(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粗圧延機と、粗圧延機により圧延された粗圧延材を幅方向全体にわたって加熱できる加熱装置と、ロール開度を調整できる竪型圧延機と、仕上圧延機とを順次配置した圧延設備において、
前記粗圧延機出側の粗圧延材の幅変動を検知し、それに基づきロール開度制御出力を演算する手段と、
前記粗圧延機出側の粗圧延材の温度変動を検知し、それに基づき加熱制御出力を演算する手段と、
前記加熱制御出力に基づき粗圧延材を加熱することにより粗圧延材の長手方向の温度変動を低減する前記加熱装置と、
前記ロール開度制御出力に基づき粗圧延材を幅方向に圧下することにより粗圧延材の幅変動を長手方向にわたって低減する前記竪型圧延機と、
を備えることを特徴とする金属板の圧延設備。
【請求項２】
粗圧延機により圧延した粗圧延材を、粗圧延機出側の粗圧延材の温度変動に基づき幅方向全体にわたって加熱調整することにより長手方向の温度変動を解消した後、粗圧延機出側の粗圧延材の幅変動に基づき竪型圧延機の圧下量を調整することにより板幅変動を低減することを特徴とする金属板の圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、金属板の板幅変動を精度良く抑制できる圧延設備および圧延方法に関する。
【０００２】
金属板としては例えば鋼板があり、以下においては鋼板を例にとり説明する。
【０００３】
【従来の技術】
鋼板の熱間連続圧延においては、加熱炉での加熱むらにより長手方向の温度変動、いわゆる、スキッドマークが生じ、それにより圧延材の変形抵抗が変動し、その結果、幅方向への塑性変形挙動が変動し、板幅変動が発生する。そのため、製品品質不良またはサイドトリマによるトリミングによって歩留まりが減少するという問題点がある。
【０００４】
上記スキッドマークによる板幅変動を抑制する方法としては、主に２つある。
【０００５】
第１は、板幅変動を抑制するために圧延材の温度分布を積極的に変化させるもので、例えば、特開昭６３−１１９９２１号公報では、あらかじめ粗圧延機出側の板幅と温度を測定し、仕上圧延後の板幅が目標板幅となるように、圧延材を加熱する方法を提案している。
【０００６】
第２は、圧延材の温度分布はそのままで、仕上圧延機入側の竪型圧延機、もしくは、仕上圧延機のスタンド間張力により行う方法であるが、一般的にスタンド間張力による方法では板幅変動を抑制するためにコイル内にて張力を大きく変動させると通板性が悪化し圧延トラブルとなることから、張力の変更量を大きくできない。また、張力を変更しても幅が修正されるまでの応答性が悪く、一方、竪型圧延機で行う方法では、開度を変更することで幅を直接調整でき、応答性が良いことから、竪型圧延機による方法で実施した方が効果が大きいことが知られている。
【０００７】
また、一般的に仕上圧延機入側に竪型圧延機を有する仕上圧延機での板幅変化要因には、竪型圧延機での幅圧下により生じる板幅端部の盛り上がり、いわゆるドッグボーンが竪型圧延機後の水平圧延により戻される「幅圧下・ドッグボーン幅戻り挙動」のほかに、幅圧下・ドッグボーン幅戻り挙動後の水平圧延機間での張力などによる「板幅縮み挙動」が存在する。
【０００８】
したがって、スキッドマークによる板幅変動の抑制を、竪型圧延機による方法で実施する場合には、水平圧延機間での張力などによる板幅縮み挙動も含めて実施しないと、仕上圧延機出側の板幅を目標幅に制御できないというディメリットも存在する。
【０００９】
上記ディメリットを解決する手段として、特開平３−７１９０９号公報では、水平圧延機間での張力などによる板幅縮み挙動に着目し、予め所定のサンプリング間隔で測定した粗圧延機出側の板幅、温度の情報から、仕上圧延機出側で目標幅となるように第１スタンド出側の目標幅を各サンプリング毎に設定し、設定した第１スタンド出側の目標幅となるように、幅圧下・ドッグボーン幅戻り挙動を考慮して、竪型圧延機の開度を修正する方法を提案している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
圧延材は決められた温度範囲以内に温度制御されることが要求されるが、特開昭６３−１１９９２１号に記載の方法は、そのような温度範囲内への制御を考慮せずに板幅を制御する技術である。したがって、板幅変動が大きい場合、加熱量を大きくすることで板幅品質不良を防止することはできても、決められた温度範囲を超え、温度品質不良となる可能性が大いに存在する。
【００１１】
また、幅圧下・ドッグボーン幅戻り挙動、水平圧延機間での張力などによる板幅縮み挙動は、それぞれ単独でも複雑な温度依存性があるが、最終の仕上圧延機出側での板幅変動は両者の温度依存性が相互に影響しあうため、温度変動が板幅変動に及ぼす影響を正確に予測することは困難である。
【００１２】
したがって、特開昭６３−１１９９２１号公報および特開平３−７１９０９号公報に記載の方法では、温度変動が板幅変動に及ぼす影響の予測精度が不良の場合には、仕上圧延機出側にて板幅変動が残る可能性が極めて大きい。
【００１３】
なお、幅圧下・ドッグボーン幅戻り挙動は、圧延材端部での幅変化挙動であるが、水平圧延機間での張力などによる板幅縮み挙動は、圧延材端部のみではなく幅方向全域での幅変化挙動であるため、圧延材の幅方向全体を加熱できる加熱装置が必要である。
【００１４】
このように、板幅変動を抜本的に低減するためには下記の作用を併せ持つ技術が必要である。
【００１５】
(1) 圧延材の温度変動を低減するように圧延材の幅方向の全域を加熱することにより温度品質不良を発生させず、かつ、幅圧下・ドッグボーン幅戻り挙動、水平圧延機間での張力などによる板幅縮み挙動に対するスキッドマークの影響を消去する。
【００１６】
(2) 上記作用により、温度変動および温度品質不良を有さず、粗圧延機出側までに発生した板幅変動による影響のみを有することとなった粗圧延材に対して、竪型圧延機の開度変更制御技術を適用することにより、板幅変動を精度良く修正する。
本発明の課題は、上記の従来技術における問題点を解決するためになされたものであって、その課題は、加熱装置および竪型圧延機を有し、温度品質不良を発生させることなく、板幅変動をきわめて小さくできる圧延設備および圧延方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記の課題に鑑みてなされたものであって、その要旨は次のとおりである。
【００１８】
(1) 本発明の金属板の圧延設備は、粗圧延機と、粗圧延機により圧延された粗圧延材を幅方向全体にわたって加熱できる加熱装置と、ロール開度を調整できる竪型圧延機と、仕上圧延機とを順次配置した圧延設備において、
前記粗圧延機出側の粗圧延材の幅変動を検知し、それに基づきロール開度制御出力を演算する手段と、
前記粗圧延機出側の粗圧延材の温度変動を検知し、それに基づき加熱制御出力を演算する手段と、
前記加熱制御出力に基づき粗圧延材を加熱することにより粗圧延材の長手方向の温度変動を低減する前記加熱装置と、
前記ロール開度制御出力に基づき粗圧延材を幅方向に圧下することにより粗圧延材の幅変動を長手方向にわたって低減する前記竪型圧延機と、
を備えることを特徴とする。
【００１９】
(2) 本発明の金属板の圧延方法は、粗圧延機により圧延した粗圧延材を、粗圧延機出側の粗圧延材の温度変動に基づき幅方向全体にわたって加熱調整することにより長手方向の温度変動を解消した後、粗圧延機出側の粗圧延材の幅変動に基づき竪型圧延機の圧下量を調整することにより板幅変動を低減することを特徴とする。
ここで、粗圧延機と加熱装置と竪型圧延機と仕上圧延機はこの順に配置されていればよく、各装置の間に他の装置またはプロセスが介在する場合も含まれる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明にかかる金属板の圧延設備を模式的に示したものである。
粗圧延機２は加熱炉にて加熱されたスラブを粗圧延し、粗圧延材１とする。粗圧延材１は、仕上圧延機３の上手側に設置された幅方向全体を加熱できる加熱装置４により粗圧延材の長手方向温度変動を低減するように加熱される(以下、「加熱制御」とよぶ)。加熱装置は、粗圧延材の幅方向全体を加熱することのできるものが必要であり、例えば誘導加熱方式のものが適用できる。
【００２１】
加熱装置の前方または後方に設置した温度測定装置７により測定された温度測定値に基づき、長手方向の温度変動を低減するために必要な加熱量を加熱量演算装置８にて算出し、誘導加熱装置の誘導コイルの電力を調整する。
【００２２】
上記、加熱制御により、板幅全体にわたって長手方向の温度変動を極めて小さくできるため、加熱制御された粗圧延材１を仕上圧延機３により圧延した場合、温度変動に起因する板幅変動が生じないという極めて有利な効果が得られる。その結果、特開昭６３−１１９９２１号公報に記載の従来技術のように、粗圧延材を部分的に加熱するだけで温度変動を抑制する技術において、必要加熱量の予測精度が不良の場合に仕上圧延機出側での板幅変動が残るといった問題も起こらない。
【００２３】
しかし、本発明の加熱制御を行った場合であっても、抑制できるのは長手方向温度変動のみであり、加熱装置４よりも上流で生じた板幅変動は残存したままである。
【００２４】
本発明は、上記の板幅変動を低減するために、さらにロール開度を変更することができる竪型圧延機５をも設置し、板幅変動を抜本的に解消するものである。
【００２５】
竪型圧延機５は、幅圧下量演算装置９により演算された出力に基づきロール開度を調整し、粗圧延材を板幅方向に圧下する。用いられる論理式は、一般的に用いられているものでよく、例えば以下のものが使用できる。
【００２６】
あらかじめ粗圧延機から搬出された圧延材の長手方向の板幅を粗圧延機出側に設置された板幅測定装置６にて所定のサンプリング間隔にて測定する。このとき測定された各板幅実測値をＷaraiとする。そして、竪型圧延機の幅調整効率ηを下記式（１）により各サンプリング毎に算出する。
ここで、Ｈaraは粗圧延機出側の板厚、ｈaraは仕上圧延機第１スタンド出側の板厚、Ｒは仕上圧延機第１スタンドのワークロール半径、Ｒｅは竪型圧延機のロール半径である。
【００２７】
【数１】
0003636029.tif 000002
そして、あらかじめ仕上圧延スケジュールによって設定されている仕上圧延機出側の板幅目標値Ｗaimと式（２）により設定される竪型圧延機と水平圧延機による幅圧下・ドッグボーン幅戻り挙動後の板幅縮み量△Ｗσを用いて、仕上圧延機出側の板幅を板幅変動なく目標幅とする竪型圧延機の幅圧下量を式（３）により算出する。
【００２８】
【数２】
0003636029.tif 000003
【数３】
0003636029.tif 000004
なお、Ｈｊは第ｊスタンド入側の板厚、ｈｊは第ｊスタンド出側の板厚、Ｒｊは第ｊスタンドのワークロール半径、ｔｊは第ｊスタンドから第（ｊ＋１）スタンド通過までの時間、Ｔｊは第ｊスタンドの圧延材温度、σｊは第ｊスタンドから第（ｊ＋１）スタンド間のスタンド間張力である。
【００２９】
上記に説明した竪型圧延機による板幅制御を実施することにより、加熱装置４までに生じた板幅変動を精度良く修正することが可能である。
【００３０】
【実施例】
図１は本発明にかかる金属板の圧延設備を示したものであり、以下の実施例では、仕上圧延機として７スタンド（Ｆ１〜Ｆ７）の水平圧延機を用いた場合につき説明する。
表１に圧延スケジュールを示す。
【００３１】
【表１】
0003636029.tif 000005
尚、対象鋼は、Ｃ：０．１４％、Ｓｉ：０．０１％、Ｍｎ：１．２５％の鋼組成を有する高張力鋼であり、他の圧延条件等は下記のとおりである。
［圧延条件等］
加熱炉からのスラブ抽出温度：１２５０℃
スラブ厚さ：２５０ｍｍ
粗圧延機出口での粗圧延材温度：１１００℃
仕上げ圧延速度：  先端部通範板時：６００m/min、最高速度：８００m/min
鋼板の板幅：１１７５mm
鋼板厚さ：１．４ｍｍ
また、従来技術としては、特開昭６３−１１９９２１号公報および特開平３−７１９０９号公報に記載されたもの（それぞれ「従来技術１」および「従来技術２」という。）を用いた。
【００３２】
図２に加熱装置を通過後の粗圧延材の長手方向の温度分布を、図３に仕上圧延機を通過後の鋼板の長手方向の温度分布を、そして、図４に仕上圧延機を通過後の鋼板１１の長手方向の板幅偏差を示す。
【００３３】
なお、図中の細点線は、加熱装置による加熱および竪型圧延機による板幅制御を何れも行わない場合（無制御）の結果であり、細線は、従来技術１による加熱装置のみにより板幅制御を行った場合の結果であり、細破線は従来技術２による竪型圧延機のみによる板幅制御を行った場合の結果であり、太線は本発明の圧延設備により板幅制御を行った場合の結果である。
【００３４】
無制御の場合は、スキッドマークにより温度が低下している部分で、仕上圧延機出側の板幅が広くなっている。これは温度が低いことに起因してその部分での粗圧延材の変形抵抗が高く、幅方向に変形しにくいためである。
【００３５】
従来技術１では、仕上圧延機出側の板幅変動を抑制するには、温度の低い部分で、板幅を狭くする必要があるため、加熱装置出側における粗圧延材の温度分布が加熱装置入側における粗圧延材の温度分布とほぼ逆位相となるように加熱する必要がある。このような加熱を行った結果、図４に示されるように仕上圧延機出側の板幅変動を２.４ｍｍから１.４ｍｍに抑制できている。
【００３６】
しかし、仕上圧延機出側の温度公差を考慮せずに加熱を行っている結果、図３に示されるように鋼板温度が温度上限公差を超え、温度品質不良となっている。
【００３７】
従来技術２では、圧延材長手方向の温度変動が幅圧下・ドッグボーン幅戻り挙動、水平圧延機間での張力などによる板幅縮み挙動へ及ぼす影響を考慮して、竪型圧延機の開度を修正しているが、板幅変動への影響を過小評価したため、１．６ｍｍの板幅変動が残存している。
【００３８】
本発明では、幅方向全体にわたって加熱できる加熱装置により、粗圧延材の長手方向の温度変動を解消するように加熱するため、従来技術１のように温度公差を超えることはない。また、本発明では長手方向の温度変動がないため、従来技術１、２のように温度変動が板幅変動に及ぼす影響の予測不良が生じることもない。
【００３９】
温度変動を有さず板幅変動のみの存在する粗圧延材を対象として竪型圧延機のロール開度調整により幅方向の修正ができるため、板幅変動は０.６ｍｍにまで低減できている。
【００４０】
図５に、各ケースについての鋼板の長手方向の板幅変動の平均値を示す。
制御無しの場合に比較して、従来技術１では０．８７ｍｍ、従来技術２では０．５９ｍｍの板幅変動の低減効果であるのに対して、本発明によれば、２．３８ｍｍもの板幅変動の低減効果が得られている。これは、単に加熱装置での加熱による板幅制御と竪型圧延機のロール開度調整による板幅制御とを組み合わせた以上の相乗効果が得られていることを示すものである。
【００４１】
この理由は、本発明においては、幅方向全体にわたって加熱できる加熱装置により粗圧延材の長手方向の温度変動を解消することにより、板幅変動に及ぼす温度変動の影響を消去し、温度変動を有しない条件下において板幅変動を除去することとしたからである。しかも、このような条件下であれば、竪型圧延機の開度制御に関する本発明者らの数多くの研究成果が精緻に活用できたからである。
【００４２】
【発明の効果】
以上細述したとおり、本発明の金属板の圧延設備および圧延方法によれば、仕上圧延後の金属板の温度品質不良を発生させることなく、しかも板幅変動を極めて小さく抑えることが可能である。したがって、本設備および方法は、金属板の製造コストの低減および品質向上に寄与するところ大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる金属板の圧延設備を示す模式図である。
【図２】加熱装置を通過後の粗圧延材の長手方向温度分布を示す図である。
【図３】仕上圧延後の鋼板の長手方向温度分布を示す図である
【図４】仕上圧延後の鋼板の長手方向の板幅偏差を示す図である。
【図５】仕上圧延後の鋼板の長手方向板幅変動量の平均値を示す図である。
【符号の説明】
１  粗圧延材
２  粗圧延機
３  仕上圧延機
４  幅方向全体を加熱できる粗圧延材の加熱装置
５  竪型圧延機
６  粗圧延機出側の板幅測定装置
７  粗圧延機出側の温度計
８  加熱量演算装置
９  板幅圧下量演算装置
１１  鋼板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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