JP2002045907A - 金属板の平坦度制御方法及び装置 - Google Patents
金属板の平坦度制御方法及び装置Info
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- JP2002045907A JP2002045907A JP2000234717A JP2000234717A JP2002045907A JP 2002045907 A JP2002045907 A JP 2002045907A JP 2000234717 A JP2000234717 A JP 2000234717A JP 2000234717 A JP2000234717 A JP 2000234717A JP 2002045907 A JP2002045907 A JP 2002045907A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱間圧延完了後に冷却過程を経て、常温にな
った時に、金属板の巾方向エッジ部に発生する鋼板波の
発生を防止する制御方法及び装置を提供する。 【解決手段】 熱間タンデムミルである仕上げ圧延機の
間でないしは仕上げ圧延機出側において、金属ストリッ
プの表面温度を測定し、前記表面温度に基づき常温時に
発生する熱応力残留応力を推定し、その残留応力が波形
状を発生させないように仕上げ圧延機によって幅方向に
付与する残留応力の制御行うことを特徴とする金属板の
平坦度制御方法。
った時に、金属板の巾方向エッジ部に発生する鋼板波の
発生を防止する制御方法及び装置を提供する。 【解決手段】 熱間タンデムミルである仕上げ圧延機の
間でないしは仕上げ圧延機出側において、金属ストリッ
プの表面温度を測定し、前記表面温度に基づき常温時に
発生する熱応力残留応力を推定し、その残留応力が波形
状を発生させないように仕上げ圧延機によって幅方向に
付与する残留応力の制御行うことを特徴とする金属板の
平坦度制御方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄、アルミニウ
ム，チタン等金属板のトップ部（長さ方向先端）巾方向
エッジ部において、巾方向の温度偏差が原因となって発
生する耳波を、圧延最終段に付与する幅方向残留応力の
制御により防止し、かつ金属板の平坦度を制御する方法
及び装置に関し、特に熱延鋼板や厚板鋼板の平坦度制御
方法及び装置に関するものである。
ム，チタン等金属板のトップ部（長さ方向先端）巾方向
エッジ部において、巾方向の温度偏差が原因となって発
生する耳波を、圧延最終段に付与する幅方向残留応力の
制御により防止し、かつ金属板の平坦度を制御する方法
及び装置に関し、特に熱延鋼板や厚板鋼板の平坦度制御
方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、金属材料特に鋼材は、圧延工程か
ら次工程の冷却工程を経て冷却後に発生する鋼板波（耳
波）は、熱間圧延機、或いは圧延後の熱間矯正機で幅方
向中央部に若干の鋼板波（中波）を発生させることによ
り、鋼板波を過補償して防止する方法を採用していた。
また、この方法でも鋼板波制御が十分でない場合は、別
途精整工程で矯正加工を施すことが必要であった。この
ようなことから、これまで鋼板波を防止するための方法
が種々提案されている。
ら次工程の冷却工程を経て冷却後に発生する鋼板波（耳
波）は、熱間圧延機、或いは圧延後の熱間矯正機で幅方
向中央部に若干の鋼板波（中波）を発生させることによ
り、鋼板波を過補償して防止する方法を採用していた。
また、この方法でも鋼板波制御が十分でない場合は、別
途精整工程で矯正加工を施すことが必要であった。この
ようなことから、これまで鋼板波を防止するための方法
が種々提案されている。
【０００３】例えば、特開平５−２６９５２７号公報で
は金属ストリップの平坦度形状制御方法として、冷却完
了後に金属ストリップを巻き取る前にテンションレベラ
ーを設置して平坦度矯正を行う方法に於いて、テンショ
ンレベラーの最終ロール直前のロールを金属ストリップ
の張力の巾方向分布が測定可能な形状検出ロールとし、
形状検出ロールからの金属ストリップの平坦度情報を基
に形状検出ロールの押し込み量設定を変更して金属スト
リップの平坦度形状を制御する方法が提案されている。
また、特開平１０−２６３６５８号公報では熱間仕上圧
延機の出側に設置した平坦度計による平坦度情報と巻き
取り機前に設置した平坦度計によって測定される巻き付
く前の平坦度情報より、伸び率差を求めて仕上圧延機の
ベンダー制御にフィードバックすることによって金属ス
トリップの平坦度形状を制御する方法が提案されてい
る。
は金属ストリップの平坦度形状制御方法として、冷却完
了後に金属ストリップを巻き取る前にテンションレベラ
ーを設置して平坦度矯正を行う方法に於いて、テンショ
ンレベラーの最終ロール直前のロールを金属ストリップ
の張力の巾方向分布が測定可能な形状検出ロールとし、
形状検出ロールからの金属ストリップの平坦度情報を基
に形状検出ロールの押し込み量設定を変更して金属スト
リップの平坦度形状を制御する方法が提案されている。
また、特開平１０−２６３６５８号公報では熱間仕上圧
延機の出側に設置した平坦度計による平坦度情報と巻き
取り機前に設置した平坦度計によって測定される巻き付
く前の平坦度情報より、伸び率差を求めて仕上圧延機の
ベンダー制御にフィードバックすることによって金属ス
トリップの平坦度形状を制御する方法が提案されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た特開平５−２６９５２７号公報或いは特開平１０−２
６３６５８公報記載の金属ストリップの平坦度形状制御
方法では、平坦度形状制御の基準となる情報が平坦度或
いは伸び歪み差であり、板巾方向にわたる温度分布情報
に基づいたものではない。圧延工程で常温近くまで冷却
すれば板巾方向にわたる温度分布はフラットであるが、
通常、殆どの材料は材質の作り込みのために高温で巻き
取るために、板巾方向に亘る温度分布は板端部が中央部
に比べて低くなる温度偏差が発生する。従って、一旦こ
のような方法で伸び歪み差が解消されたとしても、この
時点での温度偏差が常温になる熱応力として残留してし
まうため、平坦度の改善には結びつかない。
た特開平５−２６９５２７号公報或いは特開平１０−２
６３６５８公報記載の金属ストリップの平坦度形状制御
方法では、平坦度形状制御の基準となる情報が平坦度或
いは伸び歪み差であり、板巾方向にわたる温度分布情報
に基づいたものではない。圧延工程で常温近くまで冷却
すれば板巾方向にわたる温度分布はフラットであるが、
通常、殆どの材料は材質の作り込みのために高温で巻き
取るために、板巾方向に亘る温度分布は板端部が中央部
に比べて低くなる温度偏差が発生する。従って、一旦こ
のような方法で伸び歪み差が解消されたとしても、この
時点での温度偏差が常温になる熱応力として残留してし
まうため、平坦度の改善には結びつかない。
【０００５】本発明は、上述した従来技術の有する問題
点を解決するもので、金属材料のトップ部に対し、冷却
後の金属板の巾方向エッジ部に発生する耳波を防止し、
平坦度を向上させる方法及び装置を提供することを目的
とする。
点を解決するもので、金属材料のトップ部に対し、冷却
後の金属板の巾方向エッジ部に発生する耳波を防止し、
平坦度を向上させる方法及び装置を提供することを目的
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決するためになされたもので、その要旨とするとこ
ろは以下のとおりである。 （１）熱間タンデムミルである仕上げ圧延機の間で、ま
たは仕上げ圧延機出側において、金属ストリップの表面
温度を測定し、前記表面温度に基づき常温時に発生する
熱応力残留応力を推定し、その残留応力が波形状を発生
させないように仕上げ圧延機によって幅方向に付与する
残留応力の制御を行うことを特徴とする金属板の平坦度
制御方法。 （２）熱間リバーシングミルである仕上げ圧延機入側或
いは出側において、金属板の表面温度を測定し、前記表
面温度に基づき常温時に発生する熱応力残留応力を推定
し、その残留応力が波形状を発生させないように仕上げ
圧延機によって幅方向に付与する残留応力の制御を行う
ことを特徴とする金属板の平坦度制御方法。 （３）ストリップ或いは金属板の冷却後の熱応力残留応
力推定値に対し、最終パスの圧延機にて制御する残留応
力を重ね合わせた合応力を本来の残留応力とし、前記合
応力を使って座屈計算し、座屈しないように最終パスの
残留応力を制御することを特徴とする前記（１）または
（２）に記載の金属板の平坦度制御方法。 （４）板幅センターからエッジ間の前記合応力に対し、
２次〜６次の何れかからなる近似式を用い、その近似式
の最大と最小の差が極小値となるように制御することを
特徴とする前記（３）に記載の金属板の平坦度制御方
法。 （５）ストリップ又は金属板の仕上げ圧延機入側又は出
側に幅方向の温度測定手段と、前記幅方向の測定温度に
基づき常温時に発生する熱応力残留応力を計算し、前記
熱応力残留応力が波形状を発生させないように仕上げ圧
延機によって付与する幅方向の残留応力を計算する演算
手段と、前記幅方向の残留応力を仕上げ圧延機に付与す
る制御手段を有することを特徴とする金属板の平坦度制
御装置。 （６）前記仕上げ圧延機入側又は出側に幅方向の形状測
定手段を有し、前記制御手段は前記熱応力残留応力と幅
方向の測定形状に基づき仕上げ圧延機によって付与する
幅方向の残留応力を計算することを特徴とする前記
（５）記載の金属板の平坦度制御装置。 （７）前記演算手段は熱応力残留応力推定値を計算する
際に前記幅方向の測定温度と最終パスの圧延機にて制御
する残留応力に基づいて計算することを特徴とする前記
（５）又は（６）記載の金属板の平坦度制御装置。にあ
る。
を解決するためになされたもので、その要旨とするとこ
ろは以下のとおりである。 （１）熱間タンデムミルである仕上げ圧延機の間で、ま
たは仕上げ圧延機出側において、金属ストリップの表面
温度を測定し、前記表面温度に基づき常温時に発生する
熱応力残留応力を推定し、その残留応力が波形状を発生
させないように仕上げ圧延機によって幅方向に付与する
残留応力の制御を行うことを特徴とする金属板の平坦度
制御方法。 （２）熱間リバーシングミルである仕上げ圧延機入側或
いは出側において、金属板の表面温度を測定し、前記表
面温度に基づき常温時に発生する熱応力残留応力を推定
し、その残留応力が波形状を発生させないように仕上げ
圧延機によって幅方向に付与する残留応力の制御を行う
ことを特徴とする金属板の平坦度制御方法。 （３）ストリップ或いは金属板の冷却後の熱応力残留応
力推定値に対し、最終パスの圧延機にて制御する残留応
力を重ね合わせた合応力を本来の残留応力とし、前記合
応力を使って座屈計算し、座屈しないように最終パスの
残留応力を制御することを特徴とする前記（１）または
（２）に記載の金属板の平坦度制御方法。 （４）板幅センターからエッジ間の前記合応力に対し、
２次〜６次の何れかからなる近似式を用い、その近似式
の最大と最小の差が極小値となるように制御することを
特徴とする前記（３）に記載の金属板の平坦度制御方
法。 （５）ストリップ又は金属板の仕上げ圧延機入側又は出
側に幅方向の温度測定手段と、前記幅方向の測定温度に
基づき常温時に発生する熱応力残留応力を計算し、前記
熱応力残留応力が波形状を発生させないように仕上げ圧
延機によって付与する幅方向の残留応力を計算する演算
手段と、前記幅方向の残留応力を仕上げ圧延機に付与す
る制御手段を有することを特徴とする金属板の平坦度制
御装置。 （６）前記仕上げ圧延機入側又は出側に幅方向の形状測
定手段を有し、前記制御手段は前記熱応力残留応力と幅
方向の測定形状に基づき仕上げ圧延機によって付与する
幅方向の残留応力を計算することを特徴とする前記
（５）記載の金属板の平坦度制御装置。 （７）前記演算手段は熱応力残留応力推定値を計算する
際に前記幅方向の測定温度と最終パスの圧延機にて制御
する残留応力に基づいて計算することを特徴とする前記
（５）又は（６）記載の金属板の平坦度制御装置。にあ
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明者らは、平坦度悪化のメカ
ニズム及び平坦度を向上させるための方策について種々
の検討を行った。以下、図面に基づいて、本発明の原理
について説明する。本発明者らは熱延鋼板の製造工程に
おいて金属板の平坦度悪化のメカニズムを把握するため
に実機実験を実施した。図１は熱延鋼板の製造工程にお
ける仕上げ圧延機以降の製造設備概要図である。まず、
熱延鋼板は仕上げ圧延機１を経て所定の製造サイズに圧
延され、ランアウトテーブル（ＲＯＴ）２によって通板
され、所定の材質に作り込むためにＲＯＴ冷却装置３に
よって所定の板温度まで冷却され、コイラー４によって
コイル状に巻き取られる。
ニズム及び平坦度を向上させるための方策について種々
の検討を行った。以下、図面に基づいて、本発明の原理
について説明する。本発明者らは熱延鋼板の製造工程に
おいて金属板の平坦度悪化のメカニズムを把握するため
に実機実験を実施した。図１は熱延鋼板の製造工程にお
ける仕上げ圧延機以降の製造設備概要図である。まず、
熱延鋼板は仕上げ圧延機１を経て所定の製造サイズに圧
延され、ランアウトテーブル（ＲＯＴ）２によって通板
され、所定の材質に作り込むためにＲＯＴ冷却装置３に
よって所定の板温度まで冷却され、コイラー４によって
コイル状に巻き取られる。
【０００８】巻き取る板温度は材質によって色々異なる
が１００〜７５０℃まであり、本発明において問題とし
ている平坦度は、このコイル温度が室温まで下がった時
点で巻き解くとトップ部（長手方向先端）のエッジ部に
耳波と呼ばれる波状の面外変形を起こした場合である。
多くの熱延鋼板において起る平坦度悪化は耳波であり、
本発明は、この耳波を改善することを意図している。そ
れ以外の場合は、コイラー４の軸やピンチロール（Ｐ
Ｒ）が凸で、巻き取り張力が異常に大きい場合は、エッ
ジではなくセンター部に波の出る中波が発生する場合が
あるが、これは本発明の対象外である。
が１００〜７５０℃まであり、本発明において問題とし
ている平坦度は、このコイル温度が室温まで下がった時
点で巻き解くとトップ部（長手方向先端）のエッジ部に
耳波と呼ばれる波状の面外変形を起こした場合である。
多くの熱延鋼板において起る平坦度悪化は耳波であり、
本発明は、この耳波を改善することを意図している。そ
れ以外の場合は、コイラー４の軸やピンチロール（Ｐ
Ｒ）が凸で、巻き取り張力が異常に大きい場合は、エッ
ジではなくセンター部に波の出る中波が発生する場合が
あるが、これは本発明の対象外である。
【０００９】図２に耳波の定義を示す。エッジ部の波高
さＨを波のピッチＬで割り、１００倍して、パーセント
表示で表す。本発明は、圧延機によって波形状を隆起さ
せないように積極的に板断面内の長手方向の塑性歪み
（残留応力）を加えることにある。本発明者らの検討で
は高温時のクリープ歪みが小さいもの、ストリップで言
えば巻き取り張力が掛からない部分或いは厚鋼板等はそ
のまま圧延機で加えた、塑性歪みは残留することが判っ
ている。また、前述のように板の波形状は基本的に圧延
終了後、冷却前の温度分布にほぼ相関があることが判っ
ており、そう言った意味で温度分布によって計算される
冷間状態での熱歪み（冷間残留応力）を用いて形状を評
価することが可能である。測温に基づく常温時ユニット
テンションの無い場合の各温度測定点の熱残留応力は下
記（１）〜（４）式により計算できる。
さＨを波のピッチＬで割り、１００倍して、パーセント
表示で表す。本発明は、圧延機によって波形状を隆起さ
せないように積極的に板断面内の長手方向の塑性歪み
（残留応力）を加えることにある。本発明者らの検討で
は高温時のクリープ歪みが小さいもの、ストリップで言
えば巻き取り張力が掛からない部分或いは厚鋼板等はそ
のまま圧延機で加えた、塑性歪みは残留することが判っ
ている。また、前述のように板の波形状は基本的に圧延
終了後、冷却前の温度分布にほぼ相関があることが判っ
ており、そう言った意味で温度分布によって計算される
冷間状態での熱歪み（冷間残留応力）を用いて形状を評
価することが可能である。測温に基づく常温時ユニット
テンションの無い場合の各温度測定点の熱残留応力は下
記（１）〜（４）式により計算できる。
【００１０】 σf （ｘ）＝α×Ｅ×Ｔ（ｘ） …（１） Ｆ ＝Σ（σｆ（ｘ）×ｂｂ（ｘ）×ｔ）…（２） σave ＝Ｆ／（Ｂ×ｔ） …（３） σf'（ｘ）＝σf （ｘ）− σave …（４） また、測定点以外でも応力分布を必要とする場合は温度
測定点の間の値は内挿する。 （記号、単位の説明） σf （ｘ）[kg/mm2]：幅方向位置ｘにおける常温時の熱
歪みによる予測発生応力 α [１/ ℃] ：熱膨張係数 =１１．６×１０-6 Ｅ [kg/mm2] ：ヤング率 =２１０００ Ｔ [℃] ：幅方向位置ｘにおける温度 ｔ [ｍｍ] ：金属材料の板厚 Ｆ [kg] ：板幅方向断面に働く力の総和 ｂｂ（ｘ）[mm] ：幅方向位置ｘにおける温度測定点の
ピッチ σave [kg/mm2] ：板幅方向断面に働く平均応力 Ｂ [mm] ：板幅 σf'（ｘ）[kg/mm2]：ユニットテンション無し時の各温
度測定点の予測熱残留応力 従って、この温度分布から推定される冷間残留応力に最
終パスの圧延機による残留応力を加え、熱残留応力に重
ね合わせることで圧延機によって波形状を隆起させない
ように積極的に板断面内の長手方向の塑性歪み（残留応
力）を加える方法が有効であることが判明した。前述の
ものは最終圧延機によって残留応力を加えるが、その残
留応力の見積もりには圧延機出側板形状計で形状を測
り、残留応力を２〜６次のべき乗関数に置き換えること
で残留応力を定義し、制御を行う。（１）の発明はこの
原理をストリップに適用したものである。
測定点の間の値は内挿する。 （記号、単位の説明） σf （ｘ）[kg/mm2]：幅方向位置ｘにおける常温時の熱
歪みによる予測発生応力 α [１/ ℃] ：熱膨張係数 =１１．６×１０-6 Ｅ [kg/mm2] ：ヤング率 =２１０００ Ｔ [℃] ：幅方向位置ｘにおける温度 ｔ [ｍｍ] ：金属材料の板厚 Ｆ [kg] ：板幅方向断面に働く力の総和 ｂｂ（ｘ）[mm] ：幅方向位置ｘにおける温度測定点の
ピッチ σave [kg/mm2] ：板幅方向断面に働く平均応力 Ｂ [mm] ：板幅 σf'（ｘ）[kg/mm2]：ユニットテンション無し時の各温
度測定点の予測熱残留応力 従って、この温度分布から推定される冷間残留応力に最
終パスの圧延機による残留応力を加え、熱残留応力に重
ね合わせることで圧延機によって波形状を隆起させない
ように積極的に板断面内の長手方向の塑性歪み（残留応
力）を加える方法が有効であることが判明した。前述の
ものは最終圧延機によって残留応力を加えるが、その残
留応力の見積もりには圧延機出側板形状計で形状を測
り、残留応力を２〜６次のべき乗関数に置き換えること
で残留応力を定義し、制御を行う。（１）の発明はこの
原理をストリップに適用したものである。
【００１１】ストリップの表面温度の測定は，冷却後の
金属材料の残留応力は圧延後の温度分布に依存するた
め、正確な平坦度予測をするために仕上げ圧延機最終ス
タンド前後の冷却前、タンデムミルである仕上げ圧延機
間で実施し、好ましくは最終圧延機とその１段前の圧延
機間で実施する。また、設備の取り合いや既に設置して
いるなら、仕上げ圧延機出側で測温しても良い。測温は
放射温度計、サーモビュアー等により実施できる。
金属材料の残留応力は圧延後の温度分布に依存するた
め、正確な平坦度予測をするために仕上げ圧延機最終ス
タンド前後の冷却前、タンデムミルである仕上げ圧延機
間で実施し、好ましくは最終圧延機とその１段前の圧延
機間で実施する。また、設備の取り合いや既に設置して
いるなら、仕上げ圧延機出側で測温しても良い。測温は
放射温度計、サーモビュアー等により実施できる。
【００１２】本発明は、ＲＯＴ冷却前の鋼板幅方向表面
温度分布を板厚の０．５〜１０倍のピッチ等間隔で測定
することが好ましく、その測定ピッチに対応する冷間時
の熱歪みを板長手方向の残留応力σとして推定する。以
下は図３〜図５を対比しながら説明する。 ＜モデル＞ １．制御用の固有応力は、σK(x)＝−σf'（Ｂ）β×
（ｘ／Ｂ）4 …（５） で定義し、その際のβを制御パラメータと置く。一般に
圧延機において、式で示したように制御固有歪みをσK
(x) [kg/mm2] を２〜６次の形で与えることは圧延機の
ベンダー機能やペアクロスミルによる圧延の制御によっ
て可能である（非対称成分を加えてもよい）。ここで、
Ｂは圧延時の板幅サイズの半幅長であり、ｘは板センタ
ー部を０とした幅方向の位置を示しており、鋼板の板幅
温度測定点と同じ位置を代入して計算する。またσf'
（Ｂ）[kg/mm2]は前述の式（４）に示すように測温した
ポイントＢ[mm]（板幅最エッジ部）でのユニットテンシ
ョン無し時の各温度測定点の予測熱残留応力である。図
３に例としてユニットテンション無し時の各温度測定点
の予測熱残留応力を示す。 ２．圧延機で加える制御歪みは幅方向に分布のある歪み
は加えても幅方向に積分すれば±０となるような歪みし
か金属材料の圧延方向には掛けられないため、上述の制
御用の固有応力σK(x) [kg/mm2] についてはその板幅方
向の応力の積分が０となるように書き換えて制御の評価
操作を進める（オフセット分を除く）。σK'(x) [kg/mm
2]は巾方向で積分すると０となる圧延機から加わる制御
用の固有応力σK(x)である。制御用の固有応力を単位巾
当たりで定義するとすれば、 ＦＦ＝Σ（σK （ｘ）×ｔ） …（６） σKave＝ＦＦ／（Ｂ×ｔ） …（７） σK'(x) ＝σK(x)−σKave …（８） ＦＦ [kg] ：板幅方向断面に働く力の総和 σKave [kg/mm2] ：板幅方向断面に働く平均応力 例として、制御用の固有応力分布σK'(x) を図４に示
す。 ３．圧延後温度測温によって予測される冷却完了後の熱
残留応力σf'（ｘ）に対し、 冷却完了後の熱残留応力の
応力偏差を小さくするために制御用の固有応力を重ね合
わせることによって制御が加わった最終的な残留応力分
とする。σ'(x) [kg/mm2] は形状制御された結果、予測
される冷却完了後の熱残留応力である。
温度分布を板厚の０．５〜１０倍のピッチ等間隔で測定
することが好ましく、その測定ピッチに対応する冷間時
の熱歪みを板長手方向の残留応力σとして推定する。以
下は図３〜図５を対比しながら説明する。 ＜モデル＞ １．制御用の固有応力は、σK(x)＝−σf'（Ｂ）β×
（ｘ／Ｂ）4 …（５） で定義し、その際のβを制御パラメータと置く。一般に
圧延機において、式で示したように制御固有歪みをσK
(x) [kg/mm2] を２〜６次の形で与えることは圧延機の
ベンダー機能やペアクロスミルによる圧延の制御によっ
て可能である（非対称成分を加えてもよい）。ここで、
Ｂは圧延時の板幅サイズの半幅長であり、ｘは板センタ
ー部を０とした幅方向の位置を示しており、鋼板の板幅
温度測定点と同じ位置を代入して計算する。またσf'
（Ｂ）[kg/mm2]は前述の式（４）に示すように測温した
ポイントＢ[mm]（板幅最エッジ部）でのユニットテンシ
ョン無し時の各温度測定点の予測熱残留応力である。図
３に例としてユニットテンション無し時の各温度測定点
の予測熱残留応力を示す。 ２．圧延機で加える制御歪みは幅方向に分布のある歪み
は加えても幅方向に積分すれば±０となるような歪みし
か金属材料の圧延方向には掛けられないため、上述の制
御用の固有応力σK(x) [kg/mm2] についてはその板幅方
向の応力の積分が０となるように書き換えて制御の評価
操作を進める（オフセット分を除く）。σK'(x) [kg/mm
2]は巾方向で積分すると０となる圧延機から加わる制御
用の固有応力σK(x)である。制御用の固有応力を単位巾
当たりで定義するとすれば、 ＦＦ＝Σ（σK （ｘ）×ｔ） …（６） σKave＝ＦＦ／（Ｂ×ｔ） …（７） σK'(x) ＝σK(x)−σKave …（８） ＦＦ [kg] ：板幅方向断面に働く力の総和 σKave [kg/mm2] ：板幅方向断面に働く平均応力 例として、制御用の固有応力分布σK'(x) を図４に示
す。 ３．圧延後温度測温によって予測される冷却完了後の熱
残留応力σf'（ｘ）に対し、 冷却完了後の熱残留応力の
応力偏差を小さくするために制御用の固有応力を重ね合
わせることによって制御が加わった最終的な残留応力分
とする。σ'(x) [kg/mm2] は形状制御された結果、予測
される冷却完了後の熱残留応力である。
【００１３】 σ'(x)＝σf'（ｘ）＋σK'(x) …（９） ４．上述のσ'(x)を３次元ＦＥＭによって波形状の座屈
解析を行い、合応力と波形状の評価から波形状が発生し
ない又は最小となるように加える制御固有応力σK(x)を
決定する。例えば、制御パラメータをβとして上下に振
らせることにより制御固有応力σK(x)を任意に決定する
ことができる。例として、その際の合応力が冷却して予
測される最終的な熱残留応力例を図５を示す。 ５．また実際に固有応力は実ライン上では判らず、形状
として表れるので形状計で実際に加わった歪みを推定す
る。形状計はレーザー変位計で直接３次元的な測定し、
幅方向の伸び歪み差として固有応力とするのがＢＥＳＴ
であり、具体的には下記のように計算する。
解析を行い、合応力と波形状の評価から波形状が発生し
ない又は最小となるように加える制御固有応力σK(x)を
決定する。例えば、制御パラメータをβとして上下に振
らせることにより制御固有応力σK(x)を任意に決定する
ことができる。例として、その際の合応力が冷却して予
測される最終的な熱残留応力例を図５を示す。 ５．また実際に固有応力は実ライン上では判らず、形状
として表れるので形状計で実際に加わった歪みを推定す
る。形状計はレーザー変位計で直接３次元的な測定し、
幅方向の伸び歪み差として固有応力とするのがＢＥＳＴ
であり、具体的には下記のように計算する。
【００１４】例えばフラットな板平面に対し、３次元的
に測定した板形状は図８のようになっている。この板形
状に対し、板巾センターを基準位置０［mm］と置いた場
合、各板巾方向位置ｘ［ｍｍ］で圧延方向に断面で切り
取ると波になる図９の波を線積分し、フラット板の圧延
方向長さＬ［ｍｍ］に対する線積分長さＬ’［ｍｍ］を
用いて巾方向位置ｘ［ｍｍ］での歪みを表す。
に測定した板形状は図８のようになっている。この板形
状に対し、板巾センターを基準位置０［mm］と置いた場
合、各板巾方向位置ｘ［ｍｍ］で圧延方向に断面で切り
取ると波になる図９の波を線積分し、フラット板の圧延
方向長さＬ［ｍｍ］に対する線積分長さＬ’［ｍｍ］を
用いて巾方向位置ｘ［ｍｍ］での歪みを表す。
【００１５】 ε（ｘ）＝（Ｌ‘―Ｌ）／Ｌ …（１０） σ' ‘(x) ＝ε（ｘ）×Ｅ（ｘ） …（１１） ここでＥ（ｘ）は温度に依存したヤング率[kg/mm2]，
σ' ‘(x)[kg/mm2] は実際に加わった制御歪みの値。し
かし、一般的にはセンターと両エッジの３点の金属材料
移動速度と変位を測ることによって長手方向に対してセ
ンターを基準にした波高さ或いはエッジ部を基準にした
波高さを計測することが出来る。この状態が計測できれ
ば、センターを基準にしたエッジ部の伸び歪み差或いは
エッジ部を基準にしたセンター部の伸び歪み差を計算
し、その３点の結果から２次以上のべき乗で近似するこ
とも可能である。この場合原理的には例えば耳波の場
合、移動速度と経過時間より、板圧延方向位置ｙ［ｍ
ｍ］が決まり、それに合わせて板の変位が観測される。
これはあたかも巾方向位置をエッジ部を示すｘ＝Ｂと置
いたときの図９のようになる。これを式（８）のように
ｘ＝Ｂとして計算し、その値から導き出されるε（Ｂ）
＝（Ｌ‘―Ｌ）／Ｌを使って、歪み分布を例えば２次で
仮定すれば式（１２）のようになると仮定できる。応力
は（９）式から導かれる。
σ' ‘(x)[kg/mm2] は実際に加わった制御歪みの値。し
かし、一般的にはセンターと両エッジの３点の金属材料
移動速度と変位を測ることによって長手方向に対してセ
ンターを基準にした波高さ或いはエッジ部を基準にした
波高さを計測することが出来る。この状態が計測できれ
ば、センターを基準にしたエッジ部の伸び歪み差或いは
エッジ部を基準にしたセンター部の伸び歪み差を計算
し、その３点の結果から２次以上のべき乗で近似するこ
とも可能である。この場合原理的には例えば耳波の場
合、移動速度と経過時間より、板圧延方向位置ｙ［ｍ
ｍ］が決まり、それに合わせて板の変位が観測される。
これはあたかも巾方向位置をエッジ部を示すｘ＝Ｂと置
いたときの図９のようになる。これを式（８）のように
ｘ＝Ｂとして計算し、その値から導き出されるε（Ｂ）
＝（Ｌ‘―Ｌ）／Ｌを使って、歪み分布を例えば２次で
仮定すれば式（１２）のようになると仮定できる。応力
は（９）式から導かれる。
【００１６】 ε（ｘ）＝ε（Ｂ）×（ｘ／Ｂ）2 …（１２） ６．実際はこの形状計の結果である全巾に渡るσ'
‘(x) を受けて計算して出したσ'(x)の差異を無くすよ
うにフィードバック制御で最終圧延機で形状を加える。
個々の内容は以上説明したとおりであるが、制御のアル
ゴリズムを図６に、その構成となる機器の配置の例を図
７にそれぞれ示した。
‘(x) を受けて計算して出したσ'(x)の差異を無くすよ
うにフィードバック制御で最終圧延機で形状を加える。
個々の内容は以上説明したとおりであるが、制御のアル
ゴリズムを図６に、その構成となる機器の配置の例を図
７にそれぞれ示した。
【００１７】上記により計算した残留応力σK(x)を圧延
機のベンダー装置により付与することにより、常温に冷
却されたとき波形状が発生しない金属ストリップを得る
ことができる。（２）の発明は厚板等のシート圧延に
（１）の発明を適用した場合である。（３）の発明は精
度良く形状を制御するために座屈解析をして圧延機で加
える塑性歪みを導き出す方法を示したものである。座屈
解析は例えばＦＥＭにより計算できる。
機のベンダー装置により付与することにより、常温に冷
却されたとき波形状が発生しない金属ストリップを得る
ことができる。（２）の発明は厚板等のシート圧延に
（１）の発明を適用した場合である。（３）の発明は精
度良く形状を制御するために座屈解析をして圧延機で加
える塑性歪みを導き出す方法を示したものである。座屈
解析は例えばＦＥＭにより計算できる。
【００１８】座屈しないように、圧延機のベンダー装置
により最終仕上げ圧延の残留応力を制御しなければＦＥ
Ｍの結果では耳波となる場合は中波となるように制御す
る（制御固有歪みをセンター部を圧縮、エッジ部を引張
応力とするような２〜６次の応力分布の大きさを制御す
る。（４）の発明は座屈解析をしなくても合力の近似式
を用いその最大と最小の差をミニマムとする制御を加え
ることで簡易的且つ迅速に対応するものである。
により最終仕上げ圧延の残留応力を制御しなければＦＥ
Ｍの結果では耳波となる場合は中波となるように制御す
る（制御固有歪みをセンター部を圧縮、エッジ部を引張
応力とするような２〜６次の応力分布の大きさを制御す
る。（４）の発明は座屈解析をしなくても合力の近似式
を用いその最大と最小の差をミニマムとする制御を加え
ることで簡易的且つ迅速に対応するものである。
【００１９】合応力の２〜６次の近似式は応力分布が巾
方向に等ピッチで把握出来る前提としてセンターからエ
ッジ部までを最小二乗法で決定することができる。この
合応力の最大と最小の差が極小値となるように制御する
には前述の制御パラメータβを上下に振りその際に応力
の最大と最小の値が極値を持つので極値を持ったパラメ
ータβを形状改善の制御値として決定する。
方向に等ピッチで把握出来る前提としてセンターからエ
ッジ部までを最小二乗法で決定することができる。この
合応力の最大と最小の差が極小値となるように制御する
には前述の制御パラメータβを上下に振りその際に応力
の最大と最小の値が極値を持つので極値を持ったパラメ
ータβを形状改善の制御値として決定する。
【００２０】（５）〜（７）の発明は上記（１）〜
（４）の方法を実施するための装置に関するものであ
る。温度測定手段は、例えば、測温は放射温度計、サー
モビュアー等を使用することができる。所定の幅方向の
残留応力を仕上げ圧延機に付与する制御手段として、例
えば、ベンダー、ペアクロス等を使用することができ
る。また、形状測定手段は、例えば、変位計やＣＣＤカ
メラによる画像処理等を使用することができる。センタ
―及び両エッジの３点測定による幅方向の測定形状に基
づき計算される仕上げ圧延機に付与する幅方向の残留応
力は，前述の（９）と式（１０）により求めることがで
きる。
（４）の方法を実施するための装置に関するものであ
る。温度測定手段は、例えば、測温は放射温度計、サー
モビュアー等を使用することができる。所定の幅方向の
残留応力を仕上げ圧延機に付与する制御手段として、例
えば、ベンダー、ペアクロス等を使用することができ
る。また、形状測定手段は、例えば、変位計やＣＣＤカ
メラによる画像処理等を使用することができる。センタ
―及び両エッジの３点測定による幅方向の測定形状に基
づき計算される仕上げ圧延機に付与する幅方向の残留応
力は，前述の（９）と式（１０）により求めることがで
きる。
【００２１】
【実施例】本実施例について図を用いて説明する。ＲＯ
Ｔ冷却前の鋼板幅方向表面温度分布を板厚の０．５〜１
０倍のピッチ等間隔で測定し、その測定ピッチに対応す
る冷間時の熱歪みを板長手方向の残留応力σとして推定
した。制御のアルゴリズムを図６に示し、その構成とな
る機器の配置を図７に示す。以下は図３と図６を対比し
ながら説明する。 ＜モデル＞ １．制御用の固有応力はσK(x)＝−σf'（Ｂ）α（ｘ／
Ｂ）4 で定義し、その際のαを制御パラメータとして、
０〜１と置いた。板巾の半幅Ｂは圧延サイズによって変
わる値であるが例えばＢ＝６００とし、板厚ｔ＝２、ｘ
は板センター部を０とした幅方向の位置を示しており、
鋼板の板幅温度測定点と同じ位置を代入して計算した。 ２．上述の制御用の固有応力σK(x)についてはその板幅
方向の応力の積分が０となるとなるように書き換えて操
作する（オフセット分を加える）。
Ｔ冷却前の鋼板幅方向表面温度分布を板厚の０．５〜１
０倍のピッチ等間隔で測定し、その測定ピッチに対応す
る冷間時の熱歪みを板長手方向の残留応力σとして推定
した。制御のアルゴリズムを図６に示し、その構成とな
る機器の配置を図７に示す。以下は図３と図６を対比し
ながら説明する。 ＜モデル＞ １．制御用の固有応力はσK(x)＝−σf'（Ｂ）α（ｘ／
Ｂ）4 で定義し、その際のαを制御パラメータとして、
０〜１と置いた。板巾の半幅Ｂは圧延サイズによって変
わる値であるが例えばＢ＝６００とし、板厚ｔ＝２、ｘ
は板センター部を０とした幅方向の位置を示しており、
鋼板の板幅温度測定点と同じ位置を代入して計算した。 ２．上述の制御用の固有応力σK(x)についてはその板幅
方向の応力の積分が０となるとなるように書き換えて操
作する（オフセット分を加える）。
【００２２】ＦＦ＝Σ（σK （ｘ）×２） σKave＝ＦＦ／（２×６００） σK'(x) ＝σK(x)−σKave ３．従来の残留応力σ(x) に対し、 制御用の固有応力を
重ね合わせることによって制御が加わった最終的な残留
応力分とした。
重ね合わせることによって制御が加わった最終的な残留
応力分とした。
【００２３】σ'(x)＝σf'（ｘ）＋σK'(x) ４．上述のσ'(x)を３次元ＦＥＭによって波形状の座屈
解析を行い、合応力と波形状の評価から波形状が発生し
ない又は最小となるように加える制御固有応力σK(x)を
決定した。今回は制御パラメータをαとして０．４〜
０．６に振らせた。その際の合応力図を図５に示す。 ５．また、実際に固有応力は実ライン上では判らず、形
状として表れるので形状計で実際に加わった歪みを推定
した。センターと両エッジの３点の速度と変位を測るこ
とによって長手方向に波形状測定して急峻度を計算し、
その散点の結果から２次以上のべき乗で近似した。この
形状計の結果を受けて最終圧延機で形状を加えた。
解析を行い、合応力と波形状の評価から波形状が発生し
ない又は最小となるように加える制御固有応力σK(x)を
決定した。今回は制御パラメータをαとして０．４〜
０．６に振らせた。その際の合応力図を図５に示す。 ５．また、実際に固有応力は実ライン上では判らず、形
状として表れるので形状計で実際に加わった歪みを推定
した。センターと両エッジの３点の速度と変位を測るこ
とによって長手方向に波形状測定して急峻度を計算し、
その散点の結果から２次以上のべき乗で近似した。この
形状計の結果を受けて最終圧延機で形状を加えた。
【００２４】個々の内容は以上のようだが、以上の発明
の結果を実際のラインに適用して実施したところ、図１
０，図１１に示すようになった。図１０はエッジ部の長
手方向に対する高さ方向の変位図である。図１１は板幅
センター部の長手方向に対する高さ方向の変位図であ
る。このことより、本発明を適用しなければエッジ部に
波が発生する耳波でαを０．８以上にすればセンター部
が波を発生させてしまう中波になってしまい、板形状を
フラットにするためにはαを０．２〜０．６の間に制御
すれば良いことが判る。この方法を適用することで平坦
度１．０％の耳波の発生率は１０００コイル中ゼロであ
った。
の結果を実際のラインに適用して実施したところ、図１
０，図１１に示すようになった。図１０はエッジ部の長
手方向に対する高さ方向の変位図である。図１１は板幅
センター部の長手方向に対する高さ方向の変位図であ
る。このことより、本発明を適用しなければエッジ部に
波が発生する耳波でαを０．８以上にすればセンター部
が波を発生させてしまう中波になってしまい、板形状を
フラットにするためにはαを０．２〜０．６の間に制御
すれば良いことが判る。この方法を適用することで平坦
度１．０％の耳波の発生率は１０００コイル中ゼロであ
った。
【００２５】
【発明の効果】本発明により、金属材料のトップ部に対
し、冷却後の金属板の巾方向エッジ部に発生する耳波を
防止し、平坦度を向上させることができた。
し、冷却後の金属板の巾方向エッジ部に発生する耳波を
防止し、平坦度を向上させることができた。
【図１】熱延鋼板の製造工程概略図及び本発明の実施例
を示した図である。
を示した図である。
【図２】平坦度の定義を説明するための図である。
【図３】各巾方向位置で測温した温度をもとに予測した
予測熱残留応力図である。
予測熱残留応力図である。
【図４】圧延機から加わる制御用の固有応力分布図であ
る。
る。
【図５】予測熱残留応力と制御用の固有応力分布を重ね
合わせた合応力図である。
合わせた合応力図である。
【図６】制御のアルゴリズムを示した図である。
【図７】構成となる機器の配置の例を示した図である。
【図８】３次元的に板形状を測定した場合の形状図であ
る。
る。
【図９】３次元的に板形状を測定した形状図を所定の巾
方向位置で圧延方向断面で切り取った図である。
方向位置で圧延方向断面で切り取った図である。
【図１０】エッジ部の板形状を測定した場合の形状図で
ある。
ある。
【図１１】センター部の板形状を測定した場合の形状図
である。
である。
１…圧延機 ２…ランアウトテーブル ３…ＲＯＴ冷却装置 ４…コイラー ５…温度計 ７…鋼板 Ｈ…波高さ Ｌ…波のピッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 是枝 源一 福岡県北九州市戸畑区大字中原46番地の59 日鐵プラント設計株式会社内 Ｆターム(参考） 4E024 AA02 AA04 BB07 BB20 EE01 EE02 GG05
Claims (7)
- 【請求項１】 熱間タンデムミルである仕上げ圧延機の
間で、または仕上げ圧延機出側において、金属ストリッ
プの表面温度を測定し、前記表面温度に基づき常温時に
発生する熱応力残留応力を推定し、その残留応力が波形
状を発生させないように仕上げ圧延機によって幅方向に
付与する残留応力の制御を行うことを特徴とする金属板
の平坦度制御方法。 - 【請求項２】 熱間リバーシングミルである仕上げ圧延
機入側或いは出側において、金属板の表面温度を測定
し、前記表面温度に基づき常温時に発生する熱応力残留
応力を推定し、その残留応力が波形状を発生させないよ
うに仕上げ圧延機によって幅方向に付与する残留応力の
制御を行うことを特徴とする金属板の平坦度制御方法。 - 【請求項３】 ストリップ或いは金属板の冷却後の熱応
力残留応力推定値に対し、最終パスの圧延機にて制御す
る残留応力を重ね合わせた合応力を本来の残留応力と
し、前記合応力を使って座屈計算し、座屈しないように
最終パスの残留応力を制御することを特徴とする請求項
１または２に記載の金属板の平坦度制御方法。 - 【請求項４】 板幅センターからエッジ間の前記合応力
に対し、２次〜６次の何れかからなる近似式を用い、そ
の近似式の最大と最小の差が極小値となるように制御す
ることを特徴とする請求項３に記載の金属板の平坦度制
御方法。 - 【請求項５】 ストリップ又は金属板の仕上げ圧延機入
側又は出側に幅方向の温度測定手段と、前記幅方向の測
定温度に基づき常温時に発生する熱応力残留応力を計算
し、前記熱応力残留応力が波形状を発生させないように
仕上げ圧延機によって付与する幅方向の残留応力を計算
する演算手段と、前記幅方向の残留応力を仕上げ圧延機
に付与する制御手段を有することを特徴とする金属板の
平坦度制御装置。 - 【請求項６】 前記仕上げ圧延機入側又は出側に幅方向
の形状測定手段を有し、前記制御手段は前記熱応力残留
応力と幅方向の測定形状に基づき仕上げ圧延機によって
付与する幅方向の残留応力を計算することを特徴とする
請求項５記載の金属板の平坦度制御装置。 - 【請求項７】 前記演算手段は熱応力残留応力推定値を
計算する際に前記幅方向の測定温度と最終パスの圧延機
にて制御する残留応力に基づいて計算することを特徴と
する請求項５又は６記載の金属板の平坦度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000234717A JP4109407B2 (ja) | 2000-08-02 | 2000-08-02 | 金属板の平坦度制御方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000234717A JP4109407B2 (ja) | 2000-08-02 | 2000-08-02 | 金属板の平坦度制御方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002045907A true JP2002045907A (ja) | 2002-02-12 |
| JP4109407B2 JP4109407B2 (ja) | 2008-07-02 |
Family
ID=18727051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000234717A Expired - Lifetime JP4109407B2 (ja) | 2000-08-02 | 2000-08-02 | 金属板の平坦度制御方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4109407B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007216246A (ja) * | 2006-02-15 | 2007-08-30 | Jfe Steel Kk | 熱間圧延における金属帯の形状制御方法 |
| WO2009024644A1 (en) | 2007-08-17 | 2009-02-26 | Outokumpu Oyj | Method and equipment of flatness control in cooling a stainless steel strip |
| JP2012218010A (ja) * | 2011-04-05 | 2012-11-12 | Nippon Steel Corp | 薄鋼板及び厚鋼板の熱間圧延における形状測定方法、並びに、薄鋼板及び厚鋼板の熱間圧延方法 |
| CN106914494A (zh) * | 2015-12-25 | 2017-07-04 | 宝山钢铁股份有限公司 | 热轧带钢的板形控制系统及方法 |
| CN115016578A (zh) * | 2022-08-08 | 2022-09-06 | 太原科技大学 | 一种基于边部温度控制的带钢质量调控方法 |
-
2000
- 2000-08-02 JP JP2000234717A patent/JP4109407B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007216246A (ja) * | 2006-02-15 | 2007-08-30 | Jfe Steel Kk | 熱間圧延における金属帯の形状制御方法 |
| WO2009024644A1 (en) | 2007-08-17 | 2009-02-26 | Outokumpu Oyj | Method and equipment of flatness control in cooling a stainless steel strip |
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| CN106914494A (zh) * | 2015-12-25 | 2017-07-04 | 宝山钢铁股份有限公司 | 热轧带钢的板形控制系统及方法 |
| CN106914494B (zh) * | 2015-12-25 | 2019-01-04 | 宝钢湛江钢铁有限公司 | 热轧带钢的板形控制系统及方法 |
| CN115016578A (zh) * | 2022-08-08 | 2022-09-06 | 太原科技大学 | 一种基于边部温度控制的带钢质量调控方法 |
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