JPH11319917A - ロールプロフィル制御方法および制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧延単位初期の段階で急激に成長する圧延材
端部近傍の熱膨張の勾配を減少させ、かつ圧延スケジュ
ール全般にわたり、圧延材の板幅変化によらず、圧延材
の板クラウン・ 形状を制御するためのロールプロフィル
制御方法および制御装置を提供する。 【解決手段】 ワークロールのサーマルクラウンを制御
する方法で、ワークロール円周方向に複数胴長方向に配
列されたロール冷却装置を用い、ロールバイト出口側の
水切板直上にある、ロールバイト出口側から１列目の上
記ロール冷却装置で、先ずロールと圧延材が接触する範
囲内の圧延材両端部相当位置から圧延材板幅の１/ ４以
下までを冷却し、ついで前記第１列目のロール冷却装置
直上に設置した２列目のロール冷却装置を用いてロール
と圧延材が接触する範囲内のみを冷却して、所望のロー
ルプロフィル制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧延単位初期の段
階で急激に成長する圧延材端部近傍の熱膨張の勾配を減
少させ、かつ圧延スケジュール全般にわたり、圧延材の
板幅変化によらず、圧延材の板クラウン・ 形状を制御す
るためのロールプロフィル制御方法および制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】圧延中にワークロールにおいて成長する
サーマルクラウンの制御方法としては、一般的には、ロ
ール胴長方向全体にわたって、ロール冷却水の水量を均
一として制御する従来技術が知られている。この従来技
術によりサーマルクラウンを制御した場合、図５に示す
ように、サーマルクラウン挙動は、特に、圧延初期の段
階で圧延材と接する領域内( 以降、板道内と称する) で
急激に成長し、その結果、該圧延材端部近傍のロール熱
膨張の勾配が急峻となる。次に、前圧延材よりも板幅が
大きい圧延材を圧延した場合、次圧延材の板クラウン
は、上述したサーマルクラウン挙動の影響を受け、前圧
延材板端近傍で急激に板クラウンが小さくなり、当該圧
延機で所望の板クラウンを得ることができないという問
題があった。また、圧延本数が増加した時点でも、たと
えば同一幅の圧延を連続して数本行った後、前圧延材よ
りも板幅が大きい圧延材を圧延した場合、上述したよう
に当該圧延機で所望の板クラウンを得ることができな
い、すなわち板幅スケジュールフリーが行えないことが
問題であった。

【０００３】また、上記サーマルクラウンおよびロール
摩耗をロール胴長方向に均一化する別の従来技術とし
て、たとえば特開昭61-92702号公報で開示されている熱
間圧延方法が知られている。この従来技術では、圧延ス
ケジュール中に、たとえばミルセンタ−を基準として、
一定数本毎にワークロールのシフト量を段階的に図７に
示すように変化させ、ロール軸方向のサーマルクラウン
および摩耗量を均一化することとなる。なお、図７中の
ＤＳはドライブサイド、ＷＳはワークサイドを示す。こ
の従来技術による場合、ワークロールシフトの有効範囲
では、サーマルクラウンおよび摩耗分散は可能である
が、このときのワークロールのシフト量は±１００mm程
度( ミルセンター基準) であることから、圧延材狭幅を
連続して圧延した後、広幅の圧延を行った場合、上述し
た問題を解消することができなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来技術の問題点を解決し、かつ圧延スケジュール全般に
わたって、既設の板クラウン・ 形状制御端を使用して、
所望の板クラウン・ 形状を得るためのサーマルクラウン
制御方法および制御装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の要旨は、下記のとおりである。 （１）ワークロールのサーマルクラウンを制御する方法
において、ワークロール円周方向に複数かつ胴長方向に
配列されたロール冷却装置を用い、ロールバイト出口側
の水切板直上にある、ロールバイト出口側から１列目の
上記ロール冷却装置で、先ずロールと圧延材が接触する
範囲内の圧延材両端部相当位置から圧延材板幅の１/ ４
以下までを冷却し、ついで前記１列目のロール冷却装置
直上に設置した２列目のロール冷却装置を用いてロール
と圧延材が接触する範囲内のみを冷却することを特徴と
するロールプロフィル制御方法。

【０００６】（２）ワークロールのサーマルクラウンを
制御する装置において、ロールバイト出口側の水切り板
直上のロール胴長方向においてミルセンターに対し対称
に移動可能な１対の複数個配備したスプレー噴出機から
構成されるスプレー冷却装置を設置し、かつ前記移動式
スプレー冷却装置直上に圧延材最大板幅相当を冷却可能
で、ロール軸方向に複数個配備したスプレー噴出機から
構成される固定式のスプレー冷却装置を配備し、かつ前
記移動式および固定式のスプレー冷却装置のロール軸方
向に複数配備したスプレー冷却噴出機を個々に独立した
開閉および流量制御が可能とすることを特徴とするロー
ルプロフィル制御装置。

【０００７】（３）前記（２）に記載の移動式スプレー
冷却装置の長さを圧延材最大板幅の１/ ４とすることを
特徴とするロールプロフィル制御装置。望ましいロール
プロフィル制御方法の一形態としては、ワークロールの
サーマルクラウンを制御する方法において、当該圧延材
板幅に基づいて、前記移動式ロール冷却装置の移動量を
設定し、かつ前記移動式スプレー冷却装置直上の前記固
定式スプレー冷却装置のスプレー噴出範囲を板幅内に設
定する。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明者らは、先ずサーマルクラ
ウンの成長形態を詳細に把握するために、熱間圧延機の
ワークロールプロフィルをオンラインで測定することが
できるロールプロフィルメータを該圧延機に設置し、圧
延単位初期段階からワークロールのサーマルクラウン挙
動を調査した。その結果、圧延単位初期段階でのサーマ
ルクラウン挙動は、図５に示すように、圧延材の端部近
傍５０mm程度を除けば、板道内( 圧延材とロールが接触
している領域) では、ほぼロール軸方向に均一に熱膨張
が増加し、それよりもロール軸方向端部側で急激な熱膨
張の勾配が存在することを発見した。さらに、上記サー
マルクラウン挙動が存在し、かつ次圧延材の板幅が当該
圧延材よりも大きい圧延材を圧延した場合、次圧延材の
板クラウンは、図６に示すように、ロールプロフィルの
影響を受け、前圧延材の板端近傍位置で板クラウンが急
激に小さくなることが分かった。さらに、このような局
部的かつ急激な板クラウン変動は、既存のクラウン・ 形
状制御端の操作量を駆使しても修正不可能であることが
分かった。

【０００９】そこで、既存のクラウン・ 形状制御端で制
御可能なロールプロフィルを得るために、特に、ロール
冷却を効率的に行えるロールバイト出口に着目し、ワー
クロール円周方向に複数かつ胴長方向に配列されたスプ
レー冷却噴出装置の冷却パターンを変更する数多くの実
機実験を行い、その時のロールプロフィルをオンライン
で測定した。その結果、図１に示すように、ロールバイ
ト出口で、先ずロールバイト出側から１列目のロール冷
却装置１−１により当該圧延材の端部付近のみを冷却
し、その直上( 図１に示した上ロール系を基準に考えた
方向) にある２列目のスプレー冷却噴出装置１−２で板
幅内に限定して冷却( 板道外のロール冷却水は遮断) す
れば、所望のロールプロフィルを得ることができること
を見いだした。

【００１０】図１（１）は側面図、図１（２）は平面図
であり、１−１はロールバイト出側から１列目のロール
冷却装置、１−２はロールバイト出側から２列目のロー
ル冷却装置、１−３はロールバイト出側から３列目以降
のロール冷却装置、１−４はロールバイト出側から１列
目の移動式ロール冷却装置、２は水切り板、３はワーク
ロール、４はバックアップロール、５は圧延材、および
６はスプレー冷却装置のノズルである。

【００１１】図４には、本発明によるロール冷却方法と
従来技術とのサーマルクラウン挙動の比較結果を示す。
すなわち、ロールバイト出側近傍のロール表面温度が高
い状態で、ロールサーマルクラウンが急峻に変化する圧
延材端部近傍に接触するワークロール領域を効率的に冷
却し、その直上で板道内の冷却を行うことにより、板道
内では、図４に示すように、サーマルクラウン挙動は、
圧延材中央と接するロール位置から圧延材端部と接する
ロール位置へ向けて緩やかに減少し、さらに、板道外で
は、ロール冷却水を遮断していることから、板道外での
抜熱を抑制し、かつ輻射熱による熱膨張を促進できるこ
とから、圧延材端部近傍でのワークロールの急激な熱膨
張の勾配を解消できることが分かった。

【００１２】また、上記数多くの実験結果より、ロール
バイト出口側で先ず最初に冷却するロール冷却範囲は、
ロールの板道内端部から当該圧延材板幅の１/ ４程度あ
れば、ロールの板道内端部近傍で急激にロールプロフィ
ルが変化することなく、十分に既存のクラウン・ 形状制
御端で板クラウン・ 形状制御ができることも見いだし
た。

【００１３】すなわち、ロールバイト出口の水切り板直
上に設置した２列( ロール胴長方向) のロール冷却装置
の水切り板に近い１列目のロール冷却装置を用いて、圧
延材板幅に応じてロール胴長方向に設置されている個々
のスプレー噴出装置の開閉制御により、先ず当該圧延材
の端部付近に相当するワークロール領域のみを冷却し、
ついで前記１列目のロール冷却装置の直上に設置した２
列目のロール冷却装置におけるロール胴長方向の個々の
スプレー噴出装置の開閉制御により、圧延材板幅内に限
定して冷却すればよいことが分かった。このとき、ワー
クロール円周方向上に設置されている他のロール冷却装
置も、前記２列めのロール冷却装置と同様の制御を行え
ば、上述で説明してきたように、さらに効果的なロール
プロフィル制御が可能となることがわかる。

【００１４】本発明者らは、上記ロール冷却方法による
ロールプロフィル制御方法を実現するための別の手段と
して、上記ロールバイト出口の水切り板直上に設置する
一列目のロール冷却装置を、図２に示すようにロール胴
長方向線上において、ミルセンターに対し対称的に配置
した移動可能な１対の複数個配備したスプレー噴出機か
ら構成されるロール冷却装置とし、圧延板幅スケジュー
ルに対応して、それらの移動量を設定すれば、上述して
きたロール冷却作用と同様の結果が得られることが分か
った。このとき、上記移動式ロール冷却装置の長さは、
上記実験結果に基づいて圧延板幅スケジュールにおける
最大板幅の１/ ４に設定すればよいことが分かる。この
装置を用いた具体的な実施形態については、実施例で詳
しく述べるものとする。

【００１５】本発明を実機の熱延ラインに適用した場
合、圧延単位初期の段階から後半まで、サーマルクラウ
ン変動に対して、たとえば、ワークロールベンディング
力、クロス角等の既存のクラウン・ 形状制御端の制御量
の変更を行えば、所望の板クラウン・ 形状に制御可能で
あることが分かった。本発明に適用したワークロール胴
長方向に配備する流体噴出装置は、ロール胴長方向で遮
断を行うため、胴長方向に存在する個々のノズル毎に開
閉装置が取り付けられ、独立制御可能な装置を配備して
いる。

【００１６】また、本発明は上述した熱間圧延機のみに
限らず冷間圧延機にも適用することもできる。

【００１７】

【実施例】(実施例１)本発明を熱間圧延に適用した具体
的な実施例を図２を用いて説明する。図２において、１
−１はロールバイト出側から１列目のロール冷却装置、
１−２はロールバイト出側から２列目のロール冷却装
置、１−３はロールバイト出側から３列目以降のロール
冷却装置、１−４はロールバイト出側から１列目の移動
式ロール冷却装置、２は水切り板、３はワークロール、
５は圧延材、および６はスプレー冷却装置のノズルであ
る。

【００１８】本発明による具体的な実施設備としては、
図２に示すようにロールバイト出口側の水切板直上のロ
ール軸線上における、１列目にミルセンターに対し対称
的に移動可能な１対の複数個配備したスプレー噴出機か
ら構成されるスプレー冷却装置１−４を設置し、ついで
前記移動式スプレー冷却装置直上の２列目以降には、圧
延材最大板幅相当を冷却可能で、ロール軸方向に複数個
配備したスプレー噴出機から構成される固定式のスプレ
ー冷却装置１−２を配備し、かつ前記移動式および固定
式のスプレー冷却装置のロール軸方向に複数配備したス
プレー冷却噴出機を個々に独立した開閉制御が可能な設
備とした。また、上記移動式ロール冷却装置の長さは、
圧延板幅スケジュールの最大板幅の１/ ４とした。図２
には、本設備を用いて圧延スケジュール中の（ａ）最大
板幅通板時および（ｂ）最小板幅通板時の具体的なロー
ル冷却の実施例を示す。本発明による場合、上記第１列
目の移動式ロール冷却装置は、圧延材板幅に応じて、圧
延材両端部から圧延材板幅１/ ４相当長さまでロール冷
却が可能となるように移動量の設定を行った。また、図
２に示した２列目以降のロール冷却装置は、板幅スケジ
ュールに応じて圧延材とロールが接触する範囲のみを冷
却するように、個々のスプレー噴出機の開閉を制御し
た。また、ワークロールには、ロール摩耗が極端に少な
いハイスロールを使用し、本発明の効果を観察するため
に、ロールプロフィル計測装置としてオンラインロール
プロフィルメータを設置した。

【００１９】本発明と従来技術によるワークロールサー
マルクラウン挙動の比較結果を図３に示す。本発明によ
る場合、従来技術では解消することができなかった圧延
初期の段階に生じる圧延材端部近傍でのワークロールの
急激な熱膨張の勾配を解消することができ、さらに、圧
延本数が増加した場合でも、従来技術に比べて、ロール
胴長方向全体にわたりサーマルクラウンをなだらかに制
御することができた。すなわち、本発明を適用した場
合、圧延スケジュール全般にわたりサーマルクラウン挙
動をなだらかに制御することができ、大きな板幅スケジ
ュールの変動に対しても、既存の板クラウン・ 形状制御
端の制御量を変更することで、所望の板クラウン・ 形状
を得ることができた。

【００２０】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、圧延単位初期の段階から圧延材端部近傍でのワーク
ロールの急激な熱膨張の勾配を解消でき、板幅スケジュ
ールの大幅な変更に対しても、所望の板クラウン・ 形状
を得ることができ、かつ圧延スケジュール全般にわたっ
て板クラウン・ 形状制御端の制御能力範囲にサーマルク
ラウンを制御することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施形態を示す（ａ）側面
図および（ｂ）平面図である。

【図２】図２は、本発明の他の実施形態による（ａ）最
大板幅通板時および（ｂ）最小板幅通板時をそれぞれ示
す平面図である。

【図３】図３は、本発明と従来技術によるロール熱膨張
量を比較して示すグラフである。

【図４】図４は、圧延初期段階での本発明と従来技術に
よるロール熱膨張量を比較して示すグラフである。

【図５】図５は、従来技術におけるサーマルクラウンを
示すグラフである。

【図６】図６は、従来技術によるサーマルクラウン制御
で生じた板クラウンを示すグラフである。

【図７】図７は、従来技術によるサーマルクラウンのロ
ール胴長方向均一化のために行われるワークロールのシ
フト方法を示すタイムチャートである。

【符号の説明】

１- １…ロールバイト出側から１列目のロール冷却装置 １- ２…ロールバイト出側から２列目のロール冷却装置 １- ３…ロールバイト出側から３列目以降のロール冷却
装置 １- ４…ロールバイト出側から１列目の移動式ロール冷
却装置 ２…水切り板 ３…ワークロール ４…バックアップロール ５…圧延材 ６…スプレー冷却装置のノズル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークロールのサーマルクラウンを制御
   する方法において、 ワークロール円周方向に複数かつ胴長方向に配列された
   ロール冷却装置を用い、 ロールバイト出口側の水切板直上にある、ロールバイト
   出口側から１列目の上記ロール冷却装置で、先ずロール
   と圧延材が接触する範囲内の圧延材両端部相当位置から
   圧延材板幅の１/ ４以下までを冷却し、ついで前記１列
   目のロール冷却装置直上に設置した２列目のロール冷却
   装置を用いてロールと圧延材が接触する範囲内のみを冷
   却することを特徴とするロールプロフィル制御方法。
2. 【請求項２】 ワークロールのサーマルクラウンを制御
   する装置において、 ロールバイト出口側の水切り板直上のロール胴長方向に
   おいてミルセンターに対し対称に移動可能な１対の複数
   個配備したスプレー噴出機から構成されるスプレー冷却
   装置を設置し、かつ前記移動式スプレー冷却装置直上に
   圧延材最大板幅相当を冷却可能で、ロール軸方向に複数
   個配備したスプレー噴出機から構成される固定式のスプ
   レー冷却装置を配備し、かつ前記移動式および固定式の
   スプレー冷却装置のロール軸方向に複数配備したスプレ
   ー冷却噴出機を個々に独立した開閉および流量制御機構
   を配設したことを特徴とするロールプロフィル制御装
   置。
3. 【請求項３】 前記移動式スプレー冷却装置の長さを圧
   延材最大板幅の１/４とすることを特徴とする請求項２
   に記載のロールプロフィル制御装置。