JPH08294714A - 金属板圧延におけるキャンバ低減方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属板を製造する圧延工程において発生する
キャンバを低減し、圧延材の通板性確保と幅歩留りを向
上させる方法を提供する。 【構成】 竪型圧延機２および水平圧延機４が配置され
た金属板圧延ラインにおけるキャンバ低減方法におい
て、竪型圧延機２と水平圧延機４の間に設けた形状測定
器３により圧延材１の板幅方向の板厚分布および圧延材
１の板幅方向の両端部の位置を測定し、前記測定結果か
ら圧延材先端部付近における板幅方向両端部の変形形状
および圧延材中心線のライン中心からのオフセンター量
を求め、得られた結果からキャンバ低減に必要な水平圧
延機４の左右のロールギャップ間隔変化量を演算して、
前記ロールギャップ間隔を調整することを特徴とするキ
ャンバ低減方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属板の圧延工程、特
に熱間圧延の粗圧延工程などの竪型圧延機−水平圧延機
配列において生じるキャンバと呼ばれる圧延材曲り形状
を低減する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱間圧延の粗圧延工程、あるいは厚板圧
延においてはキャンバと呼ばれる板材の曲りが問題にな
っている。キャンバの発生は、幅精度の悪化による歩留
りの低下をまねき、極端な場合には次圧延の通板を不可
能とする。キャンバの発生要因は、圧延材の板幅方向の
不均一な板厚分布、硬度分布、温度分布、また圧延ロー
ルのレベリング不良、圧延材の圧延機中心に対するオフ
センター、圧延材のロールバイトへの斜行等であること
が、一般に知られている。これらの要因により、板幅方
向の不均一圧延荷重分布が生じ、圧延機左右のロールギ
ャップ開度差が生じることによりキャンバが発生する。

【０００３】従来、キャンバ発生の一要因である圧延材
のオフセンター、斜行の防止方法としては、水平圧延機
入側のサイドガイド開度を圧延材板幅よりも50mm程度広
く設定し、圧延材を水平圧延機中心に誘導する方法が広
く行われている。しかし、圧延材のサイドガイドへの強
接触によるスリ疵、通板不良等を防止するため、前述し
たごとくサイドガイド開度を圧延材板幅よりも広く設定
するため、大きな曲り形状は防止し得るが、満足な効果
は得られていないのが現状である。

【０００４】また、製造現場で行われているキャンバ修
正方法としては、キャンバ量に応じた水平圧延機のレベ
リング操作によるものがほとんどである。キャンバ量の
検出には、通常水平圧延機の左右のロードセルで検知し
た圧延荷重差からウェッジ量、キャンバ量を推定し、こ
れを修正するためのロールの左右の開度差を算出してレ
ベリング制御を行う。しかし、ロールギャップを調整す
ることにより、圧延材そのものの断面形状、板幅方向温
度偏差等による左右の圧延荷重差に、レベリング操作を
行ったことによる荷重変化が重畳してしまうため、正確
なウェッジ量、キャンバ量を検知することは困難であ
り、十分な効果は得られていないのが現状である。

【０００５】このように、従来、圧延材全長に渡るキャ
ンバ形状に関しては水平圧延機での非対称圧延が主とし
て取り上げられているが、鼻曲り、尻曲りと呼ばれる圧
延材先後端の急峻な曲り形状については、水平圧延機の
ガタによる噛込み・尻抜け時のチョック変動などの要因
に加え、特に熱間圧延粗工程においては竪型圧延機での
幅圧延時にて発生することが知られている。これは、圧
延材が竪型圧延機中心からずれたオフセンター状態、あ
るいは圧延材が圧延方向に対して斜めに噛込み、幅圧延
が左右非対称状態となることにより発生する。通常、竪
型圧延機前方には圧延材をセンタリングするサイドガイ
ド装置が配置されているが、前述のように、従来は圧延
材のサイドガイドへの強接触によるスリ疵、ガイド詰り
による通板不良等を防止するため、前記水平圧延機の場
合と同様に竪型圧延機入側のサイドガイド開度を圧延材
板幅よりも50mm程度広く設定し、極端にオフセンターし
た圧延材のみを竪型圧延機中心に誘導する方法が広く行
われている。よって、この場合のガイディング効果は十
分なものではなく、特に鼻曲り発生の防止にはほとんど
効果を有していなかった。

【０００６】このような先後端局部曲りの修正方法とし
て、特開平6-226318号公報に記載されている様なものが
あった。図６はこのような方法による従来技術の例を示
した図である。図６において、１は圧延材、2a、2bは竪
型圧延ロール、４は水平圧延ロール、21はサイドガイ
ド、22、23は荷重検出器、24は制御装置、25は圧下装置
である。サイドガイド21で圧延材１をガイドし、サイド
ガイド21に設けた荷重検出器22、23で圧延材１の端部の
姿勢変化による荷重を検出し、この結果に基づき制御装
置24で圧下装置25に信号を出力して左右のロールギャッ
プを調整する。これにより、サイドガイド21で荷重が検
出された側のロールギャップを小さくして引き込み速度
を遅くし、反対側の引き込み速度を速くして圧延材端部
の水平ミル入側での姿勢変化を生じないようにし、端部
の局部的な板曲りを防止している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の特
開平6-226318号公報に記載されている様な従来技術には
以下の様な問題点があった。

【０００８】この方法は、竪型圧延機による圧延後の圧
延材板厚プロフィルが板幅に沿って同一の場合には効果
がある。しかし、圧延材が板幅方向に沿ってウェッジ形
状の場合や、特に実際の竪型圧延機による幅圧延後に圧
延材左右の板端部にドッグボーンとよばれる盛り上がり
が生じ、竪型圧延機への噛込みが非対称になることによ
り鼻曲りを生じた場合には、左右のドッグボーン形状が
非対称になる。従って、この場合には続く水平圧延での
幅広がり挙動、圧延方向歪分布が左右で異なることにな
る。このため、ドッグボーン高さの高い方の板端（この
場合にはオフセンターと逆側の板端）における、幅広が
り、及び圧延方向歪が大きくなり、結果として圧延材は
オフセンターと同じ方向に曲りを生じ、非対称幅圧延で
生じた鼻曲りを拡大することになる。つまり、竪型圧延
機−水平圧延機間の左右のサイドガイド反力が同一で
も、ドッグボーン形状を含めた圧延材板厚プロフィルが
左右非対称の場合には、水平圧延における圧延材曲りを
防止することはできないという問題点がある。

【０００９】本発明は、金属板を製造する圧延工程、特
に熱間圧延の粗圧延工程において発生するキャンバを低
減し、圧延材の通板性確保と幅歩留りを向上させる方法
を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題は以下の手段に
より解決される。

【００１１】竪型圧延機および水平圧延機が配置された
金属板圧延ラインにおけるキャンバ低減方法において、
竪型圧延機と水平圧延機の間に設けた形状測定器により
圧延材の板幅方向の板厚分布および圧延材の板幅方向の
両端部の位置を測定し、前記測定結果から圧延材先端部
付近における板幅方向両端部の変形形状および圧延材中
心線のライン中心からのオフセンター量を求め、得られ
た結果からキャンバ低減に必要な水平圧延機の左右のロ
ールギャップ間隔変化量を演算して、前記ロールギャッ
プ間隔を調整することを特徴とするキャンバ低減方法。

【００１２】

【作用】本発明の構成において、圧延材がパスセンター
を外れてオフセンターの状態で竪型圧延機に噛み込んだ
場合、オフセンターした側の圧延材コーナーがまずオフ
センター側のロールに接触し、未変形のままロールに押
されて入射角が傾く。そして、竪ロールに噛み込んでい
く時にはオフセンターと逆側の先端が高圧下され、オフ
センター側に鼻曲りが生じる。この時、圧延材先端部は
高圧下された側（オフセンターと逆側）のドッグボーン
と呼ばれる厚肉化形状が大きくなり、板幅方向左右非対
称のドッグボーン形状となる。ここで、このような左右
非対称ドッグボーン形状を有する圧延材をそのまま水平
圧延すると、ドッグボーン形状が大きい側の端における
長手方向伸びが大きくなるためオフセンター側に曲りが
生じ、竪型ロールで発生した鼻曲りがさらに助長、拡大
される。

【００１３】そこで本発明では、竪型圧延機と水平圧延
機の間に設けた形状測定器により圧延材の板幅方向の板
厚分布を測り、測定された圧延材先端部の板厚分布か
ら、板幅方向両端部のドッグボーン形状を求める。次に
得られた左右非対称のドッグボーン形状からキャンバ低
減に必要な水平圧延機の左右のロールギャップ間隔変化
量を演算により求める。

【００１４】一方、圧延材がパスセンターを外れてオフ
センターの状態で竪型圧延機に噛み込んだ場合、前述し
たドッグボーン形状の発生と並行して、竪型圧延機での
非対称幅圧延により圧延材に曲り形状が発生している。
そこで本発明では、竪型圧延機と水平圧延機の間に設け
た形状測定器により圧延材の板幅方向の両端部の位置を
測定し、測定された圧延材の両端部の位置から圧延材中
心線の位置を求め、これより圧延材中心線のライン中心
からのオフセンター量を求める。次に、得られたオフセ
ンター量の結果から圧延材の曲り形状の曲率を演算し、
これを基にキャンバ低減に必要な水平圧延機の左右のロ
ールギャップ間隔変化量を演算により求める。

【００１５】上記演算により求められた各々のキャンバ
低減に必要な水平圧延機の左右のロールギャップ間隔変
化量を加算し、この値を基に水平圧延機の左右のロール
ギャップ間隔を調整する。この結果、水平圧延機におい
ては、ドッグボーン形状の小さいオフセンター側の端に
おける長手方向伸びが大きくなる様に圧延が行われるの
で、竪型ロールで発生したドッグボーン形状を水平圧延
機で圧延することにより発生するキャンバを防ぐことが
できる。また、水平圧延機では、竪型圧延機で発生した
曲りを修正する様に圧延が行われるので、竪型ロールで
発生した曲りが矯正され、キャンバの発生を防ぐことが
できる。

【００１６】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

【００１７】図１は本発明の実施例の構成を示した図で
あり、竪型圧延機−水平圧延機の配置で構成された熱間
圧延ラインの粗圧延工程に本発明を適用した例である。
以下の図において図６と同一部分については同一符号を
付し、説明を省略する。図１において、３は形状測定
器、５はオフセンター量・ドッグボーン形状検出部、６
はロールギャップ調整量演算部である。ここで、形状測
定器としては、例えばＸ線厚さ計、γ線厚さ計、あるい
はレーザ距離計を利用した厚さ計を複数個配列したもの
でよい。

【００１８】圧延材１がパスセンターを外れてオフセン
ターの状態で竪型圧延ロール2a、2bに噛み込んだ場合、
オフセンターした側の圧延材コーナーがまず竪型圧延ロ
ール2aと接触し、未変形のままロールに押されて入射角
が傾く。そして、竪型圧延ロールに噛み込んでいくとき
にはオフセンターと逆側の竪型圧延ロール2bにより先端
が高圧下され、オフセンター側に鼻曲りが生じる。この
時、圧延材最先端は高圧下された側 (オフセンターと反
対側) のドッグボーンが大きくなり、左右非対称のドッ
グボーン形状となる。図２はこのような竪型圧延後のド
ッグボーン形状を示した図である。

【００１９】ここで、形状測定器３により、圧延材１の
先端部における板幅方向の板厚分布及び板幅方向の両端
部の位置を測定し、その信号をオフセンター量・ドッグ
ボーン形状検出部５へ送る。オフセンター量・ドッグボ
ーン形状検出部５では、得られた板厚分布から、ドッグ
ボーン形状を簡略化した形状に関する数値を求め、また
圧延材の中心位置から、パスセンターに対する圧延材の
オフセンター量を演算する。この結果がロールギャップ
調整量演算部６へ送られ、ここで、演算式に基づいてキ
ャンバ低減に必要な水平圧延ロールの左右のロールギャ
ップ調整量が演算される。ロールギャップ調整量演算部
６からの制御により、前記演算結果に基づいた水平圧延
ロールの左右のロールギャップ量が必要量調整され、竪
型圧延ロールで発生した圧延材の曲りを矯正し、水平圧
延後のキャンバの発生を防止している。

【００２０】以下に演算方式の例について述べる。図３
は本発明による、ドッグボーン形状を簡略化した場合の
圧延材の形状を示した図である。図３において、Ｈ₁ は
オフセンターと逆側のドッグボーンの最大高さ、Ｗ₁ は
オフセンターと逆側のドッグボーン最大高さ位置の板端
からの距離、Ｌ₁ はオフセンターと逆側のドッグボーン
高さが０となる位置の板端からの距離、Ｈ₂ はオフセン
ター側のドッグボーンの最大高さ、Ｗ₂ はオフセンター
側のドッグボーン最大高さ位置の板端からの距離、Ｌ₂
はオフセンター側のドッグボーン高さが０となる位置の
板端からの距離、ｈは圧延材中心部の平均板厚である。

【００２１】本発明の形状測定器により得られた板幅方
向の板厚分布から、図３における、Ｈ₁ 、Ｗ₁ 、Ｌ₁ 、
Ｈ₂ 、Ｗ₂ 、Ｌ₂ 、ｈを制御器により求め、下式よりド
ッグボーンの左右非対称性を表す関数ｄＳを求める。 Ｓ₁ ＝Ｌ₁ ×（Ｈ₁ −ｈ）／２ Ｓ₂ ＝Ｌ₂ ×（Ｈ₂ −ｈ）／２ ｄＳ＝（１−Ｗ₁ ／Ｌ₁ ）×Ｓ₁ −（１−Ｗ₂ ／Ｌ₂ ）×Ｓ₂ (1) ここで（１−Ｗ₁ ／Ｌ₁ ）、（１−Ｗ₂ ／Ｌ₂ ）はドッ
グボーンの頂点の位置を示しており、ドッグボーンの頂
点が板端に近い程、ｄＳの値が大きくなりキャンバへの
影響が大きくなる。

【００２２】(1)式で得られたｄＳから、非対称ドッグ
ボーン形状を水平圧延した時に生じる曲りを修正するた
めの水平ロールの左右のロールギャップ調整量Δｙ₁ を
下記の式により求める。 Δｙ₁ ＝ｈ×（１−ｒ）×Ｃ×ｄＳ (2) ここで記号のもつ意味は以下の通りである。 Δｙ₁ ：非対称端部形状を水平圧延した時に生じる曲り
を修正するためのロールギャップ間隔変化量 ｈ：圧延材中心部の平均板厚 ｒ：水平圧延での圧下率 Ｃ：形状変換係数 ここで、Ｃは実験回帰式から得られるドッグボーン形状
をウエッジ形状に換算する形状変換係数であり、Ｃ×ｄ
Ｓがウエッジ形状に変換後の左右非対称性を表す値にな
る。

【００２３】上述のΔｙ₁ の算出とともに、竪型圧延機
での非対称幅圧延で生じた圧延材曲り形状を修正するに
必要な水平ロールの左右のロールギャップ調整量Δｙ₂
を下記の式により求める。 Δｙ₂ ＝ｈ×（１−ｒ）×κ₂ ×λ² ×ｂ ／（１−α） (3) ここで記号のもつ意味は以下の通りである。 κ₂ ：水平圧延後の圧延材曲率 λ：水平圧延時の伸び率 ｂ：圧延材板幅 α：横流れ率 ここでは形状測定器の測定結果から、圧延材中心線の横
振れ量を算出し、圧延材曲り形状を左右の竪型ロールの
中心線を通る円弧と仮定して計算している。また、この
円弧状の圧延材は、圧延時の各瞬間では円弧状であると
仮定し、その瞬間瞬間での水平圧延後の圧延材曲率をκ
₂ として計算している。

【００２４】(3) 式において、κ₂ ×λ² ×ｂの項は曲
率とウエッジ率の変化量の関係から求まる値であり、ま
た横流れ率αは実験回帰式から得られる材料の横流れを
表す係数であり、横流れが大きいとΔｙ₂ の値も大きく
なる。

【００２５】(2)式と (3)式から得られたロールギャッ
プ調整量を加え合わせることにより、最終的なロールギ
ャップ調整量ΔＹが以下の式で得られる。 ΔＹ＝Δｙ₁ ＋Δｙ₂ (4) (4) 式により、水平圧延ロールの左右のロールギャップ
調整量を制御することにより、竪型圧延ロールで発生し
た圧延材の曲りを矯正し、水平圧延後のキャンバの発生
を防ぐことができる。

【００２６】図４は本発明による、前述の (4)式により
水平圧延のロールギャップ調整を行う場合の制御方式を
示したフローチャートの図である。

【００２７】図５は圧延材の圧延前におけるオフセンタ
ー量と、圧延後の圧延材先端の横振れ量との関係を示し
た図である。本発明による制御を行わない幅圧延のみ
（●印）の場合には、オフセンター量の増加とともに、
先端の横振れ量が増大し、また、本発明による制御を行
わない幅圧延＋水平圧延（○印）の場合には、幅圧延の
みの場合に比べ、非対称ドッグボーン形状により先端の
横振れ量がさらに増大されているのがわかる。これらに
対して本発明による水平圧延ロールの左右のロールギャ
ップ調整を行った場合（×印）には、圧延材先端の横振
れ量はオフセンター量の増加に伴う増大傾向はなく、オ
フセンター量が０付近で安定しており、本発明のキャン
バ低減効果が絶大であることがわかる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば金属板を
製造する圧延工程、特に熱間圧延の粗圧延工程、あるい
は厚板圧延において発生するキャンバを低減し、圧延材
の通板性確保と幅歩留りを向上させることができ、その
生産性向上効果、経済的効果は非常に大きいものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示した図。

【図２】竪型圧延後のドッグボーン形状を示した図。

【図３】本発明によるドッグボーン形状を簡略化した場
合の圧延材の形状を示した図。

【図４】本発明による水平圧延のロールギャップ調整を
行う場合の制御方式を示したフローチャートの図。

【図５】圧延材の圧延前におけるオフセンター量と、圧
延後の圧延材先端の横振れ量との関係を示した図。

【図６】従来技術の例を示した図。

【符号の説明】

１ 圧延材 2a、2b 竪型圧延ロール ３ 形状測定器 ４ 水平圧延ロール ５ オフセンター量・ドッグボーン検出部 ６ ロールギャップ調整量演算部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 竪型圧延機および水平圧延機が配置され
   た金属板圧延ラインにおけるキャンバ低減方法におい
   て、竪型圧延機と水平圧延機の間に設けた形状測定器に
   より圧延材の板幅方向の板厚分布および圧延材の板幅方
   向の両端部の位置を測定し、前記測定結果から圧延材先
   端部付近における板幅方向両端部の変形形状および圧延
   材中心線のライン中心からのオフセンター量を求め、得
   られた結果からキャンバ低減に必要な水平圧延機の左右
   のロールギャップ間隔変化量を演算して、前記ロールギ
   ャップ間隔を調整することを特徴とするキャンバ低減方
   法。