JPH08206721A

JPH08206721A - 金属帯の連続圧延方法

Info

Publication number: JPH08206721A
Application number: JP7016797A
Authority: JP
Inventors: Masaru Miyake; 勝三宅; Shozo Azuma; 祥三東; Hiroyoshi Sakai; 広義坂井; Sadakazu Masuda; 貞和升田
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1995-02-03
Filing date: 1995-02-03
Publication date: 1996-08-13

Abstract

(57)【要約】【目的】キャンバの発生を抑制し、尾部の蛇行や折れ
込みを防止が可能な金属帯の連続圧延方法を提供する。【構成】複数のスタンド２を有する圧延機を用いる金
属帯１の連続圧延方法において、あるスタンド（Ｆ６）
で蛇行が検出された場合、まず、そのスタンド（Ｆ６）
より前のスタンド（Ｆ１〜Ｆ５）については、金属帯の
走行に伴い各スタンドの圧下率を順次下げ、次いで、そ
のスタンド（Ｆ６）および後続のスタンド（Ｆ７）につ
いては、金属帯の板厚が厚くなった部分が各スタンド
（Ｆ６〜Ｆ７）に入る時点で、各スタンドの圧下率を順
次上げる金属帯の連続圧延方法。更に、最初に行う圧下
率の変更を、金属帯の尾部が第１スタンドより手前の所
定位置を通過した後でかつ第１スタンドを通過する以前
に開始する金属帯の連続圧延方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧延材尾端部の蛇行や
折れ込みなどの防止が可能な金属帯の連続圧延方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】金属帯の連続圧延とりわけ熱間連続圧延
においては、圧延材が圧延方向と垂直な方向に移動する
蛇行と呼ばれる通板不安定現象が起こることがある。特
に、圧延材の尾端部の尻り抜け時には、後方張力がゼロ
となるため少しの横方向の力が作用しても、蛇行が発生
し易い。

【０００３】また、仕上板厚が１．２ｍｍや１．６ｍｍ
の薄物の鋼帯では、尾端部で蛇行が発生すると、サイド
ガイドへの衝突によりエッジ部が捲くれ上がり、２枚重
ねになるいわゆる折れ込みが生じる場合がある。この折
れ込みをそのまま圧延すると、製品の表面疵やワークロ
ールの表面にスポーリングと呼ばれる剥離を引き起こ
す。その結果、圧延ラインの停止、更には歩留りの低
下、ロール原単位の増加、作業能率の低下などを招く。

【０００４】この蛇行は、圧延材の板幅方向における板
厚分布、硬度分布、温度分布の不均一、圧延ロールのレ
ベリング不良、圧延材の圧延機中心に対するオフセンタ
や圧延方向に対する斜行等種々の原因により起こる。

【０００５】とりわけ、板幅方向の圧下率が異なると、
金属帯の伸び率が板幅方向で異なり、金属帯にキャンバ
と呼ばれる横曲がりが生じる。これは、そのスタンドの
レベリング調整がずれているか、あるいは、入側の材料
の板幅の左右の板厚が均一でないこと（ウェッジ）によ
り、板幅の左右の圧下率に差異を生じ、金属帯の伸びが
左右で異なる結果起こる。

【０００６】このキャンバは、単に金属帯が横方向に除
々にずれて行く横ズレ等の蛇行とは異なり、金属帯があ
る曲率で曲がるため、金属帯と圧延方向のなす角度が次
第に拡大し、その結果、金属帯が圧延ラインから外れ
る。実際は、サイドガイド等に激突し、折れ込み等の事
故に繋がる。

【０００７】従来より様々な蛇行や折れ込みの防止法が
提案されているが、その多くは圧延材の蛇行量に応じ
て、圧延ロールをレベリング調整する方法である。例え
ば、特開昭５９−１９１５１０号公報記載の技術（従来
技術）は、入側の蛇行量（圧延機のセンタからのず
れ）を測定しその結果により、これを修正するためのロ
ール開度差を算出してレベリング調整し、蛇行を抑制す
るものである。その他、スタンドの左右のロードセルで
検知した圧延荷重差から蛇行量を推定する方法もある。

【０００８】レベリング調整以外の方法としては、仕上
げ圧延における後段スタンドの圧下率を制御する方法が
提案されている。例えば、特開平４−２５１６０２号公
報記載の技術（従来技術）では、粗圧延で圧延材（粗
バー）の尾端部（尾部）を薄めに圧延しておき、仕上圧
延における尾部の圧下率を下げる圧延方法が提案されて
いる。この技術では、板厚が薄くなるほど尾部の蛇行が
生じやすくなるため、後段スタンドになるほど圧下率を
下げることが好ましいと報告されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の蛇行防止法では、十分な効果が得られなかった。ま
ず、従来技術の技術では、圧延ロールのレベリングを
調整しているので、理屈上は蛇行を防止できることにな
る。しかし、このレベリング調整はロールギャップの非
常に微小な（数μｍ〜数１０μｍ）調整であり、定常状
態では可能としても、非定常状態では困難である。従っ
て、圧延材の尻抜けの際のように圧延張力や荷重等の変
動が大きい非定常状態では、一般にハンチングを起こす
危険性があり、期待通りにレベリング調整を行うことは
困難である。

【００１０】また、従来技術の方法では、粗バー尾端
部（尾部）の厚さを薄めにしておくので、温度低下が問
題となる。仕上げ圧延機に入るのが最後になる粗バー尾
部は、ただでさえ温度低下が問題でなっているが、この
技術のように尾部を薄めにすると更に温度低下が大きく
なり、仕上げ温度が更に確保しにくくなる。これを避け
るには、粗バー尾部を加熱するための装置を設置する必
要があり、設備コストやエネルギコストの点で問題であ
る。

【００１１】本発明はこのような課題を解決するため、
キャンバの発生を抑制し、連続圧延における金属帯の尾
部の蛇行や折れ込みを防止するための金属帯の連続圧延
方法を提供する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、複数
のスタンドを有する圧延機を用いる金属帯の連続圧延方
法において、あるスタンドで蛇行が検出された場合、ま
ず、そのスタンドより前のスタンドについては、金属帯
の走行に伴い各スタンドの圧下率を順次下げ、次いで、
そのスタンド、又は後続のスタンドがある場合はそのス
タンドおよび後続の各スタンドについては、金属帯の板
厚が厚くなった部分が各スタンドに入る時点で、各スタ
ンドの圧下率を順次上げることを特徴とする金属帯の連
続圧延方法である。

【００１３】請求項２の発明は、各スタンドの圧下率の
変更のうち最初に行う圧下率の変更を、金属帯の尾部が
第１スタンドより手前の所定位置を通過した後でかつ第
１スタンドを通過する以前に開始することを特徴とする
請求項１記載の金属帯の連続圧延方法である。

【００１４】

【作用】この発明の作用を説明するため、まず、ロール
ギャップの設定値（荷重０の場合のロールの間隔）が適
切な状態から外れた場合、金属帯の伸びがどのように変
化するかについて考える。

【００１５】一般に、入側の板厚をＨ、出側の板厚をｈ
とすると、ミル荷重Ｐは、圧下比ｒ（ｒ＝Ｈ／ｈ）の関
数となる。

【００１６】Ｐ＝Ｐ（ｒ）（１）ここで、Ｐ（ｒ）はｒの関数を示す。なお、ここでは圧
延材の変形抵抗に対する変形速度の影響は無視する。こ
の仮定は、圧延機の出側の速度を一定とすれば、ほぼ成
り立つ。また、ミル荷重Ｐは圧延理論の通常に従い、ユ
ニット荷重（単位板幅当たりの荷重）で考える。このミ
ル荷重Ｐ（ｒ）は、圧下比ｒの簡単な式とはならないが
単調増加関数であり、圧下比ｒの小さい領域（１．０〜
１．２程度）ではほぼ直線とみなせる。

【００１７】次に、ロールギャップの設定値をｓとする
と、出側の板厚ｈとの差（ｈ−ｓ）がミルの変形量にな
る。そこでミル剛性をｋとすると、ミル荷重Ｐは次の式
で表される。

【００１８】Ｐ＝ｋ・（ｈ−ｓ）（２）式（１）と式（２）から、ロールギャップの設定値ｓと
実際の板厚ｈの関係が決まる。

【００１９】ロールギャップの設定値ｓが、正規の値か
ら微小量ｄｓの偏差を生じた場合の板厚ｈに生じる偏差
ｄｈを求める。これは、ｓとｈの関係がわかれば求まる
が、式（１）の関数Ｐ（ｒ）が簡単な形の式にならない
ので、ｈもｓの簡単な関係式で表すことができない。そ
こで、ｄｓとｄｈの関係を直接求めるのではなく、ま
ず、式（１）と式（２）の全微分を求める。

【００２０】式（１）の全微分は、Ｐ（ｒ）の導関数を
Ｐ'(ｒ）と表すと、ｄＰ＝Ｐ'(ｒ）ｄｒとなる。ここで、ｄｒ＝ｄ（Ｈ／ｈ）＝−Ｈ・ｈ^-2ｄｈ
であるから、ｄＰ＝−Ｐ'(ｒ）Ｈ／ｈ²・ｄｈ（１’）が得られる。また、式（２）の全微分は、ｄＰ＝ｋ・（ｄｈ−ｄｓ）（２’）となる。

【００２１】これらの式（１’）と（２’）の右辺を等
号で結ぶと、ｋ・（ｄｈ−ｄｓ）＝−Ｐ'(ｒ）Ｈ／ｈ²・ｄｈとなる。これを、ｄｈについて整理すると、次のように
なる。

【００２２】ｄｈ＝ｄｓ／〔１＋Ｐ'(ｒ）Ｈ／（ｋｈ²）〕この式を、ギャップの設定値の偏差ｄｓに対する板厚の
偏差ｄｈの比ｄｈ／ｄｓの形に変形すると、次のように
なる。

【００２３】ｄｈ／ｄｓ＝１／〔１＋Ｐ'(ｒ）Ｈ／（ｋｈ²）〕（３）この式より、仕上げ厚一定（ｈ一定）の場合を考える
と、入側の板厚Ｈが大きいほど、右辺の分母（〔〕
内）が大きくなる。その結果、比ｄｈ／ｄｓが小さくな
り、ロールギャップの設定値の偏差ｄｓに対する板厚の
偏差ｄｈが小さくなることがわかる。ここで、ｒが小さ
い領域ではＰ（ｒ）がｒのほぼリニアな増加関数である
ため、Ｐ'(ｒ）はほぼ一定と考えてよい。

【００２４】次に、キャンバと板厚の偏差の関係につい
て考える。圧延機出側の金属帯の速度をｖとすると、体
積速度一定であるから、ｈ・ｖ＝一定、であり、その全
微分は０となる。

【００２５】ｄｈ・ｖ＋ｈ・ｄｖ＝０この式をｈ・ｖで除して、ｄｈ／ｈ＋ｄｖ／ｖ＝０ここで、ｄｖ／ｖは、比率で表した金属帯の速度の偏差
である。これは、比率で表した板厚の偏差ｄｈ／ｈと符
号が逆で絶対値が等しくなる。

【００２６】ｄｖ／ｖ＝−ｄｈ／ｈ（４）ところで、圧延後の金属帯のキャンバの大きさは、単位
長さ当たりの板幅左右における伸びの差に依存する。上
記の圧延機出側の金属帯の比率で表した速度の偏差ｄｖ
／ｖは、この単位長さ当たりの伸びの差と等価である。
これは、式（４）により、比率で表した板厚の偏差ｄｈ
／ｈと符号が逆で絶対値が等しいから、発生するキャン
バは板厚の偏差により決まる。

【００２７】このように、仕上げ厚ｈが同一の場合、圧
下率を高くした方が、同一のロールギャップの偏差ｄｓ
に対する仕上げ厚の偏差ｄｈが小さくなり、キャンバを
小さくすることが可能である。本発明方法はこの原理を
利用しており、あるスタンドで蛇行を検出した場合、そ
のスタンドおよび後続のスタンドの圧下率を上げて、キ
ャンバを小さくする。そのためには、そのスタンドの入
側の板厚を厚くする必要がある。これは、そのスタンド
より前のスタンド、即ち前段スタンドの圧下率を下げる
ことにより行う。

【００２８】なお、圧延中の板厚の変更は、板厚変更部
をトラッキングしながら、後続のスタンドの圧下率を順
次変更する。この技術は、走間板厚変更技術として知ら
れており、この発明でも各スタンドの圧下率の変更にお
いて応用できる。

【００２９】請求項２の発明は、前述の原理を鋼帯の尻
抜けの際に適用したものである。後段強圧下のパススケ
ジュールは、あくまでも最適のパススケジュールからは
外れているので、常に適用することは、ミル荷重や圧延
に要するエネルギコスト等の観点から好ましくない。そ
こで、圧延の終了の際に蛇行が検出された場合のみ、後
段強圧下のパススケジュールを適用するのがよい。

【００３０】この発明では、金属帯の尾部が第１スタン
ドより手前の所定位置を通過し、かつ第１スタンドを通
過する以前に、圧下率の変更を開始する。これは、金属
帯の尾部が第１スタンドを通過した後では、圧延機全体
が非定常状態となり、走間板厚変更の制御が容易でなく
なるからである。なお、圧下率の変更を開始するのは、
最初に圧下率の変更を行うスタンドについてであり、通
常は第１スタンドであるが、場合によっては第２スタン
ド以降のスタンドから開始してもよい。その後は、請求
項１の発明と同様、走間板厚変更技術を用いて、各スタ
ンドの圧下率の変更を行う。

【００３１】

【実施例】この発明の１実施例として、全７スタンドか
らなる熱間圧延機における熱間連続圧延方法について説
明する。図１は、実施例に用いた装置のブロック図であ
る。図中、１は金属帯、２は圧延スタンド、３は蛇行検
出器、４は蛇行判定部、５は圧下指令部、６は金属帯検
出器、７は尻抜け判定部、８は圧下装置をそれぞれ示
す。

【００３２】まず、金属帯の尾部が第１スタンドの前の
所定位置、例えばこの実施例では金属帯検出器６で検出
されると、尻抜け判定部７は、金属帯が第１スタンドを
通過する直前であると判定する。第６〜第７スタンド
（以下、後段スタンドと呼ぶ）の前に設置された蛇行検
出器３は、金属帯の蛇行量（金属帯のずれの大きさ等）
を検出する。検出された蛇行量について、蛇行判定部４
により設定値との大小が判定される。

【００３３】圧下指令部５は、金属帯が第１スタンド
（Ｆ１）を抜ける直前であり、蛇行量が設定値以内の場
合は、パススケジュールを予め決められている後段強圧
下のパススケジュールに変更する。次いで、圧下指令部
５は、各圧延スタンド２に、この後段強圧下のパススケ
ジュールに基づき圧下率変更を指示する。この時、第１
スタンドから第５スタンドまでの前段スタンド（Ｆ１〜
Ｆ５）は圧下率を低くし、後段スタンド（Ｆ６〜Ｆ７）
は圧下率を高くする。

【００３４】各スタンドにおける圧下率の変更は圧下装
置８により行い、この場合はそれぞれロールギャップを
拡大する。この場合、第１スタンドから順次、板厚変更
部をトラッキングしながら、後続のスタンド（第２〜第
５スタンド）の圧下率とロール回転速度を低下させてい
く。これらの圧下率とロール回転速度の制御は、通常、
走間板厚制御方法として知られており、この発明におい
ても応用できる。

【００３５】板厚変更部が後段スタンドに到達した時点
で、後段スタンドの内、第６スタンド（Ｆ６）の圧下率
を上げると同時に、ロール回転速度を低下させる。この
第６スタンド（Ｆ６）のロールギャップは、入側の板厚
が増加しているので、そのままでも圧下率を上げたこと
になるので、ロールギャップを変更しなくてもよい。な
お、この第６スタンド（Ｆ６）の圧下率が高くなり過ぎ
る場合等は、ロールギャップをやや拡大して、圧下率を
適切な範囲に調整してもよい。この場合、Ｆ６出側の板
厚、即ちＦ７入側の板厚は増加するので、Ｆ７の圧下率
も上げたことになる。

【００３６】最後に、板厚変更部が最終スタンド（Ｆ
７）に到達すると、最終スタンドの圧下率を上げる。こ
の時、出側の金属帯の速度は一定に制御することが望ま
しいので、ロール回転速度はわずかに低下させることに
なる。また、最終スタンド（Ｆ７）のロールギャップ
は、仕上げ厚は一定であるが、入側の板厚が増加するの
であるから、圧下率の上がった分を補償するため僅かに
狭めることになる。

【００３７】図２は、ロールギャップの開度の変更状況
を示すタイムチャートである。図中、＃１〜＃７は第１
〜第７スタンド（Ｆ１〜Ｆ７）のタイムチャート、実線
は後段強圧下の場合、破線は後述の前段強圧下の場合を
それぞれ示す。後段強圧下の場合、Ｆ１〜Ｆ６はロール
ギャップの開度を拡大している。Ｆ７のロールギャップ
の開度の変更はごく僅かのため、図では同一の開度とな
っている。

【００３８】図３は、ロールの回転速度の変更状況を示
すタイムチャートである。図中の記号等は図２に同じで
ある。後段強圧下の場合、Ｆ１〜Ｆ６はロール回転速度
が低下している。Ｆ７のロール回転速度の変更はごく僅
かのため、図では同一の回転速度となっている。

【００３９】この発明では、キャンバを小さくすること
はできるが、無くすことは原理的にできない。そこで、
すでに蛇行が大きくなっている場合は、キャンバを小さ
くすることよりも、蛇行の増加を防ぐことが重要であ
る。そこで、従来技術と同様、後段の圧下率を下げて、
圧延材に及ぼす板幅方向の力を低減させる。

【００４０】蛇行量が設定値を超えている場合は、尻絞
りや折れ込みの事故の防止を第一優先として、後段のロ
ールギャップを拡大し、後段スタンドの影響を断ち蛇行
の原因を解消する。この場合、オフゲージ部分を少なく
するため、図２や図３に示したような前段強圧下のパス
スケジュールを併用することが望ましい。

【００４１】更に、後段のスタンドにおいては、圧下率
の変更と同時に、ロールのベンダ力を変更することを特
徴とする金属帯の連続圧延方法も有効である。これは、
圧下率変更に伴い、金属帯のクラウンが変化することに
対する対策である。圧下率変更と同時に、各スタンド、
特に後段スタンドのロールのベンダ力も変更すること
で、金属帯はクラウンが一定で圧延され、走間板厚変更
に伴う中伸び、耳波等の形状不良の発生を防止すること
ができる。

【００４２】

【発明の効果】この発明は、蛇行の発生した圧延スタン
ドについて、圧下率を上げることでキャンバの程度が軽
減されるという知見に基づき、パススケジュールを変更
するので、連続圧延における金属帯の尾部の蛇行による
絞りや折れ込みの防止が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に用いた装置のブロック図。

【図２】ロールギャップの開度の変更状況を示すタイム
チャート。

【図３】ロールの回転速度の変更状況を示すタイムチャ
ート。

【符号の説明】

１金属帯２圧延スタンド３蛇行検出器６金属帯検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２１Ｂ 37/58 Ｂ２１Ｂ 37/00 ＢＢＰ 8315−4Ｅ１４４ (72)発明者升田貞和東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のスタンドを有する圧延機を用いる
金属帯の連続圧延方法において、あるスタンドで蛇行が
検出された場合、まず、そのスタンドより前のスタンド
については、金属帯の走行に伴い各スタンドの圧下率を
順次下げ、次いで、そのスタンド、又は後続のスタンド
がある場合はそのスタンドおよび後続の各スタンドにつ
いては、金属帯の板厚が厚くなった部分が各スタンドに
入る時点で、各スタンドの圧下率を順次上げることを特
徴とする金属帯の連続圧延方法。
【請求項２】各スタンドの圧下率の変更のうち最初に
行う圧下率の変更を、金属帯の尾部が第１スタンドより
手前の所定位置を通過した後でかつ第１スタンドを通過
する以前に開始することを特徴とする請求項１記載の金
属帯の連続圧延方法。