JP3406430B2 - Plate rolling method - Google Patents
Plate rolling methodInfo
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- JP3406430B2 JP3406430B2 JP22549895A JP22549895A JP3406430B2 JP 3406430 B2 JP3406430 B2 JP 3406430B2 JP 22549895 A JP22549895 A JP 22549895A JP 22549895 A JP22549895 A JP 22549895A JP 3406430 B2 JP3406430 B2 JP 3406430B2
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- Japan
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- roll
- rolling
- pass
- sheet
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- Control Of Metal Rolling (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、厚板の圧延に際し
て、パススケジュールを求めるとともに、該パススケジ
ュールに従い各パスのロールギャップを設定して圧延す
る方法に関する。
【0002】
【従来の技術】厚板圧延においては、従来より、圧延の
各パスの出側板クラウンや板クラウン比率の変化を考慮
したパススケジュールの決定方法が用いられており(例
えば、特開昭55−81008号公報参照)、さらに、
このパススケジュールに従い各パスのロールギャップを
設定し圧延することが行われている。
【0003】しかしながら、前記従来のパススケジュー
ルの決定や各パスのロールギャップの設定に用いられて
きたモデル式、即ち、パススケジュールの決定では板ク
ラウン予測式、ロールギャップの設定ではゲージメータ
モデル式については、実際の圧延データあるいは大規模
な数値解析結果を統計処理してモデル化されているもの
である。
【0004】こうした統計モデル式には、圧延サイズ
(板厚、板幅)や圧延ロール径等の圧延条件が大きく変
化すると、その都度新たなモデル式を作成するか、ある
いはモデル式の係数を見直すかの措置を取らざるを得な
かった。また、統計モデル式であるが故に、各影響因子
間の相互作用が反映できないため、ある圧延条件下にお
いては大きな誤差が生じていた。
【0005】最近では、板クラウン予測式として、圧延
材とワークロールの間の幅方向荷重分布が一様の場合に
ついて圧延ロールの変形状態を理論的に取り扱うことに
よって、幅方向荷重分布が一様なときの出側板クラウン
を求め、この出側板クラウンに板クラウン補正係数を乗
じたものと、入側板クラウンに板クラウン遺伝係数を乗
じたものとの1次結合として構成されるモデル式が開示
されている(例えば、特公平6−2288号公報参
照)。
【0006】前記公告公報に記載のモデル式において
も、板クラウン補正係数と板クラウン遺伝係数について
は、実際の圧延データあるいは大規模な数値解析結果を
統計処理してモデル化されているため、前記のような圧
延条件が変化する際のモデル式の見直しに要する手間や
予測誤差の発生ということが避け得られなかった。以上
のように従来の板クラウン予測式について統計的手法に
よるモデル化が行われてきたのは、圧延材とワークロー
ルの間に生じる不均一な幅方向圧延荷重分布とそれによ
る圧延材と圧延ロールの変形状態を理論的に取り扱うこ
とができなかったためである。
【0007】そこで、圧延材とワークロールの間に生じ
る不均一な幅方向圧延荷重分布を考慮するとともに、そ
れによる圧延材の変形状態と圧延ロールの変形状態を適
合させ、且つ、統計的手法によらないオンライン用板ク
ラウン予測式が開発され、該予測モデルを用いてパスス
ケジュールを設定することが試みられた(「材料とプロ
セス」Vol.6(1993)No. 5 平成5年9月2日
社団法人日本鉄鋼協会発行参照)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、パススケジ
ュールにより出側板厚を設定すると、その次には、該板
厚に従い各パスのロールギャップを設定しなければなら
ない。このロールギャップの設定は、パススケジュール
で与えられた出側板厚が実現されるロールギャップにな
るよう、ゲージメータモデル式等を用いてスクリュー位
置を設定するのである。
【0009】しかし、前記開発された統計的手法によら
ないオンライン用板クラウン予測式によりパススケジュ
ールを設定しても、このロールギャップを求めるモデル
式が従来の統計的処理されたモデル式を用いるもでは、
板クラウンや板厚の目標値が満足できないか、あるいは
圧延形状として耳波や中波が発生するといった問題が生
じることがあった。
【0010】即ち、ロールギャップ設定に際しても、統
計的手法によらないモデル式の開発が望まれているとこ
ろである。そこで、本発明は、目標の板厚、板クラウン
を満足し且つ良好な圧延形状を確保するため、圧延材と
ワークロールの間に生じる不均一な幅方向圧延荷重分布
を考慮すると共に、それによる圧延材の変形状態と圧延
ロールの変形状態を適合させ、かつ統計的手法によらな
いオンライン用板クラウン予測式とゲージメータモデル
式を用いて、パススケジュールを決定すると共に各パス
のロールギャップを設定して圧延する方法を提供するこ
とを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、次の手段を講じた。即ち、本発明の特徴
とするところは、厚板の圧延に際して、パススケジュー
ルを求めるとともに、該パススケジュールに従い各パス
のロールギャップを設定して圧延する厚板圧延方法にお
いて、圧延材とワークロールの間、及び、該ワークロー
ルとバックアップロールの間の幅方向荷重分布をいずれ
も4次以上の多項式で表示し、且つ前記圧延材の入側及
び出側の板幅方向板厚分布を4次の多項式で表示し、圧
延材側の変形状態と圧延ロール側の変形状態を適合させ
て、出側板クラウンと入側板クラウンの関係を示す板ク
ラウン予測モデルを導出し、前記板クラウン予測モデル
により出側板クラウンを求めて前記パススケジュールを
設定する点にある。
【0012】
【発明の実施の形態】まず、パススケジュールの決定に
必要となる出側板クラウンと入側板クラウンの関係を示
すモデル式の導出について説明する。なお、以下の説明
では、圧延材とワークロールの間、およびバックアップ
ロールとワークロールの間の幅方向荷重分布がいずれも
4次の多項式(尚、4次式としたのは、2次式では精度
が良くなかったこと、及び6次以上の多項式では複雑に
なるためであり、また奇数次では左右の対称性が確保で
きないためである。)で表される場合について説明する
が、幅方向荷重分布が4次を越える多項式で表される場
合でも、同様な考え方によりモデル式の導出が可能であ
る。
【0013】また、導出に際しての座標系および記号、
符号の意味は、図1に示すとおりであり、導出のための
前提条件は以下の〜である。
ワークロール2 と板材間の幅方向荷重分布qWP、及
びワークロール2 とバックアップロール1 間の幅方向荷
重分布qWBは、次の4次多項式で表すものとする。即
ち、幅方向荷重を一様なものとせず、不均一なものとし
て取り扱う。
【0014】
【数1】
qWP(x) =A1 X4 +A2 X2 +A3 (0≦X≦LW /2)……(1)
qWB(x) =B1 X4 +B2 X2 +B3 (0≦X≦LB /2)……(2)
但し、Ai 、Bi (i=1,2,3):未知定数
LW :ワークロール2 の胴長
LB :バックアップロール1 の胴長
X :幅方向位置(X=0 中央)
ワークロール2 とバックアップロール1 間のロール
偏平変形量aWB(x) 、及びワークロール2 と板材間のロ
ール偏平変形量δ(x) は、それぞれTsu-Tao-Looの式、
中島らによる修正戸澤の式を適用する。
【0015】但し、aWB(x) =a1(x)+a2(x)
a1 :バックアップロール1 の偏平変形量
a2 :ワークロール2 の偏平変形量
板材の入出側の板幅方向板厚分布H、hは、次式で
表す。
【0016】
【数2】
H(X) =H(0) −CH (X/Xe )4 ……(3)
h(X) =h(0) −Ch (X/Xe )4 ……(4)
Xe =(B/2)−β
但し、CH :入側板クラウン量
Ch :出側板クラウン量
B :板幅
Xe :板クラウンの板端部の定義位置
β :板端からの距離
圧延時の板幅方向における伸び歪差に起因した内部
応力分布は、板幅方向歪の影響を考慮して次式で示す。
【0017】
【数3】
σf (x) =ξEP ( h(X) /h(0) −H(X) /H(0) )+σ0 ……(5)
但し、ξ :形状変化係数
EP :板材のヤング率
σ0 :内部応力の釣り合い条件から決まる定数
板材において板幅方向への塑性流れが無い平面歪状
態とし、板幅方向の各位置で志田の圧下力関数式Q
P (X) が成り立ち、次式が成立するものとする。
【0018】
【数4】
qWP(x) =(kf −σf (x) )・QP (x) ・ld(x) ……(6)
但し、kf :板材の変形抵抗
QP :圧下力関数
ld :接触弧長
以上が前提条件である。
【0019】さて、式(6)は式(3)、(4)を用い
て変形し、2次以上の微小項を省略すると次の式(7)
のように近似表現できる。
【0020】
【数5】
qWP(x) =(kf −σf (x) )・QAP(x) ……(7)
但し、QAP(x) =ld(0) QP (0) +(Z1 Ch +Z2 C
H )(X/Xe )4
Z1 、Z2 :定数
更に、式(7)に式(5)を代入して求めた式と、前記
式(1)との間で係数比較すると、式(1)の未定定数
A1 、A2 、A3 は次の式(8)のように具体的に求ま
る。
【0021】
【数6】
A1 =(ξEP ld(0) /h(0) +PZ1 /(ld(0) B))Ch ……(8)
+(ξEP ld(0) /H(0) +PZ2 /(ld(0) B))CH
A2 =0
A3 =2P/B2 (ξEP ld(0) /h(0) +PZ1 /(ld(0) B))Ch ’
+2/B(ξEP ld(0) /H(0) +PZ2 /(ld(0) B))CH ’
但し、Ch ’=Ch B5 /(80Xe 4 )
CH ’=CH B5 /(80Xe 4 )
P:圧延荷重
すなわち、ワークロール2 と板材間の幅方向荷重分布q
WPを、式(1)の4次多項式(不均一な幅方向荷重分
布)で表示することにより、不均一な幅方向荷重分布q
WPが入側及び出側板クラウン Ch ,CH の関数として求め
られる。
【0022】次に、式(2)の未定定数B1 、B2 、B
3 は、曲げ変形と剪断変形を考慮した梁の変形解析によ
り求まるワークロール2 の軸芯変位量VW (x) とバック
アップロール1 の軸芯変位量VB (x) を用いて、圧延荷
重の釣り合い式と次式(9)に示す各胴長方向位置での
ロール表面変位の適合条件で構成される過剰系連立一次
方程式の最小2乗解として求めることができる。
【0023】
【数7】
F(B/4) =F(Xe ) =F((B+ LB )/4)=F(LB /2) =0 ……(9)
但し、F(X) =VB (x) −VW (x) −aWB(x) +a
WB(0)+(CB (0) +Cw (0) −CB (x) −Cw (x) )
/2
aWB:ワークロール2 の偏平変形量(a2 )とバックア
ップロール1 の偏平変形量(a1 )の和(aWB=a1 +
a2 )
Cw :ワークロール2 のクラウン量
CB :バックアップロール1 のクラウン量
すなわち、ロールに作用する荷重分布を決めると、その
荷重分布の下で、VB、VW 、aWBが定まる。荷重分布
が前記(1)式、(2)式によって与えられると、
A1 、A2 、A3 はCh とCH の関数であるから、簡単
な計算(式の展開)を行うと、
【0024】
【数8】
VB =g11×B1 +g12×B2 +g13×B3 +g14
VW =g21×B1 +g22×B2 +g23×B3 +g24
aWB=g31×B1 +g32×B2 +g33×B3 +g34
但し、gij=gij(Ch ,CH )となる。
【0025】これらを用いると(9)式は、
【0026】
【数9】
F(x) =f1 ×B1 +f2 ×B2 +f3 ×B3 +f4 ……(a)
fi =fi (x,Ch ,CH )
x =B/4 ,X e ,(B+ L B )/4 ,L B /2
となる。
【0027】また、荷重の釣り合い式 ∫qWP(x)dx =
P/2 (積分範囲0からL B /2)より、
【0028】
【数10】
(L B /2)5 ×B1 /5+(L B /2)3 ×B2 /3
+(L B /2)2 ×B3 /2−P/2=0 ……(b)
となる。ここで、B1 、B2 、B3 を未知数と考える
と、前記(a)式と(b)式から成る連立方程式は3つ
の未知数に対して式の数が5つあるので過剰系連立方程
式となり、B1 、B2 、B3 は、それぞれについての最
小2乗近似を行うことで容易に解くことができ、
【0029】
【数11】
B1 =b11×Ch +b12×CH +b13
B2 =b21×Ch +b22×CH +b23 ……(c)
B3 =b31×Ch +b32×CH +b33
となる。
【0030】この結果、ワークロール2 の軸芯変形量V
W 、および、板材との接触時のワークロール2 の偏平変
形量δは、入出側板クラウン量Ch 、CH の関数として
それぞれVW ( x, Ch ,CH ) 、δ( x, Ch , C H ) と表
され、次式に示す線型の関係式が求まる。
【0031】
【数12】
Ch /2=SW ( 0, Ch , C H ) −SW (Xe , C h , C H )
+(Cw (0) −CW (Xe ) )/2 ……(10)
但し、SW ( x, Ch , C H ) は、ロール胴長方向xにお
ける表面変位(ロール軸心の変位+ロール表面の偏平変
形)であるので、
【0032】
【数13】
SW ( x, Ch , C H ) =VW ( x, Ch ,CH ) −δ( x, Ch , C H )
前記式(10)を解くことによって出側板クラウンCH
と入側板クラウンChの関係を与えるモデル式(板クラ
ウン予測式)は、次の式(11)のように求められる。
【0033】
【数14】
Ch ={(0.5b1+b2/B)P+b1F }/(0.5-b3/h(0)+b4P)
−1/(0.5-b3/h(0)+b4P) ×CWE
+(-b3/H(0)+b5P)/(0.5-b3/h(0)+b4P) ×CH ……(11)
但し、CWE=Cw (0) −CW (Xe ) :有効ワークロール
クラウン量
F:ロールバランス力
b1 〜b5 :既知定数
即ち、前記式(11)は、圧延材側の変形状態と圧延ロ
ール1,2 側の変形状態を適合させた場合に導出される出
側板クラウンCh と入側板クラウンCH の関係を示すモ
デル式である。
【0034】ここで重要なことは、ロールに作用する荷
重分布を4次近似して、圧延時の板材の変形状態から荷
重分布を決定し、次にその荷重分布の下でロールの変形
を力学的に求めることによって板クラウン予測モデルを
導出したことである。次に、各パスの出側板厚に応じた
ロールギャップの設定に必要となるロール変形量と圧延
条件の関係を示すモデル式の導出について説明する。
【0035】一般に、ロールギャップの設定には、次式
の示すゲージメータモデル式が用いられる。
【0036】
【数15】
h(Xe ) =S0 +YH +2YRR(Xe ) −2CW (0) −CB (0) ……(12)
但し、h :出側板厚
S0 :スクリュー位置
YH :ハウジング等ロール以外の変形量
YRR:ロール変形量
CW :ワークロール2 のクラウン量
CB :バックアップロール1 のクラウン量
前記式(12)において、ハウジング等ロール以外の変
形量YH を高精度に算出するモデル式については、本発
明者等の1人が既に開示(特開平6−254613号公
報参照)しているため、本発明では、ロール変形量YRR
のモデル式について導出方法を示す。導出に際しての座
標系と前提条件は前記板クラウン予測式の場合と同様で
ある。
【0037】前述したように、圧延材とワークロール2
の間及びバックアップロール1 とワークロール2 の間の
幅方向荷重分布qWP,qWBが入出側の板クラウン Ch ,C
H の関数として求められるので、バックアップロール1
の胴中央の軸芯変形量VB 、ワークロール2 とバックア
ップロール1 間の胴中央の偏平変形量aWB及び圧延材と
ワークロール2 の胴中央の偏平変形量δは、それぞれ
VB (LB /2+LCH, Ch ,CH ) 、aWB( 0, Ch ,CH ) 、δ
( 0, Ch , C H )
として定まる。
【0038】従って、圧延荷重時のロールの力学的変形
と圧延の進行に伴うロール表面のプロフィールの変化に
よって生じる上下ワークロール間のロール間隙の変化を
考えれば、ロール変形量YRRのモデル式(ロール変形予
測式)は、次式で求められる。
【0039】
【数16】
YRR(Xe ) =VB (LB /2+LCH, Ch ,CH ) +aWB( 0, Ch ,CH )
+δ( 0, Ch , C H ) −Ch /2 ……(13)
但し、LCH:バックアップロール1 のチョック部の長さ
(片側)
尚、本発明における板クラウン予測式とゲージメータモ
デル式に含まれるワークロール2 とバックアップロール
1 のクラウン量CW 、CB は、圧延によって摩耗および
熱膨張によって次第に変化していくが、これらについて
はモデル式による推定あるいは直接測定等によって既知
であるとの取扱が可能である。
【0040】次に、本発明は、厚板の圧延に際し、パス
スケジュールを決定するとともに、各パスのロールギャ
ップを設定して圧延を行うものであるから、以上のモデ
ル式を用いたパススケジュール決定方法と各パスのロー
ルギャップ設定方法について、以下、説明する。パスス
ケジュール、即ち、各パスの圧延荷重と出側板厚につい
ては、次の〜の手順により決定する。
【0041】 与えられた目標板厚(最終パスの出側
板厚)と目標板クラウン(最終パスの出側板クラウン)
をもとに、最終パスの出側板クラウン比率を求めると共
に、最終パスの圧延荷重を設定する。
別途与えられている圧延荷重予測式(P=B×Qp
×ld×kf )により、最終パスの入側板厚H、即ち、最
終パスの1つ手前のパス(以下、この手前のパスを「該
パス」という)の出側板厚hを求める。
【0042】 前記式(11)で示される板クラウン
予測式により、最終パスの入側板クラウンCH 、即ち、
「該パス」の出側板クラウンCh を求める。
これらの値から最終パスの入側板クラウン比率、即
ち、「該パス」の出側板クラウン比率を求める。
「最終パス」と「該パス」の出側板クラウン比率の
差として求まる板クラウン比率の変化が、形状不感帯域
の所定の設定値を満たすように「該パス」の圧延荷重と
出側板厚とを決定する。
【0043】 前記からの操作を順次繰り返し
て、順次1つ手前のパスの圧延荷重と出側板厚を決定す
る。(このようにして圧延荷重と出側板厚を決定するパ
スを「形状調整パス」という)
前記形状調整パスの圧延荷重が圧延機の最大圧延荷
重を越えた時点で、上記からの操作を中止し、その
形状調整パスの圧延荷重を最大圧延荷重に置き換えるこ
とで(出側板厚はそのまま)、出側板厚と圧延荷重を決
定する。(このようにして決定するパスを「継ぎパス」
という)
以後のパスでは、別途与えられている圧延荷重予測
式と圧延トルク予測式により、圧延機の最大圧延荷重あ
るいは最大圧延トルクのより厳しい方の制約を満足する
ように、圧延荷重と出側板厚を決定する。(このように
して決定するパスを「ミル能力最大パス」という)
【0044】
【数17】ここで、板クラウン比率=板クラウン/板幅
中央位置の板厚
板クラウン比率変化=出側板クラウン比率−入側板クラ
ウン比率
形状不感帯:板クラウン比率変化が生じても波の発生し
ない領域
である。
【0045】次に、各パスのロールギャップ設定方法を
説明する。各パスのロールギャップは、次の〜の手
順により設定される。
当該パスについて、別途与えられている圧延荷重予
測式(P=B×Qp ×ld×kf )から求まる圧延荷重、
前記式(11)で示される板クラウン予測式から求まる
出側板クラウンCh をもとに、前記式(13)のロール
変形式と前記式(12)のゲージメータモデル式を用い
て、パススケジュールで与えられた出側板厚hが実現さ
れるロールギャップになるようにスクリュー位置S0 を
設定する。
当該パスの実測圧延荷重を基に、板クラウン予測式
(11)から、出側板クラウンCh 、ロール変形式(1
3)とゲージメータモデル式(12)から出側板厚hを
求め、これらを次パスの入側板クラウンCH と入側板厚
Hとして、前記の手順で次パスのロールギャップ、即
ち、スクリュー位置S0 を設定する。
最終パスまで前記、を繰り返す。
【0046】ここで、1パス目については、入出側板厚
H,hが厚く、出側板クラウンChにおよぼす入側板ク
ラウンCH の影響はほとんど無視できるため、入側板ク
ラウンCH =0 とすることができる。
【0047】
【実施例】本発明方法により決定したパススケジュール
と従来法によるそれとの比較を図2に示す。従来法で
は、実圧延データの統計処理によってモデル化した板ク
ラウン予測式を用いた。同図から明らかなように、本発
明法においては、目標板クラウンを満足し、かつ良好な
圧延形状を確保できるパススケジュールとなっている
が、従来法(前記特公平6−2288号公報に記載のも
の)では、板クラウン予測式の誤差のために、目標板ク
ラウンと圧延形状のいずれもが満たされていないパスス
ケジュールであることがわかる。
【0048】また、図3は、本発明法と従来法に用いる
ゲージメータ式の精度を比較したものであが、本発明方
法におけるそれは極めて高精度であることがわかる。こ
のことから、本発明のゲージメータ式(12)を用いる
ことによって、各パスのロールギャップ設定が高精度に
行えることがわかる。なお、従来法のゲージメータ式
(例えば、YH +2YRR(Xe )=M/P 但しM:定
数)は、板クラウン予測式と同様に統計モデル式であ
る。
【0049】以上のことから、本発明による厚板圧延法
によって、目標の板厚、板クラウンを満足し且つ良好な
圧延形状を確保することが可能であることが明らかであ
る。
【0050】
【発明の効果】本発明によれば、圧延材一本毎に目標の
板厚、板クラウンを満足し且つ良好な圧延形状を確保す
ために、各パスのロールギャップを高精度に設定するこ
とが可能になり、板厚、板クラウン、圧延形状の大幅な
改善が実現できる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of rolling a thick plate by determining a pass schedule and setting a roll gap for each pass according to the pass schedule. . 2. Description of the Related Art Conventionally, in thick plate rolling, a method of determining a pass schedule in consideration of a change in a delivery crown and a crown ratio of each rolling pass has been used (for example, see Japanese Unexamined Patent Publication No. No. 55-81008) and further,
According to the pass schedule, a roll gap is set for each pass and rolling is performed. However, the model formulas used in the above-described conventional pass schedule determination and roll gap setting for each pass, namely, the sheet crown prediction formula for determining the pass schedule and the gauge meter model formula for setting the roll gap. Are modeled by statistical processing of actual rolling data or large-scale numerical analysis results. [0004] In such statistical model formulas, when rolling conditions such as rolling size (thickness and width) and rolling roll diameter change greatly, a new model formula is created or the coefficients of the model formula are revised each time. I had to take such measures. Further, because of the statistical model formula, the interaction between the influencing factors cannot be reflected, so that a large error has occurred under certain rolling conditions. [0005] Recently, as a plate crown prediction formula, the load distribution in the width direction has been made uniform by theoretically treating the deformation state of the roll in the case where the load distribution in the width direction between the rolled material and the work roll is uniform. A model equation configured as a linear combination of the output side crown obtained by multiplying the output side crown by a sheet crown correction coefficient and the input side sheet crown multiplied by a sheet crown genetic coefficient is disclosed. (See, for example, Japanese Patent Publication No. 6-2288). [0006] In the model formulas described in the above-mentioned publications, the sheet crown correction coefficient and the sheet crown genetic coefficient are also modeled by statistical processing of actual rolling data or large-scale numerical analysis results. When the rolling conditions change as described above, it is unavoidable that the labor required for reviewing the model formula and the occurrence of prediction errors occur. As described above, the conventional strip crown prediction formula has been modeled by a statistical method because of the uneven widthwise rolling load distribution generated between the rolled material and the work roll, and the resulting rolled material and roll. This is because it was not possible to theoretically handle the deformation state of. [0007] Therefore, in consideration of uneven rolling distribution in the width direction generated between the rolled material and the work roll, the deformation state of the rolled material and the deformation state of the rolling roll are adjusted accordingly, and a statistical method is used. An online crown prediction formula that does not depend on the system was developed, and an attempt was made to set a pass schedule using the prediction model (“Materials and Processes”, Vol. 6 (1993) No. 5, September 2, 1993).
Published by the Iron and Steel Institute of Japan). [0008] By the way, once the exit sheet thickness is set by the pass schedule, the roll gap of each pass must be set according to the sheet thickness. In setting the roll gap, the screw position is set using a gauge meter model formula or the like so that the roll gap at which the exit side plate thickness given in the pass schedule is realized. However, even if the pass schedule is set by the online crown prediction formula that does not use the developed statistical method, the model formula for calculating the roll gap uses a conventional statistically processed model formula. Then
In some cases, the target values of the sheet crown and the sheet thickness may not be satisfied, or an ear wave or a medium wave may occur as a rolled shape. That is, there is a demand for the development of a model formula that does not rely on a statistical method when setting the roll gap. In view of the above, the present invention considers an uneven width direction rolling load distribution generated between a rolled material and a work roll in order to satisfy a target sheet thickness and a sheet crown and secure a good rolling shape. Determine the pass schedule and set the roll gap for each pass using the online crown prediction formula and the gauge meter model formula that does not rely on statistical methods by adapting the deformation state of the rolled material and the deformation state of the rolling roll. To provide a method for rolling. In order to achieve the above object, the present invention has taken the following measures. That is, a feature of the present invention is that, in rolling a thick plate, a pass schedule is determined, and a roll gap is set for each pass in accordance with the pass schedule to perform rolling. And the load distribution in the width direction between the work roll and the backup roll are represented by polynomials of the fourth order or higher, and the entrance and the exit of the rolled material are displayed.
The sheet thickness distribution in the sheet width direction on the outlet side is expressed by a fourth-order polynomial, and the deformation state on the rolled material side and the deformation state on the rolling roll side are adapted to show the relationship between the outlet side sheet crown and the inlet side sheet crown.
Deriving a round prediction model, the plate crown prediction model
To determine the exit plate crown,
The point to set . DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the derivation of a model equation showing the relationship between the exit side plate crown and the entrance side plate crown necessary for determining a pass schedule will be described. In the following description, the load distributions in the width direction between the rolled material and the work roll and between the backup roll and the work roll are all fourth-order polynomials (the quadratic equation is used in the second-order equation). This is because the accuracy is not good, and the polynomial of the sixth order or higher is complicated, and the symmetry of right and left cannot be secured in the odd order.) Even when the distribution is represented by a polynomial expression exceeding the fourth order, it is possible to derive a model expression based on the same concept. Further, a coordinate system and a symbol for derivation,
The meanings of the symbols are as shown in FIG. 1, and the preconditions for derivation are as follows. The width direction load distribution q WP between the work roll 2 and the plate material and the width direction load distribution q WB between the work roll 2 and the backup roll 1 are represented by the following fourth-order polynomials. That is, the load in the width direction is not uniform, but is treated as non-uniform. Q WP (x) = A 1 X 4 + A 2 X 2 + A 3 (0 ≦ X ≦ L W / 2) (1) q WB (x) = B 1 X 4 + B 2 X 2 + B 3 (0 ≦ X ≦ L B / 2) ...... (2) where, a i, B i (i = 1,2,3): unknown constants L W: body length of the work roll 2 L B: Body length X of backup roll 1: position in width direction (X = 0 center) Roll flat deformation a WB (x) between work roll 2 and backup roll 1 and roll flat deformation δ (between work roll 2 and plate) x) is the formula of Tsu-Tao-Loo, respectively.
Apply the modified Tozawa formula by Nakajima et al. Where a WB (x) = a 1 (x) + a 2 (x) where a 1 is the amount of flat deformation of the backup roll 1 a 2 is the amount of flat deformation of the work roll 2 The thickness distributions H and h are represented by the following equations. [0016] [number 2] H (X) = H (0 ) -C H (X / Xe) 4 ...... (3) h (X) = h (0) -C h (X / Xe) 4 ...... (4) Xe = (B / 2) -β However, C H: entrance side crown amount C h: delivery side crown amount B: plate width Xe: defining the position of the plate end portion of the strip crown beta: distance from the plate edge The internal stress distribution resulting from the difference in elongation strain in the sheet width direction during rolling is represented by the following equation in consideration of the influence of the sheet width direction strain. Σ f (x) = ξE P (h (X) / h (0) −H (X) / H (0)) + σ 0 (5) where ξ is a shape change coefficient E P : Young's modulus of the sheet material σ 0 : Constant determined by the balance condition of the internal stress The sheet material is in a plane strain state where there is no plastic flow in the sheet width direction.
It is assumed that P (X) holds and the following equation holds. Q WP (x) = (k f −σ f (x)) · Q P (x) · ld (x) (6) where k f is the deformation resistance Q P of the plate material. : Rolling force function ld: Contact arc length or more is a precondition. The equation (6) is transformed using the equations (3) and (4).
Can be approximated as follows. ## EQU5 ## q WP (x) = (k f −σ f (x)) · Q AP (x) (7) where Q AP (x) = ld (0) Q P (0 ) + (Z 1 Ch + Z 2 C
H ) (X / Xe) 4 Z 1 , Z 2 : constants Further, when a coefficient is compared between the equation obtained by substituting equation (5) into equation (7) and equation (1), the following equation is obtained. The undetermined constants A 1 , A 2 , and A 3 in 1) are specifically determined as in the following equation (8). [0021] [6] A 1 = (ξE P ld ( 0) / h (0) + PZ 1 / (ld (0) B)) C h ...... (8) + (ξE P ld (0) / H (0) + PZ 2 / ( ld (0) B)) C H A 2 = 0 A 3 = 2P / B 2 (ξE P ld (0) / h (0) + PZ 1 / (ld (0) B)) C h '+ 2 / B ( ξE P ld (0) / H (0) + PZ 2 / (ld (0) B)) C H' However, C h '= C h B 5 / (80Xe 4) C H' = C H B 5 / (80Xe 4 ) P: rolling load, ie, load distribution q in the width direction between the work roll 2 and the sheet material
The WP is expressed by a fourth-order polynomial (non-uniform load distribution in the width direction) of the equation (1), whereby the non-uniform load distribution q in the width direction is obtained.
WP is the entry side and delivery side crown C h, is determined as a function of the C H. Next, the undetermined constants B 1 , B 2 , B
(3 ) The rolling load is calculated using the axial displacement V W (x) of the work roll 2 and the axial displacement V B (x) of the backup roll 1 obtained by beam deformation analysis taking into account bending and shear deformation. And the least-squares solution of the simultaneous system of linear equations consisting of the following equations (9) and the appropriate conditions for the roll surface displacement at each body length direction position shown in the following equation (9). [0023] [number 7] F (B / 4) = F (X e) = F ((B + L B) / 4) = F (L B / 2) = 0 ...... (9) However, F (X ) = V B (x) −V W (x) −a WB (x) + a
WB (0) + (C B (0) + C w (0) -C B (x) -C w (x))
/ 2 a WB: the sum of the flat deformation amount of the work rolls 2 (a 2) a flat deformation amount of the backup roll 1 (a 1) (a WB = a 1 +
a 2 ) C w : Crown amount of work roll 2 C B : Crown amount of backup roll 1 That is, when the load distribution acting on the roll is determined, V B , V W , and a WB are determined under the load distribution. . When the load distribution is given by the above equations (1) and (2),
Since A 1 , A 2 , and A 3 are functions of Ch and C H , a simple calculation (expansion of the equation) is given by: V B = g 11 × B 1 + g 12 × B 2 + g 13 × B 3 + g 14 V W = g 21 × B 1 + g 22 × B 2 + g 23 × B 3 + g 24 a WB = g 31 × B 1 + g 32 × B 2 + g 33 × B 3 + g 34 , G ij = g ij ( Ch , C H ). When these are used, the equation (9) becomes as follows: F (x) = f 1 × B 1 + f 2 × B 2 + f 3 × B 3 + f 4 (a) f i = f i (x, C h, C H) x = B / 4, X e, the (B + L B) / 4 , L B / 2. Also, the load balancing equation ∫q WP (x) dx =
P / 2 from (L B / 2 from the integration range 0), [0028] Equation 10] (L B / 2) 5 × B 1/5 + (L B / 2) 3 × B 2/3 + (L B / 2) 2 × B 3 / 2−P / 2 = 0 (b). Here, assuming that B 1 , B 2 , and B 3 are unknowns, the simultaneous equations composed of the above equations (a) and (b) have five equations for three unknowns. And B 1 , B 2 , and B 3 can be easily solved by performing least-squares approximation for each of them, and B 1 = b 11 × Ch + b 12 × C H + B 13 B 2 = b 21 × Ch + b 22 × C H + b 23 (c) B 3 = b 31 × Ch + b 32 × C H + b 33 As a result, the axial center deformation amount V of the work roll 2
W, and, the [delta] flat deformation amount of the work roll 2 at the time of contact with the plate material, and out the side plate crown amount C h, C respectively as a function of H V W (x, C h , C H), δ (x, C h , C H ), and the linear relational expression shown below is obtained. [0031] Equation 12] C h / 2 = S W ( 0, C h, C H) -S W (X e, C h, C H) + (C w (0) -C W (X e) ) / 2 (10) where SW (x, Ch , CH ) is the surface displacement in the roll body length direction x (displacement of the roll axis + flat deformation of the roll surface). ] [formula 13] S W (x, C h, C H) = V W (x, C h, C H) -δ (x, C h, C H) plate out by solving the equation (10) Crown C H
A model formula which gives the relationship entry side crown C h (strip crown prediction formula) is determined by the following equation (11). [0033] Equation 14] C h = {(0.5b 1 + b 2 / B) P + b 1 F} / (0.5b 3 / h (0) + b 4 P) -1 / (0.5b 3 / h (0) + b 4 P) × C WE + (− b 3 / H (0) + b 5 P) / (0.5−b 3 / h (0) + b 4 P) × C H …… (11) where C WE = C w (0) −C W (X e ): effective work roll crown amount F: roll balance force b 1 to b 5 : known constant. it is a model expression representing the relationship between delivery side crown C h and at entrance side crown C H derived when adapted to deformation of the deformation and the rolling roll 1 side of the side. What is important here is that the distribution of the load acting on the roll is approximated by the fourth order, the load distribution is determined from the deformation state of the sheet material at the time of rolling, and then the deformation of the roll under the load distribution is determined dynamically. That is, a sheet crown prediction model was derived by obtaining it in a typical manner. Next, the derivation of a model formula showing the relationship between the amount of roll deformation required for setting the roll gap according to the exit side plate thickness of each pass and the rolling conditions will be described. Generally, a gauge meter model equation shown below is used for setting the roll gap. [0036] Equation 15] h (X e) = S 0 + Y H + 2Y RR (X e) -2C W (0) -C B (0) ...... (12) where, h: exit side thickness S 0: screw position Y H: amount of deformation than the housing or roll Y RR: roll deformation amount C W: crown value of the work rolls 2 C B: in crown value above formula of the backup roll 1 (12), the amount of deformation of the other housing or roll the model equation for calculating the Y H with high accuracy, because one of the present inventors have already disclosed (see JP-a-6-254613), in the present invention, the roll deformation amount Y RR
A derivation method will be described for the model equation of FIG. The coordinate system and prerequisites for the derivation are the same as those in the above-described plate crown prediction formula. As described above, the rolled material and the work roll 2
Width direction load distribution q WP during and between the backup roll 1 and the work rolls 2 of, q WB is the inlet and outlet of the strip crown C h, C
Backup roll 1 because it is obtained as a function of H
Torso central axis deformation amount V B, the flat deformation amount δ of the flat deformation amount a WB and torso center of the rolled material and work rolls 2 of the body center between the work rolls 2 and the backup rolls 1, respectively V B (L B / 2 + L CH, C h, C H), a WB (0, C h, C H), δ
(0, Ch , CH ). Therefore, considering the mechanical deformation of the roll at the time of rolling load and the change in the roll gap between the upper and lower work rolls caused by the change in the profile of the roll surface as the rolling progresses, the model formula of the roll deformation amount Y RR ( The roll deformation prediction formula) is obtained by the following formula. [0039] [Expression 16] Y RR (X e) = V B (L B / 2 + L CH, C h, C H) + a WB (0, C h, C H) + δ (0, C h, C H) -C h / 2 ...... ( 13) where, L CH: length of chock portion of the backup roll 1 Note (one side), and the work roll 2 included in plate crown prediction formula and the gauge meter model formula according to the invention Backup roll
The crown amounts C W and C B of 1 gradually change due to wear and thermal expansion due to rolling, and these can be treated as known by estimation using a model formula or by direct measurement. Next, according to the present invention, when rolling a thick plate, the pass schedule is determined and the roll gap is set for each pass to perform rolling. Therefore, the pass schedule is determined using the above model formula. The method and the roll gap setting method for each pass will be described below. The pass schedule, that is, the rolling load and the exit side plate thickness of each pass are determined by the following procedures (1) to (4). A given target plate thickness (outside plate thickness of the last pass) and a target plate crown (outside plate crown of the last pass)
, The exit side crown ratio of the final pass is determined, and the rolling load of the final pass is set. Rolling load prediction formula (P = B × Q p
× ld × k f ), the thickness H on the incoming side of the final pass, that is, the thickness h on the outgoing side of the path immediately before the final pass (hereinafter, this pass is referred to as the “pass”) is obtained. According to the plate crown prediction formula expressed by the above equation (11), the entrance side plate crown C H of the final pass, that is,
Determine the side plate crown C h out of "the path". From these values, the entrance side plate crown ratio of the final pass, that is, the exit side plate crown ratio of the "pass" is obtained. The change in the sheet crown ratio determined as the difference between the exit sheet crown ratios of the “final pass” and “the pass” is such that the rolling load and the exit sheet thickness of the “pass” are adjusted so as to satisfy a predetermined set value of the shape dead zone. decide. The above operations are sequentially repeated to sequentially determine the rolling load and the exit side plate thickness of the immediately preceding pass. (The path that determines the rolling load and the exit side plate thickness in this manner is referred to as a “shape adjustment pass”.) When the rolling load of the shape adjustment pass exceeds the maximum rolling load of the rolling mill, the above operations are stopped. By replacing the rolling load in the shape adjustment pass with the maximum rolling load (with the exit side plate thickness unchanged), the exit side plate thickness and the rolling load are determined. (The path determined in this way is called a "joint path."
In the following passes, the rolling load prediction formula and the rolling torque prediction formula given separately are used to satisfy the stricter restrictions on the maximum rolling load or the maximum rolling torque of the rolling mill, so that the rolling load and the delivery side plate are satisfied. Determine the thickness. (The path determined in this way is referred to as the “maximum milling capacity path”) where the sheet crown ratio = the sheet crown / the sheet thickness crown ratio change at the center position of the sheet width = the exit side sheet crown ratio. -Incoming side plate crown ratio shape dead zone: A region where no wave is generated even if the plate crown ratio changes. Next, a method of setting a roll gap for each pass will be described. The roll gap for each pass is set by the following procedures. For the path, a rolling load calculated from a rolling load prediction formula (P = B × Q p × ld × k f ) separately given;
Based on the delivery side crown C h obtained from strip crown prediction expression represented by the formula (11), with a gauge meter model equation of the roll deformation equation of the equation (13) (12), pass schedule The screw position S 0 is set so that the roll gap at which the delivery side plate thickness h given by the above is realized. Based on the measured rolling load of the pass, the exit crown C h , the roll deformation equation (1)
3) and the gauge thickness of the outlet side are determined from the gauge meter model formula (12), and these are set as the inlet side crown CH and the inlet side thickness H of the next pass, and the roll gap of the next pass, that is, the screw position S, is determined by the above procedure. Set 0 . Repeat the above until the final pass. [0046] Here, for the first pass, and out the side plate thickness H, h is thick, since the impact of the entry side crown C H on the delivery side crown C h almost negligible, the entry side crown C H = 0 be able to. FIG. 2 shows a comparison between the path schedule determined by the method of the present invention and that obtained by the conventional method. In the conventional method, a sheet crown prediction equation modeled by statistical processing of actual rolling data was used. As is clear from the figure, in the method of the present invention, a pass schedule that satisfies the target plate crown and can secure a good rolling shape is used. However, the conventional method (described in the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 6-2288). ), It can be seen that the pass schedule is such that neither the target sheet crown nor the rolling shape is satisfied due to an error in the sheet crown prediction formula. FIG. 3 shows a comparison between the accuracy of the gauge meter method used in the method of the present invention and the accuracy of the gauge method used in the conventional method. It can be seen that the accuracy in the method of the present invention is extremely high. From this, it is understood that the roll gap setting of each pass can be performed with high accuracy by using the gauge meter type (12) of the present invention. The gauge meter formula (for example, Y H + 2Y RR (X e ) = M / P where M: constant) of the conventional method is a statistical model formula like the plate crown prediction formula. From the above, it is apparent that the thick plate rolling method according to the present invention makes it possible to satisfy the target plate thickness and the target plate crown and to secure a good rolled shape. According to the present invention, the roll gap of each pass can be adjusted with high precision in order to satisfy the target plate thickness and plate crown and secure a good rolled shape for each rolled material. It becomes possible to set, and a significant improvement in sheet thickness, sheet crown, and rolled shape can be realized.
【図面の簡単な説明】
【図1】モデル式導出のためのロールの座標系を示す説
明図である。
【図2】本発明方法により決定したパススケジュールと
従来法によるそれとの比較図である。
【図3】本発明法と従来法に用いるゲージメータ式の精
度比較図である。
【符号の説明】
1 バックアップロール
2 ワークロールBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory diagram showing a roll coordinate system for deriving a model expression. FIG. 2 is a diagram comparing a path schedule determined by the method of the present invention with that of the conventional method. FIG. 3 is an accuracy comparison diagram of a gauge meter type used in the method of the present invention and a conventional method. [Explanation of symbols] 1 backup roll 2 work roll
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島田 信太郎 兵庫県加古川市金沢町1番地 株式会社 神戸製鋼所 加古川製鉄所内 (72)発明者 安楽 桂馬 兵庫県加古川市金沢町1番地 株式会社 神戸製鋼所 加古川製鉄所内 (56)参考文献 特開 平6−254613(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21B 37/00 - 37/78 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Shintaro Shimada 1 Kanazawacho, Kakogawa City, Hyogo Prefecture Kobe Steel, Ltd. Inside the Kakogawa Works (72) Inventor Keima Anraku 1 Kanazawacho, Kakogawa City, Hyogo Prefecture Kobe Steel, Ltd. Inside the Kakogawa Works (56) References JP-A-6-254613 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B21B 37/00-37/78
Claims (1)
を求めるとともに、該パススケジュールに従い各パスの
ロールギャップを設定して圧延する厚板圧延方法におい
て、 圧延材とワークロールの間、及び、該ワークロールとバ
ックアップロールの間の幅方向荷重分布をいずれも4次
以上の多項式で表示し、且つ前記圧延材の入側及び出側
の板幅方向板厚分布を4次の多項式で表示し、圧延材側
の変形状態と圧延ロール側の変形状態を適合させて、出
側板クラウンと入側板クラウンの関係を示す板クラウン
予測モデルを導出し、 前記板クラウン予測モデルにより出側板クラウンを求め
て前記パススケジュールを設定する ことを特徴とする厚
板圧延方法。(57) [Claims 1] In a plate rolling method for rolling a thick plate, a pass schedule is determined, and a roll gap is set for each pass according to the pass schedule to perform rolling. The load distribution in the width direction between the work rolls and between the work rolls and the backup rolls is represented by a polynomial of the fourth order or higher, and the entrance side and the exit side of the rolled material.
The thickness distribution in the sheet width direction is expressed by a 4th-order polynomial, and the deformation state on the rolled material side and the deformation state on the rolling roll side are matched to output.
Plate crown showing the relationship between side plate crown and entrance plate crown
Deriving a prediction model, and calculating the exit-side sheet crown using the sheet crown prediction model
And setting the pass schedule by using the method.
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