JPH09201612A - 冷間タンデム圧延における金属ストリップの板厚・張力制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】板厚制御精度の維持を図りつつ圧延中の板、ロ
ール相互間のスリップを効果的に抑制できる板厚制御技
術を提案する。 【解決手段】複数のスタンドをタンデムに配列した冷間
タンデム圧延機にて金属ストリップの冷間圧延を行うに
当たり、最終スタンドの出側板厚を、最終スタンドの一
つ手前のスタンドにおけるロール速度を修正することに
より制御し、かつ、最終スタンドの一つ手前のスタンド
を除く各スタンドの後方張力はそのスタンドの圧下位置
を変更することにより、また、最終スタンドの一つ手前
のスタンドの後方張力についてはそのスタンドの一つ手
前のスンタドのロール速度を修正することによってそれ
ぞれ制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、タンデム圧延機
による金属ストリップの冷間圧延において、圧延中に発
生する圧延ロールと被圧延材との間のスリップを板厚精
度の劣化を伴うことなしに防止乃至は軽減して安定した
圧延を実現しようとするものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、金属ストリップの冷間圧延では、
圧延機のロール速度の制御とスタンド間張力の制御を行
うことによって目標板厚になるように圧延するのが一般
的であった。ところで、かかる板厚制御方式では、圧延
中にロールと被圧延材との間でスリップが発生するため
に、板の破断や板厚変動を伴い応答性の高い板厚制御を
実現するのが困難であり、また、ロールおよび被圧延材
における疵の発生によりロール交換（ミル停止）を行う
のが不可避であって圧延効率が低下する不利があった。

【０００３】なお、上記のスリップとは、圧延スタンド
の出側における被圧延材の速度とロール速度から次式に
より求められる先進率が負になる状態をいう。

【数１】ｆ＝（Ｖ／Ｖ_R ）−１ ---(1) ｆ ：先進率 Ｖ ：出側ストリップ速度 Ｖ_R ：ロール速度

【０００４】被圧延材の圧延の際に発生するスリップは
従来、ロール速度とストリップ速度を検出して、上記
(1)式より先進率を算出し、この値を常に、目標先進率
になるように、スタンド間張力を制御することによって
その防止を図るようにしていた（特開昭６２−２９２２
０９号公報参照）。

【０００５】また、その他の方法としては、圧延反力の
急減現象からスリップを検出し、これを条件に、その際
の圧延反力の値に応じた速度補正信号を導出し、圧延ロ
ールを駆動する電動機の速度基準信号を補正する圧延機
制御技術（特開昭５９−１８９００５号公報）なども知
られていた。

【０００６】通常、冷間タンデム圧延機の下流側スタン
ドでは、板厚が薄くなっており、また、加工硬化により
変形抵抗が大きくなっているため、自動板厚制御（ＡＧ
Ｃ：Automatic Gage Control) として、ロール速度を介
してスタンド間張力を変化させることによって目標板厚
を得る、図１に示すような速度ＡＧＣが使われていた
(板圧延の理論と実際．P300) 。

【０００７】上掲図１においては第ｎスタンドが最終ス
タンドであって、その出側に設置された出側板厚計１に
て板厚信号２が検出され、これは圧延ロール速度変更量
算出器３に送られ、この圧延ロール速度変更量算出器３
にて、まず、次式により板厚偏差が計算され、圧延ロー
ル速度変更量が求められる。

【数２】Δｈ＝ｈ_X −ｈ ---(2) ΔＶ_(n-1) ＝Δｈ/ ｈ・Ｇ_(n-1) ---(3) ここに、Δｈ：板厚偏差 ｈ：第ｎスタンド出側板厚目標値 ｈ_X ： 検出板厚 ΔＶ_(n-1) ：第( ｎ−１) スタンドの圧延ロール速度変
更量 Ｇ_{( n - 1 )} ：制御ゲイン

【０００８】そして、得られた圧延ロール速度変更量４
を基に第( ｎ−１) スタンドのロール速度を変更し、第
ｎスタンドと第（ｎ−１) スタンドとの間の張力を変化
させて、第ｎスタンド出側板厚を修正していた。

【０００９】このように、従来の技術においては最終第
ｎスタンド出側における板厚偏差を、下流スタンド間の
張力を変化させることにより目標値となるように修正し
ていたが、スタンド間張力が高くなり過ぎた場合には板
破断の危険がある一方、低くなり過ぎた場合には板の蛇
行や絞り込みといった危険があるため、各スタンド間の
張力の変化をある一定の範囲内に収める必要上、下流の
スタンドの圧下位置を修正することにより張力変動を一
定の範囲内に制御する、いわゆる張力リミット制御 (Ａ
ＴＬ：Automatic Tension Limit Control)が適用されて
いた。

【００１０】図１において各スタンド間の張力は張力計
５ａ〜５ｃによって検出され、その検出値６ａ〜６ｃは
それぞれ圧下位置制御装置７ａ〜７ｃに送られ、次式に
より、圧下位置変更量が計算される。

【数３】ΔＳ＝−Δｔ・Ｇ ---(4) ここに、Δｔ：各スタンド間の張力変化許容範囲の上限
または下限からの偏差、 Ｇ：制御ゲイン

【００１１】この圧下位置変更量に従い圧下装置８ａ〜
８ｃが作動して各スタンドの圧延ロール圧下位置が変更
され、スタンド間張力が修正される。

【００１２】このような冷間タンデム圧延機における板
厚・制御法においては、圧延中に第(ｎ−１) スタンド
の圧延ロール速度を頻繁に修正するため、当該スタンド
において圧延ロールと被圧延材との間でスリップが発生
しやすい。

【００１３】スリップは一たん発生すると図１の例では
第 (ｎ−１) スタンドと第 (ｎ−２) スタンド間の張力
が低くなる。張力が許容範囲を超えた場合、張力のリミ
ット制御の作用にて、第ｉスタンドの圧下位置が開放の
方向に変更され、その結果、第ｉスタンドの荷重が軽減
され、さらにスリップが助長されることとなり、スタン
ド間の張力を低下させてしまう。

【００１４】図２にその流れを模式的に示したが、とく
に、図１に示すような制御系を有する冷間タンデム圧延
機では、一たんスリップが発生するとスリップを止める
ことができなくなり、ロールおよび被圧延材に疵を発生
させるだけでなく板厚変動や板の破断あるいは絞りを発
生させてしまい、これらによる歩留り低下やミル停止に
伴う圧延能率低下は避けられない。

【００１５】この点に関して特開昭６２- ２９２２０９
号公報あるいは、特開平４- ５９１１３号公報等には各
スタンドの出側に板速度計を設置し、板速度計とロール
周速検出器の出力値から、下記式を用いて先進率ｆを計
算し、これを監視することによってスリップの発生を検
出する技術が開示されている。

【数４】ｆ＝( Ｖ−Ｖ_R ) / Ｖ_R ---(5) ここに、Ｖ：当該スタンド出側の板速度 Ｖ_R ：当該スタンドのワークロール周速度

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】一般に先進率が−１％
以下の値となった場合がスリップによる疵が発生しやす
くなる状態であると言われているが、これらの従来技術
では先進率を監視しスリップの危険があると認識する
(例えば先進率が−0.5 ％) と当該スタンドの後方にお
ける張力の目標値を下げたり、当該スタンドの圧下位置
を変更することにより当該スタンドの後方張力を下げて
スリップの発生を防止するものであるところ、かかる技
術においては、レーザー光線を利用したストリップ速度
の検出装置などを設置することが不可欠であり以下のよ
うな問題があった。

【００１７】すなわち、ストリップの速度を検出する装
置は高価であること、また、環境の悪い所に設置される
ために、メンテナンスが不可避であり、保守要員と保守
費がかかりコスト高となること、しかも、ストリップ速
度の検出器をもたない圧延機には当然、適用することが
できないという欠点があった。

【００１８】一方、特開昭５９- １８９００５号公報に
開示されている制御装置では、スリップの発生により圧
延反力が急減したことを検出して制御するものであるか
ら、スリップによる板破断、板厚変動、ロールや被圧延
材に疵が入ることなどの問題を解決するまでには至って
いない。

【００１９】この発明の目的は、従来技術が抱えている
上述したような問題を解決するためになされたものであ
り、板厚制御精度の維持を図りつつ圧延中の板、ロール
相互間のスリップを効果的に抑制できる板厚制御技術を
提案するところにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】この発明は、複数のスタ
ンドをタンデムに配列した冷間タンデム圧延機にて金属
ストリップの冷間圧延を行うに当たり、最終スタンドの
出側板厚を、最終スタンドの一つ手前のスタンドにおけ
るロール速度を修正することにより制御し、かつ、最終
スタンドの一つ手前のスタンドを除く各スタンドの後方
張力についてはそのスタンドの圧下位置を変更すること
により、また、最終スタンドの一つ手前のスタンドの後
方張力についてはこのスタンドの一つ手前のスタンドの
ロール速度を修正することによってそれぞれ制御するこ
とを特徴とする冷間タンデム圧延における金属ストリッ
プの板厚、張力制御方法である。

【００２１】

【発明の実施の形態】この発明は、ｎ個のスタンドをタ
ンデムに配列した冷間タンデム圧延機において、例え
ば、第 (ｎ−１) スタンドでスリップが発生しても第
(ｎ−１) スタンドの圧下位置を開放しなければそのス
リップは瞬時に収まり、製品や圧延ロールにもとくに問
題がないことに由来するものであり、第 (ｎ−１) スタ
ンドの後方張力は第 (ｎ−２）スタンドのロール速度に
より、また、スリップの起こりやすい第 (ｎ−１) スタ
ンド以外では圧下位置を変更することにより後方張力を
制御する。

【００２２】図３はこの発明を実施するのに好適な圧延
設備をとくに、４スタンド４段タンデム冷間圧延機を例
として示したものである。同図における第１スタンド〜
第４スタンドは圧延ロール９ａ〜９ｄと補助ロール10ａ
〜10ｄを備え、被圧延材Ｓは図の左から右へ圧延される
ものとする。なお、図３においては４スタンドからなる
４段圧延機について示したが、スタンド数は４スンタド
に限られるものではなく、６スタンドや５スタンドでも
よく、また圧延機についても４段に限られるものではな
く２段、６段、12段、20段でもよい。

【００２３】張力リミット制御システムについては第２
〜３スタンド間の張力制御を除く第１〜２スタンド間、
第３〜第４スタンド間に適用され図１において示したと
ころと同様の機能を有する。第２〜第３スタンド間の張
力計11ｃにて検出された張力12ｃは圧延ロール速度変更
量算出器９Ｃに送られ、ここでは次式により、圧延ロー
ル速度変更量が算出される。

【数５】ΔＶ₂ ′＝Δｔ・Ｇ₂ ′ --- (6) ここに、ΔＶ₂ ′：第２スタンド圧延ロール速度変更量 Δｔ ： 第２〜第３スタンド間張力変動の許容範囲か
らの偏差 Ｇ₂ ′：制御ゲイン

【００２４】第２スタンドの圧延ロール速度は上記(6)
にて得られた圧延ロール速度変更量ΔＶ₂ ′に従って変
更され、第２〜第３スタンド間張力が修正される。

【００２５】図４はこの発明に従う制御要領を図示した
ものである。図３に示したような冷間タンデム圧延機の
第 (ｎ−１) スタンドでスリップが発生したとすると、
第 (ｎ−２) と (ｎ−１) スタンド間の張力が減少する
が、第 (ｎ−１) スタンドの圧下位置がそのまま保たれ
るため、張力の減少により第(ｎ−１) スタンドの荷重
が増加してスリップは収束し、第 (ｎ−２) と第 (ｎ−
１) スタンド間の張力が許容範囲を超えた場合には第
(ｎ−２）スタンドのロール速度を減じて張力を許容範
囲内に制御され、従ってスリップが発生してもそれが助
長されるようなことはない。

【００２６】図５に、従来法とこの発明によって板厚、
張力につき制御を行った場合の圧延状況を比較して示
す。従来法では第４スタンド出側板厚が薄くなると、第
３スタンドのロール速度を加速するが、この第３スタン
ドでスリップが発生すると、第２〜３スタンド間の張力
が低下し第３スタンドの圧下位置はロール間隔が開放す
る向きに変更されるため、スリップは一層助長されてし
まい、その結果、第３スタンド圧下位置が変更されたま
まになり第４スタンドの出側板厚は厚くなる。そして、
スリップの発生したコイルは製品とならず歩留りと作業
の能率の低下をもたらす。

【００２７】これに対して、この発明では第４スタンド
の出側板厚が薄くなり第３スタンドのロール速度を加速
するが、ここでスリップが発生してもかかるスタンドに
おける圧下位置は変わらないのでスリップは数秒後に収
まるのでそのような問題はない。

【００２８】また、この発明では、図４に示したところ
において明らかな如く、張力を上げる方向に作動させる
が、圧下位置を変更しないのでスリップが発生してもそ
れを助長することがないのでスリップが製品品質や圧延
ロールに対して影響を及ぼすこともない。

【００２９】

【実施例】図３に示したような４段式のミルをラインに
沿って５基配列した５スタンド冷間タンデム圧延機を使
用して低炭素鋼板の圧延を行い仕上げ板厚2.0 〜0.5 m
m、幅700 〜1800mmに仕上げ、得られた板の厚さ、表面
品質について調査した。

【００３０】この発明に従いつつ100 コイル圧延した場
合と従来方式を適用して100 コイル圧延した場合につい
て、スリップの原因により製品とすることができなかっ
たコイル数を比較したところ、何れの場合もコイルのＴ
ＯＰ部においてすり疵が大量に発生していて、スクラッ
プの数はこの発明に従う方式を適用した場合で２コイル
であったが、従来法では９コイルであり、この発明によ
って歩留りが著しく改善されることが確認できた。

【００３１】

【発明の効果】この発明によれば、圧延中の板とロール
相互間に発生するスリップに起因した歩留り低下や作業
能率の低下を回避することができる。また、従来はスリ
ップを防止するための対策として板速度計を必要として
いたが、この発明ではそのようなものを必要としないの
で、これにかかる経費の節減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の冷間タンデム圧延機の構成を示した図で
ある。

【図２】制御要領の説明図である。

【図３】この発明を実施するのに好適な冷間タンデム圧
延機の構成を示した図である。

【図４】この発明に従う制御要領の説明図である。

【図５】実施例における圧延状況を比較して示した図で
ある。

【符号の説明】

１ 出側板厚計 ２ 板厚信号 ３ 圧延ロール速度変更量算出器 ４ 圧延ロール速度変更量 ５ａ〜５ｃ 張力計 ６ａ〜６ｃ 検出値 ７ａ〜７ｃ 圧下位置制御装置 ８ａ〜８ｄ 圧下装置 ９ａ〜９ｄ 圧延ロール 10ａ〜10ｄ 補助ロール 11ｂ〜11ｄ 張力計 12ｂ〜12ｄ 張力

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福原 明彦 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 岡田 一仁 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 宮原 盛行 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のスタンドをタンデムに配列した冷間
   タンデム圧延機にて金属ストリップの冷間圧延を行うに
   当たり、 最終スタンドの出側板厚を、最終スタンドの一つ手前の
   スタンドにおけるロール速度を修正することにより制御
   し、かつ、最終スタンドの一つ手前のスタンドを除く各
   スタンドの後方張力はそのスタンドの圧下位置を変更す
   ることにより、また、最終スタンドの一つ手前のスタン
   ドの後方張力についてはそのスタンドの一つ手前のスン
   タドのロール速度を修正することによってそれぞれ制御
   することを特徴とする冷間タンデム圧延における金属ス
   トリップの板厚・張力制御方法。