JP2004237346A - 熱間圧延における被圧延材幅の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】被圧延材先端を仕上圧延機付設のサイドガイドに突っ掛けてしまうトラブル、被圧延材先端をコイラー付設のサイドガイドに突っ掛けてしまうトラブルや、仕上圧延機内に被圧延材を通板する時、被圧延材尾端が絞り込んでしまうトラブルなどを防止し、また、被圧延材先端が局部的に幅狭になって、需要家の要求品質を満たさなくて切り捨てざるを得なくなるのを防止し、歩留まりロスを低減する。
【解決手段】一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計による被圧延材先尾端の幅の、中間部分の幅に対する偏差の実測結果をもとに、各粗圧延機に付設のエッジャーによるショートストローク制御における、被圧延材最先尾端でのエッジャー開度の、被圧延材中間部分でのエッジャー開度に対する広さを補正する。
【選択図】 図４
【解決手段】一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計による被圧延材先尾端の幅の、中間部分の幅に対する偏差の実測結果をもとに、各粗圧延機に付設のエッジャーによるショートストローク制御における、被圧延材最先尾端でのエッジャー開度の、被圧延材中間部分でのエッジャー開度に対する広さを補正する。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱間圧延における被圧延材幅の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱間圧延とは、金属材料を数百〜千数百℃に加熱した後、熱間圧延ライン上に抽出し、一対のロールで挟圧しつつその一対のロールを回転させ、薄く延ばすことをいう。
【０００３】
鋼をはじめとする金属板の熱間圧延は、図８に示すような、金属材料を加熱炉１０で加熱後、熱間圧延ライン１００上に抽出し、サイジングプレス１１で幅圧下して幅寸法を調整する場合もあるし、そうでない場合もあるが、粗圧延機（Ｒｏｕｇｈｅｒ）１２、仕上圧延機（Ｆｉｎｉｓｈｅｒ）１８などの圧延機により順次圧延し、コイラー（巻取装置）２４で巻き取る、という一連のプロセスを１本１本の金属材料（以下、被圧延材８）に対して施すことで行われる。
【０００４】
図８の例では、粗圧延機１２は３基、仕上圧延機１８は７基と複数あるので、それぞれＲｏｕｇｈｅｒ、Ｆｉｎｉｓｈｅｒの頭文字を取り、各圧延スタンドのナンバーを付与して、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｆ１、Ｆ２…Ｆ７などと略称される。コイラー２４も同様に複数あって、号機ナンバーを付与して、ＤＣ１、ＤＣ２などと略称される。ところで、粗圧延機１２、仕上圧延機１８、コイラー２４はそれぞれ、ここでは３基、７基、２基の場合を例として示したが、異なる基数の場合もある。
【０００５】
ここで、粗圧延機１２には、拡大して示すと図１のように、その入側にエッジャー１３という、被圧延材を幅方向に縮幅（以下、幅圧下）するための、一対のロールを縦向きに配した圧延機も付設されている。この縦向きに配した一対のロールはエッジャーロール１３５と称される。エッジャー１３は、粗圧延機１２のほかに、仕上圧延機１８の第１スタンドＦ１の入側にも付設されている場合がある。
【０００６】
また、粗圧延機１２には一部、往復圧延するものがある場合が多く、上記図１の例では、Ｒ１とＲ２で、それぞれ例えば計３パスずつの往復圧延を行う場合を示している。場合によっては、Ｒ１あるいはＲ２では５パス以上の往復圧延を行う場合もあるほか、１パスだけの一方向圧延を行うこともできる。
【０００７】
粗圧延機１２で往復圧延するに際し、概して、エッジャー１３による幅圧下は順方向すなわち奇数パスでだけ行い、偶数パスすなわち逆方向パスでは行わない。各粗圧延機１２とそれに付設のエッジャー１３による幅圧下とは、一つの被圧延材８に対して同時に行われる（いわゆるタンデム状態になる）ため、粗圧延機１２のワークロール１９と、その粗圧延機に付設のエッジャーロール１３５との間の被圧延材を確実に引っ張り勝手にできる順方向パスでは大きな幅圧下量を取っても問題ないのに対し、粗圧延機１２のワークロール１９の駆動トルクに対して概してトルク仕様の小さいエッジャー１３では力が不足して必ずしも粗圧延機１２のワークロール１９と、その粗圧延機１２に付設のエッジャーロール１３５との間の被圧延材を引っ張り勝手にできない逆方向パスでは、大きな幅圧下量を取ると、ワークロール１９とエッジャーロール１３５との間の被圧延材が圧縮され、しかもそれが被圧延材幅方向両サイドで均等にならなくなることが少なくなく、すると被圧延材に大きなキャンバ（長さ方向に見たときに幅方向に湾曲していること）が生じてしまう場合がある、という問題があるからである。
【０００８】
最後に、粗圧延機１２には、図１に示すように、進入してくる被圧延材８に向け、デスケーリング水を噴射するためのデスケーリングヘッダー１２５が設置されている。往復圧延を行うＲ１とＲ２には、入側と出側、両方に設置されている。ただ、全ての圧延パスにてデスケーリング水を噴射するとは限らず、例えば１パス目だけ噴射する、とか奇数パス目だけ噴射する、とか被圧延材の材質等に応じて、所定のデスケーリングパターンがとられる。
【０００９】
熱間圧延ライン１００上には、このほか、図８に示したように、クロップシャー１４、デスケーリング装置１６、冷却ゾーン２２、などの付帯設備も配置されている。
【００１０】
そして、各圧延機をはじめとする各設備間には、図示しない多数のテーブルローラ（以下、搬送ロール）が配置され、これにより、被圧延材８は、粗圧延機１２（図１の例ではＲ１とＲ２）での往復圧延の偶数パス目を除いて、矢印Ａの方向、すなわち、熱間圧延ライン１００の上流側から下流側に向かって搬送される。
【００１１】
なお、本発明において、被圧延材とは熱間圧延ライン１００上にて正に圧延加工されつつある金属材料を称することばであり、最終的な製品厚まで圧延され巻き取られつつある段階以降のものは金属板と称す。なお、金属板は金属帯をも含む意味である。
【００１２】
従来、熱間圧延における被圧延材幅の制御においては、先尾端のフレアー発生により以下に述べる様な種々のトラブルを生じていた。
【００１３】
ａ）過幅による歩止まり低下。
【００１４】
ｂ）仕上圧延機内に被圧延材を通板する時、被圧延材先端を仕上圧延機付設のサイドガイドに突っ掛けてしまうトラブル。
【００１５】
ｃ）被圧延材をコイラーにて巻き取る時、被圧延材先端をコイラー付設のサイドガイドに突っ掛けてしまうトラブル。
【００１６】
ｄ）仕上圧延機内に被圧延材を通板する時、被圧延材尾端が絞り込んでしまうトラブル。
【００１７】
ちなみに、フレアーとは、図９に示すような、水平圧延（ワークロール１９による被圧延材８の厚さ方向の圧延）によって被圧延材８の先端と尾端にできる、局部的な幅の広い部分Ｂ、Ｃのことである。
【００１８】
上記図９は、被圧延材８をエッジャー１３にて幅方向に圧下しない場合について示したものであるが、粗圧延機１２の入側に付設の先述のエッジャー１３にて、その一対のエッジャーロール１３５の開度を、例えば、被圧延材８の全長にわたり、被圧延材８の幅よりも若干狭い開度で一定にして、被圧延材８の幅方向の圧延（以下、エッジャーの開度一定制御）と、それにつづく水平圧延を行うと、今度は、先端も尾端も図１０にＢ’、Ｃ’で示すように局部的に幅狭になる。
【００１９】
ｅ）幅狭の部分は需要家の要求品質を満たさないわけであるから、切り捨てざるを得ず、歩留まりロスとなる。
【００２０】
水平圧延だけを考えれば、被圧延材８の先端と尾端では、若干、幅が広がる方向にフレアーができる作用があるはずであるが、多くの場合、水平圧延に先立って行われるエッジャー１３による幅方向の圧延によって生じた被圧延材８の幅端部の局部的な増厚分（いわゆるドッグボーンＤ）は、図１１に示すように被圧延材８の先端と尾端では小さく、先端と尾端を除いた中間では大きいため、エッジャー１３による幅方向の圧延につづく水平圧延でその増厚分が幅外側に広がる、いわゆる幅戻り量も先端と尾端では小さく、先端と尾端を除いた中間部分では大きくなり、先端と尾端を除いた中間部分の幅戻りが先端と尾端の幅戻りに勝ると共に更に先端と尾端にフレアーができる作用にも勝って、そのようになるのである。
【００２１】
上記問題の解決策として、先尾端のフレアー量を計算により予測し、この計算により予測したフレアー量をもとにショートストローク制御を行う方法が提案されている。
【００２２】
ショートストローク制御とは、エッジャーの開度一定制御を行ったのでは被圧延材８の先端と尾端が局部的に幅狭になってしまうのを防止する目的で、その幅狭になりそうな分に相当する開度だけ、幅狭になりそうな被圧延材長さについて、エッジャー１３の開度を広くするよう制御することをいう。
【００２３】
非特許文献１には、図１２に示すように、被圧延材８の先端でかつ幅端からΔＶｓ・ｓ／２だけ幅方向に入った位置を始点とし、被圧延材長さ方向にｌｓだけ入り、かつ幅端からΔＶＥ／２だけ幅方向に入った位置を終点として、両者を結ぶように、エッジャーロール周面が軌跡を描いて動くようにした、ショートストローク制御の例が示されている（被圧延材８の長さ方向に対してエッジャーロール周面の軌跡は結果的に図１２中の角度θｓをなすようにテーパ状に幅中央側に動く）。
【００２４】
図１２の例の場合、一対すなわち２つあるエッジャーロールの双方合わせて、被圧延材８の最先尾端でのエッジャー開度の、同中間部分でのエッジャー開度に対する広さ、すなわち、Ｖｓ＝（ΔＶＥ／２−ΔＶｓ・ｓ／２）×２を、先述の幅狭になりそうな分に相当する開度（以下、ショートストローク量）としているわけである。また、先述のｌｓはショートストローク長と以下称することにする。
【００２５】
さて、その幅狭になりそうな分に相当する開度をどのように予測するのかが、従来は、次に問題になっていた。
【００２６】
先端と尾端のショートストローク量Ｖｓの設定計算は、被圧延材の先端と尾端の変形を予測する、モデル式と呼ばれる、例えば水平圧下率、被圧延材幅、ロール径、幅圧下量等の連続関数によるものもあるが、より簡便なものとしては、水平圧下率、被圧延材幅、ロール径、幅圧下量等をキーとし、先端と尾端のショートストローク量Ｖｓ、ショートストローク長ｌｓをテーブル値として、計算機あるいは制御装置中の記憶装置から読み出すような計算の仕方をするものもある。
【００２７】
特許文献１では、スラブ幅と、それに、そのエッジャーにより被圧延材（先端と尾端を除く中間部分）をどれだけ縮幅するのか、その幅圧下量、の２つをキーとし、ショートストローク量Ｖｓをテーブル値にて設定することを提案している。
【００２８】
特許文献２では、条件として更に材質と温度を変数に加え、先端、尾端各々について、材質、寸法、幅圧下量および温度により仕上圧延機出側での被圧延材の幅の変動を予測し、予測した結果に応じて望まれる先後端部の幅変動を得るに必要な幅圧下パターンを決定する、としている。
【００２９】
【非特許文献１】
技術講座通信教育 熱間圧延方法 ｐ１０４ （学校法人鉄鋼学園 産業技術短期大学 人材開発センター）
【特許文献１】
特公昭５２−１３８２号公報
【特許文献２】
特開平３−１５５４０５号公報
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の特許文献１や特許文献２などの、計算によって先尾端のフレアー量、あるいは、被圧延材の先端と尾端がエッジャーによる幅方向の圧延後に更に水平圧延された後に局部的に幅狭になりそうな量（以下、幅狭量）、局部的に幅狭になりそうな領域の被圧延材長さを予測し、それらに基づいてショートストローク量やショートストローク長を決定する、という方法では、精度に限界があった。
【００３１】
即ち、スラブ幅（寸法）、幅圧下量、材質、温度（加熱温度設定）等が全く同じでも、ある１パスの幅圧下と水平圧延を経た後の幅狭量は全く同じにはならず、所詮ばらつきがあった。
【００３２】
図１３（ａ）に点線で模式的に示す被圧延材先端の平面形状に相当する幅狭量Ｅを予測し、ショートストローク制御を行うようにすることで、破線Ｆのような平面形状にすることを目標にしたとしても、実際には、一つ前の粗圧延機での圧延を終え、問題としている圧延機に向け進入してくるときには、図１３（ｂ）に実線で示すごとく、先端の平面形状は、予測していたのと異なり、フレアーがあったり、幅狭な部分があったりする場合が少なくない。
【００３３】
すると、図１３（ｂ）で、エッジャーロール１３５とワークロール１９を挟んで右側に示すように、エッジャー１３による幅方向の圧延、更にそれに続く水平圧延を経た後は、問題としている圧延機に向け進入時の被圧延材先端の平面形状の名残を残すように、進入時にフレアーがあれば圧延後もフレアーがある平面形状に、進入時に幅狭な部分があれば圧延後も幅狭な部分がある平面形状となって現れる。
【００３４】
図１３には示していないが、被圧延材尾端の平面形状も、向きが左右逆になるだけで、同じ傾向がある。
【００３５】
このように、ショートストローク量、ショートストローク長を、前述の、被圧延材のスラブ幅（寸法）、幅圧下量、材質、温度（加熱温度設定）等をキーとして設定したとしてもそれが適正でない場合が少なからずあったのである。
【００３６】
このようなばらつきが生じる原因は、加熱炉内での被圧延材８（スラブ）の温度分布の変動、どのパスの入側でデスケーリング水を被圧延材８に向け噴射し、どのパスでしなかったのか、のいわゆるデスケーリングパターンの違い、粗圧延のパス間の待機時間の変動等によって、先尾端が圧延されるときのメタルフローがばらつくため、フレアー変形の挙動が変動する、等の影響があるため、と推定される。
【００３７】
また加熱炉１０から抽出された被圧延材（スラブ）８をサイジングプレス１１によって幅圧下する場合は、それに際し、被圧延材先尾端の幅が局部的に小さくなるのを補償する目的で、被圧延材（スラブ）先尾端の所定長にわたり、幅が局部的に広くなるような段差がつくように幅圧下すること（いわゆる段差プレス）があるが、段差プレスを行う場合は、そのことも被圧延材先尾端の平面形状の変形の挙動に影響を与えると考えられる。
【００３８】
このように被圧延材８の先尾端の平面形状の変形の挙動は様々な要因によって変動するため、計算によって精度よくショートストローク量、ショートストローク長を設定することは精度の面で限界があった。
【００３９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するため、なされたものである。即ち、本発明は、熱間圧延における被圧延材幅の制御方法において、一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計による被圧延材先尾端の幅の、中間部分の幅に対する偏差の実測結果をもとに、各粗圧延機に付設のエッジャーによるエッジャーショートストローク制御における、被圧延材最先尾端でのエッジャー開度の、被圧延材中間部分でのエッジャー開度に対する広さを補正することを特徴とする、熱間圧延における被圧延材幅の制御方法である。
【００４０】
【作用】
本発明においては、熱間圧延における被圧延材幅の制御方法において、各粗圧延機出側に設置されている幅計による被圧延材先尾端の幅の、中間部分の幅に対する偏差の実測結果をもとに、次の粗圧延機に付設のエッジャーによるエッジャーショートストローク制御を行う。被圧延材８の先尾端の幅の、中間部分の幅に対する偏差の実測結果をもとにすることよって、一つ前の粗圧延パスによる被圧延材８の先尾端の平面形状の変形挙動のばらつきに影響されることなく、より適正にショートストローク量、ショートストローク長を設定可能になり、被圧延材８の先尾端におけるフレアーあるいは幅狭量を小さくすることができるのである。
【００４１】
【発明の実施の形態】
本発明を図８に示した熱間圧延ライン１００に適用する場合を実施形態として、適宜図を参照しつつ、以下、順を追って説明する。
【００４２】
まず、熱間圧延における被圧延材幅の制御方法について、大まかに説明する。
【００４３】
圧延により製造される金属板には、熱間圧延終了後に更に冷間圧延されるものとそうでないものとがある。需要家の要求する製品幅は、需要家からオーダーを受けた段階でビジネスコンピュータ９０に入力されるが、需要家の要求する製品幅は、基準値と、それを何ｍｍまでならオーバーしてよいかの許容値によって、合格範囲を決められている。基準値を下回ってはならず、下回った場合はその需要家に納入できず、他の用途に転用せざるを得ない。下回ったのが被圧延材全長の一部だけなら、その需要家のオーダー重量を下回らない限度において、その下回った部分を切り捨てることで対応できるが、その場合、歩留まりロスになる。
【００４４】
ビジネスコンピュータ９０内には、その製品が、熱間圧延終了後に更に冷間圧延されるものであるか、熱間圧延終了後に冷間圧延を経ないで需要家に納入されるものか、の情報が、需要家からオーダーを受けた段階で入力される。熱間圧延終了後に更に冷間圧延されるものであれば、冷間圧延による幅変動分を見越して熱間圧延終了後の金属板の幅の基準値が決められる。熱間圧延終了後に冷間圧延を経ないで需要家に納入されるものであれば、冷間圧延による幅変動分を見越して熱間圧延終了後の金属板の幅の基準値を決定する必要はない。がしかし、熱間圧延終了後までの被圧延材幅の制御方法は両者で共通しているため、以下、後者の場合を例に説明する。
【００４５】
ビジネスコンピュータ９０から伝送経路Ｇを通じてそれら製品に関する情報を受信する、熱間圧延ライン１００に付設のプロセスコンピュータ７０内では、詳説しないロジックにより、需要家の要求する製品幅に対し、余幅と呼ばれる安全代（いわゆるスキッドマークによる幅変動分や、制御の誤差分を見越した値）を足し算した値を目標に、仕上圧延後の被圧延材幅を可及的にそれに近づけるよう、エッジャーを主とする（他に仕上圧延機間の張力等もある）各種アクチュエータの各種設定値を計算し、それらは制御装置５０に伝送され、制御装置５０からの指令を受けて各種アクチュエータが制御される。仕上圧延後の被圧延材幅の目標値としては、正確には、仕上圧延終了後の被圧延材の温度の目標値と常温との温度差による、被圧延材幅の熱膨張分だけ広めの値がプロセスコンピュータ７０内で設定される。
【００４６】
同じく、プロセスコンピュータ７０内においては、別途の詳説しないロジックにより、仕上圧延中、仕上圧延機間で被圧延材に働く張力によって起こる幅縮みを、ある値に設定し、仕上圧延後の被圧延材幅の目標値に足し算して、仕上圧延前、即ち粗圧延後の被圧延材幅の目標値として設定する。
【００４７】
図２は、仕上圧延後の被圧延材幅の目標値を基に、以上述べた各種の上乗せ分について、粗圧延後の被圧延材幅の目標値が決まるまでの、それらの関係を模式的に示したものである。
【００４８】
例えば、低炭素鋼の製品幅９７０ｍｍ（基準値）、許容代（−側ゼロｍｍ、＋側２０ｍｍ）の場合の実施例でいえば、余幅を１５ｍｍ見越して９８５ｍｍとし、更に熱膨張分を、線膨張係数１．０×１０−５（１／ｍ／℃）×仕上圧延後の被圧延材幅の目標値０．９８５ｍ×仕上圧延終了後の被圧延材の温度の目標値と常温との温度差９００℃＝８．８６５ｍｍ上乗せし、少数点以下四捨五入して９９４ｍｍとし、最後に仕上圧延機間で被圧延材に働く張力による幅縮みを６ｍｍと見込んで上乗せし、最終的に粗圧延後の被圧延材幅の目標値を１０００ｍｍと設定する。
【００４９】
粗圧延後の被圧延材幅の目標値が決定したら、粗圧延後の被圧延材１本単位に、プロセスコンピュータ７０内において、各粗圧延機に付設のエッジャーの各パスについて、目標とする幅圧下量を、材質、粗圧延後の被圧延材寸法の目標値その他をキーとして、同じプロセスコンピュータ７０内に記憶してあるテーブル値を索引することで、例えば下表１に示すように設定する。表１中、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３はそれぞれ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に付設のエッジャーを意味する。
【００５０】
【表１】
【００５１】
表１中、最下行は、例えば、粗圧延後の被圧延材幅の目標値が１０００ｍｍのとき、各エッジャーパス後の被圧延材幅が各何ｍｍになるのかを参考までに示したものである。
【００５２】
充当すべきスラブは１２００ｍｍのものとし、表１の最左欄に示す通り、サイジングプレス１１で１３０ｍｍ幅圧下して１０７０ｍｍにすればよい計算になることを付記しておく。
【００５３】
また、表１中、Ｅ１の１パス目とサイジングプレス後が幅圧下量ゼロで同じ幅になっているのは、Ｅ１の１パス目では、エッジャー荷重５００ｋＮの低荷重一定制御をしているため、実質的に殆ど幅圧下に寄与なし、とみなしているからである。このＥ１の１パス目の低荷重一定制御は、サイジングプレスによってできる微小な幅の段差（段差プレス分を除く）をならすために行っているものである。
【００５４】
各パスについて、目標とする幅圧下量を設定したら、各エッジャーパスでの幅方向の圧延後の被圧延材幅も簡単に決まるから、以下に登場する各パラメータの幾何学的関係は図３に示すが、以下に述べる設定計算ロジックにより、各エッジャーパスにおける、エッジャー開度の設定値を決める。
【００５５】
但し、各パスについて、目標とする幅圧下量を設定したら、そのときにエッジャーにかかる荷重によるエッジャー開度の増加分を予測計算し、それを見越したエッジャー開度を設定するようにする。
【００５６】
ここにおいて、各エッジャーパス後の被圧延材幅をＷｉとすると、１つ前のエッジャーパスによる幅方向の圧延後の被圧延材幅がＷｉ−１に相当し、各エッジャーの各パス（各エッジャーパス）について、上記表１の目標値が設定され、それに向かって各設定計算が行われる。
【００５７】
本発明においては、一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計による被圧延材先尾端の幅の、中間部分の幅に対する偏差の実測結果をもとに、各粗圧延機に付設のエッジャーによるショートストローク制御（エッジャーショートストローク制御と称する）における、被圧延材最先尾端でのエッジャー開度の、被圧延材中間部分でのエッジャー開度に対する広さを補正し、最終的に開度ＸＥとして設定する。設定のタイミングは、一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計１５による測定結果の情報が制御装置５０に伝送され、各粗圧延機１２に付設のエッジャー１３の開度ＸＥの演算が完了後、被圧延材８の先端が各粗圧延機に付設のエッジャーに噛み込む前とする。
【００５８】
Ｗｉ−１に相当するのは、一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計による被圧延材先尾端の幅の実測結果である。図１を参照すると、今、Ｅ２の１パス目のエッジャーショートストローク制御における、被圧延材最先尾端でのエッジャー開度を設定しようとしている場合は、Ｅ１の出側の幅計で測定した、Ｅ１の最終パスによる幅方向の圧延後の被圧延材幅の実測結果がＷｉ−１に相当する。もしもＥ３（一方向にしか圧延しない）のエッジャーショートストローク制御における、被圧延材最先尾端でのエッジャー開度を設定しようとしている場合は、Ｅ２の出側の幅計で測定した、Ｅ２の最終パスによる幅方向の圧延後の被圧延材幅の実測結果がＷｉ−１に相当する。もしも仕上圧延機１８の第１スタンドＦ１の入側にも付設されたＦ１エッジャーがあれば、そのエッジャーショートストローク制御における、被圧延材最先尾端でのエッジャー開度を設定しようとしている場合は、Ｅ３の出側の幅計で測定した、Ｅ３による幅方向の圧延後の被圧延材幅の実測結果がＷｉ −１に相当する。
【００５９】
ＸＥ＝Ｗｉ−（ΔＷＨ＋ΔＷＤ）−Ｐ／Ｍ
ΔＷＨ＝ｆ（ＷＥ、Ｈｉ −１、Ｈｉ、ＲＨ）
ΔＷＤ＝ｇ（Ｗｉ−１、ＷＥ、ＲＥ、Ｈｉ −１）
ＸＥ：エッジャー開度の設定値
Ｗｉ：水平圧延後被圧延材幅
ΔＷＨ：水平圧延により被圧延材が幅広がりする量（矩形幅広がり）
ΔＷＤ：エッジャーによる幅方向の圧延でできるドッグボーンが水平圧延により幅広がりする量
Ｐ：被圧延材を幅方向に圧延するときにエッジャーにかかる荷重によるエッジャー開度の増加分
Ｍ：エッジャーミル定数
Ｈｉ −１：水平圧延前板厚
Ｈｉ：水平圧延後板厚
ＲＥ：エッジャーロール半径
ＲＨ：ワークロール半径
Ｗｉ−１：エッジャー入側被圧延材幅
【００６０】
以上は、被圧延材の長さ方向中間部分（先端と尾端を除いた部分）についての話である。
【００６１】
そして、以下に、いよいよ、本発明のポイントである、エッジャーショートストローク制御における、被圧延材最先尾端でのエッジャー開度の、被圧延材中間部分でのエッジャー開度に対する広さの補正について、その具体的方法を説明する。
【００６２】
【実施例】
（実施例１）
図４（ａ）に示すような平面形状が矩形の被圧延材８の先端がエッジャー１３に進入してくる予定でいたところ、実際の被圧延材８の先端の平面形状は図４（ｂ）に示すような形状であったとする。
【００６３】
このように、フレアー部分ができている場合は、被圧延材８の先端と尾端を除いた中間部分よりも局部的に幅広の部分ができているわけであるから、被圧延材８の先端の最大幅Ｈｍａｘを測定し、中間部分の幅Ｈｍｉｄとの差を計算し、その差に相当する分だけ、被圧延材８の最先端でのエッジャー開度を狭めればよい。この場合の被圧延材８の最先端でのエッジャー開度ＸＥは、
ＸＥ＝Ｗｉ −Ｐ／Ｍ−ΔＶｓ・ｓ−｛ａ（Ｈｍａｘ−Ｈｍｉｄ）＋ｂ｝
とすればよい。ａ、ｂは調整係数で、ここでは、ａ＝１、ｂ＝０とするが、本発明はこれに限るものではない。
【００６４】
また、ここでは、ショートストローク長ｌｓは従来技術通りテーブル値を踏襲して使用する。図４（ｂ）に示すように、ここでは、被圧延材の先端の最大幅Ｈｍａｘをとる位置から被圧延材尾端方向にとるが、本発明はこれに限るものではない。
【００６５】
（実施例２）
図５（ａ）に示すような平面形状が矩形の被圧延材８の先端がエッジャー１３に進入してくる予定でいたところ、実際の被圧延材８の先端の平面形状は図５（ｂ）に示すような形状であったとする。
【００６６】
このように、幅狭な部分ができている場合は、被圧延材８の先端と尾端を除いた中間部分よりも局部的に幅狭の部分ができているわけであるから、被圧延材８の先端の最小幅Ｈｍｉｎを測定し、中間部分の幅Ｈｍｉｄとの差を計算し、その差に相当する分だけ、被圧延材８の最先端でのエッジャー開度を広げればよい。この場合のエッジャー開度ＸＥは、
ＸＥ＝Ｗｉ −Ｐ／Ｍ−ΔＶｓ・ｓ＋｛ｃ（Ｈｍｉｄ−Ｈｍｉｎ）＋ｄ｝
とすればよい。ｃ、ｄは調整係数で、ここでは、ｃ＝１、ｄ＝０とするが、本発明はこれに限るものではない。
【００６７】
また、ここでは、ショートストローク長ｌｓは従来技術通りテーブル値を踏襲して使用する。図５（ｂ）に示すように、ここでは、被圧延材８の先端の最小幅Ｈｍｉｎをとる位置から被圧延材８の尾端方向にとるが、本発明はこれに限るものではない。
【００６８】
ところで、実施例１の場合も実施例２の場合も、被圧延材８の先端と尾端を除いた中間部分の幅とは、何で定義するのか、ということが問題となるが、ここではちなみに、被圧延材８の十分に中間の箇所、即ち、先端や尾端の局部的な幅狭や幅広がりが起こらないある箇所でもって代表させ、被圧延材８がサイジングプレスすらも未だされないスラブの段階に換算して、被圧延材８の先端から尾端側に向かって１．５ｍのポイントとしているが、本発明はこれらに限るものではない。
【００６９】
そして、実施例１の場合も実施例２の場合も、被圧延材８の幅圧下を最先端から長さ方向にしていくのにつれてエッジャー開度を狭めていき、ｌｓだけ進んだときには、エッジャー開度を被圧延材中間部分の開度にする必要があるが、ｌｓ進む間の被圧延材長さ方向の搬送のトラッキングは、プロセスコンピュータ７０にオペレータ手入力あるいは、ライン外に設けられたロール研削用のグラインダから自動入力されるエッジャーロール直径に円周率を掛け、更に、エッジャーロールによる被圧延材８の最先端噛み込みによる荷重の起立タイミングを起点とするエッジャーロールの延べ回転数（微小角度回転ごとにパルスを発するロータリーエンコーダをエッジャーロール軸に取り付け、制御装置５０でパルス数をカウントすることで可能）を掛け算することで行う。
【００７０】
（実施例３）
図６（ａ）に示すような平面形状が矩形の被圧延材８の尾端がエッジャー１３を抜ける予定でいたところ、実際の被圧延材８の尾端の平面形状は図６（ｂ）に示すような形状であったとする。
【００７１】
このように、フレアー部分ができている場合は、被圧延材８の先端と尾端を除いた中間部分よりも局部的に幅広の部分ができているわけであるから、被圧延材８の尾端の最大幅Ｈｍａｘを測定し、中間部分の幅Ｈｍｉｄとの差を計算し、その差に相当する分だけ、被圧延材８の最先端でのエッジャー開度を狭めればよい。この場合の被圧延材８の最尾端でのエッジャー開度ＸＥは、
ＸＥ＝Ｗｉ −Ｐ／Ｍ−ΔＶｓ・ｓ−｛ｅ（Ｈｍａｘ−Ｈｍｉｄ）＋ｆ｝
とすればよい。ｅ、ｆは調整係数で、ここでは、ｅ＝１、ｆ＝０とするが、本発明はこれに限るものではない。
【００７２】
また、ここでは、ショートストローク長ｌｓは従来技術通りテーブル値を踏襲して使用する。図６（ｂ）に示すように、ここでは、被圧延材８の尾端の最大幅Ｈｍａｘをとる位置から被圧延材８の先端方向にとるが、本発明はこれに限るものではない。
【００７３】
また、本実施例の場合は、尾端を対象とするため、すでにエッジャー１３にて幅方向の圧延を実施しているところで、エッジャー開度を更に狭めることになるわけであるから、図６（ｂ）中に○で示す部分の開度変更が急激すぎて、図示しないエッジャー駆動電動機が過負荷にならないよう、開度の時間的な変化率にある制限を設けるのが好ましい。
【００７４】
そして、被圧延材８の長さ方向の搬送のトラッキングは、次のようにして行う。スラブ段階で実貫した被圧延材重量を図示しない秤量計で実測した値がプロセスコンピュータ７０に自動送信され、それを比重（材質をキーに、プロセスコンピュータ７０内のテーブル値を索引する）で割り算して体積を求め、体積熱膨張係数（材質をキーに、プロセスコンピュータ７０内のテーブル値を索引する）と各パスでの温度予測値（詳説しない予測計算ロジックによる）の常温との差を掛け算したものを、各粗圧延機の各パスの出側での被圧延材幅、被圧延材厚の設定値でそれぞれ割り算して被圧延材長を求める（被圧延材幅、被圧延材厚は設定値通りに実際になるものと想定する）。エッジャーロールによる被圧延材８の最先端噛み込みによる荷重の起立タイミングを起点とするエッジャーロールの延べ回転数（微小角度回転ごとにパルスを発するロータリーエンコーダをエッジャーロール軸に取り付け、制御装置５０でパルス数をカウントすることで可能）を時々刻々に掛け算したものが、被圧延材長から尾端のｌｓ分を差し引いた値に達した時点でショートストローク制御を行うなどする。
【００７５】
（実施例４）
被圧延材尾端に幅狭な部分ができている場合は、実施例２と実施例３の組合せで制御を行う。
【００７６】
（実施結果）
本発明を実施した結果、図７に示すようになった。図７の上段（Ａ）は被圧延材先端について、下段（Ｂ）は被圧延材尾端についての実施結果である。粗圧延後の幅の実績について、表１の中間部分の幅の設定値に対する偏差を横軸（便宜上、実績−設定、と書いてある）にとり、度数分布を調べたものであるが、従来に比べ、実施後の方が先鋭化し、被圧延材先端がより矩形に近づいたことがわかる。つまり、エッジャーショートストローク制御の精度としては、向上したことになる。
【００７７】
【発明の効果】
本発明によれば、被圧延材先端を仕上圧延機付設のサイドガイドに突っ掛けてしまうトラブル、被圧延材先端をコイラー付設のサイドガイドに突っ掛けてしまうトラブルや、仕上圧延機内に被圧延材を通板する時、被圧延材尾端が絞り込んでしまうトラブルなどを防止でき、また、被圧延材先端が局部的に幅狭になって、需要家の要求品質を満たさなくて切り捨てざるを得なくなるのを防止し、歩留まりロスを低減できる、など、格段の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する、熱間圧延ラインの設備配列について一部を抜き出して図解した図
【図２】目標幅の決定の仕組について図解した図
【図３】本発明を実施するのに用いる、幅圧下と被圧延材変形のモデルについて図解した図
【図４】本発明の一つの実施例を図解した図
【図５】本発明の別の実施例を図解した図
【図６】本発明の更に別の実施例を図解した図
【図７】本発明の効果を示す図
【図８】本発明を適用する熱間圧延ラインの概略の設備配列について図解した図
【図９】フレアー変形の様子を示した図
【図１０】粗圧延での被圧延材の変形の様子を示した図
【図１１】粗圧延で被圧延材にできるドッグボーンの様子を示した図
【図１２】エッジャーショートストローク制御の方法を示した図
【図１３】従来技術の問題点を図解した図
【符号の説明】
８… 被圧延材
１０…加熱炉
１２…粗圧延機
１２５…デスケーリングヘッダー
１３…エッジャー
１３５…エッジャーロール
１４…クロップシャー
１５…幅計
１６…デスケーリング装置
１８…仕上圧延機
１９…ワークロール
２２…冷却ゾーン
２４…コイラー
５０…制御装置
７０…プロセスコンピュータ
９０…ビジネスコンピュータ
１００…熱間圧延ライン
Ａ…搬送方向
Ｂ、Ｃ…フレアー
Ｂ’、Ｃ’…幅狭
Ｄ…ドッグボーン
Ｅ…幅狭量
Ｇ…伝送経路
【発明の属する技術分野】
本発明は熱間圧延における被圧延材幅の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱間圧延とは、金属材料を数百〜千数百℃に加熱した後、熱間圧延ライン上に抽出し、一対のロールで挟圧しつつその一対のロールを回転させ、薄く延ばすことをいう。
【０００３】
鋼をはじめとする金属板の熱間圧延は、図８に示すような、金属材料を加熱炉１０で加熱後、熱間圧延ライン１００上に抽出し、サイジングプレス１１で幅圧下して幅寸法を調整する場合もあるし、そうでない場合もあるが、粗圧延機（Ｒｏｕｇｈｅｒ）１２、仕上圧延機（Ｆｉｎｉｓｈｅｒ）１８などの圧延機により順次圧延し、コイラー（巻取装置）２４で巻き取る、という一連のプロセスを１本１本の金属材料（以下、被圧延材８）に対して施すことで行われる。
【０００４】
図８の例では、粗圧延機１２は３基、仕上圧延機１８は７基と複数あるので、それぞれＲｏｕｇｈｅｒ、Ｆｉｎｉｓｈｅｒの頭文字を取り、各圧延スタンドのナンバーを付与して、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｆ１、Ｆ２…Ｆ７などと略称される。コイラー２４も同様に複数あって、号機ナンバーを付与して、ＤＣ１、ＤＣ２などと略称される。ところで、粗圧延機１２、仕上圧延機１８、コイラー２４はそれぞれ、ここでは３基、７基、２基の場合を例として示したが、異なる基数の場合もある。
【０００５】
ここで、粗圧延機１２には、拡大して示すと図１のように、その入側にエッジャー１３という、被圧延材を幅方向に縮幅（以下、幅圧下）するための、一対のロールを縦向きに配した圧延機も付設されている。この縦向きに配した一対のロールはエッジャーロール１３５と称される。エッジャー１３は、粗圧延機１２のほかに、仕上圧延機１８の第１スタンドＦ１の入側にも付設されている場合がある。
【０００６】
また、粗圧延機１２には一部、往復圧延するものがある場合が多く、上記図１の例では、Ｒ１とＲ２で、それぞれ例えば計３パスずつの往復圧延を行う場合を示している。場合によっては、Ｒ１あるいはＲ２では５パス以上の往復圧延を行う場合もあるほか、１パスだけの一方向圧延を行うこともできる。
【０００７】
粗圧延機１２で往復圧延するに際し、概して、エッジャー１３による幅圧下は順方向すなわち奇数パスでだけ行い、偶数パスすなわち逆方向パスでは行わない。各粗圧延機１２とそれに付設のエッジャー１３による幅圧下とは、一つの被圧延材８に対して同時に行われる（いわゆるタンデム状態になる）ため、粗圧延機１２のワークロール１９と、その粗圧延機に付設のエッジャーロール１３５との間の被圧延材を確実に引っ張り勝手にできる順方向パスでは大きな幅圧下量を取っても問題ないのに対し、粗圧延機１２のワークロール１９の駆動トルクに対して概してトルク仕様の小さいエッジャー１３では力が不足して必ずしも粗圧延機１２のワークロール１９と、その粗圧延機１２に付設のエッジャーロール１３５との間の被圧延材を引っ張り勝手にできない逆方向パスでは、大きな幅圧下量を取ると、ワークロール１９とエッジャーロール１３５との間の被圧延材が圧縮され、しかもそれが被圧延材幅方向両サイドで均等にならなくなることが少なくなく、すると被圧延材に大きなキャンバ（長さ方向に見たときに幅方向に湾曲していること）が生じてしまう場合がある、という問題があるからである。
【０００８】
最後に、粗圧延機１２には、図１に示すように、進入してくる被圧延材８に向け、デスケーリング水を噴射するためのデスケーリングヘッダー１２５が設置されている。往復圧延を行うＲ１とＲ２には、入側と出側、両方に設置されている。ただ、全ての圧延パスにてデスケーリング水を噴射するとは限らず、例えば１パス目だけ噴射する、とか奇数パス目だけ噴射する、とか被圧延材の材質等に応じて、所定のデスケーリングパターンがとられる。
【０００９】
熱間圧延ライン１００上には、このほか、図８に示したように、クロップシャー１４、デスケーリング装置１６、冷却ゾーン２２、などの付帯設備も配置されている。
【００１０】
そして、各圧延機をはじめとする各設備間には、図示しない多数のテーブルローラ（以下、搬送ロール）が配置され、これにより、被圧延材８は、粗圧延機１２（図１の例ではＲ１とＲ２）での往復圧延の偶数パス目を除いて、矢印Ａの方向、すなわち、熱間圧延ライン１００の上流側から下流側に向かって搬送される。
【００１１】
なお、本発明において、被圧延材とは熱間圧延ライン１００上にて正に圧延加工されつつある金属材料を称することばであり、最終的な製品厚まで圧延され巻き取られつつある段階以降のものは金属板と称す。なお、金属板は金属帯をも含む意味である。
【００１２】
従来、熱間圧延における被圧延材幅の制御においては、先尾端のフレアー発生により以下に述べる様な種々のトラブルを生じていた。
【００１３】
ａ）過幅による歩止まり低下。
【００１４】
ｂ）仕上圧延機内に被圧延材を通板する時、被圧延材先端を仕上圧延機付設のサイドガイドに突っ掛けてしまうトラブル。
【００１５】
ｃ）被圧延材をコイラーにて巻き取る時、被圧延材先端をコイラー付設のサイドガイドに突っ掛けてしまうトラブル。
【００１６】
ｄ）仕上圧延機内に被圧延材を通板する時、被圧延材尾端が絞り込んでしまうトラブル。
【００１７】
ちなみに、フレアーとは、図９に示すような、水平圧延（ワークロール１９による被圧延材８の厚さ方向の圧延）によって被圧延材８の先端と尾端にできる、局部的な幅の広い部分Ｂ、Ｃのことである。
【００１８】
上記図９は、被圧延材８をエッジャー１３にて幅方向に圧下しない場合について示したものであるが、粗圧延機１２の入側に付設の先述のエッジャー１３にて、その一対のエッジャーロール１３５の開度を、例えば、被圧延材８の全長にわたり、被圧延材８の幅よりも若干狭い開度で一定にして、被圧延材８の幅方向の圧延（以下、エッジャーの開度一定制御）と、それにつづく水平圧延を行うと、今度は、先端も尾端も図１０にＢ’、Ｃ’で示すように局部的に幅狭になる。
【００１９】
ｅ）幅狭の部分は需要家の要求品質を満たさないわけであるから、切り捨てざるを得ず、歩留まりロスとなる。
【００２０】
水平圧延だけを考えれば、被圧延材８の先端と尾端では、若干、幅が広がる方向にフレアーができる作用があるはずであるが、多くの場合、水平圧延に先立って行われるエッジャー１３による幅方向の圧延によって生じた被圧延材８の幅端部の局部的な増厚分（いわゆるドッグボーンＤ）は、図１１に示すように被圧延材８の先端と尾端では小さく、先端と尾端を除いた中間では大きいため、エッジャー１３による幅方向の圧延につづく水平圧延でその増厚分が幅外側に広がる、いわゆる幅戻り量も先端と尾端では小さく、先端と尾端を除いた中間部分では大きくなり、先端と尾端を除いた中間部分の幅戻りが先端と尾端の幅戻りに勝ると共に更に先端と尾端にフレアーができる作用にも勝って、そのようになるのである。
【００２１】
上記問題の解決策として、先尾端のフレアー量を計算により予測し、この計算により予測したフレアー量をもとにショートストローク制御を行う方法が提案されている。
【００２２】
ショートストローク制御とは、エッジャーの開度一定制御を行ったのでは被圧延材８の先端と尾端が局部的に幅狭になってしまうのを防止する目的で、その幅狭になりそうな分に相当する開度だけ、幅狭になりそうな被圧延材長さについて、エッジャー１３の開度を広くするよう制御することをいう。
【００２３】
非特許文献１には、図１２に示すように、被圧延材８の先端でかつ幅端からΔＶｓ・ｓ／２だけ幅方向に入った位置を始点とし、被圧延材長さ方向にｌｓだけ入り、かつ幅端からΔＶＥ／２だけ幅方向に入った位置を終点として、両者を結ぶように、エッジャーロール周面が軌跡を描いて動くようにした、ショートストローク制御の例が示されている（被圧延材８の長さ方向に対してエッジャーロール周面の軌跡は結果的に図１２中の角度θｓをなすようにテーパ状に幅中央側に動く）。
【００２４】
図１２の例の場合、一対すなわち２つあるエッジャーロールの双方合わせて、被圧延材８の最先尾端でのエッジャー開度の、同中間部分でのエッジャー開度に対する広さ、すなわち、Ｖｓ＝（ΔＶＥ／２−ΔＶｓ・ｓ／２）×２を、先述の幅狭になりそうな分に相当する開度（以下、ショートストローク量）としているわけである。また、先述のｌｓはショートストローク長と以下称することにする。
【００２５】
さて、その幅狭になりそうな分に相当する開度をどのように予測するのかが、従来は、次に問題になっていた。
【００２６】
先端と尾端のショートストローク量Ｖｓの設定計算は、被圧延材の先端と尾端の変形を予測する、モデル式と呼ばれる、例えば水平圧下率、被圧延材幅、ロール径、幅圧下量等の連続関数によるものもあるが、より簡便なものとしては、水平圧下率、被圧延材幅、ロール径、幅圧下量等をキーとし、先端と尾端のショートストローク量Ｖｓ、ショートストローク長ｌｓをテーブル値として、計算機あるいは制御装置中の記憶装置から読み出すような計算の仕方をするものもある。
【００２７】
特許文献１では、スラブ幅と、それに、そのエッジャーにより被圧延材（先端と尾端を除く中間部分）をどれだけ縮幅するのか、その幅圧下量、の２つをキーとし、ショートストローク量Ｖｓをテーブル値にて設定することを提案している。
【００２８】
特許文献２では、条件として更に材質と温度を変数に加え、先端、尾端各々について、材質、寸法、幅圧下量および温度により仕上圧延機出側での被圧延材の幅の変動を予測し、予測した結果に応じて望まれる先後端部の幅変動を得るに必要な幅圧下パターンを決定する、としている。
【００２９】
【非特許文献１】
技術講座通信教育 熱間圧延方法 ｐ１０４ （学校法人鉄鋼学園 産業技術短期大学 人材開発センター）
【特許文献１】
特公昭５２−１３８２号公報
【特許文献２】
特開平３−１５５４０５号公報
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の特許文献１や特許文献２などの、計算によって先尾端のフレアー量、あるいは、被圧延材の先端と尾端がエッジャーによる幅方向の圧延後に更に水平圧延された後に局部的に幅狭になりそうな量（以下、幅狭量）、局部的に幅狭になりそうな領域の被圧延材長さを予測し、それらに基づいてショートストローク量やショートストローク長を決定する、という方法では、精度に限界があった。
【００３１】
即ち、スラブ幅（寸法）、幅圧下量、材質、温度（加熱温度設定）等が全く同じでも、ある１パスの幅圧下と水平圧延を経た後の幅狭量は全く同じにはならず、所詮ばらつきがあった。
【００３２】
図１３（ａ）に点線で模式的に示す被圧延材先端の平面形状に相当する幅狭量Ｅを予測し、ショートストローク制御を行うようにすることで、破線Ｆのような平面形状にすることを目標にしたとしても、実際には、一つ前の粗圧延機での圧延を終え、問題としている圧延機に向け進入してくるときには、図１３（ｂ）に実線で示すごとく、先端の平面形状は、予測していたのと異なり、フレアーがあったり、幅狭な部分があったりする場合が少なくない。
【００３３】
すると、図１３（ｂ）で、エッジャーロール１３５とワークロール１９を挟んで右側に示すように、エッジャー１３による幅方向の圧延、更にそれに続く水平圧延を経た後は、問題としている圧延機に向け進入時の被圧延材先端の平面形状の名残を残すように、進入時にフレアーがあれば圧延後もフレアーがある平面形状に、進入時に幅狭な部分があれば圧延後も幅狭な部分がある平面形状となって現れる。
【００３４】
図１３には示していないが、被圧延材尾端の平面形状も、向きが左右逆になるだけで、同じ傾向がある。
【００３５】
このように、ショートストローク量、ショートストローク長を、前述の、被圧延材のスラブ幅（寸法）、幅圧下量、材質、温度（加熱温度設定）等をキーとして設定したとしてもそれが適正でない場合が少なからずあったのである。
【００３６】
このようなばらつきが生じる原因は、加熱炉内での被圧延材８（スラブ）の温度分布の変動、どのパスの入側でデスケーリング水を被圧延材８に向け噴射し、どのパスでしなかったのか、のいわゆるデスケーリングパターンの違い、粗圧延のパス間の待機時間の変動等によって、先尾端が圧延されるときのメタルフローがばらつくため、フレアー変形の挙動が変動する、等の影響があるため、と推定される。
【００３７】
また加熱炉１０から抽出された被圧延材（スラブ）８をサイジングプレス１１によって幅圧下する場合は、それに際し、被圧延材先尾端の幅が局部的に小さくなるのを補償する目的で、被圧延材（スラブ）先尾端の所定長にわたり、幅が局部的に広くなるような段差がつくように幅圧下すること（いわゆる段差プレス）があるが、段差プレスを行う場合は、そのことも被圧延材先尾端の平面形状の変形の挙動に影響を与えると考えられる。
【００３８】
このように被圧延材８の先尾端の平面形状の変形の挙動は様々な要因によって変動するため、計算によって精度よくショートストローク量、ショートストローク長を設定することは精度の面で限界があった。
【００３９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するため、なされたものである。即ち、本発明は、熱間圧延における被圧延材幅の制御方法において、一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計による被圧延材先尾端の幅の、中間部分の幅に対する偏差の実測結果をもとに、各粗圧延機に付設のエッジャーによるエッジャーショートストローク制御における、被圧延材最先尾端でのエッジャー開度の、被圧延材中間部分でのエッジャー開度に対する広さを補正することを特徴とする、熱間圧延における被圧延材幅の制御方法である。
【００４０】
【作用】
本発明においては、熱間圧延における被圧延材幅の制御方法において、各粗圧延機出側に設置されている幅計による被圧延材先尾端の幅の、中間部分の幅に対する偏差の実測結果をもとに、次の粗圧延機に付設のエッジャーによるエッジャーショートストローク制御を行う。被圧延材８の先尾端の幅の、中間部分の幅に対する偏差の実測結果をもとにすることよって、一つ前の粗圧延パスによる被圧延材８の先尾端の平面形状の変形挙動のばらつきに影響されることなく、より適正にショートストローク量、ショートストローク長を設定可能になり、被圧延材８の先尾端におけるフレアーあるいは幅狭量を小さくすることができるのである。
【００４１】
【発明の実施の形態】
本発明を図８に示した熱間圧延ライン１００に適用する場合を実施形態として、適宜図を参照しつつ、以下、順を追って説明する。
【００４２】
まず、熱間圧延における被圧延材幅の制御方法について、大まかに説明する。
【００４３】
圧延により製造される金属板には、熱間圧延終了後に更に冷間圧延されるものとそうでないものとがある。需要家の要求する製品幅は、需要家からオーダーを受けた段階でビジネスコンピュータ９０に入力されるが、需要家の要求する製品幅は、基準値と、それを何ｍｍまでならオーバーしてよいかの許容値によって、合格範囲を決められている。基準値を下回ってはならず、下回った場合はその需要家に納入できず、他の用途に転用せざるを得ない。下回ったのが被圧延材全長の一部だけなら、その需要家のオーダー重量を下回らない限度において、その下回った部分を切り捨てることで対応できるが、その場合、歩留まりロスになる。
【００４４】
ビジネスコンピュータ９０内には、その製品が、熱間圧延終了後に更に冷間圧延されるものであるか、熱間圧延終了後に冷間圧延を経ないで需要家に納入されるものか、の情報が、需要家からオーダーを受けた段階で入力される。熱間圧延終了後に更に冷間圧延されるものであれば、冷間圧延による幅変動分を見越して熱間圧延終了後の金属板の幅の基準値が決められる。熱間圧延終了後に冷間圧延を経ないで需要家に納入されるものであれば、冷間圧延による幅変動分を見越して熱間圧延終了後の金属板の幅の基準値を決定する必要はない。がしかし、熱間圧延終了後までの被圧延材幅の制御方法は両者で共通しているため、以下、後者の場合を例に説明する。
【００４５】
ビジネスコンピュータ９０から伝送経路Ｇを通じてそれら製品に関する情報を受信する、熱間圧延ライン１００に付設のプロセスコンピュータ７０内では、詳説しないロジックにより、需要家の要求する製品幅に対し、余幅と呼ばれる安全代（いわゆるスキッドマークによる幅変動分や、制御の誤差分を見越した値）を足し算した値を目標に、仕上圧延後の被圧延材幅を可及的にそれに近づけるよう、エッジャーを主とする（他に仕上圧延機間の張力等もある）各種アクチュエータの各種設定値を計算し、それらは制御装置５０に伝送され、制御装置５０からの指令を受けて各種アクチュエータが制御される。仕上圧延後の被圧延材幅の目標値としては、正確には、仕上圧延終了後の被圧延材の温度の目標値と常温との温度差による、被圧延材幅の熱膨張分だけ広めの値がプロセスコンピュータ７０内で設定される。
【００４６】
同じく、プロセスコンピュータ７０内においては、別途の詳説しないロジックにより、仕上圧延中、仕上圧延機間で被圧延材に働く張力によって起こる幅縮みを、ある値に設定し、仕上圧延後の被圧延材幅の目標値に足し算して、仕上圧延前、即ち粗圧延後の被圧延材幅の目標値として設定する。
【００４７】
図２は、仕上圧延後の被圧延材幅の目標値を基に、以上述べた各種の上乗せ分について、粗圧延後の被圧延材幅の目標値が決まるまでの、それらの関係を模式的に示したものである。
【００４８】
例えば、低炭素鋼の製品幅９７０ｍｍ（基準値）、許容代（−側ゼロｍｍ、＋側２０ｍｍ）の場合の実施例でいえば、余幅を１５ｍｍ見越して９８５ｍｍとし、更に熱膨張分を、線膨張係数１．０×１０−５（１／ｍ／℃）×仕上圧延後の被圧延材幅の目標値０．９８５ｍ×仕上圧延終了後の被圧延材の温度の目標値と常温との温度差９００℃＝８．８６５ｍｍ上乗せし、少数点以下四捨五入して９９４ｍｍとし、最後に仕上圧延機間で被圧延材に働く張力による幅縮みを６ｍｍと見込んで上乗せし、最終的に粗圧延後の被圧延材幅の目標値を１０００ｍｍと設定する。
【００４９】
粗圧延後の被圧延材幅の目標値が決定したら、粗圧延後の被圧延材１本単位に、プロセスコンピュータ７０内において、各粗圧延機に付設のエッジャーの各パスについて、目標とする幅圧下量を、材質、粗圧延後の被圧延材寸法の目標値その他をキーとして、同じプロセスコンピュータ７０内に記憶してあるテーブル値を索引することで、例えば下表１に示すように設定する。表１中、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３はそれぞれ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に付設のエッジャーを意味する。
【００５０】
【表１】
表１中、最下行は、例えば、粗圧延後の被圧延材幅の目標値が１０００ｍｍのとき、各エッジャーパス後の被圧延材幅が各何ｍｍになるのかを参考までに示したものである。
【００５２】
充当すべきスラブは１２００ｍｍのものとし、表１の最左欄に示す通り、サイジングプレス１１で１３０ｍｍ幅圧下して１０７０ｍｍにすればよい計算になることを付記しておく。
【００５３】
また、表１中、Ｅ１の１パス目とサイジングプレス後が幅圧下量ゼロで同じ幅になっているのは、Ｅ１の１パス目では、エッジャー荷重５００ｋＮの低荷重一定制御をしているため、実質的に殆ど幅圧下に寄与なし、とみなしているからである。このＥ１の１パス目の低荷重一定制御は、サイジングプレスによってできる微小な幅の段差（段差プレス分を除く）をならすために行っているものである。
【００５４】
各パスについて、目標とする幅圧下量を設定したら、各エッジャーパスでの幅方向の圧延後の被圧延材幅も簡単に決まるから、以下に登場する各パラメータの幾何学的関係は図３に示すが、以下に述べる設定計算ロジックにより、各エッジャーパスにおける、エッジャー開度の設定値を決める。
【００５５】
但し、各パスについて、目標とする幅圧下量を設定したら、そのときにエッジャーにかかる荷重によるエッジャー開度の増加分を予測計算し、それを見越したエッジャー開度を設定するようにする。
【００５６】
ここにおいて、各エッジャーパス後の被圧延材幅をＷｉとすると、１つ前のエッジャーパスによる幅方向の圧延後の被圧延材幅がＷｉ−１に相当し、各エッジャーの各パス（各エッジャーパス）について、上記表１の目標値が設定され、それに向かって各設定計算が行われる。
【００５７】
本発明においては、一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計による被圧延材先尾端の幅の、中間部分の幅に対する偏差の実測結果をもとに、各粗圧延機に付設のエッジャーによるショートストローク制御（エッジャーショートストローク制御と称する）における、被圧延材最先尾端でのエッジャー開度の、被圧延材中間部分でのエッジャー開度に対する広さを補正し、最終的に開度ＸＥとして設定する。設定のタイミングは、一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計１５による測定結果の情報が制御装置５０に伝送され、各粗圧延機１２に付設のエッジャー１３の開度ＸＥの演算が完了後、被圧延材８の先端が各粗圧延機に付設のエッジャーに噛み込む前とする。
【００５８】
Ｗｉ−１に相当するのは、一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計による被圧延材先尾端の幅の実測結果である。図１を参照すると、今、Ｅ２の１パス目のエッジャーショートストローク制御における、被圧延材最先尾端でのエッジャー開度を設定しようとしている場合は、Ｅ１の出側の幅計で測定した、Ｅ１の最終パスによる幅方向の圧延後の被圧延材幅の実測結果がＷｉ−１に相当する。もしもＥ３（一方向にしか圧延しない）のエッジャーショートストローク制御における、被圧延材最先尾端でのエッジャー開度を設定しようとしている場合は、Ｅ２の出側の幅計で測定した、Ｅ２の最終パスによる幅方向の圧延後の被圧延材幅の実測結果がＷｉ−１に相当する。もしも仕上圧延機１８の第１スタンドＦ１の入側にも付設されたＦ１エッジャーがあれば、そのエッジャーショートストローク制御における、被圧延材最先尾端でのエッジャー開度を設定しようとしている場合は、Ｅ３の出側の幅計で測定した、Ｅ３による幅方向の圧延後の被圧延材幅の実測結果がＷｉ −１に相当する。
【００５９】
ＸＥ＝Ｗｉ−（ΔＷＨ＋ΔＷＤ）−Ｐ／Ｍ
ΔＷＨ＝ｆ（ＷＥ、Ｈｉ −１、Ｈｉ、ＲＨ）
ΔＷＤ＝ｇ（Ｗｉ−１、ＷＥ、ＲＥ、Ｈｉ −１）
ＸＥ：エッジャー開度の設定値
Ｗｉ：水平圧延後被圧延材幅
ΔＷＨ：水平圧延により被圧延材が幅広がりする量（矩形幅広がり）
ΔＷＤ：エッジャーによる幅方向の圧延でできるドッグボーンが水平圧延により幅広がりする量
Ｐ：被圧延材を幅方向に圧延するときにエッジャーにかかる荷重によるエッジャー開度の増加分
Ｍ：エッジャーミル定数
Ｈｉ −１：水平圧延前板厚
Ｈｉ：水平圧延後板厚
ＲＥ：エッジャーロール半径
ＲＨ：ワークロール半径
Ｗｉ−１：エッジャー入側被圧延材幅
【００６０】
以上は、被圧延材の長さ方向中間部分（先端と尾端を除いた部分）についての話である。
【００６１】
そして、以下に、いよいよ、本発明のポイントである、エッジャーショートストローク制御における、被圧延材最先尾端でのエッジャー開度の、被圧延材中間部分でのエッジャー開度に対する広さの補正について、その具体的方法を説明する。
【００６２】
【実施例】
（実施例１）
図４（ａ）に示すような平面形状が矩形の被圧延材８の先端がエッジャー１３に進入してくる予定でいたところ、実際の被圧延材８の先端の平面形状は図４（ｂ）に示すような形状であったとする。
【００６３】
このように、フレアー部分ができている場合は、被圧延材８の先端と尾端を除いた中間部分よりも局部的に幅広の部分ができているわけであるから、被圧延材８の先端の最大幅Ｈｍａｘを測定し、中間部分の幅Ｈｍｉｄとの差を計算し、その差に相当する分だけ、被圧延材８の最先端でのエッジャー開度を狭めればよい。この場合の被圧延材８の最先端でのエッジャー開度ＸＥは、
ＸＥ＝Ｗｉ −Ｐ／Ｍ−ΔＶｓ・ｓ−｛ａ（Ｈｍａｘ−Ｈｍｉｄ）＋ｂ｝
とすればよい。ａ、ｂは調整係数で、ここでは、ａ＝１、ｂ＝０とするが、本発明はこれに限るものではない。
【００６４】
また、ここでは、ショートストローク長ｌｓは従来技術通りテーブル値を踏襲して使用する。図４（ｂ）に示すように、ここでは、被圧延材の先端の最大幅Ｈｍａｘをとる位置から被圧延材尾端方向にとるが、本発明はこれに限るものではない。
【００６５】
（実施例２）
図５（ａ）に示すような平面形状が矩形の被圧延材８の先端がエッジャー１３に進入してくる予定でいたところ、実際の被圧延材８の先端の平面形状は図５（ｂ）に示すような形状であったとする。
【００６６】
このように、幅狭な部分ができている場合は、被圧延材８の先端と尾端を除いた中間部分よりも局部的に幅狭の部分ができているわけであるから、被圧延材８の先端の最小幅Ｈｍｉｎを測定し、中間部分の幅Ｈｍｉｄとの差を計算し、その差に相当する分だけ、被圧延材８の最先端でのエッジャー開度を広げればよい。この場合のエッジャー開度ＸＥは、
ＸＥ＝Ｗｉ −Ｐ／Ｍ−ΔＶｓ・ｓ＋｛ｃ（Ｈｍｉｄ−Ｈｍｉｎ）＋ｄ｝
とすればよい。ｃ、ｄは調整係数で、ここでは、ｃ＝１、ｄ＝０とするが、本発明はこれに限るものではない。
【００６７】
また、ここでは、ショートストローク長ｌｓは従来技術通りテーブル値を踏襲して使用する。図５（ｂ）に示すように、ここでは、被圧延材８の先端の最小幅Ｈｍｉｎをとる位置から被圧延材８の尾端方向にとるが、本発明はこれに限るものではない。
【００６８】
ところで、実施例１の場合も実施例２の場合も、被圧延材８の先端と尾端を除いた中間部分の幅とは、何で定義するのか、ということが問題となるが、ここではちなみに、被圧延材８の十分に中間の箇所、即ち、先端や尾端の局部的な幅狭や幅広がりが起こらないある箇所でもって代表させ、被圧延材８がサイジングプレスすらも未だされないスラブの段階に換算して、被圧延材８の先端から尾端側に向かって１．５ｍのポイントとしているが、本発明はこれらに限るものではない。
【００６９】
そして、実施例１の場合も実施例２の場合も、被圧延材８の幅圧下を最先端から長さ方向にしていくのにつれてエッジャー開度を狭めていき、ｌｓだけ進んだときには、エッジャー開度を被圧延材中間部分の開度にする必要があるが、ｌｓ進む間の被圧延材長さ方向の搬送のトラッキングは、プロセスコンピュータ７０にオペレータ手入力あるいは、ライン外に設けられたロール研削用のグラインダから自動入力されるエッジャーロール直径に円周率を掛け、更に、エッジャーロールによる被圧延材８の最先端噛み込みによる荷重の起立タイミングを起点とするエッジャーロールの延べ回転数（微小角度回転ごとにパルスを発するロータリーエンコーダをエッジャーロール軸に取り付け、制御装置５０でパルス数をカウントすることで可能）を掛け算することで行う。
【００７０】
（実施例３）
図６（ａ）に示すような平面形状が矩形の被圧延材８の尾端がエッジャー１３を抜ける予定でいたところ、実際の被圧延材８の尾端の平面形状は図６（ｂ）に示すような形状であったとする。
【００７１】
このように、フレアー部分ができている場合は、被圧延材８の先端と尾端を除いた中間部分よりも局部的に幅広の部分ができているわけであるから、被圧延材８の尾端の最大幅Ｈｍａｘを測定し、中間部分の幅Ｈｍｉｄとの差を計算し、その差に相当する分だけ、被圧延材８の最先端でのエッジャー開度を狭めればよい。この場合の被圧延材８の最尾端でのエッジャー開度ＸＥは、
ＸＥ＝Ｗｉ −Ｐ／Ｍ−ΔＶｓ・ｓ−｛ｅ（Ｈｍａｘ−Ｈｍｉｄ）＋ｆ｝
とすればよい。ｅ、ｆは調整係数で、ここでは、ｅ＝１、ｆ＝０とするが、本発明はこれに限るものではない。
【００７２】
また、ここでは、ショートストローク長ｌｓは従来技術通りテーブル値を踏襲して使用する。図６（ｂ）に示すように、ここでは、被圧延材８の尾端の最大幅Ｈｍａｘをとる位置から被圧延材８の先端方向にとるが、本発明はこれに限るものではない。
【００７３】
また、本実施例の場合は、尾端を対象とするため、すでにエッジャー１３にて幅方向の圧延を実施しているところで、エッジャー開度を更に狭めることになるわけであるから、図６（ｂ）中に○で示す部分の開度変更が急激すぎて、図示しないエッジャー駆動電動機が過負荷にならないよう、開度の時間的な変化率にある制限を設けるのが好ましい。
【００７４】
そして、被圧延材８の長さ方向の搬送のトラッキングは、次のようにして行う。スラブ段階で実貫した被圧延材重量を図示しない秤量計で実測した値がプロセスコンピュータ７０に自動送信され、それを比重（材質をキーに、プロセスコンピュータ７０内のテーブル値を索引する）で割り算して体積を求め、体積熱膨張係数（材質をキーに、プロセスコンピュータ７０内のテーブル値を索引する）と各パスでの温度予測値（詳説しない予測計算ロジックによる）の常温との差を掛け算したものを、各粗圧延機の各パスの出側での被圧延材幅、被圧延材厚の設定値でそれぞれ割り算して被圧延材長を求める（被圧延材幅、被圧延材厚は設定値通りに実際になるものと想定する）。エッジャーロールによる被圧延材８の最先端噛み込みによる荷重の起立タイミングを起点とするエッジャーロールの延べ回転数（微小角度回転ごとにパルスを発するロータリーエンコーダをエッジャーロール軸に取り付け、制御装置５０でパルス数をカウントすることで可能）を時々刻々に掛け算したものが、被圧延材長から尾端のｌｓ分を差し引いた値に達した時点でショートストローク制御を行うなどする。
【００７５】
（実施例４）
被圧延材尾端に幅狭な部分ができている場合は、実施例２と実施例３の組合せで制御を行う。
【００７６】
（実施結果）
本発明を実施した結果、図７に示すようになった。図７の上段（Ａ）は被圧延材先端について、下段（Ｂ）は被圧延材尾端についての実施結果である。粗圧延後の幅の実績について、表１の中間部分の幅の設定値に対する偏差を横軸（便宜上、実績−設定、と書いてある）にとり、度数分布を調べたものであるが、従来に比べ、実施後の方が先鋭化し、被圧延材先端がより矩形に近づいたことがわかる。つまり、エッジャーショートストローク制御の精度としては、向上したことになる。
【００７７】
【発明の効果】
本発明によれば、被圧延材先端を仕上圧延機付設のサイドガイドに突っ掛けてしまうトラブル、被圧延材先端をコイラー付設のサイドガイドに突っ掛けてしまうトラブルや、仕上圧延機内に被圧延材を通板する時、被圧延材尾端が絞り込んでしまうトラブルなどを防止でき、また、被圧延材先端が局部的に幅狭になって、需要家の要求品質を満たさなくて切り捨てざるを得なくなるのを防止し、歩留まりロスを低減できる、など、格段の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する、熱間圧延ラインの設備配列について一部を抜き出して図解した図
【図２】目標幅の決定の仕組について図解した図
【図３】本発明を実施するのに用いる、幅圧下と被圧延材変形のモデルについて図解した図
【図４】本発明の一つの実施例を図解した図
【図５】本発明の別の実施例を図解した図
【図６】本発明の更に別の実施例を図解した図
【図７】本発明の効果を示す図
【図８】本発明を適用する熱間圧延ラインの概略の設備配列について図解した図
【図９】フレアー変形の様子を示した図
【図１０】粗圧延での被圧延材の変形の様子を示した図
【図１１】粗圧延で被圧延材にできるドッグボーンの様子を示した図
【図１２】エッジャーショートストローク制御の方法を示した図
【図１３】従来技術の問題点を図解した図
【符号の説明】
８… 被圧延材
１０…加熱炉
１２…粗圧延機
１２５…デスケーリングヘッダー
１３…エッジャー
１３５…エッジャーロール
１４…クロップシャー
１５…幅計
１６…デスケーリング装置
１８…仕上圧延機
１９…ワークロール
２２…冷却ゾーン
２４…コイラー
５０…制御装置
７０…プロセスコンピュータ
９０…ビジネスコンピュータ
１００…熱間圧延ライン
Ａ…搬送方向
Ｂ、Ｃ…フレアー
Ｂ’、Ｃ’…幅狭
Ｄ…ドッグボーン
Ｅ…幅狭量
Ｇ…伝送経路
Claims (1)
- 熱間圧延における被圧延材幅の制御方法において、
一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計による被圧延材先尾端の幅の、中間部分の幅に対する偏差の実測結果をもとに、
各粗圧延機に付設のエッジャーによるエッジャーショートストローク制御における、被圧延材最先尾端でのエッジャー開度の、被圧延材中間部分でのエッジャー開度に対する広さを補正することを特徴とする、
熱間圧延における被圧延材幅の制御方法。
Priority Applications (1)
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| JP2003031646A JP2004237346A (ja) | 2003-02-07 | 2003-02-07 | 熱間圧延における被圧延材幅の制御方法 |
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| JP2003031646A JP2004237346A (ja) | 2003-02-07 | 2003-02-07 | 熱間圧延における被圧延材幅の制御方法 |
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|---|---|
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