JP2012091193A - 熱間仕上圧延におけるクラウン制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】板幅が狭い鋼板や幅方向板厚が非対称の鋼板においても、クラウン制御が可能な熱間仕上圧延におけるクラウン制御方法を提供する。
【解決手段】熱間圧延ラインにおける仕上圧延機１０の上流側に、鋼板Ｓの幅方向に移動可能な複数のトランスバース型誘導加熱装置からなるバーヒータ３を設置し、当該仕上圧延機１０の出側に、鋼板Ｓの板厚を鋼板の全幅にわたって同時測定して得るプロフィールメータ１を配置し、プロフィールメータ１で測定した鋼板Ｓの幅方向の板厚プロフィールに基づき、仕上圧延機１０の出側の鋼板のクラウン量が予め設定された目標値以内になるように、バーヒータ３の幅方向の位置および加熱量を制御することを特徴とする熱間仕上圧延におけるクラウン制御方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、熱間圧延設備の仕上圧延機で圧延される鋼板のクラウン制御方法に関する。

近年、熱間圧延鋼板に要求される板厚精度は厳格化の一途をたどっている。これまで長手方向に関しては高速応答性の油圧ＡＧＣ（Automatic Gauge Controller）の導入、幅方向精度に関してはベンダーおよびワークロールシフトのクラウン制御により、低クラウン化を図ってきており、最近の板厚厳格材製造には、後者の低クラウン化が一層重要性を増してきている。

ここで、クラウンとは板幅方向板厚差のことをいい、通常、図３に示すように鋼板Ｓの中央部が幅方向の端部よりも厚くなる。クラウン量とは、鋼板Ｓの幅方向の中央の厚みＨ_cと幅方向の両端部（エッジから２０ｍｍ〜１００ｍｍの位置）の厚みＨ_e1，Ｈ_e2の平均値Ｈ_e0（＝［Ｈ_e1＋Ｈ_e2］／２）との差、Ｃ＝Ｈ_c−Ｈ_e0をいう。また、低クラウン化とは、クラウン量Ｃを小さくして、板厚の平坦性を向上させることをいう。一方、板厚の非平坦性を示す用語としてクラウンのほかに「ウェッジ」という用語があるが、これは、鋼板Ｓの幅方向の両端の厚みが異なることをいい、ウェッジ量Ｗは、Ｗ＝Ｈ_e2−Ｈ_e1で表される。

一方で熱間圧延の仕上圧延においては、鋼板の温度変化により生じるロール撓みおよびロール偏平に加え、ロール摩耗、さらにロール熱膨張に起因したサーマルクラウン変化により、鋼板のクラウンは圧延中、刻々と変化する。

したがって安定した低クラウン材を製造するには、圧延中のクラウン変動を把握し、これを制御する方法の確立が求められている。

従来においても、定周期に計算した仕上圧延機の中間スタンド間の板クラウン・板形状の計算値と、仕上圧延機の最終スタンドの出側で測定した板クラウン、形状の実績値の差から、修正する形状・クラウン量を決定し、スタンド毎に設定した形状範囲を満たす範囲で、板クラウンスケジュールを決定し、圧延スタンドのベンダーの修正量を求める方法が実施されてきた。

また、特許文献１には、被圧延材の所望のクラウンに対する圧延ミルの目標操作量である第１操作量を出力するセットアップ手段と、被圧延材の圧延方向の先端から所定の距離におけるクラウンを、圧延ミルの入側および／または出側に設置される被圧延材のクラウンを測定するクラウン測定手段から取得して、ロックオンクラウンとして記憶するクラウンロックオン手段と、クラウン測定手段で測定されるクラウンとそれに対応するロックオンクラウンとの偏差を小さくするように、操作量の補正量である第１補正量を出力する長手方向クラウン制御手段と、第１操作量および第１補正量から、圧延ミルの操作量である第２操作量を出力する操作量算出手段とを含んだクラウン制御装置が開示されている。

特開２００６−２１２４３号公報

前掲の、ベンダーを用いたワークロールの撓みによるクラウン制御方法、あるいはクラウン測定手段で測定されるクラウンに基づいてバックアップロールのベンディング量を設定する前掲の特許文献１に開示されたクラウン制御装置では、ワークロール長に対して非圧延材である鋼板の幅が狭い場合には、クラウン制御能力が不足するという問題がある。
また、鋼板の幅方向の板厚が幅方向の中心に対して非対称の場合の制御や、局所的な板厚変動がある鋼板に対しては、クラウン制御や調整ができないという問題がある。
そこで本発明は、板幅が狭い鋼板や幅方向板厚が非対称の鋼板においても、クラウン制御が可能な熱間仕上圧延におけるクラウン制御方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の熱間仕上圧延におけるクラウン制御方法は、熱間圧延ラインにおける仕上圧延機の上流側に、鋼板の幅方向に移動可能な複数のトランスバース型誘導加熱装置からなるバーヒータを設置し、当該仕上圧延機の出側に、鋼板の板厚を鋼板の全幅にわたって同時測定して得るプロフィールメータを配置し、前記プロフィールメータで測定した鋼板の幅方向の板厚プロフィールに基づき、前記仕上圧延機の出側での鋼板のクラウン量が予め設定された目標値以内になるように、前記バーヒータの幅方向の位置および加熱量を制御することを特徴とする。
本発明においては、仕上圧延機出側の鋼板の板幅方向の板厚を均一にするために、板幅方向の全幅を同時測定可能な、マルチタイププロフィールメータと言われるプロフィールメータをセンサとし、また板幅方向温度制御が可能なトランスバース型バーヒータをアクチュエータとして、積極的に幅方向温度分布および変形抵抗分布を操作する。これにより、板幅が狭い鋼板や、従来のベンダー等のアクチュエータでは不可能であった幅方向板厚が非対称の鋼板の低クラウン制御が可能となる。
具体的には、プロフィールメータによる板厚測定で、
（ａ）板幅中央の板厚が大であることを測定した場合、バーヒータで鋼板の板幅中央部の加熱量を増大して、板幅中央部の変形抵抗を低下させ、
（ｂ）板幅方向の端部の板厚が中央の板厚よりも大であることを測定した場合、バーヒータで鋼板の板幅端部の加熱量を増大して板幅方向端部の変形抵抗を低下させ、
（ｃ）板幅方向の不均一の板厚を測定した場合、板厚が厚い部分へバーヒータを移動し、当該バーヒータの加熱量を増大して、板厚が厚い部分の変形抵抗を低下させる。
また、前記バーヒータの加熱量は、プロフィールメータによって計測される幅方向板厚分布における板幅方向の板厚差に対応して予め設定された昇温出力テーブル値に基づいて制御する。
なお、本明細書においてクラウン制御というときは、クラウン量およびウェッジ量の両方を制御することを含む。

本発明によれば、熱間圧延ラインにおける仕上圧延機の上流側に、鋼板の幅方向に移動可能な複数のトランスバース型誘導加熱装置からなるバーヒータを設置し、当該仕上圧延機の出側に、鋼板の板厚を鋼板の全幅にわたって同時測定して得るプロフィールメータを配置し、前記プロフィールメータで測定した鋼板の幅方向の板厚プロフィールに基づき、前記仕上圧延機の出側での鋼板のクラウン量が予め設定された目標値以内になるように、前記バーヒータの幅方向の位置および加熱量を制御することにより、板幅が狭い鋼板や幅方向板厚が非対称の鋼板においても、クラウン制御が可能となる。

本発明に係る熱間仕上圧延におけるクラウン制御方法を実施するためのクラウン制御システムを示す概略図である。 本発明に係る熱間仕上圧延におけるクラウン制御方法を実施するためのクラウン制御システムの構成を示すブロック図である。 鋼板におけるクラウン量を説明するための図である。 本発明に係る熱間仕上圧延におけるクラウン制御方法の例を示す説明図であり、（ａ）から（ｄ）の各図の上の図は誘導加熱装置の位置を示す平面図、下の図は昇温特性を示すグラフである。 本発明の実施の形態において用いるマルチタイププロフィールメータの構成を示す概略図である。 本発明の実施の形態において用いるマルチタイププロフィールメータで測定した板厚データの一例を示すグラフである。

以下、本発明の熱間仕上圧延におけるクラウン制御方法の実施の形態を、図面を用いて説明する。
本発明を実施するためのクラウン制御システムは、図１に示すように、Ｆ１〜Ｆ７スタンドからなる仕上圧延機１０の最終スタンドＦ７の出側にマルチタイププロフィールメータ１を設置し、第１スタンドＦ１の上流側にトランスバース型バーヒータ（以下、単に「バーヒータ」という。）３を配置する。マルチタイププロフィールメータ１とバーヒータ３の間にはコントローラ２が設置される。

バーヒータ３は、図１に示すように、本例では上下を一対として３対の誘導加熱装置３−１，３−２，３−３が鋼板Ｓの圧延方向に配列されている。各誘導加熱装置３−１，３−２，３−３は、独立して鋼板Ｓの圧延方向と直交する方向（幅方向）に移動可能である。コントローラ２により、鋼板Ｓの幅方向の加熱位置と加熱量が指令されると、各誘導加熱装置３−１，３−２，３−３のいずれかまたは全部がその加熱位置に移動し、指令された加熱量に応じた高周波磁界を発生させ、鋼板Ｓを誘導加熱する。

マルチタイププロフィールメータ１は、板厚センサが板幅方向に走査して全幅の板厚を測定する走査型板厚センサと異なり、複数個のＸ線源と、複数のＸ線検出器を備え、全幅の板厚を同時に測定する板厚センサである。図５はその構成例を示すものであり、鋼板Ｓの上下を囲む状態に設置されたコ字状フレーム４０の上腕４１に複数のＸ線源４３，４４が設置され、コ字状フレーム４０の下腕４２に検出器アレイ４５が設置されている。検出器アレイ４５はコ字状フレーム４０の下腕４２に沿って直線状に配列された複数のＸ線検出器からなり、Ｘ線源４３，４４から放射された複数のＸ線をそれぞれ受光し、そのＸ線透過線量に応じて鋼板Ｓの幅方向全体の厚さを検出するようになっている。

図６はマルチタイププロフィールメータ１を用いた板厚測定データの一例を示すグラフである。本例では、板厚設定値が２．００ｍｍ、仕上圧延機出側板幅が９２５ｍｍ、目標温度が８６０℃の鋼板での測定結果であり、片方のエッジから２５ｍｍ位置を基準とした板厚偏差を示している。偏差量は基準であるＨ_e1が０μｍ、Ｈ_e2が−７．５μｍ、Ｈ_cが＋４０μｍ、クラウン量Ｃ＝４３．８μｍである。この数値に基づいて、バーヒータ３を鋼板の一方の端部（基準点）から４２５ｍｍの位置に移動させ、クラウン量Ｃに対応した温度になるようにバーヒータ３を加熱することにより、当該箇所の変形抵抗を小さくし、仕上圧延機による圧延によってクラウン量Ｃが予め設定された目標値以内になるようにする。

次に、図２に示すブロック図にしたがって、本発明のクラウン制御方法を説明する。
Ｓ１００：マルチタイププロフィールメータ１により、鋼板先端部の板厚プロフィールを検出する。板厚プロフィールのパターンとしては、上述したように、鋼板の幅方向の中央部が幅方向端部よりも厚いクラウン形状のほか、幅方向の一方の端部から他方の端部に向かって板厚が徐々に厚くなる（薄くなる）ウェッジという形状がある。前者は主に、ワークロールの撓みやロール扁平によって生じ、後者は主に、ワークロールの平行度不良、鋼板スラブの片焼け、通板中の鋼板の偏り等によって生じる。

Ｓ１１０：マルチタイププロフィールメータ１によって検出されたプロフィール（クラウン量Ｃ、ウェッジ量Ｗ）をコントローラ２へ伝送する。
Ｓ１２０：コントローラ２では、バーヒータ３の出力に対するクラウン量Ｃおよびウェッジ量Ｗへの影響係数を算出する。すなわち、
１）クラウン量Ｃに及ぼすバーヒータ３の影響係数ηｃ
クラウン影響係数ηｃ＝∂バーヒータ出力量／∂クラウン量
２）ウェッジ量Ｗに及ぼすバーヒータ３の影響係数ηｗ
ウェッジ影響係数ηｗ＝∂バーヒータ出力量／∂ウェッジ量
なお、クラウン影響係数ηｃ、ウェッジ影響係数ηｗは、鋼種、板厚、板幅に応じて予め設定したものをテーブル等に格納しておき、当該鋼板に対応するものを呼び出して用いることができる。

Ｓ１３０：バーヒータ３の昇温量（＝出力量）を、プロフィールに対応して決定する。
１）クラウン量変更の場合（クラウン量目標値とクラウン量測定値との差が、ある設定値以上になった場合）
昇温量＝（クラウン量実績値−クラウン量目標値）＊クラウン影響係数ηｃ
２）ウェッジ発生の場合（ウェッジ量Ｗが、ある設定値以上になった場合）
昇温量＝ウェッジ量Ｗ＊ウェッジ影響係数ηｗ
なお、昇温量は、幅方向板厚差に対応して予め設定された昇温出力テーブル値に基づき制御することもできる。

Ｓ１４０：バーヒータ３の位置を決定する。
１）クラウン量変更の場合
バーヒータ位置を板幅センターとする。ただし、板幅中央部がマイナスクラウンの場合は、例えば誘導加熱装置３−１と３−３を幅方向両端部に寄せる。
２）ウェッジ変更の場合
バーヒータ位置を板エッジ（板厚が大の方の端部）とする。

Ｓ１５０：コントローラ２で決定した位置へバーヒータ３を移動させる。
Ｓ１６０：コントローラ２で決定した昇温量までバーヒータ３の加熱を開始する。

バーヒータ３の誘導加熱装置３−１，３−２，３−３の位置と加熱パターンを図４に示す。図４（ａ）では、各誘導加熱装置３−１，３−２，３−３を鋼板Ｓの幅方向の中央部に移動させ、鋼板Ｓの中央部を集中的に加熱する。図４（ｂ）では、各誘導加熱装置３−１，３−２，３−３を鋼板Ｓの幅方向に分散させ、鋼板Ｓの中央部近辺を加熱する。図４（ｃ）では、各誘導加熱装置３−１，３−２，３−３を鋼板Ｓの幅方向全体に分散させ、鋼板Ｓの全体を加熱する。図４（ｄ）では、各誘導加熱装置３−１，３−２，３−３を鋼板Ｓの一方の端部側に偏って移動させ、一方の端部を加熱する。

Ｓ１７０：マルチタイププロフィールメータ１により、通板中の鋼板のプロフィールを検出し、コントローラ２にフィードバックする。
このように、通板中、バーヒータ３の位置と昇温量を制御しながら、仕上圧延機出側の板厚プロフィールをマルチタイププロフィールメータ１により測定して、目標のクラウン量となるようにフィードバックを行う。

なお、このフィードバックによるクラウン制御中、マルチタイププロフィールメータ１にてマイナスクラウン、すなわち板幅中央の板厚が目標値よりも小を測定した場合、板幅中央部を加熱し過ぎであるので、バーヒータ３で板中央部にて出力をダウンし、板中央部の変形抵抗を上げることにより板中央部の板厚を上げる。

このようにして、マルチタイププロフィールメータ１で鋼板の幅方向の全幅板厚プロフィールを検出しながら、クラウン（ウェッジを含む）量に応じて仕上圧延機上流の複数のトランスバース型誘導加熱装置からなるバーヒータで、積極的に幅方向温度分布および変形抵抗分布を操作することにより、板幅が狭い鋼板や、従来のベンダー等のアクチュエータでは不可能であった幅方向非対称の鋼板の低クラウン制御が可能となる。

本発明は、板幅が狭い鋼板や幅方向板厚が非対称の鋼板においても、クラウン制御が可能な熱間仕上圧延におけるクラウン制御方法として、特に、最近の板厚厳格材の製造に好適に利用することができる。

１ マルチタイププロフィールメータ
２ コントローラ
３ バーヒータ
３−１，３−２，３−３ トランスバース型誘導加熱装置
１０ 仕上圧延機
Ｓ 鋼板

Claims (3)

1. 熱間圧延ラインにおける仕上圧延機の上流側に、鋼板の幅方向に移動可能な複数のトランスバース型誘導加熱装置からなるバーヒータを設置し、当該仕上圧延機の出側に、鋼板の板厚を鋼板の全幅にわたって同時測定し得るプロフィールメータを配置し、
   前記プロフィールメータで測定した鋼板の幅方向の板厚プロフィールに基づき、前記仕上圧延機の出側での鋼板のクラウン量が予め設定された目標値以内になるように、前記バーヒータの幅方向の位置および加熱量を制御することを特徴とする熱間仕上圧延におけるクラウン制御方法。
2. 前記プロフィールメータによる板厚測定で、
   （ａ）板幅中央の板厚が大であることを測定した場合、前記バーヒータで鋼板の板幅中央部の加熱量を増大して、板幅中央部の変形抵抗を低下させ、
   （ｂ）板幅方向の端部の板厚が中央の板厚よりも大であることを測定した場合、前記バーヒータで鋼板の板幅端部の加熱量を増大して板幅方向端部の変形抵抗を低下させ、
   （ｃ）板幅方向の不均一の板厚を測定した場合、板厚が厚い部分へ前記バーヒータを移動し、当該バーヒータの加熱量を増大して、前記板厚が厚い部分の変形抵抗を低下させること
   を特徴とする請求項１記載の熱間仕上圧延におけるクラウン制御方法。
3. 前記バーヒータの加熱量は、前記プロフィールメータによって計測される幅方向板厚分布における板幅方向の板厚差に対応して予め設定された昇温出力テーブル値に基づいて制御することを特徴とする請求項１または２に記載の熱間仕上圧延におけるクラウン制御方法。

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