JPH01262011A - 熱間圧延における板幅制御方法 - 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〕 本発明ば、熱間タンデム圧延機、或いは熱間可逆圧延機
等による張力圧延における板幅制御方法に関する。

〔従来の技術〕

最近、加工用極低炭素鋼の如く、熱仕上圧延において板
幅変動の生しやすい材料の比率が増えつつあることもあ
って、圧延材（ストリップ）に対する需要家の板幅要求
精度が一層厳しくなり、また、鉄鋼メーカーも歩留りを
向上する必要から、より高度な板幅制御の実現が急がれ
ている。

圧延材の板幅は、スタンド間張力を制御することによっ
て変え得ることが経験的に判明しているので、従来から
実用され、或いは提案されている圧延材の板幅制御は、
目標板幅を設定し、この目標板幅に対応する張力を設定
して該設定張力が得られるようにスタンド間張力をフィ
ードフォワード制御するか、或いは圧延機出側板幅の実
測値と目標板幅との偏差に応しスタンド間張力をフィー
ドバック制御するかのいずれかを張力圧延による板幅制
御の基本としている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、熱間張力圧延時の幅変形挙動については、ロ
ールバイト内での応力条件により１１］縮のが発生ずる
という考察（特願昭５４−１４３２８８号公報）、該考
察からは説明できないが、幅変形はスタンド間通過時間
に大きく影響されるという考察（特願昭５１−１０４９
７１号公報）等の諸説があって、未だ不明な点が多いた
めに、上記従来の板幅制御においては、目標張力や制御
張力を、圧延材の幅方向張力分布を一様と見做して設定
する等、実質上、上記幅変形挙動を単純モデル化して設
定しているので、板幅制御精度の向上には限界があった
。

本発明は、この問題を解消するためになされたもので、
従来に比し、板幅の制御精度を高めることができ、圧延
材の歩留りを向上することが可能な熱間圧延における板
幅制御方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、圧延機出側の目標板幅を設定するに当たって
、該圧延機の入側近傍における圧延材の幅方向張力分布
を予測演算して該幅方向張力分布による上記圧延材の上
記入側における幅ひずみ量を算出し、この幅ひずみ量を
考慮して上記目標板幅を設定する構成としたもので、請
求項２では、この予測演算に当って、圧延材の板形状を
考慮し、請求項３では、」−配圧延機のワークロールに
おけるロールバイト内での圧延材の幅ひずめ量を算出し
、この幅ひずめ量をも考慮して目標板幅を設定し、更に
、請求項４では、ロールバイト入口における圧延材の局
部的幅縮め量をも考慮する構成としたものである。

〔作用〕

圧延材は、これが通過するスタンド間で短時間塑性変形
を受け、幅方向分布張力の高い部分が生じると、これが
、圧延機入側近傍で、圧延材の幅変形に大きな影響を及
ぼし、スタンド間張力が同一であっても、発生する張力
分布が異なると、ワークロール入側近傍での幅縮み量が
変化し、該ワークロールのロールバイト内での幅変形量
も変化するが、前記従来の場合と比較した場合、本発明
では、目標板幅（従って、設定張力）が上記幅縮み量、
加うるに上記幅変形量に相当する分、更には、ロールバ
イト入口での局部的幅縮み量が修正されることになる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、熱間タンデム圧延機におけるｈｖ、　ｉ　−
１スタンドとＮＯｉスタンドを示しており、Ｓは圧延材
、ＩＵとＩＤはそれぞれ圧延機の上ワークロールと下ワ
ークロール、２は張力調整用のルーバ、３は圧延ライン
の制御を司る制御装置（ＣＰＵ）内のＮｏ、　ｉスタン
ド張力演算処理部であって、複数個のパラメータを取り
込んで、第２図に示すフローに従い設定張力を演算して
、ルーパ２の傾度を調整するモータＭへの給電電流の制
御を司るモータ制御装置４へ制御指令信号を送出する。

この実施例の動作を説明する前に、本発明の基本的な原
理につき、第８図〜第１７図を参照して以下に説明する
。

第８図は油圧サーボ式熱間疲労試験機を用いて行った短
時間塑性変形試験の結果を示したもので、供試材として
は、実機で板幅変化の大きい鋼種（Ｃ：０．０１、Ｓｉ
：０．０８、Ｍｎ：０．３６、ＡＩ：０．００４）を使
用した。この図から理解されるように、伸びひすみは、
応力を負荷した瞬間から急激に増大し、約１秒後イ」近
から対数時間、対数ひずみプロットした場合に直線関係
となるような定常的な変形に移行している。また、温度
、応カレベルによって伸びひずみは大きく変化する。

従来から、仕上スタンド間通過時間のような短時間の間
では、張力によるクリープ現象（降伏応力より低い応力
を長時間負荷した際に月料が徐々に塑性変形を起こす現
象）は殆ど生しないと云うのが通説であったが、本発明
者らば、数Ｋｇ　ｆ／ｍｍ２の低い応力レベルにおいて
も極めて短時間に塑性変形（以後、短時間塑性変形とい
う）が生しることを知った。

第９図は、プラスティシンを用いて行った張力圧延実験
の結果から導いた板幅の変化、即ち、Ｍｉスタンド（当
該スタンドという）の上流スタンド（ｉ−１スタンド）
から当該スタンドｉの出口に到る間の板幅変化を示した
もので、この図から理解されるように、圧延材の板幅は
、 （ｌｉｆｔ、　ｉ　−１スタンドを出るとただちに減少
し始め、（２１Ｎｏ、　ｉスタンド入口近傍の領域にお
いて幅縮みが急激に加速される。

上記（１）は前記した熱間低応力下の短時間塑性変形に
よるものであって、第１０図に示す如く、鋼種、温度、
張力等に著しく依存する。同図において、Ａ’、Ｂ、、
Ｃ，Ｄ及びＥは鋼種を示し、それぞれの合金元素含有量
は第１１図に示す通りである。

また、」二記（２）のロールハイ１−人口における幅縮
み加速現象はｉスタンドにおける圧延の影響により張力
分布が板幅方向に不均一になるため、分布張力が尚くな
る領域の幅縮みが大きくなることに基づき（第１２図参
照）、また、板形状によっても第１４図に示すように、
不均一な張力分布が発生ずるため、この加速現象は第９
図、第１５図に示すように、圧延＋Ａ’　Ｓのスタンド
間形状に大きく左右される。

（３）更に、ロールバイト内では、若干の幅広がりが生
じている。

このロールバイト内での幅変化は、通常は幅広がりであ
るが、本発明者等は、ここでの幅変化も張力の大きさに
依存し、無張力時には幅広がりが生じるが、第１３図に
示す如く、張力が大きくなるに伴い、幅広がりは小さく
なり、やがて幅縮みに移行することを知った。

以上のことから、圧延材は、これが通過するスタンド間
で短時間塑性変形を受け、幅方向分布張力の高い部分が
生しると、これが軸変形に大きな影響を及ぼし、スタン
ド間張力が同一であっても、発生する張力分布が異なる
と、ロールバイト近傍での幅縮み量が変化し、ロールバ
イト内での軸度形量も変化し、この張力分布は圧延材Ｓ
の板形状の影響を受りることが理解される。

本発明者等は上記実験結果に基づく上記名察から、出側
目標板幅を得るための張力を設定するに際して、上記張
力分布とロールバイト内での軸変形を考慮するようにし
たもので、以下、第２図に示すフローチャートを参照し
て説明する。

第１図のｍ、　ｉスタンド張力演算処理部３は、陽ｉ−
１スタンドとＮｎｉスタンドのスタンド間距離、圧延材
Ｓの種類（鋼種）、圧延温度、圧延速度、入側板幅、出
側目標板幅、設定張力の初期値等を取り込んで、以下に
述べる演算を実行する。

（１）圧延材のスタンド間通過時間の算出スタンド通過
時間ｔは、スタンド間距離をＩ７、圧延速度を■とする
と、下記（１）式から演算される。

ｔ　＝　Ｌ　／　Ｖ・・・・・・・・・・・・・・・（
１）但し、Ｌ：スタンド間距離 ■＝圧延速度 （２）直近スタンド出側板形状予測 出側板形状が平坦形状であるか、中伸び形状であるか、
或いは耳波形状であるかは公知の手法〔刊行物「塑性と
加工」頁３７．１７−．１８０゜１９７６年に記載の手
法）を用いて求める。

（３）圧延材の幅方向張力分布時間推移（ａｌスタンド
間張張力による圧延材Ｓの幅方向張力分布Ｔ　（Ｘｉを
、例えば放物線で近似して、下記（２）式から算出する
。平均張力Ｔｏ、最大張力Ｔｐ、圧延＋Ａ’　Ｓの板幅
Ｗを第４図の如く与えると、Ｗ′ 但し、（２）式は板形状が平坦形状である場合であって
、板形状が中伸び形状もしくは耳波形状である場合は、
（２）式の第１項のｘ２の係数が逆符号となる。

ｔｌｌ）次いで、この幅方向張力分布Ｔ　ｉｗ）の時間
推移、即ち、Ｎａｉスタンドのワークロール人１コ近傍
における幅方向張力分布を予測する。

肖ｉスタンド近傍では、ワークロールの入口に近づくに
伴い、圧延材Ｓに作用する張力が増大するので、これを
第５図に示す如くモデル化すると、（ｂ−１）圧延材Ｓ
のスタンド間板形状が平坦形状である場合、 Ｎａｉスタンドのワークロール入口近傍までは、圧延材
Ｓにかかる最大張力Ｔｐは、 −Ｗ Ｏ≦ｔ〈□のとき、ＴＩ）＝Ｔ。

■ であるが、ワークロール入口近傍では、Ｗ　　　　　　
　　　　　　　　　Ｖ ・　・　・　・　・　・　・　（３） で与えられる。

（＋）　−２）板形状が平坦形状でない場合、ＮＯ１ス
タンドのワークロール入口近傍までは、圧延材Ｓにかか
る最大張力’ｒｐは、 −Ｗ ○≦ｔ〈□のとき、Ｔ　ｐ　＝　Ｔｏ　”であるが、ワ
ークロール入口近傍では、ｘ　（ｔ　−−）　　　・・
・・・・（４）但し、Ｔｏ″′　；板形状が平坦でない
場合の幅方向最大張力 で与えられる。

（４）スタンド間張力１゛による圧延材Ｓの幅縮み量予
測 圧延材の幅縮み量Ｅｗは、一般に下記（５）式で与えら
れるが、 ＥＷ＝　Ａ　　、ＴＶ　　、　　ｔ２　　・　・　・　
・　・　・　・　・　・　・　・（５）この幅縮み量Ｅ
Ｗは主として圧延材Ｓの鋼種（圧延温度も影響を与える
）によって異なるので、鋼種、圧延温度について、定数
Ａ、３１及びＺを決定し、幅方向張力分布を得るために
、圧延材Ｓを幅方向にｎ分割して分割要素幅Δχ毎の、
Ｎｏ、　ｉスタンドワークロール入口における幅縮み量
ΔＥＷ（＋＋を算出する。

ΔＥｗ（Ｌｌ＝Ａ−Ｔ（ｆｌｙ　−ｔ２但し、 ：幅方向ｉ番目の幅方向分割要素幅ΔＸに作用する分布
張力 ｘ（ｉ）＝Ｗ／ｎ 従って、スタンド間張力Ｔによる幅縮み量ΔＷ。

は、 なお、第１６図に幅縮み時間推移の測定結果を示す。○
印は本実施例による予測値である。

（５）ロールバイト内幅ひずみ量予測 次いで、ＮＯｉスタンドワークロールのロールバイト内
での幅ひすめ量を下記式に基づき予測する。

ΔＷ８−ΔＢ−ｅＸｐ　（Ｃ−Ｔ）・・・・・・（８）
ΔＢ：張力零時の幅ひずみ量 Ｃ：定数 （６）出側板幅予測 陽エスタンドのワークロールの入側板幅をＷｉとした場
合、スタンド間張力Ｔにおける出側板幅予測値Ｗｏ”　
は、 Ｗｏ’＝Ｗｉ＋ΔＷ、＋ΔＷＢ　・・・・・・・（９）
となる。

この値Ｗ　ｏ　’　が出側目標板幅ＷＯになるまで（実
際には、許容範囲内に達するまで）、張力値Ｔを修正し
て上記演算を繰り返し、出側目標板幅ＷＯに一致した時
の張力を設定張力Ｔｓとして記憶させ、該設定張力ＴＳ
の値を張力指令信号としてルーパ２のモータ制御装置４
に送出する。

このように、本実施例は、従来均一として取扱ってきた
幅方向張力分布が無視し得ない程度の幅ひずみΔＷＴを
惹起することに着目し、更に、ロールバイト内での幅ひ
ずゐΔＷＢが張力の影響を受けることから、目標板幅Ｗ
ｏを設定する場合に、ΔＷ、とＡＷＢ分を補正するので
、従来に比し、それだけ張力設定が正確になり、板幅の
制御精度を向上することができ、この効果は、短時間塑
性変形を受けやすい鋼種については特に顕著になる。

第６図（ａｌは実施例の板幅制御を行った場合の圧延材
Ｓの先端部の平均板幅的中精度を前記従来法による場合
と対比して示したもので、（ａｌば従来法の場合、（ｂ
ｌは本実施例の場合を示しており、両図の対比から、本
実施例による場合の的中精度が大幅に向上していること
が理解される。

また、第６図（Ｃ）は上記実施例において、圧延材の板
形状を考慮しない場合の圧延材Ｓの先端部の平均板幅的
中精度を示したもので、該精度は板形状を考慮だ場合（
第６図（ｂ））に比し、若干低下するが従来法による場
合に比し、大幅に向上している。

第９図に示した、ＮＯｉスタンドの上流スタンド（ｉ−
１スタンド）から当該ＮＯ１スタンドの出口に到る間の
板幅変化において、ロールバイト直近で局部的な幅縮み
増加現象が生じている。この現象はロールバイト内の幅
広がり等の三次元変形がロールハイ１−人口まで影響し
ている結果であって、第１７図に示すように、ロールバ
イト内での幅広がりが大きい程、大きくなり、かつ、圧
延材Ｓの板形状の影響を受ける。従って、この局部的幅
縮み量ＷＬを考慮して目標板幅Ｗｏを設定すれば、より
一層、制御精度を高めることができる。

第３図はこの局部的幅縮み量ｗＬを考慮する場合のフロ
ーチャートを示したもので、 ΔＷｔ、＝Ｋ・ΔＷＢ　　・・・・・・・・・００１但
し、Ｋ：定数 で与えられ、目標板幅予測値ΔＷ　ｏ　’　は、Ｗｏ’
　　−Ｗｉ＋ΔＷＴ→−ΔＷＢ＋Δｗ、・・・（ｌＤと
なる。

なお、第１図において、ＮＯｉスタンドの出側に幅計を
配設して板幅のフィードバック制御を行う場合には、制
御ゲインを設定する場合に、上記ΔＷＴとΔＷ、及びΔ
Ｗ、に対応する分だけ制御ゲインを補正すれば制御精度
を高めることができる。なお、第７図に、ゲイン補正を
した場合の精度と安定性を従来法による場合と対比して
示す。

同図（ａｌは従来法による場合、同図（ｂ）は本実施例
による場合である。

なお、上記実施例では、目標板幅の設定に際して、ΔＷ
７、ΔＷＢ、ΔＷ、の三者を補正しているが、ΔＷＢと
ΔＷＬについては、鋼種により必要に応じ、その分を補
正すればよい。

また、上記実施例では、熱間タンデム圧延機の場合につ
いて説明したが、本発明は、熱間可逆圧延機等その他の
圧延システムの板幅制御に実施して同様の効果を得るこ
とができる。

〔発明の効果〕

本発明は以上説明した通り、張力圧延時の圧延材に作用
する幅方向分布張力に起因する幅ひずの分を補正し、補
正された目標板幅に対応する張力で張力圧延する構成と
したので、従来に比して制御精度を大幅に向上すること
ができ、圧延材始端部の板幅を従来に比しはるかに容易
に目標板幅に近づけることが可能となるので、歩留りを
大幅に向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するための圧延ラインの一
部を示す図、第２図は上記実施例における張力演算処理
部の演算動作を説明するだめのフローチャート、第３図
は本発明の他の実施例のルを示す図、第６図（ａｌ〜（
Ｃ１はそれぞれ圧延材先端部の板幅的中誤差を示す図、
第７図（ａ）と（ｂｌは制御精度の比較図、第８図は短
時間塑性変形を説明するための図、第９図はスタンド間
板幅変化を説明するための図、第１０図は圧延材に作用
する張力分布を説明するための図、第１１図は短時間塑
性変形の鋼種別比較図、第１２図はロール入側張力分布
測定図、第１３図はロールバイト内幅変化を示す図、第
１４図は圧延材の形状と張力分布との関係を示す図、第
１５図は圧延材の形状と軸度形量との関係を示す図、第
１６図は圧延材のスタンド間軸変形の推移を示す図、第
１７図は局部幅縮み量と圧延材の形状との関係を示す図
である。 特許出願人　株式会社　神戸製鋼所

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧延機出側における圧延材の目標板幅を設定し、
   該圧延機と上流圧延機もしくは巻取機関を走行する圧延
   材の張力を上記目標板幅に対応する張力に制御して上記
   圧延材の板幅制御を行う熱間圧延における板幅制御方法
   において、上記圧延機の入側近傍における上記圧延材の
   幅方向張力分布を予測演算して該幅方向張力分布による
   上記圧延材の上記入側における幅ひずみ量を算出し、こ
   の幅ひずみ量を考慮して上記目標板幅を設定することを
   特徴とする熱間圧延における板幅制御方法。
2. （２）圧延機の入側近傍における圧延材の幅方向張力分
   布は、該圧延機と直近上流機間における圧延材の板形状
   に対応して予測演算することを特徴とする請求項１記載
   の熱間圧延における板幅制御方法。
3. （３）圧延機のロールバイト内における圧延材の幅ひず
   み量を算出し、この幅ひずみ量を考慮して目標板幅を設
   定することを特徴とする請求項１または請求項２記載の
   熱間圧延における板幅制御方法。
4. （４）圧延機のロールバイト入口における圧延材の局部
   的幅縮み量を考慮して目標板幅を設定することを特徴と
   する請求項１または請求項２または請求項３記載の熱間
   圧延における板幅制御方法。