JP2006082118A

JP2006082118A - 金属板材の圧延方法および圧延装置

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Publication number: JP2006082118A
Application number: JP2004270600A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Ishii; 篤石井; Shigeru Ogawa; 茂小川; Yasuhiro Higashida; 康宏東田; Takashi Hisatsune; 貴史久恒
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2004-09-17
Filing date: 2004-09-17
Publication date: 2006-03-30
Anticipated expiration: 2024-09-17
Also published as: JP4214099B2

Abstract

【課題】キャンバーのない金属板材を製造する圧延方法および圧延装置を提供する。
【解決手段】少なくとも作業ロールと補強ロールとを有する金属板材の圧延機を用いて行う金属板材の圧延方法において、該作業ロールの作業側と駆動側のロールチョックに作用する圧延方向の力を測定し、該圧延方向力の作業側と駆動側との差異を演算し、この差異を制御目標値となるように制御ゲインを用いて、該圧延機のロール開度の左右非対称成分を制御する一方で、該制御ゲインを圧延中に状況に合わせて切り替えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属板材の圧延方法および圧延装置に関し、特に、圧延材の先端部から尾端部までの全長に渡ってキャンバーのない、あるいは極めてキャンバーの軽微な金属板材を安定して製造することのできる、金属板材の圧延方法および圧延装置に関する。

金属板材の圧延工程において、圧延板材をキャンバーすなわち左右曲がりのない状態で圧延することは、圧延材の平面形状不良や寸法精度不良を回避するだけでなく、蛇行や尻絞りといった通板トラブルを回避するためにも重要である。尚、本発明では、表記を簡単にするために、圧延方向を正面とした場合の左右である圧延機の作業側および駆動側のことを左右と称することにする。
このような問題に対し、特許文献１では、圧延機の入側および出側において圧延材の幅方向位置を測定する装置を配備し、この測定値から圧延材のキャンバーを演算し、これを修正するように圧延機入側に配備したエッジャーロールの位置を調整するキャンバー制御技術が開示されている。

また、特許文献２には、圧延機入側および出側に配備されたエッジャーロールの荷重の左右差に基づいて、該圧延機のロール開度の左右差すなわち圧下レベリングを制御するキャンバー制御技術が開示されている。
また、特許文献３には、圧延荷重の左右差の実測値を分析して、ロール開度の左右差すなわち圧下レベリングを制御するか、またはサイドガイドの位置を制御するキャンバー制御技術が開示されている。
また、特許文献４には、入側のエッジャーロールとサイドガイド、そして出側サイドガイドで圧延材を拘束してキャンバー制御する方法が開示されている。
特開平４−３０５３０４号公報特開平７−２１４１３１号公報特開２００１−１０５０１３号公報特開平８−３２３４１１号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載された、圧延材の幅方向位置測定によるキャンバー制御技術に関する発明では、既に発生したキャンバーを修正することが基本となっており、キャンバーの発生を未然に防止することは実質的に不可能である。
特許文献２記載の、圧延機入出側のエッジャーロール荷重左右差に基づくキャンバー制御技術に関する発明では、入側の圧延材に既にキャンバーが存在する場合、これが入側のエッジャーロール荷重差の外乱になって高い制御精度を得ることが困難になる。また、出側のエッジャーロールは圧延材先端がエッジャーロールに衝突することを避けるため圧延材先端通板時は退避しておく必要があり、圧延材先端からキャンバー制御を実施することも困難である。

また、特許文献３に記載の、圧延荷重左右差によるキャンバー制御に関する発明では、圧延材の入側板厚が板幅方向に不均一であったり、圧延材の温度分布が板幅方向に不均一な場合は、圧延荷重の左右差からキャンバーを推定する方法は極めて精度が悪くなり実用的ではない。
特許文献４に記載の、入側エッジャーロール、入側サイドガイドおよび出側サイドガイドによるキャンバー制御に関する発明では、出側サイドガイドが出側圧延材を完全に拘束することができれば出側キャンバーを零とすることが可能となるが、圧延操業を円滑に実施するには出側サイドガイドを圧延材板幅より広げておく必要があり、この余裕代の分だけ圧延材にキャンバーを生じることになる。
上記したような従来技術の問題は、結局、種々の原因によって発生するキャンバーを高精度かつ時間遅れなく測定、制御する方法がないことに起因していると言える。
そこで、本発明は、以上のキャンバー制御に関する従来技術の問題点を有利に解決して、圧延材の先端部から尾端部までの全長に渡ってキャンバーのない、あるいは極めてキャンバーの軽微な金属板材を安定して製造することのできる、金属板材の圧延方法および圧延装置を提供することを目的とするものである。

発明者らは、鋭意研究の末に、以下のような知見を得た。
一般に、圧延によってキャンバーを生ずる原因としては、ロールギャップ設定不良、圧延材の入側板厚左右差あるいは変形抵抗左右差等があげられるが、何れの原因の場合でも、最終的には、圧延によって生じる圧延方向の伸び歪に左右差を生じることで先進率および後進率が板幅方向に変化し、圧延材の出側速度および入側速度に左右差を生じキャンバーを生じることになる。このとき、例えば、圧延材先端部圧延時は、既に圧延が終了した出側の圧延材長さは短いので出側速度に左右差を生じることは比較的自由であるが、入側速度に左右差を生じるためには入側に存在する圧延材全体を水平面内で剛体回転させる必要がある。しかしながら先端部圧延時は一般に入側に長い未圧延材が残っているので、圧延材自身の重量とテーブルローラーとの摩擦によって、上記剛体回転に抗するモーメントが発生する。このモーメントは、圧延機の作業ロールに反力として伝わることになるので、作業ロールチョック部に作用する圧延方向力に左右差を生じることで最終的には支持されることになる。

上記のような先端部圧延時の主として入側圧延材から作用するモーメントは、作業ロールの作業側と駆動側のロールチョックに作用する圧延方向の力を測定して、作業側の圧延方向力と駆動側の圧延方向力との差異すなわち圧延方向力左右差を演算することで検知できる。このモーメントは、上記したようにキャンバー発生の原因となる伸び歪の左右差が生じたときにのみ発生し、しかも伸び歪差の発生とほぼ同時に該モーメントも発生するので、上記圧延方向力左右差を小さくする方向に、当該圧延機のロール開度の左右非対称成分すなわち圧下レベリングを操作することで、キャンバーの発生を未然に防止することが可能となる。
上記の原理は、圧延材尾端部圧延時も同様であり、尾端部圧延時は、既に圧延が終了した出側の圧延材長さが長いので、伸び歪そして先進率の左右差を生じようとしたときに主として出側圧延材からこれに抗するモーメントが発生し、これが作業ロールに反力として伝達されるので、この場合も作業ロールチョックに作用する圧延方向力の左右差を測定・演算することで伸び歪の左右差の発生を検知することができ、該圧延方向力左右差を小さくする方向に当該圧延機のロール開度の左右非対称成分すなわち圧下レベリングを操作することで、尾端部におけるキャンバーの発生も未然に防止することが可能となる。

以上のような原理に基づき、作業ロールの作業側と駆動側のロールチョックに作用する圧延方向の力を測定して、作業側の圧延方向力と駆動側の圧延方向力との差異すなわち圧延方向力左右差を演算し、この圧延方向力左右差と制御ゲインに基づいて、ロール開度の左右非対称成分制御量を演算し、当該圧延機の圧下レベリングを操作する圧延方法が考えられる。
また、さらに研究を進めると、キャンバーの原因となる伸び率の左右差に起因して発生する圧延方向力左右差は、圧延材先端部圧延時、定常部圧延時および尾端部圧延時によって、同一のキャンバーに対して、符号および大きさが変わること、測定される圧延方向力左右差には、作業ロールの円筒度が起因で作業ロールと補強ロール間の周速度差によって生じると考えられる作業ロール回転周期毎の変動があることを、発明者らはモデルミル実験の結果から知見した。そして、一定の制御ゲインで圧延方向力左右差を小さくする方向に圧下レベリングを操作しても、圧延材の全長に渡ってキャンバーの発生を防止することができないといった懸念があることがわかった。
上記の知見に基づいた本発明の要旨は以下のとおりである。

（１）少なくとも作業ロールと補強ロールとを有する金属板材の圧延機を用いて行う金属板材の圧延方法において、該作業ロールの作業側と駆動側のロールチョックに作用する圧延方向の力を測定し、該圧延方向力の作業側と駆動側との差異を演算し、この差異を制御目標値となるように制御ゲインを用いて該圧延機のロール開度の左右非対称成分を制御する一方で、該制御ゲインを任意に圧延中に切り替えることを特徴とする、金属板材の圧延方法。
（２）少なくとも作業ロールと補強ロールとを有する金属板材の圧延機を用いて行う金属板材の圧延方法において、該作業ロールの作業側と駆動側のロールチョックに作用する圧延方向の力を測定し、該圧延方向力の作業側と駆動側との差異を演算し、この差異を制御目標値となるように制御ゲインを用いて該圧延機のロール開度の左右非対称成分を制御する一方で、被圧延材の先端部、定常部および尾端部によって、該制御ゲインを圧延中に切り替えることを特徴とする、金属板材の圧延方法。
（３）少なくとも作業ロールと補強ロールとを有する金属板材の圧延機を用いて行う金属板材の圧延方法において、該作業ロールの作業側と駆動側のロールチョックに作用する圧延方向の力を測定し、該圧延方向力の作業側と駆動側との差異を演算し、この差異を制御目標値となるように制御ゲインを用いて該圧延機のロール開度の左右非対称成分を制御する一方で、前記圧延方向力の作業側と駆動側との差異の大きさによって、該制御ゲインを圧延中に切り替えることを特徴とする、金属板材の圧延方法。
（４）少なくとも作業ロールと補強ロールとを有する金属板材の圧延機を含む圧延装置において、該作業ロールの作業側と駆動側のロールチョックに作用する圧延方向の力を測定する該作業ロールチョックの圧延方向入側と出側の双方に荷重検出装置と、該荷重検出装置による測定値に基づいて該作業ロールチョックに作用する圧延方向力の作業側と駆動側の差異を演算する演算装置と、該演算値と制御ゲインに基づいて前記圧延機のロール開度の左右非対称成分制御量を演算する演算装置と、該ロール開度の左右非対称成分制御量の演算値に基づいて前記圧延機のロール開度を制御する制御装置と、圧延中に該制御ゲインを切り替える制御ゲイン切替装置を有することを特徴とする、金属板材の圧延装置。

（１）に記載の本発明の金属板材の圧延方法では、作業ロールの作業側と駆動側のロールチョックに作用する圧延方向の力を測定し、該圧延方向力の作業側と駆動側との差異を演算し、この差異すなわち圧延方向力左右差が、制御目標値になるように制御ゲインを用いて該圧延機のロール開度の左右非対称成分制御量を演算し、圧延方向力左右差を小さくする方向に当該圧延機のロール開度の左右非対称成分すなわち圧下レベリングを操作する。この際、例えば、圧延材入出側の拘束条件、圧延方向力左右差の大きさ等、種々の変化に応じて、該制御ゲインを圧延中に切り替えることを提案している。このように圧延中に適切な制御ゲインに切り替えることで、外乱の影響を抑え、圧延材の全長に渡って実質的にキャンバー発生のない、あるいは極めてキャンバーの軽微な圧延が実現可能となる。
（２）に記載の本発明の金属板材の圧延方法では、作業ロールの作業側と駆動側のロールチョックに作用する圧延方向の力を測定し、該圧延方向力の作業側と駆動側との差異を演算し、この差異すなわち圧延方向力左右差が、制御目標値になるように制御ゲインを用いて該圧延機のロール開度の左右非対称成分制御量を演算し、圧延方向力左右差を小さくする方向に当該圧延機のロール開度の左右非対称成分すなわち圧下レベリングを操作する。この際、圧延材の先端部、定常部および尾端部によって、該制御ゲインを圧延中に切り替えることを提案している。キャンバーの原因となる伸び率の左右差に起因して発生する圧延方向力左右差は、圧延材の先端部、定常部および尾端部によって、同一のキャンバーに対して、符号および大きさが変わるので、圧延材の通板状況に応じて制御ゲインを切り替えることで、圧延材の先端部から尾端部まで全長に渡って実質的にキャンバー発生のない、あるいは極めてキャンバーの軽微な圧延が実現可能となる。

（３）に記載の本発明の金属板材の圧延方法では、作業ロールの作業側と駆動側のロールチョックに作用する圧延方向の力を測定し、該圧延方向力の作業側と駆動側との差異を演算し、この差異すなわち圧延方向力左右差が、制御目標値になるように制御ゲインを用いて該圧延機のロール開度の左右非対称成分制御量を演算し、圧延方向力左右差を小さくする方向に当該圧延機のロール開度の左右非対称成分すなわち圧下レベリングを操作する。この際、前記圧延方向左右差の大きさによって、該制御ゲインを圧延中に切り替えることを提案している。測定される圧延方向力左右差には、作業ロールの円筒度が起因で作業ロールと補強ロール間の周速度差によって生じると考えられる作業ロール回転周期毎の変動が生じる。この圧延方向力左右差の変動は、キャンバーの原因となる伸び率の左右差に起因して生じるものではないので、この変動に基づいて圧下レベリング操作を行った場合、板厚ウェッジ等の外乱を生じてしまうことになる。そこで、（３）に記載の本発明の金属板材の圧延方法では、前記圧延方向左右差の大きさによって制御ゲインを切り替えることで、前記作業ロール回転周期毎の変動の外乱の影響を排除しかつ圧延材の全長に渡って実質的にキャンバー発生のない、あるいは極めてキャンバーの軽微な圧延が実現可能となる。

次に、（１）、（２）および（３）に記載の本発明の金属板材の圧延方法を実施するための圧延装置に関する本発明について説明する。
（４）に記載の本発明の金属板材の圧延装置では、以下に示す機能を有する。
１）作業ロールの作業側と駆動側のロールチョックの圧延方向入側と出側の双方に荷重検出装置が備えられているので、入・出側双方の荷重測定値の方向性を考慮して合力を演算することで、入・出側何れの方向に力が作用していても作業側および駆動側それぞれのロールチョックに作用する圧延方向力を求めることができる。
２）圧延方向力の作業側と駆動側の差異を演算する演算装置が備えられているので、作業側ロールチョックに作用する圧延方向力と駆動側ロールチョックに作用する圧延方向力の差異すなわち圧延方向力左右差を演算することができる。
３）圧延方向力左右差を求めることによって、キャンバーの原因となる圧延方向の伸び歪の左右差に起因して圧延材より作業ロールに作用するモーメントを検出することができる。
４）圧延方向力左右差および制御ゲインに基づいて、伸び歪を左右均等化するための圧延機のロール開度の左右非対称成分制御量を演算する演算装置と、該ロール開度の左右非対称成分制御量の演算値に基づいて該圧延機のロール開度を制御する制御装置が備えられているので、圧延方向力左右差に基づくキャンバー制御ができる。
５）圧延中に該制御ゲインを切り替えることが可能な制御ゲイン切替装置が備えられているので、例えば、圧延材の先端部、定常部および尾端部によって、または圧延方向左右差の大きさによって、圧延中の制御ゲインの切り替えができる。

結局、以上の機能によって、（１）、（２）および（３）に記載の金属板材の圧延方法を実施することが可能となり、外乱の影響を抑えかつ圧延材の全長に渡って、伸び歪の左右差の発生を未然に防ぎ、キャンバーのない、あるいは極めてキャンバーの軽微な金属板材を圧延することが可能となる。
以上のように、本発明の圧延方法および圧延装置を用いることによって、圧延材の先端部から尾端部までの全長に渡ってキャンバーのない、あるいは極めてキャンバーの軽微な金属板材を安定して製造することが可能となり、金属板材の圧延工程の生産性および歩留の大幅な向上が実現できる。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態をさらに具体的に説明する。
図１には、（１）、（２）および（３）に記載の本発明の圧延方法を実現する圧延装置、すなわち（４）に記載の本発明の圧延装置の好ましい実施の形態を示す。尚、図１は基本的に作業側の装置構成のみを図示しているが、駆動側にも同様の装置が存在する。圧延機の上作業ロール１に作用する圧延方向力は基本的には上作業ロールチョック５によって支持されるが、上作業ロールチョックには上作業ロールチョック出側荷重検出装置９と上作業ロール入側荷重検出装置１０が配備されており、上作業ロールチョックを圧延方向に固定しているプロジェクトブロック（図示せず）等の部材と上作業ロールチョックの間に作用する力を測定することができる。これらの荷重検出装置は通常は圧縮力を測定する構造とするのが装置構成を簡単にするため好ましい。上作業ロール圧延方向力演算装置１４では、上作業ロール出側荷重検出装置９と上作業ロール入側荷重検出装置１０による測定結果の差異を計算することによって、上作業ロールチョック５に作用する圧延方向力を算出する。さらに下作業ロール２に作用する圧延方向力についても、下作業ロールチョック６の出側および入側に配備された下作業ロール出側荷重検出装置１１および下作業ロール入側荷重検出装置１２の測定値に基づき下作業ロール圧延方向力演算装置１５によって、下作業ロールチョック６に作用する圧延方向力を演算する。次に下作業ロール圧延方向合力演算装置１６において、上作業ロール圧延方向力演算装置１４の演算結果と下作業ロール圧延方向力演算装置１５の演算結果の和をとることによって、上下作業ロールに作用する圧延方向合力を算出する。上記のような手続きは作業側のみならず駆動側も全く同じ装置構成で演算を実施し、その結果が駆動側の作業ロール圧延方向合力１７として得られる。そして作業側−駆動側圧延方向力差演算装置１８によって作業側の演算結果と駆動側の演算結果との差異が計算され、これによって作業ロールチョックに作用する圧延方向力の作業側と駆動側の差異すなわち圧延方向力左右差が計算されることになる。

次に、以上のように演算した該圧延方向力左右差の演算結果に基づいて、キャンバーを防止するための圧延機のロール開度の左右非対称成分制御量を演算する過程について説明する。圧延前の設定計算の段階でプロセスコンピュータ等の上位の計算機（図示せず）より、圧延材入出側の拘束条件、圧延方向力左右差の大きさ等によって圧延中に制御ゲインの切り替えるための各条件毎の制御ゲインの値が制御ゲイン切替装置２３に送られる。ここで、制御ゲイン、圧延方向力左右差および左右非対称成分制御量の関係は、例えば、デジタルPID制御系を考えた場合、次式のような関係で表せる。すなわち、１サンプリングあたりのロール開度の左右非対称成分制御量S_df ^C(k)は、次式で表される。

ここで、e(k)は１サンプリングあたりの誤差（）、F_R ^df(k)は１サンプリングあたり圧延方向力左右差、F_RT ^dfは圧延方向力左右差の制御目標値、K_Tは制御ゲイン、K_Pは制御ゲイン（比例成分）、K_Iは制御ゲイン（積分成分）、K_Dは制御ゲイン（微分成分）、Tはサンプリング周期である。通常、圧延方向力左右差の制御目標値は零であり、圧延方向力左右差がこの制御目標値になるように圧延機のロール開度の左右非対称成分を制御することで、キャンバー発生を防止することができる。しかしながら、ロールの摩耗等が起因でロール径の左右差あるいは摩擦係数の左右差等が生じた場合、これによって圧延方向力左右差がシフトする可能性があり、この場合、制御目標値は零でなく、実験的に求めるなどして、適切な値に変更する必要がある。

制御ゲインの値を含む式を、式(1)で表した場合、制御ゲイン切替装置２３は、状況にあった制御ゲインとしてK_T、K_P、K_IおよびK_Dの値を選定し、圧下レベリング制御量演算装置１９に送る。例えば、圧延機の入出側のサイドガイドや張力などによる圧延材の拘束がある場合、通常の先端・後端部の圧延状態に比べ圧延方向力左右差の感度が大きくなることが考えられるので制御ゲインは小さな値を選定する。このときの選定基準は圧延機や拘束条件の与え方によって異なるので、実操業の前に拘束条件を変えた実機実験などでデータを取り、決定すれば良い。
圧下レベリング制御量演算装置１９においては、圧延方向力左右差、制御ゲインおよび適正な圧延方向力左右差の目標値に基づき、キャンバーを防止するための圧延機のロール開度の左右非対称成分制御量を演算する。そして、この制御量演算結果に基づいて、圧下レベリング制御装置２０によって圧延機のロール開度の左右非対称成分を制御する。圧延中、制御ゲイン切替装置２３においては、圧延材入出側の拘束条件、圧延方向力左右差の大きさ等、種々の変化に応じて、予め設定計算の段階で読み込んでいた各条件における制御ゲインの値に従って、制御ゲインを圧下レベリング制御量演算装置１９に送り、圧延中の制御ゲインの切替を実施する。

（２）および（３）に記載の本発明の金属板材の圧延方法では、前述の圧延方向力左右差に基づく圧下レベリング制御における圧延中の制御ゲインの切替方法を提案している。ここでは、その詳細な原理を説明する。
図３は、発明者らがモデルミル実験を行って得た実験結果（アルミ板、幅100mm×板厚5mm、圧下率10％、圧延速度1m/min）であり、圧延方向力左右差と板厚ウェッジ率変化量との関係を圧延材の先端部、定常部および尾端部毎に示している。ここで、図中の記号は、H_dfが入側板厚ウェッジ、h_df が出側板厚ウェッジ、Hが入側板厚、ｈが出側板厚であり、ＷＳが作業側、ＤＳが駆動側を示す。尚、板厚ウェッジ率変化量は、板厚ウェッジ率（板厚ウェッジを板厚で割った量）の入出側の差であり、キャンバーに対応する量である。図３より、圧延方向力左右差は、圧延材の先端部、定常部および尾端部の圧延条件（圧延材入出側の拘束条件）によって、同一の板厚ウェッジ率変化量に対して、符号および大きさが変わることがわかる。以上のことから、圧延方向力左右差に基づく圧下レベリング制御を制御ゲイン一定で実施した場合、圧延材の先端部から尾端部まで全長に渡ってキャンバー発生を抑制することは困難であることがわかる。そこで、（２）に記載の本発明の金属板材の圧延方法では、圧延方向力左右差に基づく圧下レベリング制御を実施する際に、圧延材の先端部、定常部および尾端部によって、制御ゲインを圧延中に切り替える方法を提案している。尚、制御ゲインの切替のタイミングは、先端部および後端部の材料の重量が、剛体回転に抗する程度の摩擦力を得られるようになるまで、あるいは得られなくなるまでであるので、摩擦係数、圧延距離から摩擦力を計算することによって容易に求めることができる。
これを図１に示した装置で本発明を実施した場合、２３は圧延材の先端部、定常部および尾端部に応じた制御ゲインを選定し、さらに選定したゲインを１９に送る。あとは（１）の発明と同様である。

図４は、発明者らがモデルミル実験を行って得た実験結果（アルミ板、幅100mm×板厚5mm、圧下率10％、圧延速度1m/min）であり、圧下レベリング不良を付与することによって、キャンバーが生じそれに伴って発生した圧延方向力左右差の時系列データを示している。図４より、検出される圧延方向力左右差には、作業ロール周期毎の変動が生じていることがわかる。この圧延方向力左右差の変動は、キャンバーの原因となる伸び率の左右差に起因して生じているものではなく、作業ロールの円筒度が起因で作業ロールと補強ロール間の周速度差によって生じていると考えられる。したがって、圧延方向力左右差に基づく圧下レベリング制御を行った場合、制御ゲインを大きくすると材料先端部からのキャンバー抑制効果は高くなるものの、前述の作業ロール回転周期の変動に対して敏感になるため、制御系がハンチングを起こす可能性があり、作業ロール周期毎の板厚ウェッジが発生してしまうことが懸念される。そこで、（３）に記載の本発明の金属板材の圧延方法では、圧延方向力左右差に基づく圧下レベリング制御を実施する際に、圧延方向力左右差の大きさによって、制御ゲインを圧延中に切り替える方法を提案している。すなわち、圧延方向力左右差または誤差（圧延方向力左右差と制御目標値との差）が大きい段階で制御ゲインを大きくし、圧延方向力左右差または誤差が小さくなった時点で制御ゲインを小さくするようにゲインの自動切替を行うことで、キャンバー抑制効果が高くかつワークロール周期毎の板厚ウェッジの発生を抑えることが可能である。

図１に示した装置で本発明を実施した場合、次のようになる。１８で計算された圧延方向力左右差は２３に入力される。２３は圧延方向左右差に応じた制御ゲインを選定し、さらに選定したゲインを１９に送る。あとは（１）および（２）の発明と同様である。
以上のように、本発明の圧延方法では、圧延方向力左右差に基づいて圧下レベリングを制御する際に、圧延材入出側の拘束条件、圧延方向力左右差の大きさ等に応じて、該制御ゲインを圧延中に切り替えるので、外乱の影響を抑え、圧延材の全長に渡って実質的にキャンバー発生のない、あるいは極めてキャンバーの軽微な圧延が実現可能となる。

図２には、（１）、（２）および（３）に記載の本発明の圧延方法に関する圧延装置、すなわち（４）に記載の本発明の圧延装置の他の好ましい実施の形態を示す。図２の実施形態では、図１の実施形態に比べて、下作業ロールチョックに作用する圧延方向力の検出装置および演算装置を省略している。一般に伸び歪の左右差に起因して圧延材から作業ロールに作用するモーメントは、必ずしも上下作業ロールに均等に作用するとは限らないが、その時系列変化挙動については、上下作業ロールで傾向が逆転することはない。この場合も、圧延材入出側の拘束条件、圧延方向力左右差の大きさ等に応じて、制御ゲインを圧延中に切り替えることによって、上下どちらか一方の作業ロールに作用する圧延方向力の左右差に基づく良好なキャンバー制御を実現することができる。

図１に示した圧延機を用いて、本発明の（２）に記載の圧延方法を適用した場合の実施例について説明する。圧延方向力左右差による圧下レベリング制御を、制御ゲイン一定で実施した場合と、圧延材の先端部、定常部および尾端部で制御ゲインの自動切替を実施した場合を比較した。表１には、制御ゲイン一定方式と制御ゲイン切替方式における制御ゲインの値を示す。
表２には、制御ゲイン一定方式と制御ゲイン切替方式でキャンバー制御を実施した同一寸法の圧延材における圧延材先端部、定常部および尾端部のキャンバー実測値を示す。表２に示す通り、１ｍあたりのキャンバー実測値は、制御ゲイン一定方式の場合、定常部でキャンバーの精度が若干悪化し、尾端部で極端に悪化してしまうのに対して、制御ゲイン切替方式の場合、圧延材の先端部、定常部および尾端部のいずれにおいても、０．１５mm／m以下と小さな値に抑えられていることがわかる。
以上のように、本発明の圧延方法では、圧延方向力左右差に基づいて圧下レベリングを制御する際に、圧延材の先端部、定常部および尾端部によって、適切な制御ゲインを圧延中に切り替えるので、圧延材の先端部から尾端部までの全長に渡って実質的にキャンバー発生のない、あるいは極めてキャンバーの軽微な圧延が実現可能となる。

（１）、（２）および（３）に記載の本発明の圧延方法を実現する圧延装置または（４）に記載の本発明の圧延装置の好ましい実施の形態を模式的に示す図である。（１）、（２）および（３）に記載の本発明の圧延方法を実現する圧延装置または（４）に記載の本発明の圧延装置の好ましい実施の形態を模式的に示す図である。圧延方向力左右差と板厚ウェッジ率変化量との関係を圧延材の先端部、定常部および尾端部毎に示す図である。圧下レベリング不良の付与によるキャンバー発生に伴って発生した圧延方向力左右差の時系列データを示す図である。

符号の説明

１上作業ロール
２下作業ロール
３上補強ロール
４下補強ロール
５上作業ロールチョック（作業側）
６下作業ロールチョック（作業側）
７上補強ロールチョック（作業側）
８下補強ロールチョック（作業側）
９上作業ロール出側荷重検出装置（作業側）
１０上作業ロール入側荷重検出装置（作業側）
１１下作業ロール出側荷重検出装置（作業側）
１２下作業ロール入側荷重検出装置（作業側）
１３圧下装置
１４上作業ロール圧延方向力演算装置（作業側）
１５下作業ロール圧延方向力演算装置（作業側）
１６作業ロール圧延方向合力演算装置［加算器］（作業側）
１７作業ロール圧延方向合力（駆動側）
１８作業側−駆動側圧延方向力差演算装置
１９圧下レベリング制御量演算装置
２０圧下レベリング制御装置
２１金属板材
２２圧延方向
２３制御ゲイン切替装置
２４制御ゲイン

Claims

少なくとも作業ロールと補強ロールとを有する金属板材の圧延機を用いて行う金属板材の圧延方法において、該作業ロールの作業側と駆動側のロールチョックに作用する圧延方向の力を測定し、該圧延方向力の作業側と駆動側との差異を演算し、この差異を制御目標値となるように制御ゲインを用いて、該圧延機のロール開度の左右非対称成分を制御する一方で、該制御ゲインを圧延中に任意に切り替えることを特徴とする、金属板材の圧延方法。
少なくとも作業ロールと補強ロールとを有する金属板材の圧延機を用いて行う金属板材の圧延方法において、該作業ロールの作業側と駆動側のロールチョックに作用する圧延方向の力を測定し、該圧延方向力の作業側と駆動側との差異を演算し、この差異を制御目標値となるように制御ゲインを用いて、該圧延機のロール開度の左右非対称成分を制御する一方で、被圧延材の先端部、定常部および尾端部によって、該制御ゲインを圧延中に切り替えることを特徴とする、金属板材の圧延方法。
少なくとも作業ロールと補強ロールとを有する金属板材の圧延機を用いて行う金属板材の圧延方法において、該作業ロールの作業側と駆動側のロールチョックに作用する圧延方向の力を測定し、該圧延方向力の作業側と駆動側との差異を演算し、この差異を制御目標値となるように制御ゲインを用いて、該圧延機のロール開度の左右非対称成分を制御する一方で、前記圧延方向力の作業側と駆動側との差異の大きさによって、該制御ゲインを圧延中に切り替えることを特徴とする、金属板材の圧延方法。
少なくとも作業ロールと補強ロールとを有する金属板材の圧延機を含む圧延装置において、該作業ロールの作業側と駆動側のロールチョックに作用する圧延方向の力を測定する該作業ロールチョックの圧延方向入側と出側の双方に荷重検出装置と、該荷重検出装置による測定値に基づいて該作業ロールチョックに作用する圧延方向力の作業側と駆動側の差異を演算する演算装置と、該演算値と制御ゲインに基づいて前記圧延機のロール開度の左右非対称成分制御量を演算する演算装置と、該ロール開度の左右非対称成分制御量の演算値に基づいて前記圧延機のロール開度を制御する制御装置と、圧延中に該制御ゲインを切り替える制御ゲイン切替装置を有することを特徴とする、金属板材の圧延装置。