JPH0618650B2 - 厚鋼板端部成形制御装置 - Google Patents

厚鋼板端部成形制御装置

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JPH0618650B2
JPH0618650B2 JP1069379A JP6937989A JPH0618650B2 JP H0618650 B2 JPH0618650 B2 JP H0618650B2 JP 1069379 A JP1069379 A JP 1069379A JP 6937989 A JP6937989 A JP 6937989A JP H0618650 B2 JPH0618650 B2 JP H0618650B2
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Control Of Metal Rolling (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、厚板圧延を行う際に発生するシーム疵,捲
込疵を低減可能な厚鋼板端部成形制御装置に関する。
[従来の技術] スラブを熱間圧延により厚板に加工する場合、例えば、
第5図に示すような圧延プロセスによっている。この圧
延プロセスは成形圧延,巾出し圧延,厚み出し圧延の4
段階から成っている。
スラブ30は搬送方向に所定の長さを有し、搬送方向に
直交する方向に所定の巾を有し、長さ方向の面がスラブ
側面図になっている。スラブ30は、まず長さ方向に対
し、圧延ロール41によって成形圧延が行われてる。つ
いで、成形圧延されたスラブ30aを水平方向に90度回
転させた後、圧延ロール41によって巾方向に対し巾出
し圧延を実施する。この後、巾出し圧延されたスラブ3
0bを水平方向に90度回転させ、長さ方向を圧延方向に
して圧延機に送り込み、厚み出し圧延を行い厚板30c
を得る。
上記の工程による圧延に際しては、スラブの端部が、成
形圧延時及び厚み出し圧延時には巾広がりを生じ、巾出
し圧延時には鋼板表層部及び板厚方向中央部の伸び差を
生じる。この結果、第6図及び第7図に示すように、圧
延疵(シーム疵42及び捲込疵43)を発生する。巾広
がり並びに、鋼板表層部及び板厚方向中央部の伸び差に
起因して、シーム疵は板の厚み方向に割れ目状に発生
し、かつ板長手方向に形成される疵であり、捲込疵端部
両端より中心部に回り込むように発生する疵である
(尚、第7図中のΔMは捲込疵量であり、ΔSはシー
ム疵量である)。
このような圧延疵は、従来、除去するための確立された
記述が無かったため、エッジトリミング量を大きくして
いた。即ち、第8図に示す如く、圧延疵が成形品内に発
生することが無いように、圧延及び剪断工程能力補償分
以上にサイド部トリミング量Sを大きくしていた。
一方、この種の圧延疵を低減する方法に関するものとし
て、特公昭54-7504号,特公昭59-39202号及び特開昭62-
199202号公報がある。
例えば、特公昭54-7504号においては、垂直ロールに上
下部に角度θの傾斜面を形成し、これによって形造られ
る孔型によりスラブの巾方向の圧延を行い、まくれ込み
を無くそうとするものである。
[発明が解決しようとする課題] しかし、上記した従来の厚板圧延方法では、孔型の垂直
ロールでスラブの圧延を行うと、圧延を行った部分の上
部及び下部と垂直ロールの傾斜面との間のコーナ部にド
ッグボーンが発生する。このドッグボーンはその後の粗
圧延工程における水平圧延で圧下され、これが圧延疵の
発生原因になる。従って、かかる方法を用いても、圧延
疵を効果的に除去することはできない。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、シーム疵及び捲込疵を低減して、歩留り向上が図
れるようにした厚鋼板端部成形制御装置を提供すること
を目的とする。
[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するために、この発明は、熱間圧延用
スラブを厚板に圧延する際に、加熱炉と粗圧延機との間
に、ロール軸と直交する面に対して30°〜60°傾斜
させた1対の斜面及びこの斜面に継続して、その外側に
ロール軸と直交する面に対して10°〜20°傾斜させ
た1対の斜面を有する糸巻型の垂直ロールを設けて、前
記垂直ロールの2つの継続する斜面の各接点間距離を被
圧延材の厚みと等しくすると共に、上記熱間圧延用スラ
ブの端部成形量を1パス当り10mm〜60mmで1パスま
たは複数パス圧延し、合計の成形量が20mm〜80mmと
なるように、合計の成形量,ロール径,圧延速度,圧延
温度,スラブサイズ及び炭素当量より端部成形のパス数
と成形トルクを演算する演算部とを備えたことを特徴と
する厚鋼板端部成形制御装置である。
[作用] 上記手段によれば、粗圧延に先行して、後段の圧延によ
る圧延疵が最小になるように端部成形機によってスラブ
の端縁部が予め整形される。従って、ドッグボーンに起
因する圧下が小さくなり、シーム疵及び捲込疵の低減が
可能になる。
[実施例] 以下、第1図〜第4図を参照して本発明を具体的に説明
する。
第1図はこの発明の一実施例の主要部の構成を示す概略
構成図、第2図は第1図に示した端部成形機の構造の詳
細を示す正面図、第3図は第1図の圧延系処理部の処理
例を示すフローチャートである。
第1図に示すように、この実施例は従来構成による圧延
システムに、端部成形設備及びその制御設備を付加した
構成がとられている。
第1図において、1は連続加熱炉であり、搬入されてく
るスラブ30を圧延し易いように加熱するものであ
る。、3はスラブ30に対し端部成形のための圧延を行
う端部成形機であり、第2図の如くに構成されている。
4はスラブ30の先端が端部成形機3の中心より手前の
所定位置に到達したことを検出するセンサである。
5は端部整形されたスラブの表面のスケールを除去する
ためのハイドローリック・スケール・ブレーカ(HS
B)である。このHSB5の後段には、粗仕上げ圧延を
行う粗圧延機6,仕上げ圧延を行うフィニッシング・ミ
ル7及び製品に最終仕上げのための矯正を施す熱間矯正
機8が順次配設されている。熱間矯正機8には、製品の
スラブの巾を計測する巾計9が設けられている。
端部成形機3及び粗圧延機6は、センサ4の各出力信号
及び不図示の加熱系よりの情報を入力情報とする圧延系
処理部10によって制御される。この圧延系処理部10
には巾計9の出力信号をフィードバック情報として入力
する冷却系処理部11が接続されている。
圧延系処理部10及び冷却系処理部11は主要な設備毎
に設けられる端末機としてのマイクロコンピュータ(以
下、マイコンという)と、これらマイコンを統括制御す
るホストコンピュータより構成されている。各々は周知
のように、セントラル・プロセッシング・ユニット(C
PU)、処理実行のためのプログラムを格納したリード
・オンリー・メモリ(ROM)、データや演算結果を記
憶するランダム・アクセス・メモリ(RAM)、磁気デ
ィスク装置等の外部記憶装置、この外部記憶装置及び他
のマイコン或いはソフトコンピュータとの接続を行うた
めのインターフェース、処理結果等を表示する表示装置
等を含んで構成されている。圧延系処理部10は端部成
形機3の垂直ロールの間隔調整を行うための各種の演算
を行う処理,粗圧延機6に対し粗圧延のための圧延パタ
ーンを決定する処理等を実行する。さらに図示を省略し
ているが、連続加熱炉1にも同様の構成による加熱系処
理部が設けられている。
第2図に示すように、端部成形機3はスラブ30の通過
高さの両側に配設されて、スラブ30の両側部を所定の
形状にする一対の垂直ロール12、該垂直ロール12を
回転自在に保持する保持部材13、該保持部材13をス
ラブ方向へ移動または退避させる油圧シリンダ14,垂
直ロール12の下端に装着された傘歯車15,該傘歯車
15に直角方向から噛合する傘歯車16,保持部材13
に回転自在に支持されると共に内部が中空にされ、傘歯
車16の回転軸として機能する軸継手17,該軸継手1
7に同軸に内嵌されると共に軸継手17と一体に回転す
る回転軸18,該回転軸18に回転を伝達する駆動源と
なるモータ19及び該モータ19の回転を減速して軸継
手17に伝達する減速機20より成る。
垂直ロール12の間隔は油圧シリンダ14を駆動するこ
とによりスラブサイズに応じて任意に調整することがで
きる。この垂直ロール12の間隔設定は、次のようにし
て決定される。尚、ここでは230〜310mmまでの板厚を対
象に説明する。
設定ロール開度Ws =Wa−P/M+オフセット値 (但し、P:予測計算荷重、M:ミル定数) ここで、Waは狙いロール開度であり、スラブ厚に応じ
て次のように決定される(尚、Siは請求スラブ厚であ
る)。
スラブ厚mm230≦Si<250の場合、 Wa=成形時スラブ巾+(40-w)×2 スラブ厚mm250≦Si≦310の場合、 Wa=成形時スラブ巾+(52-w)×2 尚、以上は成形時であるが、搬送時には上記値より広く
設定する。
またモータ19より減速機20,回転軸18,軸継手1
7及び傘歯車16,15を介して回転が伝達されている
ので、端部成形中は垂直ロール12はスラブ30に圧接
しながら回転している。
垂直ロール12は第4図に示すように両端部に軸部12
aを有し、その中間部に孔型が設けられている。この孔
型は糸巻型を成し、胴部12bとその両側に設けられた
鍔部12cを主体に構成され、胴部12bと鍔部12c
との間に2段階の傾斜面12d,12eが設けられてい
る。傾斜面12dは水平面に対し角度θ1を有し、傾斜
面12eは水平面に対し角度θ2を有している。角度θ1
は例えば30°〜60°に設定され、また角度θ2は例えば1
0°〜20°に設定される。角度θ1が上記の角度範囲外の
場合、捲込疵やシーム疵を発生し、角度θ2が10°未満
ではスラブ30とロール間の周速差が過大になり、摩擦
による焼付け疵を生じ易い。また、角度θ2が20°を超
えた場合には、ドッグボーンが大きくなり過ぎ、後段で
の粗圧延工程において圧延疵の発生要因になる。
尚、第4図では垂直ロール12は説明の便宜上1段の場
合を例示したが、第2図のように複数段(2段)にして
もよい。
ここで、油圧シリンダ14によって垂直ロール12に付
与される荷重トルクは、成形機の負荷限界を越えないよ
うに最適な値に設定する必要がある。このトルクの演算
は、圧延系処理部10によって、第3図のように実施さ
れる。
本願発明の厚鋼板端部成形制御装置で厚鋼板端部の成形
トルク量を求める際、従来技術では開示するものはな
い。そのために本願発明は、従来技術で開示する厚鋼板
の厚みを減じる圧延理論に、等価巾圧下量を新規に導入
して圧鋼板端部の成形トルク量を求めるものである。ま
ず、コーナカット型成形量Cc(mm),ロール径(ロー
ル半径)R(mm),圧延速度(mm/sec),圧延温度
T(℃),スラブサイズ(幅h(mm),高さB(m
m)),炭素当量(%)のデータが入力される(ステッ
プ31)。このデータに基づいて圧延による断面減少量
F(mm2),等価巾圧下量Δb,圧下率γの各々を演算
する(ステップ32)。なお、断面減少量Fは鋼板断面
の端部減少面積であって、コーナカット型成形量Cc
長さの直角二等辺三角形と近似すると、4角あるのでF
=4×1/2×Cc 2となる。等価巾圧下量Δb=F/
h,圧下率γ=Δb/Bである。また、変形抵抗Km
計算する(ステップ33)と共に、ガリバー部周速度差
ΔV,摩擦係数μの各々を計算する(ステップ34)。
なお、変形抵抗Kmは一般的な圧延理論に基づく志田の
実験式を用いる。
Km=exp(K+A/(273+T))×ε0.21×ε0.13:(kgf/mm2) 定数K=0.126-1.75C+0.564C2 定数A=2851+2968C+1120C2 歪ε=n〔B/(B-Δb)〕 ガリバー部周速度差ΔVは、接触部の最大ガリバー部周
速度V1と接触部の最小ガリバー部周速度V2との差であ
る。摩擦係数μは、以下の実験式で求める。
μ=0.92-0.0005-0.0560×Vm/1000 Vm=(1/2)×(V1+V2):(mm/sec) ステップ32による計算結果を用いて圧下力関数QPV
次式で計算される(ステップ35)。
QPV=1.962×(0.062/mv) 形状比mv=bm/1d 平均圧下巾bm=〔B+2(B-Δb)〕/3 投影接触弧長1d=(R×Δb)0.5 この計算結果に基づいて成形反力Pが次式により計算さ
れる(ステップ36)。
P=Km×QPV×1d×h(kgf) この計算結果及びステップ33の計算結果に基づいてス
テップ37により、変形仕事量Naが次式により計算さ
れる(ステップ37)。
a=η×(F×Km×QPV×v) トルク効率η=0.85〜0.95 また、ステップ34及び36の計算結果に基づいて摩擦
仕事量Nsが次式により計算される(ステップ38)。
Ns=(2P×μ×v)/102:(kw) さらに、この計算結果及びステップ37の計算結果に基
づいて、全仕事量NTを計算する(ステップ39)。
NT=Na+Ns:(kw) さらに、ステップ39による計算結果を用いて成形トル
クTを次式により計算する(ステップ40)。
T=974×NT/N:(kgf・m) 〔但し、N:ロール回転数(rpm)〕 この計算による成形トルクTを用いて油圧シリンダ14
の駆動部(不図示)を制御し、垂直ロール12による最
適な押圧力が、スラブ30に対して付与されるようにす
る。
また、成形時のスラブ巾Xsは次式に従って設定する。
s=Xr+Xr×(Ts-Tr)/100×0.01 (但し、Xrは加熱炉におけるスラブ巾実測最大値、Ts
は成形時スラブ温度、Trは加熱炉におけるスラブ巾実
測温度) さらに、必要な全成形量WTは次のようにして求められ
る。
T=w×Rh×t×K (但し、wは1パスの成形量、Rhは圧延予定巾/スラ
ブ巾で1.0≦Rh≦3.0の範囲の値、tはw×1.25、Kは
定数) ここで、Kはスラブ厚に応じて決められ、例えば、スラ
ブ厚が242mmの場合には20、300mmの場合には26が用いら
れる。
尚、発明者らの実施結果によれば、端部成形量を1パス
当たり10〜60mmで、1パスまたは複数のパスを行って合
計の成形量を20〜80mmにしたところ、最良の結果が得ら
れた。
次に、端部成形が行われたスラブ30はHSB5の設置
位置へ送られ、水圧によってスラブ表面のスケールが除
去される。これにより、後段の圧延における疵の発生原
因を排除することができる。HSB5を通過したスラブ
30は、以後、粗圧延機6及びフィニッシング・ミル7
によって、第5図で説明したと同様にして成形圧延,巾
出し圧延及び厚み出し圧延が行われる。さらに、仕上げ
圧延されたスラブ30に対し、表面の平坦度を出すため
に、熱間矯正機8によって矯正処理を施す。この後、巾
計9によって製品のスラブの巾を計測する。
巾計9による計測結果は、冷却系処理部11によって、
仕上げ巾が予め定めた基準値内にあるか否かが判定され
る。基準値外にある場合、その情報は圧延系処理部10
にフィードバックされる。圧延系処理部10は次回以後
の巾計測結果が最適になるように圧延量を可変する。
尚、垂直ロールの傾斜面の頂点間(頂部の接点間)の距
離は、スラブ厚に一致させることが望ましい。そして、
スラブ厚の変化に対応させるため、前記した形状の垂直
ロールをロール軸方向に複数個設けることもできる。こ
のようにすることによって、ロール組替えを行うこと無
く被圧延材の厚みの変化に対応することができる。
以上、本発明によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のでは無く、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることは言うまでもない。
[発明の効果] 以上説明した通り、この発明は圧延ロール軸の長手方向
に対し30°〜60°の傾斜面を有すると共に、該傾斜面の
頂点間の距離が被圧延材の厚みに等しい糸巻型の垂直ロ
ールを備えて前記加熱炉と粗圧延機の間に配設される端
部成形機と、合計成形量,ロール系,圧延速度,圧延温
度,スラブサイズ及び炭素当量の各データに基づいて、
前記端部成形機の成形トルク及びパス回数を演算して端
部成形圧延を行わせる制御手段とを設けるようにしたの
で、圧延疵を最小にすることができ、歩留り向上を図る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の主要部の構成を示す概略
構成図、第2図は第1図に示した端部成形機の構造の詳
細を示す正面図、第3図は第1図の圧延系処理部の処理
例を示すフローチャート、第4図は本発明の端部成形機
に用いられる垂直ロールの詳細を示す正面図、第5図は
従来の圧延設備の圧延プロセスを示す説明図、第6図及
び第7図はシーム疵及び捲込疵の発生状況を示す説明
図、第8図は従来のサイド部トリミング量Sの設定を示
す説明図である。 図中、 1……連続加熱炉 3……端部成形機、4……センサ 6……粗圧延機、8……熱間矯正機 9……巾計、10……圧延系処理部 11……冷却系処理部、12……垂直ロール 12a……軸部、12b……胴部 12d,12e……傾斜面 30……スラブ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱間圧延用スラブを厚板に圧延する際に、
    加熱炉と粗圧延機との間に、ロール軸と直交する面に対
    して30°〜60°傾斜させた1対の斜面及びこの斜面に継
    続して、その外側にロール軸と直交する面に対して10°
    〜20°傾斜させた1対の斜面を有する糸巻型の垂直ロー
    ルを設けて、前記垂直ロールの2つの継続する斜面の各
    接点間距離を被圧延材の厚みと等しくすると共に、上記
    熱間圧延用スラブの端部成形量を1パス当り10mm〜60mm
    で1パスまたは複数パス圧延し、合計の成形量が20mm〜
    80mmとなるように、合計の成形量,ロール径,圧延速
    度,圧延温度,スラブサイズ及び炭素当量より端部成形
    のパス数と成形トルクを演算する演算部とを備えたこと
    を特徴とする厚鋼板端部成形制御装置。
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