JPS5841127B2 - 鋼板の連続圧延方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鋼板の片寄り、上下反り、クラウンのうちの１
つ以上もしくは全部を連続して制御する連続圧延方法に
関する。

鋼板連続圧延において、鋼板が圧延中に幅方向の左右い
ずれかへ片寄ることがあり、かかる現象は一般に片寄り
と称せられている。

片寄りの程度がある限度以上になると鋼板がサイドガイ
ドと過度に接触するため鋼板端部に挫屈を生じ、円滑な
通板を妨げ、このため圧延不良品を生じることとなり歩
留の低下をまねくだけでなく不良品の処理に長時間を要
し、工場能率の低下をきたしていた。

この鋼板の片寄りを防止する手段として従来、各スタン
ドの駆動側と作業側の圧下量を調整することが行なわれ
ているが、圧下調整量と片寄り修正量の関係が明確でな
く連続的に安定した調整を行なうことは困難であった。

一方、鋼板のプロフィルを規定する要素の一つであるク
ラウンを修正する手段として従来、鋼板の幅方向各部の
板厚を捲取後に実測し、この値にもとづいてオペレータ
が圧延ピッチ調整、スタンド毎の圧下負荷配分調整ある
いは圧延機駆動側および作業側の圧下調整を行なうかし
て対処していたが、この様な方法では実測値の割出しに
時間を要し、不良プロフィルの修正を迅速に行なうこと
ができない。

しかも、圧延負荷配分変更は板温度および板厚精度に悪
影響を及ぼし、また圧延ピッチ調整は能率低下につなが
り、圧延機圧下調整はロールへの板の通板性の点で問題
があり、これらをすべて考慮して各要素の最適値を精度
良く選び出すのはオペレータの操作では困難を極めるも
のであった。

また、目的とするクラウンを得るための別手段として、
圧延に先だちロールのプロフィルを所望のクラウンが得
られるように研削加工することも従来から実施されてい
るが、圧延量が増加するに従ってロールの熱膨張あるい
は摩耗によってロールプロフィルは変化し、１０−ル当
りの圧延可能量には自ら限度があった。

かかる従来のクラウン制御方法の難点を改善するものと
して、近時、計算機を利用して自動的に制御する手段が
提案されている。

例えば圧延機の出側に設けられた検出器により被圧延材
の厚み、幅、温度等を検出し、計算機によって予め定め
られたクラウンモデル式でロールベンディング量を算出
し、各圧延機の圧下スクリューに出力する方法もしくは
各圧延機への負荷配分を自動的に制御する手段も衆知で
ある。

しかしながら、従来の計算機によるクラウン制御におい
ては、実際の制御量を出力する際、精度又は応答速度の
点で実行上問題があった。

さて、次に鋼板連続圧延においては、鋼板がロールから
噴出る際、鋼板の先端が上方又は下方に彎曲することが
あり、このような状態は普通上反り又は下反りと称せら
れている。

一定限度以上の反りが生じた場合には、次圧延スタンド
の圧延ロールへの噛込みが正常に行なわれず圧延不能と
なることがある。

ところで、この上下反り（本発明では上反りと下反りを
含めて言う場合は単に上下反りと言う）は、上下の圧延
ロールの周速に差異が生じた時及び鋼板の板厚方向温度
分布が均一でない場合等に発生することが知られており
、前者原因の対策として圧延ロール径差の管理強化又は
圧延ロールを支承する軸受ベアリングの精度管理強化等
が実施されてきたが手間と費用がかかり、後者原因の対
策には加熱炉在炉時間を長くすることも行なわれたが熱
料原単位を低下させる難点があった。

本発明は、上記従来の片寄り、クラウン、上下反りの制
御方法における難点を解決し、簡単な構造になる圧延機
によって鋼板の片寄り、クラウン、上下反りのうちの１
つもしくは２つ以上の制御を連続的に行なう圧延方法の
提供を目的とし、その要旨とするところは、ワークロー
ルとバックアップロールを有する圧延スタンドをタンデ
ムに配設し鋼板の連続圧延を行なう方法において、任意
数のスタンドのワークロールに水平方向位置変更装置を
付設すると共に前記スタンドの出側に片寄り検出器およ
び上下反り検出器を最終スタンド出側にプロフィル検出
器を設け、前記各検出器の入力信号から前記スタンドの
ワークロール水平方向位置変更装置を作動して、ワーク
ロールの通板方向に対する傾斜角度変更および／もしく
は水平移動を行なうと共に圧下修正を行ない、片寄り、
上下反り、クラウンのうちの１つ以上もしくは全部の制
御を行なうことを特徴とする鋼板の連続圧延方法にある
。

以下、本発明の一実施例を図面にもとづき説明する。

第１図において、１は最終スタンド、２は前段スタンド
である。

（本発明ではタンデムに配設された鋼板連続圧延設備の
うち最終段に設けられるスタンドを最終スタンド、該最
終スタンドの前段に設けられるスタンドを前段スタンド
という。

）実際の鋼板連続圧延設備では、前段スタンド２の前段
にさらに４〜６台の圧延スタンドがタンデムに配設され
ているのが普通であるが、第１図では説明の便宜上、隣
合う２スタンドのみを図示することとする。

前記最終スタンド１と前段スタンド２は、それぞれ上ワ
ークロール３，３ξ下ワークロール４゜４′及び上バッ
クアップロール５，５′、下バツクアツプロール６．６
′よりなっている。

９は最終スタンド１の出側に設けられた周知のプロフィ
ル検出器であり、該プロフィル検出器９は、Ｘ線又はγ
線を使って鋼板１０の幅方向に走査し厚みを測定する幅
方向走査厚み計９ａと幅方向中央位置における厚みを測
定する中央固定厚み計９ｂからなっている。

７．７′は各スタンドの出側に設けられ光学的に片寄り
を検出する周知の片寄り検出器であり、第２図に示す如
く、鋼板１０の幅方向両端部を視野ａ、ａ’におさめる
様になっている。

なお、視野ａ。ａ′の通板方向Ｃに沿う中心線ｘ 、
ｘ’間の幅ｌは予め鋼板１０の圧延幅寸法に等しく設定
されており、例えば鋼板１０の両端が△ｄ１．△ｄ２片
寄った場合、通板ラインの幅方向中心線Ｘに対する片寄
り量△Ｄは６ｄ１＋Ａ′ｄ２で求められ、片寄り方向の
区別は左右片寄りいずれかに正又は負の記号を付して行
なう。

８ａ、８ａ′は平行光線を発する投光器Ｂｂ、Ｂｂ’は
前記投光器Ｆ３ａ、８ａ’と対向して設けられ、多数の
光電素子を有してなる受光器である。

本発明では、該投光器８ａ、８３′と受光器８ｂ、８ｂ
’とで一対になる装置を上下反り検出器と称するが、こ
のような構成になる上下反り検出器に限定するものでは
なく、規準水平面からの上下反り量が検出できるもので
あれば接触探子を利用した機械的な検出装置等を用いて
も差支えない。

１４は演算制御装置であり、前記プロフィル検山谷９、
片寄り検出器７，７′及び上下反り検出器８ａ、８ａ′
、８ｂ、８ｂ′から検出された検出信号と後述するその
他の設定値を入力信号としてワークロールの作動量及び
圧下修正量を演算するものである。

１５は、前記演算制御装置１４からのワークロール作動
指令信号を入力として各スタンドのワークロールへ油圧
制御指令を行なう油圧制御装置である。

１６〜２３及び１６′〜２３′は油圧シリンダーであり
、最終スタンド１と前段スタンド２の上ワークロール３
，３′及び下ワークロール４，４′をスタンドハウジン
グ（図示しない）に対して前記油圧制御装置１５からの
油圧制御指令信号により水平移動可能なように設けられ
ている。

３４は圧下制御装置であり、前記演算制御装置１４で演
算された圧下修正量にもとづき圧下装置２９．２９’に
対して圧下制御を行なうものである。

該圧下装置２９ 、２９’は、従来より一般に用いられ
ている圧下スクリュ一方式又は油圧圧下方式によるもの
である。

次に、第３図によって、本発明で使用する圧延スタンド
を最終スタンド１を例にさらに詳細に説明する。

２４はスタンドハウジング、２５，２５′は上バツクア
ップロール５及び下バツクアツプロール６をそれぞれ支
持するバックアップロールチョック、２６．２６’はス
タンドハウジング２４に間挿されたウィンドライナ、２
７，２７’は上下ワークロール３，４を支承する上下の
各ワークロールチョックである。

２８．２８’はウィンドライナ２６，２６’と上下台ワ
ークロールチョック２７，２７’間の離隔距離を検出す
る位置検出端であり、該位置検出端２８．２８’には衆
知の磁気を利用したマグネスケール又は電気抵抗を利用
したポテンションメータ等を用いることができる。

２９は圧下装置、３０は上ワークロール制御サーボ弁、
３１は下ワークロール制御サーボ弁、３２は油圧ポンプ
である。

なお、第３図ではスタンドの片側（例えば作業側）だけ
について図示しているが、反対側（駆動側）に位置する
上下ワークロールチョックにも位置検出端２８ 、２８
’及び上下の各ワークロー／Ｌｉ１Ｊ御サーボ弁３０．
３１に対応する同様な装置が設けられているが図示を省
略している。

本発明では、上記の如く、スタンドの作業側及び駆動側
の上下ワークロールを水平方向に作動させるために設け
られた油圧シリンダー及び上下ワークロール制御サーボ
弁を含めて水平方向位置変更装置という。

さて、以上の構成になる装置において、本発明の圧延方
法を次に詳述する。

本発明は、前述した如く、片寄り、上下反り、クラウン
の制御を同時にもしくは単独に行なえるという特徴を有
する圧延方法であるが、作用の説明を簡単にするため、
まず各制御を単独でかつ最終スタンドで行なう場合を説
明する。

■ クラウン制御 プロフィル検出器９によって、鋼板の幅方向における中
央部板厚と両端部板厚の平均値の差の信号を演算制御装
置１４に入力し、予め設定された目標クラウン値との偏
差を求め、続いて演算制御装置１４は該偏差値に応じた
ワークロール作動量を計算すると共に油圧制御装置１５
ヘワ一クロール作動指令信号を送る。

油圧制御装置１５は、最終スタンド１の油圧シリンダー
１６〜２３へ油圧制御指令（第１図の系統線３３ａ〜３
３ｄで示す）を行なうが、第２図では作業側における油
圧制御指令系統３３ａ。

３３ｃのみを示している。

さて、前記油圧制御指令系統３３ｃを経由した上ワーク
ロール３の指令作動量が位置検出端２８で検出された検
出量より大きいと、上ワークローノ情１］御サーボ弁３
Ｃは油圧シリンダー１９を作動させ、上ロールチョック
２７を矢印Ｚで示す水平方向に作動量に応じた分だけ押
圧する。

逆に、指令作動量の方が小さい場合は上ワークロール制
御サーボ弁３０は油圧シリンダー１８を作動させ、前記
矢印Ｚと逆向きへ上ロールチョック２７を押圧する。

同様に、下ワークロール４に対する作動量は、下ワーク
ロール制御サーボ弁３１及び油圧シリンダー２２．２３
を介し設定される。

第４図イ２口は、クラウン制御を行なう際の鋼板１０に
対する上ワークロール３と下ワークロール４の位置関係
を示したものである。

図において、上下ワークロール３，４のチョック支持端
部Ｐ、Ｐ’が押圧されることにより、該支持端部Ｐ、Ｐ
’は通板ラインの幅方向中心線Ｘに直交する軸線Ｙに対
して作動量Ｓ１．Ｓ２に相当する分だけ水平方向に移動
する。

この時、常に８１＝８２になるよう制御され、かつ水平
方向における作動方向は逆向きになるよう制御される。

而して、チョック支持端部Ｐ 、 Ｐ’における上下ワ
ークロールの軸線Ｙ１．Ｙ２はＳ１＋５２＝Ｓの距離だ
け離れ、幅方向の中心線Ｘ上で上ワークロールの軸線Ｙ
０．Ｙ２は交わす。

すなわち、本発明法によってクラウン制御を行なう場合
は、上下ワークロールの軸線を幅方向の中心点Ｑで交わ
るよう構成させ、作動量Ｓ１．Ｓ２に対応する傾斜角度
α１．α２を調整して行なう。

第５図は、チョック中心における上下ワークロール軸線
間距離（第４図イではＳに相当する）を変化させると所
望のクラウンが得られることを示す線図であり、この関
係はワークロールの直径、鋼板の幅、チョック間距離（
第４図イではＬに相当）で定まる。

■ 片寄り制御 片寄り検出器７で鋼板の幅に応じて予め設定された通板
方向に平行な規準線からの片寄り量を検出し、該検出信
号は演算制御装置１４へ入力され、該演算制御装置１４
は予め定められた許容限界片寄り量と検出量との比較を
し、検出量の方が大である場合、その偏差値に応じたワ
ークロール作動量を演算し、油圧制御装置１５ヘワ一ク
ロール作動指令信号を送る。

油圧制御装置１５は、前記水平方向位置変更装置を介し
て上下ワークロール３，４に対し水平移動の指令を行な
う。

第６図イ２口、ハは、片寄り制御を行なう際の鋼板１０
に対する上下ワークロール３，４の位置関係を示すが、
鋼板１０の通板方向Ｃに対して直交する軸線Ｙ（仮想線
で示す）は片寄り制御を行なわない通常の場合における
上下ワークロール３，４の軸線の位置を示し、片寄り制
御を行なう際には、前記した油圧シリンダーの作動によ
り上下者ワークロール３，４め軸線￥１を前記軸線Ｙに
対して傾斜角度βが生じるように上下ワークロールを同
時にかつ同方向に移動させる。

第６図イは、鋼板の片寄り方向Ｃ′が駆動側に向った場
合、軸線Ｙを基準として上下者ワークロールの軸線Ｙ、
は時計方向に傾斜させることを示し、第６図への如く片
寄り方向σが作業側に向った場合は、前記軸線Ｙ１は軸
線Ｙに対して反時計方向に傾斜するようにする。

なお、この傾斜角度変更は、前記軸線Ｙと通板ラインの
幅方向中心線Ｘとの交点Ｑを回転中心点として行なわれ
るので、駆動側と作業側の作業量は常に同量となるよう
になっている。

■ 上下反り制御 上下反り検出器８ａ、８ｂで水平面のパスラインを基準
としてその上方又は下方への鋼板の反り量を検出し、該
検出信号は演算制御装置１４へ入力され、許容限界反り
量より検出量が犬である場合、その偏差値に応じたワー
クロールの作動指令が油圧制御装置１５及び水平方向位
置変更装置を介して上下ワークロール３，４を水平方向
に移動させるように作用する。

第７図イ２口は、上反り制御を行なう際の鋼板１０に対
する上下ワークロール３，４の位置関係を示し、鋼板１
０の通板方向Ｃに対して直交する軸線Ｙ（仮想線で示す
）は上下反り制御を行なわない通常の上下ワークロール
３，４の軸線の位置を示すが、上反り制御を行なう際に
は、前記油圧シリンダー１７．１９の作動により上ワー
クロール３の軸線Ｙ１は、前記軸線Ｙに対して通板方向
Ｃと同じ方向に△Ｓだけ平行移動し、又、下ワークロー
ル４の軸線Ｙ２は、軸線Ｙに対して油圧シリンダー２０
，２２により通板方向Ｃと逆方向△Ｓだけ平行移動する
。

すなわち、第７図口に示す如く、軸線Ｙに対し上下ワー
クロール３，４の軸心を結ぶ中心線ｙが通板方向Ｃ寄り
に傾斜角ｒを有するように設定される。

一方、下反りを修正する場合は、軸線Ｙに対し通板方向
Ｃと逆方向に傾斜角γを設定する。

このように、上下反りの制御を上下ワークロールの軸線
を通板方向に対して平行移動することによって行なうの
は、第８図イに示すように圧下点Ｐで上下ワークロール
３，４に鋼板を噛み込む際、通板方向Ｃに沿う水平なパ
スライン■と実際の噛み込み方向とがなす角度γ（本発
明では入射角という）が正負のいずれかということと、
圧延時の緒特性、例えばロールの表面性状、板厚方向の
温度分布等の条件によって、第８図口及び第９図に示す
如く、入射角γと前記圧下点Ｐにおける鋼板１０の上表
面長さｌと下表面長さｌ′との比の関係から上反り又は
下反りの程度が予測できるという実験結果にもとづくも
のである。

さて、以上の説明は、説明の便宜上、クラウン、片寄り
、上下反りの各制御を単独で行なった場合の上下ワーク
ロールの作用を重点にして述べたが、本発明法によるワ
ークロールの作動制御は前記３つの制御を複合して実施
できるところに特徴を有＊するもので、以下、各制御を
同時に行なう際の上下ワークロールの作動量設定手順を
さらに詳細に説明する。

タンデムに配列された複数圧延スタンドのうちの任意の
ｉ番目のスタンドにおける作業側上ワークロールの作動
量をＳ ｉ ＴＪＷ、駆動側上ワークロールの作動量を
５ｉＵＤ、作業側下ワークロールの差動量をＳ ｉ Ｄ
Ｗ、駆動側下ワークロールの差動量を５ｉＤＤとすると
き、 ここに、 Ｌ ：チョツク間距離（第４図イに示す）αｉ ：上下
ワークロール軸心の交叉角（第４図イに示すα） βｉ ：通板方向と直交する線とワークロール軸線のな
す傾斜角（第６図イ、ハに示す） γｉ ：通板方向に垂直な線と上下ワークロール軸心を
結ぶ線となす傾斜角（第７図口に 示すγ） ｄｉＵ：上ワークロールの直径 ｄｉＤ：下ワークロールの直径 ｇｉ：上下ワークロール間厚み設定値である。

ここで、一般に、ｄｉＵＬ９ｄｉＤ 、αｉ ＜ １°
、βｉ（１，γｉ ＜ １であるので、上式（１）〜（
４）は次のとおりになる。

Ｌ ＳｉＩＪＷ＝−一αｉ−−βｉ＋（ｄｉ＋ｇｉ）γｉ・
・・（１）′２ ＳｉＵＤ−−αｉ十−βｉ＋（ｄｉ＋ｇｉ）γｉ・・・
・・・（２）’２ ＳｉＤＷ＝−αｉ−−β１−（ｄｉ＋ｇｉ）γｉ・・・
・・・（３）′２ Ｌ ＳｉＤＤ−一−αｉ＋−β１−（ｄｉ＋ｇｉ）γｉ・・
・（４）′２ さて、上式のうちαｉはプロフィル検出器から、βｉは
ｉスタンド出側の片寄り検出器から、γｉはｉスタンド
出側の上下反り検出器からそれぞれ得られた検出信号に
よって計算されるが、その具体的な算式は次のとおりで
ある。

１）αｉ： 目標クラウン値と実例クラウン値の偏差を△Ｃとすれば
、 °バフ α１＝Ｋｃｉ− ただし、Ｋｃｉ ： ｉスタンドのスタンドゲインＷ
：鋼板の板幅 ２）βｉ； 通板ライン中央からの片寄り量を△Ｄとすれば、△Ｄ βｉ＝Ｋｗｉ− ｉ ただし、Ｋｗｉ ： ｉスタンドのスタンドゲインＵｉ
：ｉスタンドにおける圧延速度 ３）γｉ： 上反り量を△Ｔとすれば、 γｉ ＝−ＫＴｉ ・△Ｔ ４ａｎδ ただし、ＫＴｉ： ｉスタンドのスタンドゲインδ：第
８図田こおける傾き角度 以上の算式から求められたｉスタンドにおける上下ワー
クロールの差動量をｉスタンドの各油圧シリンダーに出
力し、クラウン、片寄り、上下反りを制御するものであ
る。

なお前記の上下反りの制御に際して、通板方向に垂直な
線と上下ワークロール軸心を結ぶ線となす傾斜角γｉを
設定したことにより垂直方向の上下ワークロール軸線間
距離が変化しなくても実際の、圧延材、板厚が所望の設
定値どおりにならず設定厚より厚くなる。

このため、前記の作動量の計算と同時に次の補正式によ
って圧下修正量△ｈｉを演算制御装置１４で計算し、圧
下制御装置３４を介して圧延スタンドの圧下装置に出力
する。

ここに、Ｋｈｉ ： ｉスタンドのゲイン而して、以上
述べたｉスタンドを対称とした制御方法は本実施例に限
定するものでなく、作動量をｉスタンドより上流側にあ
るスタンドにも任意比率で按分しても同様の効果が得ら
れるものである。

また、上下反りの制御に際し、前記実施例では上下者ワ
ークロールの水平移動方向を互いに逆方向になるように
し、かつ作動量を同一量にしているが、上もしくは下ワ
ークロールのいずれかを通常の軸心位置に設定したまま
相手側のワークロール作動量を前記の計算によって求め
た作動量の２倍に設定しても差支えないことは勿論であ
る。

以上詳述した如く、本発明による鋼板の連続圧延法は、
簡単な構造になる設備で極めて容易に片寄り、上下反り
、クラウンのうちの１つ以上もしくは全部の制御を自動
的に、かつ連続して行なえるので、歩留、能率の向上が
著しく、工業的に有用な発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いる装置の構成例を示す概略図、第
２図は片寄りを検出する手段を示す概略斜視図、第３図
は本発明を実施する圧延機の側面及び作動機構を示す略
図、第４図イは本発明でクラウンを制御する場合のワー
クロールと鋼板の関係を示す平面略図、第４図口は第４
図イの側面略図、第５図はクラウン変化量と上下ロール
軸線間距離の関係を示すグラフ、第６図イ、ハは本発明
で片寄りを制御する場合のワークロールと鋼板の関係を
示す平面略図、第６図酬ま第６図イの側面略図、第７図
イは本発明で上下反りを制御する場合のワークロールと
鋼板の関係を示す平面略図、第７図口は第７図イの側面
略図、第８図イは噛込み角を示す説明図、第８図口は鋼
板上表面と下表面の長さの比に対する入射角との関係を
示すグラフ、第９図は鋼板の上表面と下表面の長さを示
す説明図である。 １：最終スタンド、２：前段スタンド、３，３′二上ワ
ークロール、４，４’：下ワークロール、５゜５′：上
バツクアップロール、６，６′：下バツクアツプロール
、７，７’：片寄り検出器、８ａ、８ａ′：投光器、８
ｂ、８ｂ’：受光器、９：プロフィル検出器、１０：鋼
板、１４：演算制御装置、１５：油圧制御装置、１６〜
２３ 、１６’〜２３′：油圧シリンダー、２９，２９
’：圧下装置、３４：圧下制御装置、２４：スタンドハ
ウジング、２５，２５′二バツクアツプロールチヨツク
、２６，２６′：ウィンドライナ、２７，２７’：ワー
クロールチョック、２８，２８’：位置検出端、３０，
３１：上下ワークロール制御サーボ弁、３２：油圧ポン
プ、Ｘ：通板ライン幅方向の中心線、Ｙ二連板方向に直
交する軸線、α、β、γ：傾斜角、Ｌ：チョック間距離
、￥１．Ｙ２二上下ワークロールの軸線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ワークロールとバックアップロールを有する圧延ス
   タンドをタンデムに配設し鋼板の連続圧延を行なう方法
   において、任意数のスタンドのワークロールに水平方向
   位置変更装置を付設すると共に前記スタンドの出側に片
   寄り検出器および上下反り検出器を最終スタンド出側に
   プロフィル検出器を設け、前記各検出器の入力信号から
   前記スタンドのワークロール水平方向位置変更装置を作
   動して、ワークロールの通板方向に対する傾斜角度変更
   および／もしくは水平移動を行なうと共に圧下修正を行
   ない、片寄り、上下反り、クラウンのうちの１つ以上も
   しくは全部の制御を行なうことを特徴とする鋼板の連続
   圧延方法。