JPH0857512A - テーパー鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】タンデム式の圧延機によって、所望の板厚テー
パー量を持ったテーパー鋼板を精度よく製造する。 【構成】テーパー鋼板１０をタンデム式圧延機により製
造するにあたり、各スタンドにおいてマスフローが一定
である前提で、各スタンドにおいてその出側板厚に対す
る出側目標板厚テーパー量の比率が、全スタンドにおい
て一定である条件の下で、ゲージメータ板厚式は変更せ
ずに、予め設定された最終スタンド７出側での目標板厚
テーパー量に応じた、各スタンドにおける圧下修正量を
演算して、この圧下修正量をゲージメータ式自動板厚制
御装置２０，２０…に与えて、各スタンドの圧延を実行
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、板厚が長手方向に沿っ
て、先端から後端に向かって一定の勾配で変化する、い
わゆるテーパー鋼板をタンデム式圧延機によって製造す
る方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧延機で被圧延鋼板の板厚を所望の値に
自動制御する方法として、いわゆるゲージメーター方式
と呼ばれる制御方法が多く採用されている。これは、圧
延機を一種の板厚測定器として利用するものであり、測
定したロール間隙と圧延荷重などから実板厚を演算し、
実板厚と目標板厚とを比較して、その偏差が常に０とな
るようにロール圧下位置（圧下量）をフィードバック制
御する方法である。

【０００３】このゲージメーター方式の制御方法によっ
て、長手方向の一端から他端に向かって一定の勾配で板
厚が変化するいわゆるテーパー鋼板を圧延する場合、目
標板厚を始めから一定のパススケジュールでテーパー状
に定めておくか、あるいは圧延速度など圧延中の実測値
の変化に対応したテーパー量で目標板厚を連続的に変化
させる方法が採られている。

【０００４】この制御方法の第１従来例として、特公昭
51−35183 号公報に開示された方法がある。これは、所
望のテーパー傾度に、実測圧延速度を乗じて得た値で目
標板厚を変化させる制御方法である。

【０００５】第２従来例としての特公昭55−61311 号公
報においては、圧延荷重と、外部より与えられた基準荷
重との荷重偏差を検出して出側板厚の絶対値を制御する
板厚制御方法において、圧延中の材料の移動距離に応じ
て基準荷重を変化させ、圧延鋼板の長手方向板厚を変化
させるようにした方法が開示されている。

【０００６】また、第３従来例としての特公昭60−124
号公報においては、入側板厚変化に伴う塑性特性の変動
を考慮したロール圧下位置を予め演算しておき、圧下速
度に応じてタイミング良く圧下設定を行って応答遅れに
よる制御精度の低下をなくす方法が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、第１従来例に
よる板厚制御方法では、その圧下系における応答遅れの
ため、圧延荷重などを実測した位置の鋼板の部分とその
実測値によって実板厚と演算した圧下制御による圧延が
行われた鋼板の部分とが一致しなくなり、良好な板厚精
度が得られないことがある。

【０００８】特に、圧延機入側の被圧延鋼板は、板厚変
動、材質変動あるいは張力変動などをもち、また、圧延
機に到達するまでの時間差による温度差が生じており、
これらはいずれも被圧延鋼板の変形抵抗などの塑性特性
に影響を与えるため、圧延荷重の変動をもたらすことに
なる。

【０００９】このような圧延荷重の変動は、上述のゲー
ジメーター方式により圧延機を介して測定可能であり、
実板厚のフィードバック制御を行えばよいのであるが、
塑性特性の変動は制御系に外乱として作用し、制御量の
正確な算定を難しくするという問題がある。

【００１０】他方、第２従来例では、４段可逆圧延機な
どの単スタンド圧延機を対象としているものであり、た
とえば熱間連続式仕上圧延機のように複数のスタンドに
よって構成されているものではなく、したがって、上流
側での板厚テーパーを考慮ししていないので、タンデム
圧延機に適用した場合には、当然に板厚精度の低下を招
く。

【００１１】この他、たとえば特公昭58−196112号公
報、特公昭63−130205号公報においても、単スタンドの
圧延機を対象とするものであり、同様の問題がある。

【００１２】また、第３従来例においては、入出側板
厚、鋼板温度などから塑性係数などを考慮した高精度の
圧延予測式を用いても、タンデム圧延機では応答遅れの
問題から高い板厚精度を得ることはできない。

【００１３】そこで、本発明の課題は、熱間薄板圧延に
おける熱間連続式仕上圧延機などのタンデム式の圧延機
によって、所定の板厚テーパー量を持ったテーパー鋼板
を高い精度で製造することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本第１発明は、テーパー鋼板をタンデム式圧延機によ
り製造するにあたり、各スタンドにおいてマスフローが
一定である前提で、各スタンドにおいてその出側板厚に
対する出側目標板厚テーパー量の比率が、全スタンドに
おいて一定である条件の下で、ゲージメータ板厚式は変
更せずに、予め設定された最終スタンド出側での目標板
厚テーパー量に応じた、各スタンドにおける圧下修正量
を演算して、この圧下修正量をゲージメータ式自動板厚
制御装置に与えて、各スタンドの圧延を実行することを
特徴とするものである。

【００１５】また、第２発明は、テーパー鋼板をタンデ
ム式圧延機により製造するにあたり、各スタンドにおい
てマスフローが一定である前提で、各スタンドにおいて
その出側板厚に対する出側目標板厚テーパー量の比率
が、全スタンドにおいて一定である条件の下で、各スタ
ンド出側板厚の偏差を、圧下位置偏差、荷重偏差および
ミル剛性係数と相関させたゲージメータ板厚式を、予め
設定された最終スタンド出側での目標板厚テーパー量と
当該鋼板の搬送方向位置に基づいて、各スタンドにおい
て段階的に変更しながら圧延を実行することを特徴とす
るものである。

【００１６】これらの場合において、最終段スタンド出
側における板厚を実測し、この実測板厚と出側目標板厚
との偏差に基づいて、各スタンドの圧下位置を補正する
ことが板厚精度をより高める上で好適である。

【００１７】

【作用】本発明においては、タンデム式圧延機におい
て、マスフロー一定の条件の下で、最終スタンド出側で
の目標板厚テーパー量に応じて、各スタンドに対して、
圧下修正量を配分するか、ゲージメータ板厚式を段階的
に変更することにより、圧延を実行するものであるか
ら、応答遅れなく、かつ材料温度などの外乱の影響する
受けることなく、高精度のテーパー鋼板を製造できる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を実施例により、具体的に説明
する。本発明においては、各スタンド出側目標テーパー
量と目標板厚との比率が、全スタンド間で一定とした各
スタンドの仮圧下量を算出しておく。この仮圧下量に存
在する誤差を修正し、各スタンドを制御してテーパー鋼
板を製造する。

【００１９】＜第１発明＞まず、第１発明について説明
する。図１は、テーパー鋼板を圧延製造するためのタン
デム式の圧延機の概念図である。圧延機は、第１スタン
ド１、第２スタンド２、・・・・、第７スタンド７の合計７
段のスタンドにより構成され、鋼板１０の圧延過程でテ
ーパーを付与する。各スタンドでは、ゲージメータ板厚
式に従う圧下開度調整による自動厚み制御装置（ＡＧ
Ｃ）２０，２０…および圧下装置（図示せず）を備える
とともに、最終第７スタンド７の出側には、板厚計３０
が設けられている。

【００２０】また、外部から設定される目標テーパー量
Ｔに基づいて各スタンドに対して自動厚み制御装置２
０，２０…を介して圧下修正量を与える演算装置４０が
設けられるとともに、板厚計３０からの信号に基づいて
目標テーパー量Ｔに補正するモニター補正制御装置５０
も設けられている。ここに、目標テーパー量Ｔは図２に
示すように、トップとボトムとの間において１次的に板
厚が変化する際の板厚偏差の総量である。

【００２１】かかる設備の下で、次述によって導かれた
圧下量修正式により圧下量の修正が行われる。

【００２２】すなわち、各スタンドに対して、圧下位置
の変更をステップ的に与える。この場合、通板形状の安
定性を損なわないように、マスフロー一定の条件を前提
として、（１）式を立てる。ここで、Δｈ_i ^aim は第ｉ
スタンド出側の目標板厚テーパー量であり、実施例では
７スタンドであるから最終的な目標板厚テーパー量Ｔ
は、Δｈ₇ ^aim である。ｈ_i は板厚変更前の第ｉスタン
ド出側の板厚である。

【００２３】

【数１】

【００２４】ここで、各スタンドでの圧下量修正は以下
のように求める。すなわち、板厚と荷重（圧下力）との
相関でミル剛性曲線および塑性曲線を示す図３を参照す
れば、第ｉスタンドにおいて、入側板厚がΔＨ_i ( ＝Δ
ｈ_i-1 ^aim ) 変化した分に対して、（２）式の修正量Δ
Ｓ_i ⁽¹⁾ を与えると、第ｉスタンドの出側板厚の変動を
ゼロとすることができる。ここで、Ｍ_i は第ｉスタンド
のミル剛性係数、Ｑ_iは塑性係数である。

【００２５】

【数２】

【００２６】次に、出側板厚をΔｈ_i ^aim 変化させるた
めには、下記の（３）式に示されるΔＳ_i ⁽²⁾ の修正が
必要となる。

【００２７】

【数３】

【００２８】したがって、入側板厚がΔＨ_i ( ＝Δｈ
_i-1 ^aim ) 分変化し、出側板厚をΔｈ_i ^aim 変化させる
のに必要な圧下修正量ΔＳ_i は、次の（４）式で表され
る。

【００２９】

【数４】

【００３０】ここで、（１）式より、

【００３１】

【数５】

【００３２】という式が得られ、これらの式を（４）式
に代入すると、次の（６）式が得られる。

【００３３】

【数６】

【００３４】Δｈ₇ ^aim は、第７スタンド出側における
目標板厚テーパー量Ｔであることから、Δｈ₇ ^aim ＝Ｔ
なので、（５）式は、次の（７）式として表される。

【００３５】

【数７】

【００３６】この（７）式によって、目標板厚テーパー
量がＴであるときの、各スタンドの圧下修正量ΔＳ_i を
算出する。このように求められた各スタンドの圧下修正
量に基づいて、各スタンドの圧下量を修正の上設定し、
この修正圧下量をもって各スタンドでの圧延を実行する
ことによって、精度よいテーパー鋼板の製造が可能とな
る。また、このΔＳ_i を与えるためには、目標板厚テー
パー量Ｔを経時的または段階的に変更すればよい。

【００３７】（７）式で与えられた圧下修正量をステッ
プ状にＮ回に分けて実施すると、図４に示すような、階
段状の偏差が与えられる。このＮを多数にとると、平行
部は微小となるので、精度よくテーパー鋼板を製造する
ことができる。なお、テーパーを付与しない平行部にお
いては、ゲージメーターＡＧＣを使用することより、圧
延中の荷重変動を吸収することが可能となる。

【００３８】＜第２発明＞第２発明においては、ゲージ
メータ板厚式を圧延経過に伴って順次変更するものであ
る。このために、図６に示されるように、圧延鋼板長さ
を検出するために、最終スタンド（第７スタンド）のロ
ール周速度を圧延鋼板長さ演算装置６０に与える構成
が、図１の設備に対して付加されている。

【００３９】ここに、図２に示すように、テーパーが付
与の始端部をｌ_T 、終端部をｌ_B とする。

【００４０】かくして、第１発明と同様にマスフロー一
定の条件に従い、（１）式で与えられるΔｈ_i ^aim の板
厚変更指令を、圧延鋼板長さｌに応じて、（８）式のよ
うに実施する。ここで、（９）式の関係を有する。

【００４１】

【数８】

【００４２】

【数９】

【００４３】この場合、鋼板先端から一定長さｌ_T の間
は、板厚テーパーは付与しない。また、長さｌ_B から鋼
板後端部についても板厚一定とする。ただし、圧延鋼板
長さｌに関して、ｌ_T ＝０、ｌ_B ＝鋼板全長とすれば、
全長にわたってテーパーを付与できる。

【００４４】次に、鋼板の位置を検出するために、圧延
鋼板長さ演算装置６０にて、第７スタンドのロール周速
度と材料先進率から、材料速度を計算して、圧延鋼板長
さｌを時々刻々求め、テーパー鋼板長がｌ_T となった時
点で全スタンドのゲージメーターＡＧＣをロックオンす
る。

【００４５】その後、圧延鋼板長さｌに応じて、各スタ
ンドのゲージメーターＡＧＣを実施する。ここで、（１
０）式および（１１）式を与える。ここで、ΔＰ_i は、
第ｉスタンドにおける荷重ロックオン後の荷重偏差であ
り、（１２）式により与えられる。Ｐ_i は実際の圧延荷
重、Ｐ_i,L はロックオンした時の圧延荷重である。

【００４６】

【数１０】

【００４７】ΔＰ_i ＝Ｐ_i −Ｐ_i,L ………（１２） そして、（１１）式に（９）式および（１）式を代入す
れば、（１３）式が得られる。

【００４８】

【数１１】

【００４９】この（１３）式によるゲージメーターＡＧ
Ｃは、Ｎ回に段階を分けて行う離散的な変更指令を表し
ているが、経時的に変更してもよい。

【００５０】なお、第１発明、第２発明のいずれにおい
ても、最終的に板厚が目標板厚テーパー量となっている
ことが保証されているわけではない。したがって、最終
段スタンド出側に設置されている板厚計３０によって最
終段スタンド出側におけるテーパー鋼板の板厚を実測
し、この実測値と目標値との偏差を求めて、求められた
偏差に応じた、たとえばモニター方式ＡＧＣにより板厚
誤差を吸収することが好適である。

【００５１】（実験例）以下、本発明の実験例を具体的
に説明する。 ＜実施例１＞図１に示すタンデム式の圧延機によって、
（７）式を用いた制御を、ステップ数Ｎ＝４として行っ
た。その結果、図６に示すように、板幅変動に大きな影
響を与えることなく、精度よいテーパー鋼板を製造する
ことができた。

【００５２】＜比較例１＞また、比較例として、図１に
示すタンデム式の圧延機によって、本発明による制御を
適用せずにテーパー鋼板の製造を行った。その結果を図
７に示すが、この場合には、鋼板の温度等の外乱が大き
く作用し、良好な圧延を行うことができなかった。

【００５３】＜実施例２＞図５に示すタンデム式の圧延
機によって、（１３）式を用いた制御を、ステップ数Ｎ
＝６として行った。この時の圧延チャートを図８に示
す。図８から判るように、鋼板全長に渡って、板幅変動
に影響を与えることなく、滑らかなテーパー鋼板を製造
することができた。

【００５４】＜比較例２＞また、比較例として、図５に
示すタンデム式の圧延機によって、本発明による制御を
適用せずにテーパー鋼板の製造を行った。その結果を図
９に示すが、鋼板温度の外乱等により、板厚変動が発生
してしまい、滑らかなテーパーを有するテーパー鋼板を
製造することができなかった。

【００５５】＜実施例３＞実施例１においては、モニタ
ー方式ＡＧＣにより、板厚誤差を吸収してテーパー鋼板
の製造を行ったが、本実施例においては、モニター方式
ＡＧＣを行わず、他は実施例１と同一の条件としてテー
パー鋼板の製造を行った。その結果を図１０に示す。

【００５６】本実施例においても、比較例１よりも精度
よいテーパー鋼板を製造することができたが、最終板厚
（テーパー量）に対して大きな偏差が生じてしまった。
これは、テーパー量を得るために算出される各スタンド
の圧下変更量が、セットアップ時における計算値（予測
値）に基づいているため、実際に圧延した場合と誤差が
発生し、この誤差によって起こるものである。この点に
ついて、実施例１よりも劣るため、板厚計実測値に基づ
いたモニター方式ＡＧＣ制御等を用いて、板厚誤差を吸
収することが好ましいことが判る。

【００５７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなとおり、本発明
によれば、タンデム式の圧延機によって、所定の板厚テ
ーパー量を持ったテーパー鋼板を高い精度で製造するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１発明に係るタンデム式の圧延機の概念図で
ある。

【図２】テーパー鋼板の概念図である。

【図３】ゲージメータ方式の原理図である。

【図４】ステップ状に圧延したテーパー鋼板の概念図で
ある。

【図５】第２発明に係るタンデム式の圧延機の概念図で
ある。

【図６】実施例１の結果を示すグラフである。

【図７】比較例１の結果を示すグラフである。

【図８】実施例２の結果を示すグラフである。

【図９】比較例２の結果を示すグラフである。

【図１０】実施例３の結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１〜７…スタンド、１０…鋼板、２０…自動厚み制御装
置（ＡＧＣ）、３０…板厚計、４０…演算装置、５０…
モニター補正制御装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】テーパー鋼板をタンデム式圧延機により製
   造するにあたり、各スタンドにおいてマスフローが一定
   である前提で、各スタンドにおいてその出側板厚に対す
   る出側目標板厚テーパー量の比率が、全スタンドにおい
   て一定である条件の下で、 ゲージメータ板厚式は変更せずに、予め設定された最終
   スタンド出側での目標板厚テーパー量に応じた、各スタ
   ンドにおける圧下修正量を演算して、 この圧下修正量をゲージメータ式自動板厚制御装置に与
   えて、各スタンドの圧延を実行することを特徴とするテ
   ーパー鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】テーパー鋼板をタンデム式圧延機により製
   造するにあたり、各スタンドにおいてマスフローが一定
   である前提で、各スタンドにおいてその出側板厚に対す
   る出側目標板厚テーパー量の比率が、全スタンドにおい
   て一定である条件の下で、 各スタンド出側板厚の偏差を、圧下位置偏差、荷重偏差
   およびミル剛性係数と相関させたゲージメータ板厚式
   を、 予め設定された最終スタンド出側での目標板厚テーパー
   量と当該鋼板の搬送方向位置に基づいて、 各スタンドにおいて段階的に変更しながら圧延を実行す
   ることを特徴とするテーパー鋼板の製造方法。
3. 【請求項３】最終段スタンド出側における板厚を実測
   し、この実測板厚と出側目標板厚との偏差に基づいて、
   各スタンドの圧下位置を補正する請求項１または請求項
   ２記載のテーパー鋼板の製造方法。