JPS58218317A - 分塊圧延に於ける熱間寸法制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は丸鋼片もしくは角鋼片の分塊圧延に関する。

分塊圧延機は連続鋳造もしくは鋳込みに造られた鋳片を
圧延することによって次の工程の素材となる鋼片を製造
する。このような分塊圧延機においても最終製品を製造
する圧延機と同様に寸法精度は重要であり、最終スタン
ド出側に寸法針が設置されて寸法が測定される。しかし
、最終製品の圧延機例えば厚板ミル、熱延ミル、冷延ミ
ルなどにおいては寸法計を使用した自動板厚制御（ＡＧ
Ｃ）を設置することが常識にな、ているが１分塊ミルで
は寸法針を用いた寸法の自動制御は何ら実用化されてい
ないのが現＋Ｔｈである。

その理由としては次のｉなことがあげられる。

先ず本発明の対象とすｉ、ような丸鋼片あるいはは材料
の天地寸法□（鋼片の寸法のうちロール軸方向に直角な
方向φ）寸法を呼ぶ）とオーバル寸法（ロール軸に水平
Ｓ、）方向の寸法を呼ぶ）の２つを測定することが必要
であり、圧延機とじてはロール圧下位置を操作するのみ
で天地寸法とオーバル寸法の２つをどう制御すべきかの
考え方が確立していなかった。

次にこの種の圧延機は材料がロールにかみ込んでいる間
はロール圧下位置を修正することができ、ないため、材
料の圧延中の制御を主体とした前記ＡＧＣの技術を流用
することが不可能である。

本発明はこのような欠点を解決し２分塊圧延機における
寸法の自動制御方法を提供することを目的とする。

先ず天地寸法とオーバル寸法の制御をどうすべきかにつ
いて説明する。本発明の対象の分塊圧延の鋼片は製管圧
延機、もしくは棒鋼・線材圧延機の素材として使用きれ
る。この下工程□と合わせた分塊圧延機での寸法精度の
必要性□について本発明者らは調査検討した。

その結果下工程診１素材としての鋼片は断面積が一定と
なることが１ｉであり、断面積を一定をするためには分
塊ミノδをどう制御すべきかを検討すればよいことに思
い挙った。

そこで天地寸法およびオーバル寸法が鋼片の断面積にい
かなる影響を与えるかについて実験を行ったところ第１
図に示すデータが得られた。すなわち天地寸法は断面積
と密接な関係があるがオーバル寸法とはほとんど無、盟
、係であることがわかった。これは、理論的には天地寸
法は最終スタンドのロールで拘束されているのでロール
圧下位置が変化すると、天地寸竺と共に断面積は大きく
変わるが。

オーバル寸法はロールによって拘束されていないので断
面積全体はほとんどかわらなくてもオーバル寸法は、変
化してしまうことと説明できる。

以上のこ、とから分塊圧延機の寸法制御としては天地寸
法を制御すれば良いことがわかった。次に天地寸法を制
御するためには最終スタンドのロール圧下位置を操作す
れば良いことが理論的に推郷できるが、このことが同時
に行った実機テストにより実験的にも確認された。

次に本、、発明者らは圧延される材料の天地寸法を自動
制御する方法について研究し、実用的な制御方法を新し
く開発した。実用上のポイントとなったのは次の点であ
る。

すなわち通常の分塊ミルは圧延中にロール圧下位置を操
作できる構造になっておらず、もし圧延中にロール圧下
位置を修正できるようにするとしたら、ロール圧下モー
タおよびロール圧下機構の大幅な設計変更が竪・要であ
り、、莫大な費用がかかる。そのため天地寸法制御の為
にロール圧下位置を修正するのは材料が最終スタンドに
かみ込まれていない時に実施する事を大前提とした。

上述の知見に基づき１本発明者は本願と同日付けの特許
出願に於いて１．複数の圧延機により鋼材を丸鋼片乃至
角鋼片に分塊圧延する方法に於いて。

最終スタンド出側で圧延材料の天地寸法を測定して、こ
れより寸法偏差を計算すること、該寸法偏差値及びそれ
以前の圧延材料の寸法偏差値を用いて次の圧延材料の寸
法偏差値を予測すること、該予測値にもとづいて当該法
の圧延材料に対する最終スタンドのロール圧下位置の修
正量を計算すること、及び圧下位置修正量の計算にもと
づき上記法の圧延材料が最終スタンドにかみ込む前に最
終スタンドの圧下位置を修正することを特徴とする分塊
圧延に於ける寸法制御方法を提案した。

本発明の目的は上記本願と同日付けの特許出願に係る寸
法制御方法を更に発展せしめ、一層の寸法精度の向上を
図ることにある。

更に詳細には１本発明は圧延材料の実際温度を考慮し、
実測温度により熱間目標寸法を修正して圧延材料の寸法
精度を向上せしめる寸法制御方法を提供することを目的
とする。

本発明に従い、複数の圧延機により鋼材を丸鋼乃至角鋼
片に分塊圧延する方法に於いて、圧延材料の温度を測定
すると同時に最終スタンドより下流側で材料の天地寸法
を測定して、該測定温度に於ける当該相の寸法偏差を計
算すること、該寸法偏差値を用いて次の圧延材料の寸法
偏差値を予測すること、該予測値にもとづいて当該次の
圧延材料に対する最終スタンドのロール圧下位置の修正
量を計算すること、及び該圧下位置修正量の計算値に基
づき上記次の圧延材料が最終スタンドにかみ込む前に最
終スタンドの圧下位置を修正することを特徴とする寸法
制御方法が提供される。

更に本発明の１特徴に従うと、上記次の圧延材料が最終
スタンドに達する前にその温度を測定すること、該温度
測定値と直前に圧延された材料の温度測定値とを用いて
次の圧延材料の熱間目標寸法の変化と温度による材料の
剛性変化とに従う寸法偏差を予測すること、上記した最
終スタンドのロール圧下位置修正量の計算値に該熱間目
標寸法変化と該温度による材料剛性変化とに従う寸法偏
差の予測値を用いた最終スタンドのロール圧下位置修正
量の計算値を加える寸法制御方法が提供される。

更に本発明の他の１特徴に従うと、上記次に圧延される
材料が最終スタンドに達する前に次に圧延される材料と
先に圧延された材料の成分の差にもとづいて次に圧延さ
れる材料の寸法偏差を予測すること。該材料成分による
寸法偏差予測にもとづいてロール圧下位置修正量を計算
し、上記したロール圧下位置修正量の計算値に該材料成
分による寸法偏差予測値を用いたロール圧下位置修正量
の計算値を加える寸法制御方法が提供される。

本発明の寸法制御方法を実施例により以下に説明する。

第２図は６スタンドより成る分塊の仕上圧延機に本発明
の方法を実施した例を示す。この種の分塊圧延機は通當
垂直ミルと水平ミルの交互の組合せで構成され、第２図
では１１．１３．１５が、第１゜第３．第５スタンドで
垂直ミルが用いられている。

又、　１２．１４．１６が第２．第４．第６スタンドで
水平ミルが用いられている。

次に９本寸法制御では、各スタンドのかみ込み灰抜は信
号が必要となるが、これは従来よりよく知られている方
法であるロードセル、モータ電流あるいはＨＭＤ　（Ｈ
ｏｔ　Ｍｅｔａｌ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）などが使用でき
る。既知方法なので特に図示していない。

第２図中のＭ６は第６スタンドの圧下モータであり、　
２１はロールの圧下位置制御装置である。圧下位置制御
装置２１は圧下スクリュウの回転角度などからロールの
圧下位置を検出し、与えられた目標の圧下位置を実現す
べく圧下モータＭ６に駆動指令を出力する。

３１は圧延される材料の寸法測定装置であり、製品の寸
法をオンラインで測定するのであるから。

最終スタンドである第６スタンドの出側にムるべく近づ
けて設置する。２分塊ミルの寸法針は天地寸法とオーバ
ル寸法の２つが同時に測定され、寸法の絶対値が検出さ
れるのが通雷である。もちろん本発明において重要なの
は天地寸法である。

図中の２２は天地寸法の圧延材全長に亘る平均値を計算
する寸法平均値演算装置である。

すなわち２寸法平均値演算装置２２は材料先端が寸法針
を通過してから抜けるまでの天地寸法測定値を用いて材
料の先・後端部のごく一部を除いた材料の全長に亘る天
地寸法の平均値を計算する。

この天地寸法の平均値を寸法制御装置２３に入力する。

寸法制御装置２３での圧下位置修正量の計算方法は後で
詳述する。

圧下位置制御装置２１はこの圧下位置修正量に基づいて
前記次に圧延される材料が最終スタンドにかみ込む前に
圧下位置を修正する。

図中の２４は圧延条件設定装置であり、圧延材の目標寸
法あるいは材料成分の情報を寸法制御装置２３に出力し
たり、ロール替後１本目の材料を圧延する時のロール圧
下位置の設定値を出力したりする。

３２は材料の温度測定装置である。装置としては、例え
ば赤外線温度針を用いうるが、その詳細は省略する。本
発明では、材料温度は如何なる位置で測定してもよいが
、材料が最終スタンドに達するよりもできるだけ早い時
期に測定することが望ましい。その目的からは第１スタ
ンドの入側に遠く離れて設置すれば良いと思われがちで
あるが、第１スタンド入側では、材料の表面にスケール
が付き易く赤外線による温度測定値が不正確になる恐れ
がある。　　　　　　　′（ このため２本実施例では゛圧延によって表面スケールが
除去されてかつ最終、ζタンドから一番遠い位置である
第１スタンドｔ４’＝′□ｉ１１に設置した。

２５は温度平均値演算装置であり、温度測定装置３２の
信号を受けて圧延される材料の平均温度を計算する。

温度平均値演算装置２５は材料先端が温度針を通過して
から抜けるまで、もしくは材料先端が最終スタンドにか
み込む直前までの温度計出力を入力し、この間の材料温
度の平均値を計算し、温度測定値として寸法制御装置２
３に出力する。寸法制御装置２３の計算方法の基本的考
え方は次の通りである。

一般に製品の寸法は鋼片が冷却された常温の下で管理さ
れる。従って１０００℃前後の温度で圧延される時には
当然熱膨張するので熱間圧延時の材料温度に応じて圧延
時の目標寸法は変更すべきである。

従来の圧延では、圧延中の温度は測定されていなかった
ので、圧延時の温度に応じて目標寸法の変更は行われて
おらず、常温での目標寸法に圧延時の熱膨張分として”
１′二定の値が加算されて熱間圧延の目標寸法を与えｔ
いた。

圧延時の材料温度を実際に測定し、どの程度変化するか
について１周査したところ、材料間の温度のバラツキは
１００℃以上もあることがわかった。

この時の熱膨張率は０．１％以上になるので、この温度
のバラツキは寸法精度として無視することはできない。

そこで本発明では上述の通り、圧延中の材料の温度を測
定し、この測定温度に応じて熱間目標寸法を修正する。

この為には第２図の温度測定装置３２で測定して温度平
均値演算装置２５で計算した材料の平均温度が測定温度
とし□て用いられる。これを用いて熱間目標寸法を計算
することによって測定温度における当該材の寸法偏差を
計算し、当該材の圧延が終了した後にそれまでに圧延さ
れた′１本以上の材料の寸法偏差を用いて次に圧延され
る材料の寸法偏差を予測し、この寸法偏差の予測値に基
づいて最終スタンドのロール圧下位置を修正する。

更に次に圧延される材料が最終（第６）スタン。

ドに達する前に測定した材料温度にもとづいて最終スタ
ンドの圧下位置を修正することが必要である。　これは
先に圧延された材料の熱間目標寸法の温度補正をした寸
法測定値にもとづく寸法偏差の予測では次に圧延される
材料の温度は先に圧延された材料の温度と同一と仮定し
て予測した寸法であるから、次に圧延される材料の実際
の温度が先に圧延された材料と異なる場合には該次に圧
延される材料が最終スタンドにかみ込む前に、圧下位置
を修正する必要がある。　　　　　・すなわち先に圧延
された材料と次に圧延される材料の温度偏差にもとづい
て、熱間目標寸法の変化および材料の変形抵抗等に起因
して変化する寸法変化の予測値にもとづいて最終スタン
ドの圧下位置修正量を計算し、次に圧延される材料が最
終スタンドにかみ込む前に該圧下位置を修正する。

この圧下位置修正量と先の寸法偏差の予測値に従った圧
下位五條１量が加算された値にもとづいて最終スタンド
の圧下位置が修正される。

更に９寸法偏差を引き起す要因としては材料の成分に起
因する変形抵抗変化が□ある。材料の成分はカーボンの
量に換算し通常カーボン当量と呼ばれる値で管理されて
いる。この男−ボン当量゛は圧延される前に材料の情報
としてわかっているので寸法制御装置２３は次に圧延さ
れる材料が最終スタンドにかみ込む前にカーボン当量を
圧延条件設定装置２４より受は取って９次に圧延される
材料と先に圧延された材料−の材料成分の差すなわちカ
ーボン当量の差に基づいて次の圧延される材料の寸法偏
差を予測し、更にこの寸法偏差予測値に基づくり−ル圧
下位置修正量を計算し圧下位置制御装置２１に出力する
。

圧下位置制御装置２１は次に圧延される材料が最終スタ
ンドにかみ込む前に該圧下位置修正量だけロール圧下位
置を修正する。

次に制御装置２３における計算式を説明する。計算は次
の（１）〜（６）式による。

□ △Ｃ１＝−Ｊ４（Ｋ△Ｈａｖｅｉ−ｂΔＴｉ−Ｈｏ１−
１０：△Ｔ＋ＣΔＣｅｑ　ｉ−△ｌ１ｏｉ） □ ・・・　（１） ６□８．６、−６６□８、−１言、　ｌ−ＩＩ　）　Ａ
Ｈａｖ。１−１・・−（２） △Ｈｅ１−１−旧−１−ＨｏＣ１−１・・・（３）△Ｔ
ｉ＝　Ｔｉ−ｒｔ−ｔ　　　　　　　　　　　　　・　
・　・　（４）ΔＨｏｉ　　＝Ｈｏｉ　　−Ｈｏｉ−１
・　・　・　（５）Ｈｏｃｉ＝■ｏｆ　　（１＋α　（
Ｔｉ−ｈ　））　　・　・　・　（６）ただし記号は 八〇：　ロール圧下位置の修正量 ａ：　圧下位置変化が天地寸法に与える影響△Ｈａｖｅ
　：寸法偏差を用いた天地寸法偏差予測値へＴ：　温度
変化量 ｂ：　温度変化が天地寸法に与える影響ΔＣｅｑ　：カ
ーボン当量変化量 Ｃ：　カーボン当量変化が天地寸法に与える影響 △Ｈｅ：　　天地寸法偏差 １“　天地寸法偏差値 Ｔ：　材料温度変、化量 △Ｈｏ＝　　目標寸法塵、化量 ＨＯ：　　目標寸法：１：：ｌ・１．。

Ｕ：　指数平滑−：・→数 に＝　制御の係数□ Ｈｏｃ　：材料温度に応じた熱間目標寸法Ｔ１：基準温
度 α：　線膨張係数 添字ｉは次に圧延される材料、ｉ−１は直前に圧延され
た材料を示す。

（６）式は熱間目標寸法を測定温度に基づいて計算する
式である。

（５）式は条件設定装置２４より出力される圧延材の目
標寸法の変化を計算する式である。

（４）式は直前に圧延された材料と次に圧延される材料
の温度変化を計算する式である。

（３）式は（６）式による熱間目標寸法を用いて直前に
圧延された材料の天地寸法偏差を計算する。

（２）式はそれまでに圧延された１本以上の材料の寸法
偏差を用いて次の圧延材料の寸法偏差を予測する式であ
り、勿論ここでは（３）式による熱、　　間目標寸法に
基づ（直前の圧延材料の寸法偏差値をもちいている。

（１）式は、ロール圧下位置修正量を計算する式であり
、右辺第１項は（２）式による寸法偏差測定値であり、
第２項は温度変化による材料変形抵抗の変動に従う寸法
偏差の予測値であり、第３項は熱間目標寸法の変化によ
る直接的な寸法偏差の予測値であり、第４項はカーボン
当量による寸法偏差の予測値であり、第５項は目標寸法
の変化である。

実施例 第２図に示す６スタンドの分塊圧延７機で鋼片を直径１
８７ｍ５の丸鋼に圧延した。

通常の方法により分塊圧延した目標寸法に対する寸法偏
差を第３図（Ａ）に示し９本願と同日イ１けの出願に係
る発明の寸法制御方法を適用した場合の結果を第３図（
Ｂ）に示し１本発明の方法による結果を第３図（Ｃ）に
示す。

通常方法の場合９寸法偏差のバラツキは標準偏差（σ）
で０．３０１ｍ＋＋であるのに対して、第３図（Ｂ）の
寸法制御方法を実施した場合の寸法偏差の標準偏差は０
．１０９鶏である。

第３図（Ｃ）は本発明の方法を実施した結果であるが、
測定温度に応じて目標寸法が修正されている。寸法偏差
のバラツキは標準偏差で０．１１８ｍｍであるが、これ
は圧延温度での値であり、常温での値は更に向上するこ
とが理解できよう。

なお、明細書では詳述しなかったが、ロール圧下位置を
操作すると若干ではあるが、スタンド間張力が変化する
ことが実際に観察されており、更に１本発明の方法をレ
ベルアップする為にはロール圧下位置の修正に応じて最
終スタンドもしくは第１〜第５スタンドの速度を修正す
ることが有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は丸鋼の分塊圧延の場合の最終スタンド出側での
圧延材料の天地甘藷及びオーバル寸法と断面積との関係
を示す。□′ 第２図は本発明に従う４法制御方法を実施するための寸
法制御装置の概略Ｈである。 第３図は通常の圧延と７＆して本発明の寸法制御方法の
効果を示すグラフであり、第３図（Ａ）は通品の圧延に
よる圧延材料の寸法偏差を、第３図（Ｂ）は本願と同日
付けの本出願人による特訓出願に係る発明の方法を実施
した場合の圧延材料の寸法偏差を示し、第３図（Ｃ）が
本発明の方法を実施した場合の圧延材料の寸法偏差を示
す。 （参照番号） １１、１３．１５：垂直スタンド １２、１４．１６：水平スタンド ２１：圧下位置制御装置 ２２：寸法平均値演算装置 ２３：寸法制御装置 ２４：条件設定装置 ２５：温度平均値演算装置 ３１：寸法測定装置 ３２：温度測定装置 出願人　　　柱友＝属工業株式会社 代理人　　　弁理士　　新居正進 第１品 第２記 むＣ） ３ｒｊＡ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （’　１　）複数の圧延機により鋼材を丸鋼乃至角鋼片
   に分塊圧延する方法に於いて、圧延材料の温度を測定す
   ると同時に最終スタンドより下流側で材料の天地寸法を
   測定して、該測定温度に於ける当該材の寸法偏差を計算
   すること、該寸法偏差値及びそれ以前の圧延材料の寸法
   偏差値を用いて次の圧延材料の寸法偏差値を予測するこ
   と、該予測値にもとづいて当該法の圧延材料に対する最
   終スタンドのロール圧下位置の修正量を計算すること、
   及び該圧下位置修正量の計算値にもとづき上記次の圧延
   材料が゛最終スタンドにかみ込む前に最終スタンドの圧
   下位置を修正することを特徴とする分塊圧延に於ける熱
   間寸法制御方法。 （２）上記次の圧延材料が最終スタンドに達する前にそ
   −の温度を測定すること、該温度測定値と直前に圧延さ
   れた材料の温度測定値とを用いて次の圧延材料の熱間目
   標寸法の変化と温度による材料の剛性変化とに従う寸法
   偏差を予測すること、上記した最終スタンドのロール圧
   下位置修正量の計算値に該熱間目標寸法変化と該温度に
   よる材料の剛性変化とに従う寸法偏差の予測値を用いた
   最終スタンドのロール圧下位置修正量の計算値を加える
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の分塊圧
   延に於ける熱間寸法制御方法。 （３）上記次に圧延される材料が最終スタンドに達する
   前に次に圧延される材料と先に圧延された材料の成分の
   差にもとすいて次に圧延される材料の寸法偏差を予測す
   ること、該材料成分による寸法偏差予測値にもとすいて
   ロール圧下位置修正量を計算し、上記したロール圧下位
   置修正量の計算値に該材料成分による寸法偏差予測値を
   用いたロール圧下位置修正量の計算値を加えることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項乃至第２項記載の分塊圧
   延における熱間寸法方法。