JP4330132B2 - 調質圧延方法 - Google Patents

Description

この発明は、調質圧延を連続的に行う際、コイル溶接部をトラブルを発生させることなく調質圧延する方法に関する。

鋼帯、例えば冷延鋼帯は、通常、冷間圧延とそれに続く軟化焼鈍が施された後、表面材質の調整と表面形状の矯正のために、数％程度の軽圧下圧延、すなわち調質圧延が施されている。そして、調質圧延後に所定の板厚になるように、調質圧延時にも板厚制御が行われている。
通常の圧延設備では、圧延機出側に配置した厚み計で鋼帯の板厚を測定し、板厚測定値が目標値になるように圧下率等の圧延条件を制御している。しかし、出側目標板厚を固定値とした板厚制御を調質圧延に適用すると、通常の冷間圧延では生じなかった問題が顕在化する。すなわち、調質圧延機は鋼帯表面の均質化や形状矯正を狙って軽圧下量の圧延ができるように設計されたものであり、調質圧延機に送り込まれる鋼帯に圧下率を大幅に上回る又は下回る板厚変動があると、調質圧延機にトラブルが発生しがちになる。

そこで、鋼帯を調質圧延するに際して、調質圧延機の入側にオンライン材質測定器を設置し、前記材質測定器で測定した材質特性値に基づいて、鋼帯の調質圧延伸び率が所定伸び率になるように予め設定されている鋼帯の調質圧延条件を変更して鋼帯を調質圧延することが例えば特許文献１で提案されている。しかし、この伸び率制御では、鋼帯にある板厚変動が調質圧延後の鋼帯にそのまま持ち越され、板厚精度が要求される用途に適した調質圧延材が得られがたい。

このため、本出願人は、鋼帯の板厚変動に応じて目標板厚を変更することにより、調質圧延機にトラブルを発生させることなく、調質圧延後の板厚偏差を目標範囲に収めた調質圧延材を製造することを目的として、調質圧延機の入側，出側に板厚計を配置し、入側板厚計で測定された板厚の偏差が設定範囲を外れるとき、板厚偏差の超過分又は不足分に応じて設定出側目標板厚を変更し、変更後の設定目標板厚が得られる圧延条件下で鋼帯を調質圧延することを特徴とした調質圧延時の板厚制御方法を特許文献２で提案した。

特開２００１−３８４０１号公報 特願２００２−１１１８４２号

しかしながら、特許文献２で提案した方法を、コイル替わり溶接部をも調質圧延する必要がある連続ミルに適用しようとする場合、先行材と後行材の板厚差が大きいと、僅かなトラッキングのズレでも調質圧延機にトラブルを発生させることがある。
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、コイル替わり溶接部を含んだ鋼帯を連続的に調質圧延する際に、溶接接合された先行材と後行材とに大きな板厚差があっても、調質圧延機にトラブルを発生させることなく、しかも、先行材及び後行材のそれぞれについて調質圧延後の板厚偏差を目標範囲に収めた調質圧延材を製造することを目的とする。

本発明の調質圧延方法は、その目的を達成するため、コイル替わり溶接部を含んだ鋼帯を連続的に調質圧延する際に、調質圧延機の入側，出側に板厚計を配置し、先行材については入側板厚計の測定値に基づいて算出された板厚の偏差が設定範囲を外れるとき、板厚偏差の超過分又は不足分に応じて設定出側目標板厚を変更し、変更後の設定目標板厚に出側板厚計の測定値を一致させる圧延条件下で先行鋼帯を調質圧延し、溶接部が調質圧延機を通過する前後の一定長さ間を、先行材圧延時の実績荷重と後行材圧延時の予測荷重の平均値を圧延荷重とした荷重一定制御に切換えて調質圧延するとともに、上記一定長さが通過した後、制御方法を元に戻して、後行材について、入側板厚計の測定値に基づいて算出された板厚の偏差が設定範囲を外れるとき、板厚偏差の超過分又は不足分に応じて設定出側目標板厚を変更し、変更後の設定目標板厚に出側板厚計の測定値を一致させる圧延条件下で後行鋼帯を調質圧延することを特徴とする。

本発明においては、コイル替わり溶接部を含んだ鋼帯を連続的に調質圧延する際に、先行材及び後行材のそれぞれについて、鋼帯の板厚変動に応じて設定目標板厚を変更するフィードフォワード制御及び調質圧延材の板厚実測値に応じて圧下量を調整するフィードバック制御を併用して鋼帯を調質圧延しているので、鋼帯の板厚が変動した場合でも調質圧延機に何らトラブルを発生させることなく、板厚が所定範囲に収められた調質圧延材を得ることができる。そしてコイル替わり溶接部で先行材と後行材に大きな肉厚差があっても、当該部分は荷重一定制御法で調質圧延されているので、トラッキングに多少のズレが有ったとしても、冷間圧延機にトラブルを発生させることはない。伸び率制御では得られなかった板厚精度を実現でき、板厚精度が要求される調質圧延材を連続して安定的に得ることができる。

本発明に従った先行材及び後行材のそれぞれについての板厚制御では、調質圧延機１０の入側，出側に板厚計２１，２２を配置し、入側板厚計２１で鋼帯Ｓの板厚を測定する（図１）。調質圧延される鋼帯Ｓは、入側ブライドルロール２３を経て調質圧延機１０に送り込まれ、調質圧延機１０のワークロール１１，１２で軽圧下された後、出側ブライドルロール２４を経て巻取りリール２５に向けて送り出される。また、調質圧延機１０の入側，出側に配置されているテンションメータロール２６，２７で鋼帯Ｓの張力を測定し、ブライドルロール２３，２４により調質圧延機１０の入側・出側張力を制御する。

入側板厚の偏差ｓ₁は、入側板厚計２１から制御装置３０の板厚板厚演算系３１に逐次入力される（図２）。板厚演算系３１には、板厚変動許容範囲と目標板厚ｓ₀が予め入力されている。板厚演算系３１では、入側板厚偏差ｓ₁から調質圧延前の鋼帯Ｓの板厚変動を求め、設定された板厚偏差の範囲にあるか否かを判定し、偏差ｓ₂として圧下制御系３２に出力する。
板厚変動が板厚偏差の範囲にあるときはｓ₁＝ｓ₂となり、設定目標板厚が得られる条件下の調質圧延を継続する。このとき、調質圧延機１０から送り出された調質圧延材Ｐの板厚を出側板厚計２２で測定し、出側板厚偏差ｓ₃を制御装置３０の圧下制御系３２に入力する。圧下制御系３２では、入側板厚偏差ｓ₂，出側板厚偏差ｓ₃に対応する圧下位置変更指令ΔＳを演算し、油圧圧下装置３３に出力する。

板厚変動が板厚偏差の範囲を外れた場合、板厚変動の超過分又は不足分をカットした入側板厚偏差ｓ₂（≠ｓ₁）を圧下制御系３２に出力する。
圧下制御系３２では、板厚変動の超過分又は不足分をカットした入側板厚偏差ｓ₂を打ち消す圧下率で鋼帯Ｓを調質圧延するように圧下位置変更指令ΔＳを油圧圧下装置３３に出力する。
入側板厚偏差ｓ₂が設定範囲を超える場合、出側の目標板厚を変更し、変更後の設定目標板厚に相当する圧下率で鋼帯Ｓを調質圧延するように圧下位置変更指令ΔＳを油圧圧下装置３３に出力する。
また、調質圧延機１０から送り出された調質圧延材Ｐの板厚を出側板厚計２２で測定し、測定結果（調質圧延後の出側板厚偏差ｓ₃）を圧下制御系３２に逐次入力する。圧下制御系３２で、入側板厚偏差ｓ₂，出側板厚偏差ｓ₃に基づいて圧下位置変更指令ΔＳを補正することにより、調質圧延材Ｐの板厚を精度良く所定範囲に収めることが可能となる。

次に、荷重一定制御への切換について説明する。
コイル替わり溶接部を有する鋼帯を連続的に調質圧延する際に、図１，２に示すような態様で板厚制御を行うと、トラッキングのズレから、入側板厚測定値に基づくデータと調質圧延後の出側目標板厚値のデータを突き合わせるタイミングにズレが生じる場合がある。この際、溶接部の前後の先行材と後行材に大きな肉厚差があると、調質圧延機の荷重もしくは張力が大きく変動して絞込みを起こす等のトラブルが発生しやすい。
そこで、本発明では、このような調質圧延機のトラブル発生を回避するために、コイル替わり溶接部が調質圧延機を通過する前の所定位置、例えばミル入側２ｍ前に到達した時点で、上記で説明した板厚制御を止め、荷重一定制御に制御方法を切換えた（図３参照）。荷重一定制御は、荷重計３４からの荷重値Ｐ₁が目標荷重値Ｐ₀に等しくなるように圧下位置変更指令ΔＳを演算し、油圧圧下装置３３へ出力する圧下制御により制御した。そして、コイル替わり溶接部が調質圧延機を通過する後の所定位置、例えばミル出側２ｍ後に到達した時点で、再び上記で説明した板厚制御に戻した。
なお、荷重一定制御の目標設定荷重としては、先行材圧延時の実績荷重と後行材圧延時の予測荷重の平均値を採用する。

平均板厚３.０ｍｍ，板幅９００ｍｍの普通鋼板に平均板厚３.１ｍｍ，板幅９００ｍｍの普通鋼板を溶接で繋ぎ合わせた鋼帯Ｓを使用し、ラインスピード３００ｍ／分で調質圧延機１０に通板した。調質圧延後の目標板厚を２.８５ｍｍに設定し、目標板厚が得られるように油圧圧下装置３３による圧下量を制御した。
先行材である平均板厚３.０ｍｍの鋼帯を調質圧延した時に、入側板厚計２１で鋼帯Ｓの板厚を測定したところ、板厚偏差の上限（２.８９ｍｍ）を超える板厚変動や下限（２.８１ｍｍ）を下回る板厚変動が鋼帯Ｓに生じていた（図４）。

上限を超える板厚変動を検出したとき、板厚偏差を上限でカットした値ｓ₂として板厚演算系３１から圧下制御系３２に出力し、超過分に応じて設定目標板厚を増加させる圧下位置変更指令ΔＳを圧下制御系３２から油圧圧下装置３３に出力した。下限を下回る板厚変動が検出された場合、下限に応じて設定目標板厚を減少させる圧下位置変更指令ΔＳを圧下制御系３２から油圧圧下装置３３に出力した。
このように鋼帯Ｓの板厚変動に応じて設定目標板厚を変更しながら調質圧延したところ、調質圧延材Ｐの板厚は２.８５±０.０４ｍｍの範囲に収まっていた。また、入側の母材厚みの大きな変動によるミルトラブルもなく調質圧延機１０を稼動できた。なお、このときの平均圧延荷重は、３２００ＫＮであった。

平均板厚３.０ｍｍの普通鋼板に後行材である平均板厚３.１ｍｍの普通鋼板を繋ぎ合わせた溶接部が調質圧延機の２ｍ前の時点で、上記板厚制御を解除し、荷重一定制御に切換えた。後行材圧延時の圧延荷重としては、３４００ＫＮが予測されているので、目標荷重を２者の平均値である３３００ＫＮに設定して荷重一定制御を行いつつ調質圧延した。荷重一定制御の段階では、調質圧延材Ｐの板厚は２.８５±０.０７ｍｍの範囲に収まっていた。

その後溶接部が調質圧延機を通り過ぎ２ｍ後になった時点で荷重一定制御を止め、再び後行材について板厚制御を行いつつ調質圧延を行った。後行材についての調質圧延も、目標板厚を２.８５ｍｍに設定し、この目標板厚が得られるように、調質圧延中の入側板厚計２１で板厚を測定しながら、先行材圧延時と同じ方法で板厚制御を行った。
後行材についての調質圧延も、調質圧延材Ｐの板厚は２.８５±０.０４ｍｍの範囲に収まっていた。また、何らトラブルなく調質圧延機１０を稼動できた。

以上に説明したように、本発明においては、コイル替わり溶接部を含んだ鋼帯を連続的に調質圧延する際に、コイル替わり溶接部の板厚制御を、荷重一定制御に切換えることにより、コイル替わり溶接部で先行材と後行材に大きな肉厚差があっても、トラッキングズレの影響を受けることなく、調質圧延機にトラブルを発生させることがない。この方式の採用により、調質圧延される素材冷延鋼板にある程度の板厚差があっても、板厚精度が高い調質圧延材が生産性良く得られる。

本発明に従って板厚制御するための設備構成を示す図 板厚制御の説明図 荷重一定制御の説明図 母材鋼帯の板厚変動に応じて設定目標板厚を変更しながら調質圧延することにより得られた調質圧延材の板厚変動を示すグラフ

符号の説明

１０；調質圧延機 １１，１２：ワークロール
２１，２２：板厚計 ２３，２４：ブライドルロール ２６，２７：テンションメータロール
Ｓ：鋼帯 Ｐ：調質圧延材 ｓ₀：目標板厚 ｓ₁：入側板厚偏差 ｓ₂：板厚変動の超過分又は不足分をカットした入側板厚偏差 ｓ₃：出側板厚偏差 ΔＳ：圧下位置変更指令 Ｐ₀：目標荷重値 Ｐ₁：測定荷重値

Claims (1)

1. コイル替わり溶接部を含んだ鋼帯を連続的に調質圧延する際に、調質圧延機の入側，出側に板厚計を配置し、先行材については入側板厚計の測定値に基づいて算出された板厚の偏差が設定範囲を外れるとき、板厚偏差の超過分又は不足分に応じて出側設定目標板厚を変更し、変更後の設定目標板厚に出側板厚計の測定値を一致させる圧延条件下で先行鋼帯を調質圧延し、溶接部が調質圧延機を通過する前後の一定長さ間を、先行材圧延時の実績荷重と後行材圧延時の予測荷重の平均値を圧延荷重とした荷重一定制御に切換えて調質圧延するとともに、上記一定長さが通過した後、制御方法を元に戻して、後行材について、入側板厚計の測定値に基づいて算出された板厚の偏差が設定範囲を外れるとき、板厚偏差の超過分又は不足分に応じて出側設定目標板厚を変更し、変更後の設定目標板厚に出側板厚計の測定値を一致させる圧延条件下で後行鋼帯を調質圧延することを特徴とする調質圧延方法。

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