(57)【要約】【課題】  板クラウンおよび板形状の設定計算精度を向上させ、圧延後の目標の板クラウンおよび板形状を得るための、板圧延における板クラウン形状制御方法を提供する。【解決手段】  圧延材の板クラウン形状を制御できる装置を複数有する圧延機で当該板圧延機おける目標とする板クラウン形状を得るための板クラウン形状制御方法において、前記複数の板クラウン形状制御装置の制御範囲をそれぞれ段階的に区分設定し、該区分設定を用いて、前圧延材の板クラウン形状制御装置制御量からの変化量が小さくなるように、当該圧延機での目標板クラウンが実現可能な板クラウン形状制御装置の制御量を算出して制御することを特徴とする、板圧延における板クラウン形状制御方法。これにより、圧延材に対して板形状を乱すことなく圧延後の目標板厚板クラウン形状を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延材の板クラウン形状を制御できる装置を複数有する圧延機で当該板圧延機おける目標とする板クラウン形状を得るための板クラウン形状制御方法において、前記複数の板クラウン形状制御装置の制御範囲をそれぞれ段階的に区分設定し、該区分設定を用いて、前圧延材の板クラウン形状制御装置の制御量からの変化量が小さくなるように、当該圧延機での目標板クラウンが実現可能な板クラウン形状制御装置の制御量を算出して制御することを特徴とする、板圧延における板クラウン形状制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板クラウンおよび板形状について計算モデルを用いて実施する計算機制御によって目標の板クラウンおよび板形状を達成するための圧延制御に関し、特に、圧延機の板クラウン形状制御装置（たとえば、ワークロールベンダ、中間ロールシフト、ペアクロス等）の制御量を算出する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧延材の板クラウンおよび板形状を計算機制御によって、圧延後の目標板クラウンおよび板形状を達成するためには、圧延条件が与えられた時点で、先ず、その圧延で生じる板クラウンおよび板形状を実用的精度で表現するモデル、すなわち板クラウン形状予測モデルが必要となる。このモデルは、圧延現象を表現する物理モデルとして、たとえば、特許文献１で開示されている『圧延制御方法』が知られている。この方法では、ロール変形を代表するパラメータとして、圧延材とワークロールとの間の幅方向荷重分布が一様である場合に実現される板クラウン定義点位置での板クラウンをメカニカル板クラウンＣとして定義している。圧延条件によって計算されるメカニカル板クラウンＣは、ミル形式によって異なるが、たとえば４段圧延機で板クラウンおよび板形状制御装置としてワークロールベンダのみを有する場合、次式のように計算されることが知られている。
Ｃ＝ＡP・Ｐ＋ＡＦ・Ｆ＋Ｃo          （1）
ここで、Ｐは圧延荷重、Ｆはワークロールベンディング力、Ｃoはロールプロフィルの影響項であり、ＡP、ＡＦはミル形式、ミルディメンジョン、圧延材板幅などの圧延条件の関数として求められるモデル係数である。ロールシフト方式の圧延機の場合、これらがシフト量の関数となる。
【０００３】
このメカニカル板クラウンＣは、圧延機の変形特性のみで決まる変形量であるが、実圧延での幅方向荷重分布は入側板クラウンや圧延材の幅方向メタルフローなどに起因する材料変形特性によって様々に変化することから、出側板クラウンＣｈは、メカニカル板クラウンには一致せず、一般的に次式で表される。
Ｃｈ＝（１−η）Ｃ＋η（１−ｒ）ＣH        （2）
ここで、ηはクラウン比率遺伝係数、ｒは圧下率、ＣHは入側板クラウンである。
【０００４】
また、複数の圧延パスを有し、かつ最終パスで目標板クラウン形状を達成するための最適スケジュール計算、すなわち上述したメカニカル板クラウン、上記関係式および板圧延形状限界を考慮して、板クラウン形状制御装置における制御量を計算する方法が特許文献２に開示されている。すなわち、この計算方法では、実圧延操業で与えられた最終パス出側の目標板クラウン形状を達成し、かつ各パス出側での圧延形状限界を考慮した最適な各パス出側板クラウンを算出されている。さらに上記式（2）を用いて、各圧延パスにおける目標メカニカル板クラウンを算出し、その算出値を実現するために、たとえばワークロールベンディングの設定量が式（1）を用いて計算されることになる。
【０００５】
特許文献２には、本文中に板クラウン形状制御装置として、たとえば２種類（ワークロールベンダ、中間ロールシフト）をもつ６Ｈiミルについて、板クラウン形状設定値の具体的な計算方法が述べられている。上記具体例は、目標メカニカル板クラウンを出発点とし以下の手順で板クラウン形状制御装置における制御量の計算が行われている。表１には、従来技術による板クラウン制御能力の使用範囲を決めるＳｔａｇｅ設定を示す。
【表１】
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（1）ＳｔａｇｅＡでは中間ロールシフト量ＳをＳ＝０とし、ワークロールベンディング力Ｆのみで、目標メカニカル板クラウンの達成を考えている。
（2）上記達成不可の場合、ＳｔａｇｅＢに移行し、ＳｔａｇｅＢではＳとＦの制御量を決めるロジックに移行すると記載されている。
【特許文献１】特開昭５９−１３０６１４号公報
【特許文献２】特開昭５９−７６６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術によると、たとえばＳｔａｇｅＡでＦ＝Ｆmax（ワークロールベンダ最大値）近傍で、目標メカニカル板クラウンが達成可能であれば、Ｓ＝０，Ｆ＝Ｆmaxが板クラウン形状制御装置における制御量となる。この場合、圧延操業中にワークロールベンダに余裕がなく、たとえば圧延操業中の圧延荷重変動によるスタンド間板形状の悪化などに速やかに対処することが困難となる。また、連続熱間圧延機列において、たとえば、圧延スケジュール（板幅・板厚スケジュール）がほぼ同一の圧延材が連続して圧延され、かつ目標メカニカル板クラウンがＳｔａｇｅＡとＳｔａｇｅＢで区分される境界近傍にある場合、設定計算時における圧延材設定荷重の変動やサーマルクラウン変動（ロール熱膨張量）などにより、板クラウン形状制御装置を決めるＳtageがＡとＢを行ったり来たりすることになる。この場合、表1からもわかるように、従来技術では、同一圧延スケジュールの圧延材でもワークロールベンダおよび中間ロールシフト設定値が大きく異なることになり、圧延操業の観点から見た場合、圧延材の蛇行特性に悪影響を及ぼすことが懸念される。すなわち、板クラウン形状制御装置を２種類以上もつ圧延機において、従来技術による板クラウン形状設定値計算方法では、上述した問題があることがわかった。
【０００７】
本発明は、上述した従来技術の問題を解決し、設定計算時に板クラウンおよび板形状設定計算精度を向上させ、圧延後の目標の板クラウンおよび板形状を得るための、板圧延における板クラウン形状制御方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の要旨とするところは、以下のとおりである。
圧延材の板クラウン形状を制御できる装置を複数有する圧延機で、当該圧延機における目標とする板クラウン形状を得るための板クラウン形状制御方法において、前記複数の板クラウン形状制御装置の制御範囲をそれぞれ段階的に区分設定し、該区分設定を用いて、前圧延材の板クラウン形状制御装置の制御量からの変化量が小さくなるように、当該圧延機での目標板クラウンが実現可能な板クラウン形状制御装置の制御量を算出して制御することを特徴とする、板圧延における板クラウン形状制御方法。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明してきたように、本発明を適用すれば、従来技術に比べて、設定計算時に板クラウン形状設定計算精度を良好し、最終パスでの目標とする板クラウンおよび板形状を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
発明者らは、先ず、６Ｈiミルにおける板クラウン形状制御装置における制御量の計算ロジックについて考えた。発明者らは、最終圧延パスで目標板クラウン形状を達成するための各圧延パスにおける最適板クラウン形状スケジュール計算手法は、特許文献２に開示されている従来技術に従い、各圧延パスでの目標メカニカ板クラウンを達成可能な板クラウン形状制御装置において制御量を計算する方法の検討を行った。従来技術による場合、上述したようにＳｔａｇｅＡ（中間ロールシフトＳ＝０）で、先ず、目標メカニカル板クラウンを達成のために、ワークロールベンダのみ（最大最小制御範囲を使用）で制御することが、上述した従来技術の問題点になることを見い出した。また、発明者らは、これまでの圧延操業における経験から、圧延操業中には、圧延荷重変動などによる板形状の悪化があり、それに速やかに対処するためには、ワークロールベンダにはある程度の余裕を持たせることが重要であることを知見していた。
【００１１】
本発明でも各圧延パスの目標メカニカル板クラウン算出方法は、特許文献２に開示されている従来技術により算出される。また、当該圧延機で目標とする板クラウン形状を得るための目標値と板クラウン形状制御量の関係が、たとえば式（1）のように表すことができるならば、目標値（従来技術では目標メカニカル板クラウン）の算出方法に関しては、特許文献２に開示されている上記従来技術に拘る必要はない。
【００１２】
図５には、６Ｈiミルのワークロールベンダと中間ロールシフトのよるメカニカル板クラウン制御範囲の一例を示す。すなわち、当該圧延機における目標メカニカル板クラウンが計算されれば、図５に示すように、ワークロールベンダ設定値および中間ロールシフト設定値は、たとえば破線上（目標メカニカル板クラウン）の任意位置で決定することが可能である。すなわち、目標メカニカル板クラウンを達成するためのワークロールベンダおよび中間ロールシフト設定値は、幾通りも存在することがわかる。しかしながら、上述したように、圧延操業上、ワークロールベンダにはできるだけ余裕を持たせたいこと、連続熱間圧延において、蛇行・圧延トラブルなどを回避するためには、前圧延材の板クラウン形状制御装置における制御量の設定値と当該圧延での設定値の変更量をできるだけ小さくする板クラウン形状制御装置における制御量の計算手法が有効であることを知見した。
【００１３】
そこで、発明者らは、たとえば、ワークロールベンダ制御範囲と中間ロールシフト制御範囲を、それぞれ段階的に区分設定し、目標メカニカル板クラウンが前記区分設定のどの区分で達成可能であるかを判定し、達成可能であれば、その区分内でワークロールベンダおよび中間ロールシフト設定量を計算する方法を創案した。
【００１４】
ところで、６Ｈiミルの場合、特許文献２に開示されている従来技術の本文中に述べられているように、中間ロールシフトにともなう中間ロールとワークロール間に作用する接触応力限界を考慮に入れて、中間ロールシフト量を決める必要があることは言うまでもない。しかしながら、本発明には直接かかわらないことから、本発明の説明を簡潔にするため、上記接触応力限界に関しては問題がないとし、本発明の具体的な計算方法を実施例で詳しく説明するものとする。
【実施例】
【００１５】
本発明の具体事例を以下に示す。各圧延スタンドの目標メカニカル板クラウンは、特許文献２に開示されている前記従来技術により算出される。図３には、本発明によるワークロールベンダ制御範囲と中間ロールシフト制御範囲をそれぞれ段階的に区分設定した一例を示す。図３における本発明では、第１区分範囲はワークロールベンダＦはＦ＝ＦL1〜ＦU1、中間ロールシフトＳはＳ＝０〜Ｓ1、第２区分範囲では、たとえば、目標メカニカル板クラウンＭＰとの関係から、
ＭＰ≦Ｍ（ＦL1，Ｓ＝０）の場合、
Ｆ＝ＦＬ1〜Ｆmin，Ｓ＝０
Ｆ＝ＦU1〜ＦU2，Ｓ＝Ｓ1〜Ｓ２
ＭＰ≧Ｍ（ＦU1，Ｓ＝Ｓ1）の場合、
Ｆ＝ＦU1〜ＦU2，Ｓ＝Ｓ1〜Ｓ２
となり、第３区分範囲は、Ｆ＝ＦU２〜Ｆmax，Ｓ＝Ｓ２〜Ｓmax  となる。これら区分範囲は圧延操業が安定するように予め決めておく値である。また、メカニカル板クラウンＭは、前記式（１）から求めることができる。
【００１６】
以下に本発明の計算手順を示す。
（1）図３に示したワークロールベンダＦＢ、中間ロールシフトＳ＝０を出発点とし、Ｓ＝０で、ＦL1〜ＦU1間（ワークロールベンダ第1区分）で目標メカニカル板クラウンＭＰの達成可否を判定。達成可能であれば、Ｓ＝０において、ワークロールベンダ設定値ＦがＦL1〜ＦU1間で算出される。このとき、ＦＢはワークロール制御範囲および圧延操業を考慮して、決定すればよい。
（2）ＭＰ＞ＭL1（Ｓ＝０，Ｆ＝ＦL1）［左記板クラウン制御装置で計算されるメカニカル板クラウン］の場合（中間ロールシフトの制御範囲外）、Ｓ＝０で、Ｆ＝Ｆmin〜ＦL1間（第２区分）でワークロールベンダ設定値が算出される。
（3）ＭＰ＜ＭU1（Ｓ＝０，Ｆ＝ＦU1）の場合、Ｆ＝ＦU1で、Ｓ＝０〜ＳU1間（中間ロールシフトの第1区分）でＭＰの達成可否を判定。達成可能であれば、Ｆ＝ＦU1において、Ｓ＝０〜ＳU1間（第２区分）で算出される。
（4）上記（1）〜（3）の手順を繰り返し予め設定した区分内で、目標メカニカル板クラウンが達成可能かを判定し、達成可能であれば、その区分でワークロールベンダおよび中間ロールシフト設定値を算出することができる。
【００１７】
ここで、目標メカニカル板クラウンＭＰが図1に示す値であるならば、上記本発明の計算手順にしたがえば、図１に示した矢印の方向に判定が進み目標メカニカル板クラウンが達成できる板クラウン形状制御装置の制御量を得ることができる。
【００１８】
また、上記本発明では、先ず、目標メカニカル板クラウンを得るために、ワークロールベンダの制御範囲を探索したが、必ずしも上記手順に拘ることなく、中間ロールシフトの制御範囲から探索してもよい。
【００１９】
また、上記本発明では、先ず、ワークロールベンダＦ＝ＦＢ、中間ロールシフトＳ＝０を出発点としたが、前圧延材の板クラウン形状制御装置の設定値を出発点としてもよい。この場合、上述した予め区分範囲を設けるのではなく、図４に示すように、前圧延材の板クラウン形状制御装置の設定値○を中心にして、それぞれの区分範囲を決めてもよい。また、ワークロールベンダの前圧延材設定値がワークロールベンダ制御範囲の上下限値に対して余裕がない場合、予め設定した区分範囲内にワークロールベンダ値の出発点を戻し、中間ロールシフトを最大限に活用するように、上述したような手順でワークロールベンダおよび中間ロールシフト設定値の算出を行ってもよい。
【００２０】
本発明と特許文献２に開示されている前記従来技術とを、熱間圧延の仕上圧延機列に適用・比較した。本発明により、従来技術の問題点が解消されているかを判断するために、表１に示した従来技術のＳｔａｇｅＡとＳｔａｇｅＢの境界近傍に目標メカニカル板クラウンが算出されるように、圧延スケジュールを調整し、板クラウン形状設定計算を行った。図２には、Ｆ５スタンドでの本発明と従来技術におけるワークロールベンダと中間ロールシフト設定値を示す。図２からもわかるように、従来技術では大きくそれらの設定値が変動する箇所があるが見受けられるが、本発明ではそれがないことがわかる。
【００２１】
すなわち、本発明による場合、従来技術に比べて、前圧延材の板クラウン形状制御装置設定値と当該圧延材設定値とが大きく変化することなく、当該圧延機で目標メカニカル板クラウンを達成することが可能であることから、蛇行などの圧延トラブルを回避できることがわかる。
【００２２】
ところで、上述した実施例では、６Ｈiミルのワークロールベンダと中間ロールシフト設定値の算出方法について述べてきたが、本発明では、上記ミル形式だけでなく、たとえば、下記に示すようなミル形式においても適用できる。
（１）ペアクロスミル、モノクロスミル：ワークロールベンダ値、ロールクロス角
（２）ＣＶＣミル    ：ワークロールベンダ値、ワークロールシフト量
（３）その他の板クラウン形状制御装置を複数有する圧延機
【００２３】
また、本発明を熱間圧延の仕上圧延機列に適用した実施例を述べたが、厚板圧延のようなリバース圧延機においても本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明を説明する線図である。
【図２】圧延本数とワークロールベンダ力・中間ロールシフト量との関係を、本発明と従来技術とを比較して示すグラフである。
【図３】本発明の実施形態を示す線図である。
【図４】本発明の他の実施形態を示す線図である。
【図５】板クラウン形状制御装置が２種類ある場合の板クラウン制御範囲を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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