JP2006281232A

JP2006281232A - 連続式熱間仕上圧延機における縞鋼板の縞目高さ制御方法

Info

Publication number: JP2006281232A
Application number: JP2005101689A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Nishiura; 伸夫西浦
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2006-10-19

Abstract

【課題】連続式熱間仕上圧延機において、縞目高さを安定に保持するための縞鋼板の縞目高さ制御方法を提供する。
【解決手段】本発明は、複数のスタンドからなり最終スタンドには縞目付けロールを組み込んでなる連続式熱間仕上圧延機における縞鋼板の縞目高さ制御方法であり、前記最終スタンド出側の該鋼板表面温度を測定し、該測定値に応じて最終スタンドの板厚圧下量を修正し、最終スタンド出側の縞目高さを制御することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、最終スタンドに縞目付けロールを組み込んでなる連続式熱間仕上圧延機において、縞鋼板を圧延する際の縞目高さを安定に保持するための縞目高さ制御方法に関するものである。

連続式熱間仕上圧延機においては、熱間プロセスであるため、圧延途中の温度変化等に起因した板厚変動が発生する。これに対し、圧延途中の板厚変動を防止し、所望の目標板厚を達成する手段として、自動板厚制御（以下、ＡＧＣと称す）が一般的に導入されている。

ＡＧＣは、少なくとも最終スタンド出側に板厚計を設置し、目標板厚偏差を検出し、圧延機のロール圧下位置を変更して、所望の製品厚を達成するものである。

上記ＡＧＣが導入されている連続式熱間仕上圧延機を用いて縞鋼板を製造する場合、最終スタンドに、付与する縞目に対応する凹パターンを付与した縞目付けワークロールが装入される。そして、縞鋼板を製造するに際しては、通常の鋼板に求められている板厚精度等に加え、縞目高さの精度が要求されることになり、縞目高さの精度は重要な品質の一つとなる。その縞目高さを管理するにあたっては、縞目高さは最終スタンドの圧下率と相関があることが知られており、所定の縞目高さの得られる圧下率となるように、通常、圧延スケジュールを決定し縞目高さを制御する方法がとられている。

一方で、縞鋼板の製造においても、板厚精度はもう一つの重要な指標であるため、板厚を制御するために縞鋼板圧延中にもＡＧＣが適用される。しかし、ＡＧＣは、板厚偏差に応じ、主に最終スタンドの圧下位置を修正するため、板厚制御に伴い、セットアップ時に設定した当初の圧下条件が変化してしまい、この圧下条件の変動により縞目高さが変動し、結果として、バー内で縞目高さ不良が発生する問題があった。

これに対し、特許文献1では、最終スタンドの板厚圧下量をシートバーの長手方向で一定となるように、縞目ロールを組み込んだ最終スタンドと最終スタンドの前スタンドの圧下を制御する方法が提示されている。
特開2003−311307号公報

しかしながら、上記特許文献1によっても、ＡＧＣ動作後に伴う縞目高さの変動が発生し、バー内の縞目高さを一定に保持することができないという問題が依然としてある。

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、連続式熱間仕上圧延機において、縞目高さを安定に保持するための縞目高さ制御方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上述した従来技術の課題を解決すべく検討した。その結果、本発明者らは、長手方向で縞目高さが変化する要因の一つに、圧延時の温度変化が影響していること、そして、圧延時の温度変化に応じて最終スタンドの板厚圧下量を修正することにより、最終スタンド出側の縞目高さの制御が可能であることを見出した。

本発明は、以上の知見に基づきなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
複数のスタンドからなり最終スタンドには縞目付けロールを組み込んでなる連続式熱間仕上圧延機における縞鋼板の縞目高さ制御方法であって、前記最終スタンド出側の該鋼板表面温度を測定し、該測定値に応じて最終スタンドの板厚圧下量を修正し、最終スタンド出側の縞目高さを制御することを特徴とする連続式熱間仕上圧延機における縞鋼板の縞目高さ制御方法。

本発明によれば、縞目高さを安定に保持するための縞目高さ制御方法を提供することができる。そして、縞目高さの乱れを抑制し、形状が良好な製品を得ることができる。

本発明の縞目高さ制御方法は、縞目付けロ−ルが組み込まれた最終スタンド出側の鋼板表面温度を測定し、該測定値に応じて最終スタンドの板厚圧下量を修正し、最終スタンド出側の縞目高さを制御することを特徴とする。これは本発明の主要な要件である。

以下に、本発明を完成するに至った経緯について、詳細に説明する。

まず、縞目高さと圧延条件（圧下量）との関係を整理した。図2は縞目高さと縞目付けロ−ルを組み込んだ最終スタンドの圧下量との関係を示した図である。これによると、縞目高さと圧下量には、相関関係があり、圧下量に対する縞目高さの割合をプリント率として表した場合、縞目高さは、下記式（1）のように、プリント率で整理できることがわかる。

ｔ＝η・Δｈ・・・式（1）
ただし、ｔ：縞目高さ、Δｈ：圧下量、η：プリント率である。

次に、上記プリント率と製品板厚との関係を調査した。図3は、製品板厚とプリント率の関係を示した図である。これによると、板厚が薄くなるほどプリント率は大きくなり、逆に板厚が厚くなるほどプリント率は小さくなることがわかる。これは、板厚が薄くなるほど、圧延時のロールバイト内の面圧が高くなり、ロールの縞目に材料が充填されやすくなるためである。

次に、上記プリント率と鋼板表面温度との関係を調査した。図4は、最終スタンド出側の鋼板表面温度とプリント率の関係を示した図である。これによると、プリント率は鋼板温度の影響を受け、高温ほどプリント率は高くなる傾向にあることがわかる。これは、鋼板温度が高くなると、変形抵抗が低下して軟化するため、ロールの縞目に材料が充填しやすくなるためである。

以上の結果をまとめると、まず、圧下量と縞目高さには相関関係があり、縞目高さをコントロ−ルするにあたっては、圧下量を調整することが有効である。しかし、圧下量に対する縞目高さの割合（プリント率）は一定ではなく、板厚によって異なり、また、鋼板表面温度の影響を受ける。よって、縞鋼板を製造するにあたっては、板厚のみでなく、長手方向で縞目高さが変化する要因の一つである圧延時の温度変化を考慮した上で、縞目高さを制御することが重要となる。

以上より得られた知見を基に、さらに、プリント率、鋼板表面温度、板厚との関係を整理した。図5は、プリント率（η）に対する最終スタンド出側の鋼板表面温度（≡Tｆ）の影響係数（∂η/∂Tｆ）と最終スタンド出側板厚との関係を示した図である。これによると、板厚が薄いほど影響係数は大きくなることがわかる。

そして、最終スタンド出側の鋼板表面温度を測定し、その測定結果に基づき、図5に示すプリント率に対する鋼板温度の影響係数を算出し、この影響係数を基にプリント率の変化により生じる縞目高さの変動を求め、この温度変化による縞目高さの変動を相殺するよう最終スタンドの目標板厚圧下量を修正することにより、全長に渡り目標の縞目高さを確保することが可能となることがわかった。よって、本発明では、連続式熱間仕上圧延機の最終スタンドに縞目付けワークロールを組み込んで鋼板表面に突起形状を付与し縞鋼板を製造するに際し、最終スタンド出側の鋼板表面温度を測定し、該測定値に応じて最終スタンドの板厚圧下量を修正することとする。これにより、最終スタンドの圧下量が一定となるように保持してもバー内の温度変化によるプリント率の変動が発生し、縞目高さを長手方向で一定に保持できないという従来の問題が解消される。

図1は、本発明の実施形態である連続式熱間仕上圧延機における縞目高さ制御方法を実施するための装置の概略構成を示すブロック線図である。図1は、7段スタンドからなり後段2段のスタンドを縞目高さ制御に適用した場合の連続式熱間仕上圧延機を示している。

図1において、1は被圧延材、2は圧延機、3は出側鋼板板厚を計測するＸ線板厚計、4はＰＩ制御装置、5は出側鋼板表面温度を計測する鋼板温度計、6は本発明の制御方法により目標板厚補正量が計算される補正量演算装置、7は各スタンドの板厚制御を行うための圧下制御装置である。本発明の形態の一例においては、被圧延材1の先端部がＸ線板厚計3を通過してからあるタイミングでロックオン処理を行い、その時の目標板厚偏差がＰＩ制御装置4に送られる。ＰＩ制御装置4では、目標板厚偏差に応じて、PI制御によりモニター量（≡Δｈ_M）を算出し、このモニター量に基づき、各スタンドの目標板厚の修正量Δｈ6、Δｈ7を算出する。この算出された目標板厚修正量Δｈ6、Δｈ7は、各スタンドの圧下制御装置7へ出力される。

一方で、鋼板温度計5により、出側鋼板表面温度が測定され、測定値が補正量演算装置6に送られる。補正量演算装置6では、鋼板温度計の出力を取り込み、圧延開始前のセットアップ計算にて設定した目標・板厚圧下量に対し、温度変化による縞目高さの変動を相殺するように、圧延中の温度変動に応じた各スタンドの目標板厚修正の補正量Δｈ6^※、Δｈ7^※を演算する。そして、各スタンドの目標板厚修正の補正量Δｈ6^※、Δｈ7^※は各スタンドの圧下制御装置7へ出力される。

各スタンドの圧下制御装置7では、目標板厚修正量量Δｈ6、Δｈ7に目標板厚修正の補正量Δｈ6^※、Δｈ7^※を加算し、板厚圧下量の補正量が求められ板厚制御が行われる。

次に、上記において、（1）ＰＩ制御装置4内での各スタンドの目標板厚の修正量、（2）補正量演算装置6での圧延中の温度変動に応じた板厚圧下量の補正量、及び（3）板厚圧下量の補正量の算出方法について、一例を下記に説明する。
まず、Δｈ6、Δｈ7をF6、F7スタンドの目標板厚修正量とすると、式（2）に示すように、両スタンドの目標板厚修正によるF7（最終）スタンド出側の板厚変化は、F7出側モニター量Δｈ_Mに合致させる必要がある。

なお、ｍ6は、F6スタンド出側板厚、すなわち、F7スタンド入側板厚が変化した時の、F7スタンド出側板厚変化の影響係数であり、式（3）により計算される。

ただし、MはF7スタンドのミル定数、∂P/∂HはF7スタンドの入側板厚変化に対するF7荷重変化の影響係数、∂P/∂hはF7スタンドの出側板厚変化に対するF7荷重変化の影響係数である。

一方、セットアップ時のＦ6，Ｆ7スタンド出側の板厚をｈ₀6、h₀7、本発明による鋼板温度変化に伴う板厚圧下量の補正量をαとすると、Ｆ7スタンドの板厚圧下量（≡h6−h7）は、下式（4）を満足する必要がある。これを整理し、式（5）を得る。

式（2）および式（5）より、Δh6、Δh7を求めると、式（6）となる。

よって、式（6）より、ゲインG6、G7は、式（7）のようになる。

また、F6,F7スタンドの目標板厚修正量の補正値Δｈ6^※、Δｈ7^※は、式（8）のようになる。

次に、板厚圧下量の補正量の演算方法について述べる。

セットアップ計算時のプリント率、F6・F7出側板厚を、それぞれη₀、ｈ₀6、ｈ₀7とし、圧延中のプリント率変化量をΔηとすると、プリント率の変化による縞目高さの変動分を相殺する板厚圧下量の補正量αは、式（9）により求められる。

また、セットアップ計算時の最終スタンド出側・鋼板表面推定温度Tf₀を基準温度とし、圧延中の鋼板温度Tfと基準温度Tf₀との差によるプリント率の変化は、式（10）により求められる。

ただし、ｆ(h₀7)は、プリント率に対する、最終スタンド出側の鋼板表面温度の影響係数であり、最終スタンド出側板厚h₀7の関数として、図5に示すような実験結果に基づき定式化される。

以上のように、本発明の縞目高さ制御方法を用いれば、本発明では修正量を算出するにあたって、圧延時の温度変化を考慮した補正を行っているので、鋼帯長手方向での縞目高さの変動を抑制することができる。

なお、圧延中に、最終スタンド出側の目標板厚偏差及び鋼板表面温度変動量に対して、上記本発明の縞目高さ制御方法を用いて、縞目高さをフィ−ドバックすることは可能である。

また、前材圧延トップ部にて最終スタンド出側の鋼板表面温度を測定し、次のスタンドの縞目高さのセットアップ値を修正するのに、上記本発明の縞目高さ制御方法を用いることができる。

図6は、7スタンドからなる連続式熱間仕上圧延機において、最終スタンドの板厚圧下量をシートバーの長手方向で一定となるように、縞目ロールを組み込んだ最終スタンドと最終スタンドの前スタンドの圧下を制御する従来型の縞目高さ制御を実施した場合の、圧延後の精整ラインにて、Ｔ部、Ｍ部およびＢ部の縞目高さ及び鋼板表面温度の仕上げ温度偏差を測定した結果を示す図である。なお、対象材は、ｔ3.2ｍｍ×Ｗ1200ｍｍ低炭材とし、目標縞目高さは、1.3ｍｍとした。

図7は、本発明の縞目高さ制御方法を用いて図6と同様の連続式熱間仕上圧延機において、F6、F7スタンドを制御した場合の、圧延後の精整ラインにて、Ｔ部、Ｍ部およびＢ部の縞目高さ及び鋼板表面温度の仕上げ温度偏差を測定した結果を示す図である。なお、対象材、目標縞目高さは、図6と同様である。

図6より、従来の制御方法では、Ｍ〜Ｂ部に掛けて縞目高さの目標は確保できているものの、鋼板温度がセットアップ時の目標温度に対して低いＴ部では、縞目高さが低下し、目標未達となっていることがわかる。

一方、図7によれば、本発明の縞目高さ制御方法を適用することにより、鋼板温度がセットアップ時の目標温度に対して変動しているにも拘わらず、温度変化の影響を受けずに、Ｔ、Ｍ、Ｂ部の縞目高さは、目標縞目高さを保持できることがわかる。

熱間仕上圧延を行い縞鋼板を製造するにあたって、良好な縞目高さ精度が要求される場合、本発明の連続式熱間仕上圧延機における縞目高さ制御方法は非常に有用である。

本発明の実施の形態である連続式熱間仕上圧延機における縞目高さ制御方法を実施するための装置の概略構成を示すブロック線図である。圧下量と縞目高さとの関係を示す図である。製品板厚とプリント率との関係を示す図である。鋼板表面温度とプリント率との関係を示す図である。最終スタンド出側板厚とプリント率に対する最終スタンド出側の鋼板表面温度の影響係数との関係を示す図である。従来型の縞目高さ制御を実施した場合のＴ部、Ｍ部およびＢ部の縞目高さ及び鋼板表面温度を測定した結果を示す図である（実施例1）。本発明の制御方法を使用してF4〜F7スタンドを制御した場合のＴ部、Ｍ部およびＢ部の縞目高さ及び鋼板表面温度を測定した結果を示す図である（実施例1）。

符号の説明

1 被圧延材
2 圧延機
3 Ｘ線板厚計
4 ＰＩ制御装置
5 鋼板温度計
6 補正量演算装置
7 圧下制御装置

Claims

複数のスタンドからなり最終スタンドには縞目付けロールを組み込んでなる連続式熱間仕上圧延機における縞鋼板の縞目高さ制御方法であって、
前記最終スタンド出側の該鋼板表面温度を測定し、該測定値に応じて最終スタンドの板厚圧下量を修正し、最終スタンド出側の縞目高さを制御することを特徴とする連続式熱間仕上圧延機における縞鋼板の縞目高さ制御方法。