JPH07227610A - 板の形状制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 板圧延機における板の形状制御において、手
動介入をなくして自動運転を達成する。 【構成】 板のタンデム圧延機において、各スタンド出
側の形状急峻度を予測計算する際、圧延条件の変化に応
じて、各スタンドの形状評価点（板端からの距離x mm）
を変化させて算出することにより、板圧延の形状制御手
段の自動運転を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、板圧延における板形状
の制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】板の圧延においては、最終製品の板クラ
ウン、平坦度（形状）を所定の範囲に確保することは勿
論、通板性の点からも、スタンド間あるいは、パス間の
平坦度を許容範囲内に収めることが重要である。一般
に、被圧延材の先端から形状（平坦度）を良好に制御す
る方法としては、従来、圧延機出側もしくはスタンド間
に形状検出値を設置し、その結果をフィードバックする
制御方法や、特願平３−７２３６４「圧延制御方法」に
示されているように、圧延材の変形特性及びロールの弾
性変形をモデル化し、計算、予測した制御方法がある。
このモデル概略を以下に述べる。

【０００３】ロール弾性変形を代表するパラメータとし
て、メカニカルクラウンＣr ^* をとり、圧延機の変形特
性（幅方向のロールギャップ）とする。入側の計算され
た板クラウンをＣri-1とした時に出側計算板クラウンＣ
riは、次の（１）式で表わすことができる。

【０００４】 Ｃri＝αＣr ^* ＋βＣri-1 …（１）

【０００５】ここで、αはクラウン転写率、βはクラウ
ン遺伝係数、i は各スタンドＮo.、Ｃr ^* はメカニカル
クラウンである。

【０００６】次に、板形状Δεとして、形状変化係数ξ
を導入し、次の（２）式で与える（図７を参照）。

【０００７】 Δε＝ξ（Ｃri／hi−Ｃri-1／hi-1） …（２）

【０００８】Δεは長手方向の伸び率差で耳伸びを正、
腹伸びを負として、定義している。なお、伸び率差Δε
と急峻度（形状、平坦度）λには、次の（３）式のよう
な周知の関係式が成立する。

【０００９】 ｜Δε｜＝（λπ／２）² …（３） 但し、πは円周率である。

【００１０】又、特公昭６３−２５８４５に開示されて
いるように、オペレータの手動介入を含めた板形状が最
適化した時点の圧延条件データ採取を行い、初期の設定
計算誤差を圧延ロールプロフィール推定誤差に起因する
ものとして学習し、後行材の形状制御に用いた方法等も
知られている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
板形状制御方法では、板圧延機の操業条件の種々の変化
によって、計算目標形状がオペレータの目視形状の許容
範囲内（熱間圧延ではλ＝約±２％以内と言われてい
る）に収まらず、形状制御手段（ベンディング力等）の
手動介入を余儀無くされるという問題点があった。

【００１２】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、圧延機の操業条件の項目（特に、板
厚、板幅、変形抵抗、材料温度）に適合した予測形状を
算出、決定し、自動（無人化）運転を達成することので
きる圧延機における板の形状制御方法を提供することを
目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、圧延機で板の
圧延を行う際、形状急峻度により板の形状制御を行う、
板の形状制御方法において、板端よりの距離x である、
形状急峻度の評価点位置を、板厚に応じて変化させて、
板の形状制御を行うことにより、前記目的を達成したも
のである。

【００１４】本発明は又、圧延機で板の圧延を行う際、
圧延機の出側板クラウンから算出した形状急峻度により
板の形状制御を行う、板の形状制御方法において、出側
板クラウンから形状急峻度を算出する際、板端よりの距
離x である、板クラウンの評価点位置を、板厚に応じて
変化させて、板の形状制御を行うことにより、同様に前
記目的を達成したものである。

【００１５】本発明は又、前記圧延機をタンデム圧延機
としたことにより、同様に前記目的を達成したものであ
る。

【００１６】本発明は更に、前記タンデム圧延機の単ス
タンド毎に、前記評価点位置を変化させたことにより、
同様に前記目的を達成したものである。

【００１７】

【作用】本発明によれば、形状急峻度により板の形状制
御を行う際、各スタンド出側の形状急峻度（平坦度）を
予測計算するにあたって、板厚、板幅、材料温度、変形
抵抗等の圧延条件の項目に適合すべく、形状急峻度の評
価点位置を板端よりの距離x として、これを板厚に応じ
て変化させて、板の形状制御を行うようにして、予測形
状とオペレータの目視形状が一致するようにしたもので
ある。

【００１８】又、出側板クラウンから算出した形状急峻
度により板の形状制御を行う際、上と同様に、出側板ク
ラウンの評価点を板端より距離x として算出することと
し、この距離x の値を、従来は板端より２５mmで固定で
あったものを、板厚に応じて変えるようにして、計算形
状とオペレータによる目視形状を一致させるようにし、
形状制御手段（ベンダー）の設定値に対する手動介入を
行わずに通板させるようにしたものである。

【００１９】又、板の圧延を行う圧延機をタンデム圧延
機として上記方法を適用した場合には、板の形状制御が
容易となり、制御手段の無人化により効率の向上を達成
することができる。

【００２０】又、特にタンデム圧延機の単スタンド毎
に、前記評価点位置を変化させた場合には、より高精度
の形状制御を行うことができる。

【００２１】上に述べたように、板クラウンの評価点位
置を変更して形状急峻度を求めるほか、形状急峻度を実
測する場合に測定位置を変化させても同様な作用効果が
得られる。この場合の実測方法として、例えば図７に示
すように、波高さh の測定位置は板厚に応じて板幅方向
へ変化させる。図７において、l は水平距離、l ′は板
の実長であり、伸び率差Δε及び急峻度λはそれぞれΔ
ε＝（l ′−l ）／l、λ＝h ／l で与えられる。h の
測定は例えば板面へ水を噴射した水柱長によればよく、
波打ち波長l はh の最短部から最短部までの距離を板速
等から算出すればよい。

【００２２】又、図８は、板端x と形状変化係数ξとの
関係を表わす線図である。従来、形状変化係数は、幅方
向一律であり、板端２５mmでは形状を過小評価してしま
う。即ち、（２）式による急峻度λはξの１／２乗との
比例関係があるためにλを過小評価するので、各スタン
ドの板クラウンを過小に算出することになる。そのた
め、必要となるメカニカルクラウンが過小に評価され、
圧延荷重による撓み（荷重が増えると、撓みが増加する
ためメカニカルクラウンは大きくなる）を打ち消すロー
ルベンディング力（ベンダー荷重を増加させると荷重に
よる撓みを減少させる方向、即ちメカニカルクラウンを
小さくする方向に働く）を過大に設定してしまう。

【００２３】又、図３に示す出側板厚が２．６２mmの例
では、x が５０以上としているが、図８に示すように、
x が５０以上になると形状変化係数は１に近付き安定
し、形状を正確に評価するには板端２５mmから内側の５
０mm以上が適していることがわかる。

【００２４】

【実施例】以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００２５】図１は、本発明による板の形状制御方法を
適用する、例えば７スタンドからなる仕上圧延機の概要
を示す説明図である。図１において、１は被圧延材であ
り、Ｆ１スタンドから始まって、順にＦ２、Ｆ３・・・
と各スタンドを通過するに従い、次第に目標の板厚に圧
延されていく。

【００２６】図２は、本実施例による各スタンドの出側
急峻度を求める手順を示すフローチャートである。

【００２７】図２のステップ１００において、板厚、板
幅、変形抵抗、材料温度といった各スタンドの圧延条件
を取り入れて、ステップ１０２で、これらの条件より各
スタンドの形状評価点x を決定する。次のステップ１０
４において、各スタンドのメカニカルクラウンを算出
し、最後にステップ１０６において、各スタンドの出側
急峻度を算出する。

【００２８】以下これを詳しく説明する。

【００２９】板圧延機の各スタンド（一般に第i スタン
ドとする）の出側急峻度λi と伸び率差εi とのうちに
は前に述べたように（３）式の関係があり、次の（４）
式が成り立つ。

【００３０】 εi ＝（λi ・π／２）² …（４）

【００３１】又、各スタンド入側の板クラウンをＣri-
1、板厚をhi-1とし、出側の板クラウンをＣri、板厚をh
iとすると、これらとεi との間には、前に述べたよう
に、（２）式の関係があり、ξを形状変化係数として、
次の（５）式が成り立つ。

【００３２】 εi ＝ξ（Ｃri／hi−Ｃri-1／hi-1） …（５）

【００３３】ここでのＣriは、計算での板クラウンを意
味し、一般に次の（６）式で表わせる。

【００３４】 Ｃri＝αi ・Ｃri^* ＋βi ・Ｃri-1 …（６）

【００３５】ここで、αi はクラウン転写率、βi はク
ラウン遺伝係数、Ｃri^* はメカニカルクラウン（幅方向
のロールギャップ）である。

【００３６】更に、メカニカルクラウンＣri^* は、圧延
機の変形モデルとして表わされ、ロール１本分のギャッ
プ式としてまとめると、次の（７）式のようになる。

【００３７】 Ｃri^* ＝Ｃri^I −Ｃri^T ＋Ｃri^W ＋・・・ …（７）

【００３８】ここで、Ｃri^I は初期のロールプロフィー
ル、Ｃri^T は熱膨脹を考慮したロールプロフィール、Ｃ
ri^W は摩耗を考慮したロールプロフィール等である。

【００３９】各項のＣri^a は、次の（８）式で表わされ
る。

【００４０】 Ｃri^a ＝Ｃri^a （ l_B ／２）−Ｃri^a （x ） …（８）

【００４１】ここで、 l_B はロールのバレル長、x は形
状評価点である。

【００４２】このように、Ｃri^a は、板中央部（ l_B ／
２）のメカニカルクラウンから板端部（形状評価点x ）
のメカニカルクラウンの差で求められる。

【００４３】本発明は、上記Ｃriの算出にあたり、Ｃri
（x ）は、各スタンド毎の予測板厚xi、板幅Ｗi 、変形
抵抗ki、材料温度Ｔi 等に関係するものとして、制御モ
デル式は、少なくとも予測板厚hiを含む x （形状評価点）＝f （hi，ki，・・・） として表わされるものとした。

【００４４】図３は、ステンレンス鋼（２．６０×８６
０mm）に本発明を適用した実施例の、熱間圧延仕上圧延
機各スタンドの圧延条件及び形状評価点（板端x mm）を
示す表である。図３では入側板厚を３５mmとしている。

【００４５】又図４は、図３の表における板厚と形状評
価点との関係を表わす線図である。図４のグラフにおい
て、板端x mmより、±４０％を許容範囲（破線）として
いる。

【００４６】又、図５は、各スタンドの予測急峻度を示
したものである。

【００４７】図６は、各スタンドにおけるベンディング
力を示す線図である。

【００４８】従来は、形状評価点は各スタンドにおいて
一律（２５mm）にて設定されていたが、本実施例では、
図４に示すように各スタンド毎に評価するようにしてい
る。これによって、図６に示すように形状制御手段（ベ
ンディング力）が、本発明による計算機による予測設定
に対し、実測値がよく一致し、手動介入を必要とせずに
圧延可能となるという良好な結果を得た。

【００４９】以上、図３の実施例にて説明したものは、
急峻度を算出するときの板クラウンの評価点を、単スタ
ンド毎に変えて算出した例であるが、図９、図１０のよ
うに最終スタンド出側の板厚を評価項目とし、全スタン
ドが同一の評価点（板端より距離x ）であってもよい。
図９は、普通鋼（低炭材）で、入側板厚が３０mmで、最
終スタンド出側板厚が１．２mmの例であり、全スタンド
の評価点を４０mmとした。又、図１０は、図９と同じ鋼
材で、最終スタンド出側板厚が４．５mmの例であり、全
スタンドの評価点を７０mmとした。

【００５０】なお、上記はタンデムスタンド型圧延機の
例であるが、単スタンド圧延機でも同様な効果が得られ
る。

【００５１】又、図８に示すように、この板端x と形状
変化係数ξとの関係を示す曲線は板厚が厚いほど下側に
シフトしていく傾向がある。そのため、図９に示すよう
に、出側板厚１．２mmの例ではx を４０mmに、図１０に
示すように、出側板厚４．５mmの例ではx を７０mmとし
た方が形状を正しく評価していると言える。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
板のタンデム圧延機において各スタンド出側の形状急峻
度を予測計算する際、板厚に応じて出側板クラウンの評
価点（板端x mm）を変化させ求めるようにしたため、予
測計算形状とオペレータの目視形状が一致し、制御手段
の無人化が達成できるようになったという効果を有す
る。又、評価点（板端x mm）を各スタンド毎に変化させ
ることによっても同様の効果が得られる。

【００５３】又、形状不良による歩留りの向上により、
下工程（形状矯正）の省略、切捨量の減少という効果も
有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】タンデム圧延機の概略構成図

【図２】本発明による各スタンド出側急峻度を求める手
順を示すフローチャート

【図３】本実施例による、入側板厚３５mm、出側板厚
２．６２mmの場合の各スタンドの圧延条件と形状評価点
を示す表

【図４】図３の表における板厚と形状評価点との関係を
示す線図

【図５】本実施例による各スタンドの予測急峻度を示す
線図

【図６】本実施例による各スタンドにおけるベンディン
グ力を示す線図

【図７】伸び率差と急峻度との関係を示す説明図

【図８】板端x と形状変化係数との関係を示す線図

【図９】本実施例による、入側板厚３０mm、出側板厚
１．２mmの場合の各スタンドの圧延条件と形状評価点を
示す表

【図１０】本実施例による、入側板厚３０mm、出側板厚
４．５mmの場合の各スタンドの圧延条件と形状評価点を
示す表

【符号の説明】

１…被圧延材 Ｆ１〜Ｆ７…スタンド

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【手続補正書】

【提出日】平成６年７月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】本実施例による、入側板厚３５mm、出側板厚
２．６２mmの場合の各スタンドの圧延条件と形状評価点
を示す図表

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図９

【補正方法】変更

【補正内容】

【図９】本実施例による、入側板厚３０mm、出側板厚
１．２mmの場合の各スタンドの圧延条件と形状評価点を
示す図表

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１０】本実施例による、入側板厚３０mm、出側板厚
４．５mmの場合の各スタンドの圧延条件と形状評価点を
示す図表

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧延機で板の圧延を行う際、形状急峻度に
   より板の形状制御を行う、板の形状制御方法において、 板端よりの距離x である、形状急峻度の評価点位置を、
   板厚に応じて変化させて、 板の形状制御を行うことを特徴とする板の形状制御方
   法。
2. 【請求項２】圧延機で板の圧延を行う際、圧延機の出側
   板クラウンから算出した形状急峻度により板の形状制御
   を行う、板の形状制御方法において、 出側板クラウンから形状急峻度を算出する際、 板端よりの距離x である、板クラウンの評価点位置を、
   板厚に応じて変化させて、 板の形状制御を行うことを特徴とする板の形状制御方
   法。
3. 【請求項３】請求項１又は請求項２において、前記圧延
   機をタンデム圧延機としたことを特徴とする板の形状制
   御方法。
4. 【請求項４】請求項３において、前記タンデム圧延機の
   単スタンド毎に、前記評価点位置を変化させたことを特
   徴とする板の形状制御方法。