| 【発明の名称】 |
冷間圧延機の制御方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】村地 俊彦
【氏名】小代 純士
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| 【要約】 |
【課題】最終スタンドにダル加工をした摩擦係数の高いロールを用いた場合でも、板厚制御性が悪化することが無く、しかも、最終スタンドの荷重変動に伴う板形状不良の発生することの無い冷間圧延機の制御方法を提供する。
【解決手段】最終スタンド１Ｃにダルロールを装着し、最終スタンド１Ｃの圧延荷重を最終スタンドの圧下位置制御装置３Ｃを操作することにより略一定に制御する。最終−１スタンド１Ｂの出側に板厚計５Ｂを配置し、最終スタンド出側の板厚目標値と最終スタンド出側板厚計５Ｃ実測値の偏差に応じたフィードバック制御の操作量を最終−１スタンド１Ｂの当初の板厚目標値に加え、その値を最終−１スタンド１Ｂの板厚目標値とし、最終−１スタンド出側の板厚計実測値がこの値になるように、最終２スタンドを除くスタンドのロール回転速度を操作する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 複数の圧延スタンドのうち最終スタンドにダルロールを装着し、最終スタンドの圧延荷重を最終スタンドの圧下位置を操作することにより略一定に制御するとともに、最終スタンドの後方張力を前段スタンドのロール回転速度を操作することによって略一定に制御し、加えて、製品板厚の制御を最終２スタンドを除くスタンドのロール回転速度を操作することにより制御する冷間圧延機の制御方法において、最終−１スタンドの出側に板厚計を配置し、最終スタンド出側の板厚目標値と最終スタンド出側板厚計実測値の偏差に応じたフィードバック制御の操作量を最終−１スタンドの当初の板厚目標値に加え、その値を最終−１スタンドの板厚目標値とし、最終−１スタンド出側の板厚計実測値がこの値になるように、最終２スタンドを除くスタンドのロール回転速度を操作することを特徴とする冷間圧延機の制御方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の圧延スタンドのうち最終スタンドに摩擦係数の高いダルロールを装着した冷間圧延機の制御方法に関するものであり、さらに詳しくは、このような圧延機において、製品板厚を目標値に制御する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】冷間圧延機においては、製品板厚の制御を各圧延スタンドのロール回転速度を操作することによって行い、各スタンド間に生じる張力を後段側のスタンドの圧下位置を操作することによって制御する方法が一般に行われている。その制御方式を図５に示す。図５において、１Ａ〜１Ｃは圧延スタンドを示し、１Ｃは最終スタンド、１Ｂは最終−１スタンド（最終スタンドの前段スタンド）、１Ａは最終−２スタンド（最終スタンドの２つ前のスタンド）を示す。スタンド１Ａより前段にもスタンドが存在するが、図５を始め以下の図においては図示を省略する。
【０００３】２Ａ〜２Ｃは各スタンドの駆動モータ、３Ａ〜３Ｃは各スタンドの圧下装置、４Ａはスタンド１Ａと１Ｂ間の張力計、４Ｂはスタンド１Ｂと１Ｃ間の張力計、５Ｃは最終スタンド出側板厚計、６Ｃは最終スタンド圧延荷重計、７Ｃは最終スタンド出側板厚制御装置、８Ｃは最終スタンド出側板厚設定器、１２Ａはスタンド１Ａと１Ｂ間の張力制御装置、１２Ｂはスタンド１Ｂと１Ｃ間の張力制御装置、１３Ａはスタンド１Ａと１Ｂ間の張力設定器、１３Ｂはスタンド１Ｂと１Ｃ間の張力設定器である。
【０００４】最終スタンド出側板厚計５Ｃで測定された板厚は、最終スタンド出側板厚制御装置７Ｃに入力され、最終スタンド出側板厚設定器８Ｃに設定された値と比較される。最終スタンド出側板厚制御装置７Ｃは、その偏差に応じて、最終−１スタンド１Ｂの駆動モータ２Ｂの回転数を変え、最終スタンド１Ｃと最終−１スタンド１Ｂ間での鋼板のマスバランスを変えることにより、最終スタンド１Ｃ出側板厚が目標値となるような制御を行う（最終−１スタンド１Ｂの駆動モータ２Ｂの回転数が変わると、それ以前のスタンドでの鋼板のマスバランスを保つため、駆動モータ２Ａを始め、前段スタンドのモータの回転数も変化するが、図５においてはその説明を省略する。）。
【０００５】駆動モータ２Ａ、２Ｂの回転数が変化することによってスタンド間に発生する張力の変動は、スタンド間張力計４Ａ、４Ｂで検出され、スタンド間張力制御装置１２Ａ、１２Ｂが、各スタンドの圧下装置３Ｂ、３Ｃを制御して、検出値が張力設定器１３Ａ、１３Ｂで設定された値となるように制御する。
【０００６】しかしながら、次工程での通板性の安定化のため最終スタンドにダル加工をした摩擦係数の高いロールを装着した冷間圧延機においては、このような制御系で制御を行って最終スタンド圧下位置を変化させた場合、他のスタンドに比べ圧延荷重の変化が大きくなる。これにともない、ロールのベンディング量が大きく変化して、圧延材料の形状が不良となるという問題点を有する。
【０００７】この問題点に対する解決策として、特許第２６５３１２８号公報には、最終スタンドの圧延荷重を、最終スタンドの圧下位置を操作することにより略一定に制御すると共に、最終スタンドの後方張力を前段スタンドのロール回転速度を操作することにより略一定に制御し、加えて、製品板厚の制御を最終２スタンドを除くスタンドのロール回転速度を操作することにより制御する冷間圧延機の制御方法が示されている。
【０００８】その制御方式を図６に示す。図６において、図５に示された構成要素と同じ構成要素には、同じ符号を付してその説明を省略する。図６において、９Ｃは最終スタンド圧延荷重制御装置、１０Ｃは最終スタンド圧延荷重設定器である。
【０００９】最終スタンド出側板厚計５Ｃで測定された板厚は、最終スタンド出側板厚制御装置７Ｃに入力され、最終スタンド出側板厚設定器８Ｃに設定された値と比較される。最終スタンド出側板厚制御装置７Ｃは、その偏差に応じて、最終−２スタンド１Ａの駆動モータ２Ａの回転数を変え、最終スタンド１Ｃと最終−２スタンド１Ａ間での鋼板のマスバランスを変えることにより、最終スタンド１Ｃ出側板厚が目標値となるような制御を行う。（最終−２スタンド１Ａの駆動モータ２Ａの回転数が変わると、それ以前のスタンドでの鋼板のマスバランスを保つため、前段スタンドのモータの回転数も変化するが、図６においてはその説明を省略する。）
【００１０】最終スタンド圧延荷重制御装置９Ｃは、最終スタンド圧延荷重計６Ｃで検出された圧延荷重が、最終スタンド圧延荷重設定器１０Ｃで設定された値になるように、最終スタンド圧下装置３Ｃを駆動する。
【００１１】スタンド間張力制御装置１２Ｂは、スタンド間張力計４Ｂで検出されたスタンド１Ｂと１Ｃ間の張力が、張力設定器１３Ｂで設定された値になるように、最終−１スタンド１Ｂの駆動モータ２Ｂの回転数を制御する。
【００１２】これに対し、スタンド間張力制御装置１２Ａは、スタンド間張力計４Ａで検出されたスタンド１Ａと１Ｂ間の張力が、張力設定器１３Ａで設定された値になるように、最終−１スタンド１Ｂの圧下装置３Ｂを駆動する。最終−２スタンドより前のスタンド間張力制御は、これと同様の方法によって行われる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、特許第２６５３１２８号公報に開示されている制御方法においては、図７に示すごとく、製品板厚制御として最終−２スタンド以前のスタンドの速度を操作している。しかしながら、この方法においては、操作量は最終２スタンドより前段のロール回転速度であるため、検出器（板厚計）と操作端（最終−２スタンド以前のスタンド）の距離が遠く、大きなむだ時間が発生する。そのため、フィードバック制御のゲインや応答速度を上げると制御系が不安定となり板厚ハンチングが発生する。そこで、フィードバック制御のゲインを低くする必要があり、板厚制御性が従来の制御系に比べ悪化するという問題が避けられない。
【００１４】本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、最終スタンドにダル加工をした摩擦係数の高いロールを用いた場合でも、板厚制御性が悪化することが無く、しかも、最終スタンドの荷重変動に伴う板形状不良の発生することの無い冷間圧延機の制御方法を提供することを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】前記課題は、複数の圧延スタンドのうち最終スタンドにダルロールを装着し、最終スタンドの圧延荷重を最終スタンドの圧下位置を操作することにより略一定に制御するとともに、最終スタンドの後方張力を前段スタンドのロール回転速度を操作することによって略一定に制御し、加えて、製品板厚の制御を最終２スタンドを除くスタンドのロール回転速度を操作することにより制御する冷間圧延機の制御方法において、最終−１スタンドの出側に板厚計を配置し、最終スタンド出側の板厚目標値と最終スタンド出側板厚計実測値の偏差に応じたフィードバック制御の操作量を最終−１スタンドの当初の板厚目標値に加え、その値を最終−１スタンドの板厚目標値とし、最終−１スタンド出側の板厚計実測値がこの値になるように、最終２スタンドを除くスタンドのロール回転速度を操作することを特徴とする冷間圧延機の制御方法により解決される。
【００１６】最終スタンドにブライトロールを使用した場合には、20〜40％の高い圧下率での圧延が可能であるが、最終スタンドにダルロールを用いた場合には、ロール表面の摩擦係数が高いため５％前後の小さい圧下率でしか圧延することができない。つまり最終スタンドにダルロールを用いた場合には、最終スタンドでの板厚変動量は最終−１スタンドでの板厚変動に比べ小さくなり、製品板厚の変動は最終−１スタンドで支配されることがわかっている。図８に最終スタンドにダルロールを用いた圧延時の板厚変動の例を示す。図８を見ると、最終−１スタンドと最終スタンド出側の板厚変動の形態が似ていることがわかる。
【００１７】そこで、本手段においては、まず、製品板厚の制御のため最終−１スタンドの出側に板厚計を配置し、最終−１スタンドでの目標板厚に対するフィードバック制御を最終２スタンドより前段のロール回転速度を制御することで行う。これにより、最終−２スタンドでのむだ時間の少ない高応答な板厚制御が行われる。
【００１８】この制御系を図９に示す。最終スタンドの板厚コントローラは、最終スタンドにおける製品板厚目標値と製品板厚実績値との差に応じて、最終−２スタンドロール速度を操作する。それと同時に、最終−１スタンドの板厚コントローラは、最終−１スタンド出側板厚目標値と出側板厚実績値との差に応じて、最終−２スタンドロール速度を操作する。
【００１９】しかし、これでは最終スタンドのフィードバック制御と最終―１スタンドのフィードバック制御の操作端が同じであり、干渉をひきおこす。例えば、ある時点で、最終スタンド出側の板厚が目標値よりも厚く、逆に最終−１スタンド出側の板厚が目標値通りであると、最終スタンドの制御量は負の制御量となり板厚を薄くするように最終−２スタンドのロール速度を操作する。その結果、最終−１スタンド出側の板厚が目標値よりも薄くなり、最終−１スタンドの板厚制御は板厚を厚くするように正の制御量を最終−２スタンドのロール速度に与える。このような場合には、同じ最終−２スタンドロール速度に与える制御量の符号が反対であり、板厚変動を精度良く抑制することができない。
【００２０】図１０にこの例を示す。図１０において最終前スタンドとは、最終−１スタンドのことである。図１０においては、最終スタンドの板厚の誤差が、+0.01mmに急変した場合、最終スタンドの板厚制御装置は、最終−２スタンドのロール回転数を操作することにより、この誤差を打ち消そうとするように働く。すると、最終−１スタンドの板厚が目標値より下回るようになる。最終−１スタンドの板厚制御装置は、最終−２スタンドのロール回転数を操作することにより、この誤差を無くしようとする。その結果、最終スタンド出側の板厚偏差が+0.005mmあり、最終−１スタンド出側の板厚偏差が-.005mmある状態で、最終−２スタンドへの操作量は打ち消しあって０となってしまい、結局製品板厚偏差が+0.005mm残ったままで制御が安定してしまっている。
【００２１】この問題に対して、本手段においては、最終スタンド出側の板厚目標値と板厚計実測値の偏差に応じたフィードバック制御の操作量を最終−１スタンドの当初の板厚目標値に加えあわせ、その値を最終−１スタンドの板厚目標値に逐次置き換えながら、最終−１スタンド出側の板厚計実測値がこの値になるように、最終２スタンドを除くスタンドのロール回転速度を操作することにより解決を図っている。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態の例を示すブロック図である。図１において、１Ａ〜１Ｃは圧延スタンドを示し、１Ｃは最終スタンド、１Ｂは最終−１スタンド（最終スタンドの前段スタンド）、１Ａは最終−２スタンド（最終スタンドの２つ前のスタンド）を示す。
【００２３】２Ａ〜２Ｃは各スタンドの駆動モータ、３Ａ〜３Ｃは各スタンドの圧下装置、４Ａはスタンド１Ａと１Ｂ間の張力計、４Ｂはスタンド１Ｂと１Ｃ間の張力計、５Ｂは最終−１スタンド出側板厚計、５Ｃは最終スタンド出側板厚計、６Ｃは最終スタンド圧延荷重計、７Ｂは最終−１スタンド出側板厚制御装置、７Ｃは最終スタンド出側板厚制御装置、８Ｂは最終−１スタンド出側板厚設定器、８Ｃは最終スタンド出側板厚設定器、９Ｃは最終スタンド圧延荷重制御装置、１０Ｃは最終スタンド圧延荷重設定器、１１は板厚目標値変更装置、１２Ａはスタンド１Ａと１Ｂ間の張力制御装置、１２Ｂはスタンド１Ｂと１Ｃ間の張力制御装置、１３Ａはスタンド１Ａと１Ｂ間の張力設定器、１３Ｂはスタンド１Ｂと１Ｃ間の張力設定器である。
【００２４】図１の冷間圧延機はの最終スタンドにはダルロールが装着されている。また、制御装置は、プロセス計算機、圧延機制御装置、圧下制御装置、モータ制御装置から構成されており、プロセス計算機は、板厚・張力・荷重目標値の計算を行い圧延機制御装置に設定する。圧延機制御装置は、各設定値と実績値を比較し、制御回路にて操作量を演算する。ここで演算された操作量は、圧下制御装置もしくはモータ制御装置に設定され、各制御量分の動作を制御する。
【００２５】最終スタンド圧延荷重制御装置９Ｃは、最終スタンド圧延荷重計６Ｃで測定した圧延荷重が、最終スタンド圧延荷重設定器１０Ｃで設定された値になるように、最終スタンド圧下装置３Ｃを操作する。
【００２６】張力制御装置１２Ｂは、張力計４Ｂで測定したスタンド１Ｂと１Ｃ間の張力が、張力設定器１３Ｂで設定した値になるように、最終−１スタンド１Ｂの駆動モータ２Ｂの回転数を操作する。
【００２７】これに対し、スタンド間張力制御装置１２Ａは、スタンド間張力計４Ａで検出されたスタンド１Ａと１Ｂ間の張力が、張力設定器１３Ａで設定された値になるように、最終−１スタンド１Ｂの圧下装置３Ｂを駆動する。最終−２スタンドより前のスタンド間張力制御は、これと同様の方法によって行われる。
【００２８】最終スタンド出側板厚制御装置７Ｃは、最終スタンド出側板厚計５Ｃで検出された板厚と最終スタンド出側板厚設定器８Ｃで設定された板厚目標値とを比較し、その偏差に応じた板厚変更量を板厚目標変更装置１１に与える。板厚目標変更装置１１は、この板厚変更量を、最終−１スタンド出側板厚設定器８Ｂで設定された最終−１スタンド出側板厚目標値に加え、その和を、最終−１スタンド出側板厚制御装置７Ｂの新たな目標板厚とする。
【００２９】最終−１スタンド出側板厚制御装置７Ｂは、最終−１スタンド出側板厚計５Ｂで検出された板厚が、この新たな目標板厚になるように、最終−２スタンド１Ａの駆動モータ２Ａの回転数を操作する。（最終−２スタンド１Ａの駆動モータ２Ａの回転数が変わると、それ以前のスタンドでの鋼板のマスバランスを保つため、前段スタンドのモータの回転数も変化するが、図１においてはその説明を省略する。）
図２に、以上説明した板厚制御系のブロック図を示す。
【００３０】図１と図６を比較すると分かるように、図１においては図６に比して板厚の検出端（板厚計）と操作端（最終−２スタンド）の位置が近くなっているので、操作から検出までの無駄時間が短くなって、制御精度のよいものとなる。
【００３１】図３にこの板厚制御系の応答の例を示す。図３において、最終前スタンドとは、最終−１スタンドのことである。図３においては、最終スタンドの板厚の誤差が、+0.01mmに急変した場合、最終スタンドの板厚制御装置は、この誤差を打ち消すような操作量を算出し、これを最終−１スタンドの板厚制御装置の目標板厚に加算する。よって、最終−１スタンドの板厚制御装置の目標板厚は、-0.01mm程度となり、この結果、最終スタンド出側板厚は目標値に保たれた状態で制御系が安定する。
【００３２】図４に本制御方法の実施例と従来の制御系による制御の比較を示す。上段が従来の制御系での最終スタンド実績板厚偏差、下段が本発明の制御系での最終スタンド実績板厚偏差を示す。上段のチャートは、4.5mm厚で1062mm幅の原板から、板厚1.597mmの冷延鋼板を製造した場合のものであり、下段のチャートは、4.5mm厚で1021mm幅の原板から、板厚1.621mmの冷延鋼板を製造した場合のものである。両者を比較すると、明らかに、本発明の制御系での板厚制御精度の向上が確認できる。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明においては、最終スタンドの圧延荷重を最終スタンドの圧下位置を操作することにより略一定に制御するとともに、最終−１スタンドの出側に板厚計を配置し、最終スタンド出側の板厚目標値と最終スタンド出側板厚計実測値の偏差に応じたフィードバック制御の操作量を最終−１スタンドの当初の板厚目標値に加え、その値を最終−１スタンドの板厚目標値とし、最終−１スタンド出側の板厚計実測値がこの値になるように、最終２スタンドを除くスタンドのロール回転速度を操作しているので、最終スタンドにダル加工をした摩擦係数の高いロールを用いた場合でも、板厚制御性が悪化することが無く、しかも、最終スタンドの荷重変動に伴う板形状不良の発生することが無い。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４１２３
【氏名又は名称】日本鋼管株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）５月２９日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】細江 利昭
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| 【公開番号】 |
特開平１１−３４２４０９ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１２月１４日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−１６４３８０ |
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