JPH10501465A - ストリップの側面形状制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 金属ストリップを圧延するための熱間または温間圧延装置であって、ストリップの側面形状測定装置（Ｇ）は、圧延装置から送出されるストリップの側面形状を検出し、検出された側面形状を希望の側面形状と比較して、側面形状の偏差信号を出力する。圧延機（Ｓ１〜Ｓ３）のロール間ギャップの形状を調整することで、上記した偏差を実質的にゼロまで減少する。

Description

【発明の詳細な説明】 ストリップの側面形状制御装置 本発明は、金属ストリップの圧延に関し、特にスチールの熱圧延に関し、更に アルミニウムストリップの熱間圧延および温間圧延に関する。冷間加工用のスト リップ圧延機は、優れた測定ゲージや形状制御システムを備えているが、ストリ ップの側面形状は実質的に先の熱間圧延の段階で決まってしまう。最近、色々な ニーズに満足できる側面形状を有する金属ストリップが日増しに求められている ので、スチールの熱間圧延の段階、アルミニウムストリップの熱間圧延および温 間圧延の段階では、何らかの工夫をすることが必要となってきている。 本発明の第１形態によれば、金属ストリップを圧延するタンデム配列の熱間圧 延機群に、ストリップ側面形状の制御システムを設けて、圧延機群から送出され るストリップの側面形状を検出して、検出された側面形状と目標形状とを比較す ることで形状偏差を算出し、そして各圧延機におけるロール間ギャップの形状を 調整することで、上記の偏差を実質的にゼロまで減少する。 本発明の第２形態によれば、ストリップ材料を圧延する熱間圧延の可逆圧延機 に、ストリップ側面形状の制御システムを設けて、各回圧延のとき該圧延機から 送出されるストリップの側面形状を検出して、検出された側面形状とそのときの 目標形状とを比較することで形状偏差を算出し、そして該圧延機におけるロール 間ギャップの形状を調整することで、次回圧延を行う前に上記の偏差を実質的に ゼロまで減少する。 上記した可逆圧延機のロール間ギャップの形状、およびタンデム配列の圧延機 群における各圧延機のロール間ギャップの形状を、例えば作業 ロールの湾曲、スプレー制御、または軸方向のロール移動とを通じて、或いは動 的形状のロールを用いることで、調整することができるようになっている。 送出されるストリップの側面形状は、圧延機の送出側に設けてある側面形状の 測定ゲージによって、測定／決定されるようになっている。このような測定ゲー ジは、原子核工学の形状測定ゲージまたはＸ線の形状測定ゲージであって、関連 の回路系統によって、送出中のストリップの側面形状を示す数値および形を出力 することができる。 ストリップの側面形状制御システムは、各ロールスタンドにおけるロールの湾 曲度、スプレー手段および他の作動手段を制御することで、ストリップの側面形 状の偏差値をゼロまで減少する。さらに、ストリップの側面形状が一つの好まし くない形になり、そのときの側面形状を修正するために、ロールの熱湾曲度およ びロールの他の性質に関して特別な措置を必要とした場合、ストリップの側面形 状制御システムは、各ロールスタンドまたは各回の圧延に対して、特別なスプレ ー制御または他の処理手段を作動させることができるようになっている。 以下、本発明の内容をより良く理解するために、図面を参照しながら、本発明 における実施例を説明する。 図１は、タンデム配列の圧延機群に用いられるストリップ側面形状の制御シス テムを示す図である。 図２は、各種のストリップ側面形状を示す図である。 図３は、各種スプレーのパターンを示す図である。 図１において、アルミニウムストリップを圧延するための温間圧延機群を構成 する３台の四段ロールスタンド（圧延機）Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、タンデム状に配 列されている。ロールスタンドＳ３の下流側において、ストリップがコイラ装置 （図示せず）によってコイル状に巻かれている。 ロールスタンドＳ３とコイラ装置との間では、ストリップの側面形状測定ゲージ Ｇを設けている。通常、測定ゲージＧは、原子核工学による断面形状測定ゲージ またはＸ線による側面形状測定ゲージである。このような測定ゲージにより、一 定の時間間隔で、ストリップの幅方向に沿って複数の箇所にわたってストリップ の厚みが測定されるようになっている。 上記した測定ゲージは、閉ループ状の（ストリップ）側面形状制御システムの 一部を成している。該制御システムにより、測定ゲージで測定される最終ストリ ップの側面形状を選定された目標形状に維持することができる。詳しくは、該制 御システムは、タンデム状配列の圧延機群から送出されるストリップの側面形状 を測定し、目標の側面形状から測定結果である側面形状を引くことで、側面形状 の偏差信号を発生させる。そして、該偏差信号を利用し各ロールスタンドでの圧 延条件を変化させることによって、上記した偏差を減少する。また、各ロールス タンドにおいて変化可能な条件は、作業ロールのロール湾曲度および冷媒のスプ レーパターンである。作業ロールの湾曲度変化によって、速やかな作動反応が得 られる。一方、冷媒スプレーパターンを変えた場合は、比較的に遅い作動反応し か得られない。その原因は、冷媒スプレーパターンを変えた場合の作動反応は、 作業ロールの熱湾曲の形成と消失に依存していることになる。 測定ゲージＧからの信号は、該測定ゲージの信号処理器で処理され、さらに閉 ループ状システムの信号処理器Ｈ内で処理される。そして、ストリップの側面形 状および全体の形に関する信号は、側面形状の制御器Ｋに入力される。それと同 時に、目標の側面形状を示す信号は、同じ側面形状の制御器Ｋへ入力される。そ の後、目標の側面形状から測定結果としての側面形状を引くことによって、スト リップ側面形状の偏差信号 を生成させる。また、数字で表される該側面形状の偏差は、ロールスタンドの目 標値の決定装置Ｌに入力される。該装置Ｌを用いることで、側面形状の偏差は、 ロール間ギャップ校正値（三つの校正値）に変換されて、各校正値はそれぞれロ ール間ギャップのコントローラーＲＧＣ／Ｓ１〜ＲＧＣ／Ｓ３に入力されて、そ れぞれのロールスタンドをコントロールするようになっている。ここで、各ロー ル間ギャップのコントローラーは、一つの主要コントローラーと複数の付属コン トローラーとを有しており、それぞれロール湾曲度およびスプレーパターンをコ ントロールしている。 作業に際して、測定ゲージＧは、ストリップ厚み方向の側面形状のベクトルを 信号処理器Ｈに送出している。該信号処理器Ｈにおいて、数値で表示される側面 形状の値は、下記のような式から得られるようになっている。 Ｋ＝［（ｈｃ−ｈｅ）／ｈｃ］・１００％ 上記の式では、 Ｋは、実際に測定された最終ストリップの側面形状である。 ｈｃは、ストリップ中心線部分の厚さである。 ｈｅは、ストリップ縁端部近傍の厚さである。 また、側面形状の形態を検知し、図２に示す二組の側面形状のうち何れか一組 に分類することができる。図２の左側に示す「容認可能な」側面形状は、 放物線状 縁端下垂状 縁端下垂の放物線状 平坦状 である。 図２の右側に示す「好ましくない」側面形状は、 厚い縁端状 Ｍ字形状 反転した放物線状 縁端下垂状を反転した形状 である。 上記した側面形状の制御器Ｋでは、側面形状の偏差信号を決定するだけでなく 、所要のスプレー制御の種類をも決定するようになっている。側面形状は「容認 可能な」タイプの一つであった場合、通常のスプレー制御を使用する指令が、ロ ール間ギャップのコントローラーＲＧＣに入力される。この際、図３（ａ）に示 す最小スプレーパターンと図３（ｃ）に示す最大スプレーパターンとの間のスプ レーパターンを選定する。一方、側面形状は「好ましくない」タイプの一つであ った場合、ロール間ギャップのコントローラーＲＧＣは、図１の破線ルートで示 すように側面形状の制御器Ｋから直接に指令を受けることで、特別なスプレー作 動を発生させる。例えば、反転した放物線状または縁端下垂状を反転した形状の ストリップが検出された場合、ロールの熱湾曲度を減らすことが必要である。こ の場合、スプレーパターンが直ちに最大パターンに設定される。このように、増 大したスプレーパターンを必要とするとき、最大パターンのスプレーを供給する ことができるようになる。さらに例えば、縁端下垂状のストリップを検出した場 合、ストリップ縁端付近に対してスプレーを増大し、局部的に負荷を軽減するこ とで、縁端下垂作用を軽減することができる。これと同様に、特別なスプレーパ ターンを選ぶことで、非対称的な側面形状に対応することも可能である。 図１に示すように、必要に応じて、好ましくは各ロールスタンドの送出側に形 状測定装置Ｒを設けておく。これは、各ロールスタンドでの圧 延条件の変化が、ストリップ形状に望ましくない変化をもたらすことが発生しう るからである。従って、形状測定装置Ｒを設ける目的は、ストリップの形状を監 視するだけではなくて、容認できない形のストリップが発生しない程度でロール スタンドを制御して、ストリップの側面形状を改善する。形状測定装置Ｒからの 出力は、側面形状の制御器Ｋへ入力される。悪い形状のものが検出された場合、 側面形状の制御器Ｋは、１台または複数台のロールスタンドに指令を出して、何 の作動をするかを具体的に指示するようになっている。 制御器Ｋにより決定された側面形状の偏差は、ロールスタンドの目標値決定装 置Ｌに入力される。ロールスタンドの目標値決定装置Ｌで、各ロールスタンドＳ １〜Ｓ３のロール間ギャップを校正するための校正値を決定する。各ロールスタ ンド内においてストリップの側面形状の変化は、Ｈ／ｂの関数である。ここで、 Ｈはストリップが該ロールスタンドへ入るときの寸法であり、ｂはストリップの 幅である。従って、ロールスタンドＳ１でのストリップの側面形状変化は、ロー ルスタンドＳ２より多く、そして、ロールスタンドＳ２でのストリップの側面形 状変化は、ロールスタンドＳ３より多くなっている。従って、ロールスタンドの 目標値決定装置Ｌによって、各ロールスタンドの能率に応じて、各ロールスタン ドのロール間ギャップを変化させて、ストリップの側面形状を所要に変化させる ことができる。すなわち、ロールスタンドＳ１でのストリップ側面形状の変化が 最も多く、ロールスタンドＳ３でのストリップ側面形状の変化が最も少なくなる ように、適正な校正値をロール間ギャップのコントローラーＲＧＣに入力される 。 １台のロールスタンドiを通過するときのストリップの側面形状の変化を△Ｒi とすれば、 そこで、△Ｒi＝ｋi−Ｋi^*という関係式が成り立つ。 ここで、 ｋiは、ロールスタンドiから送出されるストリップの呼び（側面）形状であり 、 Ｋi^*は、ロールスタンドiへ送入されるストリップの呼び（側面）形状であり 、 スタンドiのＸ比は、下記のように定義される。 Ｘi＝△Ｒi／１−ξi ここで、ξiはロールスタンドiの形状変化係数であり、該ロールスタンドを通 過するときのストリップ幅（ｂ）およびストリップの厚み（Ｈ）の関数でもある 。 すなわち、ξi＝f（ｂi、Ｈi） また、本発明において、ロールスタンドの目標値決定装置Ｌは、以下のような 二つの制約条件を満たして作動するようになっている。 一つの制約条件は、トータルの側面形状変化が、ストリップの側面形状の偏差 によって決められる。 もう一つの制約条件は、Ｘiが全てのロールスタンドにとって同じで不変であ る。 上記したロール間ギャップのコントローラーＲＧＣによって、ロールスタンド の目標値決定装置Ｌからの校正値は、ロールの湾曲度校正値およびスプレーパタ ーン校正値に変換されるようになっている。これらのロール間ギャップのコント ローラーＲＧＣは、圧延されている材料の組成を考慮に入れていると同時に、下 記のような校正値を決める。すなわち、 ロール間ギャップの側面形状に必要な変化を与えるためのロール湾曲度校正値 を決める。 ロール間ギャップの側面形状を変化させるロールの熱湾曲度への校正 値を決める。 また、上記したロール間ギャップのコントローラーＲＧＣは、ロール湾曲およ び冷媒スプレーパターンへの完全な校正値を送出すべきであるが、この２種類の 校正を行うとしても、反応時間が大いに違っている。すなわち、ロール湾曲シス テムの反応は非常に速いが、熱湾曲度の変化は遅くなっている。ストリップの側 面形状が好ましくないタイプになった場合、ロールスプレーのコントローラーへ の指令を抑えるべきである。この際、熱湾曲に関して計算された変化は無視され て、特別なスプレー措置を取るようにしている。 所要のロール間ギャップ校正をしようとするとき、各ロール間ギャップのコン トローラーは、まず、所要のロール湾曲校正値を算出することで偏差を減少し、 ロール間ギャップ湾曲コントローラーによって、ロール湾曲システムにこの校正 値をプラスマイナスする。各ロールスタンドのロール湾曲設定への変化は、その 際のロールスタンド１からの移動遅延に基づいて、シーケンスされている。 そして、ロール間ギャップへのスプレーコントローラーは、実際のロール湾曲 値と所要のロール湾曲値（必要に応じて、正および負の湾曲度変化を発生させる 数値）とを比較する。もし、実際の湾曲値は所要の湾曲値より大きい場合、ロー ル間ギャップへのスプレーコントローラーが、比較的低い湾曲値を使用すること を目的にして、熱湾曲（スプレーパターンを減少することで）を増加させる。一 方、もし、実際の湾曲値は所要の湾曲値より小さい場合、ロール間ギャップへの スプレーコントローラーが、比較的高い湾曲値を使用することを目的にして、熱 湾曲を減少させる。また、スプレーの「不安状態」を避けるために、コントロー ラーによって新しいパターンを出力する度に、このような新しいパターンを次の 変化まで所定の時間にわたって維持することが必要である。 本発明は、タンデム配列の圧延機群への使用を例として説明されたが、シング ルロールスタンドの可逆圧延機に用いることも可能である。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年６月２５日 【補正内容】 明細書 ストリップの側面形状制御装置 本発明は、金属ストリップの圧延に関し、特にスチールの熱圧延に関し、更に アルミニウムストリップの熱間圧延および温間圧延に関する。冷間加工用のスト リップ圧延機は、優れた測定ゲージや形状制御システムを備えているが、ストリ ップの側面形状は実質的に先の熱間圧延の段階で決まってしまう。最近、色々な ニーズに満足できる側面形状を有する金属ストリップが日増しに求められている ので、スチールの熱間圧延の段階、アルミニウムストリップの熱間圧延および温 間圧延の段階では、何らかの工夫をすることが必要となってきている。 欧州特許公開公報ＥＰ−Ａ−０１２１１４８号によれば、マルチスタンドの圧 延機群における最後の圧延機の下流側に複数のセンサを設けている。これらのセ ンサによって、圧延機群から送出されるストリップの側面形状が検出される。ま た、センサからの出力を用いることで、圧延機群における最後の圧延機からのス トリップの形状を修正する。 本発明の第１形態によれば、金属ストリップを圧延するタンデム配列の熱間圧 延群装置であって、ストリップの側面形状制御システムを有しており、該ストリ ップの側面形状制御システムは、圧延機群の最後のロールスタンド（Ｓ３）から 送出されるストリップの側面形状を検出するように配置されたストリップ側面形 状検出手段（Ｇ）と、上記検出手段からの出力を目標の側面形状と比較して一つ の側面形状の偏差信号を出力する手段（Ｋ）とを備えており、 さらに、上記したストリップ側面形状の偏差信号を複数のロール間ギャップの 校正値に変換する手段（Ｌ）を有しており、各校正値は各ロー ルスタンド（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）に用いられて、各校正値は各ロールスタンドの 作業能力に入り効果的な校正を行っており、 ロール間ギャップの校正値に基づ いて、ロール間ギャップの側面形状を調整し、全てのロールスタンドにより行わ れるトータル的な校正によって、上記ストリップ側面形状の偏差を実質的にゼロ まで減少することを特徴とする熱間圧延群装置。 本発明の第２形態によれば、金属ストリップを圧延する熱間可逆圧延装置であ って、ストリップの側面形状制御システムを有しており、該ストリップの側面形 状制御システムは、毎回圧延で圧延装置から送出されるストリップの側面形状を 検出するように配置されたストリップ側面形状検出手段（Ｇ）と、上記検出手段 からの出力を目標の側面形状と比較して一つの側面形状の偏差信号を出力する手 段（Ｋ）とを備えており、 また、上記したストリップ側面形状の偏差信号を複数のロール間ギャップの校 正値に変換する手段（Ｌ）を有しており、各校正値は所要の圧延回数に対応し、 各回圧延時のロール間ギャップの校正値は、圧延機の作業能力に入り効果的な校 正を行っており、 さらに、毎回圧延時のロール間ギャップの校正値に基づいて、毎回圧延時のロ ール間ギャップの側面形状を調整し、圧延機により行われるトータル的な校正に よって、上記ストリップ側面形状の偏差を実質的にゼロまで減少することを特徴 とする熱間圧延群装置。 請求の範囲 １．金属ストリップを圧延するタンデム配列の熱間圧延群装置であって、ストリ ップの側面形状制御システムを有しており、該ストリップの側面形状制御システ ムは、圧延機群の最後のロールスタンド（Ｓ３）から送出されるストリップの側 面形状を検出するように配置されたストリップ側面形状検出手段（Ｇ）と、上記 検出手段からの出力を目標の側面形状と比較して一つの側面形状の偏差信号を出 力する手段（Ｋ）とを備えており、 さらに、上記したストリップ側面形状の偏差信号を複数のロール間ギャップの 校正値に変換する手段（Ｌ）を有しており、各校正値は各ロールスタンド（Ｓ１ ，Ｓ２，Ｓ３）に用いられて、各校正値は各ロールスタンドの作業能力中に入り 効果的な校正を行っており、 ロール間ギャップの校正値に基づいて、ロール間ギャップの側面形状を調整し 、全てのロールスタンドにより行われるトータル的な校正によって、上記ストリ ップ側面形状の偏差を実質的にゼロまで減少することを特徴とする熱間圧延群装 置。 ２．金属ストリップを圧延する熱間可逆圧延装置であって、ストリップの側面形 状制御システムを有しており、該ストリップの側面形状制御システムは、毎回圧 延で圧延装置から送出されるストリップの側面形状を検出するように配置された ストリップ側面形状検出手段（Ｇ）と、上記検出手段からの出力を目標の側面形 状と比較して一つの側面形状の偏差信号を出力する手段（Ｋ）とを備えており、 また、上記したストリップ側面形状の偏差信号を複数のロール間ギャップの校 正値に変換する手段（Ｌ）を有しており、各校正値は所要の圧 延回数に対応し、各回圧延時のロール間ギャップの校正値は、圧延機の作業能力 中に入り効果的な校正を行っており、 さらに、毎回圧延時のロール間ギャップの校正値に基づいて、毎回圧延時のロ ール間ギャップの側面形状を調整し、圧延機により行われるトータル的な校正に よって、上記ストリップ側面形状の偏差を実質的にゼロまで減少することを特徴 とする熱間圧延群装置。 ３．上記した可逆圧延装置のロール間ギャップの側面形状と、上記した圧延機群 の各圧延機のロール間ギャップの側面形状とは、作業ロールの湾曲調整と冷媒ス プレーの制御とを併用することによって調整されることを特徴とする請求項１ま たは２記載の圧延装置。 ４．上記したストリップの側面形状検出手段は、原子核工学の形状測定ゲージま たはＸ線の形状測定ゲージであって、ストリップの側面形状を示す数値および形 を出力するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項 の圧延装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．金属ストリップを圧延するタンデム配列の熱間圧延装置であって、ストリッ プの側面形状制御システムを有しており、該ストリップの側面形状制御システム は、圧延機群から送出されるストリップの側面形状を検出するように配置された ストリップ側面形状検出手段と、上記検出手段からの出力を目標の側面形状と比 較して一つの偏差信号を出力する手段と、圧延装置内の各圧延機のロール間ギャ ップの側面形状を調整して上記偏差を実質的にゼロまで減少する手段とを備えて いることを特徴とするタンデム配列の熱間圧延装置。 ２．金属ストリップを圧延する熱間可逆圧延装置であって、ストリップの側面形 状制御システムを有しており、該ストリップの側面形状制御システムは、毎回圧 延で圧延装置から送出されるストリップの側面形状を検出するように配置された ストリップ側面形状検出手段と、上記検出手段からの出力をそのときの目標側面 形状と比較して一つの偏差信号を出力する手段と、圧延装置のロール間ギャップ の側面形状を調整することで次回圧延を行う前に上記偏差を実質的にゼロまで減 少する手段とを備えていることを特徴とする熱間可逆圧延装置。 ３．上記した可逆圧延装置のロール間ギャップの側面形状と、上記した圧延機群 の各圧延機のロール間ギャップの側面形状とは、作業ロールの湾曲調整と冷媒ス プレーの制御とを併用することによって調整されることを特徴とする請求項１ま たは２記載の圧延装置。 ４．上記したストリップの側面形状検出手段は、原子核工学の形状測定 ゲージまたはＸ線の形状測定ゲージであって、ストリップの側面形状を示す数値 および形を出力するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の何 れか１項の圧延装置。 ５．上記した比較手段は、ストリップ側面の目標形状から実際測定の側面形状を 引くことで形状偏差信号を出力し、ストリップの側面形状が望ましいかどうかを 決めて、望ましくない場合、熱湾曲に関して特別な措置をとり、ストリップの側 面形状を修正することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項の圧延装置。 ６．ストリップの望ましくない側面形状は、厚い縁端を有するものと、Ｍ字状の ものと、反転した放物線状のものと、反転した端縁下垂状のものとを含むことを 特徴とする請求項５記載の圧延装置。 ７．各圧延機のロール間ギャップの側面形状は、ロールスタンドＳ１でのストリ ップの側面形状変化は、ロールスタンドＳ２より多く、そして、ロールスタンド Ｓ２でのストリップの側面形状変化は、ロールスタンドＳ３より多くなるように 変化されることを特徴とする請求項１記載の圧延装置。 ８．ストリップ側面形状のトータル変化は、ストリップ側面形状の偏差に基づい て決定されており、各ロールスタンドで圧延されるときのストリップ側面形状の 変化は、下記の制約条件Ｘiで決定されており、Ｘiが全てのロールスタンドにと って同じで不変であり、すなわち Ｘi＝△Ｒi／１−ξi △Ｒi＝ｋi−Ｋi^*の式によって得られており ここで、 ｋiは、ロールスタンドiから送出されるストリップの呼び形状であり、 Ｋi^*は、ロールスタンドiへ送入されるストリップの呼び形状であり、 ξiは、ロールスタンドiの形状変化係数であり、 ξi＝f（ｂi、Ｈi) ｂは、ロールスタンドiで圧延されるときのストリップの幅であり、Ｈは、そ のときのリップの厚みであることを特徴とする請求項７記載の圧延装置。 ９．各ロールスタンドは、それぞれストリップ形状の測定装置を有しており、各 測定装置からの出力は、各ロールスタンドでのストリップ側面形状の変化を抑制 するために用いられて、容認できない悪い形状のストリップの圧延形成を未然に 防止することを特徴とする請求項１記載の圧延装置。