JP2713158B2 - 幅可変ロールのロール幅制御方法および装置 - Google Patents

幅可変ロールのロール幅制御方法および装置

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JP2713158B2
JP2713158B2 JP6081697A JP8169794A JP2713158B2 JP 2713158 B2 JP2713158 B2 JP 2713158B2 JP 6081697 A JP6081697 A JP 6081697A JP 8169794 A JP8169794 A JP 8169794A JP 2713158 B2 JP2713158 B2 JP 2713158B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば建築、土木等の
分野で用いられるH形鋼の熱間圧延設備に係り、特に同
一チャンスで各種サイズの高品質な製品をロール交換す
ることなく、同一ロールで圧延可能とすることを目的と
して用いられるオンラインで幅可変可能な幅可変水平ロ
ールを有するユニバーサルミルのロール幅制御方法およ
び制御装置に関する。なお、本明細書においては、水平
ロールとはH形鋼のウェブに接触するロールのことを意
味し、垂直ロールとはH形鋼のフランジに接触するロー
ルのことを意味する。
【0002】
【従来の技術】圧延によってH形鋼を製造する方法で
は、一般的に同一圧延チャンスでは同一幅の水平ロール
を使用している。この場合、H形鋼のフランジ内面間の
幅(ウェブ内幅)が一定なため、フランジ厚み等が一定
の場合は、ウェブ高さなどの外側寸法が同一なH形鋼を
製造することができるが、フランジ厚みなどの断面寸法
を変更する場合には、それに伴いウェブ高さが変化する
ため、呼称寸法と実ウェブ高さが合致しないH形鋼が多
く製造される。
【0003】これらの関係を図1に示す。図中、H0
H1、H2はウェブ高さ、 We0はウェブ内幅、tf0 、tf1
tf2 はフランジ厚みである。フランジ厚みが tf0<tf1
<tf2であるとすると、ウェブ内幅W e0が一定のときウ
ェブ高さはH0<H1<H2となる。つまり、フランジ厚みの
増加分だけウェブ高さが増加するのである。
【0004】これに対して、図2に示すようにウェブ内
幅をフランジ厚みの増加分だけ狭めれば、ウェブ高さが
同一となることは明らかである。(図中の符号は図1と
共通)。つまり、ウェブ内幅W e0、W e1、W e2を変更で
きるため、ウェブ高さH0、H1、H2を一定にすることがで
きる。
【0005】この方法は、H形鋼を溶接にて製造すれ
ば、所定のサイズになるようにウェブに用いる厚板の幅
寸法を選択して用いることができるため容易に実現す
る。しかし、スリット費用および溶接費用がかかるた
め、コストアップとなる欠点がある。そのため製造コス
トの低い圧延による製造法が求められていたが、従来は
困難であった。
【0006】本発明者は、以上述べたH形鋼等のフラン
ジを有する形材の従来の圧延方法に関する問題を解決す
る手段として、ウェブ内幅に相当する水平ロールの幅を
調整可能とした幅可変ロールに関する技術をいくつか既
に提案した。まず、幅可変(水平)ロールについて図3
を用いて簡単に説明を行う。
【0007】幅可変水平ロール90は、通常の水平ロール
を縦方向に分割し、その分割された水平ロール92間の間
隙96の幅を調整することにより水平ロール90全体の幅を
調整する。図示例においては、水平ロール90は2分割さ
れ、中央部はロール間隙96である。(なお、水平ロール
の分割数は3以上、幅は不均等でも構わない。)この調
整により、垂直ロール94からの荷重を水平ロール90で受
け止め、H型鋼98を圧延することにより適正なウェブ高
さに調節することができる。
【0008】本発明者は特開平3−18401 号公報におい
て、図3に例示する垂直ロールと幅可変分割水平ロール
を有するユニバーサルミルを、図4(a) に示すブレーク
ダウンミルBD、粗ユニバーサルミルUR、エッジャミルE
、仕上げユニバーサルミルUFからなる圧延ライン、ま
たは図4(b) に示すブレークダウンミルBD、1次粗ユニ
バーサルミルUR1 、エッジャミルE 、2次粗ユニバーサ
ルミルUR2 、仕上げユニバーサルミルUFからなる圧延ラ
インに適用し、そのときの仕上げユニバーサルミルUFに
おいて、1パスまたは複数パスのリバース圧延を行うこ
とでウェブ高さ (ウェブ内幅) の縮小を行う方法を提案
した。なお、図4、後述の図5、6はラインを上方から
見た図であり、中央線上の長方形が水平ロール、その上
下に丸で示したのが垂直ロールである。水平ロール中の
横線は、幅可変の分割水平ロールであることを示す。ま
た、同公報ではさらに、図5(a) 、(b) に示すブレーク
ダウンミルBD、粗ユニバーサルミルUR、エッジャミルE
、第1仕上げユニバーサルミルUF1 、第2仕上げユニ
バーサルミルUF2 からなる圧延ラインにおいて、図5
(a) では、固定幅水平ロールからなる仕上げユニバーサ
ルミルUF1 と幅可変水平ロールからなる仕上げユニバー
サルミルUF2 、図5(b) では幅可変水平ロールからなる
仕上げユニバーサルミルUF1 およびUF2 、の2基の仕上
げユニバーサルミルを用いて、ウェブ高さ (ウェブ内
幅) の縮小圧延を行う方法について提案した。
【0009】本発明者はさらに特開平5−269502号公報
では、図6(a) に示すように、ブレークダウンミルBD、
1次粗ユニバーサルミルUR1 (幅可変)、エッジャミル
E (幅可変)、2次粗ユニバーサルミルUR2 (幅可
変)、仕上げユニバーサルミルUF(幅可変)または、図
6(b) に示すように、ブレークダウンミルBD、粗ユニバ
ーサルミルUR(幅可変)、エッジャミルE (幅可変)、
仕上げユニバーサルミルUF(幅可変)からなるH形鋼の
熱間圧延ラインにおいて、各圧延機の水平ロールを分割
し、オンラインでパス毎の幅調整が可能な構造とし、ブ
レークダウン圧延後の粗形鋼片を該圧延機列で複数パス
圧延する際に、圧延パス毎にウェブ内幅を縮小あるいは
拡大することにより、同一ロールで同一圧延チャンスで
各種サイズのH形鋼を製造する方法を提案した。
【0010】これらの従来技術によって、1種類のロー
ルで同一シリーズのH形鋼のウェブ高さを一定化するこ
とが可能になり、また、粗ユニバーサル圧延機の水平ロ
ール幅に制約されることなく、自由なウェブ高さのH形
鋼が同一圧延チャンスでロールの交換なしに、同一ロー
ルで製造でき、ロール保有数の大幅な削減、ロール原単
位の大幅向上が実現できた。しかしながら、後述する欠
点があった。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術におい
ては、ユニバーサルミルにオンラインで幅可変可能な軸
方向に分割された水平ロールを使用するのが前提であ
る。幅可変ロールは軸方向に分割されているために個々
のロール幅についてみればロール径に比べてロール幅が
狭く、従って軸方向の剛性が低下せざるを得ず、圧延中
に被圧延材から圧延反力として水平ロールが受ける水平
方向 (スラスト方向、つまり軸方向) あるいは垂直方向
(ラジアル方向、つまり半径方向) 荷重によって、一般
的なロール幅固定の水平ロールに比べて、ロールが変形
しやすくなる欠点がある。これが上下水平ロール間隙の
変化あるいは水平ロール側面と垂直ロールの間隙の変化
につながり、ウェブ厚みやフランジ厚み、さらにはウェ
ブ高さやフランジ幅といったH形鋼の製品寸法変動の原
因となることが明らかとなった。すなわち、この従来技
術の実施に当たっては、当該幅可変水平ロールによるH
形鋼圧延時のロール軸方向にたわみによる寸法精度の悪
化が問題となるのである。
【0012】なお本発明者は特開平4−94804 号公報に
て、オンラインで幅可変可能な水平ロールを有する仕上
げユニバーサルミルの上流側および/または下流側に設
置したウェブ高さ測定器によって検出された圧延材全長
にわたるウェブ高さの測定値に基づき、当該仕上げユニ
バーサルミルの垂直ロールの開度および2分割水平ロー
ルの幅を圧延中に調整することを特徴とするH形鋼等の
フランジを有する形材のウェブ高さ制御圧延方法を開示
した。この方法によって、製品のウェブ高さのバラツキ
は抑制できたが、この方法は、ウェブ高さのみを測定で
きるものであったため、製品のフランジ厚やフランジ幅
といった他の寸法部分の精度は向上しなかった。また、
ウェブ高さ測定器という新たな計測器の設置を必要とす
る点でコストアップにつながり、さらには設備メンテナ
ンス上でも難点があった。
【0013】本発明は、上記の問題点を解決するために
なさたもので、幅可変水平ロールを有するユニバーサル
ミルを用いたH形鋼の熱間圧延時に生じる製品寸法変動
による寸法公差外れ不良の発生や歩留ロスを防止し、様
々なサイズのH形鋼を高精度に、かつ高歩留で製造し得
る幅可変水平ロールのロール幅制御装置および制御方法
を提供することを目的とするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】公知技術である幅可変水
平ロールを有するユニバーサルミルを用いるにあたり、
各所の寸法データを収集し制御に利用すれば寸法精度が
向上することが考えられるが、装置が複雑、高価になる
欠点がある。検討を重ねた結果、本発明者は、実際の圧
延荷重測定値により幅可変水平ロールのたわみ量を求
め、そのたわみ量に基づきロール幅を修正することによ
り、ウェブ高さだけでなくウェブ厚みやフランジ厚み、
フランジ幅といった製品の寸法精度を格段に向上させる
ことができることを知見した。
【0015】すなわち、本発明の要旨とするところは最
も広義には、 ユニバーサルミルを用いて繰り返し熱間圧延しH形
鋼を製造する際に、ユニバーサルミルの幅可変水平ロー
ルの幅の目標値および、圧延荷重実測値に基づいて演算
された前記幅可変水平ロールのたわみによる幅の変動量
に基づき、前記幅可変水平ロールの幅修正量を演算し、
オンラインで前記幅可変水平ロールの幅調整を行うこと
を特徴とする幅可変ロールのロール幅制御方法である。
【0016】本発明の好適態様においては、 前記圧延荷重実測値が垂直ロールおよび幅可変水平ロ
ールにかかる圧延荷重であり、目標圧延荷重に対する前
記圧延荷重実測値の偏差に基づき、下記の式を用いて前
記幅可変水平ロールの軸方向のたわみ量を算出し、前記
たわみ量に基づいて前記幅可変水平ロールの幅の修正値
を演算し、圧延中に前記幅可変水平ロールの幅調整を行
うことを特徴とする前記記載の幅可変ロールのロール
幅制御方法である。
【0017】ΔW=aΔPH +bΔPV +cWO +d ここで、ΔWは幅可変ロールのたわみ量 ΔPH は実測水平ロール荷重PH −目標水平ロール荷重
H0、 ΔPV は実測垂直ロール荷重PV −目標垂直ロール荷重
V0、 WO は目標ロール幅、a,b,c,dは定数である。な
おこのの発明に使用する装置の具体例がの発明であ
る。
【0018】本発明の別の好適態様においては 前記圧延荷重実測値が垂直ロールおよび幅可変水平ロ
ールにかかる圧延荷重であり、目標圧延荷重に対する前
記圧延荷重実測値の偏差に基づき、下記の式を用いて前
記幅可変水平ロールの軸方向のたわみ量を圧延各パス毎
に算出し、前記たわみ量を圧延材ごとに平均したわみ平
均量を求め、前記たわみ平均量に基づいて前記幅可変水
平ロールの幅の修正値を演算し、無負荷時に前記幅可変
水平ロールの幅調整を行うことを特徴とする前記記載
の幅可変ロールのロール幅制御方法である。
【0019】ΔW=aΔPH +bΔPV +cWO +d ここで、ΔWは幅可変ロールのたわみ量 ΔPH は実測水平ロール荷重PH −目標水平ロール荷重
H0、 ΔPV は実測垂直ロール荷重PV −目標垂直ロール荷重
V0、 WO は目標ロール幅、a,b,c,dは定数である。な
おこのの発明に使用する装置の具体例がの発明であ
る。
【0020】本発明について別の面からは ユニバーサルミルの前記幅可変水平ロールの幅をオン
ラインで調節しH形鋼を熱間圧延する装置において、前
記幅可変水平ロールおよび垂直ロールの圧延荷重の目標
値並びに前記幅可変水平ロールの目標幅を保持するパス
スケジュール管理装置と、前記幅可変水平ロールおよび
垂直ロールにかかる圧延荷重を実測するロードセルと、
目標圧延荷重からの前記圧延荷重実測値の偏差に基づ
き、前記幅可変水平ロールの軸方向のたわみ量を算出す
るロールたわみ演算手段と、前記たわみ量に基づき、前
記幅可変水平ロールの幅の修正値を演算するロール軸方
向位置修正量演算手段と、前記幅可変水平ロール幅の目
標値および修正値から前記幅可変水平ロール幅を修正す
べくロール位置を設定するロール軸方向位置演算手段
と、ロール駆動装置を備えたことを特徴とする幅可変ロ
ールのロール幅制御装置である。
【0021】本発明について別の面からは、 ユニバーサルミルの前記幅可変水平ロールの幅をオン
ラインで調節しH形鋼を熱間圧延する装置において、前
記幅可変水平ロールおよび垂直ロールの圧延荷重の目標
値並びに前記幅可変水平ロールの目標幅を保持するパス
スケジュール管理装置と、前記幅可変水平ロールおよび
垂直ロールにかかる圧延荷重を実測するロードセルと、
目標圧延荷重からの前記圧延荷重実測値の偏差に基づ
き、圧延荷重修正値を演算、パススケジュール管理装置
に登録する目標圧延荷重修正手段と、目標圧延荷重から
の前記圧延荷重実測値の偏差に基づき、前記幅可変水平
ロールの軸方向のたわみ量を算出するロールたわみ演算
手段と、前記たわみ量に基づき、前記幅可変水平ロール
の目標幅の修正値を演算し、パススケジュール管理装置
に登録するロールの幅修正手段と、パススケジュール管
理装置からの情報に基づき、ロール位置を演算するロー
ル軸方向位置演算手段と、ロール駆動装置を備えたこと
を特徴とする幅可変ロールのロール幅制御装置である。
【0022】
【作用】添付図面を参照して、本発明をさらに具体的に
説明する。図7は、本発明に係る方法および装置の具体
的制御フローを示すブロック図の一例である。図中のブ
ロック図70の上部に記載した圧延装置72は平面図であっ
て、鋼材は矢印で示すように左から右に走行し、UR1(第
1の粗ユニバーサル圧延機) −E (エッジャー圧延機)
−UR2(第2の粗ユニバーサル圧延機) から構成されてい
る。本発明の圧延に用いる圧延荷重検出装置と幅可変ロ
ールは、図示例の場合、UR2 に設けてある。この圧延装
置72は前記のように公知であるので、詳細な説明は省略
する。また、この圧延装置72は例示であって、ユニバー
サルミルの水平ロールの幅をオンラインで調節しH形鋼
を熱間圧延できれば図4、5、6を含めどのような装置
でもよい。
【0023】このうち、圧延荷重の検出に用いるロード
セル (荷重計) は、水平ロール用ロードセル12( 幅可変
水平ロールに負荷されるラジアル荷重) と垂直ロール用
ロードセル13( 幅可変水平ロールに負荷されるスラスト
荷重、すなわち垂直ロールにかかる荷重) の2種類があ
り、各々のロードセルで検出した荷重信号それぞれ
H 、PV は、後述するロールたわみ演算手段6に入力
される。
【0024】パススケジュール管理装置1には、幅可変
水平ロールの目標ロール幅W0 、目標圧延荷重 (水平ロ
ールPH0および垂直ロールPV0) に関する情報が圧延の
パス毎に記憶される他、実際にロールの軸方向位置に修
正が必要が否かを判断するたわみ基準値ΔWCRが蓄えら
れている。圧延パス管理装置2は、圧延の1パス毎に作
動して、目標ロール幅W0 を目標ロール幅設定手段3
に、目標圧延荷重PH0、PV0を目標圧延荷重設定手段4
にそれぞれ記憶させる。
【0025】目標ロール幅設定手段3からは、ロールた
わみ演算手段6とロール軸方向位置演算手段5に目標ロ
ール幅データーW0 を伝達する。目標圧延荷重設定手段
4はロールたわみ演算手段6に目標圧延荷重データー
(PH0、PV0) を出力する。
【0026】ロールたわみ演算手段6では、パススケジ
ュール管理装置1から圧延パス毎に出力した垂直ロール
の目標圧延荷重PV0と実測圧延荷重PV および、水平ロ
ールの目標圧延荷重PH0と実測圧延荷重PH を比較し
て、目標ロール幅WO を加味しその差に対応した幅可変
ロールのたわみ量ΔWを以下の式で演算し、求めたΔW
をロール軸方向位置修正量演算手段7とロール幅修正判
断手段8に出力する。
【0027】ΔW=aΔPH +bΔPV +cWO +d ここで、ΔWは幅可変ロールのたわみ量 ΔPH は実測水平ロール荷重PH −目標水平ロール荷重
H0、 ΔPV は実測垂直ロール荷重PV −目標垂直ロール荷重
V0、 WO は目標ロール幅、a,b,c,dは定数である。な
お、上記の係数は理論計算で求めることは可能だが、経
験から求めてもよい。
【0028】また、幅可変ロールは一般に軸方向に2以
上に分割された分割ロール (スリーブロール) で構成さ
れており、同一荷重下でも駆動側と操作側とでロールの
たわみ量が異なる場合には、各々の分割ロールのたわみ
量を演算し出力する。
【0029】ロール軸方向位置修正量演算手段7は、分
割ロール(図示せず)の位置修正量ΔLを以下の式で演
算し、ロール軸方向位置演算手段5に出力する。ここ
で、ロール位置修正量ΔLとは、上記ロールたわみ量Δ
Wに応じて実際の幅可変ロールの幅調整を行う際の、分
割ロールの軸方向の位置修正量である。なお、この幅変
更時に、ロールのセンターとミルのセンターとを一致さ
せるには、一般には駆動側と操作側両者のロール位置調
整が必要である。
【0030】ΔL=α・ΔW+β; ここにΔLは位置修正量 ΔWは幅可変ロールのたわみ量 α、βは定数 ロール幅修正判断手段8は、パススケジュール管理装置
に蓄えられた基準値ΔWCRに比べてロールたわみΔWが
大きい場合にはロール幅を修正すべきと判断し、上記ロ
ール軸方向位置修正量ΔLをロール軸方向位置演算手段
5に入力させ、それ以外の場合には入力しないようにな
っている。
【0031】ロール軸方向位置演算手段5では、目標ロ
ール幅設定手段3に記憶された目標ロール幅W0 と、零
調位置設定手段9に設定された零調位置と、ロール軸方
向位置修正量演算手段7で演算されたロール軸方向位置
修正量ΔLに基づき、分割ロールの軸方向の位置を演算
する。算出された分割ロール左位置データLL と分割ロ
ール右位置データLR はタイミング制御手段10を介し、
ロール駆動装置11に与えられる。しかるのち、幅可変水
平ロール幅調整用モータ14を駆動して幅可変水平ロール
幅を所定幅まで修正する。
【0032】本発明はこのように構成されているので、
圧延材が最初にユニバーサルミルに噛み込まれるときに
は、幅可変水平ロールは目標ロール幅に予め設定されて
いるが、圧延材がミルに噛み込んだ後は、圧延荷重実績
に従って幅可変水平ロールの分割ロール (分割スリー
ブ) の軸方向位置がフィードバック制御される。これに
より、幅可変水平ロールによるH形鋼圧延時のロール軸
方向にたわみによる寸法精度の悪化が解消される。この
時、目標圧延荷重の実績圧延荷重の偏差から演算された
ロールたわみ量がパススケジュール管理装置1に蓄えら
れた基準値に対して修正すべき程度と判断された場合に
のみ幅可変水平ロール幅を修正するようにしたので、無
駄な制御動作を省くことができる。
【0033】図8は、本発明に係る方法および装置の別
の態様における具体的制御フローを示すブロック図の一
例である。図7に示すブロック図70では、パススケジュ
ール管理装置に保持されるデータが初期設定値、初期目
標値のみで、圧延荷重による修正後のデータを保持しな
いのに対し、図8に示すブロック図80では、パススケジ
ュール管理装置に初期値の他、圧延荷重による修正後の
データも保持される点が大きな相違点である。
【0034】図8( ブロック図80) の上部に記載した圧
延装置82は平面図であって、鋼材は矢印で示すように左
から右に走行する。なお、この圧延装置82は図7記載の
ものと同様なので、説明は省略する。このうち、圧延荷
重の検出に用いるロードセルとしては、図7同様、水平
ロールロードセル33と垂直ロールロードセル34と2種類
があり、各々のロードセルで検出した荷重信号はロール
たわみ演算手段26に入力される。また、それと並行して
目標圧延荷重修正手段31に向け出力される。
【0035】前記の図7と同様、パススケジュール管理
装置21には、幅可変水平ロールの目標ロール幅WO 、目
標圧延荷重 (水平ロールPH0および垂直ロールPV0) に
関する情報が圧延のパス毎に記憶されるほか、実際にロ
ールの軸方向位置の修正が必要が否かを判断するたわみ
基準値ΔWCRが蓄えられている。圧延パス管理装置22は
圧延の1パス毎に作動して、目標ロール幅WO は目標ロ
ール幅設定手段23に、目標圧延荷重PH0、PV0は目標圧
延荷重設定手段24にそれぞれ出力される。
【0036】ロールたわみ演算手段26では、パススケジ
ュール管理装置21から圧延パス毎に出力した水平ロール
の目標圧延荷重PH0と実測圧延荷重PH および、垂直ロ
ールの目標圧延荷重PV0と実測圧延荷重PV を比較し
て、目標ロール幅WO を加味し、その差に対応した幅可
変ロールのたわみ量ΔWを以下の式で演算し、求めたΔ
Wをデータサンプリング手段28に出力する。
【0037】ΔW=aΔPH +bΔPV +cWO +d ここで、ΔWは幅可変ロールのたわみ量 ΔPH は実測水平ロール荷重PH −目標水平ロール荷重
H0、 ΔPV は実測垂直ロール荷重PV −目標垂直ロール荷重
V0、 WO は目標ロール幅、a,b,c,dは定数である。
【0038】なお、上記の係数は理論計算で求めること
は可能だが、経験から求めてもよい。また、同一荷重下
でも駆動側と操作側とで幅可変ロールを構成する分割ロ
ールのたわみ量が異なる場合には、各々の分割ロールの
たわみ量を演算し出力する。
【0039】データサンプリング手段では、上記ロール
たわみ量データについてその平均値ΔWAVE を次式によ
り演算しロール幅修正判断手段29と目標ロール幅修正手
段30に出力する。 ΔWAVE ={ΔW1 +ΔW2 +ΔW3 +・・・ΔWn
/n ここで、nは圧延材長さ方向のサンプリング数を表す。
【0040】ロール幅修正判断手段29は、パススケジュ
ール管理装置21に蓄えられた基準値ΔWCRに比してロー
ルたわみΔWが大きい場合にはロール幅を修正すべきと
判断し、上記ロールたわみ量の平均値ΔWAVE を目標ロ
ール幅修正手段30に入力させ、それ以外の場合には入力
させないようになっている。
【0041】目標ロール幅修正手段30は、ロールたわみ
量の平均値ΔWAVE に対応して該当するパスの目標ロー
ル幅を修正し次材圧延時に反映させるべく、ロール幅修
正量ΔWH をパススケジュール管理装置21に出力し、目
標ロール幅を修正登録させる。 ΔWH =γ・ΔWAVE +δ; ここにΔWH はロール幅修正量、γ、δは定数である。
【0042】ロール幅方向位置演算手段25では、目標ロ
ール幅設定手段23に記憶された目標ロール幅WO と、零
調位置設定手段27に設定された零調位置とに基づき、分
割ロールの幅方向位置を演算する。算出された分割ロー
ル左位置データLL と分割ロール右位置データLR は、
タイミング制御手段36を介してロール幅駆動装置32に与
えられる。しかるのち、幅可変水平ロール幅調整用モー
タ35を駆動して幅可変水平ロール幅を所定幅に設定す
る。
【0043】本発明はこのように構成されているので、
最初の材料の圧延時には、圧延各パスとも幅可変水平ロ
ールは予め登録された目標ロール幅に設定されている
が、当該圧延材の圧延荷重実績に従って目標ロール幅の
修正量が演算され、各圧延パス終了後幅可変水平ロール
幅の設定値が修正される。これにより、幅可変水平ロー
ルによるH形鋼圧延時のロール軸方向にたわみによる寸
法精度の悪化が解消される。この時、目標圧延荷重と実
績圧延荷重の偏差から演算された平均ロールたわみ量が
パススケジュール管理装置に蓄えられた基準値に対して
修正すべき程度と判断された場合にのみ目標幅可変水平
ロール幅を修正するようにしたので、無駄な制御動作を
省くことができる。
【0044】
【実施例】
(実施例1)図9に示すような圧延レイアウトでH形鋼の
製造を行うに際して、本発明の制御方法を適用した場合
を例にあげて説明する。図9は、ブレークダウンミルBD
の後に2基の粗ユニバーサルミルUR1,UR2 の間に1基の
エッジャーミルE を挟み込んだ3基のミルでH形鋼の複
数パスの可逆圧延を行い、しかる後に仕上げユニバーサ
ルミルUFにて1パスの整形圧延を行う圧延レイアウトが
示されている。
【0045】この圧延レイアウトの特徴は、エッジャミ
ルE と2次粗ユニバーサルミルUR2および仕上げユニバ
ーサルミルUFの水平ロールを幅可変構造とした点にあ
る。したがって、中間圧延の最終パス前に配置する本ミ
ル列においては、上記2次粗ユニバーサルミルUR2 の幅
可変水平ロールの幅を狭めに設定しておき、H形鋼のウ
ェブ高さの縮小圧延を行うことによって、様々なウェブ
高さの製品を同一ロールで製造できる。
【0046】さらに、前記図9に示した3基の幅可変水
平ロールのうち2次粗ユニバーサルミルUR2 と仕上げユ
ニバーサルミルUFに図7に示す本発明の幅可変ロールの
ロール幅制御装置を組み込み、本発明のロール幅制御方
法により、H形鋼 (サイズ:H900×300 ×16/32 およびH
900×300 ×16/22)を圧延した。すなわち、2次粗ユニ
バーサルミルUR2 および仕上げユニバーサルミルUFにお
いて、圧延中の荷重計測値に基づき、幅可変ロールの幅
を圧延パス内で制御した。ただし、2次粗ユニバーサル
ミルUR2 に関しては各パスについてロール幅を制御(ラ
ストパスのみロール幅設定値を変更することも可能)
し、仕上げユニバーサルミルUFに関しては仕上げの1パ
スについて幅可変水平ロールの幅制御を行った(製品の
サイズの変更時にロール幅設定を変える)。
【0047】具体例として、本例の試験中のあるタイミ
ングにおける制御量、設定量を次に示すと、 式 ΔW=aΔPH +bΔPV +cWO +dにつ
いては ΔW=0.6(mm) 、ΔPH =100(トン) 、ΔPV =50( ト
ン) 、WO =840(mm) a=0.003(mm/ トン) 、b=0.01(mm/トン) 、c=-0.0
05(mm/トン) 、d=4.0(mm) 式 ΔL=α・ΔW+β; において ΔL=1.4(mm) 、ΔW=0.6(mm) 、α=1.5 、β=0.5
(mm) 、ΔWCR=0.5(mm) であった。
【0048】結果を表1にまとめて示す。圧延本数で5
本、製品本数で30本分(1本を6本に切断して製品にす
る)について圧延方向2m間隔の寸法測定から得られた
データ(1本あたり10組のデータ)をまとめた。表中の
精度とは、各寸法のバラツキ量を3σ (σ: 標準偏差)
で表したものである。表には、比較のために本発明の制
御方法を採用しなかった場合、すなわち圧延荷重を用い
たロール幅の圧延パス内制御を行わなわず、幅可変水平
ロールの幅を決められた圧延パススケジュールの初期設
定値に全てのパスで固定した場合の製品寸法精度につい
ても併記してある。
【0049】表1から明らかなように、本発明のロール
幅制御装置および制御方法を適用することにより、製品
寸法のばらつきが約半減と、格段の製品寸法精度の向上
が実現した。
【0050】
【表1】
【0051】(実施例2)本発明の幅可変ロールのロール
幅制御装置および方法を、前記した図6(b) に示すよう
な圧延レイアウトでH形鋼の製造を行う場合に適用した
結果について以下に述べる。
【0052】まず、図6(b) には、ブレークダウンミル
BDの後に1基の粗ユニバーサルミルURと仕上げユニバー
サルミルUFの間に1基のエッジャミルE を挟み込んだ3
基のミルでH形鋼の複数パスの可逆中間圧延を行い、そ
の後、最終のパスにて、当該仕上げユニバーサルミルUF
で整型圧延を行う圧延レイアウトを示した。
【0053】この圧延レイアウトの特徴は、粗ユニバー
サルミルUR、エッジャーミルE および仕上げユニバーサ
ルミルUFの水平ロールを幅可変構造とした点にある。た
だし、粗ユニバーサルミルURの幅可変水平ロールは3分
割ロールとし、エッジャミルE および仕上げユニバーサ
ルミルUFの幅可変水平ロールとしては2分割ロールとし
た。
【0054】したがって、本ミル列においては、中間圧
延の各パス前に上記粗ユニバーサルミルUR、エッジャー
ミルE および仕上げユニバーサルミルUFの幅可変水平ロ
ールの幅を自在に設定しておき、H形鋼のウェブ高さの
拡大もしくは縮小圧延を行うことによって、様々なウェ
ブ高さの製品を同一ロールで製造できる。
【0055】そこで、図8に示す本発明の幅可変ロール
のロール幅制御装置を粗ユニバーサルミルURと仕上げユ
ニバーサルミルUFの幅可変水平ロール周辺に組み込み、
本発明のロール幅制御方法をH形鋼 (サイズ: H400×20
0 ×6/9 およびH400×200 ×6/16) の圧延の際に適用し
た。すなわち、粗ユニバーサルミルURおよび仕上げユニ
バーサルミルUFにおいて、圧延中の荷重計測値に基づ
き、幅可変ロールの幅を圧延パス間で制御した。
【0056】具体例として、本例の試験中のあるタイミ
ングにおける、粗ユニバーサルミルUR圧延での制御量、
設定量を次に示すと、 式 ΔW=aΔPH +bΔPV +cWO +dにお
いて ΔW=2.7(mm) 、ΔPH =50( トン) 、ΔPV =50( ト
ン) 、WO =390(mm) a=0.003(mm/ トン) 、b=0.01(mm/トン) 、c=-0.0
05(mm/トン) 、d=4.0(mm) であった。
【0057】あるパスにおける粗ユニバーサルミルUR圧
延での制御量、設定量は、 式 ΔWH =γ・ΔWAVE +δ; において ΔWH =4.25(mm)、ΔWAVE =2.5(mm) 、γ=1.5 、δ
=0.5(mm) ΔWCR=0.5(mm) であった。
【0058】結果を表2にまとめて示す。圧延本数で5
本、製品本数で50本分(1本を10本に切断して製品にす
る)について圧延方向2m間隔の寸法測定から得られた
データ(1本あたり10組のデータ)をまとめた。表2中
の精度とは、各寸法のバラツキ量を3σ (σ: 標準偏
差) で表したものである。表2には、比較のために本発
明の制御方法を採用しなかった場合、すなわち圧延荷重
を用いたロール幅の圧延パス間制御を行わなわず、幅可
変水平ロールの幅を決められた圧延パススケジュールの
初期設定値に全ての圧延材を通じ固定した場合の製品寸
法精度についても併記してある。
【0059】本表から明らかなように、本発明のロール
幅制御装置および制御方法を適用することにより、製品
寸法のばらつきが約半減と、格段の製品寸法精度の向上
が実現した。
【0060】
【表2】
【0061】
【発明の効果】以上の説明によって明らかなように、本
発明によれば、ロードセルを介して検出された圧延荷重
と、予めパススケジュール管理装置に蓄えられた目標圧
延荷重とを比較し、その荷重偏差に応じた幅可変ロール
のたわみ量偏差を演算し、そのたわみ量偏差が基準値を
越えている時に目標ロール幅を修正するようにしたの
で、圧延中の幅可変ロールのたわみがあっても圧延中も
しくは次圧延材のパス間にて修正されるため、製品の寸
法精度を格段に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】H形鋼の現状 (ウェブ内幅一定) の製品寸法体
系の説明図である。
【図2】ウェブ高さ一定とするためのH形鋼の製品寸法
体系の説明図である。
【図3】本発明に係る装置に用いる、幅可変水平ロール
を有したミルを示す説明図である。
【図4】図4(a) 、(b) はともに本発明を実施する際の
H形鋼の圧延レイアウトの一例を示す説明図である。
【図5】図5(a) 、(b) はともに本発明を実施する際の
H形鋼の別の圧延レイアウトの一例を示す説明図であ
る。
【図6】図6(a) 、(b) はいずれも本発明を実施する際
のH形鋼のさらに別の圧延レイアウトの一例を示す説明
図である。
【図7】本発明の制御フローを示すブロック図の一例で
ある。
【図8】本発明の別の制御フローを示すブロック図の一
例である。
【図9】本発明の実施例1で用いた圧延レイアウトの説
明図である。
【符号の説明】
1:パススケジュール管理装置 2:圧延パ
ス管理装置 3:目標ロール幅設定手段 4:目標圧
延荷重設定手段 5:ロール軸方向位置演算手段 6:ロール
たわみ演算手段 7:ロール軸方向位置修正量演算手段 8:ロール
幅修正判断手段 9:零調位置設定手段 10:タイミ
ング制御手段 11:ロール駆動装置 12:水平ロ
ールロードセル 13:垂直ロールロードセル 14:水平ロ
ール幅調整用モータ 21:パススケジュール管理装置 22:圧延パ
ス管理装置 23:目標ロール幅設定手段 24:目標圧
延荷重設定手段 25:ロール軸方向位置演算手段 26:ロール
たわみ演算手段 27:零調位置設定手段 28:データ
サンプリング手段 29:ロール幅修正判断手段 30:目標ロ
ール幅修正手段 31:目標圧延荷重修正手段 32:ロール
駆動装置 33:水平ロールロードセル 34:垂直ロ
ールロードセル 35:水平ロール幅調整用モータ 36:タイミ
ング制御装置 70:本発明にかかる制御フロー 72:圧延装
置 80:本発明にかかる制御フロー 82:圧延装
置 90:幅可変ロール 92:分割ロ
ール 94:垂直ロール 96:ロール
間隙 98:H型鋼 H0、H1、H2:ウェブ高さ We0
We1、 We2:ウェブ内幅 tf0 、tf1 、tf2 : フランジ厚み PH0:目標水平ロール荷重 PH :実測
水平ロール荷重 PV0:目標垂直ロール荷重 PV :実測
垂直ロール荷重 WO :目標ロール幅 ΔW:ロー
ルのたわみ量演算値 ΔWCR:たわみ基準値 ΔWAVE
ロールたわみ量平均値 ΔWH :ロール幅修正量 ΔL:ロー
ル軸方向位置修正量 LL :分割ロール左位置データ LR :分割
ロール右位置データ BD:ブレークダウンミル UR:粗ユニ
バーサルミル UR1 :1次粗ユニバーサルミル UR2 :2 次
粗ユニバーサルミル E:エッジャミル UF:仕上げ
ユニバーサルミル UF1 :1次仕上げユニバーサルミル UF2 :2 次
仕上げユニバーサルミル

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ユニバーサルミルを用いて繰り返し熱間
    圧延しH形鋼を製造する際に、ユニバーサルミルの幅可
    変水平ロールの幅の目標値および、圧延荷重実測値に基
    づいて演算された前記幅可変水平ロールのたわみによる
    幅の変動量に基づき、前記幅可変水平ロールの幅修正量
    を演算し、オンラインで前記幅可変水平ロールの幅調整
    を行うことを特徴とする幅可変ロールのロール幅制御方
    法。
  2. 【請求項2】 前記圧延荷重実測値が垂直ロールおよび
    幅可変水平ロールにかかる圧延荷重であり、目標圧延荷
    重に対する前記圧延荷重実測値の偏差に基づき、下記の
    式を用いて前記幅可変水平ロールの軸方向のたわみ量を
    算出し、前記たわみ量に基づいて前記幅可変水平ロール
    の幅の修正値を演算し、圧延中に前記幅可変水平ロール
    の幅調整を行うことを特徴とする請求項1記載の幅可変
    ロールのロール幅制御方法。 ΔW=aΔPH +bΔPV +cWO +d ここで、ΔWは幅可変ロールのたわみ量 ΔPH は実測水平ロール荷重PH −目標水平ロール荷重
    H0、 ΔPV は実測垂直ロール荷重PV −目標垂直ロール荷重
    V0、 WO は目標ロール幅、 a,b,c,dは定数である。
  3. 【請求項3】 前記圧延荷重実測値が垂直ロールおよび
    幅可変水平ロールにかかる圧延荷重であり、目標圧延荷
    重に対する前記圧延荷重実測値の偏差に基づき、下記の
    式を用いて前記幅可変水平ロールの軸方向のたわみ量を
    圧延各パス毎に算出し、前記たわみ量を圧延材ごとに平
    均したわみ平均量を求め、前記たわみ平均量に基づいて
    前記幅可変水平ロールの幅の修正値を演算し、無負荷時
    に前記幅可変水平ロールの幅調整を行うことを特徴とす
    る請求項1記載の幅可変ロールのロール幅制御方法。 ΔW=aΔPH +bΔPV +cWO +d ここで、ΔWは幅可変ロールのたわみ量 ΔPH は実測水平ロール荷重PH −目標水平ロール荷重
    H0、 ΔPV は実測垂直ロール荷重PV −目標垂直ロール荷重
    V0、 WO は目標ロール幅、 a,b,c,dは定数である。
  4. 【請求項4】 ユニバーサルミルの前記幅可変水平ロー
    ルの幅をオンラインで調節しH形鋼を熱間圧延する装置
    において、前記幅可変水平ロールおよび垂直ロールの圧
    延荷重の目標値並びに前記幅可変水平ロールの目標幅を
    保持するパススケジュール管理装置と、前記幅可変水平
    ロールおよび垂直ロールにかかる圧延荷重を実測するロ
    ードセルと、目標圧延荷重からの前記圧延荷重実測値の
    偏差に基づき、前記幅可変水平ロールの軸方向のたわみ
    量を算出するロールたわみ演算手段と、前記たわみ量に
    基づき、前記幅可変水平ロールの幅の修正値を演算する
    ロール軸方向位置修正量演算手段と、前記幅可変水平ロ
    ール幅の目標値および修正値から前記幅可変水平ロール
    幅を修正すべくロール位置を設定するロール軸方向位置
    演算手段と、ロール駆動装置を備えたことを特徴とする
    幅可変ロールのロール幅制御装置。
  5. 【請求項5】 ユニバーサルミルの前記幅可変水平ロー
    ルの幅をオンラインで調節しH形鋼を熱間圧延する装置
    において、前記幅可変水平ロールおよび垂直ロールの圧
    延荷重の目標値並びに前記幅可変水平ロールの目標幅を
    保持するパススケジュール管理装置と、前記幅可変水平
    ロールおよび垂直ロールにかかる圧延荷重を実測するロ
    ードセルと、目標圧延荷重からの前記圧延荷重実測値の
    偏差に基づき、圧延荷重修正値を演算、パススケジュー
    ル管理装置に登録する目標圧延荷重修正手段と、目標圧
    延荷重からの前記圧延荷重実測値の偏差に基づき、前記
    幅可変水平ロールの軸方向のたわみ量を算出するロール
    たわみ演算手段と、前記たわみ量に基づき、前記幅可変
    水平ロールの目標幅の修正値を演算し、パススケジュー
    ル管理装置に登録するロールの幅修正手段と、パススケ
    ジュール管理装置からの情報に基づき、ロール位置を演
    算するロール軸方向位置演算手段と、ロール駆動装置を
    備えたことを特徴とする幅可変ロールのロール幅制御装
    置。
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