JP3548367B2 - 形鋼の寸法制御方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、H形鋼、I形鋼、レールその他の形鋼の寸法制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
H形鋼などの形鋼の圧延に、ユニバーサル圧延が広く用いられている。ユニバーサル圧延では、水平ロールと垂直ロールとのロール間隙を調整することにより、多種類の製品を製造することができる。製品の寸法精度を向上するためには、圧延条件の変化に応じてロール間隙を精度高く設定する必要がある。
【0003】
形鋼のユニバーサル圧延において、製品厚さの長手方向のばらつきを、AGC(自動寸法制御)により低減することが知られている。たとえば、特公昭61−24083号公報で開示された形鋼の自動寸法制御方法がある。この方法は、ユニバーサル圧延機の水平ロールと垂直ロールとの相対的位置関係と圧延機の弾性変形とを考慮して、圧延中の荷重の実測値からウエブ厚さおよびフランジ厚さを推定し、各厚さの変動を除去するように、各ロールのロール間隙を独立に制御する。形鋼のユニバーサル圧延にAGCを適用することによって、製品厚みの長手方向のばらつきが低減する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来、レールのユニバーサル圧延で、図1に示すように、垂直ロールを孔型ロールとすることによって一方の垂直ロールと水平ロール側面とを接触(メタルタッチ)させて圧延する場合がある。この方法においては、圧延荷重の変動による、垂直ロールの移動が、水平ロールによって拘束されるので、従来のユニバーサル圧延による形鋼の圧延では、厚み精度を向上することができる。しかし、垂直ロールと水平ロール側面とをメタルタッチさせて圧延する場合は、ロール保護のためメタルタッチしない垂直ロールにしか寸法制御を適用できず、制御の効果つまり寸法精度の向上は1/2程度になる。
【0005】
この発明は、片側の垂直ロールのみにしか寸法制御を適用できない場合であっても、製品のフランジ厚みの長手方向のばらつきを低減することができる形鋼の寸法制御方法を提供することを課題としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明の形鋼の寸法制御方法は、ユニバーサル圧延機により、一方の垂直ロールを水平ロール側面に接触させ、他方の垂直ロールを水平ロールと非接触として、形鋼を圧延する方法において、非接触垂直ロールの圧延荷重を計測し、水平ロール側面と非接触垂直ロールとのロール間隙を前記計測圧延荷重および下式に基づいて調整しフランジ厚みを制御することを特徴としている。
ΔsFS=αΔPFS/MCOM ……(1)
ただし、ΔsFS:ロール間隙変更量、α:定数、
ΔPFS:基準条件からの圧延荷重偏差
MCOM =MFS(MMS+2MT)/(MFS+MMS+2MT )
M:ミル剛性、
添字FS:垂直ロール非接触側、MS:垂直ロール接触側、
T :水平ロールスラスト方向
【0007】
ここで、この発明の圧延の制御則を示す上記式(1)について説明する。
非接触垂直ロール側で荷重変動ΔPFSが発生した場合、力の釣り合いから次の式(3)が成り立つ(図3参照)。
ΔPFS=ΔPMS+2ΔPT ・・・・・・(3)
このときの非接触垂直ロール側のフランジ厚み変動Δhは次の式(4)で表される。
Δh=ΔPFS/MFS+ΔPMS/MMS ・・・・・・(4)
また、接触側垂直ロールと水平ロールとは一体となって移動するので、
ΔPMS/MMS=ΔPT /MT …(5)
ΔPT =ΔPMS×MT /MMS …(6)
式(3)に式(6)を代入して、
ΔPFS=ΔPMS(1+2MT /MMS) ・・・・・・(7)
式(7)を式(4)に代入して、
Δh=ΔPFS{1/MFS+1/(MMS+2MT )} ・・・・・・(8)
式(8)の{1/MFS+1/(MMS+2MT )}を前記式(2)に示す合成ミル剛性MCOM として導入すれば、非接触垂直ロール側のフランジ厚み変動Δh、つまり形鋼の高さ変動は、非接触垂直ロール側の荷重変動ΔPFSのみの関数となる。したがって、前記式(1)の示す制御則に従い、非接触垂直ロール側のみのロール間隙を制御することによって、両側の垂直ロールについてロール間隙を制御した場合と同様の制御効果が得られる。つまり、片側の垂直ロールのみのAGCでもフランジ厚み精度を向上することができる。形鋼(特に非対称形鋼)において、片側の垂直ロールのみにしか、AGCを適用できない場合にも、製品のフランジ厚みの長手方向ばらつきを低減することができる。
【0008】
図2(a)は従来の技術を示しており、非接触側垂直ロールの位置を一定に制御する。このために、目標フランジ厚みh0 に対し水平ロールの移動量Δに相当する誤差を生じる。図2(b)はこの発明を示しており、水平ロールの移動量Δに対応して非接触側垂直ロールの位置、つまり水平ロールと非接触側垂直ロールとのロール間隙を制御するので、フランジ厚みhに誤差は発生しない。
【0009】
上記形鋼の寸法制御方法において、水平ロールの側面に接触させる垂直ロールは孔型をもったロールであり、圧延機の作業側あるいは駆動側のいずれの側の垂直ロールであってもよい。また、定数αは過補償を防止するための制御ゲインであり、通常0.1〜1.0の範囲である。また、垂直ロールを接触させて圧延するのは、ユニバーサル圧延の全パスとする必要はなく、必要なパスについてのみ接触させて圧延し、本発明の制御を適用してもよい。
【0010】
【発明の実施の形態】
形鋼がレールである場合を例にして、この発明の実施の態様を説明する。レールの寸法に対する要求は高さが最も厳しいので、垂直ロールのみロール間隙を制御するとして説明する。なお、レールの場合、レールの脚部および頭部がフランジに相当する。レールのウエブ幅は水平ロールの幅で決まるので、レールの高さは脚部および頭部(フランジ)の厚みで決まる。
【0011】
図3は、レールの圧延工程を示している。パス1〜14は粗圧延、パス15〜17は中間圧延、パス17′〜19は仕上圧延である。パス15′〜17′は、エッジャー圧延である。パス19は、形状を整えるパスであり、圧下量が小さく実質的な成形は行わない。この発明の寸法制御方法は、パス18の仕上圧延に適用される。パス1〜14は2重式粗圧延機列により、パス15以降はユニバーサル圧延機およびエッジヤーにより圧延が行われる。
【0012】
上記圧延パスにおいて、ここの例では中間圧延パス15、16、17および仕上圧延パス18でロール間隙を制御する。図4は、上記中間圧延パス16〜17の、および仕上圧延パス18のに用いられるユニバーサル圧延機を模式的に示している。
【0013】
上記パス18の圧延工程において、図4に示すユニバーサル圧延機に材料がかみ込み、一定時間が経過したのち、駆動側垂直ロール2MSおよび作業側垂直ロール2FSの圧延荷重を荷重計3MS、3FSでそれぞれ計測する。圧延荷重の計測結果は、ロックオン値として演算装置4に記憶される。以後、駆動側垂直ロール2MSおよび作業側垂直ロール2FSの圧延荷重を荷重計3MS、3FSでそれぞれ連続的に計測する。計測結果は演算装置3に入力され、両垂直ロール2MS、2FSのそれぞれについてロックオン値との差、つまり圧延荷重偏差ΔPが求められる。荷重偏差ΔPが求められると、式(1)により水平ロール1と垂直ロール2FSとの間のロール間隔制御量が演算装置4で求められ、その結果は圧下制御装置5FSに出力される。圧下制御装置5FSは圧下モータ6FSに操作信号を出力し、ロール間隔を制御する。上記一連の制御動作は圧延材の後端部が仕上ユニバーサル圧延機に到達するまで繰り返される。
【0014】
以上の説明では、仕上圧延パスでロール間隙を制御するようにしていたが、中間圧延パス15、16、17でロール間隙を制御してもよい。水平ロールのロール間隙を制御する場合でも同様である。また、レールを例として発明の形態を説明したが、この発明はH形鋼、I形鋼、T形鋼などの形鋼についても適用できる。
【0015】
【実施例】
レール(JIS 60 kg 級、高さ174 mm 、頭幅65 mm 、脚幅145 mm )を図3に示す圧延工程で圧延した。この発明によるロール間隙制御、ロール間隙制御なし、接触、非接触側両垂直ロールのロール間隙制御、接触側垂直ロールのみのロール間隙制御の場合をそれぞれ比較して、圧延結果を図5に示す。
【0016】
ロール間隙制御なしの場合は、高さの標準偏差は0.07mmであった。接触、非接触側両垂直ロールのロール間隙を制御した場合は、高さの標準偏差は0.02mmに低減されたが、圧延後水平ロール側面にクラックが発生した。接触側垂直ロールのみのロール間隙を制御した場合(従来法)は、高さの標準偏差は0.04mmであった。この発明の場合では、高さの標準偏差は0.02mmであり、両側の垂直ロールのロール間隙を制御した場合と同等の寸法精度が得られ、ロール損傷も発生しなかった。
【0017】
【発明の効果】
この発明では、片側の垂直ロールのみにしか形状寸法制御を適用できない場合であっても、製品のフランジ厚みの長手方向ばらつきを低減することができる。また、水平ロール側面にクラックが発生することはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明においてロール間隙を制御する方法の一例を説明する図面である。
【図2】フランジ厚みの誤差発生理由を説明する模式図である。
【図3】この発明が適用されるレールの圧延工程図である。
【図4】形鋼圧延に用いられるユニバーサル圧延機を模式的に示す図面である。
【図5】従来法とこの発明の寸法制御方法とを比較して、レールの高さ変動の一例を示す線図である。
【符号の説明】
1 水平ロール
2 垂直ロール
3 荷重計
4 演算装置
5 圧下制御装置
6 圧下モータ
R 圧延材
添字FSは非接触垂直ロール側、添字MSは接触垂直ロール側をそれぞれ示している。
Claims (1)
- ユニバーサル圧延機により、一方の垂直ロールを水平ロール側面に接触させ、他方の垂直ロールを水平ロールと非接触として、形鋼を圧延する方法において、非接触垂直ロールの圧延荷重を計測し、水平ロール側面と非接触垂直ロールとのロール間隙を前記計測圧延荷重および下式に基づいて調整しフランジ厚みを制御することを特徴とする形鋼の寸法制御方法。
ΔsFS=αΔPFS/MCOM
ただし、ΔsFS:ロール間隙変更量、α:定数、
ΔPFS:基準条件からの圧延荷重偏差
MCOM =MFS(MMS+2MT)/(MFS+MMS+2MT )
M:ミル剛性、
添字FS:垂直ロール非接触側、MS:垂直ロール接触側、
T :水平ロールスラスト方向
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP04445397A JP3548367B2 (ja) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | 形鋼の寸法制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JPH10235405A JPH10235405A (ja) | 1998-09-08 |
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JP04445397A Expired - Fee Related JP3548367B2 (ja) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | 形鋼の寸法制御方法 |
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JP (1) | JP3548367B2 (ja) |
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1997
- 1997-02-27 JP JP04445397A patent/JP3548367B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH10235405A (ja) | 1998-09-08 |
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