JP2007307620A - Rolling method with cold tandem mill - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、複数の冷間圧延機を有する冷間タンデム圧延機において、生産性を阻害せずにヒートスクラッチの発生を防止する圧延方法に関する。 The present invention relates to a rolling method for preventing the occurrence of heat scratch without impairing productivity in a cold tandem rolling mill having a plurality of cold rolling mills.
冷間タンデム圧延機では、ワークロール速度または圧下率の増大により、ヒートスクラッチが発生することがある。ヒートスクラッチとは、ロールバイト内のロールと圧延材との界面温度が上昇し、ロールバイト内で油膜が破断した結果、ワークロールと圧延材との金属接触により発生した焼付ききずのことである。 In a cold tandem rolling mill, heat scratches may occur due to an increase in work roll speed or rolling reduction. A heat scratch is a seizure flaw generated by metal contact between a work roll and a rolled material as a result of an increase in the interface temperature between the roll and the rolled material in the roll bite and an oil film breaking in the roll bite. .
ヒートスクラッチが発生すると製品の表面欠陥が生じるので、製品歩留りが低下するばかりか、ヒートスクラッチの生じたスタンドのワークロール組替えが必要なため、生産性が著しく低下するという問題があった。 When the heat scratch occurs, the surface defect of the product occurs, so that not only the product yield is lowered, but also the work roll of the stand where the heat scratch is generated needs to be changed, so that the productivity is remarkably lowered.
ヒートスクラッチの発生の有無は、圧延中のロールバイト内の界面上昇温度で予測することができる。実操業では、鋼種によって圧延スケジュールは異なるが、同一鋼種ではほぼ同じ圧延条件(以下、冷却条件も含む)で圧延されるので、界面上昇温度はスタンド出側の板温度で代用することができる。したがって、圧延機出側の板温度を検出して、その値を基に板温度が適正値以下になるように制御が行われている。 The presence or absence of the occurrence of heat scratch can be predicted by the interface rising temperature in the roll bite during rolling. In actual operation, although the rolling schedule differs depending on the steel type, the same steel type is rolled under substantially the same rolling conditions (hereinafter also including cooling conditions), so the interface rising temperature can be substituted by the plate temperature on the stand exit side. Therefore, control is performed so that the plate temperature on the delivery side of the rolling mill is detected and the plate temperature is equal to or lower than the appropriate value based on the detected value.
スタンド出側の板温度をロールバイト内温度と見なして制御する上記の方法は、ほぼ同じ圧延条件(速度、クーラントなど一定)の場合では、有効である。例えば、圧延機ロールバイト出側から板温度検出器の間で冷却が行われてない場合(空冷)では大きな問題はない。また、図2のiスタンドの場合、上下ワークロールはロール冷却装置30によって冷却されているが、その冷却水は水切り装置32によって板Sには当たらないようにされている。したがって、温度検出器34の測定値にはロール冷却の影響はないので、従来技術によりiスタンドのヒートスクラッチを防止できる。
The above-described method of controlling the plate temperature on the stand exit side as the roll bite temperature is effective under almost the same rolling conditions (constant speed, coolant, etc.). For example, in the case where cooling is not performed between the rolling mill roll bite exit side and the plate temperature detector (air cooling), there is no significant problem. In the case of the i stand of FIG. 2, the upper and lower work rolls are cooled by the
しかし、圧延機ロールバイト出側から板温度検出器の間で冷却が行われている場合(水冷)では大きな問題となる。例えば、図2の(i−1)スタンドの場合、板Sは圧延機出側で板冷却装置20によって冷却され表面に冷却水が残る。残った冷却水は水切り兼張力検出装置22で水切りが行われ、そののち温度検出器24でその温度が測定される。したがって、温度検出器24に及ぼす板冷却装置20の影響は大きい。冷却水の量が同じでも、冷却水の温度の影響が出る。水温は夏場で約20℃、冬場で約5℃程度となり、夏と冬では経験的に従来技術の制御のヒートスクラッチ制御目標温度TLを水温に応じてテーブルで持たせる必要があった。また、このヒートスクラッチ制御目標温度TLは実験で確認する必要があるので、その設定が問題であった。また、大幅に板冷却装置20の水量を変化させた場合には水量の影響も無視できなくなるという問題があった。使用する潤滑油によっては板表面温度(最高温度)で制御するよりも、界面上昇温度(圧延機入出側の板の温度差)で制御した方が精度があがる場合がある。
However, when cooling is performed between the sheet temperature detector from the rolling mill roll bite exit side (water cooling), it becomes a big problem. For example, in the case of (i-1) stand of FIG. 2, the plate S is cooled by the
ヒートスクラッチ防止に関しては、例えば特開平5−98283号公報に開示されているように耐焼付き性に優れた圧延潤滑油を使用する方法や、特開昭56−111505号公報に開示されているようにクーラント量を制御して板やワークロールの温度を低下させる方法や、特開平6−63624号公報に開示されているようにワークロール速度を低減する方法などがある。いずれの方法も、ロールバイト内のワークロールと圧延材との界面温度の上昇を防止するか、またはロールバイト内の界面温度が上昇しても油膜破断が生じないようにするかの方法に関する。しかし、耐焼付き性に優れた圧延潤滑油の使用はコストアップの可能性があり、クーラント量の制御による板およびロール温度制御は、効果はあるが、その応答性に若干の問題があり、ワークロール速度の低下は生産性が低下するという問題がある。 Regarding heat scratch prevention, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-98283, a method using a rolling lubricant having excellent seizure resistance, or as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 56-111505. In addition, there are a method for reducing the temperature of the plate and the work roll by controlling the amount of coolant, and a method for reducing the work roll speed as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-63624. Both methods relate to a method of preventing an increase in the interface temperature between the work roll and the rolled material in the roll bite or preventing the oil film from breaking even if the interface temperature in the roll bite increases. However, the use of rolling lubricants with excellent seizure resistance may increase costs, and although the plate and roll temperature control by controlling the coolant amount is effective, there are some problems with its responsiveness. The decrease in the roll speed has a problem that the productivity decreases.
生産性の低下および製造コストの上昇を招かずにヒートスクラッチを防止する方法として、特開昭60−49802号公報には、圧下スケジュールや張力を変更することが開示されているものの、ヒートスクラッチの発生をあらかじめ予測すること、その制御量を求める方法に関しては明らかでない。 As a method for preventing heat scratching without causing a decrease in productivity and an increase in manufacturing cost, Japanese Patent Laid-Open No. 60-49802 discloses changing the rolling schedule and tension, It is not clear how to predict the occurrence in advance and how to determine the amount of control.
上述したような生産性の低下および製造コストの上昇を招くことなくヒートスクラッチを防止する方法として、張力を変更する場合、当然ながら高い値にすれば圧延荷重が減少し、ヒートスクラッチを防止する効果が得られるものの、張力を高くすると板破断が生じることがあり、圧延状況を見ながら徐々に張力を高くするとその応答性が悪くなり、ヒートスクラッチが発生したり、板厚精度が悪くなるという問題がある。さらに、スタンド出側の板温度を検出し、その温度に基づいて張力を制御する場合、ヒートスクラッチが発生する温度以上になった場合に制御が行われるので、一時的にヒートスクラッチが生じてしまう危険性がある。 As a method of preventing heat scratch without causing a decrease in productivity and an increase in manufacturing cost as described above, when changing the tension, naturally, if the value is high, the rolling load is reduced, and the effect of preventing heat scratch However, if the tension is increased, the plate may break.If the tension is increased gradually while observing the rolling condition, the responsiveness deteriorates, heat scratches occur, and the plate thickness accuracy deteriorates. There is. Further, when the plate temperature on the stand exit side is detected and the tension is controlled based on the temperature, the control is performed when the temperature becomes higher than the temperature at which the heat scratch occurs, so that the heat scratch is temporarily generated. There is a risk.
この発明は、生産性を阻害せずにヒートスクラッチの発生を防止する、冷間タンデム圧延機における圧延方法を提供することを課題としている。 This invention makes it a subject to provide the rolling method in a cold tandem rolling mill which prevents generation | occurrence | production of a heat scratch, without inhibiting productivity.
この発明の冷間タンデム圧延機における圧延方法は、ヒートスクラッチが発生しやすいスタンドをあらかじめ指定し、前記指定スタンドにおいて圧延機ロールバイト出側から板温度検出器の間で空冷しながら、次のステップにより圧延を行う。
(イ)スタンド入・出側板温度、圧延荷重、ワークロール速度、スタンド出側板速度、スタンド入・出側板厚、スタンド入・出側張力をそれぞれ検出する第1ステップ
(ロ)前記スタンド入・出側板温度、スタンド出側板厚、およびスタンド出側板速度の検出値から、圧延状態でのロールバイトにおける上昇温度ΔTfを求める第2ステップ
(ハ)前記ロールバイトにおける推定上昇温度ΔTfがあらかじめ設定したヒートスクラッチ制御目標温度ΔTLを超える場合に、第1ステップの圧延荷重、ワークロール速度、スタンド出側板速度、スタンド入・出側板厚、およびスタンド入・出側張力の検出値から圧延材の摩擦係数および変形抵抗を求める第3ステップ
(ニ)第3ステップの検出値、摩擦係数、および変形抵抗により圧延状態におけるロールバイト内の板温度上昇TE′と、圧下率を変更した場合の板温度上昇Tm′を求め、ΔTL−ΔTf≧Tm′−TE′となる圧下率を求める第4ステップ
(ホ)第4ステップで求めた圧下率を目標値として圧下率を制御する第5ステップ
The rolling method in the cold tandem rolling mill according to the present invention designates a stand where heat scratches are likely to occur in advance, and in the designated stand, air cooling is performed between the sheet temperature detector from the rolling mill roll bite outlet side, and the next step Roll with
(A) First step of detecting stand entry / exit side plate temperature, rolling load, work roll speed, stand exit side plate speed, stand entry / exit plate thickness, stand entry / exit side tension (b) Stand entry / exit plate temperature, stand delivery side thickness, and the detected value of the stand delivery side speed, the estimated increase in temperature [Delta] T f in the second step (c) said roll bite for determining temperature rise [Delta] T f in the roll bite in the rolling state is preset If more than a heat scratch control target temperature [Delta] T L, the friction of the strip from the rolling load, the work roll speed, stand delivery side speed, thickness at delivery side of the stand incident and, and the detection value of the stand entry-exit side tension of the first step Step 3 for obtaining coefficient and deformation resistance (d) The rolling state is determined by the detected value of the third step, the friction coefficient, and the deformation resistance. That 'and the plate temperature increases the T m of if you change the reduction ratio' leaf temperature increase T E in the roll bite sought, fourth obtaining the reduction ratio which ΔT L -ΔT f ≧ T m ' -T E' Step (e) Fifth step of controlling the reduction ratio using the reduction ratio obtained in the fourth step as a target value
この発明では、スタンド入・出側板厚、圧延荷重、その他の検出値に基づいて摩擦係数および変形抵抗を求める。そして、これらの値によりロールバイト内における上昇温度を求め、これらがヒートスクラッチ制御目標温度を超えないように圧下率を制御する。したがって、ロールバイト内温度をヒートスクラッチが発生しない温度以下に維持することができる。 In the present invention, the friction coefficient and the deformation resistance are obtained based on the stand entry / exit side plate thickness, rolling load, and other detected values. And the temperature rise in a roll bite is calculated | required by these values, and a rolling reduction is controlled so that these may not exceed heat scratch control target temperature. Therefore, the temperature inside the roll bite can be maintained below the temperature at which heat scratches do not occur.
ロールバイト内温度をヒートスクラッチが発生しない温度以下に高い精度で抑えることができ、生産性を阻害せずにヒートスクラッチの発生を防止することができる。 The temperature inside the roll bite can be suppressed with high accuracy below a temperature at which heat scratches do not occur, and generation of heat scratches can be prevented without impairing productivity.
図1は、この発明の圧延方法が実施される冷間タンデム圧延機の例を示している。この冷間タンデム圧延機の、ヒートスクラッチが発生しやすいとして指定したスタンドに設けられた板冷却装置20、および水切り兼張力検出装置22の水切り機能はこの発明では使用するものではないが、便宜上、図示および説明をしている。ただし、板冷却装置20を使用しない場合、水切り兼張力検出装置22は張力検出装置としてのみ機能する。
冷間タンデム圧延機のスタンド数は通常2〜8であり、図1では5スタンドを示したが、スタンド数はこれに限定されるものではない。スタンド1〜5は、ワークロール11、中間ロール13およびバックアップロール15からそれぞれ構成されている。ヒートスクラッチの発生しやすいスタンドは、各スタンドの圧下率、板厚、圧延荷重、張力、圧延材料、潤滑の条件等によって変わる。通常、圧延荷重やワークロール速度が大きくなる後段のスタンドで、ヒートスクラッチが発生しやすい傾向にある。図1の冷間タンデム圧延機では、最終スタンド5が軽圧下ダル圧延のため、第4スタンド4でヒートスクラッチが多発する状況にある。後段のスタンド以外のスタンドで、ヒートスクラッチが発生する可能性がある場合、それらのスタンドについてこの発明を適用することができる。なお、各スタンドの入側に、潤滑油供給装置26が配置されている。最終スタンド5は、ワークロール冷却装置30およびロール冷却用水切り装置32を備えている。
FIG. 1 shows an example of a cold tandem rolling mill in which the rolling method of the present invention is implemented. In this cold tandem rolling mill, the
Although the number of stands of the cold tandem rolling mill is usually 2 to 8, and 5 stands are shown in FIG. 1, the number of stands is not limited to this. The stands 1 to 5 are each composed of a
図1において、第4スタンド4の圧延機入側および出側には温度検出器24が水切り兼張力検出装置22の後に設けられており、圧延中の板Sの板温度Tが一定周期で検出されている。温度検出器24は非接触型のものが好ましく、例えば放射温度計などが用いられる。第4スタンド4の圧延荷重Pは、ロードセル(図示せず)によって検出される。圧延機入側、出側の張力(単位面積当たりの力)σb、σfは、全張力を板断面積(板厚・板幅)で割って求められる。全張力は、圧延機入側、出側に設けられた水切り兼張力検出装置22のロードセル(図示せず)によって検出する。第4スタンド4の入側および出側には板厚測定装置17、例えばX線式板厚計が、また、第4スタンド4および第3スタンド3の出側には板速度計(図示せず)、例えばレーザー式板速度計が設けられている。これら測定器によって、第4スタンド4の入側および出側板厚H、hならびに入側および出側板速度VI、VOがそれぞれ検出される。第4スタンド4のワークロール速度VRは、ワークロール11を駆動するモーターの回転数を回転数検出装置(図示せず)により検出し、検出されたモーターの回転数とワークロール径Dとギア比を用いて演算することによって求められる。また、第4スタンド入側および出側において板Sは板冷却装置20によって冷却されている。
In FIG. 1, a
上記冷間タンデム圧延機において、ワークロール径D、ロール駆動系ギア比、板幅W、素材板厚(HS:第1スタンド1の入側板厚)、および素材の単純引張時の降伏応力σyは既知であり、あらかじめ演算機(図示せず)に入力しておくことができる。なお、この発明の圧延荷重とは、材料の塑性変形に要する荷重のことであり、スタンドにベンダー等の形状制御装置がある場合にはそれらの力を検出して、前述したロードセルで得られた荷重からベンダー等の力を除外した荷重のことを意味する。 In the cold tandem rolling mill, the work roll diameter D, the roll drive system gear ratio, the plate width W, the material plate thickness (H S : the entrance side plate thickness of the first stand 1), and the yield stress σ during simple tension of the material. y is known and can be input in advance to a calculator (not shown). The rolling load of the present invention is a load required for plastic deformation of the material, and when the stand has a shape control device such as a bender, those forces were detected and obtained by the load cell described above. This means the load excluding the force of the bender etc. from the load.
つぎに、板温度の推定方法について説明する。圧延機出側に設けられた板温度検出器24により、圧延機出側の板温度は一定周期τ(例えば5s)で検出される。
Next, a plate temperature estimation method will be described. The
本発明である空冷の場合、空冷時間が約0.5秒以内(圧延速度約500m/min以上)では、空冷による温度変化は無視できる。したがって、前段スタンドの出側板温度は、そのまま板温度検出位置の板温度とみなすことができる。 In the case of air cooling according to the present invention, the temperature change due to air cooling can be ignored when the air cooling time is within about 0.5 seconds (rolling speed of about 500 m / min or more). Therefore, the exit side plate temperature of the front stand can be regarded as the plate temperature at the plate temperature detection position as it is.
この温度データに基づいて定常状態でのロールバイト出口板温度を推定する。例えば、圧下の制御周期(ヒートスクラッチ防止をするための圧下の制御周期)を1分と設定し、過去1分間の板温度のデータ(この場合12個、ただし、圧下条件は一定であるもののデータ)を用いて、最終的には一定値に漸近する漸近曲線を表す関数に代入し、重回帰を行うことによってその関数の定数を決定し、その漸近値を定常状態におけるロールバイト出口の板温度の推定値Tfとする。このような最終的には一定値に近づく漸近曲線を表す関数としては例えば、a・tan h(cX)やa+b(1−e−cx)等がある。この関数で、a,b,cは定数であり、最終的にはそれぞれaおよびa+bに漸近する。したがって、このような関数に測定した温度データを代入し、それぞれの漸近値aあるいはa+bを求め、これを定常状態の板温度の推定値Tfとする。 Based on this temperature data, the roll bite outlet plate temperature in a steady state is estimated. For example, if the control cycle of reduction (control cycle of reduction to prevent heat scratching) is set to 1 minute, the plate temperature data for the past 1 minute (12 pieces in this case, but the reduction conditions are constant data) ) Is substituted into a function that represents an asymptotic curve that asymptotically approaches a constant value, and a constant of the function is determined by performing multiple regression, and the asymptotic value is determined as a plate temperature at the roll bite outlet in a steady state. Is an estimated value Tf . Examples of such a function representing an asymptotic curve that finally approaches a constant value include a · tan h (cX) and a + b (1−e −cx ). In this function, a, b, and c are constants, and finally asymptotically approach a and a + b, respectively. Therefore, the measured temperature data is substituted into such a function to obtain the asymptotic value a or a + b, which is used as the estimated value T f of the steady state plate temperature.
また、このような方法の他に、例えば圧下の制御周期(ヒートスクラッチを防止するための圧下の制御周期)を例えば30秒と設定し、この制御周期である30秒間に得られた6個の温度データを直線回帰し、次の圧下の制御タイミング(次の圧下制御時期)となる30秒後の板温度を推定して板温度の推定値Tfとしてもよい。
In addition to such a method, for example, the control period of reduction (control period of reduction to prevent heat scratch) is set to 30 seconds, for example, and the six obtained in 30 seconds, which is the control period, are set. The temperature data may be linearly regressed, and the
つぎに、ヒートスクラッチ制御温度の設定について説明する。あらかじめワークロール速度や圧下率や圧延潤滑条件等を変えた実験によって、ヒートスクラッチが発生する最低のロールバイト出口板温度を求め、これを限界温度TLimとする。この限界温度を、ヒートスクラッチ制御目標温度TLとしてもよいが、このヒートスクラッチ制御目標温度TLは前述した限界温度TLimよりも若干低い温度、例えば3〜6℃程度低い温度に設定することが好ましい。 Next, the setting of the heat scratch control temperature will be described. The minimum roll bite outlet plate temperature at which heat scratches are generated is obtained through experiments in which the work roll speed, rolling reduction, rolling lubrication conditions, etc. are changed in advance, and this is defined as the limit temperature T Lim . The limit temperature may be set as the heat scratch control target temperature TL , but the heat scratch control target temperature TL is set to a temperature slightly lower than the limit temperature T Lim described above, for example, about 3 to 6 ° C. Is preferred.
このようにヒートスクラッチが発生しやすいスタンド、実施例では第4スタンドにおいて、ロールバイト出口の板温度の推定値Tfと前述したヒートスクラッチ制御目標温度TLとを比較する。ΔT=TL−Tfが正の場合には、ヒートスクラッチは生じる可能性はないので圧延をそのまま続行する。ΔT=TL−Tfが負の値の場合には、ヒートスクラッチが生じる可能性があるので、ΔTが正となるように圧下率を変更して圧延を行う。 The estimated value Tf of the plate temperature at the roll bite outlet and the above-described heat scratch control target temperature TL are compared in the stand where heat scratches are likely to occur, in the fourth stand in the embodiment. If ΔT = T L −T f is positive, there is no possibility of heat scratching, so rolling continues. When ΔT = T L −T f is a negative value, heat scratch may occur. Therefore, rolling is performed by changing the rolling reduction so that ΔT becomes positive.
以下に変更する圧下率の計算方法について説明する。
まず、圧延中の摩擦係数μと変形抵抗Kmを求める。圧延材の変形抵抗はあらかじめ引張試験によって式(1)に示す定数a、ε0,nの値を求めておく。
First, the deformation resistance K m and the friction coefficient during rolling mu. For the deformation resistance of the rolled material, the values of constants a, ε 0 , and n shown in Equation (1) are obtained in advance by a tensile test.
ところで、変形抵抗はひずみ速度の影響や板温度の影響を受けるので、式(1)から求められた変形抵抗Kmは必ずしも圧延時の正確な値ではない。そこで、この発明では、圧延荷重式および先進率式を連立させ、圧延時の変形抵抗と摩擦係数を求める。例えば、Hillの荷重式を式(2)に示すように変形抵抗について展解して、変形抵抗を求める。また、Bland & Fordの先進率式を式(3)に示すように摩擦係数について展解し、式(2)で求めた変形抵抗を式(3)に代入して摩擦係数を求める。式(2)および(3)中で添字Eは当該スタンドの圧延時における検出値および検出値に基づく演算値であり、以下の説明ではこれらを含めて実測値と称する。演算値は、先に述べたようにロードセルで検出した前張力を板断面積で割る、ロードセルで検出した圧延荷重からベンディング力を除外するなどして求めた値である。
上式で未知数は摩擦係数μEと変形抵抗式KmEの中の定数(式(1)中のa)の2個であり、他は既知数で方程式数は2個である。したがって、この方程式は解くことができる。なお、演算に当たっては、摩擦係数μEの初期値として0.05程度が、変形抵抗式中の定数aの初期値として引張試験によって求められた値が使われることが好ましい。 In the above equation, there are two unknowns: a coefficient of friction μ E and a constant (a in equation (1)) in the deformation resistance equation K mE , the others are known and the number of equations is two. Therefore, this equation can be solved. The calculation when is about 0.05 as an initial value of the coefficient of friction mu E is a value obtained by tensile testing as an initial value of the constant a in the deformation resistance formulas are preferably used.
一方、この時のロールバイト出口のロールと圧延材との界面の上昇温度T′は、例えば小野らの式を用いれば式(4)で表される。
Tdmaxは変形熱により増加するロールと圧延材との界面のロールバイト出口の温度上昇であり、式(6)で表される。Tfmaxは摩擦熱により増加する界面のロールバイト出口の温度上昇であり、式(5)で表される。
式(5)、(6)にそれぞれの当該スタンドの物性値および実測値、ならびに前述した式(2)、式(3)を用いる方法で求められた摩擦係数μEおよび変形抵抗KmEを代入すれば、当該スタンドのロールバイト出口のロールと圧延材の界面の温度上昇T′の実測値TE′が求まる。 Substituting the physical property values and actual measured values of the respective stands into the equations (5) and (6), and the friction coefficient μ E and deformation resistance K mE obtained by the method using the equations (2) and (3) described above. Then, an actual measurement value T E ′ of the temperature rise T ′ at the interface between the roll at the exit of the roll bit of the stand and the rolled material is obtained.
つぎに、圧下率を変えた場合の温度変化を推定するために、まず求められた摩擦係数μEおよび変形抵抗KmE、ならびに圧下率以外は当該スタンドの実測値を用い、圧下率だけを変えた場合の圧延荷重Pと先進率fsを計算する。なお、厳密にいうと、圧下率を変化させると摩擦係数も変化する。しかし、圧延速度1000m/min以上ではほとんど流体潤滑が支配的になっているので、ヒートスクラッチが発生するような条件では摩擦係数に及ぼす圧下率の影響は無視してよい。 Then, instead to estimate the temperature change in case of changing the reduction ratio, firstly the friction coefficient obtained mu E and deformation resistance K mE, and using the measured values of the stands except reduction ratio, only the reduction ratio The rolling load P and the advanced rate f s are calculated. Strictly speaking, changing the rolling reduction also changes the friction coefficient. However, since the fluid lubrication is almost dominant at a rolling speed of 1000 m / min or more, the influence of the rolling reduction on the friction coefficient may be ignored under the condition that heat scratch occurs.
圧延荷重Pは、例えば式(7)に示すHillの荷重式を用いて計算する。先進率fsは、式(8)に示すBland & Fordの式を用いて計算する。ロール偏平RE′は、式(9)に示す Hitchcook の式を用いて計算する。
式(7)とロール偏平の式(9)を用いて収束計算を行うことにより圧延荷重が求められ、式(8)より先進率が求まる。これらの値を式(4)〜式(6)に代入することによって、圧下率条件を変更した際のロールバイト出口の界面の温度上昇Tm′が求まる。すなわち、上記の当該スタンドでのロールバイト出口の界面の温度上昇の実測値TE′と、圧下率を変更したときのロールバイト出口の温度上昇の推定値Tm′が得られる。ロールバイト出口におけるロールと圧延材の界面の温度とスタンド出側における板温度とは厳密には同じではないが、圧下率条件を変化させた場合の温度変化は同じであるとみなしてよい。したがって、このTm′とTE′との差(ΔT′=Tm′−TE′)と、先に述べたTLとTfとの差(ΔT=TL−Tf)とを比べて、ΔT′がΔT以下(ΔT′≦ΔT)となるような圧下率条件を、例えばニュートン法などを用いて繰り返し計算によって求めることができる。当該圧延機の圧下率設定値を、上記のようにして得られた圧下率値に変更する。上述の関係を満たすヒートスクラッチの発生しない圧下率値をいくつか求めることができる。これら圧下率値の中から適切な圧下率値を圧延状況にあわせて選択すればよいが、最低の圧下率値raimを選定し、これに従って当該スタンドの圧下率設定値を変更することが望ましい。 The rolling load is obtained by performing convergence calculation using equation (7) and roll flat equation (9), and the advanced rate is obtained from equation (8). By substituting these values into the equations (4) to (6), the temperature increase T m ′ at the roll bite outlet interface when the rolling reduction condition is changed can be obtained. That is, the measured value T E ′ of the temperature rise at the interface of the roll bite outlet in the stand and the estimated value T m ′ of the temperature rise at the roll bite outlet when the rolling reduction is changed are obtained. Although the temperature at the interface between the roll and the rolled material at the roll bite exit and the plate temperature at the stand exit side are not strictly the same, the temperature change when the rolling reduction condition is changed may be regarded as the same. Therefore, the difference between T m ′ and T E ′ (ΔT ′ = T m ′ −T E ′) and the difference between TL and T f described above (ΔT = TL− T f ) are obtained. In comparison, a rolling reduction condition such that ΔT ′ is equal to or smaller than ΔT (ΔT ′ ≦ ΔT) can be obtained by repeated calculation using, for example, the Newton method. The rolling reduction set value of the rolling mill is changed to the rolling reduction value obtained as described above. Several rolling reduction values that do not generate heat scratches that satisfy the above relationship can be obtained. An appropriate rolling reduction value may be selected from these rolling reduction values according to the rolling condition, but it is desirable to select the lowest rolling reduction value raim and change the rolling reduction setting value of the stand accordingly.
なお、これらの制御の際、圧延荷重の変化量があらかじめ予測できるので、板厚精度や板形状の不良が発生しないように板厚および形状制御を行うこともできる。 In addition, since the amount of change in the rolling load can be predicted in advance during these controls, the thickness and shape can be controlled so that the plate thickness accuracy and plate shape defects do not occur.
以上はヒートスクラッチを圧延機ロールバイト出側の板温度で制御する方法とロールバイト内での上昇温度で制御する方法とで共通する部分について示したが、潤滑油によってはロールバイト出口の温度ではなく、ロールバイト内での上昇温度で制御する方がよい場合もある。その場合の方法について説明する。この場合には、圧延機入側でも板の温度Tiを温度検出器によって検出する。温度検出器から圧延機入側までに水冷していない場合で、圧延速度500m/min以上ではたとえ潤滑油が板表面にかかったとしてもロールバイト入口の板温度に及ぼすそれらの影響は無視できる。したがって、前述のTOの代わりにTO′=TO−Tiを用いて同様にやればよい。 The above shows the common part between the method of controlling the heat scratch by the plate temperature at the exit side of the rolling mill roll bite and the method of controlling by the rising temperature in the roll bite. In some cases, it may be better to control the temperature within the roll tool. A method in that case will be described. In this case, it detected by the temperature detector the temperature T i of the plate in the rolling mill inlet side. In the case where water cooling is not performed from the temperature detector to the entrance side of the rolling mill, even if the lubricating oil is applied to the plate surface at a rolling speed of 500 m / min or more, the influence on the plate temperature at the roll bite inlet can be ignored. Accordingly, we do it in the same manner by using a T O '= T O -T i instead of the aforementioned T O.
[参考例]
参考例はもとの特許出願(平成11年特許願第6029号)の第1発明の実施例である。この発明は圧延板を冷却しない点で参考例の発明(上記第1発明)と異なっているが、両者は圧延機、測定装置、圧延条件、摩擦係数・変形抵抗の推定方法、ロールバイト内温度上昇の推定、ロールバイト内温度上昇の圧下率による制御など共通部分が多い。したがって、ここでこの発明の参考として、以下参考例を説明する。なお、この発明の場合には、圧延機入側でも板の温度を温度検出器によって検出する。温度検出器から圧延機入側までの間に水冷していないので、圧延速度500m/min 以上ではたとえ潤滑油が板表面にかかったとしても、ロールバイト入口の板温度に及ぼすそれらの影響は無視できる。
使用した冷間タンデム圧延機は図1に示したものと同じ5スタンドからなるタンデム圧延機であり、ヒートスクラッチが発生するスタンドとしての第4スタンドの圧延条件を表1に示す。
The reference example is an embodiment of the first invention of the original patent application (1999 patent application No. 6029). This invention is different from the invention of the reference example (the first invention described above) in that the rolled sheet is not cooled, but both are a rolling mill, a measuring device, rolling conditions, a friction coefficient / deformation resistance estimating method, and a roll bite temperature. There are many common parts such as the estimation of the rise and the control by the rolling reduction of the temperature rise in the roll tool. Therefore, a reference example will be described below as a reference of the present invention. In the case of the present invention, the temperature of the plate is detected by the temperature detector even on the entrance side of the rolling mill. Since there is no water cooling between the temperature detector and the rolling mill entrance side, even if the lubricating oil is applied to the plate surface at a rolling speed of 500 m / min or more, the influence on the plate temperature at the roll bite inlet is ignored. it can.
The cold tandem rolling mill used is a tandem rolling mill consisting of the same five stands as shown in FIG. 1. Table 1 shows the rolling conditions of the fourth stand as a stand where heat scratches occur.
操業条件において、同一サイズのコイルを同一の圧延条件で大量に圧延して行くと、ワークロールの平均温度が上昇し、第4スタンド出側の板温度が上昇して行く。これまでの操業データから、第4スタンド出側の板温度が約160℃以上であると、ヒートスクラッチが多発することが経験的に知られている。そこで、この参考例の発明を適用し、その効果を実験調査した。 Under the operating conditions, when a large number of coils of the same size are rolled under the same rolling conditions, the average temperature of the work roll rises and the plate temperature on the fourth stand outlet side rises. From operation data so far, it is empirically known that heat scratches frequently occur when the plate temperature on the outlet side of the fourth stand is about 160 ° C. or higher. Therefore, the invention of this reference example was applied and its effect was experimentally investigated.
あらかじめ実験によって求められたヒートスクラッチが発生する最低のロールバイト出口板温度である限界温度TLimは162℃であり、ヒートスクラッチ制御目標温度はTL=162−4=158℃とした。また、ヒートスクラッチ制御のための圧下率の制御周期を30秒、サンプリング時間を5秒とし、その間の30秒(6個)のデータからロールバイト出口の板温度を計算・直線回帰し、30秒後のロールバイト出口板温度を求めてこれを板温度の推定値Tfとした。 The limit temperature T Lim, which is the lowest roll bite outlet plate temperature at which heat scratches are obtained in advance, was 162 ° C., and the heat scratch control target temperature was T L = 162−4 = 158 ° C. Also, the control cycle of the reduction ratio for heat scratch control is 30 seconds, the sampling time is 5 seconds, the plate temperature at the roll bite outlet is calculated from the data of 30 seconds (six) during that period, and linear regression is performed, 30 seconds The subsequent roll bite outlet plate temperature was determined and used as the estimated plate temperature Tf .
図3は、参考例の発明による効果を示す図であり、圧延コイル本数と第4スタンドロールバイト出側の板温度との関係を示す。図3中の○は従来の圧延方法の場合を、●は参考例の発明を適用した際の場合をそれぞれ示す。従来の圧延方法ではコイル本数11本目でロールバイト出口板温度の推定値は160℃以上となり、ヒートスクラッチが発生する危険があるので、ワークロール速度を900m・min−1にまで減速して操業していた。しかし、この発明を適用することによって、圧下率を28.6%から23〜25%に変更することにより、コイル本数30本でも板温度は158℃以上になることはなくまたワークロール速度の低減をすることもなく圧延され、当然のことながらヒートスクラッチも発生しなかった。当然のことながら、第4スタンドの圧下率を変更すると板厚(製品板厚)が変化するので、不足した圧下率分は他のスタンドで調整する必要があることはいうまでもない。好ましくはヒートスクラッチの発生が最も少ない第1スタンドで調整する。 FIG. 3 is a diagram showing the effect of the invention of the reference example, and shows the relationship between the number of rolling coils and the plate temperature on the fourth stand roll tool outlet side. In FIG. 3, ○ indicates the case of the conventional rolling method, and ● indicates the case of applying the invention of the reference example. In the conventional rolling method, the estimated value of the roll bite outlet plate temperature is 160 ° C. or more when the number of coils is eleven, and there is a risk of heat scratching. Therefore, the work roll speed is reduced to 900 m · min −1 to operate. It was. However, by applying this invention, the reduction rate is changed from 28.6% to 23-25%, so that the plate temperature does not exceed 158 ° C. even with 30 coils and the work roll speed is reduced. It was rolled without any heat treatment and, of course, no heat scratch was generated. Of course, when the rolling reduction rate of the fourth stand is changed, the plate thickness (product plate thickness) changes, so it goes without saying that the insufficient rolling reduction amount needs to be adjusted by another stand. Preferably, the adjustment is performed with the first stand that generates the least heat scratches.
第3スタンドの板冷却条件を大幅に変えた場合、精度が悪化したので、本発明を適用した。すなわち、あらかじめ実験によって求められたヒートスクラッチが発生するロールバイト上昇温度である限界温度ΔTLimは108℃であり、ヒートスクラッチ制御目標温度はΔTL=108−4=104℃とした。また、圧下率の制御周期を30秒、サンプリング時間を5秒とし、その間の30秒(6個)のデータからロールバイト上昇温度を計算・直線回帰し、30秒後のロールバイト上昇温度を求めてこれを板温度の推定値ΔTfとした。この結果、第3スタンドの板冷却条件を大幅に変えても、ヒートスクラッチは発生しなかった。 Since the accuracy deteriorated when the plate cooling conditions of the third stand were significantly changed, the present invention was applied. That is, the limit temperature ΔT Lim, which is the roll bite rise temperature at which heat scratches are obtained in advance by experiments, is 108 ° C., and the heat scratch control target temperature is ΔT L = 108−4 = 104 ° C. Also, the rolling cycle control cycle is 30 seconds, the sampling time is 5 seconds, the roll bite rise temperature is calculated from the data of 30 seconds (six) during that period, and linear regression is performed to obtain the roll bite rise temperature after 30 seconds. This was used as the estimated value ΔT f of the plate temperature. As a result, no heat scratch was generated even when the plate cooling conditions of the third stand were significantly changed.
11 ワークロール
13 中間ロール
15 バックアップロール
17 板厚検出器
20 板冷却装置
22 水切り兼張力検出装置
24 温度検出器
26 潤滑油供給装置
S 圧延材(板)
DESCRIPTION OF
Claims (1)
(イ)スタンド入・出側板温度、圧延荷重、ワークロール速度、スタンド出側板速度、スタンド入・出側板厚、およびスタンド入・出側張力をそれぞれ検出する第1ステップ
(ロ)前記スタンド入・出側板温度、スタンド出側板厚、およびスタンド出側板速度の検出値から、圧延状態でのロールバイトにおける上昇温度ΔTfを求める第2ステップ
(ハ)前記ロールバイトにおける推定上昇温度ΔTfがあらかじめ設定したヒートスクラッチ制御目標温度ΔTLを超える場合に、第1ステップの圧延荷重、ワークロール速度、スタンド出側板速度、スタンド入・出側板厚、およびスタンド入・出側張力の検出値から圧延材の摩擦係数および変形抵抗を求める第3ステップ
(ニ)第3ステップの検出値、摩擦係数、および変形抵抗により圧延状態におけるロールバイト内の板温度上昇TE′と、圧下率を変更した場合の板温度上昇Tm′を求め、ΔTL−ΔTf≧Tm′−TE′となる圧下率を求める第4ステップ
(ホ)第4ステップで求めた圧下率を目標値として圧下率を制御する第5ステップ A rolling method in a cold tandem rolling mill, in which a stand where heat scratches are likely to occur is designated in advance, and rolling is performed in the next step while air cooling is performed between the sheet temperature detector from the rolling mill roll bite exit side.
(B) First step of detecting stand entry / exit side plate temperature, rolling load, work roll speed, stand exit side plate speed, stand entry / exit side plate thickness, stand entry / exit side tension, respectively (b) Stand entry / exit delivery side temperature, stand delivery side thickness, and the detected value of the stand delivery side speed, setting the estimated temperature rise [Delta] T f in the second step (c) said roll bite for determining temperature rise [Delta] T f in the roll bite in the rolling state in advance if you exceed the heat scratch control target temperature [Delta] T L has, rolling load of the first step, the work roll speed, stand delivery side speed, thickness at delivery side of the stand incident and, and from the detected value of the stand entry-exit side tension of the rolling material 3rd step to obtain friction coefficient and deformation resistance (d) Rolled shape by detection value of 3rd step, friction coefficient and deformation resistance 'And the plate temperature increases the T m of if you change the reduction ratio' leaf temperature increase T E in the roll bite in seeking, fourth obtaining the reduction ratio which ΔT L -ΔT f ≧ T m ' -T E' Step (e) Fifth step of controlling the reduction ratio using the reduction ratio obtained in the fourth step as a target value
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- 2007-07-30 JP JP2007197360A patent/JP2007307620A/en active Pending
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