JP3664151B2 - Sheet width control method, cold rolled metal sheet manufacturing method, and cold rolling apparatus - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被圧延板の板幅に関係する制御を行うものであり、特に、圧延速度に応じて所要の制御を行うことで、圧延された被圧延板の板幅の変動を抑制する板幅制御方法、冷延金属板製造方法、及び、冷間圧延装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近時、鋼板に要求される品質精度、生産性及び歩留まり等の向上に対応するため板厚精度及び平坦形状等に係る各種制御方式が冷間圧延に適用されており、これら各種制御の中で、板幅変化に対する制御は歩留まりと密接に関連することから特に重要視されている。圧延による板幅の変化は圧延条件の変化に影響を受けることが判明しており、例えば、コイルを溶接しながら連続圧延する場合、コイル先端部及び後端部を低速で圧延し、コイルの板長さ方向の中間部を生産性向上のため高速で圧延するため、低速時と高速時で圧延条件が変わり圧延後の板長さ方向において板幅の変動が生じる。
【0003】
冷間圧延の板幅制御方法に関しては、特開平10−296312号において、タンデム圧延機の各スタンドのワークロールの撓み形状を制御することで板幅を目標値に調節する制御方法が開示されている。この制御方法は、圧延前後の板クラウン比率の変化及び板幅変化の関係が比例関係にあると云う前提に基づき、圧延速度の変化に伴う圧延荷重の変動に対して板クラウン比率の変化を一定に維持するワークロールの撓み量を算出し、この算出した撓み量に合致するようにワークロールを調節するものである。
【0004】
このようにワークロールを調節することにより、図8(a)に示す圧延後の鋼板W(被圧延板)で圧延速度の変更箇所Xの前後で板幅がT1からT2に変動していたものを、図8(b)に示す圧延後の鋼板Wのように、圧延速度の変更箇所Xの前後でも板幅をT1に維持して、板長さ方向における板幅の変動の抑制を図っている。なお、制御の前提となる比例関係における板幅変化とは、図9(a)(b)に示すように、圧延機による圧延の前後において、圧延前の鋼板Wの板幅T10と、圧延後の鋼板Wの板幅T11との差を意味する。
【0005】
また、板クラウン比率の変化(以下、板クラウン比率変化と称す)とは、被圧延板の幅方向における板中央部と板端部との板厚の差である板クラウン量に対する板中央部の板厚の比を示す板クラウン比率において、圧延前後の差を意味する。具体的には、圧延前の板クラウンをCri、圧延前の被圧延板の幅方向の板中央部の板厚をH、圧延後の板クラウンをCro、圧延後の被圧延板の幅方向の板中央部の板厚をhとした場合、板クラウン比率変化Δγは以下の数式で求めることができる。
Δγ=Cro/h−Cri/H ・・・(1)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本出願人は冷間圧延に係る板幅制御に関して更に鋭意研究を継続した結果、上述した従来の制御方法では圧延速度が変化した場合、板長さ方向における板幅の変動を抑制することが困難な場合があることを突き止めた。即ち、圧延速度が変化しても、板クラウン比率変化及び板幅変化は比例関係を維持するが、比例関係を示す直線の傾きが変化することを本出願人は解明し、各直線に対する板クラウン比率変化の数値によっては、圧延速度が変化した場合、板幅の変動の抑制に対応できないと云う問題に直面した。
【0007】
図10に示すように、直線L10は圧延速度がV10の場合の板クラウン比率変化及び板幅変化の比例関係を示しており、直線L10と傾きが相違する直線L11は圧延速度がV11の場合の比例関係は示している。直線L10において板クラウン比率変化がΔγ10のときの板幅変化はΔW10であるが、直線L11において板クラウン比率変化がΔγ10のときの板幅変化はΔW11である。よって、圧延速度がV10からV11に変化した場合に、従来の制御方法で板クラウン比率変化をΔγ10に維持する制御を行うと、板幅変化がΔW10からΔW11へと縮み側に変化し、圧延速度の変更前後で板幅変化を一定にできず、板長さ方向における圧延後の板幅に変動が生じる問題がある。
【0008】
なお、圧延条件によっては、圧延速度が変化した場合に板クラウン比率変化を一定に維持する制御を行うことで板幅の変動を抑制できる場合もある。例えば、直線L10と直線L11が交わる点では、圧延速度がV10からV11に変化した場合、板クラウン比率変化をΔγ11に維持する制御を行っても板幅変化がΔW12に維持され、その結果、板長さ方向における圧延後の板幅にも変動が生じない。
【0009】
このように従来の制御方法では、圧延条件により板幅変化を一定にできない場合が生じるのは、圧延速度の変化に伴いワークロールと被圧延板との間の潤滑状態における摩擦係数変化、及び、被圧延材の歪速度変化による硬度変化である変形抵抗の変動に伴う圧延荷重変化の計2点のみを考慮するに留まり、これらの変化にのみ基づいて板クラウン比率変化を抑制する方向に制御していることが挙げられる。
【0010】
しかし、実際には、摩擦係数変化により幅方向にもメタルフローが変化しており、このことも考慮する必要がある。さらに、従来の制御方法は幅方向の板厚分布の変化を示す指標として、板中央部と板端部との板厚の差である板クラウン量を用いているが、板クラウン量が変化しない場合でも幅方向の板厚分布が変化して板幅が変化することもあり、このような場合に従来の制御方法では対応できないことも要因として考えられる。
【0011】
なお、圧延速度の変化により板クラウン比率変化及び板幅変化の比例関係の状態が変化する現象は、以下の2点の圧延現象の要因に挙げられる。
【0012】
1点目は、圧延速度に応じてワークロールと被圧延板との間の潤滑状態が変化し、圧延速度が低速になるに従い摩擦係数が増大し、これにより幅方向の摩擦応力が増加して板幅が変化しにくくなることである。
【0013】
2点目は以下の内容である。即ち、低速圧延は、高速圧延に比べて摩擦係数の増大に伴い圧延荷重が増加する一方、変形抵抗が小さくなることにより圧延荷重が減少して相反する2つの現象が同時に生じるが、差し引きすると、摩擦係数の増大による影響の方が大きく、図11に示すように圧延速度が低速になるにつれて圧延荷重が増加する。このように圧延荷重を変化させる圧延速度に応じて幅方向の板厚分布を調べると、幅方向の板端部近傍の板クラウン評価位置において、板クラウン比率変化を一定に維持しても、低速圧延時は高速圧延時に比べて板クラウン評価位置から中央部側の部分での板厚が厚くなり、端部側で板厚が相対的に薄くなる。
【0014】
詳細は図12に示すように、板クラウン評価位置から中央部側で低速圧延時の板形状(図中、破線で示す)と高速圧延時の板形状(図中、実線で示す)で囲まれた面積S1と、板クラウン評価位置から端部側で各速度における板形状で囲まれた面積S2との関係がS1<S2となり、低速圧延時の板形状の端部は、高速圧延時の板端部から突出して板幅が広がり、このことが2点目の要因になる。
【0015】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、圧延速度の変化により幅方向のメタルフロー変化、及び、全幅に亘る板厚分布の変化に対応して、圧延後の板幅の変動を抑制できる板幅制御方法、冷延金属板製造方法、及び、冷間圧延装置を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
第1発明に係る板幅制御方法は、被圧延板の板クラウン比率に関連してスタンドのロールギャップ分布を調節することにより、被圧延板の板幅を制御する板幅制御方法において、前記被圧延板の圧延前後の板幅変化及び板クラウン比率変化の関係を圧延速度に応じて記憶するステップと、前記記憶された関係に基づき、前記圧延速度に応じて前記板幅変化を同一にする板クラウン比率変化を算出するステップと、前記算出した板クラウン比率変化に基づき前記ロールギャップ分布を調節するステップとを備えることを特徴とする。
【0017】
第2発明に係る冷延金属板製造方法は、被圧延板の板クラウン比率に関連してロールギャップ分布を調したスタンドで、被圧延板を冷間圧延する冷延金属板製造方法において、前記被圧延板の圧延前後の板幅変化及び板クラウン比率変化の関係を圧延速度に応じて記憶するステップと、前記記憶された関係に基づき、前記圧延速度に応じて前記板幅変化を同一にする板クラウン比率変化を算出するステップと、前記算出した板クラウン比率変化に基づき前記ロールギャップ分布を調節するステップとを備えることを特徴とする。
【0018】
第3発明に係る冷間圧延装置は、被圧延板の板クラウン比率に関連してスタンドのロールギャップ分布を調節することにより、板幅を制御して被圧延板を冷間圧延する冷間圧延装置において、前記被圧延板の圧延前後の板幅変化及び板クラウン比率変化の関係を圧延速度に応じて記憶する記憶手段と、前記記憶手段が記憶した関係に基づき、前記圧延速度に応じて前記板幅変化を同一にする板クラウン比率変化を算出する算出手段と、該算出手段が算出した板クラウン比率変化に基づき前記ロールギャップ分布を調節する手段とを備えることを特徴とする。
【0019】
第4発明に係る冷間圧延装置は、前記関係が、
ΔW=a(V)・Δγ+b(V) ・・・(2)
(但し、ΔWは板幅変化、Vは圧延速度、a(V)は圧延速度に応じた第1関数、Δγは板クラウン比率変化、b(V)は圧延速度に応じた第2関数)
であることを特徴とする。
【0020】
第5発明に係る冷間圧延装置は、前記第1関数a(V)が、
a(V)=c・(V−V0)2 +d (V<V0のとき)・・・(3)
a(V)=d (V≧V0のとき)・・・(4)
であり、
前記第2関数b(V)は、
b(V)=e・(V−V0)2 +f (V<V0のとき)・・・(5)
b(V)=f (V≧V0のとき)・・・(6)
(但し、V0は前記板幅変化及び板クラウン比率変化の関係に対する境界圧延速度、c、d、e、fは被圧延板の種類及び圧延寸法に応じた係数)
であることを特徴とする。
【0021】
第1発明、第2発明及び第3発明にあっては、圧延速度に応じて板クラウン比率変化に対する板幅変化との比例関係は変動すると云う前提に基づいて制御を行うことで、板幅変化を一定の範囲に維持できる。詳しくは、種々の圧延速度に応じて板幅変化を一定に維持する様々な数値の板クラウン比率変化を算出し、この算出した板クラウン比率変化に対応するようにワークロールのロールギャップ分布を調節することで板幅変化を一定にでき、その結果、圧延後の板長さ方向における板幅の変動を抑制することができる。
【0022】
即ち、板クラウン比率の変化の基になる板クラウン量は、ワークロールのロールギャップの分布に影響を受けるため、ロールギャップ分布を圧延速度に応じた板クラウン比率変化に対応したものに調節することで、板幅変化を抑えることができる。なお、ワークロールのロールギャップ分布を調節するには種々の制御方法があり、例えば、ワークロールのベンド力の修正量を制御することで対応できる。
【0023】
また、被圧延板が複数のスタンドを順次通過することで圧延を行う場合は、各スタンドのワークロールのロールギャップ分布を上述したように調節することで、板幅の変動を抑制できるが、ロールギャップ分布の調節は、必ずしも全てのスタンドで同一にする必要はない。例えば、被圧延板の種類、圧延する寸法、及び、圧延条件等に応じて被圧延板の通過順の上流側に位置するスタンドと下流側に位置するスタンドでは、ロールギャップ分布の調節に対して重み付けを施して、それぞれのスタンドで差を設けるようにしてもよい。
【0024】
さらに、複数のスタンドの全てに対して本発明に係る制御を行う必要はなく、例えば、下流側の最終のスタンドは、圧延された製品形状を良好に維持するため本発明に係る制御方法と相違するワークロールベンディングの形状を制御する方法等を適用してもよい。
【0025】
第4発明にあっては、圧延速度の変化の前後における板幅変化を一定にして板幅の変動を抑制するため、上述した数式(2)に基づいて、板クラウン比率変化及び板幅変化を規定することにより、圧延速度に応じて板幅変化を一定にする板クラウン比率変化を確実に算出することができる。また、このように算出した板クラウン比率変化に合致するようにワークロールのロールギャップ分布を調節することで、板幅変化を一定にでき、板幅の変動を抑えることができる。
【0026】
なお、数式(2)に基づいて圧延速度の変化後の板クラウン比率変化を算出するには、先ず、圧延速度の変化前の速度の数値を数式(2)に代入した式を設けると共に、圧延速度の変化後の速度の数値を数式(2)に代入した式を設け、これら2つの式において板幅変化が同一の条件であることから連立方程式を立てることで求解できる。
【0027】
また、板クラウン比率変化Δγと、ワークロールのロールギャップ分布の調節に係る制御量ΔFとの関係は、以下の数式に基づくことが知られている。
ΔF=(Δγ−k・ΔP)/g ・・・(7)
但し、ΔPは圧延速度の変更前後の圧延荷重の変化であり、g、kは夫々被圧延板の種類及び圧延寸法等の圧延条件毎に、実際の圧延機による試験結果又はFEM解析結果等により求められる係数である。
【0028】
よって、数式(2)に係る連立方程式で求めた板クラウン比率変化の数値を、数式(7)に代入することにより制御量ΔFを求めることができ、この求めた制御量ΔFに基づきワークロールのロールギャップ分布を調節することで、圧延速度が様々に変化する場合でも板幅変化を一定にできる。
【0029】
なお、複数のスタンドを有するタンデム圧延装置により各スタンドで順番に圧延する場合は、上流側からi番目のスタンドのロールギャップ分布の調節に係る制御量ΔFiに対して、前記i番目のスタンドでの圧延前後の板クラウン比率変化Δγiを上述したように予め求めておくことで、前記タンデム圧延装置全体による圧延前後の板クラウン比率変化Δγは、以下の数式で算出できる。
Δγ=Σ(Δγi) ・・・(8)
【0030】
よって、数式(7)(8)より下記の数式を導くことができる。
Σ(gi・ΔFi)=Δγ−Σ(ki・ΔPi) ・・・(9)
この数式(9)に、上述した連立方程式により求めた圧延速度の変化後の板クラウン比率変化、及び、圧延速度の変化に伴う圧延荷重の変化値を代入することで、各スタンドにおけるロールギャップ分布に係る制御量ΔFiを算出できる。なお、gi、kiは上流側からi番目のスタンドの係数である。
【0031】
また、ΔFiの組合せは複数存在するため、各スタンドでのgi・ΔFiに重み付けした値を均一すると云う制約条件、又は、各スタンドでのΔγiに重み付けした値を均一にすると云う制約条件を設けることでΔFiを求めることができる。
【0032】
第5発明にあっては、数式(2)に対して、被圧延板の種類及び圧延寸法等の圧延条件に応じて数式(3)〜(6)を代入することで、圧延条件に応じた板クラウン比率変化等を求めることができる。
【0033】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る冷間圧延装置であるタンデム圧延装置10の全体構成図を示している。タンデム圧延装置10は、計5機のスタンド11〜15を間隔を隔ててタンデムに配置している。各スタンド11〜15は、一対のバックアップロール11a、11b〜15a、15bの間に、一対のワークロール11c、11d〜15c、15dを夫々設けており、これら一対のワークロール11c、11d〜15c、15dの間に被圧延板である金属板の鋼板Wを通過させて冷間圧延を行っている。
【0034】
各スタンド11〜15の圧延速度及びワークロール11c、11d〜15c、15dの間隙(ロールギャップ)の分布は、制御装置16から信号線25a〜25eを通じて制御信号を出力することで制御されている。また、各スタンド11〜15の圧延荷重の値は入力線26a〜26eを通じて制御装置16に入力されている。さらに、制御装置16は、入力部17及び板速度計18と接続しており、入力部17で設定される鋼板Wの板厚、板幅、鋼種等、及び、板速度計18で検出された実際の圧延速度値の入力を夫々受け付けるようにしている。
【0035】
図2は、制御装置16の内部構成を示しており、制御装置16は内部にCPU20及びメモリ21を設けると共に、各スタンド11〜15との接続インタフェースとなるスタンド接続部22a〜22e、入力部17に対する接続部23及び、板速度計18が検出した圧延速度値の入力を行う速度入力部24を夫々設けている。
【0036】
なお、スタンド接続部22a〜22eは、後述するようにCPU20で求められたロールギャップ分布に各ワークロール11c、11d〜15c、15dを調節するように、ロールギャップ分布の調節に係る制御量としてワークロールベンド力の修正量の制御信号を出力すると共に、各ワークロール11c、11d〜15c、15dの圧延荷重の値の入力を受け付けている。
【0037】
メモリ21は記憶手段であり、圧延速度を変数とする鋼板Wの圧延前後の板幅変化及び板クラウン比率変化の関係式、及び、板クラウン比率変化及びワークロール11c、11d〜15c、15dのベンド力の修正量に係る関係式等の各種数式を記憶している。また、メモリ21は数式以外にも、入力部17で設定された鋼板Wの板厚、板幅及び鋼種、及び、板速度計18で検出されて入力された圧延速度値等を夫々記憶している。
【0038】
メモリ21が記憶する鋼板Wの圧延前後の板幅変化及び板クラウン比率変化の関係式は、
ΔW=a(V)・Δγ+b(V) ・・・(2)
(但し、ΔWは板幅変化、Vは圧延速度、a(V)は圧延速度に応じた第1関数、Δγは板クラウン比率変化、b(V)は圧延速度に応じた第2関数)
である。なお、板クラウン比率変化Δγは下記の数式(1)で算出され、この数式(1)もメモリ21に記憶されている。
Δγ=Cro/h−Cri/H ・・・(1)
(但し、Cro/hは圧延後の板クラウン比率、Cri/Hは圧延前の板クラウン比率)
また、各数式おける圧延速度Vは、板速度計18で検出されて制御装置16に入力される圧延速度値が該当する。
【0039】
さらに、本実施形態では、実際の圧延に対する実験結果及び有限要素法等による数値演算結果に基づき前記第1関数a(V)及び第2関数b(V)を圧延速度Vに応じて以下の数式(3)(4)(5)(6)のように設定し、設定された各数式をメモリ21に記憶している。
a(V)=c・(V−V0)2 +d (V<V0のとき)・・・(3)
a(V)=d (V≧V0のとき)・・・(4)
b(V)=e・(V−V0)2 +f (V<V0のとき)・・・(5)
b(V)=f (V≧V0のとき)・・・(6)
【0040】
なお、V0は前記板幅変化及び板クラウン比率変化の関係が圧延速度に依存しなくなる境界圧延速度であり、具体的には、図11の圧延速度及び圧延荷重の関係を示すグラフにおいて、圧延速度の増加に対して、圧延荷重が変化せずに一定となる境界の速度を意味する。この境界圧延速度V0は、被圧延板の種類、圧延寸法、及び、圧延条件等に応じて制御装置16で自動的に算出され、通常、300〜500(m/min)程度の数値になる。
【0041】
また、数式(3)(4)(5)(6)におけるc、d、e、fは係数であり、入力部17から入力された鋼板Wの板厚、板幅及び鋼種等の圧延条件毎に求められる数値である。なお、係数c、eの単位は、(min2 /m)であり、係数d、fの単位は(m)である。
【0042】
さらに、また、メモリ21が記憶する板クラウン比率変化Δγ及びワークロールベンド力の修正量の関係式は、
ΔF=(Δγ−k・ΔP)/g ・・・(7)
但し、ΔFはワークロールベンド力の修正量(ワークロールのロールギャップ分布の調節に係る制御量)、ΔPは圧延速度の変更前後の圧延荷重の変化であり、g、kは入力部17から入力された鋼板Wの板厚、板幅及び鋼種等の圧延条件毎に求められる係数である。なお、係数g、kの単位は(1/kN)である。
【0043】
また、本実施形態の冷間圧延装置はタンデム圧延装置10であるので、鋼板Wを通過する上流側からi番目のスタンドでの圧延前後の板クラウン比率変化Δγiとタンデム圧延装置10による圧延前後の板クラウン比率変化Δγとの関係を示す下記の数式(8)、及び、各スタンド11〜15におけるワークロールのベンディング力修正量ΔFiに係る数式(9)もメモリ21に記憶している。
【0044】
Δγ=Σ(Δγi) ・・・(8)
Σ(gi・ΔFi)=Δγ−Σ(ki・ΔPi) ・・・(9)
なお、数式(8)においてΣ(Δγi)はタンデム圧延装置10の全スタンド11〜15における各板クラウン比率変化を合計したものであり、数式(9)におけるgi、kiは入力部17から入力された鋼板Wの板厚、板幅及び鋼種等の圧延条件毎に求められる係数である。
【0045】
一方、CPU20は、制御装置16の全般的な制御を行うと共に、境界圧延速度V0、係数c、d、e、f等を算出する一方、板クラウン比率変化の算出手段及びロールギャップ分布を調節する手段等として機能する。CPU20の算出手段は、メモリ21に記憶されている数式(1)〜(9)に基づき、圧延速度の変化に応じて圧延速度の変化の前後で鋼板Wの板幅変化を同一にする板クラウン比率変化を算出するものである。
【0046】
なお、具体的な算出の内容としては、圧延速度がV1からV2に変化した場合、数式2により算出手段は、以下の2式を導き出す。
ΔW1=a(V1)・Δγ1+b(V1) ・・・(10)
ΔW2=a(V2)・Δγ2+b(V2) ・・・(11)
但し、ΔW1、Δγ1は圧延速度V1のときの板幅変化、板クラウン比率変化であり、ΔW2、Δγ2は圧延速度V2のときの板幅変化、板クラウン比率変化である。
【0047】
圧延速度がV1からV2に変化した場合に板幅変化を同一にするためには、ΔW1=ΔW2の関係が成立することから、数式(10)(11)より圧延速度V2のときの板クラウン比率変化Δγ2を、以下の数式(12)で算出している。
Δγ2={a(V1)・Δγ1+b(V1)−b(V2)}/a(V2) ・・・(12)
この数式(12)に、圧延速度V1、V2と境界圧延速度V0との大小関係に応じて数式(3)(4)(5)(6)のいずれかを適宜代入することで、圧延速度が変化した前後で板幅変化を同一にする板クラウン比率変化を算出する。
【0048】
なお、上述した数式(12)で圧延速度V2に対応する板クラウン比率Δγ2を算出した経緯を、図3のグラフに従って以下に説明する。直線L1は圧延速度がV1の場合の板クラウン比率変化及び板幅変化の比例関係を示し、直線L2は圧延速度がV2の場合の板クラウン比率変化及び板幅変化の比例関係を示す。直線L1では、板クラウン比率変化がΔγ1のとき板幅変化がΔW1であり、直線L2において板幅変化がΔW1と等しいΔW2に対応するΔγ2を数式(12)で求めている。よって、圧延速度がV2に変化しても直線L2で板クラウン比率変化をΔγ2にすれば板幅変化がΔW2(=ΔW1)となり、圧延速度の変更前後で板幅変化を同一にでき、その結果、圧延後の板長さ方向における板幅の変動を抑制できる。
【0049】
また、上述したように求めた板クラウン比率変化から、CPU20が各ワークロール11c、11d〜15c、15dのロールギャップ分布を実際に調節する手段としてワークロールベンド力の修正量ΔFを求めるには、メモリ21に記憶されている数式(7)に、前記算出した板クラウン比率変化、及び、各スタンドから入力される圧延速度がV1からV2に変化した場合の圧延荷重の変化ΔPを夫々代入している。
【0050】
さらに、CPU20がタンデム圧延装置10における各スタンド毎のベンディング力修正量ΔFiを求める際は、数式(9)を適用している。この場合、数式(9)のΔFiの組合せは複数存在するため、入力部17で設定された内容に基づき、CPU20は、各スタンド11〜15のgi・ΔFiをスタンド毎に重み付けを行う演算を可能にしている。
【0051】
次に上述したタンデム圧延装置10による一連の板幅制御方法及び冷延金属板製造方法に係る処理を図4のフローチャートに基づいて説明する。
なお、説明を簡略化するため、図4のフローチャートの処理は複数のスタンドにおける1つのスタンドを対象にしている。
【0052】
先ず、上述した各数式(1)〜(9)を制御装置16のメモリ21に記憶する(S1)。次に、入力部17で圧延する鋼板Wの板厚、板幅、鋼種等に係る各種数値及び係数を制御装置16に入力する(S2)。このような準備段階を経てからタンデム圧延装置10は所要の圧延条件で鋼板Wの圧延を開始する(S3)。
【0053】
圧延開始後、次に、制御装置16が圧延速度を変化させたか否かを判断している(S4)。制御装置16が圧延速度を変化させていない場合は、圧延速度を変化させるまで次の処理を待ってループ状態になる。また、制御装置16が圧延速度を変化させた場合は、変化した圧延速度に応じて板幅変化を変化前と同一にする板クラウン比率変化を数式(2)(3)等でCPU20により算出する(S5)。
【0054】
さらに、CPU20は算出した板クラウン比率変化に基づきワークロールベンド力の修正量を演算し(S6)、演算したワークロールベンド力の修正量に応じたロールギャップ分布にワークロールを調節して圧延を行う(S7)。このような状態で圧延してから、次に、圧延を終了するか否かを制御装置16で判断している(S8)。圧延を終了しない場合は、制御装置が圧延速度を変化させたか否かの段階(S4)に戻り、以降、上述した内容と同一の処理を行う。また、圧延を終了する場合は、そのまま終了となる。
【0055】
このように、本発明に係る板幅制御方法及び冷延金属板製造方法によりタンデム圧延装置10で製造された冷延板は、従来のものに比べて板長さ方向における板幅の変動する割合を抑えることができ、板幅精度が向上した仕上がりになっている。
【0056】
次に、本発明に係る板幅制御方法及び冷延金属板製造方法により、圧延された鋼板の板幅の変動を確認するために、以下の実施例による検証を行った。
本実施例では、図5に示す4段圧延のスタンドをタンデムに計5スタンド配列したタンデム圧延装置30を用いた。タンデム圧延装置30で圧延する鋼板Wは、圧延前の板厚が4.5(mm)であり、圧延前にエッジトリミングを行うことで全長に至る板幅が1200(mm)で均一な普通鋼を用いた。この普通鋼をタンデム圧延装置30により板厚1.0(mm)に冷間圧延して冷延鋼板を製造した。なお、圧延油にはエマルションタイプの鉱油系圧延油を使用した。
【0057】
タンデム圧延装置30は、図1のタンデム圧延装置10に対して鋼板を通過させる最下流側の第5スタンドのみ制御装置36でワークロールベンド力の修正量を制御せずに、第5スタンドで鋼板の形状を良好に仕上げる目的でワークロールのベンド力を独立して制御する点が相違しており、その他の入力部37及び板速度計38等の構成は同一にした。
【0058】
タンデム圧延装置30の第1スタンド31から第5スタンド35のワークロール31c、31d〜35c、35dのロール径は400(mm)、バックアップロール31a、31b〜35a、35bのロール径は1400(mm)、ワークロール31c、31d〜35c、35d及びバックアップロール31a、31b〜35a、35bのロール胴長は1800(mm)にした。また、第1スタンド31から第4スタンド34の圧下率を30%、第5スタンド35の圧下率を5%に設定すると共に、高速部での圧延速度を800(m/min)、低速部での圧延速度を100(m/min)とした。
【0059】
さらに、タンデム圧延装置30の制御装置36のメモリで記憶される数式(3)(5)において、本実施例では実際の圧延実験及び数値演算の結果から、境界圧延速度V0を500(m/min)、係数cを−3.9×10-7(min2 /m)、係数dを1.85×10-3(m)、係数eを6.9×10-9(min2 /m)、係数fを−1.4×10-3(m)にした。
【0060】
また、ワークロール31c、31d〜34c、34dのワークロールベンド力の修正量ΔFiを算出するに当たり、本実施例では、第1スタンド31から第4スタンドまでに夫々相違する数値の重みwiを付して、板厚が薄くなる下流側での板形状悪化による不具合発生を防止するようにした。第1スタンド31の重みw1は0.6、第2スタンド32の重みw2は0.8、第3スタンド33の重みw3は1.0、第4スタンド34の重みw4は2.0にした。
【0061】
また、数式(9)のgi・ΔFiのgiは、実際に圧延を行う前に予め行った数値演算の結果より、第1スタンドのg1を−5.67×10-5(1/kN)、第2スタンドのg2を−4.92×10-5(1/kN)、第3スタンドのg3を−4.55×10-5(1/kN)、第4スタンドのg4を−4.18×10-5(1/kN)とした。
【0062】
よって、本実施例では、これら重みw1〜w4をgi・ΔFiに掛けた値が第1スタンド31から第4スタンド34で均一になるように設定して、下記の数式(13)を立てた。
w1・g1・ΔF1=w2・g2・ΔF2=w3・g3・ΔF3=w4・g4・ΔF4 ・・・(13)
この数式(13)と上述した数式(9)による連立一次方程式を制御装置36のCPUで演算することにより、各スタンド毎のワークロールベンド力の修正量ΔFiを求め、このように求めた修正量ΔFiでワークロール31c、31d〜34c、34dのロールギャップ分布を調節して圧延を行った。
【0063】
このような圧延において、圧延速度を100(m/min)から800(m/min)まで加速し、その後、100(m/min)まで減速したときの、タンデム圧延装置30の出側の板速度、第1スタンド31から第4スタンド34に至る各スタンドのワークロールベンド力、タンデム圧延装置30による圧延後となる出側の鋼板の板幅を光学式の板幅計で測定した測定値を図6に示す。
【0064】
また、上述した実施例に対する比較例として従来の板幅制御方法及び冷延金属板製造方法による5スタンドのタンデム圧延装置を用いて、上述した鋼板と同一のものを、圧延速度を100(m/min)から圧延速度800(m/min)まで加速し、その後、100(m/min)まで減速して圧延を行った。図7は、この比較例の圧延でのタンデム圧延装置の出側の板速度、第1スタンドから第4スタンドに至る各スタンドのワークロールベンド力、圧延後の鋼板の板幅の測定値を示している。
【0065】
本実施例に係る鋼板の板幅は、図6よりタンデム圧延装置の出側の板速度が加速する場合及び減速する場合においても、各スタンド31〜34のワークロールベンド力を適宜修正してロールギャップ分布を適性に調節することにより板幅の変動は終始、±約0.3mmの範囲に収まっており、板幅の変動を抑制することができた。
【0066】
一方、比較例に係る鋼板の板幅測定値は、図7よりタンデム圧延装置の出側の板速度が加速する場合、ワークロールのベンド力の修正が適性でないため板幅が縮む方向に変化しており、また、板速度が減速する場合もワークロールのベンド力の修正が適性でないため板幅が広がる方向に変化した。
【0067】
このように板幅の変動の程度が相違する理由としては、制御方法が異なることから第1スタンドから第4スタンドにおけるワークロールベンド力の変化が本実施例と比較例では相違していることが挙げられる。特に両者の第1スタンドから第3スタンドにおいて、速度が変化する際のワークロールベンド力の推移の形態、及び、板速度が800m/minでのワークロールベンド力の数値が大幅に相違していることが読み取れる。
【0068】
上述した実施例及び比較例より、本発明に係る板幅制御方法及び冷延金属板製造方法を適用した冷間圧延装置で被圧延材を圧延することにより、圧延速度が変動しても安定して板長さ方向における板幅の変動を抑制できることが判明した。なお、本発明に係る板幅制御方法、冷延金属板製造方法、及び、冷間圧延装置は、ワークロールベンド力を修正することが可能なワークロールベンディング装置を有するタンデム圧延装置以外にも、ロールクロス式圧延装置、ロールシフト式圧延装置等のロールギャップの分布を変更できる装置に適用することが可能である。
【0069】
【発明の効果】
以上に詳述した如く、第1発明、第2発明及び第3発明にあっては、圧延速度に応じて板幅変化を一定にする板クラウン比率変化を求める演算を行うと共に、この演算結果に基づきロールギャップ分布の調節を行うことで、圧延速度が変化しても圧延後の板幅の変動を抑制できる。
【0070】
第4発明にあっては、圧延速度の変化の前後における板幅の変動を抑制するため、数式に基づき板クラウン比率変化及び板幅変化を規定することにより、圧延速度に応じて板幅変化を一定にする板クラウン比率変化を確実に算出できる。
第5発明にあっては、第4発明の数式に対して、被圧延板の種類及び圧延寸法等の圧延条件に応じた数式を適用することで、所要の圧延条件に対応した演算を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るタンデム圧延装置の全体構成図である。
【図2】実施形態のタンデム圧延装置における制御装置の内部構成図である。
【図3】圧延速度が変化した場合の板クラウン比率変化及び板幅変化の制御状況を示すグラフである。
【図4】板幅の変動抑制に係る一連の処理を示すフローチャートである。
【図5】実施例に係るタンデム圧延装置の全体構成図である。
【図6】実施例における板速度、第1スタンドから第4スタンドのワークロールベンド力、及び、板幅変動の状況を示すグラフである。
【図7】比較例における板速度、第1スタンドから第4スタンドのワークロールベンド力、及び、板幅変動の状況を示すグラフである。
【図8】(a)は板幅が変動している圧延後の鋼板の平面図、(b)は板幅が変動していない圧延後の鋼板の平面図である。
【図9】(a)は圧延機による鋼板の圧延状態を示す正面図、(b)は、圧延機による圧延前後の板幅変化を示す平面図である。
【図10】従来の制御方法における問題点を示すグラフである。
【図11】圧延速度及び圧延荷重の関係を示すグラフである。
【図12】低速圧延時及び高速圧延時の断面方向の板形状を示す概略図である。
【符号の説明】
10 タンデム圧延装置
11〜15 第1スタンド〜第5スタンド
11c、11d〜15c、15d ワークロール
16 制御装置
20 CPU
21 メモリ
W 鋼板
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention performs control related to the plate width of the rolled plate, and in particular, a plate that suppresses fluctuations in the plate width of the rolled plate by performing the required control according to the rolling speed. The present invention relates to a width control method, a cold-rolled metal plate manufacturing method, and a cold rolling apparatus.
[0002]
[Prior art]
Recently, various control methods related to plate thickness accuracy and flat shape have been applied to cold rolling in order to cope with improvements in quality accuracy, productivity and yield required for steel plates. In particular, the control for the change in the plate width is particularly important because it is closely related to the yield. It has been found that the change in the sheet width due to rolling is affected by the change in rolling conditions. For example, when continuously rolling while welding the coil, the coil front and rear ends are rolled at a low speed, and the coil plate Since the intermediate portion in the length direction is rolled at a high speed to improve productivity, the rolling conditions change at a low speed and at a high speed, and a fluctuation in the plate width occurs in the plate length direction after rolling.
[0003]
Regarding the sheet width control method for cold rolling, JP-A-10-296312 discloses a control method for adjusting the sheet width to a target value by controlling the bending shape of the work roll of each stand of the tandem rolling mill. Yes. This control method is based on the premise that there is a proportional relationship between the change in sheet crown ratio and the change in sheet width before and after rolling, and the change in sheet crown ratio is kept constant with respect to fluctuations in rolling load accompanying changes in rolling speed. The amount of bending of the work roll to be maintained is calculated, and the work roll is adjusted to match the calculated amount of bending.
[0004]
In this way, by adjusting the work roll, the sheet width changed from T1 to T2 before and after the change point X of the rolling speed in the rolled steel sheet W (rolled sheet) shown in FIG. As in the steel plate W after rolling shown in FIG. 8 (b), the plate width is maintained at T1 even before and after the change point X of the rolling speed, and the fluctuation of the plate width in the plate length direction is suppressed. Yes. In addition, as shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b), the change in the plate width in the proportional relationship which is a precondition for control is the plate width T10 of the steel plate W before rolling before and after rolling by a rolling mill, and after rolling. This means a difference from the plate width T11 of the steel plate W.
[0005]
The change in the plate crown ratio (hereinafter referred to as the plate crown ratio change) is the difference between the plate center amount and the plate crown amount in the width direction of the rolled plate. In the sheet crown ratio indicating the sheet thickness ratio, it means the difference between before and after rolling. Specifically, the plate crown before rolling amount Cri, the thickness of the plate center in the width direction of the rolled plate before rolling is H, the plate crown after rolling amount Is the plate thickness ratio Δγ, and the plate thickness at the central portion in the width direction of the rolled plate after rolling is h, the plate crown ratio change Δγ can be obtained by the following equation.
Δγ = Cro / h−Cri / H (1)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As a result of continuing diligent research on sheet width control related to cold rolling, the present applicant has found it difficult to suppress fluctuations in sheet width in the sheet length direction when the rolling speed is changed in the conventional control method described above. I found out that there was a case. That is, even if the rolling speed changes, the change in the plate crown ratio and the change in the plate width maintain the proportional relationship, but the applicant has clarified that the slope of the straight line indicating the proportional relationship changes, and the plate crown for each straight line changes. Depending on the numerical value of the ratio change, we faced the problem that when the rolling speed was changed, it was not possible to cope with the suppression of sheet width fluctuation.
[0007]
As shown in FIG. 10, a straight line L10 indicates a proportional relationship between a change in the plate crown ratio and a change in the plate width when the rolling speed is V10. A straight line L11 having a slope different from that of the straight line L10 is obtained when the rolling speed is V11. The proportional relationship is shown. In the straight line L10, the plate width change when the plate crown ratio change is Δγ10 is ΔW10, but in the straight line L11, the plate width change when the plate crown ratio change is Δγ10 is ΔW11. Therefore, when the rolling speed is changed from V10 to V11, if the control of maintaining the plate crown ratio change to Δγ10 is performed by the conventional control method, the plate width change changes from ΔW10 to ΔW11 to the shrinking side, and the rolling speed is changed. There is a problem that the change in the plate width cannot be made constant before and after the change, and the plate width after rolling in the plate length direction varies.
[0008]
Depending on the rolling conditions, fluctuations in the sheet width may be suppressed by performing control to keep the sheet crown ratio change constant when the rolling speed changes. For example, at the point where the straight line L10 and the straight line L11 intersect, if the rolling speed is changed from V10 to V11, even if control is performed to maintain the plate crown ratio change to Δγ11, the plate width change is maintained at ΔW12. There is no change in the sheet width after rolling in the length direction.
[0009]
As described above, in the conventional control method, the case where the sheet width change cannot be made constant depending on the rolling conditions occurs, the friction coefficient change in the lubrication state between the work roll and the rolled sheet with the change in the rolling speed, and Only two points in total, the rolling load change accompanying the change in deformation resistance, which is the hardness change due to the strain rate change of the material to be rolled, are considered, and based on these changes, control is performed in a direction that suppresses the change in the plate crown ratio. It is mentioned.
[0010]
However, in reality, the metal flow also changes in the width direction due to the change in the friction coefficient, which needs to be taken into consideration. Furthermore, the conventional control method uses the plate crown amount, which is the difference in plate thickness between the plate center and the plate end, as an index indicating the change in the plate thickness distribution in the width direction, but the plate crown amount does not change. Even in this case, the plate thickness distribution in the width direction may change and the plate width may change. In such a case, it is considered that the conventional control method cannot cope with this.
[0011]
The phenomenon that the state of the proportional relationship between the change in the sheet crown ratio and the change in the sheet width due to the change in the rolling speed is listed as the following two factors of the rolling phenomenon.
[0012]
The first point is that the lubrication state between the work roll and the plate to be rolled changes according to the rolling speed, and the friction coefficient increases as the rolling speed becomes lower, thereby increasing the frictional stress in the width direction. The plate width is less likely to change.
[0013]
The second point is as follows. That is, in the low-speed rolling, the rolling load increases with an increase in the friction coefficient as compared with the high-speed rolling, while the deformation resistance decreases, the rolling load decreases and two contradictory phenomena occur at the same time. The influence of the increase in the friction coefficient is larger, and the rolling load increases as the rolling speed becomes lower as shown in FIG. When the thickness distribution in the width direction is examined according to the rolling speed that changes the rolling load in this way, even if the plate crown ratio change is kept constant at the plate crown evaluation position in the vicinity of the plate end in the width direction, the speed is low. During rolling, the plate thickness at the central portion side from the plate crown evaluation position is thicker than at high speed rolling, and the plate thickness is relatively thin at the end portion side.
[0014]
As shown in FIG. 12, the details are surrounded by the plate shape during low-speed rolling (shown by a broken line in the figure) and the plate shape during high-speed rolling (shown by a solid line in the figure) from the plate crown evaluation position to the center side. The relationship between the area S1 and the area S2 surrounded by the plate shape at each speed on the end side from the plate crown evaluation position is S1 <S2, and the end of the plate shape during the low speed rolling is the plate during the high speed rolling. Projecting from the end, the plate width increases, which is the second factor.
[0015]
The present invention has been made in view of such circumstances, and changes in sheet width after rolling in response to changes in metal flow in the width direction and changes in thickness distribution over the entire width due to changes in rolling speed. An object of the present invention is to provide a sheet width control method, a cold-rolled metal sheet manufacturing method, and a cold rolling apparatus that can suppress the above.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The sheet width control method according to the first invention relates to the roll gap of the stand in relation to the sheet crown ratio of the rolled sheet. distribution In the sheet width control method for controlling the sheet width of the sheet to be rolled by adjusting the step of storing the relationship between the sheet width change before and after rolling of the sheet to be rolled and the sheet crown ratio change according to the rolling speed; Based on the stored relationship, a step of calculating a plate crown ratio change that makes the plate width change the same according to the rolling speed, and the roll gap based on the calculated plate crown ratio change distribution Adjusting the step.
[0017]
The cold rolled metal sheet manufacturing method according to the second aspect of the present invention relates to the roll gap in relation to the sheet crown ratio of the rolled sheet. distribution Adjust section In the cold rolled metal sheet manufacturing method for cold-rolling the rolled sheet with the stand, the step of storing the relationship between the sheet width change before and after rolling of the rolled sheet and the change in sheet crown ratio according to the rolling speed, and Based on the stored relationship, a step of calculating a plate crown ratio change that makes the plate width change the same according to the rolling speed, and the roll gap based on the calculated plate crown ratio change distribution Adjusting the step.
[0018]
The cold rolling apparatus according to the third aspect of the present invention relates to the roll gap of the stand in relation to the plate crown ratio of the rolled sheet. distribution In the cold rolling apparatus for controlling the sheet width to cold-roll the rolled sheet, the relationship between the sheet width change before and after the rolling of the rolled sheet and the change in the sheet crown ratio depends on the rolling speed. Based on the relationship stored in the storage means, a storage means for storing, a calculation means for calculating a plate crown ratio change that makes the change in the plate width the same in accordance with the rolling speed, and a plate crown ratio calculated by the calculation means Roll gap based on change distribution And means for adjusting.
[0019]
In the cold rolling apparatus according to the fourth invention, the relationship is
ΔW = a (V) · Δγ + b (V) (2)
(However, ΔW is a change in sheet width, V is a rolling speed, a (V) is a first function corresponding to the rolling speed, Δγ is a change in sheet crown ratio, and b (V) is a second function corresponding to the rolling speed.)
It is characterized by being.
[0020]
In the cold rolling apparatus according to the fifth invention, the first function a (V) is
a (V) = c · (V−V0) 2 + D (when V <V0) (3)
a (V) = d (when V ≧ V0) (4)
And
The second function b (V) is
b (V) = e · (V−V0) 2 + F (when V <V0) (5)
b (V) = f (when V ≧ V0) (6)
(However, V0 is the boundary rolling speed with respect to the relationship between the plate width change and the plate crown ratio change, and c, d, e, and f are coefficients corresponding to the type and rolling dimensions of the plate to be rolled).
It is characterized by being.
[0021]
In the first invention, the second invention, and the third invention, by controlling based on the premise that the proportional relationship with the change in the plate width relative to the change in the plate crown ratio varies according to the rolling speed, the change in the plate width Can be maintained within a certain range. Specifically, various values of the plate crown ratio change that keeps the plate width change constant according to various rolling speeds are calculated, and the roll gap of the work roll is adjusted to correspond to the calculated plate crown ratio change. distribution The sheet width change can be made constant by adjusting, and as a result, the fluctuation of the sheet width in the sheet length direction after rolling can be suppressed.
[0022]
In other words, the amount of plate crown that is the basis for the change in the plate crown ratio is affected by the roll gap distribution of the work rolls, so the roll gap distribution By adjusting to a value corresponding to the change in the plate crown ratio according to the rolling speed, the change in the plate width can be suppressed. The roll gap of work rolls distribution There are various control methods for adjusting the angle, for example, it can be dealt with by controlling the correction amount of the bending force of the work roll.
[0023]
In addition, when the rolled plate is rolled by sequentially passing through a plurality of stands, the roll gap of the work roll of each stand distribution By adjusting as described above, fluctuations in the plate width can be suppressed, but the roll gap distribution The adjustment is not necessarily the same for all stands. For example, in the stand located on the upstream side and the stand located on the downstream side in the passing order of the rolled plate according to the type of rolled plate, the dimension to be rolled, the rolling conditions, etc., the roll gap distribution It is also possible to give a weight to the adjustment and provide a difference at each stand.
[0024]
Furthermore, it is not necessary to perform control according to the present invention for all of the plurality of stands. For example, the final stand on the downstream side is different from the control method according to the present invention in order to maintain the rolled product shape well. A method for controlling the shape of the work roll bending to be performed may be applied.
[0025]
In the fourth invention, in order to suppress the fluctuation of the sheet width by making the sheet width change constant before and after the change of the rolling speed, the sheet crown ratio change and the sheet width change are performed based on the above-described formula (2). By defining, it is possible to reliably calculate the plate crown ratio change that makes the plate width change constant according to the rolling speed. In addition, the roll gap of the work roll is set so that it matches the calculated crown crown ratio change. distribution By adjusting, the change in plate width can be made constant, and fluctuations in the plate width can be suppressed.
[0026]
In order to calculate the change in the sheet crown ratio after the change in the rolling speed based on the formula (2), first, an expression is provided in which the numerical value of the speed before the change in the rolling speed is substituted into the formula (2), and the rolling is performed. An equation in which the numerical value of the velocity after the change in velocity is substituted into equation (2) is provided, and the plate width variation is the same condition in these two equations, so that the simultaneous equations can be established.
[0027]
In addition, the plate crown ratio change Δγ and the roll gap of the work roll distribution It is known that the relationship with the control amount ΔF related to the adjustment is based on the following mathematical formula.
ΔF = (Δγ−k · ΔP) / g (7)
However, ΔP is a change in rolling load before and after the change in rolling speed, and g and k are determined by the actual rolling mill test results or FEM analysis results for each rolling condition such as the type of rolled sheet and rolling dimensions, respectively. This is the required coefficient.
[0028]
Therefore, the control amount ΔF can be obtained by substituting the numerical value of the plate crown ratio change obtained by the simultaneous equations according to the equation (2) into the equation (7), and the work roll of the work roll can be obtained based on the obtained control amount ΔF. Roll gap distribution By adjusting, the change in sheet width can be made constant even when the rolling speed changes variously.
[0029]
In addition, when rolling in order with each stand by a tandem rolling device having a plurality of stands, the roll gap of the i-th stand from the upstream side distribution The plate crown ratio before and after rolling by the whole tandem rolling apparatus is obtained in advance by obtaining the plate crown ratio change Δγi before and after rolling at the i-th stand with respect to the control amount ΔFi related to the adjustment of The change Δγ can be calculated by the following formula.
Δγ = Σ (Δγi) (8)
[0030]
Therefore, the following mathematical formulas can be derived from the mathematical formulas (7) and (8).
Σ (gi · ΔFi) = Δγ−Σ (ki · ΔPi) (9)
By substituting for this formula (9) the change in the sheet crown ratio after the change in the rolling speed and the change in the rolling load that accompanies the change in the rolling speed determined by the simultaneous equations described above, the roll gap in each stand distribution The control amount ΔFi related to can be calculated. Gi and ki are coefficients of the i-th stand from the upstream side.
[0031]
In addition, since there are a plurality of combinations of ΔFi, there is provided a constraint condition that the value weighted to gi · ΔFi at each stand is uniform, or a constraint condition that the value weighted to Δγi at each stand is uniform. ΔFi can be obtained.
[0032]
In the fifth invention, the numerical formulas (3) to (6) are substituted for the mathematical formula (2) in accordance with the rolling conditions such as the type of the rolled sheet and the rolling dimensions, so that the rolling conditions are met. Changes in the plate crown ratio can be obtained.
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings illustrating embodiments thereof.
FIG. 1: has shown the whole block diagram of the tandem rolling apparatus 10 which is a cold rolling apparatus which concerns on embodiment of this invention. The tandem rolling device 10 has a total of five stands 11 to 15 arranged in tandem at intervals. Each stand 11-15 is provided with a pair of work rolls 11c, 11d-15c, 15d between a pair of backup rolls 11a, 11b-15a, 15b, respectively, and these pair of work rolls 11c, 11d-15c, Cold rolling is performed by passing a steel plate W of a metal plate as a rolled plate during 15d.
[0034]
The rolling speed of each stand 11-15 and the distribution of the gaps (roll gaps) between the work rolls 11c, 11d-15c, 15d are controlled by outputting control signals from the control device 16 through signal lines 25a-25e. Moreover, the value of the rolling load of each stand 11-15 is input into the control apparatus 16 through the input lines 26a-26e. Furthermore, the control device 16 is connected to the input unit 17 and the plate speedometer 18, and is detected by the plate speed, the plate width, the steel type, and the like of the steel plate W set by the input unit 17. The input of actual rolling speed values is accepted.
[0035]
FIG. 2 shows an internal configuration of the control device 16. The control device 16 includes a CPU 20 and a memory 21 therein, stand connection portions 22 a to 22 e serving as connection interfaces with the respective stands 11 to 15, and an input unit 17. And a speed input unit 24 for inputting the rolling speed value detected by the plate speedometer 18.
[0036]
In addition, the stand connection parts 22a-22e are the roll gaps calculated | required by CPU20 so that it may mention later. distribution To adjust each work roll 11c, 11d-15c, 15d distribution A control signal for correcting the work roll bend force is output as a control amount related to the adjustment of the work rolls, and inputs of rolling load values of the work rolls 11c, 11d to 15c, and 15d are received.
[0037]
The memory 21 is a storage means, and the relational expression of the plate width change and the plate crown ratio change before and after rolling of the steel sheet W with the rolling speed as a variable, the plate crown ratio change and the bends of the work rolls 11c, 11d to 15c, 15d. Various mathematical expressions such as relational expressions related to the force correction amount are stored. In addition to the mathematical formula, the memory 21 stores the plate thickness, the plate width, and the steel type of the steel plate W set by the input unit 17, the rolling speed value detected and input by the plate speedometer 18, and the like. Yes.
[0038]
The relational expression of the plate width change before and after rolling of the steel plate W and the plate crown ratio change stored in the memory 21 is as follows:
ΔW = a (V) · Δγ + b (V) (2)
(However, ΔW is a change in sheet width, V is a rolling speed, a (V) is a first function corresponding to the rolling speed, Δγ is a change in sheet crown ratio, and b (V) is a second function corresponding to the rolling speed.)
It is. The plate crown ratio change Δγ is calculated by the following formula (1), and this formula (1) is also stored in the memory 21.
Δγ = Cro / h−Cri / H (1)
(However, Cro / h is the sheet crown ratio after rolling, Cri / H is the sheet crown ratio before rolling)
The rolling speed V in each numerical formula corresponds to the rolling speed value detected by the plate speedometer 18 and input to the control device 16.
[0039]
Furthermore, in the present embodiment, the first function a (V) and the second function b (V) are expressed by the following formulas according to the rolling speed V based on the experimental results for actual rolling and the numerical calculation results by the finite element method or the like. (3) (4) (5) (6) is set, and each set mathematical formula is stored in the memory 21.
a (V) = c · (V−V0) 2 + D (when V <V0) (3)
a (V) = d (when V ≧ V0) (4)
b (V) = e · (V−V0) 2 + F (when V <V0) (5)
b (V) = f (when V ≧ V0) (6)
[0040]
Note that V0 is a boundary rolling speed at which the relationship between the plate width change and the plate crown ratio change does not depend on the rolling speed. Specifically, in the graph showing the relationship between the rolling speed and the rolling load in FIG. This means the boundary speed at which the rolling load is constant without changing. The boundary rolling speed V0 is automatically calculated by the control device 16 in accordance with the type of rolled sheet, rolling dimensions, rolling conditions, and the like, and is usually a numerical value of about 300 to 500 (m / min).
[0041]
Moreover, c, d, e, and f in the mathematical formulas (3), (4), (5), and (6) are coefficients, and each rolling condition such as the plate thickness, plate width, and steel type of the steel plate W input from the input unit 17 is used. It is a numerical value required for. The units of the coefficients c and e are (min 2 / M), and the units of the coefficients d and f are (m).
[0042]
Furthermore, the relational expression between the plate crown ratio change Δγ and the work roll bend force correction amount stored in the memory 21 is:
ΔF = (Δγ−k · ΔP) / g (7)
Where ΔF is the work roll bend force correction amount (work roll roll gap distribution ), ΔP is a change in rolling load before and after the change of the rolling speed, and g and k are for each rolling condition such as the plate thickness, plate width, and steel type of the steel plate W input from the input unit 17. This is the required coefficient. The units of the coefficients g and k are (1 / kN).
[0043]
Further, since the cold rolling apparatus of the present embodiment is the tandem rolling apparatus 10, the plate crown ratio change Δγi before and after rolling at the i-th stand from the upstream side passing through the steel sheet W and the rolling before and after rolling by the tandem rolling apparatus 10. The following formula (8) showing the relationship with the plate crown ratio change Δγ and the formula (9) relating to the bending force correction amount ΔFi of the work roll in each of the stands 11 to 15 are also stored in the memory 21.
[0044]
Δγ = Σ (Δγi) (8)
Σ (gi · ΔFi) = Δγ−Σ (ki · ΔPi) (9)
In Equation (8), Σ (Δγi) is the total of the crown ratio changes in all the stands 11 to 15 of the tandem rolling mill 10, and gi and ki in Equation (9) are input from the input unit 17. It is a coefficient calculated | required for every rolling conditions, such as board thickness of the steel plate W, board width, and steel type.
[0045]
On the other hand, the CPU 20 performs overall control of the control device 16 and calculates the boundary rolling speed V0, the coefficients c, d, e, f, etc., while calculating the sheet crown ratio change and the roll gap. distribution It functions as a means for adjusting. The calculation means of the CPU 20 is based on the mathematical expressions (1) to (9) stored in the memory 21 and makes the plate width change of the steel plate W the same before and after the change of the rolling speed according to the change of the rolling speed. The ratio change is calculated.
[0046]
As specific calculation contents, when the rolling speed is changed from V1 to V2, the calculation means derives the following two expressions by Expression 2.
ΔW1 = a (V1) · Δγ1 + b (V1) (10)
ΔW2 = a (V2) · Δγ2 + b (V2) (11)
However, ΔW1 and Δγ1 are plate width change and plate crown ratio change at the rolling speed V1, and ΔW2 and Δγ2 are plate width change and plate crown ratio change at the rolling speed V2.
[0047]
In order to make the sheet width change the same when the rolling speed is changed from V1 to V2, the relationship of ΔW1 = ΔW2 is established, and therefore the plate crown ratio at the rolling speed V2 from Equations (10) and (11). The change Δγ2 is calculated by the following formula (12).
Δγ2 = {a (V1) · Δγ1 + b (V1) −b (V2)} / a (V2) (12)
By appropriately substituting any one of the formulas (3), (4), (5), and (6) in accordance with the magnitude relationship between the rolling speeds V1 and V2 and the boundary rolling speed V0, the rolling speed is A change in the plate crown ratio that makes the change in the plate width the same before and after the change is calculated.
[0048]
The process of calculating the plate crown ratio Δγ2 corresponding to the rolling speed V2 using the above-described equation (12) will be described below with reference to the graph of FIG. The straight line L1 indicates the proportional relationship between the change in the plate crown ratio and the change in the plate width when the rolling speed is V1, and the straight line L2 indicates the proportional relationship between the change in the plate crown ratio and the change in the plate width when the rolling speed is V2. In the straight line L1, the plate width change is ΔW1 when the plate crown ratio change is Δγ1, and in the straight line L2, Δγ2 corresponding to ΔW2 in which the plate width change is equal to ΔW1 is obtained by Expression (12). Therefore, even if the rolling speed changes to V2, if the plate crown ratio change is Δγ2 on the straight line L2, the plate width change becomes ΔW2 (= ΔW1), and the change in the plate width can be made the same before and after the change of the rolling speed. The fluctuation of the plate width in the plate length direction after rolling can be suppressed.
[0049]
Further, the CPU 20 determines the roll gap of each work roll 11c, 11d-15c, 15d from the change in the plate crown ratio obtained as described above. distribution In order to obtain the correction amount ΔF of the work roll bend force as means for actually adjusting the work roll bending force, the calculated change in the plate crown ratio and the rolling input from each stand are added to the equation (7) stored in the memory 21. A change ΔP of the rolling load when the speed is changed from V1 to V2 is substituted.
[0050]
Further, when the CPU 20 obtains the bending force correction amount ΔFi for each stand in the tandem rolling mill 10, the formula (9) is applied. In this case, since there are a plurality of combinations of ΔFi in Expression (9), the CPU 20 can perform an operation for weighting gi · ΔFi of each of the stands 11 to 15 based on the contents set by the input unit 17. I have to.
[0051]
Next, a series of sheet width control methods and cold-rolled metal sheet manufacturing methods performed by the tandem rolling apparatus 10 described above will be described with reference to the flowchart of FIG.
In order to simplify the description, the process of the flowchart in FIG. 4 is targeted at one stand among a plurality of stands.
[0052]
First, the above-described mathematical expressions (1) to (9) are stored in the memory 21 of the control device 16 (S1). Next, various numerical values and coefficients related to the plate thickness, plate width, steel type and the like of the steel plate W to be rolled by the input unit 17 are input to the control device 16 (S2). After such a preparation stage, the tandem rolling device 10 starts rolling the steel sheet W under the required rolling conditions (S3).
[0053]
After the start of rolling, the control device 16 next determines whether or not the rolling speed has been changed (S4). When the control device 16 does not change the rolling speed, it waits for the next processing until the rolling speed is changed and enters a loop state. Further, when the control device 16 changes the rolling speed, the CPU 20 calculates the change in the plate crown ratio that makes the change in the plate width the same as before the change according to the changed rolling speed, using Equations (2) and (3). (S5).
[0054]
Further, the CPU 20 calculates a correction amount of the work roll bend force based on the calculated change in the plate crown ratio (S6), and a roll gap corresponding to the calculated correction amount of the work roll bend force. distribution Then, the work roll is adjusted to perform rolling (S7). After rolling in such a state, the control device 16 determines whether or not to end the rolling (S8). When the rolling is not finished, the control device returns to the step (S4) as to whether or not the rolling speed has been changed, and thereafter the same processing as described above is performed. Moreover, when ending rolling, it ends as it is.
[0055]
Thus, the cold-rolled sheet manufactured by the tandem rolling apparatus 10 by the sheet width control method and the cold-rolled metal sheet manufacturing method according to the present invention is a rate at which the sheet width varies in the sheet length direction compared to the conventional one. The finish is improved with improved plate width accuracy.
[0056]
Next, in order to confirm the fluctuation | variation of the board width of the rolled steel plate with the board width control method and cold-rolled metal plate manufacturing method which concern on this invention, verification by the following examples was performed.
In the present example, a tandem rolling apparatus 30 in which the four-stage rolling stands shown in FIG. The steel plate W rolled by the tandem rolling device 30 has a plate thickness before rolling of 4.5 (mm), and is an ordinary steel having a uniform plate width of 1200 (mm) that reaches the full length by performing edge trimming before rolling. Was used. This ordinary steel was cold-rolled to a thickness of 1.0 (mm) by a tandem rolling device 30 to produce a cold-rolled steel sheet. As the rolling oil, an emulsion-type mineral oil-based rolling oil was used.
[0057]
The tandem rolling device 30 uses the fifth stand to control the work roll bend force without the control device 36 controlling the correction amount of the work roll bend force only in the fifth downstream side of the tandem rolling device 10 shown in FIG. In order to satisfactorily finish the shape, the bend force of the work roll is controlled independently, and the configuration of the other input unit 37, plate speedometer 38 and the like is the same.
[0058]
The roll diameters of the work rolls 31c, 31d to 35c, 35d of the first stand 31 to the fifth stand 35 of the tandem rolling device 30 are 400 (mm), and the roll diameters of the backup rolls 31a, 31b to 35a, 35b are 1400 (mm). The roll body lengths of the work rolls 31c, 31d to 35c, 35d and the backup rolls 31a, 31b to 35a, 35b were set to 1800 (mm). In addition, the rolling reduction of the first stand 31 to the fourth stand 34 is set to 30%, the rolling reduction of the fifth stand 35 is set to 5%, the rolling speed at the high speed part is 800 (m / min), and the rolling speed at the low speed part is set. The rolling speed was set to 100 (m / min).
[0059]
Further, in the formulas (3) and (5) stored in the memory of the control device 36 of the tandem rolling device 30, in this embodiment, the boundary rolling speed V0 is set to 500 (m / min) from the results of actual rolling experiments and numerical calculations. ), The coefficient c is -3.9 × 10 -7 (Min 2 / M), the coefficient d is 1.85 × 10 -3 (M), coefficient e is 6.9 × 10 -9 (Min 2 / M), the coefficient f is -1.4 × 10 -3 (M).
[0060]
Further, in calculating the work roll bend force correction amount ΔFi of the work rolls 31c, 31d to 34c, 34d, in this embodiment, different weights wi are attached to the first stand 31 to the fourth stand, respectively. Thus, the occurrence of problems due to deterioration of the plate shape on the downstream side where the plate thickness is reduced is prevented. The weight w1 of the first stand 31 was 0.6, the weight w2 of the second stand 32 was 0.8, the weight w3 of the third stand 33 was 1.0, and the weight w4 of the fourth stand 34 was 2.0.
[0061]
In addition, the gi · ΔFi of the mathematical formula (9) is obtained by subtracting g1 of the first stand from −5.67 × 10 from the result of numerical calculation performed in advance before the actual rolling. -Five (1 / kN), g2 of the second stand is −4.92 × 10 -Five (1 / kN), g3 of the third stand is −4.55 × 10 -Five (1 / kN), g4 of the fourth stand is −4.18 × 10 -Five (1 / kN).
[0062]
Therefore, in this embodiment, the following formula (13) is established by setting the values obtained by multiplying the weights w1 to w4 by gi · ΔFi to be uniform from the first stand 31 to the fourth stand 34.
w1 · g1 · ΔF1 = w2 · g2 · ΔF2 = w3 · g3 · ΔF3 = w4 · g4 · ΔF4 (13)
By calculating the simultaneous linear equations of the equation (13) and the above equation (9) by the CPU of the control device 36, the correction amount ΔFi of the work roll bend force for each stand is obtained, and the correction amount thus obtained is calculated. The roll gap of the work rolls 31c, 31d to 34c, 34d with ΔFi distribution The rolling was carried out by adjusting the.
[0063]
In such rolling, the sheet speed on the exit side of the tandem rolling device 30 when the rolling speed is accelerated from 100 (m / min) to 800 (m / min) and then decelerated to 100 (m / min). The measured values of the work roll bend force of each stand from the first stand 31 to the fourth stand 34, and the width of the outgoing steel plate after rolling by the tandem rolling device 30 are measured with an optical plate width meter. It is shown in FIG.
[0064]
Further, as a comparative example with respect to the above-described embodiment, the same steel plate as described above is used with a rolling speed of 100 (m / m) using a 5-stand tandem rolling device according to the conventional sheet width control method and cold-rolled metal sheet manufacturing method. min) to a rolling speed of 800 (m / min), and then reduced to 100 (m / min) for rolling. FIG. 7 shows measured values of the plate speed on the exit side of the tandem rolling apparatus in the rolling of this comparative example, the work roll bend force of each stand from the first stand to the fourth stand, and the plate width of the steel plate after rolling. ing.
[0065]
The plate width of the steel plate according to the present embodiment is adjusted by appropriately correcting the work roll bend force of each of the stands 31 to 34 even when the exit side plate speed of the tandem rolling device is accelerated and decelerated from FIG. gap distribution By appropriately adjusting the thickness, the fluctuation of the plate width was kept within a range of about ± 0.3 mm from beginning to end, and the fluctuation of the plate width could be suppressed.
[0066]
On the other hand, the measured value of the sheet width of the steel sheet according to the comparative example changes in the direction in which the sheet width shrinks because the correction of the bending force of the work roll is not appropriate when the sheet speed on the exit side of the tandem rolling device is accelerated from FIG. Also, when the plate speed was reduced, the work roll bend force was not corrected, so the plate width changed.
[0067]
The reason why the variation in the plate width is different is that the change in the work roll bend force from the first stand to the fourth stand is different between this embodiment and the comparative example because the control method is different. Can be mentioned. In particular, in both the first stand to the third stand, the form of transition of the work roll bend force when the speed changes and the numerical value of the work roll bend force when the plate speed is 800 m / min are greatly different. I can read.
[0068]
From the examples and comparative examples described above, the material to be rolled is rolled by a cold rolling apparatus to which the sheet width control method and the cold-rolled metal sheet manufacturing method according to the present invention are applied. It was found that fluctuations in the plate width in the plate length direction can be suppressed. In addition, the sheet width control method, the cold-rolled metal sheet manufacturing method, and the cold rolling apparatus according to the present invention, in addition to the tandem rolling apparatus having a work roll bending apparatus capable of correcting the work roll bend force, The present invention can be applied to an apparatus that can change the distribution of the roll gap, such as a roll cloth rolling apparatus and a roll shift rolling apparatus.
[0069]
【The invention's effect】
As described in detail above, in the first invention, the second invention, and the third invention, the calculation for obtaining the change in the plate crown ratio that makes the change in the plate width constant according to the rolling speed is performed, and the calculation result is Based on roll gap distribution By adjusting the above, even if the rolling speed changes, fluctuations in the sheet width after rolling can be suppressed.
[0070]
In the fourth invention, in order to suppress the fluctuation of the sheet width before and after the change of the rolling speed, by defining the sheet crown ratio change and the sheet width change based on the mathematical formula, the sheet width change according to the rolling speed. It is possible to reliably calculate a constant plate crown ratio change.
In the fifth invention, the calculation corresponding to the required rolling conditions is performed by applying mathematical formulas according to the rolling conditions such as the type of rolled sheet and the rolling dimensions to the mathematical formulas of the fourth invention. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a tandem rolling apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an internal configuration diagram of a control device in the tandem rolling apparatus of the embodiment.
FIG. 3 is a graph showing a control state of a change in plate crown ratio and a change in plate width when the rolling speed is changed.
FIG. 4 is a flowchart showing a series of processes related to suppression of fluctuations in plate width.
FIG. 5 is an overall configuration diagram of a tandem rolling apparatus according to an embodiment.
FIG. 6 is a graph showing a state of plate speed, work roll bend force from the first stand to the fourth stand, and plate width variation in the example.
FIG. 7 is a graph showing a plate speed, a work roll bend force from the first stand to the fourth stand, and a state of plate width variation in a comparative example.
FIG. 8A is a plan view of a rolled steel sheet with a varying sheet width, and FIG. 8B is a plan view of the rolled steel sheet with a non-varied sheet width.
9A is a front view showing a rolled state of a steel plate by a rolling mill, and FIG. 9B is a plan view showing a change in the plate width before and after rolling by the rolling mill.
FIG. 10 is a graph showing problems in a conventional control method.
FIG. 11 is a graph showing the relationship between rolling speed and rolling load.
FIG. 12 is a schematic view showing the plate shape in the cross-sectional direction during low-speed rolling and high-speed rolling.
[Explanation of symbols]
10 Tandem rolling equipment
11-15 The 1st stand-the 5th stand
11c, 11d-15c, 15d Work roll
16 Control device
20 CPU
21 memory
W steel plate

Claims (5)

被圧延板の板クラウン比率に関連してスタンドのロールギャップ分布を調節することにより、被圧延板の板幅を制御する板幅制御方法において、
前記被圧延板の圧延前後の板幅変化及び板クラウン比率変化の関係を圧延速度に応じて記憶するステップと、
前記記憶された関係に基づき、前記圧延速度に応じて前記板幅変化を同一にする板クラウン比率変化を算出するステップと、
前記算出した板クラウン比率変化に基づき前記ロールギャップ分布を調節するステップと
を備えることを特徴とする板幅制御方法。
In the plate width control method for controlling the plate width of the rolled plate by adjusting the roll gap distribution of the stand in relation to the plate crown ratio of the rolled plate,
Storing the relationship between the plate width change before and after rolling the plate to be rolled and the plate crown ratio change according to the rolling speed;
Based on the stored relationship, calculating a plate crown ratio change that makes the plate width change the same according to the rolling speed;
Adjusting the roll gap distribution on the basis of the calculated change in the plate crown ratio.
被圧延板の板クラウン比率に関連してロールギャップ分布を調したスタンドで、被圧延板を冷間圧延する冷延金属板製造方法において、
前記被圧延板の圧延前後の板幅変化及び板クラウン比率変化の関係を圧延速度に応じて記憶するステップと、
前記記憶された関係に基づき、前記圧延速度に応じて前記板幅変化を同一にする板クラウン比率変化を算出するステップと、
前記算出した板クラウン比率変化に基づき前記ロールギャップ分布を調節するステップと
を備えることを特徴とする冷延金属板製造方法。
In stand Adjust the roll gap distribution in relation to the strip crown ratio of the rolled sheet, the cold-rolled metal sheet manufacturing method for cold rolling a rolled plate,
Storing the relationship between the plate width change before and after rolling the plate to be rolled and the plate crown ratio change according to the rolling speed;
Based on the stored relationship, calculating a plate crown ratio change that makes the plate width change the same according to the rolling speed;
Adjusting the roll gap distribution based on the calculated plate crown ratio change.
被圧延板の板クラウン比率に関連してスタンドのロールギャップ分布を調節することにより、板幅を制御して被圧延板を冷間圧延する冷間圧延装置において、
前記被圧延板の圧延前後の板幅変化及び板クラウン比率変化の関係を圧延速度に応じて記憶する記憶手段と、
前記記憶手段が記憶した関係に基づき、前記圧延速度に応じて前記板幅変化を同一にする板クラウン比率変化を算出する算出手段と、
該算出手段が算出した板クラウン比率変化に基づき前記ロールギャップ分布を調節する手段と
を備えることを特徴とする冷間圧延装置。
By adjusting the roll gap distribution of the stand in relation to the plate crown ratio of the plate to be rolled, in the cold rolling apparatus for cold rolling the plate to be rolled by controlling the plate width,
Storage means for storing the relationship between the change in the plate width before and after rolling the plate to be rolled and the change in the plate crown ratio according to the rolling speed;
Based on the relationship stored by the storage means, calculating means for calculating a plate crown ratio change that makes the plate width change the same according to the rolling speed;
And a means for adjusting the roll gap distribution based on a change in the plate crown ratio calculated by the calculating means.
前記関係は、
ΔW=a(V)・Δγ+b(V)
(但し、ΔWは板幅変化、Vは圧延速度、a(V)は圧延速度に応じた第1関数、Δγは板クラウン比率変化、b(V)は圧延速度に応じた第2関数)
である請求項3に記載の冷間圧延装置。
The relationship is
ΔW = a (V) · Δγ + b (V)
(However, ΔW is a change in sheet width, V is a rolling speed, a (V) is a first function corresponding to the rolling speed, Δγ is a change in sheet crown ratio, and b (V) is a second function corresponding to the rolling speed.)
The cold rolling apparatus according to claim 3.
前記第1関数a(V)は、
a(V)=c・(V−V0)2 +d (V<V0のとき)
a(V)=d (V≧V0のとき)
であり、
前記第2関数b(V)は、
b(V)=e・(V−V0)2 +f (V<V0のとき)
b(V)=f (V≧V0のとき)
(但し、V0は前記板幅変化及び板クラウン比率変化の関係に対する境界圧延速度、c、d、e、fは被圧延板の種類及び圧延寸法に応じた係数)
である請求項4に記載の冷間圧延装置。
The first function a (V) is
a (V) = c · (V−V0) 2 + d (when V <V0)
a (V) = d (when V ≧ V0)
And
The second function b (V) is
b (V) = e · (V−V0) 2 + f (when V <V0)
b (V) = f (when V ≧ V0)
(However, V0 is the boundary rolling speed with respect to the relationship between the plate width change and the plate crown ratio change, and c, d, e, and f are coefficients corresponding to the type and rolling dimensions of the plate to be rolled).
The cold rolling apparatus according to claim 4.
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