JP4218119B2

JP4218119B2 - クロス圧延機における形状制御方法および装置

Info

Publication number: JP4218119B2
Application number: JP08504199A
Authority: JP
Inventors: 謙岡本; 浩治川島; 宏鳴海; 高史瀧本; 弘資潮海; 至菱沼; 昌哉多田; 政信落合
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1999-03-29
Filing date: 1999-03-29
Publication date: 2009-02-04
Anticipated expiration: 2019-03-29
Also published as: JP2000271625A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱延鋼帯等の被圧延材の圧延を行うクロス圧延機において、ワークロールのプロフィルを制御することで被圧延材の形状制御を行う形状制御方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被圧延材を熱延鋼帯として圧延する熱間仕上圧延機においては、圧延に伴い圧延機のワークロールの被圧延材との接触部分が摩耗していく。特に、同一幅の被圧延材を何本か圧延するとこのワークロールの摩耗は顕著となり、ワークロールのプロフィルが図６（ａ）に示すような形状となる。ここで、被圧延材との接触部分の両端部に対応する部分に段差が発生する（以下、段差部と呼ぶ。）。
【０００３】
一方、熱間圧延であることから、ワークロールは被圧延材からの入熱を受け、図６（ｂ）に示すように熱膨張によるプロフィル変化が生じる（以下、サーマルクラウンと呼ぶ。）。
そして、実際のワークロールは、上述の段差部とサーマルクラウンが重畳したプロフィルとなる（図６（ｃ））。
【０００４】
ここで、これまで圧延してきた被圧延材よりも幅広の次材を、図６（ｃ）に示すプロフィルのワークロールで圧延すると、そのプロフィルが幅広の被圧延材に転写され、被圧延材はプロフィル不良となる。
このため、従来は、被圧延材の圧延順を広幅のものから狭幅のものにスケジューリングして圧延することが行われており、狭幅材の圧延終了後にワークロールを交換することが行われていた。
【０００５】
また、図６（ｄ）に示すように、圧延機内に設置したオンライングラインダで段差部を研削しながら圧延を行い、前記段差部を除去して狭幅材圧延後に引き続き広幅材の圧延を可能とすることが試みられてきた。
また、特開昭55-94717号公報、特開昭60-158909 号公報、特開昭63-5814 号公報、特開昭63-171210 号公報等において、ワークロールにおける上記のサーマルクラウンを制御することを目的として、ワークロールの軸方向（すなわち、被圧延材の幅方向）のロール冷却水の水量調整を行い、被圧延材の形状を制御する技術がすでに知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一方、近年、熱間仕上圧延機においては、上下ワークロールのロール軸間に角度を与え、すなわち上下ワークロールをクロスさせて圧延を行うクロス圧延機が採用されつつある。
クロス圧延機は、上下ワークロールをクロスさせると上下ワークロールの間隙がロールセンタと両端部で異なることを利用して、クロス角を制御することで被圧延材の形状制御を行うことを可能とした圧延機である。
【０００７】
このクロス圧延機を用い、サーマルクラウンを有するワークロールで圧延を行う場合、次のような問題がある。
まず、クロス圧延機において、サーマルクラウンを有するワークロールのロール間隙について説明する。
図７（ａ）の破線は、サーマルクラウン発生前の初期ロールプロフィルを示している。そして、熱間で圧延を行うことで実線に示すようなサーマルクラウンが発生する。ただし、初期ロールプロフィルは、圧延時のロールたわみ等を考慮してあらかじめ所定のカーブ（以下イニシャルクラウンと言う）に仕上げられている。
【０００８】
ここで、圧延前には破線の形状であったロールプロフィルは、例えば1000mm幅の被圧延材を50本圧延した後には実線のような形状となり、図示のようなサーマルクラウンが形成される。
図７（ｂ）〜（ｄ）はそれぞれ、クロス角０゜（（ｂ）図）、クロス角1.0 ゜（（ｃ）図）、クロス角1.6 ゜（（ｄ）図）のそれぞれの場合における上下ワークロール間隔（サーマルクラウンを有する場合で、最も上下ロール間隔が狭い位置でのロール間隔を０μｍとなるように縦軸を設定した）を示したものである。それぞれ、破線はイニシャルクラウンの場合、実線はサーマルクラウンを有する場合の計算値である。
【０００９】
図から明らかなように、サーマルクラウンを有する場合、板幅端部に相当する位置に突起部（以下、ハイスポットとも呼ぶ。）が発生する。図示のロール間隙を有するワークロールに、その突起部の位置よりも幅広の被圧延材を通板して圧延すると、突起部が被圧延材側に転写して板プロフィル不良となってしまうのである。
【００１０】
ここで、この突起部をなくすには、図６（ｄ）ですでに説明したと同様にオンライングラインダでロールを研削し、サーマルクラウンをなくすようにすれば良い。
しかし、サーマルクラウンに相当する部分をオンラインで研削することは、長い研削時間を要し、その間は圧延を停止させることが必要となることから圧延能率を大幅に低下させる。また、ロール原単位も大幅に低下させることになる。
【００１１】
また、特開昭55-94717号公報、特開昭60-158909 号公報、特開昭63-5814 号公報、特開昭63-171210 号公報に示されるような、ワークロールの軸方向のロール冷却水の水量調整を行う場合においても、前記クロス角の変更に伴う上下ワークロール間隙の変化については考慮していないので、適正に前記突起部を消失させるようなロール冷却を実施することはできなかった。
【００１２】
そのため、クロス圧延機においては、サーマルクラウンをなくし、狭幅材圧延後に、引き続き広幅材を圧延する、いわゆる幅戻り圧延を自由に実施することができなかった。
本発明は、クロス圧延機において、この幅戻り圧延を自由に実施することのできる形状制御方法および装置を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上下のワークロールをクロスさせて被圧延材を圧延するクロス圧延機における形状制御方法であって、ワークロールの軸方向に複数配置され、独立して冷却水量の調整が可能なワークロール水冷手段のそれぞれの冷却水量を、ワークロールプロフィルの予測値または実測値とワークロールのクロス角に基づいて設定し、ワークロール表面の冷却を制御することで被圧延材の形状を制御することを特徴とするクロス圧延機における形状制御方法によって上記の課題を解決したのである。
【００１４】
また、上下のワークロールをクロスさせて被圧延材を圧延するクロス圧延機における形状制御装置であって、ワークロールの軸方向に複数配置され、独立して冷却水量の調整が可能なワークロール水冷手段と、ワークロールプロフィルの予測手段または測定手段と、ワークロールのクロス角を設定するクロス角設定手段と、ワークロールプロフィルとワークロールのクロス角に基づきワークロール水冷手段のそれぞれの冷却水量を調整する冷却水量調整手段と、から構成されるクロス圧延機における形状制御装置を適用することで上記の課題を解決したのである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は本発明の形状制御装置の例を示す。尚、図１（ａ）においては７スタンドからなる連続仕上圧延機の最終の２スタンド（Ｆ６，Ｆ７）のみの側面図を示し、図１（ｂ）はＦ６スタンドの平面図を示す。
【００１６】
各スタンドは、上ワークロール2a、下ワークロール2b、上バックアップロール3a、下バックアップロール3b、上下ワークロールのクロス角を変更するクロス角調節装置６を有している。クロス角調節装置６には形状制御装置５からクロス角設定値が送られる。
本発明の形状制御装置は、ワークロール2aに沿って配列した複数の水冷ノズル4aおよびワークロール2bの軸方向に沿って配列した複数の水冷ノズル4bを有し、各水冷ノズルには水ポンプ11より水配管10を介して冷却水が供給される。本実施形態においては、上下ワークロールに対してそれぞれ10個の水冷ノズル4aおよび4bが設けられている。各水冷ノズルへの水配管には冷却水量調整手段として流量調整バルブ8a、8bを有する。該流量調整バルブ8a、8bは形状制御装置５により開度調整が行われる。
【００１７】
なお、Ｆ６スタンドには上ワークロールのロールプロフィルをオンラインにて測定するオンラインプロフィルメータ7aおよび下ワークロールのロールプロフィルをオンラインにて測定するオンラインプロフィルメータ7bが設置されており、これらオンラインプロフィルメータによるロールプロフィル測定データは形状制御装置５に送られるようになっている。
【００１８】
次に、図１に示したワークロール冷却装置を用いた、本発明のワークロール冷却方法について説明する。
形状制御装置５では、図２に示すフローにしたがって水冷ノズル4a、4bから噴出させる冷却水量を決定する。
図示しない上位コンピュータでは現在組み込まれている各ワークロールの使用実績（圧延条件、冷却条件）を記憶し、圧延インターバル中（次圧延材が圧延機に噛み込むまでの待機時間中）に形状制御装置５に使用実績データを出力する。また、それと同時に次圧延材の圧延条件（各スタンド出側の板厚目標値、板クラウン目標値）をロール形状制御装置５に出力する。また、図１においては第６スタンドＦ６にはオンラインにてワークロールのプロフィルを測定できるオンラインプロフィルメータ7a、7bが設置されている。オンラインプロフィルメータが設置されているスタンドについては、これによる測定データが形状制御装置５に送られる。
【００１９】
形状制御装置５では、まず、上位コンピュータから送られたワークロールの使用実績データ、または、オンラインプロフィルメータによるロールプロフィル測定データに基づいて、現在のワークロールのロールプロフィルを演算する（ステップ110 ）。そして、ロールプロフィル演算値と、次圧延材の圧延条件（各スタンド出側の板厚目標値、板クラウン目標値等）に基づいて、各スタンドの最適クロス角を決定する（ステップ120 ）。次に、各スタンドをステップ120 で決定したクロス角として圧延した場合の上下ワークロールの間隙の幅方向分布を予測する（ステップ130 ）。そして、該幅方向分布に基づき、幅方向各位置での冷却水量を演算し、各流量調整バルブ８の開度を決定する（ステップ140 ）。
【００２０】
図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれクロス角が０゜の場合と1.6 ゜の場合について、圧延中のワークロールの冷却を幅方向で同量の冷却水量で行った場合の、上下ワークロール間隙（図中破線）と、本発明によるワークロール冷却方法において目標とする上下ワークロール間隙（図中実線）を示している。本発明ではステップ140 にて、突起部の高さを小さくできるような冷却水量分布を求める。すなわち、上下ワークロール間隙が図中の実線に示されるようになるよう、冷却水量分布を決定する。
【００２１】
図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれクロス角が０゜の場合と1.6 ゜の場合についての幅方向各位置でのロール冷却水量演算結果の例を示す。クロス角が０゜の場合とクロス角が1.6 ゜の場合とを比較すると、突起部近傍に対する冷却水量が異なっている。図中ラインセンタ（０mm位置）より右側について見ると、−800 〜−600mm 位置の冷却水量は、クロス角０゜の場合は200 ｌ／分・ｍであるのに対し、クロス角1.6 ゜の場合では、150 ｌ／分・ｍとしている。また、−400 〜−200mm 位置の冷却水量は、クロス角０゜の場合は200 ｌ／分・ｍであるのに対し、クロス角1.6 ゜の場合では180 ｌ／分・ｍとしている。このように、突起部を滑らかにするための幅方向各位置での冷却水量を近傍に対する冷却水量を、クロス角に応じて変更することで、クロス角がどのような値であっても上下ワークロールの間隙の幅方向分布を滑らかにすることができる。
【００２２】
なお、上記実施形態に示したワークロール冷却装置では、幅方向に10個の水冷ノズルを配列させて幅方向各位置の冷却を受け持たせているが、本発明はこれに限定されるものではなく、必要とするワークロールプロフィールに応じて水冷ノズル数を自由に決めることが可能である。また、冷却水量等についても、圧延温度等の圧延条件に応じて適切な設備能力を持たせることが望ましく、上記に限定されるものでないことは言うまでもない。
【００２３】
また上記実施形態においては、熱間仕上圧延機の最終の２スタンドに本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限定されず、他のスタンドに適用できることは言うまでもない。
【００２４】
【実施例】
本発明の形状制御を適用した実施例について説明する。
図１に示す本発明を適用した本発明例と、形状制御を行わない従来例のそれぞれについて圧延を実施し、被圧延材の板幅方向の形状比較を行った。
まず、被圧延材として1000mm幅の低炭素鋼鋼帯と1200mm幅の低炭素鋼鋼帯を用意し、交互に圧延を行い、計50コイルの本発明例の圧延を行った。次に、同様にして従来例の圧延を行っている。
【００２５】
その結果を図５に示す。図５は、被圧延材を圧延後、その幅方向プロフィルを測定し表示したものである。
ここで、従来例の49本目では1000mm幅材の板幅方向の両端部にエッジビルドアップと呼ばれる突起部が顕著に現れている。そして、50本目の1200mm幅材において、両端部にはエッジビルドアップが現れており、さらに、1000mm幅相当位置には、高さ40μｍにもなるハイスポットが発生している。
【００２６】
これに対し、本発明例では、49本目におけるエッジビルドアップも比較的小さく、50本目に認められるハイスポットも高さ５μｍと問題とはならないレベルに抑えられている。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の適用により、クロス圧延機のクロス角に応じた最適のワークロール水冷が可能となり、クロス圧延機における被圧延材の幅方向の形状制御を最適化することができた。
本発明によって、圧延スケジュールを気にすることなく、幅戻り圧延も自由に行うことができるようになった。そのため、圧延順の規制を大幅に緩和でき、生産性向上に大きく寄与することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の形状制御装置を示す構成図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図２】本発明の形状制御について説明するブロックダイアグラムである。
【図３】ロール軸方向での上下ロール間隙を示す図である。
【図４】本発明の形状制御における冷却水量パターンの例を示すグラフである。
【図５】被圧延材の幅方向プロフィルを示すグラフである。
【図６】ワークロールの摩耗による段差部を解消するための従来の方法を説明するグラフである。
【図７】ワークロールのロールプロフィルおよびクロス角毎の上下ロール間隙を示すグラフである。
【符号の説明】
2a、2b ワークロール
3a、3b バックアップロール
4a、4b 水冷ノズル（ワークロール水冷手段）
５形状制御装置
６クロス角調節装置（クロス角設定手段）
７、7a、7b プロフィルメータ（プロフィルの測定手段）
8a、8b バルブ（冷却水量調整手段）
10 水配管
11 水ポンプ

Claims

上下のワークロールをクロスさせて被圧延材を圧延するクロス圧延機における形状制御方法であって、ワークロールの軸方向に複数配置され、独立して冷却水量の調整が可能なワークロール水冷手段のそれぞれの冷却水量を、ワークロールプロフィルの予測値または実測値とワークロールのクロス角に基づいて設定し、ワークロール表面の冷却を制御することで被圧延材の形状を制御することを特徴とするクロス圧延機における形状制御方法。
上下のワークロールをクロスさせて被圧延材を圧延するクロス圧延機における形状制御装置であって、ワークロールの軸方向に複数配置され、独立して冷却水量の調整が可能なワークロール水冷手段と、ワークロールプロフィルの予測手段または測定手段と、ワークロールのクロス角を設定するクロス角設定手段と、ワークロールプロフィルとワークロールのクロス角に基づきワークロール水冷手段のそれぞれの冷却水量を調整する冷却水量調整手段と、から構成されるクロス圧延機における形状制御装置。