(57)【要約】【課題】冷間タンデム圧延機で連続圧延する際に走間板厚変更を高精度で行うことができる、冷間タンデム圧延機における走間板厚変更方法を提供する。【解決手段】条件が異なる被圧延材を複数溶接し、冷間タンデム圧延機により連続的に圧延する際に走間板厚変更を行うにあたり、冷間タンデム圧延機の各圧延スタンドにおけるロール圧延距離を、複数の圧延距離区分に分け、被圧延材の材質および／または板厚ごとに、複数の圧延距離区分に対して、摩擦係数または圧延荷重の実績値を収集し、被圧延材の材質および／または板厚ごとの、複数の圧延距離区分における摩擦係数または圧延荷重の代表値を求め、それらの代表値に基づいて近似曲線を求め、その近似曲線を用いて各圧延機の圧延荷重を予測し、その予測した圧延荷重を用いて走間板厚変更を行う。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
条件が異なる被圧延材を複数溶接し、２以上の連続した圧延スタンドで構成される冷間タンデム圧延機により連続的に圧延する際に走間板厚変更を行う走間板厚変更方法であって、
冷間タンデム圧延機の各圧延スタンドにおける圧延ロールのロール圧延距離を、複数の圧延距離区分に分け、被圧延材の材質および／または板厚ごとに、前記複数の圧延距離区分に対して、前記圧延ロールと前記被圧延材間の摩擦係数または圧延荷重の実績値を収集し、前記被圧延材の材質および／または板厚ごとの、前記複数の圧延距離区分における前記摩擦係数または前記圧延荷重の代表値を求め、前記代表値に基づいて近似曲線を求め、前記近似曲線を用いて各圧延機の圧延荷重を予測し、その予測した圧延荷重を用いて走間板厚変更を行うことを特徴とする冷間タンデム圧延機における走間板厚変更方法。
【請求項２】
前記複数の圧延距離区分における前記代表値は、前記各圧延距離区分において収集した前記摩擦係数または前記圧延荷重の実績値の平均値であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷間タンデム圧延機における走間板厚変更方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブリキ原板、自動車用鋼板等の冷延鋼板を、２以上の連続した圧延スタンドで構成される冷間タンデム圧延機における走間板厚変更方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続冷間圧延においては、材質、板厚等の条件が異なる被圧延材を複数溶接し、冷間タンデム圧延機により連続的に圧延するが、条件の異なる被圧延材は各圧延スタンドにおける圧下位置が異なるため、各圧延スタンドのロール間を溶接点が通過する際に、その圧延スタンドにおけるワークロールの圧下位置を変更して板厚を変更する走間板厚変更が行われる。その際に、プロセスコンピュータとその下位のＰＬＣ（Programmable  Logic  Controller）にて適切な制御を実施することで、板破断などのトラブルを抑え、能率良く走間板厚変更を行う技術が適用されている。
【０００３】
そのためには、まず、プロセスコンピュータにて走間板厚変更時の圧延荷重、先進率を精度良く予測し、各圧延スタンドの圧下位置を計算し、それに基づいてＰＬＣがモータ等に圧下位置変更タイミングと圧下位置変更量の指令を出す必要がある。その際の圧延荷重などの予測精度を向上させる技術として、特許文献１にはロール・被圧延材間の摩擦係数を予測式により計算して予測する際に、圧延機の実績データを用いて摩擦係数を学習して、圧延荷重などの予測精度向上を行う方法を示している。
【０００４】
次に、ＰＬＣにて走間板厚変更時のロールギャップ、ロール周速を適切に制御する必要があるが、特許文献２では、走間板厚変更点を板の流れ量によってトラッキングすることによりタイミングよく各スタンドの圧下位置、張力を制御する方法を示している。
【０００５】
さらに、特許文献３では、圧延機の特性を数式モデル化した数式モデルに従って、圧延機の各設定値を決定し、圧延結果をフィードバックして数式モデルの誤差を修正しながら圧延を行う際に、長期学習と短期学習を併用した圧延荷重などの予測制御の精度を向上する方法および装置を示している。
【０００６】
圧延荷重に大きな影響のある因子には様々な近似式が用いられており、その代表的な例として、圧延ロール磨耗によるロール・被圧延材間の摩擦係数の低下の影響をワークロール交換後からの圧延距離（ロール圧延距離）に対して指数関数などに近似することが挙げられる（例えば特許文献４、式（１５））。このような近似式は、新品ロールへの交換時等に過去の実績データを基に設定計算（チューニング）することにより求められ、通常、操業条件の大きな変化がない限り、その近似式を使い続ける。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１２２９８０号公報
【特許文献２】特許第２９８１７９７号公報
【特許文献３】特開平１１−７０７号公報
【特許文献４】特開昭６２−７２４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、実際には、種々の要因で摩擦係数は近似式の通りには変化せず、図５に示すように、実際の摩擦係数と近似式から予測した摩擦係数との間には誤差が生じ、ロール圧延距離が大きくなるに従ってその誤差も大きくなってしまう。その結果、走間板厚変更時における圧延荷重の予測精度を悪化させ、高精度で走間板厚変更を行うことが困難となる。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、冷間タンデム圧延機で連続圧延する際に走間板厚変更を高精度で行うことができる、冷間タンデム圧延機における走間板厚変更方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、条件が異なる被圧延材を複数溶接し、２以上の連続した圧延スタンドで構成される冷間タンデム圧延機により連続的に圧延する際に走間板厚変更を行う走間板厚変更方法であって、冷間タンデム圧延機の各圧延スタンドにおける圧延ロールのロール圧延距離を、複数の圧延距離区分に分け、被圧延材の材質および／または板厚ごとに、前記複数の圧延距離区分に対して、前記圧延ロールと前記被圧延材間の摩擦係数または圧延荷重の実績値を収集し、前記被圧延材の材質および／または板厚ごとの、前記複数の圧延距離区分における前記摩擦係数または前記圧延荷重の代表値を求め、前記代表値に基づいて近似曲線を求め、前記近似曲線を用いて各圧延機の圧延荷重を予測し、その予測した圧延荷重を用いて走間板厚変更を行うことを特徴とする冷間タンデム圧延機における走間板厚変更方法を提供する。
【００１１】
前記複数の圧延距離区分における前記代表値としては、前記各圧延距離区分において収集した前記摩擦係数または前記圧延荷重の実績値の平均値を用いることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ロール圧延距離を複数の圧延距離区分に分け、被圧延材の材質および／または板厚ごとに、複数の圧延距離区分に対して圧延ロールと前記被圧延材間の摩擦係数または圧延荷重の値を収集し、それに基づいて摩擦係数または圧延荷重の影響を近似するので、ロール圧延距離が増加しても従来のように摩擦係数の誤差が大きくなることを回避することができる。このため、圧延荷重を高精度で予測することができ、それに基づいて精度良く走間板厚変更を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明が適用される冷間タンデム圧延機の一例を示す概略構成図である。
【図２】冷間タンデム圧延機おける走間板厚変更方法の第１の例を示すフローチャートである。
【図３】冷間タンデム圧延機おける走間板厚変更方法の第２の例を示すフローチャートである。
【図４】本発明に基づいて得られたロール圧延距離と摩擦係数の関係を示す近似曲線と、従来の近似式とを比較して示す図である。
【図５】ロール圧延距離に対する実際の摩擦係数と近似式から予測した摩擦係数との間の誤差を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
［冷間タンデム圧延機の構成］
図１は本発明が適用される冷間タンデム圧延機の一例を示す概略構成図である。
【００１５】
本実施形態に係る冷間タンデム圧延機１は、材質（鋼種）および／または板厚が異なる被圧延材を複数溶接し、連続的に冷間圧延するものであり、第１〜第５の５つの圧延スタンドを有する。各圧延スタンドは、被圧延材２を圧延する一対のワークロール（圧延ロール）１１と、これらを支持する一対のバックアップロール１２とを有する。ワークロール１１は電動モータ等で構成されるロール駆動装置（図示せず）により駆動され、被圧延材２を第１圧延スタンドから第５圧延スタンドに向けて搬送させながら、被圧延材２を連続的に冷間圧延する。被圧延材２としては、典型例として、ブリキ原板、自動車用鋼板等を挙げることができる。また、鋼板に限らず、他の金属板からなるものであってもよい。
【００１６】
各圧延スタンドの上側のバックアップロール１２には油圧式または電動モータ式の圧下装置１３が設けられている。圧下装置１３はワークロール１１の圧下位置を調整する。圧下装置１３の近傍には、圧下位置検出器１４が設けられている。圧下位置検出器１４は圧下装置１３の位置から直接圧下位置を検出してもよいし、電動モータ式の場合はその回転数に基づいて検出してもよい。
【００１７】
各圧延スタンドの下側のバックアップロール１２の下にはロードセルからなる圧延荷重検出器１５が設けられている。また、各スタンド間には圧延材２の張力を検出する張力計１６が設けられている。さらに、第１圧延スタンドの出側および第５圧延スタンドの出側には、圧延材２の板厚を検出する板厚計１７が設けられている。
【００１８】
また、冷間タンデム圧延機１は、圧延プロセスを制御するプロセスコンピュータ２０と、下位の制御器であるＰＬＣ３０とを有している。プロセスコンピュータ２０は、設定計算手段で上位計算機から与えられる素材スラブ寸法、製品目標寸法などの上方に従ってパススケジュール、各圧延スタンドの圧延荷重予測値、およびロールギャップ目標値を計算し、それらの値を下位のＰＬＣ３０に設定する。ＰＬＣ３０は、圧延荷重検出器１５で検出される圧延荷重や、張力計１６からの張力などの圧延データを連続的に収集し、それをプロセスコンピュータ２０に出力する。
【００１９】
本実施形態では、プロセスコンピュータ２０には、圧延荷重モデル２１が組み込まれていて、これにより走間板厚変更時の単位幅当たりの圧延荷重を予測し、その予測値に基づいて走間板厚変更時の各圧延スタンドにおけるワークロール１１の圧下位置を計算する。また、ＰＬＣ３０には、走間板厚変更プログラム３１が組み込まれており、プロセスコンピュータ２０により計算された圧下位置から、圧下位置変更タイミングと変更量の指令を圧下装置１３に与える。
【００２０】
［冷間タンデム圧延機おける走間板厚変更方法の第１の例］
次に、以上のように構成される冷間タンデム圧延機１における走間板厚変更方法の第１の例について説明する。
【００２１】
上記のように構成された冷間タンデム圧延機１においては、材質（鋼種）および／または板厚が異なる被圧延材を複数溶接し、連続圧延する。この際に、溶接部分の前後では、各圧延スタンドにおけるワークロールの圧下位置が異なるため、その圧延スタンドにおけるワークロールの圧下位置を変更する走間板厚変更を行う。
【００２２】
走間板厚変更を行うために、前提となる圧延荷重モデル２１を、ロール磨耗によるロール・被圧延材間の摩擦係数の低下の影響を考慮して構築し、それに基づいて走間板厚変更時の単位幅当たりの圧延荷重を予測する。
【００２３】
そのために、従来は、過去の実績データを基にチューニングしてロール・被圧延材間の摩擦係数μの低下の影響を、以下の（１）式に示すような指数関数で表される近似式を用いて近似している。
μ＝μ０＋Ａ・ｅｘｐ（Ｂ・Ｗ）    ・・・（１）
ただし、Ａ，Ｂは定数、Ｗはロール圧延距離である。
【００２４】
しかし、上述した図５に示すように、実際の摩擦係数と近似式から予測した摩擦係数との間には誤差が生じ、ロール圧延距離が大きくなるに従ってその誤差も大きくなってしまう。その結果、圧延荷重の予測精度が低く、高精度で走間板厚変更を行うことが困難となる。
【００２５】
そこで、第１の例では、図２のフローチャートに基づいて以下のようにして走間板厚変更を行う。
最初に、各圧延スタンドにおけるロール圧延距離を、複数の圧延距離区分に分け、被圧延材の材質（鋼種）および／または板厚ごとに、複数の圧延距離区分に対して、ロール・被圧延材間の摩擦係数の実績値を複数コイル分（例えば１００コイル分）収集する（工程１）。
【００２６】
摩擦係数は、実績の圧延荷重に対し、例えば公知のＨｉｌｌの近似式（例えば「板圧延の理論と実際」  社団法人  日本鉄鋼協会編  第３５頁、昭和５９年９月１日発行）を用いて逆算することにより求めることができる。すなわち、Ｈｉｌｌの近似式は、圧延荷重と摩擦係数の関係を示しているから、実績の圧延荷重から摩擦係数を求めることができる。
【００２７】
次に、収集した実績値に基づいて、被圧延材の材質および／または板厚ごとの、複数の圧延距離区分における摩擦係数の代表値を求める（工程２）。
【００２８】
摩擦係数の代表値としては、圧延距離区分ごとの平均値を用いることができる。平均値の算出方法は特に限定されず、算術平均、移動平均等、種々のものを用いることができる。また、各圧延距離区分におけるロール圧延距離の代表値は、平均値であっても中央値（メジアン）であってもよい。
【００２９】
このようにして各圧延距離区分ごとに代表値を求めた後、代表値に基づいてロール圧延距離に対する摩擦係数の近似を行って、近似曲線を求める（工程３）。このときの近似方法としては特に限定されず、線形近似、対数近似、指数近似、多項式近似、累乗近似等、種々のものを用いることができる。
【００３０】
このようにして求めた近似曲線を用いて、圧延荷重モデル２１を構築する（工程４）。そして、このように構築した圧延荷重モデル２１により各圧延スタンドの単位幅当たりの圧延荷重を予測し（工程５）、その予測した単位幅当たりの圧延荷重を用いて各圧延スタンドのロール圧下位置を設定し、走間板厚変更を行う（工程６）。
【００３１】
このように、摩擦係数の実績値をロール圧延距離毎に収集して学習し、それに基づいて摩擦係数の影響を近似するので、ロール圧延距離が増加しても従来のように摩擦係数の誤差が大きくなることを回避することができる。このため、圧延荷重を高精度で予測することができ、それに基づいて高精度で走間板厚変更を行うことができる。
【００３２】
また、従来のような近似式は、新品ロールへの交換や圧延油などの操業状況の大きな変化があった場合は、その度にチューニングを行わなければならなかった。また、季節要因による圧延油、クーラントの温度変化によるロール磨耗の影響の違いに対応することは困難であった。さらに、このような近似式を、鋼種や板厚毎に細かいメッシュのテーブルを用いて管理する場合は、そのメッシュ毎にチューニングが必要であるため、膨大なマンパワーを要する。これらの理由により、最適なチューニングの状態を維持するのは極めて困難であった。これに対し、本実施形態のようにロール圧延距離毎に摩擦係数の実績値を収集する手法を採用する場合には、従来のようなチューニングが不要であるため、このようなマンパワーの問題も解消することができる。
【００３３】
［冷間タンデム圧延機おける走間板厚変更方法の第２の例］
圧延距離区分毎に実績値を収集する対象は、ロール・被圧延材間の摩擦係数に限らず、圧延荷重（単位幅当たりの圧延荷重）そのものであってもよい。
走間板厚変更方法の第２の例として、圧延距離区分毎に実績値を収集する対象を圧延荷重とした例について図３のフローチャートを参照して説明する。
本例では、まず各圧延スタンドにおけるロール圧延距離を、複数の圧延距離区分に分け、被圧延材の材質（鋼種）および／または板厚ごとに、複数の圧延距離区分に対して、圧延荷重の実績値を複数コイル分（例えば１００コイル分）収集する（工程１１）。
【００３４】
次に、収集した圧延荷重の実績値に基づいて、被圧延材の材質および／または板厚ごとの、複数の圧延距離区分における圧延荷重の代表値を求める（工程１２）。
【００３５】
次に、これら代表値を用いて、圧延荷重の近似式を構築する（工程１３）。このときの近似式としては、特に限定されず、線形近似、対数近似、指数近似、多項式近似、累乗近似等、種々のものを用いることができる。
【００３６】
そして、この構築された近似式を用いた各圧延スタンドの単位幅当たりの圧延荷重を予測し（工程１４）、その予測した単位幅当たりの圧延荷重を用いて各圧延スタンドのロール圧下位置を設定し、走間板厚変更を行う（工程１５）。
【００３７】
これにより、新たなプログラムを構築することなく、既存の圧延荷重そのものを用いるというより簡易な手法により、圧延荷重予測を行うことができる。そして、圧延荷重の実績値をロール圧延距離毎に収集して学習し、それに基づいて圧延荷重の影響を近似するので、ロール圧延距離が増加しても従来のように誤差が大きくなることを回避することができる。このため、圧延荷重を高精度で予測することができ、それに基づいて精度良く走間板厚変更を行うことができる。
【実施例】
【００３８】
次に、本発明の実施例について説明する。
ここでは図１に示した５つの圧延スタンドを有する冷間タンデム圧延機を用いた。冷間タンデム圧延機としては以下のような仕様のものを用いた。
最高ライン速度：２０００ｍｐｍ
ワークロール径：５００〜６００ｍｍφ
バックアップロール径：１３００〜１４００ｍｍφ
なお、圧延荷重検出器、圧下位置検出器、張力計、板厚計は、図１に示すような位置に設けた。
【００３９】
そして、本発明に従って、以下のような条件で溶接点通過時の圧延荷重予測を行った。
【００４０】
・実績データ収集
プロセスコンピュータがデータを収集するタイミングとしては、溶接点通過前後とし、収集項目は、圧延荷重、張力、板厚、ロール圧延距離とした。
【００４１】
・学習実施項目
実測値収集して学習を実施する項目はロール・被圧延材間の摩擦係数および圧延荷重実測値とした。摩擦係数は、実測の圧延荷重に対しＨｉｌｌの近似式を用いて逆算することにより求めた。また、摩擦係数の実績値収集は、鋼種、母板厚（０．５ｍｍ単位）ごとに行った。
【００４２】
・ロール圧延距離に対するデータ編集
ロール圧延距離を０〜１０ｋｍ未満、１０ｋｍ〜３０ｋｍ未満、３０〜５０ｋｍ未満、５０ｋｍ〜７０ｋｍ未満、７０ｋｍ〜の５つの圧延距離区分に分け、実績のロール圧延距離を該当する圧延距離区分に振り分け、圧延距離区分ごとの摩擦係数を平均して、当該圧延距離区分の代表値とした。算出方法としては移動平均を用いた。また、ロール圧延距離についても、圧延距離区分ごとに移動平均により平均値を算出し、これにより圧延距離区分ごとに代表点を得た。
【００４３】
・平均に対する近似
以上のようにして圧延距離区分ごとに摩擦係数の平均値をとって得られた代表点のデータについて、ロール圧延距離に対する摩擦係数の近似を行って近似曲線を得た。近似の方法としては二次の多項式近似を用いた。
【００４４】
・結果
以上のように、本発明に基づいて得られたロール圧延距離と摩擦係数の関係を示す近似曲線（近似式）と、従来の近似式とを比較して図４に示す。図４に示すように、本発明に基づいて作成した近似曲線と、従来の近似式とは大きく異なっていることがわかる。これは、本発明の近似式では、摩擦係数の実績値をロール圧延距離ごとに収集して学習し、それに基づいて摩擦係数の影響を近似したので、ロール圧延距離に対して摩擦係数が最適化できているのに対し、従来の近似式は圧延初期に過去のデータを基にチューニングするのみで、ロール圧延距離を考慮した最適化を行っていないためである。
【００４５】
そして、本発明例の場合には、摩擦係数の実績値をロール圧延距離ごとに収集して学習し、それを走間板厚変更のための圧延荷重予測に用いた結果、特定鋼種の鋼板１００本の予測誤差（実績／予測）は、平均１．００２、標準偏差０．０２６と極めて高精度であった。これに対し、従来の設定計算で求めた近似式を用いて圧延荷重予測を行った結果、同様の鋼板１００本の予測誤差は、平均１．０３１、標準偏差０．０５８であった。この結果から、本発明によって走間板厚変更のための圧延荷重予測精度が著しく改善されたことが確認された。
【符号の説明】
【００４６】
１  冷間タンデム圧延機
２  被圧延材
１１  ワークロール（圧延ロール）
１２  バックアップロール
１３  圧下装置
１４  圧下位置検出器
１５  圧延荷重検出器
１６  張力計
１７  板厚計
２０  プロセスコンピュータ
２１  圧延荷重モデル
３０  ＰＬＣ
３１  走間板厚変更プログラム
【図１】
2015036154.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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