JPH04367309A - 板厚制御方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷間圧延等における圧
延材の速度変化が、製品の板厚精度に及ぼす悪影響を抑
えるための板厚制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、油膜軸受を使用している圧延設備
においては、圧延ロールの回転速度が高くなると、それ
に応じて圧延ロールの軸受部への給油量が増加し、油膜
の厚みが増加し、これが板厚精度に悪影響を与える。こ
の影響を抑制するため、予めキスロールの状態でロール
を回転させ、速度に応じた油膜厚の変化を計測しておき
、実圧延時にミル速度に応じて圧下補償量を出力する方
法（特開昭４０−１３２５１　号等）が知られている。

【０００３】しかし、最近の圧延設備では、油膜軸受よ
りもコロ軸受が主流となってきており、上記油膜厚み補
償法の有効性は少なくなってきている。他方で、最近の
圧延技術の進歩に伴い、製品を高能率に生産するためロ
ールを小径化し、１パス圧下率を上昇させた圧延方法が
採られるようになってきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし本発明者らは、
上記のような最近の生産能率の高い圧延方法を採ると、
コロ軸受を使用しても、圧延材の速度変化に応じて、大
きく板厚変動が発生するのを確認した。すなわち、例え
ば低炭材（Ｃ％≦０．０５）の板を１．５　→０．９　
ｔまで圧延する場合、図６に示したように、ミルの圧延
速度を上昇させると、それに応じて図７のように圧延荷
重が大きく低下し（約４０％）、出側板厚偏差が図８に
示すような板厚変動が発生する。この板厚変動は速度変
化過程において主に生じる。

【０００５】そこで本発明者らはこの原因の解析を以下
に示すように行った。油膜厚さ当量ｔｄ　は一般に次の
式（１）で表される。

【０００６】

【数１】

【０００７】（ただし、ｔｄ　：油膜厚さ当量、η：圧
延油の粘度、Ｖ：圧延速度、α：かみこみ角、Ｙ：降伏
応力、ｒ：圧下率）なお、ここで圧下率とは、各圧延機
での入側、出側の板厚比ｒ＝（Ｈ−ｈ）／Ｈ（Ｈ：入側
板厚、ｈ：出側板厚）をいう。

【０００８】式（１）より、油膜厚さ当量ｔｄ　は、圧
延速度Ｖが大きい程、圧下率ｒが小さい程、さらにかみ
こみ角αが小さい程大きくなることが判る。また式（１
）より、従来の圧延条件下では、圧下率ｒが小さく（５
〜２５％）、ロール径も大きい、すなわちかみこみ角α
が小さいので、この場合には、油膜厚さ当量ｔｄ　が大
きいことが判る。

【０００９】ところで、図９は油膜厚さ当量ｔｄ　と摩
擦係数μとの関係を示すグラフである。この図９から明
らかなように、従来の圧延条件下では、摩擦係数μの曲
線は右側の緩慢な傾斜状態にあり、この場合圧延速度Ｖ
も図１０に示す曲線の右側の状態にある。したがって、
圧延速度Ｖが変化して油膜厚さ当量ｔｄ　が変化しても
摩擦係数μはあまり変化せず、その結果圧延荷重も変化
せず板厚にはあまり影響を与えない。

【００１０】しかし、生産能率を上げるために、圧延速
度Ｖを大とし、圧下率ｒを大きく（３０％以上）、ロー
ル径を小さく（Ｄ≦４００ｍｍ）してかみこみ角αを大
とすると、式（１）より、油膜厚さ当量ｔｄ　は大とな
り、図９の曲線の左側の状態へ移行する。このため、摩
擦係数μが大きく上昇し、その結果板厚が大きく変動す
る。具体例を挙げると、ワークロール径：３８０ｍｍ、
圧下率：４０％の圧延条件で圧延速度が５０ｍ／分→８
００ｍ／分に変化した場合、前記図６のグラフの高原部
に相当する圧延荷重は図７のように約４０％も低下し、
板厚変動が生じる（図８）ようになる。このような状態
で従来のごとき予め求めた荷重変動特性からのいわゆる
プリセット補償を行っても、充分な板厚制御精度が得ら
れない。

【００１１】そこで、本発明の課題は、生産の高能率化
を意図して、従来の圧延方法より圧下率を高くロール径
を小さくし、かつミル速度を変化させた場合に生じがち
な板厚変動を抑える新たな制御機構を提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題は、上下ワーク
ロールの先進率および回転速度、圧延材の入出側張力、
ならびに圧延荷重を検出し、これらの検出値と、予め設
定した上下ワークロール径および入出側板厚の値から、
圧延理論式中の圧延荷重、先進率の速度依存性関数を求
め、これらの速度依存性関数から摩擦係数の速度依存性
関数を求め、この速度依存性関数により、圧延材の速度
変化に応じた圧下位置補償量を圧下装置に出力すること
により解決できる。

【００１３】

【作用】本発明によれば、実際の圧延において、実測荷
重、先進率、圧延速度から、摩擦係数μの速度依存関数
を求め、この求めたμを圧延理論式に代入して圧延機の
圧下装置に速度に応じた圧下補償量を出力するものであ
る。したがって、常に圧延速度に応じた的確な圧下補償
量により圧下するから、速度変化に応じて応答遅れなく
、製品の板厚変動を抑え、高精度の板厚精度を確保する
ことができる。

【００１４】

【実施例】次に実施例により本発明をさらに具体的に説
明する。図１は圧延設備の概要を示したもので、ストリ
ップ（圧延材）Ｓに対する上下ワークロール１、２によ
る圧延荷重Ｐはロードセル等の荷重検出器３により、入
側張力σｂ　および出側張力σｆ　はそれぞれ入側張力
検出器４および出側張力検出器５により、入側板厚偏差
量ΔＨおよび出側板厚偏差量Δｈはそれぞれ入側板厚検
出器６および出側板厚検出器７によりそれぞれ検出され
、これらのデータは演算器８に取り込まれる。またスト
リップＳの速度はデフレクタロール９、９を介して検出
される。

【００１５】次に、上記のようにしてオンラインで収録
した圧延荷重Ｐ、先進率ｆｓ　、圧延速度ＶＲ　のデー
タと、演算器８に予め入力設定した圧延材の入側板厚Ｈ
０　、出側板厚ｈ０　、から圧延荷重Ｐおよび先進率の
速度依存関数を高精度に算出し、算出した両関数値を圧
延理論式（２）、（３）に代入して摩擦係数を求め、そ
の速度依存関数を求める。 　　　　Ｐ＝（Ｋｍ　−σｂ　）｛Ｒ’（Ｈ−ｈ）｝１
／２　ｆ１　　　……　　（２）｛ここで、Ｐ：圧延荷
重、Ｋｍ　：変形抵抗、Ｒ’：偏平ロール径、ｆ１　：
圧下力関数、Ｈ：入側板厚（Ｈ０　＋ΔＨ）、ｈ：出側
板厚（ｈ０　＋Δｈ）｝Φｎ　＝ｔａｎ　｛（１／２）
ｔａｎ　−１Φ１　＋（１／４ａ）　・ｌｎ（ｈ／ｂＨ
）　｝　　　　　　　　…　　（３）｛Φ１　：かみこ
み角、Φｎ　：中立角、ａ＝μＲ’／ｈ（μ：摩擦係数
）、ｂ＝（Ｋｍ　−σｆ　）／（Ｋｍ　−σｂ　）｝ このようにして算出した摩擦係数の速度依存関数と、オ
ンラインで計測した圧延荷重、圧延材の入出側張力、板
厚変動を再び圧延理論式（２）に代入して、変形抵抗を
算出する。

【００１６】そこでさらに具体的に説明すると、図１の
設備の下で、圧延中に上下ワークロール１、２の先進率
ｆｓ　、回転速度ＶＲ　、圧延材の入出側張力σｂ　、
σｆ　、板厚偏差量ΔＨ、Δｈおよび圧延荷重Ｐを検出
する。また、予め設定された上下ワークロール１、２の
径、圧延材の入出側板厚のデータも同時に収録する。こ
れらのデータは全て演算器８に入力される。上記検出値
、設定値に基づき、演算器において次のような計算を行
う。

【００１７】まず、圧延荷重Ｐと圧延速度ＶＲ　のデー
タを使い、圧延荷重Ｐを圧延速度ＶＲ　の多項式として
（４）式の係数を重回帰法により求める。

【００１８】

【数２】

【００１９】（４）式より（４）式の極値となる圧延速
度Ｖ０　（＝−ｂ／２ａ）を求める。

【００２０】同時に（４）式　　の推定精度の基準値と
して標準偏差σ２　を求める。次に上記算出圧延速度Ｖ
０　を用い、ＰをＶＲ　の３次式として（５）式のよう
な係数を上記同様重回帰法により求める。

【００２１】

【数３】

【００２２】同時に標準偏差σ３　を求める。前記算出
の２次式での標準偏差σ２　と今回算出の標準偏差σ３
　とを比較して、σ２　＜σ３　が成立すれば、（４）
式を荷重の速度依存関数とする。成立しなければ、次数
を上げて（５）式と同様に係数を推定する。

【００２３】以上で求められる圧延荷重Ｐの速度依存関
数をＰ（ＶＲ　）とする。次に先進率ｆｓ　に関しても
上記と同様に速度依存関数ｆｓ　（ＶＲ　）　を求める
。求めた両速度依存関数Ｐ（ＶＲ　）　、ｆｓ　（ＶＲ
　）　を圧延理論式（２）、（３）式に代入して、摩擦
係数μを演算する。 求めた摩擦係数μと圧延速度ＶＲ　の関係を上記（２）
、（３）式と同様に速度依存関数μ（ＶＲ　）　として
求める。

【００２４】以上のようにして求めた摩擦係数の値から
、再度式（２）、（３）より、速度変化時の圧延荷重変
化を求め、この荷重変化によるロールギャップ変化を補
償する圧下位置補償量（例えば、各圧延材の各パススケ
ジュールについてこのカーブを求め、荷重変化量とロー
ルギャップ変化との対照テーブルを予め作成して持って
おく）ΔＳを式（６）に従い算出し、圧下装置に出力す
る。 ΔＳ＝ΔＰ／Ｋ　　（Ｋ；ミル定数）　　　　…　　（
６）図２は圧下位置補償カーブの例である。このカーブ
より例えば２００　→４００ｍｐｍに速度が変化した場
合には、速度変化に応じてΔＳのみ圧下位置を変更する
ものである。

【００２５】図３および図４はこの圧下位置補償有無に
おける板厚チャートを従来法（図３）と本発明法（図４
）とで比較したものである。同図では、圧延速度、入側
板厚偏差および出側板厚偏差を横軸を対応させて表して
ある。また採用条件は、ロール径が３８０ｍｍ　、圧延
油が合成エステルベース油、圧延材が低炭材を使用し、
１．５→０．９まで圧延した場合の例である。図３の○
で囲った部分から明らかなように、従来法では、圧延速
度の変動に対し、入側板厚偏差はあまり変化ないが出側
板厚偏差、すなわち板厚変動が大きいのに対し、本発明
法によれば、図４中の○で囲って示したように、板厚変
動が１０μｍ→３μｍにまで抑制されていることが判る
。

【００２６】また、本発明による板厚制御は従来の板厚
制御と相反するものではなく、図５に例示するように、
従来の板厚制御システム（例えば入出側Ｘ線厚み計１０
からの出力フィードバックにより制御する方法等）に付
加的に装備できるものである。ここで、Ｋ１　、Ｋ２　
はゲインである。

【００２７】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、生産の高
能率化を図れるとともに、圧延速度の変化に伴う板厚変
動を効果的に抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる圧延設備の概要を示す模式図で
ある。

【図２】圧延速度と圧下位置補償量との関係を示す図で
ある。

【図３】従来法における圧延速度の変動に対応する入側
板厚偏差および出側板厚偏差を示す図である。

【図４】本発明における圧延速度の変動に対応する入側
板厚偏差および出側板厚偏差を示す図である。

【図５】本発明における圧下位置補償の模式図である。

【図６】従来法で圧延速度の時間に対する変動を示すグ
ラフである。

【図７】従来法で圧延速度の変動に対応する圧延荷重を
示すグラフである。

【図８】従来法で圧延速度に対応する出側板偏差を示す
グラフである。

【図９】油膜厚さと摩擦係数との関係を示す図である。

【図１０】圧延速度と摩擦係数との関係を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１、２…上下ワークロール、３…荷重検出器（ロードセ
ル）、４…入側張力検出器、５…出側張力検出器、６…
入側板厚検出器、７…出側板厚検出器、８…演算器、９
…デフレクターロール、１０…Ｘ線厚み計、Ｓ…ストリ
ップ、Ｐ…圧延荷重、ΔＳ…圧下補償量。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上下ワークロールの先進率および回転速度
   、圧延材の入出側張力、ならびに圧延荷重を検出し、こ
   れらの検出値と、予め設定した上下ワークロール径およ
   び入出側板厚の値から、圧延理論式中の圧延荷重、先進
   率の速度依存性関数を求め、これらの速度依存性関数か
   ら摩擦係数の速度依存性関数を求め、この摩擦係数の速
   度依存性関数より、圧延材の速度変化に応じた圧下位置
   補償量を圧下装置に出力することを特徴とする板厚制御
   方法。