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JP3254067B2 - エンドレス圧延における板クラウンの制御方法 - Google Patents

エンドレス圧延における板クラウンの制御方法

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JP3254067B2
JP3254067B2 JP00700394A JP700394A JP3254067B2 JP 3254067 B2 JP3254067 B2 JP 3254067B2 JP 00700394 A JP00700394 A JP 00700394A JP 700394 A JP700394 A JP 700394A JP 3254067 B2 JP3254067 B2 JP 3254067B2
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Japan
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rolling
cross angle
roll
crown
sheet
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信彰 野村
敏貞 武智
正法 北浜
邦夫 磯邉
典生 高島
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JFE Steel Corp
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Publication date
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    • B21B37/38—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates using roll bending

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、先行して搬送される
板材の後端とこの板材に続いて搬送される板材の先端と
を熱間圧延設備の入側で相互に接合したのち、連続して
圧延するエンドレス圧延において、板厚や板幅あるいは
材質の変更にかかわらず的確なクラウン制御を行うこと
により製品板の板厚精度、クラウン、形状の改善を図ろ
うとするものである。以下、異種材を接合しつつ熱間仕
上げ圧延（エンドレス圧延）する場合を例にとって説明
する。
【０００２】
【従来の技術】熱間圧仕上げ圧延設備の入側で板材の後
端と先端を順次に接合しこれを連続的に仕上げ圧延する
エンドレス圧延は、通板時のトラブルを減少させること
ができ、また、圧延限界の大幅な拡大が期待できる利点
がある（特開平4-262804号公報参照) 。そして、このよ
うな圧延方式における板クラウンの制御は、特開昭62-3
818 号公報に開示されているように、各スタンドにおい
て板厚誤差、あるいは荷重予測誤差を把握し、これに基
づいてロールベンダーの荷重を調整することによって目
標とする板クラウンにするのが一般的であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、かかるエン
ドレス圧延においては、次に述べるような問題があっ
た。すなわち、接合しようする板材の材質が同じで仕上
げ板厚を同一とする場合には、圧延機の設定条件に何ら
の変更なしに圧延していけるが、熱間仕上げ圧延される
製品の材質、寸法は多岐にわたっているため必ずしも同
一材質、同一寸法の板材を圧延するとは限らず板材の接
合効率を上げ、エンドレス圧延の効果を最大限に発揮さ
せようとすれば、おのずと材質、寸法の異なるものを接
合せざるを得ず (生産能率の改善を図ることができな
い) 、また、圧延しようとする板材のそれぞれに所望の
板クラウンを付与するには、圧延荷重の変化や目標とす
るクラウンの変化に応じてメカニカルクラウンそのもの
を走間で目標値に追従させて変更させる必要があるとこ
ろ、ロールベンダーの荷重変更を行うような従来の技術
では制御範囲が極めて狭い（ロールベンダーはチョック
の応力限界より±120 ｔ程度の力を作用させることがで
きるにすぎず、この場合メカニカルクラウンの変更量は
600 μm 程度である) 不利があった。
【０００４】なお、最近では、特開昭53-76150号公報に
も見られるように、板材を上下に挟むワークロールのロ
ールクロス角を調整することによって板クラウンの制御
範囲の拡大を図るようにした技術も開発されてきている
が、この方法は応答性に劣るために製品になりえない非
定常部分が多量に発生し、歩留りの低下が避けられな
い。
【０００５】この発明の目的は、異種材あるいは同一材
を次々につなぎ併せて連続的に圧延を行う場合におい
て、各板材に必要に応じて適切な板クラウンを迅速に付
与することができる新規な方法を提案するところにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は先行して搬送
される板材とこの板材に引き続く板材とを相互に接合
し、これを複数の圧延機を配列した圧延設備列に通して
連続的に圧延するに当たり、上記各圧延機のスタンド内
に組み込まれたロールにつき、予め圧延対象となる板材
の全部について共通なクロス角を求め、これに各スタン
ド内のロールのクロス角を変更し、各スタンドのロール
ベンダー荷重をオンラインで調整することによって板ク
ラウンを制御することを特徴とするエンドレス圧延にお
ける板クラウンの制御方法であり、また、この発明は、
先行して搬送される板材とこの板材に引き続く板材とを
相互に接合し、これを複数の圧延機を配列した圧延設備
列に通して連続的に圧延するに当たり、上記各圧延機の
スタンド内に組み込まれたロールにつき、予め圧延対象
となる板材の全部について共通なクロスの有無を求め、
共通なクロス角が見いだせない場合には、ロールベンダ
ー荷重とともにオンラインでロールクロス角を調整しな
がら圧延を行うことを特徴とするエンドレス圧延におけ
る板クラウンの制御方法である。
【０００７】また、この発明は、板材の接合部が存在す
る非定常域又は同一の材質のものが続く定常域内でロー
ルベンダー荷重、ロールクロス角を調整するようにして
もよいし、定常域内でのロールベンダー荷重、ロールク
ロス角の調整中にはメカニカルクラウンを一定に保持す
るのがよい。さらに、板幅、板厚、材質などが種ゝ異な
る異種材あるいは板幅、板厚などが種ゝ異なる同一材を
相互に接合しながら圧延するのが、とくに生産効率を改
善するうえからも有利である。
【０００８】
【０００９】スタンド内に組み込まれるロールのロール
クロス角 (θ) は、図１に示すように、板材を上下に挟
むロール (ワークロール) のロール軸が互いに交差した
ときになす角度をいう。
【００１０】板厚、板幅、圧延荷重等の条件が与えられ
た場合のクロス圧延機におけるメカニカルクラウンの制
御範囲を図２に示す。図２における上側の曲線がロール
ベンダーによるクラウン制御の最小値（ベンダー荷重の
最小）で、下側の曲線がロールベンダーによるクラウン
制御の最大値（ベンダー荷重の最大）である。
【００１１】ここで、ある材料を圧延する場合で複数ス
タンドのなかの任意のスタンドにおいて目標のクラウン
Ｃhiを設定したとすると、一般に目標とするクラウン
は、転写率αi , 遺伝係数βi , メカニカルクラウンＣ
Riとして次式で表すことができる。
【００１２】Ｃhi＝αi ・ＣR i ＋βi ・Ｃhi-1
【００１３】従って、目標とするメカニカルクラウンは
次式によって求められる。
【００１４】ＣR i ＝ (Ｃhi−βi ・Ｃhi-1) ／αi
【００１５】このようにして算出したメカニカルクラウ
ンの制御範囲を示したものが上掲図２である。目標とす
るメカニカルクラウンを得るためにはロールベンダーに
よる制御の最大〜最小の範囲と、これに対応するロール
クロス角θの最大 (θmin )〜最小 (θmaX ) の範囲で
ロールベンダー荷重、ロールクロス角を調整すればよ
い。
【００１６】ロールクロス角θは、圧延すべき板材の板
厚や板幅、あるいは材質等によって定まるものであり、
例えば７スタンドを有する圧延設備の第１段目のスタン
ドにおけるロールのロールクロス角θの状況を図３に、
また、第７段目のスタンドにおけるロールのロールクロ
ス角θの状況を図４にそれぞれ示す。
【００１７】圧延中にロールクロス角を変更しない場合
（オンラインでロールクロス角を変更することができな
い圧延機を適用する場合を含む) には、上掲図３に示す
ように、圧延対象となる板材の全部について共通なクロ
ス角を求めておき、これに基づき予め各スタンド内のロ
ールのロールクロス角を変更し、圧延しようとする板材
が変わる度に、あるいは必要に応じてロールベンダー荷
重を調整して目標とする板クラウンを制御する。
【００１８】圧延しようとする板材につきクロス角の共
通範囲が見いだせない図４に示すような場合には、各ス
タンドにおける目標クラウンを変更するようにすればよ
いが、それでも共通範囲が見いだせない場合にはオンラ
インで板幅, 板厚, 材質を変更する際のクラウン制御範
囲が圧延機の制御能力を超えていることになるので、ク
ラウン制御範囲が小さくなるような制御、圧延条件 (例
えば荷重変化が小さくなるようにする) にする。
【００１９】あるいは次のような方法もある。ロールク
ロス角をオンラインで調整する方法である。ロールクロ
ス角の変更速度は一般には非常に遅く、オンラインにお
いてそれのみで板材のクラウン制御を行うことは歩留り
ロスが非常に大きくなる不利を伴うので、この発明では
応答性の高いロールベンダーを併用するものである。
【００２０】図５に、上掲図４のＡ部でロールベンダー
荷重とロールクロス角を適宜調整して板クラウンを制御
する例を示す。先行して搬送される板材 (以下先行材と
記す) に引き続く板材 (以下後行材と記す) で必要に応
じてロールクロス角を変更するには、先行材と後行材の
接合部を例にとれば、その接合部が圧延機に到達する少
し前から操作すればよい。この場合、圧延中の板材のク
ラウンを変更するわけにはいかないので、クロス角の変
更に応じてロールベンダー荷重を変更する。
【００２１】上掲図５は、先行材の圧延に続く後行材の
圧延において先行材とは異なる板クラウンを付与する場
合 (クラウンを増加させる場合) の状況を示したもので
ある。後行材に向けてロールクロス角を増加させるに
は、接合部に至る前の段階でロールクロス角を徐々に大
きくしていき、これに併せてベンダー荷重 (図中、中立
荷重を基準とする) を低減していく。そして、板材の接
合部に達した段階においてはクロス角はそのまま継続し
て増加させるが、ベンダー荷重については目標とする板
クラウンを付与することができるように短時間で最大値
まで増加させる。この時点でベンダー荷重は中立荷重に
はなっていないので、ベンダー荷重が中立荷重になるよ
うに徐々に荷重を低減し目標の板クラウンが得られるま
でロールクロス角を継続して大きくしていく。なお、こ
のような操作を行っている間は、定常部における切り捨
て部分の低減のためにメカニカルクラウンは一定に保つ
ことが肝要である。
【００２２】上記の例においては後行材に向けてロール
クロス角を大きくしていく場合について説明したが、ロ
ールクロス角を小さくして行く場合にはロールクロス
角、ベンダー荷重を上記の逆の手順に従って調整してい
けばよく、このような制御は先行材と後行材の接続部が
存在する非定常域はもちろん、同一の材質が続く定常域
において必要に応じて繰返し実施できるものである。
【００２３】なお、上述したような板クラウンの制御に
当たっては、ベンダー荷重およびクロス角の調整を行う
間、クラウン制御はなされずそれに対応する領域は切り
捨て部分となるので、その領域はできるだけ短いほうが
好ましく、これにかかる時間(図５中Ｂ部) は１スタン
ドの通過時間で約１秒程度とするのが望ましい。
【００２４】図６は、この発明を実施するのに用いて好
適な圧延設備列の構成例であって、図中１は先行材の後
端と後行材の先端を短時間で接合する接合装置、２は接
合装置１の下流に配置され、接合済みの板材を連続して
圧延する熱間仕上げ圧延設備であって、この圧延設備２
は７スタンドをタンデムに配列したものとして示してあ
り、第４スタンド〜第７スタンドには、ロールベンディ
ング機構の他、ロールクロッシング機構が備えられてい
る。
【００２５】先行材、後行材の圧延時における圧延機の
目標メカニカルクラウンや最適クロス角は予め上位計算
機に設定されていて、接合装置１で接合された部分をト
ラッキングし各スタンドのそれぞれでその部分が到達す
る時点よりも少し前からクロス角、ロールベンダー荷重
の調整を開始する。
【００２６】ここに、クロス角の変化量がΔθになる場
合のメカニカルクラウンの変化量ΔＣB はΔＣB ＝Ｌ2
／Ｄ・ tanθ・Δθ (Ｌ：ロールバレル, Ｄ：ロール
径, θ：設定クロス角) にて、また、ロールベンダー荷
重の変化量ΔＢはΔＢ＝ｆ (Ｗ, Ｌ, Ｄ, ΔＣB ) にて
それぞれ求められ、クロス角の変化に応じてベンダー荷
重を調整していくことにより、接合部を含む非定常域を
除いて先行材および後行材のそれぞれの圧延時における
メカニカルクラウンはほぼ一定に保たれることとなり、
切り捨て部分も極めて少なくできる。
【００２７】目標メカニカルクラウンに対応させてクロ
ス角、ベンダー荷重を調整し先行材、後行材の板クラウ
ンを制御したときの実績メカニカルクラウンを図７に示
す。
【００２８】上掲図６に示したような圧延設備列を構成
する圧延機としては、バックアップロールとワークロー
ルの組合せになるいわゆるペアクロス圧延機が適合する
が、ワークロールのみを組み込んだシングルのクロス圧
延機も適用することができる。また、メカニカルクラウ
ンの変更に当たってはバックアップロールのクラウンを
調整するようにしてもよい。
【００２９】
【実施例】図８に示すように、板厚が30mm, 板幅が1250
〜1350mmになるシートバー (普通鋼) を３本 (これをＡ
グループとする) 、同じく板厚が30mm, 板幅が1250〜14
00mmになるシートバー (普通鋼) を４本 (これをＢグル
ープとする) 、板厚が30mm, 板幅が1050〜1200mmになる
シートバー (普通鋼) を４本 (これをＣグループとす
る) 、さらに、板厚が30mm, 板幅が850 〜1000mmになる
シートバー (高張力鋼) を４本 (これをＤグループとす
る) 用意して、こられのシートバーを圧延設備の入側で
順次接合して板クラウンの制御 (それぞれのグループに
切り換わる時点で板厚を変更、ロールクロス角の変更状
況は図３, 図４とほぼ同じ) を伴うエンドレス圧延 (圧
延速度は全て700mpm) を行い、得られた板 (Ａグループ
の仕上げ板厚は4.5 mm, Ｂグループの仕上げ板厚は3.0
mm, Ｃグループの仕上げ板厚は2.0 mm, Ｄグループの仕
上げ板厚は1.6 mm) のクラウン精度、形状について調査
した。
【００３０】ＡからＤグループの圧延スケジュール、荷
重設定を行い、クロス角を最適な角度にして圧延した結
果、1.6 mmの仕上材においては従来は25ｍ程度の非定常
部が生じていたが、この発明を適用することにより、非
定常部は10ｍに低減できた。
【００３１】
【発明の効果】この発明によれば、複数本の板材を次々
につなぎ併せて連続的に圧延を実施する場合に、板厚や
板幅あるいは材質の変更にかかわらず迅速に適切な板ク
ラウンに制御でき、歩留りの低下原因となる切り捨て部
分も極めて少ないので、効率的な圧延を実施することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ａ，ｂはクロス圧延機のロールクロス角θを示
した図である。
【図２】ロールクロス角とメカニカルクラウンの関係を
示した図である。
【図３】ロールクロス角とベンダー荷重の関係を示した
図である。
【図４】ロールクロス角とベンダー荷重の関係を示した
図である。
【図５】板クランウの制御要領の説明図である。
【図６】圧延設備列の構成を示した図である。
【図７】実績メカニカルクラウンの調査結果を示した図
である。
【図８】シートバーの圧延要領の説明図である。
【符号の説明】
１ 接合装置 ２ 圧延設備
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北浜 正法 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎 製鉄株式会社 技術研究本部内 (72)発明者 磯邉 邦夫 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎 製鉄株式会社 技術研究本部内 (72)発明者 高島 典生 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎 製鉄株式会社 千葉製鉄所内 (56)参考文献 特開 平５−50110（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−96312（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−293518（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−138221（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−200811（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B21B 37/28 B21B 37/38

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 先行して搬送される板材とこの板材に引
    き続く板材とを相互に接合し、これを複数の圧延機を配
    列した圧延設備列に通して連続的に圧延するに当たり、 上記各圧延機のスタンド内に組み込まれたロールにつ
    き、予め圧延対象となる板材の全部について共通なクロ
    ス角を求め、これに各スタンド内のロールのクロス角を
    変更し、各スタンドのロールベンダー荷重をオンライン
    で調整することによって板クラウンを制御することを特
    徴とするエンドレス圧延における板クラウンの制御方
    法。
  2. 【請求項２】 先行して搬送される板材とこの板材に引
    き続く板材とを相互に接合し、これを複数の圧延機を配
    列した圧延設備列に通して連続的に圧延するに当たり、 上記各圧延機のスタンド内に組み込まれたロールにつ
    き、予め圧延対象となる板材の全部について共通なクロ
    ス角の有無を求め、共通なクロス角が見いだせない場合
    には、ロールベンダー荷重とともにオンラインでロール
    クロス角を調整しながら圧延を行うことを特徴とするエ
    ンドレス圧延における板クラウンの制御方法。
  3. 【請求項３】 板材の接合部が存在する非定常域又は同
    一の材質のものが続く定常域内でロールベンダー荷重、
    ロールクロス角を調整する請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 定常域内でのロールベンダー荷重、ロー
    ルクロス角の調整中にメカニカルクラウンを一定に保持
    する請求項２又は３記載の方法。
  5. 【請求項５】 板幅、板厚、材質などが種ゝ異なる異種
    材あるいは板幅、板厚などが種ゝ異なる同一材を相互に
    接合しながら圧延する請求項１、２、３又は４記載の方
    法。
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