JPH0866709A

JPH0866709A - 熱間圧延における圧延荷重予測方法

Info

Publication number: JPH0866709A
Application number: JP6206394A
Authority: JP
Inventors: Kimiyuki Okada; 公之岡田; Makoto Shitomi; 誠侍留
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1994-08-31
Filing date: 1994-08-31
Publication date: 1996-03-12

Abstract

(57)【要約】【目的】圧延精度を向上できる圧延荷重の予測方法を
提供する。【構成】圧延機の圧延荷重Ｐ₁を予測する演算装置
は、影響関数Ｆをシミュレーションにより求める手段
と、圧延荷重Ｐ₁を計算する手段と、作業ロールベンダ
装置が矯正するベンダ荷重Ｂ₁を決定する手段と、入側
の板クラウンＣｒｏ₁を推定する手段と、求められた圧
延荷重Ｐ₁，ベンダ荷重Ｂ₁およびクラウンＣｒｏ₁の
値を影響関数Ｆに代入する手段と、この影響関数Ｆに圧
延荷重Ｐ₁を乗じて圧延荷重Ｐ₁の最適値を求める手段
とで構成される。そして、ステップ３７にて圧延荷重Ｐ
₁が収束するまで上記手段での処理を繰り返す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続的に流れる圧延材
を熱間圧延するときの圧延荷重を予測する方法に関し、
特に圧延荷重予測精度を向上させるようにしたものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】熱間圧延では、通常、幅の狭い数種類の
圧延材から、多種類の幅の鋼板を圧延しなければならな
い。したがって、圧延精度を上げ、鋼板の品質面を向上
させるために、従来から圧延機を計算機等で制御し、圧
延機の圧下設定に用いる圧延荷重の予測を行っている。
この圧延荷重の予測には様々の数式モデルが提案されて
いる。

【０００３】圧延荷重の計算は、パススケジュールの決
定や作業ロール開度の設定上基本的なもので、計算の
際、圧延材の種類や、歪み、温度により圧延材の変形抵
抗が変化するため、変形抵抗を正しく把握しておく必要
がある。したがって、例えば計算機の板厚テーブル等
で、圧延材の入側板厚Ｈと、目標値となる出側板厚ｈを
入力した後、圧下力関数Ｑと、接触弧長ｌｄと、変形抵
抗Ｋを求め、以下に示す（１）式にて圧延荷重Ｐを予測
する方法が一般的に採られている。

【０００４】Ｐ＝Ｗ・Ｋ・Ｑ・ｌｄ ……（１）ここで、Ｐ：圧延荷重、Ｗ：板幅、Ｋ：変形抵抗、Ｑ：
圧下力関数、ｌｄ：接触弧長である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法では、圧延材の幅方向の全ての箇所、すなわち
圧延材の端の部分と、中央部分とを最初に設定した入側
板厚Ｈと出側板厚ｈを基準として、同一の条件で圧延す
る状態を想定しているため、圧延材の入側形状や圧延機
の作業ロールのたわみに関わらず、圧下荷重Ｐを予測し
ていることになる。

【０００６】しかし、実際には圧延期間中、圧延機の作
業ロールの形状は材料から受ける熱による膨張および材
料と作業ロール間、作業ロールと作業ロール間の滑り込
み摩擦による磨耗のため刻々と変化する。また、作業ロ
ールの両端にかかる圧延荷重により作業ロール軸心にた
わみが生じたり、逆にこのたわみを修正するために、作
業ロールベンディング装置により作業ロールのロール軸
端にベンダー力が大きく働いたときに生じる逆方向への
作業ロールのたわみにより、作業ロールの形状が変化す
る。

【０００７】さらに、入側の板形状は幅方向に常に均一
とは限らず、熱による膨張や歪みなどがあり、また出側
の板形状も上記作業ロールのたわみにより、板表面に凸
凹が生じる。したがって、従来の入側板厚Ｈと出側板厚
ｈを基準にした圧延荷重予測では、正確な板厚の設定が
できないため、圧延荷重予測に誤差が生じ、圧延精度を
低下させるという未解決の課題があった。

【０００８】本発明は、以上の問題点を解決することを
課題とするものであり、圧延時の作業ロールのたわみと
入側板の形状および板厚とが圧延荷重に及ぼす影響を圧
延荷重予測に取り込み、圧延精度を向上させることを目
的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、圧延材の圧延を行う熱間圧延機の圧延
荷重を予測する方法であって、前記圧延機の作業ロール
のたわみと、前記圧延材の前記作業ロール入側での断面
形状と、を考慮して前記圧延荷重を予測することを特徴
とする。

【００１０】

【作用】本発明のように、作業ロールのたわみと、作業
ロールの偏平量と、圧延材の入側での断面形状と、を考
慮して圧延機の圧延荷重を予測すれば、例えば作業ロー
ルにたわみが生じているときには、作業ロールのたわみ
を修正する方向に圧延荷重が修正され、入側の板表面が
凹凸である場合は、均一になる方向に圧下荷重を修正さ
れる。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面を伴って説明す
る。図１は本発明が適用される圧延機の作業ロールを説
明する図であり、図２は圧延材の断面形状を説明する図
である。すなわち、圧延機１００は、スラブ等から鋼板
に熱間圧延される圧延材１を挟んで圧延を行う作業ロー
ル２、３と、この作業ロール２、３に対して圧延荷重Ｐ
₁を予測して設定する図示しない演算装置と、作業ロー
ル２、３の間に配置され圧延材１の板クラウンを修正す
る図示しない作業ロールベンダ装置と、から構成され
る。また、作業ロール２、３の両端には、図示しない作
業ロールベンダ装置によりベンダ荷重Ｂ₁が掛けられる
よう構成されている。

【００１２】演算装置は、具体的には図３に示すよう
に、後述の影響関数Ｆをシミュレーションにより求める
手段と、圧延荷重Ｐ₁を計算する手段と、作業ロールベ
ンダ装置が矯正するベンダ荷重Ｂ₁を決定する手段と、
入側の板クラウンＣｒｏ₁を推定する手段と、求められ
た圧延荷重Ｐ₁，ベンダ荷重Ｂ₁および板クラウンＣｒ
ｏ₁の値を影響関数Ｆに代入する手段と、この影響関数
Ｆに圧延荷重Ｐ₁を掛けて圧延荷重Ｐ₁を適宜に変化さ
せる手段とで構成されている。

【００１３】つまり、まず圧延機のテスト操業におい
て、板幅Ｗ₀、圧延荷重Ｐ₀、ベンダ荷重Ｂ₀、入側板
クラウンＣｒｏ₀の関数からなる影響関数Ｆを予めシミ
ュレーションして求めるようになっている（ステップ３
１）。この影響関数Ｆは各関数の変化量との間の相互関
係を示すもので、これらの関数がすなわち、圧延荷重Ｐ
₁の指標となっている。つまり、影響関数Ｆは圧延が最
適に行われている時の圧延荷重Ｐ₀と圧延により圧延材
に形状が不均一に行われている時の圧延荷重Ｐ₁との比
（Ｐ₁／Ｐ₀）を意味している。なお、上記シミュレー
ションは圧延機の稼働前であれば、どのタイミングであ
ってもよい。

【００１４】次に、圧延機を稼働させた状態で初期値と
なる圧延荷重Ｐ₁を、内設された板厚テーブルにおいて
計算するようになっており（ステップ３２）、これは従
来と同様に上記（１）式により表される。そして、この
圧延荷重Ｐ₁の条件下で目標とするクラウン形状を得る
ために、作業ロールベンダ装置によるベンダ荷重Ｂ
₁（６Ｈｉミルでは中間ロールシフト量が対応し、ＰＣ
ミルではロールクロス量が対応する）の矯正量を決定し
（ステップ３３）、次いで入側の板クラウンＣｒｏ₁の
推定を行うようになっている（ステップ３４）。このと
き板クラウンＣｒｏ₁の定義としては、従来と同様に幅
方向の中央部の板厚ｈ_crと、端部の板厚ｈ_edとの板厚差
（ｈ_cr−ｈ_ed）を板クラウンＣｒｏ₁とする。

【００１５】この状態で、上記シミュレーションにより
求められた板幅Ｗ₀、圧延荷重Ｐ₀、ベンダ荷重Ｂ₀、
入側板クラウンＣｒｏ₀の関数に上記圧延荷重Ｐ₁、ベ
ンダ荷重Ｂ₁を代入して、影響関数Ｆの値を適切な値に
変えるようになっている。さらに、この影響関数Ｆを圧
延荷重Ｐ₁の初期値に乗ずることで新たな圧延荷重Ｐ₁
を求め、その新たな圧延荷重Ｐ₁が、その直前の圧延荷
重Ｐ₁と略等しいつまり収束しているか否かを判定する
（ステップ３７）。そして、収束していると判定されな
い場合には、ステップ３３に戻って上述した処理を繰り
返し実行する一方、ステップ３７で収束していると判定
された場合には、その圧延荷重Ｐ₁を予測値としてこの
処理を終了するように構成されている。

【００１６】次に本発明の動作を図面を伴って説明す
る。図１（１）、（２）は入側の圧延材１および作業ロ
ール２、３を示しており、圧延材１の厚さは入側板厚Ｈ
となっている。そして、図１（３）、（４）は出側板厚
ｈに圧延された圧延材１と作業ロール２、３を示してい
る。図１（１）、（３）は圧延の圧力とベンダ力Ｂ₁の
力関係がバランスを保っている状態を示しており、図
（２）、（４）は上記バランスが崩れた状態を示してい
る。

【００１７】また、図２は圧延材１の幅方向の断面形状
を示しており、図２（１）は幅方向の中央部の板厚ｈ_cr
が端部の板厚ｈ_edより厚くなったたわら状の状態であ
り、板クラウンＣｒｏ₁（＝ｈ_cr−ｈ_ed）＞０を示して
いる。そして図２（２）は逆に幅方向の中央部の板厚ｈ
_crが端部の板厚ｈ_edより薄くなったつつみ状の状態であ
り、板クラウンＣｒｏ₁（＝ｈ_cr−ｈ_ed）＜０を示して
いる。

【００１８】今、プロセスラインにおいて連続的に流れ
るスラブ等の圧延材１の頭が、圧延機１００の作業ロー
ル２、３間をパスしようとしているとする。このとき、
圧延材１の入側の断面形状は、図１（１）のように、幅
方向の中央部の板厚ｈ_crと端部の板厚ｈ_edとの厚さが同
じであり、板クラウンＣｒｏ₁（＝ｈ_cr−ｈ_ed）＝０で
あるとする。したがって、圧延の圧下とベンダ荷重Ｂ₁
は最適値を保ち、演算装置により圧延荷重Ｐ₁の最適値
が求められている。

【００１９】つまり、図３ステップ３１にて求めた影響
関数Ｆを示す板幅Ｗ₀、圧延荷重Ｐ ₀、ベンダ荷重
Ｂ₀、クラウンＣｒｏ₀が求められ、次にステップ３２
に以降して、圧延荷重Ｐ₁が計算される。このとき圧延
荷重Ｐ₁は最適値を保っているため、Ｐ₀＝Ｐ₁とな
る。そして、ステップ３３にてベンダ荷重Ｂ₁が決定さ
れるが、ベンダ荷重Ｂ₁も最適値を保っているため、Ｂ
₀＝Ｂ₁となる。ステップ３４ではクラウンＣｒｏ₁が
推定され、このときクラウンＣｒｏ₁＝０であるので、
Ｃｒｏ₀＝Ｃｒｏ₁となる。

【００２０】したがって、ステップ３５にて影響関数Ｆ
の圧延荷重Ｐ₀、ベンダ荷重Ｂ₀、クラウンＣｒｏ₀に
圧延荷重Ｐ₁、ベンダ荷重Ｂ₁、クラウンＣｒｏ₁が代
入されるが、各関数が同一であるため、影響関数Ｆはそ
のままの値すなわち、Ｆ＝１を保っている。そして、ス
テップ３６に移行して、影響関数Ｆに圧延荷重Ｐ₁を乗
じる。このとき、Ｆ＝１であるから圧延荷重Ｐ₁はその
ままの値を保つ。次に、ステップ３７に移行して、圧延
荷重の予測を続けるか判定し、ＹＥＳのときには演算処
理を終了し、ＮＯの時にはステップ３３に移行する。

【００２１】次に、図１（２）に示すように、入側の圧
延材１に圧延荷重Ｐ₁により、作業ロール２、３にたわ
みが生じたとする。すると、ステップ３３にて、圧延の
圧下が最適値より大きくなっているため、ベンダ荷重Ｂ
₁を大きくして作業ロール２、３のたわみを矯正しよう
とするので、Ｂ₀＜Ｂ₁となる。また、この作業ロール
２、３のたわみにより、圧延材１は図２（１）に示すよ
うにたわら状に変形するため、中央部の板厚ｈ_crが端部
の板厚ｈ_edより厚くなって、Ｃｒｏ₀＜Ｃｒｏ ₁（ｈ_cr
−ｈ_ed）となる。

【００２２】そして、ステップ３５に移行して圧延荷重
Ｐ₁、ベンダ荷重Ｂ₁、クラウンＣｒｏ₁を影響関数Ｆ
に代入する。このとき、クラウンＣｒｏ₁形状が均一
（Ｃｒｏ₁＝１）の時にくらべて、圧延荷重Ｐ₁が大き
くなっており（Ｐ₁／Ｐ₀＞１）、Ｐ₀＜Ｐ₁、Ｂ₀＜
Ｂ₁、Ｃｒｏ₀＜Ｃｒｏ₁であるから、影響関数Ｆの値
は増加し、Ｆ＞１となる。そして、ステップ３６に移行
して、この影響関数Ｆに圧延荷重Ｐ₁を乗じ、圧延荷重
Ｐ₁の値を求める。そして、ステップ３７に移行して圧
延荷重Ｐ₁が収束したならばＹＥＳとなり処理を終了す
るが、ＮＯとなるため、ステップ３３に移行する。

【００２３】そして、上記ステップ３３からステップ３
６の処理により、適宜に圧延荷重Ｐ ₁が予測され、図１
（３）に示すように、出側の板形状が最適になる。すな
わち、幅方向の中央部の板厚ｈ_crと端部の板厚ｈ_edとの
厚さが同じであり、板クラウンＣｒｏ₁（＝ｈ_cr−
ｈ_ed）＝０であるとする。したがって、演算装置により
圧延荷重Ｐ₁の予測が最適に行われ、ステップ３７に移
行してＹＥＳと判定されて、処理を終了する。

【００２４】この状態で、図１（４）に示すように、入
側の圧延材１にベンダ荷重Ｂ₁が大きく働いて、作業ロ
ール２、３にたわみが生じたとする。すると、図３ステ
ップ３１にて求めた影響関数Ｆを示す板幅Ｗ₀、圧延荷
重Ｐ₀、ベンダ荷重Ｂ₀、クラウンＣｒｏ₀が求めら
れ、次にステップ３２に以降して、圧延荷重Ｐ₁が計算
される。そして、ステップ３３ではベンダ荷重Ｂ₁を小
さくして作業ロール２、３のたわみを矯正しようとする
ので、Ｂ₀＞Ｂ₁となる。そして、この作業ロール２、
３のたわみにより、圧延材１は図２（４）に示すように
たわら状に変形するため、中央部の板厚ｈ_crが端部の板
厚ｈ_edより薄くなって、Ｃｒｏ₀＞Ｃｒｏ ₁（ｈ_cr−ｈ
_ed）となっている。

【００２５】そして、ステップ３５に移行して圧延荷重
Ｐ₁、ベンダ荷重Ｂ₁、クラウンＣｒｏ₁を影響関数Ｆ
に代入する。このとき、Ｐ₀＞Ｐ₁、Ｂ₀＞Ｂ₁、Ｃｒ
ｏ₀＞Ｃｒｏ₁であるから、影響関数Ｆの値は減少し、
Ｆ＜１となる。そして、ステップ３６に移行して、この
影響関数Ｆに圧延荷重Ｐ₁を乗じ、圧延荷重Ｐ₁を求め
る。そして、ステップ３７に移行し、圧延荷重Ｐ₁が収
束したか判定し、収束するまでステップ３３からステッ
プ３６の処理を繰り返し、収束したならばその値を最終
的な圧延荷重Ｐ₁とし、ＹＥＳとなって処理を終了す
る。

【００２６】このように、上述の手順を繰り返し、圧延
荷重Ｐ₁は最適値が求められる。図４は板厚３．２ｍｍ
以下の薄物圧延での荷重比と圧下率の分布示した分布グ
ラフである。図４（１）は本発明適用前であり、（２）
は本発明を適用したときの結果を示している。ここで、
縦軸の荷重比とは実荷重を予測荷重で割った比であり、
常に“１．０”をとるように制御されている。また、横
軸の圧下率は、圧延材１の幅方向の中央部での板厚ｈ_cr
の圧下率である。

【００２７】例えばたわら状の薄物の圧延材１を圧延す
る場合、幅方向の中央部での板厚ｈ _crが膨らむため、圧
下率１０％以下の低圧下領域では、本発明を適用しない
場合には、図４（１）に示すように、荷重比が“１．
０”を大きく越えている。すなわち、低圧下率領域で
は、中圧下領域や大圧下領域に比べて、実際の荷重が予
測荷重よりも、相対的に大きくなってしまうことを示し
ている。

【００２８】しかし、本発明を適用した場合には、圧延
荷重Ｐ₁の予測が難しい圧下率１０％以下の低圧下領域
でも、図４（２）に示すように、荷重比は“１．０”の
値に落ち着いており、圧下率が増減しても荷重比のばら
つきが小さくなる。このように、本発明を適用すると、
予測荷重精度が大幅に向上している。したがって、本発
明に係る圧延荷重の予測方法により、圧延精度を向上さ
せるという効果をえることができる。

【００２９】なお、本発明は、２段圧延機、４段圧延
機、６段圧延機などあらゆる圧延機に適用できるもので
あり、この場合圧延機に応じてベンダ荷重Ｂ₁の決定方
法を算出すればよい。

【００３０】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の圧延荷
重の予測方法によれば、圧延機の作業ロールのたわみ
と、作業ロールの偏平量と、圧延材の入側での断面形状
と、を考慮して圧延荷重を適宜に変化させるので、圧延
荷重の予測が常に適切に行い、圧延精度を向上させると
いう効果を得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す構成図である。

【図２】本発明の圧延材を説明する断面図である。

【図３】本発明の実施例を説明するフローチャートであ
る。

【図４】本発明の実施例の効果を説明する分布図であ
る。

【符号の説明】

１圧延材２、３作業ロールＰ₁、Ｐ₂ 圧延荷重Ｂ₁、Ｂ₂ ベンダ荷重Ｈ入側板厚ｈ出側板厚１００圧延機

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧延材の圧延を行う熱間圧延機の圧延荷
重を予測する方法であって、前記圧延機の作業ロールの
たわみと、前記圧延材の前記作業ロール入側での断面形
状と、を考慮して前記圧延荷重を予測することを特徴と
する熱間圧延における圧延荷重予測方法。