JPH0659488B2 - 孔型連続圧延の初期設定方法 - Google Patents
孔型連続圧延の初期設定方法Info
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- JPH0659488B2 JPH0659488B2 JP61003164A JP316486A JPH0659488B2 JP H0659488 B2 JPH0659488 B2 JP H0659488B2 JP 61003164 A JP61003164 A JP 61003164A JP 316486 A JP316486 A JP 316486A JP H0659488 B2 JPH0659488 B2 JP H0659488B2
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- rolling
- stand
- width
- roll
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
- B21B37/16—Control of thickness, width, diameter or other transverse dimensions
- B21B37/165—Control of thickness, width, diameter or other transverse dimensions responsive mainly to the measured thickness of the product
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
- B21B1/16—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section
- B21B1/18—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section in a continuous process
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Control Of Metal Rolling (AREA)
Description
本発明は、孔型連続圧延の初期設定方法に係り、特に、
水平ロール、垂直ロール等の圧下方向が異なるスタンド
を複数組合せてビレツト、棒鋼あるいは線材等の断面形
状が角あるいは丸の条材を連続圧延する際に用いるのに
好適な、略固定された圧延機間の圧下配分のもとで、条
材毎の圧延条件の変化により生じる寸法変化を吸収し
て、目標寸法の条材を得るために、圧下配分の微調整量
及びミル操作量を決定する孔型連続圧延の初期設定方法
の改良に関する。
水平ロール、垂直ロール等の圧下方向が異なるスタンド
を複数組合せてビレツト、棒鋼あるいは線材等の断面形
状が角あるいは丸の条材を連続圧延する際に用いるのに
好適な、略固定された圧延機間の圧下配分のもとで、条
材毎の圧延条件の変化により生じる寸法変化を吸収し
て、目標寸法の条材を得るために、圧下配分の微調整量
及びミル操作量を決定する孔型連続圧延の初期設定方法
の改良に関する。
ビレツト、棒鋼あるいは線材等の、断面形状が角あるい
は丸の条材は、一般に圧下方向が異なるスタンドが交互
に複数組合されてなる孔型連続圧延機により、異なる圧
下方向で圧延材が順次圧延され、圧延材の断面積が縮小
され、次第に速度を上げながら所定の寸法形状に延伸さ
れる。前記孔型連続圧延機の一例としては、例えば第1
2図に示す如く、垂直ロール12を有するスタンド(以
下Vスタンドと称する)と水平ロール14を有するスタ
ンド(以下Hスタンドと称する)を交互に4台(上流側
よりV1スタンド、H2スタンド、V3スタンド、H4
スタンド)を組合せたものが用いられる。図において、
10は圧延材である。なお、ツイスタにより、同一圧下
方向のスタンド間で圧延材を90゜回転する場合もあ
る。 このような孔型連続圧延機を用いて条材を圧延する際、
圧延材の温度、成分等の素材側の外乱、及びロール径の
変化、孔型の摩耗等の設備側の外乱に応じて、各スタン
ドでの圧下量の最適値を材料1本毎に短時間で判断して
ロール開度を設定し、更に圧延時に張力が発生しないよ
うに、圧下量に従つてロール回転数を最適に設定するこ
とは困難な作業である。このため現在では、コンピユー
タを用いて圧延条件を設定することが試みられている。 通常、角、丸断面条材の連続圧延では、材料に対する圧
下方向が1スタンド毎に90゜変化するが、圧下方向に
対応する高さ方向(天地方向)、圧下方向と直交する方
向に対応する幅方向(オーバル方向)ともに所定の寸法
に圧延する必要がある。 この際、高さ方向の制御については、高さ方向が圧下方
向と一致するので、板圧延と同様に比較的容易に制御す
ることができる。一方、幅方向については、圧延時の自
由表面であり、複雑な幅拡がり現象があるため、従来こ
の幅拡がりに関する理論的な解析はなされておらず、コ
ンピユータの基礎となる数式モデルも粗い近似式であつ
た。従つて従来、幅寸法の制御は非常に困難なものであ
つた。 このため、特公昭59−169610に見られるよう
に、最終スタンド出側で条材の断面寸法を測定し、目標
寸法(天地、オーバル)との偏差量を求め、この各偏差
量がそれぞれ所定の寸法公差内に収まるようにロール間
隙の変更量の最適値を求める方法がとられている。この
変更量の最適値は、各スタンドのロール間隙変更量の最
終スタンド出側における材料の高さ、幅に対する影響係
数と、各パスにおける充満度等を制約条件とした評価関
数を求め、この評価関数を最小とするように決定されて
いる。この方法の利点は、孔型における幅拡がり現象を
個別に制御することなく、全体として吸収することによ
り複雑な数式モデルを適用する必要がない点にある。
は丸の条材は、一般に圧下方向が異なるスタンドが交互
に複数組合されてなる孔型連続圧延機により、異なる圧
下方向で圧延材が順次圧延され、圧延材の断面積が縮小
され、次第に速度を上げながら所定の寸法形状に延伸さ
れる。前記孔型連続圧延機の一例としては、例えば第1
2図に示す如く、垂直ロール12を有するスタンド(以
下Vスタンドと称する)と水平ロール14を有するスタ
ンド(以下Hスタンドと称する)を交互に4台(上流側
よりV1スタンド、H2スタンド、V3スタンド、H4
スタンド)を組合せたものが用いられる。図において、
10は圧延材である。なお、ツイスタにより、同一圧下
方向のスタンド間で圧延材を90゜回転する場合もあ
る。 このような孔型連続圧延機を用いて条材を圧延する際、
圧延材の温度、成分等の素材側の外乱、及びロール径の
変化、孔型の摩耗等の設備側の外乱に応じて、各スタン
ドでの圧下量の最適値を材料1本毎に短時間で判断して
ロール開度を設定し、更に圧延時に張力が発生しないよ
うに、圧下量に従つてロール回転数を最適に設定するこ
とは困難な作業である。このため現在では、コンピユー
タを用いて圧延条件を設定することが試みられている。 通常、角、丸断面条材の連続圧延では、材料に対する圧
下方向が1スタンド毎に90゜変化するが、圧下方向に
対応する高さ方向(天地方向)、圧下方向と直交する方
向に対応する幅方向(オーバル方向)ともに所定の寸法
に圧延する必要がある。 この際、高さ方向の制御については、高さ方向が圧下方
向と一致するので、板圧延と同様に比較的容易に制御す
ることができる。一方、幅方向については、圧延時の自
由表面であり、複雑な幅拡がり現象があるため、従来こ
の幅拡がりに関する理論的な解析はなされておらず、コ
ンピユータの基礎となる数式モデルも粗い近似式であつ
た。従つて従来、幅寸法の制御は非常に困難なものであ
つた。 このため、特公昭59−169610に見られるよう
に、最終スタンド出側で条材の断面寸法を測定し、目標
寸法(天地、オーバル)との偏差量を求め、この各偏差
量がそれぞれ所定の寸法公差内に収まるようにロール間
隙の変更量の最適値を求める方法がとられている。この
変更量の最適値は、各スタンドのロール間隙変更量の最
終スタンド出側における材料の高さ、幅に対する影響係
数と、各パスにおける充満度等を制約条件とした評価関
数を求め、この評価関数を最小とするように決定されて
いる。この方法の利点は、孔型における幅拡がり現象を
個別に制御することなく、全体として吸収することによ
り複雑な数式モデルを適用する必要がない点にある。
しかしながら、特公昭59−169610で提案されて
いる方法は、実測結果による次材へのフイードバツク制
御であり、圧延1本目から目標寸法公差内に入る保証が
ない。又、幅拡がりは、材質、温度等により著しく変化
するのに対して、急激な圧延条件の変化に対応できない
等の問題点を有していた。
いる方法は、実測結果による次材へのフイードバツク制
御であり、圧延1本目から目標寸法公差内に入る保証が
ない。又、幅拡がりは、材質、温度等により著しく変化
するのに対して、急激な圧延条件の変化に対応できない
等の問題点を有していた。
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、圧延1本目あるいは急激な圧延条件の変化に対し
ても、目標通りの寸法の条材を圧延することができる孔
型連続圧延の初期設定方法を提供することを目的とす
る。
ので、圧延1本目あるいは急激な圧延条件の変化に対し
ても、目標通りの寸法の条材を圧延することができる孔
型連続圧延の初期設定方法を提供することを目的とす
る。
本発明は、略固定された圧延機間の圧下配分のもとで、
条材毎の圧延条件の変化により生じる寸法変化を吸収し
て、目標寸法の条材を得るために、圧下配分の微調整量
及びミル操作量を決定する孔型連続圧延の初期設定方法
において、第1図にその要旨を示す如く、孔型設定時に
決定された各スタンド出側寸法、ロール回転数、及び、
ロール径や孔型形状を含むロール情報を初期値とし、圧
延材の温度及び成分の影響を少なくとも考慮した幅拡が
り予測式を含む圧延モデル式により、圧下配分を微調整
して、各スタンドの圧延形状、荷重及びトルクを決定
し、このようにして決定されたデータを用いて各スタン
ドのロール回転数及びロール開度を算出するようにし
て、前記目的を達成したものである。 又、本発明の実施態様は、前記幅拡がり予測式を、平均
投影接触長、入側幅、入側高さ、孔型排除面積及び入側
断面積から幅拡がりを求める式に、入側幅B0と孔型幅
B1の比に圧延材の温度θSと炭素含有量Cとからなる
指数関数を含む式を乗じた項と、矩形換算入側高さ0
と矩形換算出側高さ1の比を含む項と、入側幅と孔型
幅の比を含む項と、からなる幅広がり係数を乗じたもの
としたものである。 又、本発明の実施態様は、前記各スタンドの圧延形状を
計算するに際して、圧下方向が異なるスタンドの組合せ
毎に、該組合せの後段スタンド出側寸法と前記初期値の
差が一定範囲内となるよう、前記組合せの最終スタンド
以外の圧延形状も修正するようにしたものである。
条材毎の圧延条件の変化により生じる寸法変化を吸収し
て、目標寸法の条材を得るために、圧下配分の微調整量
及びミル操作量を決定する孔型連続圧延の初期設定方法
において、第1図にその要旨を示す如く、孔型設定時に
決定された各スタンド出側寸法、ロール回転数、及び、
ロール径や孔型形状を含むロール情報を初期値とし、圧
延材の温度及び成分の影響を少なくとも考慮した幅拡が
り予測式を含む圧延モデル式により、圧下配分を微調整
して、各スタンドの圧延形状、荷重及びトルクを決定
し、このようにして決定されたデータを用いて各スタン
ドのロール回転数及びロール開度を算出するようにし
て、前記目的を達成したものである。 又、本発明の実施態様は、前記幅拡がり予測式を、平均
投影接触長、入側幅、入側高さ、孔型排除面積及び入側
断面積から幅拡がりを求める式に、入側幅B0と孔型幅
B1の比に圧延材の温度θSと炭素含有量Cとからなる
指数関数を含む式を乗じた項と、矩形換算入側高さ0
と矩形換算出側高さ1の比を含む項と、入側幅と孔型
幅の比を含む項と、からなる幅広がり係数を乗じたもの
としたものである。 又、本発明の実施態様は、前記各スタンドの圧延形状を
計算するに際して、圧下方向が異なるスタンドの組合せ
毎に、該組合せの後段スタンド出側寸法と前記初期値の
差が一定範囲内となるよう、前記組合せの最終スタンド
以外の圧延形状も修正するようにしたものである。
【作用】 一般に、板圧延におけるミルのセツトアツプ計算は、各
パス毎の目標寸法を決定する最適配分計算と、各パス毎
に目標寸法を得るためのロール開度等のミル操作量を求
める設定値計算の2段階で行われている。一方、孔型圧
延、特に孔型連続圧延の場合は、孔型設定時に最適圧下
配分計算が行われ、この結果に基づいてロールの孔型形
状が決定されている。従つて、一旦設定されると固定さ
れるロールの孔型形状の制約から、圧延時には板圧延の
設定計算のような大幅な圧下配分の変更は不可能であ
る。そこで、本発明の孔型連続圧延におけるセツトアツ
プ計算は、圧下配分を既知として、圧延材温度、材質等
の圧延条件の変化により生じる天地寸法やオーバル寸法
の変化を吸収し、目標寸法(天地寸法、オーバル寸法)
の条材を得るために、圧延機間の圧下配分の微調整量及
びロール開度、ロール回転数等のミル操作量を決定する
ことにある。 従つて、本発明では、孔型設定時に決定された各スタン
ドの出側寸法(天地寸法(天地方向の寸法)、オーバル
寸法(オーバル方向の寸法))、ロール回転数及びロー
ル情報(ロール径、孔型形状)を初期値として、各種圧
延モデル式を用いてロール開度及びロール回転数を計算
する。この計算に用いる幅拡がり予測式としては、既
に、昭和53年11月23日〜25日に開催された第2
9回塑性加工連合講演会で発表された、次の式が知られ
ている。 (B1−B0)/B0=α{d/(B0+ 0.5H0)}(Fh/F0)…
(1) ここで、第2図乃至第4図に示した如く、B1は出側幅
(オーバル寸法)、B0は入側幅、dは平均投影接触
長、H0は入側高さ(天地寸法)、Fhは孔型排除面
積、F0は入側断面積、αは、角圧延からダイヤ圧延、
ダイヤ圧延から角圧延、オーバル圧延から丸圧延、丸圧
延からオーバル圧延等の圧延種類による定数(以下、幅
拡がり係数と称する)である。又、は、矩形換算した
場合のロール直径である。なお、以下の説明では、第2
図乃至第3図に示される出側高さH1、矩形換算入側高
さ0、矩形換算出側高さ1、孔型幅Bkも用いてい
る。 前出(1)式で示される幅拡がり予測式は、圧延材、孔
型によつて決まる幾何学的パラメータのみの式であり、
その幅拡がり予測精度は、発明者等の実験によれば±4
%程度である。この予測精度は、オンラインセツトアツ
プ制御のためのモデルとしては不十分であるので、その
原因を調べるために、発明者等は、圧延材温度や成分の
影響を調査した。具体的には、圧延材温度と炭素含有量
を変え、他のロール開度、ロール回転数等の圧延条件は
一定にして圧延を行つた場合のオーバル寸法Bを、H4
スタンド出側とV3スタンド出側について調べた。この
オーバル寸法は、前述するオーバル方向の寸法である。
調査結果を第5図及び第6図に示す。図において、●印
は炭素含有量0.47%、○印は炭素含有量0.22
%、□印は0.088%のものをそれぞれ示している。
なお、第5図と第6図は各々独立に求めたものである。
図から明らかなように、オーバル寸法は圧延材の温度及
び炭素含有量に依存しており、同一成分では、温度が高
い方が幅拡がりが大きく、又、同一温度では、炭素含有
量が多い方が幅拡がりが大きくなつている。なお、第5
図及び第6図では、炭素含有量Cのみを変えて求めてい
るが、他の成分Si、Mn、Cr等を加えたものでも同
様である。 これをまとめると、次のようになる。 (イ)幅拡がり係数αの温度依存性 温度が高いほど、幅拡がり係数αは大きくなる。但し、
鋼材が全てオーステナイト相になる温度以上(後述する
ようにほぼ約910℃以上)では、一定値となる(温度
依存性がなくなる)。又、鋼材全てがフェライト相にあ
る温度以下(後述するようにほぼ723℃以下)では、
やはり一定値となる(温度依存性がなくなる)。 (ロ)幅拡がり係数αの炭素含有量C依存性 炭素含有量Cが多いほど、幅拡がり係数αは大きくな
る。 従来、幅拡がり係数αは、入側幅B0、出側幅B1、入
側高さH0、出側高さH1等の幾何学因子のみで表わさ
れていた。しかしながら、上記の要素を考えると、圧延
材温度や炭素含有量C等も考慮することが好ましいこと
が判る。圧延材温度や炭素含有量Cをも考慮すると、幅
拡がり係数αは、次式のように表わすことができる。 α=f(温度,炭素含有量C,幾何学因子)+g(幾何
学因子)…(2a) このような実験結果に基づいて、又、上記(2a)式を
具体的な実験データに回帰させ、発明者等は、前出
(1)式の幅拡がり係数αを、次式のように数式化した
回帰式を求めた。 M=-3.333X2+ 2.233X− 0.09001…(3) X=ln(0/1) …………(4) なお、前出(2)式中で用いられているCαは、圧延材
の表面温度θsが723℃未満の場合には0、910℃
以上の場合には1であり、又、723℃と910℃の間
では、次式で表わされる。 ここで、Cは、前述のとおり炭素含有量である。 第7図に幅拡がり係数αの実測値と計算値の関係を示
し、又、第8図に、この幅拡がり係数αを用いた場合の
オーバル寸法の計算値と実測値の関係を示すが、いずれ
も良好な予測精度が得られていることが明らかである。
なお第7図及び第8図において、○印は直径110mmの
サンプル、△印は直径175mmのサンプル、□印は直径
207mmのサンプル、●印は直径230mmのサンプルを
それぞれ示す。 本発明は、前出(1)式乃至(5)式で表わされる、少
なくとも圧延材の温度及び成分の影響を考慮した幅拡が
り予測式を用いて、圧延時の温度変化や成分変化等によ
る幅拡がり量の変化を精度よく予測することを要旨とし
ており、前記幅拡がり予測式を用いることで、各スタン
ドでの断面形状を厳密に取扱つて、目標寸法通りの条材
を圧延するためのロール開度やロール回転数を圧延モデ
ル式により決定する。 この際、2スタンドがペアとされ、スタンド数が偶数の
場合には、偶数スタンドの出側オーバル寸法が孔型設計
時のオーバル寸法に極力一致するように奇数スタンドの
出側天地寸法を修正し、且つ最終スタンド出側の天地寸
法、オーバル寸法が目標値になるように圧延機の圧下配
分を微調整し、更に目標寸法を得るためのロール開度、
ロール回転数を計算する。なお、スタンド数が奇数の場
合には、2スタンド目から本発明を適用すればよい。
パス毎の目標寸法を決定する最適配分計算と、各パス毎
に目標寸法を得るためのロール開度等のミル操作量を求
める設定値計算の2段階で行われている。一方、孔型圧
延、特に孔型連続圧延の場合は、孔型設定時に最適圧下
配分計算が行われ、この結果に基づいてロールの孔型形
状が決定されている。従つて、一旦設定されると固定さ
れるロールの孔型形状の制約から、圧延時には板圧延の
設定計算のような大幅な圧下配分の変更は不可能であ
る。そこで、本発明の孔型連続圧延におけるセツトアツ
プ計算は、圧下配分を既知として、圧延材温度、材質等
の圧延条件の変化により生じる天地寸法やオーバル寸法
の変化を吸収し、目標寸法(天地寸法、オーバル寸法)
の条材を得るために、圧延機間の圧下配分の微調整量及
びロール開度、ロール回転数等のミル操作量を決定する
ことにある。 従つて、本発明では、孔型設定時に決定された各スタン
ドの出側寸法(天地寸法(天地方向の寸法)、オーバル
寸法(オーバル方向の寸法))、ロール回転数及びロー
ル情報(ロール径、孔型形状)を初期値として、各種圧
延モデル式を用いてロール開度及びロール回転数を計算
する。この計算に用いる幅拡がり予測式としては、既
に、昭和53年11月23日〜25日に開催された第2
9回塑性加工連合講演会で発表された、次の式が知られ
ている。 (B1−B0)/B0=α{d/(B0+ 0.5H0)}(Fh/F0)…
(1) ここで、第2図乃至第4図に示した如く、B1は出側幅
(オーバル寸法)、B0は入側幅、dは平均投影接触
長、H0は入側高さ(天地寸法)、Fhは孔型排除面
積、F0は入側断面積、αは、角圧延からダイヤ圧延、
ダイヤ圧延から角圧延、オーバル圧延から丸圧延、丸圧
延からオーバル圧延等の圧延種類による定数(以下、幅
拡がり係数と称する)である。又、は、矩形換算した
場合のロール直径である。なお、以下の説明では、第2
図乃至第3図に示される出側高さH1、矩形換算入側高
さ0、矩形換算出側高さ1、孔型幅Bkも用いてい
る。 前出(1)式で示される幅拡がり予測式は、圧延材、孔
型によつて決まる幾何学的パラメータのみの式であり、
その幅拡がり予測精度は、発明者等の実験によれば±4
%程度である。この予測精度は、オンラインセツトアツ
プ制御のためのモデルとしては不十分であるので、その
原因を調べるために、発明者等は、圧延材温度や成分の
影響を調査した。具体的には、圧延材温度と炭素含有量
を変え、他のロール開度、ロール回転数等の圧延条件は
一定にして圧延を行つた場合のオーバル寸法Bを、H4
スタンド出側とV3スタンド出側について調べた。この
オーバル寸法は、前述するオーバル方向の寸法である。
調査結果を第5図及び第6図に示す。図において、●印
は炭素含有量0.47%、○印は炭素含有量0.22
%、□印は0.088%のものをそれぞれ示している。
なお、第5図と第6図は各々独立に求めたものである。
図から明らかなように、オーバル寸法は圧延材の温度及
び炭素含有量に依存しており、同一成分では、温度が高
い方が幅拡がりが大きく、又、同一温度では、炭素含有
量が多い方が幅拡がりが大きくなつている。なお、第5
図及び第6図では、炭素含有量Cのみを変えて求めてい
るが、他の成分Si、Mn、Cr等を加えたものでも同
様である。 これをまとめると、次のようになる。 (イ)幅拡がり係数αの温度依存性 温度が高いほど、幅拡がり係数αは大きくなる。但し、
鋼材が全てオーステナイト相になる温度以上(後述する
ようにほぼ約910℃以上)では、一定値となる(温度
依存性がなくなる)。又、鋼材全てがフェライト相にあ
る温度以下(後述するようにほぼ723℃以下)では、
やはり一定値となる(温度依存性がなくなる)。 (ロ)幅拡がり係数αの炭素含有量C依存性 炭素含有量Cが多いほど、幅拡がり係数αは大きくな
る。 従来、幅拡がり係数αは、入側幅B0、出側幅B1、入
側高さH0、出側高さH1等の幾何学因子のみで表わさ
れていた。しかしながら、上記の要素を考えると、圧延
材温度や炭素含有量C等も考慮することが好ましいこと
が判る。圧延材温度や炭素含有量Cをも考慮すると、幅
拡がり係数αは、次式のように表わすことができる。 α=f(温度,炭素含有量C,幾何学因子)+g(幾何
学因子)…(2a) このような実験結果に基づいて、又、上記(2a)式を
具体的な実験データに回帰させ、発明者等は、前出
(1)式の幅拡がり係数αを、次式のように数式化した
回帰式を求めた。 M=-3.333X2+ 2.233X− 0.09001…(3) X=ln(0/1) …………(4) なお、前出(2)式中で用いられているCαは、圧延材
の表面温度θsが723℃未満の場合には0、910℃
以上の場合には1であり、又、723℃と910℃の間
では、次式で表わされる。 ここで、Cは、前述のとおり炭素含有量である。 第7図に幅拡がり係数αの実測値と計算値の関係を示
し、又、第8図に、この幅拡がり係数αを用いた場合の
オーバル寸法の計算値と実測値の関係を示すが、いずれ
も良好な予測精度が得られていることが明らかである。
なお第7図及び第8図において、○印は直径110mmの
サンプル、△印は直径175mmのサンプル、□印は直径
207mmのサンプル、●印は直径230mmのサンプルを
それぞれ示す。 本発明は、前出(1)式乃至(5)式で表わされる、少
なくとも圧延材の温度及び成分の影響を考慮した幅拡が
り予測式を用いて、圧延時の温度変化や成分変化等によ
る幅拡がり量の変化を精度よく予測することを要旨とし
ており、前記幅拡がり予測式を用いることで、各スタン
ドでの断面形状を厳密に取扱つて、目標寸法通りの条材
を圧延するためのロール開度やロール回転数を圧延モデ
ル式により決定する。 この際、2スタンドがペアとされ、スタンド数が偶数の
場合には、偶数スタンドの出側オーバル寸法が孔型設計
時のオーバル寸法に極力一致するように奇数スタンドの
出側天地寸法を修正し、且つ最終スタンド出側の天地寸
法、オーバル寸法が目標値になるように圧延機の圧下配
分を微調整し、更に目標寸法を得るためのロール開度、
ロール回転数を計算する。なお、スタンド数が奇数の場
合には、2スタンド目から本発明を適用すればよい。
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明す
る。 本実施例では、第9図に示す如く、全スタンドにおい
て、ロール回転数やロール開度を求める処理を行う。ま
ずステツプ110で、セツトアツプ計算に必要な初期値
を設定する。この初期値としては、例えば、天地寸法H
01、オーバル寸法B01等の素材寸法、目標天地寸法
H1iaim 、目標オーバル寸法B1iaim (iはスタン
ド番号)等の各スタンド目標出側形状、各スタンドロー
ル回転数Niaim 、ロール径D0i、ダイヤ(菱形)、
オーバル(楕円形)等の孔型形状を含むロール情報、炭
素含有量C(%)等の素材成分がある。 次いで、ステツプ112で、第iスタンドの圧延形状、
荷重Pi及びトルクGiを計算する。具体的には、圧延
モデル式により各スタンド出側寸法を決定し、更に荷
重、トルクを計算する。この計算に際しては、幅拡がり
係数αの計算において、既に説明した、温度や炭素含有
量、歪を考慮した前出(2)〜(5)式を用いる以外
は、既存のモデル式を使用して構わない。例えば、圧延
形状については、「線材・棒鋼圧延の幅拡がり特性とそ
の数式化(篠倉恒樹・高井耕一、「鉄と鋼」第67年
(1981年)第15号221〜226頁)」の文献に
示された手法において求めることができる。例えば、こ
の文献の225頁の(10)式は、本発明の第10図に
示される幅拡がり比率βiを求める式と同様のものであ
り、これにより、例えば第10図の出側形状計算の如く
寸法B1i等を求めることができる。荷重Piについて
は、「熱間圧延における圧延荷重(志田茂、日立評論、
vol.52、No.8(1970年)57〜62頁)」の特
に60頁の(23)〜(26)式及び(28)式で求め
ることができる。トルクについては、「孔型圧延の負荷
特性とその数式化(篠倉恒樹、勝山昭史、昭和54年度
塑性加工学会春季講演会(1979.5.17〜19東
京)予稿集、509〜512頁」の特に512頁の第4
項にあるように求めることができる。又、このように求
める際のパラメータについては、それぞれの手法に従つ
て決定すればよい。 なお、このステツプ112における具体的な計算手順の
例を第10図に示す。第10図において、△H1iは出
側厚み修正量である。又、平均温度θ0mi、θ1miは、
表面温度θ0siから通常用いられる式で計算することが
できる。例えば、これら平均温度θ0mi、θ1mi、又、
表面温度θ0siについては、「厚板圧延における鋼板温
度予測モデル(熊野征晴、高橋出雲男、吉間豊、大西輝
孝、梶浦茂実、東和彦、神戸製鋼技報/Vol.36、N
o.3、47〜49頁)」の、特に48頁第3項「温度モ
デルの簡易化」の項、更には、この項の48頁(7)式
や(8)式を用いて求めることもできる。 なお、この第10図において、kfmi は平均変形抵抗で
あり、Bmiは平均幅であり Qiは圧下力関数であり、ψiはトルクアーム係数であ
る。なお、使用するモデル式のパラメータにより計算順
序は多少異なつても構わない。 次いでステツプ114に進み、計算された荷重が設備の
制約を超えないか否かを判定し、設備の制約を超えてい
る場合には、ステツプ116で第iスタンドの出側厚み
H1iを減少させた後、前出ステツプ112に戻つて再
計算する。 ステツプ114の判定結果が合格であり、即ち荷重が設
備の制約を超えていないと判断される時には、ステツプ
118に進み、1つの方向への圧下と該方向と直角の方
向への圧下とをセツトで行うための組合せスタンドから
なる圧延機の場合は偶数スタンドであるか否かを判定す
る。判定結果が否である場合には、ステツプ120に進
み、スタンド番号iを1だけインクリメントして、前出
ステツプ112に戻る。 一方、ステツプ118の判定結果が正であり、組合せの
後段スタンド、即ち1セツトが2スタンドの場合は偶数
スタンドであると判断されたときには、ステツプ122
に進み、出側オーバル寸法B1iと目標オーバル寸法B
1iaim を比較する。その差が許容範囲△B1iaim を
外れる場合には、ステツプ124に進み、次式により、
前段の第(i−1)スタンドの出側天地寸法H1 i-1を
△H1 i-1だけ修正する。 △H1 i-1=(B1iaim =B1i)/(∂B1i/∂
H0i)……(6) H1 i-1=H1 i-1+△H1 i-1………(7) ここで、許容範囲△B1iaim は、下流スタンドに近付
くにつれて小さくする。 ステツプ122の判定結果が正であり、出側オーバル寸
法B1iと目標オーバル寸法B1iaim の差が許容範囲
△B1iaim に入つていると判断されるときには、ステ
ツプ126に進み、最終第nスタンドであるか否かを判
定する。判定結果が否である場合には、ステツプ128
に進み、スタンド番号iを1だけインクリメントして、
前出ステツプ112に戻る。 一方、ステツプ126の判定結果が正であり、すべての
スタンドの計算が終了したと判断されるときには、ステ
ツプ130に進み、最終第nスタンドのロール回転数N
nを基準とした場合の各スタンドのロール回転数Ni
を、例えば次式を用いて計算する。 Ni={(1+Sfn)n}/{(1+Sfi)i}(F1n/F1i)×Nn
…(8) ここで、iは、矩形換算した場合のロール直径であ
る。 次いでステツプ132に進み、最終的に決定された各ス
タンドの材料寸法やロール回転数等より、各スタンドの
圧延荷重Piを再計算する。次いでステツプ134に進
み、各スタンドの圧延荷重Pi及びミル定数Kiのモデ
ルから、例えば次式を用いてロール開度Siを決定す
る。 Si=H1i−2Hki− (Pi−Pi0/Ki ……………(9) ここで、Pi0は零調荷重である。 以上のようにして、目標寸法を得るためのロール回転数
及びロール開度が決定される。 なお、スタンド数が奇数で、2スタンド目から本発明を
適用する場合には、ステツプ118の偶数スランドであ
るか否かの判定基準が、奇数スタンドであるか否かに変
わる。 なお、炭素含有量C=0.16%、直径110mmのビレ
ツトをV1、H2、V3、H4の4スタンドで連続圧延
するに際して、本発明によりセツトアツプ計算した際
の、基準値に対する変化状態を第11図に示す。圧延材
の温度が、基準値788℃(○印)に対して、この計算
の対象となる圧延材は温度が767℃(●印)に21℃
低下していたため、オーバル寸法が小さくなるので、こ
れを補うために、V1、H2、V3スタンドのロール開
度が基準値より開いていることが分る。
る。 本実施例では、第9図に示す如く、全スタンドにおい
て、ロール回転数やロール開度を求める処理を行う。ま
ずステツプ110で、セツトアツプ計算に必要な初期値
を設定する。この初期値としては、例えば、天地寸法H
01、オーバル寸法B01等の素材寸法、目標天地寸法
H1iaim 、目標オーバル寸法B1iaim (iはスタン
ド番号)等の各スタンド目標出側形状、各スタンドロー
ル回転数Niaim 、ロール径D0i、ダイヤ(菱形)、
オーバル(楕円形)等の孔型形状を含むロール情報、炭
素含有量C(%)等の素材成分がある。 次いで、ステツプ112で、第iスタンドの圧延形状、
荷重Pi及びトルクGiを計算する。具体的には、圧延
モデル式により各スタンド出側寸法を決定し、更に荷
重、トルクを計算する。この計算に際しては、幅拡がり
係数αの計算において、既に説明した、温度や炭素含有
量、歪を考慮した前出(2)〜(5)式を用いる以外
は、既存のモデル式を使用して構わない。例えば、圧延
形状については、「線材・棒鋼圧延の幅拡がり特性とそ
の数式化(篠倉恒樹・高井耕一、「鉄と鋼」第67年
(1981年)第15号221〜226頁)」の文献に
示された手法において求めることができる。例えば、こ
の文献の225頁の(10)式は、本発明の第10図に
示される幅拡がり比率βiを求める式と同様のものであ
り、これにより、例えば第10図の出側形状計算の如く
寸法B1i等を求めることができる。荷重Piについて
は、「熱間圧延における圧延荷重(志田茂、日立評論、
vol.52、No.8(1970年)57〜62頁)」の特
に60頁の(23)〜(26)式及び(28)式で求め
ることができる。トルクについては、「孔型圧延の負荷
特性とその数式化(篠倉恒樹、勝山昭史、昭和54年度
塑性加工学会春季講演会(1979.5.17〜19東
京)予稿集、509〜512頁」の特に512頁の第4
項にあるように求めることができる。又、このように求
める際のパラメータについては、それぞれの手法に従つ
て決定すればよい。 なお、このステツプ112における具体的な計算手順の
例を第10図に示す。第10図において、△H1iは出
側厚み修正量である。又、平均温度θ0mi、θ1miは、
表面温度θ0siから通常用いられる式で計算することが
できる。例えば、これら平均温度θ0mi、θ1mi、又、
表面温度θ0siについては、「厚板圧延における鋼板温
度予測モデル(熊野征晴、高橋出雲男、吉間豊、大西輝
孝、梶浦茂実、東和彦、神戸製鋼技報/Vol.36、N
o.3、47〜49頁)」の、特に48頁第3項「温度モ
デルの簡易化」の項、更には、この項の48頁(7)式
や(8)式を用いて求めることもできる。 なお、この第10図において、kfmi は平均変形抵抗で
あり、Bmiは平均幅であり Qiは圧下力関数であり、ψiはトルクアーム係数であ
る。なお、使用するモデル式のパラメータにより計算順
序は多少異なつても構わない。 次いでステツプ114に進み、計算された荷重が設備の
制約を超えないか否かを判定し、設備の制約を超えてい
る場合には、ステツプ116で第iスタンドの出側厚み
H1iを減少させた後、前出ステツプ112に戻つて再
計算する。 ステツプ114の判定結果が合格であり、即ち荷重が設
備の制約を超えていないと判断される時には、ステツプ
118に進み、1つの方向への圧下と該方向と直角の方
向への圧下とをセツトで行うための組合せスタンドから
なる圧延機の場合は偶数スタンドであるか否かを判定す
る。判定結果が否である場合には、ステツプ120に進
み、スタンド番号iを1だけインクリメントして、前出
ステツプ112に戻る。 一方、ステツプ118の判定結果が正であり、組合せの
後段スタンド、即ち1セツトが2スタンドの場合は偶数
スタンドであると判断されたときには、ステツプ122
に進み、出側オーバル寸法B1iと目標オーバル寸法B
1iaim を比較する。その差が許容範囲△B1iaim を
外れる場合には、ステツプ124に進み、次式により、
前段の第(i−1)スタンドの出側天地寸法H1 i-1を
△H1 i-1だけ修正する。 △H1 i-1=(B1iaim =B1i)/(∂B1i/∂
H0i)……(6) H1 i-1=H1 i-1+△H1 i-1………(7) ここで、許容範囲△B1iaim は、下流スタンドに近付
くにつれて小さくする。 ステツプ122の判定結果が正であり、出側オーバル寸
法B1iと目標オーバル寸法B1iaim の差が許容範囲
△B1iaim に入つていると判断されるときには、ステ
ツプ126に進み、最終第nスタンドであるか否かを判
定する。判定結果が否である場合には、ステツプ128
に進み、スタンド番号iを1だけインクリメントして、
前出ステツプ112に戻る。 一方、ステツプ126の判定結果が正であり、すべての
スタンドの計算が終了したと判断されるときには、ステ
ツプ130に進み、最終第nスタンドのロール回転数N
nを基準とした場合の各スタンドのロール回転数Ni
を、例えば次式を用いて計算する。 Ni={(1+Sfn)n}/{(1+Sfi)i}(F1n/F1i)×Nn
…(8) ここで、iは、矩形換算した場合のロール直径であ
る。 次いでステツプ132に進み、最終的に決定された各ス
タンドの材料寸法やロール回転数等より、各スタンドの
圧延荷重Piを再計算する。次いでステツプ134に進
み、各スタンドの圧延荷重Pi及びミル定数Kiのモデ
ルから、例えば次式を用いてロール開度Siを決定す
る。 Si=H1i−2Hki− (Pi−Pi0/Ki ……………(9) ここで、Pi0は零調荷重である。 以上のようにして、目標寸法を得るためのロール回転数
及びロール開度が決定される。 なお、スタンド数が奇数で、2スタンド目から本発明を
適用する場合には、ステツプ118の偶数スランドであ
るか否かの判定基準が、奇数スタンドであるか否かに変
わる。 なお、炭素含有量C=0.16%、直径110mmのビレ
ツトをV1、H2、V3、H4の4スタンドで連続圧延
するに際して、本発明によりセツトアツプ計算した際
の、基準値に対する変化状態を第11図に示す。圧延材
の温度が、基準値788℃(○印)に対して、この計算
の対象となる圧延材は温度が767℃(●印)に21℃
低下していたため、オーバル寸法が小さくなるので、こ
れを補うために、V1、H2、V3スタンドのロール開
度が基準値より開いていることが分る。
以上説明した通り、本発明によれば、条材1本毎に圧延
条件を設定する際に、少なくとも圧延材の温度及び成分
の影響を考慮した幅拡がり予測式を含む圧延モデル式を
用いているので、圧延1本目あるいは急激な圧延条件の
変化に対しても、目標通りの寸法の条材を圧延すること
ができるという優れた効果を有する。
条件を設定する際に、少なくとも圧延材の温度及び成分
の影響を考慮した幅拡がり予測式を含む圧延モデル式を
用いているので、圧延1本目あるいは急激な圧延条件の
変化に対しても、目標通りの寸法の条材を圧延すること
ができるという優れた効果を有する。
第1図は、本発明に係る孔型連続圧延の初期設定方法の
要旨を示す流れ図、第2図乃至第4図は、本発明で用い
られている記号を説明するための線図、第5図は、本発
明の作用を説明するための、炭素含有量及び仕上り表面
温度とH4スタンド出側オーバル寸法の関係の例を示す
線図、第6図は、同じく、炭素含有量及び仕上り表面温
度とV3スタンド出側オーバル寸法の関係の例を示す線
図、第7図は、同じく、本発明で用いられる幅拡がり係
数の実測値と計算値の対応関係を示す線図、第8図は、
同じく、オーバル寸法の実測値と計算値の誤差を示す線
図、第9図は、本発明が採用された孔型連続圧延の初期
設定方法の実施例の計算手順を示す流れ図、第10図
は、前記実施例の第iスタンド圧延形状、荷重、トルク
を計算する手順を詳細に示す流れ図、第11図は、本発
明を採用した場合の、各スタンドにおける基準に対する
ロール開度の変化状態の例を示す線図、第12図は、V
H4スタンド孔型連続圧延機の構成を示す工程図であ
る。 B1……出側幅、B0……入側幅、 d……平均投影接触長、H0……入側高さ、 H1……出側高さ、Fh……孔型排除面積、 F0……入側断面積、α……幅拡がり係数、 Bk……孔型幅、θs……表面温度、 C……炭素含有量、 H1iaim ……各スタンド出側天地寸法、 B1iaim ……各スタンド出側オーバル寸法、 Niaim ……各スタンドロール回転数、 Pi……各スタンド圧延荷重、 Ni……各スタンドロール回転数、 Si……各スタンドロール開度。
要旨を示す流れ図、第2図乃至第4図は、本発明で用い
られている記号を説明するための線図、第5図は、本発
明の作用を説明するための、炭素含有量及び仕上り表面
温度とH4スタンド出側オーバル寸法の関係の例を示す
線図、第6図は、同じく、炭素含有量及び仕上り表面温
度とV3スタンド出側オーバル寸法の関係の例を示す線
図、第7図は、同じく、本発明で用いられる幅拡がり係
数の実測値と計算値の対応関係を示す線図、第8図は、
同じく、オーバル寸法の実測値と計算値の誤差を示す線
図、第9図は、本発明が採用された孔型連続圧延の初期
設定方法の実施例の計算手順を示す流れ図、第10図
は、前記実施例の第iスタンド圧延形状、荷重、トルク
を計算する手順を詳細に示す流れ図、第11図は、本発
明を採用した場合の、各スタンドにおける基準に対する
ロール開度の変化状態の例を示す線図、第12図は、V
H4スタンド孔型連続圧延機の構成を示す工程図であ
る。 B1……出側幅、B0……入側幅、 d……平均投影接触長、H0……入側高さ、 H1……出側高さ、Fh……孔型排除面積、 F0……入側断面積、α……幅拡がり係数、 Bk……孔型幅、θs……表面温度、 C……炭素含有量、 H1iaim ……各スタンド出側天地寸法、 B1iaim ……各スタンド出側オーバル寸法、 Niaim ……各スタンドロール回転数、 Pi……各スタンド圧延荷重、 Ni……各スタンドロール回転数、 Si……各スタンドロール開度。
Claims (3)
- 【請求項1】略固定された圧延機間の圧下配分のもと
で、条材毎の圧延条件の変化により生じる寸法変化を吸
収して、目標寸法の条材を得るために、圧下配分の微調
整量及びミル操作量を決定する孔型連続圧延の初期設定
方法において、 孔型設計時に決定された各スタンドの出側寸法、ロール
回転数、及び、ロール径や孔型形状を含むロール情報を
初期値とし、 圧延材の温度及び成分の影響を少なくとも考慮した幅拡
がり予測式を含む圧延モデル式により、圧下配分を微調
整して、各スタンドの圧延形状、荷重及びトルクを決定
し、 このように決定されたデータを用いて各スタンドのロー
ル回転数及びロール開度を算出することを特徴とする孔
型連続圧延の初期設定方法。 - 【請求項2】前記幅拡がり予測式を、平均投影接触長、
入側幅、入側高さ、孔型排除面積及び入側断面積から幅
拡がりを求める式に、入側幅と孔型幅の比に圧延材の温
度と炭素含有量とからなる指数関数を含む式を乗じた項
と、矩形換算入側高さと矩形換算出側高さの比を含む項
と、入側幅と孔型幅の比を含む項と、からなる幅拡がり
係数を乗じたものとした特許請求の範囲第1項記載の孔
型連続圧延の初期設定方法。 - 【請求項3】前記各スタンドの圧延形状を計算するに際
して、圧下方向が異なるスタンドの組合せ毎に、該組合
せの後段スタンド出側寸法と前記初期値の差が一定範囲
内となるよう、前記組合せの後段スタンド以外の圧延形
状も修正するようにした特許請求の範囲第1項記載の孔
型連続圧延の初期設定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61003164A JPH0659488B2 (ja) | 1986-01-10 | 1986-01-10 | 孔型連続圧延の初期設定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61003164A JPH0659488B2 (ja) | 1986-01-10 | 1986-01-10 | 孔型連続圧延の初期設定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62161412A JPS62161412A (ja) | 1987-07-17 |
| JPH0659488B2 true JPH0659488B2 (ja) | 1994-08-10 |
Family
ID=11549715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61003164A Expired - Lifetime JPH0659488B2 (ja) | 1986-01-10 | 1986-01-10 | 孔型連続圧延の初期設定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0659488B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9488536B2 (en) * | 2010-09-20 | 2016-11-08 | The Hong Kong Research Institute Of Textiles And Apparel Limited | Process for manufacturing fabric pressure sensor |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02104412A (ja) * | 1988-10-13 | 1990-04-17 | Kawasaki Steel Corp | 熱間圧延におけるオンラインセットアップ条件決定方法 |
| CN109918853A (zh) * | 2019-04-08 | 2019-06-21 | 北京勤泽鸿翔冶金科技有限公司 | 一种棒线材孔型设计方法及装置 |
| CN119303967A (zh) * | 2023-07-14 | 2025-01-14 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种适用于线材轧机高速轧制过程中轧制压力预报方法 |
| CN118080558B (zh) * | 2024-03-04 | 2025-01-24 | 江苏沙钢钢铁有限公司 | 一种大规格冷镦钢盘条尺寸精度的控制方法 |
-
1986
- 1986-01-10 JP JP61003164A patent/JPH0659488B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9488536B2 (en) * | 2010-09-20 | 2016-11-08 | The Hong Kong Research Institute Of Textiles And Apparel Limited | Process for manufacturing fabric pressure sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62161412A (ja) | 1987-07-17 |
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