JP2000317511A - 金属製品の圧延方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】締め付け手段によって提供される圧延荷重を調
整するためのコンピュータおよび数学モデルを備える計
算ユニットと組み合わせた少なくとも一つの圧延スタン
ドに連続パスする金属製品の圧延処理。 【解決手段】圧延操作中、圧延する製品となる金属の微
細構造の変化を考慮しながら、数学的モデルと組み合わ
せたコンピュータが、各パスｘの前に、該当のパスｘに
おいて実施する変形に対応する金属の予測可能な流動応
力の値を決定し、所望の厚さの縮小を達成するため加え
る圧延荷重Ｆｘが、流動応力および圧延中の前記流動応
力の変化に予測された値に従って、各パス前に計算され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は金属製品圧延方法、
特に整形圧延機または連続鋳造から生じるスラブまたは
バンド等の平らな製品の熱間圧延方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、熱間圧延は一つまたは複数の圧
延スタンドを備える装置で順次実施する。各圧延スタン
ドは可逆圧延機として用いられ、所望の厚さが得られる
まで交互に互い違いの方向へ、縮小パスを数回実施でき
る。ただし、各スタンドで一回の圧延パスしか実施でき
ない。この装置はタンデム圧延機として挙動し、圧延製
品が全てのスタンドで同時に得られ、その厚さも各圧延
スタンドにおいて十分縮小する。

【０００３】本発明は特に鋼およびその合金の熱間圧延
に適用されるが、所定の条件においてはアルミニウムお
よびその合金などの非鉄性金属の圧延にも用いることが
できる。一般に、圧延機は２本の圧延支柱を有する固定
された保持スタンドを備え、支柱の間には、少なくとも
２つの作業ロールが重なるように配置され、間隙を形成
し、その間隙に製品を通すことができるようになってい
る。従来の、いわゆる４本装置では作業ロールがそれぞ
れ、より直径の大きいバックアップロール上に設置され
ている。いわゆる６本組立体では、作業ロールとバック
アップロールとの間にアイドリングロールが配置されて
いる。少なくともバックアップロールはその端部で、締
付け面に平行で、概ね垂直な、作業ロールの軸をほぼ通
過し、両方の支柱のスタンドにそれぞれ提供される窓に
滑り込むように取り付けられたチョック内で圧延するジ
ャーナルに装着されている。

【０００４】圧延機はロール間の製品の流れを所定の前
進速度に制御する手段と組み合わされる。逆向きの２方
向に交互に往復運動する可逆圧延機の場合、前進制御手
段は一般に、２つのローラテーブルで、それぞれ、製品
の係合を制御するために一つのローラテーブルがスタン
ドの上流の走行方向に設置され、圧延操作の終了時に製
品を回収するために別の圧延テーブルが下流に設置され
る。

【０００５】熱間圧延において、金属を変形させ、ロー
ル間に流すには鋼の場合約１２００℃まで製品を圧延前
に加熱する。一般に、圧延加工において製品は圧延スタ
ンドの入口で、ロール間の距離以上の厚さを示し、前記
ロールと接触する際に摩擦効果で前進し、次に両方のロ
ール間に挟まれる。ここで、金属は流動し続け、厚さが
両方の作業ロールと逆の母線間の距離とほぼ等しくなる
まで縮小する。ロール間隙は各ロールと製品が接触する
際の弧によってできると規定できる。圧延は、約２、３
ミリメーターから数百ミリメーターまでの種々の厚さの
スラブまたはバンド等の未加工部分から始まり、各パス
に対して厚さの縮小、例えば５０ｍｍから２，３０ミリ
メーターへと変化する。

【０００６】圧延の間、ロールは互いに離隔する傾向に
あり、４本圧延機においてバックアップロールのチョッ
クに加えられる逆の圧延荷重で一カ所に保持しなくては
ならない。これらの締め付け手段は、一方ではロール間
の距離の予備調整に、もう一方ではロールパスの間の前
記距離を維持するために用いられる。一般的に締め付け
手段は圧延スタンドに設置され、それぞれバックアップ
ロールの両方のチョックに取り付けられたスクリューま
たは水圧ジャッキから成り、もう一方は上方への挙動を
止められている。しかし、他の構成も可能である。例え
ば、固定シャフトの周りを圧延するように装着され、前
記シャフトに一連のジャッキを介して据え付けられてい
るシェルを備える、バックアップロールが用いられる。
これらのジャッキは、圧下部全体の長さに分散される圧
延荷重を加える締め付け手段で構成される。

【０００７】どんな場合でも、圧延荷重の影響のもと
で、圧延スタンドの所定の部品はある程度変形し、その
ため製品無しで調整された、ロール間の距離がわずかに
増加し、予測した粉砕量が少なくなることがある。正確
に所望の厚さに縮小するには、変形値を評価し、できる
だけ正確に補間できるようにしなくてはならない。与え
られたロール間の距離を維持するために用いられる圧延
荷重は、ロール間の間隙で製品がどのように変化するか
による。可能な厚さの最大縮小は圧延機の容量を考慮に
入れ、利用可能な圧延荷重に依存する。

【０００８】各パスで達成できる厚さの縮小は制限さ
れ、このため生製品は通常、それぞれが基本の厚さの縮
小を圧延機の容量に適合するように決める、いくつかの
連続パスで圧延する。素材の厚さｅ_０から最終の厚さｅ
_ｎまで厚さ全体の縮小は、圧延機の容量および利用可能
な調整手段、圧延スタンドおよび製品の機械的、物理的
特性と、加えられる厚さおよび均等性許容量に依存す
る、圧延スキームと称する順次厚さ縮小方法により、ｎ
回のパスで達成できる。

【０００９】利用可能な装置の許容量によって、一つの
圧延スキームを、それぞれのパスにおいて厚さの平均縮
小が同じものが得られると定義できる。実行するパスの
数は、単純に縮小する厚さ全体に依存する。しかし、選
択した平均厚さ縮小値は、全てのパスが製品および減圧
スタンドの特性に合うように決めるため、パス数を増加
しなければならないことがある。しかし、生産性を改良
するためには、できるだけ実施するパスの数を減らすの
が効果的である。しかし、製品の最終品質、特にその均
等性は圧延を実施する条件に依存し、一定の質の製品を
得るのに、厚さ縮小スキーム全てが等しいわけではな
い。

【００１０】例えば製品の所定温度を圧延段階の初めに
定義することができても、この温度はパスのそれぞれに
おいて変化する。実際、製品は２つの連続したパス間の
待ち時間中に冷却するが、金属の変形により、逆に製品
がパス中に加熱されるため、余計な熱が蓄積するのを防
ぐため２つのパス間で製品を冷却しなければならないこ
とが分かった。さらに、加えられる圧延荷重を決定する
製品の変形状態は、明らかに金属の性質およびその温度
に依存する。一定の品質の製品を得るために、装置の機
械的容量だけでなく、製品に求められる最終品質に依存
する最適なパターンを固守することが賢明であると思わ
れる。

【００１１】この２、３年で、平らな製品の圧延工程が
自動化され、最小回数のパスを用いて、圧延スタンドに
荷重をかけすぎずに、優れた均質性で予測された厚さが
得られるようになった。このようなシステムでは、各パ
スにおいて、締め付け手段の調整を制御して、作業ロー
ル間に圧延荷重を加え、圧延機の容量に合った最大の厚
さ縮小を実現できるようになった。この圧延荷重は、チ
ョック内の金属の流動状態を左右する異なる圧延パラメ
ータ、とりわけ提供される厚さ縮小、製品が圧延機に入
る時の前進速度および温度について、評価される。

【００１２】最も高性能な装置における今まで周知の方
法により、全体的なパラメータ、例えば金属の水準や温
度に関する金属の流動応力を基に、知られている鋼につ
いて予め測定した、圧延条件の参考表を描き、同じ鋼を
再び装置の製造プログラムに用いる際に守るべき条件を
推定することができる。この目的のため、予測可能な圧
延荷重を各ケースに関して評価すべきである。しかし、
この荷重は、前記の圧延操作中に実施される観察を基に
して初めて包括的に査定できる。このような評価は各パ
ス中の圧延条件を調整し、効果的に最適な厚さ縮小を得
て、特に降伏効果を補間するには、十分正確ではない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこの短所を改
善し、改良された参考技術で、圧延スキームを理解する
ため、加える圧延荷重をより正確に測定できる新規の方
法を提案する。さらに、本発明により、圧延の設定値に
自動的に且つリアルタイムに作用し、先行のパス中に実
施した測定に関連して前記設定値を各パスにおいて修正
し、各パスにおける設定値を最適化しながら圧延スキー
ムを恒常的に使用できるようにする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は一般的に、下記
a)〜e)を備えるユニットにおける金属製品の圧延処理に
関する： a) ２本の圧延支柱を有する保持圧延スタンド、 b) 圧延スタンドの支柱間に重ねて配置された少なくと
も２つの作業ロール、 c) 間隙の流入部と流出部との間の、製品と両ロールと
が接触する際の２つの弧によって規定される間隙内で、
圧延操作中の製品の前進運動を制御する手段、 d) 圧延スタンドおよび製品の機械特性および物理的特
性およびロール間隙中の金属の流動状態に依存し、前記
距離eを大きくしやすいスタンドの種々の部材の降伏効
果を決定する圧延荷重を作業ロール間に加えることによ
って、実施すべき厚さの縮小に対応して作業ロール間の
距離を調整し、ロールパス中の前記距離を維持する、そ
れぞれロールおよび圧延スタンド上に取り付けられた締
め付け手段、 e) 数学的モデルと組み合わせたコンピュータで制御す
る、前記締め付け手段を調整する手段。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明では、圧延操作中、圧延す
る製品となる金属の微細構造の変化を考慮しながら、数
学的モデルと組み合わせたコンピュータが、各パスｘの
前に、該当のパスｘにおいて実施する変形に対応する金
属の予測可能な流動応力の値を決定し、所望の厚さの縮
小を達成するため加える圧延荷重Ｆｘが、流動応力およ
び圧延中の前記流動応力の変化に予測された値に従っ
て、各パス前に計算される。特に有利なのは、圧延パス
に加える圧延荷重Ｆｘを、前記パスｘ中の金属の圧下部
に沿った、流動応力の予測可能な変数を考慮に入れて測
定することである。

【００１６】このために、圧下部を、それぞれが圧延間
の一連のｐ個の隣接する基本部分Ｍ _１，Ｍ_２，...
Ｍ_i，...Ｍ_p，に、ロール間の製品の前進運動の基本長
さに対応して分割し、厚さe_i-1の入口部分と厚さe_iの出
口部分の間の各部分Ｍiにおける製品の基本変形εiと
し、ここで、数学モデルにより提供されたデータを基
に、各部分Ｍiに対して、コンピュータが前記基本変形
εiに対応する金属の流動応力の略可能な値σＩを決
め、ここから該当する部分Ｍiに加える基本圧延荷重ｄ
Ｆiを演繹して、前記基本変形εiを提供し、基本荷重ｄ
Ｆiを連続部分Ｍ_１，Ｍ_２，...Ｍ_i，...Ｍ_pに組み込む
ことによって、コンピュータは所望の厚さの縮小を獲得
するために加える圧延荷重全体を決め、こうして計算さ
れた全体荷重について、ロール間の距離を維持する締め
付け手段の調整を制御し、圧下部沿いの金属の降状状態
および前記全体荷重から生じる降状効果を考慮に入れな
がら、所望の厚さの縮小（ｅ_ｘ−１−ｅ_ｘ）を獲得する
ことができる。

【００１７】本発明により、先行パス中の金属の微晶質
状態の変化から得られた金属の予測可能な流動応力の値
を考慮して、パスｘ中に加えられる圧延荷重Ｆｘを決定
できるようになった。一般に、ｎ個の連続パスにおいて
厚さ（ｅ_ｘ−１−ｅ_ｘ）を全体的に縮小できるようにす
る圧延スキームに従って圧延操作が実施される。

【００１８】本発明の他の特性では、連続するパスの金
属の微細構造の予想できる変化を考慮するため、製品の
厚さおよび温度と前記パスｘに入る前の前進速度を含む
いくつかの圧延パラメータに関し、予め各パスｘについ
て、圧延機の容量に合った予想可能な圧延荷重Ｆｘを導
く厚さの最大の縮小値を計算しておき、コンピュータが
反復して用いるべき圧延スキームを決定する。特に、コ
ンピュータはパス中、各々の瞬間に用いられる圧延荷
重、製品の前進速度および前記製品の圧延機の入口およ
び出口それぞれにおける温度を含む一組の圧延パラメー
タの有効値の恒常的な測定手段と組み合わせることがで
きる。各パスｘにおいて、コンピュータはこれらの有効
測定値と、圧延スキームを決定する際に前記パスｘに対
して初めに考えられた前記パラメータの値とを比較し、
前記スキームの計算を見直し、もし必要ならば後に続く
パスの圧延スキームに適応させるため、考慮されたパラ
メータの修正率を加えることができる。

【００１９】本発明の好ましい実似痰ナは、圧延操作中
の金属の微晶質の変化を考慮するため、類似の微晶質挙
動を有する金属系に有効な少なくとも１つのモデリング
方程式が、この系の少なくとも１つの典型的な金属の試
料片に実施した熱変形テストを基に作成される（ここ
で、前記方程式は典型的金属の組成に関連するパラメー
タ一式に依存する）。こうして作成した最初の方程式は
数学モデルにグラフト化し、典型的な金属と同系の金属
から成る製品を圧延するため、圧延する金属と組成が少
なくとも類似である金属に実施した変形テストの結果に
関する前記理論式のパラメータを修正して、圧延する金
属用にモデルを補正する。

【００２０】特に有利なのは、モデリング方程式を規定
するために、金属の変形速度と組み合わせて、少なくと
も１つの変形領域における流動応力に関してほぼ線形に
変化する中間値を定め、一定に保たれた一連の変形温度
および速度について実施した変形テストを基に、前記変
形領域において、流動応力の変化と組み合わせた、コン
ピュータで積分しやすい、前記中間値の変数が、少なく
とも１つの一次微分方程式に対応する一群の直線によっ
てほぼ表される加工硬化曲線を作成することである。こ
のような加工硬化曲線を基に、変形を流動応力と連合さ
せた、それぞれ第一方程式は線形で、解析積分によって
流動応力に関する変化を表し、第二方程式は予測可能な
流動応力を所望の変形に応じて決定するためデジタルで
積分しやすい、少なくとも２つの微分方程式を作成する
ことができる。

【００２１】他の実施例では、最初に典型的な金属のモ
デリング方程式を作成し、数学モデルにグラフト化する
が、最初に少なくとも一回の圧延パスを、圧延する金属
でできた少なくとも一種の製品に、従来通り調整した少
なくとも１つの圧延スタンドにおいて実施し、パスそれ
ぞれにおいて、一方では実際に加えた圧延荷重を、もう
一方では、モデリング方程式を用いて理論的に加える圧
延荷重を決定するためコンピュータを用いた圧延パラメ
ータを測定して、これらの式を圧延する金属用に修正す
る。デジタル回帰方法を用いて、前記初期方程式のパラ
メータに対する修正を規定し、圧延する金属に特有の方
程式を提供することができる。

【００２２】本発明はまた、モデリング方程式を作成す
るためテスト結果を利用する有利な方法も適用される。
このような方法において、それぞれ一定の温度および一
定の速度で実施した変形テスト結果を基に： a) 各温度Ｔに対して、流れ応力σに関して焼き戻し−
圧延速度θ=ｄσ／ｄεの変化の一連の代表曲線を含む
第一加工硬化曲線を作成し、 b) 各曲線に関するデジタルデータを変換して、正規化
した流動応力σ*=σ／μ（Ｔ）（ここで、μ（Ｔ）は該
当する温度における剪断弾性係数である）に関する変化
を表す一連の曲線を含む第２の正規化加工硬化曲線を作
成し、 c) ここで、前記曲線はそれぞれ、曲線ＩＩ、ＩＩＩの
少なくとも１つの領域に位置するほぼ直線的な部分を少
なくとも一部有し、前記直線部分が各領域においてほぼ
平行である、 d) ほぼ直線的な部分は下記のようなタイプの第一方程
式に従ってモデル化し： ｋσ*+ｋ’=２θ*σ*=ｂ²ｄρ/ｄε 一方で中間変数として、下記の転移密度ρを用い、 σ=μｂ√ρ e) 少なくとも各領域ＩＩ、ＩＩＩに第２モデリング方
程式を作成するため、ｘ=ｂ√ρ=σ／μ=σ*およびｘ_ｓ
=-ｋ'／ｋを定義し、第一方程式の解析積分を実施し、 ε=−２/ｋｂ²［Ｘ_ｓｌｎ（１−ｘ/ｘ_ｓ）+ｘ］+λ （ここで、λは積分定数である） f) それぞれの領域ＩＩ、ＩＩＩに、圧延スタンドに流
入する際、金属の予測可能な温度および予測可能な変形
速度に対応する第２加工硬化曲線の曲線の直線部分を基
にして、パラメータｋおよびｋ'を決める。

【００２３】加工硬化曲線の各領域ＩＩ、ＩＩＩにおい
て、圧延スタンドに流入する際の金属の結晶状態を表す
温度およびパラメータを基に、デジタル回帰法に従って
第一モデリング方程式の係数ｋおよびｋ'をコンピュー
タで決定できる。圧下部に沿った流動応力の変化を考慮
するため、前者をそれぞれが基本変化εｉに対応する一
連の連続部分Ｍ１，Ｍ２，...，Ｍｉ，...Ｍｐ，に分割
し、コンピュータは各パスの前に、スタンドの入口で測
定した圧延パラメータに関して、前記部分Ｍｉそれぞれ
における予測可能な流動応力σｉを、第２モデリング方
程式を該当部分Ｍｉにおいて実現される基本変化εｉに
ついてデジタル回帰リバースして決定し、そこから前記
部分Ｍｉに加える基本圧延荷重ｄＦｉが演繹される（こ
こで、全体圧延荷重は間隙に沿った前記基本荷重の解析
により計算される）。本発明はまた、他の有利な特徴に
ついても多く取り上げており、サブクレームとなってい
る。

【００２４】本発明により、圧延操作中にいつでも、正
確に流動応力の予測可能値を計算することができること
から、本発明の方法は圧延方法のいくつかの水準に組み
込むことができる。本発明により流動応力の予測可能な
値を、圧延操作にいつでも、正確に計算できるようにな
ったため、本発明の方法は圧延方法のいくつかの水準に
組み込むことができる。特に、圧延パラメータは各圧延
パス中に測定されるためコンピュータは、圧延スキーム
により予測される厚さの縮小について計算した全体圧延
荷重がユニットの容量に適しているかどうか、また前記
の予測された厚さの縮小によって前記容量を最適に使用
することができるかどうか検査することができ、またコ
ンピュータで前記容量を検査し、必要ならばそれ以降の
圧延スキームを変更することもできる。本発明は、例と
して示した下記の独特の実施例の、添付図面を参照した
説明からさらによく理解されよう。

【００２５】

【実施例】図１では、通常通り、図示されていない横梁
で連結された２本の支柱１１で構成される圧延スタンド
が概略図で示され、両者の間には複数の重ね合わせたロ
ールが配置されている。説明されている実施例は、圧延
スタンドが４台の型のもので、圧延される製品２の通過
間隙１０を形成する２つの作業ロール１２、１２’を備
え、製品の反対側には、直径がより大きい２つのバック
アップロール１３、１３’がそれぞれ当接されている。
各ロールは、２つのジャーナルに回転するようにその両
端部で取り付けられており、ジャーナルはそれぞれ作業
チョック１４、１４’およびバックアップチョック１
５、１５’であるチョックに取り付けられたベアリング
に支持される。作業チョックは圧延スタンドの両支柱に
備えられた窓に挿入され、その両側において案内面に取
り付けられており、この案内面に沿ってロールの軸がほ
ぼ配置された締め付け面Ｐに平行にロールのチョックが
スライドする。

【００２６】圧延スタンド１はまた、製品送り手段、例
えば可逆ミルの場合、スタンドのそれぞれの側に設置さ
れた２つのローラテーブル１６、１６’と組み合わされ
る。上流に設置されたテーブル１６のローラは回転され
て製品２の前進運動を制御し、製品２は作業ロール１２
および１２’の間に係合され、間隙１０内に摩擦によっ
て送られる。厚さを減少された後、製品２は下流に配置
されたローラテーブル１６’で受けられる。明らかに、
間隙の幅および製品の初期厚さの差は、ロール１２、１
２’の直径およびローラテーブル１６により加えられる
スラスト荷重を考慮し、係合のあらゆる失敗を防止する
ように制限されなくてはならない。製品２を圧延する
と、バックアップロール１３、１３’に当接した作業ロ
ールが離れるよう動く傾向にある。作業ロール間の距離
を維持するため、圧延スタンドには、各支柱１１に取り
付けられ、上部バックアップロール１３のチョック１５
に当接した締め付け手段、例えば油圧ジャッキまたは機
械式ジャッキ１７が装着されているが、下側のバックア
ップチョック１５’はくさび１８によって支持されてい
るだけでよい。

【００２７】締め付け手段は、調整器３２で制御される
サーボバルブ３１と組み合わせた、参照番号３で全体が
示された回路により従来のように給電される油圧ジャッ
キ１７が好ましい。調整器３２は位置変換器３３および
圧力変換器３４と組み合わされる。こうして、締め付け
手段１７は位置および圧力が制御されることが可能で、
一方では間隙１０の厚さを形成する作業ロール１２、１
２’のバックアップ母線の距離を決定し、他方では、変
換器３４で測定される圧延強度と呼ばれる締め付け荷重
をロール間の加えることにより、圧延用に選択される距
離を維持する。よく知られている方法では、別のジャッ
キでロール間の距離を調整することもできるが、その場
合、締め付けジャッキ１７は主に圧延荷重を加えてこの
距離を維持するのに用いられる。

【００２８】さらに圧延スタンド１には、種々の圧延パ
ラメータを測定できる他の変換器、例えばそれぞれ圧延
スタンドに入る前および前記スタンドから出る際に製品
２の温度を測定する高温計３５、３５’、およびロール
間の圧下部に製品が進む速度を決定できる１個の作業ロ
ールの回転速度の制御手段３６を取り付けることもでき
る。全ての変換器により伝達され、測定された測定値に
対応する信号は中央測定システム４の入力で表示され、
中央測定システム４は締め付け手段を操作する調整器３
２の制御信号を生成できる計算ユニットを備え、作業ロ
ール１２、１２’間の所望の距離を調整し、維持する。

【００２９】本発明に従うと、計算ユニット４は数学的
モデルを組み合わせたコンピュータ４０を備え、この数
学的モデルは金属の挙動および特にそのロール間の圧下
部分における流動状態について有意のモデリング方程式
を基に、加える圧延荷重を非常に正確に計算できるよう
にプログラムされている。図２は、２つのロール１２、
１２’間で金属製品２の厚さの減少段階を概略的に示
す。一般に、製品２は厚さe_x-1の上流部分２１と、接触
面の２つの弧２０、２０’で形成されるロール間で進む
圧下部分に対応する中央部分２２と、実際には作業ロー
ル１２，１２’の距離e'_xよりわずかに大きい厚さe_xの
下流部分２１から成る。

【００３０】ローラが回転されるローラテーブル１６
が、製品が圧延機に係合する速度Ｖ１の前進運動を決定
する。製品２の前端部は両ロール１２、１２’と接触す
るようになる。ロールの壁と製品との間の摩擦が、厚さ
の縮小および金属の流動を伴う、ロール間の圧下部分に
おける前記製品の係合を決定する。この結果、同じ金属
量を維持したまま、製品がわずかに幅広くなり、主に製
品は長くなる。このため、製品の下流部分２３はＶ１よ
り速い速度Ｖ２で前方に送られる。両方のロール１２、
１２’は一定の角速度で回転し、製品の中立点２４は接
線方向の前進速度Ｖ３がロール１２、１２’’の円周の
速度と等しいことで特徴づけられる。製品とロールとの
接触面の両方の弧２０および２０’に沿って、製品の接
線方向の前進速度はＶ１からＶ２へと次第に増加する。
この速度は中立点２４の上流ではＶ３より小さく、下流
ではＶ３より大きい。製品とロールとの間の界面におけ
る摩擦の値は接触面の弧２０に沿って変化する一方、相
対速度そのものは変化し、中立点２４で消滅する。

【００３１】シムズ方程式によって単位幅毎の圧延荷重
を計算できることが分かっている： Ｆ＝Ｑｆ．Ｋ．Ｌ (1) ここで、Ｑｆは摩擦係数であり、Ｌは接触面２０の弧の
長さであり、Ｋは変形中の金属の流動応力σの平均値を
表す。摩擦係数Ｑｆは接触面の弧２０の長さＬの製品の
平均の厚さｈに対する比率に依存し、比較的精密に評価
できる。 ここで、Ｑｆ＝ｆ（Ｌ／ｈ） (2) とする。これらの値は作業ロールの半径、スタンドの入
口における製品の厚さおよび圧下部分の出口におけるロ
ール間の距離を基に知られている方法で測定できる。

【００３２】前に示した通り、金属のある程度の弾性か
ら、出口における厚さe_xはロール間のギャップの実際の
厚さe'_xよりわずかに大きいが、その差は知られている
方法で決められる。係数Ｋは温度、製品の組成およびそ
の構造に依存するが、変化中の金属の微細構造の変化等
の複雑な現象を含ませなければならないことを注意すべ
きである。

【００３３】上述のように、洗練されたユニットにおい
ても、知られている鋼の圧延状態の参照表を作成するた
め、従来のシステムはその中に、鋼のグレードに関して
製品の変形状態を決める全体的なパラメータを格納して
備えている。この方法で、同じ鋼が圧延ユニットの製造
記録にある時、同じパラメータを用いることができる。
しかし、これをするためには、係数Ｋを演繹するために
流動応力σの平均値を評価し、シムズ方程式を用いて圧
延荷重を計算しなければならなかった。

【００３４】さらに、事前に圧延されていない鋼の場合
は、試行錯誤の方法を実施するしかない。それに対し
て、本発明の目的は、圧延操作中の金属の結晶の微細構
造の変化を考慮する手段を提供し、圧延操作の所定の瞬
間の金属の流動応力σの値を推定し、加える圧延荷重全
体をより正確に決める新規の方法である。このため、本
出願人は数多くの実験室実験を伴う広範囲の冶金学的研
究を実施し、真の鋼の微細構造の変化を示す新しいパラ
メータ表現を導出し、全体的な圧延目標（圧下量、均質
性、温度）によるこうした変化のモデル化を可能にし
た。一方、このパラメータ表現によって、数学的モデル
でプログラムされ、圧延機アクチュエータの制御中央ユ
ニット４と組み合わされたコンピュータ４０に統合され
やすくなったモデリング方程式が導出された。こうし
て、正確に必要な圧延荷重をロール間に加えるように開
発されたモデリング方程式を統合した、締め付け手段を
調整する方法を作成することができた。

【００３５】さらに、このような方法によって、圧延ス
キームを各パスで観察される状態に合わせ、最適な圧延
スキームに従うようにできるようになる。本発明の方法
により、一方では連続パス中の、他方では圧下部分に沿
って同一パス中の、金属の流動状態の変化を考慮できる
ようになる。このため、圧延されている金属片を一連の
ｐ個の隣接する基本部分Ｍ_１，Ｍ_２，...Ｍ_i，...Ｍ_p，
に分割する。図２で図示したように各基本部分Ｍ_iはロ
ール間の製品の前進運動ｌ_iの基本長さに相当し、基本
変形がε_iであり、、基本変形ε_iは該当部分で実施され
る圧下量［（e_i-1)-e_i］（ここで、e_i-1はこの部分の入
口部分の厚さ、e_iは出口部分の厚さである）を基に知ら
れている方法で定義される。

【００３６】金属の温度Ｔ、圧下を考慮した水準で要求
される厚さの縮小に相当する変形εおよび変形速度ε’
=ｄε/ｄｔに従って、製品が圧下部分に前進運動する際
に種々の冶金学的現象が出現する。最近の種々の研究に
おいて説明されているこれらの現象を以下のようにまと
めることができる:まず、加工硬化した金属が注目さ
れ、これは転移密度ρが増加したとみなすことができ
る。電子透過顕微鏡を用いて金属試料を測定したこの値
は、金属の単位体積で、転移と称される線形の結晶質の
欠陥の累積長さを表す。立方メートル当たりのメートル
で現在評価されている転移密度を、テイラー方程式によ
って流動応力σと関係づけられることがわかっている： σ=μｂ√ρ （３） （ここで、ｂは定数でμは金属の剪断弾性係数であ
る）。この弾性係数は金属の温度Ｔに依存し、下記式で
求められる： μ_(T)=E_(T)/2(1+v) （４） （ここで、E_(T)はヤング率と呼ばれる弾性係数で、vは
ポワソン係数である）。

【００３７】加工硬化が再開する時にいわゆる回復現象
が極めて高速に現れ、隣接する転移の相互消滅により転
移密度ρを減少させる傾向にあることがわかっている。
さらに、大抵の鋼では、ある程度の変形を越えると、い
わゆる動的リカバリ現象があり、転移密度ρを減少させ
る傾向にある。これらの現象を考慮に入れて、変形中に
金属の挙動を分析し、流動応力のかなり正確な予測値を
演繹することができ、この流動応力は圧延荷重が依存す
る第一の係数であり、ロール間の製品の走行している部
分に沿って、あるパスから次のパスの間および１つのパ
スの間にも一定して変化する係数である。

【００３８】圧下部分全体に対して全体的に査定された
流動応力の平均値を基に圧延荷重を計算する一方で、今
までこうした変化は考慮されてこなかった。一方、本発
明により圧延操作中の微細組織の変化に関連した流動応
力の変化を考慮し、以前よりずっと正確に加える圧延荷
重を評価する手段を提供し、各パスにおいて所望の圧下
量を実現し、維持できるようになる。このために、鋼の
挙動が詳しく研究され、一方圧延機の制御コンピュータ
を組み合わせる数学的モデルに移植しやすいモデリング
方程式を基に実験的曲線のプロットを行うことができ、
これにより前記コンピュータが、各パスに加える圧延荷
重を評価または測定されたパラメータのセットについて
計算できるようになった。

【００３９】本発明の方法の段階を図３および６に示
す。変形εおよび温度Ｔがチョックに沿ってほぼ一定の
速度ε’=ｄε/ｄｔおよびＴ’=ｄＴ/ｄｔで変化するの
が現実に近いと仮定し、流動応力σは異なる温度Ｔ１，
Ｔ２，...，に対し、横軸に示した累積変形εについ
て、縦軸に示される流動応力σの圧下部における現在の
値の変化を示す図３において流動応力σの変化は明らか
である。図３の曲線は実験室実験、例えば温度Ｔ１，Ｔ
２，...で同じ金属の試料に実施される均一圧縮熱間試
験を基に作成した。金属の挙動を記述するために、中間
変数として、与えられた変形および温度に対して図３の
ある曲線の勾配に対応する加工硬化率θ=ｄσ/ｄεを用
いるのは有益であることを見いだした。

【００４０】金属の変形を扱う物理的現象を解釈するた
め、流動応力σに関する加工硬化率θの変化を表す加工
硬化の第１のダイヤグラムをプロットしてもよい。しか
し、下記の正規化した値を用いるのが好ましい： θ^*=θ/μ_(T)およびσ^*=σ/μ_(T) （５） （ここで、μ_(T)は上記に定義した剪断弾性係数であ
る）。

【００４１】図４では、各曲線が一定温度Ｔおよび一定
の変形速度εに対して、正規化した流動応力σ^*につい
て標準化した加工硬化率θ^*の変数を表す、この加工硬
化の第１の曲線の例を示す。こうして得られた曲線の形
は変形速度および温度が変化する時、変化する。

【００４２】本発明を実施するため、変数を変え、コン
ピュータの単純なモデリング方程式で用いることができ
る曲線にすることによって、図４の曲線をプロットでき
たデジタルデータを変換することが提案される。中間変
数として、正規化した加工硬化率と正規化した流動応力
の２倍の積２θ ^*.σ^*を用いるのが特に有利であること
が明らかになった。

【００４３】次に、図５に表される第２の加工硬化曲線
が得られるが、これは、横軸に示された標準化した流動
応力σ*に関して、縦軸に示した値２θ*.σ*の変化を示
す。前記のように、一定の温度および一定の変形速度
で、各曲線に対して変換を実施するものとする。図５の
第２の加工硬化曲線において、曲線の曲線が対応する変
形速度ε’および温度Ｔは、例として曲線の上部の右側
に示される。こうして、種々の実験的曲線のグループは
区別される。例えば、同じ変形速度ε’=３．６ｓ
^-1で、それぞれ８８５℃、９３５℃、９８５℃、１０３
５℃の温度に対応する４つの曲線５１、５２、５３、５
４を異なるようにプロットし、１０分の１の変形速度
ε’=０．３６ｓ^-1で、それぞれ８３５℃、８８５℃、
９３５℃、９８５℃、１０３５℃の温度に対応する５つ
の曲線５０’、５１’、５２’、５３’、５４’を異な
る方法でプロットした。

【００４４】（２θ^*.σ^*，σ^*）を表すこの新しい領域
において、各曲線が少なくとも２つの直線部分を有し、
これらの直線部分が各領域において互いにほぼ平行であ
るのが特に有利であることがわかる。図６に示されるよ
うに、第２の「加工硬化/変形」曲線は、変形の有用な
領域の大部分を占める２つの領域IIおよびIIIを示し、
ここで２θ^*.σ^*の値は、正規化した流動応力σ^*につい
てほぼ線形に変化する。非線形領域IVは動的再結晶の出
現と発展に対応する。明らかに、各種の鋼に対して特定
のダイアグラムが対応し、各ダイアグラムにおいて、各
曲線および、その結果各直線が特定の温度および特定の
変形速度に対応するが、補間が可能である。これらの曲
線をモデル化するためには、中間変数として上記に定義
した転移密度ρを考えるのが有利である。

【００４５】実際、いわゆるテイラー方程式（３）の微
分で下記が求められ： ｄσ/ｄρ=μ.b√ρ （６） ここから、下記式が演繹される： θ*=ｄσ/μｄε=ｂ/２√（ρ）.ｄρ/ｄε （７） σ*=σ/μ=ｂ/√ρなので、下記式が得られる： ２θ*σ*=ｂ²ｄρ/ｄε （８）

【００４６】図６の各領域IIおよびIIIにおいて、２θ^*
σ^*の値はσ^*についてほぼ線形に変化するので、図６の
直線は図５の曲線とほぼ置換できる。これらの曲線がほ
ぼ平行なため、直線の方程式を下記一次式で説明でき
る： ２θ^*σ^*=ｂ²ｄρ/ｄε=ｋσ^*+ｋ’ （９） これは金属の挙動の第１のモデリング方程式を構成し、
ここで、定数ｋおよびｋ’は図６の曲線から演繹される
が、ここではｋは該当する曲線を代表する直線の勾配
で、ｋ’は定数である。

【００４７】挙動が線形である各領域IIおよびIIIに対
してそれぞれｋ_IIおよびｋ_IIIである異なる勾配を有す
る該当する鋼に対応する直線族は両方共、コンピュータ
40に組み合わされた数学モデルでプログラムできる方程
式で表される。後者は、知られている数学的方法を用い
て、各領域IIおよびIIIに対して下記式の形式の変形ε
を導出する方程式（９）の積分解析を実現する： ε=−２/ｋｂ²［ｘ_ｓｌｎ（１−ｘ/ｘ_ｓ）+λ］ （１０） ここで ｘ=ｂ√ρ=σ/μ* および ｘ_ｓ=−ｋ’/ｋ （λは積分定数である）。

【００４８】領域IIにおける流動応力の初期値と、領域
IIおよびIIIにおける対応する２直線の接点における連
続性により、それぞれ領域IIおよびIII対応する積分定
数λ_{I I}およびλ_IIIの値を決めることができる。簡単に
するために、変化の法則は４つの最小のセットのパラメ
ータに依存するようにしていることは注目すべきであ
る。 ｋ_II、ｋ_III、ｘ_ｓ２、ｘ_ｓ３ （１１） しかし、これらのパラメータは、パラメータ同士の関係
を考慮するともっと多くなり得る。

【００４９】試験結果を基に作成された各加工硬化曲線
は決められた組成の鋼に対応する。例示のため、図３〜
６の曲線を下記の組成（重量％）の鋼に対して試験的に
作成した： ｃ：０．０８ ；Ｍｎ：１．１； Ｓｉ：０．２５；
Ｆｅ：残り 図６において、例えば領域IIにおいて、各変形速度εに
対して、変形温度８８５℃、９３５℃、９８５℃および
１０３５℃に対応する平行な直線族６１、６２、６３、
６４を作成できる。領域IIIおよび他の変形速度に対し
ても同様である。

【００５０】下記に示す本発明の方法では、圧延する鋼
の組成を知れば、予備試験を基に、所定速度および種々
の温度のこの鋼の挙動に対応するモデリング方程式を決
めることができると仮定する。これらモデリング方程式
は、コンピュータ４０と組み合わせた数学的モデルにグ
ラフト化され、同じ金属でできた製品に対して、圧延操
作の与えられた瞬間に適用可能なモデリング方程式をそ
の瞬間の製品の変形速度および温度を考慮に入れて、定
義できる。

【００５１】変化の法則が依存するパラメータ（１１）
は、例えば、これらの条件における鋼の挙動に有意な試
験応力／変形曲線を決めるため、一定の変形速度および
一定の温度で、実験室で実施された均一圧縮熱間試験等
の試験を基に認識することができる。前記に示したよう
に、それぞれIIおよびIIIにおいて領域加工硬化の法則
のモデル化する直線の勾配であるパラメータｋ_IIおよび
ｋ_IIIは、鋼の組成およびその粒子サイズ（つまり金属
が種々の連続圧延パスの後に到達する結晶質状態の）に
のみ依存する。パラメータｘ_ｓ２、ｘ_ｓ３はさらに変形
速度εおよび温度Ｔに依存する。パラメータ（１２）を
決めた後、圧延する金属を表し、数学モデルにグラフト
化される方程式（１０）および（１１）によって、コン
ピュータ４０が下記段階により締め付け手段を調整でき
るようになる：

【００５２】上記に示したように圧延機は、各圧延パス
中に下記値をリアルタイムで測定できる変換器を備え： a) 締め付けジャッキ１７における圧力の測定またはウ
ェッジ３４と組み合わせた荷重測定セルにより提供され
る、ロール間に加えられる圧延荷重； b) 締め付け装置と組み合わせた位置測定セル３３によ
り提供される作業ロールの正確な間隙； c) 変換器３５，３５’に提供される圧延機の入口およ
び出口における製品の温度 d) 圧延スタンドの運転軸に取り付けられ、作業ロール
の角速度を示す測定変換器に提供される３６実際の圧延
速度。

【００５３】さらに圧下部の各点における金属の変形速
度を、達成する厚さの縮小および圧延速度に関して、決
めることができる。実際には、図２に示したように、コ
ンピュータ４０が走行間隙２０を一連部分Ｍ_１，
Ｍ_２，...Ｍ_i，...Ｍ_p，に分割する。部分Ｍ_iそれぞれ
に対して、達成する厚さの縮小ε=［（e_i-1）−e_i］お
よび該当する間隙の位置における圧延速度を決め、ここ
から変形速度ε_iが演繹される。圧延スタンドの入口の
製品の温度および変形状態を用い、前記の値がこれらの
試験に適合しない時、温度および変形速度に対して必要
な補間を行いながら、数学モデルで、該当部分Ｍ_iにお
ける製品の温度および変形速度を評価し、図６の曲線の
直線およびこの部分に用いられるモデリング方程式
（９，１０）を演繹することができる。

【００５４】第２のモデリング方程式（１０）の逆のデ
ジタル積分、例えば差分法を用いて、コンピュータは、
各部分Ｍ_iに対して、基本変形ε_iに対応する達成する流
動応力の値σ_iの予測可能な値を決め、ここから前記部
分Ｍ_iに加える基本圧延荷重ｄＦｉを演繹できる。こう
して、各間隙部分の基本の圧延荷重を知ることで、コン
ピュータは積分によりパスｘc中に間隙全体に加える全
体の圧延荷重Ｆｘを決めることができる。

【００５５】さらに、圧延スタンドの種々の部品の物理
的および機械的特徴と前記圧延スタンド弾性変形の条件
を全てコンピュータにプログラムする。こうして計算さ
れた全体的な圧延荷重Ｆｘを基に、コンピュータはこの
パスの間の降伏効果を決定し、締め付け手段１７を調整
してこの降伏を補間することができる。同様に、コンピ
ュータは製品の機械的および物理的特性、特にその弾性
を考慮し、圧延機の出口において知られた方法で、製品
の厚さのわずかな増加を決めることができる。

【００５６】これらの因子全てを考慮して、コンピュー
タは作業ロール１２、１２’の間で調整し、維持しなく
てはならない間隙e'_xを非常に正確に決定し、所望の厚
さの縮小値［（e_i-1）−e_i］を達成し、該当のパスの
間、締め付け手段の調整を制御して、ロール間にこの間
隙を維持するのに事実上必要な圧延荷重を加えることが
できる。前記のように、モデリング方程式の作成を可能
にした加工硬化曲線は試験結果を基にしたものである。

【００５７】圧延する金属の組成が予め分かるため、こ
の金属の試料に必要な試験を実施することができる。あ
る金属用に作成した方程式は後ですでに圧延した金属を
製造するため使用するために取っておくことができる。
しかし、新規の金属を圧延する時は上記に示したように
パラメータが圧延する金属に特有の値を有するモデリン
グ方程式を作成できないことがある。新規の金属を圧延
する毎に試験を実施しなくてすむように、前に作成し
て、数学モデルに利用可能な方程式を使用できるように
する方法を開発した。

【００５８】これらの方法は同じタイプの金属には、変
形中の金属の挙動を示す加工硬化曲線の曲線の一般的輪
郭が類似していること、およびこれらの曲線に対応し、
ある金属用に作成した直線の方程式は、単にパラメータ
（１２）を修正するだけで他の金属にも適合できること
に基づく。実際に、類似の挙動の金属系を代表する典型
的な金属に対して試験を実施し、図５および６に表され
るような加工硬化曲線を作成して、数学モデルにグラフ
ト化する、この金属を表すモデリング方程式（１０）お
よび（１１）を演繹する。次に、同じ系で、組成の異な
る金属を圧延する時に、この新規の金属用にモデルを修
正すれば十分であり、この操作はできるだけ迅速である
のが好ましい。

【００５９】本発明の第１の方法では、試験はまず、金
属の微細構造の開始状態を決定する、初期の粒子サイズ
とは異なる値を用いて、それぞれの鋼に対するモデルの
修正を所望する化学組成の領域を代表する鋼の選択を実
施する。さらに、本発明の試験は異なる温度および変形
速度値に対して実施され、異なるロールパス中に成立し
た荷重に適合し、モデルが作成された応力領域に適用さ
れる。試料に実施される試験の結果を基に、図４および
５に類似した対応する加工硬化曲線を作成する。知られ
ているデジタル回帰法により、該当の鋼を組み合わせた
加工硬化の法則の４つの４つのパラメータ一式（１２）
を決める一方、各鋼に特有のモデリング方程式を修正す
ることができる。

【００６０】これらの数学的デジタル回帰法は研究され
た領域において、化学組成と粒子サイズおよびパラメー
タｘ_ｓ２、ｘ_ｓ３の温度と変形速度を含む実験的法則に
適用される。領域IIIのモデリング方程式から導かれた
これらのパラメータについて計算された値は、動的際結
晶質が出現する領域ＩＶにおいて認識されるように修正
できる。試験を実施することができた異なる鋼に適用さ
れる組成のモデルに従って、モデルを修正した。

【００６１】モデルが修正される領域にあって、圧延す
る鋼が異なる組成を示す時、例えばChoquetの現象学的
モデルを用いて、初期の粒子サイズを決め、これから、
前記法則を圧延する金属に適用するため、知られている
方法で加工硬化法則の係数に対する補正を演繹する。コ
ンピュータがこれらの操作を実施し、新規の鋼が製造さ
れる時モデルは非常に迅速に予め実施した試験が適用さ
れる組成の領域に入るとすぐに修正される。圧延する鋼
がこれらの鋼とほぼ同じ組成を示す時は、各パスにおい
て圧延条件に適したモデルの直線を決めるだけで十分で
ある。以下、これらの試験をどうやって手動で調整した
圧延パスと置き換えることができるか確かめる。

【００６３】数学モデルの方程式（９）および（１０）
が圧延する金属用に修正され、コンピュータは下記のよ
うに操作を進め、締め付け手段を調整しようとする状態
である：一般的に予め製造プログラムが分かっており、
必要な試験を実施できるため、多くの場合このような修
正方法は有効である。しかし、モデルが金属の構造の変
化を考慮する方法によって、特にモデルがプログラムさ
れた領域以外の化学組成の鋼でできた製品を圧延するよ
り単純な修正方法を実施できるようになった。

【００６４】この別の方法によって、試料に対する試験
を手動調整で圧延された製品に実施した第一の圧延パス
と置き換えることができる。実際、圧延ユニットは常に
所定のタイプの製品に見られるため、コンピュータを組
み合わせた数学モデルは典型的な金属に実施した試験を
基に、上記の方法でプログラムできる。手始めに、圧延
機を手動で調整しながら第一のロールパスが実施され、
適用される圧延パラメータをリアルタイムで測定し、比
較する。

【００６５】上記に記載のデジタル回帰法により、また
Choquet法を用いて、圧延した製品に適用可能な方程式
のパラメータを決めることができる。プログラムされた
方程式は、手動で調整したパスによって提供された指標
を基に、新規の金属に対して、圧延中の金属の挙動に関
して修正される。

【００６６】上記に説明した方法により、製品の性質お
よびそのサイズだけでなく、金属の状態、さらに事前の
パスや、圧延中の圧下部に沿った流動応力の予測可能な
変数も考慮して、各圧延パス前に、締め付け手段によっ
て維持される間隙と加えられる圧延荷重を非常に正確に
決定することができる。実際に、上記のように作成した
微分方程式（１０）および（１１）は、その線形特性の
ため、変形εと流動応力σを、一方では分析的に積分
し、応力に関する変形を表現でき、他方ではデジタル的
に応力を変形と連係させることができるため、両方向に
連係させることができる。このため、本発明の方法は複
数の水準で圧延段階に組み込むことができる。特に、圧
延機に取り付けられた変換器は実際の圧延パラメータ、
特にロールの間に加えられる荷重と正確な間隙および入
口および出口における製品の温度と圧延速度を恒常的に
測定することが分かった。

【００６７】これらの指標を基に、また数学モデルでプ
ログラムされた方程式を用いて、コンピュータは、実際
の観察された圧延条件におけるロールの間に加える荷重
を再計算し、前記荷重と同じ圧延パス中に測定された荷
重とを比較することができる。この比較により、モデリ
ング方程式により定義された変化の法則のパラメータ一
式の適用と、これらの再修正された係数を用いた、圧延
スキームの各パスは初めにストラテジーによって予測で
きるため、後に続くパスに対する圧延機の調整の再計算
ができるようになる。

【００６８】もし、違いが大きすぎる場合には、実施さ
れた測定により、実験室試験の間に選択された値を修正
し、製品の厚さを縮小しようとするストラテジー全体を
再計算し、新規の圧延スキームを作成できる。この結
果、各厚さの縮小に対して、モデルは、圧延操作中に実
施した測定を考慮して、修正因子を実験室データにより
予め決められた変化法則のパラメータの値に導入するこ
とができる。さらにもし、重大な違いが認められれば、
本発明の方法で圧延スキームの計算を見直して、残りの
縮小パスに従って修正することができる。ここで、この
再修正および確認操作は最終の厚さに達するまで各圧延
パスの前に実施される。

【００６９】本発明の方法は、製造された製品の幾何耐
性の正確さおよび工場の製造用具の使用の最適化を決定
する一方で、圧延操作の開始時、次に各段階において連
続して適用される。実際に、本発明の方法は、ユニット
および製品の一般データを考慮した、反復最適化方法を
用いた圧延スキームの計算ストラテジーに組み込まれ
る。このような方法において、コンピュータ４０は圧延
前に、圧延機に流入する製品、鋼の化学組成、未加工の
製品の厚さ、圧延機の入口における温度、最終目的の厚
さ等に関する一般データを受け取る。与えれらた厚さの
縮小を実施するための予測可能な流動応力および加える
圧延荷重は正確に計算されるため、各パスにおいて、圧
延スキームにより予測された厚さの縮小が、より小さい
厚さ縮小を必要とする過剰な圧延荷重となるか、逆に許
容可能な圧延荷重にするため厚さの縮小を大きくするか
どうか確認することができる。

【００７０】この結果、圧延スタンドに利用可能な電
力、可能な荷重および最終目的の厚さを考慮して、数学
モデルと組み合わせたコンピュータは、最適条件の装置
の容量を用いるため、圧延スキームを利用することがで
きる。ここで、モデルは各パスにおいて前のパスから来
た製品の条件を効果的に考慮できる。

【００７１】本発明は、以上に説明した実施例の詳細に
限定されるものではなく、この方法は、請求の範囲内
で、状況に適合させることができる。特に、図面で４本
圧延機が示されるのは、例示のためだけであり、本発明
は同様に２本、６本または他の任意のタイプの熱間圧延
機に適用することができる。同様に、本発明は圧延スタ
ンドについて説明しているが、可逆でもそうでなくて
も、熱間圧延ユニットの全てのスタンドに対して同様に
適用可能であり、これらのスタンドは、例えば、バンド
ラインの仕上げ機であったり、連続タンデムとして一組
で作動する等、独立してバンドラインのシェーパを構成
しても、ホットユニットであっても、またはタンデムで
作動してもよい。

【００７２】さらに、単純化するため、４つのパラメー
タにのみ依存するモデリング方程式を作成したが、もち
ろんパラメータはもっと多くてもよい。さらに、本発明
の理論は金属の流動応力を、テイラーまたはシムズ関係
式またはChoquetモデル等、金属の挙動から得られた知
識を用いて評価することであるが、こうした知識の変化
は明らかに、他の見地から変形中の金属の構造の変化を
考慮して、この方法を改良または変更するた?゜に利用
したものである。

【００７３】同様に、他の計算方法は、変化法則の微分
方程式をデジタル的に解くために考えられたものであ
る。特に、転移密度を中間変数にしないで、調整モデル
に流動応力の直接計算の方法を用いることができた。熱
間圧縮の他の、変形に関して応力を決められる実験方法
もまた用いることができる。請求項に記載した参照記号
は、理解を容易にすることのみを目的とするものであ
り、その範囲を何ら限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による締め付け制御手段と組み合わせた
圧延スタンドを表した概略図。

【図２】２つの作業ロール間の製品の圧延段階を表した
概略図。

【図３】圧下部分での変形に関する、圧延される金属の
流動応力の変化を示すグラフ。

【図４】流動応力に関して、圧下部分の金属の加工硬化
の変化を表すグラフ。

【図５】圧下部中の流動状態の変化の新規の表現を示す
加工硬化グラフ。

【図６】モデリング方程式の作成のための加工硬化グラ
フの使用を示す。

【符号の説明】

１ 圧延スタンド ２ 圧延する製品 １０ 通過間隙 １１ 支柱 １２、１２’ 作業ロール １３、１３’ バックアップロール １４、１４’ 作業チョック １５、１５’ バックアップチョック １６ ローラテーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イヴ ルクレルク フランス国 78620 レタン ラ ヴィル シュマンデ ミニヨットリ 14 (72)発明者 エルヴェ ビオセル フランス国 75003 パリ リュ ドゥ モンモランシー 44 (72)発明者 アリルザ アルバブ フランス国 59300 ヴァランシエンヌ リュ ドゥリール 71

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧延操作中、圧延する製品（２）となる
   金属の微細構造の変化を考慮しながら、数学的モデル
   （４０）と組み合わせた計算ユニット（４）が、各パス
   （ｘ）の前に、該当のパス（ｘ）において実施する変形
   に対応する金属の予測可能な流動応力の値を決定し、所
   望の厚さの縮小（e_x-1-e_x）を達成するため加える圧延
   荷重（Ｆｘ）が、流動応力および圧延中の前記流動応力
   の変化に予測された値に従って、各パス前に計算される
   ことを特徴とする下記a)〜e)を備えるユニットにおける
   連続パスによる金属製品の圧延方法： a) ２本の圧延支柱（１１）を有する保持圧延スタンド
   （１）、 b) 圧延スタンドの支柱間に重ねて配置された少なくと
   も２つの作業ロール（１２、１２’）、 c) 圧下部（２２）の流入部と流出部との間の、製品
   （２）と両ロールとが接触する際の２つの弧（２０、２
   ０’）によって規定される圧下部（２２）内で、圧延操
   作中の製品（２）の前進運動を制御する手段（１６）、 d) 圧延スタンド（１）および製品（２）の機械特性お
   よび物理的特性およびロール圧下部中の金属の流動状態
   に依存し、前記距離（１０）を大きくし易いスタンドの
   種々の部材の降伏効果を決定する圧延荷重を作業ロール
   （１２、１２’）間に加えることによって、実施すべき
   厚さの縮小に対応して作業ロール（１２、１２’）間の
   距離を調整し、ロールパス中の前記距離（１０）を維持
   する、それぞれロールおよび圧延スタンド上に取り付け
   られた締め付け手段（１７）、 e) 数学的モデルと組み合わせたコンピュータ（４０）
   を備える計算ユニット（４）で制御される、締め付け手
   段を調整する手段（３１、３２）。
2. 【請求項２】 圧延パスに加える圧延荷重（Ｆｘ）を、
   前記パス（ｘ）中の金属の圧下部（２２）に沿った、流
   動応力の予測可能な変数を考慮に入れて測定する請求項
   １に記載の圧延方法。
3. 【請求項３】 流動応力の予測可能な変数を考慮に入れ
   るため、圧下部を、それぞれが圧延間の一連のｐ個の隣
   接する基本部分（Ｍ_１，Ｍ_２，...Ｍ_i，...Ｍ_p）ロール
   間の製品の前進運動の基本長さに対応して分割し、厚さ
   （e_i-1）の入口部分と厚さ（e_i）の出口部分の間の各部
   分（Ｍi）における製品の基本変形（εi）とし、ここ
   で、数学モデルにより提供されたデータを基に、各部分
   （Ｍi）に対して、コンピュータ（４、４０）が前記基
   本変形（εi）に対応する金属の流動応力の予測可能な
   値（σＩ）を決め、ここから該当する部分（Ｍi）に加
   える基本圧延荷重（ｄＦi）を演繹して、前記基本変形
   （εi）を提供し、基本荷重（ｄＦi）を連続部分
   （Ｍ_１，Ｍ_２，...Ｍ_i，...Ｍ_p）に組み込むことによっ
   て、コンピュータは所望の厚さの縮小を獲得するために
   加える圧延荷重全体を決め、こうして計算された全体荷
   重について、ロール（１２、１２’）間の距離（e'_x）
   を維持する締め付け手段（１７）の調整を制御し、圧下
   部沿いの金属の降状状態および前記全体荷重から生じる
   降状効果を考慮に入れながら、所望の厚さの縮小（ｅ
   _ｘ−１−ｅ_ｘ）を獲得することができることを特徴とす
   る請求項２に記載の方法。
4. 【請求項４】 先行パス中の金属の微晶質状態の変化か
   ら得られた金属の予測可能な流動応力の値を考慮して、
   パス（ｘ）中に加えられる圧延荷重（Ｆｘ）が決定され
   る請求項１、２、３にいずれかに記載の方法。
5. 【請求項５】 該当するパス（ｘ）の間、あるパスから
   次のパスにわたる圧下部に沿った金属の微細構造の予想
   できる変化を考慮するため、製品（２）の厚さおよび温
   度と前記パス（ｘ）に入る前の前進速度を含むいくつか
   の圧延パラメータに関し、予め各パスｘについて、圧延
   機（１）の容量に合った予想可能な圧延荷重Ｆｘを導く
   厚さの最大の縮小値を計算しておいて、コンピュータ
   （４、４０）が反復して加えるべき圧延スキームを決定
   することを特徴とし、各圧延パス（ｘ）が厚さの縮小
   （ｅ_ｘ−１−ｅ_ｘ）を実施する時、ｎ個の連続パスにお
   いて厚さ（ｅ₀−ｅ_ｎ）を全体的に縮小できるようにす
   る圧延スキームに従って圧延操作が実施される請求項１
   〜４のいずれか一項に記載の圧延方法。
6. 【請求項６】 コンピュータ（４）をパス中の、各々の
   瞬間に用いられる圧延荷重、製品（２）の前進速度およ
   び前記製品の圧延機（１）の入口および出口それぞれに
   おける温度を含む一組の圧延パラメータの有効値の恒常
   的な測定手段（３４、３５、３６）と組み合わせること
   ができ、各パス（ｘ）において、コンピュータ（４）が
   これらの有効測定値と、圧延スキームを決定する際に前
   記パス（ｘ）に対して初めに考えられた前記パラメータ
   の値とを比較し、前記スキームの計算を見直し、もし必
   要ならば後に続くパスの圧延スキームに適応させるた
   め、考慮されたパラメータの修正率を加えることができ
   ることを特徴とする請求項５に記載の圧延方法。
7. 【請求項７】 先行パスにおいて、また該当するパス
   （ｘ）の圧下部に沿って、製品（２）が圧延スタンド
   （１）に入る前に測定された温度、前記部分（Ｍi）に
   おける変形速度および圧延操作中の製品の微細構造の変
   化を考慮して、圧下部（２２）における各部分（Ｍi）
   における流動応力の予測可能な値（σi）が圧下部（２
   ２）の位置に関し、コンピュータ（４、４０）によって
   決定されることを特徴とする請求項３〜６のいずれか一
   項に記載の圧延方法。
8. 【請求項８】 圧延操作中の金属の微晶質の変化を考慮
   するため、類似の微晶質挙動を有する金属系に有効な少
   なくとも１つのモデリング方程式が、この系の少なくと
   も１つの典型的な金属の試料片に実施した熱変形テスト
   を基に作成される（ここで、前記方程式は典型的金属の
   組成に関連するパラメータ一式に依存する）、こうして
   作成した最初の方程式は数学モデルにグラフト化し、典
   型的な金属と同系の金属から成る製品を圧延するため、
   圧延する金属と組成が少なくとも類似である金属に実施
   した変形テストの結果に関する前記理論式のパラメータ
   を修正して、圧延する金属用にモデルを補正することを
   特徴とする前記請求項の一項に記載の圧延方法。
9. 【請求項９】 モデリング方程式を規定するために、金
   属の変形速度と関連し、少なくとも１つの変形領域（Ｉ
   ＩＩ）における流動応力に関してほぼ線形に変化する中
   間値を定め、一定に保たれた一連の変形温度および速度
   に実施した変形テストを基に、加工硬化曲線を 作成
   し、このため、前記中間値の変数は、前記変形領域（Ｉ
   Ｉ）において、流動応力の変化と組み合わせ、コンピュ
   ータ（４０）で積分しやすい、少なくとも１つの一次微
   分方程式に対応する一群の直線（６１、６２、、、）に
   よってほぼ表されることを特徴とする請求項８に記載の
   圧延方法。
10. 【請求項１０】 このような加工硬化曲線を基に、変形
    を流動応力と連合させた少なくとも２つの微分方程式を
    作成することができ、それぞれ第一方程式は線形で、解
    析積分によって流動応力に関する変化を表し、第二方程
    式はデジタルで積分しやすく、予測可能な流動応力を所
    望の変形に応じて決定できることを特徴とする請求項９
    に記載の圧延方法。
11. 【請求項１１】 各試験において一定に保たれた種々の
    温度および種々の変形速度で、その組成が少なくなくと
    も圧延する製品に近い、少なくとも一種の金属の一連の
    試料に対して実施した熱間変形試験の結果を基にモデリ
    ング方程式を作成することを特徴とする請求項８〜１０
    の一項に記載の圧延方法。
12. 【請求項１２】 試料に実施した均一圧縮熱間試験を基
    にモデリング方程式を作成することを特徴とする請求項
    １１に記載の圧延方法。
13. 【請求項１３】 モデリング方程式は、各シリーズにお
    いて決められた組成を有する複数シリーズの金属試料に
    対して実施されたの複数シリーズの圧延変形テストを基
    に作成されるが、異なる初期粒子サイズの、モデルが修
    正される組成の領域に有意な金属を適用するために異な
    るシリーズの組成が選択され、予測可能な圧延条件を考
    慮ながらモデルが修正される応力領域に有意な異なる温
    度および変形速度で、各シリーズに対して試験が実施さ
    れることを特徴とする請求項１１および１２いずれか一
    項に記載の圧延方法。
14. 【請求項１４】 最初に典型的な金属のモデリング方程
    式を作成し、数学モデルにグラフト化するが、最初に少
    なくとも一回の圧延パスを、圧延する金属でできた少な
    くとも一種の製品に、従来通り調整した少なくとも１つ
    の圧延スタンド（１）において実施し、パスそれぞれに
    おいて、一方では実際に加えた圧延荷重を、もう一方で
    は、モデリング方程式を用いて理論的に加える圧延荷重
    を決定するためコンピュータ（４、４０）を用いた圧延
    パラメータを測定して、これらの式を圧延する金属用に
    修正し、デジタル回帰方法を用いて、前記初期方程式の
    パラメータに対する修正を規定し、圧延する金属に特有
    の方程式を提供することができることを特徴とする請求
    項８〜１０いずれか一項に記載の圧延方法。
15. 【請求項１５】 それぞれ一定の温度および一定の速度
    で実施した変形テスト結果を基に、線形で、変形速度と
    連係した流動応力の中間関数の変化を表す第一のモデリ
    ング方程式を作成できる少なくとも１つの領域（ＩＩ、
    ＩＩＩ）を決め、決めたことを基に、解析積分によっ
    て、前記領域（ＩＩ、ＩＩＩ）で流動応力に関する変化
    を表す第２のモデリング方程式を決め、第２のモデリン
    グ方程式をデジタル回帰リバースして、コンピュータは
    付与する変形に関し、また各パスについて、スタンドの
    入口で圧延パラメータを考慮しながら、金属の流動応力
    の予測可能な値を決定し、前記変形を得るために加えら
    れる圧延荷重を演繹することを特徴とする請求項８〜１
    ４いずれか一項に記載の圧延方法。
16. 【請求項１６】 それぞれ一定の温度および一定の速度
    で実施した変形テスト結果を基にした請求項１５に記載
    の圧延方法： a) 各温度Ｔに対して、流れ応力σに関して焼き戻し−
    圧延速度θ=ｄσ／ｄεの変化の一連の代表曲線を含む
    第一加工硬化曲線を作成し、 b) 各曲線に関するデジタルデータを変換して、正規化
    した流動応力σ*=σ／μ（Ｔ）（ここで、μ（Ｔ）は該
    当する温度における剪断弾性係数である）に関する変化
    を表す一連の曲線を含む第２の正規化加工硬化曲線を作
    成し、 c) ここで、前記曲線はそれぞれ、曲線ＩＩ、ＩＩＩの
    少なくとも１つの領域に位置するほぼ直線的な部分を少
    なくとも一部有し、前記直線部分が各領域においてほぼ
    平行である、 d) ほぼ直線的な部分は下記のようなタイプの第一方程
    式に従ってモデル化し： ｋσ*+ｋ’=２θ*σ*=ｂ²ｄρ/ｄε 一方で中間変数として、下記の転移密度ρを用い、 σ=μｂ√ρ e) 少なくとも各領域ＩＩ、ＩＩＩに第２モデリング方
    程式を作成するため、ｘ=ｂ√ρ=σ／μ=σ*およびｘ_ｓ
    =-ｋ'／ｋを定義し、第一方程式の解析積分を実施し、 ε=−２/ｋｂ²［Ｘ_ｓｌｎ（１−ｘ/ｘ_ｓ）+ｘ］+λ （ここで、λは積分定数である） f) それぞれの領域ＩＩ、ＩＩＩに、圧延スタンドに流
    入する際、金属の予測可能な温度および予測可能な変形
    速度に対応する第２加工硬化曲線の曲線の直線部分を基
    にして、パラメータｋおよびｋ'を決める。
17. 【請求項１７】 加工硬化曲線の各領域ＩＩ、ＩＩＩに
    おいて、圧延スタンドに流入する際の金属の結晶状態を
    表す温度およびパラメータを基に、デジタル回帰法に従
    って第一モデリング方程式の係数ｋおよびｋ'をコンピ
    ュータで決定できる請求項１６に記載の圧延方法。
18. 【請求項１８】 圧下部に沿った流動応力の変化を考慮
    するため、前者をそれぞれが基本変化（εｉ）に対応す
    る一連の連続部分Ｍ１，Ｍ２，...，Ｍｉ，...Ｍｐ，に
    分割し、コンピュータは各パスの前に、スタンドの入口
    で測定した圧延パラメータに関して、前記部分（Ｍｉ）
    それぞれにおける予測可能な流動応力（σｉ）を、第２
    モデリング方程式を基本変化（εｉ）に関してデジタル
    回帰リバースによって決定し、該当部分Ｍｉにおいて認
    識し、そこから前記部分Ｍｉに加える基本圧延荷重ｄＦ
    ｉが演繹され、全体圧延荷重は圧下部に沿った前記基本
    荷重の解析により計算される請求項１５〜１７のいずれ
    か一項に記載の圧延方法。
19. 【請求項１９】 圧延パラメータが各圧延パス中に測定
    されるため、コンピュータは、圧延スキームにより予測
    される厚さの縮小について計算した全体圧延荷重がユニ
    ットの容量に適しているかどうか、また前記の予測され
    た厚さの縮小によって前記容量を最適に使用することが
    できるかどうか検査することができ、またコンピュータ
    で前記容量を検査し、必要ならばそれ以降の圧延スキー
    ムを変更することもできる前記請求項のいずれか一項に
    記載の圧延方法。