するためには、最終圧延スタンド２ｅ近くに入側板厚計３ａと入側板速度計４ａを設置することが好ましい。例えば第４圧延スタンドと最終圧延スタンド２ｅとの間に板厚計３と板速度計４が設置されている冷間圧延設備１においては、これらの板厚計３と板速度計４の測定値を用いて最終圧延スタンド２ｅ出側の板厚を推定することが好ましい。これにより最終圧延スタンド２ｅ出側の板厚計３ｂの信頼性評価を高いレベルで行うことが可能となる。

また、上記実施形態では冷間圧延設備１における圧延対象を鋼帯としたが、帯板状のチタン板や銅板等のその他の金属帯板であっても良い。

最終圧延スタンドの出側に設置された較正後の出側板厚計を用いて測定された板厚測定値と、新方式（本発明に係る方式）および旧方式で推定された板厚推定値との偏差を求め、各方式で算出された板厚推定値と、出側板厚計で測定された板厚測定値とのずれの程度について評価した。その結果を図４に示す。図４では板厚測定値と板厚推定値との偏差を％表記で示している。

なお、新方式の板厚推定値とは、鋼帯全長に亘って繰り返し上記（１）式を用いて算出した板厚推定値の平均値である。旧方式の板厚推定値とは、最終圧延スタンドの下流側に設けられた巻き取りリールが１回転した際の外径の増加量に基づいて算出される板厚を、巻き取りリールが１回転する毎に算出してコイル全周分で平均化したものである。出側板厚計で測定される板厚測定値は鋼帯全長分の測定値の平均値である。

図４に示すように新方式における板厚推定値は、出側板厚計により測定された板厚測定値に対して±１％以内に収まると共に、旧方式の板厚推定値よりもばらつきが小さくなっている。出側板厚計は較正後のものを使用していることから、図４に示される結果は、新方式で算出された板厚推定値が鋼帯の実際の板厚に近い数値であることを意味する。このため、本実施例で使用した冷間圧延設備の場合、例えば新方式で算出された板厚推定値と、出側板厚計による板厚測定値との誤差を算出し、許容する誤差の閾値として±１％と設定しておけば、この閾値の範囲外となる場合に出側板厚計の信頼性に問題があると判断することができる。したがって、誤った板厚データに基づいて冷間圧延ラインの板厚制御が実施されないようにすることができる。このように本発明に係る板厚制御方法によれば、最終圧延スタンド出側に設置された出側板厚計の信頼性保証用に別の板厚計を設けずに、鋼帯の自動板厚制御を実施することができる。

本発明は、タンデム式冷間圧延設備の板厚制御に利用することができる。

１ タンデム式冷間圧延設備
２ａ 第１圧延スタンド
２ｂ 第２圧延スタンド
２ｃ 第３圧延スタンド
２ｄ 第４圧延スタンド
２ｅ 第５圧延スタンド（最終圧延スタンド）
３ 板厚計
３ａ 入側板厚計
３ｂ 出側板厚計
４ 板速度計
４ａ 入側板速度計
４ｂ 出側板速度計
Ｓ 鋼帯

Claims (4)

1. 複数の圧延スタンドと、最終圧延スタンドの出側に設置された板厚計である出側板厚計とを備えたタンデム式冷間圧延設備であって、
   最終圧延スタンドの圧延ライン上流側に設置された板厚計である入側板厚計と、
   前記入側板厚計が設置された圧延スタンド間と同一の圧延スタンド間に設置された板速度計である入側板速度計と、
   最終圧延スタンドの出側に設置された板速度計である出側板速度計と、
   前記入側板厚計、前記入側板速度計および前記出側板速度計に基づいて最終圧延スタンドの出側における金属帯板の板厚を推定し、推定された板厚である出側板厚推定値と、前記出側板厚計で測定された板厚である出側板厚測定値との誤差を算出し、前記誤差が所定の閾値の範囲内であるか否かの判定を行い、前記誤差が所定の閾値の範囲内である場合に前記出側板厚測定値に基づいて冷間圧延ラインの板厚制御を実施するように構成された制御部とを備えている、タンデム式冷間圧延設備。
2. 前記制御部は、前記出側板厚推定値の推定を周期的に行い、周期的に推定された各出側板厚推定値の平均値を算出し、前記平均値と前記出側板厚測定値との誤差を算出し、前記誤差が所定の閾値の範囲内であるか否かの判定を行い、前記誤差が所定の閾値の範囲内である場合に前記出側板厚測定値に基づいて冷間圧延ラインの板厚制御を実施するように構成されている、請求項１に記載のタンデム式冷間圧延設備。
3. 複数の圧延スタンドと、最終圧延スタンドの出側に設置された板厚計である出側板厚計とを備えたタンデム式冷間圧延設備の板厚制御方法であって、
   最終圧延スタンドの圧延ライン上流側で測定された板厚である入側板厚測定値と、前記入側板厚測定値が測定された圧延スタンド間と同一の圧延スタンド間で測定された板速度である入側板速度測定値と、最終圧延スタンドの出側で測定された板速度である出側板速度測定値とに基づいて最終圧延スタンドの出側における金属帯板の板厚を推定し、
   推定された板厚である出側板厚推定値と、前記出側板厚計で測定された板厚である出側板厚測定値との誤差を算出し、
   前記誤差が所定の閾値の範囲内であるか否かの判定を行い、
   前記誤差が所定の閾値の範囲内である場合に前記出側板厚測定値に基づいて冷間圧延ラインの板厚制御を実施する、タンデム式冷間圧延設備の板厚制御方法。
4. 前記出側板厚推定値の推定を周期的に行い、周期的に推定された各出側板厚推定値の平均値を算出し、
   前記平均値と前記出側板厚測定値との誤差を算出し、
   前記誤差が所定の閾値の範囲内であるか否かの判定を行い、
   前記誤差が所定の閾値の範囲内である場合に前記出側板厚測定値に基づいて冷間圧延ラインの板厚制御を実施する、請求項３に記載のタンデム式冷間圧延設備の板厚制御方法。