JPH1190514A - 熱間圧延方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の技術では、先進率の変化に追従でき
ず、被圧延材先端部の先進率の予測精度不良が発生す
る。 【解決手段】 熱間連続圧延機10の最終圧延スタンド2B
の出側で熱延鋼板１の速度を非接触式の速度計５により
全長測定するとともに、最終圧延スタンド2Bの出側にお
けるロール周速度を実測することにより制御装置６によ
り先進率を求め、求めた先進率に基づいて熱延鋼板１の
熱間圧延を行う際に、熱延鋼板１の先端部が巻取機３に
巻き付く前後における先進率の変化を算出し、この変化
に基づいて、熱延鋼板１のマスフローバランス崩れを防
止するように、最終圧延スタンド2Bのロール周速度を変
更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱間連続圧延機を
用いた先進率に基づく熱間圧延方法に関し、より具体的
には、例えば熱間仕上げ圧延機を備える熱間連続圧延機
を用いて先進率に基づいて鋼板等の被圧延材に熱間圧延
を行う方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、熱延鋼板は、タンデムに
配置された複数の圧延スタンドを備える熱間連続圧延機
を用いて、熱間連続圧延を行われることにより製造され
る。

【０００３】この熱間連続圧延においては、各圧延スタ
ンドにおけるロールギャップおよびロール周速度は、と
もに、各圧延スタンドの出側における被圧延材のマスフ
ローが一定になるように、決定される。

【０００４】この際、初期ロール周速度、すなわち被圧
延材が各圧延ロールに噛み込む際のロール周速度は、圧
延理論式に基づく計算によって算出される先進率ｆに基
づいて、設定される。

【０００５】圧延過程において、圧延ロールは、被圧延
材の断面積が連続的に減少する噛み込み部でも被圧延材
と等しいロール周速度で被圧延材を通過させようとする
が、被圧延材の体積は一定であることから、噛み込み部
の被圧延材にはロール周速度よりも遅い部分と速い部分
とが発生し、両者が等しい中立点から圧延ロール出口ま
での間では、被圧延材はロール周速度より相対的に速い
速度を有し、いわゆる先進滑りとなる。前述の先進率ｆ
とは、被圧延材の圧延ロール出側速度Ｖ₀ が圧延ロール
周速Ｖ_R よりも大きくなる中立点から圧延ロール出口ま
での間に関して下記式により定義され、先進滑りの程
度を示す。

【０００６】

【数１】 ｆ＝ (Ｖ₀ −Ｖ_R ) ／Ｖ_R ・・・・・ 一般に、先進滑りは、被圧延材温度が低い程、また圧下
率が大きい程、大きく、圧延ロールの摩耗に影響すると
される。従来、経験的に、先進滑りの程度は圧延時には
余り変わらず、よって先進率の変化は一定であるとして
差し支えない程度に小さいとの前提に立っていた。

【０００７】しかし、この先進率は、基本的に、各圧延
スタンド間における張力、変形抵抗さらには摩擦係数等
の諸因子により、時々刻々変化する。特に、熱間連続圧
延では、被圧延材の温度分布が大きいために被圧延材の
変形抵抗や張力等も大きく変化し易く、このような大き
な変化が生じる部分ではロールギャップ変化も過大とな
り、過大なロールギャップ変化に起因して、被圧延材に
ループや過テンションといったマスフローバランス崩れ
を生じさせることになる。被圧延材のマスフローバラン
ス崩れが生じると、被圧延材の板厚や板幅に関する寸法
精度も低下する。

【０００８】そのため、これまでにも、被圧延材のマス
フローバランス崩れに起因した操業トラブルや板厚、板
幅の寸法不良を解消するために、様々な提案が行われて
いる。例えば、特開平２−258105号公報や特公平６−47
127 号公報には、非接触式の速度計を用いて、巻取機に
巻き取られて張力が安定した状態の被圧延材の速度を実
測し、この実測値と圧延ロールのロール周速度とにより
先進率を比較・補正する発明が提案されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの提案
にかかる方法は、ともに、先進率を被圧延材先端部が巻
取機に巻き付いて張力が安定した状態で実測することに
より求めているため、前述したように先進率が変化する
と、正確な追従を行うことはできず、最悪の場合には、
被圧延材先端部の先進率の予測精度不良による通板トラ
ブルを生じてしまうおそれがある。

【００１０】本発明は、このような従来の技術の課題に
鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、
熱間連続圧延機を用いて先進率に基づいて被圧延材の熱
間圧延を行う際、例えば、熱間仕上げ圧延機を備える熱
間連続圧延機を用いて先進率に基づいて鋼板等の被圧延
材の熱間圧延を行う際に、従来よりもいっそう高精度に
被圧延材のマスフローバランス崩れを防止できる熱間圧
延方法を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するため、まず、従来はあまり著しく変化しないと
考えられていた先進率の変化の状態を調査した。図１
(a) は、本出願人が非接触式の速度計を用いて実測した
被圧延材の実測速度と、熱間仕上圧延機のロール周速度
との関係の一例を被圧延材の全長（圧延開始時からの経
過時間）について示すグラフであり、図１(b) は図１
(a) における被圧延材の速度およびロール周速度から求
めた、被圧延材の全長に関する先進率の変化の一例を示
すグラフである。

【００１２】図１(b) から、先進率は、被圧延材が巻取
機へ巻き付く時点（図１(b) におけるコイラー噛み時）
を境にして、約3.5 ％程度から約4.5 ％程度へ大きく増
加することがわかる。したがって、従来の技術のよう
に、巻取機への巻き付き後の張力安定時期に基づいて算
出した先進率では、いわゆるセットアップ計算に用いる
被圧延材先端部の先進率に対しては、大きな誤差を生じ
てしまう。

【００１３】そこで、本発明者はさらに検討を重ね、特
に被圧延材の先端部が巻取機へ巻き付く前後における先
進率の変化を求め、この先進率の変化を用いてロール周
速度の変更を行うことにより、圧延時の先進率の変化に
伴う被圧延材の各圧延スタンド間におけるループや過テ
ンションといったマスフローバランス崩れ、すなわち各
圧延スタンドの出側と次圧延スタンドの入側における体
積速度一定崩れの発生を防止できることを知見して、本
発明を完成した。

【００１４】ここに、本発明の要旨とするところは、タ
ンデムに配置された複数の圧延スタンドを備える熱間連
続圧延機の最終圧延スタンドの出側で巻取機に巻き取ら
れながら搬送される被圧延材の速度を非接触式の速度計
により測定するとともに当該最終圧延スタンドのロール
周速度を実測することにより、先進率を前記被圧延材の
全長について求める際に、前記被圧延材の先端部が前記
巻取機に巻き付く前後それぞれにおける前記先進率を求
め、求めた当該先進率に基づいて、前記被圧延材のマス
フローバランス崩れを防止するように、複数の前記圧延
スタンドそれぞれのロール周速度を変更することを特徴
とする。

【００１５】上記の本発明にかかる熱間圧延方法におい
ては、先進率の変化を、被圧延材の材質および寸法の一
方または双方をマトリックスとする学習値として求め、
次材のセットアップ計算に用いることが、よりいっそう
の精度向上のためには望ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる熱間圧延方
法 (以下、単に「本発明法」という。) の実施形態を添
付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以降の実
施形態の説明は、被圧延材が熱延鋼帯である場合を例に
とって、行う。

【００１７】図２は、本発明法を実施する際に用いる熱
間連続圧延機10を一部省略して示す説明図である。この
熱間連続圧延機10は、タンデムに配置された複数（図示
する範囲では２基）の圧延スタンド2A、2Bを備える。な
お、圧延スタンド2Bは、この熱間連続圧延機10の最終仕
上圧延スタンドである。また、各圧延スタンド2A、2Bに
おけるロール径とモーターの回転数Ｎとより、各圧延ス
タンドにおけるロール周速度Ｖ_R が算出され、演算機能
を有する制御装置６へ入力される。

【００１８】同図において、熱延鋼帯 (被圧延材) １
は、各圧延スタンド2A、2Bによる圧延を行われて、コイ
ラー（巻取機）３によりコイルに巻き取られる。最終仕
上圧延スタンド2Bの下流側には、最終圧延スタンド出側
厚み計４と板速度計５とが配置される。

【００１９】最終圧延スタンド出側厚み計４は、圧延終
了後の熱延鋼帯１には非接触でその板厚を測定すること
ができる厚み計であり、最終圧延スタンド2Bの出側にお
ける熱延鋼帯１の板厚ｈ_f を、制御装置６へ出力する。

【００２０】一方、板速度計５は、熱延鋼帯１には非接
触であって、被圧延材速度Ｖ_S を測定し、制御装置６へ
出力する。本実施形態では、熱延鋼帯１の全長を測定す
るレーザードップラー方式を用いた板速度計を用いた
が、板速度を非接触で測定することができる手段であれ
ばよく、例えば、先端部スタンド噛み検出信号から検出
する通過時間および圧延スタンド間距離に基づいて速度
を演算する手段を用いることもできる。

【００２１】制御装置６では、入力されるロール周速度
Ｖ_R および被圧延材速度Ｖ_S に基づいて、熱延鋼帯１の
実測先進率ｆ_a を下記式に基づいて演算する。

【００２２】

【数２】 ｆ_a ＝ (Ｖ_S −Ｖ_R ) ／Ｖ_R ・・・・・ ただし、Ｖ_S は熱延鋼帯１の速度を、Ｖ_R はロール周速
度をそれぞれ示す。

【００２３】この演算に際して、ロール周速度Ｖ_R およ
び被圧延材速度Ｖ_S それぞれのデータサンプリングは、
熱延鋼帯１の先端部が最終仕上圧延スタンド2Bに噛み込
んだ時点から任意の間隔 (例えば100msec ピッチ) で連
続的に行われる。このように、実測先進率ｆ_a は、圧延
開始時から演算装置６により連続的に演算され、特に巻
取機への巻き付きの前後におけるデータが各々ダイナミ
ックに取り込まれ、先進率変化に伴う各圧延スタンドの
ロール周速度補正信号が演算される。

【００２４】制御装置６により演算されたロール周速度
補正信号は、各圧延スタンド2A、2Bへ出力され、各圧延
スタンド2A、2Bの圧延ロールのロール周速度を、マスフ
ローバランス崩れが発生しないように変更して、制御す
る。

【００２５】例えば、７基の圧延スタンドを備える熱間
連続圧延機において、最終圧延スタンドF7とその一つ上
流側の圧延スタンドF6との間で速度バランス不良が発生
したと仮定すると、圧延スタンドF6と圧延スタンドF7と
の間における速度Ｖ_6-7 は、下記式により算出され
る。

【００２６】

【数３】 Ｖ_6-7 ＝ (１＋ｆ₇)Ｖ_R7− (１＋ｆ₆)Ｖ_R6 ・・・・・ ただし、符号Ｖ_Riは、第ｉ圧延スタンドにおけるロール
周速度を示す。一方、先進率誤差をΔｆ₆ 、Δｆ₇ とす
ると、式により算出される速度Ｖ_6-7 には、下記式
により算出される先進率誤差が存在する。

【００２７】

【数４】 ΔＶ_6-7 ＝Δｆ₇Ｖ_R7−Δｆ₆Ｖ_R6 ・・・・・ この式より、先進率誤差ΔＶ_6-7 が低減されるよう
に、ロール周速度Ｖ_R7、Ｖ_R6を変更すれば、圧延スタン
ドF6と圧延スタンドF7との間における速度のアンバラン
スが改善されることがわかる。したがって、本発明法に
より、特にセットアップ計算での先進率予測精度の向上
が得られ、巻取機への巻き付き後における定常部の先進
率予測精度の向上とともに、先進率予測精度の向上に起
因して、ループ・テンションに代表される巻取機への巻
き付き前の被圧延材先端部における通板不良が低減され
る。

【００２８】また、制御装置６では、熱延鋼帯１を１本
圧延した後に、熱延鋼帯１の板厚をマトリックスとし
て、巻取機への巻き付き前後における先進率の平均値を
算出し、算出した平均値を学習値として記憶しておき、
次材のセットアップ計算に使用する。これにより、次材
のセットアップ計算の際の先進率予測精度をさらに向上
させることができ、被圧延材のマスフローバランス崩れ
をより確実に防止できる。

【００２９】さらに、式における各圧延スタンドの先
進率ｆ₆ 、ｆ₇ は、熱延鋼帯１の材質によっても変化す
るため、板厚とともに学習値として熱延鋼帯１の材質毎
に区別してセットアップ計算での先進率ｆ₆ 、ｆ₇ の予
測計算に用いることが、さらに望ましい。 図３は、制
御装置６による先進率の演算内容の一例を示すフロー図
である。以下、各ステップ (以下、単に「Ｓ」と記
す。) 毎に、制御装置６による処理手順を説明する。

【００３０】Ｓ１では、セットアップでの計算先進率ｆ
_c を、ｆ_c ＝ (Ｖ_c −Ｖ_R ) ／Ｖ_Rとして算出し、Ｓ２
に移行する。ただし、Ｖ_c は熱延鋼帯１の速度を、Ｖ_R
はロール周速度をそれぞれ示す。

【００３１】Ｓ２では、板速度計５により熱延鋼帯１の
速度Ｖ_A を実測し、熱延鋼帯１がコイラーへ巻き付く前
である場合はＳ３へ移行し、熱延鋼帯１がコイラーへ巻
き付いた後である場合にはＳ６へ移行する。

【００３２】Ｓ４では、演算される先進率の平均化処理
を行い、コイラー巻き付き前の先進率平均値ｆを求
め、Ｓ５に移行する。そして、Ｓ５において、先進率平
均値ｆとＳ１で計算した計算先進率ｆ_c とを比較し、
Ｓ９に移行する。

【００３３】一方、Ｓ７では、演算される先進率の平均
化処理を行い、コイラー巻き付き後の先進率平均値ｆ
を求め、Ｓ８へ移行する。そして、Ｓ８において、先進
率平均値ｆとＳ４で計算した先進率平均値ｆとを比
較し、Ｓ９に移行する。

【００３４】Ｓ９では、先進率を、コイラーへの巻き付
きの前後に分けて板厚および材質毎に学習テーブルに書
き込み、記憶し、Ｓ11またはＳ12へ移行する。

【００３５】なお、コイラー巻き付き後に関しては、Ｓ
10により、先進率の変化が許容基準値に含まれているか
否かをチェックする。そして、Ｓ11ではＳ９で書き込ん
だ先進率を次材のセットアップ計算に反映させ、一方、
Ｓ12ではコイラー巻付き後に反映させる。以下、この手
順を繰り返す。

【００３６】このように、本発明法によれば、変化する
先進率を制御因子とし、この先進率の変化に応じて圧延
ロールのロール周速度を制御するため、先進率の適中精
度を著しく向上することができる。これにより、本発明
によれば、予測精度不足により被圧延材に発生するおそ
れがあったループ、過テンション等に起因した操業トラ
ブルや、板厚や板幅等の寸法精度不良といった品質不良
を、いずれも確実に防止することが可能となる。

【００３７】

【実施例】さらに、本発明法を実施データを参照しなが
ら詳細に説明する。７基の圧延スタンド (最終圧延スタ
ンドにおける圧下率：15％) を備える図２に示す熱間連
続圧延機10を用いて、低炭素鋼からなる熱延鋼帯１( 板
厚：2.3 mm、板幅：1030mm) の熱間連続圧延を行った。

【００３８】本実施例では、最終圧延スタンド2Bの出側
に、レーザードップラー方式の板速度計５を設置し、板
速度計５からの被圧延材速度Ｖ_S の実測値と、最終圧延
スタンド2Bからのロール周速度Ｖ_R の実測値とを用い
て、制御装置６により先進率を演算した。測定結果およ
び演算結果は、前述した図１にグラフに示すとおりであ
った。

【００３９】図１に示すグラフから、本実施例では、巻
取機３への巻き付きの前後における先進率の平均値は、
約1.0 ％大きくなっていることがわかる。このため、巻
取機３への噛み込み後における熱延鋼帯１の定常部のみ
を用いて平均先進率の合わせ込みを行うと、この先進率
を熱延鋼帯１の先端部 (セットアップ位置〜コイラー噛
みまで) に用いても正確な先進率とはならず、マスフロ
ーバランス崩れに起因した通板トラブル防止効果は小さ
い。

【００４０】そこで、本発明法では、図１(a) における
コイラー噛み時を境として、先端部と定常部とに分け、
別々に先進率のデータ採取を行うとともに、制御装置６
への学習も、図３に示すフロー図を用いて説明したよう
に、別枠化した。また、定常部のデータをもとに先端部
での先進率補正 (先端部と定常部とでの偏差分の補正)
を任意に行い、調整することとした。

【００４１】図４は、最終圧延スタンドF7における被圧
延材先端部でのセットアップ計算での計算先進率と実測
先進率との偏差について示すグラフであり、図４(a) は
従来法による場合を示し、図４(b) は本発明法による場
合を、それぞれ示す。

【００４２】従来法によると、図４(a) に示すように、
コイラー巻き付き後の実績速度をもとに求めた先進率を
セットアップ計算での計算先進率として用いているた
め、コイラー巻き付き前での被圧延材先端部での実績先
進率とは平均で約0.6 ％の偏差が発生した。すなわち、
計算先進率に対して実績先進率が小さい値となるため、
圧延スタンドF6と最終圧延スタンドF7との間で、熱延鋼
帯１には、マスフローバランス崩れに起因したループが
発生した。

【００４３】これに対し、本発明法によれば、図４(b)
に示すように、コイラー巻き付き前の実測先進率を直接
次材の計算先進率として学習するため、計算先進率と実
測先進率との偏差が低減される。これにより、速度バラ
ンス不良によるループ・テンション等の通板不良や、厚
み、幅等の寸法精度不良を確実に解消することができ
た。表１には、本実施例における計算先進率、実測先進
率それぞれの測定結果の一例を、板厚別に示す。

【００４４】

【表１】

【００４５】表１から、計算先進率と実測先進率との差
が、コイラー噛み後では小さくなっているが、コイラー
噛み前は大きいことがわかる。表１から、従来のよう
に、コイラー噛み後の熱延鋼帯１が安定した状態での先
進率を先端部に用いても誤差が大きいことを示してお
り、セットアップ計算にはコイラー噛み前の先進率が必
要でかつコイラー噛み後には補正することが有効である
ことが、理解される。

【００４６】なお、表１において、例えば板厚：5.04mm
材のように、コイラー噛みの前後において実測先進率の
変化が非常に少ない場合もある。また、計算先進率と実
測先進率との偏差が小さい場合もある。これらの場合
は、先進率を制御装置６に学習させる際に先進率の変化
量を判断し、変化量が小さい場合には、例えばある臨界
値を境としてその前後で先進率の修正を行うようにする
ことも可能であり、こうすることにより、よりきめ細か
く、マスフローバランス崩れを抑制することができる。

【００４７】図５は、本実施例において、214 本の熱延
鋼帯１の先端部における板厚偏差の平均値を、本発明例
と従来例とについて示すグラフである。本発明例によれ
ば、被圧延材のマスフローバランス崩れを防止できるた
め、板厚偏差を約６μm 低減することができ、熱延鋼帯
１の寸法精度を向上することができた。

【００４８】以上のように、本実施例によれば、板速度
計を用いて被圧延材の速度を実測することにより、先進
率をコイラー噛みの前後について正確に算出し、これに
基づいて、被圧延材のマスフローバランス崩れを防止す
るようにコイラー噛みの前後でロール周速度の変更を行
うため、コイラー噛みの前後における先進率の推定精度
を向上することができ、さらに、定常部での先進率誤差
も低減できる。

【００４９】また、セットアップ計算で生じる先進率誤
差についても、先行材の先進率の実績値を用いた学習制
御を後行材について行うため、誤差を大幅に低減するこ
とができる。

【００５０】

【発明の効果】本発明法によれば、被圧延材の先端部が
巻取機に巻き付く前後それぞれにおける先進率の変化を
求め、この実測先進率の変化によってロール周速度の変
更を行うために、被圧延材のマスフローバランス崩れを
防止することができる。

【００５１】また、巻取機への巻き付き前後における先
進率の変化を、材質・寸法毎に各々学習値とし、次材の
セットアップ計算にフィードバックし、被圧延材先端部
の先進率の学習制御を行うことによってセットアップで
の先進率予測誤差の低減を図ることもできる。

【００５２】この結果、通板不良によるトラブルを防止
するとともに、寸法精度を向上させて品質不良発生防止
を図ることもできる。かかる効果を有する本発明の意義
は、著しい。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１(a) は、非接触式の速度計を用いて測定し
た被圧延材の実測速度と、熱間仕上圧延機のロール周速
度との関係の一例を被圧延材の全長について示すグラフ
であり、図１(b) は図１(a) における被圧延材の速度お
よびロール周速度から求めた、被圧延材の全長に関する
先進率の変化の一例を示すグラフである。

【図２】図２は、本発明法を実施する際に用いる熱間連
続圧延機を一部省略して示す説明図である。

【図３】制御装置による演算内容の一例を示すフロー図
である。

【図４】実施例において、最終圧延スタンドF7における
被圧延材先端部でのセットアップでの計算先進率と実測
先進率との偏差について示すグラフであり、図４(a) は
従来法による場合を示し、図４(b) は本発明法による場
合を、それぞれ示す。

【図５】実施例の結果を示すグラフである。

【符号の説明】 １ 熱延鋼板 (被圧延材) 2A、2B 圧延スタンド ３ コイラー (巻取機) ４ 最終圧延スタンド出側厚み計 ５ 板速度計 ６ 制御装置 10 熱間連続圧延機

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タンデムに配置された複数の圧延スタン
   ドを備える熱間連続圧延機の最終圧延スタンドの出側で
   巻取機に巻き取られながら搬送される被圧延材の速度を
   非接触式の速度計により測定するとともに当該最終圧延
   スタンドのロール周速度を実測することにより、先進率
   を前記被圧延材の全長について求める際に、 前記被圧延材の先端部が前記巻取機に巻き付く前後それ
   ぞれにおける前記先進率を求め、求めた当該先進率に基
   づいて、前記被圧延材のマスフローバランス崩れを防止
   するように、複数の前記圧延スタンドそれぞれのロール
   周速度を変更することを特徴とする熱間圧延方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の熱間圧延方法において、
   前記変化を、前記被圧延材の材質および／または寸法を
   マトリックスとする学習値として求め、次材のセットア
   ップ計算に用いることを特徴とする熱間圧延方法。