JPS6024211A - 厚板圧延に於ける被圧延材のキヤンバ矯正方法 - 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、厚板圧延にＩＡｌプる被圧延口のキャンバの
矯正方法に関する。

＋Ｖ板圧延に於いては、圧延途中に於いて、被圧延材左
り硬度差の違い、圧延４機の左右剛性（ミル定数）の違
い、その他さまざまの要因により、被圧延材の圧延機に
於ける噛み込み位置が幅方向にずれる蛇行現象が生じた
りして、被圧延材が幅方向に湾曲づる現象、すなわちキ
ャンバが生ずるという問題がある。このキＡ７ンバが大
ぎい場合には被圧延材は、圧延ロールやガイドを傷つけ
、甚しいどきには破損に至らしめ、時間的、物的にも大
きな被害を与える。キャンバが小さい場合でも、被圧延
（Ａの曲がり部分では予定板Ｎ法が取れなくなり、製品
歩留り、即ち製品量／原材料量が低下づる。

上記したキＡ７ンバの発生の大きな要因のひとつに蛇行
現象があり、蛇行防止の制御方法がいくつか提案されて
いる。しかるに−反発生したキＡ７ンバは、蛇行制御に
よって矯正することはできない。

そこで厚板圧延では、被圧延材のキャンバを測定し、こ
れを矯正すべく被圧延材の幅方向板厚差をつ（プる圧延
制御方法が提案されている。ところで、従来提案されて
いる方法は、そのどれもがキャンバという概念に基づい
て考案されている。一般にキャンバという量は、切板か
らいかに正矩形状鋼板を切り取るかを知るための指標と
して用いられる。その確立した定義はないが、通常は第
１２図に示す板前後両端エツジ部を直線で結び板中央部
のふくらみ座Ｃを測定し、このふくらみＩＯをもってキ
ャンバ量と称している。従って、被圧延材の幅方向の曲
がりを制御しようというプロセスにおいては、はなはだ
大雑把な概念だといってよい。

それは、被圧［＋Ｊの曲がりが常に長手方向に一様であ
るとは限らず、所謂鼻面がりと呼ばれる被圧延材長手方
向端部に限って見られる曲がりもあれば、長手方向中央
部だ【）に生ずる曲がりもあり、圧延の方法によっては
いかなる曲がりも生じ得る可能性があるからである。こ
うした曲がりの矯正制御に当っては、曲がりの記述方法
が制御性の良否を決定−４る。またさらに、被圧延材に
幅方面板Ｊｔ＋Ｔ差をつりるに当っては、これまで自動
幅方向板厚差制御方法が確立していなかったため、完全
に開ループの制御となっていた。即ち、被圧延材の曲が
り測定後、圧延機のロール左右開度差を初期設定し、そ
のままの状態で被圧延材を圧延してしまうか、又は、被
圧延材の長手方向の曲がりの程度に応じて、圧延中に左
右ロール開度差を適宜変更づるかであった。いずれにし
ても、被圧延材長手方向各点に於けるキャンバを矯正す
るのに必要な幅方向板厚差を圧延中にフィードバックす
ることができず、開ループ制御となっていた。

ところで、本発明者らの研究によると、被圧延材がもと
もとキャンバを有する場合、あるいは圧延機の目−ル左
右開度差をつけた場合には、圧延中に被圧延材は容易に
蛇行現象を起づ。このため、一様の曲率を持つ円弧状の
キャンバを矯正しようとしで、圧延機のロール左右開度
差を一定にしておいても、被圧延材は初期噛み込み位置
からどんどん蛇行し′Ｃゆき、それがため被圧延材板厚
差が圧延材長手方向に変化してしまい、キャンバが意図
したように矯正できないという傾向が常に存在する。こ
うしたことから左右板厚差をフィードバックせずにキャ
ンバの矯正を行うことは非常に困難である。

３一 本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、
厚板圧延に際して途中圧延バスで生じていた：ＩＡ７ン
バを、次パス′ｃ確実に修正することができる、厚板圧
延に於ける被圧延Ｈのキャンバ矯正方法を提供すること
を［１的とする。

本発明は、厚板圧延に於ける被圧延材のキャンバ矯正方
法に於いて、圧延途中のバスで被圧延材の幅方向中心線
の長手方向ゾロフィール及び長手方向各点に於ける幅り
向板厚分布を測定し、これら２つの測定値から被圧延材
キャンバを矯正するのに必要な艮手方１〜各点に於１プ
る幅方向目標板厚差を篩出し、次パスで、ロール直下の
被圧延材の幅方向板厚差を測定し、この測定した幅方向
板厚差と前記幅方向目標板厚差とのＩＩ差に基づいて、
ロールに右開度を調節づることとして、上記目的を達成
したものである。

即ち、本発明によるキャンバ矯正方法は、厚板圧延に際
して、途中圧延バスで被圧延材の幅方向中心線の艮手方
１〜プロフィールを測定し、その中心線の幅方向座標を
長手方向座標で関数近似する４一 方法で表わし、同時に該長手方向各点に於ける幅方向板
厚分布を測定し、これらの２つの測定値から中心線ブＯ
フィールを直線化づるのに必要な幅方向の［１標左右板
厚差を圧延材長手方向座標の関数としｉ’［出し、次パ
スでこの長手方向に変化づる幅方向板厚差をつけるべく
、圧延中に刻々被圧延Ｈの蛇行量の測定、圧延機左右圧
延荷重差の測定、圧延機のロール左右開度差の測定を行
い、これら測定値より実幅方向ん右板厚差をめ、前記算
出した目標左右板厚差との偏差に基づいてロール左右開
度を自動的に調節する自動幅方向板厚制御を実施づるこ
とにより、被圧延材長手方向にわたり適切な幅方向板厚
差をつ番プ、被圧延材のキャンバの矯正を実現するもの
である。

以下図面に従って本発明の詳細な説明する。

先ず、本発明方法の原理から説明する。

今、第１図、第２図に示づような、被圧延材の中心線１
ｃが半径ｒ１中心角θの円弧に相当する曲がりを持った
板幅すの被圧延材１０が、圧延の結果、第３図、第４図
に示ずような曲がりのない直線状の被圧延４４１２にな
ったと仮定づる。ここで被圧延＋４１０から１２に至る
圧延に於いて、板幅′ｈ１〜にメタルフ【」−がないも
のとプれば、圧延前の被圧延材１０の左側板長さぶＬ１
中心板長さ１ｃｓｂ側板長さβＲ１左側板厚ＨＬ　、中
心板１ｖＨｃ、右側板厚ＨＲと、圧延後の被圧延材１２
の板長さ℃、Ｋ側板１１ｔｈＬ、中心板厚ｈｃ、右側板
厚ｈＲの間には、次式に示Ｊにうな関係が成立する。

トＩ　Ｌ　−β　Ｌ　／ｈ　１−−１−ＩＲ−Ａ　Ｒ／
ｈ　Ｒ−Ｈｃ　会　、（２ｃ／ｈｃ ＝！　・・・（１） ここで圧延前の被圧延材１０の左側板長さＪ２Ｌ　％石
側板長さ（Ｒ１及び中心板長さぶＣは次式に示す如く表
される。

ＪＬ−（ｒ＋ｂ／２）θ　・・・（２）ｉＲ−（ｒ−ｂ
／２）θ　−−−（３）（。−ｒθ　・・・（４） 従って舶用（１）〜（４）式から、圧延後の被圧延材１
２の左側板ＪＩＩＪｌｌＬ、及び右側板厚１１　Ｒは次
式で与えられる。

ｈ　Ｌ＝　（ＩＩ　Ｃ／ＨＣ）　（１＋ｌ）／２ｒ　）
ｌ−ＩＬ・・・（５） ｊ＋　Ｒ−（ＩＴ　ｃ／１−１ｃ　）　（１−ｂ　／２
ｒ　）　ＨＲ・・・（６） よって、圧延後の被圧延材１２の左右板厚差をΔｈ　＝
ｈ　Ｌ−ｈ　Ｒとすると、該に右板厚差Δ１１は次式ぐ
示ずようになる。

Δｌ＋　−（ｈ　ｃ／Ｈｃ）（（ＨＬ−ＨＲ）＋（６／
２ｒ　）（ＨＬ十ＨＲ））・・・（７）従って、前出第
１図、第２図に示されるようなキャンバを持った被圧延
材１０の曲がりを矯正づるには、中心板厚がｈｅとなる
時点で（７）式で表わされるような左右板厚差Δｈのつ
いた被圧延材を圧延によって製造すればよいことがわか
る。

たｌご、現実には板幅方向へのメタル７０−があり、更
に残留応力として被圧延材内部に殴収されるひずみがあ
るため、（７）式は ７− Δｌ＋　−（１＋α）　（１＋　ｃ、／Ｈｃ　）（（Ｈ
し−ＨＲ）＋ｂ　、、／２ｒ　（ＨＬ十ＨＲ））・　・
　・　（８） と表わされる。ここで、αは、一般に板幅と板厚の関数
として与えられる曲がり緩和係数であり、実験によりめ
られる。

実際の圧延に於いＣは、被圧延材が前出第１図に示した
ように単一の曲率半径「のきれいな円弧になることなど
は稀である。こうした円弧の場合には、キャンバ間をめ
る方法でも差しつかえないが、第５図に示Ｊような曲が
りの場合には、キャンバという概念では制御が非常に困
難になる。

まず、どの部分のキャンバ量であるかをはつぎすさせる
ことが必要であるし、対象長さを小さくしていくに従っ
て、キャンバ量は格段に小さくなってしまうからである
。そこで、本発明に於いては被圧延材１０の中心１ｉｌ
ｉＯに注目して、この中心線のプロフィールを、例えば
次式に示すようなｎ次の多項式で近似ジる。

９− ８− ｙ＝ｆ（ｘ） ＝Ｑ　ｎ　Ｘ’　＋０１１−１　ｘｎ−’　十　・−−
＋　Ｃｊ　Ｘ　＋Ｇ　。

・　・　・　（９） ここで、Ｘは被圧延１４１０の長手方向位置、Ｖは同じ
く幅方向位置、Ｃｎ　％　Ｃｎ−＋・・・、Ｇｏは係数
である。この近似は、幅方向位ａｙが長手方向位置Ｘの
関数として表されていれば別に多項式でなくてもよく、
例えば次のような三角関数近似でもよい。

ｙ−ｆ（ｘ） −２ＡＩｓｉｎ　（２π／ｊ２１）　（Ｘ＋ｒ　ｉ）ｔ
１ ・・・（１０） ここで、Ａ１は振幅、Ａ１は波長、ｒｌは初期位相であ
る。

前記のｎ次の多項式による中心線プロフィールの算出に
際しては、出願人が既に特願昭５７−１７６６９７号で
提案している如く、例えば次のような手法が採用できる
。即ち、その手法とは、先ず、被圧延材１０の長手方向
に平行な基準線と被圧延材１０の中心位置との距離を、
被圧延材１０の長手方向の３Ｆｌ所で測定し、そのうち
２凶所で測定された中心位置を結ぶ直線と残りの１筒所
で測定された中心位置どのずれ距離をめ、被圧延材１０
の長手方向各位置で繰返しめられたずれ距離と被圧延材
１０の長手方向位置との関係を回帰演算によりｎ−２次
の多項式としてめ、次いで、このｎ　−２数多］ｎ式の
各係数及び前記回帰演算を行う際に用いたデータのうち
任意の２組のデータと被圧延材１０の中心線プロフィー
ルをｎ次多項式としで近似した場合の各係数との四に成
立する関係を用いて、前記ｎ次多項式の各係数をめて、
被圧延材１０の中心線プロフィールをｎ次多項式として
近似Ｊるものである。ここで、前記の「ずれ距離」とし
ては、隣接した２箇所で測定された中心位置を結ぶ１線
の延長線と、残りの１箇所で測定された中心位置との「
ずれ距離」を採用してもよく、又、両端の２箇所で測定
された中心位置を結ぶ直線と、中火の１箇所で測定され
た中心位置との１゛ずれ）！１離］を採用Ｊるようにし
てもよい。

このような関数近似によって例え゛ば第６図に示Ｊよう
な中心線プロフィールｙ＝ｆ（ｘ）が得られたとＪる。

Ｊると、任意の点Ｘｏに於ける被圧延材１０の曲率半径
ｒ（ｘｏ）は、 １’（Ｘｏ）＝　（１＋ド（Ｘｏ）２）ｊ／２、／ｆ　
”　（Ｘ　ｏ　）・・・（１１）と近似Ｊることができ
る。ただしｆ　′（ｘ　）はｆ（×）のＸによる１階微
分、ｆ”（ｘ）は［（×）の×による２１１ｉ！ｉ微分
を表わづ。又、第６図に於いては、ｙ軸止方向を幅方向
左側、負方向を右側と定義し、曲率半径ｒ　（×）は、
左側にふくらんでいるとき、即ち上に凸のときを正、石
側にふくらんでいるとき、即ち下に凸のときを負と定Ｍ
Ｙる。

（８）式と（１１）式から Δｔ＋（ｘｏ）　−（１＋α）（ｈｃ／Ｈｃ）が得られ
る。この（１２）式で、被圧延材１０の長手方向ＸＯの
点に於りる目標左右板厚差Δｈが１１− 与えられたわ番ブである。

実際の圧延におｊ）Ｕは、圧延中の被圧延材１０を１−
ラッキングし、圧延機の［１−ル直下の被圧延８位＠Ｘ
ｏを知るごとによって、その位置での目標左６板Ｐ！ｌ
ｒ舛Δ１１が与えられする。なお、入側根厚ＨＬとＨＲ
とは、前バスにおいて、厚さ計によって測定し、もしく
は圧延荷重からゲージメータ式によってめておく。

ところで、圧延機のＯ−ルん右開度が違い、被圧延材が
蛇行しているような圧延状況においては、第７図に示Ｊ
ように、圧延機の変形はに６非対称となる。このとき圧
延機にかかる線荷重分布が、第８図に示すような直線分
布だと仮定づれば、被圧延材のに右の板厚差ｈｄｒは ｔ＋ｄｒ　−ＩＩ　Ｌ　−ｈ　Ｒ ＝Ｅ　１Ｓｄｆ＋Ｅ　２１）ｄｒ＋Ｅ　ｓδ・・・（１
３）で表される。この事実は実験によっても確認された
。ここでＳｄｆはロールに右回ｒｘ差、Ｐｄｆは五もの
圧延荷重差、δは被圧延材幅方向中心線の圧延機中心線
からのずれＩＩ（蛇行量と呼ぶ）を表して１２− いる。Ｅｌ、Ｅ２、Ｅ３は、ロールバレル長、板幅、Ｕ
−ルクラウン、ミル剛性特性等の数値によって表される
係数である。これら係数は、圧延中は不変の値と考えて
よく、従って、ロール左右開度差Ｓ　（Ｈ，左右圧延荷
重差Ｐ　ｄｆ、蛇行量δの測定が圧延中実施できていれ
ば、そのときの測定左右板厚差量ｆが（１３）式によっ
て与えられることになる。なお、第７図で、２．４は夫
々上下のバックアップロール、６．８は夫々上下のワー
クロールである。

（１２）式で表される被圧延材１０の目標にも板厚差Δ
ｈ（Ｘｏ）と、（１３）式で表される測定／ｒＪ板厚差
ｈ（Ｈから、ロール左右開度差８ｄｆを調ｉＩＩづる制
御系を構成することによって、所謂自動板ｊ’ｊＴｌｂ
ｌｌｌｌ（ＡＧＣ）と同じように、ん右板厚差の自動制
御を実ｍ−ｎることができる。

第９図に制御系の構成例を示づ。測定左右板厚差ｈ（１
「と目標左６板厚差Δｈ（Ｘｏ）との差を比例・微分・
積分する所謂ＰＩＤ制御により、圧下制御装置に対して
ロール左右開度差指令値Ｓｄｆ’を出力する。圧下制御
装置はそれに従って実際にロール左右間度芹をＳｄｆに
し、でれによって被圧延材の左右の板厚差が変化し、同
時に蛇行量が変化する。そして、変化した蛇行量と、変
化させたんも開度差の結果生じた左右の圧延荷重斧Ｐ（
Ｉｆと、蛇行ｍ１５、及びロール左右開度差３ｒｌｆを
測定し、フィードバック１べき測定左右椴厚曽１司ｆを
める。この一連の動作を繰り返せば自動的に左右板厚差
制御が実施できる。第９図点線部で囲まれた部分は、ア
ナログ計算機で組むこともできるし、演算速度の早いデ
ジタル計算機で組むこともできる。以上の方法によれば
、被圧延材のいかなる曲がりも微妙に矯正づることか可
能となる。

以下本発明を実施するだめの装置の一例について第１０
図を基にして説明する。

被圧延材１０が矢印六方向へ圧延機２０によって圧延さ
れているとき、圧延機２０の左側ロードセル２２と右側
ロードセル２４とで検出される左右の圧延加重ＰＬ、Ｐ
Ｒと圧延機２０のロール左右間度削３２．３４とで検出
されるロール左右間）豆ＳＬ、ＳＲと被圧延材１０の蛇
行量測定器２６ぐ検出される蛇行量δとに基づいて、ゲ
ージメータ式により被圧延材１０の圧延機側左右板厚Ｈ
Ｌ　ｚＨＲ１及び中央板厚Ｈｃが演算器３８により演算
され、被圧延材１０の長手方向微小区間へＸｉごとの平
均板厚ＨＬ　１％　ＨＲＩＳｌ−１ｃ　ｌがメモリ４０
に記憶される。なお、蛇行口δは圧延機直下での板の横
ずれ量（圧延機センターからのずれ量）を意味するもの
であるが、現実に圧延機直下でこれを測定することには
困難が多く、圧延機近くで仮の横ずれ量を測定し、これ
により圧延機直下での板の横ずれ量を予測（推定）する
ことが多い。

被圧延材１０は、同時に放射線厚さ計等の厚さ計２８に
より、幅方向の厚さ分布、即ち左右板厚と中央板厚ｔ」
Ｌ、ＨＲ，Ｈａが実測される。これも被圧延材１０の長
手刀向微小区闇ΔＸｉごとの平均板１１Ｈ−Ｌｉ、Ｈ−
ｐｉ、Ｈ−ｃｌとしてメモリ４２に記憶される。被圧延
材１０は更に、曲がり形状検出器３０によって被圧延材
の曲がり演算のための初期データを測定され、演痺器３
６を用１５− いて曲がりが前述の関数型Ｖ−ｆ（Ｘ）の形で表される
。板厚分布ＨＬｉ、ＨＲｌ、Ｈｃ　ｌ　（又は１」”　
Ｌ　ｉ　、　Ｈ’−Ｒｌ　、Ｈ−ｃ　Ｉ　）及び関数ｙ
＝ｒ（ｘ　）から、演算器４４により、（１２）式に従
って技手方向微小８間Ａｘｌごとの目標に石板厚差Δｈ
ｌをめ、これをメモリ４６に配憶しておく。被圧延４′
４１０が矢印六方向への圧延を終了して、次に逆方向の
圧延にはいり、Ｏ−ドセル２２．２４が荷重を検出−４
るど１川時に、これを板端とみなして左６板ｊＩＩＩ差
の自動制御にはいる。制御演算器４８には、圧延機２０
の回転に応じてパルス発生器５０からパルスが入力され
、被圧延材のトラッキングが行われ、［１−ル直下の被
圧延材位置がどの区間Δｘ１にあたっているかを認識し
、例えばある時点でΔ×ｊの６８分を圧延しているとづ
れば、メモリ４６から［１樟板厚差Δｈ、Ｉを取り出し
、これが目標板Ｉｆ差として与えられる。制御演算器４
８ｒは、ロールたｈ開度ＳＬ、８１？％左右圧延加重Ｐ
　Ｌ−Ｐ　Ｒ％及び蛇行量測定器２６による蛇行量δを
取り込んで主としで６１゛１出の第９図点線部内の１６
− 演ｐ処理が行われ、圧下制御装置５２にフィードバック
を含むロール左６開度差指令値Ｓ（Ｈが出力される。な
お第９図の係数Ｅ＋、Ｅ２、［：３はこのバス開始前に
被圧延材１０の板幅、圧延機２０の１」−ルバレル長、
ミル剛性、ロールクラウン等に−５とづいて演算器５４
で計算され、制御開始前に制御ｌ演算器４８に与えられ
ている。圧下制御装置５２は、ロール開度差指令値Ｓｄ
ｒ　に基づい°（、圧下のｈ６位置制御を行う。第９図
に示１ＰＩＤ制陣の制御パラメータは、第９図のごとき
プ１゛１セスモデルを用いてシミュレーションを行い調
節りるか、実際に圧延を行って調節すればよい。

ただし、実圧延による調節は困難であるから、ある程度
シミュレーションにより設計しておくほうがよい。

尚、前記説明においては、各演算器がそれぞれ独立のも
のとされていたが、例えば、圧延機制御用の計ｎ１Ｍを
用い、いくつかの初期演算を一括して行うことも無論可
能である。ただし、制御演算器４８だけは演算速度の関
係から単独に構成づるはうが望ましい。

第１１図は、本発明り仏を用いて、実際の圧延機の約１
／１５のモデルミルを使用し、鉛の圧延を行った時の、
圧延材中心線の様子を記したものである。圧延に供した
鉛は、厚さ５ｍｍ、幅３００ｍｍ、長さ５００ｍ１ｌｌ
の純鉛で、第１１図破線６０に示Ｊような半径５００ａ
ｖの円弧状とした。この鉛板を厚み４ｍｍに圧延づる時
に、本発明に基づいて演算した目標に右板１ゾ差を与え
るべく、自動左右板；９差制御を実施し、圧延すると、
第１１図実線６２で表わされるような中心線の形状を持
つ鉛板を得ることができた。この図から明らかな如く本
発明方法により曲がりを矯正づるとほぼ零に近いくらい
曲がりを除くことができ、本発明の有効性が確認され１
こ。

以上説明してきた如く、本発明によれば、従来困難であ
った長千方１〜にうねるような被圧延材の曲がりも容易
にこれを矯正づることができ、閉ルール制御にＪ：って
被圧延Ｈ長手方向全長にわたって曲がりのない直線状の
帯板を得ることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の被圧延材の曲がり矯正方法を説明Ｊる
ための、半径ｒの円弧状キャンバを持った被圧延材の平
面図１ 、第２図は、同じく第１図のＩ−ＩＩ線に沿う断面図、 第３図は、同じく第１図の被圧延材のキャンバ矯正圧延
後の平面図、 第４図は、同じく第３図の■−ＩＶ線に沿う断面図、 第５図は、同じく襖雑な曲がりを持った被圧延材の平面
図、 第６図は、本発明方法の原理を説明Ｊるための、幅方向
曲がりを持った被圧延材の中心線の関数近似を示ず線図
、 第７図は、同じく圧延機の圧延モデルを示（断面図、 第８図は、同じく被圧延材にかかる荷重分布を示づ線図
、 １９− 第９図は、本発明り法が採用された、自動左右板厚制ｍ
ｔ装置の制御系の一例を示すブロック線図、第１０図は
、同じく自動に右板厚制御装置の一例を承り、一部平面
図を含む１０ツク線図、第１１図は、同じく曲がりの矯
正の効果を示づ線図、 第１２図は、キＡアンバの説明図である。 １０・・・圧延材、　２０・・・圧延機、２８・・・厚
さ計、　３６・・・曲がりｍ演算器、４４・・・目標板
厚斧演篩器、 ４８・・・板１ψ差制ｔｉｌｌ演絆器、５２・・・圧下
制御Ｉ装置ｉｔ。 代理人　高　矢　論 （ほか１名） ２０− 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）厚板圧延に於いＣ１圧延途中のパスで被圧延材の
   幅方向中心線の長手方向プロフィール及び長手方向各点
   に於（プる幅７ｊ　Ｉｒｔｌ　Ｉｌｉ厚分布を測定し、
   これら２つの測定値から被圧延材のキャンバを矯正−４
   るのに必要な被圧延口の長手方向各点に於ける幅方向「
   １標板厚差を陣出し、次パスで、ロール直下の被圧延口
   の幅り向板厚差を測定し、この測定した幅方向板厚差と
   前記幅方向目標板厚差との偏差に基づいて、ロール左右
   開度を調節することを特徴とづる厚板圧延に於ける被圧
   延材のキャンバ矯正方法。　゛。