JP6416675B2 - Rolling control method in rolling mill - Google Patents
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Description
本発明は、圧延材を圧延する圧延機における圧延制御方法に関する。 The present invention relates to a rolling control method in a rolling mill for rolling a rolled material.
厚鋼板などの圧延材を製造するに際しては、まず粗圧延機において、加熱されたスラブ鋳片を予め決められた板厚に圧延し、仕上圧延機に送る。仕上圧延機では、粗圧延機で圧延された圧延材を目標の板厚になるまで圧延する。この製造工程では、圧延材の板クラウンをあらかじめ予測モデルを用いて算出し、それを目標値とするように圧延機の圧下特性を制御することが行われている。 When manufacturing a rolled material such as a thick steel plate, a heated slab slab is first rolled to a predetermined plate thickness in a rough rolling mill and sent to a finishing mill. In the finish rolling mill, the rolled material rolled by the rough rolling mill is rolled until the target plate thickness is reached. In this manufacturing process, a sheet crown of a rolled material is calculated in advance using a prediction model, and the rolling characteristics of the rolling mill are controlled so as to make it a target value.
従来、圧延機の圧下特性の制御においては、高精度の圧延制御を行うために、圧延荷重作用時での圧延ロールの変形、圧延材の変形、ロールプロフィールの経時変化を予測することで、圧延材の板クラウンを予測し、予測された板クラウンを基に板クラウン誤差が最小となるように、板厚制御が行われている。
このような板クラウンの予測に関し、ロールプロフィールの経時変化、特にサーマルクラウンや摩耗に起因するロールプロフィールの変化については、圧延状況やロール冷却状況に伴い予測誤差を生じることが多く、その結果、予測される板クラウンに大きな誤差が生じることになる。
Conventionally, in controlling the rolling characteristics of a rolling mill, in order to perform highly accurate rolling control, the rolling roll deformation, rolling material deformation, and roll profile change over time during rolling load operation are predicted, thereby rolling The plate thickness of the material is predicted, and the plate thickness control is performed so that the plate crown error is minimized based on the predicted plate crown.
With regard to the prediction of such a sheet crown, a change in roll profile with time, especially a change in roll profile due to thermal crown or wear, often causes a prediction error in accordance with the rolling condition or roll cooling condition. A large error occurs in the plate crown.
このような問題に対応すべく、特許文献１，２に開示された技術が開発されている。
まず、特許文献１には、予測された板クラウンと実測された板クラウンを比較した板クラウン予測誤差に基づいて、ロールプロフィール誤差を定式化する技術が開示されている。定式化されたロールプロフィール誤差を用いて予測ロールプロフィールを修正することで、次材の板クラウン予測を高精度なものとなっている。この特許文献１では、ロールプロフィール誤差の定式化には、実測される板クラウンは板厚計で計測される３点の板厚（板幅中央と板端との差）から算出され、計算に必要なロール幅全体での測定ができないために、簡易な関数として２次関数を仮定して、ロールプロフィール学習を行うものとされている。
In order to deal with such problems, techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 have been developed.
First, Patent Document 1 discloses a technique for formulating a roll profile error based on a plate crown prediction error obtained by comparing a predicted plate crown and an actually measured plate crown. By correcting the predicted roll profile using the formulated roll profile error, the plate crown prediction of the next material is highly accurate. In this patent document 1, in order to formulate the roll profile error, the measured plate crown is calculated from the three plate thicknesses (difference between the plate width center and the plate end) measured by the plate thickness meter. Since measurement over the entire required roll width is impossible, roll profile learning is performed assuming a quadratic function as a simple function.
一方、特許文献２では、圧延材１本あたりのサーマルクラウン成長が台形形状であることに着目し、別途算出したワークロールプロフィール修正量と、圧延材１本あたりのサーマルクラウン成長量のワークロール胴長方向分布とを用いて、ワークロールプロフィール修正量のロール胴長方向分布を算出する方法、例えば双曲線関数のような近似可能な数式で表現し、ワークロールプロフィール修正量のロール胴長方向分布を算出する方法が開示されている。 On the other hand, in Patent Document 2, paying attention to the fact that the thermal crown growth per rolled material has a trapezoidal shape, a work roll profile correction amount calculated separately and the work roll cylinder of the thermal crown growth amount per rolled material are disclosed. A method of calculating the roll body length direction distribution of the work roll profile correction amount using the long direction distribution, for example, an approximate expression such as a hyperbolic function, and expressing the roll body length direction distribution of the work roll profile correction amount. A method for calculating is disclosed.
特許文献１，２の技術では、いずれも板クラウン誤差を用いてロールプロフィール修正量を決定し、精度よく板クラウン予測を行えるとされている。例えば、特許文献１においては、ロールプロフィール誤差の算出結果により、圧延ロールの幅方向端部位置を基準として、ロールプロフィールを修正している。また、特許文献２においては、圧延材の板幅端部の近傍の位置を基準として、板幅内でのロールプロフィールを修正している。 In the techniques of Patent Documents 1 and 2, it is supposed that the roll crown correction amount is determined using the plate crown error and the plate crown can be predicted with high accuracy. For example, in Patent Document 1, the roll profile is corrected based on the width direction end position of the rolling roll based on the calculation result of the roll profile error. Moreover, in patent document 2, the roll profile within a board width is corrected on the basis of the position near the board width edge part of a rolling material.
ところで、板クラウンは幅方向中央の板厚と幅方向端部の板厚との差であり、実測板クラウンと予測板クラウンの差である板クラウン誤差についても、言うまでもなく幅方向中央の板厚と幅方向端部の板厚との差の予測誤差となる。
そのため、板クラウン誤差を用いてロールプロフィール修正量を決定する場合、例えばロールプロフィール予測値の幅方向中央位置の値と、板端部位置の値との差が大きくなるように修正すべきということは、特許文献１，２などの公知の技術を用いて算出すること
ができる。
Incidentally, the plate crown is the difference between the plate thickness at the center in the width direction and the plate thickness at the end in the width direction. Needless to say, the plate crown error that is the difference between the measured plate crown and the predicted plate crown is also the plate thickness at the center in the width direction. Is a prediction error of the difference between the thickness and the thickness at the end in the width direction.
Therefore, when determining the roll profile correction amount using the plate crown error, for example, it should be corrected so that the difference between the value of the center position in the width direction of the roll profile predicted value and the value of the plate end position is large. Can be calculated using known techniques such as Patent Documents 1 and 2.
しかしながら、特許文献１，２の方法においては、ロールの幅方向の分布、すなわちロールプロフィールを修正するときに、同時にサーマルクラウンの総量（ロールの体積）も修正されている。このとき、サーマルクラウンの総量が修正されたことに起因する板厚誤差が発生することとなる。ところが、幅方向中央位置と板端部位置の差から、サーマルクラウン量の総量を修正しているとは考えにくい。 However, in the methods of Patent Documents 1 and 2, when correcting the distribution in the width direction of the roll, that is, the roll profile, the total amount of the thermal crown (volume of the roll) is also corrected at the same time. At this time, a plate thickness error resulting from the correction of the total amount of the thermal crown occurs. However, it is unlikely that the total amount of the thermal crown is corrected based on the difference between the center position in the width direction and the position of the plate end.
また、特許文献１，２などの公知の技術においては、ロールプロフィール修正量を決定する際に、圧延材の板幅端部位置あるいは圧延ロールの幅方向端部位置を基準として、幅方向中央位置のロールプロフィールを大きくするように修正すべきなのか（図１の左側参照）、又はロールプロフィールの幅方向中央位置を基準として、圧延材の板幅端部位置のロールプロフィールを小さくするように修正すべきなのか（図１の右側参照）、といったことをそもそも判断することができるようにはなっていない。 Further, in known techniques such as Patent Documents 1 and 2, when determining the roll profile correction amount, the center position in the width direction is based on the sheet width end position of the rolled material or the width direction end position of the rolling roll. Should be modified to increase the roll profile (refer to the left side of FIG. 1), or modified so that the roll profile at the sheet width end position of the rolled material is reduced based on the center position in the width direction of the roll profile. In the first place, it is not possible to determine whether it should be done (see the right side of FIG. 1).
このロールプロフィールの修正の大きさの違いは、板クラウン精度には影響しないが、図１に示すように、板厚計算、すなわち板厚精度へ大きな影響を与える。例えば、板厚計算時にロールプロフィール修正量が加味されると、圧延ロールの幅方向中央部では、圧延ロール直径あたりのロールプロフィール修正量の２倍（上下ロール分）のロールギャップとなり、また圧延ロールの幅方向端部では、圧延ロール直径あたりのロールプロフィール修正量の１倍（半分×上下ロール分）のロールギャップとなり、所望の板厚が得られないこととなる。つまり、圧延材の板幅によっても板厚への影響が異なってくる。 Although the difference in the magnitude of the correction of the roll profile does not affect the plate crown accuracy, as shown in FIG. 1, it greatly affects the plate thickness calculation, that is, the plate thickness accuracy. For example, if the roll profile correction amount is taken into account when calculating the plate thickness, the roll gap at the center in the width direction of the rolling roll is twice the roll profile correction amount (upper and lower rolls) per rolling roll diameter. At the end in the width direction, the roll gap is one time (half the upper and lower rolls) of the roll profile correction amount per rolling roll diameter, and a desired plate thickness cannot be obtained. That is, the influence on the plate thickness varies depending on the plate width of the rolled material.
すなわち、特許文献１，２の技術では、このロールプロフィールの修正の大きさの差（本来どうすべきか）を考慮しないまま、常に圧延ロールの幅方向端部位置、あるいは圧延材の板幅端部位置を基準としてロールプロフィールの修正を行っているため、板厚誤差を生じさせる原因となっている。この板厚誤差の一部分は、一般的に板厚制御にて行われる板厚学習（過去の板厚予測誤差）により修正されるものと考えられるが、本来板厚学習により修正しようとしていた板厚誤差に、ロールプロフィールの修正の大きさの差の影響が外乱として加わるため、板厚学習の効果、すなわち高精度の板厚誤差が十分に得られない。つまり、前述の影響は、板厚学習後において板厚誤差を大きくする原因となっているので、特許文献１，２などの従来技術ではロールプロフィールを正確に修正することは不可能である。 That is, in the techniques of Patent Documents 1 and 2, without considering the difference in the magnitude of correction of the roll profile (what should be done originally), the end position of the rolling roll in the width direction or the end of the sheet width of the rolled material. Since the roll profile is corrected based on the position, this causes a plate thickness error. A part of this plate thickness error is considered to be corrected by plate thickness learning (past plate thickness prediction error) generally performed by plate thickness control, but the plate thickness originally intended to be corrected by plate thickness learning Since the influence of the difference in the size of the correction of the roll profile is added to the error as a disturbance, the effect of plate thickness learning, that is, a highly accurate plate thickness error cannot be sufficiently obtained. In other words, since the above-described influence causes the plate thickness error to increase after the plate thickness learning, it is impossible to correct the roll profile accurately with conventional techniques such as Patent Documents 1 and 2.
そこで、本発明は上記問題点を鑑み、圧延材を圧延する圧延機に備えられた圧延ロールのロールプロフィールに関し、板厚誤差及びロールプロフィール誤差をそれぞれ算出することで、正確にロールプロファイルを修正し、修正したロールプロファイルをもとに、板厚と板クラウンとを高精度に制御可能とする圧延機における圧延制御方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention relates to a roll profile of a rolling roll provided in a rolling mill for rolling a rolled material, and corrects the roll profile accurately by calculating a plate thickness error and a roll profile error, respectively. An object of the present invention is to provide a rolling control method in a rolling mill that can control the plate thickness and the plate crown with high accuracy based on the corrected roll profile.
上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明にかかる圧延機における圧延制御方法は、圧延機に備えられた圧延ロールのロールプロフィール予測誤差を算出し、前記算出したロールプロフィール予測誤差を用いてロールプロフィールの修正を行い、修正されたロールプロフィールを有する圧延ロールを用いて圧延材の圧延を行う圧延制御方法において、前記ロールプロフィールの修正を行う際には、前記ロールプロフィール予測誤差を、幅方向で一定の値をもつ誤差成分と、幅方向に分布をもつ誤差成分とに分けて考え、前記幅方向で一定の値をもつ誤差成分を、前記圧延材の板厚の実績値と予測値との偏差を基に算出し、前記幅方向に分布をもつ誤差成分を、前記圧延材の板クラウンの実績値と予測値との偏差、及び前記圧延材の板幅を基に算出し、算出した前記幅方向で一定の値をもつ誤差成分と、前記幅方向に分布をもつ誤差成分とに基づいて、前記ロールプロフィールを修正することを特徴とする。
In order to achieve the above-described object, the present invention takes the following technical means.
That is, the rolling control method in the rolling mill according to the present invention calculates the roll profile prediction error of the rolling roll provided in the rolling mill, corrects the roll profile using the calculated roll profile prediction error, and is corrected. In the rolling control method for rolling a rolled material using a rolling roll having a roll profile, when correcting the roll profile, the roll profile prediction error is an error component having a constant value in the width direction. The error component having a distribution in the width direction is considered, the error component having a constant value in the width direction is calculated based on the deviation between the actual value and the predicted value of the sheet thickness of the rolled material, An error component having a distribution in the width direction is calculated based on the deviation between the actual value and the predicted value of the sheet crown of the rolled material, and the sheet width of the rolled material, and the calculated width An error component having a constant value in counter, on the basis of the error component has a distribution in the width direction, and wherein the modifying the roll profile.
好ましくは、前記幅方向で一定の値をもつ誤差成分が、サーマルクラウンの全体量に起因する誤差であるとよい。 Preferably, the error component having a constant value in the width direction is an error caused by the total amount of the thermal crown.
本発明の圧延機における圧延制御方法によれば、圧延材を圧延する圧延機に備えられた
圧延ロールのロールプロフィールに関し、板厚誤差及びロールプロフィール誤差をそれぞれ算出することで、正確にロールプロファイルを修正し、修正したロールプロファイルをもとに、板厚と板クラウンとを高精度に制御可能とする。
According to the rolling control method in the rolling mill of the present invention, regarding the roll profile of the rolling roll provided in the rolling mill for rolling the rolled material, the roll profile is accurately calculated by calculating the plate thickness error and the roll profile error, respectively. Based on the corrected roll profile, the plate thickness and the plate crown can be controlled with high accuracy.
以下、本発明にかかる圧延機における圧延制御方法の実施形態を、図を基に説明する。本実施形態の圧延制御方法を説明する前に、本発明が適用される圧延装置１について説明する。
図７に示すように、本発明の板厚制御方法が適用される圧延装置１は、スラブ鋳片などの圧延材Ｘを厚鋼板Ｚに圧延するものであり、圧延材Ｘを加熱する加熱炉１３と、加熱された圧延材Ｘを予め決定された板厚及び板幅に圧延する粗圧延機２と、粗圧延機２で圧延された圧延材Ｘを目標の板厚及び板幅になるまで圧延して最終製品となる厚鋼板Ｚを製造する仕上圧延機３と、を有している。
Hereinafter, an embodiment of a rolling control method in a rolling mill according to the present invention will be described with reference to the drawings. Before describing the rolling control method of the present embodiment, a rolling apparatus 1 to which the present invention is applied will be described.
As shown in FIG. 7, a rolling apparatus 1 to which the plate thickness control method of the present invention is applied rolls a rolled material X such as a slab slab into a thick steel plate Z, and a heating furnace that heats the rolled material X 13 and the rough rolling machine 2 that rolls the heated rolled material X to a predetermined thickness and width, and until the rolled material X rolled by the rough rolling machine 2 reaches the target thickness and width. And a finish rolling mill 3 that produces a thick steel plate Z that is rolled into a final product.
粗圧延機２は、圧延材Ｘを圧延する上下一対のワークロール４（圧延ロール）とワークロール４を支持する一対のバックアップロール５とを備えると共に、上方側のバックアップロール５を介してワークロール４に圧延荷重を付与する圧下装置１０を有している。
また、粗圧延機２には圧延荷重を計測するための圧延荷重計６が備えられ、粗圧延機２の出側には圧延材Ｘの出側板厚を計測するための板厚計７が設けられている。圧延荷重計６や板厚計７で計測された圧延材Ｘのデータは、予測モデル８に送られて板クラウン及び板厚が予測される。さらに、粗圧延機２は、予測モデル８にて算出された板クラウン及び板厚を目標値として粗圧延機２を制御する制御手段９を備えている。
The rough rolling mill 2 includes a pair of upper and lower work rolls 4 (rolling rolls) for rolling the rolled material X and a pair of backup rolls 5 that support the work rolls 4, and the work rolls via the upper backup rolls 5. 4 has a reduction device 10 for applying a rolling load.
Further, the rough rolling mill 2 is provided with a rolling load meter 6 for measuring the rolling load, and a strip thickness meter 7 for measuring the exit side thickness of the rolled material X is provided on the exit side of the rough rolling mill 2. It has been. The data of the rolled material X measured by the rolling load meter 6 and the plate thickness meter 7 is sent to the prediction model 8 to predict the plate crown and plate thickness. Further, the rough rolling mill 2 includes control means 9 for controlling the rough rolling mill 2 using the plate crown and the thickness calculated by the prediction model 8 as target values.
下流工程にある仕上圧延機３は、粗圧延機２と同様な略構成とされており、上下一対のワークロール４とワークロール４を支持するバックアップロール５とを備えると共に、ワークロール４に圧延荷重を付与する圧下装置１０を有している。
また、仕上圧延機３にも、圧延荷重を計測するための圧延荷重計６が備えられ、仕上圧延機３の出側には圧延材Ｘの出側板厚を計測するための板厚計７が設けられている。圧延荷重計６や板厚計７で計測された圧延材Ｘのデータは、予測モデル８に送られて板クラウン及び板厚が予測される。さらに、仕上圧延機３は、予測モデル８にて算出された板クラウン及び板厚を目標値として粗圧延機２を制御する制御手段９を備えている。
The finish rolling mill 3 in the downstream process has the same configuration as that of the rough rolling mill 2, and includes a pair of upper and lower work rolls 4 and a backup roll 5 that supports the work rolls 4. It has a reduction device 10 that applies a load.
The finishing mill 3 is also provided with a rolling load meter 6 for measuring the rolling load, and a thickness meter 7 for measuring the exit side thickness of the rolled material X is provided on the exit side of the finishing mill 3. Is provided. The data of the rolled material X measured by the rolling load meter 6 and the plate thickness meter 7 is sent to the prediction model 8 to predict the plate crown and plate thickness. Further, the finish rolling mill 3 includes a control unit 9 that controls the rough rolling mill 2 using the plate crown and the thickness calculated by the prediction model 8 as target values.
上記した圧延装置１において、スラブ鋳片など圧延材Ｘは、加熱炉１３で所定の温度まで加熱された後に圧延機２，３に導入されて、圧延機２，３に備えられているワークロール４の圧下による複数回の往復圧延（複数回の圧延パス）が施される。この圧延パスを複数回行うことで、目標とする板厚及び板幅の厚鋼板Ｚが製造される。
次に、本実施形態の圧延制御方法について説明する。以降、ワークロール４のことを単にロール４と呼ぶこともある。
In the rolling apparatus 1 described above, the rolled material X such as a slab slab is heated to a predetermined temperature in the heating furnace 13 and then introduced into the rolling mills 2 and 3 so that the work rolls provided in the rolling mills 2 and 3 are provided. A plurality of reciprocating rolling (a plurality of rolling passes) is performed under the reduction of 4. By performing this rolling pass a plurality of times, a thick steel plate Z having a target plate thickness and plate width is manufactured.
Next, the rolling control method of this embodiment will be described. Hereinafter, the work roll 4 may be simply referred to as a roll 4.
本実施形態の圧延制御方法は、圧延機に備えられたワークロール４のロールプロフィール予測誤差を算出し、算出したロールプロフィール予測誤差を用いてロールプロフィールの修正を行い、修正されたロールプロフィールを有するワークロール４を用いて圧延材Ｘの圧延を行うとき、ロールプロフィールの修正を行う際には、ロールプロフィール予測誤差を、「幅方向で一定の値をもつ誤差成分」と、「幅方向に分布をもつ誤差成分」とに分けて考え、幅方向で一定の値をもつ誤差成分を、圧延材Ｘの板厚の実績値と予測値との偏差を基に算出し、幅方向に分布をもつ誤差成分を、圧延材Ｘの板クラウンの実績値と予測値との偏差、及び圧延材Ｘの板幅を基に算出し、算出した幅方向で一定の値をもつ誤差成分と、幅方向に分布をもつ誤差成分とに基づいて、ロールプロフィールを修正する。ここで、幅方向で一定の値をもつ誤差成分を、サーマルクラウンの全体量に起因する誤差としている。 The rolling control method of this embodiment calculates the roll profile prediction error of the work roll 4 provided in the rolling mill, corrects the roll profile using the calculated roll profile prediction error, and has the corrected roll profile. When rolling the rolled material X using the work roll 4, when correcting the roll profile, the roll profile prediction error is “error component having a constant value in the width direction” and “distributed in the width direction”. The error component having a constant value in the width direction is calculated based on the deviation between the actual value and the predicted value of the thickness of the rolled material X, and has a distribution in the width direction. The error component is calculated based on the deviation between the actual value and the predicted value of the sheet crown of the rolled material X and the sheet width of the rolled material X, and the error component having a constant value in the calculated width direction and the width direction Error with distribution Based on the minutes and, to modify the roll profile. Here, an error component having a constant value in the width direction is an error caused by the total amount of the thermal crown.
サーマルクラウンの全体量とは、熱の影響により、ロール４の幅方向全体に亘って均一に膨張している部分のことである。例えば、ロール４の幅方向全体に亘って体積が一定量増加している部分、言い換えれば、見かけ上、ロール４の表面がかさ上げされたようになっている部分のことである（図２の右側のグレー部分を参照）。
上記の圧延制御方法は、予測モデル８内で実施されるものである。
The total amount of the thermal crown is a portion that is uniformly expanded over the entire width direction of the roll 4 due to the influence of heat. For example, it is a portion where the volume is increased by a certain amount over the entire width direction of the roll 4, in other words, a portion where the surface of the roll 4 is apparently raised (see FIG. 2). (See the gray area on the right).
The above rolling control method is performed in the prediction model 8.
すなわち、本実施形態の予測モデル８内では、図２の左側に示すロール４の状態から、同図の右側に示すようなロールプロフィールに修正するにあたり、板厚学習により得られた圧延材Ｘの板厚予測誤差を基に、ロール４のサーマルクラウンの全体量の予測誤差を算出し、ロールプロフィール学習により得られた圧延材Ｘの板クラウン予測誤差を基に、板幅方向の分布（形状）の予測誤差を算出し、算出したサーマルクラウンの全体量の予測誤差と、板幅方向の分布の予測誤差を基に、ロールプロフィール予測誤差を算出している。 That is, in the prediction model 8 of the present embodiment, the roll material X of the rolled material X obtained by the sheet thickness learning is corrected from the state of the roll 4 shown on the left side of FIG. 2 to the roll profile shown on the right side of FIG. Based on the sheet thickness prediction error, the prediction error of the total amount of the thermal crown of the roll 4 is calculated, and the distribution (shape) in the sheet width direction based on the sheet crown prediction error of the rolled material X obtained by the roll profile learning. The roll profile prediction error is calculated based on the calculated prediction error of the total amount of the thermal crown and the prediction error of the distribution in the plate width direction.
言い換えれば、ロールプロフィール学習においては、サーマルクラウン（熱膨張量）の全体量の修正は行わずに、ロール４の幅方向の分布のみを修正するようにしているともいえる。本実施形態においては、まずロールプロフィール修正量を算出し、このロールプロフィール修正量の幅方向の平均値をゼロとなるようにしている。
本実施形態の圧延制御方法は、まず圧延材Ｘの板クラウンの実績値と板クラウンの予測値との偏差、及び圧延材Ｘの板幅を基に、台形形状を表現可能な関数を用いてロールプロフィール予測誤差を同定し、同定されたロールプロフィール予測誤差を用いて、ロールプロフィール修正量を決定する。
In other words, in the roll profile learning, it can be said that only the distribution in the width direction of the roll 4 is corrected without correcting the entire amount of the thermal crown (thermal expansion amount). In the present embodiment, first, the roll profile correction amount is calculated, and the average value in the width direction of the roll profile correction amount is set to zero.
The rolling control method of the present embodiment uses a function that can represent a trapezoidal shape based on the deviation between the actual value of the sheet crown of the rolled material X and the predicted value of the sheet crown, and the width of the rolled material X. A roll profile prediction error is identified, and a roll profile correction amount is determined using the identified roll profile prediction error.
なお、本発明の予測モデル８には、板クラウンを高精度に予測するために、ワークロール４における熱膨張予測誤差を精度良く学習できる「台形型熱膨張を考慮したロールプロフィール学習機能」が導入されている。
具体的には、本実施形態の予測モデル８においては、圧延材Ｘ、Ｎ本分（例えば、Ｎ＝３）の板幅と板クラウン誤差を蓄積し、台形形状を表現可能な関数の係数を同定し、誤差プロフィール学習値を算出するものとしている。例えば、一般にシグモイド関数と呼ばれる関数の変形である下式（１）を、誤差プロフィールの推定に用いる。
The prediction model 8 of the present invention introduces a “roll profile learning function considering trapezoidal thermal expansion” that can accurately predict thermal expansion prediction errors in the work roll 4 in order to accurately predict the plate crown. Has been.
Specifically, in the prediction model 8 of the present embodiment, the sheet width and the sheet crown error for the rolled material X and N (for example, N = 3) are accumulated, and the coefficient of the function that can express the trapezoidal shape is obtained. The error profile learning value is calculated by identification. For example, the following equation (1), which is a modification of a function generally called a sigmoid function, is used to estimate an error profile.
ここで、ｘはワークロール４胴長長さを規格化した座標（ロール４胴長中央の位置をゼロ、ロール４胴長端部位置を１，−１）である。また、係数ａ１は台形の高さ、係数ａ２は台形の勾配、係数ａ３は変曲点の胴長方向位置を表す。したがって、係数ａ１は板クラウン誤差、係数ａ３は規格化した圧延材Ｘの板幅（乃至は板幅に近い値）を示すことが推定できる。 Here, x is the coordinate which normalized the length of the work roll 4 body length (the position of the center of the roll 4 body length is zero, and the position of the end of the roll 4 body length is 1, −1). The coefficient a 1 represents the height of the trapezoid, the coefficient a 2 represents the trapezoidal gradient, and the coefficient a 3 represents the position of the inflection point in the trunk length direction. Therefore, it can be estimated that the coefficient a 1 indicates the sheet crown error, and the coefficient a 3 indicates the normalized sheet width (or a value close to the sheet width) of the rolled material X.
なお、圧延材Ｘ「１本」の板幅および板クラウン誤差の情報では、３つの未知数（係数ａ１〜ａ３）を同定することは不可能であるので、圧延材ＸのＮ数を所定値としておく。しかし、係数ａ１〜ａ３の同定に用いる圧延材ＸのＮ数が多いと、ロールプロフィール修正の応答性が悪くなるので、本願発明者らは、圧延材ＸのＮ数を２≦Ｎ≦２０の範囲にすることが好ましいと見出した。さらには、２≦Ｎ≦５の範囲にするとより好ましい。 In addition, since it is impossible to identify three unknowns (coefficients a 1 to a 3 ) with the information on the sheet width and the sheet crown error of the rolled material X “one”, the N number of the rolled material X is set to a predetermined value. As a value. However, if the N number of the rolled material X used for identification of the coefficients a 1 to a 3 is large, the responsiveness of roll profile correction deteriorates, so the inventors of the present application set the N number of the rolled material X to 2 ≦ N ≦. It has been found that a range of 20 is preferable. Further, it is more preferable that the range is 2 ≦ N ≦ 5.
係数ａ１〜ａ３を同定するにあたっては、以下に示す同定方法、すなわち一般的に最尤法と呼ばれる方法を用いる。
具体的には、まず、圧延材Ｘ、Ｎ本分の板クラウン誤差と板幅の平均を算出し、係数ａ１の上限値および下限値を板クラウン誤差の平均を基準として設定し、係数ａ３の上限値および下限値を板幅の平均を基準として設定する。基準として設定したそれぞれの下限値を係数ａ１及び係数ａ３として仮決定し、この係数ａ１および係数ａ３を用いて圧延材Ｘ、Ｎ本分の板クラウン誤差と板幅の関係を最小二乗法を用いて、最も精度よく近似できる係数ａ２を算出する。この際に、仮決定した係数ａ１〜ａ３を用いた場合の誤差平方和を算出しておく。
In identifying the coefficients a 1 to a 3 , the following identification method, that is, a method generally called a maximum likelihood method is used.
Specifically, first, the average of the sheet crown error and the sheet width for the rolled material X and N pieces is calculated, and the upper limit value and the lower limit value of the coefficient a 1 are set based on the average of the sheet crown error, and the coefficient a An upper limit value and a lower limit value of 3 are set based on the average of the plate widths. Provisionally determining respective lower limit value set as a reference as coefficients a 1 and the coefficient a 3, minimizing the relationship of the strip X, the strip crown error and the plate width of the N duty by using the coefficients a 1 and coefficient a 3 Using the square method, a coefficient a 2 that can be approximated with the highest accuracy is calculated. At this time, the sum of square errors is calculated when the temporarily determined coefficients a 1 to a 3 are used.
次いで、係数ａ３を基準範囲内で少し変化させて、上述と同様に係数ａ２を算出し、誤差平方和も算出する。以降、上述に作業を繰り返し、係数ａ１および係数ａ３を上限値および下限値の範囲内で少しずつ変化させていき、誤差平方和が最小となる場合の係数ａ１〜ａ３を、当該圧延時の板幅と板クラウン誤差の関係を最もよく近似できる関数としての式（１）により決定する。 Next, the coefficient a 3 is slightly changed within the reference range, the coefficient a 2 is calculated in the same manner as described above, and the error sum of squares is also calculated. Thereafter, repeat the procedure to the above, will the coefficients a 1 and the coefficient a 3 gradually changed within the range of upper and lower limit values, the coefficients a 1 ~a 3 when the error square sum is minimized, the The relationship between the sheet width during rolling and the sheet crown error is determined by equation (1) as a function that can best approximate.
そして、式（１）を用いて同定されたロールプロフィール予測誤差の平均値μを算出する。
続いて、ロールプロフィール修正量を式（２）を用いて算出する。
Then, an average value μ of the roll profile prediction errors identified using the equation (1) is calculated.
Subsequently, the roll profile correction amount is calculated using Equation (2).
このとき、式（２）の平均値はゼロとなり、プロフィール学習では熱膨張量（サーマルクラウン）の全体量を修正せずに、幅方向の形状（分布）のみを修正することが可能となる。
また、一般に行われるように、学習ゲインＧ (０＜Ｇ＜１)を乗じて、それまでの学習項ｚ（ｘ）ｉ−１を下式（３）のように更新していく方法を取る場合にも、ロールプロフィール修正量［ΔＣｍｊ(ｚ)ｎ＝ΔＣthj(ｚ)×(１＋ΔＣmj/ΔＣthj)］の平均値はゼロに保たれる。
At this time, the average value of Equation (2) is zero, and it is possible to correct only the shape (distribution) in the width direction without correcting the total amount of thermal expansion (thermal crown) in profile learning.
Further, as is generally done, a method of multiplying the learning gain G (0 <G <1) and updating the learning term z (x) i-1 so far as shown in the following equation (3) is adopted. Even in this case, the average value of the roll profile correction amount [ΔC mj (z) n = ΔC thj (z) × (1 + ΔC mj / ΔC thj )] is kept at zero.
さらには、ロールプロフィールの変化は、ロール４と圧延材Ｘとの接触する範囲が大きく変化することから、同定した式（１）に対して板幅端部位置までをロールプロフィール修正量として用いてもよい。加えて言えば、上記した板幅端部位置を、当該圧延材Ｘの板幅としてもよいし、Ｎ本の板幅の平均と板クラウンの平均から式（１）を算出していることから、Ｎ本の板幅の平均としてもよい。 Further, since the range of contact between the roll 4 and the rolled material X changes greatly in the change of the roll profile, up to the sheet width end position is used as the roll profile correction amount with respect to the identified formula (1). Also good. In addition, the above-described plate width end position may be set as the plate width of the rolled material X, and the formula (1) is calculated from the average of N plate widths and the average of plate crowns. , And the average of N plate widths.
以上述べた予測モデル８における圧延制御方法によれば、圧延材Ｘを圧延する圧延機に備えられた圧延ロール４のロールプロフィールに関し、板厚誤差及びロールプロフィール誤差をそれぞれ算出することで、正確にロールプロファイルを修正し、修正したロールプロファイルをもとに、板厚と板クラウンとを高精度に制御可能とする。
［実施例］
上述した圧延制御方法により、ロールプロフィール修正量、すなわちロールプロフィール予測誤差を算出した例を、以下に示す。
According to the rolling control method in the prediction model 8 described above, the plate thickness error and the roll profile error are accurately calculated with respect to the roll profile of the rolling roll 4 provided in the rolling mill that rolls the rolled material X. The roll profile is corrected, and the plate thickness and the plate crown can be controlled with high accuracy based on the corrected roll profile.
[Example]
An example in which the roll profile correction amount, that is, the roll profile prediction error is calculated by the rolling control method described above is shown below.
図３Ａ〜図３Ｃは、板厚学習とロールプロフィール学習をする前のサーマルクラウンと、ロールプロフィール学習をした後のサーマルクラウンを示す図である。
図３Ａは、ロール４の幅方向端部を基準としたロールプロフィール修正量を基に、ロールプロフィールを修正した後のサーマルクラウンを示す図である。図３Ｂは、ロール４の幅方向端部を基準としたロールプロフィール修正量を基に、ロールプロフィールを修正した後のサーマルクラウンを示す図である。図３Ｃは、熱膨張量（サーマルクラウン）の全体量は修正せずに、ロールプロフィールのみを修正した後のサーマルクラウンを示す図である。
3A to 3C are diagrams showing a thermal crown before performing sheet thickness learning and roll profile learning, and a thermal crown after performing roll profile learning.
FIG. 3A is a diagram illustrating the thermal crown after the roll profile is corrected based on the roll profile correction amount based on the width direction end of the roll 4. FIG. 3B is a diagram showing the thermal crown after the roll profile is corrected based on the roll profile correction amount based on the width direction end of the roll 4. FIG. 3C is a diagram showing the thermal crown after correcting only the roll profile without correcting the total amount of thermal expansion (thermal crown).
ロール幅方向端部を基準としている従来技術の図３Ａおよび図３Ｂでは、ロールプロフィール学習により、サーマルクラウンの全体量が大きくなっているのに対して、本発明を適用させた図３Ｃでは幅方向の分布のみが変化しており、サーマルクラウンの全体量は変化していないことが分かる。
図４、図５は、ロール４の幅方向端部位置を基準としてロールプロフィールを修正した場合の板クラウン誤差および板厚誤差（従来技術）と、本発明の技術を用いてロールプロフィールを修正した場合の板クラウン誤差および板厚誤差を示した図である。表１は、本実施形態及び従来技術における板クラウン誤差の偏差を示している。
In FIG. 3A and FIG. 3B of the prior art based on the end in the roll width direction, the entire amount of the thermal crown is increased by learning the roll profile, whereas in FIG. 3C to which the present invention is applied, the width direction is increased. It can be seen that only the distribution of is changed, and the total amount of the thermal crown is not changed.
FIGS. 4 and 5 show a plate crown error and a plate thickness error (prior art) when the roll profile is corrected based on the width direction end portion position of the roll 4, and the roll profile is corrected using the technique of the present invention. It is the figure which showed the plate crown error and plate thickness error in the case. Table 1 shows the deviation of the plate crown error in this embodiment and the prior art.
図４および表１に示すように、板クラウン誤差については、本発明と従来技術ではほぼ同じ値となっており、従来技術による板クラウン誤差の修正効果を損なっていないことが分かる。なお、図４および表１の本実施形態は従来技術とほぼ同じ値であることが好ましい。すなわち、本実施形態で求めた板クラウン精度は良好であるといえる。 As shown in FIG. 4 and Table 1, the plate crown error is almost the same in the present invention and the prior art, and it can be seen that the effect of correcting the plate crown error according to the prior art is not impaired. In addition, it is preferable that this embodiment of FIG. 4 and Table 1 is a value substantially the same as a prior art. That is, it can be said that the plate crown accuracy obtained in this embodiment is good.
ところが、図５に示すように、板厚誤差については、従来技術ではロールプロフィール学習率を高くすると板厚精度が悪化している。それに対して、本実施形態では板厚精度の悪化が抑えられている、すなわち板厚精度が高くなっている。
この図４および図５に示すように、従来技術では、板クラウン精度を良くするためにロールプロフィール学習率を高くすると板厚精度が悪化し、良好な板厚精度を確保しようとすると板クラウン精度の向上効果が十分に得られないという、相反してしまうこととなる。
However, as shown in FIG. 5, with respect to the plate thickness error, the plate thickness accuracy deteriorates when the roll profile learning rate is increased in the related art. On the other hand, in this embodiment, the deterioration of the plate thickness accuracy is suppressed, that is, the plate thickness accuracy is high.
As shown in FIG. 4 and FIG. 5, in the prior art, when the roll profile learning rate is increased to improve the plate crown accuracy, the plate thickness accuracy is deteriorated, and when trying to ensure good plate thickness accuracy, the plate crown accuracy is increased. This is a contradiction that the improvement effect is not sufficiently obtained.
つまり、従来技術では、幅方向で一定の値をもつ誤差成分（板厚学習）と、幅方向に分布をもつ誤差成分（板クラウン学習）とを同時に考えてロールプロフィール予測誤差を算出しているので、２つの誤差成分が干渉することとなり、板厚の精度が悪化してしまうこととなる。
これに対して、本実施形態では、２つの誤差成分が互いに干渉し合わないように、ロールプロフィール予測誤差を、幅方向で一定の値をもつ誤差成分と、幅方向に分布をもつ誤差成分とに分けて考えているので、ロールプロフィール学習率に依らずに、非常に安定した板厚精度が得られる。すなわち、本実施形態においては、板厚精度及び板クラウン精度を共に向上させている。
In other words, in the prior art, the roll profile prediction error is calculated by simultaneously considering an error component having a constant value in the width direction (sheet thickness learning) and an error component having a distribution in the width direction (sheet crown learning). Therefore, the two error components interfere with each other, and the accuracy of the plate thickness is deteriorated.
In contrast, in the present embodiment, the roll profile prediction error is divided into an error component having a constant value in the width direction and an error component having a distribution in the width direction so that the two error components do not interfere with each other. Therefore, very stable plate thickness accuracy can be obtained regardless of the roll profile learning rate. That is, in this embodiment, both the plate thickness accuracy and the plate crown accuracy are improved.
図６は、板クラウン学習し、且つ板厚学習した後の板厚誤差を比較した図である。表２は、本実施形態及び従来技術における板厚誤差の偏差を示している。 FIG. 6 is a diagram comparing plate thickness errors after plate crown learning and plate thickness learning. Table 2 shows the deviation of the plate thickness error in this embodiment and the prior art.
図６、を参照するに、従来技術では、グラフの上下幅が大きくなっており、板厚学習において板クラウン学習の影響を受けている、すなわち板厚誤差が悪化していることがわかる。一方、本実施形態では、グラフの上下幅が小さくなっており、板厚学習において板クラウン学習の影響を受けていない、すなわち板厚誤差がよくなっていることがわかる。
以上より、本実施形態の圧延制御方法によれば、ロール４のサーマルクラウンの全体量の予測誤差と、圧延材Ｘの板クラウン予測誤差をそれぞれ算出することで、正確にロール
プロファイルを修正し、修正したロールプロファイルをもとに、板厚と板クラウンとを高精度に制御可能とする。すなわち、本実施形態の圧延制御方法は、従来技術に比べて、大幅に板厚精度を向上させることができる。
Referring to FIG. 6, in the prior art, the vertical width of the graph is large, and it is understood that the plate thickness learning is affected by the plate thickness learning, that is, the plate thickness error is deteriorated. On the other hand, in this embodiment, the vertical width of the graph is small, and it can be seen that the plate thickness learning is not affected by the plate crown learning, that is, the plate thickness error is improved.
As described above, according to the rolling control method of the present embodiment, the roll profile is accurately corrected by calculating the prediction error of the total amount of the thermal crown of the roll 4 and the plate crown prediction error of the rolled material X, respectively. Based on the corrected roll profile, the plate thickness and the plate crown can be controlled with high accuracy. That is, the rolling control method of the present embodiment can greatly improve the plate thickness accuracy as compared with the prior art.
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。
例えば、本実施形態では、圧延機２，３として、厚鋼板Ｚのリバース圧延機を例示したが、薄鋼板の圧延機でもよく、タンデム型であってもよい。圧延形態は熱間又は冷間のどちらであってもよい。
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive.
For example, in the present embodiment, as the rolling mills 2 and 3, the reverse rolling mill of the thick steel plate Z is exemplified, but a rolling mill of a thin steel plate may be used, and a tandem type may be used. The rolling form may be either hot or cold.
また、本実施形態において、シグモイド関数を例に挙げて説明したが、２次関数、双曲線関数などを用いて圧延機の圧延制御を行ってもよい。
特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
In the present embodiment, the sigmoid function has been described as an example, but rolling control of the rolling mill may be performed using a quadratic function, a hyperbolic function, or the like.
In particular, in the embodiment disclosed this time, matters that are not explicitly disclosed, for example, operating conditions and operating conditions, various parameters, dimensions, weights, volumes, and the like of a component deviate from a range that a person skilled in the art normally performs. Instead, values that can be easily assumed by those skilled in the art are employed.
１ 圧延装置
２ 粗圧延機
３ 仕上圧延機
４ ワークロール（圧延ロール）
５ バックアップロール
６ 圧延荷重計
７ 板厚計
８ 予測モデル
９ 制御手段
１０ 圧下装置
１３ 加熱炉
Ｘ 圧延材
Ｚ 厚鋼板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rolling apparatus 2 Rough rolling mill 3 Finish rolling mill 4 Work roll (rolling roll)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Backup roll 6 Rolling load meter 7 Sheet thickness meter 8 Prediction model 9 Control means 10 Reduction device 13 Heating furnace X Rolled material Z Thick steel plate
Claims (2)
前記ロールプロフィールの修正を行う際には、
前記ロールプロフィール予測誤差を、幅方向で一定の値をもつ誤差成分と、幅方向に分布をもつ誤差成分とに分けて考え、
前記幅方向で一定の値をもつ誤差成分を、前記圧延材の板厚の実績値と予測値との偏差を基に算出し、
前記幅方向に分布をもつ誤差成分を、前記圧延材の板クラウンの実績値と予測値との偏差、及び前記圧延材の板幅を基に算出し、
算出した前記幅方向で一定の値をもつ誤差成分と、前記幅方向に分布をもつ誤差成分とに基づいて、前記ロールプロフィールを修正する
ことを特徴とする圧延機における圧延制御方法。 The roll profile prediction error of the rolling roll provided in the rolling mill is calculated, the roll profile is corrected using the calculated roll profile prediction error, and the rolling material is rolled using the rolling roll having the corrected roll profile. In the rolling control method
When modifying the roll profile,
The roll profile prediction error is divided into an error component having a constant value in the width direction and an error component having a distribution in the width direction,
An error component having a constant value in the width direction is calculated based on the deviation between the actual value and the predicted value of the sheet thickness of the rolled material,
An error component having a distribution in the width direction is calculated based on the deviation between the actual value and the predicted value of the sheet crown of the rolled material, and the sheet width of the rolled material,
A rolling control method in a rolling mill, wherein the roll profile is corrected based on the calculated error component having a constant value in the width direction and the error component having a distribution in the width direction.
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