(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延機のロールの両端において被圧延材に印加される圧延荷重を、それぞれ第一圧延荷重および第二圧延荷重として計測するステップと、
前記第一圧延荷重をロックオンするための目標値としての第一ロックオン圧延荷重と計測された前記第一圧延荷重との差を用いて第一板厚変化量を演算し、かつ、前記第二圧延荷重をロックオンするための目標値としての第二ロックオン圧延荷重と計測された前記第二圧延荷重との差を用いて第二板厚変化量を演算するステップと、
前記第一板厚変化量および前記第二板厚変化量の差を除去するようなレベリング補正量を決定するステップと、
前記レベリング補正量に基づいて前記圧延機のレベリング量を補正するステップと、を含み、
前記第一ロックオン圧延荷重および前記第二ロックオン圧延荷重は、
前記圧延機の圧延速度が高速域である場合において、前記被圧延材の形状における片伸び成分が目標形状の範囲内であるときに計測された、前記第一圧延荷重および前記第二圧延荷重を用いることにより決定される、
ことを特徴とする冷間圧延における圧延材の形状制御方法。
【請求項２】
圧延機のロールの両端において被圧延材に印加される圧延荷重として計測されたそれぞれ第一圧延荷重および第二圧延荷重を入力して、前記圧延機のレベリング量を補正するためのレベリング補正量を出力する冷間圧延における圧延材の形状制御装置において、
前記第一圧延荷重をロックオンするための目標値としての第一ロックオン圧延荷重と計測された前記第一圧延荷重との差を用いて第一板厚変化量を演算し、かつ、前記第二圧延荷重をロックオンするための目標値としての第二ロックオン圧延荷重と計測された前記第二圧延荷重との差を用いて第二板厚変化量を演算する板厚変化量演算手段と、
前記第一板厚変化量および前記第二板厚変化量の差を除去するような前記レベリング補正量を決定するレベリング補正量決定手段と、
前記第一ロックオン圧延荷重および前記第二ロックオン圧延荷重を、前記圧延機の圧延速度が高速域である場合において、前記被圧延材の形状における片伸び成分が目標形状の範囲内であるときに計測された、前記第一圧延荷重および前記第二圧延荷重であるとして決定するロックオン圧延荷重決定手段と、
を備えることを特徴とする冷間圧延における圧延材の形状制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷間圧延における圧延材の形状制御方法および形状制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
単スタンド圧延機または連続スタンド（タンデム）圧延機を使用した冷間圧延ラインでは、圧延機の入側でのコイル溶接や、圧延機の出側での溶接部カットのために圧延速度を加減速させることがある。この加減速時には、圧延機のワークロールと被圧延材との間の潤滑油膜厚の変化等によって摩擦係数が変化して荷重変動が生じやすく、この荷重変動によってミル伸び量が変化することにより、被圧延材の形状（平坦度）の不良が発生することが知られている。
【０００３】
特に、スタンドの板幅方向で圧延機のミル剛性が異なる場合、荷重変動によるミル伸び量も板幅方向で異なるので、被圧延材の板幅方向の片側が他方より伸びた状態（いわゆる片伸び状態）が発生してしまう。
【０００４】
これらの形状の不良に対して、従来より、単スタンド圧延機または連続スタンド圧延機の出側に設置された形状検出装置により被圧延材の形状を測定し、測定形状が目標形状となるように圧延機のレベリングやベンダーを制御することが行われている。
【０００５】
また、加減速時に発生する形状不良に対しては、測定された圧延荷重と目標圧延荷重とから圧延荷重偏差を算出し、圧延荷重を一定に制御するための圧下量の制御を行う被圧延材の形状を制御する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１４２７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の被圧延材の形状を制御する方法では、スタンドの板幅方向で圧延機のミル剛性の違いを考慮していないので、荷重変動によるミル伸び量の違いを対処することができず、片伸びに対しては有効ではない。したがって、加減速中に発生する片伸び偏差にレベリングの制御が追従できないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、圧延中に圧延速度の加減速が生じた際の片伸び偏差の発生に対する形状制御の応答性を向上可能な冷間圧延における圧延材の形状制御方法および形状制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る冷間圧延における圧延材の形状制御方法は、圧延機のロールの両端において被圧延材に印加される圧延荷重を、それぞれ第一圧延荷重および第二圧延荷重として計測するステップと、前記第一圧延荷重をロックオンするための目標値としての第一ロックオン圧延荷重と計測された前記第一圧延荷重との差を用いて第一板厚変化量を演算し、かつ、前記第二圧延荷重をロックオンするための目標値としての第二ロックオン圧延荷重と計測された前記第二圧延荷重との差を用いて第二板厚変化量を演算するステップと、前記第一板厚変化量および前記第二板厚変化量の差を除去するようなレベリング補正量を決定するステップと、前記レベリング補正量に基づいて前記圧延機のレベリング量を補正するステップとを含むことを特徴とする。
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る冷間圧延における圧延材の形状制御装置は、圧延機のロールの両端において被圧延材に印加される圧延荷重として計測されたそれぞれ第一圧延荷重および第二圧延荷重を入力して、前記圧延機のレベリング量を補正するためのレベリング補正量を出力する冷間圧延における圧延材の形状制御装置において、前記第一圧延荷重をロックオンするための目標値としての第一ロックオン圧延荷重と計測された前記第一圧延荷重との差を用いて第一板厚変化量を演算し、かつ、前記第二圧延荷重をロックオンするための目標値としての第二ロックオン圧延荷重と計測された前記第二圧延荷重との差を用いて第二板厚変化量を演算する板厚変化量演算手段と、前記第一板厚変化量および前記第二板厚変化量の差を除去するような前記レベリング補正量を決定するレベリング補正量決定手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る冷間圧延における圧延材の形状制御方法および形状制御装置は、圧延中に圧延速度の加減速が生じた際の片伸び偏差の発生に対する形状制御の応答性を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る冷間圧延における圧延材の形状制御方法および形状制御装置が適用される冷間圧延設備の例を示す概略図である。
【図２】図２は、被圧延材の進行方向から見た第ｎスタンド圧延機の概略断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る冷間圧延における圧延材の形状制御装置の機能ブロック図である。
【図４】図４は、圧延速度が高速領域から減速したときに、オペレータ側およびドライブ側の圧延荷重が変化することを表したグラフである。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係る冷間圧延における圧延材の形状制御方法のフローチャートである。
【図６】図６は、従来技術による圧延材の形状制御方法および形状制御装置の効果を示すグラフである。
【図７】図７は、本発明の実施形態に係る冷間圧延における圧延材の形状制御方法および形状制御装置の効果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施形態に係る冷間圧延における圧延材の形状制御方法および形状制御装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係る冷間圧延における圧延材の形状制御方法および形状制御装置が適用される冷間圧延設備１の一例を示す概略図である。図１に示されるように、本発明の実施形態に係る冷間圧延における圧延材の形状制御方法および形状制御装置を適用する冷間圧延設備１は、タンデム配置された５台（ｎ＝５）程度の圧延機を備えている。図１では紙面の都合上、最終スタンド前の第ｎ−１スタンド圧延機２ｎ−１および最終スタンドの第ｎスタンド圧延機２ｎについてのみが示されている。
【００１５】
なお、本発明の実施形態に係る冷間圧延における圧延材の形状制御方法および形状制御装置が適用される冷間圧延設備１は、図１に示されるような、連続スタンド（タンデム）圧延機に限らず、単スタンド圧延機であってもよい。その場合、単スタンド圧延機が図１中の第ｎスタンド圧延機２ｎであると考えて、本発明の実施形態に係る冷間圧延における圧延材の形状制御方法および形状制御装置を適用すればよい。したがって、以下の説明では、単スタンド圧延機を備える冷間圧延設備１についての本発明の実施形態の説明を省略するが、これは単スタンド圧延機を備える冷間圧延設備１についての本発明の実施を排除するものではない。
【００１６】
図１に示される第ｎスタンド圧延機２ｎは、２本のワークロール３により被圧延材４を圧延する構成である。より詳しくは、２本のワークロール３は、それぞれがバックアップロール５により押圧が印加されることにより、被圧延材４がワークロール３を介して圧下される。一方、バックアップロール５には、ロードセルなどの圧延荷重測定装置６が設けられ、ワークロール３を介して印加される第一圧延荷重および第二圧延荷重を計測することができる。さらに、バックアップロール５には、油圧圧下装置７が設けられ、被圧延材４を圧延するレベリング量（圧下量）を制御することができる。
【００１７】
なお、上記第一圧延荷重および第二圧延荷重とは、被圧延材４がワークロール３を介して印加される幅方向の両端の圧延荷重のことをいう。両端の圧延荷重のうちのどちらを第一圧延荷重または第二圧延荷重と定義するかにより本発明の実施が限定されることはないが、慣例に従い、以下では、圧延機に対して制御装置の置かれている側を「オペレータ側」と称し、オペレータ側の反対側を「ドライブ側」と称する。すなわち、圧延荷重測定装置６は、ワークロール３を介して印加されるオペレータ側圧延荷重およびドライブ側圧延荷重を計測すると表現することになる。
【００１８】
図２は、被圧延材４の進行方向から見た第ｎスタンド圧延機２ｎの概略断面図である。図２に示されるように、バックアップロール５の軸は、オペレータ側およびドライブ側に設けられた支柱によって第ｎスタンド圧延機２ｎに固定されている。したがって、第ｎスタンド圧延機２ｎは、オペレータ側の支柱に設けられた圧延荷重測定装置６ａにより、オペレータ側圧延荷重を計測することができ、ドライブ側の支柱に設けられた圧延荷重測定装置６ｂにより、ドライブ側圧延荷重を計測することができる構成である。また、同様に、第ｎスタンド圧延機２ｎは、オペレータ側の支柱に設けられた油圧圧下装置７ａにより、被圧延材４のオペレータ側のレベリング量（圧下量）を制御することができ、ドライブ側の支柱に設けられた油圧圧下装置７ｂにより、被圧延材４のドライブ側のレベリング量（圧下量）を制御することができる構成である。
【００１９】
さらに、図１に示される冷間圧延設備１は、第ｎスタンド圧延機２ｎの出側に板速度計測装置８と形状検出装置９とを備える。板速度計測装置８は、被圧延材４の圧延速度（板速度）を測定することができ、形状検出装置９は、被圧延材４の形状を測定することができる。なお、板速度計測装置８および形状検出装置９の配置は、どちらが第ｎスタンド圧延機２ｎ側にあっても構わない。
【００２０】
図１に示される冷間圧延設備１は、圧延荷重測定装置６、板速度計測装置８、および形状検出装置９の出力を受けて油圧圧下装置７を制御する形状制御装置１０により制御される。ここで、図３を参照しながら、本発明の実施形態に係る冷間圧延における圧延材の形状制御装置１０について説明する。
【００２１】
図３は、本発明の実施形態に係る冷間圧延における圧延材の形状制御装置１０の機能ブロック図である。図３に示されるように、本発明の実施形態に係る冷間圧延における圧延材の形状制御装置１０は、ロックオン圧延荷重決定手段１１と板厚変化量演算手段１２とレベリング補正量決定手段１３とを備える。
【００２２】
ロックオン圧延荷重決定手段１１は、板速度計測装置８により計測した被圧延材４の板速度と、形状検出装置９により計測した被圧延材４の形状とに基づき、圧延荷重をロックオンするための目標値としてのロックオン圧延荷重を決定する。例えば、ロックオン圧延荷重決定手段１１は、板速度計測装置８により計測した被圧延材４の板速度が、高速域の圧延速度であり、かつ、形状検出装置９により計測した被圧延材４の形状における片伸び成分が目標形状の範囲内である場合に、そのときのオペレータ側圧延荷重およびドライブ側圧延荷重を、それぞれオペレータ側ロックオン圧延荷重およびドライブ側ロックオン圧延荷重として決定する。しかしながら、オペレータ側ロックオン圧延荷重およびドライブ側ロックオン圧延荷重を事前に定めた所定の値に固定する圧延操業もとり得る。その場合は、ロックオン圧延荷重決定手段１１は、板速度計測装置８および形状検出装置９の出力に拠らずに、オペレータ側ロックオン圧延荷重およびドライブ側ロックオン圧延荷重を決定すればよい。
【００２３】
板厚変化量演算手段１２は、ロックオン圧延荷重決定手段１１により決定されたロックオン圧延荷重と、圧延荷重測定装置６により測定されたオペレータ側圧延荷重およびドライブ側圧延荷重とに基づき板厚変化量を演算する。より詳しくは、板厚変化量演算手段１２は、オペレータ側圧延荷重とオペレータ側ロックオン圧延荷重との差からオペレータ側板厚変化量を演算し、ドライブ側圧延荷重とドライブ側ロックオン圧延荷重との差からドライブ側板厚変化量を演算する。
【００２４】
レベリング補正量決定手段１３は、板厚変化量演算手段１２により演算されたオペレータ側板厚変化量とドライブ側板厚変化量との差を除去するようにレベリング補正量を決定する。
【００２５】
ここで、上記説明した板厚変化量演算手段１２が行う演算を数式を用いて説明する。
【００２６】
圧延機のオペレータ側の圧延荷重は下式（１）により表すことができる。
【数１】
0005953895.tif 000002
ただし、
ＰＯＰ：圧延機のオペレータ側圧延荷重［kN］
ＭＯＰ：圧延機のオペレータ側ミル剛性［kN/mm］
ＳＯＰ：圧延機のオペレータ側ギャップ［mm］
ｂＯＰ：圧延機のオペレータ側ギャップが０のときのオペレータ側圧延荷重［kN］
である。
【００２７】
一方、圧延機のドライブ側の圧延荷重は下式（２）により表すことができる。
【数２】
0005953895.tif 000003
ただし、
ＰＤＲ：圧延機のドライブ側圧延荷重［kN］
ＭＤＲ：圧延機のドライブ側ミル剛性［kN/mm］
ＳＤＲ：圧延機のドライブ側ギャップ［mm］
ｂＤＲ：圧延機のドライブ側ギャップが０のときのドライブ側圧延荷重［kN］
である。
【００２８】
圧延速度が高速領域で圧延荷重をロックオンしたときのオペレータ側およびドライブ側の圧延荷重（つまりオペレータ側ロックオン圧延荷重およびドライブ側ロックオン圧延荷重）をそれぞれＰＯＰ１、ＰＤＲ１とし、加減速により圧延状態が変化したときのオペレータ側圧延荷重およびドライブ側圧延荷重をそれぞれＰＯＰ２、ＰＤＲ２とする。図４は、圧延速度が高速領域から減速したときに、オペレータ側およびドライブ側の圧延荷重がＰＯＰ１、ＰＤＲ１からＰＯＰ２、ＰＤＲ２に変化することを表したグラフである。
【００２９】
圧延速度の変化により生じたオペレータ側およびドライブ側圧延荷重偏差をそれぞれΔＰＯＰ、ΔＰＤＲとすると、ΔＰＯＰ、ΔＰＤＲは下式（３）、（４）により表すことができる。
【数３】
0005953895.tif 000004
【００３０】
上記（３）、（４）により、圧延速度が変化した後のオペレータ側およびドライブ側の板厚ＳＯＰ２、ＳＤＲ２は、下式（５）、（６）により表すことができる。
【数４】
0005953895.tif 000005
【００３１】
圧延速度が変化した後のオペレータ側およびドライブ側の板厚偏差ΔＳは、上記（５）、（６）により、下式（７）により表すことができる。
【数５】
0005953895.tif 000006
【００３２】
片伸び偏差を抑制するには、ΔＳ１＝ΔＳ２であることが望まれるので、（７）式を変形して下式（８）を得る。
【数６】
0005953895.tif 000007
したがって、上記（８）が実現されるように、レベリング補正量ΔＳｌｅｖを決定する。
【００３３】
次に、上記説明したレベリング補正量の決定を用いた本発明の実施形態に係る冷間圧延における圧延材の形状制御方法を説明する。以下では、本発明の実施形態に係る冷間圧延における圧延材の形状制御装置１０の機能ブロック図を参照しながら、本発明の実施形態に係る冷間圧延における圧延材の形状制御方法を説明するが、本発明の実施形態に係る冷間圧延における圧延材の形状制御方法の実施が、この形状制御装置１０の構成により限定されるものではない。
【００３４】
図５は、本発明の実施形態に係る冷間圧延における圧延材の形状制御方法のフローチャートである。本発明の実施形態に係る冷間圧延における圧延材の形状制御方法は、圧延荷重測定装置６が、ワークロール３を介して被圧延材４に印加されるオペレータ側圧延荷重およびドライブ側圧延荷重を計測することから始まる（ステップＳ１）。
【００３５】
その後、形状制御装置１０の板厚変化量演算手段１２が、オペレータ側圧延荷重とオペレータ側ロックオン圧延荷重との差からオペレータ側板厚変化量を演算し、ドライブ側圧延荷重とドライブ側ロックオン圧延荷重との差からドライブ側板厚変化量を演算する（ステップＳ２）。このとき、オペレータ側ロックオン圧延荷重およびドライブ側ロックオン圧延荷重は、ロックオン圧延荷重決定手段１１により決定されたものが用いられる。
【００３６】
そして、形状制御装置１０のレベリング補正量決定手段１３が、板厚変化量演算手段１２により演算されたオペレータ側板厚変化量とドライブ側板厚変化量との差を除去するようにレベリング補正量を決定する（ステップＳ３）。その後、決定されたレベリング補正量は、形状制御装置１０から油圧圧下装置７へ出力され、第ｎスタンド圧延機２ｎのレベリング量が補正される（ステップＳ４）。
【００３７】
最後に、図６および図７を参照しながら、本発明の実施形態に係る冷間圧延における圧延材の形状制御方法および形状制御装置の効果について説明する。
【００３８】
図６は、従来技術による形状制御方法および形状制御装置の効果を示すグラフであり、図７は、本発明の実施形態に係る冷間圧延における圧延材の形状制御方法および形状制御装置の効果を示すグラフである。図６および図７ともに、第ｎスタンド圧延機２ｎの圧延速度と圧延荷重とレベリング制御出力とを、被圧延材４の片伸び偏差のグラフに併せて表示している。
【００３９】
図６および図７を比較すると明らかなように、従来技術による圧延材の形状制御方法および形状制御装置では、圧延速度が減少する区間Ｔ’において、片伸び偏差の発生にレベリング制御出力が追従できていないのに対し、本発明の実施形態に係る冷間圧延における圧延材の形状制御方法および形状制御装置では、圧延速度が減少する区間Ｔにおいて、圧延荷重に変化が発生した分だけレベリング制御出力に補正が加わるので、片伸び偏差の発生を適正に抑制することができる。言い換えると、本発明の実施形態に係る冷間圧延における圧延材の形状制御方法および形状制御装置によれば、圧延中に圧延速度の加減速が生じた際に、片伸び偏差の発生に対する応答性が改善され、被圧延材の形状制御の精度が向上されることが示された。
【００４０】
以上より、本発明の実施形態に係る冷間圧延における圧延材の形状制御方法は、第ｎスタンド圧延機２ｎのロールの両端において被圧延材に印加される圧延荷重を、それぞれオペレータ側圧延荷重およびドライブ側圧延荷重として計測するステップと、オペレータ側圧延荷重をロックオンするための目標値としてのオペレータ側ロックオン圧延荷重と計測されたオペレータ側圧延荷重との差を用いてオペレータ側板厚変化量を演算し、かつ、ドライブ側圧延荷重をロックオンするための目標値としてのドライブ側ロックオン圧延荷重と計測されたドライブ側圧延荷重との差を用いてドライブ側板厚変化量を演算するステップと、オペレータ側板厚変化量およびドライブ側板厚変化量の差を除去するようなレベリング補正量を決定するステップと、レベリング補正量に基づいて第ｎスタンド圧延機２ｎのレベリング量を補正するステップとを含むので、圧延中に圧延速度の加減速が生じた際の片伸び偏差の発生に対する形状制御の応答性を向上させることができることが示された。
【００４１】
また、本発明の実施形態に係る冷間圧延における圧延材の形状制御方法は、オペレータ側ロックオン圧延荷重およびドライブ側ロックオン圧延荷重が、第ｎスタンド圧延機２ｎの圧延速度が高速域である場合において、被圧延材４の形状における片伸び成分が目標形状の範囲内であるときに計測された、オペレータ側圧延荷重およびドライブ側圧延荷重を用いることにより決定されるので、圧延速度の高速域における安定した被圧延材４の形状を精度高く維持することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１  冷間圧延設備
２ｎ  第ｎスタンド圧延機
２ｎ−１  第ｎ−１スタンド圧延機
３  ワークロール
４  被圧延材
５  バックアップロール
６，６ａ，６ｂ  圧延荷重測定装置
７，７ａ，７ｂ  油圧圧下装置
８  板速度計測装置
９  形状検出装置
１０  形状制御装置
１１  ロックオン圧延荷重決定手段
１２  板厚変化量演算手段
１３  レベリング補正量決定手段
【図１】
0005953895.tif 000008
【図２】
0005953895.tif 000009
【図３】
0005953895.tif 000010
【図４】
0005953895.tif 000011
【図５】
0005953895.tif 000012
【図６】
0005953895.tif 000013
【図７】
0005953895.tif 000014