JP2020185609A - 圧延機の蛇行抑制方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、圧延材の蛇行をより適切に抑制できる圧延機の蛇行抑制方法を提供する。【解決手段】本発明の圧延機の蛇行抑制方法は、タンデム型の圧延機によって圧延される圧延材の蛇行を抑制するように前記圧延機の入側張力を設定する圧延機の蛇行抑制方法であって、前記圧延機の線荷重を決定する工程Ｓ３と、前記圧延機の入側において、前記圧延機から、前記圧延機に最も近くに配置されるロールであって前記圧延材の進行方向を拘束する前記ロールまで、の距離を決定する工程Ｓ４と、工程Ｓ３および工程Ｓ４それぞれで決定した線荷重および距離に基づいて、前記圧延機の入側張力を設定する工程Ｓ５とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、タンデム型の圧延機によって圧延される圧延材の蛇行を抑制するように前記圧延機の入側張力やミル前距離等の諸元を設定する圧延機の蛇行抑制方法に関する。

従来から、圧延機を用いることによって、例えばフィルムや鋼板等の圧延材を圧延する場合、前記圧延材が蛇行することが知られており、前記蛇行の制御に関し、例えば、特許文献１ないし特許文献３がある。

この特許文献１に開示された、冷間圧延機におけるストリップの蛇行制御装置は、冷間圧延機の圧延スタンド入側におけるストリップのワークサイドとドライブサイド位置、および圧延スタンド出側におけるストリップのワークサイドとドライブサイド位置とのそれぞれに設けられたストリップ張力の測定手段と、前記張力測定手段によって測定された各位置におけるストリップ張力に基づいて、ワークサイド側張力とドライブサイド側張力との張力偏差を、スタンド入側および出側のそれぞれについて求め、この２つの張力偏差に基づいて、前記圧延スタンドの圧下位置レベリング量を算出する演算手段と、前記演算器によって算出された圧下位置レベリング量に基づいて、前記圧延スタンドの圧下位置を制御する手段とを有する。

前記特許文献２に開示された、タンデム圧延機の入側に設置された蛇行修正ロールを備えたタンデム圧延機におけるストリップの蛇行制御装置は、前記タンデム圧延機の圧延スタンド出側におけるストリップの作業側張力および駆動側張力をそれぞれ測定する張力測定手段と、該張力測定手段によって測定されたストリップの各張力に基づいて、ストリップ作業側張力とストリップ駆動側張力との差張力を算出する演算手段と、該演算手段によって算出された前記差張力が所定範囲内にあるか否かを判定する判定手段と、該判定手段により前記差張力が所定範囲外であると判定された場合に、前記差張力が所定範囲内になるように前記圧延スタンドのレベリング制御を行うレベリング制御手段と、前記圧延スタンドの入側に設置された板位置検出器によって検出されたストリップの蛇行量に基づいて該蛇行量が所定範囲内になるように前記蛇行修正ロールの動作を制御するとともに、前記判定手段により前記差張力が所定範囲外であると判定された場合に、前記差張力に基づいてストリップの蛇行量が所定範囲内になるように前記蛇行修正ロールの動作を制御する蛇行修正ロール動作制御手段とを備えている。

前記特許文献３に開示された圧延材の蛇行制御装置は、圧延機に噛み込まれる圧延材のオペレータサイド張力およびドライブサイド張力ならびにオペレータサイド圧延荷重およびドライブサイド圧延荷重を検出し、これらオペレータサイド張力とドライブサイド張力との張力偏差およびオペレータサイド圧延荷重とドライブサイド圧延荷重との圧延荷重偏差を演算し、これら張力偏差および圧延荷重偏差に基づいて前記圧延材の蛇行制御のための前記圧延機の圧下位置レベリング量とその極性をファジー推論の手法によって算出し、この算出された圧下位置レベリング量および極性に基づいて前記圧延機のオペレータサイドおよびドライブサイドの圧下位置を個々に調整する。

特開平７−１２４６２０号公報 特開２００４−２４３３７６号公報（特許第４３０６２７３号公報） 特開平４−１１８１０８号公報

ところで、前記特許文献１および前記特許文献２のように、第ｉスタンドレベリング量をΔＳｌｉとし、第ｉスタンド前方差張力をΔＴｉ，ｉ＋１とし、圧延材の幅方向へのずれ量をΔＷとし、圧延材の幅方向クラウン差分をΔＣとし、圧延スケジュールによって決まる定数をＡ、Ｂ、Ｃとした場合に、第ｉスタンドのレベリングを、ＡΔＳｌｉ＝ΔＴｉ，ｉ＋１ −（ＢΔＷ＋ＣΔＣ）の式により求めて制御する場合では、ギャップが開いている方への蛇行しか表現されない。一方、第ｉスタンドの蛇行が第ｉ＋１スタンドにおける圧延材の位置および進行方向の拘束に影響される場合があるため、ギャップが締まっている方へ圧延材が寄る場合もある。この場合には、レベリングを制御しなくても圧延材の蛇行は、停留する。逆に、前記特許文献１および前記特許文献２のように、荷重差あるいは張力差によってレベリングを制御すると、逆に圧延材の蛇行が成長（進展、発散）してしまう。ここで、蛇行の停留とは、蛇行開始後に、前記蛇行が蛇行先の位置で止む状態であり、蛇行の成長（進展、発散）とは、蛇行開始後、前記蛇行の停留が生ぜずに、蛇行が継続する状態である。

一方、レベリングの制御は、蛇行のメカニズムに立脚した力学モデルから決定されるべきであるため、前記特許文献３のように、ファジー推論によりレベリングを制御する場合では、蛇行を助長する可能性を完全に排除することができない。また、荷重差、張力差にはオフセットがあり、その絶対値に閾値を設けて蛇行を制御すべきではない。

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、圧延材の蛇行をより適切に抑制できる圧延機の蛇行抑制方法を提供することである。

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる圧延機の蛇行抑制方法は、タンデム型の圧延機によって圧延される圧延材の蛇行を抑制するように前記圧延機の入側張力を設定する方法であって、前記圧延機の線荷重を決定する第１工程と、前記圧延機の入側において、前記圧延機から、前記圧延機に最も近くに配置されるロールであって前記圧延材の進行方向を拘束する前記ロールまで、の距離を決定する第２工程と、前記第１および第２工程それぞれで決定した線荷重および距離に基づいて、前記圧延機の入側張力を設定する第３工程とを備える。好ましくは、上述の圧延機の蛇行抑制方法において、前記進行方向（搬送方向）を拘束するロールは、前記圧延材が９０度以上で周面に巻き付いているロールである。好ましくは、上述の圧延機の蛇行抑制方法において、前記進行方向を拘束するロールは、ブライドルロール、ステアリングロール、デフレクタロール、側面視にてロール軸の軸位置を千鳥状に配置した複数のロールから成り、これら各ロール間を圧延材が通過することで前記圧延材の進行方向を拘束するロール群のうちのいずれかである。

このような圧延機の蛇行抑制方法は、前記線荷重と前記距離とに基づいて前記入側張力を設定するので、圧延材の蛇行をより適切に抑制できる。また、圧延材の蛇行を抑制するために、第３工程で設定される入側張力以上の張力を発生する張力発生装置が必要と理解されるので、前記張力発生装置の仕様が決定できる。

他の一態様では、上述の圧延機の蛇行抑制方法において、前記第３工程は、前記線荷重および前記距離と前記入側張力との、所与の対応関係を用いることによって、前記第１および第２工程それぞれで決定した線荷重および距離から前記入側張力を求め、前記求めた入側張力以上となるように、前記圧延機の入側張力を設定する。好ましくは、上述の圧延機の蛇行抑制方法において、前記対応関係は、ルックアップテーブルで表される。好ましくは、上述の圧延機の蛇行抑制方法において、前記対応関係は、関数式で表される。

このような圧延機の蛇行抑制方法は、所与の対応関係から前記入側張力を求めるので、より簡便に前記入側張力を求めることができる。前記対応関係を、圧延機の設定計算を実行するプロセスコンピュータ等で導出することによって、あるいは、予め前記ルックアップテーブルや前記関数式をプロセスコンピュータ上のデータベースやプログラムとして実装し、適宜参照することによって、圧延機の設定が実行できたり、導出結果をオペレータに提示することで、前記オペレータが確実に前記入側張力を設定できる。

他の一態様では、これら上述の圧延機の蛇行抑制方法において、前記第３工程で設定される入側張力以上の張力を発生する張力発生装置が用いられる。好ましくは、これら上述の圧延機の蛇行抑制方法において、圧延機と、前記圧延機に対する入側張力を発生する張力発生装置とを備える圧延システムに適用され、前記第３工程は、前記第１および第２工程それぞれで決定した線荷重および距離とに基づいて前記入側張力を求める第Ａ工程と、前記第Ａ工程で求めた入側張力以上の張力を発生する張力発生装置を前記圧延システムに組み込む第Ｂ工程と、前記第Ａ工程で求めた入側張力以上の張力を発生するように前記第Ｂ工程で前記圧延システムに組み込まれた張力発生装置を設定する第Ｃ工程とを備える。

このような圧延機の蛇行抑制方法は、前記第３工程で設定される入側張力以上の張力を発生する張力発生装置が用いられるので、より確実に、圧延材の蛇行を抑制できる。

本発明の他の一態様にかかる圧延機の蛇行抑制方法は、タンデム型の圧延機によって圧延される圧延材の蛇行を抑制するように前記圧延機の入側張力を設定する方法であって、前記圧延機の線荷重を決定する第１工程と、前記圧延機の入側張力を決定する第２工程と、前記第１および第２工程それぞれで決定した線荷重および入側張力に基づいて、前記圧延機の入側において、前記圧延機から、前記圧延機に最も近くに配置されるロールであって前記圧延材の進行方向を拘束する前記ロールまで、の距離を決定する第３工程とを備える。

このような圧延機の蛇行抑制方法は、前記線荷重と前記入側張力とに基づいて前記距離を設定するので、圧延材の蛇行をより適切に抑制できる。

本発明にかかる圧延機の蛇行抑制方法は、圧延材の蛇行をより適切に抑制できる。

圧延機を含む圧延システムの構成を示す概略図である。 前記圧延システムの圧延機に対して実行される蛇行抑制方法を示すフローチャートである。 蛇行予測に用いられる入側張力分布およびミル前距離を説明するための図である。 圧延システムの変形形態を説明するための図である。 線荷重とミル前距離との対応関係の他の演算方法を説明するための図である。 ブライドルロールの仕様決定手順を示すフローチャートである。 蛇行抑制方法の変形形態を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の１または複数の実施形態が説明される。しかしながら、発明の範囲は、開示された実施形態に限定されない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。

実施形態における圧延機の蛇行抑制方法は、タンデム型の圧延機によって圧延される圧延材の蛇行を抑制するように前記圧延機の入側張力を設定する方法である。この圧延機の蛇行抑制方法は、前記圧延機の線荷重を決定する第１工程と、前記圧延機の入側において、前記圧延機から、前記圧延機に最も近くに配置されるロールであって前記圧延材の進行方向を拘束する前記ロール（以下、適宜「拘束ロール」と呼称する）まで、の距離（（以下、適宜「ミル前距離」と呼称する）を決定する第２工程と、前記第１および第２工程それぞれで決定した線荷重および距離に基づいて、前記圧延機の入側張力を設定する第３工程とを備える。以下、より具体的に説明する。なお、以下では、圧延機は、タンデム型を例に、実施形態を説明するが、これに限定されず、シングルスタンド型であっても良い。

図１は、圧延機を含む圧延システムの構成を示す概略図である。実施形態における圧延システムＳは、タンデム型の圧延機１で圧延材ＷＫを圧延することによって圧延材ＷＫを所定の厚さに加工するシステムであり、本実施形態では、例えば、圧延材ＷＫの圧延を開始する前に、タンデム型の圧延機１の受入板厚と払出板厚（最終スタンド出側の目標板厚）、板幅、圧延材ＷＫの強度等からパススケジュール（各スタンドの目標板厚）と圧延荷重を計算し、それに基づいて圧延機１のロール開度とロール回転数の設定値を計算するセットアップ計算等において、圧延材ＷＫの蛇行を抑制するように、圧延機１の入側張力が設定される。このような圧延システムＳは、例えば、図１に示すように、図略の巻出し機と、ステアリングロールＳＬと、ブライドルロールＢＬと、圧延機１と、巻取り機ＶＲ（ＶＲ１）と、プロセスコントロール装置ＰＣとを備える。これら前記巻出し機、ステアリングロールＳＬ、ブライドルロールＢＬ、圧延機１および巻取り機ＶＲは、この順で順次に、圧延材ＷＫの搬送路（製造ライン）に沿って配置されている。

前記巻出し機は、圧延材ＷＫを巻回した第１リールを備え、前記第１リールに巻回された圧延材ＷＫを圧延機１へ、図１に示す例ではステアリングロールＳＬへ送り出す装置である。

ステアリングロールＳＬは、圧延材ＷＫに対し幅方向（ロールの軸方向）の送出し位置を調整し、ステアリングロール設置位置で圧延材ＷＫをミル中心にセンタリングする装置である。ステアリングロールＳＬは、図１に示す例では、第１および第２ステアリングロールＳＬ−１、ＳＬ−２を備え、第１および第２ステアリングロールＳＬ−１、ＳＬ−２は、これら各回転中心（軸心）を結ぶ線分が圧延材ＷＫの進行方向（搬送方向）ＤＲと直交するように、垂直方向（上下方向）に沿って圧延材ＷＫを介して当接するように並置されている。前記巻出し機から送り出された圧延材ＷＫは、側面視にてその断面が逆Ｓ字に見えるように、第１ステアリングロールＳＬ−１に掛けられ、第１および第２ステアリングロールＳＬ−１、ＳＬ２で挟み込まれて第２ステアリングロールＳＬ−２から、ブライドルロールＢＬへ送り出される。

なお、ステアリングロールＳＬによって圧延材ＷＫがセンタリングされるが、センタリング可能な制御量には、その仕様に応じた所定の範囲があり、前記範囲を超えて圧延材ＷＫをセンタリングできないため、蛇行してしまう虞がある。また、ステアリングロールＳＬによって圧延材ＷＫがセンタリングされても、ブライドルロールＢＬと圧延機１との距離が比較的長いと蛇行してしまう。このため、本実施形態では、後述のように、前記線荷重と前記距離（ミル前距離）とに基づいて入側張力が設定される。

ブライドルロールＢＬは、圧延材ＷＫにかかる入側張力を発生する装置であり、入側張力を発生する張力発生装置の一例に相当する。ブライドルロールＢＬは、図１に示す例では、第１および第２ブライドルロールＢＬ−１、ＢＬ−２を備え、第１および第２ブライドルロールＢＬ−１、ＢＬ−２は、これら各回転中心（軸心）を結ぶ線分が圧延材ＷＫの進行方向ＤＲと斜めに交差するように、進行方向ＤＲに沿って並置されている。ステアリングロールＳＬから送り出された圧延材ＷＫは、第１ブライドルロールＢＬ−１に掛けられ、第１ブライドルロールＢＬ−１で進行方向ＤＲが逆方向に折り返されて第２ブライドルロールＢＬ−２に掛けられ、第２ブライドルロールＢＬ−２で進行方向ＤＲが再度折り返されて圧延機１へ送り出される。第１および第２ブライドルロールＢＬ−１、ＢＬ−２それぞれを回転させる図略の第１および第２モータに、負荷差（トルク差）を設けることで、前記負荷差に応じた張力が発生し、前記張力が前記入側張力として圧延材ＷＫにかかる。なお、２個の第１および第２ブライドルロールＢＬ−１、ＢＬ−２で発生できる張力には、限度があるので、より高い張力を発生させるために、３個以上の、例えば５個の第１ないし第５ブライドルロールが使用される。

圧延機１は、例えばフィルムや鋼板等の圧延材ＷＫを、所望の品種の製品に加工するために、ロールギャップを調整して稼動することによって、長尺な圧延材ＷＫを所定の厚さに圧延する装置である。圧延機１は、例えば、本実施形態では、複数、例えば４個の圧延スタンド１０（１０−１〜１０−４）を配置することによって、製品の元になる圧延材ＷＫを連続的に圧延するタンデム型の圧延機である。圧延スタンド１０（１０−１〜１０−４）は、例えば、所定のロールギャップで圧延材ＷＫを圧延する一対の第１および第２ワークロール１１、１２（１１−１〜１１−４、１２−１〜１２−４）と、前記一対の第１および第２ワークロール１１、１２の弾性変形等を抑制するように前記一対の第１および第２ワークロール１１、１２それぞれを支持する一対の第１および第２バックアップロール１３、１４（１３−１〜１３−４、１４−１〜１４−４））とを備える。圧延機１には、この他、圧延材ＷＫの圧延中に、圧延荷重、圧下位置および圧延速度等を検出する図略の各センサ（ロードセル、圧下位置センサおよび圧延速度センサ等）が備えられている。ブライドルロールＢＬ（図１に示す例では第２ブライドルロールＢＬ−２）から送り出された圧延材ＷＫは、圧延機１に送り込まれる。圧延機１では、第１ないし第４圧延スタンド１０−１〜１０−４における各一対のワークロール１１−１〜１１−４、１２−１〜１２−４における各間（各パス）を順次に、圧延材ＷＫを通過させることによって順次にその厚さを減じ、所定の厚さで所定の断面形状に圧延して成形する。圧延機１で圧延された圧延材ＷＫは、巻取り機ＶＲへ送り出される。

なお、圧延機１の圧延スタンド１０は、４個に限定されるものではなく、任意であって良い。

巻取り機ＶＲ（ＶＲ１）は、圧延材ＷＫを巻回す第２リールを備え、圧延機１から送り出された圧延材ＷＫを前記第２リールに巻回して巻き取る装置である。

プロセスコントロール装置ＰＣは、圧延条件を入力し、前記圧延条件に従って圧延スタンド１０の動作を制御し、前記各センサで検出された検出結果を表示する装置である。

このような圧延システムＳの圧延機１に対し、圧延材ＷＫの蛇行を抑制するために、次のように、入側張力が求められ、この求めた入側張力を発生するように、圧延機１のブライドルロールＢＬが設定される。

図２は、前記圧延システムの圧延機に対して実行される蛇行抑制方法を示すフローチャートである。図３は、蛇行予測に用いられる入側張力分布およびミル前距離を説明するための図である。

図２において、まず、図略の上位のコンピュータからプロセスコントロール装置ＰＣへ、受入板厚、払出板厚、板幅、圧延材ＷＫの強度等の圧延材ＷＫの情報が与えられる（Ｓ１）。プロセスコントロール装置ＰＣには、その時点で使用されているワークロール１１、１２の種類、ワークロール１１、１２の径、ワークロール１１、１２の幅等の圧延機１の情報も予め記憶されている。

次に、プロセスコントロール装置ＰＣによって、タンデム型の圧延機１の受入板厚、払出板厚、板幅、圧延材ＷＫの強度等の情報から、公知の常套手段により、セットアップ計算が実行される（Ｓ２）。前記セットアップ計算では、圧延機１の各圧延スタンド１０−１〜１０−４の目標板厚、その板厚を得るための圧延荷重が計算される。

次に、この計算された圧延荷重を板幅で除算することによって単位幅当たりの荷重である線荷重ｐが求められる（Ｓ３、（線荷重）＝（圧延荷重）／（圧延材ＷＫの幅（板幅））。

次に、設備上の定数としてミル前距離Ｌが予め決まっており。このミル前距離Ｌが取得される（Ｓ４）。前記ミル前距離は、圧延機１の入側において、圧延機１から、圧延機１に最も近くに配置されるロールであって圧延材ＷＫの進行方向ＤＲを拘束する前記ロール（拘束ロール）まで、の距離である。前記進行方向ＤＲを拘束する拘束ロールは、圧延材ＷＫが９０度以上で周面に巻き付いているロールであり、図１に示す例では、ブライドルロールＢＬである。図１に示す例では、ミル前距離Ｌは、第１圧延スタンド１０−１から第２ブライドルロールＢＬ−２までの距離Ｌである。

次に、この線荷重ｐと、予め設備上の定数として決まっているミル前距離Ｌとから、所定の対応関係を用いることによって、圧延機１における入側の蛇行を停留させるための必要な入側張力σが求められる（Ｓ５）。

前記対応関係は、例えば、表１に示すルックアップテーブルで表される。あるいは、前記対応関係は、例えば、次式１の関数式で表される。

このルックアップテーブルは、各ミル前距離Ｌの各行と、各線荷重ｐの各列との２次元マトリクス状に構成されたテーブルであり、行と列との交差欄に、当該行のミル前距離Ｌおよび当該列の線荷重ｐに対応する入側張力σが登録（格納）される。例えば、ミル前距離Ｌが６ｍであり、線荷重ｐが１．４Ｔｏｎ／ｍｍである場合、２行３列の欄に登録されている値３．２ｋｇ／ｍｍ^２がこれらに対応する入側張力σである。このルックアップテーブルには、いわゆるユニット張力［ｋｇ／ｍｍ^２］が登録されており、圧延材ＷＫの断面積（＝（圧延材ＷＫの厚さｈ）×（圧延材ＷＫの幅Ｗ））を前記ユニット張力に乗算することで、いわゆるトータル張力［ｋｇ］（または［Ｔｏｎ］）が求められる。前記ユニット張力とは、次式２で定義され、前記トータル張力は、次式３で定義される。

ここで、Ｗは、圧延材ＷＫの幅（板幅）であり、ｘ［ｍｍ］は、圧延材ＷＫにおける幅方向に沿った位置（例えばミル中心をｘ＝０とする）であり、Ｔ（ｘ）は、位置ｘにおいて圧延材ＷＫに作用する単位張力［ｋｇ／ｍｍ^２］である入側張力分布である。ｔは、圧延材ＷＫの厚さであり、幅方向に板厚分布はなく、一定値としている。

なお、このルックアップテーブルに該当するミル前距離Ｌおよび線荷重ｐが無い場合には、これら該当ミル前距離Ｌおよび当該線荷重ｐそれぞれを挟んで近い２個のミル前距離Ｌおよび線荷重ｐそれぞれに対応する２個の入側張力σから線形補間によって該当ミル前距離Ｌおよび当該線荷重ｐに対応する入側張力が演算されて良い。

前記式１は、前記表１のルックアップテーブルにおける各入側張力σに最もフィッティングする関数式である。なお、この例では、表１のルックアップテーブルにおける各入側張力σは、２次の多項式で近似されたが、これに限定されるものではなく、他の関数形で近似されても良い。

これらルックアップテーブルや式１は、例えば、特開２０１８−１２７１号公報に開示された蛇行予測システムを利用することによって作成される。この特開２０１８−１２７１号公報に開示された蛇行予測システムは、図３に示すように、圧延機ＲＭの上流側に配置された上流側ロールＲ３または前記圧延機ＲＭにおいて蛇行量の演算対象となる一対の圧延ロールＲ１、Ｒ２の前段に配置された前段ロールＲ３により、板材の送り出し方向および送り出し位置が拘束されると共に、前記一対の圧延ロールＲ１、Ｒ２間に進入する前記板材に、前記上流側ロールＲ３または前記前段ロールＲ３と前記一対の圧延ロールＲ１、Ｒ２との間に張力が掛けられた状態で、前記一対の圧延ロールＲ１、Ｒ２により前記板材を圧延する際の蛇行を予測するシステムであって、前記上流側ロールＲ３または前記前段ロールＲ３により前記板材を拘束する状態を表す拘束条件と、前記板材が前記一対の圧延ロールＲ１、Ｒ２間に進入する際の進入条件と、を用いて、前記板材の蛇行量の変化量を演算する演算部を備える。すなわち、大略、次のように、蛇行量の変化量が演算される。まず、第１に、ロールＲ３（前記上流側ロールＲ３または前記前段ロールＲ３）により板材を拘束する状態を表す拘束条件と、板材が圧延ロールＲ１、Ｒ２間に進入する際の進入条件と、を用いて、張力分布Ｔ（ｘ）が計算される。この進入条件として、例えば、圧延ロールＲ１、Ｒ２間への板材の進入角度および進入位置（板材の蛇行量）を用いることができ、また例えば、進入角度に代えて、進入角度の計算に使用される圧延ロールＲ１、Ｒ２の左右の圧下率差または接触弧長差を用いることもできる。第２に、この計算された張力分布Ｔ（ｘ）に基づいて荷重分布Ｐ（ｘ）が計算される。第３に、この計算された荷重分布Ｐ（ｘ）を含む、圧延ロールＲ１、Ｒ２における左右の圧下率の違いに影響を与える因子（例えば、圧延ロールＲ１、Ｒ２における左右のレベリング差、左右の入側板厚の差、左右のミル定数の差等）を用いて、出側板厚の幅方向の分布が計算される。第４に、この計算された出側板厚の分布に基づいて板材の進入角度が計算される。第５に、この計算された板材の進入角度に基づいて蛇行量の変化量が計算される。そして、第６に、前記第１ないし第５の各演算を繰り返し、蛇行量の変化量における時間変化が求められ、蛇行の停留か蛇行の発散かが求められる。前記張力分布Ｔ（ｘ）は、前記特開２０１８−１２７１号公報の［００５８］段落および［００５９］段落に記載されているように、例えば、二次元有限要素法を用いて計算され、前記張力分布Ｔ（ｘ）の計算において、拘束条件、進入角度θ、進入位置および圧延ロールＲ１、Ｒ２とロールＲ３との間の距離が用いられる。

この特開２０１８−１２７１号公報と本実施形態との対応関係は、圧延ロールＲ１、Ｒ２が第１および第２ワークロール１１−１、１２−１に対応し、上流側ロールＲ３または前段ロールＲ３が拘束ロール（図１に示す例では第２ブライドルロールＢＬ−２）に対応し、圧延ロールＲ１、Ｒ２とロールＲ３との間の距離がミル前距離Ｌに対応する。この対応関係の元に、次のように、蛇行を抑制するための、すなわち、蛇行の停留を生じさせるための入側張力が求められる。まず、第１に、入側板厚、出側板厚、線荷重ｐ、入側張力σ、ワークロール１１、１２における左右のレベリング差、ウェッジ、ミル前距離Ｌおよび圧延長（圧延機１によって圧延される圧延材ＷＫの長さ）が適宜に仮定（設定）される。第２に、前記圧延長に応じた回数だけ、特開２０１８−１２７１号公報に開示された手法により蛇行量の変化量が計算され、蛇行の停留か蛇行の発散かが判定される。第３に、同一の線荷重ｐおよびミル前距離Ｌにおいて、入側張力σを変更しながら、前記第２の処理が繰り返し実施され、蛇行の停留を生じさせる最低の入側張力σ_ｌｉｍが求められる。そして、第４に、線荷重ｐとミル前距離Ｌとの組合せを変更しながら、前記第３の処理が繰り返し実施され、例えば、表１や式１に示すような、線荷重ｐおよびミル前距離Ｌと入側張力σとの対応関係が求められる。このように前記対応関係が求められる。

図２に戻って、次に、公知の常套手段によって、ロールギャップやロール回転数等の、圧延機１の設定が実行される（Ｓ６）。

次に、処理Ｓ５で求められた入側張力σに設定するために、ブライドルロールＢＬの設定が実行される（Ｓ７）。より具体的には、上述のように求められた前記対応関係を表すルックアップテーブルや式１から求められる入側張力σは、蛇行を抑制するために必要な入側張力σの下限値σ_ｌｉｍであり、このため、前記ルックアップテーブルや式１から求められる入側張力σ以上の張力を発生するように、図１に示す例では、ブライドルロールＢＬが設定される。前記入側張力σの設定は、プロセスコントロール装置ＰＣから前記入側張力σが圧延条件として入力され、プロセスコントロール装置ＰＣが、この入力された入側張力σ以上の張力（例えば前記入力された入側張力σそのものの値、あるいは、前記入力された入側張力σに、予め設定された所定値を加算した値）を発生するようにブライドルロールＢＬを制御して良い。あるいは、前記決定された入側張力σ以上の張力を発生するようにブライドルロールＢＬが直接調整され、前記入側張力σの設定が行われて良い。

このような蛇行抑制方法では、前記工程Ｓ７で設定される入側張力以上の張力を発生する張力発生装置が用いられる。すなわち、本実施形態では、圧延システムＳは、前記設定される入側張力σ以上の張力を発生する前記張力発生装置の一例としてのブライドルロールＢＬを備えている必要がある。したがって、より具体的には、この工程Ｓ７では、工程Ｓ３および工程Ｓ４それぞれで決定した線荷重ｐおよびミル前距離Ｌに基づいて、工程Ｓ５で圧延機１の入側張力σが求められ、この求められた入側張力σ以上の張力を発生する張力発生装置（図１に示す例ではブライドルロールＢＬ）が圧延システムＳに組み込まれ、前記で求められた入側張力σ以上の張力を発生するように圧延システムＳに組み込まれた張力発生装置（ブライドルロールＢＬ）が設定される。より詳しくは、表１のルックアップテーブルや式１を用いることによって、Ｓ３および工程Ｓ４それぞれで決定した線荷重ｐおよびミル前距離Ｌから、圧延機１の入側張力σ［ｋｇ／ｍｍ^２］が前記ユニット張力として求められ、この求められたユニット張力σに圧延材ＷＫの断面積ｔ×Ｗを乗算することで、前記トータル張力［ｋｇ］（または［Ｔｏｎ］）が求められ、この求められたトータル張力以上の張力を発生できるブライドルロールＢＬが用意され、この用意されたブライドルロールＢＬが圧延システムＳに組み込まれる。

そして、このように設定されると、圧延材ＷＫの圧延加工が実施される。前記巻出し機から巻出された圧延材ＷＫは、ステアリングロールＳＬでその送出し位置が調整され、ブライドルロールＢＬで、工程Ｓ７で設定された入側張力がかけられ、圧延機１で圧延され、そして、巻取り機ＶＲで巻き取られる。

以上説明したように、圧延機１の蛇行抑制方法は、前記線荷重ｐと前記ミル前距離Ｌとに基づいて前記入側張力σを設定するので、圧延材ＷＫの蛇行をより適切に抑制できる。また、圧延材ＷＫの蛇行を抑制するために、前記設定される入側張力σ以上の張力を発生する張力発生装置が必要と理解されるので、前記張力発生装置の仕様が決定できる。

上記圧延機１の蛇行抑制方法は、所与の対応関係から前記入側張力σを求めので、より簡便に前記入側張力σを求めることができる。前記対応関係を、圧延機の設定計算を実行するプロセスコンピュータ等で導出することによって、あるいは、予め前記ルックアップテーブルや前記関数式をプロセスコンピュータ上のデータベースやプログラムとして実装し、適宜参照することによって、圧延機の設定が実行できたり、導出結果をオペレータに提示することで、前記オペレータが確実に前記入側張力を設定できる。

上記圧延機１の蛇行抑制方法は、前記設定される入側張力σ以上の張力を発生する張力発生装置の一例としてのブライドルロールＢＬが用いられるので、より確実に、圧延材ＷＫの蛇行を抑制できる。

なお、上述の実施形態では、拘束ロールは、ブライドルロールＢＬであるが、これに限定されるものではない。図４は、圧延システムの変形形態を説明するための図である。図４Ａは、第１変形形態を示し、図４Ｂは、第２変形形態を示し、図４Ｃは、第３変形形態を示す。

例えば、第１変形形態では、図４Ａに示すように、前記巻出し機、ブライドルロールＢＬ、ステアリングロールＳＬ、圧延機１および巻取り機ＶＲは、この順で順次に、圧延材ＷＫの搬送路（製造ライン）に沿って配置され、拘束ロールは、ステアリングロールＳＬである。

また例えば、第２変形形態では、図４Ｂに示すように、前記巻出し機、ステアリングロールＳＬ、ブライドルロールＢＬ、デフレクタロールＤＬ、圧延機１および巻取り機ＶＲは、この順で順次に、圧延材ＷＫの搬送路（製造ライン）に沿って配置され、拘束ロールは、デフレクタロールＤＬである。デフレクタロールＤＬは、圧延材ＷＫの進行方向を変えるロールであり、図４Ｂに示す例では、進行方向を水平方向から垂直方向に変える第１デフレクタロールＤＬ−１と、進行方向を垂直方向から再度水平方向に変える第２デフレクタロールＤＬ−２とを備え、第２デフレクタロールＤＬ−２が拘束ロールとなる。なお、拘束ロールがデフレクタロールＤＬである場合に、図４Ｂでは、前記巻出し機、ステアリングロールＳＬ、ブライドルロールＢＬ、デフレクタロールＤＬ、圧延機１および巻取り機ＶＲは、この順で順次に、圧延材ＷＫの搬送路（製造ライン）に沿って配置されたが、前記巻出し機、ブライドルロールＢＬ、ステアリングロールＳＬ、デフレクタロールＤＬ、圧延機１および巻取り機ＶＲの順で順次に、圧延材ＷＫの搬送路（製造ライン）に沿って配置されても良い。

また例えば、第３変形形態では、図４Ｃに示すように、第２変形形態におけるデフレクターロールＤＬより圧延機１の入側に、圧延材ＷＫの進行方向および横方向位置の移動を拘束するロール群ＬＶが配置されている。このロール群ＬＶは、側面視にてロール軸の軸位置を千鳥状に配置した複数のロール（図４Ｃに示す例では、上方の２個のロールＬＶｕ−１、ＬＶｕ−２）と下方の３個のロール（ＬＶｄ−１〜ＬＶｄ−３）との５個のロール）から成り、これら各ロール間を圧延材ＷＫが通過することで圧延材ＷＫを拘束する。千鳥状に配された各ロールの高さは、例えば、上側のロールＬＶｕの下端を、下側のロールＬＶｄの上端よりも低い位置となるように調整される。これによってロール群ＬＶは、デフレクターロールＤＬと等価な効果を奏する。

また、上述の実施形態では、前記対応関係は、図３を用いて上述のように求められたが、次のように、より簡便に求められても良い。図５は、線荷重とミル前距離との対応関係の他の演算方法を説明するための図である。図５に示す点線は、上流側ロールＲ３または前段ロールＲ３と圧延ロールＲ１、Ｒ２の間にある板（圧延材）ＷＫの中心線の軌跡である。

上流側ロールＲ３または前段ロールＲ３を起点として通板方向にｚ軸（一点鎖線で示す）が設定され、ｚ＝ｚの位置での、板幅中心線のセンターラインからのずれ（水平面内でのたわみ量）をｕ（ｚ）とすると、圧延ロールＲ１、Ｒ２および上流側ロールＲ３または前段ロールＲ３での拘束条件とミル前距離Ｌ、板幅といった幾何学条件とから、材料力学におけるはりのたわみ理論（例えば機械工学便覧）を用いてたわみ量ｕ（ｚ）が計算できる。圧延ロールＲ１、Ｒ２直下での水平面内の曲率κ（ｚ）は、次式４に示すように、ｕ（ｚ）を２階微分することによって求められる。

圧延ロールＲ１、Ｒ２直下における板幅方向張力分布σ（ｘ）は、曲率κ（Ｌ）と、板幅中央からの距離ｘを用いることによって次式５で与えられる。

この式５のσ_０は、圧延ロールＲ１、Ｒ２と上流側ロールＲ３または前段ロールＲ３の間に負荷される入側張力（単位断面積当たり）である。

また、上述の実施形態では、所定の圧延材ＷＫについて、張力発生装置の一例であるブライドルロールＢＬが設定されたが、圧延機１で、将来、圧延される圧延材ＷＫに対応可能なようにブライドルロールＢＬが設定されても良い。

図６は、ブライドルロールの仕様決定手順を示すフローチャートである。図６において、まず、製品サイズ（圧延材ＷＫのサイズ）とタンデム型の圧延機１における最大荷重、定格モータ負荷、ロール幅とから、最も負荷の高い受入板厚と払出板厚とが圧延材ＷＫの強度と板幅別に決まる（Ｓ１１）。

次に、或る強度と板幅、受入板厚、払出板厚とに基づき、プロセスコントロール装置ＰＣによって、公知の常套手段により、パススケジュールおよび圧延荷重が求められる（Ｓ１２）。

次に、この求められた圧延荷重と圧延材ＷＫの板幅から線荷重ｐが求められる（Ｓ１３）。

次に、設備上の定数としてミル前距離Ｌが予め決まっており。このミル前距離Ｌが取得される（Ｓ１４）。

次に、この線荷重ｐと、予め設備上の定数として決まっているミル前距離Ｌとから、所定の対応関係を用いることによって、圧延機１における入側の蛇行を停留させるための必要な入側張力（単位面積当たり）σが求められる（Ｓ１５）。

そして、この求めた入り側張力σに、受入板厚と板幅との積で与えられる入側の圧延材ＷＫの断面積を乗算することで、ブライドルロールＢＬに求められるトータル張力値が求められる。このような手順により、将来を含め当該タンデム型の圧延機１で圧延するすべて圧延材ＷＫにおける強度と板幅について、ブライドルロールＢＬに求められるトータル張力値が計算され、その最大値でブライドルロールの張力仕様が決定される（Ｓ１６）。このような張力発生装置を用いることで、蛇行が停留できる。

一例として、タンデム型の圧延機において、受入板厚および板幅それぞれを２．５［ｍｍ］および１５００［ｍｍ］とした場合に、上述の手順によってもとめた、蛇行を停留させるために必要なトータル張力が、線荷重とミル前距離別に、表２に示されている。ブライドルロールで発生させるトータル張力の仕様が、表２に基づき決定され、その仕様を満足するブライドルロールが、タンデム型の圧延機における入側に設置され、式１で計算される単位張力以上の張力を負荷して圧延することで、蛇行を停留させることが可能となる。

また、上述の実施形態では、線荷重およびミル前距離に基づき圧延機の入側張力が設定されたが、線荷重および入側張力に基づきミル前距離が設定されても良い。すなわち、タンデム型の圧延機によって圧延される圧延材の蛇行を抑制するように前記圧延機の入側張力を設定する圧延機の蛇行抑制方法は、前記圧延機の線荷重を決定する第１工程と、前記圧延機の入側張力を決定する第２工程と、前記第１および第２工程それぞれで決定した線荷重および入側張力に基づいて、前記圧延機の入側において、前記圧延機から、前記圧延機に最も近くに配置されるロールであって前記圧延材の進行方向を拘束する前記ロールまで、の距離を決定する第３工程とを備える。より具体的には、以下のように、ミル前距離が設定される。

図７は、蛇行抑制方法の変形形態を示すフローチャートである。図７において、まず、製品サイズ（圧延材ＷＫのサイズ）とタンデム型の圧延機１における最大荷重、定格モータ負荷、ロール幅とから、最も負荷の高い受入板厚と払出板厚とが圧延材ＷＫの強度と板幅別に決まる（Ｓ２１）。

次に、或る強度と板幅、受入板厚、払出板厚とに基づき、プロセスコントロール装置ＰＣによって、公知の常套手段により、パススケジュールおよび圧延荷重が求められる（Ｓ２２）。

次に、この求められた圧延荷重と圧延材ＷＫの板幅から線荷重ｐが求められる（Ｓ２３）。

次に、圧延システムＳに設置されているブライドルロールＢＬの最大のトータル張力が取得され、前出の圧延材の入側板厚と板幅との積で与えられる入側の断面積で除算することによって、単位面積当たりのユニット張力が求められ、取得される（Ｓ２４）。

次に、この工程Ｓ２４で取得されたユニット張力が、当該線荷重において蛇行を停留させるために必要な入側張力以上であるように、ミル前距離Ｌが表１を用いて求められる（Ｓ２５）。

表２から明らかなように、線荷重が同じであるならば、蛇行を停留させるための張力は、ミル前距離Ｌが短い方が小さくなる。すなわち、ミル前距離Ｌが短い方が蛇行は、発生し難い。したがって、ここで求められたミル前距離Ｌは、蛇行を発生させないための上限値であり、ミル前距離をここで求められたＬよりも小さい値となるように設備を設計することで、蛇行は、さらに発生し難くなる。

そして、この求められたミル前距離Ｌで圧延機１と拘束ロール、ここでは、ブライドルロールＢＬのレイアウトが決定される（Ｓ２６）。なお、ブライドルロールＢＬに代え、拘束ロールとしてステアリングロールやデフレクタロールが用いられてもよい。また、想定される圧延材すべてについて、与えられたトータル張力の範囲内で蛇行を停留させるためのミル前距離Ｌが求められ、その最小値によって拘束ロール（ブライドルロール、ステアリングロールまたはデフレクタロール）を設置する位置が決定されても良い。これにより、常に蛇行を停留させることが可能となる。

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

Ｓ 圧延システム
ＢＬ ブライドルロール
ＳＬ ステアリングロール
ＶＲ（ＶＲ１） 巻取り機
ＰＣ プロセスコントロール装置
１ 圧延機
１０（１０−１〜１０−４） 圧延スタンド
１１（１１−１〜１１−４）、１２（１２−１〜１２−４） ワークロール
１３（１３−１〜１３−４）、１４（１４−１〜１４−４） バックアップロール

Claims (4)

1. タンデム型の圧延機によって圧延される圧延材の蛇行を抑制するように前記圧延機の入側張力を設定する圧延機の蛇行抑制方法であって、
   前記圧延機の線荷重を決定する第１工程と、
   前記圧延機の入側において、前記圧延機から、前記圧延機に最も近くに配置されるロールであって前記圧延材の進行方向を拘束する前記ロールまで、の距離を決定する第２工程と、
   前記第１および第２工程それぞれで決定した線荷重および距離に基づいて、前記圧延機の入側張力を設定する第３工程とを備える、
   圧延機の蛇行抑制方法。
2. 前記第３工程は、前記線荷重および前記距離と前記入側張力との、所与の対応関係を用いることによって、前記第１および第２工程それぞれで決定した線荷重および距離から前記入側張力を求め、前記求めた入側張力以上となるように、前記圧延機の入側張力を設定する、
   請求項１に記載の圧延機の蛇行抑制方法。
3. 前記第３工程で設定される入側張力以上の張力を発生する張力発生装置が用いられる、
   請求項１および請求項２に記載の圧延機の蛇行抑制方法。
4. タンデム型の圧延機によって圧延される圧延材の蛇行を抑制するように前記圧延機の入側張力を設定する圧延機の蛇行抑制方法であって、
   前記圧延機の線荷重を決定する第１工程と、
   前記圧延機の入側張力を決定する第２工程と、
   前記第１および第２工程それぞれで決定した線荷重および入側張力に基づいて、前記圧延機の入側において、前記圧延機から、前記圧延機に最も近くに配置されるロールであって前記圧延材の進行方向を拘束する前記ロールまで、の距離を決定する第３工程とを備える、
   圧延機の蛇行抑制方法。

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