JPS60238016A - 板材の形状制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は板材の形状制御装置に係り、特に熱間圧延材
を良好な形状に制御することができる形状制御装置に関
するものである。

〔従来技術〕

従来この種の制御装置としては、例えば特公昭５８−４
７２５４号公報に示されているように、熱延鋼板の巾方
向の温度分布を測定して中方向荷重分布を予測し、これ
に基づき板材の形状を予測し、ロールベンディング装置
およびロールクーラント装置等の制御装置を制御する事
によって形状制御を行ない良好な形状の板材を得るよう
にしたものが一般に知られている。

ところがこの種の従来の形状制御装置においては、形状
の重大な要因であるところの時間的に変化するロールの
サーマルクラウン及びロール摩耗に対する考慮がなされ
ていないため、時間が進むにつれあるいは圧延本数が増
えるにつれ形状不良が発生するという欠点がある。

〔発明の概要〕

この発明はかかる欠点を解消する目的でなされたもので
、ロール組替後の圧延履歴情報に基づくロールの巾方向
のサーマルクラウン量及びロール摩耗量とベンディング
修正量を最大限に取れる基準ペンディング力とに基づき
板材の中方向の最適圧延温度分布を演算し、この最適圧
延温度分布と圧延機入側の板材部分の巾方向の温度分布
とを比較してその差分をめ、圧延機入側に設置され板材
を巾方向に複数部分に分けて加熱・冷却可能な加熱・冷
却装置を上記差分に応じて制御して板材の形状制御を行
ない、もって経時的にもあるいは圧延本数が増えても、
先端を含めて形状良好な板材を得ることができる板材の
形状制御装置を提案するものである。

なお、この発明においてベンディング修正量最大の基準
ペンディング力とじているのは、板肉の形状制御は通常
のフィードバックループでベンディング装置を動かすた
め操作量最大を確保することが望ましいからである。

〔発明の実施例〕

この発明の原理は以下の通りである。

熱間圧延ラインにおけるロールのサーマルクラウン量ｙ
、（ｚ）は、ロール組替後の任意時間に注目すると、第
２図に示すようにロール中心に対して対称形であり　Ｉ
Ｘぼ２次式で表現できる。また時間あるいは圧延本数に
注目する第６図で示される様に、 （１）ロール組替後は変化が急であり、（２）圧延が進
むにつれて変化はゆるやかになり、（８）圧延休止等の
圧延間隔が大きくなると、ロール温度が低下する事によ
り、サーマルクラウン量は減少し、その後の変化は、又
急になる。

以上の事より、サーマルクラウン量ｙＴ（ｚ）は、ロー
ル組替後の圧延本数Ｎを基礎として次式で表わされる。

ｙＴ（＋；）　＝　（ＡＴｚ”＋ｇＴｚ＋ａＴ）ａ（＋
　−ｅＸＩ）（−ＤＴ＠Ｎ、））−−−（１） Ｎｎ＝　（Ｎｌｆｆ１Ｎ−’　＋Ｉ　）　１１１３Ｘ：
Ｉ）（−ＫＴ１１τ）　−−−（２１ここで ｙＴ（ｚ）０番ロールのサーマルクラウン量Ｘ　・・ロ
ール巾方向座標 Ａ、、　ＢＴ、　Ｏ，、ＤＴ、　ＩＴ＊・定数Ｎ２・・
等価圧延本数 Ｎ　Ｎ−１・・１本前の等価圧延本数 ℃ τ・・１本前の圧延からの圧延間隔時 間 次にロール摩耗量ｙｗ（ｚ）について述べる。ロール組
替後の任意時間に注目すると、第４図に示すようにこれ
もロール中心に対して対称形であり、これは、４次式で
表現できる。

　５− また、ロール組替後の圧延重量Ｗに対してロール中心で
の摩耗量を図示すると、はぼ第５図に示す様に比例関係
が存在する０ 以上の事より、ロール摩耗量ｙｗ（ｚ）はロール組替後
の圧延重量Ｗを基礎として次式で表わせる０−３／ｗ（
Ｚ）　＝　（Ａｗｘ’＋ＥｗＺ３＋ＯｗＺ２＋Ｄ、Ｚ＋
Ｅ、％　Ｗ　１１　＠　＋１（８１ここで ｙ　（Ｚ）・φロール摩耗量 Ａｗ、　Ｅｗ、　ＯＷ、　Ｄｗ、　Ｅ！ｗ・・定数Ｗ・
・ロール組替後圧延重量 次に圧延機ロールの曲り量について述べる。通常ロール
曲がりに関する力学的方程式は下記で表わされる。

ここで ｖＥ・・ロール軸の曲がり量 Ｅ・・ロールの縦弾性係数 ■・・ロールの断面２次モーメント α・・定数 　６− Ｇ・・ロールの横弾性係数 Ａ・・ロール断面積 ｐ（ｃ）・・ロール軸方向の圧延分布荷重式（４）を解
くには、荷重分布Ｐ（−）、及び境界条件を与えてやれ
ば良い。

第６図に４段圧延機におけるロール曲がり状態又 時の圧延荷重分布を示す。第６図においてＸ軸はロール
軸（巾）方向座標、Ｖ軸はロール軸ｊの曲がりを示す座
標である。

板材（１）は、上・下ワークロール（２ａ）、　（２ｂ
）によって圧延される。この時、板材（１）と上ワーク
ロール（２ａ）との間にはＰ工（Ｚ）なる荷重分布を生
じる。

同時に上ワークロール（２ａ）と上バツクアップロール
（３ａ）との間にはＰ２（ｘ）なる荷重分布を生ずる。

（図中Ｐは荷重検出器により検出される圧延力であり、
Ｆは上・下ワークロール（２ａ）、　（２１））間に働
くペンディング力を示している。

第６図において力のつり合いを考えると、ム ここで ｂ・・飯山 Ｐ□ｅ）は板材（１）の巾方向温度分布を知る事によっ
てめる事ができる。

Ｐ□（Ｚ）　”　Ｋ　Ｒ−Ｊｂ’可ｍ　ａ　１１（６）
ここで Ｒ′・・偏与ロール径 Δｈ・・圧下量 Ｑｐ−−圧下力関数 に・・変形抵抗 Ｋｏ、　ｎ、　ｍ、α・・定数 ε・・歪 εｅ・歪速度 Ｔ・・温度 又、上ワークロール（２ａ）と上バツクアップロール（
３ａ）との間の荷重分布を示し、力のつシ合いを考える
と、 一一シ ここで Ｌ拳・ロール胴長 となる。

一般に式（４）は第７図のフローによって解を得る事が
できる。

前述した様に圧延荷重分布Ｐ工（ｘ）がまればロール曲
がり２／Ｂは計算する事が可能となる。それ故、板材の
巾方向の温度分布を知る事が必要となる〇 熱間圧延ラインにおける板材の巾方向温度分布は熱伝導
の基礎方程式より以下の２次式で表わせる０ Ｔ（Ｚ）　＝Ｔ　ｏ−ＩＬ　＠　Ｚ２ｍ　＊　＊（９）
ここで Ｔｏ　・・飯山中心における板温度 Ｘ・・飯山中心よりの距離（座標） ａ・拳定数 ９− これは、飯山中心を含む２点以上の温度を測定する事に
よって計算する事が可能となる。

本発明は、前述の関係式（１）〜（９）を用いて、板肉
フィードバック形状制御に用いるベンディング修正量を
最大にとれる基準ペンディング力Ｆ。の下での板先端形
状良好ならしめる飯山方向の最適圧延温度分布を得て加
熱・冷却装置を制御することを特徴としている。

板形状良好との判断は前述のサーマルクラウン計算値ｙ
Ｔ（ｚ）、ロール摩耗計算値３／ｗ（Ｚ）、ロール曲が
り量計算値３／Ｂ（ｊ）の３者合計値ｙ（ｚ）を考える
。

ｙ（ｚ）　＝　ｙＴ（ｚ）　−ｙｗ（ｚ）　＋　ｙ、（
ｚ）　＊　＊　＊ａｏ）この合計値のｚ＝０からの２乗
偏差が最小になる評価基準を設けて、最適ペンディング
力Ｐ。ｐＴと定義している。

最適圧延温度分布Ｔ。ｐＴは第８図のフローにて計算す
る事ができる。

−１０− 以下、第１図によってこの発明の一実施例を説明する。

図中、（１）は板材、（２ａ）、（２ｂ）は上・下ワー
クロール、（３ａ）、（３ｂ）は上・下バツクアツプロ
ールである。又（４）は圧延材の圧延間隔時間及びロー
ル組替後の圧延本数を入力として式（１）により　ｙＴ
（ｘ）を計算するサーマルクラウン演算装置であり、（
５）は同じくロール組替後圧延重量を入力として式（８
）によりｙＷ（ｘ）を計算するロール摩耗演算装置であ
る。

（６）は圧延機入側に設置され板材（１）の巾方向複数
点、好ましくは３以上の点の温度を測定して巾方向の温
度分布を検出する温度計であり、又（７）は上記演算装
置（４）、（５）の各出力値ｙＴ（ｘ）＋ｙＷ（ｘ）と
基準ペンディング力Ｆ０とを入力として第８図のフロー
に従って飯山方向の最適圧延温度分布を計算する最適圧
延温度分布演算装置で、基準温度係数ａ０を式（９）に
代入して計算される。

（８）は上記演算装置（７）で得られた最適圧延温度分
布と上記温度計（６）で得られた温度分布とを比較して
その差をめ、温度計（６）と圧延機との間に設置され板
材（１）を巾方向に複数部分、好ましくは３点以上の部
分に分けて加熱・冷却可能な加熱・冷却装置（９）を上
記差に応じて制御する加熱・冷却制御装置である。

なお、上記一連の計算は、板材（１）が温度計（６）を
通過した時点で計算され、加熱・冷却制御装置（８）は
板材（１）が加熱・冷却装置（９）を通過する前に設定
を終了する。

しかして上記実施例においては、ロール組替以後の圧延
履歴情報に基づくロールのサーマルクラウン量、ロール
摩耗量、ロールの曲がりも考慮して、ベンディング修正
量を最大にとれる基準ベンディング量における板先端形
状良好なる様な最適圧延温度に制御しているため、板先
端ばかりでなく、板肉においても良好な形状制御が可能
となる。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明は、ロール組替後の圧延履
歴情報に基づくロールの巾方向のサーマルクラウン量及
びロール摩耗量とベンディング修正量を最大限に取れる
基準ペンディング力とに基づき板材の巾方向の最適圧延
温度分布を演算し、この最適圧延温度分布と圧延機入側
の板材部分の巾方向の温度分布とを比較してその差分を
め、圧延機入側に設置され板材を巾方向に複数部分に分
けて加熱・冷却可能な加熱・冷却装置を上記差分に応じ
て制御して板材の形状制御を行なうようにしているので
、圧延本数が増えてもあるいけ圧延停止があった様な場
合でも、板先端、板肉を問わず常に良好な形状の板材を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す形状制御装置の構成
図、第２図は飯山方向のロールのサーマルクラウン量を
示すグラフ、第３図はロール中心でのサーマルクラウン
量と圧延本数との関係を示すグラフ、第４図は飯山方向
のロール摩耗量を示すグラフ、第５図はロール中心での
ロール摩耗量と圧延重量との関係を示すグラフ、第６図
はロールの曲がり状態時の荷重分布を示す説明図、第７
図はロールの曲がり量を計算する流れ図、第８図は最適
ペンディング力を計算する流れ図である。 （１）・・板材　（２ａ）・・上ワークロール（２ｂ）
・・下ワークロール （３ａ）・・上バツクアップロール （３ｂ）・・下バツクアップロール （４）・・サーマルクラウン演算装置 （５）・・ロール摩耗演算装置 （６）・・温度計 （７）・・最適圧延温度分布演算装置 （８）・・加熱・冷却制御装置 （９）・・加熱・冷却装置 なお各図中、同一符号は同一又は相当部分を示すものと
する。 代理人　大岩増雄 第２図 Ｄ−ル脅〜 第３図 五建太膨、Ｎ 第４図 ｎ−ルせ−ノ（゛ 践ｔ＋ｖ 第６図 第７図 ＴＡＲＴ ロール寸シ東、末（ヰ２ 坂４；ｅｔｃつｔ＋卓 、字Ｈ，メ４ｊＳＥＴ ペン号イア゛カＦ 鴎賃今怖Ｐ、（に）玄老Ｕ Ｐ２（に）　ｔ　ＡＬｊＬ Ｄ−ル門自曲り計茸 ′Ｘ＋＝Ｏ１＝７’、づ〕 ロール鼻由頃■Ｌ１林ｊミ 逅ｉｌτ一つＵ−ル庫市 塙、１号と偽″０＋１ を十茸 Ｐつ（荒）宮１＋：１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）ロール組替後の圧延履歴情報に基づくロールの巾
   方向のサーマルクラウン量を演算するサーマルクラウン
   演算装置と、ロール組替後の圧延履歴情報に基づくロー
   ル摩耗量を演算するロール摩耗演算装置と、これら両演
   算装置からの演算結果とベンディング修正量を最大限に
   取れる基準ペンディング力とに基づき板材の巾方向の最
   適圧延温度分布を演算する最適圧延温度分布演算装置と
   、圧延機入側に設置され板材の巾方向複数点の各温度値
   から中方向の温度分布を検出する温度計と、この温度計
   と圧延機との間に設置され板材を巾方向に複数部分に分
   けて加熱・冷却可能な加熱・冷却装置と、上記最適圧延
   温度分布演算装置からの最適圧延温度分布信号と上記温
   度計からの温度分布信号とを比較しその差に応じて上記
   加熱・冷却装置を制御する加熱・冷却制御装置とを具備
   することを特徴とする板材の形状制御装置。 （２）温度計は、板材の巾方向３点以上の各温度値から
   中方向の温度分布を検出するものであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の板材の形状制御装置。 （８）冷却・加熱装置は、板材を巾方向に６点以上の部
   分に分けて加熱・冷却可能であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項又は第２項記載の板材の形状制御装置
   。