JP2003285113A - 板プロフィルの良好な金属板の製造方法 - Google Patents

板プロフィルの良好な金属板の製造方法

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JP2003285113A JP2002086256A JP2002086256A JP2003285113A JP 2003285113 A JP2003285113 A JP 2003285113A JP 2002086256 A JP2002086256 A JP 2002086256A JP 2002086256 A JP2002086256 A JP 2002086256A JP 2003285113 A JP2003285113 A JP 2003285113A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】板プロフィル制御手段を有する圧延設備による
金属板の製造方法において、板クラウンの測定箇所を増
やす等の設備対応を行うことなく、板幅端部近傍に板厚
ピークが発生しないように板プロフィル制御装置を操作
し、所望の板プロフィルを得ることができる圧延方法を
提供する。 【解決手段】圧延材の板幅端部付近に圧延材の板厚評価
点を板幅方向に複数点設け、これらの各板厚評価点にお
ける予測計算板厚が、板幅端部に近い板厚評価点ほど小
さくなるように板プロフィル制御手段の制御量を決定す
る。その際、板厚ピークとなる板厚評価点がある場合に
は、該板厚ピークの板厚評価点の板幅端部からの距離
が、予め求めた各圧延スタンドにおけるロールクラウン
転写率の変化領域内となる最も下流側の圧延スタンドに
おいて、板クラウンが大きくなる方向に板プロフィル制
御手段の制御量を修正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧延設備による金
属板の製造方法に関し、より詳細には、板幅端部付近で
の板厚ピークの発生を防止することができる、板プロフ
ィルの良好な金属板の圧延方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】鋼板などの金属板を製造するための板圧
延において、製品の品質上、圧延された金属板の板厚が
均一であることが望まれている。このうち、板幅方向の
板厚分布を板プロフィルと称しているが、その大きさを
表す指標として板クラウンが一般的に用いられている。
この板クラウンとは、板幅端部付近に板厚評価点を設
け、この板厚評価点の板厚と板幅方向中央の板厚との差
により幅方向板厚分布の均一さを表したものである。
【0003】板クラウンを所望の値に制御するため、圧
延機には通常、ロールベンダー、ロールシフト、ロール
クロス等の板プロフィル制御装置のうちの1つ或いは2
つ以上を組み合わせて設けられている。このような制御
装置を有効に使用するためには、圧延後の板クラウンを
予測又は実測して制御装置の操作量を決定する必要があ
る。例えば、特開平7−60323号公報には、板材の
幅方向の少なくとも2点において板クラウンの目標値を
設定しておき、タンデム圧延機の出側で上記2点の板ク
ラウンが目標とする板クラウンに合致するようにアクチ
ュエーター(プロフィル制御装置)の設定を行う方法が
記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術によれ
ば、板クラウンをより正確に制御するため、板幅方向の
制御特性の違いに着目し、板幅方向の複数の点で板クラ
ウンの予測または制御を行うことが可能である。しか
し、例えば金属板の板幅方向の2点で目標とする板クラ
ウン量を定めて、これに圧延後の金属板の板クラウンが
合致するようにプロフィル制御装置を制御するだけで
は、以下に示すような問題が生じる。
【0005】金属板の板幅方向の板厚分布(板プロフィ
ル)は、通常、図7の点線に示すように板幅方向中央部
から板幅端部にかけてなだらかに減少する分布を示す。
しかし、圧延条件によっては、図7の実線に示すように
板幅端部近傍で板厚が増加する板厚ピークを持つ場合が
ある。例えば、鋼板の製造において熱間圧延によりこの
ような板プロフィルとなった熱延鋼板は、引き続き冷間
圧延により板厚を減ずる際に板の平坦度を乱すこととな
る。したがって、板クラウンを制御するに当っては、板
幅端部近傍に板厚ピークを持つ板プロフィルとならない
よう、プロフィル制御装置の条件を設定する必要があ
る。
【0006】しかし、金属板の板幅方向の2点で目標板
クラウンを設定する場合、すなわち板厚評価点を2点と
してこの従来技術を実施する場合には、板プロフィルが
図8に示すような場合に対応できない。本図は、目標の
板プロフィルを破線で、実際の板プロフィルを実線で示
したものであるが、両者の曲線は大きく異なり、実際の
板プロフィルでは板厚ピークが発生している。しかし、
2点設けられた板厚評価点における板クラウン量は、目
標と実際とが等しくなっており、このような場合には板
厚ピークの存在を認識することができない。また、板厚
評価点をさらに増やして板クラウンを実測すれば、この
ような異常な板プロフィルの発生を検知することは可能
となる。しかし、多数の評価点において板クラウンを測
定するには計測装置を新設または改造する必要があり、
多額の費用を要する。
【0007】本発明の目的は、上記の従来技術の問題点
を解決し、板プロフィルの制御手段を有する圧延設備に
よる金属板の製造方法において、板クラウンの測定箇所
を増やす等の設備対応を行うことなく、板幅端部近傍に
板厚ピークが発生しないように板プロフィル制御装置を
操作し、所望の板プロフィルを得ることができる圧延方
法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、新たな板
クラウンの計測装置を設置したり、既存の計測装置を改
造したりといった設備対応を行うことなく、板幅方向の
どの位置に生じる板厚ピークであってもこれを防止する
ことができる圧延方法について鋭意検討を重ね、本発明
に至った。
【0009】本発明の板プロフィルの制御手段を有する
圧延設備による金属板の製造方法は、以下のような特徴
を有する。
【0010】(1)板プロフィルの制御手段を有する圧
延設備による金属板の製造方法において、圧延材の板厚
評価点を圧延材板幅端部付近の板幅方向に複数点設け、
これらの各板厚評価点における圧延後の板厚を予測計算
し、該予測計算板厚が板幅端部に近い板厚評価点ほど小
さくなるように板プロフィル制御手段の制御量を決定す
ることを特徴とする金属板の製造方法。
【0011】(2)各圧延スタンド又は各圧延パスにお
けるロールクラウン転写率が板幅方向に変化する領域を
あらかじめ求めておき、隣り合う板厚評価点のうち板幅
端部側の板厚評価点の方が予測計算板厚が大きい板厚ピ
ークとなる板厚評価点がある場合に、該板厚ピークとな
る板厚評価点の板幅端部からの距離が前記ロールクラウ
ン転写率の変化領域内となる最も下流側の圧延スタンド
において、板プロフィル制御手段の制御量を板クラウン
が大きくなる方向に修正することを特徴とする上記
(1)に記載の金属板の製造方法。
【0012】本発明によれば、複数の板厚評価点におけ
る板クラウンを計算して板プロフィル制御手段の制御量
を調整し、板厚ピークの発生を抑えるので、新たな板ク
ラウン計測装置等の設備対応は必要ない。また、必要に
応じて簡単に板厚評価点の位置を変更し、板厚評価点の
点数も増やすことができるので、板幅端部近傍だけでな
く、板幅方向のどの位置に生じる板厚ピークであっても
防止することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施に供する熱
間仕上圧延設備の一例を示す側面図である。
【0014】仕上圧延設備1は、第1スタンドF1から
第7スタンドF7までの7スタンドから構成されてい
る。また、第7スタンドF7の出側には、板プロフィル
計測手段2が設置されており、圧延後の板プロフィル又
は板クラウンを計測できるようになっている。さらに、
目標板クラウンを与える目標板クラウン設定装置3、板
プロフィル制御装置の制御量の算出等を行う演算処理装
置4、板プロフィル制御装置等を操作する仕上圧延機制
御装置5を備えている。
【0015】仕上圧延設備1の各圧延スタンドF1〜F
7は、上下にワークロールとバックアップロールを備え
た4段式の圧延機である。また、各圧延スタンドF1〜
F7には、板プロフィル制御装置として、ロールベンダ
ー装置、ロールシフト装置、ロールクロス装置のうちの
1つ以上を備える。本実施形態では、その一例として、
全ての圧延スタンドF1〜F7にワークロールベンディ
ング装置が装備されており、さらに後段スタンドのF4
〜F7には上下ワークロールをバックアップロールとと
もに交差させるロールクロス装置が備えられている。
【0016】金属板6の圧延は、以下のように行われ
る。まず、圧延に先立ち、目標板クラウン設定装置3に
より目標板クラウンが与えられ、この目標板クラウンと
なるように演算処理装置4において板プロフィル制御装
置の制御量が算出される。そして、算出された板プロフ
ィル制御装置の制御量に従い、仕上圧延機制御装置5か
らの指令により、各圧延スタンドF1〜F7に装備され
た板プロフィル制御手段の制御量(本実施形態ではロー
ルベンダー装置のベンディング力とロールクロス装置の
クロス角)が初期設定される。次に、金属板6を仕上圧
延設備1へ通し、所望の板厚へ圧延する。その際、仕上
圧延設備1の出側に設置された板プロフィル計測手段2
により、圧延された金属板6の板プロフィル又は板クラ
ウンを計測する。板プロフィル計測手段2による計測結
果は、演算処理装置4へ送られ、板プロフィル制御装置
の制御量を修正するいわゆるフィードバック制御を行っ
てもよいし、演算に用いるモデル式を学習するなど、次
以降の金属板の圧延へ反映させてもよい。
【0017】次に、前記の板プロフィル制御装置の制御
量を決定する方法について説明する。
【0018】板プロフィル制御装置の制御量を決定する
ためには、仕上圧延後の金属板の板クラウンを計算によ
り予測する必要がある。その際に用いる板クラウン予測
モデルとしては、例えば以下に示すものを使用すること
ができる。
【0019】
【数1】
【0020】ここで、Criはiスタンド出側板クラウ
ン、hiはiスタンド出側板厚、Crmiはiスタンドにお
ける板幅方向均一荷重を仮定した場合のロールクラウン
である。そして、ηiはiスタンドにおけるロールクラ
ウンの出側板クラウンに対する影響係数であり、一般に
転写率と呼ばれている。
【0021】本発明者等の検討によれば、転写率は板幅
方向に分布を有している。図2は転写率の板幅方向分布
の一例を2種類の板厚に対して示したものである。本図
に示すように、転写率は、板幅端部側が大きく、板幅中
央側へ向かうにつれて減少してある値に近づき、板幅中
央部まで一定値で推移する。また、転写率は板厚によっ
て異なり、板厚が小さいほど転写率は小さく、且つ転写
率が変化する領域の板幅端部からの距離が小さくなる傾
向を示す。
【0022】このような転写率の幅方向分布は、例えば
次のような関数で表すことができる。
【0023】
【数2】
【0024】ここで、xは板幅端部からの幅方向距離、
limは転写率が変化する領域の板幅端部からの距離
(転写率の変化領域の幅)を示す。また、η(x)は幅方
向距離xにおける転写率であり、ηeは板幅端部におけ
る転写率、ηcは板幅中央部における転写率である。x
lim,ηe及びηcは板厚や圧下率の影響により異なる値
となるが、各スタンドにおける転写率を予め実験や数値
解析により求めておくことができ、対応する値を表とし
て演算装置に記憶しておけばよい。あるいは、実験や解
析で求めた転写率を回帰分析することにより、例えば板
厚の関数として用いることも可能である。
【0025】図3は、本発明の一実施形態に係る板プロ
フィル制御装置の制御量のプリセット値の決定過程の一
例を示したフローチャートである。以下、本図のステッ
プに従い説明する。
【0026】(S1)まず、各スタンドの板プロフィル
制御装置の制御量を仮設定する。その方法は特に限定さ
れるものではなく、例えば、直前の金属板の圧延におけ
る制御量をそのまま踏襲してもよいし、予め圧延する金
属板のサイズ等によりテーブル値として定めておいても
よい。
【0027】(S2)次に、板幅方向に複数の板厚評価
点を設定し、前記(1)式の板クラウン予測モデルを用
いて、各板厚評価点における出側板厚(板クラウン値)
を予測計算する。その際、ロールクラウンCrmiは、S
1で仮設定した板プロフィル制御装置の制御量を用いて
計算する。
【0028】なお、板幅方向に複数設定する板厚評価点
は、必要に応じてその点数を設定すればよい。一般に、
板厚ピークが発生する場合、その発生位置は板幅端部か
ら150mm以内であり、またピークの幅は50mm以
上である。したがって、板幅端部から150mm以内の
領域においては、隣り合う板厚評価点の間隔は50mm
以下とすることが好ましい。より好ましくは25mm以
下とする。例えば、板幅方向に板幅端部から25mm,
50mm,75mm,100mm,150mmなどの位
置を、片側あたり3〜5点程度選べばよい。
【0029】(S3)次に、S2で予測計算した各板厚
評価点の板厚を比較する。板厚ピークを持たないために
は、隣り合う板厚評価点の予測計算板厚が、板幅端部に
近い板厚評価点ほど小さくなっていることが必要であ
る。この条件を満たしている場合にはS6へ進む。この
条件を満たしていない、すなわち板厚ピークがある場合
にはS4,S5へ進み、板プロフィル制御装置の制御量
を修正する。
【0030】(S4)板厚ピークとなっている板厚評価
点を特定し、その板厚ピークを解消するために操作する
板プロフィル制御装置の圧延スタンドを特定する。本実
施形態では、まず、板厚ピークとなっている板厚評価点
の板幅端部からの距離xと、予め求めておいた各圧延ス
タンド毎の転写率の変化領域xlimとを比較する。最も
下流側の圧延スタンドF7から順に比較を行い、初めて
x<xlimとなる圧延スタンド、すなわち板厚ピークと
なっている板厚評価点が転写率の変化領域内となる最も
下流側のスタンドを特定し、これを板プロフィル制御装
置を操作する圧延スタンドとする。これよりも下流側の
圧延スタンドの板プロフィル制御装置を操作しても転写
率が一定であるために板厚ピークとなっている板厚評価
点の板クラウンは変化せず、また、これよりも上流側の
圧延スタンドの板プロフィル制御装置を操作すると板幅
方向中央側の板クラウンまで大きくしてしまうためであ
る。
【0031】なお、本発明における「板厚ピークとなっ
ている板厚評価点」とは、当該板厚評価点が板厚ピーク
部すなわち板幅端部付近での板厚増加部に含まれること
を意味するものである。したがって、当該板厚評価点が
板厚ピーク部の幅方向板厚分布の頂点すなわち最も板厚
が厚い位置にあることを意味するものではない。
【0032】(S5)S4で特定した板プロフィル制御
装置を操作する圧延スタンドの板プロフィル制御装置に
対し、板クラウンを大きくする方向にその制御量を設定
する。具体的には、本実施形態では、当該スタンドのベ
ンディング力やクロス角を小さくする。その際の制御量
は、板厚ピークの高さに応じて予め設定しておいた値を
用いればよく、また、板厚ピーク高さと転写率の関係を
予め関数として定めておき、計算して求めてもよい。
【0033】このような操作により、板厚ピークは解消
される。ただし、圧延後の板クラウンは全体的に大きく
なるので、これを打ち消すために、他の圧延スタンドの
板プロフィル制御装置を同時に操作してもよい。
【0034】以上のようにして再設定した板プロフィル
制御装置の新たな制御量を用い、S2へ戻って各板厚評
価点での板クラウン値を再計算する。
【0035】(S6)板厚ピークを発生させることな
く、各板プロフィル制御装置の制御量を設定することが
できたら、この制御量を各板プロフィル制御装置のプリ
セット量として決定する。
【0036】一方、図4は、本発明の他の実施形態に係
る板プロフィル制御装置の制御量のフィードバック制御
の一例を示したフローチャートである。以下、本図のス
テップに従い説明する。なお、図3と同一部分には同一
符号を付してその説明を省略する。
【0037】(S7)仕上圧延設備1の出側の板プロフ
ィル計測手段2により、圧延後の金属板の板クラウンを
実測する。
【0038】(S8)S7で実測した板クラウンに対
し、その値が予め設定された目標値に近づくように、各
スタンドの板プロフィル制御装置の制御量の修正値を仮
設定する。
【0039】(S2〜S5)図3の実施形態と同じ。
【0040】(S9)板厚ピークを発生させることな
く、各板プロフィル制御装置の制御量を設定することが
できたら、この制御量を各板プロフィル制御装置の制御
量の修正値として決定する。
【0041】なお、板プロフィル計測手段2としては、
板幅方向全体にわたって板厚分布を測定するプロフィル
メーターである必要は必ずしもなく、板幅方向において
板幅最端部から150mm程度の範囲全体または特定位
置の板厚を測定できればよく、例えばエッジドロップ計
を用いてもよい。
【0042】また、以上の説明は、図1に示す多スタン
ドで構成される圧延機による実施形態について説明して
きたが、本発明は本実施形態に限定されるものではな
い。すなわち、例えば1スタンドのみからなる圧延機に
より多パス圧延する場合であっても、各パスを以上の実
施形態の各圧延スタンドに置き換えて、同様に実施する
ことができる。
【0043】
【実施例】[実施例1]図1に示す仕上圧延設備を含む
熱間圧延設備により、板厚4.0mm、板幅1236m
mの熱延鋼板の製造を行った。その際、仕上圧延設備1
の各圧延スタンドに装備された板プロフィル制御装置の
プリセット値の設定を、図3に示すフローにより行っ
た。以下にその詳細を説明する。
【0044】(S1)各スタンドの板プロフィル制御装
置の制御量を、表1に示す値に仮設定した。
【0045】(S2)板幅端部からの距離が25,5
0,75,100,150mmの5点を板厚評価点とし
て設定し、各板厚評価点における出側板厚を予測計算し
た。図5に予測計算された板プロフィル分布を△及び破
線として示した。
【0046】(S3)図5より、板幅端部から50mm
の位置にある板厚評価点2における予測計算板厚が、こ
れよりも板幅中央側の板厚評価点3における予測計算板
厚よりも厚く、板厚ピークとなった。
【0047】(S4)このとき、予め求めておいた最終
の第7スタンドF7における転写率の変化領域xlim
100mmであり、したがってF7が板厚ピークとなる
板厚評価点2が転写率の変化領域内となる最も下流側の
スタンドであった。
【0048】(S5)表2に示すように、F7スタンド
のロールクロス角を減じた。また同時に、その上流側に
位置するF5,F6スタンドのロールクロス角を大きく
する方向に制御量を設定した。
【0049】(S2)再び、各板厚評価点における板厚
を予測計算した。図5に予測計算された板プロフィル分
布を○及び実線として示した。
【0050】(S3)図5より、各板厚評価点における
予測計算板厚は、板端部側ほど板厚は小さくなってお
り、板厚ピークは解消された。また、計算された修正後
の板クラウンは、目標とする板クラウンの値にほぼ一致
していた。
【0051】(S6)修正された板プロフィル制御装置
の制御量を、プリセット値として設定した。
【0052】以上のようにして定めた板プロフィル制御
装置の制御量のプリセット値を用いて、実際に圧延を行
い、圧延後の鋼板の板プロフィルを測定した。その結
果、図5の実線の計算結果に近い板クラウンを有する板
厚ピークのない板プロフィルが得られた。
【0053】
【表1】
【0054】
【表2】
【0055】[実施例2]図1に示す仕上圧延設備を含
む熱間圧延設備により、板厚3.2mm、板幅1256
mmの熱延鋼板の製造を行った。その際、仕上圧延設備
1出側の板プロフィル計測手段2による板クラウンの実
測結果をフィードバックして、各圧延スタンドに装備さ
れた板プロフィル制御装置の制御量を修正する方法を、
図4に示すフローにより行った。以下にその詳細を説明
する。
【0056】まず、板プロフィル制御装置の制御量を、
表3に示す値に設定して、圧延を行った。
【0057】(S7)仕上圧延設備1出側の板プロフィ
ル計測手段2により板クラウンを実測した結果、板幅端
部から75mmの位置での板クラウンが、目標の35μ
mに対して58μmと大きくなっていた。
【0058】(S8)上記の板クラウンの差を解消すべ
く、各スタンドの板プロフィル制御装置の制御量の変更
値を計算して求めたところ、表4に示す結果が得られ
た。
【0059】(S2)板幅端部からの距離が25,5
0,75mmの3点を板厚評価点として設定し、各板厚
評価点における板厚を予測計算した。図6に予測計算さ
れた板プロフィル分布を△及び破線として示した。
【0060】(S3)図6より、板幅端部から25mm
及び50mmの位置にある板厚評価点1及び2における
予測計算板厚が、中央側の板厚評価点3における予測計
算板厚よりも厚く、板厚ピークとなった。
【0061】(S4)このとき、予め求めておいた最終
の第7スタンドF7における転写率の変化領域xlim
75mmであり、したがってF7が板厚ピークとなる板
厚評価点が転写率の変化領域内となる最も下流側のスタ
ンドであった。
【0062】(S5)表5に示すように、F7スタンド
のロールクロス角を減じた。また同時に、その上流側に
位置するF4〜F6スタンドのロールクロス角を大きく
する方向に制御量を設定した。
【0063】(S2)再び、各板厚評価点における板厚
を予測計算した。図6に予測計算された板プロフィル分
布を○及び実線として示した。
【0064】(S3)図6より、各板厚評価点における
予測計算板厚は、板幅端部側ほど板厚は小さくなってお
り、板厚ピークは解消された。また、計算された修正後
の板クラウンは、目標とする板クラウンの値にほぼ一致
していた。
【0065】(S9)修正された板プロフィル制御装置
の制御量を、修正値として設定した。
【0066】以上のようにして板プロフィル制御装置の
制御量をフィードバック制御して、実際に圧延を行い、
圧延後の鋼板の板プロフィルを測定した。その結果、図
6の実線の計算結果に近い板クラウンを有し、板厚ピー
クのない板プロフィルが得られた。また、板幅端部から
75mmの位置での板クラウンも39μmとなり、目標
の35μmに近い値となった。
【0067】
【表3】
【0068】
【表4】
【0069】
【表5】
【0070】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
板クラウンの幅方向測定箇所を増やすことなく板幅端部
近傍に発生する板厚ピークを防止することができるの
で、製造コストを上昇させることなく、所望の板プロフ
ィルを有する金属板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施に供する熱間仕上圧延設備の一例
を示す側面図
【図2】転写率の板幅方向分布を、板厚による分布状況
の差と共に示した図
【図3】本発明の一実施形態に係る板プロフィル制御装
置の制御量のプリセット値の決定過程の一例を示したフ
ローチャート
【図4】本発明の他の実施形態に係る板プロフィル制御
装置の制御量のフィードバック制御の一例を示したフロ
ーチャート
【図5】実施例1における各板厚評価点における予測計
算板厚を示す図
【図6】実施例2における各板厚評価点における予測計
算板厚を示す図
【図7】板幅端部近傍に板厚ピークを有する板プロフィ
ルの説明図
【図8】板幅端部近傍に板厚ピークを有する場合の従来
方法の問題点を示す説明図
【符号の説明】 1 仕上圧延設備 2 板プロフィル計測手段 3 目標板クラウン設定装置 4 演算処理装置 5 仕上圧延機制御装置 6 金属板

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 板プロフィルの制御手段を有する圧延設
    備による金属板の製造方法において、圧延材の板厚評価
    点を圧延材板幅端部付近の板幅方向に複数点設け、これ
    らの各板厚評価点における圧延後の板厚を予測計算し、
    該予測計算板厚が板幅端部に近い板厚評価点ほど小さく
    なるように板プロフィル制御手段の制御量を決定するこ
    とを特徴とする金属板の製造方法。
  2. 【請求項2】 各圧延スタンド又は各圧延パスにおける
    ロールクラウン転写率が板幅方向に変化する領域をあら
    かじめ求めておき、隣り合う板厚評価点のうち板幅端部
    側の板厚評価点の方が予測計算板厚が大きい板厚ピーク
    となる板厚評価点がある場合に、該板厚ピークとなる板
    厚評価点の板幅端部からの距離が前記ロールクラウン転
    写率の変化領域内となる最も下流側の圧延スタンドにお
    いて、板プロフィル制御手段の制御量を板クラウンが大
    きくなる方向に修正することを特徴とする請求項1に記
    載の金属板の製造方法。
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