JP2607017B2 - ペアクロス圧延における板厚制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ペアクロス方式のリバ
−ス圧延機を用いる圧延の板圧制御に関する。

【０００２】

【従来技術】従来、ペアクロスミルに限らず、４Ｈｉミ
ルによる圧延では、ロールバイト中にロールがたわむこ
とにより、被圧延材の幅によって荷重／ミル伸び量の関
係が大きく変化する為に、幅に応じたミルストレッチ量
を推定計算し、これに基づいて、目標板厚を得るロ−ル
ギャップを予測計算している。

【０００３】また、通常のミルの場合には、上記におけ
る荷重／ミル伸び量の関係を把握するためにキスロール
状態で荷重を付加してミルストレッチ量を実測してミル
スプリングカーブを得て、これに基づいてロ−ルギャッ
プを設定する方法がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
は圧延材料幅によって変化するロールベンディング量
は、圧延時におけるロールプロフィール、すなわちロー
ル曲り，ロ−ルクラウン等の影響を受けるために、単純
なキスロール時の荷重／変位カーブから正確に推定する
ことは困難であり、信頼性が高い実績が無い圧延材料幅
に追従困難な問題がある。また、クロスミルの場合に
は、クロス角がいくらかであるかによってロールチョッ
ク当たり面の状況が異なって検出荷重偏差が生じるため
に、被圧延材の変形挙動によって現われる荷重の把握が
誤まるという問題がある。本発明は、板厚精度を向上す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、板材を圧延する際のロールギャップ設定値を計算す
るにあたり、あらかじめロールをクロスさせないキスロ
ール状態でのミルストレッチ量を実測しておき、次いで
今度はロールをクロスさせた状態でのキスロール締めこ
みによりミルストレッチ量を実測し、それらの実測値を
基準に圧延材料の幅に応じた荷重／変位カーブを計算
し、圧延中のミルストレッチ量を予測計算する。そして
このミルストレッチ量に基づいてロ−ルギャップを設定
する。

【０００６】

【作用】ロ−ルクロス角θによるロ−ルの曲りは、ロ−
ル間に材料がある場合のロ−ルの曲りに類似し、幅Ｂの
圧延材料の圧延中のロ−ルの曲りに対応するロ−ルの曲
りを、キスロ−ル状態（非圧延時）でロ−ルクロス角θ
によってもたらすことができる。これは、各幅での荷重
Ｐ／変位Ｓカ−ブを、キスロ−ル状態で得ることを意味
する。しかして本発明では、ロ−ルクロスがあるときと
無いときのキスロ−ル状態でのミルストレッチ量すなわ
ち荷重Ｐ／変位Ｓ＝ミル剛性Ｍを実測して、圧延材料の
幅Ｂをパラメ−タとする荷重／変位カ−ブを得るので、
圧延材のそれぞれにつき、その幅Ｂに対応する荷重／変
位カ−ブを選択し、カ−ブが存在しないときには該カ−
ブを算出して、そのカ−ブに基づいてロ−ルギャップを
設定するので、圧延材料幅による圧延板厚誤差が低減す
る。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。図１に、本発明におけるミル伸び量の
推定方法の概要を示す。図１を参照すると、まず、圧延
を開始する前の準備段階として、材料のない状態で上下
のワークロール（ＷＲ）を接触させた（キスロ−ル）状
態で油圧圧下装置を利用して、油柱量を変化させキスロ
ール状態における荷重／変位カーブを測定する（図１の
ａ）。このときは、ＷＲはロール胴長全体に渡って接触
状態であり、ロールのたわみ量は、一般に材料圧延時よ
り小さい為に見掛上のミル剛性（Ｐ／Ｓ＝Ｍ）は小さく
検出される。このときに付加する圧延荷重Ｐは、ミルヒ
ステリシスがあるために、低荷重領域から通常圧延荷重
域以上まで広範囲に測定することが望ましく、かつ、負
荷の上昇／下降を繰り返して荷重Ｐを検出するようにす
る。

【０００８】従来は、この上下ロ−ル平行状態（クロス
角θ＝０）でのみで、実圧延幅状態でのミルスプリング
量を推定計算していたが、実際の圧延中には図２の
（ｂ）に示すように、キスロール状態よりも大きなロー
ルたわみが発生する為に、圧延中のミルスプリング量を
精度よく予測することは困難であった。そこで本発明で
は、ロールをペアでクロスさせてキスロール〔図２のｃ
−１（正面図）およびｃ−２（平面図）の状態〕による
ミルスプリングカーブを採取することで、図２の（ｂ）
のような材料圧延時のロールたわみ状態と等価な荷重−
ミルスプリングカーブを測定し（図１のｂ）、それを幅
換算して実圧延と同等な状況でのミルストレッチ量を予
測する（図１のｃ）。さらに、具体的な予測方法につい
て式を用いて説明する。まず、ミルストレッチ量の予測
の基準となるロール平行時のミルスプリングカーブの決
定方法について説明する。 Ｐ：圧延荷重、 Ｍ（Ｐ）：ロール平行キスロール時の基準ミル伸び量、 とすると、キスロール時に測定した荷重／変位データ
（図１のａ）をベースとして、 Ｍ（Ｐ）(at kiss)＝function（Ｐ） なる関数に当てはめて、関数Ｍ（Ｐ）を決定後、任意の
荷重Ｐにおけるミル変位量を計算できるようにする。こ
こで、荷重／変位カーブを表わす関数Ｍ（Ｐ）の形は、
式（１）のように近似する。 Ｍ（Ｐ）＝〔（Ｐ／Ｍ₀）−ａ＋ｂ〕〔１−ｅｘｐ（−α・Ｐ）〕＋ａ ・・・（１） ただし Ｍ₀：高荷重域におけるミル定数（TON／mm） ｂ ：高荷重域での回帰直線の切片 である。式（１）によるカーブの形を図３に示す。

【０００９】次に、キスロール時のミルスプリング実測
値（図１のａ）からの係数の決定方法について述べる。
求めるべき係数は、 Ｍ₀：高荷重域におけるミル定数（呼称代表ミル定数）
（TON／mm） ａ ：高荷重ゼロイング定数（低荷重域Ｐ＝０時のギャ
ップ）（mm） ｂ ：低荷重ゼロイング定数（高荷重域Ｐ＝０時のギャ
ップ）（mm） α ：自然対数カーブからのかい離を表すパラメータ
（−） の４つである。実測値サンプリング（図１のａ）につい
ては、油柱を用いて数回、締めこみ／開放を繰り返し
て、カーブの安定した最終回の締め込み（増荷重）時
の、ギャップＳ／荷重Ｐの関係を採用するのが望まし
い。

【００１０】係数の決定においては、直線性の維持され
る高荷重域とミル定数が低下する低荷重域に分離し、各
々のサンプリングデータを用いて各一次回帰を行ない、
２直線を組み合わせて自然対数で両直線に漸近するカー
ブを表現する。すなわち、高荷重域におけるデータのみ
を対象に最小自乗法で一次関数 ｙ＝（Ｐ／Ｍ₀）＋ｂ を決定し、低荷重域におけるデータのみを対象に最小自
乗法で一次関数 ｙ＝（Ｐ／ＭＬ）＋ａ を決定して、Ｍ₀，ＭＬ，Ｂ，Ａを用いてα値を次のよ
うに決定する。 α＝Lｎ〔１−ａ／（ｂ−ａ・ＭＬ／Ｍ₀）〕／−ａ・Ｍ
Ｌ 次いで、今度はロールをクロスさせた場合における荷重
／変位カーブを同様の方法で関数化する。このときのク
ロス角θの選定は、圧延材料幅のとりうる範囲を考慮し
て以下とする。図４にロールクロス状態で幾何的に形成
されるロールギャップの拡がり状態を演算する為の図を
示す。図４より、ロール胴長センタでのギャップがＳｃ
のとき、ある幅Ｂにおける端部のギャップＳｅは、 Ｓｅ＝Ｓｃ＋〔Ｂ²（πθ／１８０）²／２（Ｓｃ＋Ｄ
_W ）〕 で表わされる。 キスロールで Ｓｃ＝０のとき Ｓｅ＝〔Ｂ²（πθ／１８０）²〕／２Ｄ_W となる。

【００１１】一方、荷重がかかるときにロールにベンデ
ィング力が作用することによりロール間の接触は点接触
から面接触に変化して、その接触長Ｗは、ロール曲がり
と偏平の相関関係で数値計算的に求めることができ、荷
重Ｐとクロス角θの関数として一義的に表わすことがで
きる。このときの接触長を簡単のために、 Ｗ＝function（Ｐ，θ） とすると、図５のようになる。図５を参照すると、通常
圧延時における基準荷重Ｐ２で接触長がＷ₁，Ｗ₂，
Ｗ₃，・・・となるθ₁，θ₂，θ₃，・・・を決定する。
なお、Ｗ₁，Ｗ₂，Ｗ₃，・・・の選定は、実際に圧延す
る材料のとりうる範囲とする。

【００１２】上記にて決定した数点でのクロス角を付加
し、先に示したロール平行時（θ＝０）と同様の方法
で、ミルスプリングカーブを測定すると、数種のミルス
プリングカーブが描けることになる。その結果を図６に
示す。図６は、凝以的に幅Ｂを変化した時のミルスプリ
ングカーブに相当し、測定して得られた数本のカーブ
を、幅Ｂに対応した関数で表わすことが可能となる。

【００１３】すなわち、式（１）によって得られてい
る、Ｍ₀，ａ，ｂ，αについて、それぞれ、 Ｍ₀＝Ｆ_M（Ｗ） ａ＝Ｆ_A（Ｗ） ｂ＝Ｆ_B（Ｗ） として近似式を求めて、もとの式（１）を表現できる。

【００１４】以上によって、単にキスロールの場合だけ
でなく、凝以的に、圧延中の幅Ｂによって定まるミルス
プリングカーブを、クロス角θを与えたキスロ−ルの場
合の実測値から推定算出して、それらを合成して式化近
似できることになり、任意の荷重Ｐ，幅Ｂに対して ｙ＝Ｍ（Ｐ，Ｂ） （図６に示す関数を、図５に示すＷ／θ関係に従って、
パラメ−タθを幅Ｂに変換したもの）が推定できる。

【００１５】次いで、実際に板厚の制御をロールギャッ
プで行なう際には、ゲージメータ基本式として Ｈout＝Ｓ＋ｙ−ΔＯＦＩ＋ΔＣＲＳ＋ΔＤＲＣ＋ＧＡ
ＧＥ_OSS＋ＧＡＧＥ_OSP Ｓ＝Ｈout−ｙ＋ΔＯＦＩ−ΔＣＲＳ−ΔＤＲＣ＋ＧＡ
ＧＥ_OSS−ＧＡＧＥ_OSP Ｓ：設定ロールギャップ値（mm） Ｈout：出側板厚 （mm） ｙ：ミルストレッチ量 （mm） ΔＯＦＩ：ＢｕＲ油膜補正量 （mm） ΔＣＲＳ：クロス角板厚補正量 （mm） ΔＤＲＣ：圧延方向補正量 （mm） ＧＡＧＥ_OSS：スラブ間板厚学習係数（mm） ＧＡＧＥ_OSP：パス間板厚学習係数 （mm） ただし、ミルストレッチ量ｙは、 ｙ＝Ｍ（Ｐ）＋ΔＯＶＡＬ＋ΔＢＥＮＤ Ｍ（Ｐ）：キスロール時における実績ミルストレッチ値（荷重関数）（mm） ΔＯＶＡＬ：ロール偏平補正項 （mm） ΔＢＥＮＤ：ロール撓み補正項 （mm） なる式を用いて設定すべきロールギャップ値Ｓを算出す
る。

【００１６】さらに、シーケンサー（ＤＤＣ）を用いて
絶対値ＡＧＣ板厚制御する際においては、プロコンから
ＤＤＣに対して圧延材料幅に応じたミルスプリングカー
ブの情報を伝送し、制御することが可能となる。すなわ
ちＤＤＣとプロコンのゲージメータ構成は以下のように
なる。

【００１７】プロコン：Ｈout＝Ｓ＋ｙ−ΔＯＦＩ＋Δ
ＣＲＳ＋ΔＤＲＣ＋ＧＡＧＥ_OSS＋ＧＡＧＥ_OSP ＤＤＣ ：Ｈout＝Ｓ＋ｙ＋OFFSET ／１００ ｙ＝Ｗｐ（ダイナミック荷重）／１００ ここでスラブ毎に伝送するミルスプリングカーブｙの値
は、圧延荷重，例えば１１層別の基本荷重の各々につい
て圧延幅Ｂに対応したｙ値のテーブルを計算して、さら
に Ｗｐ（Ｆ１〜１１）＝〔ｙ（ｍｍ）−ａ（ｍｍ）〕×１
００ で零点補正とオーダ変換を行なってＷｐを伝送する。こ
こで、 ｙ（ｍｍ）＝Ｍ（Ｐ）＋ΔＯＶＡＬ＋ΔＢＥＮＤ ａ（ｍｍ）：零イング定数（負数）〔Ｍ（Ｐ）式内の更
新定数〕 である。

【００１８】また、各パス毎にＤＤＣに対して以下のオ
フセット量を伝送する。 OFFSET（10μｍ）＝（ａ−ΔＯＦＩ＋ΔＣＲＳ＋ΔＤＲ
Ｃ＋ＧＡＧＥ_OSS＋ＧＡＧＥ_OSP）×１００ 以上のようにして、得られたミルストレッチ量の予測演
算式を用いて実際に圧延した際の実施例を図７に示す。

【００１９】図７の（ａ）は、横軸に圧延スラブＮｏ．
（番号）をとり、縦軸に圧延材料幅Ｂをとったものであ
り、図７の（ｂ）は（ｂ）に示す圧延スラブ（Ｎｏ．）
のラストパスの板厚誤差（狙い厚−実績厚）を示す。

【００２０】従来法（図７のｂの×印）と本発明法（図
７のｂの丸印）を比較すると、材料幅が小さい場合にお
いて、両者の板厚誤差に有意差はないが、材料幅が大き
い場合に従来法で著しく板厚誤差が拡大するのに対し、
本発明の場合では板厚誤差が小さく安定しており、圧延
材料幅に対するミルストレッチ量が正確に予測されてい
ることを示している。

【００２１】

【発明の効果】圧延材料幅による圧延板厚誤差が低減す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の板厚制御における、材料幅対応の荷
重／変位カ−ブを得る過程を示すブロック図である。

【図２】 クロス圧延機の上下ワ−クロ−ルの形状を示
す図であり、（ａ）はクロス角が０のときのキスロ−ル
状態を示す正面図、（ｂ）は圧延中のロ−ルの曲りを示
す正面図、（ｃ−１）および（ｃ−２）はあるクロス角
でのキスロ−ル状態を示す正面図および平面図である。

【図３】 クロス角０でのキスロ−ル状態での荷重／変
位カーブを示すグラフである。

【図４】 （ａ）はクロス角をある値とした圧延中のワ
−クロ−ルの平面図、（ｂ）は側面図である。

【図５】 キスロ−ル状態での上下ワ−クロ−ルのクロ
ス角と接触長の関係を示すグラフである。

【図６】 上下ワ−クロ−ルのキスロ−ル状態での荷重
／変位カーブを示すグラフである。

【図７】 （ａ）は圧延実績幅分布を示すグラフ、
（ｂ）は圧延板厚誤差分布を示すグラフである。

【符号の説明】

６ａ：上ワ−クロ−ル ６ｂ：下ワ−
クロ−ル ７ａ：上バックアップロ−ル ７ｂ：下バッ
クアップロ−ル

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上下のバックアップロールおよびワークロ
   ールをそれぞれペアにしたロール組を圧延材に対して平
   行な面内で相対的に交差させてリバース圧延する圧延機
   において、板材を圧延する際のロールギャップ設定値を
   計算するにあたり、まずあらかじめロールをクロスさせ
   ないキスロール状態でのミルストレッチ量ならびに、ロ
   ールをクロスさせた状態でのミルストレッチ量を実測し
   ておき、その実測値を基準として、圧延材料の幅に応じ
   た荷重／変位カーブを計算して圧延中におけるミルスト
   レッチ量を予測計算し、これに基づいてロールギャップ
   を制御する、ペアクロス圧延における板厚制御方法。