JPH04100618A - 板圧延における形状制御方法 - 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］ この発明は板圧延における形状制御方法、特に板温度が
板幅方向に分布がある場合の形状制御方法に関する。

この発明は、普通鋼、ステンレス鋼、電磁鋼、チタン、
チタン合金等の金属ストリップの冷間または温間圧延に
利用される。

［従来の技術］ 圧延板あるいは金属ストリップには、耳波や中伸びなど
の形状欠陥のない、良好な板形状が要求される。従来、
良好な板形状を得るために形状制御か広く行われている
。板形状を制御するには、板幅方向の形状分布と形状操
作量との関係を示すモデル式を予め求めておく。そして
、圧延機の出側で板幅方向の形状分布を検出し、検出し
た形状分布と前記モデル式から形状操作量を求め、求め
た形状操作量に基づいて形状操作端を制御する。

形状操作端として、ワークロールベンダー、中間ロール
ベンダー、中間ロールシフト装置、ワークロールシフト
装置、分割バックアップロール押込み装置などが用いら
れる。

ところで、圧延された板は放熱が板幅方向に沿って一様
でないために、板幅方向の温度分布は不均一となる。板
幅方向の温度分布が不均一であると、圧延板は圧延温度
から常温まで冷却される際に熱変形を生じる。したがっ
て、圧延中の板形状と冷却後の板形状とは異なり、形状
制御を行ったとしても目標とする板形状は得られない。

特に、圧延材の温度が圧延機入側で５０〜５００℃であ
るような温間圧延の場合に、板形状の不良は著しくなる
。

このような問題を解決するために、本発明者たちは上記
温度分布の不均一を考慮した形状制御方法を開発した　
（特願平１−７６７１９号「板の温間または冷間圧延に
おける形状制御方法」参照）。この形状制御方法では、
圧延機の出側で板を冷却したのちに板幅方向の形状分布
と板温度分布とを検出する。そして、上記検出値に基づ
いて板幅方向の冷却媒体散布量を調整するとともに、目
標板形状となるように圧延機の形状操作端を制御する。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記従来の形状制御方法では板幅方向の冷却媒
体散布量を調整することにより、ロールバイト出側の温
度分布および形状分布と検出された温度分布および形状
分布のパターンとか大きく異なってくる。したかりて、
高い精度て形状制御することは困難であり、良好な板形
状を得ることはできなかった。

そこで、この発明は板圧延において高い精度で形状制御
することができる形状制御方法を提供しようとするもの
である。

［課題を解決するための手段］ この発明の形状制御方法は、板幅方向の形状分布と形状
操作量との関係を示すモデル式を予め求めておく。圧延
機の出側で板幅方向の温度分布および形状分布を検出し
、その検出値に基づいて常温における板幅方向の形状分
布を推定する。そして、推定した形状分布と前記モデル
式とから形状操作量を求め、形状操作端を制御する。

板幅方向の温度分布および形状分布を得るには、板幅方
向に沿った複数の測定位置でそれぞれ板温度および板形
状を検出する。板形状は、たとえば急峻度として求める
。測定位置の数は、５〜３０程度である。そして、演算
操作の点から、温度分布および形状分布を測定位置を変
数とする多項式で表わす。変数の係数は、重回帰により
求める。板幅方向の形状分布と形状操作量との関係を示
すモデル式は、予め実験により求める。モデル式は、板
形状を板幅方向の測定位置ごとに、形状操作量を変数と
して表わした一次式の集りからなフている。そして、所
要の形状操作量を求めるには、これら−次式を連立させ
て解く。モデル式の変数の係数は、実験により重回帰に
より求める。形状操作量として、ワークロールおよび中
間ロールに加えるペンディング力、ワークロールおよび
中間ロールのロールシフト量、ならびに分割バックアッ
プロールの押込み量などがある。これら形状操作量のう
ちいずれを制御するかは、圧延機の形式、圧延条件など
により決める。求めたモデル式は、制御用演算装置に保
存されており、検出した板幅方向の温度分布および形状
分布に基づいて所要の形状操作量を求める際に用いられ
る。

圧延板の温度の検出には、熱電温度計、抵抗温度計ある
いは熱放射温度計などを用いる。板形状の検出には、磁
歪式、光学式、たわみ式、分割ロール式など周知の形状
検出器を用いる。

常温における板幅方向の形状分布は、検出した板幅方向
の温度分布および形状分布に基づいて圧延板の線膨張係
数を考慮することにより多項式として表わすことができ
る。上記多項式は測定位置を変数とし、変数の係数は重
回帰により求める。

［作用］ この発明の形状制御方法では、高温状態にある圧延板の
板幅方向の温度分布および形状分布に基づいて常温にお
ける板幅方向の形状分布を推定し、推定した形状分布と
目標とする形状分布との偏差とモデル式とから形状操作
量を求め、形状操作端を制御する。つまり、高温状態で
生じていた耳波や中伸びなどの形状欠陥が冷却中の熱変
形によって吸収されるように、形状制御する。したがっ
て、常温状態では形状欠陥のない良好な板形状が得られ
る。

［実施例］ 第１図は、この発明の形状制御方法を実施する板圧延設
備の一例を示している。

圧延機１１は１２段クラスター圧延機てあって、ワーク
ロール１２、中間ロール１３、中央バックアップロール
１６およびサイトバックアップ１７からなっている。中
間ロール１３は、第２図に示すように二つのテーパ一部
１４．１５が設けられている。サイトバックアップロー
ル１７は、第３図に示すように５個の分割ロール１８か
らなっている。各分割ロール１８はそれぞれ回転によっ
て偏心量すなわち押込み量を調整することができ、これ
によりワークロール１２のクラウンを所要の形状とする
ことができる。

形状操作端として、中間ロール１３に中間ロールベンダ
ー２１および中間ロールシフト装置２２ならびにサイト
バックアップロール１７に分割バックアップロール押込
み装置２３かそれぞれ設けられている。

クラスター圧延機１１の出側に隣接して、温度検出装置
２５が配置されている。温度検出装置２５は、第４図に
示すように中空ロール２６の外周面に複数のクロメル・
アルメル熱電対２７が取り付けられている。中空ロール
２６の表面は、熱電対２７が露出するようにしてアルミ
ナで被覆されている。したがって、熱電対２７は圧延板
Ｓに接触し、また中空ロール２６と熱電対２７との間お
よび熱電対２７とうしは絶縁されている。中空ロール２
６の表面にはロール内部に通じる導孔　（図示しない）
か設けられており、この導孔から熱電対２７はロール内
部に引き込まれている。また、熱電対２７は中空ロール
２６からスリップリング２８を経て標準器　（図示しな
い）を備えた信号処理回路２９を経て制御用演算装置３
１に接続されている。制御用演算装置３１には、形状設
定器３２から目標形状が人力される。

温度検出装置２５の出側に隣接して、形状検出装置３５
が配置されている。形状検出装置３５は磁歪式であって
、上記制御用演算装置３１に接続されている。

上記のように構成された圧延設備において、温度検出装
置２５および形状検出装置３５は適当なサンプリング間
隔　（たとえば、０．５ｓｅｃ）をおいて圧延板Ｓの温
度および板形状を連続的に検出する。温度検出値ｔおよ
び板形状検出値Ｃは、制御用演算装置３１に出力される
。制御用演算装置３１では、板温度および板形状の検出
値に基づき、次に述べるモデル式により所要の中間ロー
ルペンディング力、中間ロールシフト量およびサイドバ
ックアップロールの分割バックアップロール押込み量を
演算する。演算結果はそわぞれコントローラー３７に人
力され、コントローラー３７からの操作信号により中間
ロールベンダー２１．中間ロールシフト装置２２および
分割バックアップロール押込み装置２３が制御される。

ここで、検出した温度分布および形状分布により形状操
作量を求める方法の一例について説明する。以下、板形
状は急峻度で示す。

急峻度λ（×）を板幅方向の測定位１ｉｘを変数として
次の式（１）で表わす。

λ（ｘ）＝ａ、ｘ’　　＋ａ２　　ｘ３　＋ａ３　　ｘ
２＋ａ４　ｘ＋ａ５　　　　　　　　−＝（１）ここで
−１≦Ｘ≦１゜ ｘ＝−１：ｉライブサイド側の板の板端位置 ｘ＝１＝ワークサイト側の板の板端位置式（１）の係数
ａ１〜ａ５は形状検出装置により板幅方向の急峻度を検
出し、重回帰を行って求める。なお、急峻度λ（ｘ）を
表わす式は、積度の点からＸについて４次以上であるこ
とが望ましい。

上式をもとに 対称性成分式 ％式％ 非対称性成分式 λａ（×）＝ａ２ｘ３＋ａ４ｘ ・・・（２） を作成する。

ついで、形状評価パラメータを求める。

λ２＝λ３（１）−λ言０） λ４＝λ、（１＃Ｔ）−λ３（０） ・・・（３） つぎに、これらの４個のパラメータを用いて板幅方向の
温度差かある場合の板形状を求める。

板温度Ｔ　（ｘ）を板幅方向の測定位置Ｘを変数として
次の式（４）で表わす。

Ｔ（ｘ）＝ｂ、ｘ’　＋ｂ２ｘ３＋ｂ３ｘ２＋ｂ４ｘ＋
ｂｓ　　　　　　　　＝・（４）ここで−１≦Ｘ≦１゜ ｘ＝−１ニドライブサイド側の板の板端位置 Ｘ＝１：ワークサイド側の板の板端位置式（４）の係数
ｂ１〜ｂ５は、板温度検出装置により板幅方向の温度分
布を検出し、重回帰を行フて求める。なお、板温度Ｔ　
（ｘ）を表わす式は、精度の点からＸについて４次以上
であることが望ましい。

常温時の形状　（急峻度）分布の推定は次のようにして
行う。

まず、式（１）を用いて板幅方向に温度差を考慮しない
場合のスリットモデル（第５図参照）を考える。

無張力時の各スリット長さＩｔ　（ｘ）は、式（１）よ
り次式で与えられる。

Ｊ２（ｘ）＝（１±λ２（ｘ）・ｙｒ２／４）　４２０
ただし　＋：λ（Ｘ）≧０．−：λ（ｘ）＜０ここで、
板幅方向に温度差がない場合の各スリット長さに温度補
正を行う。すなわち、ｕ’（ｘ）＝　Ｉｔ　（ｘ）（１
−β（Ｔ（ｘ）　　Ｔｏ））β：線膨張係数、Ｔｏ：常
温（Ｔ　（ｘ）　＞　Ｔ　ｏ）式（５）よりｍ１ｎ（ｆ
！、’　（ｘ））　＝　１　’、ａｉｎとすると、伸び
差率Δε、の分布は次の式（６）から求まる。

Δε＋（Ｘ）＝　（１’　（Ｘ）　　ｊ！　’ｗｉｎ）
　／　１　’ｗｉｎ・・・（６） したがって、温度分布（Ｔ（ｘ））および急峻度分布（
λ（×））がある場合の板を常温まで冷却した場合の急
峻度分布λ′（×）は式（７）となる。

え’　（Ｘ）　＝充バ］開 、　　　　　　　　　　　　・−（７）式（７）は式（
１）のような４次式ではないので、次のように４次式に
書き変える。

λ’（ｘ）＝ｃ、ｘ’　＋ｃ２　ｘ３＋ｃ３ｘ２＋　０
４　ｘ　＋　０５ 上式の係数０１〜ｃ５は、式（７）を用いて重回帰を行
って求める。

また、式（２）と同様に、 λｇ’（Ｘ）　＝　ＣＩ　Ｘ’　＋　Ｃ３Ｘ２＋　Ｃ６
λａ’　（Ｘ＞　＝０２　Ｘ　３＋　０４　Ｘとし、形
状評価パラメータ λ２＝λ、’（１）−λ、’（０） λ４＝λ、’（１＃Ｔ）−λ、’　（０）を求める。

形状修正量の演算は次のようになる。

目標とする形状をλ２′、λ４．λ１．λ３′に対して
λ２．λ４．λ１．λ３７とすると修正量は式％式％ したがって、Δλ１〜Δλ４が０となるように各形状操
作端を操作してやればよい。

各形状操作端の修正量は次のようになる。

Δλｉ　”　ｆ　ｉｌΔδＢＵＲ１＋　ｆ　ｔ２ΔδＢ
ＵＲ２＋ｆ１３ΔδＢＬＩＲ３”　ｆ　ｉ４ΔδＢＵＲ
４＋ｆ１５ΔδＢｕＲ５＋　ｆ　＋６ΔδＳＷＳ＋　ｆ
　ｌｔΔδＳＯ９”　ｆ　１８ΔＦ”ｗｓ＋ｆ、９ΔＦ
ＤＳ ・・・（９） ただし、ｉ＝１〜４、 ｆ　ＩＪ＝ＣＩ　ＩＷ　２”　Ｃｉ□Ｗ　＋　Ｃ，３た
だし Ｃｉ　ｊ　’定数 ΔδＢｕＲ１”−Δδ［ＩＵＲ５： 第１〜第５分割バックアップロールベアリングの押込変
化量 ΔδＩＩＷ！＋Δδｓｏｓ　： ワークサイドおよびドライブサイドの中間ロールシフト
変化量 ΔＦ８５．ΔＦｏｓ： ワークサイドおよびドライブサイドの中間ロールペンダ
ート変化量 予め実験を用い式（９）の定数を重回帰により求める。

式（１０）より独立変数は９個、従属変数は４個である
から、独立変数を４個選定し、方程式を解けば解か得ら
れる。先に選んだ解がその形状操作量の最大値を超えて
いる場合、先に選んだ形状操作量の最大値の８０を程度
に値を選び残りの独立変数５個のうち、また４個を選定
して方程式を解けば解が得られる。

つぎに、上記圧延設備およびモデル式による形状制御の
実験例について説明する。

１）圧延機ロール構成 ワークロール：直径５０ｍｍ　ｘ胴長４００　ｍｎ＋中
間ロール：直径７５ｍｍｘ胴長４００　ｍｍ中央バック
アップロール： 直径１２０ｍｍ　Ｘ胴長４００　ｍｍ　（６分割）サイ
トバックアップロール： 直径１２０ｍｍ　Ｘ胴長４００　ｍｍ　（５分割）２）
形状操作端 中間ロールペンタ“−：　ｍａｘ　５　ｔｏｎ／チョッ
ク中間ロールシフト装置： ±４０ｍｍ調整可能、 テーパーの大きさは第２図参照 サイド分割バックアップロール： ロール偏心±ｍａｘ　０．５　ｍｍ調整可能３）実験条
件 高周波加熱装置： 圧延機入側でストリップを加熱 測温ロール：熱電対式　（第４図参照）形状検出器：Ｗ
１歪式形状検出器 ストリップ：材質５ＵＳ４３０ 板厚：　１．Ｏｍｍ、板幅：　３５０　ｍｍコイル（焼
鈍材） 圧延憫滑：鉱物系圧延滑油の４０℃、１０９６エマルジ
ヨン 圧下率＝３０％ 前方張カニ　３０ｋｇｆ−ｍｍ−２ 後方張カニ　２５ｋｇｆ−ｍｍ−２ 圧延速度：　１００ｍ−ｍ１ｎ−’ 入側板温度＝４００℃（中央部） 上記条件により実験した結果、次のことが明らかになっ
た。

板幅方向に５０℃、８０℃、１００℃の放物線パターン
で温度分布を与えて（板温度は中央が高い）、圧延機出
側の形状ｔフラットに制御した。。その結果、従来法の
場合、冷却後の板形状は急峻度１、ＯＮ、　１．３％、
　１．５％てあった。これに対し、本発明では冷却後の
板形状はそれぞれ約０．６亀以内に納めることかできた
。

なお、本発明は上述した１２段クラスター圧延機のみに
適用できるものではなく、ワークサイトおよびドライブ
サイトの形状操作端を含めて４つ以上の形状操作端を有
する圧延機すべてに適用できる。

［発明の効果］ この発明ては、圧延機の出側で検出した板幅方向の板温
度分布および板形状分布に基づいて常温における板幅方
向の形状分布を推定し、推定した形状分布とモデル式と
から形状操作量を求め、形状操作端を制御する。したが
って、高温状態で生じていた耳波や中伸びなどの形状欠
陥は、常温まで冷却される間に、熱変形によって消失す
る。この結果、良好な板形状を得ることができ、歩留り
の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の形状制御方法を実施する板圧延設備
の一例を示す設備構成図、第２図は第１図に示すクラス
ター圧延機の中間ロールの詳細図、第３図は上記クラス
ター圧延機のサイドバックアップロールの詳細図、第４
図は第１図に示す温度検出装置の詳細図および第５図は
スリットモデルの説明図である。 １１・・・クラスター圧延機、１２・・・ワークロール
、１３・・・中間ロール、１６・・・中央バックアップ
ロール、１７・・・サイトバックアップロール、２１・
・・中間ロールベンダー　２２・・・中間ロールシフト
装置、２３−・・分割バックアップロール押込み装置、
２５・・・温度検出装置、２６・・・中空ロール、２７
・・・熱電対、３１・・・制御用演算装置、３７・・・
コントローラー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、板幅方向の形状分布と形状操作量との関係を示すモ
   デル式を予め求めておき、圧延機の出側で板幅方向の形
   状分布を検出し、検出した形状分布と前記モデル式とか
   ら形状操作量を求め、求めた形状操作量に基づいて形状
   操作端を制御する形状制御方法において、圧延機の出側
   で板幅方向の温度分布を前記板幅方向の形状分布ととも
   に検出し、前記温度分布および形状分布の検出値に基づ
   いて常温における板幅方向の形状分布を推定し、推定し
   た形状分布と前記モデル式とから形状操作量を求めるこ
   とを特徴とする板圧延における形状制御方法。