JPH08229608A - テーパー鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】鋼板の先端部から後端部までテーパーを付与す
ることができるテーパー鋼板製造方法を提供する。 【構成】各スタンド１〜７の出側における板厚を変更す
ることによって鋼板１０にテーパーを付与するにあた
り、予め各スタンド１〜７の出側における目標板厚変更
量を決定する。この目標板厚変更量に相当する各スタン
ドの圧延荷重変動量を求める。そして、この圧延荷重変
動量に基づいて算出された圧下修正量により各スタンド
の圧下量を順次修正して鋼板の圧延を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、板厚が長手方向に沿っ
て、先端から後端に向かって一定の勾配で変化する、い
わゆるテーパー鋼板をタンデム式圧延機によって製造す
る方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧延機で被圧延材の板厚を所望の値に自
動制御する方法として、いわゆるゲージメーター方式と
呼ばれる制御方法がある。これは、圧延機自体を一種の
板厚測定器として利用するもので、測定したロール間隙
に圧延荷重、ロール回転数あるいは板幅の実測値などか
ら実板厚を演算し、この実板厚と目標板厚とを比較して
その偏差を常に０となるようにロール圧下位置あるいは
板張力をフィードバックするものである。

【０００３】このゲージメーター方式の制御方法によっ
て、被圧延材の厚みが長手方向の一端から他端に向かっ
て一定の勾配で変化するいわゆるテーパー鋼板を圧延す
る場合は、目標板厚をはじめから一定のスケジュールで
テーパー状に定めておくか、あるいは圧延速度など圧延
中の実測値の変化に対応したテーパー量で目標板厚を連
続的に変化させる方法が採用されている。

【０００４】この板厚制御方法の第１従来例として、特
公昭51−35813 号公報においては、所望のテーパー傾度
に実測圧延速度を乗じて得た値で目標板厚を変化させる
制御方法が開示されている。また、第２従来例として、
特開昭55−61311 号公報においては、圧延荷重と外部よ
り与えられた基準荷重との荷重偏差を検出して出側板厚
の絶対値を制御する板厚制御方法において、圧延中の材
料の移動距離に応じて基準荷重を変化させ、圧延鋼板の
長手方向板厚を変化させるようにした方法が開示されて
いる。さらに、第３従来例として、特公昭60−124 号公
報においては、入側板厚変化に伴う塑性特性の変動を考
慮したロール圧下位置を予め演算しておき、圧下速度に
応じてタイミング良く圧下設定を行って応答遅れによる
制御精度の低下をなくす方法が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、第１従来例に
よる板厚制御方法では、その圧下系における応答遅れの
ため、圧延荷重などを実測した位置の鋼板の部分とその
実測値によって実板厚と演算した圧下制御による圧延が
行われた鋼板の部分とが一致しなくなり、良好な板厚精
度が得られないことがある。

【０００６】特に、圧延機入側の被圧延鋼板は、板厚変
更、材質変動あるいは張力変動などをもち、また、圧延
機に到達するまでの時間差による温度差が生じており、
これらはいずれも被圧延鋼板の変形抵抗などの塑性特性
に影響を与えるため、圧延荷重の変動をもたらすことに
なる。

【０００７】このような圧延荷重の変動は、上述のゲー
ジメーター方式により圧延機を介して測定可能であり、
実板厚のフィードバック制御を行えばよいのであるが、
塑性特性の変動は制御系に外乱として作用し、制御量の
正確な算定を難しくするという問題がある。

【０００８】他方、第２従来例は、４段可逆圧延機など
の単スタンド圧延機を対象としているため、たとえば熱
間連続式仕上圧延機のように複数のスタンドによって構
成されているものを対象としていない。したがって、上
流側での板厚テーパーについては全く考慮されていない
ので、そのままこの方法をタンデム圧延機に適用するこ
とはできない。

【０００９】また、第３従来例においては、入出側板
厚、鋼板温度などから塑性定数などを考慮した高精度の
圧延予測式を用いても、タンデム圧延機では応答遅れの
問題により、高い板厚精度を得ることはできない。

【００１０】また、上記各従来技術は、いずれも単スタ
ンド圧延機を対象としているため、タンデム圧延機に用
いると、良好な板厚精度を得ることができないという共
通の問題がある。

【００１１】他方、本出願人は、先の特願平６−201072
号において、タンデム式圧延機に用いて高精度のテーパ
ー鋼板を得ることができる製造方法を提案している。か
かる製造方法の第１発明は、各スタンドにおいてその出
側板厚に対する出側目標板厚テーパー量の比率が全スタ
ンドにおいて一定である条件の下で、ゲージメーター板
厚式は変更せずに、予め設定された最終スタンド出側で
の目標板厚テーパー量に応じた、各スタンドにおける圧
下修正量をゲージメーター式自動板厚制御装置に与え
て、各スタンドの圧延を実行するというテーパー鋼板の
製造方法であり、また第２発明は、各スタンド出側板厚
の偏差を、圧下位置偏差、荷重偏差およびミル剛性係数
と相関させたゲージメータ板厚式を、予め設定された最
終スタンド出側での目標板厚テーパー量と当該鋼板の搬
送方向位置に基づいて、各スタンドにおいて段階的に変
更しながら圧延を実行するという方法である。

【００１２】かかるテーパー鋼板の製造方法は、いずれ
もタンデム式圧延機に用いて良好なテーパー鋼板を得る
ことができるものの、各スタンドの圧下修正量の算出に
当って、ΔＳ＝Δｈ−ΔＰ／Ｍ（ここで、ΔＳ；圧下修
正量、Δｈ；出側板厚偏差、ΔＰ；荷重変化量、Ｍ；ミ
ル剛性）なるゲージメータ式において、Δｈを所望テー
パー量とし、このテーパー量を板厚偏差量として与える
ものであるため、鋼板先端部の実績荷重をロックオンす
るまではテーパー厚を制御できないという問題があっ
た。そのため鋼板先端部分にテーパー状に板厚が制御さ
れないフラット部が存在する結果となっている。

【００１３】そこで、本発明の課題は、熱間連続式仕上
圧延機などのタンデム式圧延機によって所定の板厚テー
パーを有するテーパー鋼板を得るに当たって、鋼板先端
部よりテーパー付与制御を可能とし、もって高精度のテ
ーパー鋼板を効率的に得ることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係るテーパー鋼板の製造方法は、タンデム
式圧延機において各スタンド出側における板厚を変更す
ることによって鋼板にテーパーを付与しテーパー鋼板を
製造するにあたり、予め各スタンド出側における連続的
または段階的な目標板厚変更量を決定しておき、この目
標板厚変更量に相当する各スタンドの圧延荷重変動量を
求めるとともに、この圧延荷重変動量に基づく圧下修正
量を求め、順次連続的または段階的に前記圧下修正量だ
け各スタンドの圧下量を修正して、鋼板の圧延を実行す
ることを特徴とするものである。

【００１５】このとき、各スタンドのマスフローが一定
となるように、各スタンド出側における目標板厚変更量
を決定するのが好適である。

【００１６】さらには、最終段スタンド出側における板
厚を実測し、この実測板厚と出側目標板厚との偏差に基
づいて、各スタンドの圧下位置を補正するのが望まし
い。

【００１７】

【作用】一般に、タンデム式圧延機において鋼板を圧延
する場合には、各スタンドにおける基準圧延荷重が設定
されており、この基準圧延荷重に基づいて圧延が実行さ
れるが、本発明においては、かかるタンデム式圧延機に
よってテーパー鋼板を製造することを目的としている。
このため、鋼板に付与するテーパー量に基づいて、基準
圧延荷重に対する圧延荷重変動量を決定し、この圧延荷
重変動量に基づいて各スタンドの圧下修正量を算出し、
この圧下修正量により各スタンドの圧下量を修正して、
鋼板の圧延、製造を行う。

【００１８】このように、本発明は、予め決定されてい
るテーパー量変化に応じた荷重変動分の圧下修正を順次
行って行くものであり、所望のテーパーを付与するため
の適切な圧下量を板厚偏差量を測定することなく設定す
ることができるため、テーパー鋼板を精度良く圧延、製
造できる。しかも圧延当初よりテーパー制御操作が可能
となるため鋼板の先端部からテーパーを付与することが
できるようになる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を実施例により、具体的に説明
する。図１は、テーパー鋼板を圧延、製造するためのタ
ンデム式圧延機の概念図である。タンデム式圧延機は、
第１スタンド１、第２スタンド２、‥‥、第７スタンド
７の合計７段スタンドにより構成され、このタンデム式
圧延機における各スタンドで鋼板１０を圧延する過程に
おいて、鋼板１０にテーパーが付与される。各スタンド
には、ゲージメータ板厚式に従う圧下開度調整による自
動厚み制御装置（ＡＧＣ）２０，２０…および図示しな
い圧下装置が備えられているとともに、最終第７スタン
ド７の出側には、板厚計、たとえばＸ線厚み計３０が設
けられている。

【００２０】また、自動厚み制御装置２０，２０…を介
して各スタンドに圧下修正量を与える演算装置４０が設
けられているとともに、Ｘ線厚み計３０からの信号に基
づいて目標テーパー量Ｔを補正するモニター補正制御装
置５０も設けられている。ここに、目標テーパー量Ｔと
は、図２に示すように、トップとボトムとの間において
１次的に板厚が変化する際の板厚偏差の総量である。

【００２１】かかる設備の下で、下記のようにして導か
れる圧下修正式により、各スタンドにおける圧下量の修
正が行われる。

【００２２】この場合、通板形状の安定性を損なわない
ように、マスフロー一定となるように、目標板厚変更量
を決定すべく、（１）式を立てる。（１）式によれば、
出側板厚に対する出側目標板厚テーパー量の比率が全ス
タンドにおいて一定とされている。なお、（１）式にお
いて、Δｈ_i ^aim （ｉ＝１，２，‥‥，７）は第ｉスタ
ンド出側での目標板厚変更量であり、ｈ_i は目標板厚変
更量付与前の第ｉスタンド出側における鋼板の板厚であ
る。

【００２３】

【数１】

【００２４】さて、各スタンドにおける圧延荷重を示す
式としては、一般的に、（２）式に示されるＳｉｍｓの
近似解を用いることができる。

【００２５】

【数２】

【００２６】この（２）式は、鋼板にテーパーを付与し
ない場合に一般に用いられる式であるが、本発明におい
ては、鋼板にテーパーを付与することを目的とするた
め、各スタンド出側における鋼板の板厚ｈ_i に目標板厚
変更量Δｈ_i ^aim を付加して、鋼板にテーパーを付与す
る必要がある。そこで、鋼板に各スタンド出側における
鋼板の板厚に対して、目標板厚変更量Δｈ_i ^aim を付加
するための各スタンドにおける圧延荷重変動量ΔＰ_i を
求める。前記（２）式において、ｈ_i-1 −ｈ_i ≡ΔＨ_i
とし、各スタンドの出側板厚に目標板厚変更量Δｈ_i
^aim が付与されると、 ΔＨ_i ^aim ＝Δｈ_i-1 ^aim −Δｈ_i ^aim と表せることから、圧延荷重変動量ΔＰ_i は下式（３）
により求められる。

【００２７】

【数３】

【００２８】この（３）式は、鋼板にテーパーを付与す
るための第ｉスタンドにおける圧延荷重変動量ΔＰ_i を
表す式となる。そこで、（３）式により求められた圧延
荷重変動量ΔＰ_i に相当する各スタンドの圧下修正量Δ
Ｓ_i を算出する。

【００２９】前記圧下修正量ΔＳ_i は、図３に示される
各スタンドにおける圧延荷重とロール間隔との相関関係
図より求めることができる。図３中において、現圧延荷
重値Ａ点より（３）式で示される圧延荷重変動量ΔＰ_i
の荷重変動を生じさせる場合の圧下修正量ΔＳ_i は下式
（４）により求めることができる。

【００３０】

【数４】

【００３１】かくして、圧延荷重変動量ΔＰ_i に基づい
て算出された前記圧下修正量ΔＳ_i分の圧下修正を連続
的または段階的に行いながら鋼板の圧延を行うことによ
り、所望のテーパー量が付与されたテーパー鋼板を製造
することができる。

【００３２】また、この方法のみでは、最終的に板厚が
目標テーパー状になっていることが保証されているわけ
ではない。（２）式において、荷重修正係数（Ｚｉ）を
用いることにより、ある程度精度を高めることはできる
が、鋼板の長手方向の温度変化は常に加味しておく必要
がある。たとえば図１に示す仕上圧延機の入側では、通
常、図示しない温度計によってセットアップ時点で板温
を測定するが、その測定温度だけでは最終段スタンド出
側における板厚誤差を完全に取り除くことはできないの
で、その板厚誤差を補う手段が必要となる。

【００３３】したがって、最終段スタンド出側に設置さ
れているＸ線厚み計３０によって最終段スタンド出側に
おけるテーパー鋼板の板厚を実測し、この実測値と目標
値との偏差を求めて、求められた偏差に応じた、たとえ
ばモニター方式ＡＧＣまたは絶対値ＡＧＣの併用により
板厚誤差を吸収することが好適である。

【００３４】この点について、具体的に説明すると、仕
上圧延機出側に設置されたＸ線厚み計３０によって実測
された板厚ｈ₇ ^act と、目標板厚（テーパー厚）ｈ₇
^aim との偏差をΔｈ₇ とすると、 Δｈ₇ ＝ｈ₇ ^aim −ｈ₇ ^act と表すことができる。この偏差Δｈ₇ に基づく圧下修正
量ΔＳｉ’は次の（５）式で表すことができる。

【００３５】

【数５】

【００３６】これらの処理をモニター補正制御装置５０
で行い、その結果を自動厚み制御装置２０に出力するこ
とによって、偏差Δｈ₇ に基づく圧下修正量ΔＳｉ’を
テーパー付与に基づく圧下修正量ΔＳｉに付加すること
により、板厚誤差は十分に吸収することができる。ま
た、板厚誤差の吸収は、第５スタンド５〜第７スタンド
７の間で行えば十分である。したがって、第５スタンド
５〜第７スタンド７の間における圧下修正量を、（４）
式と（５）式を加算した下式（６）式により求めること
により、板厚誤差も十分に吸収できる。なお、かかる修
正を行うのは第５スタンド５〜第７スタンドであるた
め、（５）式、（６）式におけるｉは、５〜７である。

【００３７】

【数６】

【００３８】なお、各スタンドにおけるマスフローを一
定とせず、上記各製造方法を行うこともできるが、通板
形状を損なうおそれがあるため、マスフロー一定となる
条件の下で、目標板厚変更量を決定するのが望ましい。

【００３９】（実験例）以下、本発明の効果を実験例に
より具体的に説明する。

【００４０】＜本発明例１＞図１に示すタンデム式圧延
機において、（６）式に示す圧下修正量を用いて、各ス
タンドの圧下量を修正しながら、ＳＰＨＣ相当の低炭素
鋼を連続的に圧延製造し、そのときの最終段スタンド７
の出側板厚偏差を測定した。その結果、図４に示すよう
に、圧延鋼板に対して、非常に良好なテーパーを付与す
ることができた。

【００４１】＜本発明例２＞図１に示すタンデム式圧延
機において、（４）式に示す圧下修正量のみを用いて、
各スタンドの圧下量を修正しながら、ＳＰＨＣ相当の低
炭素鋼を連続的に圧延製造し、そのときの最終段スタン
ド７の出側板厚偏差を測定した。その結果、図５に示す
ように、圧延鋼板に対して、先端部から後端部手前位置
までは良好なテーパーを付与することができたが、後端
部近傍において狙いが外れ最終板厚に偏差が生じてしま
い、所定のテーパーを付与することができなかった。こ
れは、仕上圧延機出側において板厚を実測し目標板厚と
の偏差を求めて、これを修正する制御を行わなかった結
果であると思われる。この結果から、仕上圧延機出側に
おいて、板厚を実測し目標板厚との偏差を求め、この板
厚誤差を吸収する制御を併用しながら行うのが望ましい
ことが判る。

【００４２】＜比較例＞また、比較例として、図１に示
すタンデム式の圧延機によって、本発明による制御を適
用せずにテーパー鋼板の製造を行った。その結果を図６
に示すが、この場合には、鋼板の温度等の外乱が大きく
作用し、良好な圧延を行うことができなかった。

【００４３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなとおり、本発明
によれば、タンデム式圧延機により、所定の板厚テーパ
ー量を持ったテーパー鋼板を精度良く製造できるように
なる。

【００４４】また、鋼板の先端部から後端部に渡り制約
なくコイル全長にテーパーを付与することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る圧延を行うタンデム式圧延機の概
念図である。

【図２】テーパー鋼板の先端部から後端部までの板厚を
示すグラフである。

【図３】ゲージメータ方式の原理を示すグラフである。

【図４】本発明例１の結果を示すグラフである。

【図５】本発明例２の結果を示すグラフである。

【図６】比較例の結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１〜７…スタンド、１０…鋼板、２０…自動厚み制御装
置、３０…Ｘ線厚み計、４０…演算装置、５０…モニタ
ー補正制御装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】タンデム式圧延機において各スタンド出側
   における板厚を変更することによって鋼板にテーパーを
   付与しテーパー鋼板を製造するにあたり、予め各スタン
   ド出側における連続的または段階的な目標板厚変更量を
   決定しておき、この目標板厚変更量に相当する各スタン
   ドの圧延荷重変動量を求めるとともに、この圧延荷重変
   動量に基づく圧下修正量を求め、順次連続的または段階
   的に前記圧下修正量だけ各スタンドの圧下量を修正し
   て、鋼板の圧延を実行することを特徴とするテーパー鋼
   板の製造方法。
2. 【請求項２】各スタンドのマスフローが一定となるよう
   に、各スタンド出側における目標板厚変更量を決定する
   請求項１記載のテーパー鋼板の製造方法。
3. 【請求項３】最終段スタンド出側における板厚を実測
   し、この実測板厚と出側目標板厚との偏差に基づいて、
   各スタンドの圧下位置を補正する請求項１または請求項
   ２記載のテーパー鋼板の製造方法。