JPH06304623A - 金属板のエッジドロップ評価方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、高精度な板クラウン・形状制御に
適用し得るエッジドロップの評価方法を提供することを
目的とする。 【構成】 金属板の圧延工程での圧延後の圧延材板幅端
部近傍におけるエッジドロップ量を算出・評価する方法
で、圧延材板幅端部近傍の板プロフィルをボディクラウ
ンおよびエッジドロップ領域に分け、ボディクラウンを
４次式以下の多項式を用いて近似し、ついでその近似関
数の板幅方向の延長線と圧延後の板端から２５mm以内の
任意の幅方向位置での板プロフィルとの差異をエッジド
ロップ量とすることを特徴とする金属板のエッジドロッ
プ評価方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧延金属板の板幅方向
板厚分布を圧延工程において制御あるいは評価する技術
にかかわり、特に圧延材板幅端部近傍に存在する急激な
板厚減少、すなわちエッジドロップを制御あるいは評価
する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】まず従来のエッジドロップ評価方法につ
いて説明する。圧延材の板プロフィルは図１７に示すよ
うにボディクラウン領域とエッジドロップ領域に大別さ
れる。このような圧延材に対して、圧延材の板クラウン
を板幅方向全体にわたって低減するためには、ボディク
ラウンを低減することはもとより、圧延材板幅端部にお
けるエッジドロップをも低減することが不可欠になる。

【０００３】金属板の圧延工程での圧延材板幅端部近傍
に存在するエッジドロップを制御あるいは管理するため
にはエッジドロップを、その発生メカニズムを考慮した
上で合理的に定義・評価する必要がある。これに関する
従来法として、熱間圧延、冷間圧延を問わず、たとえば
図１６に示すようにエッジドロップ量を圧延材板幅端部
近傍における２点間、すなわち板幅方向位置ａ，ｂ間に
おける板厚の差異または板クラウンの差異として表わす
評価方法が知られている。この場合、たとえば図１６に
示すように圧延後の板プロフィルまたは板クラウンを圧
延材板幅方向の関数として表わした場合、エッジドロッ
プ量は、式（１），（２）において評価される。 Ｅｄ＝ｔ（ａ）−ｔ（ｂ） （１） Ｅｄ＝Ｃ（ｂ）−Ｃ（ａ） （２） ここで、Ｅｄはエッジドロップ量、ｔ（Ｘ）は板厚、Ｃ
（Ｘ）は板クラウン、Ｘは板幅方向位置である。上記従
来法によるエッジドロップ評価を行うための板幅方向位
置ａ，ｂに関する具体例として、たとえば表１に示した
ような圧延材板幅方向位置が知られている。

【０００４】

【表１】

【０００５】次に従来のエッジドロップ制御技術につい
て説明する。従来技術による板プロフィルの制御は、ボ
ディクラウン制御とエッジドロップ制御に分けられる。
ボディクラウン制御は、複数の圧延パスを用いて行われ
る。これは、圧延材のボディクラウンには圧延パス間で
遺伝性が存在すること、および金属板の圧延工程では圧
延作業に支障がでない板形状の許容範囲内で圧延を行う
ことから、１パスあたりのボディクラウンの修正量はあ
まり大きく取れないためである。従って大幅にボディク
ラウンを修正するためには、圧延パスの前半から積極的
にボディクラウンを制御する必要がある。

【０００６】エッジドロップ制御は、たとえば、特開昭
５８−２２１６０１号公報に開示されているように図１
５に示すような片台形ロールを上下ワークロールＷＲと
し、これらのミルセンターを中心にして点対称に配置
し、かつロール軸方向に移動可能な設備を有する圧延機
において、少なくとも最終圧延パスの１パス前で圧延材
板幅端部がロールテーパ部にかかるように圧延を施し、
圧延材板幅端部の板厚を通常より大きくし（これを以下
の説明ではエッジアップＥｕと称する）、ついで最終圧
延パスで滑らかなロールクラウンを有する圧延機におい
て圧延を施す方法、およびエッジドロップに起因するロ
ール偏平量を小さくするために圧延荷重、すなわち最終
圧延パスにて圧下率を下げる方法が知られている。ま
た、これらのエッジドロップ制御の従来技術は特開昭５
８−２２１６０１号公報に開示されているようにエッジ
ドロップが圧延パス間での遺伝性が小さいことから、圧
延工程の最終圧延パスもしくは１パス前で行われてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来法によるエッジド
ロップ評価方法は、たとえば図１６に示すようにエッジ
ドロップ量を圧延材板幅端部近傍における板幅方向位置
ａ，ｂ間での板クラウンの差異として評価するが、この
領域はエッジドロップとボディクラウンによる板厚変化
が混在しているため、エッジドロップのみを評価してい
るのではなく、圧延材板幅端部近傍でのボディクラウン
をも含めた板厚変化量の評価を行っていることになる。

【０００８】この従来法を用いて、たとえば図１４に示
すようなボディクラウンが大きい圧延材に対してエッジ
ドロップ量を評価した場合、それが最終圧延パスの出側
で目標とするエッジドロップ量よりも大きければ、エッ
ジドロップの低減を行う必要がある。

【０００９】エッジドロップ制御の従来法としては、た
とえば図１５に示すような片台形ロールを上下ワークロ
ールとし、これらをミルセンターを中心にして点対称に
配置し、少なくとも最終圧延パスの１パス前で圧延材板
幅端部がロールテーパ部にかかるように圧延を施しエッ
ジアップさせ、最終圧延パスにて滑らかなロールクラウ
ンを有する圧延機において圧延を施す圧延方法がある。
たとえば図１０に示すように最終圧延パス出側で目標と
するエッジドロップ量を確保するためには、最終圧延パ
スの１パス前で片台形ロールを大幅にシフトして圧延材
板幅端部近傍がロールテーパ部にかかるように圧延を施
し、図１１に示すように最終圧延パス入側において、少
なくとも最終圧延パス出側の目標とするエッジドロップ
量を満足させる必要がある。この場合、圧延材板幅端部
近傍でのボディクラウンによる板厚減少までエッジアッ
プさせることになり、図１１中点線（１）に示すように
最終圧延パス入側の板プロフィルは圧延材板幅端部近傍
において不自然にエッジアップすることになる。ついで
最終圧延パスにて滑らかなロールクラウンで圧延を施し
たとしても最終圧延パス出側の板プロフィルは図１１中
点線（１）に示すように圧延材板幅端部近傍で不自然な
形態になる。

【００１０】他のエッジドロップ制御としては、たとえ
ば最終圧延パスにて圧下率を下げる方法がある。この場
合、図１４に示すようにボディクラウンが大きい圧延材
に軽圧下を行うため、圧延材板幅中央部と端部近傍との
圧延方法における伸歪差が大きくなり中伸び形状とな
る。

【００１１】ところで、従来法で評価したエッジドロッ
プ量はボディクラウンの変化量をも含んでいることか
ら、それをボディクラウンとして取り扱って、図１２に
示すように最終圧延パス出側で目標とするボディクラウ
ン量になるように圧延パススケジュールの修正を行い圧
延を施すと、最終パス出側の板プロフィルは図１２中点
線に示すように圧延材板幅中央部より端部の方が板厚が
大きい、つまり凹クラウンになる。

【００１２】また、最終圧延パス出側で図１３に示すよ
うな板プロフィルを有する圧延材を図１３に示すような
ボディクラウンが小さく、かつエッジドロップも小さい
目標とする板プロフィルに修正するためには、ボディク
ラウンとエッジドロップの両者を制御する必要がある。
しかしながら、上述で説明したように従来のエッジドロ
ップ評価方法では、エッジドロップ制御およびボディク
ラウン制御に用いるための修正量が定量化できていな
い。つまり上述したように制御手段の異なるボディクラ
ウンとエッジドロップを従来法では圧延材板幅端部近傍
で混同して評価を行っている。このとき、たとえばボデ
ィクラウン制御によって、エッジドロップも多少改善す
るため従来法でエッジドロップの定義を行った場合、エ
ッジドロップを過剰制御し、エッジアップとなる危険性
が大きい。

【００１３】本発明は、叙上の従来法によるエッジドロ
ップ評価方法の問題点を解決し、かつエッジドロップと
ボディクラウンを合理的に分離して定義し、板プロフィ
ル制御に適用し得るエッジドロップ評価方法の提供を目
的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するため、圧延材の板プロフィルをボディクラウンお
よびエッジドロップ領域に分離し、エッジドロップ制御
に適したエッジドロップの評価を行うことを特徴とす
る。

【００１５】すなわち、金属板の圧延工程での圧延後の
圧延材板幅端部近傍におけるエッジドロップ量を算出・
評価する方法で、圧延材端部から２５mm以上１００mm以
下を除いた圧延後の板プロフィルを４次以下の多項式を
用いて近似し、ついで圧延材板端から板端２５mm以内ま
での任意の板幅方向位置において前記多項式の板幅方向
の延長線での値と圧延後の板プロフィルの実測値との差
異をエッジドロップ量とすることを特徴とする金属板の
エッジドロップ評価方法である。

【００１６】

【作用】以下、本発明を詳細に説明する。発明者らは、
圧延材板幅端部近傍におけるロール偏平の弾性回復に起
因する急激な板厚減少、すなわちエッジドロップを合理
的に定義・評価するために、まず金属板の圧延工程にお
ける圧延後の圧延材のボディクラウンとワークロールた
わみ変形の関係について分析した。たとえば図５に示す
ように圧延実験とそのときのワークロールたわみ変形の
解析を行い、圧延実験で得た板厚分布とワークロールた
わみ量とを比較した。ただし、上記ワークロールたわみ
量は図５（ａ），（ｂ）に示すようにミルセンターから
ロール胴長方向にかけての板厚方向の変化量として表わ
した。

【００１７】その結果、たとえば図５（ｃ）に示すよう
に圧延材板幅中央部から板幅方向位置ａにかけて両者は
よく一致していること、それよりも圧延材板幅方向の端
部側では、圧延実験で得られた板厚分布の方が急激に小
さくなっていることが分かった。このことは、図５
（ｃ）に示すように圧延材板幅中央部から板幅方向位置
ａまでの板クラウン、すなわち圧延材のボディクラウン
は圧延中のワークロールたわみ変形を反映したものであ
ること、圧延材板幅端部近傍ではワークロールたわみ変
形からは説明できない板厚減少が存在し、すなわち、こ
れがエッジドロップとして表わされることを発見した。

【００１８】そこで、発明者らは圧延材のボディクラウ
ンを多項式近似し、その近似関数を用いてエッジドロッ
プの評価に適用することを発明した。この方法は、上記
ワークロールの変形解析を適用して評価するよりも演算
時間の面で有利である。

【００１９】また、発明者らはこれまでに数多くの金属
板の圧延後の板厚分布に対し、上述したワークロールた
わみとの関係について分析した結果、エッジドロップが
存在する領域は、圧延材板端から板端約１００mm以内で
あり、また、ワークロールたわみとの差が顕著になる領
域は、圧延材板端から板端約２５mm以内であることが分
かった。すなわち圧延材のエッジドロップが存在する領
域はボディクラウン領域に比べて非常に小さく、圧延材
のボディクラウンを多項式近似し、それを圧延材板幅方
向端部へ延長しても、図６に示すように圧延材板幅内で
あれば、圧延中のワークロールたわみ変形との誤差はほ
とんどないことも分かった。

【００２０】ところで、ボディクラウンを近似する関数
としては、近似多項式と上記ロール変形の解析結果か
ら、４次以下の多項式を用いればワークロールたわみを
実用的精度で近似し得ることも分かった。また、５次以
上の多項式を用いたとしても上記４次以下の多項式を用
いた場合と比較してほとんど差異がなく、４次以下の多
項式で十分にワークロールたわみを表現できることが分
かった。

【００２１】本発明では、たとえば図１に示すような板
厚分布を有する圧延材において、そのボディクラウン領
域、すなわち圧延材端部から２５mm以上１００mm以下を
除いた圧延後の板プロフィルを４次以下の多項式を用い
て近似し図１の近似関数ｆ（ｘ）を得る。ついでエッジ
ドロップが顕著に現れる圧延材端部から板端２５mm以内
までの任意の板幅方向位置において前記多項式の板幅方
向端部への延長線からは説明できない板厚（板クラウ
ン）の減少量をエッジドロップとして評価することにな
る。

【００２２】本発明によるエッジドロップ量は、具体的
にはたとえば図１に示すような板厚分布を有する圧延材
に対して、圧延材板幅中央部を原点とし、圧延材幅方向
の座標をｘとした場合、圧延材のボディクラウンを多項
式近似した関数ｆ（ｘ）の延長線と板クラウンとの圧延
材幅方向位置ａにおける差異になる。この場合、エッジ
ドロップ量は式（３）で、ボディクラウン量は式（４）
で表わすことができる。 Ｅｄ＝ｆ（ａ）−Ｃ（ａ） （３） Ｂｃ＝ｆ（ａ） （４） ここで、Ｅｄはエッジドロップ量、Ｂｃはボディクラウ
ン量、ｆ（ｘ）はボディクラウン領域の板厚分布の近似
関数、Ｃ（Ｘ）はＸにおける板厚である。本発明によれ
ば、上述したように制御手段の異なるエッジドロップと
ボディクラウンを合理的に分離・評価することができ
る。

【００２３】本発明によりエッジドロップを評価すれ
ば、たとえば最終圧延パス出側で図４に示すような板プ
ロフィルを有する圧延材を図４に示すような目標とする
板プロフィルにするためのエッジドロップおよびボディ
クラウンの修正量を容易に得ることができる。つまり図
４に示すように圧延材板幅端部近傍におけるエッジドロ
ップの修正量は、最終圧延パス出側で評価したエッジド
ロップ量４ｄと最終圧延パス出側で目標とするエッジド
ロップ量４ｂとの差として、ボディクラウンの修正量も
同様に４ｃと４ａとの差として表わすことができる。従
ってこれらの修正量を用いてボディクラウンの修正は板
クラウンスケジュールの修正を行うことで、エッジドロ
ップの修正は最終圧延パスもしくは１パス前で制御する
ことで、最終圧延パス出側の目標とする板プロフィルに
することができる。

【００２４】発明者らは、エッジドロップ制御の有効手
段を得るために、上記本発明によるエッジドロップ評価
方法を用いて、これまでに数多く行っている圧延実験の
評価・分析を行った。発明者らは、たとえば図７に示す
ように４段圧延機入側において異なるボディクラウンを
該圧延機出側で同一のボディクラウンになるようにクラ
ウン形状制御装置を操作して圧延を施す実験を行った。
その結果、図７に示すように該圧延機出側におけるエッ
ジドロップの形態は、入側の板クラウンが大きい程、エ
ッジドロップ量が小さいことが判明した。この分析結果
から発明者らは図７に示すように該圧延機入側の板クラ
ウンが大きい程、圧延材板幅端部近傍の圧延方向張力
は、入側の板クラウンが小さいものに比べてより引張側
に向かうこと、さらにその影響を受け圧延材板幅端部近
傍で圧延荷重は小さくなり、ロール偏平も小さくなるこ
と、つまり、ロール偏平に起因するエッジドロップが小
さくなることが分かった。この実験をクラウン比率変化
（（出側板クラウン／出側板厚）−（入側板クラウン／
入側板厚））の観点から見た場合、クラウン比率変化の
値が小さくなる方、すなわち、より中伸び形状側の圧延
を行うことによりエッジドロップが小さくなることが分
かった。

【００２５】また、発明者らは、４段圧延機入側で圧延
材のボディクラウンを同一とし、エッジドロップ量の異
なる圧延材に、圧下率を３，１５，３０％にして圧延を
施す実験を行った。その結果、図８に示すように各圧下
率に対する該圧延機入側のエッジドロップ量と出側のエ
ッジドロップ量との関係が得られた。圧下率が１５，３
０％の場合、該圧延機入側のエッジドロップ量の大きさ
に依存せず、出側のエッジドロップ量はほぼ一定になっ
ていること、圧下率が３％の場合、図７に示すように該
圧延機入側のエッジドロップ量が小さな領域では、出側
のエッジドロップ量も小さく、その量はほぼ一定である
が、入側エッジドロップ量が大きくなるに伴い、出側の
エッジドロップ量が急激に大きくなる領域が存在するこ
とが分かった。

【００２６】発明者らは上記実験を詳細に分析した結
果、圧下率が１５，３０％の場合、該圧延機入側の圧延
材幅方向端部に存在するエッジドロップ量に関わらず、
圧延材幅方向全体とロールが全面接触していること、圧
下率が３％の場合、該圧延機入側のエッジドロップ量が
小さい領域では、圧延材幅方向全体とロールが全面接触
しているが、エッジドロップ量が大きい領域では、図９
に示すように圧延材幅方向端部でロールと接触していな
い非圧延領域が存在することが分かった。すなわち、圧
延材幅方向全体とロールが全面接触していれば、図８に
示すように圧下率が小さい方が圧延荷重が小さくなり圧
延機出側のエッジドロップ量も小さいこと、圧延材幅方
向端部がロールと接触していなければ、該圧延機入側で
圧延材幅方向端部に存在するエッジドロップが出側に残
り、エッジドロップが大きくなることが分かった。

【００２７】発明者らは、上記エッジドロップに対する
知見を基に金属板の圧延工程において十分なエッジドロ
ップ低減効果を得る圧延方法として、まず圧延作業に支
障がでない板形状の許容範囲内で、圧延材により中伸び
形状側の圧延を行うことに着目した。このときの圧延材
のエッジドロップは小さくなるが、中伸び形状となり、
製品としては形状不良とされる。

【００２８】しかしながら、上述したように圧延機入側
のエッジドロップ量が小さければ、軽圧下にて圧延材幅
方向全体とロールが全面接触し、圧延機出側のエッジド
ロップ量も小さくなるので形状不良が発生しても圧延材
のエッジドロップが小さければ、次パスの軽圧下で形状
矯正が可能であり、圧延後のエッジドロップ量も小さく
なることは明らかである。

【００２９】そこで、発明者らは、金属板の圧延工程に
おいてエッジドロップを低減させる手段として、まず圧
延作業に支障がでない板形状の許容範囲内で、圧延材に
より中伸び形状側の圧延を行い、ついで軽圧下による形
状矯正圧延を行う圧延方法を発明した。

【００３０】

【実施例】以下、本発明によるエッジドロップ評価方法
を適用したエッジドロップ制御の具体例について説明す
る。本発明を既設の熱間連続圧延機の仕上圧延機列にお
いて適用した。図２は本発明によるエッジドロップ評価
方法を適用し、エッジドロップ制御を行ったときの実施
形態を示す。ここでは、仕上最終スタンドは形状矯正圧
延を行うことになる。図２の（ａ）に示すように仕上最
終スタンドの後面に設置した板厚クラウン測定装置を用
いて圧延材の板厚分布を測定し、ついで図２の（ｂ）に
示すように演算器１においてエッジドロップ量およびボ
ディクラウン量を算出・評価する。ついで演算器２にお
いて最終スタンド出側で目標とするエッジドロップ量お
よびボディクラウン量と比較し、演算器１で評価したエ
ッジドロップ量およびボディクラウン量が目標とする許
容範囲内であるかを判定する。

【００３１】演算器１、演算器２における本発明の実施
例としてたとえば図３に示すように圧延材板幅中央部を
原点とし、圧延材幅方向の座標をｘ（板幅中央部でｘ＝
０）として圧延材中央部から圧延材端部８０mmまでを式
（５）に示すような４次式により近似し、圧延材端部５
mm点における上記近似式の延長線上と板クラウンとの差
異、つまり式（６）でエッジドロップ量を表わした。 ｆ（ｘ）＝ａｘ⁴ ＋ｂｘ³ ＋ｃｘ² ＋ｄｘ （５） Ｅｄ＝ｆ（ｘ₅ ）−Ｃ（ｘ₅ ） （６） ここで、Ｅｄはエッジドロップ量、ｆ（ｘ）はボディク
ラウンの近似関数、Ｃは板クラウン、ｘ₅ は圧延材端部
から５mm点である。ここで、式（５）におけるｆ（ｘ）
の各定数項は、演算器１において、ａ＝０．０８１３、
ｂ＝−０．５３７８、ｃ＝０．８６５５、ｄ＝−０．０
００８と計算された。

【００３２】圧延材のエッジドロップ量が目標とする許
容範囲以上の場合、図２の（ａ）に示すように演算器３
において仕上最終スタンドの１スタンド前において圧延
作業の支障がでない板形状の許容範囲内で、かつ中伸び
形状側にクラウン形状制御装置の設定値、および最終ス
タンドの圧下率の設定値を変更する計算を行い、走間中
に上記設定計算に従い圧延を行う。これより、圧延材を
仕上最終スタンド出側で目標の板プロフィルに制御する
ことができた。

【００３３】圧延材のボディクラウン量が目標とする許
容範囲以上の場合、板クラウンスケジュールの再計算を
行い、走間中に各スタンドのクラウン形状制御装置の設
定値を変更し圧延を施すか、もしくは最終スタンド出側
での目標とするボディクラウンとの差を学習することに
より、次の圧延チャンスにおける板クラウンスケジュー
ルの修正に用いることができる。

【００３４】本発明を用いたエッジドロップ量の評価を
行い、仕上最終スタンドにてエッジドロップ制御に適用
すれば、エッジアップおよび板形状を乱すことなく圧延
材のエッジドロップ量を低減することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、圧延金属板の圧延材板幅端部近傍に存在するエッジ
ドロップをボディクラウンと分離して合理的に評価する
ことができることから、制御手段の異なるエッジドロッ
プとボディクラウンとを区別した制御が行え、圧延材の
板プロフィルを高精度に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す図。

【図２】本発明の他の実施形態を示す図。

【図３】本発明の実施例を示す図。

【図４】本発明の利点を説明するための図。

【図５】本発明を完成するに至った過程を示す図。

【図６】本発明を完成するに至った過程を示す図。

【図７】エッジドロップ制御技術を発明するに至る過程
を示す図。

【図８】エッジドロップ制御技術を発明するに至る過程
を示す図。

【図９】エッジドロップ制御技術を発明するに至る過程
を示す図。

【図１０】従来法の問題点を説明するために用いた図。

【図１１】従来法の問題点を説明するために用いた図。

【図１２】従来法の問題点を説明するために用いた図。

【図１３】従来法の問題点を説明するために用いた図。

【図１４】板プロフィルの形態を示す図。

【図１５】エッジドロップの従来技術を示す図。

【図１６】従来法の実施形態を示す図。

【図１７】板プロフィルにおけるボディクラウンとエッ
ジドロップ領域を示す図。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属板の圧延工程での圧延後の圧延材板
   幅端部近傍におけるエッジドロップ量を算出・評価する
   方法において、 圧延材端部から２５mm以上１００mm以下を除いた圧延後
   の板プロフィルを４次以下の多項式を用いて近似し、つ
   いで圧延材板端から板端２５mm以内までの任意の板幅方
   向位置において前記多項式の板幅方向の延長線での値と
   圧延後の板プロフィルの実測値との差異をエッジドロッ
   プ量とすることを特徴とする金属板のエッジドロップ評
   価方法。