JP2002113511A - 板圧延方法 - Google Patents

板圧延方法

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JP2002113511A
JP2002113511A JP2000306312A JP2000306312A JP2002113511A JP 2002113511 A JP2002113511 A JP 2002113511A JP 2000306312 A JP2000306312 A JP 2000306312A JP 2000306312 A JP2000306312 A JP 2000306312A JP 2002113511 A JP2002113511 A JP 2002113511A
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Masahiro Fukushima
傑浩 福島
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧延線荷重の予測誤差に起因する板形状不良
の発生を抑制することができる板圧延における板クラウ
ンの制御方法を提供する。 【解決手段】 圧延形状の許容範囲に基づいて板クラウ
ンを制御する方法において、圧延線荷重予測値を求め、
前記圧延線荷重予測値に基づいて前記圧延形状の許容範
囲を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、板クラウンの制御
を伴う板圧延方法に関し、特に圧延荷重の予測誤差に起
因する板形状不良の発生を抑制することができる板圧延
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】板圧延における板クラウンの制御は一般
に次のようにして行われる。先ず、圧延線荷重の予測
値、パススケジュール等からロールの弾性変形量を計算
し、熱膨張、熱収縮、摩耗によるロールプロフィルを予
測したうえ、各スタンドの制御端能力により、各スタン
ドの板クラウンの造り込み能力を求める。
【0003】そして、各スタンドにおける圧延形状の許
容範囲内且つ上記各スタンドの板クラウンの造り込み能
力内で、最終仕上げ板クラウンが目標値となるように、
板クラウンの造り込みスケジュールを決定し、各スタン
ドの制御端の出力を決定する。
【0004】ここで、上記圧延形状の許容範囲は、板ク
ラウンと板厚との比で表される板クラウン比率や、板
厚、板幅、ロール径等のパラメータによって求められる
形状変化係数と板クラウン比率変化とを用いて算出され
る急峻度によって設定される。
【0005】上記圧延形状の許容範囲が広いほど、板ク
ラウンの制御範囲が広くなるので、板クラウンの造り込
みスケジュールの自由度が大きくなり、これにより他の
操業条件の制約を吸収することができ望ましい。しか
し、上記圧延形状の許容範囲を適正範囲よりも広くしす
ぎると、中伸びや耳伸びといった板形状不良の発生によ
る操業トラブルが生じ易くなる。このため、圧延形状の
許容範囲を適正化することは板圧延における板クラウン
制御において重要である。
【0006】この点に関し、例えば、特開平6−210
334号公報には、上記形状変化係数に基づいて圧延形
状の許容範囲を変更する板クラウン制御方法が開示され
ている。上記方法は、形状変化係数が所定の指標値より
も小さくなる前段スタンドにおいて圧延形状の許容範囲
を大きくして、板クラウンを略最終仕上げ形状とするよ
うにし、形状変化係数が指標値よりも小さくなる後段ス
タンドにおいて圧延形状の許容範囲を小さくして、圧延
条件が厳しくなる後段スタンドでの通板時の形状の乱れ
を防止するようにしている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】一般に、圧延線荷重が
大きいほど、被圧延材の圧延荷重の変動や予測誤差が大
きくなり、これにより圧延線荷重の変動や予測誤差が大
きくなる。そして、圧延線荷重の変動や予測誤差が大き
くなると、ロール変形量の変動や予測誤差が大きくな
り、板形状不良が発生し易くなる。板形状不良が発生す
ると、被圧延材が圧延設備に接触したり、圧延操業に支
障をきたしたりするので好ましくない。
【0008】従来の板クラウンの制御方法では、圧延線
荷重に拘らず圧延形状の許容範囲を決定していたため、
高張力鋼板の圧延などのように圧延線荷重が高くなる場
合において、圧延線荷重の変動や予測誤差に起因する板
形状不良の発生が生じ易い。
【0009】また、特開平6−210334号公報に開
示されている板クラウンの制御方法についても、圧延線
荷重に拘らず圧延形状の許容範囲を決定することになる
ので、圧延線荷重の変動や予測誤差に起因する板形状不
良の発生を抑制することができない。
【0010】本発明の目的は、上記問題点に鑑み、圧延
線荷重の変動や予測誤差に起因する板形状不良の発生を
抑制することができる板圧延における板クラウンの制御
方法を提供することにある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、上述した
問題を解決すべく、板圧延における板クラウンの制御に
おける圧延線荷重の変動や予測誤差に起因する板形状不
良の発生を抑制する方法について詳細に検討した結果、
以下に示す知見を得た。
【0012】図1は、板クラウン比率変化(Δγ)と圧
延線荷重(p)と板形状不良発生状況の関係を示すグラ
フである。同図において、板形状不良が発生した領域を
「×」、板形状不良が発生しなかった領域を「○」で示
し、前記2領域の境界を実線で示す。同図は、板厚:2
mm、板幅:1000mm、温度:1000℃の炭素鋼
を、ワークロール直径:700mmの4Hiミルにより
圧延したデータを示す。また、同図における板クラウン
比率変化(Δγ)は、板端部より75mmの位置につい
てのものである。
【0013】同図に示すように、圧延線荷重の高い領域
においては、板形状不良の発生を抑制し得る板クラウン
比率変化の範囲が狭いのに対し、圧延線荷重の低い領域
においては、圧延線荷重の高い領域よりも板形状不良の
発生を抑制し得る板クラウン比率変化の範囲が広い。上
記圧延条件の場合には、p>15kN/mmの領域にお
いては|Δγ|≦0.06%としなければ板形状不良の
発生を抑制できないのに対し、p≦15kN/mmの領
域においては|Δγ|>0.06%としても板形状不良
の発生を抑制できる領域がある。
【0014】すなわち、圧延線荷重の低い圧延パスで
は、圧延線荷重の高い圧延パスよりも、板クラウン比率
変化の許容値の絶対値を大きくすることができ、圧延線
荷重の高い圧延パスでは、圧延線荷重の低い圧延パスよ
りも、板クラウン比率変化の許容値の絶対値を小さくす
る必要がある。
【0015】図1に示すデータを各圧延条件について予
め求めておけば、圧延線荷重の予測値に基づいて板クラ
ウン比率変化の適正な許容値を決定することができ、圧
延形状の許容範囲を適正化することができ、板クラウン
の造り込みスケジュールの自由度を最大限に確保しつ
つ、圧延線荷重の予測誤差に起因する板形状不良の発生
を抑制できる。
【0016】従来の板圧延における板クラウンの制御方
法では、板クラウン比率変化の許容範囲(f(p))を
図1の破線で示すように圧延線荷重に拘らず一定として
いたため、高張力鋼板の圧延のように圧延線荷重が高く
なる場合に、圧延線荷重の変動や予測誤差に起因する板
形状不良が生じ易かった。これに対し、図1の実線で示
すように圧延線荷重の予測値に基づいて板クラウン比率
変化の許容値を決定すれば、圧延線荷重の高い領域にお
ける板クラウン比率変化の許容範囲を小さくするので、
圧延線荷重の変動や予測誤差に起因する板形状不良の発
生を抑制できる。
【0017】以上より、各スタンドにおける圧延線荷重
の予測値を求め、該圧延線荷重の予測値が高い領域にお
いては、圧延形状の許容範囲を小さくし、該圧延線荷重
の予測値が低い領域においては圧延形状の許容範囲を大
きくすることにより、板クラウンの造り込みスケジュー
ルの自由度を最大限に確保しつつ、圧延線荷重の変動や
予測誤差に起因する板形状不良の発生を抑制することが
できる。
【0018】本発明はこの新たな知見を基に完成させた
ものであり、その要旨は下記(1)〜(3)項に記載の
板圧延方法にある。 (1)次の各工程(i)ないし(iv)を備えた板クラ
ウン制御を伴う板圧延方法: (i)予め各種圧延条件について、板クラウン比率変化
および圧延線荷重と板形状不良発生状況について関係を
求めておくこと; (ii)圧延に際して各圧延パスにおける圧延線荷重の
予測値を計算で求めること; (iii)得られた予測値に基づいて、工程(i)で求
めた関係から各圧延パスの板クラウン比率変化の許容範
囲を求めること;そして (iv)得られた各圧延パスの板クラウン比率変化の許
容範囲から各圧延パスの板クラウン比率の目標値を求め
ること。
【0019】(2)前記工程(iv)において、各圧延
パスの板クラウン比率の目標値を、最終圧延パスから順
次上流側の各圧延パスについて決定することを特徴とす
る上記(1)項に記載の板圧延方法。
【0020】(3)各圧延パスの工程(iv)で求めた
目標値になるように、各圧延パスの板クラウン設定を行
うことを特徴とする上記(2)項に記載の板圧延方法。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明の板圧延における板
クラウン制御方法の実施態様について説明する。
【0022】先ず、予め各種の圧延条件について、板ク
ラウン比率変化(Δγ)、圧延線荷重(p)及び板形状
不良発生状況についてのデータを採取し、図1に示すプ
ロットを行うことにより、各圧延パスにおける板クラウ
ン比率変化の許容範囲(f(p))を求める。
【0023】次に、これから圧延を行う被圧延材につい
て、各圧延パスにおける圧延線荷重の予測値(p)を以
下のようにして求める。板圧延における圧延荷重の求め
方については、さまざまな理論が与えられており、これ
ら公知の理論に基づいて各圧延パスの圧延荷重予測値を
求めることができる。圧延荷重予測値(P)は、一般化
すると下記(1)式に示す関数として表すことができ
る。
【0024】 P=f(h0,h1,T,VR,A,μ) ・・・(1) ここで、h0:圧延前の被圧延材の板厚、 h1:圧延後の被圧延材の板厚、 T:圧延温度、 VR:ロール周速、 A:被圧延材の変形抵抗、 μ:被圧延材とロールとの摩擦係数である。
【0025】(1)式により求めた圧延荷重予測値
(P)を被圧延材の板幅(W)で除すことにより、圧延
線荷重予測値(p)を求めることができる。このように
して求めた圧延線荷重予測値(p)から、上記板クラウ
ン比率変化の許容範囲(f(p))により各圧延パスの
板クラウン比率変化の許容範囲を求める。
【0026】次に、上記各圧延パスの板クラウン比率変
化の許容範囲から、各圧延パスの板クラウン比率の目標
値を以下のように決定する。最終圧延パス出側の目標板
クラウン比率から、最終圧延パスより一つ上流側の圧延
パス出側における板クラウン比率の目標範囲を、最終圧
延パスにおける板クラウン比率変化の絶対値が最終圧延
パスの板クラウン比率変化の許容範囲内となるようにし
て決定する。この作業を下流側の圧延パスから上流側の
圧延パスに向って逐次行うことにより、各圧延パスにお
ける板クラウン比率変化の許容範囲内において、最終圧
延パス出側の板クラウンの目標値を達成し得る、各圧延
パス出側の板クラウン比率の目標範囲を求めることがで
きる。
【0027】このようにして求めた各圧延パス出側の板
クラウン比率の目標範囲に入るように、且つ最終圧延パ
ス出側の板クラウンの目標値を達成するように、各圧延
パスの板クラウンアクチュエータ等を設定する。
【0028】ここで、圧延形状は板の波高さを波長で除
した急峻度(λ)で通常表され、急峻度(λ)は圧延パ
スの板クラウン比率変化(Δγ)との相関があり、下記
(2)式で表される。
【0029】 λ=sign(Δγ)・(2/π)√(ξ・|Δγ|) ・・・(2) ここで、λ:急峻度、 Δγ:板クラウン比率変化、 ξ:形状変化係数、 sign(x):xの符号を示す関数であり、x≧0のときに
は1であり、x<0のときには−1である。
【0030】したがって、板クラウン比率変化の許容範
囲を決定することにより、圧延形状の許容範囲が決定で
きる。
【0031】
【実施例】板クラウン比率変化の許容範囲として、図1
の実線で示す境界線を用いて板クラウンの制御を行った
場合(本発明例)と、図1に破線で示すように圧延線荷
重に拘らず一定となる境界線を用いて板クラウンの制御
を行った場合(比較例)とについて、圧延荷重予測誤差
の測定と圧延形状の評価を行った。
【0032】被圧延材として、常温における降伏応力が
250〜1000MPaである材料を用い、板厚:1.
0〜30mm、板幅:600〜2000mm、圧延温
度:700〜1100℃の範囲で圧延を行った。圧延機
は、ワークロール直径が600〜800mmである、4
Hiの7スタンドタンデム圧延機を用いた。
【0033】各圧延パスにおける板クラウンの制御は以
下の手順で行った。先ず、予め上記の圧延条件につい
て、板クラウン比率変化、圧延線荷重及び板形状不良発
生状況についてのデータを採取し、図1に示すプロット
を行うことにより、各圧延パスにおける板クラウン比率
変化の許容範囲を求めた。
【0034】次に、板厚圧下スケジュール、目標板クラ
ウン、圧延速度を決定し、これらの条件から各圧延パス
における圧延温度予測値を求めた。そして、前記板厚圧
下スケジュールにより決定された圧下率、前記圧延温度
予測値および被圧延材の材質から変形抵抗を求め、各圧
延パスの圧延荷重予測値を求めた。この圧延荷重予測値
と被圧延材の板幅とから各圧延パスの圧延線荷重予測値
を求め、上記板クラウン比率変化の許容範囲に基づい
て、各圧延パスの板クラウン目標範囲を第7スタンドか
ら遡って第1スタンドまで決定した。
【0035】そして、各圧延パスにおける、圧延荷重予
測値、ロールプロフィルおよび板クラウン目標範囲か
ら、各圧延パスの板クラウンアクチュエータ設定範囲を
求め、その範囲内において板クラウンアクチュエータを
設定した。
【0036】なお、第1スタンドにおける圧延では入側
板クラウンの影響がほとんどないため、入側板クラウン
を0として計算した。結果の一例として、第1スタンド
入側における板厚:30mm、仕上板厚:1.6mm、
仕上板幅:1000mm、仕上目標板クラウン:40μ
mとし、常温における引張強さが290MPaと780
MPaの材料を被圧延材とした場合について表1および
表2に示す。
【0037】表1および表2において、は圧延
線荷重の予測誤差が生じなかった場合について、
は実操業において発生し得る約10%の圧延線荷重の
予測誤差が生じた場合について、それぞれの結果を示す
ものである。
【0038】また、表1および表2において、従来例と
は、従来のように圧延線荷重予測値に拘らず板クラウン
比率変化の許容範囲を一定とした場合のことであり、本
発明例とは、圧延線荷重予測値に基づいて板クラウン比
率変化の許容範囲を変化させた場合のことである。
【0039】また、表中の圧延形状評価においては、圧
延形状不良が発生しなかったものを「○」、圧延形状不
良が若干発生したものを「△」、圧延形状不良が大きく
圧延トラブルに至ったものを「×」として示す。
【0040】
【表1】
【0041】
【表2】 表1および表2に示すように、圧延線荷重の予測誤差が
生じなかったの条件では、圧延形状不良は発生
しなかった。また、圧延線荷重予測誤差が生じた場合で
あっても、の条件のように290MPa級鋼板で
は、圧延線荷重が小さいため圧延線荷重予測誤差の程度
が小さく、形状不良は発生しなかった。
【0042】しかし、780MPa級鋼板で圧延線荷重
予測誤差が発生した場合には、圧延線荷重予測誤差の程
度が290MPa級鋼板のものに比べて2倍程度に大き
くなってしまい、の条件のように板クラウン比率変化
が従来の板クラウン比率変化許容範囲に入っていても、
圧延荷重予測誤差に起因する圧延形状不良が発生した。
一方、本発明の板クラウン制御方法を適用したの条件
では、板クラウン比率変化の許容範囲を290MPa級
鋼板の場合に比べて狭くするので、圧延荷重予測誤差が
生じても圧延形状不良は発生しなかった。
【0043】
【発明の効果】本発明の板圧延における板クラウンの制
御方法によれば、圧延線荷重の予測誤差に起因する板形
状不良の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】板クラウン比率変化と圧延線荷重と板形状不良
発生状況の関係を示すグラフである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 次の各工程(i)ないし(iv)を備え
    た板クラウン制御を伴う板圧延方法: (i)予め各種圧延条件について、板クラウン比率変化
    および圧延線荷重と板形状不良発生状況について関係を
    求めておくこと; (ii)圧延に際して各圧延パスにおける圧延線荷重の
    予測値を計算で求めること; (iii)得られた予測値に基づいて、工程(i)で求
    めた関係から各圧延パスの板クラウン比率変化の許容範
    囲を求めること;そして (iv)得られた各圧延パスの板クラウン比率変化の許
    容範囲から各圧延パスの板クラウン比率の目標値を求め
    ること。
  2. 【請求項2】 前記工程(iv)において、各圧延パス
    の板クラウン比率の目標値を、最終圧延パスから順次上
    流側の各圧延パスについて決定することを特徴とする請
    求項1記載の板圧延方法。
  3. 【請求項3】 各圧延パスの工程(iv)で求めた目標
    値になるように、各圧延パスの板クラウン設定を行うこ
    とを特徴とする請求項2記載の板圧延方法。
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Cited By (2)

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