JPH0691311A - ホットストリップ仕上圧延機の設備配列 - Google Patents
ホットストリップ仕上圧延機の設備配列Info
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- JPH0691311A JPH0691311A JP4243259A JP24325992A JPH0691311A JP H0691311 A JPH0691311 A JP H0691311A JP 4243259 A JP4243259 A JP 4243259A JP 24325992 A JP24325992 A JP 24325992A JP H0691311 A JPH0691311 A JP H0691311A
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Abstract
く、最終タンド出側の板プロフィールと板厚とを高精度
で目標値に的中させる。 【構成】 第1スタンドF1〜第7スタンドF7が連設
されてなるホットストリップ仕上圧延機の設備配列にお
いて、第4スタンドF4と第5スタンドF5のスタンド
間に板プロフィールメータ20A、第5スタンドF5と
第6スタンドF6のスタンド間に板プロフィールメータ
20Bを設置すると共に、第6スタンドF6と第7スタ
ンドF7のスタンド間に板厚計24Aを設置する。プロ
フィールメータ20Aによる測定結果に基づいて、上流
側の各スタンドをフィードバック制御し、下流側スタン
ドF5〜F7をフィードフォワード制御して板プロフィ
ールを制御すると同時に、板プロフィールメータ20
A、20Bと板厚計24Aによる実測板厚を用いて各ス
タンドについて板厚を制御する。
Description
圧延機の設備配列、特に最終スタンド出側におけるスト
リップの板プロフィールと板厚を共に目標値に高精度に
的中させることができるホットストリップ仕上圧延機の
設備配列に関する。
と共に幅方向の板厚分布(板プロフィール)や板の平坦
度等を調整する制御が行われている。
は、最終スタンド出側における板プロフィールを目標値
に一致させるべく、仕上圧延機を構成する各圧延スタン
ドに設置されているクラウン制御装置を制御している。
るための板プロフィールメータを仕上圧延機の最終スタ
ンド出側に設置し、該板プロフィールメータによる測定
結果を用いて、最終スタンドで圧延された製品の板プロ
フィールの管理を行ったり、又、板プロフィール制御用
モデルの学習を行うことにより、次回の圧延材に対する
制御偏差を減少させることが行われている。
の(1)式で表わされる制御モデル式を用いることがで
き、スタンド数がNのタンデム圧延機の場合は、各スタ
ンドについて(1)式に相当する式を立て、合計N本の
式を連立させることにより、最終スタンド出側の板プロ
フィールを求めることができる。
数えてi 番目の圧延スタンド出側の板プロフィール、C
rmi は同スタンドの、いわゆるメカニカルクラウン、C
ri-1はi −1番目、即ち前段スタンド出側における板プ
ロフィール、αは上記メカニカルクラウンの転写率、β
は上記前段スタンドの板プロフィールについての遺伝係
数である。以下、これらについて順に説明する。
は、圧延荷重によるロールの撓み、ロール熱膨脹又はロ
ール摩耗によって生じるロール間隔の幅方向分布の機械
的な変化量である。今、圧延荷重によるロールの撓みに
起因するクラウンをCmpi 、ロールの熱膨脹によるクラ
ウンをCmRhi、ロール摩耗によるクラウンをCmRwiとお
くと、上記メカニカルクラウンCrmi は次の(2)式で
表わされる。
クラウンCmpi は、幅方向荷重分布に基づき、(i )ワ
ークロール、バックアップロールの撓み(クラウン制御
装置出力による変化を含む)と、(ii)ロールのイニシ
ャルクラウン等を考慮した、次の(3)式で表わされる
関数 f1 で与えられる。但し、この計算式で、Pは圧延
荷重、b は材料幅、x はクラウン制御装置出力である。
(ヒートクラウン)CmRhiは、圧延の進行や圧延後の冷
却に伴うロールクラウンの変化を一次応答遅れ近似等の
方法で数式化し、各時定数、比例定数等を実験データか
ら回帰により求めることにより決定できる。
の表面状態が、例えばホットストリップ仕上圧延機で圧
延の進行に伴って黒皮が生成したり脱落したりして変化
し、摩擦係数及び熱伝達係数が変化することにより、ス
トリップからロールへの入熱が変化すると、これがヒー
トクラウン推定誤差の要因となるが、この入熱の変化を
測定することはできない。
は、関数 f2 を含む次の(4)式で表わされる。但し、
Cf は摩耗係数、Lは圧延長さ、Dはロール径である。
回帰により決定されるが、ロールの摩耗程度が材料特性
やロールの表面状態により変化するため、これが上記ロ
ール摩耗によるクラウンCmRwiを推定する際の誤差要因
となる。
の(5)式で表わされる関数 f3 で与えられる。
Kchは、板幅、接触弧長、変形抵抗等により変化する回
帰係数、ξは、次の(6)式で表わされる関数 f4 で与
えられる形状変化係数である。
される関数 f5 で与えられる。なお、Hは入側板厚であ
る。
の遺伝係数βは、いずれも回帰係数Kchと、同じく回帰
的に求められる形状変化係数ξを変数としていることか
ら、α、βはそれぞれ実験結果に基づいて回帰的に決定
される。
デル式を基本制御式として用いるタンデム仕上圧延機に
おけるクラウン制御としては、例えば特公昭63−25
845に、圧延後に実測された先行材の板クラウン及び
板形状のいずれか一方、若しくは双方と、該先行材の圧
延条件を用いて計算される板クラウン及び板形状のいず
れか一方相互の若しくは双方の差異をロールプロフィー
ルの推定誤差に起因するものとし、該ロールプロフィー
ル推定誤差を算出、学習し、後行材の設定計算に用いる
方法が開示されている。
しては、特公昭63−35325に、連続式圧延機にお
いて、該圧延機の出側に板平坦度検出器及び板クラウン
検出器を設けると共に、各スタンドに圧延荷重検出器を
それぞれ設け、これら各検出器の信号に基づいて各スタ
ンドの出側板平坦度及び板クラウンが目標値若しくは許
容範囲になるように制御するものが開示されている。
る一般的なホットストリップ仕上圧延機による板プロフ
ィール制御では、最終スタンドの出側又はその近傍で板
クラウンを実測し、その実測値を用いて制御を行ってい
る。
方法について、第1スタンドF1〜第7スタンドF7か
らなる全7スタンドのホットストリップ仕上圧延機の場
合を具体例として説明する。
ケジュールを想定し、各スタンドに対する圧延荷重を予
測計算し、且つ仕上圧延機の出側板厚、即ち第7スタン
ドの出側板厚 h7 と該第7スタンド目標クラウンCr7
Aim により最終的な目標比率クラウンRc7 Aim (=Cr7
Aim / h7 )を求めると共に、これを用いて上記パスス
ケジュールより各スタンド出側の目標クラウンCri Aim
(=Rc7 Aim × hi )を決定する。
ンドについて目標クラウンCri Aimを達成するための目
標メカニカルクラウンCrmi Aim を決めると共に、該目
標メカニカルクラウンを達成するためのクラウン制御装
置の出力を決定する。
ドF7の出側板クラウンCr7を同スタンド出側に設置さ
れている板プロフィールメータで測定し、その実測出側
板クラウンCr7から実績比率クラウンRc7(=Cr7/ h
7 )を求める。
第7スタンドF7出側の前記実績比率クラウンRc7に等
しかったものと仮定し、各スタンドにおける圧延荷重実
績と実績比率クラウンRc7より、各スタンドにおける前
記(1)式からの誤差Si を求める。即ち、第i スタン
ドの出側板クラウンCriをRc7× hi として求め、次の
(8)式を成立させる誤差Si を求める。なお、メカニ
カルクラウンCrmi は圧延荷重実績を用いて算出する。
式を求めたら、該(8)式を次材のクラウン設定に用い
るための学習を行う。又、上記誤差Si を用いて各スタ
ンドの出側板クラウンを目標値に一致させるための適切
なメカニカルクラウンCmriを求め、該メカニカルクラ
ウンに一致するように各スタンドに対するクラウン制御
装置出力を変更し、フィードバック制御を行う。
た従来の板プロフィール制御では、板プロフィール(板
クラウン)を仕上圧延機の出側又はその近傍で実測して
いるため、以下の問題がある。
御モデル式を用いるが、該モデル式を構成する各式は、
前述の如く回帰により決定され、又、各式の誤差要因が
それぞれ異なっているにも拘らず、誤差要因の特定は不
可能であるため、次材に前記(8)式を適用しても必ず
しも精度の高い制御結果が得られず、板プロフィール制
御精度のばらつきを大きくする要因となっていた。
も、各スタンドにおける制御実体は不明であることか
ら、前述の如く各スタンド間のクラウン比率が最終スタ
ンド出側の実績比率クラウンに等しいものと仮定して制
御を行わざるを得ないため、同様にクラウン制御精度を
低下させる要因となっていた。
る場合は、その変更を適切に行わないと幅方向残留応力
分布の変化による板形状不良(平坦度不良)が生じる。
即ち、第i スタンド出側における比率クラウンRci(=
Cri/ hi )の同スタンドにおける変化可能量ΔR
ci(=Rci-1−Rci)は板形状による制限を受ける。板
形状の乱れは、ストリップ(板)の幅方向分布内部応力
により板がバックリングを起こすことにより生じる。従
って、クラウン比率を変化させることによる形状の乱れ
易さは、板厚が薄い程顕著であり、各スタンド間で比率
クラウンが等しいという前記仮定が正しくない場合には
大きな形状の乱れを生じてしまう恐れがある。
止するために、板厚が比較的厚く、それ故に形状不良が
発生し難い中段スタンド又はそれより上流側のスタンド
のメカニカルクラウンCmri を変更する方法が取られて
いたが、この場合には、メカニカルクラウンを変更した
スタンドから最終スタンドまでの過程が長いために、逆
にその間の圧延により新たに板プロフィール制御不良が
発生し易いという問題があった。
スタンド出側のクラウン比率に等しいという前記仮定の
信頼性が低いため、制御ゲイン自体も低く抑制する必要
があり、その結果制御の応答性が低くならざるを得ない
状態にあった。
く成されたもので、ストリップに形状不良を発生させる
ことなく、最終スタンド出側の板プロフィールと板厚と
を高精度で目標値に的中させることができるホットスト
リップ仕上圧延機の設備配列を提供することを課題とす
る。
タンドが連設されているホットストリップ仕上圧延機の
設備配列において、連続した2つのスタンド間にそれぞ
れ板プロフィールメータを設置し、且つ、板プロフィー
ルメータが設置された上記スタンド間より下流側のスタ
ンド間に板厚計を設置することにより、前記課題を達成
したものである。
ップ仕上圧延機の設備配列において、板厚計を最終スタ
ンド間に、板プロフィールメータを(最終−1)スタン
ド間及び(最終−2)スタンド間にそれぞれ設置するこ
とにより、同様に前記課題を達成したものである。
ップ仕上圧延機の設備配列において、スタンド間に平坦
度計を設置することにより、同様に前記課題を達成した
ものである。
ップ仕上圧延機の設備配列において、圧延スタンドにロ
ールプロフィールメータを設置することにより、同様に
前記課題を達成したものである。
板プロフィールメータの好ましい設置位置について説明
する。但し、本発明は、この位置に板プロフィールメー
タを設置するものに限定されるものではない。
の後段においては、板プロフィールを大幅に変更するこ
とは製品に板形状不良を生じさせることから極めて困難
である。
めには、板の比率クラウンを常に一定にした状態で圧延
する必要がある。
果、ある程度の板厚があれば、比率クラウン一定の状態
から外れることに起因して幅方向に分布する残留応力が
生じても、板形状に乱れを生じさせることなく圧延でき
ることを知見した。
乱すことのない板厚と比率クラウン変更限界の関係の一
例を具体的に示した線図であり、この図1より比率クラ
ウン変更限界は板厚が2mm以上となると大きくなり、4
mmを超えると次第に飽和することが分かる。
スタンドの入側の比率クラウン(クラウンを中央部の板
厚で割った値)Rci-1と、同スタンドの出側の比率クラ
ウンRciとの差である比率クラウン変化率ΔRci(=R
ci-1−Rci)に許容される最大値である。
に板厚4mmを超えると比率クラウン変更限界が飽和する
理由は、以下のように推定される。板厚の厚い領域では
比率クラウンを変えても内部応力によるバックリングは
生じにくいが、逆に内部応力の存在が比率クラウンを変
化させにくくしていると考えられる。
比率クラウンを変更させた場合、幅方向中央部に圧縮
が、幅方向端部に引張りが作用する。その結果、幅方向
中央部は圧延荷重が増加し、逆にエッジ部では圧延荷重
が減少する。この傾向は板厚が大きいほど強いため、比
率クラウンを変えようとしても結果的に圧延荷重の幅方
向分布が変わってしまい、これが比率クラウンの変化代
を制限することになっていると考えられる。
更可能量の制限もある。これも板厚の厚い側で比率クラ
ウン変更量を制限する要因になっていると考えられる。
と板厚の関係の一例から、板厚が大きいとβが小さい
が、以降の圧延による外乱が大きくなるために最終スタ
ンド出側までの圧延で板プロフィールが変化してしま
い、結果として最終製品の板プロフィール制御能力が低
下してしまうことからも、余り板厚が大きい段階の板プ
ロフィールを実測しても、その実測値を有効に制御に活
用できない。
スタンド間としては、比率クラウンをある程度変化させ
ても板形状の乱れが発生しない、通過するストリップの
板厚が2mm以上となるスタンド間が好ましく、2mm以
上、4mm以下となるスタンド間が特に好ましい。又、こ
のように、板プロフィールメータ設置スタンド間を、通
過するストリップの板厚が4mm以下、2mm以上とする場
合には、この範囲内で最も上流側のスタンド間とした方
が、測定位置より下流側のスタンドで比率クラウンを変
更する自由度を大きく確保することができるので更に好
ましい。
を、仕上圧延機の出側でなくスタンド間に設置するの
で、通板時に上記板プロフィールメータでスタンド間を
通過するストリップの板プロフィールを測定すると共
に、製品の目標板プロフィールから目標比率クラウンを
決定し、この目標比率クラウンに上記スタンド間におけ
るプロフィール測定結果から求めた実績比率クラウンが
一致するように、上記板プロフィールメータ設置位置よ
り上流側の圧延スタンドのプロフィール制御装置(ロー
ルベンダ又はロール交差角調整装置)を動作させ、フィ
ードバック制御を行う。
り、板プロフィール測定位置のスタンド間では常にスト
リップを目標板プロフィールに制御することが可能とな
り、その後は比率クラウン一定の条件で圧延することに
より、仕上圧延機出側における製品の板プロフィールを
目標値に精度良く的中させることが可能となる。
ィールメータによる測定結果から求めた実績比率クラウ
ンと該スタンド間における目標比率クラウンとの間に偏
差が生じている場合には、前記図1に示した許容範囲内
で比率クラウンを変更することができるので、板プロフ
ィールメータ設置位置より下流側の圧延スタンドでは上
記許容範囲内で比率クラウンを変更して圧延することに
より、板形状に乱れを生じさせることなく、最終スタン
ド出側の板プロフィールを目標値に的中させることが可
能となる。
を設置する2つのスタンド間が連続するようにしてある
ので、連設された後段スタンドと前段スタンドの出側で
それぞれ板プロフィールCri、Cri-1を直接測定できる
ため、板プロフィールの2つの実測値に基づいてそそれ
ぞれ前述したフィードバック制御、フィードフォワード
制御を行うことができると共に、得られる測定データを
用いてオンライン又はオフラインの回帰分析により、前
記(1)式のモデル式における遺伝係数βについても精
度向上を図ることができる。前述の如く遺伝係数βによ
る影響は小さいもののモデル式の誤差要因にはなってい
るので、該遺伝係数βの精度向上は望ましい。
タンド間にそれぞれ板プロフィールメータを設置すると
共に、これら連続2スタンド間より下流側のスタド間に
板厚計を設置したので、前記板プロフィール制御に加え
て板厚制御も同時に行うことが可能となる。これを、第
i −1スタンドと第i スタンドとの間(第i −1スタド
間)及び第i スタンドと第i +1スタンドとの間(第i
スタンド間)にそれぞれ板プロフィールメータを設置
し、第i +1スタンドと第i +2スタンドとの間(第i
+1スタンド間)に板厚計を設置する場合を例に説明す
る。
i −1スタンド間と第i スタンド間では各板プロフィー
ルメータで同時に板厚も測定できるため、第i −1スタ
ンドと第i スタンドについてはその実測板厚と予め求め
ておいた目標板厚との偏差を用いて該偏差を減少させる
ための板厚制御を行うことがてきるが、第i +1スタン
ド間に板厚を測定する手段がない場合には、該第i +1
スタンド間における板厚制御は、上記第i スタンド間に
おける実測板厚 hi と、例えば最終スタンド出側におけ
る実測板厚 hl とを用いて、第i +1スタンド間におけ
る板厚 hi+1 を次の(9)式で推定し、(10)式で表
わされる制御モデル式に基づく予測制御を行わざるを得
ない。
標板厚、Mはミル定数、m は塑性定数、 hi+1 P は第i
+1スタンドの予測板厚である。
下位置修正量である。
に板厚計を設置することにより、上記(9)式で推定し
た同スタンド間における前記板厚を実測値として求める
ことが可能となるため、第i +1スタンドについても、
上記(10)式の制御モデル式の精度を向上し、板厚の
制御精度を向上することが可能となる。
は、板プロフィールメータ設置スタンド間より下流側に
2以上のスタンド間が存在する場合には、該板プロフィ
ールメータ設置スタンド間に連続してなくてもよい。
又、板厚計設置スタンド間の数は1つに限られるもので
なく、板厚の制御精度を改善する見地からは板厚を測定
する箇所が多い程よいので、上記下流側に2以上のスタ
ンド間がある場合には、全てのスタンド間に設置するこ
とが望ましい。
は、板プロフィールを変更することが困難な板厚の薄い
段階であることが有効である。即ち、前述した如く、板
厚は板プロフィールメータによっても測定可能であるた
め、板厚計の代りに板プロフィールメータを設置するこ
とも可能であるが、最終スタンド間やこれに近い板厚の
薄いスタンド間に板プロフィール計を導入することは、
この位置での板プロフィールの制御効果が小さいので板
プロフィールを実測する意味は余りなく、板厚を制御す
るためには板厚計で十分である。又、板プロフィールメ
ータは、複数のX線発生源が必要であり、又、幅方向の
アジャスト機能が必要である等の理由から板厚計に比較
して高価であるため、経済的な面からも板厚計を設置す
る方が有利である。
板プロフィールと同時に、板厚制御をも高精度で行うこ
とが可能となる。
計を設置する場合には、上述した高精度の板プロフィー
ル制御に加えて、例えば板プロフィールメータ設置位置
より下流側の圧延スタンドに対して板プロフィールのフ
ィードフォワード制御を行う際に、上記スタンド間にお
ける板形状の乱れを検出することにより、該検出結果に
基づいて板プロフィール制御を適切に行うことが可能と
なる。
た前記板プロフィールメータに加えて、圧延スタンドに
ロールプロフィールメータを設置する場合には、該ロー
ルプロフィールメータによる実測値を板プロフィール制
御に反映させることができるので、上記フィードバック
制御又はフィードフォワード制御の制御精度を大幅に向
上させることができる。
ィールメータがない場合には、前記(8)式における誤
差Si の要素を特定することができないが、本発明の如
くロールプロフィールメータを圧延スタンドに併せて設
置することにより、その圧延スタンドにおける熱膨脹に
よるクラウンCmRhiとロール摩耗によるクラウンCmR wi
の誤差を、その合計として直接検出することが可能とな
る。従って、残る誤差要素は、メカニカルクラウンの転
写率α、遺伝係数β及び前段スタンド出側の板クラウン
Cri-1となる。
すように、上記遺伝係数βの値は小さいため、ロールプ
ロフィールメータを適切な圧延スタンドに設置すること
により、結果として前段スタンドの出側板クラウンC
ri-1の誤差の影響を小さくすることができる。このこと
から、遺伝係数βを学習により修正し、現在圧延してい
る材料のその後の制御、又は次材圧延条件の設定に用い
ることにより、大幅に制御精度を向上させることが可能
となる。
フィールメータが設置された連続するスタンド間に挟ま
れた圧延スタンドに設置する場合には、前記(1)式に
よるクラウン計算に必要な、対象スタンドFi 出側の板
クラウンCri、その前段スタンド出側の板クラウンC
ri-1、同対象スタンドFi のロールの熱膨脹によるクラ
ウンとロール摩耗によるクラウンとの和(CmRhi+C
mRwi)等を全て実測できるため、結果的に誤差要素は転
写率αと遺伝係数βのみとなる。従って、回帰的手法等
により容易にこれら転写率α、遺伝係数βを最適化する
ことが可能となるため、モデル式の学習精度を更に向上
でき、次材圧延条件の初期設定精度を向上できる。
細に説明する。
トリップ仕上圧延機の設備配列の一部を示した概略構成
図である。
F1〜第7スタンドF7の全7スタンドからなる連続圧
延機であり、図3には第4スタンドF4〜第7スタンド
F7までが示してある。
フィール制御装置10と、荷重計12と、板厚制御装置
14とを備えている。なお、これらについては、第4ス
タンドF4〜第7スタンドF7について、上記符号にそ
れぞれA〜Dの添字を付して図示してあるが、省略され
ている第1スタンドF1〜第3スタンドF3も同一の構
成を有している。
の板プロフィール制御装置10A〜10Dには、板プロ
フィール制御演算装置16が接続され、該演算装置16
からこれら板プロフィール制御装置10A〜10Dそれ
ぞれに板プロフィールを制御するための制御信号が入力
されるようになっている。
は、板厚制御演算装置18が接続され、該演算装置18
からこれら板厚制御装置14A〜14Dのそれぞれに対
して板厚を制御するための制御信号が入力されるように
なっている。
の間である第4スタンド間、第5スタンドF5と第6ス
タンドF6の間である第5スタンド間、及び最終の第7
スタンドF7の出側には、第1板プロフィールメータ2
0A、第2板プロフィールメータ20B及び第3板プロ
フィールメータ20Cがそれぞれ配設され、これら第1
〜第3板プロフィールメータ20A〜20Cにより測定
された実測板プロフィールが、前記板プロフィール制御
演算装置16に入力されるようになっている。又、第5
スタンドF5のワークロールには、ロールプロフィール
メータ22が設置され、該ロールプロフィールメータ2
2により測定された実測ロールプロフィールが、同様に
上記板プロフィール制御演算装置16に入力されるよう
になっている。
の間である第6スタンド間、及び第7スタンドF7の出
側に、第1板厚計24A及び第2板厚計24Bがそれぞ
れ設置され、これら板厚計24A、24Bにより測定さ
れる実測板厚が前記板厚制御演算装置18に入力される
ようになっている。
ド間にはそれぞれ平坦度計26が設置され、これらスタ
ンド間を通過するストリップの平坦度を測定することが
できるようになっている。
第5スタンドF5との間(第4スタンド間)を通過する
ストリップ、即ち第4スタンドF4で圧延されるストリ
ップの板厚は4mm以下、2mm以上となるようにパススケ
ジュールが設定されている。
20Aが設置されている第4スタンド間より上流側の第
1スタンド〜第4スタンドF1〜F4で圧延されたスト
リップ(被圧延材)Sは、その先端が上記板プロフィー
ルメータ20Aに到達すると、その先端の板プロフィー
ルが測定される。
ータ20Aで第4スタンドF4の出側に到達したストリ
ップSについて、板プロフィールCr4とその中央部板厚
h4とを測定すると、これら実測値は板プロフィール制
御演算装置16に入力され、該演算装置16において比
率クラウンRc4に変換される。この実測値に基づく第4
スタンドF4出側の比率クラウンが予め求めてある目標
比率クラウンRc4 Aimに一致するように、第4スタンド
以前の板プロフィール制御装置10A及び図示しない第
1〜第3スタンドの板プロフィール制御装置に板プロフ
ィール制御演算装置16から制御変更量を出力し、フィ
ードバック制御を行う。
スタンド間でストリップの先端の板プロフィールを測定
した以降は、第4スタンドF4出側の板プロフィール
を、同スタンドF4出側の目標比率クラウンに一致させ
ることが可能となる。従って、これ以降は、比率クラウ
ン一定の条件で下流側スタンドF5〜F7による圧延を
進めることが可能となり、第7スタンドF7により圧延
される製品ストリップを、平坦度の乱れを生じさせるこ
となく目標板プロフィールに的中させることが可能とな
る。
タンドF4と第5スタンドF5の間に板プロフィールメ
ータ20Aを設置しているので、該第4スタンド出側の
板クラウンCr4を、従来のような仮定値ではなく実績値
として求めることができるため、大幅に板プロフィール
の制御精度を向上させることが可能となる。
置されている第4スタンド間を通過するストリップの板
厚が4mm以下、2mm以上になるように設定されているた
め、上流側スタンドF1〜F4では板形状に乱れを生じ
させることなくクラウンを変更する自由度が高い。従っ
て、前記(8)式を用いて前述したと同様の方法により
第4スタンドF4における誤差S4 を直接算出し、該誤
差S4 を減少させ、該スタンドにおける実測比率クラウ
ンRc4を同スタンドにおける目標比率クラウンRc4 Aim
に一致させるように、圧延荷重によるロールの撓みC
mp4 を修正するべくクラウン制御量を変更することによ
り、応答性の高いフィードバック制御を実行することが
可能となる。
4スタンド間において、実測に基づく比率クラウンと目
標値との間に偏差が生じている場合には、最終製品クラ
ウンと第7スタンド出側における目標クラウンとの偏差
を減少させるように、板プロフィール制御演算装置16
から第4スタンドF4より下流側のスタンド、即ち第5
スタンドF5、第6スタンドF6及び第7スタンドF7
に付設されている荷重計12B、12C及び12Dに制
御変更量を出力し、フィードフォワード制御を行う。
率クラウンと目標比率クラウンの偏差に応じて、プロフ
ィールメータ20Aの下流側に位置する圧延スタンドF
5〜F7にそれぞれ配設されている板プロフィール制御
装置10B〜10Dに対してもストリップ先端の板プロ
フィールを修正するべく、前記板プロフィール制御演算
装置16で算出した必要制御量をそれぞれ出力する。但
し、これら下流側圧延スタンド10B〜10Dでは、前
述した如く板プロフィールの制御可能量は小さいため、
上記板プロフィール制御装置10B〜10Dに対する出
力については、平坦度の許容範囲内になるように前記制
御演算装置16で演算による制限を加える必要がある。
ルメータ20Aで板プロフィールを測定するストリップ
は、その板厚が4mm、2mm以上なるようにしてあるた
め、前記図1に例示した比率クラウン変更限界から上記
平坦度の許容範囲を比較的大きく確保することができる
ため、板形状(平坦度)不良を生じさせることなく確実
に板プロフィール制御を行うことができる。
ウンRc4に基づいて、上記下流側スタンドF5〜F7に
対して最終比率クラウンを目標値に近付ける制御を行う
方法としては、次の2つの方法を挙げることができる。
率クラウンRc4と同スタンド出側における目標比率クラ
ウンRc4 Aim の偏差に基づく比例積分制御を、単純に後
段スタンドF5〜F7に適用して制御する方法である。
づいて予め設定してあるパススケジュールに従って最終
スタンドまで圧延を進めた場合の該最終スタンド出側の
板プロフィールを予測し、予測したこの出側板プロフィ
ールを目標値に近付けるために下流側スタンドF5〜F
7を制御する方法である。
では、前述の通り形状が乱れ易いため、後段の第i スタ
ンドにおける比率クラウンRciの変更可能量は制限を受
ける。従って、下記(11)式により求められる上記比
率クラウンの変更可能量ΔR ciで決まる制限の中で、い
かに目標に近付けるかを考慮することが通板性を確保す
る上で重要である。
における比率クラウンの変更可能量を考慮することがで
きないが、前記第2の方法では、これを考慮することが
できるので、該第2の方法の方が第1の方法に比べて有
利である。
記第4スタンド間を通過した後も、板プロフィールメー
タ20Aで計測を継続することにより、該スタンド間を
通過するストリップの板プロフィールがロールの熱膨脹
や摩耗進行等によって変化し、実測板プロフィールと目
標値との間に偏差が生じる場合でも、該偏差を補正する
ことが可能となるため、製品の板プロフィールを常に目
標値に一致させることが可能となる。
Aによる実測板プロフィールを用いるようにした制御方
法の効果を明らかにするために実際に板プロフィール制
御を行った結果について説明する。
表2に示したパススケジュールに従ってそれぞれ圧延す
る際に、板プロフィールメータを設置するスタンド間を
変更し、板厚が異なる位置でその板プロフィールを測定
すると共に、その実測板プロフィールに基づいて板プロ
フィールメータ設置位置より上流側のスタンドについて
フィードバック制御を行い、板プロフィールメータ設置
位置より下流側のスタンドについては比率クラウン一定
の条件の下でフィードフォワード制御を行う、板プロフ
ィール制御を行った。
際に得られた最終スタンド出側における実測板プロフィ
ールと目標値との誤差を板プロフィール制御精度(μm
)とし、これと板プロフィールメータを設置したスタ
ンド間における通過板厚(mm)との相関を表わした図で
ある。
厚が2mm以上となると制御精度が向上し、4mmを超える
と制御精度が低下していき、最終的には制御効果が無く
なる。
することは、前記図1に示したように、形状限界から決
まる比率クラウン変更限界が急速に高まることによる
と、又、板厚4mmを超えると低下することは、前記図2
に示したように遺伝係数βが小さくなると共に、最終製
品に到達するまでの圧延回数が増加することによると理
解される。
ィードフォワード制御に用いる板プロフィールを測定す
るための板プロフィールメータの設置位置は、通過する
ストリップの板厚が4mm以下、2mm以上となるスタンド
間が好適であることが判る。
記第1板プロフィールメータ20Aを設置すると共に、
該第4スタンド間に連続する第5スタンド間に第2板プ
ロフィールメータ20Bを設置してあるので、第1板プ
ロフィールメータ20Aで得られる実測板プロフィール
に基づいて前述した板プロフィール制御を行う際に、第
2板プロフィールメータ20Bで得られる第5スタンド
F5出側の実測板クラウンCr5を用いて該第5スタンド
に対する制御を行うことが可能となる。
値ではなく実測値に基づいて板プロフィール制御を行う
ことが可能となるため制御精度を更に向上することが可
能となる。
プロフィール計20Aで第4スタンドF4出側の板クラ
ウンCr4を測定すると共に、第2板プロフィールメータ
20Bで第5スタンドF5出側の板クラウンCr5を、
又、ロールプロフィールメータ22で同スタンドF5の
ワークロールのロールプロフィールCmr5 を、更に荷重
計12Bで同スタンドF5の圧延荷重P5 をそれぞれ測
定し、これら実測値を板プロフィール制御演算装置16
に入力する。
F5の上記圧延荷重P5 から前記(6)式により同スタ
ンドF5のロール撓みによるクラウンCmp5 を計算によ
り求め、これを上記実測値と共に前記(1)式のモデル
式に適用することにより、回帰的手法により前記(5)
式のメカニカルクラウン転写率α、前記(7)式の遺伝
係数βを求め、これら計算モデル式の中の学習修正係数
(回帰係数Kch、形状変化係数ξ)を変更することによ
り、次の圧延材の初期設定の精度を上げることが可能と
なる。
ように、ロールプロフィールメータを備えた1台の圧延
スタンドを挾む2つのスタンド間に板プロフィールメー
タ20A、20Bを設置する配列にすることにより、前
記(1)式によるクラウン計算に必要な、対象スタンド
Fi (i =4)出側の板クラウンCri、その前段スタン
ド出側の板クラウンCri-1、同対象スタンドFi のロー
ルの熱膨脹によるクラウンとロール摩耗によるクラウン
との和(CmRhi+CmRwi)等を全て実測できるため、結
果的に誤差要素は転写率αと遺伝係数βのみとなる。従
って、回帰的手法等により容易にこれら転写率α、遺伝
係数βを最適化することが可能となる。なお、上記転写
率α及び遺伝係数βは材料の幅方向温度分布、材料特性
等により変化するものであり、スタンドの違いによる変
化は小さいため、特定スタンドでこれを求めておくこと
により、他のスタンドにこれを適用しても特別に大きな
問題は生じない。
タンド間及び第5スタンド間にそれぞれ1板プロフィー
ル計20A及び第2板プロフィール計20Bを設置し、
且つ第6スタンド間及び第7スタンド出側に第1板厚計
24Aを設置したので、前記第1板プロフィール計20
A及び第2板プロフィール計20Bで、第4スタンドF
4出側における中央部板厚 h4 及び第5スタンドF5出
側における中央部板厚h5 を測定すると共に、第1板厚
計24Aにより第6スタンドF6出側における中央部板
厚 h6 を測定することができ、しかも、第2板厚計24
Bで第7スタンドF7の出側における中央板厚 h7 をも
測定することができる。
演算装置18に入力し、該演算装置18でこれら実測値
と予め設定してある各スタンド間における目標板厚と比
較し、その偏差が減少するように板厚制御装置14A〜
14Dに対する制御量を変更することができるので、第
4スタンドF4〜第7スタンドF7の全てについて実測
板厚に基づいて板厚の制御をも高精度で行うことが可能
となる。その際、第4スタンドF4〜第7スタンドF7
に配設されている各板厚制御装置14A〜14Dに対す
る制御変更量の算出は、前記(10)式を用いて行うこ
とができる。
の第4スタンド間に第1プロフィールメータ20Aを設
置することにより、その測定位置を通過するストリップ
について幅方向の板厚の差をも検出できる。この第4ス
タンド間は、未だ板プロフィールを修正できる位置であ
るため、幅方向に板厚の差が生じている場合には、その
下流側に位置する第5スタンドF5、第6スタンドF6
及び第7スタンドF7について、幅方向に生じている板
厚の偏差を解消するようにフィードフォワード制御する
ことにより、ストリップSの最終製品に蛇行が生じるこ
とを防止することができる。このようにストリップSの
蛇行を改善することにより、先端及び後端が通板する際
の絞り込み等の通板トラブルを減少することが可能とな
る。
平坦度計26をそれぞれ配設してあるので、これら平坦
度計26でスタンド間を通過するストリップSの板形状
を測定し、その実測板形状を前記板プロフィール制御演
算装置16に入力し、これら検出値から制御修正量の補
正を行うことにより、板プロフィール過制御による板形
状の乱れが発生することを適切に防止することができ
る。
述した板プロフィール制御と共に、第4スタンドF4〜
第7スタンドF7の全てについて板厚制御を高精度で行
うことができるので、第7スタンド出側における製品ス
トリップの板プロフィールと板厚をともに目標値に高精
度で適中させることが可能となる。
過するストリップの板厚が4mm以下、2mm以上となるス
タンド間に板プロフィールメータ20Aを設置したの
で、該板プロフィールメータ20Aによる測定結果に基
づいて、該板プロフィールメータ20Aの設置位置より
上流側の圧延スタンドに対してフィードバック制御を行
うことにより、上記スタンド間を通過するストリップを
その位置における目標板プロフィールに一致させること
ができると共に、下流側スタンドにフィードフォワード
制御を行うことにより、上記板プロフィールメータ20
Aによる測定結果と目標値との間に偏差が生じている場
合でも、最終スタンド出側における製品板プロフィール
を目標値に的中させることができる。実際に、従来方法
では板プロフィール制御精度の誤差が30μm あったも
のを10μm 以下にすることができた。
来のようにタンデム圧延機の出側又はその近傍に板プロ
フィールメータを設置していた場合に比べ、フィードバ
ック制御をかけるまでに必要とされる材料の長さを大幅
に短縮することができる。因に、第4スタンド出側から
第7スタンド出側までをストリップ長さに換算すると、
例えば約20m になる。
ば、板プロフィールメータ20Aで測定した実測値に基
づいて板プロフィール制御を行うことが可能となるた
め、従来のようなタンデム圧延機出側又はその近傍で測
定した板プロフィールを用いて行う予測制御に比較して
大幅に制御精度を向上させることが可能となる。
たスタンド間の板プロフィールが判明すると共に、板プ
ロフィールメータを設置した連続する2つのスタンド間
に挟まれている圧延スタンドに設置したロールプロフィ
ールメータにより該圧延スタンドについてのロールプロ
フィールを実測値として求めることができることから、
同圧延スタンドの入側と出側の板プロフィール、及びロ
ールプロフィールの状況を直接測定できるようになる。
遺伝係数βのモデル式との乖離を定量的且つ直接的に把
握する可能となるため、制御モデル式の精度を大幅に向
上することが可能となり、次材圧延時の各制御機器に対
する初期設定精度を大幅に向上することが可能となる。
が、本発明は、前記実施例に示したものに限られるもの
でなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であ
る。
スタンドからなるものについて説明したが、これに限定
されない。
は、第1板プロフィールメータ20Aを、通過板厚が4
mm以下、2mm以上となる第4スタンド間に設置したが、
これに限定されない。
するスタンド間は前記実施例に示したものに限られるも
のではなく、例えば7スタンドからなる仕上圧延機で、
板プロフィールメータを第3スタンド間と第4スタンド
間に設置し、板厚計を第5スタンド間及び第6スタンド
間の少なくとも一方に設置するようにしてもよい。
度計の設置位置及びその数は、前記実施例に示したもの
に限られるものでなく、任意に変更可能である。
トリップに形状不良を発生させることなく、最終スタン
ド出側の板プロフィールと板厚とを高精度で目標値に的
中させることができる。
変更限界の関係を示す線図
圧延機の設備配列の一部を示す概略構成図
厚と制御精度の関係を示す線図
Claims (4)
- 【請求項1】複数の圧延スタンドが連設されているホッ
トストリップ仕上圧延機の設備配列において、 連続した2つのスタンド間にそれぞれ板プロフィールメ
ータを設置し、且つ、 板プロフィールメータが設置された上記スタンド間より
下流側のスタンド間に板厚計を設置することを特徴とす
るホットストリップ仕上圧延機の設備配列。 - 【請求項2】請求項1において、 板厚計を最終スタンド間に、板プロフィールメータを
(最終−1)スタンド間及び(最終−2)スタンド間に
それぞれ設置することを特徴とするホットストリップ仕
上圧延機の設備配列。 - 【請求項3】請求項1において、 スタンド間に平坦度計を設置することを特徴とするホッ
トストリップ仕上圧延機の設備配列。 - 【請求項4】請求項1において、 圧延スタンドにロールプロフィールメータを設置するこ
とを特徴とするホットストリップ仕上圧延機の設備配
列。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4243259A JP2628963B2 (ja) | 1992-09-11 | 1992-09-11 | ホットストリップ仕上圧延機の設備配列 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4243259A JP2628963B2 (ja) | 1992-09-11 | 1992-09-11 | ホットストリップ仕上圧延機の設備配列 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0691311A true JPH0691311A (ja) | 1994-04-05 |
JP2628963B2 JP2628963B2 (ja) | 1997-07-09 |
Family
ID=17101215
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4243259A Expired - Fee Related JP2628963B2 (ja) | 1992-09-11 | 1992-09-11 | ホットストリップ仕上圧延機の設備配列 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2628963B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7849722B2 (en) | 2006-03-08 | 2010-12-14 | Nucor Corporation | Method and plant for integrated monitoring and control of strip flatness and strip profile |
US8205474B2 (en) | 2006-03-08 | 2012-06-26 | Nucor Corporation | Method and plant for integrated monitoring and control of strip flatness and strip profile |
-
1992
- 1992-09-11 JP JP4243259A patent/JP2628963B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7849722B2 (en) | 2006-03-08 | 2010-12-14 | Nucor Corporation | Method and plant for integrated monitoring and control of strip flatness and strip profile |
US8205474B2 (en) | 2006-03-08 | 2012-06-26 | Nucor Corporation | Method and plant for integrated monitoring and control of strip flatness and strip profile |
US8365562B2 (en) * | 2006-03-08 | 2013-02-05 | Nucor Corporation | Method and plant for integrated monitoring and control of strip flatness and strip profile |
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---|---|
JP2628963B2 (ja) | 1997-07-09 |
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