JPS63157711A - 圧延時における張力制御方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、板材、管材、型鋼等の金属材料を圧延する際
に、圧延された製品の肉厚変動が少なく、且つ品質を安
定させるように張力を制御する方法に関する。

〔従来の技術〕

複数の圧延スタンドを直列に配置した圧延ラインに金属
材料を通過させて圧延を行うとき、その金属材料が各圧
延スタンドに噛み込まれると、いわゆるインパクトドロ
ップのためにその圧延スタンドのロール回転数が低下し
、これを目標ロール回転数に調整するまでに所定の時間
が必要となる。

ところが、目標ロール回転数になるまでの期間において
、金属材料に圧縮力が加わり、金属材料に変形や応力を
与えることになる。特に、剛性の高い管材や型鋼にあっ
ては、その圧縮力が偏ったり性流動を促し、圧延された
製品に局部的な増肉、ときには内外面（管の場合）の表
面欠陥を生じさせる原因となる。

そこで、この肉厚変動を抑えロール回転数、すなわち周
速度（以下、説明の便宜上、従来法、比較法では周速度
、本発明では回転数と呼ぶ）を迅速に目標値に調整する
ため、従来から種々の提案がされている（特公昭４５−
２０８６２号公報、特公昭５０−８４３５号公報、特開
昭６０−４６８０６号公報参照）。

たとえば、特公昭５０−８４３５号公報で開示された減
速圧延法にあっては、第４図Ｆａ）に示したようにロー
ル周速度を変化させる方式を採用している。

すなわち、各圧延スタンドを、設定値Ｚ％だけ高いロー
ル周速度Ｖ、で無負荷運転させる。そして、この圧延ス
タンドのロールに管材等の金属材料が噛み込まれた時点
で、設定値Ｚ％だけ逐次減速させて目標ロール周速度ｖ
２にする。このようにロール周速度を制御するとき、極
めて短い時間Ｗでロール周速度が回復する。

この回復時間Ｗは、ロール周速度を当初から目標値に設
定して圧延を行う場合の回復時間に比較して、僅か数分
の−に過ぎない、そのため、最初に圧延される金属材料
の先端部において、ロール周速度の変動に起因して増肉
される範囲が小さくなる。また、圧延ラインを定常状態
にする時間も短縮化されると述べている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このようにインパクトドロップ相当分を
見込んで無負荷時のロール周速度ｖ１を高めに設定した
場合にあっても、噛込みと同時に且つ瞬時に指令値に変
更すると、被圧延材が所定の圧延スタンドに噛み込まれ
たときには、目標ロール周速度ｖ２よりもロール周速度
が過度に低下する１頃向にある。

第４図（ｂｌは、このロール周速度の低下傾向を圧延ス
タンド毎に示したグラフである。すなわち、第２圧延ス
タンドにおける無負荷時のロール周速度Ｖ、を被圧延材
の噛込みに伴って目標ロール周速度Ｖ！に低下させると
き、実際のロール周速度は、実線で示したように過度に
低下する。また、第３圧延スタンド及び第４圧延スタン
ドにおいても、同様に実際のロール周速度が目標ロール
周速度Ｖｔより低下している期間がある。すなわち、前
記のような対策をとったとしても、噛込みと同時且つ瞬
時にその指示値を変更すると、このような現象が発生す
る。このような現象について、たとえば特公昭４５−２
０８６２号公報では、その公報中に従来法として角形電
圧により直接駆動電動機を減速した場合を用いて説明し
ている。

このため特公昭４５−２０８６２号公報の場合は、関数
信号発生装置を用いて、その指示回転数がある減少関数
曲線となるように工夫している。

何れにしろ、かかる方法によるとき、次のことが必要と
なる。

■　回転数を高めに設定すること。

■　指示回転数の減少関数曲線の設定。

■　指示変更のタイミング等の適切な選定。

この実際のロール周速度と目標ロール周速度Ｖ！との偏
差は、被圧延材に対してなお圧縮力を与えるために、圧
延された製品を増肉させる原因となる。

一方、連続圧延においては、若干の張力圧延が制御及び
品質を安定化させることは、一般的によく知られている
。たとえば、造管用のマンドレルミルのように、圧延完
了後、マンドレルバ−を素管から引き抜く操作が要求さ
れる圧延機、特に最近のクローズドカリバーを使用する
セミフローディングタイプの場合、張力圧延はマンドレ
ルバ−の引き抜き操作を困難とし、いわゆるストリフピ
ング不良を誘発する可能性がある。

しかし、ストリッピングに影響のない圧延の先後端部の
みを張力側で圧延することにより、むしろその部分にお
ける品質の安定・向上を図り、定常部に対して通常の圧
延を施すことは、極めて合理的な圧延法といえる。

そして、この方法により先後端部に生じる若干の薄肉部
は、その制御範囲を後続する圧延ａ（たとえば、ストレ
ッチレデューサ）に関連させることにより、容易に解決
することができる。

そこで、本発明は、このような観点及び制御上の容易性
を考慮して、噛込みと同時に且つ瞬時に指令値を変更す
るが、ロール回転数を後続する圧延スタンドのロール回
転数との関連において多段階に調整することにより、前
述した過度の落ち込み状態を解決すると共に、前記の現
象を活かした張力圧延を行い、被圧延材噛込み時におけ
る増肉対策及び品質向上を一挙に達成することを目的と
する。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の張力制御方法は、その目的を達成するため、複
数の圧延スタンドを直列に配置した圧延ラインに金属材
料を通過させて圧延を行うに際し、無負荷時における個
々のスタンドの待機ロール回転数（Ｎ＋＋＋）を、次ス
タンドに圧延材が噛込み後の指令値（Ｎ＋４＋、ｚ）か
らの過度な落ち込みを経験的に補償した当該圧延スタン
ドの中間ロール回転数（Ｎｔ、ｇ）よりも高めに設定し
、当該圧延スタンドが前記圧延材を噛み込んだ時に、前
記当該圧延スタンドの回転数（Ｎム１）から中間ロール
回転数（Ｎｉ、ｚ）に減少させ、これらの回転数関係を
後続の所要圧延スタンドに適用し、全圧延スタンドに圧
延材が噛み込まれた後、一定の張力圧延期間を経て目標
ロール回転数に上昇させることを特徴とする。

以下の説明において、各ロール回転数は、次のように定
義される。

■　待機ロール回転数：無負荷・待機時のロール回転数
であり、次スタンドに材料が噛み込まれた後の次スタン
ドの中間ロール回転数からの過度の回転数落ち込みを補
償した当該スタンドの中間ロール回転数よりも高めに設
定したロール回転数。

■　中間ロール回転数：それぞれの当該スタンドの噛込
み後の指令回転数であり、次スタンドに材料が噛み込ま
れた時の次スタンドの中間ロール回転数からの過度の回
転数落ち込み分を補償したロール回転数。

■　目標ロール回転数：所要全スタンドに圧延材が噛み
込まれた後、各スタンドの圧延速度がバランスするロー
ル回転数。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら、４スタンドに適用した実施
例により、本発明の特徴を具体的に説明する。

第１図は、第１〜第４スタンドを備えた圧延ラインによ
り合金鋼管材を圧延したとき、各圧延スタンドにおける
ロール回転数を変化させた状態を示すグラフである。

第１圧延スタンドにおいては、無負荷時のロール回転数
（Ｎｉ、ｌ）を、当該圧延スタンドにおけるインパクト
ドロップを見込み、後続する第２〜第４圧延スタンドに
おける過度のインパクトドロップを見込んだ第１圧延ス
タンドの中間ロール回転数（Ｎｉ、ｚ）よりも畜く設定
した。（待機ロール回転数）この待機ロール回転数の設
定値は、図中に数値で示したように、各スタンドのモー
タ特性によって異なる値をとる。

次いで、この第１圧延スタンドに被圧延材が噛み込まれ
たとき、ロール回転数を、目標ロール回転数ＮＩＥより
１０％だけ低い中間ロール回転数（Ｎｉ、Ｚ）に低下さ
せた。このロール回転数の変更は、たとえば第１圧延ス
タンドに設けたロードセルにより測定した負荷変動、或
いは位置検出器により検出した被圧延材の先端位置に関
する情報に基づき、ロール回転駆動機構を制御すること
により行われる。

同様にして、第２〜４圧延スタンドにおけるロール回転
数（ＮＺ〜１．ｌ）も中間ロール回転数（Ｎｔ〜４．２
）より高く設定し、これらの圧延スタンドのロールに被
圧延材が噛み込まれたときの中間ロール回転数（Ｎ、〜
４．２）を、第２圧延スタンドに関しては目標ロール回
転数Ｎ１より８％だけ低い値に、第３圧延スタンドに関
しては３％だけ低い値に低下させた。そして、被圧延材
の先端が第４圧延スタンドのロールに噛み込まれた後で
、一定の時間を経て各圧延スタンドにおけるロール回転
数を目標ロール回転数Ｎ、〜４．に増加させた。

このようにロール回転数を変更させるとき、後続する圧
延スタンドにおける過度のインパクトドロップに起因し
たロール回転数の低下は、予め先行する圧延スタンドの
ロール回転数に組み込まれているので、各スタンド間の
被圧延材に圧縮力を与えることがなく、また中間ロール
回転数（Ｎ＋〜４１．）の設定値を適当に選ぶことによ
り張力気味の圧延が可能となる。たとえば、第４圧延ス
タンドのロールに被圧延材が噛み込まれたとき、ロール
回転数が３％程度低下するが、先行する第３圧延スタン
ドの中間ロール回転数をそれに見合った分、すなわち３
％だけ予め下げているので、このロール回転数の低下に
よる影響は打ち消され、第４スタンドのロール回転数が
回復した後、若干の張力が残る。また、第２圧延スタン
ドの中間ロール回転数は、第３圧延スタンドにおけるロ
ール回転数の低下５％及び第４圧延スタンドにおけるロ
ール回転数の低下３％の合計量８％だけ中間ロール回転
数を目標ロール回転数Ｎ！より低くすることにより、後
続する圧延スタンドに被圧延材が噛み込まれたときのイ
ンパクトドロップによる影響を打ち消す、第３圧延スタ
ンドにおけるロール回転数が回復した後には、同様にし
て若干の張力が残る。

そして、第４圧延スタンドを被圧延材の先端が通過し、
たとえばマンドレルバ−が残らない部分の圧延が完了す
る時点で、各圧延スタンドにおけるロール回転数を目標
ロール回転数に増加させる。

なお、中間ロール回転数から目標ロール回転数への増加
は、後続する各圧延スタンドに圧延材の先端が噛み込ま
れて、過度な回転数の落ち込みが回復する毎に、段階的
に上昇させることも可能である。第２図は、これを模式
的に表したグラフである。

次表は、このロール回転数の変更により被圧延材が受け
る力を具体的に表したものである。

（以下、この頁余白） また、第３図ｆａ＋は、このように各圧延スタンドのロ
ール回転数を調節しながら管材を圧延したときの、圧延
された管材の長手方向に沿った肉厚変動を示す０図中、
実線が本実施例による結果を表している。なお、ロール
回転数の調整を行わない場合を点線で、従来の方法によ
りロール周速度を調整した場合を一点鎖線で、それぞれ
比較例をして併せ示している。

第３図（ａｌから明らかなように、本実施例によるとき
、肉厚変動が小さくなり、しかもその肉厚変動を管材端
部のごく一部に抑えることができた。

また、圧延初期における不安定な状態を定常状態とする
ことができた。

しかも、本発明の方法においては、若干の張力状態で圧
延が行われるため、品質面の改善も図られる。第３図山
）は、同図（ａｌのようにして圧延された材料各部のエ
コ一部の高さをＳＤＩにより観察した結果を示す０本発
明により得られた材料は、中央部より端部の方がそのエ
コー高さが低く、品質面で良好なことが示されており、
本発明の効果が良く表されている。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明の張力制御方法において
は、後続する圧延スタンドにおけるインパクトドロップ
を考慮に入れて、無負荷時のロール回転数を目標ロール
回転数より低い中間ロール回転数に一旦低下させ、次い
で後続圧延スタンドに対する被圧延材の噛込みが完了し
た後、一定時間を経て目標ロール回転数にしている。こ
れによって、隣接した圧延スタンドによる影響がなくな
り、圧縮力をかけることなく被圧延材を搬送することが
でき、肉厚変動が生じる被圧延材の端部領域を小さなも
のとすることが可能となる。このように、本発明による
とき、圧延された製品に増肉や減肉が生じることが抑制
され、且つ若干の張力圧延によって品質が安定し、歩留
りよく目的形状に圧延することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例におけるロール周速度の変化を表
したグラフであり、第２図はロール回転数の変化の一例
を模式的に表したグラフであり、第３図（ａｌ、　（ｂ
ｌは本発明の効果を具体的に表した肉厚変化及び品質向
上をそれぞれ示したグラフである。また、第４図は、噛
込みと同時に指令値を瞬時に変更した場合の比較例及び
その問題を示したグラフである。 特許出願人　　　　　新日本製鐵　株式台社代理人　　
手掘　益（ほか２名） ＊３図 一一一一−（ｍ） （ｂ） 甲失値 第４図 （ｂ） 手続補正書 昭和６２年１月２７日 昭和６１年特　許　願第３０４７７５号２、発明の名称 圧延時における張力？ｆｌＲＩＵ方法 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住　所　　　東京都千代田区大手町２丁目６番３号氏　
名　　　　（６６５）新日本製鐵株式會社代表者　武　
１）　豊 ４、代理人 図　　面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、複数の圧延スタンドを直列に配置した圧延ラインに
   金属材料を通過させて圧延を行うに際し、無負荷時にお
   ける個々のスタンドの待機ロール回転数（Ｎ＿ｉ、＿１
   ）を、次スタンドに圧延材が噛込み後の指令値（Ｎ＿ｉ
   ＿＋＿１、＿２）からの過度な落ち込みを経験的に補償
   した当該圧延スタンドの中間ロール回転数（Ｎ＿ｉ、＿
   ２）よりも高めに設定し、当該圧延スタンドが前記圧延
   材を噛み込んだ時に、前記当該圧延スタンドの回転数（
   Ｎ＿ｉ、＿１）から中間ロール回転数（Ｎ＿ｉ、＿２）
   に減少させ、これらの回転数関係を後続の所要圧延スタ
   ンドに適用し、全圧延スタンドに圧延材が噛み込まれた
   後、一定の張力圧延期間を経て目標ロール回転数に上昇
   させることを特徴とする圧延時における張力制御方法。