JP4948175B2 - 局部的な温度の乱れの下での熱間圧延プロダクトの断面の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼板に沿って連続的な位置に溶接継ぎ手を有する連続溶接鋼板の圧延を制御する方法に関する。

従来の圧延機制御及び操作は、単一の鋼板を圧延するには許容可能であるが、新しい連続溶接鋼板の技術の出現で、制御方法及び操作は、その処理全体に有利性を有するように再考しなければならなくなった。それらの有利性は、歩留まり及び生産性の増加、修繕の減少及びより一貫性のある許容範囲を有するものである。しかしながら、溶接処理は、鋼板の残りより高く継ぎ手温度を上昇させ、より柔らかい及び圧延力体制の小さい狭い領域を生じさせる。そのような高温は、プロダクトについての所定の許容範囲外になるように溶接継ぎ手における過剰な寸法変化をもたらし、受け入れ難いものである。

熱間圧延におけるロールパスによる圧延材料の挙動は多くの因子により支配される。それらの因子のうちで最も重要な変量は材料の温度である。より高い温度の材料は、圧延中により長く伸長される傾向を有する一方、より低温の材料はより広く広げられる傾向を有する。

連続圧延機においては、材料は同時に複数のロールの対において存在し、ロールの対の相対的速度は、ロールの対のスタンド間の材料の蓄積か又は材料の張力を回避するようにバランスがとられることが必要である。

所謂、粗スタンドにおいて、自動張力制御は、鋼板の先頭部分における条件のみにおいて設定される。鋼板の先頭部分と鋼板の残りとの間の温度の何れの偏差は不正確な速度設定をもたらす。低温の先頭部分は、スタンド間の材料の蓄積と材料の張力における高温の先頭部分とをもたらす。

スタンド間の材料の蓄積は、不安定且つ危険な条件であり、オペレータは、通常、この条件を回避するように相対的な速度を設定し、それ故、粗スタンドにおいて張力を伴う圧延を実行することができる。この張力は、溶接継ぎ手における寸法の変化をもたらす張力である。

中間の及び最終のスタンドにおいてルーパーを使用することにより、小さい断面の材料に制御を連続して適用することができる。ルーパーは、隣接スタンド間に形成される材料のループの変位を測定することによりスタンドにおける相対ロール速度を制御する。ループが生じると速度差が増加し、ループがなくなると、上流スタンドを調節することによりその差は減少する。溶接継ぎ手の遷移効果は、短期間であるが、溶接がスタンドを過ぎた後にのみ、ループの高さを高くする。速度制御は、それ故、材料の悪い部分に適用される。

本発明の目的は、材料の溶接部分における張力を減少させ、更に、寸法変化が生じたスタンドの上流及び下流を補正するように鋼板における補正をもたらす方法を提供することである。

本発明に従って、ローラースタンドにおけるローラーの速度は、材料の肉盛り及び溶接継ぎ手において鋼材における圧縮を生成するように次の下流スタンドの上流において、及びローラーの下流の溶接継ぎ手において鋼材における圧縮を生成するように鋼材における溶接継ぎ手の存在に応じて調節される。

本発明の方法は、粗スタンドにより溶接を追跡し、材料及び溶接条件に適合するように種々のレベル及び時間期間において材料の圧縮の制御を適用し、適切な測定装置を用いて下流において性能がモニタリングされる。

本発明は又、圧延材料における他の検出可能過渡的分布に適用されることができる。

図１を参照するに、鋼板を圧延するための一連のスタンド２を有する圧延機１を示している。各々のスタンド２はロール３を有し、それらロールは最終的に圧延されたプロダクトを形成するように鋼板に作用する。

各々のスタンドにおけるロール３の速度は、コンピュータ５の制御下でそれぞれの速度制御装置４により制御される。

本発明に従って、鋼板は連続的な溶接された鋼板であり、鋼板における溶接は、溶接を形成する溶接機（図示せず）と関連付けられたセンサ６から供給される情報により追跡される。トラッキング調整器７は、溶接時に鋼板において形成される凹凸を削除するためにスタンドにおいてロールの速度調節を行うようにコンピュータ５に接続されている。図１に示す最後のスタンド２から抜け出るときの鋼板のサイズは、ディスプレイ８に示され、測定され、そのサイズの情報はコンピュータ５に供給される。

既存の圧延機制御システムは、スタンド速度間の不一致又は張力の度合いを反映した変数の測定エラーを補正するために圧延機速度を調節するように制御フィードバック方法を用いる。測定は、圧延処理及び調節が後続する材料全てに適用された後に行われる。

エラーの検出は、材料が次の下流スタンドまでの半分の距離と全距離との間の距離に等しい距離だけスタンドを通過した後に、その材料においてなされる。スタンド間の距離の半分以下における何れの過渡的エラーは補正されず、後続する材料において悪い速度変化をもたらす可能性がある。既存の圧延機制御システムは、１．５秒の持続時間のホットスポットが形成される新しい鋼板溶接処理に対処することができない。

ロールスタンドに対する既知の過渡的エラーの識別及び追跡は、圧延材料の残りが攪乱されない間に、遷移エラーのみを補正するように適切な調節が行われることが予測された。

測定は、溶接時の高温によりもたらされる遷移エラーが各々の圧延設定に対して一貫性があり、寸法エラーが圧延処理による前方への粗スタンドから最終プロダクトまで明らかであったことを示している。

本発明は、サイズの減少をもたらす張力を緩和するように、及び下流スタンドにオーバーサイズの材料を送るように圧縮からサイズが増加するように、圧延中に材料に圧縮を適用することに基づいている。

図２Ａは、鋼板１０がスタンド１１と１２との間に進んだとき及び鋼板が溶接継ぎ手１３を有するときの先行技術に従った代表的な構成を示している。

速度制御の通常の条件下では、溶接継ぎ手１３における高温のために、スタンド１１及び１２の間の鋼板において生じる圧縮は、溶接継ぎ手１３における鋼板のネックダウン又はサイズの減少をもたらす、これは、プロダクトに対する所定の許容範囲外であり、許容できないプロダクトを与える圧延後に、鋼板及び溶接継ぎ手における寸法変化をもたらす。

図２Ｂを参照するに、スタンド１１及び１２のロール２０及び２１は、スタンド１１及び１２の間の領域にある鋼板において圧縮をもたらし、それにより、溶接継ぎ手１３の材料の肉盛りが形成されるようにロールにおける速度変化を付加するようにコンピュータ５により調節される。ロールにおける速度制御を付加することにより、溶接継ぎ手において張力が除去され、更に、溶接継ぎ手における寸法の増加は下流スタンドにおける続く圧延のための材料を準備する。スタンド間の鋼板の剛性は、鋼板の圧延が進むときに減少し、それ故、ロールの速度調節における主な変化は、粗段階における圧延機の入口端において起こる。その速度調節は、その速度調節が下流端においてもはや実際的でなくなるまで、鋼板の進行に沿って減少される。

下流端において速度を制御する従来のルーパーは、溶接が終わった後にスタンドを減速することにより溶接の通過のための速度増加に対応する。溶接継ぎ手の通過期間の間、その制御をフリーズさせることにより、この不必要な調節は減少され、継ぎ手の後の寸法は安定化する一方また、駆動構成要素の機械的摩耗を低減させる。

温度に関する前方情報を供給する原理は、圧延機スタンドにおける速度変化を検知し且つその速度変化により補正されることができる、プロダクトにおける他の偏差に適用されることができる。

その方法は、スタンドの上流で測定された温度からスタンド速度を修正することにより、将来、一様でない加熱からもたらされる寸法変動を補正するように適用される。本発明は又、ウォーキングビーム炉の冷却されたスキッドマークからもたらされる寸法変動を制御するように用いられる。

溶接継ぎ手を有する鋼板の典型的な圧延処理において、鋼板は圧延機における複数のロールスタンドを通過する。コンピュータは、圧延段階の開始時における鋼板のサイズと圧延段階の終了時における所望のサイズとに従って、スタンドにおけるロール速度を調節する。溶接継ぎ手が溶接機におけるトラッキング情報に基づいて鋼板において検出されるとき、この情報は、ロール速度を調節するコンピュータに供給される。コンピュータは、溶接継ぎ手が尚も高温にある間に、溶接継ぎ手における張力のための溶接継ぎ手における何れのネックダウンを補償するように、溶接継ぎ手において鋼板に圧縮をもたらすように種々のスタンドにおいてロールの速度を調節する。それらの溶接継ぎ手が溶接機を出たときに溶接継ぎ手はそれらの最高温度にあり、圧延の粗段階を開始するときに断面剛性は最大であるため、ロールの速度増加は粗段階のスタンドにおいて最も大きく、圧延が下流に進むにつれて速度増加は次第に減少し、溶接継ぎ手と鋼板の残りとの間の温度差は減少する。

実施例として、１２５ｍｍ角の断面を有する鋼板が、２５ｍｍの直径を有する圧延ロッドを形成するように鋼板のサイズが減少された１５個のステージを有する圧延機に入れられる。圧延機に入れられるときの鋼板の温度は１０００℃であり、鋼板は０．２ｍ／ｍｉｎの速度で供給される。鋼板は、約１２ｍの間隔を置いた溶接継ぎ手を有する連続した溶接を有する鋼板である。溶接継ぎ手は、鋼板の残りより２００℃高い温度にある。溶接継ぎ手における温度上昇を補償するために、圧延機のスタンドにおけるロールの速度は、一様な圧延ロッドを形成するように、増加される。その速度増加は圧延機の第１粗スタンドにおいて最大であり、断面剛性が減少するにつれて次第に減少する。その速度については、圧延機におけるスタンドの位置の関数として、表１に示している。

速度調節の効果は、スタンド間の時間の期間と溶接位置を変化させるための速度増加を適用することにより更に高められる。

溶接継ぎ手と鋼板の残りとの間の温度差を補償するための速度増加は７番目のスタンドと８番目のスタンドとの間で段階的に取り除かれる。

その結果、圧延鋼板は、圧延鋼板の溶接継ぎ手において実質的に一様なサイズ及び一様な特性を有することとなる。

上記の装置についての多くの修正及び変形が可能であることは、当業者には明らかであろう。それらの修正及び変形は、同時提出の特許請求の範囲に記載している本発明の範囲から逸脱するものではない。

圧延機の連続的なスタンドにより鋼材を圧延するための装置を示す図である。 周知の技術に従って、連続的なスタンド間に溶接継ぎ手を有する鋼材を圧 延する様子を示す図である。 本発明の方法の効果を示す図２Ａに類似する様子を示す図である。

Claims (10)

1. 鋼材に沿って連続する複数の位置に複数の溶接継ぎ手を有する連続的な溶接鋼材を圧延する方法であって、前記連続溶接鋼材は溶接機からの高温で進められ、前記溶接継ぎ手は前記鋼材の残りより高温であり、前記溶接鋼材は、圧延機の連続する複数のロールスタンドの複数のロールの対を介して進められる、方法であり：
   前記鋼材及び溶接継ぎ手が高温にある前記圧延機の上流領域で、連続する複数のロールスタンドにおける圧延条件を調節する段階；
   溶接継ぎ手が第１上流ロールスタンドのところを通過し、第１上流ロールスタンドと第２下流ロールスタンドとの間にあるとき、前記高温の溶接継ぎ手において圧縮をもたらし、前記溶接継ぎ手の肉盛りが前記溶接継ぎ手の厚さの増加をもたらすように、前記第１上流ロールスタンドにおけるロールの対の速度を高くする段階；並びに
   最初の圧延条件を再開するように前記第１上流ロールスタンドにおける前記ロールの対の速度を低くする段階；
   を有する方法。
2. 請求項１に記載の方法であって：
   それぞれの速度制御器により各々のロールスタンドにおけるロール速度を制御する段階；
   前記２つのロールスタンドにおいてロール速度を調節するように制御コンピュータに前記速度制御器の全てを接続する段階；
   を有する、方法。
3. 請求項２に記載の方法であって、前記制御コンピュータは、溶接手段から溶接のトラッキング情報を受け、前記溶接のトラッキング情報に基づいてロール速度の制御のために出力する、方法。
4. 請求項３に記載の方法であって、前記鋼材のサイズを表示する段階と、前記制御コンピュータに前記鋼材のサイズを与える段階とを有する、方法。
5. 請求項１に記載の方法であって、前記２つのロールスタンドにおいて前記高くされた速度は、鋼材が下流のロールスタンドを介して進むにつれて減少する、方法。
6. 請求項１に記載の方法であって、前記複数のロールスタンドは圧延の粗段階にある、方法。
7. 請求項１に記載の方法であって、前記ロールの速度を調節し、その結果、前記溶接継ぎ手の材料の肉盛りを調節することにより、前記溶接継ぎ手の何れかのネックダウンが回避される、方法。
8. 請求項１に記載の方法であって、溶接継ぎ手の存在は、溶接機からのトラッキング情報に基づいて検出される、方法。
9. 請求項１に記載の方法であって、前記ロールの前記高くされた速度は、下流ロールスタンドにおいて減少され、段階的に取り除かれる、方法。
10. 請求項１に記載の方法であって：
    それぞれの速度制御器により各々のロールスタンドにおけるロール速度を制御する段階；
    前記複数のロールスタンドにおけるロール速度を調節するように制御コンピュータに前記速度制御器の全てを接続する段階；
    を有する方法。

Images