JP7810157B2 - Method for determining whether thickness can be changed while on the move, method for changing thickness while on the move, device for determining whether thickness can be changed while on the move, and program for determining whether thickness can be changed while on the move - Google Patents
Method for determining whether thickness can be changed while on the move, method for changing thickness while on the move, device for determining whether thickness can be changed while on the move, and program for determining whether thickness can be changed while on the moveInfo
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Description
本発明は、走間板厚変更の可否判定方法、走間板厚変更方法、走間板厚変更の可否判定装置、及び走間板厚変更の可否判定プログラムに関する。 The present invention relates to a method for determining whether or not a thickness change can be performed while on the move, a method for changing thickness while on the move, a device for determining whether or not a thickness change can be performed while on the move, and a program for determining whether or not a thickness change can be performed while on the move.
冷間圧延工程では、先行被圧延材(以降「先行材」と表記)と後行被圧延材(以降「後行材」と表記)をタンデム圧延機の入側で接合(溶接が代表的な手段)し、先行材と後行材とを連続した金属帯としてタンデム圧延機で冷間圧延する。そして、タンデム圧延機の出側において冷間圧延が完了した金属帯を製品単位の位置で切断し、切断された金属帯をテンションリールで順次巻き取る。また、金属帯を冷間圧延する際、硬度、母板厚、及び仕上厚のいずれかが先行材と後行材とで異なる場合、「走間板厚変更」が実施される。「走間板厚変更」とは、ライン停止をせずに歩留まりを向上させるために、連続圧延中に接合部(接合点ともいう)の前後で圧延条件を変化させる処理を意味する。 In the cold rolling process, the preceding material to be rolled (hereafter referred to as "preceding material") and the succeeding material to be rolled (hereafter referred to as "successing material") are joined (typically by welding) at the entry side of a tandem rolling mill, and the preceding and succeeding materials are then cold rolled in the tandem rolling mill as a continuous metal strip. The cold-rolled metal strip is then cut at the exit side of the tandem rolling mill at the product unit position, and the cut metal strip is sequentially wound on a tension reel. Furthermore, when cold rolling the metal strip, if any of the hardness, base thickness, or finished thickness differs between the preceding and succeeding material, a "flying thickness change" is performed. "Flying thickness change" refers to a process of changing the rolling conditions before and after the joining point (also known as the joining point) during continuous rolling in order to improve yield without stopping the line.
走間板厚変更の際に接合部の前後で圧延条件が大きく変化する場合、接合部が各圧延スタンドを通過する際の張力変動量が大きくなり、金属帯の破断や絞込み等が発生することがある。金属帯の破断や絞込み等が発生した場合、タンデム圧延機の稼働能率が低下する。そこで、接合部がタンデム圧延機の各圧延スタンドを通過する際の張力変動量を予測し、予測される張力変動量が大きい場合、タンデム圧延機の操業条件を変更する技術が提案されている。具体的には、特許文献1には、走間板厚変更時に発生する張力変動量を予測する予測手段を備え、予測された張力変動量が許容範囲内となるように走間板厚変更時間を最適化する方法が記載されている。特許文献1に記載の方法では、予測手段は、一次遅れの特性を有する張力発生モデルと実際の張力変動量を学習した補正項とを用いている。また、特許文献1には、予測手段として、張力変動量の実績値を教師データとするニューラルネットワークにより学習された予測手段を適用できることが記載されている。 If rolling conditions change significantly before and after the weld when changing the thickness of a running strip, the amount of tension fluctuation increases as the weld passes through each rolling stand, which can lead to breakage or squeezing of the metal strip. If breakage or squeezing of the metal strip occurs, the operating efficiency of the tandem rolling mill decreases. Therefore, a technology has been proposed that predicts the amount of tension fluctuation as the weld passes through each rolling stand of the tandem rolling mill, and if the predicted amount of tension fluctuation is large, changes the operating conditions of the tandem rolling mill. Specifically, Patent Document 1 describes a method that includes a prediction means for predicting the amount of tension fluctuation that occurs during a running strip thickness change, and optimizes the time for running strip thickness change so that the predicted amount of tension fluctuation falls within an allowable range. In the method described in Patent Document 1, the prediction means uses a tension generation model with first-order lag characteristics and a correction term that learns the actual amount of tension fluctuation. Patent Document 1 also describes that a prediction means trained by a neural network using actual values of tension fluctuation as training data can be used as the prediction means.
また、特許文献2には、走間板厚変更における張力変動予測方法として、機械学習により学習された予測モデルを用いて、接合点が圧延スタンドを通過する際の張力変動量を予測する方法が記載されている。特許文献2に記載の予測モデルは、先行材の圧延操業パラメータと、先行材と後行材の圧延操業パラメータの差分値を表す圧延操業パラメータ変更量と、を入力データとし、接合点が圧延スタンドを通過する際の張力変動情報を出力データとしている。一方、特許文献3には、接合点が圧延スタンドを通過するタイミングにおけるアクチュエータ変更量を計算し、計算されたアクチュエータ変更量と予め定めた閾値とから走間板厚変更の可否を判定する方法が記載されている。また、特許文献3には、精度の高い張力変動予測モデルを使用する必要なく、圧延スケジュール計算におけるアクチュエータ変更量から走間板厚変更の可否を簡易に判定できると記載されている。 Patent Document 2 also describes a method for predicting tension fluctuations during on-the-fly thickness changes, using a prediction model trained by machine learning to predict the amount of tension fluctuation when a joining point passes through a rolling stand. The prediction model described in Patent Document 2 takes the rolling operation parameters of the preceding material and the rolling operation parameter change amount representing the difference between the rolling operation parameters of the preceding material and the following material as input data, and outputs tension fluctuation information when the joining point passes through the rolling stand. Meanwhile, Patent Document 3 describes a method for calculating the actuator change amount at the timing when the joining point passes through the rolling stand, and determining whether or not to change the on-the-fly thickness based on the calculated actuator change amount and a predetermined threshold value. Patent Document 3 also describes that it is possible to easily determine whether or not to change the on-the-fly thickness from the actuator change amount in rolling schedule calculations, without the need to use a highly accurate tension fluctuation prediction model.
しかしながら、特許文献1に記載の方法による張力変動量の予測精度は低い。詳しくは、走間板厚変更は、先行材と後行材とで母材板厚、仕上厚、変形抵抗のいずれかが異なる場合に実行されるものであるが、先行材及び後行材のこれらの変更量には圧延スタンド毎に種々の組合せがある。また、先行材と後行材の組合せは、タンデム圧延機の生産スケジュールに従って設定され、必ずしも走間板厚変更における張力変動量を低減するために設定されるものではない。このため、張力変動量の実績値を教師データとするニューラルネットワークにより学習された予測手段を用いたとしても、過去に操業実績がない先行材と後行材の組合せが設定された場合には張力変動量の予測精度は低下する。一方、特許文献1には、予測手段には物理モデルに基づいて決定される張力発生モデルを用いることが記載されている。ところが、張力発生モデルを用いた場合には、先行材と後行材の接合点を境として、ロールギャップやロール周速度が変更され、母材板厚、仕上厚、変形抵抗等が急激に変化するような非定常状態における張力変動量を精度よく計算することは難しい。 However, the method described in Patent Document 1 provides low accuracy in predicting tension fluctuations. Specifically, a flying strip thickness change is performed when the base strip thickness, finish thickness, or deformation resistance differs between the preceding and following strips. However, there are various combinations of these changes for the preceding and following strips for each rolling stand. Furthermore, the combination of the preceding and following strips is set according to the production schedule of the tandem rolling mill and is not necessarily set to reduce tension fluctuations during flying strip thickness changes. For this reason, even if a prediction method trained by a neural network using actual tension fluctuation values as training data is used, the prediction accuracy of tension fluctuations decreases when a combination of preceding and following strips with no past operating history is set. Meanwhile, Patent Document 1 describes the use of a tension generation model determined based on a physical model for the prediction method. However, when a tension generation model is used, it is difficult to accurately calculate tension fluctuations in an unsteady state where the roll gap and roll peripheral speed change at the junction of the preceding and following strips, resulting in sudden changes in base strip thickness, finish thickness, deformation resistance, and other factors.
また、特許文献2に記載の機械学習により学習された予測モデルも同様に、過去に操業実績がない先行材と後行材の組合せが設定された場合には張力変動量の予測精度は低下する。先行材の圧延操業パラメータと、先行材と後行材との圧延操業パラメータの差分値を表す圧延操業パラメータ変更量と、の組合せは多数あるためである。一方、特許文献3に記載の方法は、張力変動量と相関のあるアクチュエータ変更量に基づいて走間板厚変更の可否を判定する方法であるが、走間板厚変更時の張力変動量を予測するものではない。このため、走間板厚変更の可否判定に用いる閾値によっては、必ずしも適切な可否判定ができない可能性がある。 Furthermore, the prediction model trained by machine learning described in Patent Document 2 also exhibits reduced prediction accuracy for tension fluctuations when a combination of preceding and following strips with no past operational history is set. This is because there are many combinations of the rolling operation parameters of the preceding strip and the rolling operation parameter change amount representing the difference between the rolling operation parameters of the preceding and following strips. On the other hand, the method described in Patent Document 3 is a method for determining whether or not a running thickness change is possible based on an actuator change amount that is correlated with tension fluctuations, but it does not predict the amount of tension fluctuation that occurs when a running thickness change is made. For this reason, depending on the threshold value used to determine whether or not a running thickness change is possible, it may not always be possible to make an appropriate determination.
本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的は、先行材と後行材の組合せについて過去の操業実績が少ない条件であっても走間板厚変更時の張力変動量を精度よく予測し、適切な走間板厚変更の可否判定を実行可能な走間板厚変更の可否判定方法、可否判定装置、及び可否判定プログラムを提供することにある。また、本発明の他の目的は、金属帯の破断や絞込み等が発生することを抑制して金属帯を歩留まりよく圧延可能な走間板厚変更方法を提供することにある。 The present invention was made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a method, device, and program for determining whether or not to change the thickness while on the run that can accurately predict the amount of tension fluctuation when changing the thickness while on the run, even under conditions where there is little past operational experience for the combination of preceding and following material, and can determine whether or not to change the thickness while on the run appropriately. Another purpose of the present invention is to provide a method for changing the thickness while on the run that can prevent breakage, squeezing, etc. of the metal strip, and enable the metal strip to be rolled with a good yield.
本発明に係る走間板厚変更の可否判定方法は、先行材と後行材が接合部を介して接合された被圧延材をタンデム圧延機により連続圧延する際の走間板厚変更の可否を判定する走間板厚変更の可否判定方法であって、前記タンデム圧延機の少なくとも一つの圧延スタンドにおいてロールギャップ及びロール周速の設定値の変更を開始する前に、先行材に対する前記圧延スタンドのロールギャップとロール周速の設定値を取得する設定値取得ステップと、前記先行材に対するロールギャップとロール周速の設定値を維持したまま前記接合部が前記圧延スタンドを通過する場合の張力変動量を計算する張力変動量計算ステップと、前記張力変動量計算ステップで計算した張力変動量に基づいて前記走間板厚変更の可否を判定する判定ステップと、を含む。 The method for determining whether or not a flying thickness change is possible according to the present invention is a method for determining whether or not a flying thickness change is possible when a rolled material, in which a preceding material and a following material are joined via a joint, is continuously rolled by a tandem rolling mill. The method includes: a setting value acquisition step for acquiring the roll gap and roll circumferential speed settings of the rolling stand for the preceding material before starting to change the roll gap and roll circumferential speed settings in at least one rolling stand of the tandem rolling mill; a tension fluctuation calculation step for calculating the amount of tension fluctuation when the joint passes through the rolling stand while maintaining the roll gap and roll circumferential speed settings for the preceding material; and a determination step for determining whether or not the flying thickness change is possible based on the tension fluctuation calculated in the tension fluctuation calculation step.
前記張力変動量計算ステップは、前記設定値取得ステップで取得する前記先行材に対する前記圧延スタンドのロールギャップとロール周速の設定値、及び前記圧延スタンドを通過する前記後行材に対して設定される板厚及び変形抵抗を用いて、前記先行材に対するロールギャップとロール周速の設定値を維持したまま前記接合部が前記圧延スタンドを通過する場合の張力変動量を計算するとよい。 The tension fluctuation calculation step preferably calculates the tension fluctuation when the joint passes through the rolling stand while maintaining the roll gap and roll peripheral speed settings for the preceding material, using the roll gap and roll peripheral speed settings of the rolling stand for the preceding material acquired in the setting value acquisition step, and the plate thickness and deformation resistance set for the succeeding material passing through the rolling stand.
前記走間板厚変更において、前記ロールギャップ及びロール周速の変更開始点を先行材の位置に設定し、前記ロールギャップ及びロール周速の変更終了点を後行材の位置に設定するとよい。 When changing the thickness while traveling, it is preferable to set the start point of the change in the roll gap and roll peripheral speed to the position of the preceding material, and the end point of the change in the roll gap and roll peripheral speed to the position of the following material.
前記先行材の変形抵抗と前記後行材の変形抵抗との差が80MPa以上であるとよい。 It is preferable that the difference between the deformation resistance of the preceding material and the deformation resistance of the following material be 80 MPa or more.
本発明に係る走間板厚変更方法は、本発明に係る走間板厚変更の可否判定方法を用いて、前記タンデム圧延機の全ての圧延スタンドにおいて走間板厚変更が可能と判定された場合に走間板厚変更を実行し、前記タンデム圧延機の少なくとも一つの圧延スタンドにおいて走間板厚変更が不可と判定された場合には前記後行材に対する前記圧延スタンドのロールギャップとロール周速の設定値を変更する。 The method for changing the thickness on the fly according to the present invention uses the method for determining whether or not the thickness can be changed on the fly according to the present invention to perform a thickness change on the fly if it is determined that the thickness can be changed on the fly in all rolling stands of the tandem rolling mill, and if it is determined that the thickness cannot be changed on the fly in at least one rolling stand of the tandem rolling mill, it changes the set values of the roll gap and roll peripheral speed of the rolling stand for the following material.
本発明に係る走間板厚変更の可否判定装置は、先行材と後行材が接合部を介して接合された被圧延材をタンデム圧延機により連続圧延する際の走間板厚変更の可否を判定する走間板厚変更の可否判定装置であって、前記タンデム圧延機の少なくとも一つの圧延スタンドにおいてロールギャップ及びロール周速の設定値の変更を開始する前に、先行材に対する前記圧延スタンドのロールギャップとロール周速の設定値を取得する設定値取得手段と、前記先行材に対するロールギャップとロール周速の設定値を維持したまま前記接合部が前記圧延スタンドを通過する場合の張力変動量を計算する張力変動量計算手段と、前記張力変動量計算手段によって計算された張力変動量に基づいて前記走間板厚変更の可否を判定する判定手段と、を備える。 The device for determining whether or not a flying thickness change is possible according to the present invention is a device for determining whether or not a flying thickness change is possible when a rolled material, in which a preceding material and a following material are joined via a joint, is continuously rolled by a tandem rolling mill. It comprises: a set value acquisition means for acquiring the set values of the roll gap and roll circumferential speed of the rolling stand for the preceding material before starting to change the set values of the roll gap and roll circumferential speed in at least one rolling stand of the tandem rolling mill; a tension fluctuation calculation means for calculating the amount of tension fluctuation when the joint passes through the rolling stand while maintaining the set values of the roll gap and roll circumferential speed for the preceding material; and a determination means for determining whether or not the flying thickness change is possible based on the tension fluctuation calculated by the tension fluctuation calculation means.
本発明に係る走間板厚変更の可否判定プログラムは、先行材と後行材が接合部を介して接合された被圧延材をタンデム圧延機により連続圧延する際の走間板厚変更の可否を判定する走間板厚変更の可否判定プログラムであって、コンピュータを、前記タンデム圧延機の少なくとも一つの圧延スタンドにおいてロールギャップ及びロール周速の設定値の変更を開始する前に、先行材に対する前記圧延スタンドのロールギャップとロール周速の設定値を取得する設定値取得手段と、前記先行材に対するロールギャップとロール周速の設定値を維持したまま前記接合部が前記圧延スタンドを通過する場合の張力変動量を計算する張力変動量計算手段と、前記張力変動量計算手段によって計算された張力変動量に基づいて前記走間板厚変更の可否を判定する判定手段と、として機能させる。 The program for determining whether or not a flying thickness change is possible according to the present invention is a program for determining whether or not a flying thickness change is possible when a rolled material, in which a preceding material and a following material are joined via a joint, is continuously rolled by a tandem rolling mill. The program causes a computer to function as: a setting value acquisition means for acquiring the roll gap and roll circumferential speed settings of the rolling stand for the preceding material before starting to change the roll gap and roll circumferential speed settings in at least one rolling stand of the tandem rolling mill; a tension fluctuation calculation means for calculating the amount of tension fluctuation when the joint passes through the rolling stand while maintaining the roll gap and roll circumferential speed settings for the preceding material; and a determination means for determining whether or not the flying thickness change is possible based on the tension fluctuation calculated by the tension fluctuation calculation means.
本発明に係る走間板厚変更の可否判定方法、可否判定装置、及び可否判定プログラムによれば、先行材と後行材の組合せについて過去の操業実績が少ない条件であっても走間板厚変更時の張力変動量を精度よく予測し、適切な走間板厚変更の可否判定を実行することができる。また、本発明に係る走間板厚変更方法によれば、金属帯の破断や絞込み等が発生することを抑制して金属帯を歩留まりよく圧延することができる。 The method, device, and program for determining whether or not to change the thickness while on the run according to the present invention can accurately predict the amount of tension fluctuation that occurs when changing the thickness while on the run, even when there is little past operational experience with the combination of preceding and succeeding strips, and can perform an appropriate determination as to whether or not to change the thickness while on the run. Furthermore, the method for changing the thickness while on the run according to the present invention can prevent breakage, narrowing, etc. of the metal strip, thereby enabling the metal strip to be rolled with a high yield.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である走間板厚変更の可否判定方法、走間板厚変更方法、走間板厚変更の可否判定装置、及び走間板厚変更の可否判定プログラムについて説明する。 The following describes, with reference to the drawings, one embodiment of the present invention: a method for determining whether a thickness change can be performed while on the run, a method for changing thickness while on the run, a device for determining whether a thickness change can be performed while on the run, and a program for determining whether a thickness change can be performed while on the run.
〔冷間連続圧延設備の構成〕
まず、図1を参照して、本発明が適用される冷間連続圧延設備の構成例について説明する。
[Configuration of continuous cold rolling equipment]
First, with reference to FIG. 1, an example of the configuration of a continuous cold rolling facility to which the present invention is applied will be described.
図1は、本発明が適用される冷間連続圧延設備の構成例を示す模式図である。図1では、冷間連続圧延設備に附帯する他の装置(例えば入側に設置される巻戻機、溶接機、及びルーパ、並びに出側に設置される切断機及び巻取機等の装置)については図示を省略している。図1に示すように、本発明が適用される冷間連続圧延設備1は、タンデム圧延機2、タンデム圧延機2を制御する圧延制御コントローラ(PLC)3、及び圧延制御コントローラ3を含む冷間連続圧延設備1を管理する制御用計算機(プロセスコンピュータ)4を備えている。 Figure 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a continuous cold rolling mill to which the present invention is applied. In Figure 1, other devices associated with the continuous cold rolling mill (for example, a rewinder, welding machine, and looper installed on the entry side, and devices such as a cutter and winder installed on the exit side) are not shown. As shown in Figure 1, the continuous cold rolling mill 1 to which the present invention is applied includes a tandem rolling mill 2, a rolling control controller (PLC) 3 that controls the tandem rolling mill 2, and a control computer (process computer) 4 that manages the continuous cold rolling mill 1 including the rolling control controller 3.
タンデム圧延機2は、被圧延材5の通板方向の入側から順に第1圧延スタンド2A~第5圧延スタンド2Eを有する連続式冷間タンデム圧延機である。各圧延スタンドには、ワークロール21、ワークロール21のロール周速を変更する電動機であるロール周速制御装置22、及び上下のワークロール21のロールギャップを変更する圧下制御装置23が設置されている。また、各圧延スタンドの下側のバックアップロールの下部にはロードセルからなる圧延荷重検出器24が設けられている。さらに、各圧延スタンドには、圧下位置を検出する圧下位置検出器25が設けられている。さらに、各圧延スタンド間には、被圧延材5の張力を検出する張力計26が設けられている。さらに、第1圧延スタンド2Aの出側及び第5圧延スタンド2Eの出側には、被圧延材5の厚み(板厚)を検出する板厚計27が設けられている。 The tandem rolling mill 2 is a continuous cold tandem rolling mill having, in order from the entry side in the direction of the rolling material 5, the first rolling stand 2A to the fifth rolling stand 2E. Each rolling stand is equipped with a work roll 21, a roll peripheral speed control device 22 (an electric motor) that changes the roll peripheral speed of the work roll 21, and a roll gap control device 23 that changes the roll gap between the upper and lower work rolls 21. Each rolling stand is also equipped with a rolling load detector 24 (a load cell) below the lower backup roll. Each rolling stand is also equipped with a roll gap position detector 25 that detects the roll gap position. Between each rolling stand, a tension gauge 26 is installed to detect the tension of the rolled material 5. Furthermore, a thickness gauge 27 is installed at the exit side of the first rolling stand 2A and the exit side of the fifth rolling stand 2E to detect the thickness (plate thickness) of the rolled material 5.
圧延制御コントローラ3は、圧延荷重検出器24によって検出される圧延荷重や張力計26によって検出される張力等の圧延操業データを所定のサンプリング周期で収集し、それを制御用計算機4に出力する。また、圧延制御コントローラ3は、制御用計算機4から取得した各値に基づいて各圧延スタンドのロール周速制御装置22及び圧下制御装置23を制御するための処理を実行する。また、圧延制御コントローラ3は、先行材と後行材の接合点のトラッキングを行う他、被圧延材5上の指定された位置についてもトラッキングを行う機能を有する。これにより、圧延制御コントローラ3は、接合点を含む被圧延材5の予め設定された位置がタンデム圧延機2の各圧延スタンドを通過するタイミングで、所定の設定値変更の指令値をロール周速制御装置22や圧下制御装置23等の制御装置に出力できる。 The rolling controller 3 collects rolling operation data, such as the rolling load detected by the rolling load detector 24 and the tension detected by the tension meter 26, at a predetermined sampling period and outputs it to the control computer 4. The rolling controller 3 also executes processing to control the roll peripheral speed control device 22 and the roll gap control device 23 of each rolling stand based on the values acquired from the control computer 4. The rolling controller 3 also has the function of tracking the junction point between the preceding and succeeding materials, as well as tracking a specified position on the material to be rolled 5. This allows the rolling controller 3 to output command values for changing specified settings to control devices such as the roll peripheral speed control device 22 and the roll gap control device 23 when a predetermined position of the material to be rolled 5, including the junction point, passes through each rolling stand of the tandem rolling mill 2.
制御用計算機4は、後述する圧延スケジュール及び走間板厚変更部を設定し、走間板厚変更部に対応する各圧延スタンドのロールギャップ及びロール周速の設定値変更の指令値を生成する。ロールギャップ及びロール周速の設定値変更の指令値は、先行材に対する設定値と後行材に対する設定値の差を用いることが多く、これを差分指令値と呼ぶ。また、制御用計算機4は、上位計算機から与えられる母材寸法や製品目標寸法等の情報に従って、先行材及び後行材のパススケジュール、各圧延スタンドの圧延荷重及び先進率の予測値、並びにロールギャップ及びロール周速の設定値を計算する。そして、制御用計算機4は、計算されたこれらの値を下位の圧延制御コントローラ3に設定する。 The control computer 4 sets the rolling schedule and on-the-fly thickness change unit (described below), and generates command values for changing the roll gap and roll peripheral speed settings for each rolling stand corresponding to the on-the-fly thickness change unit. The command values for changing the roll gap and roll peripheral speed settings often use the difference between the settings for the preceding and succeeding strips, which are called differential command values. Furthermore, the control computer 4 calculates the pass schedule for the preceding and succeeding strips, predicted values for the rolling force and forward ratio for each rolling stand, and the set values for the roll gap and roll peripheral speed, according to information such as base strip dimensions and target product dimensions provided by the higher-level computer. The control computer 4 then sets these calculated values in the lower-level rolling controller 3.
〔ロールギャップと板厚との関係〕
次に、図2,図3を参照して、先行材から後行材へのロールギャップの設定変更工程について説明する。
[Relationship between roll gap and plate thickness]
Next, the process of changing the roll gap setting from the preceding material to the following material will be described with reference to FIGS.
まず、図2を参照して、圧延機のロールギャップと被圧延材の板厚との一般的な関係について説明する。圧延機では、被圧延材に付与する圧延荷重の反力によって圧延機全体が縦方向に変形し、予め設定されたロールギャップが広がる。このため、所定の板厚の被圧延材を得るためには、圧延荷重と圧延機の変形量を考慮してロールギャップを設定しなければならない。図2は、圧延機の入側板厚がHである被圧延材を圧延した際の被圧延材の出側板厚hとロールギャップSとの関係を示す図である。図2に示すように、圧延機の変形は弾性変形であるため、ロールギャップSは圧延荷重Pに対して概ね線形に大きくなる。この特性を圧延機の弾性特性曲線という。一方、種々の出側板厚hを仮定して2次元圧延理論から算出される圧延荷重Pを結んだ曲線を圧延材料の塑性特性曲線と呼ぶ。実際の圧延では、それらの圧延荷重Pが釣り合う条件(図2に示す曲線の交点)から被圧延材の出側板厚hが決定される。 First, referring to Figure 2, we will explain the general relationship between the roll gap of a rolling mill and the thickness of the rolled material. In a rolling mill, the reaction force of the rolling load applied to the rolled material causes the entire mill to deform vertically, widening the preset roll gap. Therefore, to obtain a rolled material of a specified thickness, the roll gap must be set taking into account the rolling load and the deformation of the rolling mill. Figure 2 shows the relationship between the roll gap S and the exit thickness h of the rolled material when rolling a rolled material with an entry thickness H of the rolling mill. As shown in Figure 2, because the deformation of the rolling mill is elastic, the roll gap S increases approximately linearly with the rolling load P. This characteristic is called the elastic characteristic curve of the rolling mill. On the other hand, a curve connecting the rolling load P calculated from two-dimensional rolling theory assuming various exit thicknesses h is called the plastic characteristic curve of the rolled material. In actual rolling, the exit thickness h of the rolled material is determined based on the condition where the rolling loads P are balanced (the intersection of the curves shown in Figure 2).
次に、図3を参照して、走間板厚変更における出側板厚hとロールギャップSとの関係について説明する。図3は、先行材の入側板厚がH1、後行材の入側板厚がH2であって、先行材が硬質材(塑性特性曲線の傾きが大きい)、後行材が軟質材(塑性特性曲線の傾きが小さい)であるときの被圧延材の出側板厚とロールギャップとの関係を示す図である。図3に示すように、走間板厚変更では、先行材に対しては、目標の出側板厚h1が得られるようにロールギャップSを第1ロールギャップS1に設定する。そして、接合点が圧延スタンドを通過すると、塑性特性曲線は先行材(硬質材)の塑性特性曲線から後行材(軟質材)の塑性特性曲線に遷移する。これにより、ロールギャップS1を保持した状態では弾性特性曲線と塑性特性曲線との交点が交点aから交点bに遷移する。その結果、接合点が圧延スタンドを通過すると後行材の出側板厚はhcに変化する。一方、後行材に対してロールギャップを第2ロールギャップS2に変更すると、弾性特性曲線と塑性特性曲線との交点が交点bから交点cに遷移し、後行材の出側板厚が目標板厚であるh2となり、走間板厚変更が完了する。 Next, referring to Figure 3, we will explain the relationship between the delivery thickness h and the roll gap S during a running thickness change. Figure 3 shows the relationship between the delivery thickness of the rolled material and the roll gap when the entry thickness of the preceding material is H1, the entry thickness of the following material is H2, and the preceding material is hard (the slope of the plastic characteristic curve is steep) and the following material is soft (the slope of the plastic characteristic curve is shallow). As shown in Figure 3, during a running thickness change, the roll gap S is set to the first roll gap S1 for the preceding material so that the target delivery thickness h1 is obtained. Then, when the joining point passes through the rolling stand, the plastic characteristic curve transitions from that of the preceding material (hard material) to that of the following material (soft material). As a result, when the roll gap S1 is maintained, the intersection point between the elastic characteristic curve and the plastic characteristic curve transitions from intersection point a to intersection point b. As a result, the delivery thickness of the following material changes to hc when the joining point passes through the rolling stand. On the other hand, when the roll gap for the following material is changed to the second roll gap S2, the intersection between the elastic characteristic curve and the plastic characteristic curve shifts from intersection b to intersection c, the delivery thickness of the following material becomes the target thickness h2, and the running thickness change is complete.
走間板厚変更では、接合点が圧延スタンドに到達したタイミングに合わせて、ロールギャップの変更指令が出されるのが通常である。しかしながら、ロールギャップの変更には一定の時間を要するため、ロールギャップの変更(第1ロールギャップS1から第2ロールギャップS2への変更)が完了するよりも前に接合点の通過が完了するのが通常である。従って、接合点の通過前後の板厚変動は、過渡的にはh1→hc→h2に近い経路となる。このような過渡的な板厚変動により、各圧延スタンドにおけるマスフローバランスが変化し、大きな張力変動が発生する。特に、接合点を挟んで塑性特性曲線が大きく変化する場合には、板厚変動(h1→hc)が顕著になる。先行材と後行材の変形抵抗が異なる場合に大きな張力変動が生じる理由はこのためである。 When changing thickness while traveling, a command to change the roll gap is typically issued to coincide with the arrival of the junction at the rolling stand. However, because changing the roll gap takes a certain amount of time, the passage through the junction usually occurs before the roll gap change (from the first roll gap S1 to the second roll gap S2) is complete. Therefore, the thickness fluctuation before and after passing through the junction transiently follows a path close to h1 → hc → h2. This transient thickness fluctuation changes the mass flow balance in each rolling stand, causing large tension fluctuations. In particular, when the plastic characteristic curve changes significantly on either side of the junction, the thickness fluctuation (h1 → hc) becomes significant. This is why large tension fluctuations occur when the deformation resistance of the preceding and following strips is different.
〔ロールギャップ及びロール周速の設定計算〕
次に、タンデム圧延機における被圧延材に対するロールギャップ及びロール周速の設定計算の方法について説明する。
[Calculation of roll gap and roll peripheral speed settings]
Next, a method for calculating the roll gap and roll peripheral speed for the material to be rolled in a tandem rolling mill will be described.
ロールギャップ及びロール周速の設定計算は、制御用計算機4が、上位計算機から与えられる母材寸法や製品目標寸法等の情報に従って被圧延材のパススケジュールを設定し、各圧延スタンドの圧延荷重を算出し、対応するロールギャップ及びロール周速の設定値を計算するものである。なお、パススケジュールとは、タンデム圧延機の各圧延スタンドにおける出側板厚の目標値のことをいう。 The control computer 4 calculates the roll gap and roll peripheral speed settings by setting a pass schedule for the material to be rolled based on information such as base material dimensions and target product dimensions provided by a higher-level computer, calculating the rolling load for each rolling stand, and calculating the corresponding roll gap and roll peripheral speed settings. The pass schedule refers to the target value for the outlet thickness of each rolling stand of a tandem rolling mill.
具体的には、タンデム圧延機における被圧延材のロールギャップSの設定計算では、まず、制御用計算機4が、被圧延材のパススケジュール(出側板厚hの目標値)から、計算対象の圧延スタンドにおける被圧延材の入側板厚H及び出側板厚hを取得し、2次元圧延理論を用いて例えば以下に示す数式(1)を用いて圧延荷重Pの予測値を求める。ここで、数式(1)において、Pは圧延荷重(kN)、kmは被圧延材の平均変形抵抗(MPa)、R’は扁平ロール半径(mm)、Hは被圧延材の入側板厚(mm)、hは被圧延材の出側板厚(mm)、bは被圧延材の板幅(mm)、QPは圧下力関数、μは摩擦係数、qbは入側張力(MPa)、qfは出側張力(MPa)を示す。なお、扁平ロール半径R’にはHitchcockのロール扁平式が適用され、2次元圧延理論による荷重計算との連立解から求められる。 Specifically, in the calculation of the roll gap S for the material to be rolled in a tandem rolling mill, the control computer 4 first obtains the entry thickness H and delivery thickness h of the material to be rolled in the rolling stand to be calculated from the pass schedule of the material to be rolled (the target value of the delivery thickness h), and then uses two-dimensional rolling theory to determine a predicted value of the rolling load P using, for example, the following formula (1): where, in formula (1), P is the rolling load (kN), km is the average deformation resistance (MPa) of the material to be rolled, R' is the flattened roll radius (mm), H is the entry thickness of the material to be rolled (mm), h is the delivery thickness of the material to be rolled (mm), b is the width of the material to be rolled (mm), QP is a rolling force function, μ is a friction coefficient, qb is the entry tension (MPa), and qf is the delivery tension (MPa). The flattening roll radius R' is determined by applying Hitchcock's roll flattening equation and by a simultaneous solution with load calculation based on two-dimensional rolling theory.
次に、制御用計算機4は、このようにして算出された被圧延材に対する圧延荷重Pの予測値を用いて、例えば以下に示す数式(2)によりロールギャップSの設定値Sを求める。ここで、数式(2)において、Kは、タンデム圧延機の弾性特性曲線の傾きを表すミル定数(kN/mm)、δはタンデム圧延機毎に設定される定数である。 Next, the control computer 4 uses the predicted value of the rolling load P on the rolled material calculated in this way to determine the set value S of the roll gap S, for example, using the following formula (2): In formula (2), K is the mill constant (kN/mm) that represents the slope of the elastic characteristic curve of the tandem rolling mill, and δ is a constant set for each tandem rolling mill.
制御用計算機4は、以上の計算をタンデム圧延機の全圧延スタンドに対して実行することにより圧延スタンド毎にロールギャップの設定値Sを決定する。なお、任意の圧延スタンドに対するロールギャップの設定値はSと表記するが、圧延スタンド毎のロールギャップの設定値はS(i)のようにi番目の圧延スタンドにおけるロールギャップであることを表す。 The control computer 4 performs the above calculations for all rolling stands of the tandem rolling mill to determine the roll gap setting value S for each rolling stand. Note that the roll gap setting value for any rolling stand is represented as S, but the roll gap setting value for each rolling stand is represented as S(i), which indicates the roll gap for the i-th rolling stand.
次に、各圧延スタンドのロール周速の設定計算の流れについて説明する。ロール周速の設定計算は、ロールギャップの設定計算と同じタイミングで実行される。なお、ロール周速とはタンデム圧延機のワークロールの周速を表す。具体的には、制御用計算機4は、被圧延材のパススケジュールに基づいて、2次元圧延理論により各圧延スタンドの先進率fsの予測値を以下に示す数式(3)を用いて算出する。先進率は、例えばBland&Fordの先進率式から求めることができる。 Next, the flow of calculation for setting the roll peripheral speed of each rolling stand will be explained. The calculation for setting the roll peripheral speed is executed at the same timing as the calculation for setting the roll gap. The roll peripheral speed represents the peripheral speed of the work rolls of a tandem rolling mill. Specifically, the control computer 4 calculates a predicted value of the forward slip ratio fs of each rolling stand using the following mathematical formula (3) based on the two-dimensional rolling theory and the pass schedule of the material to be rolled. The forward slip ratio can be found, for example, from the Bland & Ford forward slip ratio formula.
このとき、各圧延スタンドのロール周速VR (i)(mm/s)は、定常状態において以下の数式(4)に示すマスフロー一定則を満たす。 At this time, the roll peripheral speed V R (i) (mm/s) of each rolling stand satisfies the mass flow constant law shown in the following mathematical formula (4) in a steady state.
ここで、数式(4)において、iは圧延スタンド番号、h(i)は第i圧延スタンドにおける被圧延材の出側板厚(mm)、fs (i)は第i圧延スタンドの先進率(-)を示す。これは、任意の圧延スタンドのロール周速が決まれば、他の圧延スタンドのロール周速が数式(4)により決定されることを意味する。通常は、走間板厚変更を行う際の圧延速度は、最終圧延スタンドのロール周速で概ね100~400m/minの範囲で予め設定されており、他の圧延スタンドのロール周速もこれにより決定される。以上の設定計算は、タンデム圧延機で連続圧延が行われる被圧延材毎に実行される。 Here, in formula (4), i is the rolling stand number, h (i) is the delivery thickness (mm) of the rolled material in the i-th rolling stand, and fs (i) is the forward slip (-) of the i-th rolling stand. This means that once the roll peripheral speed of an arbitrary rolling stand is determined, the roll peripheral speeds of the other rolling stands are determined by formula (4). Normally, the rolling speed when changing the running thickness is preset at the roll peripheral speed of the final rolling stand in the range of approximately 100 to 400 m/min, and the roll peripheral speeds of the other rolling stands are also determined based on this. The above setting calculations are performed for each rolled material that is to be continuously rolled in the tandem rolling mill.
次に、図4を参照して、タンデム圧延機において走間板厚変更を行う場合の設定計算の流れについて説明する。 Next, referring to Figure 4, we will explain the flow of setting calculations when changing the running thickness on a tandem rolling mill.
図4は、先行材の圧延中における後行材に対する設定計算の流れを示すフローチャートである。先行材の圧延中には、既に先行材に対するロールギャップ及びロール周速の設定値は決定されている。このため、後行材に対するロールギャップ及びロール周速の設定値を算出し、走間板厚変更を行う際の指令値としてロールギャップの変更量及びロール周速の変更量(差分指令値)を求める。以下では先行材に対するロールギャップをS1、ロール周速をVR1と表記する。また、先行材の対象とする圧延スタンドにおける入側板厚をH1、出側板厚をh1、圧延荷重をP1、先進率をfs1、先行材の変形抵抗をkm1と表記する。同様に、後行材に対するロールギャップをS2、ロール周速をVR2、入側板厚をH2、出側板厚をh2、圧延荷重をP2、先進率をfs2、後行材の変形抵抗をkm2と表記する。つまり、図4に示す後行材に対する設定計算を開始する時点で、先行材に対するロールギャップS1、ロール周速VR1、入側板厚H1、出側板厚h1、変形抵抗km1、圧延荷重P1、及び先進率fs1は制御用計算機4において特定されており、制御用計算機4内の記憶装置に保持されている。 FIG. 4 is a flowchart showing the flow of setting calculations for the following strip while the preceding strip is being rolled. The roll gap and roll peripheral speed settings for the following strip have already been determined during rolling of the preceding strip. Therefore, the roll gap and roll peripheral speed settings for the following strip are calculated, and the roll gap change amount and roll peripheral speed change amount (difference command value) are obtained as command values for changing the thickness while traveling. Below, the roll gap for the preceding strip will be denoted as S1, and the roll peripheral speed as V R1 . The entry thickness of the rolling stand for the preceding strip will be denoted as H1, the exit thickness as h1, the rolling load as P1, the forward slip as f s 1, and the deformation resistance of the following strip as km 1. Similarly, the roll gap for the following strip will be denoted as S2, the roll peripheral speed as V R 2, the entry thickness as H2, the exit thickness as h2, the rolling load as P2, the forward slip as f s 2, and the deformation resistance of the following strip as km 2. In other words, at the time when the setting calculation for the following material shown in Figure 4 is started, the roll gap S1, roll peripheral speed V R 1, entry side plate thickness H1, delivery side plate thickness h1, deformation resistance km 1, rolling load P1, and forward slip f s 1 for the preceding material are specified by the control computer 4 and are stored in the memory device within the control computer 4.
図4に示す後行材に対する設定計算では、制御用計算機4が、上位計算機から与えられる後行材の母材寸法や製品目標寸法等の情報に従って、後行材のパススケジュール(出側板厚h2の目標値)を設定する(ステップST1)。次に、制御用計算機4は、上記数式(1)を用いて各圧延スタンドの圧延荷重P2を求め、上記数式(3)を用いて各圧延スタンドの先進率fs2を求める。そして、制御用計算機4は、数式(2)を用いて後行材に対するロールギャップS2の設定値を計算し、数式(4)を用いて後行材に対するロール周速VR2の設定値を計算する(ステップST2)。これにより、後行材に対するロールギャップS2及びロール周速VR2の設定値が特定される。ここで、先行材に対するロールギャップS1及びロール周速VR1の設定計算は既に完了している。このため、制御用計算機4内の記憶装置から先行材のロールギャップS1及びロール周速VR1の設定値を取得することにより、ロールギャップ及びロール周速の差分指令値が特定される(ステップST3)。ロールギャップの差分指令値となるロールギャップ変更量ΔSは以下に示す数式(5)により算出する。 In the setting calculation for the following material shown in Figure 4, the control computer 4 sets the pass schedule for the following material (target value for delivery thickness h2) according to information such as the base material dimensions of the following material and the target product dimensions provided by the host computer (step ST1). Next, the control computer 4 calculates the rolling load P2 of each rolling stand using the above formula (1) and the forward slip fs2 of each rolling stand using the above formula (3). Then, the control computer 4 calculates the set value of the roll gap S2 for the following material using formula (2) and calculates the set value of the roll peripheral speed V R2 for the following material using formula (4) (step ST2). This specifies the set values of the roll gap S2 and roll peripheral speed V R2 for the following material. Here, the setting calculations for the roll gap S1 and roll peripheral speed V R1 for the preceding material have already been completed. Therefore, the roll gap and roll peripheral speed difference command values are specified (step ST3) by acquiring the set values of the roll gap S1 and roll peripheral speed V R 1 of the preceding material from the storage device in the control computer 4. The roll gap change amount ΔS, which is the roll gap difference command value, is calculated by the following formula (5).
同様に、ロール周速の差分指令値となるロール周速の変更量ΔVRは以下に示す数式(6)により算出する。 Similarly, the change amount ΔV R of the roll peripheral speed, which is the command value of the difference in the roll peripheral speed, is calculated by the following formula (6).
以上のようにして算出されたロールギャップとロール周速度の差分指令値は、接合点のトラッキング情報に基づいて、圧延制御コントローラ3に送られる。ここまでの計算は、走間板厚変更工程の開始前に実行される。なお、制御用計算機4内の記憶装置に保持されている先行材のロールギャップS1とロール周速VR1の設定値には、先行材の設定計算において算出された値を用いる場合がある。また、先行材の圧延中にロールギャップとロール周速の実績値を圧延制御コントローラ3が収集し(ロックオンと呼ばれる)、その値をロールギャップS1及びロール周速VR1として改めて記憶装置に保持させる場合もある。これにより、先行材の最新の圧延状態を反映した設定値を取得することができる。 The command values for the difference between the roll gap and the roll peripheral speed calculated as described above are sent to the rolling controller 3 based on the tracking information of the junction point. The calculations up to this point are performed before the start of the running strip thickness changing process. Note that the set values of the roll gap S1 and roll peripheral speed V R1 of the preceding strip stored in the storage device within the control computer 4 may use values calculated in the setting calculation for the preceding strip. Also, the rolling controller 3 may collect actual values of the roll gap and roll peripheral speed during rolling of the preceding strip (called lock-on), and store these values in the storage device again as the roll gap S1 and roll peripheral speed V R1 . This makes it possible to obtain set values that reflect the latest rolling state of the preceding strip.
〔走間板厚変更の開始点及び終了点〕
次に、図5(a)~(c)を参照して、走間板厚変更の開始点及び終了点について説明する。
[Start and end points of thickness change during flight]
Next, the start and end points of the change in thickness while running will be described with reference to FIGS.
走間板厚変更の開始点は、先行材と後行材とが接合部(接合点)Wの近傍に設定され、ロールギャップ及びロール周速の変更開始点となる。ロールギャップ及びロール周速の変更には一定の時間を要し、各圧延スタンドにおけるロールギャップ及びロール周速の変更開始から変更終了までの時間を走間板厚変更時間と呼ぶ。走間板厚変更時間は、全ての圧延スタンドで同一になるように設定することが多い。走間板厚変更時間に対応して被圧延材の長手方向におけるロールギャップ及びロール周速の変更が完了する位置が走間板厚変更の終了点であり、走間板厚変更の開始点から終了点までの区間を走間板厚変更区間と呼ぶことがある。 The starting point for the on-the-fly thickness change is set near the joint (joint point) W between the preceding and following materials, and is the starting point for changing the roll gap and roll peripheral speed. Changing the roll gap and roll peripheral speed takes a certain amount of time, and the time from the start to the end of the roll gap and roll peripheral speed change in each rolling stand is called the on-the-fly thickness change time. The on-the-fly thickness change time is often set to be the same for all rolling stands. The position where the change in the roll gap and roll peripheral speed in the longitudinal direction of the rolled material is completed corresponding to the on-the-fly thickness change time is the end point of the on-the-fly thickness change, and the section from the start point to the end point of the on-the-fly thickness change is sometimes called the on-the-fly thickness change section.
図5(a)は、開始点FSを先行材Aの尾端側、且つ、接合点Wよりも上流側に設定し、終了点FEが後行材Bの先端部の位置となる例を示す。この場合、ロールギャップ及びロール周速の変更開始後であって変更終了前に、接合点Wが圧延スタンドを通過する。このため、図3に示す弾性特性曲線と塑性特性曲線の交点が点aから点dへ遷移する途中で、先行材Aの塑性特性曲線から後行材Bの塑性特性曲線への遷移が生じる。図5(b)は、開始点FSと終了点FEが共に先行材Aの尾端側に設定された例を示す。この場合、ロールギャップ及びロール周速の変更終了後に接合点Wが圧延スタンドを通過する。このため、図3に示す弾性特性曲線と塑性特性曲線の交点は、点aから点dへ遷移した後に点dから点cへ遷移する。図5(c)は、開始点FSと終了点FEとが共に後行材Bの先端側に設定された例を示す。この場合、ロールギャップ及びロール周速の変更開始前に接合点Wが圧延スタンドを通過する。このため、図3に示す弾性特性曲線と塑性特性曲線との交点は、点aから点bへ遷移した後に点bから点cへ遷移する。 Figure 5(a) shows an example in which the start point FS is set near the tail end of the preceding material A and upstream of the junction point W, and the end point FE is located at the front end of the following material B. In this case, the junction point W passes through the rolling stand after the roll gap and roll peripheral speed change has begun but before the change is completed. Therefore, as the intersection of the elastic characteristic curve and the plastic characteristic curve shown in Figure 3 transitions from point a to point d, a transition occurs from the plastic characteristic curve of the preceding material A to the plastic characteristic curve of the following material B. Figure 5(b) shows an example in which the start point FS and the end point FE are both set near the tail end of the preceding material A. In this case, the junction point W passes through the rolling stand after the roll gap and roll peripheral speed change has completed. Therefore, the intersection of the elastic characteristic curve and the plastic characteristic curve shown in Figure 3 transitions from point a to point d, and then from point d to point c. Figure 5(c) shows an example in which the start point FS and the end point FE are both set near the front end of the following material B. In this case, the junction point W passes through the rolling stand before the roll gap and roll peripheral speed change begins. Therefore, the intersection of the elastic characteristic curve and the plastic characteristic curve shown in Figure 3 transitions from point a to point b, and then from point b to point c.
以上のように、走間板厚変更では、開始点FS及び終了点FEと接合点Wとの位置関係によって、弾性特性曲線と塑性特性曲線の交点が遷移する挙動が変化し、これに対応したマスフローの変動によって圧延スタンドの入側及び出側の張力が複雑に変化する。 As described above, when changing the thickness while traveling, the behavior of the transition of the intersection of the elastic characteristic curve and the plastic characteristic curve changes depending on the relative positions of the start point FS, end point FE, and junction point W, and the corresponding fluctuations in mass flow cause complex changes in the tension at the entry and exit sides of the rolling stand.
走間板厚変更を実行するためのロールギャップ及びロール周速の変更に要する走間板厚変更時間は、例えば以下のようにして決定される。各圧延スタンドのロールギャップの変更速度は、圧下装置が油圧圧下又は電動圧下であるかによって異なるが、例えば油圧圧下で0.5~2mm/s、電動圧下で0.2~0.8mm/sのように設定される。このとき、各圧延スタンドのロールギャップ変更に要する時間は、ロールギャップ変更量ΔSの絶対値をロールギャップの変更速度で除した値(|ΔS|÷ロールギャップの変更速度)により算出できる。但し、走間板厚変更時間を全ての圧延スタンドで統一することにより張力変動を低減できるため、圧延スタンド毎に求められる走間板厚変更時間のうち最も長い走間板厚変更時間を採用する。実際のタンデム圧延機における走間板厚変更時間は概ね0.2~2.5秒程度となるのが通常である。なお、走間板厚変更時間は先行材及び後行材の圧延条件毎に決定してもよいが、固定値として制御用計算機4に予め設定しておいてもよい。 The on-the-fly thickness change time required to change the roll gap and roll peripheral speed to execute a on-the-fly thickness change is determined, for example, as follows. The roll gap change speed for each rolling stand varies depending on whether the reduction device is hydraulic or electric, but is set, for example, at 0.5 to 2 mm/s for hydraulic reduction and 0.2 to 0.8 mm/s for electric reduction. The time required to change the roll gap for each rolling stand can be calculated by dividing the absolute value of the roll gap change amount ΔS by the roll gap change speed (|ΔS| ÷ roll gap change speed). However, because tension fluctuations can be reduced by standardizing the on-the-fly thickness change time across all rolling stands, the longest on-the-fly thickness change time required for each rolling stand is used. On an actual tandem rolling mill, the on-the-fly thickness change time is typically approximately 0.2 to 2.5 seconds. The running thickness change time may be determined for each rolling condition of the preceding and succeeding strips, or may be preset as a fixed value in the control computer 4.
走間板厚変更時間が決定されると、被圧延材の圧延機入側における搬送速度から走間板厚変更時間を被圧延材の長さに換算し、それを走間板厚変更区間として特定することができる。なお、接合部の長さ(搬送方向の長さ)は、タンデム圧延機の入側において概ね1~100mm程度である。例えば接合部の長さが10mmの場合に、タンデム圧延機入側の搬送速度が60m/minと仮定すると、接合部が第1圧延スタンド2Aを通過する時間は0.01秒と極めて短い。すなわち、走間板厚変更区間に比べて接合部の長さが短いことから、接合部の長さを実用上は無視して接合「点」と呼ぶ。 Once the running thickness change time is determined, it can be converted into the length of the material being rolled based on the conveying speed at the entry side of the rolling mill, and this can be identified as the running thickness change section. The length of the joint (length in the conveying direction) at the entry side of the tandem rolling mill is approximately 1 to 100 mm. For example, if the length of the joint is 10 mm and the conveying speed at the entry side of the tandem rolling mill is 60 m/min, the time it takes for the joint to pass through the first rolling stand 2A is an extremely short 0.01 seconds. In other words, because the length of the joint is shorter than the running thickness change section, the length of the joint can be ignored for practical purposes and referred to as the joint "point."
〔走間板厚変更の可否判定方法〕
本発明の一実施形態である走間板厚変更の可否判定方法は、タンデム圧延機の少なくとも一つの圧延スタンドにおいてロールギャップ及びロール周速の設定変更を開始する前に、先行材に対するロールギャップとロール周速の設定値を取得する設定値取得ステップと、先行材に対するロールギャップとロール周速の設定値を維持したまま接合部が圧延スタンドを通過する場合の張力変動量を計算する張力変動量計算ステップと、張力変動量計算ステップで計算した張力変動量に基づいて走間板厚変更の可否を判定する判定ステップと、を含む。
[Method for determining whether or not to change thickness while running]
A method for determining whether or not a running thickness change is possible, which is one embodiment of the present invention, includes a setting value acquisition step of acquiring set values for the roll gap and roll circumferential speed for the preceding material before starting to change the settings of the roll gap and roll circumferential speed in at least one rolling stand of a tandem rolling mill; a tension fluctuation calculation step of calculating the amount of tension fluctuation when the joint passes through the rolling stand while maintaining the set values of the roll gap and roll circumferential speed for the preceding material; and a determination step of determining whether or not a running thickness change is possible based on the tension fluctuation amount calculated in the tension fluctuation calculation step.
設定値取得ステップは、走間板厚変更を行う圧延スタンドに走間板厚変更の開始点が到達する前に先行材に対するロールギャップとロール周速の設定値を取得する。ロールギャップとロール周速の設定値としては、制御用計算機4内の記憶装置に保持されている先行材のロールギャップS1及びロール周速VR1の設定値を用いることができる。また、圧延制御コントローラ3が、先行材の圧延中にロールギャップ及びロール周速の実績値を収集し、それらの値をロールギャップS1及びロール周速VR1として改めて記憶装置に保持した値を取得するようにしてもよい。 The set value acquisition step acquires set values for the roll gap and roll peripheral speed for the preceding material before the start point of the running thickness change reaches the rolling stand that performs the running thickness change. As the set values for the roll gap and roll peripheral speed, the set values for the roll gap S1 and roll peripheral speed V R1 of the preceding material that are stored in the storage device in the control computer 4 can be used. Also, the rolling controller 3 may collect actual values of the roll gap and roll peripheral speed during rolling of the preceding material, and acquire these values as the roll gap S1 and roll peripheral speed V R1 that are newly stored in the storage device.
張力変動量計算ステップは、先行材に対するロールギャップS1とロール周速VR1の設定値を維持したまま接合点Wが圧延スタンドを通過する場合の張力変動量を計算する。上記の通り、走間板厚変更では、接合点Wが圧延スタンドを通過する際に、ロールギャップ及びロール周速を設定計算で設定した差分量の指令に従って変更する。しかしながら、張力変動量計算ステップでは、先行材に対するロールギャップS1とロール周速VR1の設定値を維持したまま接合点Wが圧延スタンドを通過するという仮想的な状態について張力変動量を計算する。このようにして計算された張力変動量を、以下では張力変動指標と呼ぶ。張力変動指標は、実際の走間板厚変更を正確に模擬して算出されるものではないが、先行材と後行材とで圧延スタンドの入側における板厚や変形抵抗に差がある場合に、実際の走間板厚変更において発生する張力変動と高い相関関係を有する指標となる。このため、張力変動指標に基づいて走間板厚変更の可否判断を的確に行うことができる。張力変動指標の計算方法については後述する。 The tension fluctuation calculation step calculates the tension fluctuation when the junction point W passes through the rolling stand while maintaining the set values of the roll gap S1 and roll peripheral speed V R1 for the preceding strip. As described above, in a flying thickness change, when the junction point W passes through the rolling stand, the roll gap and roll peripheral speed are changed in accordance with the command of the difference amount set in the setting calculation. However, in the tension fluctuation calculation step, the tension fluctuation is calculated for a virtual state in which the junction point W passes through the rolling stand while maintaining the set values of the roll gap S1 and roll peripheral speed V R1 for the preceding strip. The tension fluctuation calculated in this manner is hereinafter referred to as the tension fluctuation index. Although the tension fluctuation index is not calculated by accurately simulating an actual flying thickness change, it is an index that has a high correlation with the tension fluctuation that occurs in an actual flying thickness change when there is a difference in the thickness or deformation resistance at the entry side of the rolling stand between the preceding and following strips. Therefore, the feasibility of a flying thickness change can be accurately determined based on the tension fluctuation index. The method for calculating the tension fluctuation index will be described later.
判定ステップは、張力変動量計算ステップで計算した張力変動指標に基づいて走間板厚変更の可否を判定する。張力変動指標は、走間板厚変更においてロールギャップ及びロール周速を設定された差分量に従って変更する場合の張力変動量と高い相関関係を有する。このため、接合点が圧延スタンドを通過する前に、張力変動量が過大になるか否かを判定でき、張力変動に起因する操業トラブルを未然に防止できる。判定ステップにおける走間板厚変更の可否判定は、例えば予め張力変動指標の閾値を設定しておき、張力変動量計算ステップで計算した張力変動指標が閾値以下である場合に走間板厚変更が可能と判定し、閾値を超える場合に走間板厚変更が不可と判定するとよい。 The determination step determines whether or not the thickness can be changed while on the run based on the tension fluctuation index calculated in the tension fluctuation amount calculation step. The tension fluctuation index has a high correlation with the amount of tension fluctuation when the roll gap and roll peripheral speed are changed according to a set difference amount during a thickness change while on the run. This makes it possible to determine whether the tension fluctuation amount will become excessive before the joining point passes the rolling stand, thereby preventing operational problems caused by tension fluctuation. The determination of whether or not the thickness can be changed while on the run in the determination step can be made, for example, by setting a threshold value for the tension fluctuation index in advance, and determining that the thickness can be changed while on the run if the tension fluctuation index calculated in the tension fluctuation amount calculation step is equal to or less than the threshold value, and determining that the thickness cannot be changed while on the run if it exceeds the threshold value.
〔張力変動指標〕
張力変動量計算ステップで計算する張力変動指標は、物理現象を微分方程式等によりモデル化した物理モデルを用いて、連続圧延理論に用いられる基礎式を適用することにより計算することができる。この場合、圧延スタンドを接合点が通過する挙動と共に、ロールギャップ及びロール周速が設定された差分量に従って変化すると、微小時間毎に微分方程式を解く数値シミュレーションが必要になる。しかしながら、ロールギャップ及びびロール周速が一定の条件である場合には、張力変動量を容易に求めることができる。
[Tension fluctuation index]
The tension fluctuation index calculated in the tension fluctuation calculation step can be calculated by applying basic equations used in continuous rolling theory using a physical model in which physical phenomena are modeled by differential equations or the like. In this case, if the roll gap and roll peripheral speed change according to a set difference amount along with the behavior of the junction passing through the rolling stand, a numerical simulation is required to solve the differential equation at every minute time. However, if the roll gap and roll peripheral speed are constant, the tension fluctuation amount can be easily found.
図6は、タンデム圧延機を構成する圧延スタンドのうち、隣接する3基の圧延スタンドを模式的に表している。図6は、接合点Wが、N-1スタンドとNスタンドの間に到達した後、Nスタンドを通過する際の状態を示している。つまり、NスタンドとN+1スタンドでは先行材に対して設定されるロールギャップS1及びロール周速VR1で圧延が行われ、N-1スタンドでは後行材に対して設定されるロールギャップS2及びロール周速VR2で圧延が行われている状態となっている。 Figure 6 shows a schematic diagram of three adjacent rolling stands that make up a tandem rolling mill. Figure 6 shows the state when the junction point W reaches between the N-1 stand and the N stand and then passes through the N stand. In other words, in the N stand and the N+1 stand, rolling is performed with the roll gap S1 and roll peripheral speed V R 1 that are set for the preceding material, and in the N-1 stand, rolling is performed with the roll gap S2 and roll peripheral speed V R 2 that are set for the succeeding material.
本実施形態では、張力変動指標として、例えば先行材に対するロールギャップS1とロール周速VR1の設定値を維持したまま接合点WがNスタンドを通過する際に、Nスタンドの入側又は出側で発生する張力変動量を計算する。この場合、接合点WがNスタンドを通過する際に発生する張力変動量は、Nスタンドの出側よりも入側の方が大きくなるため、張力変動指標はNスタンドの入側(N-1スタンドとNスタンドの間)で発生する張力変動量としてよい。 In this embodiment, the tension fluctuation index is calculated by, for example, calculating the amount of tension fluctuation that occurs on the entry side or exit side of the N stand when the junction point W passes through the N stand while maintaining the set values of the roll gap S1 and the roll peripheral speed V R 1 relative to the preceding material. In this case, the amount of tension fluctuation that occurs when the junction point W passes through the N stand is greater on the entry side than on the exit side of the N stand, so the tension fluctuation index may be the amount of tension fluctuation that occurs on the entry side of the N stand (between the N-1 stand and the N stand).
Nスタンド入側の張力q(MPa)を求める物理モデルは、一般的に以下の数式(7)により表すことができる。但し、数式(7)において、Lは圧延スタンド間の距離(m)、Eは被圧延材のヤング率(MPa)、vin,N(m/s)はNスタンド入側の被圧延材の材料速度、vout,N-1(m/s)はN-1スタンド出側における被圧延材の材料速度、tは時間(s)を表す。 A physical model for determining the tension q (MPa) at the entrance of stand N can generally be expressed by the following equation (7): In equation (7), L is the distance between rolling stands (m), E is the Young's modulus of the rolled material (MPa), v in,N (m/s) is the material speed of the rolled material at the entrance of stand N, v out,N-1 (m/s) is the material speed of the rolled material at the exit of stand N-1, and t is time (s).
つまり、Nスタンド入側の張力qは、上流側の圧延スタンドから搬出される被圧延材の速度と下流側の圧延スタンドに流入する被圧延材の速度との差を時間積分して、これを圧延スタンド間の弾性ひずみに変換することにより計算できる。この場合、N-1スタンドでは後行材に対して設定されるロールギャップS2及びロール周速VR2で圧延が行われていると、N-1スタンド出側における被圧延材の材料速度vout,N-1は概ね一定と考えられるので、Nスタンド入側の張力qの変化dqは以下に示す数式(8)のように表すことができる。 In other words, the tension q on the entrance side of stand N can be calculated by integrating with time the difference between the speed of the rolled material being carried out from the upstream rolling stand and the speed of the rolled material flowing into the downstream rolling stand, and converting this into elastic strain between the rolling stands. In this case, if rolling is carried out in stand N-1 at the roll gap S2 and roll peripheral speed V R 2 set for the succeeding material, the material speed v out,N- 1 of the rolled material at the exit side of stand N-1 is considered to be roughly constant, so the change dq in tension q on the entrance side of stand N can be expressed as in the following equation (8).
ここで、数式(8)におけるNスタンド入側における被圧延材の材料速度の変化量dvin,Nは、Nスタンドにおける圧延状態の変化に応じて変化する。つまり、接合点WがNスタンドを通過する際に被圧延材の板厚や変形抵抗が変化すると共に、Nスタンドのロールギャップやロール周速を変更することに伴って随時変化する。そのため、圧延スタンド間の張力変動量を正確に求めようとすると、接合点が圧延スタンドを通過する挙動と共に、ロールギャップ及びロール周速の設定変更に対応して、微小時間毎に微分方程式を解く数値シミュレーションが必要になる。 Here, the change in material speed dv in,N of the rolled material at the entry side of the N stand in equation (8) changes in response to changes in the rolling state at the N stand. In other words, the thickness and deformation resistance of the rolled material change when the junction point W passes through the N stand, and it also changes as the roll gap and roll peripheral speed of the N stand change. Therefore, to accurately determine the amount of tension fluctuation between rolling stands, a numerical simulation is required to solve a differential equation at every minute time interval in response to changes in the settings of the roll gap and roll peripheral speed as well as the behavior of the junction point as it passes through the rolling stands.
これに対して、本実施形態で用いる張力変動指標は、先行材に対するロールギャップS1及びロール周速VR1の設定値を維持したまま接合点WがNスタンドを通過する際のNスタンドの入側で発生する張力qの変動量を計算する。このため、ロールギャップ及びロール周速の設定変更に伴うNスタンド入側における被圧延材の材料速度の変化量dvin,Nを随時計算する必要がない。また、接合点WがNスタンドを通過する時間は、前記の通り0.01秒程度と極めて短いため、数式(8)における時間ステップdtを1ステップ(時間ステップΔt)の計算に置き換えて、Nスタンド入側の張力qの変化量Δqを以下に示す数式(9)のように表すことができる。ここで、数式(9)において、Δvin,Nは、ロールギャップS1とロール周速VR1の設定値として先行材を圧延する場合のNスタンド入側の被圧延材の材料速度v1と、ロールギャップとロール周速の設定値S1、VR1として後行材を圧延する場合のNスタンド入側の被圧延材の材料速度v2の差を意味する。このようにして計算される張力qの変化量Δqが本実施形態における張力変動指標となる。 In contrast to this, the tension fluctuation index used in this embodiment calculates the amount of fluctuation in tension q that occurs at the entry side of the N stand when the junction W passes through the N stand while maintaining the set values of the roll gap S1 and the roll circumferential speed V R1 for the preceding material. Therefore, it is not necessary to constantly calculate the amount of change dv in,N in the material speed of the rolled material at the entry side of the N stand that accompanies changes in the roll gap and roll circumferential speed. Furthermore, because the time it takes for the junction W to pass through the N stand is extremely short, about 0.01 seconds, as mentioned above, the time step dt in equation (8) can be replaced with a calculation of one step (time step Δt), and the amount of change Δq in tension q at the entry side of the N stand can be expressed as in equation (9) shown below. Here, in equation (9), Δv in,N means the difference between the material speed v1 of the material to be rolled on the inlet side of the N stand when a preceding material is rolled with the set values of roll gap S1 and roll peripheral speed V R 1, and the material speed v2 of the material to be rolled on the inlet side of the N stand when a succeeding material is rolled with the set values of roll gap and roll peripheral speed S1 and V R 1. The change amount Δq in tension q calculated in this way becomes the tension fluctuation index in this embodiment.
ロールギャップS1とロール周速VR1の設定値のまま先行材を圧延する場合のNスタンドにおける出側板厚h1は、設定計算においてNスタンドの弾性特性曲線と先行材の塑性特性曲線との交点aから求められている(図3)。また、設定計算においてはこれに対応する先進率f1も算出されている。従って、ロールギャップS1とロール周速VR1の設定値として先行材を圧延する場合のNスタンド入口の被圧延材の材料速度v1は、以下に示す数式(10)により求めることができる。 The delivery thickness h1 at N stand when rolling the preceding material with the set values of roll gap S1 and roll peripheral speed V R1 is found in the setting calculation from the intersection a of the elastic characteristic curve of N stand and the plastic characteristic curve of the preceding material (Figure 3). The setting calculation also calculates the corresponding forward slip f1 . Therefore, the material speed v1 of the rolled material at the entrance of N stand when rolling the preceding material with the set values of roll gap S1 and roll peripheral speed V R1 can be found by the following formula (10).
一方、ロールギャップS1とロール周速VR1の設定値を維持したまま後行材を圧延する場合のNスタンドにおける出側板厚hcは、Nスタンドの入側板厚H2、変形抵抗km2を用いて、数式(1)から算出される圧延荷重と、Nスタンドの弾性特性曲線を表す数式(2)との連立解として計算できる。すなわち、図3に交点bから求めることができる。そして、これに対応する先進率fcも数式(3)を適用して算出できる。従って、ロールギャップS1とロール周速VR1の設定値を維持したまま後行材を圧延する場合のNスタンド入口の被圧延材の材料速度v2は、以下に示す数式(11)により求めることができる。 On the other hand, the delivery thickness hc at N stand when rolling a subsequent material while maintaining the set values of the roll gap S1 and the roll peripheral speed V R1 can be calculated as a simultaneous solution of the rolling load calculated from equation (1) using the entry thickness H2 and deformation resistance km2 of the N stand and equation (2) representing the elastic characteristic curve of the N stand. That is, it can be obtained from intersection b in Figure 3. The corresponding forward slip f c can also be calculated by applying equation (3). Therefore, the material speed v2 of the rolled material at the entrance of N stand when rolling a subsequent material while maintaining the set values of the roll gap S1 and the roll peripheral speed V R1 can be obtained from equation (11) shown below.
以上から、Nスタンド入側における被圧延材の材料速度v1と材料速度v2を用いて、数式(9)のΔvin,Nを求めることができる。なお、数式(9)中のΔtは、接合点WがNスタンドを通過する時間を代表する値であり、接合点Wの長さと圧延スタンドを通過する被圧延材の材料速度を用いて算出できる。但し、数式(9)のΔtは、実用的には0.005~0.050秒の範囲で任意に設定してもよい。数式(9)に用いる時間ステップΔtが、接合点WがNスタンドを通過する実際の時間と異なっていても、張力変動量の大小を反映した指標として用いることができる。例えば、先行材と後行材の接合点Wの長さが一定の範囲で操業が行われ、走間板厚変更を実行する圧延速度が概ね一定で操業が行われる場合には、Δtを任意に設定した値としても圧延スタンドを接合点Wが通過する際の張力変動の大小を評価する指標にできる。一方、Δtは、接合点Wの長さが一定であると仮定して、Nスタンドにおける材料速度v1やロール周速VR1に反比例する関数として設定し、これを数式(9)に適用してもよい。 From the above, Δv in,N in Equation (9) can be calculated using the material speed v1 and material speed v2 of the rolled material at the inlet side of the N stand. Note that Δt in Equation (9) is a value representing the time it takes for the junction point W to pass through the N stand, and can be calculated using the length of the junction point W and the material speed of the rolled material passing through the rolling stand. However, in practice, Δt in Equation (9) may be set arbitrarily within the range of 0.005 to 0.050 seconds. Even if the time step Δt used in Equation (9) differs from the actual time it takes for the junction point W to pass through the N stand, it can be used as an index reflecting the magnitude of tension fluctuation. For example, if operation is performed with the length of the junction point W between the preceding and following strips within a constant range and the rolling speed at which running thickness changes are performed is approximately constant, then even if Δt is set to an arbitrary value, it can be used as an index for evaluating the magnitude of tension fluctuation when the junction point W passes through the rolling stand. On the other hand, Δt may be set as a function inversely proportional to the material speed v 1 or the roll peripheral speed V R 1 in the N stand, assuming that the length of the joining point W is constant, and applied to Equation (9).
以上のように、本実施形態における張力変動指標は、タンデム圧延機のNスタンドにおいて、ロールギャップS1とロール周速VR1により先行材を圧延する場合の入側材料速度v1と、ロールギャップS1とロール周速VR1を維持したまま後行材を圧延すると想定した場合の入側材料速度v2とにより求めることができる。これにより、数式(7)、(8)を用いて数値シミュレーションを行う方法のように微小時間毎に積分計算を行う張力変動量の予測方法に比べて、極めて簡易に張力変動を代表する指標を求めることができる。 As described above, the tension fluctuation index in this embodiment can be found from the entry material speed v1 when a preceding material is rolled in N stands of a tandem rolling mill with the roll gap S1 and the roll peripheral speed V R 1, and the entry material speed v2 when it is assumed that a succeeding material is rolled while maintaining the roll gap S1 and the roll peripheral speed V R 1. This makes it possible to find an index representative of tension fluctuations extremely easily compared to methods of predicting tension fluctuations that perform integral calculations every short time, such as the method of performing a numerical simulation using equations (7) and (8).
本実施形態の張力変動量計算ステップでは、以上のように、設定値取得ステップで取得する先行材に対する圧延スタンドのロールギャップS1とロール周速VR1の設定値、及びNスタンドを通過する後行材に対して設定される入側板厚H2及び変形抵抗km2を用いて、先行材に対するロールギャップS1とロール周速VR1の設定値を維持したまま接合点WがNスタンドを通過する場合の張力変動量を計算するのが好ましい。 In the tension fluctuation calculation step of this embodiment, as described above, it is preferable to calculate the tension fluctuation when the joining point W passes through the N stand while maintaining the set values of the roll gap S1 and the roll peripheral speed V R1 for the preceding material, using the set values of the roll gap S1 and the roll peripheral speed V R1 of the rolling stand for the preceding material acquired in the set value acquisition step, and the entry thickness H2 and deformation resistance km2 set for the succeeding material passing through the N stand.
また、本実施形態の走間板厚変更は、タンデム圧延機の少なくとも一つの圧延スタンド(Nスタンド)において、ロールギャップ及びロール周速の変更開始点(走間板厚変更の開始点FS)が先行材に設定され、ロールギャップ及びロール周速の変更終了点(走間板厚変更の終了点FE)が後行材に設定される場合に適用されるのが好ましい。すなわち、図5(a)に示すように走間板厚変更区間において接合点WがNスタンドを通過する場合に適用されるとよい。図5(a)に示す走間板厚変更の実施形態では、図3に示すように弾性特性曲線と塑性特性曲線の交点が点aから点dへ遷移する途中で、先行材の塑性特性曲線から後行材の塑性特性曲線への遷移が生じ、実際の張力変動の挙動が複雑になるが、そのような場合であっても簡易な方法で張力変動の大きさを推定できる。 Flying thickness change in this embodiment is preferably applied when, in at least one rolling stand (N stand) of a tandem rolling mill, the start point of the roll gap and roll peripheral speed change (flying thickness change start point FS) is set for the preceding material, and the end point of the roll gap and roll peripheral speed change (flying thickness change end point FE) is set for the following material. That is, it is preferably applied when the junction point W passes through the N stand in the flying thickness change section, as shown in Figure 5(a). In the embodiment of flying thickness change shown in Figure 5(a), as the intersection of the elastic characteristic curve and the plastic characteristic curve transitions from point a to point d, as shown in Figure 3, a transition occurs from the plastic characteristic curve of the preceding material to the plastic characteristic curve of the following material, making the actual tension fluctuation behavior complex. However, even in such a case, the magnitude of tension fluctuation can be estimated using a simple method.
さらに、上記の実施形態による走間板厚変更の可否判定方法は、先行材の変形抵抗km1と後行材の変形抵抗km2との差が80MPa以上となる場合に適用するのが好ましい。先行材と後行材との変形抵抗の差が大きいほど、図3に示す塑性特性曲線が先行材と後行材とで乖離するため、実際の張力変動が大きくなる。そのため、張力変動を微小時間毎に計算する数値シミュレーションによる方法では時間ステップを細かく設定する必要があり、計算時間が長くなる。また、実操業では先行材の変形抵抗と後行材の変形抵抗との差が大きな条件で走間板厚変更を行うことは少ないため、十分な数の実績データを取得することが難しく、機械学習を用いた張力変動の予測では高い精度を得られない。これに対して、本実施形態による張力変動指標は、簡易な方法で比較的高い張力変動の推定精度を確保できる。 Furthermore, the method for determining whether or not a running thickness change is possible according to the above embodiment is preferably applied when the difference between the deformation resistance km1 of the preceding strip and the deformation resistance km2 of the following strip is 80 MPa or more. The greater the difference in deformation resistance between the preceding and following strips, the greater the divergence of the plastic characteristic curves shown in FIG. 3 between the preceding and following strips, resulting in greater actual tension fluctuations. Therefore, a method using numerical simulation to calculate tension fluctuations at short time intervals requires finely setting time steps, which increases the calculation time. Furthermore, in actual operations, running thickness changes are rarely performed under conditions where the difference between the deformation resistance of the preceding strip and the deformation resistance of the following strip is large. Therefore, it is difficult to obtain a sufficient number of actual data, and prediction of tension fluctuations using machine learning cannot achieve high accuracy. In contrast, the tension fluctuation index according to this embodiment can ensure relatively high estimation accuracy of tension fluctuations using a simple method.
ここで、走間板厚変更において接合点が圧延スタンドを通過する際の張力変動の原因について説明する。走間板厚変更時に発生する張力変動の原因は大別して2つに分類できる。第1の原因は、接合点のトラッキング誤差やロールギャップやロール周速の応答遅れ等によるものである。接合点のトラッキング誤差やロールギャップやロール周速の応答遅れが生じると、理論的に想定される被圧延材の速度と実際の速度とのズレが発生する。これにより、被圧延材のマスフローが変動し、張力変動の原因となる。そのため、走間板厚変更においてロールギャップやロール周速の変更量(差分指令値)が大きいほど、張力変動が増加する。第2の原因は、接合点の前後で、先行材と後行材の圧延スタンドにおける入側板厚や変形抵抗に差があることに起因する張力変動である。接合点がNスタンドに到達した瞬間で、Nスタンドの圧延状態が急激に変化する。例えば、軟質な先行材から硬質な後行材に移行すると、Nスタンドにおける圧延荷重が急激に増加し、圧延機の弾性変形により実際のロールギャップが開くことで、Nスタンドの出側板厚が厚くなる。すると、Nスタンドの入側速度vin,Nが増加して、N―1スタンドとNスタンドとの間の張力が急激に増加する。つまり、ロールギャップやロール周速の設定変更を行わなくても、接合点の通過によって張力変動が生じる。 Here, we will explain the causes of tension fluctuations when the junction point passes through a rolling stand during a flying thickness change. The causes of tension fluctuations during a flying thickness change can be broadly classified into two categories. The first cause is due to tracking errors at the junction point and response delays in the roll gap and roll peripheral speed. Tracking errors at the junction point and response delays in the roll gap and roll peripheral speed cause a discrepancy between the theoretically expected speed of the rolled material and the actual speed. This causes fluctuations in the mass flow of the rolled material, resulting in tension fluctuations. Therefore, the greater the change in the roll gap and roll peripheral speed (difference command value) during a flying thickness change, the greater the tension fluctuations. The second cause is tension fluctuations resulting from differences in the entry thickness and deformation resistance of the preceding and following strips in the rolling stands before and after the junction point. The rolling condition of N stand changes drastically the moment the junction point reaches N stand. For example, when a soft preceding material is shifted to a harder succeeding material, the rolling load at the N stand increases sharply, and the actual roll gap opens due to the elastic deformation of the rolling mill, causing the outlet thickness of the N stand to increase. This causes the inlet speed v in,N of the N stand to increase, and the tension between the N-1 stand and the N stand to increase sharply. In other words, tension fluctuations occur when passing through a joining point, even without changing the settings of the roll gap or roll peripheral speed.
本実施形態の張力変動指標は、上記第2の原因に着目したものである。すなわち、上記第1の原因を考慮すると、微小時間毎に積分式を計算する数値シミュレーションが必要になるのに対して、上記第2の原因については非常に簡易な手法により張力変動を算出できる。これにより、本実施形態の張力変動指標は、後行材に対する仮想の設定計算を1回追加するだけで計算することができる。一方、本実施形態の張力変動指標は、第1の原因を考慮していない。しかしながら、第1の原因は、接合点のトラッキング誤差やロールギャップやロール周速の応答遅れ等に起因するものであり、タンデム圧延機の制御機器の性能が向上するにしたがって第2の原因に比べて相対的に小さくなる。特に、先行材と後行材との変形抵抗の差が大きい場合には、第2の原因の影響に比べて第1の原因の影響がより小さくなる。このため、このような条件の下では、走間板厚変更における張力変動を第2の原因に基づいて推定しても張力変動の大小を適切に判定できる。 The tension fluctuation index of this embodiment focuses on the second cause. In other words, considering the first cause requires a numerical simulation that calculates an integral formula every minute, whereas the tension fluctuation for the second cause can be calculated using a very simple method. As a result, the tension fluctuation index of this embodiment can be calculated by simply adding a single hypothetical setting calculation for the following strip. On the other hand, the tension fluctuation index of this embodiment does not consider the first cause. However, the first cause is caused by tracking errors at the joining point and response delays in the roll gap and roll peripheral speed, and becomes relatively smaller than the second cause as the performance of the control equipment for tandem rolling mills improves. In particular, when the difference in deformation resistance between the preceding and following strips is large, the influence of the first cause is smaller than that of the second cause. Therefore, under these conditions, the magnitude of tension fluctuation during a running thickness change can be appropriately determined even if the tension fluctuation is estimated based on the second cause.
〔走間板厚変更方法〕
本実施形態の走間板厚変更方法は、上記の走間板厚変更の可否判定方法を適用した被圧延材の連続圧延方法であって、判定ステップによりタンデム圧延機の全ての圧延スタンドにおいて走間板厚変更が可能と判定された場合に走間板厚変更を実行し、判定ステップによりタンデム圧延機の少なくとも一つの圧延スタンドにおいて走間板厚変更が不可と判定された場合には、後行材に対する圧延スタンドのロールギャップとロール周速の設定値を変更する。
[Method of changing plate thickness while running]
The method for changing the thickness on the fly of this embodiment is a method for continuous rolling of rolled material that applies the above-mentioned method for determining whether the thickness can be changed on the fly, and if the determination step determines that the thickness can be changed on the fly in all rolling stands of the tandem rolling mill, the method executes the change of the thickness on the fly, and if the determination step determines that the thickness cannot be changed on the fly in at least one rolling stand of the tandem rolling mill, the set values of the roll gap and roll peripheral speed of the rolling stand for the succeeding material are changed.
図1を参照して、本実施形態の走間板厚変更方法について説明する。本実施形態の走間板厚変更方法は、タンデム圧延機2の全ての圧延スタンド2A~2Eにおいて、先行材を圧延している状態で走間板厚変更の可否判定を実行する。例えば、先行材と後行材との接合点がタンデム圧延機2の上流側に備えられる不図示の接合点検出装置に到達した段階で、制御用計算機4が後行材の設定計算を実行し、後行材に対するロールギャップS2とロール周速VR2の設定値を算出する。なお、接合点検出装置が接合点を検出すると、圧延制御コントローラ3が、検出した信号に基づいてタンデム圧延機2において接合点のトラッキングを開始する。一方、制御用計算機4は、後行材の設定計算を実行すると共に、上記の走間板厚変更の可否判定方法を実行するための計算を行う。具体的には、制御用計算機4は、図7に示す設定値取得ステップST11、張力変動量計算ステップST12、及び判定ステップST13を全ての圧延スタンド2A~2Eに対して実行する。そして、制御用計算機4は、全ての圧延スタンド2A~2Eにおいて走間板厚変更が可能と判定された場合には、設定計算により特定された差分指令量ΔS、ΔVRに従って、走間板厚変更を実行する。一方、判定ステップによりタンデム圧延機の少なくとも一つの圧延スタンドにおいて走間板厚変更が不可と判定された場合には、制御用計算機4は、接合点がタンデム圧延機の第1圧延スタンド2Aに到達する前に、後行材に対する圧延条件を予め設定された条件(ロールギャップS2、ロール周速VR2)から変更し、変更された条件に従って接合点を通過させる。 The method for changing the thickness of a flying strip according to this embodiment will be described with reference to FIG. 1 . In the method for changing the thickness of a flying strip according to this embodiment, a determination is made as to whether or not the thickness of the flying strip can be changed while the preceding strip is being rolled in all rolling stands 2A to 2E of the tandem rolling mill 2. For example, when the junction point between the preceding strip and the following strip reaches a junction point detection device (not shown) provided upstream of the tandem rolling mill 2, the control computer 4 performs setting calculations for the following strip and calculates set values for the roll gap S2 and roll peripheral speed V R 2 for the following strip. When the junction point detection device detects the junction point, the rolling controller 3 starts tracking the junction point in the tandem rolling mill 2 based on the detected signal. Meanwhile, the control computer 4 performs setting calculations for the following strip and also performs calculations for executing the method for determining whether or not the thickness of a flying strip can be changed. 7 for all rolling stands 2A to 2E. If it is determined that on-the-fly thickness changes are possible in all rolling stands 2A to 2E, the control computer 4 changes the on-the-fly thickness in accordance with the differential command amounts ΔS and ΔV R specified by the setting calculation. On the other hand, if it is determined in the determination step that on-the-fly thickness changes are not possible in at least one rolling stand of the tandem rolling mill, the control computer 4 changes the rolling conditions for the succeeding strip from the preset conditions (roll gap S2, roll peripheral speed V R 2) before the junction point reaches the first rolling stand 2A of the tandem rolling mill, and causes the strip to pass the junction point in accordance with the changed conditions.
判定ステップによりタンデム圧延機の少なくとも一つの圧延スタンドにおいて走間板厚変更が不可と判定された場合に変更する条件とは、接合点が圧延スタンドを通過する際の張力変動が小さくなる条件である。具体的には、タンデム圧延機の全ての圧延スタンドのロールギャップを開放して接合点の圧延を行うことなく接合点を通過させるギャップ開通板を実行してよい。また、後行材に対するパススケジュールを予め設定されたものから変更して、接合点を通過させるようにしてもよい。 If the judgment step determines that a running thickness change is not possible in at least one rolling stand of the tandem rolling mill, the conditions to be changed are conditions that reduce tension fluctuations as the joining point passes through the rolling stands. Specifically, a gap opening plate may be implemented, which opens the roll gaps of all rolling stands of the tandem rolling mill and allows the joining point to pass without rolling the joining point. Also, the pass schedule for the following material may be changed from the preset one to allow the material to pass through the joining point.
〔走間板厚変更の可否判定装置及び可否判定プログラム〕
次に、上記走間板厚変更の可否判定を行う走間板厚変更の可否判定装置及び可否判定プログラムについて説明する。
[Device and program for determining whether or not to change thickness while traveling]
Next, a device and a program for determining whether or not the above-mentioned thickness change while on the run is possible will be described.
本実施形態の走間板厚変更の可否判定装置は、ワークステーションやパソコン等の汎用コンピュータにより構成され、制御用計算機4と通信可能に接続されている。走行板厚変更の可否判定装置は、制御用計算機4から処理に必要な情報を取得し、走間板厚変更の可否判定結果を制御用計算機4に出力する。走行板厚変更の可否判定装置は、設定値取得手段と、張力変動量計算手段と、判定手段と、を備えている。設定値取得手段は、タンデム圧延機の少なくとも一つの圧延スタンドにおいてロールギャップ及びロール周速の設定値の変更を開始する前に、先行材に対する圧延スタンドのロールギャップとロール周速の設定値を制御用計算機4から取得する。張力変動量計算手段は、先行材に対するロールギャップとロール周速の設定値を維持したまま接合部が圧延スタンドを通過する場合の張力変動量を計算する。判定手段は、張力変動量計算手段によって計算された張力変動量に基づいて走間板厚変更の可否を判定し、制御用計算機4に可否判定結果を出力する。 The device for determining whether or not a running thickness change is possible in this embodiment is composed of a general-purpose computer such as a workstation or personal computer, and is communicably connected to the control computer 4. The device for determining whether or not a running thickness change is possible acquires information necessary for processing from the control computer 4 and outputs the determination result of whether or not a running thickness change is possible to the control computer 4. The device for determining whether or not a running thickness change is possible comprises a set value acquisition means, a tension fluctuation calculation means, and a determination means. The set value acquisition means acquires the set values of the roll gap and roll peripheral speed of the rolling stand for the preceding material from the control computer 4 before starting to change the set values of the roll gap and roll peripheral speed in at least one rolling stand of the tandem rolling mill. The tension fluctuation calculation means calculates the tension fluctuation when the joint passes through the rolling stand while maintaining the set values of the roll gap and roll peripheral speed for the preceding material. The determination means determines whether or not a running thickness change is possible based on the tension fluctuation calculated by the tension fluctuation calculation means, and outputs the determination result to the control computer 4.
上記走間板厚変更の可否判定方法は、コンピュータがプログラムを実行することによっても実現することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び前記プログラムのコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM、磁気テープ、不揮発性のメモリーカード、ROM等を用いることができる。 The above-mentioned method for determining whether or not a running thickness change is possible can also be implemented by a computer executing a program. Furthermore, a computer-readable recording medium on which the program is recorded and a computer program product of the program can also be applied as embodiments of the present invention. Examples of recording media that can be used include flexible disks, hard disks, optical disks, magneto-optical disks, CD-ROMs, magnetic tapes, non-volatile memory cards, and ROMs.
本実施形態の走間板厚変更の可否判定プログラムは、上記走間板厚変更の可否判定方法のステップをコンピュータで実行するように構成してよい。この場合、ワークステーションやパソコン等の汎用コンピュータで走間板厚変更の可否判定プログラムを実行することにより、汎用コンピュータが走間板厚変更の可否判定装置として機能する。また、走間板厚変更の可否判定プログラムを制御用計算機4に搭載することにより、制御用計算機4が上記走間板厚変更の可否判定方法の処理を実行できる。 The program for determining whether or not a thickness can be changed while on the fly in this embodiment may be configured to execute the steps of the method for determining whether or not a thickness can be changed while on the fly on a computer. In this case, by executing the program for determining whether or not a thickness can be changed while on the fly on a general-purpose computer such as a workstation or personal computer, the general-purpose computer functions as a device for determining whether or not a thickness can be changed while on the fly. Furthermore, by installing the program for determining whether or not a thickness can be changed while on the fly on the control computer 4, the control computer 4 can execute the processing of the method for determining whether or not a thickness can be changed while on the fly.
〔他の走間板厚変更の実施形態〕
上記の走間板厚変更の可否判定方法及び走間板厚変更方法は、接合点を介して接合された被圧延材に対して2段階の走間板厚変更を行う2段走間板厚変更に対しても適用できる。2段走間板厚変更は、先行材と後行材との接合点を有する被圧延材を圧延するタンデム圧延機において、先行材の圧延から中間ステップを経て後行材の圧延に移行する走間板厚変更をいう。図8を用いて2段走間板厚変更について説明する。
[Other embodiments of thickness change during running]
The above-mentioned method for determining whether or not a thickness change is possible while on the run and the method for changing the thickness while on the run can also be applied to two-stage thickness change while on the run, in which two-stage thickness changes are made to rolled materials joined via a joining point. Two-stage thickness change while on the run refers to a thickness change while on the run that transitions from rolling the preceding material through an intermediate step to rolling the succeeding material in a tandem rolling mill that rolls rolled materials having a joining point between the preceding and succeeding materials. Two-stage thickness change while on the run will be explained using Figure 8.
図8に示すように、2段走間板厚変更では、まず、先行材については目標の出側板厚h1が得られるようにロールギャップSが第1ロールギャップS1に設定され、後行材については目標の出側板厚h2が得られるように第2ロールギャップS2が設定される。2段走間板厚変更では、さらに、中間ステップにおける中間ロールギャップScが設定される。中間ステップとは、先行材から後行材の圧延に移行する過程において、第1ロールギャップS1及び第2ロールギャップS2とは異なるロールギャップで圧延を行う工程(ロールギャップ保持工程)をいう。また、先行材の圧延から中間ステップに移行する過程を第1走間板厚変更工程と呼び、中間ステップから後行材の圧延に移行する過程を第2走間板厚変更工程と呼ぶこととする。2段走間板厚変更を実行する場合には、接合点が圧延スタンドに到達する前に制御用計算機4において中間ステップにおける出側板厚hcに対応した中間ロールギャップScと中間ロール周速Vcが設定計算により算出される。 As shown in Figure 8, in two-stage on-the-fly thickness change, the roll gap S is first set to the first roll gap S1 for the preceding material so that the target delivery thickness h1 is obtained, and the second roll gap S2 is set for the following material so that the target delivery thickness h2 is obtained. In two-stage on-the-fly thickness change, an intermediate roll gap Sc is also set in the intermediate step. The intermediate step refers to a process (roll gap maintenance process) in which rolling is performed with roll gaps different from the first roll gap S1 and the second roll gap S2 during the transition from the preceding material to the rolling of the following material. The process of transitioning from rolling the preceding material to the intermediate step is referred to as the first on-the-fly thickness change process, and the process of transitioning from the intermediate step to rolling the following material is referred to as the second on-the-fly thickness change process. When two-stage on-the-fly thickness change is performed, the control computer 4 calculates the intermediate roll gap Sc and intermediate roll peripheral speed Vc corresponding to the delivery thickness hc at the intermediate step before the joining point reaches the rolling stand.
図8に示す例では、先行材の圧延中に第1走間板厚変更工程を実行すると、ロールギャップの変更(S1→Sc)により、弾性特性曲線と塑性特性曲線との交点が交点aから交点bに遷移する。これにより、圧延スタンド出側の板厚がh1→hc1に変化する。また、この状態で接合点が圧延スタンドを通過すると、接合点の前後で塑性特性曲線が変化するため、弾性特性曲線と塑性特性曲線の交点が交点bから交点cに遷移する。これにより、圧延スタンド出側の板厚がhc1→hc2に変化する。その後、第2走間板厚変更工程を実行すると、ロールギャップ変更(Sc→S2)により、弾性特性曲線と塑性特性曲線の交点が交点cから交点dに遷移する。これにより、圧延スタンド出側の板厚がhc2→h2に変化し、走間板厚変更が完了する。 In the example shown in Figure 8, when the first running thickness change process is performed while the preceding strip is being rolled, the roll gap is changed (S1 → Sc), causing the intersection between the elastic characteristic curve and the plastic characteristic curve to transition from intersection a to intersection b. As a result, the strip thickness at the exit of the rolling stand changes from h1 to hc1. Furthermore, when the junction point passes through the rolling stand in this state, the plastic characteristic curve changes before and after the junction point, causing the intersection between the elastic characteristic curve and the plastic characteristic curve to transition from intersection b to intersection c. As a result, the strip thickness at the exit of the rolling stand changes from hc1 to hc2. Thereafter, when the second running thickness change process is performed, the roll gap is changed (Sc → S2), causing the intersection between the elastic characteristic curve and the plastic characteristic curve to transition from intersection c to intersection d. As a result, the strip thickness at the exit of the rolling stand changes from hc2 to h2, completing the running thickness change.
2段走間板厚変更では、圧延スタンド出側の過渡的な板厚変化は、h1→hc1→hc2→h2であり、中間ステップを設定しない1段走間板厚変更における過渡的な板厚変化h1→hc’→h2に比べて、移行過程における板厚変化が小さく、マスフロー変動が抑制される。このため、張力変動が緩和される。本実施形態では、このような2段走間板厚変更を前提として走間板厚変更の可否判定を行う。以下、図9(a)、(b)を参照して、2段走間板厚変更の開始点及び終了点について説明する。 In a two-stage on-the-fly thickness change, the transient thickness change at the rolling stand delivery side is h1 → hc1 → hc2 → h2. Compared to the transient thickness change h1 → hc' → h2 in a one-stage on-the-fly thickness change without an intermediate step, the thickness change during the transition is smaller and mass flow fluctuations are suppressed. As a result, tension fluctuations are alleviated. In this embodiment, the feasibility of on-the-fly thickness change is determined based on this two-stage on-the-fly thickness change. The start and end points of a two-stage on-the-fly thickness change are explained below with reference to Figures 9(a) and (b).
図9(a)は、第1走間板厚変更工程の開始点FS1が先行材Aに設定され、第1走間板厚変更工程の終了点FE1が後行材Bに設定された例である。第2走間板厚変更工程の開始点FS2及び終了点FE2はいずれも後行材Bに設定される。この場合、接合点Wを介してロールギャップ及びロール周速の設定変更を行う第1走間板厚変更工程における張力変動が大きくなることから、本実施形態の走間板厚変更の可否判定を第1走間板厚変更工程に適用するのが好ましい。第1走間板厚変更工程に対して走間板厚変更の可否判定を行う場合には、上記の1段階の走間板厚変更の可否判定に用いる後行材Bのパラメータ(S2、VR2、h2)を中間ステップのパラメータ(Sc、VRc、hc2)に置き換えて張力変動指標を算出すればよい。なお、この場合は中間ステップにおける被圧延材の変形抵抗は後行材Bの変形抵抗km2を用いる。具体的には、第1走間板厚変更工程を開始する前に、設定値取得ステップにおいて先行材Aに対するロールギャップS1とロール周速VR1の設定値を取得する。次に、張力変動量計算ステップにおいて、先行材Aに対するロールギャップS1とロール周速VR1の設定値を維持したまま接合点Wが圧延スタンドを通過する場合の張力変動量を中間ステップのパラメータSc、VRc、hc2を用いて計算する。このようにして計算した張力変動量に基づいて走間板厚変更の可否を判定する判定ステップを実行する。 9(a) shows an example in which the start point FS1 of the first flying thickness changing process is set to the preceding strip A, and the end point FE1 of the first flying thickness changing process is set to the following strip B. The start point FS2 and end point FE2 of the second flying thickness changing process are both set to the following strip B. In this case, tension fluctuations become large in the first flying thickness changing process in which the roll gap and roll peripheral speed settings are changed via the joining point W, so it is preferable to apply the determination of whether flying thickness changes are possible in this embodiment to the first flying thickness changing process. When determining whether flying thickness changes are possible in the first flying thickness changing process, the parameters (S2, V R2 , h2) of the following strip B used in the above-mentioned one-stage flying thickness change determination can be calculated by replacing them with the parameters (Sc, V R c, hc2) of the intermediate step. In this case, the deformation resistance km2 of the following material B is used as the deformation resistance of the material to be rolled in the intermediate step. Specifically, before the first flying thickness changing process is started, the set values of the roll gap S1 and the roll peripheral speed VR1 for the preceding material A are acquired in a set value acquisition step. Next, in a tension fluctuation calculation step, the tension fluctuation amount when the joining point W passes through the rolling stand while maintaining the set values of the roll gap S1 and the roll peripheral speed VR1 for the preceding material A is calculated using the intermediate step parameters Sc, VRC , and hc2. Based on the tension fluctuation amount calculated in this way, a determination step is executed to determine whether or not the flying thickness can be changed.
一方、図9(b)に示すように、第1走間板厚変更工程の開始点FS1、第1走間板厚変更の終了点FE1、及び第2走間板厚変更工程の開始点FS2が先行材Aに設定され、第2走間板厚変更工程の終了点FE2が後行材Bに設定される2段走間板厚変更に対しても本実施形態の走間板厚変更の可否判定を適用できる。この場合、接合点Wを介してロールギャップ及びロール周速の設定変更を行う第2走間板厚変更工程における張力変動が大きくなることから、本実施形態の走間板厚変更の可否判定を第2走間板厚変更工程に適用するのが好ましい。第2走間板厚変更工程に対して走間板厚変更の可否判定を行う場合には、上記の1段階の走間板厚変更の可否判定に用いる先行材のパラメータ(S1、VR1、h1)を中間ステップのパラメータ(Sc、VRc、hc2)に置き換えて張力変動指標を算出すればよい。なお、この場合は中間ステップにおける被圧延材の変形抵抗は先行材Aの変形抵抗km1を用いる。具体的には、第2走間板厚変更工程を開始する前に、設定値取得ステップにおいて中間ステップに対するロールギャップScとロール周速VRcの設定値を取得する。次に、張力変動量計算ステップにおいて、中間ステップに対するロールギャップScとロール周速VRcの設定値を維持したまま接合点Wが圧延スタンドを通過する場合の張力変動量を後行材BのパラメータS2、VR2、h2を用いて計算する。このようにして計算した張力変動量に基づいて走間板厚変更の可否を判定する判定ステップを実行する。以上により、2段走間板厚変更における張力変動の大小を適切に判定できる。 On the other hand, as shown in Figure 9 (b), the determination of whether or not to perform on-the-fly thickness changes of this embodiment can also be applied to a two-stage on-the-fly thickness change in which the start point FS1 of the first on-the-fly thickness change process, the end point FE1 of the first on-the-fly thickness change, and the start point FS2 of the second on-the-fly thickness change process are set to the preceding material A, and the end point FE2 of the second on-the-fly thickness change process is set to the following material B. In this case, since tension fluctuations become large in the second on-the-fly thickness change process in which the roll gap and roll peripheral speed settings are changed via the junction point W, it is preferable to apply the determination of whether or not to perform on-the-fly thickness changes of this embodiment to the second on-the-fly thickness change process. When determining whether or not to perform on-the-fly thickness changes of the second on-the-fly thickness change process, the tension fluctuation index can be calculated by replacing the parameters of the preceding material (S1, V R1 , h1) used in the above-mentioned one-stage on-the-fly thickness change determination with the parameters of the intermediate step (Sc, V R c, hc2). In this case, the deformation resistance km1 of the preceding material A is used as the deformation resistance of the rolled material in the intermediate step. Specifically, before the second flying thickness changing process is started, the set values of the roll gap Sc and the roll peripheral speed VRC for the intermediate step are acquired in the set value acquisition step. Next, in the tension fluctuation calculation step, the tension fluctuation amount when the joining point W passes through the rolling stand while maintaining the set values of the roll gap Sc and the roll peripheral speed VRC for the intermediate step is calculated using the parameters S2, VRC , and h2 of the following material B. Based on the tension fluctuation amount calculated in this way, a judgment step is executed to judge whether or not flying thickness changing is possible. As described above, the magnitude of tension fluctuation in two-stage flying thickness changing can be appropriately judged.
本発明の実施例について説明する。本実施例では、図1に示した5つの圧延スタンドを有するタンデム圧延機であるタンデム圧延機2を用いた1段階の走間板厚変更に対して走間板厚変更の可否判定を行った。タンデム圧延機2の仕様は以下の通りである。なお、圧延荷重検出器24、圧下位置検出器25、張力計26、及び板厚計27は、図1に示す位置に配置した。 An example of the present invention will now be described. In this example, a determination was made as to whether or not a one-stage on-the-fly thickness change was possible using a tandem rolling mill 2, which is a tandem rolling mill having five rolling stands as shown in Figure 1. The specifications of the tandem rolling mill 2 are as follows. The rolling load detector 24, reduction position detector 25, tension meter 26, and thickness meter 27 were positioned as shown in Figure 1.
・最高ライン速度:2000mpm(m/min)
・ワークロール径:500~600mmφ
・バックアップロール径:1300~1400mmφ
・スタンド間距離:4600mm
- Maximum line speed: 2000 mpm (m/min)
・Work roll diameter: 500 to 600 mmφ
・Backup roll diameter: 1300 to 1400 mmφ
・Distance between stands: 4600mm
まず、本発明の張力変動指標と走間板厚変更による張力変動の実績値とを比較した。張力変動指標は、接合点Wがタンデム圧延機2の第2圧延スタンド2Bを通過する際に、第1圧延スタンド2Aと第2圧延スタンド2Bとの間で発生する張力変動を評価対象とした。張力変動を評価した被圧延材は、母板厚2.4~7.0mmとして、最終圧延スタンド出側の板厚が0.5~3.6mmである。被圧延材の板幅は760~1900mmであり、低炭素鋼の鋼種から冷延鋼板製品の引張強度が1180MPa級の高強度鋼板まで含む。なお、先行材と後行材の変形抵抗差は-200~+200MPaの範囲であった。張力変動指標の計算にあたっては、数式(9)に用いる時間ステップΔtを接合点Wの長さに基づいて0.023sとした。また、設定値取得ステップが取得する先行材に対する第2圧延スタンド2Bのロールギャップとロール周速は、制御用計算機4が保持する設定値を用いた。一方、走間板厚変更による張力変動の実績値としては、図10に示す被圧延材の単位断面積当たりの張力(ユニット張力)の変動の中で、第2圧延スタンド2Bの走間板厚変更工程で測定される張力変動量(張力変動の振幅)を取得した。なお、ユニット張力は、第2圧延スタンド2Bの入側における板厚と板幅を用いて全張力から算出した。 First, we compared the tension fluctuation index of the present invention with actual tension fluctuations due to changes in running thickness. The tension fluctuation index evaluated tension fluctuations occurring between the first rolling stand 2A and the second rolling stand 2B when the junction point W passes through the second rolling stand 2B of the tandem rolling mill 2. The rolled materials for which tension fluctuations were evaluated had a base thickness of 2.4 to 7.0 mm and a thickness of 0.5 to 3.6 mm at the exit of the final rolling stand. The rolled materials had widths ranging from 760 to 1900 mm, ranging from low-carbon steel grades to high-strength steel plates with tensile strengths of 1180 MPa in cold-rolled steel products. The difference in deformation resistance between the preceding and following materials ranged from -200 to +200 MPa. When calculating the tension fluctuation index, the time step Δt used in equation (9) was set to 0.023 s based on the length of the junction point W. Furthermore, the roll gap and roll peripheral speed of the second rolling stand 2B for the preceding strip obtained in the set value acquisition step were set values held by the control computer 4. Meanwhile, the actual value of tension fluctuation due to on-the-fly thickness change was obtained by acquiring the tension fluctuation amount (amplitude of tension fluctuation) measured during the on-the-fly thickness change process of the second rolling stand 2B from the fluctuations in tension per unit cross-sectional area (unit tension) of the rolled strip shown in Figure 10. The unit tension was calculated from the total tension using the strip thickness and width at the inlet side of the second rolling stand 2B.
図11は、上記の方法により計算した張力変動指標を、走間板厚変更により発生した張力変動量の実績値と比較した結果を示す。図11に示すように、張力変動量計算ステップにより計算した張力変動指標と張力変動量の実績値との間には高い相関関係がある。この場合、張力変動指標と張力変動の実績値の相関係数は0.67、RMSE(2乗平均平方根誤差)は1.7MPaであった。なお、図11に示すデータの中から先行材と後行材との変形抵抗差が絶対値で80MPa以上となる先行材と後行材の組合せのみを抽出して、改めて相関係数を算出すると0.92となった。また、先行材と後行材との変形抵抗差が絶対値で80MPa以上となる先行材と後行材の組合せでは、張力変動が大きくなるものの、RMSEは2.1MPaに抑えられた。以上から、上記の方法により計算した張力変動指標は、特に先行材と後行材との間に変形抵抗の差が大きい場合に、高い相関関係が得られることが確認された。 Figure 11 shows the results of comparing the tension fluctuation index calculated using the above method with the actual tension fluctuation caused by a change in thickness during travel. As shown in Figure 11, there is a high correlation between the tension fluctuation index calculated in the tension fluctuation calculation step and the actual tension fluctuation. In this case, the correlation coefficient between the tension fluctuation index and the actual tension fluctuation was 0.67, and the root mean square error (RMSE) was 1.7 MPa. Furthermore, when only combinations of leading and trailing strips where the absolute difference in deformation resistance between the leading and trailing strips was 80 MPa or greater were extracted from the data shown in Figure 11 and the correlation coefficient was recalculated, it was 0.92. Furthermore, for combinations of leading and trailing strips where the absolute difference in deformation resistance between the leading and trailing strips was 80 MPa or greater, tension fluctuation was large, but the RMSE was suppressed to 2.1 MPa. From the above, it was confirmed that the tension fluctuation index calculated using the above method has a high correlation, especially when there is a large difference in deformation resistance between the preceding and following materials.
次に、上記タンデム圧延機2を用いて走間板厚変更の可否判定を行った結果について説明する。本実施例では、被圧延材の寸法を、母板厚2.4~3.6mm、最終圧延スタンド出側の板厚0.9~2.0mm、板幅700~1400mmとした。ここで、先行材と後行材とが、引張強度590MPa級と1180MPa級の高強度鋼板の組合せとなる場合に、走間板厚変更の可否判定を行った。これらの先行材と後行材の組合せでは、従来は張力変動が過大となって被圧延材の破断が発生するリスクが高いため、全ての圧延スタンドのロールギャップを開放して接合部の圧延を行うことなく通過させるギャップ開通板を実行していた。 Next, we will explain the results of a determination of whether or not a running thickness change is possible using the above-mentioned tandem rolling mill 2. In this example, the dimensions of the rolled material were a base thickness of 2.4 to 3.6 mm, a thickness at the exit of the final rolling stand of 0.9 to 2.0 mm, and a width of 700 to 1400 mm. Here, a determination of whether or not a running thickness change is possible was made when the leading and trailing materials were a combination of high-strength steel plates with tensile strengths of 590 MPa and 1180 MPa, respectively. Conventionally, with these combinations of leading and trailing materials, excessive tension fluctuations were likely to cause the rolled material to break, so a gap-opening method was used, in which the roll gaps of all rolling stands were opened and the material passed through without rolling the joint.
実施例では、全ての圧延スタンドで走間板厚変更の可否判定を実行し、判定ステップにより全ての圧延スタンドにおいて走間板厚変更が可能と判定された場合に走間板厚変更を実行し、少なくとも一つの圧延スタンドにおいて走間板厚変更が不可と判定された場合にはギャップ開通板を行った。なお、本実施例の判定ステップでは、張力変動量計算ステップで計算した張力変動指標が、先行材に対して設定されるスタンド間張力の設定値に対して30%以下である場合に走間板厚変更が可能と判定し、30%を超える場合に走間板厚変更が不可と判定した。その結果、先行材と後行材の上記の組合せに対して、従来はギャップ開通板が1月当たり20回されていたが、実施例によりギャップ開通板が15回まで低減された。これにより、タンデム圧延機の稼働率が向上した。 In the example, a determination was made at all rolling stands as to whether or not a running thickness change was possible. If the determination step determined that a running thickness change was possible at all rolling stands, a running thickness change was carried out. If it was determined that a running thickness change was not possible at at least one rolling stand, a gap opening was carried out. In the determination step of this example, if the tension fluctuation index calculated in the tension fluctuation calculation step was 30% or less of the interstand tension set for the preceding strip, a running thickness change was determined to be possible; if it exceeded 30%, a running thickness change was determined to be impossible. As a result, for the above combination of preceding and following strip, gap opening was conventionally performed 20 times per month, but in the example, this was reduced to 15 times. This improved the operating rate of the tandem rolling mill.
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明が限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。 The above describes an embodiment of the invention developed by the inventors, but the present invention is not limited to the descriptions and drawings that form part of the disclosure of the present invention according to this embodiment. In other words, all other embodiments, examples, and operational techniques that are developed by those skilled in the art based on this embodiment are included within the scope of the present invention.
1 冷間連続圧延設備
2 タンデム圧延機
3 圧延制御コントローラ
4 制御用計算機
5 被圧延材
21 ワークロール
22 ロール周速制御装置
23 圧下制御装置
24 圧延荷重検出器
25 圧下位置検出器
26 張力計
27 板厚計
W 接合点
REFERENCE SIGNS LIST 1 Continuous cold rolling equipment 2 Tandem rolling mill 3 Rolling control controller 4 Control computer 5 Rolled material 21 Work roll 22 Roll peripheral speed control device 23 Rolling control device 24 Rolling load detector 25 Rolling position detector 26 Tension meter 27 Plate thickness meter W Joint point
Claims (7)
前記タンデム圧延機の少なくとも一つの圧延スタンドにおいてロールギャップ及びロール周速の設定値の変更を開始する前に、先行材に対する前記圧延スタンドのロールギャップとロール周速の設定値を取得する設定値取得ステップと、
前記先行材に対するロールギャップとロール周速の設定値を維持したまま前記接合部が前記圧延スタンドを通過する場合の張力変動量を計算する張力変動量計算ステップと、
前記張力変動量計算ステップで計算した張力変動量に基づいて前記走間板厚変更の可否を判定する判定ステップと、
を含む、走間板厚変更の可否判定方法。 A method for determining whether or not a running thickness change is possible when a rolling target material in which a preceding material and a succeeding material are joined via a joining portion is continuously rolled by a tandem rolling mill, comprising:
a setting value acquisition step of acquiring the setting values of the roll gap and the roll peripheral speed of the rolling stand for the preceding material before starting to change the setting values of the roll gap and the roll peripheral speed in at least one rolling stand of the tandem rolling mill;
a tension fluctuation calculation step of calculating a tension fluctuation amount when the joint passes through the rolling stand while maintaining the set values of the roll gap and the roll peripheral speed for the preceding material;
a determination step of determining whether or not the running thickness can be changed based on the tension fluctuation amount calculated in the tension fluctuation amount calculation step;
A method for determining whether or not a running thickness change is possible, including:
前記タンデム圧延機の少なくとも一つの圧延スタンドにおいてロールギャップ及びロール周速の設定値の変更を開始する前に、先行材に対する前記圧延スタンドのロールギャップとロール周速の設定値を取得する設定値取得手段と、
前記先行材に対するロールギャップとロール周速の設定値を維持したまま前記接合部が前記圧延スタンドを通過する場合の張力変動量を計算する張力変動量計算手段と、
前記張力変動量計算手段によって計算された張力変動量に基づいて前記走間板厚変更の可否を判定する判定手段と、
を備える、走間板厚変更の可否判定装置。 A device for determining whether or not a running thickness change is possible when a rolling target material in which a preceding material and a succeeding material are joined via a joining portion is continuously rolled by a tandem rolling mill,
a set value acquisition means for acquiring the set values of the roll gap and the roll peripheral speed of the rolling stand for the preceding material before starting to change the set values of the roll gap and the roll peripheral speed in at least one rolling stand of the tandem rolling mill;
a tension fluctuation calculation means for calculating a tension fluctuation when the joint passes through the rolling stand while maintaining the set values of the roll gap and roll peripheral speed for the preceding material;
a determination means for determining whether or not the running thickness can be changed based on the tension fluctuation calculated by the tension fluctuation calculation means;
A device for determining whether or not a running plate thickness change is possible.
コンピュータを、
前記タンデム圧延機の少なくとも一つの圧延スタンドにおいてロールギャップ及びロール周速の設定値の変更を開始する前に、先行材に対する前記圧延スタンドのロールギャップとロール周速の設定値を取得する設定値取得手段と、
前記先行材に対するロールギャップとロール周速の設定値を維持したまま前記接合部が前記圧延スタンドを通過する場合の張力変動量を計算する張力変動量計算手段と、
前記張力変動量計算手段によって計算された張力変動量に基づいて前記走間板厚変更の可否を判定する判定手段と、
として機能させる、走間板厚変更の可否判定プログラム。 A program for determining whether or not a running thickness change is possible when a rolling target material in which a preceding material and a succeeding material are joined via a joining portion is continuously rolled by a tandem rolling mill,
Computer,
a set value acquisition means for acquiring the set values of the roll gap and the roll peripheral speed of the rolling stand for the preceding material before starting to change the set values of the roll gap and the roll peripheral speed in at least one rolling stand of the tandem rolling mill;
a tension fluctuation calculation means for calculating a tension fluctuation when the joint passes through the rolling stand while maintaining the set values of the roll gap and roll peripheral speed for the preceding material;
a determination means for determining whether or not the running thickness can be changed based on the tension fluctuation calculated by the tension fluctuation calculation means;
This is a program that determines whether or not to change the thickness while running.
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