JP4289062B2 - 熱間圧延における被圧延材幅の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は熱間圧延における被圧延材幅の制御方法に関する。

熱間圧延とは、金属材料を数百〜千数百℃に加熱した後、熱間圧延ライン上に抽出し、一対のロールで挟圧しつつその一対のロールを回転させ、薄く延ばすことをいう。

鋼をはじめとする金属板の熱間圧延は、図６に示すような、金属材料を加熱炉１０で加熱後、熱間圧延ライン１００上に抽出し、サイジングプレス１１で幅圧下して幅寸法を調整する場合もあるし、そうでない場合もあるが、粗圧延機（Ｒｏｕｇｈｅｒ）１２、仕上圧延機（Ｆｉｎｉｓｈｅｒ）１８などの圧延機により順次圧延し、コイラー（巻取装置）２４で巻き取る、という一連のプロセスを１本１本の金属材料（以下、被圧延材８）に対して施すことで行われる。

図６の例では、粗圧延機１２は３基、仕上圧延機１８は７基と複数あるので、それぞれＲｏｕｇｈｅｒ、Ｆｉｎｉｓｈｅｒの頭文字を取り、各圧延スタンドのナンバーを付与して、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｆ１、Ｆ２…Ｆ７等と略称される。コイラー２４も同様に複数あって、号機ナンバーを付与して、ＤＣ１、ＤＣ２等と略称される。ところで、粗圧延機１２、仕上圧延機１８、コイラー２４はそれぞれ、ここでは３基、７基、２基の場合を例として示したが、異なる基数の場合もある。

ここで、粗圧延機１２には、拡大して示すと図７のように、その入側にエッジャー１３という、被圧延材を幅方向に圧延（以下、幅圧下）するための、一対のロールを縦向きに配した圧延機も付設されている（特許文献１、２、３、４参照）。この縦向きに配した一対のロールはエッジャーロール１３５（図８参照）と称される。エッジャー１３は、粗圧延機１２のほかに、仕上圧延機１８の第１スタンドＦ１の入側にも付設されている場合がある。それぞれ各圧延スタンドのナンバーを付与して、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｆ１E等と略称される。

また、粗圧延機１２には一部、往復圧延するものがある場合が多く、上記図７の例では、Ｒ１とＲ２で、それぞれ例えば計３パスずつの往復圧延を行う場合を示している。場合によっては、Ｒ１あるいはＲ２では５パス以上の往復圧延を行う場合もあるほか、１パスだけの一方向圧延を行うこともできる。もちろん、これらはほんの一例であり、Ｒ３あるいはさらに別の粗圧延スタンドがある場合は、適宜それらでも往復圧延を行ってよいし、６基以上の多数の粗圧延機を設置して、一方向圧延だけを行ってもよい。

粗圧延機１２で往復圧延する場合は、概して、エッジャー１３による幅圧下は順方向すなわち奇数パスでだけ行い、偶数パスすなわち逆方向パスでは行わない。

それは、各粗圧延機１２とそれに付設のエッジャー１３による幅圧下とは、一つの被圧延材８に対して同時に行われる（いわゆるタンデム状態になる）ため、粗圧延機１２のワークロール１９と、その粗圧延機に付設のエッジャーロール１３５との間の被圧延材８を確実に引っ張り勝手にできる順方向パスでは大きな幅圧下量を取っても問題ないのに対し、必ずしも粗圧延機１２のワークロールとその粗圧延機１２に付設のエッジャーロール１３５との間の被圧延材８を引っ張り勝手にできない逆方向パスでは、被圧延材８がワークロール１９とエッジャーロール１３５との間で圧縮され、しかもそれが被圧延材幅方向両サイドで均等にならなくなることが少なくないため、被圧延材８に大きなキャンバ（長さ方向に見たときに幅方向に湾曲していること）が生じてしまう、という問題があるからである。

逆方向パスでは必ずしも粗圧延機１２のワークロールとその粗圧延機１２に付設のエッジャーロール１３５との間の被圧延材８を引っ張り勝手にできないのは、概して粗圧延機１２のワークロール１９の駆動トルクに対してエッジャー１３の駆動トルクは仕様上の容量が小さく、力が不足してしまうからである。

最後に、粗圧延機１２には、図７に示すように、進入してくる被圧延材８に向け、デスケーリング水を噴射するためのデスケーリングヘッダー１２５が設置されている。ここに登場する例では、往復圧延を行うＲ１とＲ２は、入側と出側、両方に設置されている。ただ、全ての圧延パスにてデスケーリング水を噴射するとは限らず、例えば１パス目だけ噴射する、とか奇数パス目だけ噴射する、とか被圧延材の材質等に応じて、所定のデスケーリングパターンがとられる。

熱間圧延ライン１００上には、このほか、図６に示すように、クロップシャー１４、デスケーリング装置１６、冷却ゾーン２２、などの付帯設備も配置されている。

そして、各圧延機をはじめとする各設備間には図示しない多数のテーブルローラ（以下、搬送ロール）が配置され、これにより、被圧延材８は、粗圧延機１２（図７の例ではＲ１とＲ２）での往復圧延の偶数パス目を除いて、矢印Ａで示す搬送方向、すなわち、熱間圧延ライン１００の上流側から下流側に向かって搬送される。

なお、本発明において、被圧延材とは熱間圧延ライン１００上にて正に圧延加工されつつある金属材料を称することばであり、最終的な製品厚まで圧延され巻き取られつつある段階以降のものは金属板と称する。なお、金属板は金属帯をも含む意味である。

従来、熱間圧延における被圧延材幅の制御は、次に述べる２つの制御が併せて行われていた。

（１）セットアップ
（２）先尾端でのショートストローク制御

ちなみに、ショートストローク制御とは、図９に示すような、フレアーと呼ばれる、水平圧延（ワークロール１９による被圧延材８の厚さ方向の圧延：以下、厚み圧下）によって被圧延材８の先端と尾端にできる、局部的な幅の広い部分Ｂ、Ｃや、逆に図８に示すような、幅不足な部分Ｂ’やＣ’が生じるのを可及的に防止すべく、局部的にエッジャーによる幅圧下量を変更する、局部補償制御のことである。

（１）セットアップの説明
各エッジャーパス直後の被圧延材幅の目標値を予め計算により決定して設定し、実際に被圧延材を幅圧下する際（先尾端を除く）の該各エッジャーパスのエッジャー開度を設定する。

それには、表１に示すような、幅スケジュールと呼ばれるプロセスコンピュータ７０中のテーブルを、上位のビジネスコンピュータ９０から伝送される、材質、製品幅等をキーに索引し、さらに計算することで行う。表１中、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３はそれぞれ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に付設のエッジャーを意味する。

上記表１は、ＳＵＳ３０４のものである。ＳＵＳ３０４が被圧延材であれば、ビジネスコンピュータ９０から伝送される、ＳＵＳ３０４であるという材質の属性をキーに、まず上記表１を索引してくる。しかるのち、今度は同じくビジネスコンピュータ９０から伝送される、製品幅のデータをキーに、上記表１の該当する行を索引する。例えば、製品幅が１０６０ｍｍであれば、表１中の１０００〜１１９９に相当する行を索引する。表１中の１０００〜１１９９に相当する行は、実は製品幅が１１００ｍｍの場合の各パス圧延後の被圧延材幅を代表して示したものである。

そこで、これを基に製品幅１０６０ｍｍ用に、各パス圧延後の被圧延材幅を補正して設定する。それには、製品幅の差である４０ｍｍ分、上記表１の該当するパスの幅の値から差し引いたものとしてもよいし、あるいは、その差４０ｍｍに１．１等の幅圧下効率を表すような係数を掛け算し、その値を差し引いたものとする等してもよい。

なお、例えば、表１中の１０００〜１１９９に相当する行は、実は製品幅が１１００ｍｍの場合の各パス圧延後の被圧延材幅を代表して示したものであることは先にも述べたが、この行のＥ１−１、Ｅ１−２等の各値は、それぞれＥ１の１パス目、Ｅ１−２パス目等を意味し、どれもエッジャー１３による幅圧下とそれにつづく粗圧延機１２による厚み圧下の両方を経た後の予定幅のを目標値として定めたものである。よって、例えばＥ１−１で１０９５だったのがＥ１−２で１０９７になっているのは、Ｅ１−１で２ｍｍしか圧下しないわけではなく、別途の詳説しないロジックにより、それ以上幅圧下するのであるが、Ｒ１−１パス目とＲ１−２パス目（後者はエッジャーによる幅圧下なし）の厚み圧下に伴う幅広がりによって幅が戻ってしまう分も加味された予定幅を目標値として定めたものである。

（２）先尾端でのショートストローク制御の説明
上記図９は、ちなみに被圧延材８の全長にわたり、幅圧下しなかった場合について示したものである。一方、粗圧延機１２の入側に付設の先述のエッジャー１３にて、その一対のエッジャーロール１３５の開度を、例えば、被圧延材８の全長にわたり、一つ前のパスでの圧延後の被圧延材８の幅よりも若干狭い開度で一定にして、被圧延材８の幅圧下（エッジャーの開度一定制御）と、それにつづく厚み圧下を行うと、今度は、先端も尾端も図８にＢ’、Ｃ’で示すように局部的に幅狭になる。

幅圧下を行わず、厚み圧下だけを行えば、被圧延材８の先端と尾端では、先述の図９に示した通り、若干、幅が広がる方向にフレアーができる作用があるはずであるが、多くの場合、厚み圧下に先立って行われるエッジャー１３による幅圧下によって生じた被圧延材８の幅端部の局部的な増厚分（いわゆるドッグボーンＤ）は、図１０に示すように被圧延材８の先端と尾端では小さく、先端と尾端を除いた中間では大きいため、エッジャー１３による幅圧下につづく厚み圧下でその増厚分が幅外側に広がるいわゆる幅戻り量も先端と尾端では小さく、先端と尾端を除いた中間部分では大きくなり、先端と尾端を除いた中間部分の幅戻りが先端と尾端の幅戻りに勝ってそのようになるのである。

上記問題の解決策として、先尾端のフレアー量あるいは幅不足量を計算により予測し、この計算により予測したフレアー量あるいは幅不足量をもとに被圧延材長さ方向に、局部的にエッジャーによる幅圧下量を変更する、局部補償制御がショートストローク制御である。

ショートストローク制御は、例えば、先述のエッジャーの開度一定制御を行ったのでは被圧延材８の先端と尾端が局部的に幅狭になってしまうのを防止する目的で、その幅狭になりそうな分に相当する開度だけ、幅狭になりそうな被圧延材長さについて、エッジャー１３の開度を広くするようして行われる。

非特許文献１には、図１１に示すように、被圧延材８の先端でかつ幅端からΔＶｓ・ｓ／２だけ幅方向に入った位置を始点とし、被圧延材長さ方向にｌｓだけ入り、かつ幅端からΔＶ_Ｅ／２だけ幅方向に入った位置を終点として、両者を結ぶように、エッジャーロール周面が軌跡を描いて動くようにした、ショートストローク制御の例が示されている（被圧延材８の長さ方向に対してエッジャーロール１３５の周面の軌跡は結果的に図１２中の角度θｓをなすようにテーパ状に幅中央側に動く）。

図１１の例の場合、一対すなわち２つあるエッジャーロール１３５の双方合わせて、被圧延材８の最先尾端でのエッジャー開度の、同中間部分でのエッジャー開度に対する広さ、すなわち、Ｖs＝（ΔＶ_E／２−ΔＶs・s／２）×２を、先述の幅狭になりそうな分に相当する開度（以下、ショートストローク量）としているわけである。また、先述のｌｓはショートストローク長と以下称することにする。

また、被圧延材８を幅圧下しなかったのでは被圧延材８の先端と尾端に局部的に幅の広い部分ができてしまうのを防止する目的で、その局部的な幅広になりそうな分に相当する開度だけ、幅広になりそうな被圧延材長さについて、エッジャー１３の開度を狭くする制御も、勝手逆に（ΔＶs・sよりΔＶ_Eの方が大きくなる）同様の要領で行われる。

特開平８−９００３０号公報 特開平３−７１９０９号公報 特開２００２−１５３９０７号公報 特開昭５７−７２７１４号公報 技術講座通信教育 熱間圧延方法 ｐ１０４ （学校法人鉄鋼学園 産業技術短期大学 人材開発センター）

しかしながら、従来のセットアップと非特許文献１のショートストローク制御の併用では、金属板の長さ方向全般にわたって、エッジシーム量が大きくなる場合があったり、エッジシーム量が製品金属板の長さ方向に局部的に大きくなる場合がある、という問題点があった。

エッジシームとは、被圧延材８の粗圧延、仕上圧延のパスの進展により、被圧延材８の側面にできる皺が表裏面に回り込んでできる、製品金属板幅端部の筋状の表面欠陥のことで、概して、高温下でも酸化しにくいために酸化物スケールの剥離と新生面の露出が起こりにくいステンレス鋼に多く発生し、極低炭素鋼でもたまに発生することがある。

ステンレス鋼はＪＩＳ Ｇ ４３０４に定義されるもの、極低炭素鋼はＪＩＳ Ｇ ３１３１等の一般加工用の鋼板にてＣを０．０１ｍａｓｓ％未満としたものと考えてよい。

エッジシーム量ｄＥＳは、例えば、巻取り後の金属板の長さ方向中央域において、図１２に示すように、３０ｍ間隔で２０ヶ所、最も製品金属板幅方向中央寄りで発生したエッジシーム疵１２から近隣の幅エッジまでの距離ｄＥＳｉ（ｄＥＳ１、ｄＥＳ２、…）を金属板表裏面左右両側で、それぞれ測定し、平均したり、最大値をとる等することで様々に定義できる。

エッジシーム量は幅圧下量と密接な関係がある。幅圧下量が大きくなるほど、図１３（ａ）に示すように、ドッグボーンＤ部が大きくなり、ドッグボーンＤ部に生ずるエッジシームＥＳＤも大きくなり、図１３（ｂ）に示すように、その後厚み圧下によって被圧延材８の表裏面に回り込んでくるエッジシームＥＳＤの量ｄＥＳＤも大きくなる。パスがさらに進展しても、さらに被圧延材８の側面のエッジシームＥＳＳが回り込んできてそれに追加される形となるから、結局、幅圧下量が大きくなるほど、エッジシーム量も大きくなる。

従来のセットアップと非特許文献１のショートストローク制御の併用では、金属板の長さ方向全般にわたって、エッジシーム量が大きくなる場合があったり、エッジシーム量が製品金属板の長さ方向に局部的に大きくなる場合があるのは、エッジシーム量が幅圧下量と密接な関係があること、それに先述のようなショートストローク制御による被圧延材８の長さ方向のエッジャー開度の変化パターン、に原因があると推定される。それについて以下に説明する。

一つ前の粗圧延パス後の被圧延材平面形状について、図１４（ａ）に点線で示すものを予定し、本来であれば、同図１４（ａ）のエッジャーロール１３５とワークロール１９を挟んで右側の圧延後目標に示すように、点線のごとく先端に幅不足の部分ができようとするのを、ショートストローク制御で補償して、可及的に破線に示すような矩形に近づけようとする制御を行う予定であったところ、実際には図１４（ｂ）のエッジャーロール１３５とワークロール１９を挟んで左側に実線で示すように被圧延材長さ方向全般にわたり、予定していたよりも幅の広いものがきた、とする。そういう場合には、先述のセットアップのロジックに従えば、そのパスで目標となる幅に圧下するには、予定通りの幅のものがきた場合に比べ、被圧延材長さ方向全般にわたり、幅圧下量が結果的に大きくならざるを得ない。

また、図１４（ｂ）に実線で示すものは、単に被圧延材長さ方向全般にわたり幅が広いだけでなく、先端部分の平面形状が矩形でなくフレアー部分を有する場合が殆どである。この部分は、ショートストローク制御が予定通り行われても、矩形のものがきた場合に比べ、やはり幅圧下量が大きくなる。

エッジシームの発生しやすい先述のステンレス鋼や極低炭素鋼について、もしも、先端と尾端を除いた部分の幅圧下量を極度に小さくする、あるいは全く幅圧下しないようにすることで、エッジシーム量を小さくするように先述のセットアップロジックを構築しておくと、一見よさそうであるが、この場合、先端と尾端の部分について行われるショートストローク制御が、同部だけ局部的に幅圧下するように行われてしまうことになり、すると、被圧延材８の先端と尾端にだけ集中的にエッジシームが生じることにつながり、矩形に圧延されたとしても、後述の図１（ｃ）に示すように、先端と尾端に生じたエッジシームを除去するために、被圧延材全長にわたってそれを除去後の幅に揃えざるを得ない。

本発明は、上記したような従来の問題を解決すべくなされたものである。すなわち、本発明は、熱間圧延における被圧延材幅の制御方法において、一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材幅の長さ方向変動にならって、予め設定された一定の幅圧下量だけ、長さ方向全般にわたり、各粗圧延機に付設のエッジャーにより、幅圧下して、エッジシーム量を低減することを特徴とする、熱間圧延における被圧延材幅の制御方法である。

又、前記幅圧下に際して、一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材の先端の幅に対して、幅の狭い箇所は、その狭い分だけエッジャー開度を狭くし、広い箇所はその広い分だけエッジャー開度を広くするよう制御するようにしたものである。

又、前記幅圧下に際して、一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材の先端の幅に対して、幅の狭い箇所は、その狭い分よりさらにエッジャー開度を狭くするよう制御し、広い箇所は、逆に、その広い分よりさらにエッジャー開度を広くするよう制御するようにしたものである。

又、前記幅圧下に際して、一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材の先端の幅に対して、幅の狭い箇所は、目標通りに実績幅が推移した場合の予定幅、および、前記一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材の先端の幅を比較し、いずれか小さい側よりもさらに幅が狭い場合は幅圧下しないようにし、そうでない場合は、前記一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材の幅に対し、前記予め設定された幅圧下量だけ幅圧下し、一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材の先端の幅に対して、幅の広い箇所はその広い分だけエッジャー開度を広くするよう制御するようにしたものである。

又、前記幅圧下に際して、一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材の先端の幅に対して、幅の狭い箇所は、目標通りに実績幅が推移した場合の予定幅、および、前記一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材の先端の幅を比較し、いずれか小さい側よりもさらに幅が狭い場合は幅圧下しないようにし、そうでない場合は、前記一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材の幅に対し、前記予め設定された幅圧下量だけ幅圧下し、一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材の先端の幅に対して幅が広い箇所はその広い分よりさらにエッジャー開度を広くするよう制御するようにしたものである。

又、前記幅圧下に際して、エッジャー開度の増減調整に伴う荷重の変動を考慮し、幅の狭い箇所はその狭い分だけエッジャー開度を狭くするとともに、荷重増によってエッジャー開度が大きくなろうとする分を補償するため、さらにその分エッジャー開度を狭くし、幅の広い箇所はその広い分だけエッジャー開度を広くするとともに、荷重減によってエッジャー開度が小さくなろうとする分を補償するため、さらにその分エッジャー開度を広くするようにしたものである。

又、前記幅圧下に際して、被圧延材の先端の幅に代えて、中間部分の幅との差を計算し、その差に基づいて制御するようにしたものである。

本発明においては、熱間圧延における被圧延材幅の制御方法において、一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材幅の長さ方向変動にならって、予め設定された幅圧下量だけ、長さ方向全般にわたり、各粗圧延機に付設のエッジャーにより、幅圧下する。

これにより、被圧延材長さ方向に局部的に幅圧下量が大きくなる箇所ができるのを防止し、エッジシーム量が大きくなるのも抑制する。

このことを模式的に図解して示したのが図１である。従来例の場合（ｂ）、あるいは、先述のように先端と尾端を除いた部分の幅圧下量を極度に小さくする、あるいは全く圧下しないようにした比較例の場合（ｃ）に対し、本発明の場合（ａ）は、一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材幅の長さ方向変動をもとに、その変動分に相当する分だけ、長さ方向全般にわたり幅圧下するため、局部的に幅圧下量が大きくなる箇所ができるのを防止でき、エッジシーム量が大きくなるのも抑制できることがわかる。これにより、耳切後に製品として採取できる幅（耳切後製品幅）も本発明の方が大きく、歩留まりが高いことがわかる。

本発明によれば、熱間圧延における被圧延材の幅制御、中でも、ステンレス鋼や極低炭素鋼のような、エッジシームの発生するものの幅制御に際して、エッジシーム量を低減することができるようになるから、製品の歩留まり向上に寄与する。

本発明を図６に示した熱間圧延ライン１００に適用する場合を実施形態として、以下、順を追って説明する。

圧延により製造される金属板には、熱間圧延終了後にさらに冷間圧延されるものとそうでないものとがある。需要家の要求する製品幅は、需要家からオーダを受けた段階でビジネスコンピュータ９０に入力されるが、需要家の要求する製品幅は、基準値と、それを何ｍｍまでならオーバーしてよいかの許容値によって、合格範囲を決められている。基準値を下回ってはならず、下回った場合はその需要家に納入できず、他の用途に転用せざるを得ない。下回ったのが被圧延材全長の一部だけなら、その需要家のオーダー重量範囲の下限を下回らない限度において、その下回った部分を切り捨てることで対応できるが、その場合、歩留まりロスになる。

ビジネスコンピュータ９０内には、その製品が、熱間圧延終了後にさらに冷間圧延されるものであるか、熱間圧延終了後に冷間圧延を経ないで需要家に納入されるものか、の情報が、需要家からオーダを受けた段階で入力される。その中に製品幅（常温における）も含まれる。

熱間圧延終了後にさらに冷間圧延されるものであれば、冷間圧延による幅変動分を見越して熱間圧延終了後の金属板の幅の基準値が決められる。熱間圧延終了後に冷間圧延を経ないで需要家に納入されるものであれば、冷間圧延による幅変動分を見越して熱間圧延終了後の金属板の幅の基準値を決定する必要はない。がしかし、熱間圧延終了後までの被圧延材幅の制御方法は両者で共通しているため、以下、後者の場合を例に説明する。

ビジネスコンピュータ９０から伝送経路Ｆを通じてそれら製品に関する情報を受信する、熱間圧延ライン１００に付設のプロセスコンピュータ７０内では、詳説しないロジックにより、需要家の要求する製品幅に対し、余幅と呼ばれる安全代（いわゆるスキッドマークによる幅変動分や、制御の誤差分を見越した値）を足し算した値を目標に、仕上圧延後の被圧延材幅を可及的にそれに近づけるよう、エッジャーを主とする（他に仕上圧延機間の張力等もある）各種アクチュエータの各種設定値を計算し、それらは制御装置５０に伝送され、制御装置５０からの指令を受けて各種アクチュエータが制御される。仕上圧延後の被圧延材幅の目標値としては、正確には、仕上圧延終了後の被圧延材の温度の目標値と常温との温度差による、被圧延材幅の熱膨張分だけ広めの値がプロセスコンピュータ７０内で設定される。

同じく、プロセスコンピュータ７０内においては、別途の詳説しないロジックにより、仕上圧延中、仕上圧延機間で被圧延材にはたらく張力によって起こる幅縮みを、ある値に設定し、仕上圧延後の被圧延材幅の目標値に足し算して、仕上圧延前すなわち粗圧延後の被圧延材幅の目標値として設定する。

図２は、仕上圧延後の被圧延材幅の目標値を基に、以上述べた各種の上乗せ分について、粗圧延後の被圧延材幅の目標値が決まるまでの、それらの関係を模式的に示したものである。

例えば、極低炭素鋼の製品幅９７０ｍｍ（基準値）、許容代（−側ゼロｍｍ、＋側２０ｍｍ）の場合の例でいえば、余幅を１５ｍｍ見越して９８５ｍｍとし、さらに熱膨張分を、線膨張係数１．０×１０^-5(１/ｍ/℃)×仕上圧延後の被圧延材幅の目標値０．９８５ｍ×仕上圧延終了後の被圧延材の温度の目標値と常温との温度差９００℃＝８．８６５ｍｍ上乗せし、少数点以下四捨五入して９９４ｍｍとし、最後に仕上圧延機間で被圧延材にはたらく張力による幅縮みを６ｍｍと見込んで上乗せし、最終的に粗圧延後の被圧延材幅の目標値を１０００ｍｍと設定した場合の例である。

ここで、本発明の第１のポイントである、セットアップロジックについて、以下に説明する。

本発明においては、予め設定された幅圧下量だけ、長さ方向全般にわたり、各粗圧延機に付設のエッジャーにより、幅圧下する。このため、セットアップロジックを従来とは変更し、各パス後の被圧延材幅ではなくて、各パスの幅圧下量で規定するようにしている。
粗圧延後の被圧延材１本単位に、プロセスコンピュータ７０内において、各粗圧延機に付設のエッジャーの各パスについて、目標とする幅圧下量を、材質、製品幅をキーとして（製品厚等、その他のキーを設けてもよい。）、同じプロセスコンピュータ７０内に記憶してあるテーブル値を索引することで、例えば下表２に示すように設定する。表２中、下欄は、例えば、粗圧延後の被圧延材幅の目標値が１０００ｍｍのとき、目標（予定）通りに実績幅が推移した場合の各パス後の被圧延材幅の予定値を参考までに示したものである。参考値であるため、括弧書きしている。あくまで、幅圧下制御は上欄の各パス幅圧下量に基づいて行われる。

充当すべきスラブは１２００ｍｍのものとし、表２の最左欄に示す通り、サイジングプレス１１で１２５ｍｍ幅圧下して１０７５ｍｍにすればよい計算になることを付記しておく。

また、表２中、Ｅ１の１パス目の幅圧下量が５ｍｍと小さくなっているのは、Ｅ１の１パス目では、サイジングプレスによってできる微小な幅の段差（段差プレス分を除く）をならすために行っているものだからである。

各パスについて、目標とする幅圧下量を設定したら、各エッジャーパスでの幅方向の圧延後の被圧延材幅も簡単に決まるから、本発明を実施するのに用いる、幅圧下と被圧延材変形のモデルについて、以下に登場する各パラメータの幾何学的関係も含めて、図３に図解して示すが、以下に述べる設定計算ロジックにより、各エッジャーパスにおける、エッジャー開度の設定値を決める。

ただし、各パスについて、目標とする幅圧下量を設定したら、そのときの反力（荷重）を詳説しないロジックにより予測し、その荷重によりエッジャー開度が増加する分を予測計算し、それを見越したエッジャー開度を設定するようにする。

ここにおいて、各エッジャーパス後の被圧延材幅をＷ_ｉとすると、１つ前のエッジャーパスによる幅方向の圧延後の被圧延材幅がＷ_i-1に相当し、各エッジャーの各パス（各エッジャーパス）について、上記表１の目標値が設定され、それに向かって各設定計算が行われる。

設定計算のタイミングは、例えば、まだ対象である被圧延材８が加熱炉１０内にあり、次々抽出の番になった時、等とすればよいが、これに限るものではない。そして、一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計１５で実測した被圧延材幅の情報が制御装置５０に伝送されたタイミング、すなわち、被圧延材８の先端が各粗圧延機に付設のエッジャーに噛み込む直前に、一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計１５で実測した、被圧延材先端の幅をもとに、上記表２上欄の幅圧下量に相当する分だけ、該エッジャーで幅圧下後の被圧延材先端の幅が狭めになるよう、下記（１）式におけるエッジャー開度Ｘ_Ｅを設定する。

Ｘ_Ｅ＝Ｗ_i−（ΔＷ_Ｈ＋ΔＷ_Ｄ）−Ｐ／Ｍ ・・・（１）
ΔＷ_Ｈ＝ｆ（Ｗ_Ｅ、Ｈ_ｉ-1、Ｈ_i、Ｒ_Ｈ）
ΔＷ_Ｄ＝g（Ｗ_i-1、Ｗ_Ｅ、Ｒ_E、Ｈ_ｉ-1）
Ｘ_Ｅ：エッジャー開度の設定値
W_Ｅ：幅圧下後水平圧延前被圧延材予定幅
Ｗ_i：水平圧延後被圧延材幅
ΔＷ_Ｈ：水平圧延により被圧延材が幅広がりする量（矩形幅広がり）
ΔＷ_Ｄ：エッジャーによる幅方向の圧延でできるドッグボーンが水平圧延により被圧延材が幅広がりする量
Ｐ：被圧延材を幅圧下時にエッジャーにかかる荷重によるエッジャー開度の増加分
Ｍ：エッジャーミル定数
Ｈ_ｉ-1：水平圧延前板厚
Ｈ_i：水平圧延後板厚
Ｒ_E：エッジャーロール半径
Ｒ_Ｈ：ワークロール半径
Ｗ_i-1：エッジャー入側被圧延材幅

ここで、Ｗ_i-1に相当するのは、一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計による被圧延材先端の幅の実測結果である。図７を参照すると、今、Ｅ２の１パス目の被圧延材８の先端でのエッジャー開度を設定しようとしている場合は、Ｅ１の出側の幅計で実測した、Ｅ１の最終パスによる幅圧下後の被圧延材先端の幅の実測結果がＷ_i-1に相当する。もしもＥ３（一方向にしか圧延しない）における、被圧延材８の先端でのエッジャー開度を設定しようとしている場合は、Ｅ２の出側の幅計で測定した、Ｅ２の最終パスによる幅圧下後の被圧延材先端の幅の実測結果がＷ_i-1に相当する。同様に、Ｅ１の１パス目の被圧延材８の先端でのエッジャー開度は、サイジングプレスを一つ前の粗圧延機に見立て、サイジングプレス後の被圧延材先端の幅の実測結果が、Ｆ１エッジャーＦ１Ｅの被圧延材８の先端でのエッジャー開度を設定しようとしている場合は、Ｅ３の出側の幅の実測結果が、Ｗ_i-1に相当する。

次に、本発明の第２のポイントである、一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した被圧延材幅の、長さ方向変動にならって、予め設定された幅圧下量だけ、長さ方向全般にわたり、各粗圧延機に付設のエッジャーにより、幅圧下する方法について、以下に、具体的に説明する。

一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計による被圧延材８の幅の実測結果は、図４に一例を示すような長さ方向分布をしている。これを制御装置５０内で一時的に記憶し、先端の幅に対して、先端を除いた部分の幅は、被圧延材８の長さ方向にどう変動しているか、その記憶した情報に従い、以下の要領でエッジャー開度を被圧延材８の長さ方向全般にわたり、増減調整するようにリアルタイムに制御する。

エッジャー開度を増減しても、その量が直ちに被圧延材８の幅の増減に等しくなるわけではないので、本発明にいう、予め設定された幅圧下量だけ、とは以下の各実施例のいずれか、あるいはさらにその要旨を逸脱しない範囲内での改善を加えたもの、のロジックによるものとする。

一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材の先端の幅に対して、幅の狭い箇所は、その狭い分だけエッジャー開度を狭くし、広い箇所はその広い分だけエッジャー開度を広くするよう、エッジャー開度を被圧延材８の長さ方向全般にわたり、増減調整するようにリアルタイムに制御する。

一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材の先端の幅に対して、幅の狭い箇所は、その狭い分に対して、幅圧下効率（図３の例で示せば、（Ｗ_i-1−Ｗ_i）／（Ｗ_i-1−ＷＥ））を考慮して、例えば１．１倍だけエッジャー開度を狭く、すなわちエッジャー開度を狭くする分が多めになるように、幅の広い箇所は逆に、その広い分に対して、１．１分の１倍になるように、エッジャー開度を広く、すなわちエッジャー開度を広くする分が少なめになるように、エッジャー開度を被圧延材８の長さ方向全般にわたり、増減調整するようにリアルタイムに制御する。

幅圧下効率とは、幅圧下してもドッグボーンができていたりすると、つづく水平圧延により、その分幅が広がってしまったり、水平圧延自体にも幅が広がろうとする作用があるため、幅圧下した量に対して、水平圧延後に実質的にどれだけ幅を狭くできたか、その比率のことを指すものであるが、本実施例は、幅圧下した量に対して、実質的に幅を狭くできる量は小さいから、その分を見越して多めあるいは少なめに幅圧下する、というものである。

一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材の先端の幅に対して、幅の狭い箇所は、先述の表２の下の行に示した予定幅、および、一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材の先端の幅と比較し、いずれか小さい側よりもさらに幅が狭い場合は幅圧下しないようにし、そうでない場合は、一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材の幅に対し、表２の上の行に示した予め設定された幅圧下量だけ幅圧下し、一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材の先端の幅に対して、幅の広い箇所は、その広い分だけエッジャー開度を広くするよう、エッジャー開度を被圧延材８の長さ方向全般にわたり、増減調整するようにリアルタイムに制御する。幅の狭い箇所は幅圧下量を小さくするのがエッジシーム量低減に好ましいため、そのようにするものである。

一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材の先端の幅に対して、幅の狭い箇所は、先述の表２の下の行に示した予定幅、および、一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材の先端の幅と比較し、いずれか小さい側よりもさらに幅が狭い場合は幅圧下しないようにし、そうでない場合は、一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材の幅に対し、表２の上の行に示した予め設定された幅圧下量だけ幅圧下し、一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材の先端の幅に対して、幅の広い箇所は、その広い分に対して、１．１分の１倍になるように、エッジャー開度を広く、すなわちエッジャー開度を広くする分が少なめになるように、エッジャー開度を被圧延材８の長さ方向全般にわたり、増減調整するようにリアルタイムに制御する。実施例２と実施例３の組み合わせである。

実施例１から実施例４のいずれかにおいて、エッジャー開度の増減調整に伴う荷重の変動を考慮し、幅の狭い箇所はその狭い分だけエッジャー開度を狭くするとともに、荷重増によってエッジャー開度が大きくなろうとする分を補償するため、さらにその分エッジャー開度を狭くし、幅の広い箇所はその広い分だけエッジャー開度を広くするとともに、荷重減によってエッジャー開度が小さくなろうとする分を補償するため、さらにその分エッジャー開度を広くする。

実施例１から実施例５のいずれかにおいて、被圧延材８の先端の幅に代えて、中間部分の幅との差を計算し、その差に基づいて被圧延材長さ方向の幅変動を求め、それに基づいて、エッジャー開度を被圧延材８の長さ方向全般にわたり、増減調整するようにリアルタイムに制御する。

中間部分の幅とは、被圧延材８の十分に中間の箇所すなわち、先端や尾端の局部的な幅狭や幅広がりが起こらないある箇所でもって代表させ、例えば、被圧延材８がサイジングプレスすらもまだされないスラブの段階での、被圧延材８の先端から尾端側に向かって１．５ｍのポイントとする。先端の幅の検出結果には誤差が生じる場合もあるため、それに対応するための予備的な機能である。

以上、各種の実施例を説明したが、被圧延材８に対するエッジャー開度を最先端から長さ方向に調整していくに際して、被圧延材８の長さ方向の搬送のトラッキングは、次のようにして行う。

プロセスコンピュータ７０にオペレータにより手入力あるいはグラインダから自動入力されるエッジャーロール直径に円周率を掛け、さらに、エッジャーロールによる被圧延材８の最先端噛み込みによる荷重の起立タイミングを起点とするエッジャーロールの延べ回転数（微小角度回転ごとにパルスを発するパルスジェネレータやロータリーエンコーダ等の回転検出センサをエッジャーロール軸に取り付け、制御装置５０でパルス数をカウントすることで可能）を掛け算することで行う。

あとは、一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計により、実測した被圧延材８の幅の、長さ方向の変動をもとに、先端の幅あるいは中間部分の幅に対する偏差と、被圧延材の長さ方向のどこを幅圧下しているのか、のトラッキング情報と、に従い、実施例１から実施例６他の適宜な幅圧下量に相当する分だけ、エッジャー開度を被圧延材８の長さ方向全般にわたり、増減調整するようにリアルタイムに制御する。

あるいは、被圧延材の長さ方向のどこを幅圧下しているのか、のトラッキングは、次のようにして行ってもよい。

スラブ段階で実貫した被圧延材重量を図示しない秤量計で実測した値がプロセスコンピュータ７０に自動送信され、それを比重（材質をキーに、プロセスコンピュータ７０内のテーブル値を索引する）で割り算して体積を求め、体積熱膨張係数（材質をキーに、プロセスコンピュータ７０内のテーブル値を索引する）と各パスでの温度予測値（詳説しない予測計算ロジックによる）の常温との差を掛け算したものを、各粗圧延機の各パスの出側での被圧延材幅、被圧延材厚の設定値（予定値）でそれぞれ割り算して被圧延材長を求める（被圧延材幅、被圧延材厚は設定値通りに実際になるものと想定する）。

エッジャーロールによる被圧延材８の最先端噛み込みによる荷重の起立タイミングを起点とするエッジャーロールの延べ回転数（微小角度回転ごとにパルスを発するパルスジェネレータやロータリーエンコーダ等の回転検出センサをエッジャーロール軸に取り付け、制御装置５０でパルス数をカウントすることで可能）を掛け算したもので、被圧延材の長さ方向の該当する位置に対して、実施例１から実施例６他の適宜な幅圧下量に相当する分だけ、エッジャー開度を被圧延材８の長さ方向全般にわたり、増減調整するようにリアルタイムに制御する。

さらに、レーザ板速計にてトラッキングを行う方法もある。

（実施結果）
本発明（実施例４〜６全部）を実施した結果、図５に示すようになった。従来に比べ、本発明を適用した場合は、エッジシーム量が低減できていることがわかる。

以上の通りであるが、本発明は、Ｅ１の１パス目でサイジングプレスの出側の幅計での実測結果に基づき、Ｅ２の１パス目でＥ１の出側の幅計での実測結果に基づき、Ｅ３でＥ２の出側の幅計での実測結果に基づき、Ｆ１エッジャーでＥ３の出側の幅計での実測結果に基づき、という具合に行うことができるが、これら全てを行っても、一部だけ行っても良い。

本発明は、熱間圧延における被圧延材幅の制御に用いることができる。

本発明の作用を模式的に図解して示した図 目標幅の決定の仕組について図解した図 本発明を実施するのに用いる、幅圧下と被圧延材変形のモデルについて図解した図 被圧延材幅の長さ方向分布の実測結果の一例を示した図 本発明の効果を示した図 本発明の適用される熱間圧延ラインの概要を示した図 本発明の適用される熱間圧延ラインを、粗圧延機のゾーンについて拡大して示した図 従来の被圧延材幅の制御によって、被圧延材８の先端と尾端にできる、局部的な幅不足な部分Ｂ’やＣ’の様子を示した図 従来の被圧延材幅の制御によって、被圧延材８の先端と尾端にできる、局部的な幅の広い部分Ｂ、Ｃの様子を示した図 粗圧延で被圧延材にできるドッグボーンの様子を示した図 ショートストローク制御の方法を示した図 被圧延材に生ずるエッジシームの様子とエッジシーム量の定義につて図解して示した図 エッジシームのできる様子を示した図 従来技術の問題について図解して示した図

符号の説明

８…被圧延材
１０…加熱炉
１２…粗圧延機
１２５…デスケーリングヘッダー
１３…エッジャー
１３５…エッジャーロール
１４…クロップシャ
１５…幅計
１６…デスケーリング装置
１８…仕上圧延機
１９…ワークロール
２２…冷却ゾーン
２４…コイラー
５０…制御装置
７０…プロセスコンピュータ
９０…ビジネスコンピュータ
１００…熱間圧延ライン
Ａ…搬送方向
Ｂ、Ｃ…フレアー
Ｂ’、Ｃ’ …幅狭
Ｄ…ドッグボーン
Ｅ…エッジャー軌跡
ＥＳ、ＥＳＳ、ＥＳＤ…エッジシーム
Ｆ…伝送経路

Claims (7)

1. 熱間圧延における被圧延材幅の制御方法において、一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材幅の長さ方向変動にならって、予め設定された一定の幅圧下量だけ、長さ方向全般にわたり、各粗圧延機に付設のエッジャーにより、幅圧下して、エッジシーム量を低減することを特徴とする、熱間圧延における被圧延材幅の制御方法。
2. 熱間圧延における被圧延材幅の制御方法において、一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材幅の長さ方向変動にならって、予め設定された幅圧下量だけ、長さ方向全般にわたり、各粗圧延機に付設のエッジャーにより、幅圧下する際に、
   一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材の先端の幅に対して、幅の狭い箇所は、その狭い分だけエッジャー開度を狭くし、広い箇所はその広い分だけエッジャー開度を広くするよう制御することを特徴とする、熱間圧延における被圧延材幅の制御方法。
3. 熱間圧延における被圧延材幅の制御方法において、一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材幅の長さ方向変動にならって、予め設定された幅圧下量だけ、長さ方向全般にわたり、各粗圧延機に付設のエッジャーにより、幅圧下する際に、
   一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材の先端の幅に対して、幅の狭い箇所は、その狭い分よりさらにエッジャー開度を狭くするよう制御し、広い箇所は、逆に、その広い分よりさらにエッジャー開度を広くするよう制御することを特徴とする、熱間圧延における被圧延材幅の制御方法。
4. 熱間圧延における被圧延材幅の制御方法において、一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材幅の長さ方向変動にならって、予め設定された幅圧下量だけ、長さ方向全般にわたり、各粗圧延機に付設のエッジャーにより、幅圧下する際に、
   一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材の先端の幅に対して、幅の狭い箇所は、目標通りに実績幅が推移した場合の予定幅、および、前記一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材の先端の幅を比較し、いずれか小さい側よりもさらに幅が狭い場合は幅圧下しないようにし、そうでない場合は、前記一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材の幅に対し、前記予め設定された幅圧下量だけ幅圧下し、一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材の先端の幅に対して、幅の広い箇所は、その広い分だけエッジャー開度を広くするよう制御することを特徴とする、熱間圧延における被圧延材幅の制御方法。
5. 熱間圧延における被圧延材幅の制御方法において、一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材幅の長さ方向変動にならって、予め設定された幅圧下量だけ、長さ方向全般にわたり、各粗圧延機に付設のエッジャーにより、幅圧下する際に、
   一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材の先端の幅に対して、幅の狭い箇所は、目標通りに実績幅が推移した場合の予定幅、および、前記一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材の先端の幅を比較し、いずれか小さい側よりもさらに幅が狭い場合は幅圧下しないようにし、そうでない場合は、前記一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材の幅に対し、前記予め設定された幅圧下量だけ幅圧下し、一つ前の粗圧延機出側に設置されている幅計で実測した、被圧延材の先端の幅に対して幅が広い箇所は、その広い分よりさらにエッジャー開度を広くするよう制御することを特徴とする、熱間圧延における被圧延材幅の制御方法。
6. 前記幅圧下に際して、エッジャー開度の増減調整に伴う荷重の変動を考慮し、幅の狭い箇所はその狭い分だけエッジャー開度を狭くするとともに、荷重増によってエッジャー開度が大きくなろうとする分を補償するため、さらにその分エッジャー開度を狭くし、幅の広い箇所はその広い分だけエッジャー開度を広くするとともに、荷重減によってエッジャー開度が小さくなろうとする分を補償するため、さらにその分エッジャー開度を広くすることを特徴とする、請求項２乃至５のいずれかに記載の熱間圧延における被圧延材幅の制御方法。
7. 前記幅圧下に際して、被圧延材の先端の幅に代えて、中間部分の幅との差を計算し、その差に基づいて制御することを特徴とする、請求項２乃至６のいずれかに記載の熱間圧延における被圧延材幅の制御方法。

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