JP4089658B2 - 鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼板の製造方法に関し、例えば、厚板の圧延やホットストリップの粗圧延等のように、被圧延材に複数パスのリバース圧延を行って鋼板を製造する方法に関する。

例えば厚板の圧延やホットストリップの粗圧延等のように、被圧延材に複数パスのリバース圧延を行って鋼板を製造する場合、被圧延材の圧延方向の先端部に上方向又は下方向への板反りが発生することがある。

この板反りが発生すると、例えば、その後のパスにおいて被圧延材が衝突してストリップガイドを破損するといった設備トラブルを生じたり、下反りが発生した場合には製品である被圧延材に腰折れ等の表面疵が発生したり、さらに、製品が制御圧延材である場合には冷却むらが発生して所望の特性が得られなくなる等といった、操業上の大きな問題につながる。

このように板反りは、操業上の大きな問題の原因となることから、その発生を完全に防止すべきものである。しかしながら、板反りは、被圧延材である鋼板の上下面間の温度差や摩擦係数差、上下のワークロールの周速度差さらにはピックアップ量等といった操業上の極めて多くの要素が複雑に影響し合うことにより、発生する。このため、この板反りの発生を完全に解消することは容易なことではない。

そこで、このような板反りの発生を操業上問題ない程度に抑制するため、例えば特許文献１、２には、リバース圧延機の前後の少なくとも一方の側に設置された反りセンサによりあるパスを終了した被圧延材の板反り量（反り曲率）を測定し、予め求めた、反り曲率と上下のワークロールの周速度差との関係に基づいて、この反り曲率が零となるように次パスを行う際の上下のワークロールの異速率を設定する発明が開示されている。

また、本発明者らは、特許文献３により、被圧延材に板反りの発生が予想される噛込直後期間における上下のワークロールの平均異速率に基づいて、次パスの上下のワークロールそれぞれの周速度を板反りの発生が抑制又は解消されるように設定する発明を開示した。
特開昭６３−６００１２号公報 特開平１１−４７８１２号公報 特開２００３−２１１２１３号公報

しかしながら、従来のいずれの発明によっても、被圧延材の板反り量を操業上の大きな問題を生じない程度に確実に抑制することはできない。
すなわち、本発明者らが特許文献３により開示したように、被圧延材の先端部の板反り量を確実に抑制又は解消するためには、上下のワークロールの周速度を被圧延材の噛み込み後の周速度に基づいて設定することが必要がある。このため、上下のワークロールの周速度を被圧延材の噛み込み後の周速度に基づいて設定しない特許文献１、２により開示された発明により得られる板反りの抑制の程度は、近時に求められている程度には及ばないため、その改善が必要である。

これに対し、特許文献３により開示された発明では、上下のワークロールの周速度を、板反りの発生が予想される噛込直後期間における平均異速率に基づいて設定するため、板反りの発生を、特許文献１、２により開示された発明よりも相当程度改善することができる。

ここで、この特許文献３により開示された発明では、板反りの制御を行うパスの直前パス（１パス前）後に生じた板反り量を打ち消すことができる上下のワークロールそれぞれの周速度の設定値を、その直後のパスに反映させるものである。

しかしながら、一般的に、厚板の圧延やホットストリップの粗圧延等における被圧延材の先端部及び後端部それぞれにおける板反り量は、被圧延材の温度や表面性状(材料表面とロール間の摩擦係数)等が相違するために、同じ値にはならず異なる。したがって、特許文献３により開示された発明では、例えば先端部における板反り量を打ち消すことができる上下のワークロールそれぞれの周速度を、この先端部における板反り量とは異なる板反り量の後端部の板反りの制御に反映させてしまう。このため、特許文献３により開示された発明では、本来要求される板反り量の打ち消し量よりも過大又は過小な打ち消し量を設定することとなってしまい、被圧延材の板反りを充分に抑制することは難しい。

また、特許文献１〜３により開示された発明では、いずれも、上下のワークロールの周速度に高低差を設けたまま圧延を行う。このため、上ワークロール駆動モータ又は下ワークロール駆動モータのいずれか一方の高速回転するもののモータ負荷が、他方の低速回転するもののモータ負荷に対して過大となる。したがって、上下のワークロールが同じ周速度で回転する場合と同様にセットアップスケジュールを組んでしまうと、高速回転するモータがトリップして圧延が中断したり、ミルスリップ等により板形状の不良が発生する。これらの問題を回避するには、高速回転するモータのモータ負荷を前提としてセットアップスケジュールを組めばよいが、これでは、所望の圧下量を得るためにパス回数を増加せざるを得なくなり、生産性が低下する。

本発明の目的は、例えば厚板の圧延やホットストリップの粗圧延等のように、複数パスのリバース圧延を行って鋼板を製造するに際し、被圧延材の板反り量を操業上の大きな問題を生じない程度に十分に抑制し、かつ板厚の精度も悪化しないように圧延することができる鋼板の製造方法を提供することであり、これにより、例えば設備トラブル、鋼板の表面疵さらには制御圧延材の冷却むらによる品質劣化といった、被圧延材の板反りに起因した操業上の各種の問題の発生を抑制でき、特に、最終パス後の製品の板反り量をも目標の範囲内に正確に収めるように制御できることから、最終製品の品質向上を図ることができる鋼板の製造方法を提供することである。

本発明者らは、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、以下に列記する知見（１）〜（４）を得て、本発明を完成した。
（１）上述したように、被圧延材の先端部又は後端部それぞれにおける板反りの量は異なる。そこで、上下のワークロールそれぞれの周速度の設定量のフィードフォワード制御を、被圧延材の先端部又は後端部毎に別個に行うことにより、板反りの発生を操業上の大きな問題を生じない程度に十分に抑制もしくは解消することができること。

（２）板反りは、被圧延材の噛み込み直後の短期間のみに発生するものであるため、被圧延材の全長にわたって上下のワークロールそれぞれの周速度の差を設け続けなくともよいこと。

（３）上下のワークロールの周速度に差を設けたままで被圧延材の全長について圧延を行うと、高速回転するワークロール駆動モータのモータ負荷が、低速回転するワークロール駆動モータのモータ負荷に対して過大となり、高速回転するワークロール駆動モータのトリップによる圧延中断やミルスリップによる板形状不良等の問題が発生する。このような問題を回避するためにワークロール駆動モータの圧延負荷を低減すると、パス回数を増加せざるを得なくなって生産性が低下すること。

（４）上下のワークロールそれぞれの周速度の設定は、被圧延材に板反りの発生が予想される噛込後における一定期間の異速率の平均値（本明細書では「平均異速率」という）に基づいて行うことにより、板反りの発生を抑制できること。

本発明は、被圧延材に一対の上ワークロール及び下ワークロールによる複数パスのリバース圧延を行って鋼板を製造する方法であって、複数パスのうちのｉパス目の圧延において被圧延材が上ワークロール及び下ワークロールに噛み込む際における上ワークロール及び下ワークロールそれぞれの周速度を、（ｉ−２）パス目の圧延を終了した時点における実測板反り量と目標板反り量との偏差に基づいて、ｉパス目の圧延を終了した時点における被圧延材の板反りの発生が抑制又は解消されるように設定する工程を、含むとともに、少なくともｉパス目の圧延における上ワークロールを駆動する上ワークロール駆動モータ、及び下ワークロールを駆動する下ワークロール駆動モータそれぞれの負荷の差を、被圧延材の先端部に存在する反り発生領域が上ワークロール及び下ワークロールを通過した後に、被圧延材の先端が上ワークロール及び下ワークロールに噛み込んだ時よりも小さくすることを特徴とする鋼板の製造方法である。この場合に、上記工程を、最終パスを含む２以上のパスで行うことが、望ましい。

さらに、これらの本発明に係る鋼板の製造方法においても、上述した特許文献３により開示されているように、上ワークロール及び下ワークロールそれぞれの周速度を、被圧延材に板反りの発生が予想される噛み込み後における上ワークロール及び下ワークロールの平均異速率に基づいて、設定することが、望ましい。

以上詳細に説明したように、本発明に係る鋼板の製造方法によれば、複数パスのリバース圧延により鋼板を製造するに際し、先端部及び後端部毎に被圧延材の板反り量を十分に抑制することができる。

このため、本発明に係る鋼板の製造方法により、例えば設備トラブル、鋼板の表面疵さらには制御圧延材の冷却むらによる品質劣化といった、被圧延材の先端部及び後端部に生じる板反りに起因した操業上の各種の問題の発生を、操業上問題ない程度に確実に抑制できる。特に、最終パス後の製品の板反り量をも目標の範囲内に正確に収めるように制御することができる。これにより、例えば厚板やホットストリップの粗圧延材といった製品の品質向上を図ることができる。

以下、本発明に係る鋼板の製造方法を実施するための最良の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以降の説明では、本発明における「鋼板」が熱間圧延により製造される厚板である場合を例にとる。

図１は、本実施の形態で用いる圧延装置１の構成を模式的に示す説明図である。同図に示すように、この圧延装置１は、上下一対のワークロール２ａ、２ｂと、ワークロール２ａ、２ｂをそれぞれ支持するバックアップロール３ａ、３ｂとを有するリバース圧延機４を備える。このリバース圧延機４により、被圧延材５に熱間で複数パスのリバース圧延が行われ、最終的に製品である厚板が製造される。

リバース圧延機４の前面側及び後面側には、それぞれ、各パスにおける被圧延材５の先端部に生じる板反り量を測定するための反りセンサ６ａ、６ｂが設置される。反りセンサ６ａ、６ｂにより各パスを終了した時点の被圧延材５の先端部に生じる板反り量が測定される。反りセンサ６ａ、６ｂにより測定された板反り量は画像処理装置７へ送られる。画像処理装置７により、入力された板反り量に基づいて反り曲率が計算され、計算された反り曲率は、後述する反り制御装置１０へ送られる。

また、図１中に示すデータ収集装置８により、リバース圧延機４によるリバース圧延の各パスにおける圧延荷重、ワークロール周速度（圧延速度）さらには圧延トルク等の各データの計測値がリアルタイムで収集される。そして、データ収集装置８によりリアルタイムで収集されたこれらのデータの計測値は、データ収集装置８から後述する反り制御装置１０へ送られる。

さらに、圧延機制御プロセスコンピュータ９により、リバース圧延機４による各パスのパススケジュール計算が行われ、得られたパススケジュールは反り制御装置１０へ送られる。

反り制御装置１０では、画像処理装置７から入力される反り曲率と、データ収集装置８から入力される圧延荷重、ワークロール周速度（圧延速度）さらには圧延トルク等の各データの計測値と、圧延機制御プロセスコンピュータ９から入力される各パスのパススケジュールとに基づいて、被圧延材５の先端部及び後端部における板反り量を低減するための上下のワークロール２ａ、２ｂの異速率が計算され、計算された上下のワークロール２ａ、２ｂの異速率に基づいて、上下のワークロール２ａ、２ｂそれぞれの周速度が計算される。

反り制御装置１０により計算された上下のワークロール２ａ、２ｂの異速率及び周速度は、モニタ１１に送られてオペレータへの指示値として表示される。オペレータは、モニタ１１に表示された上下のワークロール２ａ、２ｂの異速率及び周速度の指示値にしたがって、上下のワークロール２ａ、２ｂの周速度を手動操作により設定する。なお、本例とは異なり、上下のワークロール２ａ、２ｂの周速度を、プロセスコンピュータ９からの指示に基づいて自動で設定するように構成してもよい。

以上説明したように構成された圧延装置１を用いて、被圧延材５に複数パスのリバース圧延を熱間で行って厚板を製造する。
本実施の形態では、反り制御装置１０により、例えばｉパス目において板反りを抑制するための上下のワークロール２ａ、２ｂそれぞれの周速度の設定を行う場合、２パス前の（ｉ−２）パス目で実測した板反り量と目標板反り量との偏差、及び、（ｉ−２）パス目の圧延の噛み込み前に実測した異速率ΔＶ_ｉ−２に基づいて、ｉパスにおける板反り量を抑制するための異速率ΔＶ_ｉを設定する。

すなわち、特許文献３により開示された発明、すなわち、１パス前の（ｉ−１）パスで実測した板反り量と目標板反り量との偏差、及び、１パス前の（ｉ−１）パスの圧延の噛み込み前に実測した異速率ΔＶ_ｉ−１に基づいてｉパスにおける上下のワークロール２ａ、２ｂそれぞれの周速度の設定を行う発明とは異なり、本実施の形態では、２パス前の（ｉ−２）パス目で実測した板反り量と目標板反り量との偏差、及び、（ｉ−２）パス目の圧延の噛み込み前に実測した異速率ΔＶ_ｉ−２に基づいてｉパスにおける上下のワークロール２ａ、２ｂそれぞれの周速度の設定を行う。

この理由は、上述したように、鋼板５の先端部及び後端部では反り発生挙動が異なるため、特許文献３により開示された発明では例えば先端部における板反り量を打ち消すことができる上下のワークロールそれぞれの周速度を、この先端部における板反り量とは異なる板反り量の後端部の板反りの制御に反映させてしまうこととなり、板反りの制御の精度が悪化することを、防止するためである。

ここで、異速率ΔＶは、上ワークロール２ａの周速度をＶｕとし、下ワークロール２ｂの周速度をＶｌとすると、（１）式により求められる。
ΔＶ＝（Ｖｌ−Ｖｕ）／Ｖｌ ・・・・・・（１）
また、ｉパス目の平均異速率ΔＶＩは、ｉパス目の噛み込み直後期間における異速率の平均値である。すなわち、本実施の形態では、ｉパス目において被圧延材５の噛込直後期間を、板反りの発生が予想される領域 (例えば本実施の形態では被圧延材５の先端の噛込みから圧延方向へ１０００ｍｍの長さの先端部)が圧延されるのに要する時間と定め（本実施の形態では０．３秒間とした）、この噛込直後期間における上下のワークロール２ａ、２ｂそれぞれの周速度と時間との関係を求め、求めたワークロール２ａ、２ｂそれぞれの周速度と時間の関係を（１）式から、噛み込み直後期間における異速率と時間との関係が求められ、この平均値を求めることによってｉパス目における平均異速率ΔＶＩが求められる。

また、被圧延材５に生じる反り曲率κは、ｉパス目での噛込直後期間における平均異速率ΔＶＩを変数とする関数ｆを用いて（２）式のように表される。ここで、この（２）式における係数ａは、形状比といわれるパラメータを用いて表される。

κ＝ａ×ｆ (ΔＶＩ) ・・・・・・（２）
図３は（２）式を示した１例である。
なお、関数ｆについては、圧延機の特性によって変化するため、予め実機の圧延データを採取することにより、関数ｆを定めておくことが望ましい。

形状比は入側板厚をｈ₁とし、出側板厚をｈ₂とし、さらに接触弧長をｌ_dとすると、（接触弧長）／（入側板厚及び出側板厚の平均値）、つまり２ｌ_d／（ｈ₁＋ｈ₂）として求められる。

図２は、（２）式における係数ａと形状比２ｌ_d／（ｈ₁＋ｈ₂）との関係を示すグラフである。このため、ｉパス目の形状比は、圧延パススケジュールにより予め決定されるので、形状比は圧延前に決定される。この形状比が決定されれば、図２に示すグラフから係数ａが決定される。このため、（２）式からｉパス目における噛込直後期間における平均異速率ΔＶＩが算出される。

すなわち、本実施の形態では、反り制御装置１０に、（２）式と、図２のグラフに示す関係とが予め入力されている。そして、この反り制御装置１０に、圧延機制御プロセスコンピュータ９により計算された直前のパスのスケジュールが入力されると、反り制御装置１０では、形状比２ｌ_d／（ｈ₁＋ｈ₂）の算出値と、予め入力された図２のグラフの関係とに基づいて、係数ａの値を求める。そして、反り制御装置１０は、求められた係数ａの値を、上述した（２）式に代入することによって、ｉパス目において板反り量が許容範囲内に収まるように反り曲率κを小さくすることができる、ｉパス目における噛込直後期間における平均異速率ΔＶＩを算出する。

ところで、オペレータの手動操作又はコンピュータによる自動設定によってｉパス目について実際に設定されるのは、噛込直後期間における平均異速率ΔＶＩではなくて、無負荷時における上下のワークロール２ａ、２ｂそれぞれの周速度Ｖｕ、Ｖｌにより規定される異速率ΔＶである。このため、本実施の形態では、上述したようにして反り制御装置１０により算出された平均異速率ΔＶＩとなるように、オペレータの操作やコンピュータによる自動設定によって無負荷時における上下のワークロール２ａ、２ｂそれぞれの周速度Ｖｕ、Ｖｌを設定するために、噛込直後期間におけるリバース圧延機４の特性と圧延条件との関係を利用して、ｉパス目の噛込直後期間における平均異速率ΔＶＩを正確に与える無負荷時における異速率ΔＶ、すなわち上下のワークロール２ａ、２ｂそれぞれの周速度Ｖｕ、Ｖｌを算出することができる予測式を用いる。そこで、以下、この予測式（３）〜（１２）について説明する。

図１における反り制御装置１０によってｉパス目が開始される前に把握可能な情報は、圧延機制御プロセスコンピュータ９により計算される各パスの計算圧延トルクと、基準圧延速度とである。ここで、基準圧延速度とは、同速度で圧延する場合の各パスの圧延速度であり、異周速圧延を行う場合には上ワークロール２ａか、あるいは下ワークロール２ｂのいずれか一方の圧延速度である。

ここで、計算圧延トルクＴｑｓと、ｉパス目の噛込直後期間における最大圧延トルクの上下のワークロール２ａ、２ｂの平均値Ｔｑｉとの間には（３）式の関係が成立する。なお、（３）式におけるＣ₁は係数である。

Ｔｑｉ＝Ｃ₁×Ｔｑｓ ・・・・・・・・（３）
また、上下のワークロール２ａ、２ｂそれぞれの周速度を異ならせる異周速圧延では、周速度が高い側のワークロール２ａ又は２ｂのトルクは増加するのに対し、周速度が低い側のワークロール２ａ又は２ｂのトルクは減少する。このため、ｉパス目の無負荷時の異速率をΔＶとして、上ワークロール２ａの噛込直後期間における最大圧延トルクＴｑｉｕ、下ワークロール２ｂの噛込直後期間における最大圧延トルクＴｑｉｌは、（４）式〜（６）式によって計算される。なお、（６）式におけるＣ₂及びＣ₃はいずれも係数である。

Ｔｑｉｕ＝（１−Ｔｑａ×ΔＶ）×Ｔｑｉ ・・・・・・・・（４）
Ｔｑｉｌ＝（１＋Ｔｑａ×ΔＶ）×Ｔｑｉ ・・・・・・・・（５）
Ｔｑａ＝Ｃ₂×（Ｔｑｉ−Ｃ₃）² ・・・・・・・・（６）
さらに、ｉパスにおいて被圧延材５がワークロール２ａ、２ｂに噛み込んだ時の時刻を０とすると、噛み込んだ時からｔ秒間経過した時点における上ワークロール２ａの圧延トルクＴｑｕ（ｔ）、下ワークロール２ｂの圧延トルクＴｑｌ（ｔ）は、それぞれ（７）式及び（８）式により計算される。

Ｔｑｕ（ｔ）＝Ｔｑｉｕ×ｇ（ｔ） ・・・・・・・・（７）
Ｔｑｌ（ｔ）＝Ｔｑｉｌ×ｇ（ｔ） ・・・・・・・・（８）
ここで、ｇ（ｔ）は、板噛み込みから時間経過によってトルクが変化する軌跡を表す関数である。この関数は圧延機固有で決まる関数であり、被圧延材５が噛み込み直後にインパクトドロップ、回復等により圧延トルクが変化することを考慮した関数である。これも、実機データ（噛み込み直後からある一定期間のデータ）を採取すれば、トルクが時系列的にどのように変化するのか、予測することが可能である。

一方、ｉパス目において噛み込んだ時からｔ秒間経過した時点における上ワークロール２ａの速度Ｓｐｕ（ｔ）、下ワークロール２ｂの速度Ｓｐｌ（ｔ）は、それぞれ、（９）式〜（１２）式により求められる。ここで、（９）式におけるＶｕ、（１１）式におけるＶｌは、上ワークロール２ａ、下ワークロール２ｂそれぞれのｉパスにおける無負荷時の設定速度である。

Ｓｐｕ（ｔ）＝（１−αｕ）×Ｖｕ ・・・・・・・・（９）
αｕ＝ｈ（Ｔｑｕ（ｔ）） ・・・・・・・（１０）
Ｓｐｌ（ｔ）＝（１−αl）×Ｖｌ ・・・・・・・（１１）
αｌ＝ｈ（Ｔｑｌ（ｔ）） ・・・・・・・（１２）
ここで、ｈ（Ｔｑｕ（ｔ））、ｈ（Ｔｑｌ（ｔ））とは、トルクの時間変化と速度の時間変化とを結びつける関数である。

以上により求められた上ワークロール２ａの速度Ｓｐｕ（ｔ）、下ワークロール２ｂの速度Ｓｐｌ（ｔ）を（１）に代入して異速率の時間変化を計算することができる。
ΔＶＩ（ｔ）＝（Ｓｐｌ（ｔ）−Ｓｐｕ（ｔ））／Ｓｐｌ（ｔ） ・・・（１３）
平均異速率は、上記（１３）式を、例えば０〜０．３秒までΔｔ秒毎にｎ回計算したとした時、その合計を求め、ｎで割り戻したものである。

このように、上述した（１）式〜（１３）式を用いることにより、ｉパス目の前に把握することができる情報である、上ワークロール２ａの速度Ｖｕと、下ワークロール２ｂの速度Ｖｌと、計算圧延トルクＴｑｓとに基づいて、ｉパス目における噛込直後期間における時間−ロール周速度の関係を計算により求めることができ、計算により求めたこの関係により、ｉパス目における噛込直後期間における平均異速率ΔＶＩを計算により求めることができる。

逆に、ｉパス目における噛込直後期間における平均異速率ΔＶＩからｉパス目における無負荷時の異速率ΔＶを求めるには、例えば、ｉパス目における無負荷時の異速率ΔＶを仮定して（１）式〜（１３）式を用いてｉパス目における噛込直後期間における平均異速率ΔＶＩを求め、求めた平均異速率ΔＶＩが板反り量から求まる平均異速率の所定値となるように繰り返し計算を行うことによって、ｉパス目において設定すべき無負荷時の上下のワークロール２ａ、２ｂの設定速度Ｖｕ、Ｖｌを求めることができる。

次に、（ｉ−４）パス目と（ｉ−２）パス目の情報をｉパス目に反映させる、いわゆるフィードフォワード制御（以下「ＦＦ制御」と記す）について説明する。
本実施の形態では、反り制御装置１０により、（ｉ−２）パス目の板反り量の測定値と板反り量の目標値とから板反り量の制御誤差を求め、かかる制御誤差を、ｉパスでの異速率の設定、すなわち、上下のワークロール２ａ、２ｂの速度の設定にＦＦ制御するという制御、いわば板反り量 (反り曲率) の誤差の学習制御を行う。このため板反り量が各パス毎に変動したとしても、変動した板反り量に十分に追従して、上下のワークロール２ａ、２ｂそれぞれの周速度Ｖｕ、Ｖｌを設定することができる。

本実施の形態の方法が、特許文献３に記載された発明と比較して大きく異なる点は、圧延材の先端部及び後端部をトラッキングした制御を行うため、最終パス後の板反り量を特許文献３に記載された発明に比較して、目標値により一層高精度で制御することができる点である。

なお、本実施の形態では、このようなＦＦ制御を、（ｉ−２）パスとｉパスとの２パスについて行っているが、（ｉ−２）パスより前の複数のパスについても適用することにより、最終パスを含む２パス以上の複数のパスでこのＦＦ制御を行うようにしてもよい。

また、以上の説明は、最終パスを含む２パス以上の複数のパスにおいて上述したＦＦ制御を行う場合に関するものであるが、最終パスを含まない２パス以上の複数のパスにおいてかかるＦＦ制御を行うようにしてもよい。これによっても、ＦＦ制御を行われた最後のパスを終了した後の被圧延材５に生じる板反り量を顕著に低減でき、これにより、このパスの近傍のパスにおける操業上の問題を解消することができる。

以下にこのＦＦ制御を行う場合を一般化して説明する。図４は、本実施の形態において、反り制御装置１０により行われるＦＦ制御の一例を示すフローチャートである。なお、本例は、第（ｉ−２）パスと第ｉパスとにＦＦ制御を適用する場合を示す。

図４におけるステップ（以下「Ｓ」と略記する）１では、第（ｉ−４）パス目の圧延を終了した後の被圧延材５の先端部に生じた板反り量 (反り曲率κ_ｉ−４) を測定する。なお、第（ｉ−４）パスは反り制御を行わないパスである。そして、測定後にＳ２へ移行する。

Ｓ２において、反り曲率κ_ｉ−４と反り曲率の目標値κ_ｏから板反り量の制御誤差Δκ_ｉ−４(Δκ_ｉ−４＝κ_ｉ−４−κ_ｏ)を求め、この制御誤差Δκ_ｉ−４が２パス後の第（ｉ−２）パスにもそのまま引き継がれると仮定して、第（ｉ−２）パスで修正されるべき反り修正量Δκ_ｉ−２＝Δκ_ｉ−４が零となるように、（２）式及び図２に示す係数ａと第（ｉ−２）パスの形状比との関係より、噛込直後期間における平均異速率ΔＶＩ_ｉ−２を求め、この平均異速率ΔＶＩ_ｉ−２から（１）式〜（１２）式を用いて第(ｉ−２)パスで設定された噛み込み前の異速率の修正量ΔＶＳ_ｉ−２を求める。そして、Ｓ３へ移行する。

Ｓ３において、第(ｉ−４)パス目の実績異速率ΔＶ_ｉ−４(反り制御を実施していないパスなので通常零であることが多い）と、Ｓ２で求めた修正異速率ΔＶＳ_ｉ−２とから第（ｉ−２）パスにおいて設定される異速率ΔＶ_ｉ−２を、ΔＶ_ｉ−２＝ΔＶ_ｉ−４＋ΔＶＳ_ｉ−４として求め、この異速率ΔＶ_ｉ−２で第（ｉ−２）パスの圧延を行う。この第（ｉ−２）パスの圧延から、反り制御が始まる。そして、Ｓ４へ移行する。

Ｓ４において、第（ｉ−２）パス目の圧延を終了した後の被圧延材５の先端部に生じた板反り量κ_ｉ−２を測定する。そして、測定後にＳ５へ移行する。
Ｓ５において、板反り量κ_ｉ−２と板反り量の目標κ_ｏから板反り量の制御誤差Δκ_ｉ−２を、Δκ_ｉ−２＝κ_ｉ−２−κとして求め、この制御誤差Δκ_ｉ−２からＳ２で説明した手法と同様にして異速率の修正量ΔＶＳ_ｉを求める。そして、Ｓ６へ移行する。

Ｓ６において、第（ｉ−２）パス目の実績異速率ΔＶ_ｉ−２とＳ５で求めた修正異速率ΔＶＳ_ｉとから第ｉパスの異速率ΔＶ_ｉをＳ３で説明した手法と同様の手法で求め、この異速率ΔＶ_ｉで第ｉパスである最終パスの圧延を行う。

さらに、本実施の形態では、反り制御を行う各パスの圧延における上ワークロール２ａを駆動する上ワークロール駆動モータ、及び下ワークロール２ｂを駆動する下ワークロール駆動モータそれぞれの負荷の差を、被圧延材５の先端部に存在する反り発生領域が上ワークロール２ａ及び下ワークロール２ｂを通過した後に、被圧延材５の先端が上ワークロール２ａ及び下ワークロール２ｂに噛み込んだ時よりも小さくすることが、望ましい。なお、本実施の形態では、上ワークロール駆動モータ及び下ワークロール駆動モータそれぞれの負荷の差を零とした。

ここで、噛み込み時点から被圧延材５の反り発生領域経過後に、ワークロール駆動モータ及び下ワークロール駆動モータそれぞれの負荷の差を零、すなわち上下のワークロール２ａ、２ｂを駆動するワークロール駆動モータそれぞれの負荷を同一に設定する理由を説明する。

板反りは、被圧延材５の全長に渡って生じるものではなく、圧延時の噛み込み先端部の一部に生ずる。したがって、上下のワークロール２ａ、２ｂの周速度は、その一部のみを解消するようにできればよい。前述したように、上下のワークロール２ａ、２ｂの周速度に差をつけたまま圧延すると、高速回転するワークロール２ａ又は２ｂのワークロール駆動モータの負荷が過大となるため、板噛み込み時点から長くても１秒以内に反り発生領域圧延後はなるべく早期に上ワークロール駆動モータ及び下ワークロール駆動モータそれぞれの負荷の差を、第２の工程における負荷の差よりも小さくなるように、例えば負荷の差が略零となるように設定することが望ましい。

なお、「反り発生領域」とは、圧延機や被圧延材５によって異なるが、厚鋼板の場合、長くても噛み込み先端から約２ｍ以内の先端部であり、本発明では約１ｍとした。
このため、これらの少なくとも２パスを終了した時点に向かって、これらのパスで板反り制御を行うことができ、徐々に板反り量を低減して目標値に近づけることができる。このため、本実施の形態によれば、これらのパスの各パスにおいて板反り量が不規則に変動したとしても、これらの少なくとも２パスを終了した時点においては、板反りの発生を抑制又は解消することができ、目標とする板反り量に高精度で制御することが可能となる。

このように、本実施の形態によれば、複数パスのリバース圧延により鋼板を製造するに際し、被圧延材５の板反り量を操業上の大きな問題を生じない程度に十分に抑制し、かつ板厚精度も悪化しないように圧延することができる。これにより、例えば設備トラブル、鋼板の表面疵さらには制御圧延材の冷却むらによる品質劣化といった、板反りに起因した操業上の各種の問題の発生を確実に抑制でき、特に、最終パス後の製品の板反り量をも目標の範囲内に正確に収めるように制御できることから、例えば厚板やホットストリップ粗圧延材といった製品の品質向上を図ることができる。

さらに、本発明を実施例を参照しながらより詳細に説明する。
実施の形態で用いた、被圧延材５の先端部の板反り量 (反り曲率κ) を測定する反りセンサ６ａ、６ｂを前後に備えた図１に示す圧延装置１により、仕上総パス数が９パスからなるリバース圧延を行って、本発明に係る鋼板の製造方法を実施して、熱間圧延により厚鋼板を製造した。

すなわち、本発明例として、第５パスの圧延を終了した後における被圧延材５における板反り量を測定し、測定した板反り量が板反り量の目標値となるように、第５パスの噛込直後期間における平均異速率を用いて上下のワークロール２ａ、２ｂの異速率の修正量を求め、求めた異速率の修正量と第５パスで設定された異速率 (オペレータが経験的に設定したもの) とを加算することによって、第７パスの異速率の設定値を求めた。そして、求めた第７パスの異速率の設定値で、第７パスの圧延を行った。

そして、第７パスの圧延を終了した後における被圧延材５における板反り量を測定し、測定した板反り量が板反り量の目標値となるように、第７パスの噛込直後期間における平均異速率を用いて上下のワークロール２ａ、２ｂの異速率の修正量を求め、求めた異速率の修正量と第７パスで設定された異速率とを加算することによって、第９パスの異速率の設定値を求めた。そして、求めた第９パスの異速率の設定値で第９パスの圧延を行った。

一方、比較例として、図１に示す圧延装置１を用い、第７パスの圧延後の板反り量を測定し、測定した板反り量が板反りの目標値となるように、上下のワークロール２ａ、２ｂの異速率の修正量を求め、この修正量と第７パスで設定された異速率とを加算することにより、第８パスの異速率を求め、第８パスの圧延後の板反り量を測定し、測定した板反り量が板反りの目標値となるように、上下ワークロール２ａ、２ｂの異速率の修正量を求め、この修正量と第８パスで設定された異速率とを加算することにより最終パスである第９パスの異速率を求め、この異速率に設定して最終パスの圧延を行った。

表１には、本発明例及び比較例それぞれでの圧延条件をまとめて示す。

図５には、表１に示した圧延条件で本発明例を実施した結果の異速率の設定値と反り曲率のパス毎の変化をグラフで示す。また、図６には、表１に示した圧延条件で比較例を実施した結果の異速率の設定値と反り曲率のパス毎の変化をグラフで示す。

今回の実施例の圧延については、奇数パスでは下反りが発生し易に対し、偶数パスでは若干の上反り傾向であった。
図５に示すように、奇数パスと偶数パスを別々に制御した本発明例では、反り制御を実施し始めた７パス以降徐々に反り曲率を低減することができ、最終パスではほぼ目標通りの上反りを得ることができた。

一方、図６に示すように、各パスで反り制御を実施した比較例では、下反り傾向の７パス目の反り実測に基づいて上反り傾向の８パスで反り制御を実施したため、予想したよりもかなり大きな上反りが発生してしまった。この８パス目の結果に基づき、上反りを低減する方向で異速率を下げた結果、最終９パスでは制御能力が足りずに若干の下反りを招く結果となった。

（変形形態)
実施の形態の説明では、「鋼板」が熱間圧延により製造される厚板である場合を例にとった。しかし、本発明は厚板に限定されるものでなく、例えばホットストリップの粗圧延材のように、複数パスのリバース圧延を行われて製造される鋼板であれば、等しく適用される。

また、実施の形態の説明では、（ｉ−４）パスで設定された異速率に対する修正量を求め、この修正量と（ｉ−４）パスで設定された異速率とから（ｉ−２）パスで設定される異速率を求めることによって最終的に上下のワークロールの周速度を設定する場合を例にとった。しかし、本発明はかかる形態に限定されるものではなく、例えば、（ｉ−４）パスの異速率を実測し、この異速率の実測値に対する修正量を求め、この修正量と（ｉ−４）パスでの異速率の実測値とから、（ｉ−２）パスに設定すべき異速率を求めるようにしてもよい。

なお、本実施例では、５，７，９パスについての反り制御を説明したが、６，８パスについても同様に反り制御を行った。

実施の形態で用いる圧延装置の構成を模式的に示す説明図である。 （２）式における係数ａと形状比２ｌ_d／（ｈ₁＋ｈ₂）との関係を示すグラフである。 （２）式を示した１例である。 実施の形態において、反り制御装置１０により行われるフィードフォワード制御の一例を示すフローチャートである。 表１に示した圧延条件で本発明例を実施した結果の異速率の設定値と反り曲率のパス毎の変化を示すグラフである。 表１に示した圧延条件で比較例を実施した結果の異速率の設定値と反り曲率のパス毎の変化を示すグラフである。

符号の説明

１ 圧延装置
２ａ、２ｂ 上下一対のワークロール
３ａ、３ｂ バックアップロール
４ リバース圧延機
５ 被圧延材
６ａ、６ｂ 反りセンサ
７ 画像処理装置
８ データ収集装置
９ 圧延機制御プロセスコンピュータ
１０ 反り制御装置
１１ モニタ

Claims (3)

1. 被圧延材に一対の上ワークロール及び下ワークロールによる複数パスのリバース圧延を行って鋼板を製造する方法であって、前記複数パスのうちのｉパス目の圧延において前記被圧延材が前記上ワークロール及び下ワークロールに噛み込む際における該上ワークロール及び下ワークロールそれぞれの周速度を、（ｉ−２）パス目の圧延を終了した時点における実測板反り量と目標板反り量との偏差に基づいて、該ｉパス目の圧延を終了した時点における前記被圧延材の板反りの発生が抑制又は解消されるように設定する工程を、含むとともに、少なくとも前記ｉパス目の圧延における上ワークロールを駆動する上ワークロール駆動モータ、及び下ワークロールを駆動する下ワークロール駆動モータそれぞれの負荷の差を、前記被圧延材の先端部に存在する反り発生領域が該上ワークロール及び下ワークロールを通過した後に、該被圧延材の先端が該上ワークロール及び下ワークロールに噛み込んだ時よりも小さくすることを特徴とする鋼板の製造方法。
2. 前記工程を、最終パスを含む２以上のパスで行うことを特徴とする請求項１に記載された鋼板の製造方法。
3. 前記上ワークロール及び下ワークロールそれぞれの周速度を、前記被圧延材に板反りの発生が予想される噛み込み後における該上ワークロール及び下ワークロールの平均異速率に基づいて、設定する請求項１又は請求項２に記載された鋼板の製造方法。

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