JP2006272380A - タンデム圧延機におけるワークロールシフト位置の設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タンデム圧延機により１サイクル圧延内で同一幅の被圧延材を連続して圧延する場合、圧延して得られる被圧延材のクラウン品質を向上することができるワークロールシフト位置の設定方法を提供する。
【解決手段】先ずタンデム圧延機の各スタンドのワークロールの長さから決まるシフトリミットまでのシフト可能量をＮ等分し、そのＮ等分した値を１回当たりにシフトするシフトピッチに設定し、圧延開始時の１本目で各スタンドのシフト位置をずらせて設定し、以降、サイクリックシフト法で各スタンドのワークロールのシフト位置を設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワークロールを軸方向にシフトさせるワークロールシフト装置を複数のスタンドに備えたタンデム圧延機におけるワークロールシフト位置の設定方法に関する。

従来、板圧延において板とワークロールとが接触する板通過部が摩耗するため、圧延スケジュールを組む際に幅の広いものから幅の狭い順に圧延するようにスケジューリングを行い、圧延することが行われていた。しかし、近年の小ロット多品種生産への移行に伴い、スケジューリングが困難になり、工程管理が複雑化するという問題があった。
このため、熱間仕上げ圧延機などのタンデム圧延機においては、被圧延材１本毎にワークロールを軸方向にシフトさせ、被圧延材が圧延される板通過部を変えることにより、ロール軸方向に摩耗と熱膨張を分散させる方法が採用されている。

このときのワークロールシフト量を決める方法として、ワークロールをある決められたシフト量でサイクリックにシフトさせるサイクリックシフト法や、それを改善した決定方法が提案されている（特許文献１、２）。
特許文献１のワークロールシフト量決定方法は、シフト量を大幅に変更することなく安定した圧延作業を可能とするために、次材圧延時のワークロールプロフィールを算出し、算出した前記ワークロールプロフィールについて、該ワークロールプロフィールの滑らかさに関する評価関数値を計算し、その結果により次材の最適シフト位置を決定するようにしている。

また特許文献２に記載のワークロールシフト設定方法は、サイクリックシフト法において、個別スタンドのロール替えの場合においてもワークロールシフトの千鳥配置がくずれることのないように、一時的にシフトを停止したスタンドのシフト位置については、その設定するシフト位置を記憶手段に記憶させておき、シフト再開後には、前記記憶手段に記憶したシフト位置を実際にシフトした位置としてワークロールシフト設定を継続していく設定方法である。

特許文献２に記載のワークロールシフト設定方法は、図６に示すようなタンデム圧延機になどに適用可能である。このタンデム圧延機は、Ｆ１〜Ｆ４が４段圧延機、Ｆ５〜Ｆ７が６段圧延機からなる。図６中、Ｓは被圧延材である板材を示す。１はワークロール、２は中間ロール、３はバックアップロールをそれぞれ示し、４は圧延ラインを制御するプロセスコンピュータを示す。

なお、後段のＦ５〜Ｆ７スタンドは、図５に示すような６段構成とされ、ワークロールシフト装置（図示せず）を具備している。ワークロールシフト装置で実行されるサイクリックシフト法について説明しておく。
サイクリックシフト法においては、先ず６段圧延機の各スタンドのワークロールの長さから決まるシフトリミットまでのシフト可能量をＮ等分し、そのＮ等分した値を１回当たりにシフトするシフトピッチに設定する。６段圧延機の各スタンドでは、１回の圧延が完了する毎にシフトピッチ分だけシフトし、そしてシフトリミットに至ると、次には反対方向にシフトする。以下、ワークロールをシフトピッチ分だけシフトして設定する位置を、シフト位置という。

６段圧延機では、普通、シフト位置＝０を圧延機中心７位置とし、正方向、負方向の２方向５、６に、圧延機中心７位置に対して対称となるように、上下のワークロール１のシフト位置が設定される（図７参照）。
その際、従来のサイクリックシフト法では、タンデム圧延機の各スタンドについて図３に示すシフトパターンでワークロール１のシフト位置を設定していた。なお、圧延操業上、圧延方向に並んだタンデム圧延機のＦ５，Ｆ７スタンドでワークロールを正方向にシフトするとき、偶数番号のＦ６スタンドは負方向にシフトしていた。
特開平６−１５４８２３号公報 特開平１１−２５４０１５号公報

しかしながら、特許文献１の決定方法は、ワークロールプロフィールを算出したり、評価関数値を計算したりして次材の最適シフト位置を決定するため、次材の最適シフト位置が、予めサイクリックシフト法で設定されるシフト位置と一致しない場合が発生する。したがって、特許文献１の決定方法では、このような場合に対応した制御ロジックが必要になり、ワークロールシフトの制御が複雑になるという問題があった。

また特許文献２のワークロールシフト設定方法は、一時的にシフトを停止しているときを除き、サイクリックシフト法でワークロールをシフトさせているいるので、シフト位置の設定が簡単であるものの、一時的にシフトを停止することがなく、ワークロールシフトの千鳥配置を継続して行うと、圧延スケジュールによっては被圧延材のクラウンをクラウン目標値内に入れることができない場合が生じることが判明した。

図３、図４により従来のサイクリックシフト法の問題点を説明する。
図３には、従来のサイクリックシフト法においてワークロールシフトの千鳥配置が継続されている状態を示した。図４には、そのワークロールのシフトパターンを継続しつつ、同一幅の被圧延材を連続して圧延した場合に、図６に示したタンデム圧延機によって得られるクラウン制御範囲を示した。

クラウン制御範囲は、圧延機変形モデルと板材変形モデルとを連立させ、かつ各スタンド入側の板クラウンの影響及びワークロールプロフィールの経時変化を考慮したクラウン・形状シュミレーションモデルによりシュミレーションした。
（シュミレーション条件）
被圧延材
幅９００ｍｍ、シートバー厚４０ｍｍ、仕上板厚２．３ｍｍ、
シートバーの１本当たりの長さ：５０ｍ、被圧延材の圧延本数：１５０本
得た熱延鋼板の引張強度：４０２ＭＰａ
６段圧延機の条件
ワークロールの長さから決まるシフトリミットまでのシフト可能量：３００ｍｍ、
１回当たりのシフト量：３０ｍｍ（３００ｍｍを１０等分）
上側の中間ロール２のシフト範囲：０〜７４０ｍｍ、下側の中間ロール２のシフト範囲：０〜７４０ｍｍ（上側と反対方向）
ワークロールベンダー：１チョック当たり±４００Ｎ
中間ロールベンダー：なし
ただし、中間ロール２のシフト量＝０ｍｍは、図５に示すテーパー開始点の位置がバックアップロール端に来る場合とした。
４段圧延機の条件
ワークロールベンダー：１チョック当たり±１０００Ｎ
図４に示す圧延本数とクラウン制御範囲との関係、及び図３に示す圧延本数とシフト位置との関係を対比した。図４中、○印は、タンデム圧延機により達成可能なＦ７スタンド出側の板クラウンを示している。この被圧延材はクラウン厳格材であり、クラウン目標値を＋１０μmとした。

図４に示す結果から、圧延本数１〜１０１本の範囲で見た場合、矢印（ロ）の近傍の被圧延材（矢印（ロ）：２６，３６，４６，５６，・・・９６本目の被圧延材）がクラウン目標値＋１０μmから外れていることがわかる。
この原因は、従来のサイクリックシフト法では、Ｆ５，Ｆ６，Ｆ７スタンドの各ワークロール１のシフト位置が圧延機中心７位置に対して上下対称にかつシフト位置＝０から同じ回数だけシフトした位置に繰り返し設定されており、このため、同一幅の被圧延材Ｓを圧延する場合には、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、Ｆ５，Ｆ６，Ｆ７スタンドにおいてワークロール１のシフト位置＝０のときの板通過部１Ａ０、１Ｂ０から同じだけ離れた板通過部１Ａ、１Ｂで、圧延されている影響が大きいからである。

なお、矢印（ロ）で示す２６，３６，４６，５６，・・・９６本目の被圧延材は、図３中、矢印（イ）で示すように、各スタンドのワークロール１が同時にシフト位置＝０から最も離れた位置に設定されている場合に相当する。また図７（ｄ）には、シフト位置＝０のとき、被圧延材Ｓとワークロール１とが接触する板通過部１Ａ０、１Ｂ０を模式的に示した。

そこで本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、タンデム圧延機により１サイクル圧延内で同一幅の被圧延材を連続して圧延する場合、圧延して得られる被圧延材のクラウン品質を向上することができるワークロールシフト位置の設定方法を提供することを目的とする。

本発明は、タンデム圧延機の複数のスタンドにワークロールシフト装置を設け、所定のシフトピッチでそれぞれ所定位置にシフトさせていくサイクリック法により各ワークロールのシフト位置を設定するに際し、
先ずタンデム圧延機の各スタンドのワークロールの長さから決まるシフトリミットまでのシフト可能量をＮ等分し、そのＮ等分した値を１回当たりにシフトするシフトピッチに設定し、圧延開始時の１本目で各スタンドのシフト位置をずらせて設定し、以降、サイクリックシフト法で各スタンドのワークロールのシフト位置を設定することを特徴とするワークロールシフト位置の設定方法である。

本発明によれば、１サイクル圧延内で同一幅の被圧延材を連続して圧延する場合、ワークロールの摩耗およびワークロールのサーマルクラウンを分散すると同時に、タンデム圧延機のクラウン制御能力を平準化することができる。その結果、圧延して得られる被圧延材のクラウン品質を向上することができる。

以下、本発明を図６に示したようなタンデム圧延機に適用した実施の形態について説明する。
本発明の実施の形態では、タンデム圧延機の後段のＦ５，Ｆ６，Ｆ７スタンドのワークロール１を図１に示すようなシフトパターンでシフトさせた。すなわち、本発明の実施の形態に係るワークロールシフト位置の設定方法では、先ずタンデム圧延機の各スタンドのワークロールの長さから決まるシフトリミットまでのシフト可能量をＮ等分し、そのＮ等分した値を１回当たりにシフトするシフトピッチに設定する。次いで、圧延開始時の１本目で各スタンドのシフト位置をずらせて設定し、以降、サイクリックシフト法でＦ５，Ｆ６，Ｆ７スタンドのワークロールのシフト位置を設定することによって、各スタンドのシフト位置が同時に最大シフト位置に設定されることがないようにした。なお、タンデム圧延機のＦ５，Ｆ６，Ｆ７スタンドのワークロールの長さから決まるシフトリミットまでのシフト可能量をＮ＝１０として等分割した。

すなわち、本発明の実施の形態に係るワークロールシフト位置の設定方法は、サイクリック法により各スタンドのワークロールのシフト位置を設定するに際し、上述したように圧延開始時の１本目でＦ５，Ｆ６，Ｆ７スタンドのシフト位置を互いにずらして設定し、Ｆ７スタンドのワークロールが最大シフト位置に設定されるとき、それ以外のＦ５，Ｆ６スタンドのワークロールが最大シフト位置を除いたシフト位置に設定されるように、各スタンドのワークロールのシフト位置を設定している。図１中、最大シフト位置は、正方向が５、負方向が−５である。

このように圧延開始時の１本目で各スタンドのシフト位置を互いにずらせて設定する仕方をここでは位相ずらしサイクリックシフト法と呼ぶ。位相ずらしサイクリックシフト法は、従来のワークロールシフト装置をそのまま用い、図６中、ワークロールシフト装置を制御するプロセスコンピュータ４のソフトを修正するだけで対応可能である。
したがって、本発明の実施の形態に係るワークロールシフト位置の設定方法は、特許文献１の決定方法のように、ワークロールプロフィールを算出したり、評価関数値を計算したりする必要がなく、しかも予めサイクリックシフト法で設定されるシフト位置にワークロールをシフトするために、ワークロールシフトの制御が簡単である。

位相ずらしサイクリックシフト法では、圧延開始時の１本目でのシフト位置のずらし数を適正に設定することが重要である。例えば、圧延開始時の１本目においてＦ７スタンドのシフト位置を図１のままとし、Ｆ６スタンドのシフト位置をＦ７スタンドに対して正方向に５（シフト可能量の等分数Ｎの１／２）だけずらし、位相ずらしサイクリックシフトをＦ６とＦ７間で行うと、圧延開始時の１本目、１１本目、２１本・・・において図３に示した矢印イと同じシフトパターンが現れてしまうので、圧延開始時の１本目において、各スタンド間のシフト位置のずらし数を適正に設定する。

以上説明した本発明の実施の形態に係るワークロールシフト位置の設定方法の効果を前記クラウン・形状シュミレーションモデルにより確かめた。
従来のサイクリックシフト法でワークロールのシフト位置を設定する代わりに、図１に示したような位相ずらしサイクリックシフト法でシフト位置を設定し、それ以外は、図４と同じ条件でシュミレーションした。その結果を、図２に示す。

図２に示した結果から、本発明の実施の形態に係るワークロールシフト位置の設定方法によれば、１サイクル圧延内で同一幅の被圧延材を連続して圧延する場合、ワークロールの摩耗および熱膨張を分散すると同時に、各スタンドのシフト位置が同時に最大シフト位置に設定されることがなく、タンデム圧延機のクラウン制御範囲を平準化することができることがわかる。その結果、従来に比べて、本発明の実施の形態に係るワークロールシフト位置の設定方法を適用した場合には、タンデム圧延機により得られる被圧延材のクラウン品質を表１に示すように向上できる。

本発明の一実施例のシフトパターンを示す特性図である。 図１に示すシフトパターンでのクラウン制御範囲を示す特性図である。 従来のシフトパターンを示す特性図である。 従来のシフトパターンでのクラウン制御範囲を示す特性図である。 ６段圧延機の構成を示す模式図である。 本発明を適用したタンデム圧延機の構成を示す模式図である。 従来のシフトパターンの問題点を示す模式図である。

符号の説明

Ｓ 被圧延材（板材）
１ ワークロール
１Ａ、１Ｂ 板通過部
２ 中間ロール
３ バックアップロール
４ プロセスコンピュータ
５、６ シフト方向
７ 圧延機中心

Claims (1)

1. タンデム圧延機の複数のスタンドにワークロールシフト装置を設け、所定のシフトピッチでそれぞれ所定位置にシフトさせていくサイクリック法により各ワークロールのシフト位置を設定するに際し、
   先ずタンデム圧延機の各スタンドのワークロールの長さから決まるシフトリミットまでのシフト可能量をＮ等分し、そのＮ等分した値を１回当たりにシフトするシフトピッチに設定し、圧延開始時の１本目で各スタンドのシフト位置をずらせて設定し、以降、サイクリックシフト法で各スタンドのワークロールのシフト位置を設定することを特徴とするワークロールシフト位置の設定方法。

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