JP2003048009A - 多段圧延機における形状制御方法 - Google Patents

多段圧延機における形状制御方法

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JP2003048009A
JP2003048009A JP2001233573A JP2001233573A JP2003048009A JP 2003048009 A JP2003048009 A JP 2003048009A JP 2001233573 A JP2001233573 A JP 2001233573A JP 2001233573 A JP2001233573 A JP 2001233573A JP 2003048009 A JP2003048009 A JP 2003048009A
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roll
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Yoshiyuki Umagoe
義幸 馬越
Atsushi Aizawa
敦 相沢
Kenji Hara
健治 原
Osamu Uchihata
治 内畠
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
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Nisshin Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 多段テーパロールを中間ロールとして組込ん
だ多段圧延機を用いた冷間圧延で、数式モデルを用た形
状制御方法により、形状精度の優れた冷延鋼帯を得る。 【解決手段】 互いに異なるテーパ角度で複数のテーパ
を多段に付けた多段テーパロール10をシフト可能な中
間ロールとして組込んだ多段圧延機を用いて圧延材Mを
冷間圧延する際、板端からの距離が異なる複数箇所にお
いて板幅中央に対する伸び率差の対称成分及び非対称成
分を表す数式モデルを予め作成し、形状検出器24より
得られる前記複数箇所の板幅中央に対する伸び率差の対
称成分及び非対称成分を数式モデルに代入して前記複数
箇所の板幅中央に対する伸び率差の対称成分及び非対称
成分を算出し、算出された伸び率差の対称成分及び非対
称成分が目標値に一致するようにバックアップロールの
クラウン調整量及び中間ロールシフト位置を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多段圧延機を用いて金
属帯を冷間圧延する際、圧延後の板形状を制御する方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】圧延材の品質及び生産効率を向上させる
ことは、コスト削減の上で重要なファクターとなる。そ
のため、圧延機を多段化するとともに種々の圧延制御方
法が開発されてきた。多段圧延機の一つとして、20段
センジミア圧延機が広く知られている。20段センジミ
ア圧延機10は、例えば図1に示すように、相対向する
一対のワークロール11u,11d、それぞれのワーク
ロール11u,11dに接する合計4本の第1中間ロー
ル12u,12d、第1中間ロール12u,12dに接
する合計6本の第2中間ロール13u,13d及び第2
中間ロール13u,13dに接する合計8本のバックア
ップロール14u,14d,15u,15dで構成され
る。8本のバックアップロール14u,14d,15
u,15dのうち、片側中央部に位置する2本のバック
アップロール15uはクラウン調整機構を備えている。
第1中間ロール12u,12dは、ロールの片側エッジ
部にテーパを切っており、圧延材Mの板幅方向に移動可
能になっている。バックアップロール15uのクラウン
及び第1中間ロール12u,12dのシフト量を調整す
ることにより、圧延材Mの形状が制御される。
【0003】クラウン調整機構をもつバックアップロー
ル15uは、軸方向断面を示す図2にみられるように、
ロール本体が軸方向に分割されたベアリング16をベア
リング軸17で保持し、ベアリング軸17をサドル18
で支持している。ベアリング16の半径方向移動は、第
2中間ロール13u及び第1中間ロール12uを介して
ワークロール11uに伝えられ、ワークロール11uの
軸方向形状を変化させ、圧延材Mの形状制御に使用され
る。このクラウン調整機構には、耳伸びや中伸びなどの
単純な形状不良だけでなく、クォ−タ伸びやこれらの形
状不良が組み合わさった複合伸びを修正する作用もあ
る。しかし、ロール径の大きな第2中間ロール13u及
び第1中間ロール12uを介してベアリング16の半径
方向移動がワークロール11uに伝えられるため、ベア
リング16の半径方向移動に応じたワークロール11u
の撓み変形量が小さく、圧延材Mの形状制御作用が小さ
くなる欠点がある。
【0004】シフト機構をもつ第1中間ロール12u,
12dには、主として耳伸びを防止するためロールの片
側エッジ部にテーパを切っており、圧延材Mの板端部の
形状修正に作用している。しかしながら,小径のワーク
ロール11u,11dが使用される20段センジミア圧
延機10で冷間圧延する場合、一般にクォータ伸びが生
じやすく、単一のテーパではクォータ伸びの防止が困難
である。そこで、クォータ伸びを防止するため、図3に
示すようにテーパ角度の異なる複数のテーパT 1〜T3
つけた多段テーパロール19を使用することがある。し
かし,多段テーパロール19を使用しても、圧延条件に
よってはクォータ伸びを防止できないことがある。この
場合、図4に示すようにテーパT1〜T3と反対側のエッ
ジ部に正弦曲線状の縮径部Cを形成することにより、ク
ォータ伸びを防止する方法が知られている(特公平7−
96123号公報)。
【0005】ところで、圧延中の形状制御に関しては、
形状検出器からの検出信号に基づいて形状評価関数が最
小になるように各形状制御手段の制御量を補正すること
が特開昭62−214814号公報で紹介されている。
この方法によるとき、たとえば20段センジミア圧延機
10では、第1中間ロール12u,12dのシフト位置
及びバックアップロール15uの各ベアリングのクラウ
ン調整量の補正が可能になる。しかしながら、特開昭6
2−214814号公報の形状制御方法では、各形状制
御手段の形状に及ぼす影響を影響係数として形状予測式
に取り込んでおり、第1中間ロール12u,12dのシ
フト位置の形状に及ぼす影響についても単一の影響係数
で表している。そのため、テーパ角度の異なる複数のテ
ーパがつけられた多段テーパロール19を第1中間ロー
ル12u,12dに使用すると、形状の評価位置及び各
テーパT1〜T3間の境界との位置関係に応じて第1中間
ロール12u,12dのシフト位置の形状に及ぼす影響
が変化するため、良好な形状が得られないことがある。
【0006】さらに、テーパT1〜T3と反対側のエッジ
部に正弦曲線状の縮径部Cを付けた多段テーパロール1
9を第1中間ロール12u,12dに使用する場合、圧
延材Mの形状に及ぼす縮径部Cの影響が第1中間ロール
12u,12dのシフト位置に応じて変化するため、依
然として良好な形状が得られないことがある。そこで、
本発明者らは、テーパ角度が異なる複数のテーパを付け
た多段テーパロールあるいは多段テーパ及び正弦曲線状
の縮径部をそれぞれ両端部に付けた多段テーパロールを
中間ロールに使用する多段圧延機において、形状の評価
位置及び多段テーパロールの各テーパ間の境界との位置
関係を取り込んだ数式モデルに基づいて、バックアップ
ロールのクラウン調整量及び中間ロールシフト位置を設
定又は補正する形状制御方法を開発し、特開2001−
137925号公報で紹介している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】特開2001−137
925号公報の形状制御方法により圧下のレベリング不
良、母材板厚分布の非対称などの左右非対称要因が小さ
い場合には多段テーパ及び縮径部によるクォータのび抑
制効果を活用しながら、コイル長手方向全域にわたり形
状精度の良好な冷延鋼帯が高生産性で製造されるように
なった。しかしながら、この形状制御方法は、左右対称
なバックアップロールのクラウン調整及び中間ロールシ
フト位置による制御を前提としたものであり、圧下のレ
ベリング不良、母材板厚分布の非対称などにより左右非
対称な形状を生じる場合があった。
【0008】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、テーパ角度が異なる複数のテーパ
を付けた多段テーパロールあるいは多段テーパ及び正弦
曲線状の縮径部をそれぞれ両端部に付けた多段テーパロ
ールを中間ロールに使用する多段圧延機において、板幅
方向複数箇所における板幅中央に対する伸び率差の対称
成分及び非対称成分を表す数式モデルを用いることによ
り、左右非対称な形状を生じることを防止し、形状精度
に優れた圧延材を高生産性で製造できる制御方法を提供
することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の多段圧延機にお
ける形状制御方法は、その目的を達成するため、互いに
異なるテーパ角度で複数のテーパを多段に付けた多段テ
ーパロールあるいは多段テーパ及び正弦曲線状の縮径部
をそれぞれ両端部に付けた多段テーパロールをシフト可
能な中間ロールとして組込んだ多段圧延機を用いて圧延
材を冷間圧延する際、板端からの距離が異なる複数箇所
において板幅中央に対する伸び率差の対称成分及び非対
称成分を表す数式モデルを予め作成し、形状検出器より
得られる前記複数箇所の板幅中央に対する伸び率差の対
称成分及び非対称成分を数式モデルに代入して前記複数
箇所の板幅中央に対する伸び率差の対称成分及び非対称
成分を算出し、算出された伸び率差の対称成分及び非対
称成分が目標値に一致するようにバックアップロールの
クラウン調整量及び中間ロールシフト位置を補正するこ
とを特徴とする。
【0010】
【実施の形態】本発明者らは、形状検出器により検出さ
れる板形状を板幅方向代表位置で評価し、種々の要因に
より生じる左右非対称性を考慮して、バックアップロー
ル15uのクラウン調整量及び第1中間ロール12u,
12dのシフト位置を補正することにより安定して良好
な形状が得られる、オンラインで適用可能な20段セン
ジミア圧延機10における形状制御方法を種々調査検討
した。この結果、板端からの距離が異なる複数個所にお
ける板幅中央に対する伸び率差の対称成分及び非対称成
分の変化量が、バックアップロール15uのクラウン調
整量及び第1中間ロール12u,12dのシフト位置の
変化量と比例関係にあることに着目し、伸び率差の対称
成分及び非対称成分にバックアップロール15uのクラ
ウン調整量及び第1中間ロール12u,12dのシフト
位置の変化量が与える影響を取り込んだ数式モデルを用
いると、精度の良い形状制御手段の制御量の補正が可能
となり、良好な形状をもつ圧延材が製造されることを見
出した。
【0011】以下、20段センジミア圧延機を対象に本
発明の形状制御方法について説明するが、本発明方法は
他の多段圧延機についても適用可能である。耳伸び,中
伸び等の単純な形状不良だけでなく、クォータ伸び,片
伸びや各種伸びが複雑に組み合わされた複合伸びを防止
するためには、圧延形状を複数の指標で評価し制御する
ことが要求される。そこで、本発明においては、圧延形
状を板端から距離が異なる複数の箇所における伸び率と
板幅中央の伸び率との差で評価している。具体的には、
板端部及びクォータ部の板幅中央に対する伸び率差をそ
の対称成分εe,εq、非対称成分εe',εq'に分
け、圧延形状を定義する。板幅方向位置xにおける板幅
中央に対する伸び率差をε(x)とすると、伸び率差の
対称成分εe,εq及び非対称成分εe',εq'は次の
式(1)〜(4)のように表される。
【0012】 εe={ε(EW)+ε(ED)}/2・・・・・(1) εq={ε(QW)+ε(QD)}/2・・・・・(2) εe'={ε(EW)−ε(ED)}/2・・・・・(3) εq'={ε(QW)−ε(QD)}/2・・・・・(4) ここで、EW:操作側の板端部位置 ED:駆動側の板端部位置 QW:操作側のクォータ部位置 QD:駆動側のクォータ部位置 なお、板端部及びクォータ部の測定位置については、形
状を適切に表し、かつ精度の良い数式モデルが得られる
ように経験的に定められる。
【0013】次に、第1中間ロールシフト位置,板端部
サドル位置,クォータ部サドル位置の対称成分L,S
e,Sqをそれぞれ次の式(5)〜(7)で定義し、第
1中間ロールシフト位置,板端部サドル位置,クォータ
部サドル位置の非対称成分L',Se',Sq'をそれぞ
れ次の式(8)〜(10)で定義する。 L=(LW+LD)/2・・・・・・(5) Se=(SeW+SeD)/2・・・(6) Sq=(SqW+SqD)/2・・・(7) L'=(LW−LD)/2・・・・・・(8) Se'=(SeW−SeD)/2・・・(9) Sq'=(SqW−SqD)/2・・・(10)
【0014】各形状制御手段の制御量の対称成分は形状
を左右対称に変化させるものであるから、伸び率差の対
称成分のみに影響し、非対称成分には影響しない。ま
た、各形状制御手段の制御量の非対称成分は形状を左右
非対称に変化させるが、左右の平均的な形状は変化しな
いので、伸び率差の非対称成分のみに影響し、対称成分
には影響しない。
【0015】各形状制御手段の制御量の対称成分が伸び
率差の対称成分に及ぼす影響及び各形状制御手段の制御
量の非対称成分が伸び率差の非対称成分に及ぼす影響を
種々調査検討した結果から、各要因の間に次の関係が成
立していることが判明した。バックアップロール15u
のクラウン調整量の変化はワークロールの撓みとして現
れ、圧延材Mの形状を変化させる。バックアップロール
15uの板端部サドル位置及びクォータ部サドル位置の
対称成分Se,Sqとロール撓みの関係は弾性領域にお
ける変形であることから、ほぼ直線的な関係にある。し
たがって、前記式(1)及び式(2)で表される板端部
及びクォータ部の伸び率差の対称成分εe,εqも図5
及び図6に示すように板端部サドル位置及びクォータ部
サドル位置の対称成分Se,Sqとほぼ直線的な関係に
ある。
【0016】第1中間ロール12uとして使用される多
段テーパロール19に付けたテーパを、図3に示すよう
に外側から第1テーパ領域T1,第2テーパ領域T2,第
3テーパ領域T3とし、各テーパT1〜T3のテーパ長さ
及びテーパ角度をそれぞれL1〜L3及びθ1〜θ3で表
す。対象とする20段センジミア圧延機10では、通
常、板端部に相当する位置は第1テーパ領域T1又は第
2テーパ領域T2にあり、クォータ部に相当する位置は
第2テーパ領域T2又は第3テーパ領域T3にある。そし
て、伸び率差の対称成分εe,εqと第1中間ロールシ
フト位置の対称成分Lとの間には、それぞれ図7及び図
8に示す関係が成立している。すなわち、板端部の伸び
率差の対称成分εeと第1中間ロールシフト位置の対称
成分Lとの関係は、操作側及び駆動側それぞれの板端部
が第1テーパ領域T1又は第2テーパ領域T2の何れに位
置するかに応じて、第1テーパ領域T1と第2テーパ領
域T2との境界を区分とした傾きの異なる3本の直線か
らなる線形関係で近似できる。クォータ部の伸び率差の
対称成分εqと第1中間ロールシフト位置の対称成分L
の関係も、操作側及び駆動側それぞれのクォータ部が第
2テーパ領域T2又は第3テーパ領域T3の何れに位置す
るかに応じて、第2テーパ領域T2と第3テーパ領域T3
の境界を区分とした傾きの異なる3本の直線からなる線
形関係で近似できる。したがって、板端部サドル位置,
クォータ部サドル位置及び第1中間ロールシフト位置そ
れぞれの対称成分の変化量ΔSe,ΔSq及びΔLと伸
び率差の対称成分の変化量Δεe,Δεqとの関係も線
的関係となる。
【0017】同様に、式(3)及び式(4)で表される
板端部及びクォータ部の伸び率差の非対称成分εe',
εq'も図9及び図10に示すように板端部及びクォー
タ部サドル位置の非対称成分Se',Sq'とほぼ直線的
な関係にある。また、第1中間ロールシフト位置の非対
称成分L'と伸び率差の非対称成分εe',εq'との間
には、それぞれ図11及び図12に示す関係が成立して
いる。すなわち、板端部の伸び率差の非対称成分εe'
と第1中間ロールシフト位置の非対称成分L'との関係
は、操作側及び駆動側それぞれの板端部が第1テーパ領
域T1又は第2テーパ領域T2の何れに位置するかに応じ
て、第1テーパ領域T1と第2テーパ領域T2との境界を
区分とした傾きの異なる3本の直線からなる線形関係で
近似できる。クォータ部の伸び率差の非対称成分εq'
と第1中間ロールシフト位置の非対称成分L'の関係
も、操作側及び駆動側それぞれのクォータ部が第2テー
パ領域T2又は第3テーパ領域T3の何れに位置するかに
応じて、第2テーパ領域T2と第3テーパ領域T3の境界
を区分とした傾きの異なる3本の直線からなる線形関係
で近似できる。したがって、板端部サドル位置,クォー
タ部サドル位置及び第1中間ロールシフト位置それぞれ
の非対称成分の変化量ΔSe',ΔSq'及びΔL'と伸
び率差の非対称成分の変化量Δεe',Δεq'との関係
も線的関係となる。
【0018】以上の各要因相互の関係から、板幅中央か
ら板端部、クォータ部までの距離をそれぞれLe,Lq
で表すと、a1,a2,a3,a4,a5,b1,b2,b3
4,b5,c1,c2,c3,c4,c5,c6,d1,d2
3,d4、d5、d6を影響係数として、次の式(11)〜
(24)で圧延形状変化の予測式を表すことができる。 Le≦LW,Le≦LDのとき Δεe=a1ΔL+a4ΔSe+a5ΔSq・・・・・(11) Le≦LW,Le>LD又はLe>LW,Le≦LDのとき Δεe=a2ΔL+a4ΔSe+a5ΔSq・・・・・(12) Le>LW,Le>LDのとき Δεe=a3ΔL+a4ΔSe+a5ΔSq・・・・・(13) Lq≦LW−L2,Lq≦LD−L2のとき Δεq=b1ΔL+b4ΔSe+b5ΔSq・・・・・(14) Lq≦LW−L2,Lq>LD−L2又はLq>LW−L2,Lq≦LD−L2とき Δεq=b2ΔL+b4ΔSe+b5ΔSq・・・・・(15) Lq>LW−L2,Lq>LD−L2のとき Δεq=b3ΔL+b4ΔSe+b5ΔSq・・・・・(16) Le≦LW,Le≦LDのとき Δεe'=c1ΔL'+c5ΔSe'+c6ΔSq'・・・・(17) Le≦LW,Le>LDのとき Δεe'=c2ΔL'+c5ΔSe'+c6ΔSq'・・・・(18) Le>LW,Le≦LDのとき Δεe'=c3ΔL'+c5ΔSe'+c6ΔSq'・・・・(19) Le>LW,Le>LDのとき Δεe'=c4ΔL'+c5ΔSe'+c6ΔSq'・・・・(20) Lq≦LW−L2,Lq≦LD−L2のとき Δεq'=d1ΔL'+d5ΔSe'+d6ΔSq'・・・・(21) Lq≦LW−L2,Lq>LD−L2のとき Δεq'=d2ΔL'+d5ΔSe'+d6ΔSq'・・・・(22) Lq>LW−L2,Lq≦LD−L2のとき Δεq'=d3ΔL'+d5ΔSe'+d6ΔSq'・・・・(23) Lq>LW−L2,Lq>LD−L2のとき Δεq'=d4ΔL'+d5ΔSe'+d6ΔSq'・・・・(24) 影響係数a1,a2,a3,a4,a5,b1,b2,b3,b
4,b5,c1,c2,c 3,c4,c5,c6,d1,d2,d
3,d4、d5、d6は、板厚,板幅,鋼種等の製造品種によ
って定まる定数であり、実験又はロールの弾性変形解析
と素材の塑性変形解析とを連立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。各影響係数
は、板厚,板幅,鋼種等の各区分毎にテーブルを設定
し、或いは板厚,板幅,鋼種等の関数として数式化され
る。
【0019】圧延中の形状制御に際しては、圧延機出側
に設置された形状検出器で板幅方向の張力分布を検出す
ることにより、板形状として板幅方向各位置における板
幅中央に対する伸び率差を測定する。そして、板幅方向
各位置における板幅中央に対する伸び率差ε1(x)
を、板幅方向位置xを変数とした多項式で近似する。こ
こでは伸び率差を次の式(25)で示すように4次関数
で近似したが、更に精度を向上させるために4次以上の
多項式で近似することも可能である。 ε1(x)=α1x+α22+α33+α44・・・・(25) ここで、α1,α2,α3,α4:係数
【0020】そして、伸び率差の対称成分εe1,εq1
及び非対称成分εe'1,εq'1を次の式(26)〜(2
9)で算出する。 εe1={ε1(EW)+ε1(ED)}/2・・・・・(26) εq1={ε1(QW)+ε1(QD)}/2・・・・・(27) εe'1={ε1(EW)−ε1(ED)}/2・・・・・(28) εq'1={ε1(QW)−ε1(QD)}/2・・・・・(29)
【0021】上記の圧延形状変化の予測式(11)〜
(24)より、圧延形状予測式として伸び率差の対称成
分εe,εq及び非対称成分εe',εq'を次式(3
0)〜(43)で表すことができる。 Le≦LW,Le≦LDのとき εe=εe1+a1ΔL+a4ΔSe+a5ΔSq・・・・・(30) Le≦LW,Le>LD又はLe>LW,Le≦LDのとき εe=εe1+a2ΔL+a4ΔSe+a5ΔSq・・・・・(31) Le>LW,Le>LDのとき εe=εe1+a3ΔL+a4ΔSe+a5ΔSq・・・・・(32) Lq≦LW−L2,Lq≦LD−L2のとき εq=εq1+b1ΔL+b4ΔSe+b5ΔSq・・・・・(33) Lq≦LW−L2,Lq>LD−L2又はLq>LW−L2,Lq≦LD−L2とき εq=εq1+b2ΔL+b4ΔSe+b5ΔSq・・・・・(34) Lq>LW−L2,Lq>LD−L2のとき εq=εq1+b3ΔL+b4ΔSe+b5ΔSq・・・・・(35) Le≦LW,Le≦LDのとき εe'=εe'1+c1ΔL'+c5ΔSe'+c6ΔSq'・・・(36) Le≦LW,Le>LDのとき εe'=εe'1+c2ΔL'+c5ΔSe'+c6ΔSq'・・・(37) Le>LW,Le≦LDのとき εe'=εe'1+c3ΔL'+c5ΔSe'+c6ΔSq'・・・(38) Le>LW,Le>LDのとき εe'=εe'1+c4ΔL'+c5ΔSe'+c6ΔSq'・・・(39) Lq≦LW−L2,Lq≦LD−L2のとき εq'=εq'1+d1ΔL'+d5ΔSe'+d6ΔSq'・・・(40) Lq≦LW−L2,Lq>LD−L2のとき εq'=εq'1+d2ΔL'+d5ΔSe'+d6ΔSq'・・・(41) Lq>LW−L2,Lq≦LD−L2のとき εq'=εq'1+d3ΔL'+d5ΔSe'+d6ΔSq'・・・(42) Lq>LW−L2,Lq>LD−L2のとき εq'=εq'1+d4ΔL'+d5ΔSe'+d6ΔSq'・・・(43)
【0022】そして、圧延形状予測式(30)〜(4
3)において、伸び率差の対称成分εe,εq及び非対
称成分εe',εq'がそれぞれ目標値εe0,εq0,ε
e'0,εq'0となるように、板端部サドル位置,クォー
タ部サドル位置及び第1中間ロールシフト位置それぞれ
の対称成分の制御量をΔSe,ΔSq,ΔLだけ補正
し、板端部サドル位置,クォータ部サドル位置及び第1
中間ロールシフト位置それぞれの非対称成分制御量をΔ
Se',ΔSq',ΔL'だけ補正する。
【0023】板端部サドル位置の制御量ΔSe,ΔS
e'、クォータ部サドル位置の制御量ΔSq,ΔSq'及
び第1中間ロールシフト位置の制御量ΔL,ΔL'の組
み合わせとしては任意の組み合わせを採用できるが、例
えば次の式(44),(45)に示すように板端部サド
ル位置の制御量ΔSe,ΔSe'とクォータ部サドル位
置の制御量ΔSq,ΔSq'の関係に制約を加えること
により一つの組み合わせに固定できる。 ΔSq=ΔSe/2・・・・・・(44) ΔSq'=ΔSe'/2・・・・・・(45)
【0024】また、一側端部にテーパT1〜T3を、他側
端部に正弦曲線状の縮径部Cを付けた多段テーパ−ロー
ル19(図4)を中間第1ロール12uに使用する場合
には、次のような形状制御方式が採用される。なお、正
弦曲線状の縮径部Cの縮径幅をW,縮径量をΔD,縮径
幅Wの中心から第1テーパT1開始点までの距離をLt
表す。縮径部Cの存否に応じた伸び率差の対称成分ε
e,εq及び非対称成分εe',εq'の差dεe,dε
q,dεe',dεq'と第1中間ロール12u,12d
のシフト位置の制御量L,L'との関係は、それぞれ図
13〜16に示すように、板端部及びクォータ部と縮径
部Cの中心が一致するシフト位置の制御量L,L'を頂
点とする正弦曲線状の関係で近似できる。そして、圧延
形状予測式を簡略化するため、板端部及びクォータ部と
縮径部Cの中心が一致するシフト位置の制御量L,L'
で区分された2本の直線で近似することもできる。した
がって、伸び率差の差dεe,dεq,dεe',dε
q'は次の式(46)〜(59)のように表され、それ
ぞれ式(30)〜(43)に加えて使用される。
【0025】 Lt−LW−Le≧0,Lt−LD−Le≧0のとき dεe=a6ΔL・・・・・・・(46) Lt−LW−Le≧0,Lt−LD−Le<0 又はLt−LW−Le<0,Lt−LD−Le≧0のとき dεe=a7ΔL・・・・・・・(47) Lt−LW−Le<0,Lt−LD−Le<0のとき dεe=a8ΔL・・・・・・・(48) Lt−LW−Lq≧0,Lt−LD−Lq≧0のとき dεq=b6ΔL・・・・・・・(49) Lt−LW−Lq≧0,Lt−LD−Lq<0 又はLt−LW−Lq<0,Lt−LD−Lq≧0のとき dεq=b7ΔL・・・・・・・(50) Lt−LW−Lq<0,Lt−LD−Lq<0のとき dεq=b8ΔL・・・・・・・(51) Lt−LW−Le≧0,Lt−LD−Le≧0のとき dεe'=c7ΔL'・・・・・・・(52) Lt−LW−Le≧0,Lt−LD−Le<0のとき dεe'=c8ΔL'・・・・・・・(53) Lt−LW−Le<0,Lt−LD−Le≧0のとき dεe'=c9ΔL'・・・・・・・(54) Lt−LW−Le<0,Lt−LD−Le<0のとき dεe'=c10ΔL'・・・・・・・(55) Lt−LW−Lq≧0,Lt−LD−Lq≧0のとき dεq'=d7ΔL'・・・・・・・(56) Lt−LW−Lq≧0,Lt−LD−Lq<0のとき dεq'=d8ΔL'・・・・・・・(57) Lt−LW−Lq<0,Lt−LD−Lq≧0のとき dεq'=d9ΔL'・・・・・・・(58) Lt−LW−Lq<0,Lt−LD−Lq<0のとき dεq'=d10ΔL'・・・・・・・(59)
【0026】影響係数a6,a7,a8,b6,b7,b8
7,c8,c9,c10,d7,d8,d9,d10は、板厚,
板幅,鋼種等の製造品種によって定まる定数であり、実
験又はロールの弾性変形解析と素材の塑性変形解析とを
連立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。
【0027】以上の説明では、板端部及びクォータ部の
2点で板幅中央部に対する伸び率差の対称成分εe,ε
q及び非対称成分εe',εq'で圧延形状を定義し、板
端部サドル位置の補正量ΔSe,ΔSe'、クォータ部
サドル位置の補正量ΔSq,ΔSq'、第1中間ロール
シフト位置の補正量をΔL,ΔL'を決定している。し
かし、本発明はこれに拘束されるものではなく、板幅方
向の3点以上について板幅中央部に対する伸び率差の対
称成分及び非対称成分を定義した場合も同様に圧延形状
を制御することができる。
【0028】
【実施例1】異なるテーパ角度θ1〜θ3のテーパT1
3を3段階に付けた多段テーパロール19をシフト可
能な第1中間ロール12u,12dとして使用し、径8
0mmのワークロール11u,11dを備えた20段セ
ンジミア圧延機10を用いて、板幅1000mm,板厚
0.85mmの冷延鋼帯を板厚0.75mmに冷間圧延
した。このとき、次の手順で圧延材Mの板形状を制御し
た。板幅中央部に対する板端部及びクォータ部の2点に
ついての伸び率差の対称成分及び非対称成分を式(1)
〜(4)に従って表し、圧延形状を定義した。板端部と
しては、測定誤差や影響係数の算出誤差に由来する影響
が小さくなる板端から20mm内側の位置に設定した。
クォータ部としては、使用した20段センジミア圧延機
10において圧延形状のピークが生じ易い板幅中央から
w/(2√2)だけ外側の位置に設定した。
【0029】図17に示すように圧延中の形状制御とし
て形状検出器で板幅方向各位置における板幅中央に対す
る伸び率差の分布を測定し、その伸び率差の分布を上位
コンピュータ21に入力した。上位コンピュータでは伸
び率差の分布を式(25)に示す4次式で近似し、対称
成分εe1,εq1、非対称成分εe'1,εq'1を式(2
6)〜(29)で算出した。プロセスコンピュータ22
では、板幅,板厚,鋼種等の製造品質毎に予め算出した
影響係数を取り込んで、実測した伸び率差の対称成分ε
1,εq1及び非対称成分εe'1,εq'1から式(3
0)〜(43)により伸び率差の対称成分εe,εq、
及び非対称成分εe',εq'を算出し、εe,εq,ε
e',εq'がそれぞれ目標値εe0,εq0,εe'0,ε
q'0となるように板端部サドル位置の補正量ΔSe,Δ
Se'、クォータ部サドル位置の補正量ΔSq,ΔS
q'、第1中間ロールシフト位置の補正量ΔL,ΔL'を
算出し、形状制御手段23の制御量を補正した。このと
き、伸び率差の対称成分及び非対称成分の目標値ε
0,εq0,εe'0,εq'0としては、εe0=0,ε
0=0,εe'0=0,εq'0=0に設定した。
【0030】圧延後に圧延材Mの形状をオフラインで測
定し、圧延材M表面の波高/波長として板幅方向に関す
る急峻度分布を求め、その最大値を最大急峻度とした。
得られた最大急峻度を対称な形状制御を前提とした特開
2001−137925号公報による従来法で得られた
圧延材Mの最大急峻度と比較して図18に示す。従来法
では左右非対称な形状制御を行っていないため、0.8
%を超える最大急峻度が示された。一方、本発明法に基
いた制御方法では、圧延開始からコイル全長にわたって
最大急峻度が0.5%以下に収められており、形状精度
の良好な圧延が行えた。
【0031】
【実施例2】異なるテーパ角度θ1〜θ3のテーパT1
3を一側端に付け、正弦曲線状の縮径部Cを他側端部
に形成した多段テーパロール19をシフト可能な第1中
間ロール12u,12dとして使用し、形状予測式とし
て式(46)〜(59)を使用する他は、実施例1と同
じ条件で板幅1070mm,板厚1.20mmの冷延鋼
帯を板厚1.05mmに冷間圧延した。
【0032】圧延後に圧延材Mの形状をオフラインで測
定し、圧延材M表面の波高/波長として板幅方向に関す
る急峻度分布を求め、その最大値を最大急峻度とした。
得られた最大急峻度を対称な形状制御を前提とした特開
2001−137925号公報による従来法で得られた
圧延材Mの最大急峻度と比較して図19に示す。従来法
では左右非対称な形状制御を行っていないため、0.8
%を超える最大急峻度が示された。一方、本発明法に基
いた制御方法では、圧延開始からコイル全長にわたって
最大急峻度が0.5%以下に収められており、形状精度
の良好な圧延が行えた。
【0033】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、クォータ伸びを防止するためにシフト可能な中間ロ
ールとして、テーパ角度が異なる複数のテーパを付けた
多段テーパロールあるいは多段テーパ及び正弦曲線状の
縮径部をそれぞれ両端部に付けた多段テーパロールを組
込んだ多段圧延機で鋼帯を冷間圧延する際、板幅方向複
数箇所における板幅中央に対する伸び率差の対称成分及
び非対称成分を表す数式モデルを用いて形状制御手段の
制御量を算出し補正を行っているので、圧下のレベリン
グ不良,母材板厚分布の非対称等の左右非対称な形状を
生じる要因がある場合にも多段テーパ及び縮径部による
クォータ伸び抑制効果を活用しながら、コイル長手方向
全域にわたり形状精度の良好な冷延鋼帯が高生産性で製
造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 20段センジミア圧延機の概略図
【図2】 バックアップロールの軸方向断面図
【図3】 中間ロールに使用する多段テーパロールの概
略図
【図4】 多段テーパ及び正弦曲線状の縮径部をそれぞ
れ両端部に付けた多段テーパロールの概略図
【図5】 板端部サドル位置の対称成分が伸び率差の対
称成分に及ぼす影響を表したグラフ
【図6】 クォータ部サドル位置の対称成分が伸び率差
の対称成分に及ぼす影響を表したグラフ
【図7】 第1中間ロールシフト位置の対称成分が板端
部伸び率差の対称成分に及ぼす影響を表したグラフ
【図8】 第1中間ロールシフト位置の対称成分がクォ
ータ部伸び率差の対称成分に及ぼす影響を表したグラフ
【図9】 板端部サドル位置の非対称成分が伸び率差の
非対称成分に及ぼす影響を表したグラフ
【図10】 クォータ部サドル位置の非対称成分が伸び
率差の非対称成分に及ぼす影響を表したグラフ
【図11】 第1中間ロールシフト位置の非対称成分が
板端部伸び率差の非対称成分に及ぼす影響を表したグラ
【図12】 第1中間ロールシフト位置の非対称成分が
クォータ部伸び率差の非対称成分に及ぼす影響を表した
グラフ
【図13】 第1中間ロールシフト位置の対称成分が板
端部伸び率差の差の対称成分に及ぼす影響を表したグラ
【図14】 第1中間ロールシフト位置の対称成分がク
ォータ部伸び率差の差の対称成分に及ぼす影響を表した
グラフ
【図15】 第1中間ロールシフト位置の非対称成分が
板端部伸び率差の差の非対称成分に及ぼす影響を表した
グラフ
【図16】 第1中間ロールシフト位置の非対称成分が
クォータ部伸び率差の差の非対称成分に及ぼす影響を表
したグラフ
【図17】 20段センジミア圧延機の制御系統を示し
た図
【図18】 実施例1の方法に従って圧延された鋼帯の
最大急峻度を従来法で圧延された鋼帯の最大急峻度と対
比したグラフ
【図19】 実施例2の方法に従って圧延された鋼帯の
最大急峻度を従来法で圧延された鋼帯の最大急峻度と対
比したグラフ
【符号の説明】
10:20段センジミア圧延機、11u、11d:ワー
クロール、12u,12d:第1中間ロール、13u,
13d:第2中間ロール、14u,14d:バックアッ
プロール、15u:クラウン調整機構をもつバックアッ
プロール、15d:クラウン調整機構をもたないバック
アップロール、16:ベアリング、 17:ベアリン
グ軸、 18:サドル、21:上位コンピュータ、
22:プロセスコンピュータ、23:形状制御手段、
24:形状検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原 健治 兵庫県尼崎市鶴町1番地 日新製鋼株式会 社技術研究所内 (72)発明者 内畠 治 大阪府大阪市此花区桜島二丁目1番171号 日新製鋼株式会社大阪製造所内 Fターム(参考) 4E024 AA02 DD01 DD03 DD05 EE05

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに異なるテーパ角度で複数のテーパ
    を多段に付けた多段テーパロールをシフト可能な中間ロ
    ールとして組込んだ多段圧延機を用いて圧延材を冷間圧
    延する際、板端からの距離が異なる複数箇所において板
    幅中央に対する伸び率差の対称成分及び非対称成分を表
    す数式モデルを予め作成し、形状検出器より得られる前
    記複数箇所の板幅中央に対する伸び率差の対称成分及び
    非対称成分を数式モデルに代入して前記複数箇所の板幅
    中央に対する伸び率差の対称成分及び非対称成分を算出
    し、算出された伸び率差の対称成分及び非対称成分が目
    標値に一致するようにバックアップロールのクラウン調
    整量及び中間ロールシフト位置を補正することを特徴と
    する多段圧延機における形状制御方法。
  2. 【請求項2】 シフト可能な中間ロールとして、一側端
    部に互いに異なるテーパ角度で複数のテーパが多段に付
    けられ、他側端部に正弦曲線状の縮径部が形成された多
    段テーパロールを組込んで使用する請求項1に記載の多
    段圧延機における形状制御方法。
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