JPS62158512A - 板圧延における形状制御方法 - Google Patents

板圧延における形状制御方法

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JPS62158512A
JPS62158512A JP61000200A JP20086A JPS62158512A JP S62158512 A JPS62158512 A JP S62158512A JP 61000200 A JP61000200 A JP 61000200A JP 20086 A JP20086 A JP 20086A JP S62158512 A JPS62158512 A JP S62158512A
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plate
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rolling
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山本 普康
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一郎 長谷川
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    • B21B27/00Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B21B27/06Lubricating, cooling or heating rolls
    • B21B27/10Lubricating, cooling or heating rolls externally
    • B21B2027/103Lubricating, cooling or heating rolls externally cooling externally
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    • B21B2269/02Roll bending; vertical bending of rolls
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    • B21B2269/02Roll bending; vertical bending of rolls
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B2269/12Axial shifting the rolls
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)

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】 (産業上の利用分野) この発明は板圧延における形状制御方法、特に冷間連続
圧延中の板サイズ変更過程で形状制御手段を調節して板
形状を制御する方法に関する。
(従来の技術) 圧延された板は形状が良好であること、すなわち板の平
坦度が仮長手方向のみならず、板幅方向についても一様
に良好であることが望ましい。特に、最近では圧延板の
形状に対する要求は−チ1に厳しくなって来ている・ 一方、板形状制御方法は多数提案され、実施されている
。板形状の制御は主としてロールの曲げたわみ、あるい
はクラウンを:A整して行なわれる。ロールの曲げたわ
み、あるいはクラウンを機械的に調整する手段として、
バックアップロールベンター、中間ロールベンター、ワ
ークロールベンダー、中間ロールの板幅方向変位、バッ
クアップベアリングの板幅方向分割調整、中空の曲げた
わみ或いはロールの内圧調整などがある。また、ロール
クラウンを熱的にtA整する手段として、ロールクーラ
ント調整、ロール局部加熱などの手段がある。これらの
ロールの曲げたわみ、あるいはクラウンの制御手段は、
圧延開始前に素材板(たとえば熱延コイル)および圧延
条件に基づいて操作量(たとえばロールベンディング力
、中間ロール移動量)がプリセットされる。また、圧延
中では圧延機出側で板形状を検出し、ロールクラウン制
御手段をフィードバック制御するのが普通である。
ところで、冷間連続圧延において圧延材料(たとえば熱
延コイル)の板厚あるいは板幅を変更する際、前後の熱
延コイルが溶接接続されているために圧延速度を一旦減
速し、溶接点通過後に加速する。このような加減速時で
は、圧延荷重が変化してワークロールの曲げたわみが変
化するので、板形状も変化する。また、坂サイズが変化
するので、それに合せて形状制御手段の操作量も修正し
なければならない。
そこで、圧延速度の変化時における板形状制御技術が提
案されている。#開閉58−3712号公報で開示され
た技術は、圧延速度が変化している時はフィードバー、
り制御の遅れ時間内の圧延速度変化によって生じる形状
変化を予測し、フィードバック制御と予測結果に応じた
フィードフォワード、′li+制御を併用して、形状制
御手段を制御するものである。
(発明が解決しようとする問題点) 圧延材の変形熱、ワークロールと圧延材との間のyi擦
熱などにより、ワークロールの温度分布は圧延の進行に
伴い変化する。したがって、ワークロールのクラウンの
うち温度分布によって生じるサーマルクラウンも圧延の
進行ともに変化する。
しかし、従来では形状制御手段の操作量を設定する際、
サーマルクラウンを全く考慮していなかった。したがっ
て、形状制御を行なっても良好な形状が得られないとい
う問題があった。
(問題点を解決するための手段) この出願の第1の発明による板圧延における形状制御方
法は、板サイズ変更過程中にワークロールサーマルクラ
ウンが板サイズ変更後の目標パターンとなるようにロー
ルクーラント流量のロール軸方向分布を調節し、板サイ
ズ変更後の目標値となるように中間ロールシフト量を調
節するとともに、ワークロールベンダーおよび中間ロー
ルベンダーのベンディング力を調節する。
所要のロールクーラント流量のロール軸方向分布は次の
ようにして求められる。
ワークロールサーマルクラウンCTは、ロールクーラン
トの条件(流量、温度および濃度)に基づき数値計算モ
デルを用いて演算により求める。
ワークロールサーマルクラウンCTを求める数値計算モ
デルは、一般に。
Cr  =fc  (t  、 a  (Z)  + 
par)  −(1)で表わされる。ここで、tは圧延
時間、2はワークロールの軸方向の位置、α(Z)は熱
伝達係数である。また、parはワークロールの直径、
長さ、表面温度、熱伝導率、初期サーマルクラウン、そ
の他ワークロールに関するパラメーターである0式(1
)をα(Z)について書き換えると、 a(Z)   =fa(t  、Ct   、par)
      ・・・ (2)となる。
一方、上記熱伝達係数α(Z)はクーラントの流量Q 
(Z) 、温度TWおよび濃度Ct+の関数として a(Z)=f、+(Q(Z)、Ty  、Cw)・・・
(3) で表わされる。
上記式(2)および(3)より所要のクーラント流量の
ロール軸方向分布Q(Z)は次の式(4)で求まる。な
お、実際の作業ではクーラントの温度TWおよび濃度C
wは一定であるのでこれらを−定とし、数値計算モデル
による演算のためにワークロールをロール軸方向の分割
してその位置を添字jで表わしている。
Q4 = f o (CrJ、t  、par )  
  −(4)板サイズ変更過程中に、このようにして求
められたクーラン)Ii、ffiのロール軸方向分布Q
」にクーラント供給装置は31節される。
つぎに、板サイズ変更後の目標値となるように中間ロー
ルシフト量Sは次のようにして求める。
圧延された板形状は、制御操作量、すなわちクーラント
流量Qj、中間ロールシフト量Sおよびロールベンダー
のベンディング力Fの関数であり、これを形状評価関数
Δで表わす。
A= f A(Q+ 、S、F)・・・(5)そして、
クーラント流量Qlを上記式(4)により求めた値とし
、ベンディング力F=Oとして、形状関数J = f 
J(A)を最小とする中間ロールシフト量Sを求める。
なお、形状関数J = f J(Δ)を最小にすること
は、圧延機入側における板の条件(寸法、クラウンおよ
び変形抵抗)および圧延条件(張力、速度、圧下率、ロ
ール径等)の丁で圧延された板形状が加及的にフラット
であることを意味する。
ワークロールベンダーおよび中間ロールベンダーのベン
ディング力Fは、ワークロールサーマルクラウンの板サ
イズ変更後の目標パターン、中間ロールシフト、?it
S、圧延機入側における板の条件および圧延条件に基づ
き数値計算モデルにより演算される。
上記のロールベンダーのベンディング力Fを求める数値
計算モデルは、一般に、 F = rr (CT、CI、c H,P 、parL
−o  ++ (e)で表わされる。ここで、C1は上
記式(1)で表わされるワークロールサーマルクラウン
、CIはワークロール、中間ロール、バックアップロー
ルなどのイニシャルクラウン、C++は圧延機入側にお
ける板クラウン、Pは圧延荷重である。parはその他
ワークロールに関するパラメーターである。また、添字
Δ=0は坂が平坦であるという条件を表わしている。
このようにしてベンディング力Fが求まると、これをワ
ークロールベンダーおよび中間ロールベンダーに設定す
る。
また、第2の発明による板圧延における形状制御方法は
、板サイズ変更後のロールクーラント流量のロール軸方
向分布Q (Z)に基づき板サイズ変更後のワークロー
ルサーマルクラウンCrを演算する。板サイズ変更後の
ロールクーラントの流量分布Q (Z)は板サイズ変更
後の圧延条件によって基準テーブルなどにより与えられ
る。そして、求めたワークロールサーマルクラウンCI
に基づき板サイズ変更後の目標値となるよう(と中間ロ
ールシフト量Sを調節するとともに、ワークロールベン
ダーおよび中間ロールベンダーのベンディング力Fを調
節する。
上記ワークロールサーマルクラウンC7は、前記式(1
)に式(3)を代入して求めることができる。また、中
間ロールシフト量Sおよびベンディング力Fの調節は第
1の発明と同様にして行なう。
(作用) 上記クーラント流量のロール軸方向分布Q (Z) 、
中間ロールシフトff1sおよびベンディング力Fの調
節は、ワークロールサーマルクラウンCTを考慮してワ
ークロールのクラウンが圧延状態で平坦になるような操
作量を与える。たとえば、熱延コイルを幅広のものに変
更する場合、板幅に応じて圧延荷重は増加される。また
、先行する熱延コイルの後端に後続の熱延コイルの先端
が溶接接続されているために圧延速度は減速されるので
、これによっても圧延荷重は増加する。圧延荷重の増加
に伴い、フラットであった板は端伸びを生じる。このと
き、中間ロールシフト礒Sはサーマルクラウンを考慮し
た大きな値に修正されるとともに、ロールベンダーのイ
ンクリースベンディング力もサーマルクラウンを考慮し
た、より大きな値に修正される。
(実施例) 実施例工:ワークロールサーマルクラウンか板サイズ変
更後の目標パターンとなる ようにロールクーラント流量のロー ル軸方向分布を調節する場合 第1図はこの発明が実施される冷間圧延機の一例を示し
ている。
冷間圧延機5はワークロール6、中間ロール7およびバ
ックアップロール8よりなる6段圧延機である。冷間圧
延機5は形状制御手段としてワークロールベンダー11
、中間ロールベンダー13および中間ロール−シフト1
4を備えている。また、ワークロール6はクーラント1
6で冷却されている。冷間圧延機5の入側には圧延され
る熱延コイル1のクラウンC11を計測する板クラウン
検出器18が配置されている。冷間圧延機5は制御コン
ピューターおよびコントローラー (いずれも図示しな
い)により制御される。
第2図はクーラント流量のロール軸方向分布Qi、中間
ロールシフF ffi Sおよびベンディング力Fの設
定手順を示すフローチャートである。以下、上記のよう
に構成された冷間圧延機においてこれら操作量を設定す
る方法について、第2図を参照して説明する。
板サイズ変更後のワークロールサーマルクラウンの目標
パターンCTjを、たとえば放物線の形状で制御コンピ
ューターに与える。制御コンピューターは所要のロール
クーラント流量のロール軸方向分布を演算する。すなわ
ち、 ワークロールサーマルクラウンの数値計算モデルは、一
般的に前記式(1)で表わされが、より具体的にはたと
えば次の式(7)で表わされる。
X  coS(5τZ)      −= (7a)入
=α(Z)/KR・・・ (7b) h  (x)=exn 、x=Rに;τ   −・−(
7e)(eおよびnの値は第1表参照) ・・・(7j) ここで、CoミC6(Z):初期サーマルクラウン E:圧延時間     シ:ボアソン比α2=1.65
       β:lIi膨張係数KR、熱伝導率 qo:ロールへ伝わる摩擦熱量 T−二クーラント温度 2Q:ロール旧長用:摩擦係t
!i     p、:平均圧延圧力J:熱の仕・バ当量
   vR:ロール周速度H:入側板厚     h。
:出側板厚fs ;先進率 η:ロールへの摩擦熱の分配割合(〜0.5)ΔV:板
とロールの速度差の絶対値平均R゛ :偏平したロール
半径 E:ヤング率 第1表   パラメーター〇とnの個 我(7)よりα(Z)を求めると、 α(Z)=α。
X  cos (r;’T Z ) )       
   ・・・ (8)となる。前記式(3)α(Z)”
fa (Q (Z)。
T、、C,)の関係から Qノ= f o((!+  l TW l cW ) 
   ・・・(9)により所要のクーテント流量のロー
ル軸方向分布Qjが求まる。なお、式(3)は実験によ
り予め求めておく。第3図は熱伝達係数αとクーラント
流IQとの関係の一例を示す線図であり、また第4図は
熱伝達係数αとクーラント濃度C11との関係の一例を
示す線図である。これら線図は制御コンピューター内に
記憶されている。
つぎに、板サイズ変更後のワークロールサーマルクラウ
ンの目標パターンに基づいて板が平坦となる中間ロール
シフト量Sを求める。このために、急峻変人を用いて次
の式(lO)により形状評価関数Δ2およびA4を定義
する。急峻変人は第5図に示すように板波の長さLに対
する板波の高さδの比で表わされる。
ここで、入。、入q、入。はそれぞれ第5図に示す板端
、1/J”i部、および中央部における板急峻度である
また、形状評価関数Δ2およびA4は次の′!I値計算
モデル式(11)で表わされるものとする。
A2=A2PP+Σ(A2賛」(CWi+ C+J)J
:1 +Az+JC+j+A2eJCod) +A2xFw+
A2NF IlA2qC+q+A2eC+e+A2゜Δ
a =AnpP+2 (A4wJ(Cu+C+J)+ 
 A  asJ C+1+  A  aBj  CBj
)  +  A  4NF  +1+A4NFI +A
4qC+−+q+AaeCHe+Aa。
・・・(11) Aab:影!係数 =αabR+βabW+γabS+δ64.+・+ (
lla)(添字のaは2および4を、また添字のbはP
 、 W 、 I 、 B 、 M 、 N 、 q 
、 e 、 。
をそれぞれ表わす) P;圧延荷重 = K kr’K ゛<H−h )H,08+1.79
 r F「=7k =  0.4k ll+  0.8
k r       ・・・ (lld)r =  (
H−h) /H−(lie)ここで、R:ワークロール
半径 Ro 二偏平したワークロール半径 H:入側板厚   h:出側板厚 W:板幅     IL:摩擦係数 に11 :圧延機入側における板の変形抵抗k「 =圧
延機出側における板の変形抵抗αab+βab+γab
+δ3b=定数S:中間ロールシフト量 n:ロールの分割数 CWj:ワークロールのイニシャルクラウン C1j:中間ロールのイニシャルクラウン08がバック
アップロールのイニシャルクラウン C1j:ワークロールのサーマルクラウンC)1q:入
側板の板中央と1/J2部とにおけるクラウンの差 CHe:入側板の板中央と板端とにおけるクラウンの差 F−:ワークロールベンダー力 Fl :中間ロールベンダー力□ つぎに、上記形状評価関数Δ2およびA4を表わす式(
10)を用いて形状関数Jを定義する。
J=(A2(F Il、 F It S )2+Δn(
Fw、F+、5)2)・・・(12) 中間ロールシフト量5の設定値を求めるために、Fw 
=F+ =Oとして J=+Δ?(0,0、S)2+Aa(0,0,S)’1
・・・(13) が最小となる中間ロールシフトがSを求める。
中間ロールシフト量Sの設定値が求まると、ワークロー
ルヘンダーカF号および中間ロールベンダーカF+を求
めることができる。すなわち、北記式(11)をワーク
ロールベンダー力Fwおよび中間ロールベンダーカF+
について解くと次の式(14)が得られる。
Fw =Bす2Δ2+B11aΔs + B wpP 
+ B nac H1l+ B Wec lIe+ B
 w。
+ B w++ Clj+ B wejCaJ)Fl 
=B17Δ2+B1aΔa +BIPP+BIQCII
Q+ B IeCHe+ B I。
+ B u+ C+>+ B +sJCsj)・・・(
14) ここで、Babは前記Aabと同様な定数である。
上記式(14)においてΔ2=Δ4=Qとし、先に求め
た中間ロールシフト量Sを代入すればワークロールベン
グーカF11および中間ロールベンダー力Flが求めら
れる。
第6図は板サイズ変更過程における制御操作量の時間的
変化の一例を示している。この例では。
先行する熱延コイルに幅広の熱延コイルが接続される。
前行コイルの後端に後続コイルの先端が溶接接続されて
いるために圧延速度は減速され、所要の速度になると一
定に保持される。一定速度の下で溶接点が通過すると1
元の圧延速度まで加速される。
減速に伴い圧延荷重Pは先行コイルの圧延荷重P1から
増加し、圧延速度が一定となると圧延荷IPも一定とな
る。前後のコイルの接続部以後の圧延では、圧延荷重P
は幅広コイルに対応する圧延荷重となり、圧延速度が加
速されるに伴い圧延荷重Pは減少し、圧延荷重P2とな
る。
中間ロールシフト量Sは、板幅変更前の値S1から加速
開始時の値S2を経て、板幅変更後の値S3となるよう
に徐々に増加される。増加の開始時期は減速途中である
速度に達した時(たとえば、700m/5in) 、減
速終了時点あるいは溶接点通過直後である。
ワークロールおよび中間ロールのベンディング力FH1
FIAは減速終了ま°でフィードバック制御され、減速
終了点から溶接点までは前記演算で得られた値Fj11
.FI+に更に溶接点では値F112、Fl2に設定さ
れる。ついで、ベンディング力は加速開始での設定値F
’wa、Fl3まで変更され、更に中間シフト量設定終
了時の目標値F114、Fl4にパターン変更される。
なお、加速時にはフィードバック制御が行なわれるため
、加速終了時の実際のベンディング力はFwe、Fls
に達する。さらに、フィードバック制御が継続され、中
間ロールシフト終了時以降ではほぼ一定の値となる。
実施例■エニ板サイズ変更後のロールクーラント流量の
ロール軸方向分布に基づき板 サイズ変更後のワークロールサーマ ルクラウンを演算する場合 第7図はクーラント流量のロール軸方向分布Qj、中間
ロールシフトIJr、 Sおよびベンディング力Fの設
定手順を示すフローチャートである。まず、圧延条件に
従いクーラント流量のロール軸方向分布Q」を制御コン
ピューターに設定する。前記式(3) Cx (Z) 
=fa (Q (Z)  、Tw 、 Cw)のQ (
Z)に流量分布Qjを代入して、ワークロール表面にお
ける熱伝達率α(Z)を求める。
上記熱伝達率α(Z)に基づき前記式(7)により板サ
イズ変更後のワークロールサーマルクラウンCI、を求
める。
つぎに、求めたワークロールサーマルクラウンCTjに
基づき板サイズ変更後の目標値メなるように中間ロール
シフト量Sを実施例Iと同様に演算により求める。
上記ワークロールサーマルクラウンC■」および中間ロ
ールシフト量Sを前記式(14)に代入して、ワークロ
ールベングーのベンディング力および中間ロールベンダ
ーのベンディング力を求める。
ここで、実施例工の方法により得られた板の形状の具体
例について説明する。
圧延設備は6スタンドタンデム冷間圧延機で、第6スタ
ンド出側において板形状を実測した。圧延スタンドの諸
元および圧延条件は次の通りである。
ワークロール 直径:  335mm胴長: 1422mm中間ロール ・直径:  594mm胴長: 1457mmバックア
ップロール 直径: 1152m腸胴長: 1520mm板サイズ変
更: 板厚 2.3mm→0.15mm 板幅 1000mm (途中で140(lamに変更)
圧下率:33z 張カニ 前方12 kg/s履2  後方(1kg/s+m2減
速: 1800−+300 m/win減速部長さ :
100〜200 ta 一定低速: 300 m/5in 一定低速部長さ :100層 加速: 300→1800 m/sin加速部長さ :
200〜300 m 板サイズ変更過程において形状制御を行なわない場合、
端伸びと中伸びとが混合した複合伸びが多発した。これ
に対し、この発明による形状制御を行なった結果、板サ
イズ変更部であっても圧延された板は全面に亙って平坦
であり、端伸びあるいは中伸びは生じなかった。
(発明の効果) この発明によれば、板厚あるいは板幅を変更した時であ
っても板の形状不良がなくなり、歩留りが向上する。ま
た、板サイズ変更時に形状不良発生のために圧延ライン
を減速する必要がなく、生産性が向Fする。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明が実施される冷間圧延機の一例を示す
もので、圧延機の概略斜視図、第2図はこの発明の実施
例■であって、形状制御手段の操作量設定の手順を示す
フローチャーi・、第3図は熱伝達係数αとクーラント
流ff1Qとの関係の一例を示す線図、fJS4図は熱
伝達係数αとクーラント濃度Cwとの関係の一例を示す
線図、第5図は形状評価関数を説Illする図面、第6
図は板サイズ変更過程における制御操作量の時間的変化
の一例を示す線図、および第7図はこの発明の実施例I
Iであって、形状制御手段の操作量設定の手順を示すフ
ローチャートである。 l、2・・・圧延板、6・・・ワークロール、7・・・
中間ロール、8・・・バックアップロール、11・・・
ワークロールベングー、13・・・中間ロールベンダー
、14・・・中間ロールシフト、16・・・ロールクー
ラント、18・・・形状検出器。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)冷間連続圧延中の板サイズ(板厚または板幅)変
    更過程で形状制御手段を調整して板形状を制御する方法
    において、前記板サイズ変更過程中にワークロールサー
    マルクラウンが板サイズ変更後の目標パターンとなるよ
    うにロールクーラント流量のロール軸方向分布を調節し
    、板サイズ変更後の形状が目標値となるように中間ロー
    ルシフト量を調節するとともに、ワークロールベンダー
    および中間ロールベンダーのベンディング力を調節する
    ことを特徴とする板圧延における形状制御方法。
  2. (2)冷間連続圧延中の板サイズ(板厚または板幅)変
    更過程で形状制御手段を調節して板形状を制御する方法
    において、前記板サイズ変更後のロールクーラント流量
    のロール軸方向分布に基づき板サイズ変更後のワークロ
    ールサーマルクラウンを演算し、求めたワークロールサ
    ーマルクラウンを考慮して板サイズ変更後の形状が目標
    値となるように中間ロールシフト量を調節するとともに
    、ワークロールベンダーおよび中間ロールベンダーのベ
    ンディング力を調節することを特徴とする板圧延におけ
    る形状制御方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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