JP2003001311A - 冷間タンデム圧延における板幅制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製造品種の変更点前後で変わる圧延速度の変
化に応じて圧延条件を制御することにより、板幅変動を
抑制し、寸法精度の高い冷延鋼帯を高歩留で製造する。 【構成】 冷間タンデム圧延機の各スタンドにおける圧
延速度の変化に応じた圧延荷重の変化量，各スタンド間
張力の変化量及び各スタンドにおける形状制御手段の変
更量を変数として最終スタンド出側の板幅変動を表す数
式モデルを予め作成し、圧延速度の変更時に予め作成し
た圧延速度と圧延荷重との関係を表す関係式から算出さ
れる各スタンドの圧延荷重の変化量及び各スタンド間に
おける張力の変化量を前記数式モデルに代入し、最終ス
タンド出側の板幅変動量が目標値に一致するように各ス
タンドにおける形状制御手段の制御量を補正する。スタ
ンド間張力を板厚制御手段として用いない場合、各スタ
ンドにおける形状制御手段の制御量に加えて各スタンド
間張力を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、製造品種の変更点前後
で圧延速度が変化する場合に圧延速度の変化に応じて圧
延条件を制御することにより、板幅変動を抑制し、板幅
公差を満足する冷延金属板を高歩留で製造する板幅制御
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続圧延機を用いた連続冷間圧延は、冷
間圧延能力や歩留を向上させる有効な製造方法である。
連続冷間圧延で製造種類を変更する場合、冷間圧延条件
の設定値が変更点で走間設定変更されている。製造種類
の変更点は、被圧延材の材質や寸法が変更される個所で
あり、先行被圧延材と後続被圧延材との連結部である溶
接点に一致することが多い。しかし、１種類の被圧延材
から板厚の異なる数種類の冷間圧延材を製造する場合
等、溶接点以外に製造種類の変更点を設定することもあ
る。

【０００３】圧延条件が変更される製造品種の変更点前
後では、圧延速度が変化し、定常部に比較して低速で圧
延される。圧延速度の変化に伴って板幅変動が生じ、減
速時に板幅が広く、増速時に板幅が狭くなる。ところ
が、板幅精度に対するユーザの要求が厳しくなっている
昨今、板幅公差を外れると板幅不良の冷延板と扱われる
ことから、歩留向上やコスト低減を図るため一定した板
幅の冷延板を製造することが望まれている。板幅を目標
値に調整するため、圧延速度の変化に応じてスタンド間
張力を制御する方法が特開平５−７６９１６号公報に開
示されている。しかし、減速部での幅広がりを防止する
ためにスタンド間張力を増加させることが要求され、通
常の操業条件下でも破断しやすい連続圧延時の先行被圧
延材と後続被圧延材との連結部で破断の危険性が一層高
くなる。また、スタンド間張力の増加が板厚の減少に作
用し、板厚制御と干渉し合うことも欠点である。

【０００４】他方、特開平１０−２９６３１２号公報で
は、板クラウン比率が大きくなる条件下で圧延すると板
幅が広がり，板クラウン比率が小さくなる条件下で圧延
すると板幅が狭くなる板クラウン比率／板幅変動量の相
関関係を利用して、形状制御手段で板クラウン比率を制
御することにより板幅変動量を目標値に調整している。
具体的には、鋼種，板厚，板幅ごとに被圧延材の板幅変
動に対する圧延荷重と形状制御手段の影響及び圧延速度
と圧延荷重との関係を各スタンドごとに予め求めてお
き、圧延速度の変更に伴って各スタンドで生じる板幅変
動の和が所定範囲に収まるように形状制御手段の制御量
を各スタンドごとに算出制御している。しかし、圧延荷
重及び形状制御手段が板幅変動に及ぼす影響が各スタン
ドごとに単独で把握され、影響度が後段側スタンドで変
化することに関しては検討されていない。そのため、よ
り高精度で板幅変動を抑制するためには、一層の改善が
必要とされる。

【０００５】また、製造品種の変更点前後では、圧延速
度の変化に伴って板厚が変動するので、スタンド間張力
の変更によって板厚を制御することもあるが、スタンド
間張力の変更は板幅変動にも影響を及ぼす。スタンド間
張力の変更に起因する板幅変動は、圧延荷重の変化に応
じた板クラウン比率の変化（換言すると、板幅方向に関
する張力分布の変化）や板幅方向に沿った張力の一律変
化等に拠るものである。しかし、特開平１０−２９６３
１２号公報では、板幅方向に関する張力分布の変化によ
る影響しか考慮されていないため、張力の変更量が大き
い条件下では板幅変動を精度良く抑制することが困難で
ある。更には、開示されている形状制御手段のみによる
板幅制御では、形状制御手段の仕様範囲を超える場合に
板幅変動を十分に抑制できない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題を解消すべく案出されたものであり、各スタンドに
おける圧延速度の変化量、各スタンド間における張力の
変化量及び各スタンドにおける形状制御手段の変更量が
最終スタンド出側の板幅変動量に及ぼす影響を取り込ん
だ数式モデルを使用することにより、製造品種の変更点
前後での圧延速度の変化に対応して各スタンドにおける
形状制御手段の制御量及び各スタンド間における張力を
補正し、板幅変動を精度良く抑制し、一定板幅の冷延材
を製造することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の板幅制御方法
は、その目的を達成するため、冷間タンデム圧延機の各
スタンドにおける圧延速度の変化に応じた圧延荷重の変
化量，各スタンド間張力の変化量及び各スタンドにおけ
る形状制御手段の変更量を変数として最終スタンド出側
の板幅変動を表す数式モデルを予め作成し、圧延速度の
変更時に予め作成した圧延速度と圧延荷重との関係を表
す関係式から算出される各スタンドの圧延荷重の変化量
及び各スタンド間における張力の変化量を前記数式モデ
ルに代入し、最終スタンド出側の板幅変動量が目標値に
一致するように各スタンドにおける形状制御手段の制御
量を補正することを特徴とする。板厚制御手段としてス
タンド間張力を用いない場合、各スタンドにおける形状
制御手段の制御量に加えて各スタンド間張力を補正する
ことにより、最終スタンド出側の板幅変動量が目標値に
一致させる。

【０００８】

【実施の形態】本発明者等は、冷間タンデム圧延機で金
属帯板を冷間圧延する際、圧延速度の変化に応じて各ス
タンドにおける形状制御手段の制御量及び各スタンド間
における張力を補正することにより、板幅変動を精度良
く抑制できる板幅制御方法を種々検討した。その結果、
各スタンドにおける圧延速度の変化に伴う圧延荷重の変
化量，各スタンド間における張力の変化量及び各スタン
ドにおける形状制御手段の変更量が最終スタンド出側の
板幅変動量と比例関係にあることに着目した。そして、
最終スタンド出側の板幅変動量に各スタンドにおける形
状制御手段の変更量が及ぼす影響を取り込んだ数式モデ
ルを使用すると、圧延条件が変更される製造品種の変更
点前後で圧延速度が変わった場合でも板幅変動が精度良
く抑制されることを見出した。

【０００９】圧延速度の減少に応じて圧延荷重が増加す
ると当該スタンドで板幅が増加するが、圧延荷重増加に
よる影響は後段スタンドになるほど小さくなる。たとえ
ば、No.１スタンドで圧延速度の減少に応じて圧延荷重
が増加するとNo.１スタンド出側の板幅が増加するが、
その影響度はNo.２スタンド以降で小さくなる（図
１）。また、No.１−No.２のスタンド間張力が増加する
とNo.１，No.２スタンド出側で板幅が減少するが、その
影響度はNo.３スタンド以降で小さくなる（図２）。更
に、形状制御手段の制御量が増加すると当該スタンドで
板幅が減少するが、その影響度は後段スタンドになるほ
ど小さくなる。たとえば、No.１スタンドでワークロー
ルベンダー力を増加させるとNo.１スタンド出側の板幅
が減少するが、その影響度はNo.２スタンド以降で小さ
くなる（図３）。

【００１０】そして、最終スタンド出側の板幅変動量
は、圧延速度の変化に応じた圧延荷重の変化量（ａ），
スタンド間張力の変化量（ｂ）及び形状制御手段の変更
量（ワークロールベンダー力）とほぼリニアな関係にあ
る。図４に示す関係から、最終スタンド出側の板幅変動
量は、式（１）で予測できる。式中、ｉは上流スタンド
側からｉスタンド目の圧延機，ｎはスタンド数，ΔＷは
最終スタンド出側の板幅変動量，ΔＰ_iはｉスタンドに
おける圧延速度の変化に応じた圧延荷重の変化量，ΔＴ
_iはｉスタンドと（ｉ−１）スタンド間の張力変化量，
ΔＦ_iはｉスタンドにおける形状制御手段の変更量，
ａ_i，ｂ_i，ｃ_iは影響係数を示す。

【００１１】 影響係数ａ_i，ｂ_i，ｃ_iは、板幅，板厚，鋼種等の製造
品種に応じて定まる係数であり，実験又はロールの弾性
変形解析及び素材の塑性変形解析とを連成させた解析モ
デルを用いたシミュレーションでそれぞれ求められる。
そこで、板幅，板厚，鋼種等の各区分及びスタンドごと
に影響係数ａ_i，ｂ_i，ｃ_iのテーブルを設定し、或いは
板幅，板厚，鋼種等の関数として影響係数ａ_i，ｂ_i，ｃ
_iを数式化できる。

【００１２】圧延速度と圧延荷重との関係をみると、高
速域では圧延荷重に及ぼす圧延速度の影響は小さいが、
圧延速度がある値より遅くなると圧延速度の減少と共に
圧延荷重が増加する（図５）。そこで、板幅，板厚，鋼
種等の各区分及びテーブルごとに圧延速度と圧延荷重と
の関係を表す関係式を予め求めておき、圧延速度の変化
によって生じる圧延荷重の変化量を式（１）に代入する
とき、圧延速度の変化に応じた板幅変動量を予測でき
る。圧延速度の変化に起因する板厚変動に対してスタン
ド間張力の変更による板厚制御をしない場合、各スタン
ドにおける形状制御手段の制御量及び各スタンド間にお
ける張力を、式（１）に基づいて次のように補正する。

【００１３】各スタンド間における圧延速度の変化に応
じた圧延荷重の変化量ΔＰ_iを式（１）に代入し、最終
スタンド出側の板幅変動量ΔＷが０となるように、各ス
タンドの形状制御手段の変更量ΔＦ_i及び各スタンド間
における張力変化量ΔＴ_iを算出し、形状制御手段の制
御量及び張力を補正する。式（１）で最終スタンド出側
の板幅変動量ΔＷが０となる形状制御手段の変更量ΔＦ
_i及びスタンド間の張力変化量ΔＴ_iの組合せは無数にあ
るが、各スタンドにおいて圧延速度の変化に応じた板ク
ラウン比率の変化（換言すると、形状の変化）が小さく
なるように、スタンドごとに圧延速度の変化に応じた圧
延荷重の変化量ΔＰ_iを式（２）に代入し、最終スタン
ド出側の板幅変動に及ぼす影響量ΔＷｉが０となる形状
制御手段の変更量ΔＦ_i及びスタンド間張力の変化量Δ
Ｔ_iを算出し、形状制御手段の制御量及び張力を補正す
ることが好ましい。 ΔＷ_i＝ａ_iΔＰ_i＋ｂ_iΔＴ_i＋ｃ_iΔＦ_i ・・・・（２）

【００１４】また、スタンド間張力による板幅制御は板
厚制御と干渉し合うことから、形状制御手段の仕様範囲
を超えない場合、形状制御手段による板幅制御に重点を
おくことが好ましい。圧延速度の変化に応じた板厚変動
に対してスタンド間張力の変更によって板厚制御される
場合、各スタンドにおける圧延速度の変化に応じた圧延
荷重の変化量ΔＰ_i及び各スタンド間の張力変化量ΔＴ_i
を式（１）に代入し、最終スタンド出側の板幅変動量Δ
Ｗが０となるように各スタンドにおける形状制御手段の
変更量ΔＦ_iを算出し、形状制御手段の制御量を補正す
る。

【００１５】式（１）で最終スタンド出側の板幅変動量
ΔＷが０となる形状制御手段の変更量ΔＦｉの組合せは
無数にあるが、各スタンドにおける圧延速度の変化に応
じた板クラウン比率の変化（換言すると、形状の変化）
が小さくなるように、スタンドごとに圧延速度の変化に
応じた圧延荷重の変化量ΔＰ_i及び各スタンド間の張力
変化量ΔＴ_iを式（２）に代入し、最終スタンド出側の
板幅変動に及ぼす影響量ΔＷ_iが０となる形状制御手段
の変更量ΔＦ_iを算出し、形状制御手段の制御量を補正
することが好ましい。板幅制御のための形状制御手段と
しては、ワークロールベンダー，中間ロールベンダー，
中間ロールシフト等の何れも使用可能であるが、応答性
を重視するときワークロールベンダー又は中間ロールベ
ンダーの使用が好ましい。

【００１６】

【実施例１】スタンド間張力を板厚制御手段として用い
ず、スタンド間張力の変更によって圧延速度の変化に起
因する板幅変動が制御される場合を例にとって本発明を
具体的に説明する。本実施例では、６段圧延機を４スタ
ンド備えた冷間タンデム圧延機１（図６）を用い、板厚
２．５ｍｍ，板幅１２２０ｍｍの低炭素鋼帯を板厚０．
６ｍｍまで冷間圧延した。定常部の圧延速度は最終スタ
ンド出側で１１００ｍ／分，低速部の圧延速度は最終ス
タンド出側で１４０ｍ／分であった。

【００１７】定常部の圧延速度及び低速部の目標圧延速
度を上位コンピュータ２に予め入力しておき、圧延速度
と圧延荷重の関係を示す関係式に基づいてプロセスコン
ピュータ３で各スタンドの圧延荷重変化量を予測した。
そして、式（２）に従ってスタンドごとに最終スタンド
出側の板幅変動に及ぼす影響量ΔＷ_iが０となる形状制
御手段の変更量ΔＦ_i及び各スタンド間の張力変化量Δ
Ｔ_iを算出し，減速のタイミングで圧延速度に同期させ
てワークロールベンダー４及びスタンド間張力Ｔを所定
値に変更した。圧延後の板幅を板幅計で測定し、圧延速
度の変更部において定常部に対する板幅変動量を求め
た。この場合、０．３ｍｍの範囲に板幅変動量が抑えら
れていた（図７ａ）。

【００１８】他方、被圧延材の板幅変動に対する圧延荷
重と形状制御手段の影響が当該スタンドのみで検討し、
影響度が後段スタンドで変化することを考慮に入れてい
ない従来の板幅制御方法（特開平１０−２９６３１２号
公報）によるとき、ワークロールベンダーの板幅変動抑
制効果が後段スタンドで減少することを無視してワーク
ロールベンダーによる板幅変動抑制効果を過大評価して
いることから、最大で１．０ｍｍを超える板幅変動が生
じた（図７ｂ）。この対比から明らかなように、後段ス
タンドに及ぼす影響度を取り込んだ数式モデルで形状制
御手段及びスタンド間張力Ｔを制御することによって、
板幅精度が大幅に向上した冷延鋼帯を高生産性で製造で
きることが確認された。

【００１９】

【実施例２】スタンド間張力を板厚制御手段として使用
するとき、定常部の圧延速度及び低速部の目標圧延速度
に加えて低速部における目標張力変更量を上位コンピュ
ータ２に予め入力し、次の手順で形状制御手段の制御量
を補正することにより、板幅精度が大幅に向上した冷延
鋼帯を製造できた。被圧延材として板厚２．４ｍｍ，板
幅１１７０ｍｍの低炭素鋼帯を用い、最終スタンド出側
での圧延速度を定常部１１００ｍ／分，低速部１４０ｍ
／分に設定して通板した。上位コンピュータ２には定常
部の圧延速度，低速部の目標圧延速度，低速部における
目標張力変更量を予め入力しておき、圧延速度と圧延荷
重との関係を表す関係式に基づいて各スタンドの圧延荷
重変化量をプロセスコンピュータ３で予測した。予測結
果に応じ式（２）に従ってスタンドごとに最終スタンド
出側の板幅変動に及ぼす影響量ΔＷ_iが０となる形状制
御手段の変更量ΔＦ_iを算出し、減速のタイミングで圧
延速度に同期させてワークロールベンダー４を所定値に
変更した。

【００２０】得られた冷延鋼帯の板幅を測定した結果、
圧延速度の変更部に板幅変動が生じていたが、０．３ｍ
ｍ以内の極めて狭い変動幅に板幅変動量が抑えられてい
た（図８ａ）。他方、従来の板幅制御方法（特開平１０
−２９６３１２号公報）によるとき、ワークロールベン
ダーの板幅変動抑制効果が後段スタンドで減少する影響
が板幅変動に現れ、最大で１．０ｍｍを超える大きな板
幅変動量の冷延鋼帯であった（図８ｂ）。

【００２１】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の板幅制
御方法では、各スタンドにおける圧延速度の変化量，各
スタンド間の張力変化量及び各スタンドにおける形状制
御手段の変更量が最終スタンド出側の板幅変動に及ぼす
影響を取り込んだ数式モデルを用い、製造品種の変更点
前後で圧延速度の変化に対応して各スタンドにおける形
状制御手段の制御量及び各スタンド間の張力を補正して
いる。形状制御手段の板幅変動抑制効果が後段スタンド
で減少することが予め見込まれているので、板幅変動が
高精度で抑制され、板幅精度が良好な冷延金属帯が高歩
留で製造される。また、スタンド間張力が変化する場合
でも、板幅方向に沿った張力の一律変化に加えて板幅方
向張力分布の変化が板幅変化に及ぼす影響を見込んで制
御されるため、板幅変動が精度良く抑制される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 No.１スタンドにおける圧延速度の減少に応
じた圧延荷重の増加が板幅変動に及ぼす影響を表したグ
ラフ

【図２】 No.１−No.２スタンド間の張力変化が板幅変
動に及ぼす影響を表したグラフ

【図３】 No.１スタンドにおけるワークロールベンダ
ー力の増加が板幅変動に及ぼす影響を表したグラフ

【図４】 圧延速度の変化に応じた圧延荷重の増加
（ａ），スタンド間張力の増加（ｂ），ワークロールベ
ンダー力の増加（ｃ）が最終スタンド出側の板幅変動に
及ぼす影響を表したグラフ

【図５】 圧延速度と圧延荷重との関係を示すグラフ

【図６】 実施例で使用した冷間タンデム圧延機の概略
図

【図７】 本発明法（ａ）及び従来法（ｂ）で製造した
冷延鋼帯の板幅変動量を比較したグラフ

【図８】 本発明法（ａ）及び従来法（ｂ）で製造した
冷延鋼帯の板幅変動量を比較したグラフ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 博之 大阪府堺市石津西町５番地 日新製鋼株式 会社堺製造所内 (72)発明者 前田 兼一郎 大阪府堺市石津西町５番地 日新製鋼株式 会社堺製造所内 Ｆターム(参考） 4E024 AA08 BB03 BB06 CC02 CC03 DD02 EE01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷間タンデム圧延機の各スタンドにおけ
   る圧延速度の変化に応じた圧延荷重の変化量，各スタン
   ド間張力の変化量及び各スタンドにおける形状制御手段
   の変更量を変数として最終スタンド出側の板幅変動を表
   す数式モデルを予め作成し、圧延速度の変更時に予め作
   成した圧延速度と圧延荷重との関係を表す関係式から算
   出される各スタンドの圧延荷重の変化量及び各スタンド
   間における張力の変化量を前記数式モデルに代入し、最
   終スタンド出側の板幅変動量が目標値に一致するように
   各スタンドにおける形状制御手段の制御量を補正するこ
   とを特徴とする冷間タンデム圧延における板幅制御方
   法。
2. 【請求項２】 冷間タンデム圧延機の各スタンドにおけ
   る圧延速度の変化に応じた圧延荷重の変化量，各スタン
   ド間張力の変化量及び各スタンドにおける形状制御手段
   の変更量を変数として最終スタンド出側の板幅変動を表
   す数式モデルを予め作成し、圧延速度の変更時に予め作
   成した圧延速度と圧延荷重との関係を表す関係式から算
   出される各スタンドの圧延荷重の変化量を前記数式モデ
   ルに代入し、最終スタンド出側の板幅変動量が目標値に
   一致するように各スタンドにおける形状制御手段の制御
   量及び各スタンド間張力を補正することを特徴とする冷
   間タンデム圧延における板幅制御方法。