JPH084820B2 - 厚板圧延における板反り制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】

本発明は、厚板圧延における板反り制御方法に係り、
特に、リバース圧延機による厚板圧延に際し用いて好適
な、厚板圧延における板反り制御方法の改良に関する。

【従来の技術】

厚板圧延における板先後端での上下反りは、圧延機噛
込み不能による圧延能率の低下、設備の破損、残留歪み
の発生、不均一冷却による品質劣化などの原因となり、
非常に大きな実害をもたらしている。 このように、大きな実害をもたらしている前記上下反
りは、被圧延材の上下面の温度差や摩擦状態、上下のワ
ークロール径の差、板厚や圧下率、下ワークロールのピ
ツクアツプ量、被圧延材噛込み時の上下のインパクトド
ロツプ量及び差等の多くの要因が絡んで発生している。
このため、前記各要因が厚板の上下反りに与える影響を
定量的に解明することが難しく、適正な板反り制御を困
難としている。 又、板反りの発生が板先後端の非定常域に限られてい
ることも、板反り要因の定量的把握、制御を難しくして
いる一因である。 このため、従来は、板の上下反り解消する方法とし
て、上下ワークロールの回転数を制御するもの（実開昭
59−129409）、下ワークロールのピツクアツプ量を制御
するもの（特開昭59−178114）、上下のインパクトドロ
ツプ量を制御するもの、及び被圧延材の上下面温度差を
制御するもの（特開昭57−88909）等の各制御をそれぞ
れ独立に行つていた。 例えば、板反りを修正する方法として、特開昭57−88
909で提案されているように、板上下面の温度を検出し
て、この温度情報に基づき反りを修正するものがある。 なお、前記下ワークロールのピツクアツプ量とは、第
14図に示されるように、下ワークロール１と天面レベル
と圧延機前後面に設置されるテーブルローラ２の天面レ
ベルとの差Ｈを言う。 又、前記上下のインパクトドロツプとは、板の噛込み
時に上下のワークロールの回転速度が第15図に示される
ように一時的に低下する現象を言い、インパクトドロツ
プ量とは、インパクトドロツプ発生領域における上下ワ
ークロールの回転速度降下量の最大値ｎと上下のワーク
ロールの板噛込み前における回転速度N₀との比n/N₀と定
義される。

【発明が解決しようとする問題点】

しかしながら、第16図に示されるように、厚板３の反
り形状は、同図（Ａ）で示される上反り、同図（Ｂ）で
示される下反り、同図（Ｃ）で示される最先端部のみが
大きな曲率で曲げられる、いわゆる先端鼻曲り、同図
（Ｄ）で示される上反り及び先端鼻曲りの複合型、同図
（Ｅ）で示される下反り及び先端鼻曲りの複合型など様
々であつて、これらの発生要因も反り形状によつて異な
つており、各種反り形状に対応した最適な反り制御が行
なわれていなかつた。このため、厚板３の上下反りの発
生を確実に抑制することができないという問題点があ
る。 又、圧延上の問題から成形パスにおいては、前述した
下ワークロールのピツクアツプ量制御が行えず、又、板
厚、圧下率の変化によつて回転数制御や温度差制御の効
果も変わるため、前記従来の手段では、板の上下反りの
発生を確実に防止することができないという問題点があ
る。

【発明の目的】

本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであ
つて、各種の反り制御手段中から、圧延条件に応じた、
反り制御に対して一番有効な反り制御手段を選定するこ
とが可能であり、従って、効率的な制御が可能な、厚板
圧延における板反り制御方法を提供することを目的とす
る。

【問題点を解決するための手段】

本発明は、厚板圧延設備の圧延機前後面の少なくとも
一方に設置され且つ厚板の上下反りを定量化する反りセ
ンサの反り量及び反り形状の測定結果に基づいて、板先
端部の上下反りを修正する厚板圧延における板反り制御
方法において、第１図にその要旨を示す如く、成形パス
か否かを判定すると共に、被圧延材とロールの接触弧長
と被圧延材の平均板厚の比を求め、成形パスであるか否
か、及び、前記比に基づいて、上下ワークロールの回転
数制御、下ワークロールのピックアップ量制御、上下の
インパクトドロップ量制御、及び、厚板の上下面温度差
制御のいずれか、又は、その組合せを選定するようにし
て、上記目的を達成したものである。

【作用】

本発明者は、反り発生メカニズムに対する理論的検討
を行い、反りは被圧延材とロールの接触弧長（ld）と被
圧延材の平均板厚（hm）の比ld/hmを用いることで定量
化できる。即ち反り制御手段の制御量とld/lmがわかれ
ば、反り量、及び方向を推定できるという新しい知見に
基づいて本発明を完成させたものである。又、この知見
により、反り制御に対して一番有効な反り制御手段の選
定が可能となり、効率的な制御が可能となる。 ここで、接触弧長ld及び平均板厚hmは、例えば、社団
法人 日本鉄鋼協会共同研究会 圧延理論部会発行の
「板圧延の論理と実際」第７頁、第10頁に記載されてい
るように、次のようにして予測することができる。 即ち、第２図に示す如く、被圧延材16のワークロール
10への入側板厚をH₀、出側板厚をH₁とし、ワークロール
10の偏平ロール半径をＲ′とし、Δｈ＝H₀−H₁とする
と、（投影）接触弧長ldは、次式で表わされる。 又、平均板厚hmは、次式で表わされる。 hm≒（H₀＋2H₁）/3 …（２） ここで、入側板厚H₀、出側板厚H₁は、実測値を用いた
り、ゲージメータ式による計算値を用いたりすることが
できる。

【実施例】

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。 本発明に係る厚板圧延における板反り制御方法を実施
する厚板圧延設備は、第３図に示されるように、ワーク
ロール10、11及びこのワークロール10、11に接触して回
転するバツクアツプロール12、13を備えたリバース圧延
機14と、このリバース圧延機14の入側及び出側に配置さ
れ、被圧延材16に冷却水を噴射して該被圧延材16を冷却
する冷却装置18A、18B、20A、20Bと、これら冷却装置18
A〜20Bの冷却水の流量を制御する流量制御装置22と、前
記ワークロール10、11を回転駆動する電動機24、25と、
これら電動機24、25を制御する主機制御装置26と、前記
バツクアツプロール13に設置される油圧シリンダ28と、
この油圧シリンダ28を制御する油圧圧下制御装置30と、
前記リバース圧延機14により圧延された被圧延材16の先
後端の反り量及び反り形状を検出する反りセンサ32と、
この反りセンサ32からの検出信号をデータ処理するマイ
クロコンピユータ34と、前記被圧延材16の上面温度を検
出する上面温度計36と、被圧延材16の下面温度を検出す
る下面温度計38と、前記マイクロコンピユータ34、温度
計36、38の出力信号に基づき、前記冷却水の流量制御装
置22、主機制御装置26、及び油圧圧下制御装置30を制御
するプロセスコンピユータ40とから構成されている。 前記プロセスコンピユータ40は、パススケジユール、
前記マイクロコンピユータ34から得られる被圧延材16の
先端における反り量、反り形状に基づき、上下ワークロ
ールの回転数制御、下ワークロールのピツクアツプ量制
御、上下のインパクトドロツプ量制御、被圧延材16の上
面温度差制御のうち、前記反りの制御に最適な一又は二
以上の組合せを選択すると共に、前記被圧延材16先端に
おける反り量からその反り量を解消する前記選択した各
制御における各制御値を算出し、この算出した各制御値
に基づいて次パスにおいて前記冷却水流量制御装置22、
主機制御装置26、及び油圧圧下制御装置30を制御するよ
うに構成されている。 次に、このプロセスコンピユータ40における、被圧延
材16の先端における反り量からその反り量を解消する各
制御における制御値の算出方法について説明する。 第４図は被圧延材16の先端が上反りを呈した場合、第
５図は被圧延材16の先端が下反りを呈した場合をそれぞ
れ示す。この反りの状態の曲率半径をρとし、上反りの
場合その符号を正、下反りの場合その符号を負とする。 第６図は、上下ワークロールの異速率（V₁−V₂）/V₁
×100と反り曲率k₁（1/ρ）との関係、即ち上下ワーク
ロールの異速率が板反りに及ぼす影響を示したものであ
る。なお、V₁は上ワークロールの回転数、V₂は下ワーク
ロールの回転数をそれぞれ示す。同図から明らかなよう
に、前記異速率が増加すると、これに伴い被圧延材16の
先端が上反りとなり、且つ、その曲率k₁が異速率の増加
に伴い増加する傾向を示す。 この第６図で示される上下ワークロールの異速率（V₁
−V₂）/V₁×100と反り曲率k₁（1/ρ）との関係は次式で
表わされる。 k₁＝α_１・f₁｛（V₁−V₂）/V₁×100｝ …（３） ここでα_１＝g₁（ld/km）である。即ち、α_１は、接
触弧長ldと平均板厚hmとの比ld/hmに基づく関数g₁によ
り求められる。 従つて、上下ワークロールの回転数の差によつて、k₁
なる反り曲率でもつて板が反つた場合には、次パスにお
いて、その反り曲率k₁が零となる制御値（V₁−V₂）/V₁
×100を前出（３）式から求めることができる。 第７図は、下ロールピツクアツプ量Ｈと反り曲率k
₂（1/ρ）との関係、即ち、下ロールピツクアツプ量Ｈ
が板反りに及ぼす影響を示したものである。同図から明
らかなように、下ロールピツクアツプ量Ｈが増加する
と、これに伴い被圧延材16の先端が下反りとなり、且
つ、その反り曲率|k₂|が下ロールピツクアツプ量Ｈの増
加に伴い増加する傾向を示す。 この第７図から下ロールピツクアツプ量Ｈと反り曲率
k₂との関係は次式で表わされる。 k₂＝α_２・f₂（Ｈ） …（４） ここでα_２＝g₂（ld/hm）である。即ち、α_２は接触
弧長ldと平均板厚hmとの比ld/hmに基づく関数g₂から求
められる値である。 従つて、下ロールピツクアツプ量Ｈによつて、k₂なる
反り曲率でもつて板が反つた場合には、次パスにおい
て、その曲率が零となる制御値Ｈを前出（４）式から求
めることができる。 第８図は、上下インパクトドロツプ量差Xn₁−Xn₂と反
り曲率k₃との関係、即ち上下インパクトドロツプ量差Xn
₁−Xn₂が板反りに及ぼす影響を示したものである。な
お、Xn₁は上インパクドドロツプ量、Xn₂は下インパクト
ドロツプ量をそれぞれ示す。同図から明らかなように、
上下インパクトドロツプ量差が増加すると、これに伴い
被圧延機16の先端が下反りとなり、且つ、その反り曲率
|k₂|が上下インパクトドロツプ量差の増加に伴い増加す
る傾向を示す。 この第８図から上下インパクトドロツプ量差Xn₁−Xn₂
と反り曲率k₃との関係は次式により表わされる。 k₃＝α_３・f₃（Xn₁−Xn₂） …（５） ここでα_３＝g₃（ld/hm）である。即ち、α_３は接触
弧長ldと平均板厚hmとの比ld/hmに基づく関数g₃から求
められる値である。 従つて、上下インパクトドロツプ量差Xn₁−Xn₂によつ
て、k₃なる反り曲率でもつて板が反つた場合には、次パ
スにおいて、その曲率が零となる制御値Xn₁−Xn₂を前出
（５）式から求めることができる。 第９図は、被圧延材16の上下面温度差T₁−T₂と反り曲
率k₄との関係、即ち、被圧延材16の上下面温度差が板反
りに及ぼす影響を示したものである。同図から明らかな
ように、被圧延材16の上下面の温度差T₁−T₂の増加に伴
つて被圧延材16の先端は下反りとなり、且つ、その反り
曲率|k₄|は前記温度差T₁−T₂の増加に伴つて増加する傾
向を示す。 この第９図から被圧延材の上下面温度差T₁−T₂と反り
曲率k₄との関係は次式で表わされる。 k₄＝α_４・f₄（T₁−T₂） …（６） ここでα_４＝g₄（ld/hm）である。即ち、α_４は接触
弧長ldと平均板厚hmとの比ld/hmに基づく関数g₄から求
められる値である。 従つて、被圧延材16の上下面温度差T₁−T₂によつて、
k₄なる反り曲率でもつて板が反つた場合には、次パスに
おいて、その反り曲率が零となる制御値T₁−T₂を前出
（６）式から求めることができる。 次に、前記プロセスコンピユータ40における各制御の
最適組合せの選択について説明する。この各制御の最適
組合せの選択は、本発明者による各種板反り発生要因
の、板の上下反りに与える影響の定量的な解明結果に基
づき行われる。具体的には、以下に示すような板反り発
生要因の定量的把握に基づき、各制御の最適組合せを選
択するようにしている。 先ず、前出第16図の（Ｃ）〜（Ｅ）で示される先端鼻
曲りの発生要因については、上下インパクトドロツプ量
差の影響が特に大きい。従つて、先端鼻曲りが発生した
場合には、インパクトドロツプ量差を適正に制御するこ
とが望ましいことがわかる。 第10図に、前出第６図で示される異速率と反り曲率と
の関係に及ぼす前記比ld/hmの影響を示す。又、第11図
に、前出第９図で示される被圧延材16の上下面温度差と
反り曲率との関係に及ぼす前記比ld/hmの影響を示す。
前記第10図から明らかなように、前記比ld/hmが所定値A
₁、A₂の範囲内（A₁＜ld/hm＜A₂）にある場合には、異速
率は反りに対する影響が小さいことがわかる。又、第11
図から明らかなように、前記比ld/hmが所定値A₁、A₂の
範囲内（A₁＜ld/hm＜A₂）にある場合には、被圧延材16
の上下面温度は反りに対する影響が大きいことがわか
る。従って、前記比ld/hmが所定値A₁、A₂の範囲内にあ
る場合には、被圧延材16の反り制御には温度差制御ある
いはピツクアツプ量制御が有効であることがわかる。 又、成形パスにおいては圧延上の問題からピツクアツ
プ量制御をすることが困難である。 従つて、本実施例においては、反りセンサ32から得ら
れる反り量や反り形状に基づいて、鼻曲り形状か否か、
反りの方向変化はあるか否か、成形パスか否か、前記比
ld/hmが所定値A₁、A₂の範囲内にあるか否かを判定する
ことによつて、 上下ワークロールの回転数制御、 下ワークロールのピツクアツプ量制御、 上下のインパクトドロツプ量制御、 被圧延材の上下面温度差制御、 のうち、反りの制御に最適な一又は二以上の組合せを選
択するようにしている。この選択は、具体的には、第12
図に示される流れ図に基づき行つている。 即ち、ステツプ100において、前記反りセンサ32によ
り反り量及び反り形状を検出する。 次に、ステツプ102に進み、前記反りセンサ32から得
られた反り形状が鼻曲り形状か否かを判定する。このス
テツプ102において反り形状が鼻曲り形状であると判定
される場合にはステツプ104に進む。 ステツプ104においては反りの方向変化があるか否か
を判定する。このステツプ104において反りの方向変化
があると判定される場合にはステツプ106に進む。 ステツプ106においては、成形パスか否かを判定す
る。このステツプ106において成形パスであると判定さ
れる場合にはステツプ108に進む。 ステツプ108においては、前記比ld/hmが所定値A₁、A₂
の間にあるか否かを判定する。このステツプ108におい
て前記比ld/hmが所定範囲内A₁＜ld/hm＜A₂にあると判定
される場合にはステツプ110に進む。 ステツプ110においては、前記ステツプ102〜108の処
理により区分けされた反り形状及びパスに最適な制御で
ある前記インパクトドロツプ量制御と被圧延材16の上
下面温度差制御とを選択して、これら選択した２つの
制御、を組合せて行う。 次に、ステツプ112に進み圧延終了か否かを判定す
る。このステツプ112において正と判定される場合、即
ち圧延終了と判定される場合にはプログラムを終了す
る。又、ステツプ112において否と判定される場合即ち
圧延が終了していないと判定される場合には前出ステツ
プ100に戻る。 又、前出ステツプ108において前記比ld/hmが所定値
A₁、A₂の間にないと判定される場合にはステツプ114に
進む。 ステツプ114においては、前記インパクトドロツプ量
制御と上下ワークロールの回転数制御とを選択し、
これら各制御、を組合せて行う。 又、前出ステツプ106において成形パスでないと判定
される場合には、ステツプ118に進む。ステツプ118にお
いては、前記比ld/hmが所定値A₁、A₂の間にあるか否か
を判定する。 ステツプ118において前記比ld/hmが所定範囲内A₁＜ld
/hm＜A₂にあると判定される場合にはステツプ120に進
む。 ステツプ120においては、インパクトドロツプ量制御
と、ピツクアツプ量制御と、被圧延材の上下面温度
差制御とを選択し、これら各制御、、を組合せ
て行う。 又、前出ステツプ118において否と判定される場合、
即ち前記比ld/hmが所定範囲内A₁＜ld/hm＜A₂にないと判
定される場合には、ステツプ122に進む。 ステツプ122においては、インパクトドロツプ量制御
と、ワークロールの回転数制御と、ピツクアツプ量
制御とを選択し、これら各制御、、を組合せて
行う。 又、前出ステツプ104において、否と判定される場
合、即ち反りの方向変化がないと判定される場合にはス
テツプ116に進む。 ステツプ116においては、インパクトドロツプ量制御
を選択して、この制御を行う。 又、前出ステツプ102において否と判定される場合、
即ち鼻曲り形状でないと判定される場合にはステツプ12
4に進む。 ステツプ124においては成形パスか否かを判定する。 このステツプ124において成形パスと判定される場合
にはステツプ126に進む。 ステツプ126においては、前記比ld/hmが所定範囲内A₁
＜ld/hm＜A₂にあるか否かを判定する。 このステツプ126において前記比ld/hmが所定範囲内に
あると判定される場合には、ステツプ128に進む。この
ステツプ128においては被圧延材16の上下面温度差制御
を選択し、この制御を行う。 又、前出ステツプ126において否と判定される場合、
即ち前記比ld/hmが所定範囲外であると判定される場合
にはステツプ130に進む。 ステツプ130においてはワークロールの回転数制御
を選択し、この制御を行う。 又、前出ステツプ124において否と判定される場合、
即ち成形パスではないと判定される場合には、ステツプ
132に進む。 ステツプ132においては、前出ステツプ126と同様に前
記比ld/hmが所定範囲内A₁＜ld/hm＜A₂にあるか否かを判
定する。 このステツプ132において前記比ld/hmが所定範囲内A₁
＜ld/hm＜A₂にあると判定される場合には、ステツプ134
に進む。 ステツプ134においては、被圧延材の上下面温度差制
御とピツクアツプ量制御とを選択し、これら各制御
、を組合せて行う。 又、前出ステツプ132において否と判定される場合、
即ち前記比ld/hmが所定範囲にないと判定されるときに
は、ステツプ136に進む。 このステツプ136においては、ワークロールの回転数
制御とピツクアツプ量制御とを選択し、これら各制
御、を組合せて行う。 従つて、本実施例によれば、反りセンサ32から得られ
る反り量及び反り形状の情報に基づき、鼻曲り形状か否
か、反りの方向変化があるか否か、成形パスか否か、前
記比ld/hmが所定範囲内か否かを判定して、これら各判
定により反りの形状等を分析し、これら各反り形状に最
適な各種の反り修正制御を選択することができる。これ
により、各種反り形状に対応した最適な反り修正制御を
行うことができる。 特に、本発明の場合は、前記比ld/hmを考慮して各種
制御を行うようにしているため、板厚や圧下率の変化に
も対応でき、板の反りを効率良く抑制することができ
る。 第13図に、本実施例の実施結果を、反り修正制御を行
わなかつた場合のものと比較して示す。同図（Ａ）は本
実施例による実施結果を示し、圧延終了後の反り曲率を
±１×10^-4（mm^-1）以内に抑えることができた。 これに対し、同図（Ｂ）は、反り修正制御を行わなか
つた場合のものを示し、この場合には、圧延終了後の反
り曲率が±2.5×10^-4（mm^-1）以内となつている。これ
により、本実施例の場合は反り曲率のばらつき幅を、反
り修正制御を行わなかつた場合のものに比較し小さくす
ることができる、最適な反り制御が行われたことがわか
る。

【発明の効果】

以上説明した通り、本発明によれば、各種の反り制御
手段中から、圧延条件に応じた、反り制御に対して一番
有効な反り制御手段を選定することが可能となり、効率
的な制御が可能となるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る厚板圧延における板反り制御方
法の要旨を示す流れ図、 第２図は、公知の接触弧長及び平均板厚の求め方の例を
説明するための線図、 第３図は、本発明に係る厚板圧延における板反り制御方
法を実施する厚板圧延設備を示す、一部ブロツク線図を
含む側面図、 第４図は、被圧延材の上反りを示す側面図、 第５図は、被圧延材の下反りを示す側面図、 第６図乃至第11図は、本発明の原理を説明するためのも
ので、 第６図は、ワークロールの異速率と反り曲率との関係を
示す線図、 第７図は、ピツクアツプ量と反り曲率との関係を示す線
図、 第８図は、インパクトドロツプ量と反り曲率との関係を
示す線図、 第９図は、被圧延材の上下面温度差と反り曲率との関係
を示す線図、 第10図は、ワークロールの異速率と反りとの関係に及ぼ
す比ld/hmの影響を示す線図、 第11図は、被圧延材の上下面の温度差と反り曲率との関
係に及ぼす比ld/hmの影響を示す線図、 第12図は、本発明に係る厚板圧延における板反り制御方
法の実施例の制御を示す流れ図、 第13図は、同実施例の実施結果を、無制御のものと比較
して示す線図、 第14図は、ピツクアツプ説明のための側面図、 第15図は、インパクトドロツプ説明のための線図、 第16図は、各種反り形状の例を示す側面図である。 10、11……ワークロール、 12、13……バツクアツプロール、 14……リバース圧延機、 16……被圧延材、 18A、18B、20A、20B……冷却装置、 22……流量制御装置、 26……主機制御装置、 30……油圧圧下制御装置、 32……反りセンサ、 34……マイクロコンピユータ、 36、38……温度計、 40……プロセスコンピユータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西崎 宏 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 片山 二郎 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (56)参考文献 特開 昭57−88909（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−178114（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−129409（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】厚板圧延設備の圧延機前後面の少なくとも
   一方に設置され且つ厚板の上下反りを定量化する反りセ
   ンサの反り量及び反り形状の測定結果に基づいて、板先
   端部の上下反りを修正する厚板圧延における板反り制御
   方法において、 成形パスか否かを判定すると共に、被圧延材とロールの
   接触弧長と被圧延材の平均板厚の比を求め、 成形パスであるか否か、及び、前記比に基づいて、上下
   ワークロールの回転数制御、下ワークロールのピックア
   ップ量制御、上下のインパクトドロップ量制御、及び、
   厚板の上下面温度差制御のいずれか、又は、その組合せ
   を選定することを特徴とする厚板圧延における板反り制
   御方法。