JP2014155946A - Hot rolling method and hot rolling machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧延材を熱間で圧延する熱間圧延方法、この熱間圧延方法を適用可能な熱間圧延機に関する。 The present invention relates to a hot rolling method for rolling a rolled material hot, and a hot rolling mill to which this hot rolling method can be applied.
鋼やアルミなどの鋳片を圧延して圧延材を製造するに際しては、まず粗圧延機において、鋳片を予め決められた板厚に圧延し、仕上圧延機に送る。仕上圧延機では、粗圧延機で圧延された圧延材を目標の板厚になるまで圧延する。この製造工程で用いられている粗圧延機は、主にリバース式の圧延機である。また、仕上圧延機には主に複数スタンドのワンウェイ式の圧延機が用いられることが多いが、リバース式の圧延機が採用されることもある。これらの圧延機に圧延材を通過させることで当該圧延材を順次圧下してゆく。 When a rolled material is produced by rolling a slab such as steel or aluminum, the slab is first rolled to a predetermined thickness in a rough rolling mill and sent to a finishing mill. In the finish rolling mill, the rolled material rolled by the rough rolling mill is rolled until the target plate thickness is reached. The rough rolling mill used in this manufacturing process is mainly a reverse rolling mill. Further, a multi-stand one-way type rolling mill is often used as the finishing rolling mill, but a reverse type rolling mill is sometimes used. The rolled material is sequentially reduced by passing the rolled material through these rolling mills.
鋳片から目標とする板厚の圧延材（製品）まで圧延を行うに際しては、複数回の圧延、すなわち複数の圧延パスが必要であり、各パスにおける圧下率、圧延荷重などの圧延条件をどの様に決定するかは非常に重要な事項となる。各パスの圧延条件を決定することをドラフトスケジュールの決定と呼ぶ。
ドラフトスケジュールを決定するには、各パス毎にワークロール間のギャップ量を算出すると共に、モデルなどを用いてワークロールのサーマルクラウンを算出した上で板クラウンを予測し、最終的な板厚、板クラウンが目標値と一致するように各パスでの圧延条件を導出する。このようにして決定されたドラフトスケジュールを実機で実現するために、得られたドラフトスケジュールを基に、ロールギャップなどの圧延機側の最適設定値を計算する（セットアップ計算）。
When rolling from a slab to a rolled material (product) with a target plate thickness, multiple rollings, that is, multiple rolling passes are required, and the rolling conditions such as rolling reduction and rolling load in each pass are determined. It is very important to decide how to decide. Determining the rolling conditions for each pass is referred to as draft schedule determination.
To determine the draft schedule, calculate the gap amount between the work rolls for each pass, calculate the thermal crown of the work rolls using a model, etc., predict the plate crown, and determine the final thickness, The rolling conditions in each pass are derived so that the plate crown matches the target value. In order to realize the draft schedule determined in this way with an actual machine, an optimum set value on the rolling mill side such as a roll gap is calculated based on the obtained draft schedule (setup calculation).
セットアップ計算の結果に基づき、圧延中におけるワークロール間のギャップ量、圧延荷重が変更されて、圧延材の板厚が制御される。
このセットアップ計算に関しては、圧延材の板厚の制御を精度良く行うため、様々な技術が開発されている。
例えば、特許文献１は、熱間連続圧延の仕上圧延機列における各圧延機での当該圧延材の板クラウン及び形状制御のためのセットアップ計算に用いるワークロールのサーマルクラウンを計算する方法において、前記セットアップ計算に用いるワークロールのサーマルクラウンを、前圧延材までが仕上圧延機列の各圧延機を通過した後の圧延実績、すなわち実績アイドル時間、圧延時間、圧延材温度、ワークロール冷却条件及び圧延スケジュールからワークロールのサーマルクラウンを計算して、前記圧延実績値から計算したワークロールのサーマルクラウン計算値を当該圧延材でのワークロールのサーマルクラウンの初期値とし、ついで前圧延材から当該圧延材が仕上圧延機列における各圧延機を通過する際の各圧延機でのアイドル時間、圧延時間、圧延材温度、ワークロール冷却条件及び圧延スケジュールを推定計算し、前記推定計算値から、仕上圧延機列における各圧延機でのワークロールのサーマルクラウンを予測計算する圧延機のワークロールのサーマルクラウン計算方法を開示する。つまり、特許文献１には、当該圧延材が圧延機列通過後に、実績圧延時間、実績圧延材温度、実績冷却条件、および実績圧延スケジュールを収集し、サーマルクラウンを実績計算して、次材圧延前のサーマルクラウン予測計算の際の誤差低減に用いる技術が開示されている。
Based on the result of the setup calculation, the gap amount between the work rolls during rolling and the rolling load are changed, and the plate thickness of the rolled material is controlled.
Regarding this setup calculation, various techniques have been developed to accurately control the thickness of the rolled material.
For example, Patent Document 1 discloses a method for calculating a thermal crown of a work roll used for setup calculation for plate rolling and shape control of the rolled material in each rolling mill in a finish rolling mill row of hot continuous rolling. The work roll thermal crown used in the setup calculation, the rolling results after passing through the rolling mills in the finish rolling mill row up to the pre-rolled material, that is, the actual idle time, rolling time, rolling material temperature, work roll cooling condition and rolling Calculate the thermal crown of the work roll from the schedule, and use the calculated value of the thermal crown of the work roll calculated from the actual rolling value as the initial value of the thermal crown of the work roll in the rolled material. Idle time and pressure at each rolling mill when passing through each rolling mill in the finish rolling mill row Estimating time, rolling material temperature, work roll cooling conditions and rolling schedule, and predicting and calculating the thermal crown of the work roll in each rolling mill in the finish rolling mill row from the estimated calculation value. A crown calculation method is disclosed. That is, in Patent Document 1, after the rolling material passes through the rolling mill row, the actual rolling time, the actual rolling material temperature, the actual cooling condition, and the actual rolling schedule are collected, the actual crown is calculated, and the next material rolling is performed. A technique for reducing errors in the previous thermal crown prediction calculation is disclosed.
従来、鋼やアルミなどの圧延材の製造では、自動板厚制御装置（ＡＧＣ）が備えられた粗圧延機及び仕上圧延機を用いて板厚の制御が行われることが多い。
一方で、ＡＧＣが備えられていない圧延機を粗圧延工程に用いて、圧延が行われることもある。このときの板厚制御、板クラウン制御は仕上圧延工程で行われ、ＡＧＣが備えら
れた仕上圧延機が用いられる。
Conventionally, in the production of rolled materials such as steel and aluminum, sheet thickness is often controlled using a roughing mill and a finishing mill equipped with an automatic sheet thickness control device (AGC).
On the other hand, rolling may be performed using a rolling mill not equipped with AGC in the rough rolling process. The plate thickness control and plate crown control at this time are performed in the finish rolling process, and a finish rolling mill equipped with AGC is used.
ところが、近年の技術革新には目を見張るものがあり、圧延製品に対する要求品質も高まっている。そこで、粗圧延工程においても、板厚、板クラウンの精度に対する要求を満たす必要が生じてきており、ＡＧＣが備えられていない粗圧延機での圧延中に、再度セットアップ計算を行う必要が生じてきている（再セットアップ計算）。再セットアップ計算を行うに際しては、高精度のワークロールのサーマルクラウン値をセットアップ計算に使うことが必要となり、そのためには、セットアップ計算におけるワークロールのサーマルクラウンの予測精度を高めることが必要である。 However, recent technological innovations are striking, and the quality requirements for rolled products are increasing. Therefore, in the rough rolling process, it is necessary to satisfy the requirements for the accuracy of the sheet thickness and the sheet crown, and it is necessary to perform the setup calculation again during the rolling in the rough rolling mill not provided with the AGC. (Re-setup calculation). When performing the re-setup calculation, it is necessary to use the thermal crown value of the work roll with high accuracy for the setup calculation. For this purpose, it is necessary to improve the prediction accuracy of the thermal crown of the work roll in the setup calculation.
そこで、特許文献１の技術を粗圧延機による圧延に適用することを考える。この特許文献１のワークロールのサーマルクラウン計算方法は、１つの圧延パスが数十秒程度と長いもの（圧延状態が安定している仕上げ熱延）を前提として、セットアップ計算を行う技術である。
しかし、特許文献１の技術を用いて、単スタンドのリバース式圧延機で板の長さが短い圧延材を熱間粗圧延する場合において、粗圧延の初期段階では、圧延を行う時間やパス間（圧延を行っていない時間）が数秒程度と短いものである。また、実際の粗圧延では、圧延過程における急激な加速や減速、及びクーラント量の変化などの圧延条件が著しく変化する。そのため、特許文献１の技術を用いることで算出されるワークロールのサーマルクラウンは、現実とは異なったワークロールのサーマルクラウンとなり、ワークロールのサーマルクラウンを精度良く計算することはできない。
Then, it considers applying the technique of patent document 1 to the rolling by a rough rolling mill. The thermal crown calculation method for a work roll disclosed in Patent Document 1 is a technique for performing setup calculation on the assumption that one rolling pass is as long as several tens of seconds (finishing hot rolling in which the rolling state is stable).
However, in the case where hot rough rolling is performed on a rolled material having a short plate length using a single-stand reverse rolling mill using the technique of Patent Document 1, in the initial stage of rough rolling, the time for rolling or between passes (Time during which rolling is not performed) is as short as several seconds. Further, in actual rough rolling, rolling conditions such as rapid acceleration and deceleration in the rolling process and a change in coolant amount change significantly. Therefore, the thermal crown of the work roll calculated by using the technique of Patent Document 1 becomes a thermal crown of the work roll different from the actual one, and the thermal crown of the work roll cannot be accurately calculated.
また、特許文献１のワークロールのサーマルクラウン計算方法は、仕上圧延機列での板厚修正を前提としており、この技術をＡＧＣを有する圧延機に適応するのであればまだしも、ＡＧＣが組み込まれていない圧延機に用いると、圧延の終盤において実際にワークロールのサーマルクラウンと、予め算出されたワークロールのサーマルクラウンとが大きく乖離することが考えられる。 Further, the thermal crown calculation method for work rolls in Patent Document 1 is based on the premise that the thickness of the finish rolling mill is corrected. If this technique is applied to a rolling mill having AGC, AGC is incorporated. When it is used in a rolling mill that does not, the thermal crown of the work roll and the thermal crown of the work roll that has been calculated in advance may be greatly deviated at the end of rolling.
さらに、より品質の高い製品が求められると、圧延条件を微調整するために、オペレータが手動で介入することもある。そのため、圧延開始前に設定したワークロールのサーマルクラウンで圧延の終盤までのワークロールのサーマルクラウンを予測算出しても、ワークロールのサーマルクラウンの予測誤差が生じることとなる。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、ＡＧＣを有さない圧延機であっても、最適なドラフトスケジュールを決定することができ、決定されたドラフトスケジュールに基づいて圧延を行うことで寸法精度や材料品質の良い圧延製品を製造可能な熱間圧延方法を提供することを目的とする。
Furthermore, when a higher quality product is required, an operator may manually intervene to fine tune the rolling conditions. Therefore, even if the thermal crown of the work roll up to the end of rolling is predicted and calculated with the thermal crown of the work roll set before the start of rolling, a prediction error of the thermal crown of the work roll occurs.
Therefore, in view of the above problems, the present invention can determine an optimum draft schedule even in a rolling mill that does not have AGC, and performs dimensional accuracy by performing rolling based on the determined draft schedule. Another object of the present invention is to provide a hot rolling method capable of producing a rolled product with good material quality.
上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明に係る熱間圧延方法は、圧延材を圧延する上下一対のワークロールを有すると共に、当該ワークロール間のギャップ量を自動的に調整する自動板厚制御装置を備えていない圧延機を用いて圧延材を熱間圧延する熱間圧延方法であって、前記ワークロールのサーマルクラウンをリアルタイムで算出し、算出された最新のサーマルクラウンを用いて、前記圧延機での圧延条件を計算するセットアップ計算を行って、ドラフトスケジュールを算出し、算出されたドラフトスケジュールに基づき、圧延材の圧延を進めることを特徴とする。
In order to achieve the above-described object, the present invention takes the following technical means.
The hot rolling method according to the present invention uses a rolling mill that has a pair of upper and lower work rolls for rolling a rolled material and is not equipped with an automatic plate thickness control device that automatically adjusts the gap amount between the work rolls. A hot rolling method for hot rolling a rolled material, calculating a thermal crown of the work roll in real time, and using the latest thermal crown calculated, a setup for calculating rolling conditions in the rolling mill A calculation is performed to calculate a draft schedule, and rolling of the rolled material is advanced based on the calculated draft schedule.
好ましくは、前記ワークロールのサーマルクラウンの算出を１秒以下の間隔で行うとよい。
好ましくは、現在のワークロール交換時から次回のワークロール交換時までの間、継続して前記ワークロールのサーマルクラウンの算出を行うとよい。
本発明に係る圧延機は、圧延材を圧延する上下一対のワークロールを有すると共に、当該ワークロール間のギャップ量を自動的に調整する自動板厚制御装置を備えていない圧延機であって、前記圧延機には、前記ワークロールのサーマルクラウンをリアルタイムで算出するサーマルクラウン算出部と、算出された最新のサーマルクラウンを用いて、前記圧延機での圧延条件を計算するセットアップ計算を行い、ドラフトスケジュールを算出する
ドラフトスケジュール決定部と、算出されたドラフトスケジュールに基づき、圧延条件を変更する圧延制御部と、が備えられていることを特徴とする。
Preferably, the thermal crown of the work roll is calculated at intervals of 1 second or less.
Preferably, the thermal crown of the work roll is continuously calculated from the current work roll replacement to the next work roll replacement.
The rolling mill according to the present invention is a rolling mill that has a pair of upper and lower work rolls for rolling a rolled material and is not equipped with an automatic plate thickness control device that automatically adjusts the gap amount between the work rolls. In the rolling mill, a thermal crown calculation unit that calculates the thermal crown of the work roll in real time and a setup calculation that calculates rolling conditions in the rolling mill are performed using the latest thermal crown calculated, and a draft A draft schedule determination unit that calculates a schedule and a rolling control unit that changes rolling conditions based on the calculated draft schedule are provided.
本発明のドラフトスケジュールの決定方法によれば、ＡＧＣを有さない圧延機であっても、最適なドラフトスケジュールを決定することができ、決定されたドラフトスケジュールに基づいて圧延を行うことで寸法精度や材料品質の良い圧延製品を提供することができる。 According to the draft schedule determination method of the present invention, an optimum draft schedule can be determined even for a rolling mill that does not have AGC, and dimensional accuracy is achieved by performing rolling based on the determined draft schedule. And rolled products with good material quality can be provided.
以下、本発明の実施形態を、図を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態の圧延装置１は、鋳片（本実施形態では、アルミ鋳片）を所定の板厚の圧延材２（製品材）に圧延するものであり、圧延材２を加熱する加熱炉３と、加熱された圧延材２を予め決定された板厚に圧延する粗圧延機４と、目標の板厚になるまで圧延する仕上圧延機５と、で構成されている。本実施形態で用いられている粗圧延機４は、リバース式の圧延機である。また、仕上圧延機５は、ワンウェイ式の複数スタンドの圧延機である。なお、圧延材２が厚板の場合、仕上圧延機５にリバース式の圧延機を採用してもよい。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the rolling device 1 of the present embodiment rolls a slab (in this embodiment, an aluminum slab) into a rolled material 2 (product material) having a predetermined plate thickness. 2, a heating furnace 3 for heating 2, a rough rolling mill 4 for rolling the heated rolled material 2 to a predetermined plate thickness, and a finish rolling mill 5 for rolling to a target plate thickness. Yes. The rough rolling mill 4 used in this embodiment is a reverse rolling mill. The finishing mill 5 is a one-way type multi-stand rolling mill. When the rolled material 2 is a thick plate, a reverse rolling mill may be adopted as the finishing mill 5.
粗圧延機４は、上下一対に配置されたワークロール６と、ワークロール６を支持する一対のバックアップロール７とを有している。また、粗圧延機４には、プロセスコンピュータ、ＰＬＣで実現された制御装置８が備えられている。この制御装置８には、圧延材２の加工発熱や後述するクーラントなどから付与される熱によるワークロール６のプロファイル変化（ワークロール６のサーマルクラウン）をリアルタイムで算出するサーマルクラウン算出部９と、算出された最新のサーマルクラウンを用いて、粗圧延機４での圧延条件を計算するセットアップ計算を行い、ドラフトスケジュールを算出するドラフトスケジュール決定部１０と、算出されたドラフトスケジュールに基づき、圧延条件を変更する圧延制御部１１と、が設けられている。 The rough rolling mill 4 has a work roll 6 arranged in a pair of upper and lower sides and a pair of backup rolls 7 that support the work roll 6. Further, the roughing mill 4 is provided with a control device 8 realized by a process computer and PLC. The control device 8 includes a thermal crown calculation unit 9 that calculates in real time a profile change of the work roll 6 (thermal crown of the work roll 6) due to processing heat generated from the rolled material 2, heat applied from a coolant described later, and the like. Using the calculated latest thermal crown, a setup calculation for calculating rolling conditions in the rough rolling mill 4 is performed, and a draft schedule determining unit 10 for calculating a draft schedule and the rolling conditions are determined based on the calculated draft schedule. A rolling control unit 11 to be changed is provided.
なお、ワークロール６のサーマルクラウンとは、熱膨張前のワークロール６からの膨張量分布（ワークロール６の幅方向における各位置での膨張量、ワークロール６の端部の膨張量も含む）で定義されるものである。ワークロール６のサーマルクラウンは、ロールギャップの設定に大きく影響するものである。
ところで、図２に示すように、粗圧延機４には、ワークロール６の表面にクーラントを噴き付けるクーラント噴射手段１２が備えられている。クーラント噴射手段１２は、図示しない温度調整器に連結されており、温度調整器ではクーラントを冷却乃至は加熱して所定の温度に調整できるようになっている。
The thermal crown of the work roll 6 is an expansion distribution from the work roll 6 before thermal expansion (including the expansion amount at each position in the width direction of the work roll 6 and the expansion amount at the end of the work roll 6). Is defined by The thermal crown of the work roll 6 greatly affects the setting of the roll gap.
By the way, as shown in FIG. 2, the roughing mill 4 is provided with coolant injection means 12 that sprays coolant onto the surface of the work roll 6. The coolant injection means 12 is connected to a temperature regulator (not shown), and the temperature regulator can cool or heat the coolant and adjust it to a predetermined temperature.
クーラント噴射手段１２は、温度調整されたクーラントをワークロール６の表面に噴き付けるための噴射ノズルであり、ワークロール６の外周面から一定の距離をあけた位置に取り付けられていて、クーラントを所定の流量で噴射できる構成となっている。クーラント噴射手段１２からワークロール６の表面に噴き付けられたクーラントにより、圧延材２及びワークロール６の潤滑やワークロール６の冷却乃至は加熱が行われる。 The coolant spraying means 12 is a spray nozzle for spraying the temperature-adjusted coolant onto the surface of the work roll 6, and is attached at a position spaced apart from the outer peripheral surface of the work roll 6, so that the coolant is predetermined. It is the structure which can inject with the flow volume of. The coolant sprayed on the surface of the work roll 6 from the coolant spraying means 12 lubricates the rolled material 2 and the work roll 6 and cools or heats the work roll 6.
一方、仕上圧延機５は、一対のワークロール６と、ワークロール６を支持するバックアップロール７と有している。この仕上圧延機５には、粗圧延機４とは異なり、圧延材２の張力を制御因子にしてワークロール６の荷重を変えて板厚を制御したり、ロールギャップ量を自動で制御する自動板厚制御装置（ＡＧＣ）が備えられている。ＡＧＣ制御方法としては、公知のものが採用可能である。例えば、フィードフォワードＡＧＣ、ＢＩＳＲＡ ＡＧＣ、モニタＡＧＣ、マスフローＡＧＣ、張力ＡＧＣなどが挙げられる。 On the other hand, the finishing mill 5 has a pair of work rolls 6 and a backup roll 7 that supports the work rolls 6. Unlike the roughing mill 4, the finishing mill 5 is an automatic that controls the plate thickness by changing the load of the work roll 6 using the tension of the rolled material 2 as a control factor, and automatically controls the roll gap amount. A plate thickness controller (AGC) is provided. As the AGC control method, a known method can be adopted. For example, feed forward AGC, BISRA AGC, monitor AGC, mass flow AGC, tension AGC, etc. are mentioned.
次に、上記の圧延装置１を用いた圧延工程について説明する。
図１に示すように、圧延材２の圧延工程では、まず鋳片を加熱炉３で所定の温度まで加
熱する。加熱された鋳片は、上下一対に配置されたワークロール６を備えた粗圧延機４に導入される。粗圧延機４に導入された鋳片は、これらのワークロール６の圧下によって圧延される。このような圧延を繰り返すことによって、加熱された鋳片は、予め決定された板厚及び板幅の圧延材２に圧下される。
Next, the rolling process using the rolling apparatus 1 will be described.
As shown in FIG. 1, in the rolling process of the rolled material 2, the slab is first heated to a predetermined temperature in a heating furnace 3. The heated slab is introduced into a rough rolling mill 4 provided with work rolls 6 arranged in a pair of upper and lower sides. The slab introduced into the roughing mill 4 is rolled by the reduction of these work rolls 6. By repeating such rolling, the heated slab is reduced to the rolled material 2 having a predetermined thickness and width.
次に、粗圧延機４で圧延された圧延材２は、下流工程にある仕上圧延機５に導入される。仕上圧延機５に導入された圧延材２は、仕上圧延機５に配置されたワークロール６の圧下によって圧延される。このような圧延を繰り返すことにより、粗圧延機４で圧延された圧延材２は、目標の板厚の厚板に形成され、板形状が整えられる。そして、仕上圧延機５で圧延された圧延材２は、下流工程にある精整工程などに送られる。このように目標の板厚の厚板が形成された圧延材２が最終製品として出荷される。なお、一部の圧延材２は、熱間粗圧延工程後に、精整工程などに送られて最終製品として出荷される。また、別の圧延材２は、熱間仕上圧延工程後に、冷間圧延工程や精整工程などに送られて最終製品として出荷される。 Next, the rolled material 2 rolled by the rough rolling mill 4 is introduced into the finishing mill 5 in the downstream process. The rolled material 2 introduced into the finish rolling mill 5 is rolled by the reduction of the work roll 6 arranged in the finish rolling mill 5. By repeating such rolling, the rolled material 2 rolled by the rough rolling mill 4 is formed into a thick plate having a target plate thickness, and the plate shape is adjusted. And the rolling material 2 rolled with the finishing mill 5 is sent to the finishing process etc. in a downstream process. Thus, the rolled material 2 on which the thick plate having the target thickness is formed is shipped as a final product. In addition, a part of rolling material 2 is sent to a finishing process etc. after a hot rough rolling process, and is shipped as a final product. Further, another rolled material 2 is sent to a cold rolling process or a finishing process after the hot finish rolling process and shipped as a final product.
ところで、上記した圧延工程において、所望とする板厚、形状の圧延材２を得るためには、圧延パスを最適に設定することが重要であり、最適な圧延パスを決定することを、ドラフトスケジュールの決定と呼ぶ。本実施形態の場合、制御装置８内のドラフトスケジュール決定部１０にて、必要に応じてセットアップ計算が行われ、その結果を基に、圧延制御部１１にて圧延機の圧延条件が変更される。 By the way, in the rolling process described above, in order to obtain a rolled material 2 having a desired plate thickness and shape, it is important to optimally set a rolling pass, and the determination of an optimal rolling pass is a draft schedule. Called the decision. In the case of the present embodiment, setup calculation is performed as necessary in the draft schedule determination unit 10 in the control device 8, and the rolling condition of the rolling mill is changed in the rolling control unit 11 based on the result. .
さて、近年では、圧延製品に対する製品精度の要求水準が高まっている。そこで、粗圧延工程においても、板厚、板クラウンの精度に対する要求を満たす必要が生じてきており、ＡＧＣが備えられていない粗圧延機４での圧延中に、ドラフトスケジュールを再度決定し直す（再セットアップ計算を行う）必要が生じてきている。再セットアップ計算を行うに際しては、粗圧延機４においても、高精度のワークロール６のサーマルクラウン計算値をセットアップ計算に使うことが必要となってきている。そして、セットアップ計算におけるワークロール６のサーマルクラウンの予測精度を高めることが必要となっている。 In recent years, the required level of product accuracy for rolled products has increased. Therefore, in the rough rolling process, it is necessary to satisfy the requirements for the accuracy of the sheet thickness and the sheet crown, and the draft schedule is determined again during the rolling in the rough rolling mill 4 not equipped with AGC ( Need to do a re-setup calculation). When performing the re-setup calculation, it is becoming necessary for the rough rolling mill 4 to use the thermal crown calculation value of the work roll 6 with high accuracy for the setup calculation. And it is necessary to improve the prediction accuracy of the thermal crown of the work roll 6 in the setup calculation.
特に、粗圧延工程の序盤では、短い長さの鋳片を反転を繰り返しながら圧延する。圧延中とパス間（非圧延中）が数秒間隔で変化し、圧延速度が変化する。クーラントの供給条件は、数秒以下という短い時間の間隔で大きく変化することがある。また、ＡＧＣが備えられていない粗圧延機４の場合には、当該圧延材２の粗圧延工程完了までのワークロールのサーマルクラウンを予測計算しなければならないが、設定された圧延条件と実際の圧延条件が異なる場合があり、算出精度が低下する虞がある。 In particular, in the early stage of the rough rolling process, a short slab is rolled while being repeatedly reversed. Between rolling and between passes (during non-rolling) changes at intervals of several seconds, and the rolling speed changes. The coolant supply conditions may change significantly at short time intervals of several seconds or less. Further, in the case of the rough rolling mill 4 not provided with AGC, the thermal crown of the work roll until the completion of the rough rolling process of the rolled material 2 must be predicted and calculated. The rolling conditions may be different and the calculation accuracy may be reduced.
そこで、本願発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、ワークロールのサーマルクラウンを一定時間の間隔（リアルタイム）で追従計算する方法を用いることで、これらの問題に対して解決できることを見出した。
圧延が進むにつれて温度が上昇し、圧延中のワークロール６の軸方向には、不均一なサーマルクラウン（熱膨張）が生じる。この熱膨張は、製品の寸法精度、板クラウン、板平坦度などに大きく影響を与える。そこで、本発明の熱間圧延方法では、ワークロール６のサーマルクラウンをリアルタイムで算出し、算出された最新のサーマルクラウンを用いて、圧延機での圧延条件を計算するセットアップ計算を行って、ドラフトスケジュールを再度算出し、算出されたドラフトスケジュールに基づき、圧延材２の圧延を進めるようにしている。
Therefore, as a result of intensive studies, the inventors of the present application have found that these problems can be solved by using a method in which the thermal crown of the work roll is tracked and calculated at regular time intervals (real time).
As the rolling proceeds, the temperature rises, and a non-uniform thermal crown (thermal expansion) occurs in the axial direction of the work roll 6 during rolling. This thermal expansion greatly affects the dimensional accuracy of the product, the plate crown, the plate flatness, and the like. Therefore, in the hot rolling method of the present invention, the thermal crown of the work roll 6 is calculated in real time, and the calculated latest thermal crown is used to perform the setup calculation for calculating the rolling conditions in the rolling mill. The schedule is calculated again, and rolling of the rolled material 2 is advanced based on the calculated draft schedule.
具体的には、制御装置８のサーマルクラウン算出部９において、圧延材２が粗圧延機４を通過した後の圧延実績、すなわち実績アイドル時間、圧延時間、圧延材温度、クーラントの供給条件及び予め設定されたパススケジュールに基づき、サーマルクラウンを計算するようにする。ワークロール６のサーマルクラウンの計算は、例えば、「板圧延の理論と実際、社団法人日本鉄鋼協会、Ｓ５９、ｐ１５３〜ｐ１５６」などに基づいて行うものとする。また、サーマルクラウンの計算はリアルタイム（最も短くは制御周期毎）で算出され、好ましくは１０秒〜１秒以下毎に算出される。 Specifically, in the thermal crown calculation unit 9 of the control device 8, the rolling performance after the rolled material 2 passes through the rough rolling mill 4, that is, the actual idle time, the rolling time, the rolling material temperature, the coolant supply conditions, and the The thermal crown is calculated based on the set pass schedule. The calculation of the thermal crown of the work roll 6 is performed based on, for example, “Theory and Actuality of Sheet Rolling, Japan Iron and Steel Institute, S59, p153 to p156”. The thermal crown is calculated in real time (shortest at every control cycle), and preferably every 10 seconds to 1 second or less.
サーマルクラウン算出部９におけるサーマルクラウンの計算は、粗圧延機４での圧延実行中は常に連続して行われる。圧延材２の圧延中（圧延材２が粗圧延機４に噛み込んでい
る間）であっても行われ、圧延パスと圧延パス（圧延材２が粗圧延機４に噛み込んでいない時）であっても実行される。好ましくは、ワークロール６交換時から次回のワークロール６交換時までの間、継続してワークロール６のサーマルクラウンの最新値の算出を行うとよい。
The calculation of the thermal crown in the thermal crown calculation unit 9 is always performed continuously during rolling in the rough rolling mill 4. It is carried out even during rolling of the rolled material 2 (while the rolled material 2 is bitten into the roughing mill 4), and a rolling pass and a rolling pass (when the rolled material 2 is not bitten into the roughing mill 4) Even executed. Preferably, the latest value of the thermal crown of the work roll 6 may be continuously calculated from the time when the work roll 6 is replaced until the next time the work roll 6 is replaced.
次に、算出された最新のサーマルクラウンを用いて、粗圧延機４でのドラフトスケジュールを決定する再セットアップ計算を行う。
セットアップ計算は、制御装置８内のドラフトスケジュール決定部１０で行われ、例えば、「板圧延の理論と実際、社団法人日本鉄鋼協会、Ｓ５９、ｐ１３８〜ｐ１３９、ｐ２８９〜ｐ２９２」などに基づいて行うものとする。具体的には、予め決定されている圧延条件（ドラフトスケジュール）の内、各圧延パスにおいての出側板厚ｈｎ（パススケジュール）が実現するように、サーマルクラウン算出部９で算出された最新のサーマルクラウンを用いて、圧延中の現在のパス（例えば、第５パス目）の次パス以降（第６パス目以降）における最適なロールギャップ値Ｓ、圧延荷重Ｐを算出するものである。
Next, a re-setup calculation for determining a draft schedule in the roughing mill 4 is performed using the calculated latest thermal crown.
The setup calculation is performed by the draft schedule determination unit 10 in the control device 8, for example, based on “the theory and practice of sheet rolling, Japan Iron and Steel Institute, S59, p138 to p139, p289 to p292”, etc. And Specifically, among the rolling conditions (draft schedule) determined in advance, the latest crown crown calculated by the thermal crown calculation unit 9 is realized so that the exit side plate thickness h n (pass schedule) in each rolling pass is realized. Using the thermal crown, the optimum roll gap value S and rolling load P in the next pass after the current pass during rolling (for example, the fifth pass) (after the sixth pass) are calculated.
このセットアップ計算（再セットアップ計算）は、粗圧延機４のオペレータが所望とするときに実施することができ、粗圧延機４での板厚精度を向上させることが可能となる。再セットアップ計算が行われるタイミングは任意であるため（オペレータの要望によるため）、サーマルクラウン算出部９では１秒以下のような非常に短い間隔で常にワークロール６のサーマルクラウンを算出するようにしており、この結果、再セットアップ計算の精度が各段に向上することとなっている。 This setup calculation (re-setup calculation) can be performed when desired by the operator of the rough rolling mill 4, and the plate thickness accuracy in the rough rolling mill 4 can be improved. Since the timing at which the re-setup calculation is performed is arbitrary (due to the operator's request), the thermal crown calculation unit 9 always calculates the thermal crown of the work roll 6 at a very short interval such as 1 second or less. As a result, the accuracy of the re-setup calculation is improved in each stage.
ドラフトスケジュール決定部１０で行われた再セットアップの計算結果（ドラフトスケジュール）は、圧延制御部１１に送られ、粗圧延機４の圧下荷重やギャップ量（本実施形態の場合、６パス目以降の圧下荷重やギャップ量）が変更される。 The calculation result (draft schedule) of the re-setup performed in the draft schedule determination unit 10 is sent to the rolling control unit 11, and the rolling load or gap amount of the rough rolling mill 4 (in the case of this embodiment, the sixth and subsequent passes) The rolling load and gap amount) are changed.
以下、本発明に係る技術で再セットアップ計算の結果を例を挙げて、説明する。
図３は、熱間圧延工程における再セットアップ計算の結果を示した図である。
図３の横軸は、熱間圧延工程の経過時間を示し、図３の縦軸は、ワークロール６のサーマルクラウンの変化、すなわちワークロール６の膨張量を示している。
図３の実線で示すグラフは、１秒周期で実績を取り込んだ場合のワークロール６のサーマルクラウン計算値を用いた計算例を示しており、本発明に係る技術で再セットアップ計算を行った結果である。図３の１点鎖線で示すグラフは、３０秒周期で実績を取り込んだ場合のワークロール６のサーマルクラウン計算値を用いた計算例を示しており、従来の技術で再セットアップ計算を行った結果（比較例）である。図３の破線で示すグラフは、６０秒周期で実績を取り込んだ場合のワークロール６のサーマルクラウン計算値を用いた計算例を示しており、従来の技術で再セットアップ計算を行った結果（比較例）である。
Hereinafter, an example of the result of the re-setup calculation using the technology according to the present invention will be described.
FIG. 3 is a diagram showing the result of the re-setup calculation in the hot rolling process.
The horizontal axis in FIG. 3 indicates the elapsed time of the hot rolling process, and the vertical axis in FIG. 3 indicates the change in the thermal crown of the work roll 6, that is, the amount of expansion of the work roll 6.
The graph shown by the solid line in FIG. 3 shows a calculation example using the thermal crown calculation value of the work roll 6 when the results are taken in at a cycle of 1 second, and the result of performing the re-setup calculation with the technique according to the present invention. It is. The graph shown by the alternate long and short dash line in FIG. 3 shows a calculation example using the thermal crown calculation value of the work roll 6 when the results are taken in a cycle of 30 seconds, and the result of performing the re-setup calculation by the conventional technique (Comparative example). The graph shown by the broken line in FIG. 3 shows a calculation example using the thermal crown calculation value of the work roll 6 when the record is taken in a cycle of 60 seconds, and the result of the re-setup calculation by the conventional technique (comparison) Example).
また、図３には、点が４つ（Ａ点〜Ｄ点）記されており、この点はワークロール６のサーマルクラウンの変化を実測した値である。
まず、図３の破線で示すグラフ（６０秒周期で実績を取り込んだ場合のワークロール６のサーマルクラウン計算値）を見てみると、ワークロール６のサーマルクラウンの実測値（図３での、Ａ点〜Ｄ点）との数値誤差が大きくなっていることが確認できる。例えば、Ｂ点を見てみると、ワークロール６の直径に対して、約３００μｍのワークロール６のサーマルクラウン計算値の誤差が生じていることが確認できる。また、Ａ点に関しても、ワークロール６の直径に対して、約２００μｍのワークロール６のサーマルクラウン計算値の誤差が生じていることも確認できる。
Also, in FIG. 3, four points (points A to D) are shown, and this point is a value obtained by actually measuring a change in the thermal crown of the work roll 6.
First, looking at the graph shown by the broken line in FIG. 3 (the calculated value of the thermal crown of the work roll 6 when the results are taken in a cycle of 60 seconds), the measured value of the thermal crown of the work roll 6 (in FIG. It can be confirmed that the numerical error from point A to point D) is large. For example, looking at point B, it can be confirmed that there is an error in the thermal crown calculation value of the work roll 6 of about 300 μm with respect to the diameter of the work roll 6. In addition, regarding the point A, it can also be confirmed that an error of the thermal crown calculation value of the work roll 6 of about 200 μm occurs with respect to the diameter of the work roll 6.
このように、６０秒周期でワークロール６のサーマルクラウンの計算を行った場合、圧延材２がワークロール６に入る１秒前に一度計算し、その後５８秒間圧延材２が圧延され、その１秒後に次のワークロール６のサーマルクラウンの計算が行われることとなる。そのとき、圧延材２は６０秒間圧延されていないとして扱われるようになり、ワークロール６が冷えた状態となり、ワークロール６のサーマルクラウン計算値の誤差が生じるようになる。 In this way, when the thermal crown of the work roll 6 is calculated at a cycle of 60 seconds, the calculation is performed once 1 second before the rolled material 2 enters the work roll 6, and then the rolled material 2 is rolled for 58 seconds. The thermal crown of the next work roll 6 is calculated after 2 seconds. At that time, the rolled material 2 is handled as being not rolled for 60 seconds, the work roll 6 is cooled, and an error in the thermal crown calculation value of the work roll 6 occurs.
次に、図３の１点鎖線で示すグラフ（３０秒周期で実績を取り込んだ場合のワークロー
ル６のサーマルクラウン計算値）を見てみると、ワークロール６のサーマルクラウンの実測値（図３での、Ａ点〜Ｄ点）との数値誤差があることが確認できる。例えば、Ｃ点を見てみると、ワークロール６の直径に対して、約５０μｍのワークロール６のサーマルクラウン計算値の誤差が生じていることが確認できる。このように、３０秒周期でサーマルクラウンの計算を行った場合も、圧延材２がワークロール６に入る１秒前に一度計算し、その後２８秒間圧延材２が圧延され、その１秒後に次のワークロール６のサーマルクラウンの計算が行われることとなる。そのとき、圧延材２は３０秒間圧延されていないとして扱われるようになり、ワークロール６が冷えた状態となり、ワークロール６のサーマルクラウン計算値の誤差が生じるようになる。
Next, looking at the graph shown by the one-dot chain line in FIG. 3 (the calculated value of the thermal crown of the work roll 6 when the results are taken in a cycle of 30 seconds), the measured value of the thermal crown of the work roll 6 (FIG. 3). It can be confirmed that there is a numerical error between the points A and D). For example, looking at point C, it can be confirmed that an error in the thermal crown calculation value of the work roll 6 of about 50 μm occurs with respect to the diameter of the work roll 6. As described above, even when the thermal crown is calculated at a cycle of 30 seconds, the calculation is performed once 1 second before the rolled material 2 enters the work roll 6, and then the rolled material 2 is rolled for 28 seconds. The thermal crown of the work roll 6 is calculated. At that time, the rolled material 2 comes to be handled as being not rolled for 30 seconds, the work roll 6 is cooled, and an error in the thermal crown calculation value of the work roll 6 occurs.
このように、ワークロール６のサーマルクラウンの計算周期が広いと、瞬間的な圧延状態を示すことしかできないため、ワークロール６のサーマルクラウンの変化をリアルタイムに追跡できないことが明らかである。
一方、図３の実線で示すグラフ（１秒周期で実績を取り込んだ場合のワークロール６のサーマルクラウン計算値）、すなわち本発明に係る技術で再セットアップ計算を行った結果を見てみると、ワークロール６のサーマルクラウンの実測値（図３での、Ａ点〜Ｄ点）との数値誤差がほとんどないことが確認できる。つまり、ワークロール６のサーマルクラウンの実測値とワークロール６のサーマルクラウンの計算値とが、近似した値、若しくはほぼ同じ値であるといえる。例えば、Ｃ点を見てみると、実線で示すグラフ上に実測値が配置されている（すなわち、ほぼ同数値）であることが確認できる。また、Ａ点・Ｂ点・Ｄ点においても、実線で示すグラフに近接しており、近似した数値であることが確認できる。
Thus, when the calculation period of the thermal crown of the work roll 6 is wide, it is apparent that the change in the thermal crown of the work roll 6 cannot be tracked in real time because only the instantaneous rolling state can be shown.
On the other hand, looking at the graph shown by the solid line in FIG. 3 (the calculated value of the thermal crown of the work roll 6 when the results are taken in a cycle of 1 second), that is, the result of performing the re-setup calculation with the technique according to the present invention, It can be confirmed that there is almost no numerical error with the measured value of the thermal crown of the work roll 6 (points A to D in FIG. 3). That is, it can be said that the measured value of the thermal crown of the work roll 6 and the calculated value of the thermal crown of the work roll 6 are approximate or substantially the same value. For example, looking at point C, it can be confirmed that the actual measurement values are arranged on the graph indicated by the solid line (that is, substantially the same numerical value). In addition, points A, B, and D are close to the graph indicated by the solid line, and it can be confirmed that they are approximate numerical values.
このように、本発明に係る技術でセットアップ計算を行うと、ワークロール６のサーマルクラウンの変化をリアルタイムに追跡することができ、セットアップ計算におけるワークロール６のサーマルクラウンの予測精度を高めることが可能となる。
以上述べたように、本発明の熱間圧延方法を用いることで、ワークロール６のサーマルクラウンをリアルタイムで算出し、算出されたサーマルクラウンを用いて圧延機での圧延条件を計算するセットアップ計算をすることによって、圧延中の圧延条件に応じた最適なドラフトスケジュールを決定することができ、このドラフトスケジュールに基づいて最適な圧延が行われる。その結果、自動板厚制御装置（ＡＧＣ）を有さない圧延機であっても、ＡＧＣを有する圧延機に相当する精度の板厚制御が可能となるという効果をもたらす。
As described above, when the setup calculation is performed by the technique according to the present invention, the change of the thermal crown of the work roll 6 can be tracked in real time, and the prediction accuracy of the thermal crown of the work roll 6 in the setup calculation can be improved. It becomes.
As described above, by using the hot rolling method of the present invention, the thermal crown of the work roll 6 is calculated in real time, and the setup calculation for calculating the rolling conditions in the rolling mill using the calculated thermal crown is performed. By doing so, it is possible to determine the optimum draft schedule according to the rolling conditions during rolling, and the optimum rolling is performed based on this draft schedule. As a result, even if it is a rolling mill which does not have an automatic sheet thickness control apparatus (AGC), the effect that the thickness control of the precision equivalent to the rolling mill which has AGC is attained will be brought about.
なお、ＡＧＣを有する圧延機においても、本発明に係る技術でセットアップ計算を行うと、自動板厚制御（ＡＧＣ）が効かない圧延材２の最先端部の板厚精度が高くなる。また、リバース式の圧延機の場合、先尾端のオフゲージ低減の効果をもたらす。
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。また、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、動作条件や測定条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
Even in a rolling mill having an AGC, when the setup calculation is performed with the technique according to the present invention, the plate thickness accuracy of the most advanced portion of the rolled material 2 to which automatic plate thickness control (AGC) is not effective increases. Further, in the case of a reverse type rolling mill, the effect of reducing the off-gauge at the leading end is brought about.
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. Further, in the embodiment disclosed this time, matters not explicitly disclosed, for example, operating conditions and measurement conditions, various parameters, dimensions, weights, volumes, and the like of a component deviate from a range that a person skilled in the art normally performs. Instead, values that can be easily assumed by those skilled in the art are employed.
１ 圧延装置
２ 圧延材
３ 加熱炉
４ 粗圧延機
５ 仕上圧延機
６ ワークロール
７ バックアップロール
８ 制御装置
９ サーマルクラウン算出部
１０ ドラフトスケジュール決定部
１１ 圧延制御部
１２ クーラント噴射手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rolling apparatus 2 Rolled material 3 Heating furnace 4 Rough rolling mill 5 Finishing mill 6 Work roll 7 Backup roll 8 Control apparatus 9 Thermal crown calculation part 10 Draft schedule determination part 11 Rolling control part 12 Coolant injection means 12
Claims (4)
前記ワークロールのサーマルクラウンをリアルタイムで算出し、
算出された最新のサーマルクラウンを用いて、前記圧延機での圧延条件を計算するセットアップ計算を行って、ドラフトスケジュールを算出し、
算出されたドラフトスケジュールに基づき、圧延材の圧延を進めることを特徴とする熱間圧延方法。 Hot having a pair of upper and lower work rolls for rolling the rolled material and hot rolling the rolled material using a rolling mill that does not have an automatic sheet thickness control device that automatically adjusts the gap amount between the work rolls. Rolling method,
Calculate the thermal crown of the work roll in real time,
Using the latest thermal crown calculated, perform a setup calculation to calculate the rolling conditions in the rolling mill, calculate the draft schedule,
A hot rolling method characterized by proceeding rolling of a rolled material based on the calculated draft schedule.
前記圧延機には、前記ワークロールのサーマルクラウンをリアルタイムで算出するサーマルクラウン算出部と、
算出された最新のサーマルクラウンを用いて、前記圧延機での圧延条件を計算するセットアップ計算を行い、ドラフトスケジュールを算出するドラフトスケジュール決定部と、
算出されたドラフトスケジュールに基づき、圧延条件を変更する圧延制御部と、
が備えられていることを特徴とする熱間圧延機。 A rolling mill that has a pair of upper and lower work rolls for rolling the rolled material, and does not include an automatic sheet thickness control device that automatically adjusts the gap amount between the work rolls,
In the rolling mill, a thermal crown calculation unit that calculates a thermal crown of the work roll in real time;
Using the latest thermal crown calculated, perform a setup calculation to calculate the rolling conditions in the rolling mill, a draft schedule determination unit to calculate the draft schedule,
Based on the calculated draft schedule, a rolling control unit that changes rolling conditions;
Is provided with a hot rolling mill.
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Citations (2)
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| JPH067824A (en) * | 1992-04-27 | 1994-01-18 | Kobe Steel Ltd | Method for controlling plate thickness in rolling mill |
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|---|
| 一般社団法人 日本鉄鋼協会 第５版鉄鋼便覧委員会, 鉄鋼便覧 第２巻 圧延・二次加工, vol. 第５版, JPN6016025952, 31 August 2014 (2014-08-31), JP, pages 28 - 29 * |
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