JP3485083B2 - 冷間圧延設備および冷間圧延方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、安価な設備であっ
ても鋼帯のエッジドロップが少なく所定の板厚分布を有
する製品を製造できる冷間圧延設備、およびそれを用い
た鋼帯の冷間圧延方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、各方面において、鋼製品寸法の高
精度化、あるいは鋼製品の製造工程における歩留改善を
目的とした各種の開発あるいは改良が行われている。冷
間圧延の分野においても、板幅方向についての板厚精度
の向上を目的としたプロフィル制御技術が積極的に開発
されている。

【０００３】特開平１１−２４４９２０号公報には、圧
延材の全体プロフィルを制御しやすい上流スタンドにお
いて中央板厚を正確に制御し、下流での圧延を予測して
上流側スタンド出側の圧延材プロフィルを形成する技術
が開示されている。本技術によれば、中間スタンドでの
エッジドロップ量を適当に調整することができ、最終ス
タンドでの圧延材の伸び分布を適正に制御することがで
きるとしている。

【０００４】さらに、互いの制御装置の影響を予測しな
がら協調して板厚制御することにより、良好なプロフィ
ル制御が可能とされている。特開平１０−５８３７号公
報には、圧延設備に供給される素材の板厚の板幅方向の
分布に基づいて各冷間圧延機出側における所望の板形状
を実現するためのメカニカル板クラウンの目標値を求
め、各冷間圧延機のロールプロフィルの測定値および圧
延荷重測定値に基づいて形状制御を行う技術が開示され
ている。本技術では、冷間圧延機の入側に鋼帯の幅方向
に板厚分布を測定できる板プロフィル測定装置を設置
し、全スタンド間には板厚測定装置を設置した例が示さ
れている。

【０００５】特開平２−３７９０８号公報には、圧延機
入側に設置した板クラウン検出器により検出した板クラ
ウン等に基づき、ワークロールベンディング力を出力す
るタイミングを求め、このタイミングに合わせて制御す
る方法が開示されている。本技術によれば、フィードフ
ォワード制御が可能になり、高精度の板クラウン制御が
可能とされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、何れの公報に
開示された技術も圧延機の直前に板プロフィル測定装置
を必要とし、板厚分布または板クラウンを測定しようと
すれば、鋼帯の全幅にわたり板厚を測定できるか、また
は、少なくとも中央部および片方の板端部の板厚を測定
できる連続式板プロフィル測定装置を設置する必要があ
る。あるいは、鋼帯の送りを一旦停止し、板プロフィル
測定装置を鋼帯幅方向に移動させて、幅方向の板厚分布
を測定するなどの方法が挙げられる。しかし、鋼帯の中
央と板端部の板厚を連続的に測定する板プロフィル測定
装置は高価であり、また、圧延機の上流側で鋼帯の送り
を一旦停止させる方法の場合には、製品の板厚が寸法公
差以内に収まらず、歩留りの悪化をもたらすといった問
題がある。

【０００７】また、板厚精度の高い製品を製造するため
には、鋼帯のウェッジの影響を無視することはできない
が、いずれの公報に開示された技術も母材のウェッジへ
の対応については配慮されていない。ウェッジを測定し
制御するためには、鋼帯幅方向の両板端部の板厚を測定
できる装置および、同装置による測定値に基づき圧延ロ
ールの両板端部における圧下量を合致させるべく制御手
段を作動させることが必要である。しかし、前記の板プ
ロフィル測定装置と同様の考え方で、両板端部の板厚を
連続的に測定できるプロフィル測定装置を必要とし、板
厚分布の測定と合わせ、少なくとも３点の測定が必要で
あり、設備費用の問題は一層大きい。

【０００８】ここで、板クラウンとは、板中央部と板端
部（片方の板端部または両板端部の平均値）との板厚差
をいう。また、ウェッジとは、鋼板の両板端部から一定
距離以内における板厚差をいい、通常は、板の両端部か
ら２５ｍｍ程度の位置での板厚差をいう場合が多い。ウ
ェッジは、ロールの左右の圧下量の差異により発生した
り、ロールの磨耗によってロールの左右の間隙に差異が
生じて発生する場合がある。冷間圧延においては、左右
の圧下量の差異に加えて、母材にウェッジが存在する
と、これが冷間圧延後の製品に残存し、高い板厚精度の
要求される製品では特に品質上の問題となる。
本発明は、上記の従来技術における問題点
を解決するためになされたものであり、板プロフィル測
定装置を適正な位置に設置することにより、安価な設備
であっても、エッジドロップが少なく所定の板厚分布を
有する製品を製造できる冷間圧延設備を提供するととも
に、それを用いた鋼帯の適正な冷間圧延方法の提供を目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記
(1)〜(3)の冷間圧延設備ならびに(4)〜(6)に記載の鋼帯
の冷間圧延方法にある。

【００１０】(1) 鋼帯の搬出リール、鋼帯を接続する溶
接機、鋼帯を貯蔵するルーパーおよび連続式冷間圧延機
を順次配設した冷間圧延設備において、前記搬出リール
と前記ルーパーとの間に設けられた、鋼帯の幅方向の板
厚分布を測定する板プロフィル測定装置と、前記板プロ
フィル測定装置による測定値に基づき板のクラウン値を
算出するクラウン変換装置と、前記のクラウン変換装置
からの出力に基づき、前記圧延機のロールクロス角度、
ロールシフト量、ロールベンダー量およびロールクラウ
ン量のうちの１つ以上を制御する制御出力の演算装置と
を有する冷間圧延設備。

【００１１】(2) 鋼帯の幅方向の板厚分布を測定する板
プロフィル測定装置が、鋼帯を接続する溶接機と鋼帯を
貯蔵するルーパーとの間に設けられてなる前記(1)に記
載の冷間圧延設備。 (3) 鋼帯の幅方向の板厚分布を測定する板プロフィル測
定装置が、鋼帯搬出リールと鋼帯を接続する溶接機との
間に設けられてなる前記(1)に記載の冷間圧延設備。

【００１２】(4) 前記(1)、(2)または(3)に記載の冷間
圧延設備を用い、鋼帯の送りを停止した状態で、鋼帯の
幅方向の板厚分布を測定する板プロフィル測定装置によ
り、鋼帯の幅方向の板厚分布を測定する鋼帯の冷間圧延
方法。

【００１３】(5) 鋼帯の幅方向の板厚分布の測定に加え
て、さらに、鋼帯の板クラウンを連続して測定し、セッ
トアップ時には定常圧延時の制御手段よりもクラウン制
御範囲の大きい制御手段を用い、定常圧延時にはセット
アップ時の制御手段よりもクラウン制御範囲の小さい制
御手段を用いる前記(4)に記載の鋼帯の冷間圧延方法。

【００１４】(6) 鋼帯の幅方向の板厚分布の測定に加え
て、さらに、鋼帯の板クラウンを連続して測定し、セッ
トアップ時には定常圧延時の制御手段よりもクラウン制
御の応答速度の速い制御手段を用い、定常圧延時にはセ
ットアップ時の制御手段よりもクラウン制御の応答速度
の遅い制御手段を用いる前記(4)に記載の鋼帯の冷間圧
延方法。

【００１５】なお、前記(1) のロールクラウン量とは、
油圧などの手段によりロール自身のクラウンを変更でき
る機能を有するロールのクラウン量をいう。

【００１６】本発明は、圧延機の入側に鋼帯を接続する
ための溶接機を有する圧延設備の特性および板プロフィ
ル測定装置の設置位置に着目してなされたものである。
板プロフィル測定装置を適正位置に設けることによっ
て、ラインを停止した状態でしかも製品の板厚変動を生
じることなく、板クラウンを測定し、それに基づいて制
御手段を制御し、エッジドロップが少なく所定の板厚分
布を有する製品を製造する。そのためには、既存の連続
型冷間圧延機に対して板プロフィル測定装置を安価な費
用で設置できる箇所に、目的に応じて入側の板プロフィ
ル測定装置を設置し、板クラウンを測定する必要があ
る。

【００１７】本発明者らは、下記の事実を突き止め、本
発明を完成した。

【００１８】(a) 上記の要求を満足するためには、板プ
ロフィル測定装置を搬出リールとルーパーとの間に設置
するのが最適である。

【００１９】(b) 板プロフィル測定装置を最適位置に設
置した上で、鋼板プロフィルを詳細に調査した結果、母
材の板クラウンは、鋼帯毎には大きく異なる場合がある
が、鋼帯内においては、比較的狭い範囲で緩やかに変化
する。

【００２０】ここで、鋼帯とは、冷間圧延用母材とくに
熱延鋼板をいう。また、鋼帯毎とは、冷間圧延用母材の
１コイル毎をいい、鋼帯内とは、１コイル内をいう。

【００２１】(c) セットアップ時における製品の板クラ
ウンの制御には、制御範囲の比較的大きい制御手段を用
い、定常圧延中における板クラウンの制御には、制御範
囲の比較的小さい制御手段を用いることによって、過剰
な設備投資をともなわずに、充分にエッジドロップが少
なく所定の板厚分布を有する鋼帯を製造できる。

【００２２】(d) 母材の板クラウンの変化は、鋼帯内で
は充分になだらかであり、応答性の比較的速い制御手段
をセットアップ時に、また、応答性の遅い制御手段を定
常圧延時に用いることによって、鋼帯の先端および後端
において、オフゲージが少なく充分にエッジドロップの
少ない所定の板厚分布を有する鋼帯を製造できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００２４】図１は、本発明の第１の実施例である、溶
接機とルーパーの間に板プロフィル測定装置を有する圧
延設備の概要図である。圧延機５の入側に鋼帯を接続す
るための溶接機２、鋼帯を貯蔵することのできるルーパ
ー３を備え、ルーパーと溶接機との間に、鋼帯幅方向の
板厚分布を測定する板プロフィル測定装置７を備えた冷
間圧延設備を示している。

【００２５】鋼帯搬出リール６から搬出された鋼帯１は
溶接機２で溶接された後、ルーパー３に供給される。ル
ーパー３の速度を規制することによって、圧延中におい
てルーパー３よりも上流側の鋼帯１のルーパー３への送
り込みを減速または停止することができるので、鋼帯送
り込みの停止期間中に、板プロフィル測定装置７により
板幅方向の板厚分布を測定する。

【００２６】なお、板プロフィル測定装置は、鋼帯の幅
方向に測定装置を走行させて、鋼帯１の板幅方向で複数
箇所の板厚を測定する方式、あるいは、板幅方向の１箇
所を測定する測定装置を板幅方向に複数箇所設置する方
式のいずれであってもよい。また、測定用ローラー等を
鋼帯に接触させて測定する接触方式、あるいは、放射線
等を使用して測定する非接触方式のいずれであってもよ
い。前記板厚分布の測定値はクラウン変換装置８に送ら
れ、鋼帯両端近傍の板厚測定値の幅方向の差に基づき、
ウエッジが検出される。また、板プロフィル測定装置７
の幅方向の走行時に板幅方向全体の板厚の分布が測定さ
れ、板中央部と板端部との板厚の差（中央部と片端部と
の板厚差または中央部板厚と両端部板厚平均値との差）
により、板クラウンが算出される。このように、鋼帯幅
方向の板厚を測定できる板プロフィル測定装置７を連続
圧延機のルーパー３よりも上流側に設置することによ
り、鋼帯のウエッジおよび板クラウンの両方を精度良く
測定することができる。

【００２７】さらに、板プロフィル測定装置７をルーパ
ー３と溶接機２との間に備えることにより、鋼帯１が圧
延機５に到達するまでの時間が十分に取れるため、圧延
条件のセットアップ時に前記により測定された板クラウ
ン値を反映させることが可能である。

【００２８】図２は、本発明の第２の実施例である、鋼
帯搬出リール６と溶接機２の間に板プロフィル測定装置
７を有する圧延設備の概要図である。鋼帯１が溶接機２
により接続されるまでの待機時間中に、板プロフィル測
定装置７を鋼帯幅方向に走行し、鋼帯の板幅方向の板厚
分布を測定し、その測定値をクラウン変換装置８に送
り、鋼帯両端近傍の板厚差からウエッジを検出する。ま
た、板クラウン値も精度良く測定できること、圧延条件
のセットアップに板クラウン値を反映できることなど
は、第１の実施例の場合と同様である。

【００２９】設定に使われる板クラウン値（コイル先端
部近傍において鋼帯の停止状態で測定）と、板幅方向の
板厚分布を測定できる板プロフィル測定装置７（例え
ば、板クラウン測定装置）により定常部において連続的
に測定された鋼帯の板クラウン値がそれぞれクラウン変
換装置８に送られる。両者の偏差に基づいて、制御出力
演算装置１１は圧延機５のロールクロス角、ロールシフ
ト量、ロールベンダー量および可変ロールクラウンなど
の圧延機の制御手段に動作指令を出す。これらの制御量
の演算および動作シーケンスの制御は公知の方法を用い
ることができる。なお、設定される板クラウン値とし
て、実施例１、２の場合においては、溶接機２とルーパ
ー３との間、または鋼帯搬出リール６と溶接機２との間
に備えられた板プロフィル測定装置７により鋼帯１の停
止時に得られる値（セットアップ値）を適用する。これ
は、板クラウン値は、コイル毎には大きく異なる場合が
あるが、コイル内では大きな変化はないことによる。

【００３０】ウェッジの低減についても同様である。す
なわち、板プロフィル測定装置７により鋼帯１の停止状
態にて測定されたウェッジの値と、板幅方向の板プロフ
ィル測定装置７により定常部において連続的に板幅方向
に測定されたウェッジの値を用いて、圧延機５のロール
シフト量、ロールベンダー量、レベリングなどの制御手
段に対して修正の動作指令を出す。

【００３１】図３は、鋼帯搬出リールと溶接機との間の
板プロフィル測定装置による測定値と、圧延機直前の板
厚測定装置による測定値との照合機構を有する本発明の
別の圧延設備の概要図である。

【００３２】板プロフィル測定装置７による連続測定方
法には、鋼帯１の板端部付近に板プロフィル測定装置７
を固定し、板厚を連続して測定する方法がある。この場
合、板クラウン値は、板厚設定値からの鋼帯板幅中央部
板厚の偏差により求めても良いし、あるいは、図３に示
されるように、圧延機５の直前に設けられた板厚測定装
置４により測定された板幅中央部での板厚測定値と、板
プロフィル測定装置７で測定された板厚を鋼帯の移動に
伴いトラッキングさせて鋼帯の長手方向の同一点で照合
することにより求めても良い。

【００３３】さらに、複数の制御手段をその制御特性に
応じて適正に作動させる本発明の第３の実施例について
説明する。

【００３４】図４は制御手段の特性に応じた制御を行う
圧延設備の概要図である。複数の制御手段を有する圧延
機において、定常圧延中に板プロフィル測定装置７によ
り連続的に測定され、板クラウン変換装置８によりクラ
ウン値に変換された板クラウン値と、鋼帯１の先端部で
鋼帯の停止中に測定されセットアップ時に使用される板
クラウン値との偏差に基づいて制御する場合は、次のよ
うに行うのが望ましい。ここで、板クラウン変換装置
は、鋼帯の停止中の板クラウンの測定値を鋼帯全長にわ
たって連続的に演算する機能を有する。最も単純な方式
としては、最初に測定した板クラウン値をそのままホー
ルドする方式がある。

【００３５】板クラウン変換装置８および制御出力演算
装置１１を経て出力された制御指令は制御手段特性比較
装置１０に送られ、適正制御手段の選択と制御量の決定
がなされる。例えば、セットアップ時にはクラウン制御
範囲の大きい制御手段を用い、定常圧延時にはクラウン
制御範囲の小さい制御手段を用いるのが望ましい。具体
的な使用方法は以下のとおりである。

【００３６】ロール軸を交差できるクロス圧延機構（例
えば、ペアクロス圧延機構）とロールベンダー機構（例
えば、ワークロールベンダー機構）を有する圧延機５に
おいて、クロス圧延機構の方がクラウン制御範囲が大き
い場合は、セットアップ時にクロス圧延機構を用い、定
常圧延中の板クラウン制御にはワークロールベンダー機
構を用いるのが望ましい。

【００３７】ここで、制御範囲の大小は以下のようにし
て比較、決定することができる。なお、本発明において
は、ロール間に形成される機械的な間隔（以下、メカニ
カルクラウン量という。）を最大とするように制御手段
を動作させた時のロールクラウン量を、制御範囲とい
う。

【００３８】例えば、クロス圧延機において、そのロー
ルクロス角の動作範囲が０°〜１°であり、最大の１°
にしたときに形成されるメカニカルクラウン量が５００
μｍであるとする。一方、ワークロールベンダーの動作
範囲は０〜５０ｔｏｎ／チョックであり、最大の５０ｔ
ｏｎ／チョックにしたときに形成されるメカニカルクラ
ウン量が２００μｍであるとすれば、この場合は、ロー
ルクロス角制御の方が制御範囲が大きいことになる。

【００３９】また、応答速度に着目した場合は次のよう
に行うのが望ましい。ここで、応答速度が速いとは、同
一のメカニカルクラウン量が得られるまでの時間が短い
ことをいい、応答速度が遅いとは、同時間が長いことを
いう。

【００４０】例えば、ロール軸を交差できるクロス圧延
機構とロールをその軸方向にシフトできるロールシフト
機構を有する圧延機では、ロールに形成されるメカニカ
ルクラウン量の変化速度の速いクロス圧延機構をセット
アップ時に用い、比較的クラウン量の変化速度の遅いロ
ールシフト機構を定常圧延中の板クラウンの制御に用い
る。応答速度の速い制御手段をセットアップ時に用いる
ことによって、鋼帯間の板クラウンの差異に迅速に対応
でき、鋼帯先端部の板厚の寸法外れを低減できる。

【００４１】このように、応答速度の速い制御手段をセ
ットアップ時に用いることにより、母材のクラウン変化
の異なる鋼帯を連続的に圧延する場合に、鋼帯の溶接箇
所近傍でクラウン変化に対応した迅速な制御量の修正が
可能となる。

【００４２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の冷間圧延
設備および鋼帯の圧延方法によれば、安価な設備によ
り、圧延鋼帯の長手方向全体にわたり、エッジドロップ
が少なく所定の板厚分布を有する鋼板を製造することが
可能であり、鋼板の製造コストの低減および品質向上に
寄与するところ大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶接機とルーパーとの間に板プロフィル測定装
置を有する本発明の圧延設備の概要図である。

【図２】鋼帯搬出リールと溶接機との間に板プロフィル
測定装置を有する本発明の別の圧延設備の概要図であ
る。

【図３】鋼帯搬出リールと溶接機との間の板プロフィル
測定装置による測定値と、圧延機直前の板厚測定装置に
よる測定値とを照合する本発明の別の圧延設備の概要図
である。

【図４】制御手段の制御特性に応じた制御を行う本発明
の別の圧延設備の概要図である。

【符号の説明】

１：鋼帯、 ２：溶接機、 ３：ルーパー、 ４：板厚測定装置、 ５：圧延機、 ６：鋼帯搬出リール、 ７：板プロフィル測定装置、 ８：クラウン変換装置、 ９：圧延機制御用計算機、 １０：制御手段特性比較装置、 １１：制御出力演算装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｂ２１Ｂ 37/00 １１７Ｂ １１７Ｃ (72)発明者 角谷 泰則 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−328710（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−111708（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−128463（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−269820（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21B 37/00 - 37/78 B21C 51/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋼帯の搬出リール、鋼帯を接続する溶接
   機、鋼帯を貯蔵するルーパーおよび連続式冷間圧延機を
   順次配設した冷間圧延設備であって、 前記搬出リールと前記ルーパーとの間に設けられた鋼帯
   の幅方向の板厚分布を測定する板プロフィル測定装置
   と、 前記板プロフィル測定装置による測定値に基づき板のク
   ラウン値を算出するクラウン変換装置と、 前記のクラウン変換装置からの出力に基づき前記圧延機
   のロールクロス角度、ロールシフト量、ロールベンダー
   量およびロールクラウン量のうちの１つ以上を制御する
   制御出力の演算装置とを有する冷間圧延設備。
2. 【請求項２】鋼帯の幅方向の板厚分布を測定する板プロ
   フィル測定装置が、鋼帯を接続する溶接機と鋼帯を貯蔵
   するルーパーとの間に設けられてなる請求項１に記載の
   冷間圧延設備。
3. 【請求項３】鋼帯の幅方向の板厚分布を測定する板プロ
   フィル測定装置が、鋼帯搬出リールと鋼帯を接続する溶
   接機との間に設けられてなる請求項１に記載の冷間圧延
   設備。
4. 【請求項４】請求項１、請求項２または請求項３に記載
   の冷間圧延設備を用い、鋼帯の送りを停止した状態で、
   鋼帯の幅方向の板厚分布を測定する板プロフィル測定装
   置により、鋼帯の幅方向の板厚分布を測定する鋼帯の冷
   間圧延方法。
5. 【請求項５】鋼帯の幅方向の板厚分布の測定に加えて、
   さらに、鋼帯の板クラウンを連続して測定し、セットア
   ップ時には定常圧延時の制御手段よりもクラウン制御範
   囲の大きい制御手段を用い、定常圧延時にはセットアッ
   プ時の制御手段よりもクラウン制御範囲の小さい制御手
   段を用いる請求項４に記載の鋼帯の冷間圧延方法。
6. 【請求項６】鋼帯の幅方向の板厚分布の測定に加えて、
   さらに、鋼帯の板クラウンを連続して測定し、セットア
   ップ時には定常圧延時の制御手段よりもクラウン制御の
   応答速度の速い制御手段を用い、定常圧延時にはセット
   アップ時の制御手段よりもクラウン制御の応答速度の遅
   い制御手段を用いる請求項４に記載の鋼帯の冷間圧延方
   法。