JPH06254612A - 熱間仕上圧延機の速度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 走間変更を行う場合に、圧延機出側の圧延材
の温度が、目標値に対してあまり外れることがなく、先
行材から後行材へのパススケジュールの変更を行い得る
熱間仕上圧延機の速度制御方法を提供する。 【構成】 圧延材上の走間変更部が第１スタンドより下
流の第（ｉ＋１）スタンドに到着する毎に、第（ｉ＋
１）スタンドを含めた上流スタンドのロール速度比が、
後行材に対応して定めたロール速度比と一致するように
第（ｉ＋１）スタンドよりも上流のスタンドのロール速
度を変更し、熱間仕上圧延機の出側における後行材の温
度を演算し、この温度の目標値からの偏差が最小になる
第ｊスタンドを決定し、走間変更部が第ｊスタンドに到
達したとき、この第ｊスタンドのロール速度を後行材に
対応して定めたロール速度に変更し、このロール速度の
変更に対応して、第ｊスタンドを含めた下流スタンドの
ロール速度比が、予め先行材に対応して定めたロール速
度比と一致するように第ｊスタンドよりも下流のスタン
ドのロール速度を変更する、ようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数のスタンドを有す
る熱間仕上圧延機の入側で、先に圧延される圧延材の後
端と後で圧延される圧延材の先端とを接合し、接合され
た先行材及び後行材にそれぞれ対応して定めたパススケ
ジュールに従ってロール速度を制御する熱間仕上圧延機
の速度制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼板等を圧延する熱間圧延機では、圧延
材の温度が製品々質を決定する重要な要素になってい
る。このため、熱間仕上圧延機のロール速度は、この熱
間仕上圧延機の出側温度を目標値にすることを第一優先
として決定される。

【０００３】近年、熱間仕上圧延機の入側で、同一若し
くは異なるサイズの圧延材、あるいは、同一若しくは異
なる材質の圧延材を接合して連続的に圧延し、同一若し
くは異なるサイズの製品を得る、いわゆる、走間変更圧
延が行われるようになってきた。

【０００４】かかる圧延においても、先に圧延が行われ
る先行材及び後に圧延される後行材に対して、それぞれ
圧延機出側の温度を目標温度にするように圧延速度を制
御することが重要である。

【０００５】走間変更圧延によってサイズの異なる製品
を得る場合に、圧延機出側の温度を一定に確保するべ
く、圧延速度を制御する例として、例えば、特開昭56−
114513号公報に示された熱間圧延板厚変更方法がある。
以下、図６を用いてこの従来の熱間圧延板厚変更方法の
概略を説明する。

【０００６】図６(a),(b),(c) において、時間軸上のｔ
₁ ，ｔ₂ …ｔ₆ は、板材上の板厚変更点が各圧延スタン
ドに到達する時間を示している。図６(a) には、上記の
時刻ｔ₁ ，ｔ₂ …ｔ₆ において各スタンドの圧下位置制
御装置へその圧下位置変更ΔＳ₁ ，ΔＳ₂ …ΔＳ₆ が指
令され、製品板厚変更を行うことが示されている。圧下
位置の変更量は板厚変更量に従ってあらかじめ計算する
ことが可能である。

【０００７】図６(b) には、上記の圧下位置変更により
各スタンドにおいて発生するスタンド入・出側板速度変
化を補正するための、各スタンド圧延速度の相対値補正
（ΔＶ_r ）が示され、各速度変更量ΔＶ_r1，ΔＶ_r2…Δ
Ｖ_r6は各スタンドでの板厚変化の検出値及び圧延速度値
に基いて算出される。

【０００８】図６(c) には、各スタンドの圧下位置変更
（ΔＳ）、スタンド圧延速度補正（ΔＶ_r ）と同時に行
われる、連続圧延機全体の圧延速度絶対値の補正出力
（ΔＶ_M ）が示され、補正量計算はあらかじめ板厚値に
よる放熱特性を組込んだ圧延温度モデル式により算出す
るようになっている。

【０００９】これによって、仕上圧延温度を一定の範囲
内に確保することができると記載されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記公報に記載の方法
は、熱間圧延機出側の圧延材温度を目標値に合わせるよ
うに各スタンドの圧延速度を変更している。

【００１１】しかしながら、本願発明者の知見によれ
ば、圧延速度の変更だけでは仕上圧延温度を一定にする
ことができない。例えば、図６(c) に示すように、走間
板厚変更点が第１スタンドに到達したタイミングから圧
延速度を変更しているが、少なくとも第２スタンドから
最終スタンドまでの各スタンドでは未だ変更前の圧延材
を圧延しており、圧延速度が変更されるとこれら変更前
の圧延材の温度が変化してしまうことは明白である。

【００１２】また、上記公報には、「板厚変更開始の適
当なタイミングより変更を始める」と記載されているう
ちの「適当なタイミング」について具体的には記載され
ておらず、従って、圧延機出側の圧延温度を一定に確保
する技術は開示されてはいない。

【００１３】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、走間変更を行う場合に、圧延機出側の圧
延材の温度が、目標値に対してあまり外れないように、
先行材から後行材へのパススケジュールの変更を行い得
る熱間仕上圧延機の速度制御方法を提供することを目的
とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、先行材のパス
スケジュールから後行材のパススケジュールに変更する
圧延材上の走間変更部が第１スタンドより下流の第（ｉ
＋１）スタンドに到達する毎に、第（ｉ＋１）スタンド
を含めた上流スタンドのロール速度比が、後行材に対応
して定めたロール速度比と一致するように第（ｉ＋１）
スタンドよりも上流のスタンドのロール速度を変更し、
走間変更部が第（ｉ＋１）スタンドに到達する各場合に
ついて、第（ｉ＋１）スタンドのロール速度を後行材に
対応して定めたロール速度に変更したと仮定して、熱間
仕上圧延機の出側における後行材の温度を演算し、この
温度の目標値からの偏差が最小になる第ｊスタンドを決
定し、走間変更部が第ｊスタンドに到達したとき、この
第ｊスタンドのロール速度を後行材に対応して定めたロ
ール速度に変更し、この第ｊスタンドのロール速度の変
更に対応して、第ｊスタンドを含めた下流スタンドのロ
ール速度比が、予め先行材に対応して定めたロール速度
比と一致するように第ｊスタンドよりも下流のスタンド
のロール速度を変更する、ようにしている。

【００１５】

【作用】以下、本発明の原理と併せてその作用を説明す
る。熱間仕上圧延機は通常４〜８スタンドで構成され
る。図２は一例として５スタンドで構成された熱間仕上
圧延機を示す。１，２，３，４，５はそれぞれ第１スタ
ンド乃至第５スタンドを示し、圧延材６を所定の製品厚
みに圧延するものとする。ここで、第１スタンドの入側
における圧延材上の点Ｘは、先行材Ａと後行材Ｂとの接
合点である。先行材Ａと後行材Ｂとはそれぞれ別の仕上
出側目標板厚及び目標温度を有し、接合点Ｘで先行材Ａ
から後行材Ｂにパススケジュールが変更される。なお、
パススケジュールとは各スタンドのロールギャップ及び
ロール速度の両方に対するスケジュールを意味してい
る。

【００１６】接合点Ｘを走間変更部とすると、走間変更
部Ｘが第１スタンドから順次第５スタンドまでの各スタ
ンドを通過するタイミングで、各スタンドのロールギャ
ップと、ロール速度とを変更する。

【００１７】図３はｉスタンドのロールギャップとロー
ル速度の変更例を示している。図３の横軸は走間変更部
の位置を示しており、走間変更部がｉスタンドに到達し
たタイミングでｉスタンドのロールギャップを先行材Ａ
の設定値から後行材Ｂの設定値に変更する。また、走間
変更部が（ｉ＋１）スタンドに到達したタイミングでｉ
スタンドのロール速度を先行材Ａの設定値から後行材Ｂ
の設定値に変更する。

【００１８】図４は全スタンドのロール速度設定値と変
更方法の一例を示したものである。ここで、実線で示し
た折れ線ＡとＢはそれぞれ先行材及び後行材のロール速
度の設定値である。走間変更部が第１スタンドの入側に
あり、先行材のみを圧延している状態では、各スタンド
のロール速度は折れ線Ａ上の各設定値に設定されてい
る。走間変更部が第１スタンドから第５スタンドまで順
次通過する過程で、それぞれ図３に示したように、ロー
ルギャップ設定値とロール速度設定値とのを変更し、走
間変更部が第５スタンドを通過した時点では全スタンド
のロールギャップとロール速度設定値が後行材の設定値
に変更されていなければならない。すなわち、ロール速
度設定値に関しては、走間変更部が第５スタンドを通過
した時点で折れ線Ｂの速度設定値に移行させる必要があ
る。

【００１９】図４中の〜はこの速度設定値の変更の
具体例を示したものである。いま、走間変更部が第２ス
タンドに到達したタイミングで、破線に示したように
第２スタンドのロール速度は折れ線Ａの設定値のままと
し、第２スタンドのロール速度に対して後行材のロール
速度比になるように第１スタンドのロール速度設定値を
変更する。また、走間変更部が第３スタンドに到達した
タイミングで破線に示したように第３スタンドのロー
ル速度を基準にして後行材のロール速度比となるように
第２スタンド及び第１スタンドのロール速度を変更す
る。また、走間変更部が第４スタンドに到達したタイミ
ングで破線に示したように第４スタンドのロール速度
を基準にして後行材のロール速度比となるように第３ス
タンド、第２スタンド、第１スタンドの各ロール速度を
変更する。さらに、走間変更部が第５スタンドに到達し
たタイミングにて、矢印に示したように第５スタンド
のロール速度を後行材の設定値に変更すると共に、第１
スタンドから第４スタンドまでの各スタンドのロール速
度設定値を第５スタンドを基準にして後行材の速度比に
なるように変更する。これにより全スタンドの速度が折
れ線Ｂに示す速度設定値に設定される。

【００２０】この方法によれば、走間変更部が第５スタ
ンドに到達するまで先行材を圧延しているスタンドの速
度は折れ線Ａの速度設定値に維持されるため、先行材の
圧延機出側における温度は目標温度になる。しかし、走
間変更部が第５スタンドに到達後に、全スタンドの速度
が折れ線Ｂの速度設定値に移行せしめられるため、この
時点で第１スタンドから第５スタンドまでの間に存在す
る後行材は本来のロール速度より低い速度で圧延される
ため、この部分の仕上圧延機出側の温度は後行材の目標
温度よりも低くなる。

【００２１】図５にもう一つのロール速度設定値の変更
方法の一例を示す。これは走間変更部が第２スタンドに
到達したタイミングにて、破線に示したように第１ス
タンドのロール速度を変更する。次に、走間変更部が第
３スタンドに到達したタイミングで矢印に示したよう
に第３スタンドのロール速度の設定値を折れ線Ｂ上の速
度設定値に変更すると共に、第３スタンドのロール速度
を基準にして第１及び第２スタンドが後行材のロール速
度比になるように変更し、同時に、破線に示すよう
に、第４及び第５スタンドのロール速度設定値を先行材
の速度比を保持したまま変更する。次に、走間変更点が
第４スタンドに到達したタイミングにて破線に示した
ように、第４スタンドのロール速度設定値を折れ線Ｂの
設定値に変更し、同時に第５スタンドを先行材の速度比
を維持するように変更する。さらに、走間変更部が第５
スタンドに到達したタイミングで第５スタンドのロール
速度設定値を折れ線Ｂの設定値になるように変更する。

【００２２】この図５に示した方法によれば、走間変更
部が第３スタンドに到達した時点で第３スタンドのロー
ル速度は後行材の設定値に移行せしめられるため、第４
及び第５スタンドも折れ線Ａに示した設定速度とは異な
った値となる。このため、この時点では第３スタンドか
ら第５スタンドまでの間に存在する先行材の仕上圧延機
出側の温度は先行材の目標値から外れたものになってし
まう。一方、後行材に関しては、走間変更部が第３スタ
ンドに到達するまでは第４図に示した方法と同様に、先
行材の温度を基準にしたロール速度で圧延されるため、
走間変更部が第３スタンドに到達時点で第１スタンドか
ら第３スタンドまでの間に存在する後行材の仕上厚遅延
機出側の温度は後行材の目標値とは異なった値になる。
しかし、この時点で第１スタンド入側にある後行材は折
れ線Ｂの速度設定値で圧延されるため、仕上圧延機出側
の温度は目標値になり、第４図に示した方法と比較し
て、仕上圧延機出側の温度が目標値と異なる部分の材料
長さは短くなる。

【００２３】上述したように、ロール速度を先行材の設
定値から後行材の設定値に、どのタイミングで移行させ
るかによって、先行材及び後行材の仕上圧延機出側の温
度がそれぞれどの程度目標値から外れるかが異なる。ま
た、走間変更部があるスタンドに到達したとき、そのス
タンドのロール速度設定値を後行材の設定値に移行する
ものと仮定すると、移行タイミングはスタンドの数だけ
ある。例えば、５スタンドの熱間仕上圧延機にあっては
５つのロール速度設定値変更方法がある。

【００２４】本発明は、ロール速度設定値を先行材の設
定値から後行材の設定値に変更する全てのケースについ
て、仕上圧延機出側の温度の目標温度からの外れ量を求
め、その値が最小になるスタンドを選択して設定値の変
更をする。

【００２５】仕上圧延機出側の温度の推定は、例えば、
次のようにして行う。ｉスタンド出側における圧延材温
度Ｔ_SOi を下式で求める。 Ｔ_SOi ＝Ｔ_SEi ＋ΔＴ_Pi＋ΔＴ_fi−ΔＴ_Ri …(1) ただし Ｔ_SEi ：ｉスタンド入側における圧延材温度 ΔＴ_Pi：ｉスタンドの圧延加工熱による温度上昇量 ΔＴ_fi：ｉスタンドのロールと圧延材間の摩擦による温
度上昇量 ΔＴ_Ri：ｉスタンドのロールとの接触伝導熱による温度
降下量 である。

【００２６】このうち、ΔＴ_Pi、ΔＴ_fi、ΔＴ_Riはそれ
ぞれ下式によって求めることができる。

【００２７】

【数１】 ただし η_P ：純粋変形仕事の熱量変換割合（定数） Ａ ：仕事の熱当量 ｋ_i ：ｉスタンドの圧延材の２次元変形抵抗 Ｈ_i ：ｉスタンドの入側板厚 ｈ_i ：ｉスタンドの出側板厚 ρ_S ：圧延材の密度 Ｃ_S ：圧延材の比熱 η_f ：摩擦熱の圧延材への分配割合（定数） μ_i ：ｉスタンドの摩擦係数 Ｖ_Ri：ｉスタンドのロールと圧延材の相対速度の絶対値
の平均値 ｔ_ri：ｉスタンドのロールと圧延材の接触時間 η_R ：補正係数 λ_S ：圧延材の熱伝導率 Ｔ_SE：ロールバイト入側における圧延材温度 Ｔ_mi：ロール温度 α_S ：λ_S ／（ρ_S ・Ｃ_S ） である。

【００２８】また、ｉスタンド入側温度Ｔ_SEi は次式に
よって求める。

【００２９】

【数２】 ただし Ｔ_W ：冷却水温度 ｈ ：水冷による熱伝導率 ｔ ：冷却時間 である。

【００３０】上記(1) 式から(5) 式を用いて第１スタン
ドから順次圧延材の温度を計算していくことにより、最
終スタンド出側における圧延材温度が得られる。(1) 式
から(5) 式の各式において、２次元変形抵抗ｋ、相対速
度Ｖ_R 、接触時間ｔ_r 、冷却時間ｔ等はロール速度の関
数であり、仕上圧延機出側の温度が各スタンドのロール
速度に異存していることが分かる。

【００３１】仕上圧延機出側の温度の許容誤差は、製品
品質を確保する目的から材料によって決められるのが一
般的である。従って、許容範囲の非常に小さい材料もあ
れば、ある下限値以上であればある程度変動しても問題
のないものもある。

【００３２】本発明は上記の圧延温度計算式を用いて、
先行材のロール速度設定値から後行材のロール速度設定
値に変更する方法の全てのケースについて、仕上圧延機
出側の温度を求め、先行材及び後行材の仕上圧延機出側
の温度に対する許容誤差を判断条件とし、この条件を満
足する一つの方法を選択する。

【００３３】この時、スタンド間に圧延材を冷却するス
トリップ冷却設備が装備されている仕上圧延機であれ
ば、ストリップ冷却の「入り／切り」や冷却水の「流量
の調整」等は仕上圧延機出側温度を許容誤差内に制御す
るために考慮すべきである。このストリップ冷却の効果
は(5) 式の水冷による熱伝導率ｈに反映される。

【００３４】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例によって詳
細に説明する。図１はこの発明を実施する装置の構成を
示すブロック図である。同図において、第１乃至第５ス
タンドの各ロールを電動機７〜11が駆動するようになっ
ている。これらの電動機７〜11の速度をそれぞれ制御す
るために、電動機速度制御装置12〜16が設けられてい
る。また、電動機７〜11にはそれぞれ回転速度を検出す
る速度検出器17〜21が結合されている。一方、仕上圧延
に必要なデータを入力するデータ入力部２２が設けられ
ており、これに設定計算部23が接続されている。設定計
算部23はデータ入力部22から与えられるデータに基い
て、後行材に対するロールギャップの設定値やロール速
度設定値を求め、さらに、既に計算済みである先行材の
ロールギャップ設定値及びロール速度設定値を用い、仕
上圧延機出側の材料温度が最小となるロール速度変更方
法を決定し、その結果をロール速度設定部に送る機能を
有している。また、速度検出器17〜21の速度検出信号に
基いて、トラッキング部25が走間変更部の位置を演算し
ており、この演算結果に従って、ロール速度設定部24が
各スタンドの速度設定値を電動機速度制御装置12〜16に
与えるように構成されている。

【００３５】上記のように構成された本実施例の動作に
ついて以下に説明する。第１乃至第５スタンド１〜５を
有する熱間仕上圧延機の入側で、先行材の尾端と後行材
の先端とが接合された状態で、ロール速度設定部24は先
行材のパススケジュールに従ったロール速度設定値を電
動機速度制御装置12〜16に与えて圧延が行われていると
する。このとき、トラッキング部25は、速度検出器17〜
21によって検出された電動機７〜11の速度信号を用いて
走間変更部の位置を演算して、位置信号をロール速度設
定部24に加える。

【００３６】一方、データ入力部22を用いて、圧延目標
サイズ、圧延目標温度、許容誤差等の圧延指示データ、
圧延材データ、上流工程である粗圧延の実績データ等の
仕上圧延に必要とするデータが入力され、走間変更部が
仕上圧延機の入側に近付いたタイミングにて設定計算部
23に与えられる。

【００３７】設定計算部23はデータ入力部22からの後行
材に関する情報を用い、後行材に対する仕上圧延機の各
スタンドのロールギャップ設定値及びロール速度設定値
を演算する。なお、ロールギャップ設定値に対応した圧
下位置の制御は、種々提案されて公知であるのでその説
明を省略する。設定計算部23は、さらに、既に計算済み
である先行材の各スタンドのロール速度設定値と、ここ
で求めた後行材のロール速度設定値とを用い、先行材の
ロール速度設定値から後行材のロール速度設定値に変更
する全ての方法について、前述の圧延材温度計算式によ
り仕上圧延機出側の温度及び目標温度からの外れ量を演
算し、外れ量が最小になるロール速度変更方法を決定
し、その結果をロール速度設定部24に通知する。

【００３８】ロール速度設定部24は、トラッキング部25
からの走間変更部の位置信号を用いて各スタンドのロー
ル速度変更タイミングを決定し、設定計算部23から送ら
れた後行材のロール速度設定値への変更方法にしたがっ
て各スタンドのロール速度設定値を変更する。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明により明らかな如く、本発明
によれば、走間変更を行う場合に、圧延機出側の圧延材
の温度が、目標値に対してあまり外れることがないよう
に、先行材から後行材へのパススケジュールの変更を行
い得、これによって、製品の歩留まりを大幅に向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する装置の構成を示すブロック
図。

【図２】一般的な走間変更圧延の説明図。

【図３】走間変更圧延におけるロールギャップ設定値と
ロール速度設定値の変更方法を説明するための説明図。

【図４】本発明に係るロール速度変更方法の一例を示す
説明図。

【図５】本発明に係るロール速度変更方法の一例を示す
説明図。

【図６】従来の熱間仕上圧延機の走間板厚変更方法を説
明するための説明図。

【符号の説明】

１〜５ スタンド ６ 圧延材 ７〜１１ 電動機 １２〜１６ 電動機速度制御装置 １７〜２１ 速度検出器 ２２ データ入力部 ２３ 設定計算部 ２４ ロール速度設定部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のスタンド１〜ｎを有する熱間仕上圧
   延機の入側で、先に圧延される圧延材の後端と後で圧延
   される圧延材の先端とを接合し、先行材及び後行材にそ
   れぞれ対応して定めたパススケジュールに従ってロール
   速度を制御する熱間仕上圧延機の速度制御方法におい
   て、 先行材のパススケジュールから後行材のパススケジュー
   ルに変更する圧延材上の走間変更部が第１スタンドより
   下流の第（ｉ＋１）スタンドに到達する毎に、第（ｉ＋
   １）スタンドを含めた上流スタンドのロール速度比が、
   前記後行材に対応して定めたロール速度比と一致するよ
   うに第（ｉ＋１）スタンドよりも上流のスタンドのロー
   ル速度を変更し、 前記走間変更部が第（ｉ＋１）スタンドに到達する各場
   合について、第（ｉ＋１）スタンドのロール速度を後行
   材に対応して定めたロール速度に変更したと仮定して、
   前記熱間仕上圧延機の出側における後行材の温度を演算
   し、この温度の目標値からの偏差が最小になる第ｊスタ
   ンドを決定し、前記走間変更部が第ｊスタンドに到達し
   たとき、この第ｊスタンドのロール速度を後行材に対応
   して定めたロール速度に変更し、 この第ｊスタンドのロール速度の変更に対応して、第ｊ
   スタンドを含めた下流スタンドのロール速度比が、予め
   先行材に対応して定めたロール速度比と一致するように
   第ｊスタンドよりも下流のスタンドのロール速度を変更
   する、 ことを特徴とする熱間仕上圧延機の速度制御方法。