JPH0788503A - 軸方向ワークロールシフトを行なう金属の冷間圧延方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 端部先細りワークロールの軸方向シフトを行
なうタンデム圧延機の圧延方法において、板破断が発生
することがなく、エッジドロップを最小とすること。 【構成】 片側端部に先細りテーパーを形成したワーク
ロールを軸方向シフトする圧延スタンドを２基以上備え
たタンデム圧延機による同一板幅、あるいは、板幅変更
部においては、金属板の圧延方法において、それぞれの
下流側スタンドのワークロールの先細りテーパー開始点
を上流側スタンドの先細りテーパー開始点と同位置また
は同テーパー開始点より外側に位置せしめる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、片端部先細りワークロ
ールの軸方向シフトを行なうタンデム圧延機による圧延
方法における金属板の板破断防止に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧延板の形状品質を管理するための重要
な項目として、金属材料の冷間圧延における特異なメタ
ルフローによって圧延板の両縁部の厚さが落ち込むエッ
ジドロップあるいはエッジクラウンと称される現象があ
る。このエッジドロップを防止するための手段として、
タンデム圧延機のワークロールに片端部が先細りしたロ
ール、通称片台形ロールの軸方向シフトを行なう圧延方
法がある。

【０００３】この片台形ワークロールの軸方向シフトを
行なう圧延方法は、特公昭６０−５１９２１号公報に記
載されており、それぞれの片方端に先細り研削域、いわ
ゆるテーパー域を形成した端部先細りワークロールをそ
れぞれの他端の通常端部と上下関係で組み合わせたワー
クロール対を形成し、圧延板の幅に応じて、それぞれの
ワークロールの軸方向シフトを移動させて圧延板の両縁
部をそれぞれの先細り研削域に位置させて圧延するもの
である。

【０００４】この圧延方法において、エッジドロップを
小さくするためのエッジの盛り上がり、いわゆるエッジ
アップを大きく形成するため、板幅方向において、中央
部と縁部との伸延差に伴ない、縁部には過大な張力が発
生する。これは、縁部のエッジクラック等、板破断の原
因にもつながる。

【０００５】また、特開平１−２３７００５号公報に
は、この片端部先細りワークロールの軸方向シフトを行
なうタンデム圧延機での圧延によるエッジアップの形成
に際して、ワークロールのテーパー開始点を圧延板の縁
部より内側に配置し、ワークロールの先細りテーパー開
始点の設定位置変位量をエッジクラック発生を考慮して
調整することが記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これは
エッジドロップ量を最小とするワークロールシフト制御
方法であり、板破断防止という面からは充分とは言えな
い。即ち開示されたこのワークロールの先細りテーパー
開始点の配置位置調整によっても、特に、下流スタンド
に向うに従って板が加工硬化により変形しにくくなって
いるため、これを考慮して一定の制限を与えないと急段
においては、板エッジの張力が大きくなる場合があり、
前述の板エッジクラックが原因となって破断に至るとい
う問題が解消されない。

【０００７】本発明の目的は、端部先細りワークロール
の軸方向シフトを行なうタンデム圧延機の圧延方法にお
いて、板破断が発生することがなく、エッジドロップを
最小とする方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、片側端部に先
細りテーパーを形成したワークロールを軸方向シフトす
る圧延スタンドを２基以上備えたタンデム圧延機による
同一板幅の金属板の圧延方法において、それぞれの下流
側スタンドのワークロールの先細りテーパー開始点を上
流側スタンドの先細りテーパー開始点と同位置または同
テーパー開始点より外側に位置せしめることを特徴とす
る。

【０００９】また、下流側スタンドの板幅方向のワーク
ロール先細り開始位置を、上流スタンドより同位置また
はロール外側に位置せしめるのは、同一板幅の材料の圧
延に対してであって、板幅変更部においては、変更板幅
に対応して、第１のスタンドの軸方向シフトを行い、後
続のスタンドのワークロールのシフトを順次上流スタン
ドより同位置またはロール外側に位置せしめる。

【００１０】同一板幅材の圧延過程において、ワークロ
ール先細り開始位置を変更する場合、各スタンドでの板
圧延速度、圧延荷重等の差よりワークロールシフト速度
を異にする場合には、ワークロールシフト速度の速いス
タンドは、ワークロールシフトを途中で一時止める等の
制御を行ない、後続のスタンドのワークロールのシフト
を順次上流スタンドより同位置またはロール外側に位置
せしめる条件を維持する。

【００１１】即ち、本発明の主旨は、より下流に向うに
従って過剰なエッジアップとなって板エッジクラックの
原因となる板エッジの張力が大きくなる現象が発生しな
いように、より下流スタンドのテーパー開始点の位置に
一定の制限を与えることにある。

【００１２】

【作用】それぞれ、片台形ワークロールを有する複数の
ロールスタンドにおいて、それぞれのスタンドにおける
片台形ロールのテーパー開始点を板端より内側に位置さ
せて、テーパーに相当する圧延材の縁部分の板厚を外方
に順次厚肉化して、最終的に幅方向に平坦な肉厚をもつ
板を圧延する。この際、より下流側スタンドのテーパー
開始点が、上流側スタンドのそれよりも外側、すなわ
ち、縁部に位置しているので、板破断につながるような
過度のエッジアップを防ぐことができる。これは、板中
央部と縁部との延伸差を軽減し、これによる縁部への過
大張力発生をなくすこととなる。これによって、エッジ
部分に板破断を生じる大きな変形歪みを生じず、エッジ
ドロップを実用上問題のない範囲に減少させることが可
能となる。

【００１３】

【実施例】

実施例１ 図１は、本発明を実施するための各ワークロールのシフ
トのためのエッジドロップ制御システム１０を示すもの
で、そのシステム自体は、鉄鋼協会 平成４年度秋期講
演大会Ｖｏｌ．５（１９９２）１６０９の予稿集に記載
されたもので、同図に示すロールスタンドＮｏ．１〜５
のワークロール１，１１のシフト制御に適用した。

【００１４】同システム１０は、圧延する前に、変形抵
抗レベル区分・原板厚／冷延厚み区分等の圧延情報、Ｎ
ｏ．１スタンド入側のクラウン計２または前工程で測定
した原板クラウン情報等により、事前にワークロールシ
フト位置を決定するプリセット設定機構３と、ワークロ
ールシフト位置演算機構４とエッジドロップ制御モデル
学習機構５より構成されたフィードフォワード制御機構
と、決定されたワークロール位置とコイル内・コイル間
の変更点を元に、スタンド間の同調を含んで実際に制御
するワークロールシフト位置制御装置６により構成され
ている。

【００１５】さらに、Ｎｏ．５スタンド出側には、圧延
後の圧延板のクラウン実績結果を検出するクラウン計７
が設けられており、このクラウン計７からの入力によ
り、エッジドロップモデル学習機構５において、エッジ
ドロップモデル内の定数を学習により修正し、これをプ
リセット設定機構３に入力し、次の制御点でのワークロ
ールシフト位置決定時にその結果を反映させる。

【００１６】全体のシステム系として、制御点を小さく
設定すれば一般的なフィードバック制御になるが、ワー
クロールのベアリングの寿命・クラウン変化長さ等を考
慮して制御点を制約したシステムとしている。

【００１７】本発明でのワークロールシフト位置につい
ての規制、即ちワークロールのテーパー開始点の位置を
圧延する板幅の内側に入れる時、下流側スタンドでは上
流側より等しいか外側になるように入れる制約をエッジ
ドロップ制御モデル学習機構５と、ワークロールシフト
位置演算機構４、ワークロールシフト位置制御装置６に
ついて、単独もしくは複数に含ませて対応することとな
る。図示する例は複数的に入れている。

【００１８】図２は、同一板幅材ＳをＮｏ．１スタンド
からＮｏ．５スタンドで圧延する例を片台形ワークロー
ル１の上面から見たＮｏ．１〜Ｎｏ．４の各ロールのシ
フト状態を示す。なお、この材料ではＮｏ．１〜４スタ
ンドのシフトで充分であるので、Ｎｏ．５スタンドのロ
ールはＮｏ．４スタンドに対してシフトしていない。

【００１９】同図において、上側ワークロール１と下側
ワークロール１１は、その位置関係を説明するために、
便宜上ずらせて示している。図に示すように、それぞれ
上下のワークロール１，１１の先細りテーパー部８，８
１のテーパー開始点９，９１は圧延する材料Ｐに対応し
選定された量か板幅縁に応じた位置にセットされてい
る。そして、後段側のスタンド、すなわち、Ｎｏ．１に
対するＮｏ．２、Ｎｏ．２に対するＮｏ．３、Ｎｏ．３
に対するＮｏ．４、では、前段側のスタンドよりテーパ
ー開始点が等しいか外側に位置させる。

【００２０】以下に、同図に示すように、Ｎｏ．１〜Ｎ
ｏ．４のワークロールのシフトの制御条件を述べる。

【００２１】図３は、本発明の圧延法における制御のた
めの評価曲線の設定条件を示す。同図において、ａ曲線
は、Ｎｏ．１スタンドにおけるワークロールを１００ｍ
ｍシフトしたときのエッジドロップの状態、ｂ曲線はシ
フト量が０の場合のエッジ部分の厚みの変動、すなわち
エッジドロップの状態を示す。また、ｃ曲線は、このａ
曲線とｂ曲線との平均値を採った曲線を示す。また、
Ａ，Ｂ，Ｃのそれぞれは、圧延板のエッジからの１５ｍ
ｍ、２５ｍｍ、１００ｍｍの位置における板厚を示す。

【００２２】制御のための評価指標Ｄとして、出側の板
の板端（エッジ）からのドロップの形を考慮して、エッ
ジから１５ｍｍと２５ｍｍのＡ，Ｂの点における評価指
標Ｄ₁₅とＤ₂₅は、平均曲線ｃにおけるエッジから１００
ｍｍのＣ点における厚みｈ_{10 0} とエッジから１５ｍｍの
Ａ点における厚みｈ₁₅の差と、同じく１００ｍｍのＣ点
における厚みｈ₁₀₀ とエッジから２５ｍｍのＢ点におけ
る厚みｈ₂₅の差をもって評価指標Ｄとした。

【００２３】すなわち、 Ｄ₁₅＝ｈ₁₀₀ −ｈ₁₅とＤ₂₅＝
ｈ₁₀₀ −ｈ₂₅の２点により平滑化している。

【００２４】そして、Ｄ₁₅とＤ₂₅のモデル式としては、
実機に使用する際に学習の容易な下記（１），（２），
（３）式を使用した。

【００２５】 Ｄ₁₅＝ ａ₁₁δ² _W1＋ａ₁₂δ² _W2＋ａ₁₃δ² _W3＋ａ₁₄δ² _W4＋ａ₁₅Γ₁₅＋ａ₁₆ （１） Ｄ₂₅＝ ａ₂₁δ² _W1＋ａ₂₂δ² _W2＋ａ₂₃δ² _W3＋ａ₂₄δ² _W4＋ａ₂₅Γ₂₅＋ａ₂₆ （２） δ_Wi−δ_Wi+1 ≧０ （３） ここで、δ_Wi（ｉ＝１〜４）はＮｏ．ｉスタンドのワー
クロールシフト量を示し、Γ_A ＝Ｈ₁₀₀ −Ｈ_A （Ａ＝１
５，２５）は原板の板端からＡｍｍ位置の板厚、ａ
_ij（ｉ＝１，２、ｊ＝１〜６）は定数である。エッジド
ロップの自動制御アルゴリズムは、エッジドロップの改
善量を各スタンドに一定の割合で配分し、その配分され
たエッジドロップ量を修正するように、式（１），
（２）および（３）から各スタンドのワークロールシフ
ト量を決定した。

【００２６】これによって、図３の曲線（ａ）に示すよ
うな過度のエッジアップを防ぐことができ、曲線（ｃ）
に示すように、ロールのシフト板中央部と縁部との延伸
差を軽減して板破断につながるような縁部への過大な張
力発生をなくすこととなる。これによって、エッジ部分
に板破断を生じる大きな変形歪みを生じず、エッジドロ
ップを実用上問題のない範囲内に制御することが可能と
なる。

【００２７】各スタンドＮｏ．１〜４のシフト位置の決
定について、本発明のスタンド間での制約を入れること
により、従来、各スタンドでのクラウン影響量（シフト
位置変更量とクラウン変化代）のみを見てワークロール
シフトをさせて実施していた時の圧延時のエッジ張力集
中に起因する板破断トラブルを皆無にして、クラウン改
善と安定操業を両立させることを実現した。

【００２８】なお、上記制御においては、評価指標Ｄと
して２点を採ったが、１点による制御によっても本発明
は有効であり、充分な作用効果を奏することができる。

【００２９】実施例２ 実施例１に示すＮｏ．１〜Ｎｏ．５のスタンドを有する
圧延機によって幅変更を行なった例を示す。

【００３０】図４は、片台形ワークロール１の上面から
見た各ロールのシフト状態を示す。図中、狭幅の先行板
Ｓ₁ をＮｏ．３〜Ｎｏ．５スタンドによって圧延し、広
幅の後行板Ｓ₂ をＮｏ．１とＮｏ．２スタンドによって
圧延している状態を示す。同図に示すように、板幅変更
点ａより後方の後行板Ｓ₂ の圧延においては、それぞれ
上下のワークロール１，１１の先細りテーパー部８，８
１のテーパー開始点９，９１は狭幅の先行板Ｓ₁ と後行
板Ｓ₂ のそれぞれの板幅に応じた所定の位置にセットさ
れる。

【００３１】そして、それぞれの板幅の板に対して、先
行板Ｓ₁ の圧延区分においては、後続スタンドＮｏ．４
の片台形ロール１，１１のテーパー開始点９，９１は、
先行スタンドＮｏ．３の片台形ロール１，１１のテーパ
ー開始点９，９１に対してＷだけ外方にシフトし、同様
に最後続スタンドＮｏ．５のテーパー開始点９，９１１
は、先行スタンドＮｏ．４の片台形ロール１１のテーパ
ー開始点９，９１に対して外方にシフトしている。ま
た、ロールスタンドＮｏ．２のロールテーパー開始点
９，９１は、先行ロールスタンドＮｏ．１のロール開始
点９，９１に対して、先行板Ａの幅内において、外方に
シフトしている。また、板幅が同一の場合、Ｎｏ．１が
Ｎｏ．５のロールの全てが前のスタンドよりも、後のス
タンドの台形ロールのテーパー開始点は後方に位置せし
める。

【００３２】この条件の下で、上記実施例１に示す制御
システムによって、同様の成果を挙げることができる。

【００３３】なお、本発明ではタンデム圧延機への適用
で説明したが、レバース圧延機の各パスの関係を本発明
の上流・下流スタンドに置き換えても有効であることは
言うまでもない。

【００３４】

【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏する。

【００３５】（１）片台形ワークロール・片Ｒ加工ワー
クロールによる軸シフトによる圧延において、板破断を
生ぜず、エッジドロップを実用上問題ない範囲・要求範
囲に減少させることが可能となり、圧延品質と安定操業
を両立させることができる。

【００３６】（２）ワークロールシフトをさせるスタン
ドのワークロール端部の形状（片台形・片Ｒ）を共通化
することができ、ロール加工の統一による、ロール研磨
・研削が簡素化され、ワークロールのスタンド毎の互換
性を得て、ロール運用の自由度が増し、ロールの常備数
を減少させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の圧延を実施するために適用した片台
形ワークロールのシフト制御システムを示す。

【図２】 本発明の実施例１に基づく各圧延スタンドに
おける片台形ワークロールシフト状態を示す。

【図３】 本発明の実施例１の圧延法における制御のた
めの評価曲線の設定条件を示す。

【図４】 本発明の実施例２に基づく各圧延スタンドに
おける片台形ワークロールシフト状態を示す。

【符号の説明】

１，１１ ワークロール ２，７ ク
ラウン計 １０ 制御システム ３ プリセッ
ト設定機構 ４ ワークロールシフト位置演算機構 ５ エッジドロップ制御モデル学習機構 ６ ワークロールシフト位置制御装置 ８，８１ ロールテーパー部 ９，９１ テーパー開始点

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 片側端部に先細りテーパーを形成したワ
   ークロールを圧延板の幅範囲内において軸方向シフトす
   る圧延スタンドを２基以上備えたタンデム圧延機による
   金属板の圧延方法において、それぞれの下流側スタンド
   のワークロールの先細りテーパー開始点をそれぞれの上
   流側スタンドの先細りテーパー開始点と同位置または同
   テーパー開始点より外側に位置せしめる軸方向ワークロ
   ールシフトを行なう金属の冷間圧延方法。
2. 【請求項２】 片側端部に先細りテーパーを形成したワ
   ークロールを圧延板の幅範囲内において軸方向シフトす
   る圧延スタンドを２基以上備えたタンデム圧延機による
   板幅変更を行う金属板の圧延方法において、それぞれの
   板幅変更毎に、それぞれの下流側スタンドのワークロー
   ルテーパー開始点をそれぞれの上流側スタンドの先細り
   テーパー開始点と同位置または同テーパー開始点より外
   側に位置せしめる軸方向ワークロールシフトを行なう金
   属の冷間圧延方法。