JPH06126312A - 冷間タンデム圧延における被圧延材の板厚制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 圧延ラインに沿って複数の圧延機を連ねた冷
間タンデム圧延機列により被圧延材を圧延するに当た
り、冷間タンデム圧延機列の任意のスタンド相互間に板
厚計(3) を配置して被圧延材(1) の板厚変動量 (Δｈ
_n-1)を測定し、これが許容範囲を越える場合にのみ、そ
の値に基づいて板厚計(1) の上流側に配置する各スタン
ドのロール速度と板厚計の出側直近におけるスタンドの
圧下位置を同時に変更、若しくは板厚計(1) の下流側に
配置した各スタンドのロール速度と板厚計の出側直近の
スタンドの圧下位置を同時に変更する。 【効果】 複数の熱延コイルをつなぎ合わせた連続冷間
圧延において、板厚偏差の小さい冷延ストリップ製品を
安定的に製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、冷間タンデム圧延に
おける被圧延材の板厚制御方法に関し、特に圧延中にお
ける板厚の変動状況を迅速に把握し、修正して品質の高
い製品ストリップを安定して得ようとするものである。

【０００２】

【従来の技術】冷間タンデム圧延で採用されている自動
板厚制御システム（以下、この自動板厚制御システム
を、単に「ＡＧＣ」と略記する）は、一般に、(1) 第１
スタンドの出側板厚を一定に制御するＡＧＣ、(2) 第２
スタンドの出側板厚を一定に制御するＡＧＣ、(3) 最終
スタンドの出側板厚を一定に制御するＡＧＣ等が知られ
ていて、これら各方式の具体的な制御要領は、以下のよ
うに構成されている（鉄鋼便覧III (1) 「圧延基礎・鋼
板」第574 頁〜第579 頁参照) 。

【０００３】 (1) 第１スタンドの出側板厚を一定に制御するＡＧＣ (a) フィードフォーワード圧下ＡＧＣ：第１スタンド入
側板厚計で測定された原板板厚偏差に基づき第１スタン
ドの圧下位置を変更する。 (b) ゲージメータＡＧＣ：第１スタンドの圧下位置と圧
延荷重から板厚を演算し、これが一定になるように第１
スタンドの圧下位置を変更する。 (c) フィードバック圧下ＡＧＣ：第１スタンド出側板厚
計で測定された第１スタンド出側板厚偏差に基づいて第
１スタンドの圧下位置を変更する。

【０００４】 (2) 第２スタンドの出側板厚を一定に制御するＡＧＣ (d) フィードフォーワード張力ＡＧＣ：第１スタンド出
側板厚計で測定された第１スタンド出側板厚偏差に基づ
き、第１スタンドのロール速度を変更し第２スタンドへ
流入するマスフローを一定にして第２スタンド出側板厚
を一定に制御する。 (3) 最終スタンド出側板厚を一定に制御するＡＧＣ (e) フィードバック張力ＡＧＣ：最終スタンド出側板厚
計で測定された製品板厚偏差に基づいて最終スタンドロ
ール速度を変更する。

【０００５】上述したように、従来の冷間タンデム圧延
で採用されているＡＧＣは、板厚計で測定された板厚偏
差に基づき、第１のスタンドで圧延に供する板の板厚変
動を修正し、その後は各スタンドをそのまま通過させる
ことで所望の精度を得るものであった。

【０００６】ところで、数本ないしは数十本の熱延コイ
ルを次々につなぎ合わせて連続的な冷間タンデム圧延を
実施する場合には、上記のような従来の板厚制御方式の
単なる適用では、被圧延材が最終スタンドに到達するま
でに板厚精度が大幅に劣化するという不利があった。

【０００７】すなわち、完全に連続化されたタンデム圧
延では、圧延機の入側で先行して搬送される熱延コイル
の後端部と、次の圧延のためにそれに引き続いて搬送さ
れるコイルの先端部とを溶接により接続し、その接続部
(非定常部) も含めて被圧延材を全長にわたり精度よく
圧延することが望まれる。ところが、かような非定常部
は、急激な硬度の変動を伴うことから、例えば第１スタ
ンドの出側で良好な板厚精度を得ることができたとして
も、その後のスタンドを通過するに従い、非定常部の急
激な硬度変動の影響が徐々に現われ、最終スタンドでは
板厚精度が大幅に劣化してしまうことになっていたので
ある。

【０００８】特に、完全に連続化されたタンデム圧延で
は、圧延の継続中に最終スタンドの出側においてコイル
の切断作業を行ったり、圧延スケジュールの変更を実施
するために圧延速度を低下させる必要があるが、このよ
うな場合には、各スタンドにおけるバックアップロール
のロール偏心が被圧延材に転写されやすくなるために、
板厚精度の劣化がさらに大きくなる傾向があり、所望の
板厚精度を確保し難く、この点に関する改善が強く求め
られていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、完
全に連続化されたタンデム圧延を行う場合に避けられな
かった上述したような問題を解消し、板厚精度の高い冷
延ストリップを安定して得ることができる板厚制御方法
を提案するところにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、圧延ライン
に沿って複数の圧延機を連ねた冷間タンデム圧延機列に
より被圧延材を圧延するに当たり、冷間タンデム圧延機
列の任意のスタンド相互間に板厚計を配置して被圧延材
の板厚変動量を測定し、この測定によって得られた板厚
変動量が予め設定された許容範囲を越える場合にのみ、
その値に基づいて板厚計の上流側に配置した各スタンド
のロール速度と板厚計の出側直近におけるスタンドの圧
下位置を同時に変更するか若しくは板厚計の下流側に配
置した各スタンドのロール速度と板厚計の出側直近にお
けるスタンドの圧下位置を同時に変更して被圧延材の板
厚変動量を許容範囲に収めることを特徴とする冷間タン
デム圧延における被圧延材の板厚制御方法である。

【００１１】

【作用】以下、図面を用いてこの発明の構成を詳細に説
明する。図１は、この発明を実施するのに好適な設備の
構成を模式的に示したものであって、図中１は被圧延
材、２は冷間タンデム圧延機列であって、この圧延機列
２は第１スタンドから第ｎスタンド（最終スタンド）ま
で配列した場合を例にして示してある。

【００１２】また、３は第ｎ−１スタンドと第ｎスタン
ドとの間に配置した板厚計、４は演算装置であって、こ
の演算装置４は板厚計３によって測定された板厚変動量
に基づいて板厚制御量を演算する。

【００１３】５は演算装置４によって求められた板厚制
御量に基づいて第ｎスタンドの圧下位置の変更量を演算
する演算装置、６は、演算装置５の演算結果に基づいて
第ｎスタンドの圧下位置を制御する制御装置、７は、演
算装置４によって求められた板厚制御量に基づいて第ｎ
スタンドの速度変更量を演算する演算装置、そして８
は、演算装置７の演算結果に基づいて第ｎスタンドの速
度を制御する制御装置である。

【００１４】さて、完全に連続化されたタンデム圧延を
行う場合には、被圧延材１の非定常部（溶接部）を含め
てその全長を精度よく圧延する必要があるが、上述した
ように被圧延材１の非定常部では急激な硬度変動を伴う
し、各スタンドのバックアップロールにおけるロール偏
心のために板厚変動はどうしても避けられない。

【００１５】この発明では、板厚計３にて第ｎ−１スタ
ンド出側における被圧延材１の板厚変動測定値（以下こ
れを「板厚変動量」という）) Δｈ_n-1 を測定しこれを
演算装置４に入力し演算装置４にて下記 (1)(2) 式を用
いて板厚制御量Δｈ′_n-1 をを求める。

【数１】

【００１６】ここに、板厚計３によって測定された板厚
変動量のうち、高速圧延時の各スタンドにおけるバック
アップロールのロール偏心に起因した変動分は、その値
が小さく高周波であるため、これに対応して板厚制御を
行うと、とくに圧延機のモーターの応答性に問題がある
ことから、電流トリップ等のトラブルの発生、ワー
クロールの回転を急激に変化させるために起こる、スピ
ンドルねじれ振動の発生、ワークロールとバックアッ
プロールとの間でスリップが発生してロール摩耗が進展
すること、などのトラブルを惹起するだけで、板厚精度
も向上させることが期待できない。従って、上記板厚変
動許容値

【数２】 は、高速圧延時のロール偏心に起因する板厚変動量より
も大きな値に設定する。低速時には、前述したように、
ロール偏心に起因する板厚変動量が増加するため、上記
板厚変動許容量

【数３】 をこえ、板厚制御量が板厚変動量に等しくなる。この場
合、圧延速度が下がったことにより低周波となるため、
上記のトラブルが発生することもないし、板厚精度の向
上も期待できる。

【００１７】すなわち、高速圧延時には、被圧延材の非
定常部、すなわち板厚変動の大きな部分に対する板厚制
御量Δｈ′_n-1 を、そして低速圧延時には、被圧延材１
のロール偏心分も含めた全長に対する板厚制御量Δｈ′
_n-1 を、それぞれ演算装置５および７へ入力するように
する。

【００１８】演算装置５では、圧下位置変更量ΔＳ_n を
演算し、これを圧下位置を制御する制御装置６に送り、
これ基づいて圧下装置Ｐを作動させることにより、第ｎ
スタンドの圧下位置を適宜変更する。演算装置５におけ
る圧下位置変更量ΔＳ_n の演算に際しては、第ｎ−１ス
タンドと第ｎスタンドとの間の張力Ｔ_n-1 を一定に保持
すべく、下記 (3)式に従い圧下位置変更量ΔＳ_n を演算
する。

【数４】 ΔＳ_n ＝−１／Ｍ_n ・（∂Ｐ／∂Ｈ）_n ・Δｈ_n-1 … (3) Ｍ_n ：第ｎスタンドのミル剛性 （∂Ｐ／∂Ｈ）_n ：第ｎスタンドの圧延荷重に対する入
側板厚の影響係数

【００１９】また、演算装置７においては、下記 (4)式
に従い圧延後の板厚が一定になるように、第ｎスタンド
の速度変更量ΔＶ_Rnを演算して速度制御装置８に送り、
これに基づいて第ｎスタンドのロール速度を変更する。

【数５】 ΔＶ_Rn＝Ｖ_Rn・（Δｈ_n-1 ／ｈ_n-1) …(4) Ｖ_Rn：第ｎスタンドのロール速度設定値 ｈ_n-1 ：第ｎ−１スタンド出側における目標板厚

【００２０】図２に、演算装置４に入力される板厚変動
量Δｈ_n-1 とこの演算装置４から出力される板厚制御量
Δｈ′_n-1 の変動状況を比較して示す。このような要領
にしたがって板厚制御を行えば、第ｎ−１スタンド出側
における板厚変動（第１スタンドから第ｎ−１スタンド
に至るまで間に生じた板厚変動）を第ｎ−１と第ｎスタ
ンドとの間の張力を乱すことなく、第ｎスタンドにおい
て修正することが可能である。その結果、単に速度変更
によって板厚制御を行う場合に比べ、張力変動に起因す
る圧延時のロールのスリップや新たな板厚変動を起こす
おそれは全くなくなる。

【００２１】この発明の板厚制御におけるロール速度お
よび圧下位置の変更は、通常のフィードフォーワード方
式と同様に板厚計３にて測定された板厚変動部が第ｎス
タンドに到達する時点で同時行うものであり、製品歩留
りの低下が防止できる点で極めて有効なものといえる。
ロール速度の制御と圧下位置の制御の応答性が大幅に異
なる場合には、これらの応答性を一致させるべく応答性
の高い制御系に遅れ回路を設けるのが有利であり、場合
によっては応答性の遅い制御系から先に制御するように
して、見かけ上応答性のずれを補償するようにしてもよ
い。また、上記のような板厚制御において第ｎスタンド
での板厚変動が起こるおれそがある場合（たとえば被圧
延材の硬度変動などにより）には、予めそれを見込んで
速度変更量ΔＶ_Rnおよび圧下位置変更量ΔＳ_n に設定す
ることが肝要である。なお、この発明ではロール速度を
変更するスタンドを第ｎスタンドとする代わりに、第１
スタンド〜第ｎ−１スタンドのロール速度を現状の速度
比を維持したまま変更することによっても同様の効果が
期待できる。

【００２２】以上のように、この発明では、冷間タンデ
ム圧延機列の任意のスタンド相互間に板厚計を配置して
被圧延材の板厚変動量を測定し、この測定によって得ら
れた板厚変動量が許容範囲を越える場合にのみ、その値
に基づいて板厚計の上流側に配置した各スタンドのロー
ル速度と板厚計の出側直近におけるスタンドの圧下位置
を同時に変更するか、もしくは板厚計の下流側に配置し
た各スタンドのロール速度と板厚計の出側直近における
スタンドの圧下位置を同時に変更して、被圧延材の板厚
変動量を許容範囲に収めるようにしたので、得られた製
品ストリップの板厚変動はその全長にわたって極めて小
さなものとなる。

【００２３】上掲図１に示した設備の例では第ｎ−１ス
タンド出側での板厚変動、すなわち第１スタンドから第
ｎ−１スタンドの間の圧延で生じた板厚変動をその間の
張力を乱すことなく第ｎスタンドにおいて適正範囲に制
御する場合について説明したが、この発明は中間スタン
ドで発生した被圧延材の板厚変動を最終スタンドに至る
までの間の任意の領域で修正するようにしてもよく、こ
のような制御形態のみに限定されるものではない。

【００２４】

【実施例】５スタンドの冷間タンデム圧延機列を備えた
上掲図１に示した構成の設備を使用し、板幅が800 mm,
板厚が2.0 mmの熱延コイル（鋼種：普通鋼）を、圧延機
列の入側にて接続（溶接）しながら板厚変動量が板厚変
動許容値を越える場合のみ制御量を出力することによ
り、圧下位置とロール速度を同時に変更する制御を行う
連続的な冷間圧延 (圧延速度1500mpm になる高速度圧
延) にて、板厚0.24mmに仕上げた。この場合における板
厚の変動状況 (第４スタンドの出側における板厚偏差
量、第５スタンドにおるけＡＧＣの出力量、第５スタン
ドの出側における板厚偏差量、第４〜５スタンド間の)
について調査した。その結果を、図３，図４に示すよう
な従来法（比較例１, ２) を適用した場合（圧延条件は
同一）の結果とともに図５に示す。

【００２５】なお、比較例１は図３に示すように、第１
スタンドにてフィードフォワード圧下ＡＧＣ、ゲージメ
ータＡＧＣ、フィードバック圧下ＡＧＣ、フィードフォ
ワード張力ＡＧＣ、第５スタンドのフィードバック張力
ＡＧＣを実施した場合であり、さらに比較例２は、比較
例１と第５スタンドでのフィードフォワード張力ＡＧＣ
（図４）の組み合わせについて実施した場合である。図
４に示されるフィードフォワード張力ＡＧＣによる速度
変更量は(1) 式と同様に計算されたものである。また、
本発明の適用例は、比較例１に図１に示す本発明のＡＧ
Ｃを組み合わせたものである。

【００２６】ここで行った冷間圧延においては、図５よ
り明らかなように、熱延コイルの接続部の急激な硬度変
動のため、とくに第４スタンドの出側では±10μｍ以上
の板厚変動が発生している。ところが、この発明に従い
板厚制御を行った場合 (適用例) には、ロール速度を制
御すると同時に張力変動を発生させないように圧下位置
を変更するため、第４〜５スタンド間張力はほぼ一定に
であり、第４スタンドでの張力変動による板厚偏差の発
生はみられず、第５スタンドの出側における板厚偏差も
極めて小さいことが確認できた。

【００２７】これに対して、比較例１のような板厚制御
は、定常的な偏差は完全に修正されるものの溶接点近傍
の熱延コイル先後端部の硬度変動にともなう急激な板厚
変動には全く対処できず、この硬度変動によって第４〜
５スタンド間の張力も同様に変動していることが認めら
れた。また、比較例２は、張力変更のフィードフォワー
ド方式を付加した板厚制御のため、第４〜５スタンド間
張力が、比較例１に比べ大幅に変動しており、高張力側
では第５スタンドにおいてスリップや板の破断が発生す
る危険があり、低張力側では絞り込みの危険があって、
このような板厚制御を行いながら圧延を継続するのは実
操業では難しいと考えられた。また、この比較例２にお
いては、第４〜５スタンド間の張力が大きく変化するた
め、第５スタンドの出側板厚を一定になるように制御を
行うと、第４スタンドで張力変動による板厚偏差を新た
に発生し、第５スタンドの出側における板厚偏差を完全
に修正することはできないし、ロール偏心による板厚変
動成分も考慮した制御を行っているにもかかわらずロー
ル速度が追従できないため、板厚変動はほとんど改善す
るとこはできなかった。

【００２８】なお、圧延後、ロールの摩耗状況を調べる
ため各々のロールの粗度を測定したところ、圧延前Ｒａ
＝0.3 であったものが、この発明によれば比較例１のも
のとほぼ同様のＲａ＝0.25までの低下にとどまったが、
比較例２ではロール偏心による板厚変動成分に対するロ
ール速度の変更のためＲａ＝0.2 まで低下していた。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
複数本のコイルをつなぎ併せて連続的な圧延を行う場合
に発生が避けられなかった中間スタンドでの新たな板厚
変動をスタンド間の張力変動を伴うことなしに修正する
ことが可能であり、高周波成分については無理に制御を
しないため、ねじれ振動やロール摩耗の進展等、板のス
リップ、板の破断、絞り込み等のトラブルは回避され、
最終スタンドの出側において板厚偏差の小さい冷延スト
リップを安定的に製造することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を実施するのに用いて好適な設備の構
成説明図である。

【図２】演算装置に入力される板厚変動量とこの装置か
ら出力される板厚制御量の変動状況を示した図である。

【図３】従来の板厚制御システムの制御系統図である。

【図４】従来の板厚制御システムの制御系統図である。

【図５】冷間圧延での板厚制御状況を示した図である。

【符号の説明】

１ 被圧延材 ２ 冷間タンデム圧延機列 ３ 板厚計 ４ 板厚制御量演算装置 ５ 圧下位置変更量演算装置 ６ 圧下位置制御装置 ７ 速度変更量演算装置 ８ 速度制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 輝弘 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 福田 昌人 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧延ラインに沿って複数の圧延機を連ね
   た冷間タンデム圧延機列により被圧延材を圧延するに当
   たり、 冷間タンデム圧延機列の任意のスタンド相互間に板厚計
   を配置して被圧延材の板厚変動量を測定し、この測定に
   よって得られた板厚変動量が予め設定された許容範囲を
   越える場合にのみ、その値に基づいて板厚計の上流側に
   配置した各スタンドのロール速度と板厚計の出側直近に
   おけるスタンドの圧下位置を同時に変更するか若しくは
   板厚計の下流側に配置した各スタンドのロール速度と板
   厚計の出側直近のスタンドの圧下位置を同時に変更して
   被圧延材の板厚変動量を許容範囲に収めることを特徴と
   する冷間タンデム圧延における被圧延材の板厚制御方
   法。