JP2774070B2 - 形鋼の寸法・形状制御方法 - Google Patents

形鋼の寸法・形状制御方法

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JP2774070B2 JP6203340A JP20334094A JP2774070B2 JP 2774070 B2 JP2774070 B2 JP 2774070B2 JP 6203340 A JP6203340 A JP 6203340A JP 20334094 A JP20334094 A JP 20334094A JP 2774070 B2 JP2774070 B2 JP 2774070B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】H形鋼等の形鋼をU−E(ユニバ
ーサルミル−エッジャ)、U−E−U(ユニバーサルミ
ル−エッジャ−ユニバーサルミル)配列で製造する場
合、センサ情報に基づいて形鋼の寸法・形状を制御する
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】形鋼は一般に3次元変形をしながら成形
され、かつその理論解明が未だ不十分であるため、板材
や棒材等の他の品種の鋼製品に比べて寸法精度が劣って
いる。これは理論解明が不十分であるためばかりでな
く、例えば、H形鋼では12ケ所の寸法を測定する必要
があり、寸法測定箇所が多く、数多くの測定器を必要と
し、投資額が大きく設備化されにくいことにも起因して
いる。また、鋼材の用途や実際使用上においても、寸法
精度向上のニーズが比較的弱いため、精度向上に対する
ドライブがかからなかった。
【0003】しかし、最近では、外法一定のH形鋼を初
めとして高い寸法精度が要求される傾向となっており、
また、JIS精度の見直しも行われつつあり、それらの
背景の下で、寸法精度、特にコントロールしにくいウエ
ブの中心偏りに対して、各種改善案としての提案がなさ
れている。例えば、特開昭53−48067号公報では
パスライン位置を制御するのにミル入側のレベルを調整
する技術を開示している。また特開昭59−16612
号公報では圧延材(H形鋼)のウエブの偏りを検出し、
ミル噛み込み角を変える提案がなされている。さらに、
特開平2−104413号公報では中心偏りを検出し、
エッジャのパスラインを変える技術が開示されている。
さらに最近では、特開平5−177226号公報に、U
−E、U−E−U配列で圧延する場合に、ユニバーサル
ミル出側に圧延材の形状を認識する装置を配置し、圧延
材の形状からパスラインを検出し、パスラインレベルを
変えるか又はチルチング(傾斜)レベルを変えることが
提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の提案
はいずれも寸法精度向上のため、ミル入側のレベル(ウ
エブガイド)、噛込み角、エッジャのパスライン、ユニ
バーサルミルのパスラインを制御し、ウエブの中心偏り
を改善しようとするものである。しかしながら、寸法・
形状測定装置で圧延材を認識したと言いながら、1又は
2の寸法の検出による制御をしているに過ぎない。
【0005】上記ウエブの中心の偏りはいろいろな条件
が複雑に絡み合った結果として発生したものであり、従
来技術では、制御するには情報量が少なく、中心偏り精
度が適切に改善されているとは言い難い。本発明は以上
の問題点を解消するために開発されたもので、中心偏り
を含む寸法・形状の異常が生ずる原因を広範な情報から
求め、寸法・形状の異常を根本的に修正する技術を提供
することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、形鋼をユニバ
ーサルミルでリバース圧延するに当り、製品形状異常発
生要因モデルを記憶しておき、ユニバーサルミル圧延パ
ス後の形鋼のプロファイルを測定し、このプロファイル
と前記要因モデルとを照合し、修正すべき要因及びその
修正量を決定し、この決定に基づいてロール位置を調整
することを特徴とする形鋼の寸法・形状制御方法であ
る。
【0007】上記方法において、複数の要因モデルが重
複すると判断された場合、要因モデルに優先順位を付与
し、各要因の修正量に補正係数を乗じ、各圧延パス後の
形鋼のプロファイルに基づいてそれぞれロール位置を調
整すると、効率よく制御精度を向上することができ好ま
しい。なお、本発明において、ロール位置の調整にはミ
ル入側のレベルとロールとの相対関係を調整することを
包含している。
【0008】
【作用】以下、具体的な例として、H形鋼について本発
明を作用と共に説明する。H形鋼は3次元変形によって
製造され、ウエブの中心偏りを制御することは非常に難
しい。ウエブの中心偏りは、ロールギャップで決まるフ
ランジ厚、ウエブ厚、フランジ幅によって影響を受け、
これらの総合的な結果として定まるものである。これら
は例えば、鉄鋼協会講演会(72−12、S1239)
等においても、その理論解明が試みられてはいるが、設
備上の制約もあり、実際には寸法精度が向上していない
のが現状である。
【0009】発明者はH形鋼の圧延後の形状に注目し、
異常な寸法・形状が発生した時の製品形状とロール位置
との関係から、フランジ厚差がH形鋼の4つのフランジ
に発生することに着目した。そこで、ロール位置と製品
寸法・形状との関係を調べるために、正常材を種々のロ
ール位置で圧延した。その時の形状を図1〜図4に示し
た。例えば、図1では、垂直ロール(Vロール)2a、
2bは正常位置にあり、水平ロール(Hロール)1a、
1bは上水平ロール1aが、下水平ロール1bに対し
て、向かって右の方に芯ずれ11を生じている。このと
きH形鋼3はウエブ4は正常であるが、フランジ5a、
5b、5c、5dは上下、左右で脚長、厚みが不等とな
る。図1では、次のようになっている。
【0010】向かって左上のフランジ5a:厚みが厚
く、脚長が長い。 向かって左下のフランジ5b:厚みが薄く、脚長が短
い。 向かって右上のフランジ5c:厚みが薄く、脚長が短
い。 向かって右下のフランジ5d:厚みが厚く、脚長が長
い。 図1〜図4に示すように、設備異常(ロール位置異常)
状態で圧延すると、H形鋼は次の(a)〜(d)に示す
ように、各々固有の特徴ある寸法変化をすることがわか
る。そこで、H形鋼の寸法・形状の適切な認識ができれ
ば、製品形状異常発生原因をつきとめることができるこ
とを知見した。
【0011】(a)水平ロールに左右に芯ずれ11を与
えた時(図1) フランジ間隔:左右同じ、 フランジ脚長:左右不等、上下不等 フランジ厚み:左右不等、上下不等 (b)ガイドロールを水平ロールレベルより高さ差12
高くした時(図2) フランジ間隔:左右同じ、 フランジ脚長:左右同じ、上下不等 フランジ厚み:左右同じ、上下同じ (c)垂直ロールと水平ロールに高さずれ13を与えた
時(図3) フランジ間隔:左右不等、 フランジ脚長:左右同じ、上下不等 フランジ厚み:左右同じ、上下不等 (d)垂直ロール2a、2bの圧下量に差をつけた時
(図4) フランジ間隔:左右不等、 フランジ脚長:左右不等、上下同じ フランジ厚み:左右不等、上下不等 本発明は上記知見に基づいて完成されたもので、ロール
の位置関係を製品形状異常発生要因としてモデル化し、
ユニバーサルミル圧延パス後の形鋼のプロファイルと要
因モデルとを照合することによって、修正すべき要因及
びその修正量を決定し、ロール位置を調整するものであ
る。
【0012】
【実施例】図5〜図8及び表1に実施例の要因モデルを
示した。実施例では、図5〜図8及び表1に示す如く、
4つの代表的な現象を捉えて、その現象とロール位置と
の関係を調査し、製品形状異常発生要因モデルを創作し
た。本発明は、ユニバーサルミル圧延パス後に寸法・形
状を認識できるプロファイル計でH形鋼のプロファイル
を測定し、その形状寸法が予め記憶されている要因モデ
ルのプロファイルに近似しているかを照合し、修正手段
を選択する。
【0013】表1においてHロールはユニバーサルミル
の水平ロールを示し、Vロールは垂直ロールを示してい
る。製品形状に異常が発生する要因としては、フランジ
厚、フランジ先端厚、フランジ厚分布、脚長(上下差×
1/2が中心偏り)、ウエブ厚、ウエブ厚分布がいずれ
も異なる寄与をすることがわかり、中心偏りが種々な原
因の累積結果によるものであることが解った。
【0014】一方、ロール位置と製品寸法・形状との関
係を定量的に調べると、表1に示すように、フランジ厚
みの差を各ロール位置関係の変数(Y1 、Y2 、X、Δ
Hw及びθ)(図5〜図8参照)で表わすことができ
る。図5〜図8において、 Y1 :HロールとVロールの芯ずれ量 Y2 :左右Vロールの高さ差 X :上下Hロールの軸方向ずれ量 ΔHw:上下Hロールの幅差 このようなモデルから、製品異常発生要因及びその必要
修正量を決定することができる。
【0015】なお、前述したように、寸法・形状が変化
する要因が重複する場合がある。この場合に、形鋼の寸
法・形状を効率的に適切に制御するには、それらの重複
する要因の影響度、調整のし易さ及びその効果を勘案し
て、各現象に対応する優先順位を選択し、修正量に補正
係数を乗じて調整を行うことが好適である。以上のこと
から、ウエブ中心偏りの要因の優先順位として、Vロー
ル左右圧下差(図4)、Hロール上下軸方向ずれ(図
7)、H・Vロール芯ずれ(図5)、Vロール左右高さ
差(図6)をウエブ中心偏りの大きな発生要因とし、優
先順をつけた。これは現状設備の精度の許容値によって
影響度が異なるが、有力な一つの評価方法であり、か
つ、寸法・形状認識装置によって十分チェックできるも
のである。
【0016】補正係数としては、H形鋼のサイズ、H形
鋼のタイプ(細幅系、等幅系)によって圧延特性が異な
るため、上記優先順位に対応して、フランジ厚の差にそ
れぞれ、Kv、K3 、K1 、K2 の係数を乗ずることに
した。H形鋼は複数のリバースパスで圧延されるが、寸
法・形状がパス毎に識別されれば、Vロール左右圧下位
置、Hロール上下軸方向ずれを先ず調整し、その後H・
Vロール芯ずれ、Vロール左右高さ差を調整していくこ
とも可能である。
【0017】なお、H・Vロール芯ずれは、図2に示す
入側ガイドがロールレベルと異なる場合と同等である。
さらに図4のVロール左右圧下差がある時は、フランジ
厚みに対し1:1で対応するため、Kvは1.0とす
る。複数の要因が組み合わさった場合は、まずフランジ
厚み4点の差の有無とその偏差、フランジ厚み4点の特
徴、脚長とフランジ厚み・フランジ幅差を比較する。そ
して、それらを是正すべく次パス又は次々パスでVロー
ル左右圧下差修正、Hロール上下軸方向ずれ修正、H・
Vロール芯ずれ修正、Vロール左右高さ差修正、ガイド
レベル修正を行うよう、各アクチュエータ等を作動さ
せ、位置設定する。
【0018】このとき、各アクチュエータで調整する量
は表1に示すフランジ厚差式で求めた厚さの差の値に、
それぞれK1 〜K3 で与えられる補正係数を乗じた値に
より行う。パス毎にこれを繰り返すので偏差は零に収斂
していく。実機の操業結果ではK3 =0.7〜1.0、
1 =0.5〜0.9、K2 =0.5〜0.7程度が好
ましかった。
【0019】なお、H・Vロールの芯ずれとガイドレベ
ル異常の判定はプロファイル計以外でもガイド受圧荷重
が計測できるので、どちらかの判定はつくので、これに
基づいてロールレベル又はガイドレベルを調整する。さ
らにVロール左右高さ差の調整については特願平5−7
4178号出願に示す方式で調整が可能である。
【0020】またVロール左右圧下量差がある場合に
は、Vロール圧延荷重差がでるのでこの情報と合わせて
判断すると精度レベルが向上する。ユニバーサルミル圧
延パス後の測定は、ユニバーサルミル前面、ユニバーサ
ルミル後面で行う。従ってユニバーサルミルタンデム圧
延(U1 −E−U2 )では、U1 ミルの前面又はU2
ル後面及びその両方で行う。U−E圧延ではユニバーサ
ルミル前面で行う。また、UFでは当然UF後面とな
る。タンデム配置にした場合にはミル入・出側で寸法変
化が見られるためさらに有効となる。
【0021】
【表1】
【0022】
【発明の効果】本発明はユニバーサルミル圧延パス後に
形鋼の寸法・形状を認識する装置により形鋼の断面プロ
ファイルを求め、予め記憶されているプロファイル(モ
デル)と照合すると共に、ガイドにかかる荷重、Vロー
ル圧延荷重等の情報から形鋼の寸法・形状を是正すべき
各機能を選択し、その必要修正量を求めることにより、
ユヌバーサルミルのパス毎にロール位置を調整するよう
にしたため、従来、もっとも困難であり一番問題とされ
ていたH形鋼のウエブ中心偏りの精度を飛躍的に向上さ
せることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】ロール位置と製品寸法・形状との関係を示す模
式図である。
【図2】ロール位置と製品寸法・形状との関係を示す模
式図である。
【図3】ロール位置と製品寸法・形状との関係を示す模
式図である。
【図4】ロール位置と製品寸法・形状との関係を示す模
式図である。
【図5】実施例の製品形状異常発生要因モデルをを示す
模式図である。
【図6】実施例の製品形状異常発生要因モデルをを示す
模式図である。
【図7】実施例の製品形状異常発生要因モデルをを示す
模式図である。
【図8】実施例の製品形状異常発生要因モデルをを示す
模式図である。
【符号の説明】
1 Hロール 2 Vロール 3 H形鋼 4 ウエブ 5 フランジ 11 芯ずれ 12 高さ差 13 高さずれ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 形鋼をユニバーサルミルでリバース圧延
    するに当り、製品形状異常発生要因モデルを記憶してお
    き、ユニバーサルミル圧延パス後の形鋼のプロファイル
    を測定し、該プロファイルと前記要因モデルとを照合
    し、修正すべき要因及びその修正量を決定し、該決定に
    基づいてロール位置を調整することを特徴とする形鋼の
    寸法・形状制御方法。
  2. 【請求項2】 複数の要因モデルが重複すると判断され
    た場合、要因モデルに優先順位を付与し、各要因の修正
    量に補正係数を乗じ、各圧延パス後の形鋼のプロファイ
    ルに基づいてそれぞれロール位置を調整することを特徴
    とする請求項1記載の形鋼の寸法・形状制御方法。
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