JPH02112814A - 金属材料の連続圧延における板厚制御方法 - 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、熱間もしくは冷間での鉄鋼、アルミニウムな
どの金属材料の連続圧延における仮１７制御方法に関す
る。

〈従来の技術〉 連続圧延において、被圧延材のコイル先端から精度の良
い仮ｊ７を得るためには、予め各圧延スタンドのロール
開度を適正な値に設定（セットアツプ）する必要がある
。ところが、コイル先端以外の部分では、圧延は安定し
ており、板厚および張力検出値を用いたフィードバック
型の通常のＡＧＣ（自動板厚制？１１）が有効に働き、
板厚精度は保証される。したがって、通板時（被圧延材
の先端噛込時）に適正なセットアツプが行われていれば
、精度の良い板厚がコイル全長で得られることになる。

ところで、冷間連続圧延機（コールドストリップミル）
では、コイルがもともと長い上に、最近では圧延機前で
コイルを溶接して圧延する技術も開発されているので、
通板時の板厚不良部が全長に占める割合が非常に短く、
歩留りの点で大きな問題とはならない、したがって、以
下では、通板時の板厚不良が大きな問題となる熱間連続
圧延機（ホットストリップミル）を中心にして説明する
。

ｉスタンドの目標出側板ｗ−ｈｒを得るためのロール開
度別は、下記（１）式のゲージメータ式で求まる。

５ｉ＝ｈｊ　　ｆｓ　（Ｐｉ、Ｗ、　Ｐａｔ）＋Ｓｏｉ
　　　−−−−（１）ｔ、：ミル剛性（圧延時のミルの
伸びを計算する関数） Ｐ：圧延荷重 Ｗ：板幅 Ｐ、：ペンディング力 Ｓｏ：ロール開度の零点 ｌ：スタンド番号 ここで、ミル剛性ｆ、は弾性力学理論およびＡＩ板等の
挟圧実験等で正確な関数化がなされており、人力値のＢ
、ｗ、ｐ□は既知であるため、ＰｉとＳＬ、Ｌを正確に
予測できれば正ｃｉなＳｉを求めることができる。一方
、ＰＩを予測するためには、圧延理論式から導かれる下
記（２）〜（４）式の圧延荷重式が必要となる。

ＰＩ革ｋｉ・　ＱＰＩ−Ｗ−Ｔ訂７Ｔ旧−〇肩下−−（
２）ｋ　：変形抵抗 口Ｐ　：圧下力関数 Ｒ′　：偏平ロール半径 Ｈ：入側板厚 ｈ　：出側板厚 Ｒ：ロール半径 μ　：摩擦係数 ｔｂ：入側張力 ｔｆ：出側張力 Ｅ　：ロールのヤング率 ν　：ロールのポアソン比 上記した（１）、　（２）、　（３）式より明らかなよ
うに、精度の良い板厚を得るには、高精度な圧下力関数
Ｑ１、変形抵抗にと摩擦係数μの高精度な予測が必要と
なる。

そうして、圧下力関数は圧延理論より導かれるものであ
り、厳密な圧延理論としては、０ｒｏｖａｎの理論が有
名であり、この理論から導かれた圧下力関数の計算式が
玉野と柳本（日本機械学会論文集。

４２　（１９７８）、　Ｐ９６５）、本発明者（「塑性
と加工」。

２７　（１９８２）、　Ｐ６２）等によって既に提案さ
れており、圧下力関数としては十分高精度なものが得ら
れるようになったといえる。

本発明者による圧下力関数を（３）′式に示す、ただし
、ホットストリップ圧延では、無張力圧延が基準である
ため張力項は含まれていない。

μ己＋３．３５μｉ　　−ｒｉ−２，７５μｍ２・ｒｉ
ｌ、３／７　ｉ　　−ｒｉ！−２，０９βｉ　　＋１．
２８β１２一方、変形抵抗にの予測には計算式が、摩擦
係数μは各スタンドに固定された一定値が用いられる場
合が多い、変形抵抗式としては被圧延材温度。

圧延ひずみ、圧延ひずみ速度、化学成分の関数形で表現
された美仮の式（［塑性と加工、　、８　（１９６７Ｌ
　ＰｄＩ２）が有名である。

さらに、特開昭５６−１６３０１７号、同６０−１５０
１０号公報では、変形抵抗式、摩擦係数の精度を向上さ
せる方法として圧延荷重と先進率を測定し、これらの測
定値からｋとμを導出し、これを使って次コイルのセッ
トアツプに使用する変形抵抗式および摩擦係数を常時修
正していくことが提案されており、変形抵抗式、摩擦係
数に関しても十分高精度なものが得られるようになった
と言える。

先進率Ｆｉは、ロール周速Ｖ□と被圧延材出側速度ｖｉ
　（以下、板速と称す）とで次のように定義される。

βｌ　＝ム穐ｈ　　［（Ｆ　＋　１．５ｒｉ）ｕ　ｉ　
　］ｆｉｌ ここで、ｖｌはロール回転数Ｎ＋とロール径ＤＩから容
易に求められるので、Ｖｉが測定できればＦｉは求まる
。この先進率よりμを逆算するには、先進率式をμを含
んだ形で表現する必要があり、種々の弐が提案されてい
る０本発明者は、０ｒｏＨａｎの理論から導かれた次の
ような先進率の計算式を得ている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、変形抵抗を正確に予測するには、式の人
力条件である被圧延材温度、圧延ひずみなどの正も１な
値が必要であるが、この中で、被圧延材温度については
、正値な値を得ることが現状では困難である。その理由
は、各スタンドの被圧延材温度は仕上圧延機入側の放射
温度計などにより測定される表面温度を参考にして算出
されるが、被圧延材の表面性状あるいは水乗りなどの問
題により、温度測定値と実際値とが食い違うことが多々
あるからである。したがって、変形抵抗（被圧延材温度
）が正確に予測できないため、セットアツプだけでは良
好なりｉ厚をコイル先端から得ることは困難であった。

このような問題を解決する方法として、例えば特開昭６
０−９９４１０号公報では、被圧延材先端部が仕上圧延
機の第１スタンドに噛んだときに圧延荷重と先進率を測
定し、これらの測定値と圧延理論式を使って第１スタン
ドにおける摩擦係数と変形抵抗を演算し、この演算値に
より第２スタンド以降のロール開度を修正する方法が提
案されている。

その際、板速Ｖを求める方法として、（１）例えばレー
ザ速度計などの板速計により直接側室する方法、（２）
検出器２台の一定設置間隔の間を被圧延材先端が通過す
る時間を測定して求める方法を開示している。

しかしながら、圧延荷重Ｐ、板速Ｖの実測値は以下に述
べる種りの原因により常に正しいとは限らず、そのため
演算されるｋとμも必ずしも正しい値とは限らない、し
たがって、この演算値ｋ。

μに基づいて第２スタンド以降のロール１ｍ度の修正制
ｆ２１を（テうと、逆にコイル先端厚み精度が悪くなる
場合があった。

なお、上記した圧延荷重Ｐの実測値の誤差原因としては
、■ロードセルの温度変化ないしは劣化、■ロードセル
の受圧面の荷重の受は方の相違（偏荷重等）によるロー
ドセルの出力変化、■チぢツクとハウジングとの摩擦力
などが考えられる。

また、上記板速■の実測値の誤差原因としては、■レー
ザ速度計等の板速計については、実機での水蒸気、ダス
ト等の悪環境、被圧延材の弛みによる速度計と被圧延材
との距離変化、■２台の検出器間の通過時間測定法につ
いては、通板時に発生する被圧延材の弛みなどが考えら
れる。

本発明は、上記のような課題を解決すべくなされたもの
であって、被圧延材のコイル先端から安定圧延にてｔ／
Ｆ度の良い板厚を連続圧延し得る板厚側ｉｎ方法を提供
することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、圧延荷重、先進率だけでなく圧延トルクも圧
延ロールと被圧延材間の摩擦係数μおよび被圧延材の変
形抵抗ｋに依存することに着目してなされたものであり
、金属材料の連続圧延において、被圧延材先端部がｉス
タンドを通過する際、圧延荷重、圧延トルクおよび先進
率を測定し、これらの測定値と圧延理論式を用いて被圧
延材の変形抵抗を演算し、この演算結果に基づいて（ｉ
＋１）スタンド以降の圧延時のロール開度を修正制御す
るようにしたものである。

〈作　用〉 圧延トルクは、周知の如く圧延ロールのスピンドル軸に
歪ゲージを張り付けたトルクメータにより容易に測定で
き、ロードセルによる圧延荷重測定と同程度の応答性を
有している。ただし、ロードセルと同様、トルクメータ
の場合もストレーンゲージの温度上昇、劣化等の原因に
より常に正しい実測値が得られるとは限らない、圧延ト
ルクＧｉは、圧延理論より（７）、　（８）式で表され
る。

Ｇｉ＝Ｒｉ　（ＩＩＬ−ｈｉ）　　・ｋｉ−Ｑｅ＋・Ｗ
　−−−−−−−（７）ＱＧ：）ルク関数 トルク関数ＱＧｉは圧延理論から導かれるもので、Ｏｒ
ｏｗａｎの理論から導かれた計算式が玉野と神木（日本
機械学会論文集、　４２　（１９７８）、　Ｐ９６５）
によって提案されており、本発明者はさらにＯｒｏｗａ
ｎの理論に近い計算式として（８）′式を開発している
。

０．２５２４　Ｆ−０，７０３３ｒｉ　・αｉ　＋０．
０５５３４　　μｌ　・αｉ　　＋０．００８６９　　
αｉα１−ｒｉ−、Ｅ−ｒ百０．８８８６　！ＦＴ　・
ａ　ｉ・βｉ−０．６８３αｉＦπ丁＝■・β１０．９
９６６ｒｉ”　　・ｋｉ　　　　　−−−−一−−−−
−−（８）’ただし、ホットストリップ圧延では、無張
力圧延が基準であるため、（８）′式には張力項は含ま
れていない。

そうして、本発明者は、圧延荷重Ｐｉと先進率Ｐｉの両
者のみの測定値から変形抵抗ｋｉと摩擦係数μｉを演算
すると、ｋｉとｋｉが正しく予測されない場合があるた
め、圧延トルクの実測値もｋｉとｋｉの予測に使うこと
を考えた。

本発明の詳細手順を第１図を参照して説明する。

■　被圧延材先端部１がｉスタンドの圧延ロール２１を
通過する時に、ロードセル３１より荷重ｒ’ｉ、　　）
ルクメータ４１よりトルクＧｉ、仮速計５１より板速Ｖ
ｉ、圧延ロール速度制御ｎ装置６１に取付けたロール回
転計７１により回転数Ｎｉ、圧下位置制御装置８１に取
付けた圧下位置検出器９Ｉよりロール開度Ｓｉをそれぞ
れ実測し、制御Ｔａ用計算機１０に入力する。ただし、
板速の実測は、この図ではレーザ速度計を用いているが
、所定の２点間（例えば圧延ロール間）の先端部通過時
間を測定する方法によってもよい。

■　前記（４）式より偏平ロール半径Ｒｉ’を、前記（
５〕式より先進率Ｆｉを、前記（６）式よりｋｉを計算
する。ただし、板厚ｈｉはＰｉとＳｉの実測値を使って
、ゲージメータ式（前記（１）式参照）より計算する。

■　変形抵抗ｋｉを前記（２）、　（３）’式、および
前記（７）。

（８）′式よりそれぞれ求め、それをｋ　ｊＧ’）およ
びｋｉ（Ｇ）とする。

■　ｋｉＧ’）とｋｉ　（Ｇ）がほぼ等しい（例えば５
％以内で一敗している）場合には、ｉスタンドの変形抵
抗ｋｉをその平均値（（ｋｉ（Ｐ）−１−ｋｉ（Ｇ））
　／　２１とし、（ｉ＋１）スタンド以降の変形抵抗ｋ
ｊ（ｊ＞ｉ＋１）、圧延荷重Ｐｊを次式により予測する
。

ｋｏ：セットアツプ時の変形抵抗 ｐｏ：セットアツプ時の圧延荷重 ■　（ｉ＋ｌ）スタンド以降のロール開度Ｓｉを前記（
１）、　（２）、　（４）、　（３）’式より計算する
。ただし、その時に使用する摩擦係数μｊは前コイルで
の圧延実績から算出された学習値を使用する。

■　Ｓｊの１旨令値Ｓｊ０を制御用計算機８より圧下位
置制御装置９に出力する。

〈実施例〉 ７スタンド熱間連続仕上圧延機で普通鋼を圧延する際、
本発明法を実施した場合の効果と従来法（無料？ＩＩ）
を実施した場合の効果との比較をコイル先端の板厚精度
（最終出側板厚偏差の標阜偏差）を評価項目として行っ
た。その結果を第１表に示す。

第１表 一方、ｋｉψ）とｋ　ｉ　（Ｇ）が等しくない（例えば
、５％以上の誤差がある）場合には、ｋｊ、　Ｐｊはセ
ットアツプ値と等しいとする。すなわち、ｋｊ＝に７゜
ｐｊ＝　ｐ７とする。

第１表より明らかなように、本発明法は従来法に比べて
、コイル先端の板厚精度を大幅に改善できることがわか
る。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、連続圧延におい
て被圧延材の先端部分から精度の良い板厚が得られるこ
とになり、歩留り向上に大いに寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一例を示す制御ブロック図である。 １・・・被圧延材先端部、　　２・・・圧延ロール。 ３・・・ロードセル、　　　　４・・・トルクメータ１
５・・・板速計、　　　６・・・圧延ロール速度制御装
置。 ７・・・ロール回転計、　　　８・・・圧下位置制御ｎ
装置。 ９・・・圧下位置検出器、　　１０・・・制御用計算機
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属材料の連続圧延において、被圧延材先端部が１スタ
   ンドを通過する際、圧延荷重、圧延トルクおよび先進率
   を測定し、これらの測定値と圧延理論式を用いて被圧延
   材の変形抵抗を演算し、この演算結果に基づいて（ｉ＋
   １）スタンド以降のロール開度を修正制御することを特
   徴とする金属材料の連続圧延における板厚制御方法。