JPH0199710A - 被圧延材の板幅制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、被圧延材の板幅制御方法に係り、特に、複数
スタンドを備えた熱間仕上圧延機にて圧延される被圧延
材の板幅変動を小さくするよう板幅制御する際に採用し
て好適な、被圧延材の板幅制御方法の改良に関する。

〈従来の技術〉 熱間仕上圧延機（ｉｌｌ（ホットストリップミル）にお
いては、加熱したスラブを粗ミル、仕上ミルの順に圧延
し、仕上ミル出側において被圧延材が所定の寸法になる
ように操業している。この操業において、被圧延材の板
幅に関しては、需要者あるいは次工程からの要求幅口に
適当な余幅Δ−〇を加えたーｐ（−１１ｄ＋Δ−ｅ）と
いう幅を目標に圧延するようにしている。

このように要求幅−ｄに余幅ΔＨｅを加えた輻−ｐを目
標幅として圧延するようにしているのは、以下のような
理由により仕上ミル出側の板幅が変動するためである。

すなわち、加熱炉での加熱過程で生じたスキンドマーク
のような温度の変動により変形抵抗が被圧延材の長手方
向で変動するため、粗ミルにおいてエツジング効果が変
動すること、およびこの変形抵抗の変動により仕上ミル
内のスタンド間張力に起因する幅縮み、に関しても長手
方向でその量が変動するからである。

したがって、板幅を一定にするような板幅制御を行い、
その幅変動量を減少させることができれば、余幅Δ−ｅ
を小さくすることができる。これにより、目標ｌｉｐを
要求幅Ｗｄに近付けることができるため、歩留りを大幅
に向上することができる。

このため、熱間圧延設備の粗ミルにおいては、エツジ中
ロールの開度制御により租ミル出側の板幅を一定に維持
する制御が採用されている。

しかしながら、粗ミル出側幅を一定にするようにしたと
しても、前述したように仕上ミル内においても幅変動が
生じるという問題点がある。

これに対して、例えば特公昭５０−２４９０５号、特公
昭５８−３９００２号の各公報において、仕上ミル内の
スタンド間張力を制御して板幅制御を行う方法が提案さ
れている。

前者の特公昭５０−２４９０５号で提案される板幅制御
方法は、仕上圧延機入側において被圧延材の板幅。

板厚、鋼種、温度等で予め定められた関係法則に従って
板幅偏差に対応する必要張力を算出し、スタンド間張力
を予測的に制御するものである。

また、後者の特公昭５８−３９００２号で提案される板
幅制御方法は、前記特公昭５０−２４９０５号で提案さ
れる板幅制御方法にスタンド間通過時間の影響も考慮し
たもので、スタンド間通過時間の変動を実測板厚及び実
測ロール速度から算出し、このスタンド間通過時間の変
動により張力を修正しようとするものである。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記両提案においては、張力による板幅
変化が仕上ミル内のどの場所で生じるか、すなわち被圧
延材の板幅変化挙動が十分解明されていなかったため、
板幅制御のために算出される張力の値およびそれに基づ
いて行われる張力の調整のタイミングが適正なものとな
っていなかった。

これに対して、板幅変化挙動の原因やそれが生じる位置
などを考慮した板幅制御手段が、特公昭５８−５１７６
９号公報および特開昭６２−２８０１６号公報において
、提案されている。

前者の特公昭５８−５１７６９で提案される板幅制御手
段にあっては、張力による幅縮みについてはロールバイ
ト内で後方張力によって生じる変形が支配的であるとし
て、被圧延材がロールバイトに達した時点で後方張力を
調整しようとするものである。

また、後者の特開昭６２−２８０１６号においては、張
力付加時の幅変化挙動は、水平ロールのバイト内で起き
る輻拡がりとスタンド間張力により起きる暢挟まりに分
離し、暢拡がり量を張力、板幅、板幅、ワークロール径
、摩擦係数、変形抵抗の関数とし、幅挟まり量を張力、
板幅、変形抵抗の関数として各スタンドおよびスタンド
間の輻挙動を順次予測し、最終スタンド出側の予測板幅
が目標幅と一敗するような張力を夏出し、各スタンド主
機モータの回転数を設定しようとするものである。

しかしながら、上記両提案においても、幅変化挙動の解
明が不十分であり、特にスタンド間の幅縮みに関してそ
れが生じる位置およびそれに影響を与える要因が十分明
らかにされていないという問題点がある。

すなわち、特公昭５８−５１７６９号では張力による幅
縮みはロールバイトで起きるとしているが、張力以外に
幅縮みに影響を与える要因については何ら述べられてい
ない、一方、特開昭６２−２８０１６号では幅縮みはス
タンド間で生じるとしているが位置の特定はされておら
ず、水平ロールの圧下率は無関係としている。

ところで、本発明者らの観測によれば、熱間連続仕上圧
延機における幅縮みは、後方張力によってロールバイト
入側近傍（通常の圧延条件ではロールバイト入側直近か
ら１ｍの範囲）で生じ、圧下率の影響を強く受けること
が判明している。したがって、特公昭５８−５１７６９
号のように熱間連続仕上圧延機における幅縮みがロール
バイト内で生じているとして板幅制御するものや、特開
昭６２−２８０１６号のように熱間連続仕上圧延機にお
ける幅縮みが圧下率と無関係にスタンド間で生じるとし
て板幅制御するものにあっては、板幅制御精度を効率良
く向上することができないという問題点がある。

本発明は上記のような従来の問題点に鑑みてなされたも
のであって、仕上圧延機出側における被圧延材の板幅変
動を小さく押えることができ、余幅を削減して製品歩留
りを向上させることのできる被圧延材の板幅制御方法を
提供することを目的とする。

く問題解決のための手段〉 本発明は、複数のスタンドを備えた熱間仕上圧延機にて
圧延される被圧延材の板幅制御方法において、第１図に
その要旨を示す如く、被圧延材の長手方向の各点の板幅
及び温度を仕上圧延機入側で検出する工程と゛、この検
出工程における検出値と各スタンドの圧下率および各ス
タンド間の張力から、各スタンドのロールバイト入側近
傍で生じる幅縮み量を予測する幅縮み量予測演算工程と
、各スタンドにおける圧下率および被圧延材とワークロ
ールとの接触弧長からロールバイト内幅拡がり量を予測
する幅拡がり量予測演算工程と、この幅縮み量予測演算
工程と輻拡がり量予測演算工程とから算出される板幅偏
差予測値を解消するスタンド間張力を演算するスタンド
間張力演算工程と、前記被圧延材の長手方向の各点が張
力制御を行うスタンド間の後方側スタンドのロールバイ
ト入側近傍に到達した時点で該被圧延材の長手方向の各
点に対応した張力目標値を付与する張力目標値付与工程
と、を含むことにより、上記目的を達成するものである
。

〈作　用〉 本発明者らは、実際の熱間連続仕上圧延機において、ス
タンド間の張力を圧延中にステップ状に変更する実験を
行い、張力と板幅の変化を対応させることにより、被圧
延材の幅縮みがどの位置で発生しているのかを調べた。

その結果、被圧延材の板幅変動は、ロールバイト入側近
傍で受けた張力と対応していることが判明した。

ところで、−ａに仕上圧延機においては、待機による被
圧延材の温度低下を補償するため、圧延中にロール回転
速度を全スタンド同時に上昇させることが行われている
。これにより、スタンド間通過時間が変動することにな
る。したがって、被圧延材の幅縮みがスタンド間通過時
間に依存するとするならば、ロール回転速度の加速の前
後で幅縮みの傾向が変化するはずである。しかしながら
、本発明者らが仕上圧延機において数多く行った観察に
よると、被圧延材の幅縮みがスタンド間通過時間に依存
するというような現象は現れなかった。

上記知見により、第２図に示されるように、熱間連続仕
上圧延機においては、被圧延材１０の幅縮みは、ロール
バイトの入側近傍で生じており、しかも、この幅縮みは
スタンド間通過時間に依存していないことが判明した。

なお、図中符号Ｖはロールバイト領域を示す。

さらに、本発明者らは実験圧延機により、幅縮みに影響
を与える要因を調査した。その結果、板幅、張力、板温
度および圧下率が幅縮みに大きな影響を与えることが判
明した。圧下率の影響は従来全く考えられていなかった
が、本発明者らの実験結果では第３図に示すように、幅
縮みに大きな影響を与え、これを無視しては十分な精度
の板幅制御を実現できないのは明らかである。

本発明者らは３次元圧延理論に基づく数値計算により、
幅縮みの原因は、ロールバイト入側近傍で被圧延材の長
手方向の応力が幅方向に一様でない分布をもち、板端部
では大きな引張応力が働くこと、また圧下率がこの幅方
向の応力分布に影υを与え、そのために幅縮みに影響を
与えることを見出した。

本発明は、以上の知見に基づいてなされたものである。

以下、具体的に本発明の詳細な説明する。

熱間連続仕上圧延機のスタンド間において、後方側スタ
ンドロールバイト直近における幅縮み量ΔＷは、板幅Ｗ
、スタンド間張力σ、仮温度Ｔ。

圧下率ｒの関数として表される。

ΔＷｍｆ　（Ｗ、ｅ、Ｔ、ｒ）　　　　　”（１）一方
、各スタンドのロールバイト内では、圧下により幅拡が
りが生じており、その量ｄは圧下率ｒ、ロールと被圧延
材の接触弧長ｌｄの関数として表される。

ｄ＝ｇ（ｒ、ｎａ）　　　　　　　　　　　・・・（２
）ここで、被圧延材を長手方向に分割した小部分（以下
セグメントと称する）を考える。今、あるセグメントが
初期設定の張力で圧延されたとすると、仕上圧延機内に
おける幅縮み量の総和Δ−〇は、次式のように表される
。

・・・（３） ここで、ΔＨ？は第１番目スタンドにおける基準張力に
おける幅縮み量、στは第１番目〜第ｉ＋１番目スタン
ド間の設定張力、Ｎはスタンド数、１口よ第１番目スタ
ンド入側近傍における被圧延材の温度、ｒｌは第１スタ
ンドにおける圧下率それぞれを示す。

また、ロールバイト内での幅拡がり量の総和ｄは、次式
のように表される。

ここで、ｄ、は第１番目スタンドにおける幅拡がり量、
ｒｉは第１番目スタンドでの圧下率、Ｎｄｉ　は第１番
目スタンドにおける接触弧長それぞれを示す。

次に、仕上圧延機入側でのセグメントの板幅を１４Ｅ１
仕上圧延機出側での板幅を−。とすれば、この仕上圧延
機出側での仮輻臀、は次式のように求めることができる
。

鏝。−り一Δ−・＋ｄ　　　　　　　　　　　・・・（
５）また、仕上圧延機出側の輻目標値をＷ８とすると、
仕上圧延機内で張力修正によりて除去すべき輻偏差量Δ
−〇は次式のように表される。

Δ−ｃ−Ｈ＠−’に＋＠　−Ｈｚ−ΔＨ”　＋　ｄ　　
１１：　　　”’　（６）したがって、例えば第ｍ番目
〜第ｍ＋１番目スタンド間で板幅制御するとすれば、前
出（１）式を用いて、第１番目〜第ｍ＋１番目スタンド
間の張力目標値σ、は次式のように表される。

σ、ｍｈ、（Ｗ、　　丁□　Δｈ＋　ΔＷｃ）　　　　
　　＝・（７）上記（７）式で求められる第ｍ番目〜第
ｍ＋１番目スタンド間の張力目標値σ、を、対応するセ
グメントが第ｍ＋１番目スタンドのロールバイト入側近
傍に到達したときに出力することによって、そのセグメ
ントの板幅を仕上圧延機の出側において目標どおりに制
御することができる。

以上説明したような原理に基づき、本発明は、複数スタ
ンドを備えた熱間仕上圧延機にて圧延される被圧延材の
板幅変動を小さくするよう板幅制御する際に、被圧延材
の長手方向の各点の板幅および温度を仕上圧延機入側で
検出し、この検出板幅２検出温度、スタンド間張力およ
び圧下率からロールバイト入側近傍で生じる幅縮み量を
予測し、圧下率およびロールと被圧延材の接触弧長から
ロールバイト内幅拡がり量を予測することにより、被圧
延材の長手方向の各点の仕上圧延機出側における板幅の
予測値と目標板幅との偏差を予測演算し、この偏差を解
消するのに必要なスタンド間張力を演算し、前記被圧延
材の長手方向の各点が制御を行うスタンド間の後方側ス
タンドのロールバイト入側近傍に到達した時点でその被
圧延材の長手方向の各点に対応した張力目標値を付与す
るようにしている。

したがって、本発明によれば、幅変動量の予測精度を向
上させることによって、板幅制御を行う際の張力目標値
を適正なものとし、また張力目標値の出力タイミングを
適正なものとすることができる。これにより、板幅制御
精度の大幅に向上することができる。従って、仕上圧延
機出側における被圧延材の板幅変動を小さく抑えて、製
品歩留りを向上することができる。

〈実施例〉 以下、第４図を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第４図において、１１〜１７はそれぞれ第１番目スタン
ドル第７番目スタンド、２１〜２６は被圧延材１０に張
力を付与するためのルーパ、３１〜３６は前記ルーパ２
１〜２６のルーパ制御装置、４１〜４７は前記各スタン
ド１１〜１７の圧延ロールの回転速度を検出するための
パルスゼネレータをそれぞれ示す。

また、図中の符号５０は仕上圧延機入側の板幅計、５２
は仕上圧延機入側の温度計をそれぞれ示す、これら板幅
計５０、温度計５２は被圧延材１０の長手方向の各セグ
メントそれぞれについて板幅および板温度を測定するも
のである。

また、図中の符号５４は、前記各セグメントの通過の判
定を行うための測長ロールを示し、符号５６は最終スタ
ンド１７の出側に設置される温度計、５８は同じく最終
スタンド１７の出側に設置される板幅計を示す。

本実施例の板幅制御装Ｎ６０は、前記第１スタンド１１
の入側に設置される板幅計５０．温度計５２．測長ロー
ル５４からの各検出信号と、設定計算用計算機６１から
伝送される圧下率および張力設定値から前出（１）式お
よび（３）式により各セグメントのロールバイト入側近
傍における幅縮み量を予測演算する暢縮み演算装置６２
と、設定計算用計算ｌ１６１から伝送される圧下率およ
びロールと被圧延材１０との接触弧長とから、前出（２
）式および（４）式により各セグメントのロールバイト
内における幅拡がり量を予測演算する輻拡がり演算装置
６３と、幅縮み演算装置６２および幅拡がり演算装置６
３の出力から前出（５）式および（６）式により除去す
べき幅偏差量を予測し、前出ｍ式により張力目標値を演
算する張力演算装置６４と、この張力演算装置６４から
出力される張力目標値を、各セグメントが制御対象であ
るスタンドの入側近傍に到達した時に前記ルーバ制御装
置３１〜３６に出力する張力遅延装置６５と、出側板幅
を予測する時に用いる各スタンド入側板温度予測モデル
、スタンド間幅縮みモデルである前出（１）式、および
ロールバイト内幅拡がりモデルである前出（２）式の学
習を前記最終スタンド１７の出側に設置された温度計５
６、板幅計５８の検出信号に基づき行う学習装置６６と
を備えている。

前記張力遅延装置６５は、各スタンド１１〜１７のパル
スゼネレータ４１〜４７により、各スタンド１１〜１７
の通板時からの被圧延材長さを測定することにより、前
記各セグメントが現在仕上圧延機内のどの位置にあるの
かをトラッキングし、板幅制御を行うスタンド間の後方
側スタンドのロールバイト入側近傍に到達したセグメン
トに対し、そのセグメントに対応した張力目標値を取出
して、各ルーパ２１〜２６のルーバ制御装置３１〜３６
に出力するように構成されている。

次に、本実施例の作用を説明する。

まず、第１スタンド１１の入側に設置された板幅計５０
及び温度計５２により、被圧延材１０の各セグメントの
板幅及び温度を測定する。この板幅測定及び温度測定は
、前記測長ロール５４の検出信号に基づきある一定間隔
毎に幅縮み演算装置６２に取り込まれ、幅縮み演算装置
６２はこれらの値と設定計算用計算機６１から伝送され
る圧下率および張力設定値から前出（１）式および（３
）式により幅縮み量を予測演算し、また幅拡がり演算装
置６３は設定計算用計算機６１から伝送される圧下率お
よびロールと被圧延材の接触弧長から前出（支））式お
よび（４）式により輻拡がり量を予測演算する。

幅縮み演算装置６２と輻拡がり演算装置６３の演算結果
は、張力演算装置６４に出力され、張力演算装置６４は
前出（５）式および（６）式を用いて除去すべき幅偏差
量を予測し、前出ω式に基づいて出力すべき張力目標値
を演算する。

張力演算装置６４により演算された目標張力値は、張力
遅延装置６５に出力され、張力遅延装置６５は、前記目
標張力値を各セグメントのトラッキング結果に基づき前
記ルーバ制御装置３１〜３６に出力する。

したがって、本実施例によれば、板幅制御を行うための
張力目標値を算出する際に前出（１）式のように圧下率
を考慮することにより、張力目標値を適正なものとする
ことができ、また目標値を出力するタイミングも適正な
ものとすることができるから、これにより板幅制御の精
度を向上することができる。

特に、本実施例においては、板幅制御装置に、各スタン
ド入側の被圧延材の温度を予測する予測モデル、スタン
ド間幅縮みモデル（前出（１）式）およびロールバイト
内幅拡がりモデル（前出Ｃ）式）の学習を行う学習装？
！！６６を設けることにより、さらに−層板幅制御精度
を向上することができる。

また、本実施例において、第１番目スタンドの入側の被
圧延材の板幅および温度は、第１番目スタンドの入側に
設けられた板幅計５０、温度計５２、および測長ロール
５４によって検出するものとしたが、本発明はこれに限
定されることなく、粗圧延機出側に設置された板幅計お
よび温度計を用い、かつ粗圧延機の圧延ロールに取付け
られたパルスゼネレータを利用して、前記第１番目スタ
ンドの入側の各セグメントの板幅および温度を測定する
ようにしたものであってもよい。

次に、本発明の効果を確認するために、７スタンド仕上
圧延機にてホットストリップを圧延した結果を説明する
。

第５図に圧延結果を示す、この第５図は、囚で示される
本発明の板幅制御を実施した場合、■で示される圧下率
を考慮しない幅縮みモデルを用いて板幅制御を行つた場
合、および（Ｃ）で示される無制御の場合それぞれにつ
いて比較したものである。

本発明に基づく板幅制御を実施した囚の場合には、スキ
ッドマークによる板幅変動が除去されていることがわか
る。これに対して、圧下率を考慮しない幅縮みモデルを
用いて板幅制御を行ったω）の場合には、幅縮み量の予
測に誤差が大きいため張力目標値が不適切なものとなり
、その結果、板幅変動を完全に除去することができてい
ないことがわかる。また、板幅制御を行わない（Ｃ）の
場合には、上記２つの場合に比較してさらに大きな板幅
変動が生じていることがわが塾、これにより、本発明の
有効性を確認することができる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、熱間連続仕上圧
延機においてスタンド間張力の変更により板幅制御を行
う際に、被圧延材の各部分に対応する張力目標の値およ
び出力タイミングを適正なものとすることができ、板幅
精度の向上を図ることができる。これにより、余幅を削
減することができ、製品歩留りを大幅に向上することが
できるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る被圧延材の板幅制御方法の要旨
を示す流れ図、第２図は、本発明の詳細な説明するため
の、ロールバイト領域付近における板幅の挙動を示す線
図、第３図は、圧下率とロールバイト入側近傍における
幅縮み量の関係を示す特性図、第４図は、本発明の被圧
延材の板幅制御方法を実施する熱間連続仕上圧延機の装
置構成を示す、一部ブロック線図を含む側面図、第５図
は、本発明例と従来例による圧延結果を示す特性図であ
る。 １０・・・被圧延材、　　　１１〜１７・・・スタンド
、２１〜２６・・・ルーパ、３１〜３６・・・ルーパ制
御装置４１〜４７・・・パルスゼネレータ、 ５０、５８・・・板幅計、　　５２．５６・・・温度計
、５４・・・測長ロール、　　６０・・・板幅制御装置
、６１・・・設定計算用計算機、 ６２・・・幅縮み演算装置、６３・・・幅拡がり演算装
置、６４・・・張力遅延装置、　６５・・・張力遅延装
置、６６・・・学習装置。 特許出願人　　　川崎製鉄株式会社 第　　１　　図 第　　２　　図 第３図 圧下率（％） 第　　５　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数のスタンドを備えた熱間仕上圧延機にて圧延される
   被圧延材の板幅変動を小さくするよう板幅制御する被圧
   延材の板幅制御方法において、被圧延材の長手方向の各
   点の板幅および温度を仕上圧延機入側で検出する検出工
   程と、 この検出工程における検出値と各スタンド間の張力およ
   び各スタンドの圧下率から前記被圧延材の長手方向の各
   点の各スタンドのロールバイト入側近傍で生じる幅縮み
   量を予測する幅縮み量予測演算工程と、 各スタンドにおける圧下率および被圧延材とワークロー
   ルとの接触弧長から、前記被圧延材の長手方向の各点の
   、各スタンドのロールバイト内における幅拡がり量を予
   測する幅拡がり量予測演算工程と、 この幅縮み量予測演算工程と幅拡がり量予測演算工程と
   から算出される板幅偏差予測値を解消するスタンド間張
   力を演算するスタンド間張力演算工程と、 前記被圧延材の長手方向の各点が張力制御を行うスタン
   ド間の後方側スタンドのロールバイト入側近傍に到達し
   た時点でその被圧延材の長手方向の各点に対応した張力
   目標値を付与する張力目標値付与工程と、 を含むことを特徴とする被圧延材の板幅制御方法。