JPH0284211A - 冷間圧延機の形状制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、冷間圧延機の形状制御方法に関する。

〔従来の技術〕

一般に冷間圧延機の板形状制御方決は、ＷＲ（ワークロ
ール）ベンディングや圧下レベリング等の圧延機の機械
的制御によるもの（特開昭５９−１５９２０８．６０−
８７９１１等）や、ＷＲのサーマルクラウンをロールク
ーラント装置などにより制御する熱収支制御の形のもの
（特開昭６０−２３８０１２等）に大別される。これら
の方法において、まず機械的制御によるものは、その制
御の応答性においては優れるものの（通常数秒の応答性
）、高次の形状パターン（クォーターバックル形状等）
や局部伸びの矯正はその）制御特性から限界があり、逆
にロールクーラント装置などによる熱収支制御の場合は
幅方向のクーラントゾーン分割を十分に細かくすること
により、高次の形状パターンや局部伸びの矯正は可能で
あるものの、制御の応答性という点においては、熱収支
によるため一般的に劣る（通常数十秒の応答性）もので
ある。そこで、上記機械的制御と熱収支制御の両者を組
み合わせることが試みられているが、制御精度の観点か
ら各操作端間での制御分担が十分検討されている例はな
かった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は以上に述べてきた従来の問題点を解決すべく考
案されたものであり、機械的操作端間及び機械的操作端
と熱収支操作端間の適切な制御分担を行い各操作端間の
相手干渉を排除して、応答性に優れかつ制御精度の良い
形状制御方法を提供するものである。

〔課題を解決するための手段］ 本発明は、ＷＲベンディングおよび／または中間ロール
シフト機構、圧下レベリング及びロールクーラントを備
えた６重圧延機において、各操作端間の適切な制御分担
を行うもので、応答性及び制御精度の両面から良好な性
能を有するものである。まず、幅方向の形状（伸び率）
を（１）式に示す４次式で近似する。

ｙ＝λ。＋λ１Ｘ＋λ　ｘ２＋λ　ｘ３＋λ　ｘ４・・
・・・・（１） ここで、Ｘは板幅方向の中心を０とし、板幅の両端を±
１と正規化した座標を表しており、ｙは伸び率、λ、（
ｉ＝１〜４）は近似係数を表す。

そして、第１図に示すように近似式の偶数次の項ｙ５よ
りｘ＝１．１／Ｊ２の点における対称成分Δ２゜Ａ４、
及び奇数次の項ｙ、４よりｘ＝１．１／ａの点における
非対称成分Δ、、Δ３を求め、形状パラメータとする。

次に、第２図に示すように各操作端の制御分担を決定す
る。まず、対称成分についてはＷＲベンディングおよび
／または中間ロールシフトにより制御が可能であるが、
ＷＲベンディングおよび／または中間ロールシフトの変
更によりΔ２．Ａ４の両者が一定の相関を持って変化す
るため、Δ２．Ａ４両者を独立に目標形状へ−９八−に
することはできない。そこで、ＷＲベンディングおよび
／または中間ロールシフトの変更によって可能な形状で
、目標形状へ−１八−に最も近い形状として、目標形状
Δ２′、Δ−からΔ２．Δ４の相関方向に垂線をおろし
た点Δ２′、Δ４′を選び、実形状Δ２゜Ａ４からの偏
差Δ２′−八２．Δ４’　　Ａ４をＷＲベンディングお
よび／または中間ロールシフトの制御分担とし、残りの
直交成分へを一へ２′、Δ４′Ａ４′　をロールクーラ
ントの制御分担とする。次に非対称成分については圧下
レベリングの変更により中伸び時はＡ３は大きく変化す
るが、Ａ１はあまり変化せず、逆に耳伸び時はＡ１は大
きく変化するが、Ａ３の変化は小さいので、目標形状Δ
−Δ３卆からの偏差として、ａ（Δ３墳−Δ３）＋ｂ（
Δ１′、ΔＩ）を圧下レベリングの制御分担とし、（１
−ａ）（Ａ３を一Δ３）および（１−ｂ）（、Δ１′Ａ
Ｉ）をロールクーラントの制御分担とする。

ここで、ａ、ｂはＯから１の値をとる重み係数で、中伸
び目標時は１≧ａ≧ｂ≧０とし、耳伸び目標時は１≧ｂ
≧ａ≧０とすることにより、目標形状に応じた適切な制
御分担を実現する。

次に各操作端の操作量を決定するが、ＷＲベヘンィング
および／または中間ロールシフトの変更量は次式に示す
様にΔ２′−Δ２．Δ４′−Δ４のベクトルとしての大
きさに比例するものとする。

ΔＲＢＦ＝ｆ　（穴）　　　　　　　　　　・・・・・
・（２）および／またはΔＩＭＲ＝ｆ’　に７）　　　
・・・・・・（２）７；、　＝　（Ａ　ｚ’−Δ２．Δ
４′−Δ４）　　　　・・・・・・（３）ｆ＝α・Ｉ穴
Ｉ　　　　　　　　　　　　・・・・・・（４）ｆ′−
α′・１穴１　　　　　　　　　　　・・・・・・（４
）′なおここで、制御ゲインα、α′は固定値でもよい
が、穴の大きさ及び符号に従い可変とすることにより精
度がより一層向上するものであり、Ｘの多項式関数によ
りα、α′を決定することや、Ｋを前件部、α、α′を
後件部とするファジー論理によりα、α′を決定するこ
となどが可能である。また、式を前件部、ΔＲＢＦ、Δ
ＩＭＲを後件部として直接ΔＲＢＦ、ΔＩＭＲを求める
こともできる。

次に圧下レベリングは次式にて求める。

ΔＳＬ＝β・　（ａ（Ａ３”−Ａ３）＋ｂ（八−一Δｌ
））・・・・・・（５） なおここで、制御ゲインβは固定値でもよいが、（ａ　
（Ａ３”−Ａ３）＋ｂ（八−−Ａｌ））の大きさ及び符
号に従い可変とすることにより精度がより一層向上する
ものであり（ａ　（Δ３傘−Δ３）＋ｂ（八−−Ａ１）
）の多項式関数によりβを決定することや、（ａ　（Ａ
３５−Δ３）＋ｂ（八−−Δ、））を前件部、βを後件
部とするファジー論理によりβを決定することなどが可
能である。また、（ａ（Δ３傘−Δ３）＋ｂ（八−一Δ
１））を前件部、ΔＳＬを後件部として直接ΔＳＬを求
めることもできる。

次にロールクーラントの操作量を求めるが、ロールクー
ラント装置は一般的に板幅方向にゾーン分割されている
ので、形状パラメータΔ２卆−Δ２′Δ−−Ａ４’　ｌ
　　（１−ａ）（Δ３墳−Δ３）、（１−ｂ）（Δ−Ａ
Ｉ）と物理的な対応がとれていない。そこで、次式に示
す様に形状パラメータΔ２傘−Δ！’　、　　Ａ４”−
八ａ′＋　　Ｎ　　ａ＞　　（Ａ：ｌ”−Ａ３）（１−
ｂ）（Ａｌ”　−ＡＩ）を板幅方向の伸び率パターンｙ
にもどす。

ｙ＝λｌ　ｘ十λ２′Ｘ２＋λ３′Ｘ３＋λ４′Ｘ４・
・・・・・（６） ・・・・・・（７） そして、ロールクーラントのゾーン位置に対応した形状
ｙ、（＝λＩ’Ｘｔ＋λＺ’　Ｘ　”ｉ＋λ。

Ｘ３．±λ４’Ｘ’ｉ）をもとめ、これよりロールクー
ラントのパターンを次のように計算する。

Ｐｉ＝　ａ’−Ｙ！＋　ｂ　−ｄｙ、／　ｄ　ｔ　十ｃ
ｉ：クーラントヅーン位置 ここで、係数ａ、ｂ、ｃは固定値でもよいが、ｙ、及び
ｄｙ、／ｄｔの値に応じて可変とすることにより精度が
より一層向上するものであり、ｙｉ及びｄｙ、／ａｔの
多項式関数によりａ、　　ｂ、　　ｃを決定することや
、ｙ、及びｄｙｉ／ｄＬを前件部、ａ、ｂ、ｃを後件部
とするファジー論理によりａ、ｂ、ｃを決定することな
どが可能である。

または、ｙ、及びａｙｉ／ａｔを前件部、Ｐｉを直接後
件部とするファジー論理により直接Ｐｉを求めることも
できる。

なお、伸び率パターンｙｉの算出において、あらかじめ
４次式近似の誤差Δｙｉを求めておき、次式に示す様に
伸び率パターンｙｉに加えることにより、より精度の高
い形状の評価が可能である。

・・・・・・（８） ）’ｉ　　＝）’ｉ　　＋Δｙｉ　　　　　　　　　　
　　　・・・・・・（９）すなわち、本発明によれば、
ＷＲベンディングおよび／または中間ロールシフトや圧
下レベリングという応答性の良い機械的操作端により可
能な限り目標形状にづけ、残った偏差分をロールクーラ
ントにより制御するものであり、各操作端間の相互干渉
を排除して、応答性に優れかつ制御精度の良い形状制御
方法を提供するものである。

本発明では、Δ２−Δ４平面内の、Δ２．Δ４が相関を
持って変化する方向で、目標形状に最も近い形状に制御
する。従来法の多くは酸エツジ部の形状（即ちＡ２）の
みで制御を行なうため、応答性が悪いという欠点がある
が、本発明ではΔ２．Δ４の両者の最適点へ制御を行な
うため応答性がよい。

また、圧下レベリング制御については、中伸び時はレベ
リング変更によって主にＡ３が変化するため該へ３を制
御し、耳伸び時はレベリング変更によって主にＡ１が変
化するため該Δ、を制御する。

これらにより、形状パターン（中伸び、耳伸び）に応じ
て、応答性のよいベンディング／中間口−ルシフト、レ
ベリングで可能な限り早く目標形状に近づけることがで
きる。

以下に本発明を６段圧延機を用いて、第３図により説明
する。

圧延機１６により圧延されたストリップ１７は、形状検
出器４により板幅方向ｎ点の伸び率ｙのパターンが測定
され、デフレクタ−ロール９を介してテンションリール
１０により巻き取られる。■はバックアップロール、２
は中間ロール、３は作業ロールである。

形状検出器７の出力は制御用計算機１８に人力され、ま
ず４次近偵ブロック１１により４次近似され、形状パラ
メータΔ１．八Ｚ＋Ａ３＋Δ４を求める。

またこのとき同時に４次近似の誤差Δｙｉを求める。一
方目標形状パラメータはデータ入力装置１２より入力さ
れ、目標形状パラメータＡ−Δ２泉　Ａ３氷　Ａ４墳を
求める。

次に実形状パラメータΔ１．Δ２８Δ３．Ａ４及び目標
形状パラメータ八−，ＡＺ”、　八−９八−は形状分離
ブロック１３に入力され、ＷＲベンディング制御用形状
成分Δ２′−八２、Δ４′−Δ４、圧下レベリング制御
用形状成分（ａ　（八−一ΔＩ）＋ｂ（Δ３′−Δ３）
）、ロールクーラント制御用形状成分Δ２希−Δ２′、
八−Ａ４’、（１−ａ）（八−−ＡＩ）、（ｉ−ｂ）（
Δ、卆−八へ）に分離される。ＷＲベンディング制御用
形状成分Δ２’−Ａ２、Δ４′−Δ４、圧下レベリング
制御用形状成分（ａ　（八−−Ａ１）＋ｂ（Δ３墳−Δ
３））は次に機械的操作量計算ブロック１５に入力され
、（２）、　（３）、　（４）、　（５）式に従ってＷ
Ｒヘンディング変更量データＲＢＦ及び圧下レベリング
変更量ΔＳＬを求めミルに設定を行う。なお、中間ロー
ルシフトについては一般的にＷＲベンディングとその制
御特性は同等であるので、本実施例においては、制御の
連応性の観点から、より応答性の良いＷＲベヘンィング
を主に操作し、ＷＲベンディングが飽和した様な場合の
みこれを補助する形で中間ロールシフトを操作している
が、ＷＲベンディング、中間ロールシフトのうち一方の
みを装備した圧延機においても、同様な考え方で制御で
きることば明らかである。次にロールクーラント制御用
形状成分Δ２′−八２′、Δ４′−Δ４．（１−ａ）（
八−一へ、）、（１−ｂ）（Δ３卆−Δ３）は熱収支操
作量計算ブロック１４に入力され、（８）式に従ってロ
ールクーラントのパターンを求める。本実施例において
は、ロールクーラント装置は第４図に示す様に幅方向に
２３ゾーンに分割されており、各ゾーンは３個の流量の
異なるノズルから構成されている。各ノズルは独立に開
閉できる構造となっており、ゾーン毎に２３−８通りの
流量パターンを設定できるデジタルクーラント装置とな
っている。

そして第３図に示す様に上下作業ロールの出側に設置さ
れている。すなわち、本実施例においては、（８）式に
示すＰｉは各ゾーンのノズル開度を意味しているが、ア
ナログ的（連続的）に流量を変化させるロールクーラン
ト装置やクーラントの温度を変化させることによって制
御を行うロールクーラント装置においても本発明の考え
方は適用可能である。

［実施例］ 本発明の方法により実際に制御を行った結果の一例を第
５図にしめすが、無制御状態において目標形状よりも中
伸び大であったものが、ＷＲベンディング・圧下レベリ
ングの操作によって、はぼ目標形状のレベルの中伸びと
なっている。しかし、ワークロールのサーマルクラウン
によって、いわゆるクォーターバックル形状すなわち１
／４幅のところが伸びている傾向がみられる。さらに、
ロールクーラント装置を操作することにより、はぼ目標
形状に一致した形状を達成できた。

〔発明の効果〕 本発明により、安定かつ高精度な形状コントロールが可
能となり、冷延鋼板の品質及び歩留の向上に大きく貢献
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は板幅方向の伸び率の４次関数近似より形状パラ
メータを求める方法を示した図、第２図は形状パラメー
タの各操作端への制御分担を示した図、 第３図は本発明の実施例の構成図、第４図はデジタルク
ーラント装置の図、 第５図は本発明の制御適用例の図である。 ｌ・・・バックアンプロール、　　２・・・中間ロール
、３・・・ワークロール、　　４・・・デジタルクーラ
ント装置、　　５・・・ＷＲベンディング、　　６・・
・中間ロールシフト、　７・・・形状検出器、　８・・
・圧下レベリング、　　９・・・デフレフクロール、　
１０・・・テンションリール、　１１・・・４次近似ブ
ロック、　１２・・・データ入力装置、　１３・・・形
状分離ブロック、　１４・・・熱収支操作量計算ブロッ
ク、　１５・・・機械的操作量計算ブロック、　１６・
・・６段圧延機、　１７・・・ストリップ、１８・・・
制御用計算機。 出　願　人　新日本製鐵株式会社 代理人弁理士　　青　　柳　　　　　　稔第２Ｉ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、冷間圧延機のストリップ幅方向の形状検出を行って
   形状制御を行う方法において、伸び率について４次関数
   近似を行い、板幅ｘについて、ＷＳ端を−１．０、ＤＳ
   端を１．０と正規化し、形状特徴パラメータとしてスト
   リップ幅方向偶数次成分Λ＿２（ｘ＝１）、Λ＿４（ｘ
   ＝（１／√（２）））及びストリップ幅方向奇数次成分
   Λ＿１（ｘ＝１）、Λ＿３（ｘ＝（１／√（３）））を
   求め、偶数次成分Λ＿２、Λ＿４についてはＷＲベンデ
   ィングおよび／または中間ロールシフトの操作によりΛ
   ＿２−Λ＿４平面内でΛ＿２、Λ＿４が相関を持って変
   化する方向に、ＷＲベンディングおよび／または中間ロ
   ールシフトを操作して目標形状に最も近い形状に制御し
   、該形状と目標形状との偏差は幅方向ロールクーラント
   パターンを操作することにより制御し、また奇数次成分
   Λ＿１、Λ＿３については中伸び目標時はΛ＿３を主に
   圧下レベリングを操作することにより制御し、Λ＿１を
   主に幅方向ロールクーラントパターンを操作することに
   より制御し、耳伸び目標時はΛ＿１を主に圧下レベリン
   グを制御することにより制御し、Λ＿３を主に幅方向ロ
   ールクーラントパターンを操作するにより制御すること
   を特徴とする形状制御方法。 ２、特許請求の範囲第１項に記載する冷間圧延機の形状
   制御方法において、４次近似形状特徴パラメータから幅
   方向形状パターンを復元し、該形状パターンに４次関数
   近似の誤差の幅方向パターンを加えて、合成した幅方向
   形状パターンを求め、該合成形状パターンを幅方向ロー
   ル冷却水噴射量パターンの操作により制御することを特
   徴とする形状制御方法。