JPS61199507A - 金属板圧延における先進率制御方法 - 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） この発明は金属板圧延における先進率制御方法に関する
。

（従来の技術） 生産性の向上を目指し、高速圧延が注目されている。高
速圧延を行なうと、流体潤滑域が増加して摩擦係数が低
下する。それにともない中立点がロールバイト出口に近
づく、すなわち先進率が小さくなる。さらに潤滑条件が
良好な場合には、中立点がロールバイト出口から飛び出
してしまう、つまり先進率が負となる。

従来、先進率が負の状態で圧延を続けると、チャタリン
グやヒートストリークが発生するといわれて来た。しか
し、実際のタンデム圧延において最終スタンドの先進率
を実測したところ、先進率がθ〜−３ｚの負の値を示す
場合もあり、必らずしも先進率が負の領域でトラブルが
発生する訳ではないことが分った。さらに実験を続けた
結果、安定な圧延を可能とするためには、先進率を適正
な範囲（負の領域でもよい）に収める必要があることを
確認した。

現在の実操業では、ロールの摩耗を積算圧延重量等で管
理して早め早めにロール交換を行なって前記のような圧
延異常を防止している。しかし、それでも圧延異常が日
に多い時で２〜３回生じ、高速安定圧延を可能とする圧
延制御が望まれていた。

高速安定圧延に関する圧延方法として特開昭５５−１０
Ｅ１８７号に開示された圧延技術がある。この技術では
先進率の値を一定またはある範囲内に収めるために、ロ
ール速度、圧下率、後方張力および前方張力を動的に制
御する。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、上記従来の圧延技術によれば、ロール速度の変
更は直接生産に影響があり、張力の変更は巻締めや自動
板厚制御の負担を増し、また圧下率の変更はたとえば最
終パスではオフゲージを生じるので、いずれも実用的で
ない。

さらに、制御量を予め算出することができないので圧延
異常を必ずしも防ぐことができない。

圧延中であれば、圧延ロールの周速度および出側板速度
を実測することにより先進率を容易に求めることができ
る。しかし、上記のように先進率を適正な範囲に収め、
て圧延するには、圧延開始前に先進率を予め知っておく
必要がある。もちろん、圧延条件が変れば先進率は変化
する。従来、先進率を圧延条件の変化に応じて制御する
方法はなかった。このような理由から、先進率を正確に
かつ簡単に制御する方法が望まれていた。

（発明の構成） この発明の構成を第１図に示すフローチャトーに従って
説明する。

この発明の金属板圧延における先進率制御方法は、まず
圧延中に入側および出側板厚、前方および後方張力、圧
延ロール速度、出側板速度、潤滑油供給量、入側板温度
ならびに圧延荷重を検出する。

入側板厚、出側板厚および出側板速度は先進率を予測す
る圧延機において検出器により直接検出しなくてもよい
、この圧延機の上流あるいは下流側の圧延機において板
厚および板速度を検出し。

マスフロー一定則に従って上記入側板厚等を算出しても
よい。

すなわち、定状圧延中であれば、スタンド間でマスフロ
ー一定であるから、上流スタンドのどこかで板厚と板速
度を同時に検出し、板厚と板速度の積を求めてマスフロ
ーを求める。このマスフローを用いれば、先進率を予測
するスタンドの入側および出側で板厚または板速度を検
出すれば、演算により板速度または板厚が求まる。上記
方法は下流スタンドにおいても適用可能である。

また非定状圧延中でも板厚、板速度を求めるには、入拳
出側にて板厚、板速度を検出するか、入・出側のいずれ
かで板厚および板速度を同時に検出し積を求めてマスフ
ローを求め、他方にて板厚または板速度を検出して前記
マスフローを用いて演算を行ない板速度あるいは板厚を
算出すればよい、この場合、検出器の検出タイミングを
合わせることはいうまでもない。

前記検出値および予め設定した圧延条件に基ずき実測摩
擦係数μグを演算により求める。実測摩擦係数μｍを求
める式は一般式として次の式（１）の形で表わされる。

ｕａｐ＝ｉＬａｖｃｆｓ　、ＯＧ、ｌｌＶ、Ｈ，ｈ、に
、Ｒ）・・・（１） ここで、Ｊ＄は上記検出値により求めた実測の先進率、
（Ｊｂ、　Ｃｒｔは板張力、Ｈは入側板厚、ｈは出側板
厚、ｋは材料の変形抵抗およびＲはロール半径はである
。

つぎに、上記実測摩擦係数μダに基ずき、摩擦係数モデ
ル式の変数の摩擦係数に対する影響係数を修正する。摩
擦係数モデル式は入側および出側板厚、圧延ロールの速
度、ならびに潤滑油供給量を変数としている。摩擦係数
モデル式は次の通りである。

μｍ＝μ０＋Δμ　　　・・・（２） ここで。

μ０　：基準圧延条件（設定した圧延条件）における摩
擦係数 Δμ＝各圧延因子の基準圧延条件時からの増分が摩擦係
数に及ぼす影響 入：圧延因子、すなわち摩擦係数モデル式の変数であり
、添字りは変数の種類を示す。

数で、実験に基ずき近似式で表わす。

前記摩擦係数モデル式（２）における各変数の摩擦係数
に対する影響係数を、前記式（１）により求めた実測摩
擦係数に基ずき修正し、以上の操作を繰り返して影響係
数を学習修正する。学習修正では収集した多数のデータ
を、たとえば重回帰分析により、影響係数すなわち回帰
パラメータを修正して行く。重回帰分析法によらず次の
ようにして影響係数を求めてもよい、すなわち、式（＋
）の変数の数ｎだけ圧延条件を変えて圧延を行ない、変
数の値を実測すると共に、摩擦係数ｕａｐを求める。こ
れより得られるｎ個の式を連立させて影響係数を演算に
より求める。

新たな圧延条件に対応する摩擦係数μｓ−を、前記影響
係数を学習修正した摩擦係数モデル式により求める。そ
して、この演算摩擦係数ｔＬ伽に基ずき先進率ｆｓ　を
求める。先進率ｆ、を求める式は一般式として次の式（
０の形で表わされる。

ｆｓ　＝ｆｓ　　Ｃｕ伽、圓、（１７，Ｈ，ｈ、に、Ｒ
）・・・（４） つぎに、求めた先進率ｆｓが許容範囲内にあるか、どう
かを判断する。

先進率ｆｓが許容範囲内にない場合には、適当な圧延因
子を操作して先進率ｊｓを適正な値にする。圧延因子の
操作量は先進率モデル式より求めることができる。

上記先進率モデル式は次の式（５）で表わされる。

Ｊｓ　　＝ｆｓ。＋Δｆ＄　　　　　　　・・・　（５
）ここで。

ｊ＄。二基準圧延状態時の先進率 ΔＪ、二基準圧延状態時からの各圧延因子の増分が先進
率に及ぼす影響 である。

したがって、操作量Δ入、は次のようになる。

ここで、Δｆｓは一ヒ記式（４）で求めた先進率ｆｓ　
と許容限界値との差である。適当に選んだ圧延因子、た
とえば入側板厚を上記式（７）に従ってＸｌ！Ｉ整する
。

（作用） 実測摩擦係数μ四により摩擦係数モデル式の影響係数を
学習修正する。したがって、演算摩擦係数μｍを高い精
度で求めることができ、この演算摩擦係数ＩＬＳ１．ｌ
を変数の一つとして先進率ｆ、を実用精度で予測するこ
とができる。

先進率モデル式により圧延因子の操作量を求めてこれを
調節し、予測した先進率ｆｓを許容範囲内に収めること
ができる。

（実施例） 第９　ＩＭ　Ｉ＋；−の仝岨を宇僑十乙費舅の構言を示
１゜ている。

圧延４ｉ１１においてモーター４で駆動されるワークロ
ール２．３はストッリブＳを圧延する。圧延機ｌの入側
および出側にはそれぞれデフレクタ−ロール５．６が配
置されている。また、圧延＠１の入側には潤滑油供給ノ
ズル７、およびクーラント供給ノズル８が配置されてい
る。

上記のように構成された圧延機において、第３図に示す
フローチャートに従って先進率の制御例を説明する。

まず、圧延中に出鋼板厚ｈ、前方および後方張力Ｔｂ　
、Ｔ、、圧延ロール速度ｖＲ、入側板速度ｖＸ、出側板
速度ｖ０、潤滑油の濃度ＣＬおよび供給量Ｑ、入側板温
度ＴＰ　、圧延荷重ＰならびにロールペンディングカＦ
を検出する。

すなわち、圧延機ｌにおいて、ロードセル１１により圧
延荷重Ｐが、またモーター４の回転速度からワーク、ロ
ール２，３の周速度ｖＲが検出される。なお１図示しな
い装置によりロールペンディングカＦを検出する。

圧延機ｌの入側で、デフレクタ−ロール５の回転速度か
ら材料速度ｖ■、デフレクタ−ロール５に作用する力か
ら板張力Ｔｂがそれぞれ検出される。また、放射温度計
１２により板温度ＴＰ　、ならびにノズル７から噴出す
る潤滑油の一度ＣＬおよび供給量Ｑが検出される。

圧延機１の出側では、デフレクタ−ロール６の回転速度
から材料速度Ｖ０．デフレクタ−ロール６に作用する力
から板張力Ｔ、がそれぞれ検出される。また、放射線厚
み計１３により板厚りが検出される。

上記のように検出された計測値はすべてコンピュータ１
４に入力される。

上記検出値に基ずきコンピューター４において、次の値
を求める。

圧ｆ率ｒ＝１−− 実圧延荷重Ｐｅｙ＝Ｐ−Ｆ ｂ 後方張力滉＝□ ｂ ｒｆ 前方張力口＝− ｂ ・・・（８） ここで、ｂは板幅、Ｃは先進率スライド係数（先進率が
負の領域にある場合に用いる定数で鋼種、ロール条件毎
に異なるスタンド固有のもの、）である。

上記演算値および予め設定した圧延条件に基ずき実測摩
擦係数μｍを求める。その求め方は次の通りである。

中立点のロール角度をφ几とすれば、幾何学的な関係か
ら、次の式（９）が得られる。

また、ブランドと７オード（Ｂｌａｎｄ　＆　Ｆｏｒｄ
）の式を用いれば、中立点のロール角度φ１は式（１０
）のように表わされる。

ただし、 ・・・（１１） ここで１式（１１）を摩擦係数μについて解けば、前記
式（１）に相当する式（１３）得られる。

また、式（９）および式（１０）を用いてＨｒＬを実測
先進率Ｊｅｙで表わせば、 となる、したがって、式（１４）を式（１３）に代入す
ることによって、実測の先進率１階を用いて摩擦係数μ
αＰを求めることができる。

ところで、実測摩擦係数Ｋｅｙを求めるには、式（１３
）に示されるようにロールバイト入口および出口の変形
抵抗に、、ｋｏを必要とする。変形抵抗に、、に０は次
のようにして決める。

まず。

ｋ＝　ｆＬ（ｒ　＋ｍ　）’　　　　　　　　　”（１
５）において文を仮定する。

ここで、平均圧下率ｒ＝０．４　ｒｂ　＋ｏ、ｓ　ｒｆ
でまた、定数ｍ、ｎは材料の引張試験で予め求められて
いる。Ｈ＆、は素材板厚である。

式（１２）でｋが定まると、変形抵抗にム　＋ｋＯは、 ｋＡ＝ｉ（ｒｂ　＋ｍ　）ｎ ｋｏ＝　ｌ　（ｒ４　＋　ｍ　）ｒＬ＝（１Ｂ）で求ま
る。

一方、理論圧延荷重Ｐ伽をヒル（Ｈｉｌｌ）の理論によ
り次の式（１７）で求める。

Ｐ伽＝ｂｋ’ｋＦ１７雇１ゴＤＰ　　　　・・・（１７
）ここで、Ｒは偏平ロール半径であり、ＤＰは摩擦数と
して与えられる。ｋは張力の補正項であり、定数である
。

また、偏平ロール半径Ｒは、たとえばヒツチコック（旧
ｔｃｈｃｏｃｋ　）の理論により与えられる。

そして。

理論値Ｐ、−＝実測値ＰｅｔＰ であれば、式（１５）の文の仮定がましいものとして、
変形抵抗におよび実測摩擦係数ＬＬｅＫＰを決定する。

このようにして定まった変形抵抗におよび実測摩擦係数
μグは圧延条件と共にコンピュータ１４に記憶させる。

つぎに、摩擦係数モデル式について説明する。

種々の圧延因子が摩擦係数に及ぼす影響について解析し
、実験した。その結果、次のように摩擦係数μと各圧延
因子の関係を定式化できることが判明した。

μ＝Ａｒ　−ｒ＋Ｃｒ μ＝Ａｏｌ；　・　混＋ＣＧ μ＝Ａｏｖ・０７＋Ｃｏ７ μ＝　ＡＶＲ−ｅｘｐ　　（ＢＶＲ−ｖＲ）＋Ｃｖ２μ
＝Ａｏ　　−ｅｘｐ　　（Ｂｑ　　−Ｑ）＋Ｃ。

μ＝ＡｃＬ−ｅｘｐ　　（ＢｃＬ　−ＣＬ　）＋ＣｃＬ
μ＝ＡＴ、　　・　ＴＰ＋Ｃ丁。

μ＝ＡＲ−Ｒ３・ μ＝Ａ＊、　　・　Ｒａ　＋ＣＩ＋。

・・・（１８） ただし、ＲｅＬはロール粗度、Ａえ、Ｂえ、Ｃえは定数
、および入は各圧延因子の種類を表わす。

また、実験によりロール粗度Ｒａと積算圧延重量Ｗとの
間に。

Ｒ＠＝ＡＩ＋、・ｅｘｐ　　（Ｂ宵。・Ｗ）＋Ｃｗａ　
　・・・（１８）の関係があることが分った。この関係
を用いると式（１５）の最後の式を、 μ＝ＡＶ−ｅｘｐ　（Ｂｖ−Ｗ）＋Ｃｖ　・・・（２０
）あるいは積算圧延重量Ｗの代りに圧延コイル数Ｎを用
いて、 μ＝　ＡＨ−ｅ！’ｐ　　（ＢＮ　・Ｎ）　＋　ＣＭ　
　−（２１）と書き換えることができる。

したがって、前記摩擦係数モデル式（２）は次式のよう
に表わすことができる。

μｍ＝μＧ＋Ａｒ”Δｒ＋Ａ（５・Δ％＋Ａａｙ−Δｍ
＋ＡｖＲ−Ｂｖ１２−ｅｚｐ　　（ＢｖｌＩ−ＶＢ　）
・ΔＶＲ＋ＡＱ　−ＢＱ　−ｅｘｐ　　（ＢＱ−Ｑ）−
ΔＱ　＋ＡｃＬ−ＢｅＬ−ｅｘｐ　　（ＢｃＬ−ＣＬ　
）・ΔＣＬ＋　Ａ　Ｔｐ−ΔＴｐ　＋Ａ、−Ｂｖ−ｅｘ
ｐ　　（Ｂｖ　−Ｗ）　・ΔＷ＋ＡＲ−Ｂｌ１ｔ−１ “Ｒ・ΔＲ・・・（２２） 前記検出値に基すいて式（１３）により求めた実測μα
Ｐ摩擦係数を式（１９）の演算摩擦係数μ伽に代入して
、重回帰分析により上記摩擦係数モデル式（２２）の回
帰パラメータを学習修正する。回帰パラメータの学習修
正は圧延中に続けて行なわれる。

これより、摩擦係数モデル式（２２）に基ずき演算摩擦
係数ＵＳ―を高い精度で演算により求めることができる
。

この実施例では、潤滑油濃度ＣＬは一定濃度であるので
考慮する必要はなく、また、 ｒ＝ｒ　、０６＝（１，０Ｊ＝０７．Ｖ＊　＝ＶＲ、Ｔ
Ｐ　＝ＴＰおよびＱ＝Ｑ、すなわちΔ入、＝０とし、ま
たＷ　＝　Ｗ、、ｔとして、次の演算摩擦係数μｗａｎ
ｔを求めている。　Ｗ、、は次の圧延荷重である。

したがって、式（１８）は第３図に示すように、ｊｊ　
＊、ｔ　＝μ。＋Ａｖ−ｅ！ｐ（Ｂｖ−ＷＭ、ｔ）・Ｗ
２も・・・（２３） となる。

つぎに、上記演算摩擦係数ＬＬ迦に基ずき先進率ｆｓｓ
−を演算する。すなわち、前記先進率モデル式（１３）
に摩擦係数モデル式（２２）で求めた演算摩擦係数μ伽
を代入して、新たに設定した圧延条件に対応する先進率
ｆ　”ｗｉｔ、を求める。

また、前記式（８）において先進率スライド係数Ｃを加
えることにより、先進率の値を負の領域まで拡大でき、
先ａ率が負となってもこれを予知できる。

上記のようにして求められた先進率ｆ　’ｔａｒｔ、が
許容箱凹円にあるか、どうかが前記コンピュータ１４に
より判断される。

先進率ｆ　”ｓａｗｔが許容範囲内にない場合には１次
のようにして先進率Ｊ、が調整される。

圧延因子が先進率ｆ、に与える影響の大きさ、すなわち
影響係数は次の式（２４）〜（２８）により求められる
。前記式（６）は次の式（２０のように表わされる。

ここで。

・・・　（２５） ただし、入＝ｈの場合 上記の式（２４）を用いれば、正確な先進率特性と各圧
延因子の先進率に対する影響係数を簡単に求めることが
できる。たとえば、圧延因子として入側板厚Ｈあるいは
潤滑油供給量Ｑを選んだとすれば、 ａ「 あるいは ａ　ｃ　６．８” なお、入側板厚Ｈあるいは潤滑油供給量Ｑの操作量がこ
れらの限界値を越える場合には、ワークロール自体を取
り換える。また、入側板厚Ｈを調整するには前段の圧延
機のパススケジュールを変更する。

ここで、先進率Ｊ、の制御例を示す。

タンデム圧延において板厚２．５１腸のコイルを板厚０
．５０＋ｗｍまで圧延し、その間、先進率ｆ、を適正な
値に調整した。圧延コイル数は５０木であった。

第４図は入側板厚Ｈを操作して先進率ｆ、を適正範囲に
収めた例を示している。第１コイルを３３本圧延すると
、先進率ｆｓが約ｏｚ近くまで下った。そこで、３４木
めからは前段までの圧延機のパススケジュールを変更し
て入側板厚Ｈを調整し、先ａ率ｆ、がＯｚ以下にならな
いようにした。

また、第５図は潤滑油供給量Ｑを操作して先進率ｆ、を
適正範囲に収めた例を示している。第１コイルを３０本
圧延すると、先進率Ｊ＄が約ｏ　ｚ近くまで下った。そ
こで、３４木めのコイルから潤滑油供給量Ｑを調整し、
先進率ｆｓがｏｚ以下にならないようにした。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明によれば圧延条件が変っ
ても実用上十分な精度で先進率を予測することができる
。そして、予測した先進率を利用して圧延因子、たとえ
ば潤滑油供給量を調整することにより先進率を適正な値
に保持して、チャタリング、ヒートストリークなどを防
止し、安定した高速圧延を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の詳細な説明するフローチャート、第
２図はこの発明を実施する装置の構成図、第３図は実施
例を説明するフローチャート、第４図は入側板厚を操作
して先進率を適正範囲に収めた制御例を示すグラフ、お
よび第５図は潤滑油供給量を操作して先進率を適正範囲
に収めた制御例を示すグラフである。 ｌ・・・圧延機、２．３・・・ワークロール、４・・・
モーター、５，６・・・デフレクタロール、７・・・潤
滑油供給ノズル、８・・・クーラント供給ノズル、１１
・・・検出器、１２・・・温度検出器、１３・・・板厚
計、１４・・・コンピューター、Ｓ・・・ストリップ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧延中に入側および出側板厚、前方および後方張力、圧
   延ロール速度、出側板速度、潤滑油供給量、入側板温度
   ならびに圧延荷重を検出し、前記検出値および予め設定
   した圧延条件に基ずき実測摩擦係数を求め、入側および
   出側板厚、圧延ロールの速度、ならびに潤滑油供給量を
   変数とする摩擦係数モデル式において各変数の摩擦係数
   に対する影響係数を前記実測摩擦係数に基ずき修正し、
   圧延中に以上の操作を繰り返して前記影響係数を学習修
   正し、学習修正した摩擦係数モデル式に基ずき新たな圧
   延条件に対応する演算摩擦係数を求め、前記演算摩擦係
   数を用いて新たな圧延条件に対応する先進率を求め、求
   めた先進率が許容範囲内となるように圧延因子を制御す
   ることを特徴とする金属板圧延における先進率制御方法
   。