JP2812878B2 - ステンレス鋼板の板厚制御方法 - Google Patents

ステンレス鋼板の板厚制御方法

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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、ステンレス鋼板の板厚
制御方法に係り、特に加速または減速の際に生じる板厚
変動を防止するのに好適なステンレス鋼板の板厚制御方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、圧延機を用いてステンレス鋼板
を圧延するときに加速または減速を行うと圧延機の出側
板厚が変動する。この板厚変動は圧延機直下で発生する
ため板厚を圧延機入側または出側で測定し、その測定値
に基づいてロール圧下位置や張力の制御を行う従来の自
動板厚制御(以下、AGCと略称する)では十分に対応
することができない。
【0003】そこで、これらの板厚変動に対しては、通
常は、圧延速度と、圧延ロールと鋼板との間の摩擦係数
の関数により圧下力変化を推定する方法(たとえば、特
開昭51-95964号公報参照)や、あるいは圧延速度と圧下
荷重を連続的に測定して圧下位置補正量を予測的に修正
する方法(たとえば、特開昭47-25045号公報参照)など
がとられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来方法を用いてたとえばクラスタミルのような
冷間可逆多重式の圧延機を制御しようとすると、パスの
増加によって板厚が変化し、摩擦係数も変化するので、
適切なロール圧下位置の補正を行うことができないとい
う問題があった。
【0005】本発明は、上記のような従来技術の有する
課題を解決したステンレス鋼板の板厚制御方法を提供す
ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、AGC機能を
備えた圧延機を用いてステンレス鋼板を圧延する際の板
厚を制御する方法において、加減速時に前記ACG機能
に付加した加減速補償機能を用いてロール圧下位置を加
減速補償するにあたり、圧延速度v、圧延荷重P、出側
板厚hによる関数を用いてロール圧下位置Sを求め、得
られたロール圧下位置Sの値に基づいてロール圧下位置
を制御することを特徴とするステンレス鋼板の板厚制御
方法である。
【0007】前記関数は下記式で与えられる。 記 ΔS/Δv=c1 ・(P/Δh)+c2 ΔS;ロール圧下位置偏差、Δv;圧延速度偏差、Δ
h;出側板厚偏差、c1 ,c2 ;係数
【0008】また、本発明は、AGC機能を備えた圧延
機を用いてステンレス鋼板を圧延する際の板厚を制御す
る方法において、加減速時に前記ACG機能に付加した
加減速補償機能を用いてロール圧下位置を加減速補償す
るにあたり、前記ステンレス鋼板がオーステナイト系の
場合には加減速補償を行い、前記ステンレス鋼板がフェ
ライト系の場合には加減速補償を行わないことを特徴と
するステンレス鋼板の板厚制御方法である。
【0009】
【作 用】以下に、本発明の原理について説明する。本
発明者らがAGC機能を備えた圧延機を用いて、板厚変
動の発生メカニズムについて種々実験・研究を行ったと
ころ、圧延速度vの上昇に伴い下記(1) 式によって示さ
れるロールバイト入口の油膜厚さto1が増大することを
見出した。
【0010】 to1={3η・R′/(p1 ・L)}・(vP +vR ) ……………(1) ここで、η;摩擦係数、R′;ヒッチコックの偏平ロー
ル半径、p1 ;ロールバイト入口の油膜に加わる圧力、
L;ロールバイトの接触弧長さ、vP ;板速度、vR
ロール周速である。そして、この油膜厚さto1の増加に
よって、下記(2) 式で表される摩擦係数ηは減少し、油
膜内のせん断応力τが減少し、したがって圧延荷重Pが
下がる。
【0011】 τ=(vP −vR )・η/to1 ……………(2) 続いて、圧延機が弾性復元すると上下ワークロール間の
ギャップ量が減少するから、出側板厚hは(3) 式に示す
関係によって過薄になる。 Δh=(1/M)・ΔP ……………(3) ここでMはミル定数である。
【0012】ここで、具体的に説明すると、図3に示す
ように、圧延後の板厚h1 はミル剛性曲線B1 と材料の
圧延中の塑性特性曲線A1 の交点mとして求まるのであ
るが、このときのロール圧下位置はS1 であり、圧延荷
重はP1 である。いま、圧延速度vの上昇(加速)によ
ってロールバイト入口の油膜厚さto1が増加し摩擦係数
ηが低下することによって材料の変形抵抗が見かけ上変
化したとすると、塑性特性曲線がA1 からA2 に変わる
ことになり、材料の厚さがh1 からh2 にΔhだけ変わ
り、圧延荷重がP1 からP2 にΔPだけ変わる。そこ
で、目標とする出側板厚h1 を得るためには、圧延荷重
をP2 からP3 にΔP′だけ変更するようにミル剛性曲
線をB1 からB2 に変えて、ロール圧下位置をS1 から
2 にΔSだけ変更するように制御することになる。
【0013】そこで、ΔP/Δh=M、ΔP′/Δh=
Q、(ΔP+ΔP′)/ΔS=Mであることから、ΔS
をM,Q,ΔPで整理すると、下記(4) 式で表される。 ΔS={(Q+M)/M2 }・ΔP ……………(4) また、加速時の速度偏差をΔvとするとΔP/Δvは一
定とおくことができ、さらに塑性定数の定義よりP/Δ
hをQとすると、前記(4) 式は下記(5) 式で表すことが
できる。
【0014】 ΔS/Δv=(1/M2 )・{(P・M)/Δh}・c1 =(P/Δh)・c1 ……………(5) ここで、c1 は定数である。そこで、この(5) 式を実操
業で使用する場合はオフセット項が必要であるから、下
記(6) 式で表すことができる。
【0015】 ΔS/Δv=c1 ・(P/Δh)+c2 ……………(6) ここで、c2 は定数である。なお、圧延速度vを低下す
る(減速)場合は、上記と逆の作用によって出側板厚h
が過厚になる。このようにして、板厚が変動することに
なる。この(6) 式の定数c1 ,c2 を決定するに当た
り、ワークロール径が100 mmφの12段クラスタミルを用
いて、オーステナイト系の代表鋼種であるSUS304および
フェライト系の代表鋼種であるSUS430について、図4に
示す工程でそれぞれ製造されたHAP材、TCM材、C
AP材の3つの工程材を用いて実験を行った。
【0016】ここで、HAP材は熱延ミルで圧延された
後、熱延ステンレス鋼板用焼鈍・酸洗設備から直接冷間
可逆多重式圧延機に送り込まれたものであり、TCM材
は冷延タンデムミルで圧延された直後のもの、CAP材
は冷延ステンレス鋼板用焼鈍・酸洗設備を経由し焼鈍の
施されたものである。図5はその実験で得られたデータ
の一部を示したものであり、図5(a) にはSUS304のCA
P材で得られたデータを、また図5(b) にはSUS430のC
AP材で得られたデータをそれぞれ示したものである。
図5(a) のSUS304の場合はP/ΔhとΔS/Δvとの間
にきれいな相関関係が得られるのに対し、図5(b) のSU
S430の場合はP/Δhが変化してもΔS/Δvはほとん
ど一定である。
【0017】それらの実験結果から得られた(6) 式にお
ける定数c1 ,c2 のそれぞれの値を表1に示した。
【0018】
【表1】
【0019】この表1において、SUS304の場合はHAP
材、TCM材、CAP材のそれぞれについて与えられる
定数c1 ,c2 はいずれも有効な数値であるのに対し、
もう一方のSUS430の場合の定数はいずれも0である。こ
のことは、SUS430に対しては前記(6) 式の補償を行う必
要がないことを意味している。その理由は、小径ミルで
は加速に伴う変形抵抗増大による圧延荷重の上昇分と油
膜厚増加による圧延荷重の減少分が釣り合うためである
と考えられる。
【0020】図6〜9は、圧延速度vに対する出側板厚
を一定とするためのロール圧下位置偏差ΔSの関係を、
P/Δhをパラメータとして示したものである。その中
で、図6〜8はSUS304のHAP材、TCM材、CAP材
のそれぞれについて、また図9はSUS430のCAP材につ
いて示したものである。これらの図から明らかなよう
に、SUS304の場合はいずれも加減速補償制御が有効であ
るのに対し、SUS430の場合は補償する必要がないことが
わかる。
【0021】
【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。
図1に示すように、ステンレス鋼板1を圧延する冷間可
逆多重式の圧延機2には、圧延荷重計3が取付けられて
圧延機2に加えられる圧延荷重Pが測定され、油圧圧下
装置4によってロール圧下位置Sが制御される。また、
圧延機2の前後には板厚計5a,5bが取付けられて出
側板厚hが検出される。入出側デフレクタロール6a,
6bのそれぞれには速度計7a,7bが取付けられ、圧
延速度vが測定される。油圧圧下装置4には位置検出器
8が取付けられて、ロール圧下位置Sが検出される。
【0022】そして、一方のコイラ9aから巻き戻され
たステンレス鋼板1は圧延機2で圧延されてもう一方の
コイラ9bで巻き取られ、再びもう一方のコイラ9bか
ら巻き戻されて圧延機2で圧延されて一方のコイラ9a
で巻き取られる。このような圧延パスを複数回繰り返す
ことによって、所定の板厚のステンレス鋼板1を製造す
ることになるが、この圧延の際に、演算制御装置10でロ
ール圧下位置偏差ΔSが制御されることによって出側板
厚hが制御される。
【0023】この演算制御装置10による演算制御につい
て、図2を用いて説明する。 圧延機2は初期設定された圧延スケジュールに基づ
いてステンレス鋼板1の圧延を開始する。 各測定値(P,h,v)を入力し、(3) 式によって
板厚偏差Δhを算出し、このΔhからロール圧下位置偏
差ΔSを演算する。 そこで、圧延速度vが加速モードであるかどうかを
判定し、加速モードでない場合はロール圧下位置偏差Δ
Sに基づいて油圧圧下装置4を制御する。 加速モードである場合は、圧延されるステンレス鋼
板1の鋼種がオーステナイト系かどうかを判断し、オー
ステナイト系でない場合はロール圧下位置偏差ΔSに基
づいて油圧圧下装置4を制御する。 ステンレス鋼板1の鋼種がオーステナイト系である
場合は、(6) 式を用いてΔS/Δvを計算して求め、こ
の値を前記ロール圧下位置偏差ΔSに加算して加速補償
したロール圧下位置偏差ΔS′を求め、この得られたΔ
S′に基づいて油圧圧下装置4を制御する。
【0024】なお、減速モードについては、上記したス
テップに準じて減速補償したロール圧下位置偏差ΔS″
を求め、油圧圧下装置4を制御するようにすれば、同様
の作用を得ることができる。材質がSUS304で板厚0.65mm
のオーステナイト系ステンレス鋼板を加減速率30mpm/se
c で圧延する際に本発明を適用したところ、従来法での
板厚偏差が22μm 程度であったものが、6μm 以内に抑
制することができた。
【0025】なお、上記実施例においてはロール圧下位
置を制御するとして説明したが、本発明はこれに限るこ
となく、圧延荷重の大きさを変更するように制御を行う
ようにしても同様の作用効果を得ることができることは
いうまでもない。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ステンレス鋼板を圧延する際に、AGC機能に加減速補
償機能を付加して、鋼種がオーステナイト系である場合
は加減速補償を施してロール圧下位置を制御するように
したので、板厚変動を抑制することができ、製品の品質
向上に寄与することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の構成を示す概要図である。
【図2】本発明の制御の手順を示す流れ図である。
【図3】板厚、ロール圧下位置と圧延荷重との関係を示
す特性図である。
【図4】ステンレス鋼板の製造段階を示す工程図であ
る。
【図5】P/ΔhとΔS/Δvとの関係の一例を示す
(a) はSUS304、(b) はSUS430の特性図である。
【図6】SUS304のHAP材の圧延速度とロール圧下位置
偏差との関係を示す特性図である。
【図7】SUS304のTCM材の圧延速度とロール圧下位置
偏差との関係を示す特性図である。
【図8】SUS304のCAP材の圧延速度とロール圧下位置
偏差との関係を示す特性図である。
【図9】SUS430のCAP材の圧延速度とロール圧下位置
偏差との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
1 ステンレス鋼板 2 圧延機 3 圧延荷重計 4 油圧圧下装置 5 板厚計 6 デフレクタロール 7 速度計 8 圧下位置検出器 9 コイラ 10 演算制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−337531(JP,A) 特開 平4−262815(JP,A) 特公 昭46−42208(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B21B 37/16 - 37/20

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 AGC機能を備えた圧延機を用いてステ
    ンレス鋼板を圧延する際の板厚を制御する方法におい
    て、加減速時に前記ACG機能に付加した加減速補償機
    能を用いてロール圧下位置を加減速補償するにあたり、
    圧延速度v、圧延荷重P、出側板厚hによる関数を用い
    てロール圧下位置Sを求め、得られたロール圧下位置S
    の値に基づいてロール圧下位置を制御することを特徴と
    するステンレス鋼板の板厚制御方法。
  2. 【請求項2】 前記関数は下記式で与えられることを特
    徴とする請求項1記載のステンレス鋼板の板厚制御方
    法。 記 ΔS/Δv=c1 ・(P/Δh)+c2 ΔS;ロール圧下位置偏差、Δv;圧延速度偏差、Δ
    h;出側板厚偏差、c1 ,c2 ;係数
  3. 【請求項3】 AGC機能を備えた圧延機を用いてステ
    ンレス鋼板を圧延する際の板厚を制御する方法におい
    て、加減速時に前記ACG機能に付加した加減速補償機
    能を用いてロール圧下位置を加減速補償するにあたり、
    前記ステンレス鋼板がオーステナイト系の場合には加減
    速補償を行い、前記ステンレス鋼板がフェライト系の場
    合には加減速補償を行わないことを特徴とするステンレ
    ス鋼板の板厚制御方法。
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