JPH105805A - 圧延中にワークロールシフトを行う板材の冷間圧延方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 板材の冷間圧延中にワ−クロ−ルシフトを行
うときの板厚変動を防止する。 【解決手段】 上下位置に相対して配置されたワークロ
ール２を、圧延中にそれぞれの軸方向にシフトするにあ
たり、ワ−クロ−ルシフトを行っている間は、ワ−クロ
−ルシフト行わない定常圧延時よりもワ−クロ−ル２の
回転速度を上昇させて圧延する圧延中にワークロールシ
フトを行う板材の冷間圧延方法。

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、ワ−クロ−ルを
圧延中に軸方向にシフトする冷間圧延方法、特にワ−ク
ロ−ルシフト中に板厚の変動が発生しない冷間圧延方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】板材を連続圧延機で圧延するときに、板
端部に発生するエッジドロップを軽減させるために、ワ
−クロ−ルを軸方向にシフトさせて圧延することは従来
から行われている。このワ−クロ−ルシフトは、単にエ
ッジドロップを軽減させるだけの目的で行われるのでは
なくて、板端部のコ−ナ−部分がワ−クロ−ルに接触す
ることによって形成されるワ−クロ−ルのエッジマ−ク
の発生防止や、板幅方向の形状制御の目的でも行われて
いる。

【０００３】特に、エッジドロップを軽減させる目的で
ワ−クロ−ルシフトが適用される場合には、例えば特公
昭６０−５１９２１号公報に開示されているように、ワ
−クロ−ルの片方の端部の形状をテ−パ−状に加工する
などの方法が採用されている。

【０００４】ワ−クロ−ルシフトによる圧延を冷間圧延
に適用する場合には、冷間圧延が一般に複数の原板コイ
ル（冷間圧延前のコイル）を次々に溶接接続して圧延す
る完全連続圧延であるため、圧延する原板コイルの主と
して板幅に応じて、圧延中にワ−クロ−ルシフトを行う
必要がある。

【０００５】しかしながら、圧延中にワ−クロ−ルシフ
トを行うと、特開平７−１００５０２号公報に開示され
ているような問題が発生することになる。すなわち、ワ
−クロ−ルシフトを行っている最中には、板材はワ−ク
ロ−ルの表面に軸方向と直交する方向に形成されている
研削目（ロ−ル研削中に研削砥石の送りに付随してロ−
ル表面に発生する周方向の筋目）に対して斜行する状態
となるため、摩擦係数が増大して、ワ−クロ−ルシフト
中に圧延された原板コイルの部分の板厚が増大するとい
うものである。

【０００６】このような挙動を防止するために、上記特
開平７−１００５０２号公報においては、圧延速度とワ
−クロ−ル表面粗度の少なくとも一方を制御因子として
決定したシフト速度で、ワ−クロ−ルをシフトさせなが
ら圧延する方法が開示されている。

【０００７】このような板厚増大の原因となる摩擦係数
の増大に関しては、上下ロ−ルをクロスさせる圧延方法
においても、類似の報告がなされている（1992年10月、
第43回塑性加工連合講演会、講演論文集II、「薄板の冷
間クロス圧延の負荷特性」）。

【０００８】このようなクロスロ−ル圧延における現象
も、圧延材がワ−クロ−ル表面の研削目に対して斜行す
る点では、圧延中にワ−クロ−ルシフトする場合と同一
のものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術には、次のような問題点があった。

【００１０】すなわち、本発明者等は、圧延中にワ−ク
ロ−ルをシフトさせるに際して、ワ−クロ−ルシフトを
行うスタンドにＢＩＳＲＡ−ＡＧＣを適用して板厚制御
を行ったときに、ワ−クロ−ルシフトを行うスタンド出
側の板厚およびそれより下流側の板厚がどのように変化
するかを調べた。

【００１１】図５は、第１スタンドにおける自動板厚制
御手段として、ＢＩＳＲＡ−ＡＧＣを適用した５スタン
ド連続式冷間圧延機を使用し、圧延速度４５ｍ／分で板
材を冷間圧延中に、表面粗さがＲａで１μｍの第１スタ
ンドのワ−クロ−ルを、シフト速度２ｍｍ／分で軸方向
にシフトした場合の経時的な圧延機や圧延材の挙動を示
すグラフであり、（ａ）はワ−クロ−ルシフトを行う第
１スタンドの上下ワ−クロ−ルの胴部中心とパスライン
中心間の距離の変化（ワ−クロ−ルシフト位置という）
を、（ｂ）は第１スタンド出側における板厚の変化を、
（ｃ）は第１スタンドにおける圧延荷重の変動を、
（ｄ）は第２スタンド出側における板厚の変化を、
（ｅ）は最終スタンドである第５スタンド出側における
板厚の変化を、それぞれ示すグラフである。

【００１２】図５（ｃ）から分かるように、圧延中にワ
−クロ−ルシフトを行う第１スタンドにおいては、ワ−
クロ−ルシフト中にのみ圧延荷重が増大している。

【００１３】ＢＩＳＲＡ−ＡＧＣは、このような圧延荷
重の増加に起因する板厚増加を防止することが可能であ
り、図５（ｂ）に示すように、第１スタンド出側板厚は
ほぼ一定板厚に制御されている。

【００１４】しかしながら、ワ−クロ−ルシフトを行う
第１スタンドにおいて板厚が一定に保持されていても、
次の第２スタンド出側板厚は、第１スタンドにおいてワ
−クロ−ルシフトを行っている間は、図５（ｄ）に示す
ように減少し、その影響によって最終スタンドである第
５スタンドの出側における仕上板厚も、図５（ｅ）に示
すように、目標板厚よりも数μm〜数十μmほど小さくな
っている。

【００１５】前記特開平７ー１００５０２号公報に開示
された技術は、ワ−クロ−ルシフトを行っているスタン
ドの出側板厚を一定に保持するためのものであり、上述
のように仕上板厚を一定に保持することはできないとい
う問題点がある。

【００１６】なお、前記特公昭６０ー５１９２１号公報
には、圧延中にワ−クロ−ルシフトを行うときの板厚変
動対策は開示されていない。

【００１７】本発明は、従来技術の上述のような問題点
を解決するためになされたものであり、圧延中にワーク
ロールシフトを行う際の仕上板厚の変動を防止すること
を目的としている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る圧延中にワ
−クロ−ルシフトを行う板材の圧延方法は、上下位置に
相対して配置されたワークロールを、圧延中にそれぞれ
の軸方向にシフトするにあたり、ワ−クロ−ルシフトを
行っている間は、ワ−クロ−ルシフト行わない定常圧延
時よりもワ−クロ−ルの回転速度を上昇させて圧延する
ものである。

【００１９】また、圧延速度、シフト速度およびロール
粗さのうちの少なくとも一つを因子として決定される先
進率の低下量に応じて、前記ワ−クロ−ルシフトを行っ
ている間のワ−クロ−ルの回転速度の上昇量を決定する
ものである。

【００２０】また、ワ−クロ−ルシフト中の先進率の低
下量を、ワ−クロ−ルシフトを行うスタンドの出側で板
速度を測定することによって把握し、把握した先進率の
低下量に応じて、前記ワ−クロ−ルシフトを行っている
間のワ−クロ−ルの回転速度の上昇量を決定するもので
ある。

【００２１】本発明者は、圧延中にワークロールシフト
を行う際に、板厚変動が生じる原因を詳細に分析した結
果、以下のようなメカニズムが本質的な原因であるとの
知見を得た。すなわち、圧延中にワークロールシフトを
行う場合に、圧延材料はロール表面の研削目に対して斜
行することになり、ロールバイトにおける潤滑状態に変
化が生じ、摩擦係数の平均値だけでなく、その分布が変
化するすることにより、中立点がロールバイト出側方向
に移動し、これによって当該スタンド前方のスタンド間
張力が増大することが、板厚変動を生じさせる原因であ
るとの結論に達した。

【００２２】一般的に、冷間圧延におけるロールバイト
内での潤滑状態は、バイト入口において導入される潤滑
油膜が材料の圧延方向の伸びに伴って薄くなっていくと
共に、ロールと圧延材料の接触部が拡大されていく。し
たがって、ロールバイト入口においては、流体潤滑が支
配的であったものが、ロールバイト出口に向かって、境
界潤滑領域が拡大するものと考えられ、圧延材料が圧延
ロールの研削目に対して斜行することの影響が、ロール
バイト出口に近づく、すなわち先進域でより大きな影響
を受けるものと考えられる。

【００２３】図６は、図５で説明したときと同じ条件お
よびタイミングでワ−クロ−ルシフトを行ったときの、
（ａ）はワ−クロ−ルシフトを行う第１スタンドの先進
率の経時的変化を、（ｂ）は第１〜２スタンド間張力
（前方張力）の経時的変化を、（ｃ）は第１スタンド入
側張力（後方張力）の経時的張力変化を示すグラフであ
る。図５で説明したように、ＢＩＳＲＡ−ＡＧＣによっ
てシフトスタンド出側の板厚が一定に保持されているに
もかかわらず、図６（ａ）に示すように、シフト中に先
進率が低下していることが確認される。また、図６
（ｃ）に示すように、第１スタンド入側張力がほぼ一定
に制御されているにもかかわらず、図６（ｂ）に示すよ
うに、第１〜２スタンド間張力が１０％程度増大してい
ることが分かる。前方張力の増大は、前方スタンド（第
２スタンド）の出側板厚に大きく影響を与えることは、
良く知られている事実であり、これによって前方スタン
ド出側板厚が減少していることが、ワークロールシフト
を行う場合の板厚変動のメカニズムであるとの結論に達
した。

【００２４】すなわち、圧延中にワークロールをシフト
する際に、板厚が変動する原因は、本質的には潤滑状態
の変化に起因した中立点のロールバイト出側方向への移
動と、これによる前方スタンド間の張力増加であり、既
存の自動板厚制御機能などの手段により、シフトスタン
ドの出側板厚を一定に保持したとしても、最終スタンド
出側での板厚、すなわち仕上板厚は変動する。

【００２５】したがって、ワ−クロ−ルシフト時の板厚
変動を防止するためには、シフトスタンドにおける出側
板厚を一定に制御するだけでなく、前方張力の増加を防
止することが必要となる。

【００２６】ところで、上記図６（ａ）および（ｂ）か
ら分かるように、圧延中にワークロールをシフトする際
には先進率が低下し、それにともなって前方張力が増大
しているのであるから、ワークロールシフト中に先進率
が低下しない方策を採れば前方張力が増大せず、したが
って前方スタンド板厚の減少が防止できることになる。

【００２７】そこで、ロ−ルシフト中の先進率の変動の
主要な要因となる圧延速度、シフト速度およびロ−ル表
面粗さと先進率の変動量との関係を調べたところ、図７
および図８のグラフに示すような関係にあることが分か
った。

【００２８】図７のグラフは、表面粗さがＲａで１μｍ
の第１スタンドのワ−クロ−ルを圧延中にシフトさせた
ときの、第１スタンドの圧延速度（ｍｐｍ）と先進率の
変化量（％）との関係を、シフト速度をパラメタ−とし
て示したものである。図から、先進率の変化量は、圧延
速度が遅くなるとともに大きくなるが、さらにはシフト
速度が速くなっても大きくなることが分かる。

【００２９】また、図８のグラフは、第１スタンドのワ
−クロ−ルを圧延中にシフト速度２ｍｍ／ｓｅｃでシフ
トさせたときの、第１スタンドの圧延速度（ｍｐｍ）と
先進率の変化量（％）との関係を、ワ−クロ−ルの表面
粗さをパラメタ−として示したものである。図から、先
進率の変化量は、ワ−クロ−ルの表面粗さが粗くなれば
なるほど大きくなることが分かる。

【００３０】すなわち、先進率の変動は、圧延速度が遅
く、シフト速度が速いほど大きく、ロール粗さが粗いほ
ど大きくなる。このように、ワ−クロ−ルシフトによる
先進率の変動量を、圧延速度、シフト速度およびワ−ク
ロ−ルの表面粗さとの関係で把握しておくことにより、
操業条件に応じたシフト中のワ−クロ−ル回転速度の修
正量を容易に算出することが可能である。また学習制御
などを併用することにより、シフトスタンド前方張力の
変動量が、実用上問題のない範囲に納まるように、ワ−
クロール回転速度の修正量を設定させることができる。

【００３１】さらに、ワ−クロ−ルシフトを行うスタン
ドの出側に板速度計が設置されている場合には、ワ−ク
ロ−ルシフトによる先進率変動量を予測する必要はな
く、板速度計による測定値（ｖ_s）とワ−クロ−ルの週
速度（ｖ_R) とから先進率（ｆ）が（１）式のように求
まるので、板速度計でワ−クロ−ルシフト前の板速度と
ワ−クロ−ルシフト中の板速度とを測定することによ
り、先進率変動量が求まる。

【００３２】ｆ＝（ｖ_s−ｖ_R）／ｖ_R……（１） ちなみに、タンデム圧延において板厚および張力を制御
する目的から、ロール速度あるいはロールギャップを変
更する技術は一般的なものであるが、本来板幅方向のプ
ロフィルを制御する目的のために適用されるワークロー
ルシフトの動作に対応して、それが外乱となって生じる
板厚、張力変動を防止するためにロール速度あるいはロ
ールギャップを変更する方法はこれまでにみられない方
法であるといえる。これによって、従来技術のようにシ
フト速度に制約を加えることなく、目標とするシフト位
置に変更することが可能となり、板厚の変動域を減少す
ることが可能となる。

【００３３】

【発明の実施の形態】この発明の第一の実施の形態の圧
延中にワ−クロ−ルシフトを行う板材の冷間圧延方法
を、図１により説明する。図１は、この実施の形態の圧
延中にワ−クロ−ルシフトを行う板材の冷間圧延方法を
行う場合の制御系統図である。

【００３４】板材１を圧延中にワ−クロ−ル２をシフト
させるときには、ワ−クロ−ルシフト制御装置３からの
指令により、ワ−クロ−ル２がシフトする。同時に、ワ
−クロ−ルシフト制御装置３からは、ワ−クロ−ル回転
速度制御装置４に回転速度を高めるように指令が発せら
れ、ワ−クロ−ル回転速度制御装置４によりワ−クロ−
ル２の駆動モ−タ−５の回転数が高められる。この場合
の駆動モ−タ−５の回転数の上昇量は、ワ−クロ−ルの
表面粗さ、圧延速度およびシフト速度に関係なく一定量
上昇させるものである。

【００３５】次に、この発明の第二の実施の形態の圧延
中にワ−クロ−ルシフトを行う板材の冷間圧延方法を、
図２により説明する。図２は、この実施の形態の圧延中
にワ−クロ−ルシフトを行う板材の冷間圧延方法を行う
場合の制御系統図である。

【００３６】板材１を圧延中にワ−クロ−ル２をシフト
させるときには、ワ−クロ−ルシフト制御装置３からの
指令により、ワ−クロ−ル２がシフトする。同時に、ワ
−クロ−ルシフト制御装置３からは、ワ−クロ−ル回転
速度演算器６に回転速度上昇量の演算指令が発せられ、
ワ−クロ−ル回転速度演算器６においては、あらかじめ
入力されているワ−クロ−ルの表面粗さ、圧延速度およ
びシフト速度の値を基に、ワ−クロ−ル回転速度上昇量
が演算され、演算結果がワ−クロ−ル回転速度制御装置
４に送られる。そして、ワ−クロ−ル回転速度制御装置
４によりワ−クロ−ル２の駆動モ−タ−５の回転数が演
算された分だけ高められる。

【００３７】次に、この発明の第三の実施の形態の圧延
中にワ−クロ−ルシフトを行う板材の冷間圧延方法を、
図３により説明する。図３は、この実施の形態の圧延中
にワ−クロ−ルシフトを行う板材の冷間圧延方法を行う
場合の制御系統図である。

【００３８】板材１圧延中にワ−クロ−ル２をシフトさ
せるときには、ワ−クロ−ルシフト制御装置３からの指
令により、ワ−クロ−ル２がシフトする。同時に、ワ−
クロ−ルシフト制御装置３からは、ワ−クロ−ル回転速
度制御装置４に回転速度を高めるように指令が発せられ
る。ワ−クロ−ル回転速度制御装置４には、板速度計７
により測定されたワ−クロ−ル１の出側における板速度
の値が入力され、この値を基に先進率の変動量が計算さ
れている。そして、ワ−クロ−ルシフト制御装置３から
指令を受けたときの先進率の変動量に基づいて、ワ−ク
ロ−ル２の駆動モ−タ−５の回転数が高められる。

【００３９】なお、先進率の変動量（Δｆ）は、ワ−ク
ロ−ルシフト前の板速度をｖ_s1、ワ−クロ−ルシフト中
の板速度をｖ_s2、ワ−クロ−ルシフトするワ−クロ−ル
２の周速度をｖ_Rとすると、次の（２）式で求められ
る。

【００４０】Δｆ＝（ｖ_s1−ｖ_s2）／ｖ_R……（２）

【００４１】

【実施例】図４は、完全連続式冷間タンデム圧延機にお
いて、第１スタンドでの圧延速度を４５m／分、シフト
速度２ｍｍ／分、ワークロール表面粗さ１μmRａの条件
で、板厚3.2mmの鋼鈑を、第二の実施の形態の圧延方法
により圧延したときの圧延結果を示すグラフであり、
（ａ）はワ−クロ−ルシフト位置の経時的な変化を、
（ｂ）はワ−クロ−ルシフトを行うワ−クロ−ルの回転
速度の変化量の経時的な推移を、（ｃ）は第１スタンド
出側における板厚の経時的な変化を、（ｄ）は第２スタ
ンド出側における板厚の経時的な変化を、（ｅ）は最終
スタンドである第５スタンド出側における板厚の経時的
な変化を、それぞれ示すグラフである。

【００４２】この場合、先進率は約2.6％分減少するこ
とが予測されることから、ワークロールが軸方向に移動
する間のみ、第１スタンドのロール回転速度を2.6％増
速させた場合のものである。この例では、シフト中に第
１スタンドにおける先進率は減少しているにもかかわら
ず、前方張力の増加はわずかであり、第二スタンドにお
ける板厚の減少は実用上問題のないレベルまで低減する
ことが可能である。

【００４３】

【発明の効果】本発明によって、ワークロールの軸方向
シフトを行う冷間圧延において、圧延中にシフトを行う
際に生じていた板厚変動を防止することができる。特
に、従来シフト速度に制約を与えなければならなかった
のに対して、そのような制約なしに板厚変動を防止する
ことが可能となり、冷間圧延の生産性を大きく向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態の圧延中にワ−クロ
−ルシフトを行う板材の冷間圧延方法を行う場合の制御
系統図である。

【図２】本発明の第二の実施の形態の圧延中にワ−クロ
−ルシフトを行う板材の冷間圧延方法を行う場合の制御
系統図である。

【図３】本発明の第三の実施の形態の圧延中にワ−クロ
−ルシフトを行う板材の冷間圧延方法を行う場合の制御
系統図である。

【図４】本発明の第二の実施の形態の圧延中にワ−クロ
−ルシフトを行う板材の冷間圧延方法を行ったときの圧
延結果を示すグラフであり、（ａ）はワ−クロ−ルシフ
ト位置の経時的な変化を、（ｂ）はワ−クロ−ルシフト
を行うワ−クロ−ルの回転速度の変化量の経時的な推移
を、（ｃ）は第１スタンド出側における板厚の経時的な
変化を、（ｄ）は第２スタンド出側における板厚の経時
的な変化を、（ｅ）は最終スタンドである第５スタンド
出側における板厚の経時的な変化を、それぞれ示すグラ
フである。

【図５】従来技術の圧延中にワ−クロ−ルシフトを行う
板材の冷間圧延方法を行ったときの圧延結果を示すグラ
フであり、（ａ）はワ−クロ−ルシフトの位置の経時的
な変化を、（ｂ）は第１スタンド出側における板厚の経
時的な変化を、（ｃ）は第１スタンドにおける圧延荷重
の経時的な変動を、（ｄ）は第２スタンド出側における
板厚の経時的な変化を、（ｅ）は最終スタンドである第
５スタンド出側における板厚の経時的な変化を、それぞ
れ示すグラフである。

【図６】従来技術の圧延中にワ−クロ−ルシフトを行う
板材の冷間圧延方法を行ったときの圧延結果を示すグラ
フであり、（ａ）は第１スタンドの先進率の経時的な変
化を、（ｂ）は第１〜２スタンド間張力の経時的な変化
を、（ｃ）は第１スタンド入側張力の経時的な変動を、
示すスラフである。

【図７】圧延速度と先進率の変化量との関係を、シフト
速度をパラメタ−として示したグラフである。

【図８】圧延速度と先進率の変化量との関係を、ワ−ク
ロ−ル表面粗さをパラメタ−として示したグラフであ
る。

【符号の説明】

１ 板材 ２ ワ−クロ−ル ３ ワ−クロ−ルシフト制御装置 ４ ワ−クロ−ル回転速度制御装置 ５ 駆動モ−タ− ６ ワ−クロ−ル回転速度演算器 ７ 板速度計

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下位置に相対して配置されたワークロ
   ールを、圧延中にそれぞれの軸方向にシフトするにあた
   り、ワ−クロ−ルシフトを行っている間は、ワ−クロ−
   ルシフト行わない定常圧延時よりもワ−クロ−ルの回転
   速度を上昇させて圧延することを特徴とする圧延中にワ
   ークロールシフトを行う板材の冷間圧延方法。
2. 【請求項２】 圧延速度、シフト速度およびロール粗さ
   のうちの少なくとも一つを因子として決定される先進率
   の低下量に応じて、前記ワ−クロ−ルシフトを行ってい
   る間のワ−クロ−ルの回転速度の上昇量を決定すること
   を特徴とする請求項１に記載の圧延中にワークロールシ
   フトを行う板材の冷間圧延方法。
3. 【請求項３】 ワ−クロ−ルシフト中の先進率の低下量
   を、ワ−クロ−ルシフトを行うスタンドの出側で板速度
   を測定することによって把握し、把握した先進率の低下
   量に応じて、前記ワ−クロ−ルシフトを行っている間の
   ワ−クロ−ルの回転速度の上昇量を決定することを特徴
   とする請求項１に記載の圧延中にワークロールシフトを
   行う板材の冷間圧延方法。