JP7644340B2 - Meandering control method and device - Google Patents
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Description
本発明は、連続圧延における被圧延材の蛇行を制御する蛇行制御方法及び蛇行制御装置に関する。 The present invention relates to a meandering control method and a meandering control device for controlling the meandering of a rolled material during continuous rolling.
複数の圧延機を連続的に被圧延材(例えば鉄鋼)が通過する連続圧延においては、例えば図15に示すように被圧延材Sの幅方向の中心が、ミルセンター(圧延機の幅方向の中心位置C、すなわち、ワークロール11の回転軸方向の中心位置)からずれてしまい、被圧延材Sがワークロール11の端部の方向に移動してしまう、いわゆる蛇行と呼ばれる現象が生じることがある。蛇行が生じると、被圧延材の平坦度が低下し、製品品質の低下につながる可能性がある。また、蛇行量が大きい場合には、被圧延材の尾端部が、サイドガイドに接触して屈曲してしまい、被圧延材が2重に折れ込まれた状態で後段の圧延機に咬み込まれる、絞りと呼ばれる不良が生じ得る。絞りが生じると、屈曲した被圧延材によってワークロールの表面が傷付けられてしまうため、生産ラインを停止して、ワークロールの点検、手入れ又は交換等の保守作業を行う必要があり、生産ラインの稼働率を低下させてしまう恐れがある。
In continuous rolling, where the material to be rolled (e.g., steel) passes through multiple rolling mills in succession, the center of the width of the material to be rolled S may shift from the mill center (the center position C of the rolling mill in the width direction, i.e., the center position in the direction of the rotation axis of the work roll 11) as shown in FIG. 15, and the material to be rolled S may move toward the end of the
ここで、連続圧延においては、被圧延材が、前段及び後段の双方の圧延機のワークロールに咬み込まれている場合には、被圧延材に長手方向に張力が作用し、被圧延材が拘束されているため、大きな蛇行は生じ難い。絞りを発生させるような大きな蛇行は、被圧延材の尾端が前段の圧延機を抜けた際に生じやすい。また、従来、圧延機での圧下率が大きいほど、蛇行が発生しやすいことが知られている。 In continuous rolling, when the material being rolled is bitten between the work rolls of both the front and rear rolling mills, tension acts on the material in the longitudinal direction and the material is restrained, making it difficult for large meandering to occur. Large meandering that would cause squeezing is likely to occur when the tail end of the material being rolled leaves the front rolling mill. It has also been known that the greater the reduction rate in the rolling mills, the more likely meandering is to occur.
そこで、例えば、下記特許文献1には、前段(N-1段目)の圧延機における被圧延材の尾端の通過(尻抜け)を検出し、当該尻抜けを検出したタイミングで、次段(N段目)の圧延機のワークロールの圧下位置(すなわち、上下のワークロール間のロールギャップ)を開放する技術が開示されている。特許文献1に記載の技術によれば、被圧延材の尾端を含む所定の長さの領域(以下、尾端部とも呼称する。)がN段目の圧延機を通過する際に、当該N段目の圧延機における圧下率が小さくなるため、被圧延材の蛇行量を小さくすることができる。
Therefore, for example,
また、特許文献2には、複数の圧延機のうちの最終段の圧延機又は最終段の圧延機を含む連続した複数の圧延機のロールギャップを、被圧延材の尾端部が通過するタイミングに合わせて、同時に開放する技術が開示されている。特許文献2に記載の技術によれば、被圧延材の尾端部が、最終段の圧延機又は最終段の圧延機を含む連続した複数の圧延機によって圧延されなくなるため、圧延に伴って発生する蛇行及び絞りを抑制することができる。
しかしながら、上記特許文献1、2に記載の技術のように、被圧延材の尾端部が圧延機を通過する際にロールギャップを開放することにより蛇行を制御する方法では、被圧延材の尾端部は所望の板厚に圧延されないこととなる。従って、被圧延材の尾端部は、不良品として切断されることとなるため、生産効率を低下させる原因となる。また、上記特許文献2に記載の技術では、ロールギャップを開放するギャップアップ量は被圧延材の種類によらず同様に設定される。このため、実際には蛇行が生じない場合にもロールギャップを開放してしまい、不要に被圧延材の尾端部の板厚の不合を発生させてしまうこともある。
However, in the method of controlling meandering by opening the roll gap when the tail end of the rolled material passes through the rolling mill, as in the techniques described in
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、被圧延材の尾端部通板時の蛇行を抑制しつつ、板厚不合によって生じる歩留まり低下を抑制することが可能な、新規かつ改良された蛇行制御方法及び蛇行制御装置を提供することにある。 The present invention was made in consideration of the above problems, and the object of the present invention is to provide a new and improved meandering control method and meandering control device that can suppress meandering when the tail end of the rolled material is threaded, while suppressing the decrease in yield caused by thickness mismatch.
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、圧延機により圧延される被圧延材の蛇行を制御する蛇行制御方法であって、被圧延材の圧延開始前に、当該被圧延材の圧延実績情報に基づいて、当該被圧延材の圧延における平行剛性目標値を設定する平行剛性目標値設定ステップと、被圧延材の尾端部が圧延機を通過する前に、当該被圧延材の平行剛性計算値を算出する平行剛性計算値算出ステップと、平行剛性計算値が平行剛性目標値より小さくなるように、被圧延材の尾端部が通過するタイミングで圧延機のロールギャップを大きくするギャップアップ量を算出するギャップアップ量算出ステップと、被圧延材の尾端部が通過するタイミングで、決定されたギャップアップ量だけロールギャップが大きくなるように、圧延機を制御する制御ステップと、を含む、蛇行制御方法が提供される。 In order to solve the above problem, according to one aspect of the present invention, there is provided a meandering control method for controlling the meandering of a material being rolled by a rolling mill, the meandering control method including: a parallel stiffness target value setting step for setting a parallel stiffness target value for the rolling of the material being rolled based on rolling performance information of the material being rolled before the start of rolling of the material being rolled; a parallel stiffness calculation value calculation step for calculating a parallel stiffness calculation value for the material being rolled before the tail end of the material being rolled passes through the rolling mill; a gap-up amount calculation step for calculating a gap-up amount for increasing the roll gap of the rolling mill at the timing when the tail end of the material being rolled passes through so that the parallel stiffness calculation value is smaller than the parallel stiffness target value; and a control step for controlling the rolling mill so that the roll gap is increased by the determined gap-up amount at the timing when the tail end of the material being rolled passes through.
ギャップアップ量算出ステップは、平行剛性計算値と平行剛性目標値とを比較する比較ステップと、平行剛性計算値が平行剛性目標値以上であるときに、予め設定された単位ギャップアップ量ずつギャップアップ量を増加するギャップアップ量変更ステップと、平行剛性計算値が平行剛性目標値よりも小さくなったときのギャップアップ量を、被圧延材の尾端部が通過するタイミングで設定する圧延機のロールギャップのギャップアップ量に決定する決定ステップと、を含み、平行剛性計算値が平行剛性目標値よりも小さくなるまで、ギャップアップ量変更ステップにてギャップアップ量が変更される度に、変更後のギャップアップ量にて再度平行剛性算出ステップにより平行剛性計算値を算出し、比較ステップにて平行剛性計算値と平行剛性目標値とを比較する。 The gap-up amount calculation step includes a comparison step of comparing the parallel stiffness calculation value with the parallel stiffness target value, a gap-up amount change step of increasing the gap-up amount by a preset unit gap-up amount when the parallel stiffness calculation value is equal to or greater than the parallel stiffness target value, and a determination step of determining the gap-up amount when the parallel stiffness calculation value becomes smaller than the parallel stiffness target value as the gap-up amount of the roll gap of the rolling mill to be set at the timing when the tail end of the rolled material passes through. Each time the gap-up amount is changed in the gap-up amount change step, the parallel stiffness calculation value is calculated again in the parallel stiffness calculation step with the changed gap-up amount until the parallel stiffness calculation value becomes smaller than the parallel stiffness target value, and the parallel stiffness calculation value is compared with the parallel stiffness target value in the comparison step.
平行剛性計算値算出ステップでは、被圧延材のうち、尾端側のボトム部における圧延実績を用いて、当該被圧延材の平行剛性計算値を算出してもよい。 In the parallel stiffness calculation step, the parallel stiffness calculation value of the rolled material may be calculated using the rolling results of the bottom portion at the tail end of the rolled material.
蛇行制御方法は、平行剛性目標値を学習する学習ステップをさらに含んでもよい。学習ステップでは、過去の製造実績に基づいて、圧延トラブルの発生によるトラブル発生コストと製品の品質不合による品質不合コストとの合計値が最小となる平行剛性目標値を学習する。 The meandering control method may further include a learning step of learning the parallel stiffness target value. In the learning step, a parallel stiffness target value that minimizes the total value of the trouble occurrence cost due to the occurrence of rolling trouble and the quality defect cost due to the quality defect of the product is learned based on past manufacturing results.
学習ステップにおいて、トラブル発生コストは、過去の製造実績における圧延トラブルの発生率と、トラブル発生コスト単価とから算出され、品質不合コストは、過去の製造実績における製品の品質不合本数と、厚み品質不合による厚み品質不合コスト単価とから算出してもよい。 In the learning step, the trouble occurrence cost is calculated from the occurrence rate of rolling troubles in past production records and the trouble occurrence cost unit price, and the quality non-conformity cost may be calculated from the number of quality non-conformities in products in past production records and the thickness quality non-conformity cost unit price due to thickness quality non-conformity.
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、圧延機により圧延される被圧延材の蛇行を制御する蛇行制御装置であって、被圧延材の製造条件を取得する製造条件受信部と、圧延機に対して通板方向上流側に設定された所定位置を被圧延材の尾端部が通過したタイミングで、圧延機による被圧延材のボトム部の圧延実績情報を取得する実績収集部と、被圧延材の製造条件、圧延実績情報、及び、被圧延材の鋼種に応じて設定された平行剛性目標値より、被圧延材の尾端部が圧延機を通過する前に当該被圧延材の平行剛性計算値を算出し、平行剛性計算値が平行剛性目標値より小さくなるように、被圧延材の尾端部が通過するタイミングで圧延機のロールギャップを大きくするギャップアップ量を決定する設定演算部と、を含む、蛇行制御装置が提供される。 In addition, in order to solve the above problem, according to another aspect of the present invention, there is provided a meandering control device that controls the meandering of a material being rolled by a rolling mill, the meandering control device including a manufacturing condition receiving unit that acquires the manufacturing conditions of the material being rolled, a performance collecting unit that acquires rolling performance information of the bottom part of the material being rolled by the rolling mill at the timing when the tail end of the material being rolled passes a predetermined position set upstream in the sheet passing direction relative to the rolling mill, and a setting calculation unit that calculates a parallel stiffness calculation value of the material being rolled before the tail end of the material passes through the rolling mill based on the manufacturing conditions of the material being rolled, the rolling performance information, and a parallel stiffness target value set according to the steel type of the material being rolled, and determines a gap-up amount that increases the roll gap of the rolling mill at the timing when the tail end of the material being rolled passes through so that the parallel stiffness calculation value is smaller than the parallel stiffness target value.
蛇行制御装置は、鋼種毎に平行剛性目標値を学習する学習部をさらに備えてもよい。学習部は、過去の製造実績に基づいて、圧延トラブルの発生によるトラブル発生コストと製品の品質不合による品質不合コストとの合計値が最小となる平行剛性目標値を、鋼種毎に学習する。 The meandering control device may further include a learning unit that learns the parallel stiffness target value for each steel type. Based on past manufacturing records, the learning unit learns the parallel stiffness target value for each steel type that minimizes the total value of the trouble occurrence cost due to the occurrence of rolling trouble and the quality defect cost due to the quality defect of the product.
以上説明したように本発明によれば、被圧延材の尾端部通板時の蛇行を抑制しつつ、板厚不合によって生じる歩留まり低下を抑制することができる。 As described above, the present invention can suppress meandering when threading the tail end of the rolled material, while also suppressing yield reductions caused by thickness mismatches.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 The preferred embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the attached drawings. Note that in this specification and the drawings, components having substantially the same functional configuration are designated by the same reference numerals to avoid redundant description.
<1.概要>
圧延機により被圧延材を圧延する際、被圧延材の蛇行や絞りの発生を抑制するためには圧下率を小さくすることが効果的であり、従来、被圧延材の尾端部が圧延機を通過するタイミングでロールギャップを開放する制御が行われている(例えば、特許文献2)。しかし、ロールギャップを開放することにより被圧延材の蛇行や絞りの発生を抑制できる一方で、尾端部の板厚が目標板厚から大きく外れてしまい、歩留まり落ちの要因となってしまう。また、被圧延材の鋼種によっては尾端部通過時にロールギャップを開放しなくても蛇行や絞りが発生しない場合もある。このような場合にロールギャップを開放してしまうと、不要な歩留まり落ちを発生させてしまう。
<1. Overview>
When rolling a material to be rolled by a rolling mill, it is effective to reduce the reduction ratio in order to suppress the occurrence of meandering and squeezing of the material to be rolled, and conventionally, control is performed to open the roll gap at the timing when the tail end of the material to be rolled passes through the rolling mill (for example, Patent Document 2). However, while opening the roll gap can suppress the occurrence of meandering and squeezing of the material to be rolled, it causes the plate thickness at the tail end to deviate significantly from the target plate thickness, which becomes a cause of yield loss. In addition, depending on the steel type of the material to be rolled, meandering and squeezing may not occur even if the roll gap is not opened when the tail end passes. In such a case, opening the roll gap will cause unnecessary yield loss.
そこで、本実施形態では、圧延中に、被圧延材毎に尾端部が圧延機を通過するときのロールギャップの開放の要否を判定し、個々の材料に最適なロールギャップの設定を行う。これにより、蛇行や絞りの発生を抑制しつつ、歩留まり落ちを低減する。以下、本実施形態に係る圧延機の蛇行制御を行う蛇行制御システムの構成と蛇行制御方法について、説明する。なお、以下では、ロールギャップを開放することをギャップアップともいい、ロールギャップの開放量をギャップアップ量ともいう。また、以下の説明では、説明を簡単にするため、圧延設備を構成する複数の圧延機のうち、通板方向最下流に設置された圧延機を、ギャップアップ量を制御する制御対象として説明する。 In this embodiment, the necessity of opening the roll gap when the tail end passes through the rolling mill during rolling is determined for each material to be rolled, and the optimal roll gap is set for each material. This reduces yield loss while suppressing the occurrence of meandering and squeezing. Below, the configuration of the meandering control system and meandering control method for controlling the meandering of the rolling mill according to this embodiment will be described. Note that, below, opening the roll gap is also referred to as gap up, and the amount of roll gap opening is also referred to as the gap up amount. In addition, in the following description, for simplicity, the rolling mill installed at the most downstream in the sheet passing direction among the multiple rolling mills that make up the rolling facility will be described as the control target for controlling the gap up amount.
<2.蛇行制御システム>
まず、図1~図7に基づいて、本発明の一実施形態に係る蛇行制御システムの構成について説明する。図1は、本実施形態に係る蛇行制御システム1の構成を示す説明図である。図2は、ロールプロフィルの一例を示す説明図である。図3は、平行剛性目標値テーブル170の一例を示す説明図である。図4は、製造実績記憶部210に記憶されている製造実績情報の一例を示す説明図である。図5は、トラブル発生率テーブル221の一構成例を示す説明図である。図6は、ギャップアップ量テーブル223の一構成例を示す説明図である。図7は、コスト単価テーブル225の一構成例を示す説明図である。
<2. Wobble control system>
First, the configuration of a meandering control system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 1 to 7. Fig. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of a
本実施形態に係る蛇行制御システム1は、複数の圧延機(図1の例では圧延機f1~f6)を備える圧延設備10において、被圧延材Sの尾端部が通過するタイミングで、圧延機のロールギャップを開放し、被圧延材Sの蛇行を制御するためのシステムである。蛇行制御システム1は、図1に示すように、蛇行制御装置100と、記憶装置200とから構成される。ここでは、蛇行制御装置100は、通板方向最下流に設置された圧延機f6を制御対象とする。
The
[2-1.蛇行制御装置]
蛇行制御装置100は、図1に示すように、製造条件受信部110と、材料トラッキング部120と、実績収集部130と、設定演算部140と、伝送部150と、学習部160と、平行剛性目標値テーブル170とを備える。
[2-1. Meandering control device]
As shown in FIG. 1 , the meandering
製造条件受信部110は、圧延設備10により圧延する被圧延材Sの製造条件を受信する。製造条件は、外部の生産管理コンピュータ30にて管理されている。製造条件受信部110は、被圧延材Sの製造条件を、生産管理コンピュータ30から受信し、製造条件ファイルとして設定演算部140へ出力する。
The manufacturing
材料トラッキング部120は、圧延中の被圧延材Sの尾端部が圧延設備10を通過するタイミングを検知する。圧延設備10を構成する圧延機f1~f6のうち通板方向最上流側に設置された圧延機f1よりさらに所定の距離だけ上流側に離れた位置には、ライン上に被圧延材Sがあるか否かを検知する通板センサ50が設けられている。通板センサ50には、例えばレーザセンサ、DDCカメラ等の撮像装置等を用いてもよい。通板センサ50は、材料トラッキング部120に検知結果を随時送信している。材料トラッキング部120は、通板センサ50からの検出結果に基づき、被圧延材Sの尾端部が通過したことを検知する。例えば、通板センサ50が、被圧延材Sがライン上にあるときオン信号を出力し、被圧延材Sがライン上にない場合にオフ信号を出力するとき、材料トラッキング部120は、通板センサ50から受信する検知結果がオン信号からオフ信号となったとき、被圧延材Sの尾端部が通板センサ50の位置を通過したと判定する。材料トラッキング部120は、被圧延材Sの尾端部の通過を検知すると、実績収集部130へ実績情報の収集を指示する。
The
実績収集部130は、被圧延材Sの尾端部が制御対象の圧延機を通過する前に、圧延実績情報を取得する。実績収集部130は、圧延実績情報として、例えば被圧延材Sのボトム部を圧下するときの圧延荷重[ton]、圧下位置(すなわち、ロールギャップ)[mm]、ベンダ荷重[ton]を取得する。圧延実績情報は、所定のタイミング(例えば10μsec毎)に継続して取得されている。実績収集部130は、取得の指示を受けて、直近に取得された圧延実績情報を出力してもよく、あるいは、直近数回(例えば10回)の平均値を圧延実績情報として出力してもよい。
The performance
また、実績収集部130は、圧延機のワークロール11、12のロールプロフィル計算値[μm]を圧延実績情報として取得する。ワークロール11、12のロールプロフィルの一例を図2に示す。ロールプロフィルはロール幅方向におけるロール径の変化を示しており、これよりロールの外周面の形状を把握することができる。図2は、横軸にロール幅方向の位置、縦軸にロールプロフィル量を示している。ロールプロフィル量は、初期ロール半径に対するロール半径の変化量を表し、ロール半径が初期ロール半径と同一であるときを0mmとして、ロール半径が大きくなると正の値となり、ロール半径が小さくなると負の値となる。ワークロール11、12のロールプロフィルは、図2に示すように、使用による摩耗や高温の被圧延材Sとの接触による熱膨張等により変化する。このようなワークロール11、12のロールプロフィルの変化は、被圧延材Sの蛇行の発生に影響を及ぼすことから、本実施形態では、ワークロール11、12のロールプロフィルを考慮してギャップアップ量を設定し、ロールギャップを変更することにより被圧延材Sの蛇行制御を行う。実績収集部130は、収集した情報を実績データファイルとして、設定演算部140へ出力する。
The
設定演算部140は、被圧延材Sの尾端部が制御対象の圧延機を通過するときの、ロールギャップを開放するギャップアップ量を算出する。設定演算部140は、製造条件受信部110から入力された製造条件ファイル及び実績収集部130から入力された実績データファイルに基づき、被圧延材Sの蛇行の度合いを示す指標となる物理量である平行剛性(第1種平行剛性)を算出する。平行剛性の算出処理の詳細については後述する。そして、設定演算部140は、算出した平行剛性と後述する平行剛性目標値とを比較し、蛇行の発生を抑制し、かつ、歩留まりも低減されるように、現在圧延中の被圧延材Sの尾端が圧延機を通過する際のギャップアップ量を算出する。設定演算部140によるギャップアップ量設定処理の詳細は後述する。設定演算部140は、算出したギャップアップ量を伝送部150へ出力する。
The setting
伝送部150は、設定演算部140により算出された圧延機のギャップアップ量を、圧延設備10の圧延設定条件を制御する設定制御装置70へ出力する。設定制御装置70は、制御対象の圧延機を被圧延材Sが通過するタイミングで、当該圧延機のロールギャップが伝送部150から入力されたギャップアップ量だけ開放されるように制御する。
The
学習部160は、設定演算部140にてギャップアップ量を決定する際に利用される平行剛性目標値を所定のタイミングで学習し、更新する。平行剛性目標値は、過去の製造実績に基づき取得される値であり、被圧延材Sの鋼種毎に設定される。学習部160は、後述する記憶装置200に記憶された各種データに基づき、被圧延材Sの蛇行の発生を抑制し、かつ、歩留まりも低減される最適な平行剛性を算出し、平行剛性目標値とする。本実施形態では平行剛性目標値を定期的に学習して更新するため、常に最適な平行剛性目標値に基づきギャップアップ量を設定することができる。なお、学習部160による平行剛性目標値の学習処理の詳細は後述する。学習部160は、取得した鋼種毎の平行剛性目標値を平行剛性目標値テーブル170に記録する。
The
平行剛性目標値テーブル170は、学習部160により学習された鋼種毎の平行剛性目標値を記憶する。平行剛性目標値テーブル170は、例えば図3に示すように、鋼種と平行剛性目標値とを関連付けて記憶している。
The parallel stiffness target value table 170 stores the parallel stiffness target value for each steel type learned by the
[2-2.記憶装置]
記憶装置200は、蛇行制御装置100の学習部160にて利用される情報を保持する記憶媒体から構成され、例えばROMやRAM等により構成される。記憶装置200は、図1に示すように、製造実績記憶部210と、テーブル記憶部220とを備える。
[2-2. Storage device]
The
製造実績記憶部210は、過去の被圧延材Sの製造実績情報を記憶する。製造実績記憶部210は、製造実績情報として、例えば図4に示すように、被圧延材固有のコイルNo、板厚、板幅、鋼種、板厚公差、平行剛性目標値、平行剛性計算値、ギャップアップ量、厚み不合(品質不合)有無、絞り発生(トラブル発生)有無等の情報を記憶している。厚み不合及び絞り発生については、「0」は無、「1」は有を示している。被圧延材Sの圧延を終える毎に、あるいは、所定数の被圧延材Sの圧延を終える毎に、製造実績記憶部210に製造実績情報が記録される。
The manufacturing
テーブル記憶部220は、平行剛性目標値を学習するにあたって利用される情報を記憶しており、例えば、過去の実績に基づき設定された各種テーブルを記憶している。テーブル記憶部220は、例えば、トラブル発生率テーブル221、ギャップアップ量テーブル223、及び、コスト単価テーブル225等を記憶する。
The
トラブル発生率テーブル221は、過去の製造において算出された平行剛性とトラブル発生率との関係を表しており、製造実績記憶部210に記憶された過去の被圧延材Sの製造実績情報に基づき生成される。トラブル発生率テーブル221は、例えば図5に示すように、全圧延本数に対して発生したトラブル数から算出されるトラブル発生率を、算出された平行剛性の区分毎に求めた情報である。本実施形態では、圧延トラブルとして、蛇行により絞りが発生した被圧延材の数をトラブル数とし、トラブル発生率を算出している。
The trouble occurrence rate table 221 shows the relationship between the parallel stiffness calculated in past production and the trouble occurrence rate, and is generated based on the past production record information of the rolled material S stored in the production
ギャップアップ量テーブル223は、例えば図6に示すように、過去の製造において算出された平行剛性と平行剛性目標値との差分である平行剛性差と、設定されたギャップアップ量との関係を示す。ギャップアップ量テーブル223は、製造実績記憶部210に記憶された過去の被圧延材Sの製造実績情報に基づき生成される。
The gap-up amount table 223 shows the relationship between the parallel stiffness difference, which is the difference between the parallel stiffness calculated in past production and the parallel stiffness target value, and the set gap-up amount, as shown in FIG. 6, for example. The gap-up amount table 223 is generated based on the past production performance information of the rolled material S stored in the production
コスト単価テーブル225は、被圧延材Sの歩留まり及び圧延トラブルによって生じるコスト単価を記憶する。コスト単価テーブル225は、例えば図7に示すように、1本の被圧延材の厚み品質不合により生じる厚み品質不合コスト単価、圧延トラブルの発生により操業が停止し生産ラインの稼働率が低下することで生じるトラブル発生コスト単価等を記憶する。各コスト単価は、例えば被圧延材1本当たりの単価として設定してもよい。各コスト単価は、過去の実績より想定される値(例えば平均値等)が設定される。 The cost unit price table 225 stores the unit price of costs incurred due to the yield of the rolled material S and rolling troubles. For example, as shown in FIG. 7, the cost unit price table 225 stores the unit price of thickness quality deviation costs caused by deviations in the thickness quality of a single rolled material, the unit price of trouble occurrence costs caused by the occurrence of rolling trouble causing operation to stop and the operating rate of the production line to decrease, and the like. Each cost unit price may be set, for example, as a unit price per rolled material. Each cost unit price is set to a value (for example, an average value, etc.) estimated from past performance.
<3.蛇行制御方法>
本実施形態に係る蛇行制御システム1は、被圧延材の尾端部が制御対象の圧延機を通過するときのロールアップの開放量(すなわち、ギャップアップ量)を圧延中に算出し、設定する。これにより、各被圧延材に最適なギャップアップ量を設定することが可能となり、被圧延材の蛇行の発生を防止し、かつ、不要なロールギャップの開放が低減されて歩留まり落ちを防止することができる。以下、本実施形態に係る蛇行制御システム1による被圧延材の蛇行制御方法について詳細に説明する。
<3. Meandering control method>
The
[3-1.ギャップアップ量設定処理]
まず、図8に基づいて、本実施形態に係る蛇行制御システム1による圧延中のギャップアップ量設定処理を説明する。図8は、本実施形態に係るギャップアップ量設定処理を示すフローチャートである。本実施形態に係るギャップアップ量設定処理は、蛇行制御システム1の蛇行制御装置100の設定演算部140にて実行される。ギャップアップ量設定処理は、材料トラッキング部120により、被圧延材が通板センサ50の位置を通過したことが検知されたタイミングで開始される。なお、ギャップアップ量設定処理が実行される前に、設定演算部140は、製造条件受信部110から現在圧延中の被圧延材の製造条件を含む製造条件ファイルを受信してもよい。
[3-1. Gap-up amount setting process]
First, the gap-up amount setting process during rolling by the meandering
ギャップアップ量設定処理では、まず、ギャップアップ量を算出するあたり必要な情報が取得される(S102~108)。図8に示すように、まず、現在圧延中の被圧延材の製造条件の取得が行われる(S102)。設定演算部140は、製造条件受信部110から受信した現在圧延中の被圧延材の製造条件から、少なくとも目標板厚及び鋼種を取得する。目標板厚は、圧延機により圧延された後の被圧延材の板厚の目標値であり、製品に要求される板厚に応じて設定される。圧延時のロールギャップは、目標板厚に基づき設定される。鋼種は、例えば一般材、ブリキ材、電磁材等のように鋼の種類を表し、材料成分(例えば、鉄(スラブ)に含まれる成分(例えば、カーボン、シリコン、等))に基づき決定される。決定された鋼種により製造方法が決定する。ステップS102では、ギャップアップ量設定処理において用いられる目標板厚及び鋼種を取得する。
In the gap-up amount setting process, first, information required for calculating the gap-up amount is acquired (S102 to 108). As shown in FIG. 8, first, the manufacturing conditions of the material being rolled that is currently being rolled are acquired (S102). The setting
また、設定演算部140は、予め設定された単位ギャップアップ量ΔSを取得する(S104)。単位ギャップアップ量ΔSは、ギャップアップ量を決定する際に、平行剛性の算出を1回行う毎に変化させるギャップアップ量である。単位ギャップアップ量ΔSは過去の実績に基づき設定される。例えば、単位ギャップアップ量ΔSは、50~100μmの値に設定してもよい。
The setting
そして、設定演算部140は、今回の被圧延材の圧延における平行剛性目標値HG_refを取得する(S106)。平行剛性目標値HG_refは、学習部160により生成された平行剛性目標値が記録されている平行剛性目標値テーブル170から取得される。設定演算部140は、ステップS102にて取得された被圧延材の製造条件に基づき、平行剛性目標値テーブル170から当該被圧延材に最適な平行剛性目標値を設定する。例えば、学習部160によって鋼種毎の平行剛性目標値が学習される場合、平行剛性目標値テーブル170には、図3に示したように、鋼種毎の平行剛性目標値が記述されている。このとき、設定演算部140は、被圧延材の鋼種に基づき、今回の圧延における平行剛性目標値HG_refを取得し、設定する。
Then, the setting
また、設定演算部140は、実績収集部130により取得された今回の被圧延材のボトム部が制御対象の圧延機を通過する際の圧延実績情報及びロールプロフィルを取得する(S108)。ここで、被圧延材のボトム部とは、被圧延材の全長に対して尾端から10~20%の範囲をいう。被圧延材の蛇行制御では、被圧延材のボトム部が圧延機を通過するときの挙動が重要であり、この挙動は、例えば被圧延材Sのボトム部を圧下するときの圧延荷重[ton]、圧下位置(すなわち、ロールギャップ)[mm]、ベンダ荷重[ton]によって変化する。
The setting
また、被圧延材の蛇行の発生は、圧延機のワークロールのロールプロフィルも影響する。ロールプロフィルは、所定のタイミングで実行されるロールプロフィル算出処理により推定され、更新される。ロールプロフィル算出処理は、別途の演算処理装置(図示せず。)により実行される。ロールプロフィルは、主として、ロールの摩耗とロールの熱膨張との影響を受けて変化する。ロールの摩耗は、例えば、圧延前後でのロールプロフィルを比較することで把握可能であり、被圧延材が圧延機を通過する毎に更新される。また、ロールの熱膨張については、定周期(例えば10秒毎)にロールプロフィルを推定することで、熱膨張により時間とともに変化するロール形状を把握できる。演算処理装置は、例えば、ロールの摩耗によるロールプロフィル量の変化またはロールの熱膨張によるロールプロフィル量の変化を演算したタイミングで、最新のロールの摩耗によるロールプロフィル量の変化とロールの熱膨張によるロールプロフィル量の変化とを組み合わせ、現在のロールのロールプロフィルとする。 The occurrence of meandering of the rolled material is also influenced by the roll profile of the work roll of the rolling mill. The roll profile is estimated and updated by a roll profile calculation process executed at a predetermined timing. The roll profile calculation process is executed by a separate arithmetic processing device (not shown). The roll profile changes mainly due to roll wear and thermal expansion of the roll. The roll wear can be understood, for example, by comparing the roll profile before and after rolling, and is updated every time the rolled material passes through the rolling mill. In addition, the roll shape that changes over time due to thermal expansion can be understood by estimating the roll profile at a fixed period (for example, every 10 seconds). For example, at the timing when the change in the roll profile amount due to roll wear or the change in the roll profile amount due to roll thermal expansion is calculated, the arithmetic processing device combines the latest change in the roll profile amount due to roll wear and the change in the roll profile amount due to roll thermal expansion to obtain the current roll profile.
また、ロールプロフィル算出処理は、例えば、特許文献3、4に記載された公知のロールプロフィル計算方法を用いてもよい。特許文献3では、ロールの熱膨張に関して、学習によりロール熱膨張量の補正係数を求め、ロール熱膨張量計算モデルによるロール熱膨張量の推定値と実際の値との誤差を圧延操業中に補正し、高精度にロール熱膨張量を推定する方法が記載されている。特許文献4には、ロールの周方向に配置された3個以上の変位検出器をロール軸線方向にほぼ平行に移動させてロール軸芯と変位検出器配置点とのへだたり量の変化を測定し、その測定値に基づきロールプロフィルを取得する方法が記載されている。
The roll profile calculation process may use known roll profile calculation methods described in, for example,
設定演算部140は、ギャップアップ量を算出するため、圧延中の被圧延材のボトム部が制御対象の圧延機を通過する時に設定される圧延実績情報と、演算処理装置により演算された圧延機のロールプロフィルとを、実績データファイルから取得する。
To calculate the gap-up amount, the setting
ステップS102~S108にてギャップアップ量の算出に必要な情報を取得すると、ギャップアップ量の算出が開始される(S110~S120)。本実施形態では、ギャップアップ量を徐々に増加させ、算出された平行剛性(「平行剛性計算値」ともいう。)が平行剛性目標値よりも小さくなったときのギャップアップ量を採用する。これにより、不要にギャップアップ量を大きく設定することがなくなり、被圧延材の板厚不合が低減されることが期待できる。 Once the information required to calculate the gap-up amount is acquired in steps S102 to S108, calculation of the gap-up amount begins (S110 to S120). In this embodiment, the gap-up amount is gradually increased, and the gap-up amount when the calculated parallel stiffness (also called the "parallel stiffness calculation value") becomes smaller than the parallel stiffness target value is adopted. This prevents the gap-up amount from being set unnecessarily large, and is expected to reduce thickness discrepancies in the rolled material.
まず、平行剛性算出におけるギャップアップ量の初期値を設定する(S110)。ギャップアップ量の初期値は0とする。すなわち、圧延時のロールギャップのまま被圧延材の尾端部を通過させる場合を想定している。そこで、ステップS110では、ギャップアップ量の設定変数nを0に設定する。そして、設定演算部140は、ボトム部通過時のギャップアップ量を設定する(S112)。ギャップアップ量は、単位ギャップアップ量ΔSと設定変数nとの積(ΔS×n)によって表される。
First, an initial value of the gap-up amount in the calculation of parallel stiffness is set (S110). The initial value of the gap-up amount is set to 0. In other words, it is assumed that the tail end of the rolled material passes through the roll gap as it was during rolling. Therefore, in step S110, the setting variable n of the gap-up amount is set to 0. Then, the setting
次いで、設定演算部140は、被圧延材のボトム部圧延時の平行剛性計算値HG_botを算出する(S114)。本実施形態における平行剛性は、上記非特許文献1に第1種平行剛性として定義されているパラメータである。第1種平行剛性とは、特許文献5に記載されているように、被圧延材がミルセンターより単位量だけ蛇行した場合にミル変形の観点から生じ得る板厚ウェッジであり、ロール系以外の圧延機の変形特性を正確に把握できていれば、ロール系の変形計算と合わせて容易に計算することができる。設定演算部140は、ステップS102~S108により取得した各種情報に基づき、平行剛性計算値HG_botを算出する。
Next, the setting
(平行剛性算出例)
ここで、平行剛性(第1種平行剛性)、平行剛性と被圧延材の蛇行量との関係、及び、平行剛性の線荷重及びベンディング力への依存性について説明する。平行剛性は、上述のようにワークロールから被圧延材に加えられる線荷重が左右方向において一定である状態で、被圧延材の板幅方向の中心がミルセンターから単位量ずれた場合における幅方向の板厚差(ウェッジ量)を表す定数である。そこで、まず、蛇行量とウェッジ量との関係式を導出し、次いで、平行剛性とウェッジ量との関係式を導出する。そして、最後に、これらの関係式を組み合わせることにより、蛇行量と平行剛性との関係式を導出する。
(Parallel stiffness calculation example)
Here, we will explain the parallel stiffness (first type parallel stiffness), the relationship between the parallel stiffness and the meandering amount of the rolled material, and the dependency of the parallel stiffness on the line load and bending force. The parallel stiffness is a constant that represents the difference in plate thickness in the width direction (wedge amount) when the center of the rolled material in the plate width direction is shifted by a unit amount from the mill center while the line load applied to the rolled material from the work rolls is constant in the left-right direction as described above. Therefore, first, we derive the relational equation between the meandering amount and the wedge amount, and then we derive the relational equation between the parallel stiffness and the wedge amount. Finally, we derive the relational equation between the meandering amount and the parallel stiffness by combining these relational equations.
(a.蛇行量とウェッジ量との関係式の導出)
まず、蛇行量とウェッジ量との関係式を導出する。図9に示すように、ワークロールの直下を含む所定の領域において、被圧延材に蛇行及びキャンバーが生じているモデルを考える。図9は、蛇行及びキャンバーが生じている被圧延材における、変形域の様子を概略的に示す図である。図9では、水平面内(被圧延材の板面と平行な面内)にx-y座標を取り、その原点Oをワークロールの胴部の中央としている。また、ワークロールの回転軸方向と平行な方向(左右方向)をy軸方向としている。
(a. Derivation of the Relational Formula Between the Amount of Meander and the Amount of Wedge)
First, a relational expression between the amount of meandering and the amount of wedge is derived. As shown in Fig. 9, a model is considered in which meandering and camber occur in the rolled material in a predetermined region including directly below the work roll. Fig. 9 is a diagram showing a schematic view of the deformation region in the rolled material in which meandering and camber occur. In Fig. 9, the x-y coordinate system is taken in a horizontal plane (in a plane parallel to the plate surface of the rolled material), and the origin O is set to the center of the barrel of the work roll. The direction parallel to the rotation axis of the work roll (left-right direction) is set to the y-axis direction.
被圧延材の運動は、水平面内の剛体運動と考えられるため、被圧延材内の特定の点の時刻tにおける位置をx、yとすると、当該点のx、y方向の速度v、uは、下記式(1)、(2)で表される。 The motion of the rolled material can be considered as rigid body motion in a horizontal plane. If the position of a specific point in the rolled material at time t is x and y, then the velocities v and u of that point in the x and y directions can be expressed by the following equations (1) and (2).
ここで、ワークロール直下では、被圧延材の送り方向は、ワークロールの周方向に一致するとした。また、ω(t)及びV(t)は、それぞれ、被圧延材の水平面内における回転の角速度及び原点における速度である。ω(t)及びV(t)は、時刻のみの関数であるが、被圧延材がx=0で変形するため、一般に入側と出側とで異なる関数となり得る。したがって、以下では、ω(t)及びV(t)を、入側と出側とで特に区別する場合には、これらを異なる記号で表すこととする。すなわち、入側における被圧延材の回転の角速度及び速度をそれぞれω1(t)及びv1(t)とし、出側における被圧延材の回転の角速度及び速度をそれぞれω2(t)及びv2(t)とする。 Here, the feed direction of the rolled material immediately below the work roll is assumed to coincide with the circumferential direction of the work roll. Also, ω(t) and V(t) are the angular velocity of the rotation of the rolled material in the horizontal plane and the velocity at the origin, respectively. ω(t) and V(t) are functions of time only, but since the rolled material deforms at x=0, they can generally be different functions at the entry side and the exit side. Therefore, in the following, when ω(t) and V(t) are particularly distinguished between the entry side and the exit side, they will be represented by different symbols. That is, the angular velocity and velocity of the rotation of the rolled material at the entry side are respectively ω 1 (t) and v 1 (t), and the angular velocity and velocity of the rotation of the rolled material at the exit side are respectively ω 2 (t) and v 2 (t).
ある時刻(例えば圧延機が被圧延材の先端を咬み込んだ時刻等)を基準(t=0)とし、t=0における入側の被圧延材の幅方向の中心線形状を、中心線上の点の座標(x0、y0)を用いて、y0=f0(x0)(x0≦0)と表すこととする。中心線上の点(x0、y0)の、時刻tにおける位置は、上記式(1)、(2)を積分することにより、下記式(3)、(4)で与えられる。 A certain time (for example, the time when the rolling mill bites into the leading edge of the rolled material) is taken as the reference (t=0), and the centerline shape in the width direction of the inlet material to be rolled at t=0 is expressed as y0 = f0 ( x0 ) ( x0 ≦ 0) using the coordinates ( x0 , y0 ) of a point on the centerline. The position of the point ( x0 , y0 ) on the centerline at time t is given by the following equations (3) and (4) by integrating the above equations (1) and (2).
ここで、蛇行及びキャンバー等の左右の非対称が、一次の微少量であると仮定すると、上記式(4)中のxとしては、上記式(3)を第0近似した値を用いれば十分である。したがって、上記式(4)中のxを、x(t)=x0+v1tとみなすこととする。当該x(t)=x0+v1tを、上記式(4)に代入することにより、下記式(5)を得る。 Here, assuming that the left-right asymmetry of the meandering and camber is a first-order slight amount, it is sufficient to use the value of the formula (3) obtained by approximating the formula (3) to the zeroth order as x in the formula (4). Therefore, the x in the formula (4) is regarded as x(t)= x0 + v1t . By substituting the value of x(t)= x0 + v1t into the formula (4), the following formula (5) is obtained.
さらに、上記式(5)から、x0、y0を消去して整理すると、時刻tにおける入側の中心線形状を表す下記式(6)を得ることができる。 Furthermore, by eliminating x 0 and y 0 from the above equation (5) and rearranging it, the following equation (6) can be obtained, which represents the shape of the center line on the entry side at time t.
上記式(6)において、右辺第1項は、被圧延材のx方向への平行移動の影響を表す項であり、第2項は、被圧延材の水平面内における回転の影響を表す項であり、第3項は、被圧延材のy方向への平行移動の影響を表す項である。被圧延材の蛇行量ycは、ワークロール直下(x=0)における板中心線のy座標で定義されるため、上記式(6)においてx=0を代入することにより、下記式(7)を得る。下記式(7)は、蛇行量と入側の回転速度との関係を表す式である。 In the above formula (6), the first term on the right-hand side represents the influence of the translation of the rolled material in the x direction, the second term represents the influence of the rotation of the rolled material in a horizontal plane, and the third term represents the influence of the translation of the rolled material in the y direction. Since the amount of meandering yc of the rolled material is defined by the y coordinate of the plate center line directly below the work roll (x=0), the following formula (7) is obtained by substituting x=0 into the above formula (6). The following formula (7) represents the relationship between the amount of meandering and the inlet rotational speed.
上記式(7)は、初期条件を除けば、下記式(8)で表される微分方程式と等価である。 Except for the initial conditions, the above equation (7) is equivalent to the differential equation expressed by the following equation (8).
ここで、被圧延材の伸びλは、λ=v2/v1と表現できる。ワークサイドにおける伸びλとドライブサイドにおける伸びλとの差(伸びλの左右差)をλdf、左右の板厚差と板厚の比(ウェッジ率)の入側から出側への変化量(ウェッジ率変化)をΔΨ、板幅をbとすると、被圧延材における体積の保存則から、下記式(9)が得られる。 Here, the elongation λ of the rolled material can be expressed as λ = v2 / v1 . If the difference between the elongation λ on the work side and the elongation λ on the drive side (left-right difference in elongation λ) is λdf , the change in the left-right sheet thickness difference and sheet thickness ratio (wedge ratio) from the inlet side to the outlet side (wedge ratio change) is ΔΨ, and the sheet width is b, the following equation (9) can be obtained from the law of conservation of volume in the rolled material.
さらに、被圧延材の先進率と後進率とがほぼ比例することから、下記式(10)で表される関係が成り立つと仮定する。 Furthermore, since the forward and reverse rates of the rolled material are approximately proportional, it is assumed that the relationship expressed by the following formula (10) holds.
上記式(9)、(10)から、下記式(11)で表される関係が得られる。 From the above equations (9) and (10), the relationship expressed by the following equation (11) can be obtained.
上記式(8)、(11)を組み合わせることにより、蛇行量ycとウェッジ率変化ΔΨとの関係式を得ることができる。 By combining the above equations (8) and (11), a relational expression between the amount of meandering y c and the change in wedge ratio ΔΨ can be obtained.
(b.平行剛性とウェッジ量との関係式の導出)
次に、平行剛性とウェッジ量との関係式を導出する。図10に示すように、被圧延材が蛇行することにより、圧延機が変形しているモデルを考える。図10は、被圧延材の蛇行時における圧延機の変形の様子を示す図である。図10に示すモデルは、圧延機の平行剛性モデルとして知られているものである。
(b. Deriving the Relational Equation Between Parallel Stiffness and Wedge Amount)
Next, a relational expression between the parallel stiffness and the wedge amount is derived. Consider a model in which the rolling mill is deformed due to the meandering of the material to be rolled as shown in Fig. 10. Fig. 10 is a diagram showing the state of deformation of the rolling mill when the material to be rolled meanders. The model shown in Fig. 10 is known as a parallel stiffness model of the rolling mill.
図10に示すように、被圧延材が蛇行すると、圧延機は左右非対称に変形し、被圧延材にウェッジが生じる。ここで、図10に示す点A、A’は圧下位置の設定点を、点B、B’はバックアップロールの軸心の圧下点における位置を、Σは圧下点における上下のバックアップロールの軸心間の距離(BB’)を、aは左右の圧下点間距離を、bは板幅を、ycは蛇行量を、Pは各サイドの荷重を、K0はAB間のバネ剛性を表している。 As shown in Fig. 10, when the rolled material meanders, the rolling mill deforms asymmetrically and a wedge is generated in the rolled material. Here, points A and A' shown in Fig. 10 are the set points of the reduction position, points B and B' are the positions of the axial centers of the backup rolls at the reduction points, Σ is the distance between the axial centers of the upper and lower backup rolls at the reduction point (BB'), a is the distance between the left and right reduction points, b is the plate width, yc is the amount of meandering, P is the load on each side, and K0 is the spring stiffness between A and B.
図10に示すモデルにおける圧延機の特性を簡単に表すために、圧延機のワークロールに負荷される線荷重が、図11に示すように直線的な分布を有していると仮定する。図11は、線荷重の分布を示す図である。 To simply represent the characteristics of the rolling mill in the model shown in Figure 10, we assume that the line load applied to the work rolls of the rolling mill has a linear distribution as shown in Figure 11. Figure 11 shows the distribution of line load.
図11に示すように、板幅中心は、原点から蛇行量ycだけずれた場所に位置する。線荷重が直線分布であると仮定することにより、板幅中心における線荷重をpc、板幅方向の両端における線荷重の差をpdfとすると、板幅方向の一方の端(例えばワークサイド側の端)であるy=yc+b/2における線荷重は、p=pc+(1/2)×pdfと表現することができる。また、板幅方向の他方の端(例えばドライブサイド側の端)であるy=yc-b/2における線荷重は、p=pc-(1/2)×pdfと表現することができる。 As shown in Fig. 11, the strip width center is located at a position shifted from the origin by the amount of meandering yc . Assuming that the line load is linearly distributed, the line load at the strip width center is pc , and the difference between the line loads at both ends in the strip width direction is pdf , the line load at one end in the strip width direction, y = yc + b/2 (e.g., the end on the work side), can be expressed as p = pc + (1/2) x pdf . The line load at the other end in the strip width direction, y = yc - b/2 (e.g., the end on the drive side), can be expressed as p = pc - (1/2) x pdf .
図11に示すような線荷重が与えられた際に生じる左右の板厚差(すなわちウェッジ量)hdfは、例えば板クラウンを計算する際に用いられるロール変形計算等の公知の計算方法によって表現することができる。例えば、一般的に、ウェッジ量hdfは、下記式(12)で表現できる。 The difference in thickness between the left and right sides (i.e., the wedge amount) h df that occurs when a line load as shown in Fig. 11 is applied can be expressed by a known calculation method such as a roll deformation calculation used when calculating a sheet crown. For example, the wedge amount h df can generally be expressed by the following formula (12).
ここで、図10に示すように、aは左右の圧下点間距離、すなわち、ワークロールの支点間の距離であり、bは板幅である。また、Sdfは、ワークロールの左右の開度差(レべリング値)である。また、gdf(yc,pdf)は、蛇行量yc及び線荷重の左右差pdfに依存する項であり、上述したようにロール変形計算等の公知の計算方法によって導出される項であるが、説明が煩雑になることを避けるために、その詳細な説明は省略する。上記式(12)の第1近似を取ることにより、下記式(13)を得る。 Here, as shown in Fig. 10, a is the distance between the left and right rolling points, i.e., the distance between the supports of the work rolls, and b is the plate width. Also, Sdf is the difference in the opening degree (leveling value) between the left and right work rolls. Also, gdf ( yc , pdf ) is a term that depends on the amount of meandering yc and the left and right difference pdf in line load, and is a term that is derived by a known calculation method such as roll deformation calculation as described above, but to avoid complicating the explanation, detailed explanation is omitted. By taking a first approximation of the above formula (12), the following formula (13) is obtained.
ここで、E及びDは、蛇行現象に関する圧延機の基本定数であって、それぞれ、第1種平行剛性及び第2種平行剛性と呼ばれる定数である。第1種平行剛性及び第2種平行剛性は、以下のような物理的な意味合いを有する。 Here, E and D are the basic constants of the rolling mill related to the meandering phenomenon, and are called the first type parallel stiffness and the second type parallel stiffness, respectively. The first type parallel stiffness and the second type parallel stiffness have the following physical meanings.
第1種平行剛性Eは、ワークロールから被圧延材に加えられる線荷重が被圧延材の板幅方向において一定である状態(すなわち線荷重に左右差がない状態)で、被圧延材の板幅方向の中心がミルセンターから単位量ずれた場合におけるウェッジ量を表す。また、第2種平行剛性Dは、被圧延材の板幅方向の中心がミルセンターに位置している状態で、ワークロールから被圧延材に加えられる線荷重に被圧延材の板幅方向において差が生じた場合(すなわち線荷重に左右差が生じた場合)におけるウェッジ量を表す。第1種平行剛性E及び第2種平行剛性Dは、ともに、被圧延材の板幅、線荷重及びベンディング力等に依存する定数である。 The first type parallel stiffness E represents the wedge amount when the center of the rolled material in the width direction is shifted by a unit amount from the mill center when the line load applied to the rolled material from the work roll is constant in the width direction of the rolled material (i.e., there is no difference between the left and right line loads). The second type parallel stiffness D represents the wedge amount when the center of the rolled material in the width direction is located at the mill center and there is a difference in the line load applied to the rolled material from the work roll in the width direction of the rolled material (i.e., there is a difference between the left and right line loads). Both the first type parallel stiffness E and the second type parallel stiffness D are constants that depend on the width, line load, bending force, etc. of the rolled material.
ここで、入側及び出側ともに拘束のない状態における無張力時の圧延荷重式を、入側板厚H、出側板厚hで微分することにより、下記式(14)を得ることができる。 Here, by differentiating the rolling load equation when there is no tension and no constraint on either the entry or exit side with respect to the entry plate thickness H and the exit plate thickness h, the following equation (14) can be obtained.
mは単位幅当たりの塑性係数であり、p0dfは左右の硬度差等による外乱項である。また、Hdfは入側におけるウェッジ量であり、hdfは出側におけるウェッジ量である。 m is the plasticity coefficient per unit width, and p0df is a disturbance term due to the difference in hardness between the left and right sides, etc. Furthermore, Hdf is the wedge amount on the entry side, and hdf is the wedge amount on the exit side.
上記式(13)、(14)から、pdfを消去することにより、平行剛性(第1種平行剛性)とウェッジ量との関係を表す下記式(15)を得ることができる。 By eliminating p df from the above equations (13) and (14), the following equation (15) which expresses the relationship between the parallel stiffness (first type parallel stiffness) and the wedge amount can be obtained.
(c.蛇行量と平行剛性との関係式の導出)
蛇行量と平行剛性(第1種平行剛性)との関係式は、上記式(8)、(11)、(15)から、hdfを消去することにより、蛇行量と平行剛性との関係を表す下記式(16)を得ることができる。ただし、外乱項は1つの項にまとめている。
(c. Deriving the Relational Expression Between the Amount of Wobble and the Parallel Stiffness)
The relational expression between the amount of meandering and the parallel stiffness (first type parallel stiffness) can be obtained by eliminating h df from the above expressions (8), (11), and (15), where the disturbance terms are combined into one term.
上記式(16)に示す微分方程式は、蛇行量ycを制御するための制御系を表すものであると言える。上記式(16)から、わずかな外乱に対して系が安定である(すなわち、蛇行量ycが有限の範囲にとどまる)か、あるいは、系が不安定である(すなわち、蛇行量ycが発散する)かは、平行剛性Eの値によって決まることが分かる。すなわち、平行剛性Eの値が十分小さい場合(負の値を含む)には、系は安定であり、平行剛性Eの値が大きい場合には系は発散することが分かる。 It can be said that the differential equation shown in the above formula (16) represents a control system for controlling the meandering amount yc . From the above formula (16), it can be seen that whether the system is stable (i.e., the meandering amount yc remains within a finite range) or unstable (i.e., the meandering amount yc diverges) against a slight disturbance depends on the value of the parallel stiffness E. That is, it can be seen that when the value of the parallel stiffness E is sufficiently small (including negative values), the system is stable, and when the value of the parallel stiffness E is large, the system diverges.
例えば、平行剛性Eは、上記式(13)においてワークロールの左右の開度差Sdf=0、線荷重の左右差pdf=0とすることによって求まる下記式(17)を用いて算出することができる。 For example, the parallel stiffness E can be calculated using the following equation (17) which is obtained by setting the difference in the left and right work roll gaps S df =0 and the left and right line load difference p df =0 in the above equation (13).
ここで、左右の板厚差hdfは、例えば非特許文献2に記載されているような、ロールバレルを胴長方向に分割してロール変形を計算する方法(分割モデル)において、ワークロールの左右の開度差Sdf=0、線荷重の左右差pdf=0、蛇行量ycを入力することにより求めることができる。その場合、上記式(17)における蛇行量ycとしては、分割モデルの入力値として用いた蛇行量ycと同じ値を用いればよい。
Here, the difference in plate thickness h df between the left and right can be obtained by inputting the difference in opening angle S df =0 between the left and right work rolls, the difference in line load p df =0 between the left and right, and the amount of meandering y c in a method (split model) in which the roll barrel is split in the barrel length direction and roll deformation is calculated, as described in, for example,
図8の説明に戻り、設定演算部140は、ステップS102~S108により取得した各種情報に基づき、例えば上記式(17)により得られる平行剛性(第1種平行剛性)Eを平行剛性計算値HG_botとして算出してもよい。なお、設定演算部140による平行剛性の算出方法は上述の例に限定されるものではない。
Returning to the explanation of FIG. 8, the setting
その後、設定演算部140は、ステップS114にて算出された平行剛性計算値HG_botとステップS106にて取得された平行剛性目標値HG_refとを比較する(S116)。平行剛性は、値が大きくなるほど蛇行が発生しやすいことを表しており、平行剛性計算値が平行剛性目標値より小さければ、被圧延材が蛇行する可能性は極めて低い。そこで、設定演算部140は、ギャップアップ量を変化させ、平行剛性計算値HG_botが平行剛性目標値HG_refよりも小さくなる最小のギャップアップ量を設定する。
Then, the setting
ステップS116にて平行剛性計算値HG_botが平行剛性目標値HG_ref以上である場合には、ギャップアップ量の設定変数nを1増加させ(S118)、再度ギャップアップ量を設定し(S112)、更新されたギャップアップ量での平行剛性計算値HG_botを算出する(S114)。ステップS112~S118の処理を繰り返し、ステップS116にて平行剛性計算値HG_botが平行剛性目標値HG_refより小さくなったとき、設定演算部140は、そのときのギャップアップ量を制御対象の圧延機のギャップアップ量として決定する(S120)。決定されたギャップアップ量は、計算結果格納ファイルに記録されるとともに、伝送部150を介して設定制御装置70へ送信され、圧延機の設定が変更される。そして、被圧延材の尾端部が圧延機を通過するタイミングで、当該圧延機のロールギャップが、決定されたギャップアップ量だけ大きくなるように、圧延機のワークロールが移動される。
If the parallel stiffness calculation value HG_bot is equal to or greater than the parallel stiffness target value HG_ref in step S116, the gap-up amount setting variable n is increased by 1 (S118), the gap-up amount is set again (S112), and the parallel stiffness calculation value HG_bot is calculated with the updated gap-up amount (S114). The processing of steps S112 to S118 is repeated, and when the parallel stiffness calculation value HG_bot becomes smaller than the parallel stiffness target value HG_ref in step S116, the setting
以上、本実施形態に係るギャップアップ量設定処理について説明した。本実施形態によれば、圧延中の被圧延材に応じて最適な平行剛性目標値が設定され、当該平行剛性目標値を下回る平行剛性となるようにギャップアップ量が設定される。これにより、個々の材料にあった最適なギャップアップ量を設定することが可能となる。 The above describes the gap-up amount setting process according to this embodiment. According to this embodiment, an optimal parallel stiffness target value is set according to the material being rolled, and the gap-up amount is set so that the parallel stiffness is below the parallel stiffness target value. This makes it possible to set an optimal gap-up amount for each individual material.
[3-2.平行剛性目標値学習処理]
(1)処理内容
図8のステップS106にて取得した平行剛性目標値HG_refは、製造実績データがある程度蓄積された所定のタイミングで、学習部160により学習される。例えば1000本以上の被圧延材の製造実績データが蓄積されたときに学習処理を実行してもよく、あるいは、1ヶ月に1回学習処理を実行するようにしてもよい。このように、定期的に平行剛性目標値を学習し更新することで、図8に示したギャップアップ量設定処理においてギャップアップ量をより適切に設定することができる。以下、図12~図14に基づいて、平行剛性目標値学習処理について詳細に説明する。なお、図12は、本実施形態に係る平行剛性目標値学習処理を示すフローチャートである。図13は、平行剛性目標値学習処理における平行剛性目標値探索処理を示すフローチャートである。図14は、平行剛性とコストとの一関係を示す説明図である。
[3-2. Parallel stiffness target value learning process]
(1) Processing Contents The parallel stiffness target value HG_ref acquired in step S106 in FIG. 8 is learned by the
まず、学習部160は、記憶装置200の製造実績記憶部210に記憶された過去の製造実績データを用いて、平行剛性目標値の各区分におけるトラブル発生率を、鋼種毎に算出する(S200)。本実施形態では、圧延トラブルとして、被圧延材の絞りの発生を想定する。絞り等の圧延トラブルの発生の有無は、例えば図4に示すように製造実績データとして記録されている。学習部160は、製造実績データから、平行剛性目標値を所定の値の範囲毎に区分し、各区分について該当する被圧延材の圧延本数、絞り発生本数を集計し、トラブル発生率を算出する。学習部160は、図5に示した記憶装置200のトラブル発生率テーブル221を、算出した平行剛性目標値の区分毎のトラブル発生率に更新する。
First, the
次いで、学習部160は、鋼種毎に平行剛性目標値を学習する(S210s~S210e)。まず、学習部160は、学習処理を実行するために必要な値の初期設定を行う(S220)。具体的には、初期平行剛性目標値HG_ref、初期トータルコスト、目標平行剛性修正量ΔHG_ref、及び平行剛性探索最大値HG_maxが設定される。
Then, the
目標平行剛性HG_refの初期値は0とする。初期トータルコストは、学習結果の評価指標とするトータルコストTcostの初期値であり、過去の製造実績に基づき適宜設定される。本学習では、トータルコストが最小となるときの平行剛性目標値を取得するため、トータルコストの最小値(以下、「最小トータルコストTcost_min」とする。)が学習の結果を受けて小さい値に更新されていくように、初期トータルコストは高めに設定してもよい。初期トータルコストを高めに設定することで、確実に最小トータルコストTcost_minを更新することが可能となる。初期トータルコストは、現時点での最小トータルコストTcost_minとして設定される。平行剛性目標値修正量ΔHG_refは、学習処理において平行剛性目標値を変化させる刻みを表す。また、平行剛性探索最大値HG_maxは、学習時に設定される平行剛性目標値の最大値であり、学習終了判定に用いられる。平行剛性目標値修正量ΔHG_ref及び平行剛性探索最大値HG_maxは、予め設定されているものとする。 The initial value of the target parallel stiffness HG_ref is set to 0. The initial total cost is the initial value of the total cost Tcost, which is an evaluation index of the learning result, and is appropriately set based on past manufacturing results. In this learning, in order to obtain the parallel stiffness target value when the total cost is minimum, the initial total cost may be set high so that the minimum value of the total cost (hereinafter referred to as the "minimum total cost Tcost_min") is updated to a small value based on the learning result. By setting the initial total cost high, it is possible to reliably update the minimum total cost Tcost_min. The initial total cost is set as the current minimum total cost Tcost_min. The parallel stiffness target value correction amount ΔHG_ref represents the increment for changing the parallel stiffness target value in the learning process. In addition, the parallel stiffness search maximum value HG_max is the maximum value of the parallel stiffness target value set during learning, and is used to determine the end of learning. The parallel stiffness target value correction amount ΔHG_ref and the parallel stiffness search maximum value HG_max are set in advance.
初期設定を終えると、学習部160は、平行剛性目標値を決定する平行剛性目標値探索処理を実行する(S230)。平行剛性目標値探索処理は、図13に示すように、平行剛性目標値を0から平行剛性探索最大値HG_maxまで、平行剛性目標値修正量ΔHG_refの刻みで学習を行う(S230s~S230e)。
After completing the initial settings, the
まず、学習部160は、平行剛性目標値と平行剛性計算値とから、平行剛性差を算出する(S231)。平行剛性差は、平行剛性目標値と平行剛性計算値との差分であり、製造実績データに含まれる平行剛性目標値及び平行剛性計算値を用いて、データ毎に算出される。
First, the
次いで、学習部160は、算出された平行剛性差に基づいて、ギャップアップ量テーブル223から対応するギャップアップ量を取得する(S232)。また、学習部160は、各製造実績データの平行剛性目標値に基づいて、ステップS200にて算出されたトラブル発生率テーブル221から対応するトラブル発生率を取得する(S233)。さらに、学習部160は、コスト単価テーブル225から、厚み品質不合コスト単価及びトラブル発生コスト単価を取得する(S234)。厚み品質不合コスト単価は、製品の板厚が公差外となったときに発生する被圧延材1本あたりのコストである。また、本実施形態では、トラブル発生コスト単価として、絞り発生時に発生するコスト単価を考慮する。少なくとも厚み品質不合コスト単価は、鋼種毎に設定されているものとする。
Next, the
また、学習部160は、ステップS232にて取得したギャップアップ量と、予め製品の仕様として設定されている板厚公差とから、厚み品質不合となった被圧延材の本数を算出する(S235)。ギャップアップ量が大きくなる程、圧延後の被圧延材の板厚は製品の目標板厚から外れる。そこで、学習部160は、設定されたギャップアップ量から板厚が公差外となったか否かを判定し、公差外と判定された被圧延材の本数(以下、「厚み外れ本数」ともいう。)をカウントし、厚み品質不合となった被圧延材の本数とする。
The
そして、学習部160は、今回の学習に利用した被圧延材の製造実績データ(例えば、1000本以上の被圧延材の製造実績データや、1ヶ月分の製造実績データ)について、現在の平行剛性目標値を設定した場合に発生する品質不合コストとトラブル発生コストとの和であるトータルコストTcostを算出する(S236)。トータルコストTcostは、下記式(18)で表される。
Then, the
Tcost=品質不合コスト+トラブル発生コスト
=厚み外れ本数×厚み品質不合コスト単価
+トラブル発生率×圧延本数×トラブル発生コスト単価 ・・・(18)
Tcost = quality non-conformity cost + trouble occurrence cost
= Number of thickness deviations x unit cost of thickness quality deviations
+ Trouble occurrence rate × number of rolled pieces × trouble occurrence cost per unit ... (18)
すなわち、品質不合コストは、ステップS234にて取得した厚み品質不合コスト単価に、ステップS235にて算出した厚み外れ本数を乗算することで得られる。また、トラブル発生コストは、学習に用いた製造実績データの数を圧延本数として、ステップS233にて取得したトラブル発生率、圧延本数、及び、ステップS234にて取得したトラブル発生コストを乗算することで得られる。 That is, the quality non-compliance cost is obtained by multiplying the number of thickness deviations calculated in step S235 by the unit cost of thickness non-compliance obtained in step S234. The trouble occurrence cost is obtained by multiplying the number of rolled pieces by the trouble occurrence rate obtained in step S233, the number of rolled pieces, and the trouble occurrence cost obtained in step S234, with the number of production performance data used for learning being the number of rolled pieces.
その後、学習部160は、ステップS236で算出したトータルコストTcostと現時点での最小トータルコストTcost_minとを比較する(S237)。トータルコストTcostが最小トータルコストTcost_minより小さい場合には、最小トータルコストTcost_minをステップS236で算出したトータルコストTcostに更新し、このときの平行剛性目標値HG_refをトータルコスト最小平行剛性目標値HG_ref_minとして設定する(S238)。一方、トータルコストTcostが最小トータルコストTcost_min以上である場合は、最小トータルコストTcost_min及びトータルコスト最小平行剛性目標値HG_ref_minは更新しない。
Then, the
その後、平行剛性目標値HG_refに平行剛性目標値修正量ΔHG_refを加算して平行剛性目標値HG_refを更新し、平行剛性目標値HG_refが平行剛性探索最大値HG_maxを超えるまで、図13の処理を繰り返し実行する。 Then, the parallel stiffness target value HG_ref is updated by adding the parallel stiffness target value correction amount ΔHG_ref to the parallel stiffness target value HG_ref, and the process of FIG. 13 is repeated until the parallel stiffness target value HG_ref exceeds the parallel stiffness search maximum value HG_max.
図12の説明に戻り、平行剛性目標値探索処理を終えると、学習部160は、最終的なトータルコスト最小平行剛性目標値HG_ref_minを当該鋼種の平行剛性目標値として、平行剛性目標値テーブル170に格納する(S240)。図13の平行剛性目標値探索処理では、トータルコストが最小となる平行剛性目標値を探索している。平行剛性目標値探索処理で最終的に得られるトータルコスト最小平行剛性目標値HG_ref_minは、トータルコストが最小となる平行剛性目標値を表す。
Returning to the explanation of FIG. 12, when the parallel stiffness target value search process is completed, the
ここで、図14に、平行剛性目標値と、品質不合コスト、トラブル発生コスト及びトータルコストとの一関係を示す。上述したように、平行剛性は、被圧延材がミルセンターより単位量だけ蛇行した場合にミル変形の観点から生じ得る板厚ウェッジを表している。したがって、平行剛性は値が大きくなるほど被圧延材の蛇行が発生しやすくなることを表している。また、ギャップアップ量が大きくなるほど蛇行の発生は抑制されるが、製品の板厚が公差外となり、品質不合となる。すなわち、図14に示すように、設定する平行剛性目標値の値が大きくなるほど、品質不合コストが抑制される一方、トラブル発生コストが増加するという、品質不合コストとトラブル発生コストとの間にはトレードオフの関係がある。そこで、本実施形態では、品質不合コストとトラブル発生コストとの和であるトータルコストが最小となる場合を最適な製造条件として考え、このときの平行剛性目標値、すなわちトータルコスト最小平行剛性目標値HG_ref_minを当該鋼種における平行剛性目標値HG_refとして決定する。図14の例では、平行剛性が2のときトータルコストが最小であることから、平行剛性目標値は2と設定される。 Here, FIG. 14 shows a relationship between the parallel stiffness target value and the quality non-conformity cost, the trouble occurrence cost, and the total cost. As described above, the parallel stiffness represents a plate thickness wedge that may occur from the viewpoint of mill deformation when the rolled material meanders from the mill center by a unit amount. Therefore, the larger the parallel stiffness value, the more likely the rolled material is to meander. Also, the larger the gap-up amount, the more the occurrence of meandering is suppressed, but the plate thickness of the product is out of tolerance, resulting in quality non-conformity. That is, as shown in FIG. 14, the larger the parallel stiffness target value set, the more the quality non-conformity cost is suppressed, while the trouble occurrence cost increases, and there is a trade-off between the quality non-conformity cost and the trouble occurrence cost. Therefore, in this embodiment, the case where the total cost, which is the sum of the quality non-conformity cost and the trouble occurrence cost, is minimized is considered as the optimal manufacturing condition, and the parallel stiffness target value at this time, i.e., the total cost minimum parallel stiffness target value HG_ref_min, is determined as the parallel stiffness target value HG_ref for the steel type. In the example of Figure 14, the total cost is smallest when the parallel stiffness is 2, so the parallel stiffness target value is set to 2.
学習部160は、以上の処理をすべての鋼種について実行し、各鋼種の平行剛性目標値を取得する。このように、本実施形態では定期的に鋼種毎に平行剛性目標値を更新することで、図8に示したギャップアップ量設定処理においてギャップアップ量をより適切に設定することができる。
The
(2)具体例
以下、図12及び図13に示した平行剛性目標値学習処理の一例として、鋼種Aの平行剛性目標値の学習例を示す。本例では、鋼種Aの1ヶ月の圧延本数が430本であり、そのうち圧延トラブルとして絞り発生本数が50本であったとする。平行剛性目標値は0~5の範囲で設定されており、平行剛性目標値を0以上1未満、1以上2未満、2以上3未満、3以上4未満、4以上5以下の5つに区分したとき、区分毎の圧延本数、絞り発生本数、及び、トラブル発生率は、下記表1に示すようであった。下記情報は、図12のステップS200にて取得される。
(2) Specific Example Below, as an example of the parallel stiffness target value learning process shown in Fig. 12 and Fig. 13, an example of learning the parallel stiffness target value for steel type A will be shown. In this example, it is assumed that the number of rolled products of steel type A in one month is 430, of which 50 products have had a rolling trouble caused by a reduction. The parallel stiffness target value is set in the range of 0 to 5, and when the parallel stiffness target value is divided into five categories, 0 or more and less than 1, 1 or more and less than 2, 2 or more and less than 3, 3 or more and less than 4, and 4 or more and less than 5, the number of rolled products, the number of products with a reduction, and the trouble occurrence rate for each category are as shown in Table 1 below. The following information is acquired in step S200 of Fig. 12.
次いで、ステップS220にて初期設定がなされた後、ステップS230にて鋼種Aについて最適な平行剛性目標値の探索が行われる。まず、1ヶ月間で製造された鋼種Aの製造実績データから、各被圧延材の平行剛性差を算出し、算出された平行剛性差に対応するギャップアップ量をギャップアップ量テーブルから取得する。ここで、ギャップアップ量テーブルは、下記表2のように設定されているとする。 Next, after initial settings are made in step S220, a search is made for the optimal parallel stiffness target value for steel type A in step S230. First, the parallel stiffness difference of each rolled material is calculated from the production performance data of steel type A produced over a one-month period, and the gap-up amount corresponding to the calculated parallel stiffness difference is obtained from the gap-up amount table. Here, it is assumed that the gap-up amount table is set as shown in Table 2 below.
また、トラブル発生率テーブルを参照し、各製造実績データの平行剛性目標値に対応するトラブル発生率を取得する。ここでは、トラブル発生率として、被圧延材に絞りが生じたトラブル発生率を用いている。取得されたトラブル発生率は、例えば下記表3のように、平行剛性目標値毎に算出される。 The trouble occurrence rate table is also referenced to obtain the trouble occurrence rate corresponding to the parallel stiffness target value of each production performance data. Here, the trouble occurrence rate used is the trouble occurrence rate where the rolled material is squeezed. The obtained trouble occurrence rate is calculated for each parallel stiffness target value, for example, as shown in Table 3 below.
さらに、コスト単価テーブルから、厚み品質不合コスト単価及びトラブル発生コスト単価が取得される。各コスト単価は、例えば下記表4に示すように設定されている。各コスト単価は、例えば表4に示すように、被圧延材1本あたりに生じるコストで表される。なお、表4では、各コスト単価を比として表しており、この例では、厚み品質不合が1本発生したときのコストを1としたとき、トラブル発生時には5倍のコストがかかることになる。 Furthermore, the cost unit price for thickness quality non-compliance and the cost unit price for trouble occurrence are obtained from the cost unit price table. Each cost unit price is set, for example, as shown in Table 4 below. Each cost unit price is expressed as the cost incurred per piece of rolled material, for example, as shown in Table 4. Note that in Table 4, each cost unit price is expressed as a ratio; in this example, if the cost when one piece of thickness quality non-compliance occurs is set to 1, the cost incurred when a trouble occurs will be 5 times that amount.
また、各製造実績データについて、厚み外れ本数を算出する。例えば、板厚公差が200μmであるとき、ギャップアップ量が200μmより大きく設定された材料は公差外となり、厚み品質不合となる。取得された厚み外れ本数は、例えば下記表5のように、平行剛性目標値毎に算出される。 The number of thickness deviations is also calculated for each piece of manufacturing performance data. For example, when the plate thickness tolerance is 200 μm, materials with gap-up amounts set to greater than 200 μm are outside the tolerance range, resulting in thickness quality failure. The number of thickness deviations obtained is calculated for each parallel stiffness target value, for example, as shown in Table 5 below.
そして、上記取得した値を用いて、厚み品質不合コスト、トラブル発生コスト、及び、トータルコストが算出される。例えば、圧延本数が430本であり、平行剛性目標値HG_refが0のとき、トラブル発生率は0.02%、厚み外れ本数は340本であった。したがって、トータルコストTcostは、上記式(18)より、3.83(=340×0.01+2%×430×0.05)となる。また、平行剛性目標値HG_refが1のとき、トラブル発生率は0.06%、厚み外れ本数は250本であった。したがって、トータルコストTcostは3.79(=250×0.01+6%×430×0.05)となる。同様に、平行剛性目標値が5となるまで、繰り返し計算すると、下記表6のような結果となった。表6より、平行剛性目標値2のとき、トータルコストが最小となる。したがって、鋼種Aの平行剛性目標値は2に設定される。 Then, using the above acquired values, the thickness quality non-conformity cost, trouble occurrence cost, and total cost are calculated. For example, when the number of rolled pieces is 430 and the parallel stiffness target value HG_ref is 0, the trouble occurrence rate is 0.02% and the number of thickness deviations is 340. Therefore, the total cost Tcost is 3.83 (= 340 x 0.01 + 2% x 430 x 0.05) from the above formula (18). Also, when the parallel stiffness target value HG_ref is 1, the trouble occurrence rate is 0.06% and the number of thickness deviations is 250. Therefore, the total cost Tcost is 3.79 (= 250 x 0.01 + 6% x 430 x 0.05). Similarly, when the parallel stiffness target value is 5, the calculation is repeated, and the results are as shown in Table 6 below. From Table 6, when the parallel stiffness target value is 2, the total cost is the smallest. Therefore, the parallel stiffness target value of steel type A is set to 2.
<4.まとめ>
以上、本発明の実施形態に係る蛇行制御システムの構成と、これによる蛇行制御方法について説明した。本実施形態によれば、圧延中の被圧延材の尾端部が制御対象とする圧延機を通過する前に、尾端部通過時のワークロールのギャップアップ量を算出し、設定する。ギャップアップ量は、被圧延材の蛇行のしやすさを表す平行剛性計算値を用いて、当該平行剛性計算値が平行剛性目標値より小さくなるように設定される。平行剛性目標値は、絞り発生を抑制するとともに厚み品質不合も抑制するにあたって、コスト的に最適な値が、鋼種毎に設定される。したがって、平行剛性計算値が平行剛性目標値より小さくなるようにギャップアップ量を設定することで、被圧延材の蛇行及び絞りの発生を抑制し、かつ、製品品質及び圧延トラブルに起因するコストを抑制できる最適な蛇行制御を実現することができる。
<4. Summary>
The configuration of the meandering control system according to the embodiment of the present invention and the meandering control method using the system have been described above. According to this embodiment, before the tail end of the rolled material passes through the rolling mill to be controlled, the gap-up amount of the work rolls when the tail end passes through is calculated and set. The gap-up amount is set using a parallel stiffness calculation value that indicates the ease of meandering of the rolled material so that the parallel stiffness calculation value is smaller than the parallel stiffness target value. The parallel stiffness target value is set for each steel type as a cost-optimal value for suppressing the occurrence of narrowing and thickness quality irregularities. Therefore, by setting the gap-up amount so that the parallel stiffness calculation value is smaller than the parallel stiffness target value, it is possible to realize optimal meandering control that suppresses the occurrence of meandering and narrowing of the rolled material and suppresses costs due to product quality and rolling troubles.
また、平行剛性目標値は、定期的に学習により更新してもよい。これにより、最新の製造実績に基づき、常に最適な平行剛性目標値を設定することができ、より最適な蛇行制御を実現することが可能となる。 The parallel stiffness target value may also be periodically updated through learning. This allows the optimal parallel stiffness target value to always be set based on the latest manufacturing results, making it possible to achieve more optimal meandering control.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The above describes in detail preferred embodiments of the present invention with reference to the attached drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is clear that a person with ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can conceive of various modified or revised examples within the scope of the technical ideas described in the claims, and it is understood that these also naturally fall within the technical scope of the present invention.
例えば、上記実施形態では、蛇行制御装置による制御対象の圧延機は、圧延設備を構成する複数の圧延機のうち、通板方向最下流に設置された圧延機のみとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、圧延設備を構成する1または複数の圧延機を制御対象としてもよい。蛇行は、通板方向下流側の圧延機による圧延状態の影響が大きく、少なくとも通板方向最下流の圧延機のギャップアップ量を制御するのがよい。また、通板方向下流側の圧延機から順にギャップアップ量の制御対象とするのがよい。複数の圧延機のギャップアップ量を制御する場合には、各圧延機による被圧延材のマスフローに応じてギャップアップ量が設定される。 For example, in the above embodiment, the rolling mill to be controlled by the meandering control device is the rolling mill installed at the most downstream in the sheet passing direction among the multiple rolling mills that make up the rolling facility, but the present invention is not limited to this example. For example, one or multiple rolling mills that make up the rolling facility may be controlled. Since meandering is greatly affected by the rolling state of the rolling mill downstream in the sheet passing direction, it is preferable to control the gap-up amount of at least the rolling mill most downstream in the sheet passing direction. In addition, it is preferable to control the gap-up amount of the rolling mills in order from the downstream side in the sheet passing direction. When controlling the gap-up amount of multiple rolling mills, the gap-up amount is set according to the mass flow of the material to be rolled by each rolling mill.
また、上記実施形態では、ギャップアップ量設定処理は、材料トラッキング部により、被圧延材が通板センサの位置を通過したことが検知されたタイミングで開始されるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、圧延設備のうち通板方向最上流側の圧延機を尾端部が通過したタイミングで、ギャップアップ量設定処理を実行してもよい。被圧延材の尾端部が圧延機を通過したタイミングは、例えばロードセル等のロールへの荷重を検出する荷重検出装置により検出される荷重が所定値以下となったことで判断することができる。 In the above embodiment, the gap-up amount setting process is started when the material tracking unit detects that the material being rolled has passed the position of the plate passing sensor, but the present invention is not limited to this example. For example, the gap-up amount setting process may be executed when the tail end portion passes the rolling mill that is the most upstream in the plate passing direction in the rolling equipment. The timing when the tail end portion of the material being rolled has passed the rolling mill can be determined when the load detected by a load detection device that detects the load on the roll, such as a load cell, falls below a predetermined value.
1 蛇行制御システム
11、12 ワークロール
30 生産管理コンピュータ
50 通板センサ
70 設定制御装置
100 蛇行制御装置
110 製造条件受信部
120 材料トラッキング部
130 実績収集部
140 設定演算部
150 伝送部
160 学習部
170 平行剛性目標値テーブル
200 記憶装置
210 製造実績記憶部
220 テーブル記憶部
221 トラブル発生率テーブル
223 ギャップアップ量テーブル
225 コスト単価テーブル
230 ギャップアップ量テーブル
240 コスト単価テーブル
REFERENCE SIGNS
Claims (7)
前記被圧延材の蛇行の度合いを示す指標となる物理量である平行剛性として、前記被圧延材に加えられる線荷重が前記被圧延材の板幅方向において一定である状態で、前記被圧延材の板幅方向の中心がミルセンターから単位量ずれた場合における幅方向の板厚差で示される第1種平行剛性を用いた場合に、
前記被圧延材の圧延開始前に、当該被圧延材の圧延実績情報に基づいて、当該被圧延材の圧延における第1種平行剛性目標値を設定する平行剛性目標値設定ステップと、
前記被圧延材の尾端部が前記圧延機を通過する前に、前記被圧延材の第1種平行剛性計算値を算出する平行剛性計算値算出ステップと、
前記第1種平行剛性計算値が前記第1種平行剛性目標値より小さくなるように、前記被圧延材の尾端部が通過するタイミングで前記圧延機のロールギャップを大きくするギャップアップ量を算出するギャップアップ量算出ステップと、
前記被圧延材の尾端部が通過するタイミングで、決定された前記ギャップアップ量だけ前記ロールギャップが大きくなるように、前記圧延機を制御する制御ステップと、
を含む、蛇行制御方法。 A meandering control method for controlling meandering of a rolled material being rolled by a rolling mill, comprising the steps of:
As the parallel stiffness, which is a physical quantity that is an index showing the degree of meandering of the rolled material, when the line load applied to the rolled material is constant in the plate width direction of the rolled material and the center of the rolled material in the plate width direction is shifted by a unit amount from the mill center, a first type parallel stiffness is used, which is indicated by a difference in plate thickness in the plate width direction when the center of the rolled material in the plate width direction is shifted by a unit amount from the mill center.
a parallel stiffness target value setting step of setting a first type parallel stiffness target value in rolling of the rolled material based on rolling performance information of the rolled material before starting rolling of the rolled material;
a parallel stiffness calculation step of calculating a first type parallel stiffness calculation value of the rolled material before the tail end portion of the rolled material passes through the rolling mill ;
a gap-up amount calculation step of calculating a gap-up amount for increasing the roll gap of the rolling mill at a timing when the tail end of the rolled material passes through the roll gap so that the first type parallel stiffness calculated value is smaller than the first type parallel stiffness target value;
a control step of controlling the rolling mill so that the roll gap is increased by the determined gap-up amount at a timing when the tail end of the rolled material passes through;
The meandering control method includes:
前記第1種平行剛性計算値と前記第1種平行剛性目標値とを比較する比較ステップと、
前記第1種平行剛性計算値が前記第1種平行剛性目標値以上であるときに、予め設定された単位ギャップアップ量ずつ前記ギャップアップ量を増加するギャップアップ量変更ステップと、
前記第1種平行剛性計算値が前記第1種平行剛性目標値よりも小さくなったときの前記ギャップアップ量を、前記被圧延材の尾端部が通過するタイミングで設定する前記圧延機のロールギャップのギャップアップ量に決定する決定ステップと、
を含み、
前記第1種平行剛性計算値が前記第1種平行剛性目標値よりも小さくなるまで、前記ギャップアップ量変更ステップにて前記ギャップアップ量が変更される度に、変更後の前記ギャップアップ量にて再度前記平行剛性算出ステップにより前記第1種平行剛性計算値を算出し、前記比較ステップにて前記第1種平行剛性計算値と前記第1種平行剛性目標値とを比較する、請求項1に記載の蛇行制御方法。 The gap-up amount calculation step includes:
a comparison step of comparing the first type parallel stiffness calculation value with the first type parallel stiffness target value;
a gap-up amount changing step of increasing the gap-up amount by a preset unit gap-up amount when the first parallel stiffness calculation value is equal to or greater than the first parallel stiffness target value;
a determining step of determining the gap-up amount when the first type parallel stiffness calculated value becomes smaller than the first type parallel stiffness target value as a gap-up amount of the roll gap of the rolling mill to be set at a timing when the tail end of the rolled material passes through;
Including,
2. The meandering control method according to claim 1, wherein each time the gap-up amount is changed in the gap-up amount changing step, the first type parallel stiffness calculation value is calculated again in the parallel stiffness calculation step using the changed gap-up amount until the first type parallel stiffness calculation value becomes smaller than the first type parallel stiffness target value, and the first type parallel stiffness calculation value is compared with the first type parallel stiffness target value in the comparison step.
前記学習ステップでは、過去の製造実績に基づいて、圧延トラブルの発生によるトラブル発生コストと製品の品質不合による品質不合コストとの合計値が最小となる前記第1種平行剛性目標値を学習する、請求項1~3のいずれか1項に記載の蛇行制御方法。 The method further includes a learning step of learning the first type parallel stiffness target value,
The meandering control method according to any one of claims 1 to 3, wherein in the learning step, the first type parallel stiffness target value that minimizes a total value of a trouble occurrence cost due to the occurrence of a rolling trouble and a quality defect cost due to a quality defect of a product is learned based on a past manufacturing record.
前記トラブル発生コストは、前記過去の製造実績における前記圧延トラブルの発生率と、トラブル発生コスト単価とから算出され、
前記品質不合コストは、前記過去の製造実績における前記製品の品質不合本数と、厚み品質不合による厚み品質不合コスト単価とから算出される、請求項4に記載の蛇行制御方法。 In the learning step,
The trouble occurrence cost is calculated from the occurrence rate of the rolling trouble in the past manufacturing results and a trouble occurrence cost unit price,
The meandering control method according to claim 4 , wherein the quality non-compliance cost is calculated from the number of quality non-compliances of the products in the past production records and a unit cost of thickness quality non-compliance due to thickness quality non-compliance.
前記被圧延材の蛇行の度合いを示す指標となる物理量である平行剛性として、前記被圧延材に加えられる線荷重が前記被圧延材の板幅方向において一定である状態で、前記被圧延材の板幅方向の中心がミルセンターから単位量ずれた場合における幅方向の板厚差で示される第1種平行剛性を用いた場合に、
前記被圧延材の製造条件を取得する製造条件受信部と、
前記圧延機に対して通板方向上流側に設定された所定位置を前記被圧延材の尾端部が通過したタイミングで、前記圧延機による前記被圧延材のボトム部の圧延実績情報を取得する実績収集部と、
前記被圧延材の製造条件、前記圧延実績情報、及び、前記被圧延材の鋼種に応じて設定された第1種平行剛性目標値より、前記被圧延材の尾端部が前記圧延機を通過する前に前記被圧延材の第1種平行剛性計算値を算出し、前記第1種平行剛性計算値が前記第1種平行剛性目標値より小さくなるように、前記被圧延材の尾端部が通過するタイミングで前記圧延機のロールギャップを大きくするギャップアップ量を決定する設定演算部と、
を含む、蛇行制御装置。 A meandering control device for controlling the meandering of a rolled material being rolled by a rolling mill,
As the parallel stiffness, which is a physical quantity that is an index showing the degree of meandering of the rolled material, when the line load applied to the rolled material is constant in the plate width direction of the rolled material and the center of the rolled material in the plate width direction is shifted by a unit amount from the mill center, a first type parallel stiffness is used, which is indicated by a difference in plate thickness in the plate width direction when the center of the rolled material in the plate width direction is shifted by a unit amount from the mill center.
A manufacturing condition receiving unit that acquires manufacturing conditions of the rolled material;
a performance collection unit that acquires rolling performance information of the bottom portion of the rolled material by the rolling mill at a timing when the tail end portion of the rolled material passes through a predetermined position set upstream in a sheet passing direction with respect to the rolling mill;
a setting calculation unit that calculates a first type parallel stiffness calculation value of the rolled material before the tail end of the rolled material passes through the rolling mill based on the manufacturing conditions of the rolled material, the rolling performance information, and a first type parallel stiffness target value set according to the steel type of the rolled material, and determines a gap-up amount for increasing the roll gap of the rolling mill at the timing when the tail end of the rolled material passes through so that the first type parallel stiffness calculation value is smaller than the first type parallel stiffness target value;
A meandering control device comprising:
前記学習部は、過去の製造実績に基づいて、圧延トラブルの発生によるトラブル発生コストと製品の品質不合による品質不合コストとの合計値が最小となる前記第1種平行剛性目標値を、前記鋼種毎に学習する、請求項6に記載の蛇行制御装置。
A learning unit that learns the first type parallel stiffness target value for each steel type is further provided,
The meandering control device according to claim 6, wherein the learning unit learns, for each steel type, the first type parallel stiffness target value that minimizes the total value of the trouble occurrence cost due to the occurrence of rolling trouble and the quality defect cost due to the quality defect of the product, based on past manufacturing results.
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