JP6217589B2 - 厚板圧延における板厚制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、特に先端部の板厚を高精度に制御できる、厚板圧延における板厚制御方法に関する。なお、厚板圧延は、鋼スラブから厚鋼板（略して厚板）への圧延であり、被圧延材は鋼板（略して板）である。以下、厚板とは、圧延製品板厚が４．５〜３５０ｍｍの鋼板を云う。

厚板圧延の自動板厚制御（ＡＧＣ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｕｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）では、ゲージメータＡＧＣが広く採用され、また、圧下方式として応答性および高出力の点から油圧圧下が用いられている。

ゲージメータＡＧＣは、検出した圧延荷重に応じてロールギャップを開閉することで、板長手方向の変形抵抗の差を吸収するものである。

ゲージメータＡＧＣによる先端部板厚制御に関し、従来、例えば特許文献１には、仕上パス前半の複数パスで、先端部板厚を中央部板厚より小さく圧延し、最終パスで目標板厚に圧延することで、最終パスでロールギャップ補正量を小さくしてミル伸びの影響を抑え、先端部板厚精度向上を図る方法が開示されている。

特開平１１−２６７７２６号公報

また、ゲージメータＡＧＣを用いた厚板圧延では、従来、板の先端がワークロールに噛み込み（メタルイン）をしてから、次のＡ、Ｂの事象のうちのいずれかを先に検知した時点で、ゲージメータＡＧＣを起動（ロックオン）するというロックオン条件を採用していた。

事象Ａ：測定した圧延荷重が荷重閾値に達する。

事象Ｂ：メタルインをしてからの経過時間が予定時間に達する。

上記従来のロックオン条件を採用している圧延設備の一例を図３に示す。圧延機１は板１０に当接する上下のワークロール２、２の上下にバックアップロール３、３を配置した４重式圧延機である。厚板圧延は、板１０の噛み込み側と噛み出し側がパスごとに交替する複数パスの双方向交互反転圧延すなわちリバース圧延を行うものである。圧延機１は、圧延荷重測定用のロードセル４を圧延機１のモータ側と反モータ側にそれぞれ備え、かつ、ロールギャップ開閉用の油圧手段５およびロールギャップ測定用の変位センサ６を備えている。

圧下制御手段７はプロセスコンピュータ８から送られた設定情報に従い圧下制御を行い、行った圧下制御の実績を圧延情報としてプロセスコンピュータ８へ送る。また、圧下制御手段７はＡＧＣコンピュータ９、和演算器１１、ロックオン信号生成器１２を有する。ＡＧＣコンピュータ９はロックオン信号生成器１２からのロックオン信号に応じて自動板厚制御動作を開始し、板１０の噛み抜けまでの間、圧延荷重Ｐに応じて、ロールギャップ測定値Ｓが、出側目標板厚ｈ、圧延荷重Ｐ、ミル剛性係数Ｍとの関係式、Ｓ＝ｈ−Ｐ/Ｍ、を満たす値Ｓ０となるように油圧手段５を制御する。

なお、パスごとのメタルイン時点は圧延荷重の立上がり開始を検出した時点とし、パスごとの噛み抜け後の自動板厚制御動作の停止については、オペレータによる手動停止と、圧延荷重Ｐの零への立下がりに応じた自動停止との選択的実行が可能としてある。

前記圧延荷重Ｐとしては、モータ側、反モータ側それぞれのロードセル４にて１０ｍｓ以下の周期で順次測定し、該測定の度毎にそれぞれの側で得られる測定荷重Ｐ１、Ｐ２同士を、和演算器１１にて合計した和荷重Ｐ１＋Ｐ２を用いる。

ロックオン信号生成器１２は、前記圧延荷重Ｐ（和荷重Ｐともいう）が荷重閾値（和荷重閾値ともいう）に達する事象と、メタルインをしてからの経過時間が予定時間に達する事象のうちの何れかを先に検知した時点でロックオン信号を生成する。

図４は、前記従来のロックオン条件によるロックオンタイミングの一例を示す和荷重の模式的推移図である。図４において、ロックオンタイミングは、和荷重の和荷重閾値到達に先行した、メタルイン時点からの経過時間の予定時間到達時点となっている。

なお、荷重Ｐ１、Ｐ２の測定周期については、測定周期が１０ｍｓより長いと板厚制御精度が大幅に低下するため、１０ｍｓ以下としているが、好ましくは、５ｍｓ以下、より好ましくは２ｍｓ以下である。

また、前記和荷重閾値と前記予定時間とは過去の圧延実績に基づき同一圧延ロットごとに設定するが、好適範囲として、前記和荷重閾値は予定荷重の７０〜９０％、前記予定時間は１００〜４００ｍｓである。

しかし、前記従来のロックオン条件では、圧延成品の長手方向両端部切り捨て量が想定外に過剰となって、歩留まりが悪化する場合があり、問題であった。

上記の問題に鑑み、本発明は、ゲージメータＡＧＣのロックオン条件の適正化により圧延成品の長手方向両端部切り捨て量を低減できる、厚板圧延における板厚制御方法を提供することを課題とした。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討し、その結果、以下の知見を得た。
（ｉ） ゲージメータＡＧＣは、板幅方向全域が噛み込んだ状態となっていることを前提として自動板厚制御を行うものであるが、前記従来のロックオン条件に従ってロックオンすると、板幅方向全域がまだ噛み込んでいない状態でゲージメータＡＧＣが起動し、自動板厚制御が行われる場合がある。この様な場合を、便宜上、全幅噛み込み未達時ロックオンという。この全幅噛み込み未達時ロックオンは、例えば、メタルイン時に板幅方向中心線とワークロール軸とが直交していなかった場合のように、板が直角に噛み込まなかったときや、板長手方向端の板幅方向プロフィールが直線からのずれの大きい曲線状であったときに起り得る。
（ｉｉ） 全幅噛み込み未達時ロックオンの場合、ロックオン時点から板幅方向全域が噛み込んだ状態となった時点（便宜上、全幅噛み込み到達時点という）までの間は、前記前提を満足しない状態下で検出した圧延荷重（不正な圧延荷重）に応じてロールギャップを開閉するという異常な制御をしてしまい、目標板厚からのずれが公差を大きく外れることになる。また、全幅噛み込み到達時点からは前記前提を満足した状態下で検出した圧延荷重に応じてロールギャップを開閉するが、目標板厚からのずれが公差内に安定して収まるまでには、板長手方向端の板幅方向プロフィールが直線状である板が直角に噛み込んだ場合よりも長い時間を要する。その結果、圧延成品の長手方向両端部切り捨て量が許容上限値を上回る。
（ｉｉｉ） 圧延成品の長手方向両端部切り捨て量を許容上限値以下とするためには、全幅噛み込み未達時ロックオンを起こさせないようにすることが肝要である。そのためには、全幅噛み込み到達時点を知り、これに応じてロックオンをするのがよい。
（ｉｖ） 全幅噛み込み到達時点を知る方法としては、メタルインしてから圧延機のモータ側と反モータ側とに発生する圧延荷重同士の差である差荷重（｜Ｐ１−Ｐ２｜）の推移を捉え、該差荷重が予め設定した差荷重閾値を下回った時点を検出するという方法が好適である。

本発明は上記（ｉ）〜（ｉｖ）の知見に基づいてなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
（１） ゲージメータＡＧＣを用いた厚板圧延における先端部板厚制御方法であって、
前記厚板圧延に用いる圧延機のモータ側と反モータ側に夫々発生する圧延荷重を板のメタルイン時点から１０ｍｓ以下の周期で順次測定し、該順次測定の度毎にモータ側、反モータ側の各測定値同士の和荷重及び差荷重を算出すると共に、前記メタルイン時点からの経過時間を計時し、前記和荷重が予定荷重に達する事象と前記経過時間が予定時間に達する事象とのいずれか先に検出した一方の事象と、前記差荷重が予め設定した差荷重閾値を下回る事象とが共に現れた最先時点を検出し、該最先時点でゲージメータＡＧＣをロックオンする工程を有することを特徴とする厚板圧延における板厚制御方法。
（２） 前記差荷重閾値を前記和荷重閾値の３〜７％とすることを特徴とする上記（１）に記載の厚板圧延における板厚制御方法。

本発明によれば、ゲージメータＡＧＣのロックオン条件を適正化でき、圧延成品の長手方向端部切り捨て量を低減することができる。

本発明の実施形態の一例を示す厚板圧延機側面図を含む概略ブロック図である。 本発明によるロックオンタイミングの一例を示す和荷重及び差荷重の模式的推移図である。 従来技術の一例を示す厚板圧延機側面図を含む概略ブロック図である。 従来技術によるロックオンタイミングの一例を示す和荷重の模式的推移図である。

以下、図１、図２を参照し、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の実施形態の一例を示す厚板圧延機側面図を含む概略ブロック図である。図１において、７Ａは圧下制御手段、１２Ａはロックオン信号生成器、１３は差演算器であり、前掲の従来例の図３と同一または相当部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

本発明に係る圧下制御手段７Ａは、ロックオン信号生成器１２Ａと、従来技術に係る圧下制御手段７（図３参照）には存在しない差演算器１３を有する。

差演算器１３は、モータ側、反モータ側それぞれのロードセル４にて１０ｍｓ以下の周期で順次測定して得られるそれぞれの側の測定荷重Ｐ１、Ｐ２同士の差荷重ΔＰ＝｜Ｐ１−Ｐ２｜を、前記測定の度毎に算出する。

ロックオン信号生成器１２Ａは、前記和荷重Ｐが和荷重閾値に達する事象と、メタルイン時点から計時した経過時間が予定時間に達する事象との何れか一方と、前記差荷重ΔＰが予め設定した差荷重閾値を下回る事象とが共に現れた最先時点を検出し、該最先時点の検出に応じてロックオン信号を生成する。

すなわち、本発明では、ゲージメータＡＧＣのロックオンタイミングとして、厚板圧延に用いる圧延機１のモータ側と反モータ側に夫々発生する圧延荷重Ｐ１、Ｐ２を板のメタルイン時点から１０ｍｓ以下の周期で順次測定し、該順次測定の度毎にモータ側、反モータ側の各測定値同士の和荷重Ｐ＝Ｐ１＋Ｐ２及び差荷重ΔＰ＝｜Ｐ１−Ｐ２｜を算出すると共に、前記メタルイン時点からの経過時間を計時し、前記和荷重Ｐが予定荷重に達する事象と前記経過時間が予定時間に達する事象とのいずれか一方と、前記差荷重ΔＰが予め設定した差荷重閾値を下回る事象とが共に現れた最先時点を採用するというロックオン条件とした。

前述の知見（i）〜（ｉｖ）から、本発明によれば、全幅噛み込み到達時点でロックオンするので全幅噛み込み未到達時点でのロックオンを回避することができ、各パスでの噛み込み端部の板厚精度が向上して、最終的な圧延成品の長手方向両端部切り捨て量が低減すると云う効果が得られる。

図２は、本発明のロックオン条件によるロックオンタイミングの一例を示す和荷重及び差荷重の模式的推移図である。この例では、メタルインからの経過時間が予定時間に達する事象、差荷重ΔＰが差荷重閾値を下回る事象、和荷重Ｐが和荷重閾値に達する事象の三つがこの順に生起し、従って、メタルインからの経過時間が予定時間に達する事象と差荷重ΔＰが差荷重閾値を下回る事象とが共に現れた時点がロックオン時点となっている。

荷重Ｐ１、Ｐ２の測定周期については、測定周期が１０ｍｓより長いとロックオン後の板厚精度が大幅に低下するため、１０ｍｓ以下としている。

前記和荷重閾値と前記予定時間とは過去の圧延実績に基づき同一圧延ロットごとに設定するが、好適範囲として、前記和荷重閾値は予定荷重の７０〜９０％、前記予定時間は１００〜４００ｍｓである。

前記差荷重閾値については、過小であるとロックオンタイミングが全幅噛み込み到達時点よりも遅れ、過大であるとロックオンタイミングが全幅噛み込み到達時点よりも早まり、いずれにおいても圧延成品の長手方向両端部切り捨て量の低減効果が不十分となる。この観点から、前記差荷重閾値は、前記和荷重閾値の３〜７％とすることが好ましい。

スラブを加熱炉で加熱し、４重式圧延機で熱間リバース圧延して、製品サイズの範囲が板厚＝４．５〜５０ｍｍ、板幅＝１５００〜５５００ｍｍ、板長さ＝３０００〜２５０００ｍｍである製品（厚鋼板）に仕上げる厚板圧延における自動板厚制御に、図１に示した形態で本発明を実施し、これを本発明例とした。前記厚板圧延における自動板厚制御は、本発明の適用前では図３に示した形態で実施されており、これを従来例とした。

本発明例において、前記荷重Ｐ１、Ｐ２の測定周期は１０ｍｓとし、前記和荷重閾値は予定荷重の８０％とし、前記予定時間は１００〜４００ｍｓの範囲から圧延速度に応じて適宜設定し、これらは、従来例と同様としたが、従来例に無い前記差荷重閾値は、前記和荷重閾値の５％に設定した。

本発明例と従来例とで、無作為に抽出した各々１００本の厚板圧延について、圧延成品の長手方向端部切り捨て量を、製品長さ１ｍ当たりの切り捨て長さで比較したところ、本発明例では従来例の９９．９５％であり、本発明による歩留り向上効果が顕現した。

１ 圧延機
２ ワークロール
３ バックアップロール
４ ロードセル
５ 油圧手段
６ 変位センサ
７ 圧下制御手段（従来技術）
７Ａ 圧下制御手段（本発明）
８ プロセスコンピュータ
９ ＡＧＣコンピュータ
１０ 板（鋼板）
１１ 和演算器
１２ ロックオン信号生成器（従来技術）
１２Ａ ロックオン信号生成器（本発明）
１３ 差演算器

Claims (2)

1. ゲージメータＡＧＣを用いた厚板圧延における先端部板厚制御方法であって、
   前記厚板圧延に用いる圧延機のモータ側と反モータ側に夫々発生する圧延荷重を板のメタルイン時点から１０ｍｓ以下の周期で順次測定し、該順次測定の度毎にモータ側、反モータ側の各測定値同士の和荷重及び差荷重を算出すると共に、前記メタルイン時点からの経過時間を計時し、前記和荷重が予定荷重に達する事象と前記経過時間が予定時間に達する事象とのいずれか先に検出した一方の事象と、前記差荷重が予め設定した差荷重閾値を下回る事象とが共に現れた最先時点を検出し、該最先時点でゲージメータＡＧＣをロックオンする工程を有することを特徴とする厚板圧延における板厚制御方法。
2. 前記差荷重閾値を前記和荷重閾値の３〜７％とすることを特徴とする請求項１に記載の厚板圧延における板厚制御方法。

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