JP3571869B2 - Dimension control method for section steel - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、レールその他の形鋼の寸法制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｈ形鋼などの形鋼の圧延に、ユニバーサル圧延が広く用いられている。ユニバーサル圧延では、水平ロールおよび垂直ロールのロール間隙を調整することにより、多種類の製品を製造することができる。製品の寸法精度を向上するためには、圧延条件の変化に応じてロール間隙を精度高く設定する必要がある。
【０００３】
形鋼のユニバーサル圧延において、製品厚さの長手方向のばらつきを、ＡＧＣ（自動板厚制御）により低減することが知られている。たとえば、特公昭６１−２４０８３号公報で開示された形鋼の自動板厚制御方法がある。この方法は、ユニバーサル圧延機の水平ロールと垂直ロールとの相対的位置関係と圧延機の弾性変形とを考慮して、圧延中の荷重の実測値からウエブ厚さおよびフランジ厚さを推定し、各厚さの変動を除去するように、各ロールのロール間隙を独立に制御する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の形鋼の圧延では、フランジ幅および厚みの双方共に寸法精度の高い製品は得られなかった。すなわち、仕上圧延パス（最終パス）のみでロール間隙を制御して、目標の製品寸法を作り出すようにしている。しかし、仕上圧延パスに入る圧延材のフランジ厚みがばらついているため、ロール間隙を制御してもフランジ厚みは一定になるが、フランジ幅がばらつくという問題があった。また、仕上圧延パス前段のエッジャーパスと仕上圧延パスとでロール間隙を制御する場合、仕上圧延パスで発生するフランジ幅のばらつきを予測し、エッジャーパスであらかじめ逆のばらつきを与えれば、原理的にはフランジ幅のばらつきを防止できる。しかし、仕上圧延パスでのフランジ幅のばらつきを予測することは困難である。
【０００５】
この発明は、フランジ幅および厚みを共に高い精度で圧延することができる形鋼の寸法制御方法を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明の形鋼の寸法制御方法は、粗圧延機、中間ユニバーサル圧延機、エッジャー圧延機、および仕上ユニバーサル圧延機による形鋼の圧延で、中間ユニバーサルと仕上ユニバーサル圧延との間で少なくとも１パスのエッジャー圧延を行い、中間ユニバーサル圧延および仕上ユニバーサル圧延でそれぞれ水平ロールおよび垂直ロールのロール間隙を制御する形鋼の寸法制御方法において、下式に基づいて前記ロール間隙を制御することを特徴している。
ΔＳ _ＤＳ ＝−α _ＤＳ ΔＰ _ＤＳ ／Ｍ _ＤＳ ＋α _Ｔ （ΔＰ _ＷＳ −ΔＰ _ＤＳ ）／Ｍ _Ｔ
ΔＳ _ＷＳ ＝−α _ＷＳ ΔＰ _ＷＳ ／Ｍ _ＷＳ ＋α _Ｔ （ΔＰ _ＤＳ −ΔＰ _ＷＳ ）／Ｍ _Ｔ
ここで、ΔＳ _ＤＳ ：駆動側垂直ロールのロール間隙制御量
ΔＳ _ＷＳ ：作業側垂直ロールのロール間隙制御量
α：制御ゲイン Ｍ：ミル剛性
ΔＰ：圧延荷重とロックオン荷重との差
添字 ＤＳ：駆動側 ＷＳ：作業側 Ｔ：水平ロール軸方向
【０００７】
この発明では、中間ユニバーサル圧延パスでフランジ厚みのばらつきは取り除かれるが、フランジ厚み方向の圧下による幅広がりのために、フランジ幅にばらつきが生じる。このフランジ幅のばらつきは、次のエッジャー圧延パスで取り除かれる。このとき、フランジ幅のばらつきの解消に伴なうフランジ厚みのばらつきが発生する。しかし、中間ユニバーサル圧延パス前のばらつきと比べると小さくなるので、仕上ユニバーサル圧延により寸法精度の高いフランジ厚みおよび幅が得られる。すなわち、各パスの変形特性として以下の関係が近似的に成り立つ。
【０００８】
中間ユニバーサル圧延パス： ｂ_Ｉ ＝Ｂ_Ｉ ＋α（Ｈ_Ｉ −ｈ_Ｉ ）
エッジャー圧延パス ： ｈ_Ｅ ＝Ｈ_Ｅ ＋β（Ｂ_Ｅ −ｂ_Ｅ ） ・・・・・・（１）
仕上ユニバーサル圧延パス： ｂ_Ｆ ＝Ｂ_Ｆ ＋γ（Ｈ_Ｆ −ｈ_Ｆ ）
ここで、Ｈ：圧延前のフランジ厚み、ｈ：圧延後のフランジ厚み、
Ｂ：圧延前のフランジ幅、 ｂ：圧延後のフランジ幅
α、β、γ：幅広がり係数
したがって、中間ユニバーサル圧延パス入側の厚み変動がδＨ_０ のとき、
中間ユニバーサル圧延パス後：δｈ_Ｉ ≒０， δｂ_Ｉ ＝αδＨ_０
エッジャー圧延パス後 ：δｈ_Ｅ ＝βαδＨ_０ ，δｂ_Ｅ ≒０ ・・・・（２）
仕上エッジャー圧延パス後 ：δｈ_Ｆ ≒０， δｂ_Ｆ ＝γβαδＨ_０
ここで、δｈ：フランジ厚み変動、δｂ：フランジ幅変動である。
【０００９】
一般的に、α、β、およびγは０．５〜０．６程度であるから、仕上圧延後のフランジ幅変動は、初期のフランジ厚み変動と比べて十分小さくなる。なお、幅広がり係数α、β、γは、圧延条件および圧延材の寸法などで変化し、モデル実験や実ミルでの実測などにより求める。
【００１０】
第２の発明の形鋼の寸法制御方法は、第１の発明における、前記粗圧延機、中間ユニバーサル圧延機、エッジャー圧延機、および仕上ユニバーサル圧延機が既存の圧延設備であって、前記仕上ユニバーサル圧延において、荷重変動δＰについて下記条件の適否を判断し、荷重変動δＰが下記条件を満たす場合、前記中間ユニバーサル圧延でのみ水平ロールおよび垂直ロールのロール間隙を制御することを特徴としている。
【００１１】
δＰ＜Ｍ・δＨ ・・・・・・（３）
ここで、Ｍ：ミル剛性
δＨ：仕上圧延後のフランジ厚みのばらつき最大許容値
この発明では、圧延開始前に圧延条件および圧延材の寸法精度などから上記条件の適否を判断する。上記条件を満たす場合、仕上圧延でのロール間隙の制御を省略する。
【００１２】
第３の発明の形鋼の寸法制御方法は、第１の発明における、粗圧延機、中間ユニバーサル圧延機、エッジャー圧延機、および仕上ユニバーサル圧延機による形鋼の寸法制御方法において、圧延設備計画時に前記仕上ユニバーサル圧延機のミル剛性Ｍが下記条件を満たすように当該仕上ユニバーサル圧延機の仕様を決定し、中間ユニバーサル圧延と仕上ユニバーサル圧延との間で少なくとも１パスのエッジャー圧延を行い、中間ユニバーサル圧延でのみ水平ロールおよび垂直ロールのロール間隙を制御することを特徴としている。
【００１３】
Ｍ＞δＰ／δＨ ・・・・・・（４）
ここで、δＰ：仕上圧延における荷重変動
δＨ：仕上圧延後のフランジ厚みのばらつき最大許容値
上記第２の発明は既存の圧延設備で実施されるが、この第３の発明は新設の圧延設備で実施される。すなわち、圧延設備計画時にあらかじめ設定された圧延条件および製品の寸法精度などからミル剛性Ｍを決定する。決定されたミル剛性が得られるように、圧延機のハウジング、圧下装置、ロールチョックなどを設計する。この発明では、圧延開始前に荷重変動δＰについての条件の適否を判断することなく、すべての圧延材について仕上圧延でのロール間隙の制御を省略する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この発明で水平ロールおよび垂直ロールのロール間隙を制御するには、たとえば次の方法による。
【００１５】
垂直ロールの圧延荷重を検出し、駆動側垂直ロールの圧延荷重のロックオン値に対する圧延荷重偏差、作業側垂直ロールの圧延荷重のロックオン値に対する圧延荷重偏差、および駆動側垂直ロールの圧延荷重と作業側垂直ロールの圧延荷重との偏差のロックオン値からの偏差をそれぞれ求める。前記ロックオン値からの偏差に基づいて、水平ロールと駆動側垂直ロールとの間のロール間隙および水平ロールと作業側垂直ロールとの間のロール間隙をそれぞれ独立して制御する。この制御方法を、更に詳細に説明する。
【００１６】
ユニバーサル圧延で、水平ロールのロール軸方向の移動を考慮すると駆動側フランジ厚さｈ_ＤＳは
ｈ_ＤＳ＝Ｓ_ＤＳＯ＋Ｐ_ＤＳ／Ｍ_ＤＳ cosγ_ＤＳ＋０．５（Ｓ_ＨＯ＋Ｐ_Ｈ／Ｍ_Ｈ）sin γ_ＤＳ
＋（Ｐ _ＤＳ −Ｐ _ＷＳ ）／Ｍ _Ｔ ・・・・・・（５）
となり、作業側フランジ厚さｈ_ＷＳは
ｈ_ＷＳ＝Ｓ_ＷＳＯ＋Ｐ_ＷＳ／Ｍ_ＷＳ cosγ_ＷＳ＋０．５（Ｓ_ＨＯ＋Ｐ_Ｈ／Ｍ_Ｈ）sin γ_ＷＳ
＋（Ｐ _ＷＳ −Ｐ _ＤＳ ）／Ｍ _Ｔ ・・・・・・（６）
となる。
【００１７】
目標のフランジ厚さｈ_ＤＳ、ｈ_ＷＳを与える、圧延材かみ込み前のロールギャップＳ_ＤＳＯ 、Ｓ_ＷＳＯ を、あらかじめ実機または試験機で試験してまたは経験的に求める。上記ロールギャップＳ_ＤＳＯ 、Ｓ_ＷＳＯ で圧延材をロールにかみ込ませる。圧延荷重は、かみ込み時の衝撃、圧延速度の加速によって変動するので、かみ込み後、一定時間後の圧延荷重をロックオン荷重とする。かみ込みからロックオンまでの時間は、予めかみ込み時の過渡的な荷重変動が収束するに要する時間を測定しておく。一般に、このかみ込みから過渡的な荷重変動が収まるまでの時間は１〜５秒程度である。その後、圧延中の垂直ロールの圧延荷重を連続的に検出する。検出した圧延荷重Ｐ_ＤＳ、Ｐ_ＷＳとロックオン荷重との差を、すなわち荷重偏差ΔＰ_ＤＳ、ΔＰ_ＷＳを求め、これに基づいて、ロール間隔を独立して制御する。
【００１８】
一般に水平ロールの荷重偏差がミル剛性に比べて十分小さいので、外乱によって垂直ロールの駆動側圧延荷重Ｐ_ＤＳが駆動側ロックオン荷重＋ΔＰ_ＤＳに、作業側圧延荷重がＰ_ＷＳから作業側ロックオン荷重＋ΔＰ_ＷＳにそれぞれ変化した場合、出側厚さを一定とする駆動側垂直ロールのロール間隙制御量ΔＳ_ＤＳは、
ΔＳ_ＤＳ＝−ΔＰ_ＤＳ／Ｍ_ＤＳ＋（ΔＰ_ＷＳ−ΔＰ_ＤＳ）／Ｍ_Ｔ ・・・・・・（７）
となり、また駆動側垂直ロールのロール間隙制御量ΔＳ_ＷＳは、
ΔＳ_ＷＳ＝−ΔＰ_ＷＳ／Ｍ_ＷＳ＋（ΔＰ_ＤＳ−ΔＰ_ＷＳ）／Ｍ_Ｔ ・・・・・・（８）
となる。ここで、添字DSは駆動側、WSは作業側、T は水平ロールのロール軸方向をそれぞれ表している。式（７）および式（８）において、第１項は駆動側または作業側の圧延荷重偏差による修正項であり、第２項は水平ロールのロール軸方向の移動による修正項を表している。
【００１９】
過補償などを防止するために、制御ゲインαを導入すると、駆動側垂直ロールのロール間隙制御量ΔＳ_ＤＳは、
ΔＳ_ＤＳ＝−α_ＤＳΔＰ_ＤＳ／Ｍ_ＤＳ＋α_Ｔ（ΔＰ_ＷＳ−ΔＰ_ＤＳ）／Ｍ_Ｔ ・・・・・・（９）
となり、作業側垂直ロールのロール間隙制御量ΔＳ_ＷＳは、
ΔＳ_ＷＳ＝−α_ＷＳΔＰ_ＷＳ／Ｍ_ＷＳ＋α_Ｔ（ΔＰ_ＤＳ−ΔＰ_ＷＳ）／Ｍ_Ｔ ・・・・・・（１０）
となる。制御ゲインは、圧延温度、圧延材寸法などの圧延条件の変動を考慮して決められ、０．１〜１．０程度である。
【００２０】
図１は、圧延材Ｒが水平ロール１、垂直ロール２_ＤＳ、２_ＷＳ間にかみ込まれて、水平ロール１が駆動側に移動した状態を示している。図中、破線は圧延材Ｒが水平ロール１、垂直ロール２_ＤＳ、２_ＷＳ間にかみ込まれていない時のロール位置を、また実線はかみ込まれている時のロール位置をそれぞれ示している。図１（ａ）はこの発明の寸法制御方法であって、ロール間隔Ｓ_ＤＳ、Ｓ_ＷＳの制御に水平ロール１の移動を考慮しているので、駆動側フランジ厚さｈ_ＤＳおよび作業側フランジ厚さｈ_ＷＳはともに目標のフランジ厚さとなっている。なお、図１（ｂ）はロール間隔Ｓ_ＤＳ、Ｓ_ＷＳの制御に水平ロール１の移動を考慮していない場合であり、図１（ａ）に比べると明らかなように、駆動側フランジ厚さｈ_ＤＳは薄くなり、逆に作業側フランジ厚さｈ_ＷＳは厚くなっている。
【００２１】
上記形鋼の圧延において、ウエブ厚にも高い寸法精度が要求される場合、水平ロールと垂直ロール間隙を制御するとともに、水平ロールの圧延荷重を検出して圧延荷重偏差を求め、圧延荷重偏差により水平ロールのロール間隙を制御するようにしてもよい。この場合、水平ロールのロール間隙制御量ΔＳ_Hは、
ΔＳ_H＝−α_HΔＰ_H／Ｍ_H ……（１１）
となる。
【００２２】
形鋼がレールである場合を例にして、この発明の実施の態様を説明する。レールの寸法に対する要求は高さが最も厳しいので、垂直ロールのみロール間隙を制御するとして説明する。なお、レールの場合、レールの脚部および頭部がフランジに相当する。レールのウエブ幅は水平ロールの圧下幅で決まるので、レールの高さは脚部および頭部（フランジ）の厚みで決まる。
【００２３】
図２は、レールの圧延工程を示している。パス１〜１４は粗圧延、パス１５〜１７は中間圧延、パス１７′〜１９は仕上圧延である。パス１５′〜１７′は、エッジャー圧延である。パス１９は、形状を整えるパスであり、実質的な成形は行わない。この発明の寸法制御方法は、パス１５〜１７の中間圧延、パス１５′〜１７′のエッジャー圧延、およびパス１８の仕上圧延に適用される。パス１〜１４は２重式粗圧延機列により、パス１５以降はユニバーサル圧延機およびエッジヤーにより圧延が行われる。
【００２４】
上記圧延パスにおいて、ここの例では中間圧延パス１５、１６、１７および仕上圧延パス１８でロール間隙を制御する。図３は、上記中間圧延パス１５〜１７、および仕上圧延パス１８に用いられるユニバーサル圧延機を模式的に示している。
【００２５】
上記パス１５〜１７パスの圧延工程において、図３に示すユニバーサル圧延機に材料がかみ込み、一定時間が経過したのち、駆動側垂直ロール２_ＤＳおよび作業側垂直ロール２_ＷＳの圧延荷重を荷重計３_ＤＳ、３_ＷＳでそれぞれ計測する。圧延荷重の計測結果は、ロックオン値として演算装置４に記憶される。以後、駆動側垂直ロール２_ＤＳおよび作業側垂直ロール２_ＷＳの圧延荷重を荷重計３_ＤＳ、３_ＷＳでそれぞれ連続的に計測する。計測結果は演算装置４に入力され、両垂直ロール２_ＤＳ、２_ＷＳのそれぞれについてロックオン値との差、つまり圧延荷重偏差ΔＰが求められる。荷重偏差ΔＰが求められると、水平ロール１と垂直ロール２_ＤＳ、２_ＷＳとの間のロール間隙制御量が演算装置４で求められ、その結果は圧下制御装置５_ＤＳ、５_ＷＳに出力される。圧下制御装置５_ＤＳ、５_ＷＳは圧下モータ６_ＤＳ、６_ＷＳに操作信号を出力し、ロール間隙を制御する。上記一連の制御動作は圧延材の後端部が仕上ユニバーサル圧延機に到達するまで繰り返される。
【００２６】
以上の説明では、中間圧延パス１５、１６、１７のすべてのパスでロール間隙を制御していたが、これらパスのうちの１パスあるいは２パスでロール間隙を制御するようにしてもよい。また、垂直ロールのロール間隙のみを制御する例について説明したが、水平ロールのロール間隙を制御する場合でも同様である。仕上圧延パスについては、前述のように要求される厚み精度に対して十分なミル剛性を確保できるならば、ロール間隙の制御を行う必要はない。さらにまた、レールを例として発明の形態を説明したが、この発明はＨ形鋼、Ｉ形鋼、Ｔ形鋼などの形鋼についても適用できる。
【００２７】
【実施例】
レール（ＪＩＳ ６０kg級、高さ１７４mm、頭幅６５mm、脚幅１４５mm）を図２に示す圧延工程で、次の三つの場合について圧延した。
【００２８】
（１）中間および仕上ユニバーサル圧延のいずれにおいてもロール間隙を制御しない
（２）仕上ユニバーサル圧延（１８パス）のみロール間隙を制御する
（３）中間（１５、１６、１７パス）および仕上ユニバーサル圧延（１８パス）においてロール間隙を制御する
上記三つの場合の結果を図４および図５に示す。（１）の場合、長手方向についての製品高さの変動は、０．７ｍｍ，脚幅変動は０．５ｍｍであった。（２）の場合、高さ変動は０．２５ｍｍに減少したが、脚幅変動は１．２２ｍｍに増加した。（３）の場合、高さ変動は０．２４ｍｍ、脚幅変動は０．５ｍｍであり、脚幅精度を維持した上で高さ精度を改善することができた。
【００２９】
【発明の効果】
第１の発明は、中間ユニバーサル圧延、および仕上ユニバーサル圧延の両者でロール間隙を制御するので、高い寸法精度のフランジ幅および厚みをもった形鋼を得ることができる。
【００３０】
第２および第３の発明では、仕上ユニバーサル圧延でのロール間隙の制御を省略しても、第１の発明と同様に高い寸法精度のフランジ幅および厚みをもった形鋼を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明においてロール間隙を制御する方法の一例を説明する図面である。
【図２】この発明が適用されるレールの圧延工程図である。
【図３】形鋼圧延に用いられるユニバーサル圧延機を模式的に示す図面である。
【図４】形鋼の寸法制御方法を従来法とこの発明の方法とを比較して、レールの高さ変動の一例を示す線図である。
【図５】形鋼の寸法制御方法を従来法とこの発明の方法とを比較して、レールの脚幅変動の一例を示す線図である。
【符号の説明】
１ 水平ロール
２ 垂直ロール
３ 荷重計
４ 演算装置
５ 圧下制御装置
６ 圧下モータ
Ｒ 圧延材
添字ＤＳは駆動側、添字ＷＳは作業側をそれぞれ示している。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for controlling the dimensions of an H-section steel, an I-section steel, a rail and other sections.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART Universal rolling is widely used for rolling shaped steel such as H-section steel. In the universal rolling, various types of products can be manufactured by adjusting the roll gap between the horizontal roll and the vertical roll. In order to improve the dimensional accuracy of the product, it is necessary to set the roll gap with high accuracy in accordance with changes in rolling conditions.
[0003]
It is known that, in universal rolling of a section steel, variation in the product thickness in the longitudinal direction is reduced by AGC (automatic thickness control). For example, there is an automatic thickness control method for a section steel disclosed in Japanese Patent Publication No. 61-24083. This method considers the relative positional relationship between the horizontal roll and the vertical roll of the universal rolling mill and the elastic deformation of the rolling mill, and estimates the web thickness and the flange thickness from the actually measured values of the load during rolling, The roll nip of each roll is independently controlled to eliminate variations in each thickness.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional rolling of a shaped steel, a product having high dimensional accuracy in both the flange width and the thickness was not obtained. That is, the roll gap is controlled only by the finish rolling pass (final pass) to produce a target product size. However, since the flange thickness of the rolled material entering the finish rolling pass varies, the flange thickness becomes constant even if the roll gap is controlled, but there is a problem that the flange width varies. In addition, when controlling the roll gap between the edger pass and the finish rolling pass in the preceding stage of the finish rolling pass, if the variation in the flange width generated in the finish rolling pass is predicted and the reverse variation is given in advance in the edger pass, the flange in principle can be used. Variation in width can be prevented. However, it is difficult to predict variations in the flange width in the finish rolling pass.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method for controlling the dimension of a section steel capable of rolling both the flange width and the thickness with high precision.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Dimensional control method of shape steel of the first invention, the roughing mill, the intermediate universal rolling mill, edger rolling mill, and finish rolling the shaped steel by a universal rolling mill, at least one between the universal finish rolling with intermediate Universal Performing edger rolling of the pass, in the dimension control method of the section steel to control the roll gap of the horizontal roll and the vertical roll in the intermediate universal rolling and finish universal rolling respectively , characterized by controlling the roll gap based on the following formula ing.
_{ΔS DS = -α DS ΔP DS /} M DS + α T (ΔP WS -ΔP DS) / M T
ΔS _WS = −α _WS ΔP _WS / M _WS + α _T (ΔP _DS −ΔP _WS ) / M _T
Here, ΔS _DS : roll gap control amount of the drive side vertical roll
ΔS _WS : Roll gap control amount of working-side vertical roll
α: Control gain M: Mill rigidity
ΔP: difference between rolling load and lock-on load
Subscript DS: drive side WS: work side T: horizontal roll axis direction
In the present invention, the variation in the flange thickness is removed in the intermediate universal rolling pass, but the flange width varies due to the width expansion due to the reduction in the flange thickness direction. This variation in flange width is eliminated in the next edger rolling pass. At this time, variations in flange thickness occur due to the elimination of variations in flange width. However, the variation is smaller than the variation before the intermediate universal rolling pass, so that the finish universal rolling provides a flange thickness and width with high dimensional accuracy. That is, the following relationship approximately holds as the deformation characteristic of each path.
[0008]
Intermediate universal rolling pass: b _I = B _I + α (H _I −h _I )
Edger rolling _{pass: h E = H E + β} (B E -b E) ······ (1)
Finish universal rolling _{pass: b F = B F + γ} (H F -h F)
Here, H: flange thickness before rolling, h: flange thickness after rolling,
B: Flange width before rolling, b: Flange width after rolling α, β, γ: Width expansion coefficient Therefore, when the thickness variation on the entry side of the intermediate universal rolling pass is δH ₀ ,
After the intermediate universal rolling pass: δh _I ≒ 0, δb _I = αδH ₀
After the edger rolling pass: δh _E = βαδH ₀ , δb _E ≒ 0 (2)
After finishing edger rolling pass: δh _F ≒ 0, δb _F = γβαδH ₀
Here, δh: flange thickness variation, δb: flange width variation.
[0009]
Generally, α, β, and γ are about 0.5 to 0.6, so that the flange width variation after finish rolling is sufficiently smaller than the initial flange thickness variation. Note that the width expansion coefficients α, β, and γ vary depending on rolling conditions, dimensions of rolled materials, and the like, and are determined by model experiments, actual measurements with actual mills, and the like.
[0010]
Dimensional control method of shaped steel of the second invention, those of the first invention, the roughing mill, the intermediate universal rolling mill, edger rolling mill, and finish universal rolling mill is a conventional rolling equipment, the finish in the universal rolling, to determine the appropriateness of the following conditions for the load variation [delta] P, when the load variation [delta] P with following relation is characterized by controlling the roll gap of the intermediate universal rolling with only horizontal rolls and vertical rolls.
[0011]
δP <M · δH (3)
Here, M: mill stiffness δH: maximum allowable value of variation in flange thickness after finish rolling In the present invention, the applicability of the above conditions is determined from rolling conditions and dimensional accuracy of the rolled material before starting rolling. When the above condition is satisfied, control of the roll gap in finish rolling is omitted.
[0012]
Dimensional control method of shaped steel of the third invention, in the first aspect of the present invention, rough rolling mill, the intermediate universal rolling mill, edger rolling mill, and finish the dimensional control method of shape steel by a universal rolling mill, during rolling facility planning The specifications of the finishing universal rolling mill are determined so that the mill rigidity M of the finishing universal rolling mill satisfies the following conditions, and at least one pass of edger rolling is performed between intermediate universal rolling and finishing universal rolling. It is characterized by controlling the roll gap of the horizontal rolls and vertical rolls only.
[0013]
M> δP / δH (4)
Here, δP: load fluctuation in finish rolling δH: maximum allowable value of flange thickness variation after finish rolling The second invention is carried out in existing rolling equipment, but the third invention is a new rolling equipment. Will be implemented. That is, the mill rigidity M is determined from the rolling conditions and the dimensional accuracy of the product set in advance at the time of planning the rolling equipment. The rolling mill housing, rolling device, roll chock, etc. are designed so that the determined mill rigidity can be obtained. In the present invention, the control of the roll gap in finish rolling for all rolled materials is omitted without determining whether the conditions for the load variation δP are appropriate before starting the rolling.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the present invention, the roll gap between the horizontal roll and the vertical roll is controlled by, for example, the following method.
[0015]
Detecting the rolling load of the vertical roll, the rolling load deviation with respect to the lock-on value of the rolling load of the driving-side vertical roll, the rolling load deviation with respect to the lock-on value of the rolling load of the working-side vertical roll, and the rolling load of the driving-side vertical roll. The deviation of the deviation from the rolling load of the working side vertical roll from the lock-on value is determined. On the basis of the deviation from the lock-on value, independently control the roll gap between the roll gap and the horizontal rolls and the working side vertical roll between the drive-side vertical roll and horizontal rolls. This control method will be described in more detail.
[0016]
Universal rolling, the drive side flange thickness _{h DS} consider the movement of the roll axis direction of the horizontal rolls _{h DS = S DSO + P DS} / M DS cosγ DS +0.5 (S HO + P H / M H) sin γ DS
_{+ (P DS -P WS) /} M T ······ (5)
And the working side flange thickness h _WS is h _WS = S _WSO + P _WS / M _WS cosγ _WS +0.5 (S _HO + P _H / M _H ) sin γ <sub>WS
+ (P WS -P DS) /</sub> M T ······ (6)
It becomes.
[0017]
The roll gaps S _DSO , _SWSO before the rolled material engagement, which give the target flange thicknesses h _DS , h _WS, are previously tested on an actual machine or a test machine or empirically determined. The rolled material is _bitten into the roll by the roll gaps _SDSO and _SWSO . Since the rolling load fluctuates due to the impact at the time of biting and the acceleration of the rolling speed, the rolling load after a certain time after biting is defined as the lock-on load. As the time from biting to lock-on, the time required for the transient load fluctuation at the time of biting to converge is measured in advance. Generally, the time from this biting until the transient load fluctuation stops is about 1 to 5 seconds. Thereafter, the rolling load of the vertical roll during rolling is continuously detected. The difference between the detected rolling loads P _DS , P _WS and the lock-on load, that is, the load deviation ΔP _DS , ΔP _WS is obtained, and based on this, the roll interval is independently controlled.
[0018]
Since generally the load deviation of the horizontal roll sufficiently smaller than the mill rigidity, the drive-side rolling load P _DS vertical roll on the drive side lock-on load + [Delta] P _DS by the disturbance, the working side lock-on load working side rolling load from P _WS + ΔP _WS , the roll gap control amount ΔS _DS of the drive side vertical roll for keeping the output side thickness constant is:
_{ΔS DS = -ΔP DS / M DS} + (ΔP WS -ΔP DS) / M T ······ (7)
And the roll gap control amount ΔS _WS of the drive-side vertical roll is
_{ΔS WS = -ΔP WS / M WS} + (ΔP DS -ΔP WS) / M T ······ (8)
It becomes. Here, the subscript DS represents the drive side, WS represents the work side, and T represents the roll axis direction of the horizontal roll. In equations (7) and (8), the first term is a correction term due to a rolling load deviation on the driving side or the working side, and the second term is a correction term due to movement of the horizontal roll in the roll axis direction.
[0019]
When a control gain α is introduced to prevent overcompensation and the like, the roll gap control amount ΔS _DS of the driving-side vertical roll becomes
_{ΔS DS = -α DS ΔP DS /} M DS + α T (ΔP WS -ΔP DS) / M T ······ (9)
And the roll gap control amount ΔS _WS of the working-side vertical roll is
_{ΔS WS = -α WS ΔP WS /} M WS + α T (ΔP DS -ΔP WS) / M T ······ (10)
It becomes. The control gain is determined in consideration of a change in rolling conditions such as a rolling temperature and a rolled material size, and is about 0.1 to 1.0.
[0020]
FIG. 1 shows a state in which the rolled material R is caught between the horizontal roll 1 and the vertical rolls 2 _DS and 2 _WS , and the horizontal roll 1 has moved to the drive side. In the drawing, the broken line indicates the roll position when the rolled material R is not caught between the horizontal roll 1 and the vertical rolls 2 _DS and 2 _WS , and the solid line indicates the roll position when the rolled material R is caught. . FIG. 1A shows a dimension control method according to the present invention, in which the movement of the horizontal roll 1 is taken into account for controlling the roll gaps S _DS and S _WS , so that the drive-side flange thickness h _DS and the work-side flange thickness are provided. Both h _WS have the target flange thickness. FIG. 1B shows a case where the movement of the horizontal roll 1 is not taken into account in the control of the roll intervals S _DS and _SWS . As apparent from FIG. _hDS is thinner, and conversely, the working side flange thickness _hWS is thicker.
[0021]
In the rolling of the above shaped steel, when high dimensional accuracy is also required for the web thickness, control the horizontal roll and vertical roll gap , detect the rolling load of the horizontal roll to determine the rolling load deviation, and calculate the rolling load deviation. The roll gap between the horizontal rolls may be controlled. In this case, the roll gap control amount ΔS _H of the horizontal roll is
ΔS _H = −α _H ΔP _H / M _H …… (11)
It becomes.
[0022]
Embodiments of the present invention will be described with reference to an example in which the section steel is a rail. Since the demands on the rail dimensions are the strictest in height, it is described that only the vertical roll controls the roll gap. In the case of a rail, the legs and the head of the rail correspond to the flange. Since the web width of the rail is determined by the rolling width of the horizontal roll, the height of the rail is determined by the thickness of the legs and the head (flange).
[0023]
FIG. 2 shows a rolling process of the rail. Passes 1 to 14 are for rough rolling, passes 15 to 17 are for intermediate rolling, and passes 17 'to 19 are for finish rolling. Passes 15 'to 17' are edger rolling. The path 19 is a path for adjusting the shape, and does not substantially perform molding. The dimension control method of the present invention is applied to intermediate rolling of passes 15 to 17, edger rolling of passes 15 'to 17', and finish rolling of pass 18 . Passes 1 to 14 are rolled by a double roughing rolling mill row, and after pass 15, rolling is performed by a universal rolling mill and an edger.
[0024]
In the above-described rolling pass, in this example, the roll gap is controlled by the intermediate rolling passes 15, 16, 17 and the finishing rolling pass 18. FIG. 3 schematically shows a universal rolling mill used in the intermediate rolling passes 15 to 17 and the finishing rolling pass 18 .
[0025]
In the rolling process of the passes 15 to 17, after the material enters into the universal rolling mill shown in FIG. 3 and a certain time has elapsed, the rolling loads of the driving-side vertical roll 2 _DS and the working-side vertical roll 2 _WS are measured by a load meter. Measurement is performed using 3 _DS and 3 _WS , respectively. The measurement result of the rolling load is stored in the arithmetic unit 4 as a lock-on value. Thereafter, measured in each continuously rolling load of the drive-side vertical roll _{2 DS} and working side vertical rolls _{2 WS} in load meter _{3 DS, 3 WS.} The measurement result is input to the arithmetic unit 4 , and the difference between the lock-on value and the rolling load deviation ΔP for each of the two vertical rolls 2 _DS and 2 _WS is obtained. When the load deviation ΔP is determined, the roll gap control amount between the horizontal roll 1 and the vertical rolls 2 _DS , 2 _WS is determined by the arithmetic unit 4, and the result is output to the rolling-down control units 5 _DS , 5 _WS. . The draft control devices 5 _DS and 5 _WS output operation signals to the draft motors 6 _DS and 6 _WS to control the roll gap . The above series of control operations is repeated until the rear end of the rolled material reaches the finishing universal rolling mill.
[0026]
In the above description, the roll gap is controlled in all the intermediate rolling passes 15, 16, and 17, but the roll gap may be controlled in one or two of these passes. Further, the example in which only the roll gap between the vertical rolls is controlled has been described, but the same applies to the case where the roll gap between the horizontal rolls is controlled. As for the finish rolling pass, it is not necessary to control the roll gap as long as sufficient mill rigidity can be secured for the required thickness accuracy as described above. Furthermore, although the form of the present invention has been described using rails as an example, the present invention is also applicable to shaped steel such as H-shaped steel, I-shaped steel, and T-shaped steel.
[0027]
【Example】
Rails (JIS 60 kg class, height 174 mm, head width 65 mm, leg width 145 mm) were rolled in the rolling process shown in FIG. 2 in the following three cases.
[0028]
(1) Roll gap is not controlled in both intermediate and finish universal rolling. (2) Roll gap is controlled only in finish universal rolling (18 passes). (3) Intermediate (15, 16, 17 passes) and finish universal rolling ( FIGS. 4 and 5 show the results of the above three cases in which the roll gap is controlled in (18 passes). In the case of (1), the variation in product height in the longitudinal direction was 0.7 mm, and the variation in leg width was 0.5 mm. In case (2), the height variation was reduced to 0.25 mm, while the leg width variation was increased to 1.22 mm. In the case of (3), the height variation was 0.24 mm and the leg width variation was 0.5 mm, and the height accuracy could be improved while maintaining the leg width accuracy.
[0029]
【The invention's effect】
In the first invention, since the roll gap is controlled in both the intermediate universal rolling and the finish universal rolling, a shaped steel having a flange width and a thickness with high dimensional accuracy can be obtained.
[0030]
According to the second and third aspects of the present invention, it is possible to obtain a shaped steel having a flange width and a thickness with high dimensional accuracy as in the first aspect of the invention, even if the control of the roll gap in the finish universal rolling is omitted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a method for controlling a roll gap in the present invention.
FIG. 2 is a rolling process diagram of a rail to which the present invention is applied.
FIG. 3 is a drawing schematically showing a universal rolling mill used for section steel rolling.
FIG. 4 is a diagram showing an example of rail height variation comparing a conventional method and a method of the present invention for a method of controlling the dimension of a section steel.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a variation in leg width of a rail comparing a conventional method and a method of the present invention in a method of controlling the dimension of a section steel.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Horizontal roll 2 Vertical roll 3 Load cell 4 Computing device 5 Depressing control device 6 Depressing motor R Rolling material subscript DS shows the drive side, and subscript WS shows the working side.

Claims (3)

粗圧延機、中間ユニバーサル圧延機、エッジャー圧延機、および仕上ユニバーサル圧延機による形鋼の圧延で、中間ユニバーサルと仕上ユニバーサル圧延との間で少なくとも１パスのエッジャー圧延を行い、中間ユニバーサル圧延および仕上ユニバーサル圧延でそれぞれ水平ロールおよび垂直ロールのロール間隙を制御する形鋼の寸法制御方法において、下式に基づいて前記ロール間隙を制御することを特徴とする形鋼の寸法制御方法。
ΔＳ _ＤＳ ＝−α _ＤＳ ΔＰ _ＤＳ ／Ｍ _ＤＳ ＋α _Ｔ （ΔＰ _ＷＳ −ΔＰ _ＤＳ ）／Ｍ _Ｔ
ΔＳ _ＷＳ ＝−α _ＷＳ ΔＰ _ＷＳ ／Ｍ _ＷＳ ＋α _Ｔ （ΔＰ _ＤＳ −ΔＰ _ＷＳ ）／Ｍ _Ｔ
ここで、ΔＳ _ＤＳ ：駆動側垂直ロールのロール間隙制御量
ΔＳ _ＷＳ ：作業側垂直ロールのロール間隙制御量
α：制御ゲイン Ｍ：ミル剛性
ΔＰ：圧延荷重とロックオン荷重との差
添字 ＤＳ：駆動側 ＷＳ：作業側 Ｔ：水平ロール軸方向 In the section steel rolling by the rough rolling mill, the intermediate universal rolling mill, the edger rolling mill, and the finishing universal rolling mill , at least one pass of edger rolling is performed between the intermediate universal and the finishing universal rolling, and the intermediate universal rolling and the finishing universal are performed. A dimensional control method for a section steel, which controls a roll gap between a horizontal roll and a vertical roll by rolling , wherein the roll gap is controlled based on the following equation .
_{ΔS DS = -α DS ΔP DS /} M DS + α T (ΔP WS -ΔP DS) / M T
_{ΔS WS = -α WS ΔP WS /} M WS + α T (ΔP DS -ΔP WS) / M T
Here, ΔS _DS : roll gap control amount of the drive side vertical roll
ΔS _WS : Roll gap control amount of working-side vertical roll
α: Control gain M: Mill rigidity
ΔP: difference between rolling load and lock-on load
Subscript DS: Drive side WS: Work side T: Horizontal roll axis direction 前記粗圧延機、中間ユニバーサル圧延機、エッジャー圧延機、および仕上ユニバーサル圧延機が既存の圧延設備であって、前記仕上ユニバーサル圧延において、荷重変動δＰについて下記条件の適否を判断し、荷重変動δＰが下記条件を満たす場合、前記中間ユニバーサル圧延でのみ水平ロールおよび垂直ロールのロール間隙を制御することを特徴とする請求項１記載の形鋼の寸法制御方法。
δＰ＜Ｍ・δＨ
ここで、Ｍ：ミル剛性
δＨ：仕上圧延後のフランジ厚みのばらつき最大許容値 The rough rolling mill, the intermediate universal rolling mill, the edger rolling mill, and the finishing universal rolling mill are existing rolling equipment, and in the finishing universal rolling, the load fluctuation δP is determined as to whether or not the following conditions are satisfied. The method according to claim 1, wherein when the following condition is satisfied, the gap between the horizontal roll and the vertical roll is controlled only in the intermediate universal rolling.
δP <M · δH
Here, M: Mill stiffness δH: Maximum allowable variation in flange thickness after finish rolling 粗圧延機、中間ユニバーサル圧延機、エッジャー圧延機、および仕上ユニバーサル圧延機による形鋼の寸法制御方法において、圧延設備計画時に前記仕上ユニバーサル圧延機のミル剛性Ｍが下記条件を満たすように当該仕上ユニバーサル圧延機の仕様を決定し、中間ユニバーサル圧延と仕上ユニバーサル圧延との間で少なくとも１パスのエッジャー圧延を行い、中間ユニバーサル圧延でのみ水平ロールおよび垂直ロールのロール間隙を制御することを特徴とする請求項１記載の形鋼の寸法制御方法。
Ｍ＞δＰ／δＨ
ここで、δＰ：仕上圧延におけるロックオン荷重からの最大荷重変動
δＨ：仕上圧延後のフランジ厚みのばらつき最大許容値In the method of controlling the shape of a section steel by using a rough rolling mill, an intermediate universal rolling mill, an edger rolling mill, and a finishing universal rolling mill, the finishing universal mill is designed such that the mill rigidity M of the finishing universal rolling mill satisfies the following conditions at the time of rolling equipment planning. determining the specifications of the rolling mill performs the edger rolling at least one path with the universal finish rolling the intermediate universal rolling, and controlling the roll gap of the horizontal rolls and vertical rolls only in the intermediate universal rolling claims Item 4. The method for controlling a dimension of a shaped steel according to Item 1 .
M> δP / δH
Here, δP: maximum load variation from lock-on load in finish rolling δH: maximum allowable variation in flange thickness after finish rolling

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