JPH08243617A - 圧延機における圧延材の形状制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】６段式圧延機の中間ロールに、ロールの幅方向
中心位置に点対称なロールプロフィルを設けた中間ロー
ルを軸方向にシフトさせることにより圧延材の形状を制
御する圧延機において、圧延が進んで中間ロールが摩耗
した際にも良好な圧延材形状が得られる圧延材の形状制
御装置を提供する。 【構成】中間ロールの摩耗による幅方向のロールプロ
フィールの変化を予測する中間ロールプロフィル予測手
段。 前記で予測された中間ロールプロフィルおよび圧延
前の圧延材の寸法・材質諸元から圧延材の形状を予測す
る圧延形状予測演算手段。 前記で予測された圧延材の形状と目標とする圧延形
状との差を極小にするように中間ロールのシフト量を設
定する中間ロールシフト設定手段。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼板等の金属帯を圧延
する作業ロール、中間ロールおよび支えロールからなる
６段式圧延機における、圧延材の形状（平坦度、板クラ
ウン等）を制御する形状制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】圧延材の形状を制御する方法として、圧
延材を圧延する前に圧延材の寸法・材質諸元（板幅、板
厚および材質等）に基づき圧延材の形状を予測し、予測
された圧延材の形状が目標形状になるようにロールベン
ダ、中間ロールシフト装置等の形状制御アクチュエータ
の設定をおこない、圧延を開始することが行われてい
る。また上記形状の予測計算の誤差を修正するととも
に、圧延中におこる圧延材の寸法諸元の変動、ロールの
熱膨張等による圧延材の形状変化に対応するため、圧延
機出側に形状検出器を設け、この検出器から得られた形
状検出値と、予め圧延材の寸法・材質諸元により求めて
おいた形状制御アクチュエータの形状制御効果、いわゆ
る影響係数に基づき形状制御アクチュエータの修正量を
決定して形状を制御することが行われている。

【０００３】ところで、ロールは圧延中に摩擦力を受け
て摩耗するので、上記の圧延材の形状および形状制御ア
クチュエータの影響係数の計算を行う際には、圧延中の
摩耗によるロールプロフィルの変化を考慮して計算しな
ければならない。しかしながら従来は、例えば特開平４
−８４６１１号公報に開示されているように、ロールの
摩耗は作業ロールの摩耗のみ考慮されていた。その理由
は次の３点にあった。

【０００４】（１）作業ロールと支えロールからなる４
段圧延機の作業ロールと支えロール間、あるいは作業ロ
ール、中間ロールおよび支えロールからなる６段圧延機
の作業ロールと中間ロール間ならびに中間ロールと支え
ロール間の摩擦係数は、圧延材と作業ロール間の摩擦係
数に比して小さく、作業ロール以外のロールの摩耗は少
ない。

【０００５】（２）作業ロールと圧延材間は圧延材の板
幅の範囲のみに荷重が掛かり、板幅の外部では荷重が掛
からないため作業ロールの摩耗に幅方向の分布が生じ、
作業ロールのプロフィルが変化する。しかし６段式圧延
機で中間ロールに図２の破線に代表されるようなロール
の幅方向中心位置Ａに点対称のロールプロフィルをつけ
ない場合は、中間ロールと作業ロールならびに中間ロー
ルと支えロールの間の荷重分布は幅方向位置によってほ
ぼ一定であり、中間ロールの摩耗は幅方向でほぼ等しく
なる。従って、摩耗したとしても中間ロールプロフィル
は変化しない。

【０００６】（３）４段式圧延機のワークロールベンデ
ィング装置、或いは６段式圧延機で中間ロールにロール
の幅方向中心位置Ａに点対称のロールプロフィルをつけ
ない圧延機のワークロールベンディング装置、中間ロー
ルベンディング装置等の形状制御アクチュエータの圧延
材形状への制御効果はロールの摩耗とはほぼ無関係であ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者は、作業ロール、中間ロールおよび支えロールからな
る６段式圧延機の中間ロールに、形状制御性の向上のた
め、前述のロールの幅方向中心位置Ａに点対称なロール
プロフィルを設けて中間ロールを軸方向にシフトさせる
ことにより圧延材の形状を制御する圧延機においては、
上述の従来の考え方と異なる次の知見を得た。

【０００８】中間ロールにも摩耗が発生する。

【０００９】この摩耗は幅方向位置によって異なり中
間ロールのロールプロフィルが変化する。

【００１０】図２にロール研磨直後に測定した圧延開始
前の中間ロールプロフィルと、圧延重量にして１０００
０ｔｏｎの板幅６００〜１８８０ｍｍ、板厚０．４〜
２．４ｍｍの低炭素鋼板を冷間圧延した後で測定した中
間ロールプロフィルを示す。図２に見られるように、摩
耗の度合いが幅方向で異なることにより圧延前（ロール
研磨後）の中間ロールプロフィルは失われている。これ
は作業ロールと中間ロールのロール間荷重および支えロ
ールと中間ロールとのロール間荷重が中間ロールの凸部
に集中して凸部が凹部に比べて大きく摩耗するためであ
ると考えられる。

【００１１】従って、幅方向での摩耗の差による中間ロ
ールのプロフィル変化を無視して形状制御アクチュエー
タの設定値を決定していた従来方法では、圧延が進んで
中間ロール摩耗が大きくなるにつれて十分な形状が得ら
れなくなるという問題があった。

【００１２】また、上記６段式圧延機の出側に形状検出
器を備えて、測定した形状が目標形状になるように中間
ロールのシフト量を調整する場合でも、従来のように中
間ロールの幅方向の摩耗の差を無視した方法では中間ロ
ールシフトによる形状制御効果が正確に求められないた
めに、十分な制御効果が得られないという問題があっ
た。

【００１３】本発明はかかる従来技術の問題点に鑑みて
なされたものであり、圧延が進んで中間ロールが摩耗し
た際にも良好な圧延材形状が得られる圧延機の形状制御
装置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、下記（１）お
よび（２）の圧延材の形状制御装置を要旨とする。

【００１５】（１）ロールの幅方向中心位置に点対称な
ロールプロフィルを設けた中間ロールを軸方向にシフト
して圧延材の形状制御を行う６段式圧延機における圧延
材の形状制御装置であって、次の各手段を具備すること
を特徴とする装置。

【００１６】中間ロールの摩耗による幅方向のロール
プロフィールの変化を予測する中間ロールプロフィル予
測手段。

【００１７】前記で予測された中間ロールプロフィ
ルおよび圧延前の圧延材の寸法・材質諸元から圧延材の
形状を予測する圧延形状予測演算手段。

【００１８】前記で予測された圧延材の形状と目標
とする圧延材の形状との差を極小にするように中間ロー
ルのシフト量を設定する中間ロールシフト設定手段。

【００１９】（２）ロールの幅方向中心位置に点対称な
ロールプロフィルを設けた中間ロールを軸方向にシフト
し、更に圧延機出側に設けられた圧延材の形状検出器の
測定結果に基づいて前記中間ロールのシフト量を変更し
て圧延材の形状制御を行う６段式圧延機における圧延材
の形状制御装置であって、次の各手段を具備することを
特徴とする装置。

【００２０】中間ロールの摩耗による幅方向のロール
プロフィールの変化を予測する中間ロールプロフィル予
測手段。

【００２１】前記で予測された中間ロールプロフィ
ルおよび圧延前の圧延材の寸法・材質諸元から圧延材の
形状を予測する圧延形状予測演算手段。

【００２２】前記で予測された圧延材の形状と目標
とする圧延材の形状との差を極小にするように中間ロー
ルのシフト量を設定する中間ロールシフト設定手段。

【００２３】前記の中間ロールプロフィル予測手段
により予測された中間ロールプロフィルおよび圧延前の
圧延材の寸法・材質諸元から、上記中間ロールのシフト
による圧延材の形状への制御効果を予測する中間ロール
シフト制御効果予測手段。

【００２４】前記で予測された制御効果および前記
形状検出器の測定結果に基づき圧延材の形状が目標形状
になるような中間ロールシフトの変更量を決定する中間
ロールシフト変更量演算手段。

【００２５】

【作用】作業ロール、中間ロールおよび支えロールから
なる６段式圧延機の中間ロールに、ロールの幅方向中心
位置に点対称なロールプロフィルを設けて中間ロールを
軸方向にシフトさせることにより圧延材の形状を制御す
る圧延機においては、中間ロールの凸部に作業ロールと
中間ロールとのロール間荷重ならびに支えロールと中間
ロールとのロール間荷重が集中して中間ロール凸部が凹
部に比べて大きく摩耗する。図３に前述の低炭素鋼板１
００００ｔｏｎの圧延重量を圧延した時の中間ロールの
摩耗の幅方向分布を示す。前記摩耗の幅方向分布は圧延
開始前の研磨直後のロールプロフィルと相似な関係にあ
リ、中間ロールの凹凸形状に対応した荷重分布が発生
し、摩擦力が大きい凸部の摩耗が凹部に比べて大きくな
るためと考えられる。従って、中間ロールを交換してか
らｉ番目の圧延材の圧延中に進行した中間ロールの幅方
向の摩耗分布△Ｄi （ｘ）は（１）式で予測することが
できる。

【００２６】 △Ｄi （ｘ）＝ｃ・Ｌi ・Ｐi ・Ｄi （ｘ） ・・・（１） Ｌi ：ｉ番目の圧延材の圧延に要した中間ロール圧延
長 Ｐi ：ｉ番目の圧延材の単位幅圧延荷重 Ｄi （ｘ）：ｉ番目の圧延材圧延前の中間ロール径の幅
方向分布 ｃ ：定数 ｘ ：幅方向位置 （１）式より、ｉ＋１番目の圧延材圧延前の中間ロール
径の幅方向分布Ｄi+1 （ｘ）は（２）式で予測できる。

【００２７】

【数１】

【００２８】ただし、Ｄ0 （ｘ）：ロール研磨後の中間
ロール径の幅方向分布 前記（１）の装置では、（２）式によって予測された中
間ロール径の幅方向分布を用いて、圧延材の形状を予測
し、この予測された圧延材の形状が目標形状になるよう
に形状制御アクチュエータの設定を行ってから圧延を開
始する。

【００２９】また前記（２）の装置では、圧延機の出側
に形状検出器を設け、この形状検出器で測定された圧延
材の形状が目標形状になるように中間ロールシフト装置
等の形状制御アクチュエータを操作する形状制御方法に
おいて、（２）式によって予測された中間ロール径の幅
方向分布を用いて、形状制御アクチュエータの形状制御
効果を予測し、この予測された形状制御アクチュエータ
の制御効果および形状検出器の測定結果に基づき目標形
状になるように形状制御アクチュエータの変更量を決定
する。

【００３０】

【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づき
具体的に説明する。

【００３１】図１は本発明の実施に用いた圧延機の模式
図および形状制御装置のブロック図である。

【００３２】圧延機は、作業ロール１、中間ロール２お
よび支えロール３からなる６段式圧延機であり、中間ロ
ール２には、図２の破線で示すようなロールの幅方向中
心位置Ａに点対称なロールプロフィルを設けてあり、中
間ロールを中間ロールシフト装置６により軸方向にシフ
トさせることにより圧延材（コイル）５の形状を制御で
きるように構成されている。

【００３３】演算装置７は、次の各演算部で構成されて
いる。コイル情報伝送部１０は圧延前の圧延材５の情
報、即ち圧延材の寸法・材質諸元（板幅、板厚、材質
等）を有しており、コイル情報伝送部１０はこの情報を
圧延形状予測演算部２０および中間ロールシフト制御効
果演算部３０へ出力するようになっている。

【００３４】中間ロールプロフィル予測部１５では摩耗
によって変化した中間ロール２のロールプロフィルを予
測する。この予測された中間ロールプロフィルは圧延形
状予測演算部２０および中間ロールシフト制御効果演算
部３０に入力される。

【００３５】圧延形状予測演算部２０では圧延後の圧延
材の圧延形状を予測する。中間ロールシフト制御効果演
算部３０では次に圧延すべき圧延材に対する中間ロール
シフトの制御効果、いわゆる影響係数を演算する。

【００３６】圧延形状予測演算部２０にて演算された形
状と中間ロールシフト制御効果演算部３０によって演算
された影響係数は中間ロールシフト設定部４０に入力さ
れる。中間ロールシフト設定部４０では圧延材が目標形
状になるように中間ロールシフトの設定値を演算する。

【００３７】中間ロールシフト制御効果演算部３０によ
って演算された影響係数は中間ロールシフト変更量演算
部５０にも入力される。中間ロールシフト変更量演算部
５０ではこの影響係数と、形状検出器４によって測定さ
れた圧延材の形状（平坦度、板クラウン等）に基づき圧
延材の形状が目標形状となるような中間ロールシフトの
変更量を演算する。

【００３８】以上のように構成された圧延装置を用い
て、本発明の形状制御を実施する場合には、まず中間ロ
ールが交換されたときの中間ロール径の幅方向分布Ｄ0
（ｘ）を実測し、中間ロールプロフィル予測部１５に記
憶させる。これを現在の中間ロールプロフィルとし、圧
延形状予測演算部２０と中間ロールシフト制御効果演算
部３０に与える。

【００３９】１番目の圧延材を圧延する前に、コイル情
報伝送部１０から１番目の圧延材に関する情報が圧延形
状予測演算部２０および中間ロールシフト制御効果演算
部３０に与えられ、これに基づいて圧延形状予測演算部
２０では圧延後の圧延材の形状を予測計算する。また中
間ロールシフト制御効果演算部３０では中間ロールシフ
トの制御効果（影響係数）を計算し、中間ロールシフト
変更量演算部５０に与える。圧延材形状と影響係数は中
間ロールシフト設定部４０に与えられ、中間ロールシフ
ト設定部４０では圧延材が目標形状となるような中間ロ
ールシフトの設定値を演算して、中間ロールシフト装置
６を駆動させてロールシフトの位置を設定し、圧延が開
始される。

【００４０】圧延が始まり、形状検出器４で圧延材の形
状が測定されるとこの測定形状が中間ロールシフト変更
量演算装置５０に与えられ、形状測定値と影響係数とか
ら中間ロールシフト位置の変更量が求められ中間ロール
シフト位置を変更して目標形状を得るように圧延され
る。

【００４１】一番目の圧延材の圧延が完了すると、図示
しない測定器により測定された単位幅圧延荷重Ｐ1 およ
び中間ロールの回転数から計算された１番目の圧延材の
圧延に要した中間ロールの圧延長さＬ1 が中間ロールプ
ロフィル予測部１５に与えられる。中間ロールプロフィ
ル予測部１５では、１番目の圧延が完了した時点での中
間ロール径の幅方向分布を次の（３）式で計算する。

【００４２】 Ｄ1 （ｘ）＝Ｄ0 （ｘ）・（１−ｃ・Ｌ1 ・Ｐ1 ） ・・・（３） ２番目の圧延材に対しては、中間ロール径の幅方向分布
がＤ1 （ｘ）であるとして上記１番目の圧延材を圧延す
るのと同様な処理をおこない圧延する。

【００４３】一般にｉ番目の圧延材の圧延が完了した時
点では中間ロール径の幅方向分布Ｄi+1 （ｘ）を下記の
（４）式で計算し、ｉ＋１番目の圧延材の圧延前の形状
予測および中間ロールシフトの制御効果予測を行う。

【００４４】 Ｄi+1 （ｘ）＝Ｄi （ｘ）・（１−ｃ・Ｌi ・Ｐi ） ・・・（４） Ｐi ：ｉ番目の圧延材の単位幅圧延荷重測定値 Ｌi ：ｉ番目の圧延材の圧延に要した中間ロールの圧延
長さ 上述の本発明形状制御装置を実操業中の６スタンド冷間
仕上げ圧延機の第５スタンドに設置し、板厚０．６ｍ
ｍ、板幅８００〜１５００ｍｍの低炭素鋼板を約１００
００ｔｏｎ圧延した時の鋼板の形状評価を図４および図
５に示す。

【００４５】図４は実測平坦度と予測計算平坦度との差
（単位：１０^-5の歪＝lUNIT ）を中間ロールの摩耗を考
慮しない従来法と比較表示したものであり、（１）の発
明の評価を表わすものである。また、図５は中間ロール
シフト影響係数の実測値と計算値（単位：ｌｕｎｉｔ／
ｍｍ）の比を同じく前記従来法と比較表示したものであ
り、（２）の発明の評価を表わすものである。

【００４６】図４および図５より明らかなように、中間
ロールの摩耗を考慮していない従来法では、圧延重量の
増加に伴い、すなわち中間ロールの摩耗が進むに従い、
実測値と予測計算値との間が大きく解離してくる。一
方、本発明法では中間ロールの摩耗量を予測し、これを
補償する中間ロールシフト制御を行わせているので十分
な形状精度が保たれている。

【００４７】

【発明の効果】以上のように本発明は、作業ロール、中
間ロールおよび支えロールからなる６段式圧延機の中間
ロールに、ロールの幅方向中心位置に点対称なロールプ
ロフィルを設けた中間ロールを軸方向にシフトさせるこ
とにより圧延材の形状を制御する圧延機において、中間
ロールの幅方向の摩耗の差による中間ロールプロフィル
の変化を予測計算する。このことにより、圧延が進んで
摩耗により中間ロールプロフィルが変化している状態に
於いても、圧延材の形状および形状制御アクチュエータ
の形状制御効果（影響係数）を正確に求めることがで
き、良好な圧延材形状制御効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施に用いた圧延機の模式図および形
状制御装置のブロック図である。

【図２】摩耗による中間ロールのプロフィル変化を示す
グラフである。

【図３】中間ロールの摩耗の幅方向分布を示すグラフで
ある。

【図４】本発明と従来法との形状予測精度を比較するグ
ラフである。

【図５】本発明と従来法との中間ロールシフトの制御効
果の予測精度を比較するグラフである。

【符号の説明】

１ 作業ロール ２ 中間ロール ３ 支えロール ４ 形状検出器 ５ 圧延材（コイル） ６ 中間ロールシフト装置 ７ 演算装置 １０ コイル情報伝送部 １５ 中間ロールプロフィル予測部 ２０ 圧延形状予測演算部 ３０ 中間ロールシフト制御効果演算部 ４０ 中間ロールシフト設定部 ５０ 中間ロールシフト変更量演算部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロールの幅方向中心位置に点対称なロール
   プロフィルを設けた中間ロールを軸方向にシフトして圧
   延材の形状制御を行う６段式圧延機における圧延材の形
   状制御装置であって、中間ロールの摩耗による幅方向の
   ロールプロフィールの変化を予測する中間ロールプロフ
   ィル予測手段と、この予測された中間ロールプロフィル
   および圧延前の圧延材の寸法・材質諸元から圧延材の形
   状を予測する圧延形状予測演算手段と、その予測された
   圧延材の形状と目標とする圧延材の形状との差を極小に
   するように中間ロールのシフト量を設定する中間ロール
   シフト設定手段とを具備することを特徴とする圧延機に
   おける圧延材の形状制御装置。
2. 【請求項２】ロールの幅方向中心位置に点対称なロール
   プロフィルを設けた中間ロールを軸方向にシフトし、更
   に圧延機出側に設けられた圧延材の形状検出器の測定結
   果に基づいて前記中間ロールのシフト量を変更して圧延
   材の形状制御を行う６段式圧延機における圧延材の形状
   制御装置であって、中間ロールの摩耗による幅方向のロ
   ールプロフィールの変化を予測する中間ロールプロフィ
   ル予測手段と、この予測された中間ロールプロフィルお
   よび圧延前の圧延材の寸法・材質諸元から圧延材の形状
   を予測する圧延形状予測演算手段と、その予測された圧
   延材の形状と目標とする圧延材の形状との差を極小にす
   るように中間ロールのシフト量を設定する中間ロールシ
   フト設定手段と、前記中間ロールプロフィル予測手段に
   より予測された中間ロールプロフィルおよび圧延前の圧
   延材の寸法・材質諸元から、上記中間ロールのシフトに
   よる圧延材の形状への制御効果を予測する中間ロールシ
   フト制御効果予測手段と、この予測された制御効果およ
   び前記形状検出器の測定結果に基づき圧延材の形状が目
   標形状になるような中間ロールシフトの変更量を決定す
   る中間ロールシフト変更量演算手段とを具備することを
   特徴とする圧延機における圧延材の形状制御装置。