(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板プロフィルの制御手段を有する圧延設備による金属板の製造方法において、圧延材の板厚評価点を圧延材板幅端部付近の板幅方向に複数点設け、これらの各板厚評価点における圧延後の板厚を予測計算し、該予測計算板厚が板幅端部に近い板厚評価点ほど小さくなるように板プロフィル制御手段の制御量を決定するに際し、各圧延スタンド又は各圧延パスにおけるロールクラウン転写率が板幅方向に変化する領域をあらかじめ求めておき、隣り合う板厚評価点のうち板幅端部側の板厚評価点の方が予測計算板厚が大きい板厚ピークとなる板厚評価点がある場合に、該板厚ピークとなる板厚評価点の板幅端部からの距離が前記ロールクラウン転写率の変化領域内となる最も下流側の圧延スタンドにおいて、板プロフィル制御手段の制御量を板クラウンが大きくなる方向に修正することを特徴とする金属板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧延設備による金属板の製造方法に関し、より詳細には、板幅端部付近での板厚ピークの発生を防止することができる、板プロフィルの良好な金属板の圧延方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼板などの金属板を製造するための板圧延において、製品の品質上、圧延された金属板の板厚が均一であることが望まれている。このうち、板幅方向の板厚分布を板プロフィルと称しているが、その大きさを表す指標として板クラウンが一般的に用いられている。この板クラウンとは、板幅端部付近に板厚評価点を設け、この板厚評価点の板厚と板幅方向中央の板厚との差により幅方向板厚分布の均一さを表したものである。
【０００３】
板クラウンを所望の値に制御するため、圧延機には通常、ロールベンダー、ロールシフト、ロールクロス等の板プロフィル制御装置のうちの１つ或いは２つ以上を組み合わせて設けられている。このような制御装置を有効に使用するためには、圧延後の板クラウンを予測又は実測して制御装置の操作量を決定する必要がある。例えば、特開平７−６０３２３号公報には、板材の幅方向の少なくとも２点において板クラウンの目標値を設定しておき、タンデム圧延機の出側で上記２点の板クラウンが目標とする板クラウンに合致するようにアクチュエーター（プロフィル制御装置）の設定を行う方法が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術によれば、板クラウンをより正確に制御するため、板幅方向の制御特性の違いに着目し、板幅方向の複数の点で板クラウンの予測または制御を行うことが可能である。しかし、例えば金属板の板幅方向の２点で目標とする板クラウン量を定めて、これに圧延後の金属板の板クラウンが合致するようにプロフィル制御装置を制御するだけでは、以下に示すような問題が生じる。
【０００５】
金属板の板幅方向の板厚分布（板プロフィル）は、通常、図７の点線に示すように板幅方向中央部から板幅端部にかけてなだらかに減少する分布を示す。しかし、圧延条件によっては、図７の実線に示すように板幅端部近傍で板厚が増加する板厚ピークを持つ場合がある。例えば、鋼板の製造において熱間圧延によりこのような板プロフィルとなった熱延鋼板は、引き続き冷間圧延により板厚を減ずる際に板の平坦度を乱すこととなる。したがって、板クラウンを制御するに当っては、板幅端部近傍に板厚ピークを持つ板プロフィルとならないよう、プロフィル制御装置の条件を設定する必要がある。
【０００６】
しかし、金属板の板幅方向の２点で目標板クラウンを設定する場合、すなわち板厚評価点を２点としてこの従来技術を実施する場合には、板プロフィルが図８に示すような場合に対応できない。本図は、目標の板プロフィルを破線で、実際の板プロフィルを実線で示したものであるが、両者の曲線は大きく異なり、実際の板プロフィルでは板厚ピークが発生している。しかし、２点設けられた板厚評価点における板クラウン量は、目標と実際とが等しくなっており、このような場合には板厚ピークの存在を認識することができない。また、板厚評価点をさらに増やして板クラウンを実測すれば、このような異常な板プロフィルの発生を検知することは可能となる。しかし、多数の評価点において板クラウンを測定するには計測装置を新設または改造する必要があり、多額の費用を要する。
【０００７】
本発明の目的は、上記の従来技術の問題点を解決し、板プロフィルの制御手段を有する圧延設備による金属板の製造方法において、板クラウンの測定箇所を増やす等の設備対応を行うことなく、板幅端部近傍に板厚ピークが発生しないように板プロフィル制御装置を操作し、所望の板プロフィルを得ることができる圧延方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、新たな板クラウンの計測装置を設置したり、既存の計測装置を改造したりといった設備対応を行うことなく、板幅方向のどの位置に生じる板厚ピークであってもこれを防止することができる圧延方法について鋭意検討を重ね、本発明に至った。
【０００９】
本発明の板プロフィルの制御手段を有する圧延設備による金属板の製造方法は、以下のような特徴を有する。
【００１１】
板プロフィルの制御手段を有する圧延設備による金属板の製造方法において、圧延材の板厚評価点を圧延材板幅端部付近の板幅方向に複数点設け、これらの各板厚評価点における圧延後の板厚を予測計算し、該予測計算板厚が板幅端部に近い板厚評価点ほど小さくなるように板プロフィル制御手段の制御量を決定するに際し、各圧延スタンド又は各圧延パスにおけるロールクラウン転写率が板幅方向に変化する領域をあらかじめ求めておき、隣り合う板厚評価点のうち板幅端部側の板厚評価点の方が予測計算板厚が大きい板厚ピークとなる板厚評価点がある場合に、該板厚ピークとなる板厚評価点の板幅端部からの距離が前記ロールクラウン転写率の変化領域内となる最も下流側の圧延スタンドにおいて、板プロフィル制御手段の制御量を板クラウンが大きくなる方向に修正することを特徴とする金属板の製造方法。
【００１２】
本発明によれば、複数の板厚評価点における板クラウンを計算して板プロフィル制御手段の制御量を調整し、板厚ピークの発生を抑えるので、新たな板クラウン計測装置等の設備対応は必要ない。また、必要に応じて簡単に板厚評価点の位置を変更し、板厚評価点の点数も増やすことができるので、板幅端部近傍だけでなく、板幅方向のどの位置に生じる板厚ピークであっても防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施に供する熱間仕上圧延設備の一例を示す側面図である。
【００１４】
仕上圧延設備１は、第１スタンドＦ１から第７スタンドＦ７までの７スタンドから構成されている。また、第７スタンドＦ７の出側には、板プロフィル計測手段２が設置されており、圧延後の板プロフィル又は板クラウンを計測できるようになっている。さらに、目標板クラウンを与える目標板クラウン設定装置３、板プロフィル制御装置の制御量の算出等を行う演算処理装置４、板プロフィル制御装置等を操作する仕上圧延機制御装置５を備えている。
【００１５】
仕上圧延設備１の各圧延スタンドＦ１〜Ｆ７は、上下にワークロールとバックアップロールを備えた４段式の圧延機である。また、各圧延スタンドＦ１〜Ｆ７には、板プロフィル制御装置として、ロールベンダー装置、ロールシフト装置、ロールクロス装置のうちの１つ以上を備える。本実施形態では、その一例として、全ての圧延スタンドＦ１〜Ｆ７にワークロールベンディング装置が装備されており、さらに後段スタンドのＦ４〜Ｆ７には上下ワークロールをバックアップロールとともに交差させるロールクロス装置が備えられている。
【００１６】
金属板６の圧延は、以下のように行われる。まず、圧延に先立ち、目標板クラウン設定装置３により目標板クラウンが与えられ、この目標板クラウンとなるように演算処理装置４において板プロフィル制御装置の制御量が算出される。そして、算出された板プロフィル制御装置の制御量に従い、仕上圧延機制御装置５からの指令により、各圧延スタンドＦ１〜Ｆ７に装備された板プロフィル制御手段の制御量（本実施形態ではロールベンダー装置のベンディング力とロールクロス装置のクロス角）が初期設定される。次に、金属板６を仕上圧延設備１へ通し、所望の板厚へ圧延する。その際、仕上圧延設備１の出側に設置された板プロフィル計測手段２により、圧延された金属板６の板プロフィル又は板クラウンを計測する。板プロフィル計測手段２による計測結果は、演算処理装置４へ送られ、板プロフィル制御装置の制御量を修正するいわゆるフィードバック制御を行ってもよいし、演算に用いるモデル式を学習するなど、次以降の金属板の圧延へ反映させてもよい。
【００１７】
次に、前記の板プロフィル制御装置の制御量を決定する方法について説明する。
【００１８】
板プロフィル制御装置の制御量を決定するためには、仕上圧延後の金属板の板クラウンを計算により予測する必要がある。その際に用いる板クラウン予測モデルとしては、例えば以下に示すものを使用することができる。
【００１９】
【数１】
0003719226.tif 000002
【００２０】
ここで、Ｃriはｉスタンド出側板クラウン、ｈiはｉスタンド出側板厚、Ｃrmiはｉスタンドにおける板幅方向均一荷重を仮定した場合のロールクラウンである。そして、ηiはｉスタンドにおけるロールクラウンの出側板クラウンに対する影響係数であり、一般に転写率と呼ばれている。
【００２１】
本発明者等の検討によれば、転写率は板幅方向に分布を有している。図２は転写率の板幅方向分布の一例を２種類の板厚に対して示したものである。本図に示すように、転写率は、板幅端部側が大きく、板幅中央側へ向かうにつれて減少してある値に近づき、板幅中央部まで一定値で推移する。また、転写率は板厚によって異なり、板厚が小さいほど転写率は小さく、且つ転写率が変化する領域の板幅端部からの距離が小さくなる傾向を示す。
【００２２】
このような転写率の幅方向分布は、例えば次のような関数で表すことができる。
【００２３】
【数２】
0003719226.tif 000003
【００２４】
ここで、ｘは板幅端部からの幅方向距離、ｘlimは転写率が変化する領域の板幅端部からの距離（転写率の変化領域の幅）を示す。また、η(x)は幅方向距離ｘにおける転写率であり、ηeは板幅端部における転写率、ηcは板幅中央部における転写率である。ｘlim，ηe及びηcは板厚や圧下率の影響により異なる値となるが、各スタンドにおける転写率を予め実験や数値解析により求めておくことができ、対応する値を表として演算装置に記憶しておけばよい。あるいは、実験や解析で求めた転写率を回帰分析することにより、例えば板厚の関数として用いることも可能である。
【００２５】
図３は、本発明の一実施形態に係る板プロフィル制御装置の制御量のプリセット値の決定過程の一例を示したフローチャートである。以下、本図のステップに従い説明する。
【００２６】
（Ｓ１）まず、各スタンドの板プロフィル制御装置の制御量を仮設定する。その方法は特に限定されるものではなく、例えば、直前の金属板の圧延における制御量をそのまま踏襲してもよいし、予め圧延する金属板のサイズ等によりテーブル値として定めておいてもよい。
【００２７】
（Ｓ２）次に、板幅方向に複数の板厚評価点を設定し、前記（１）式の板クラウン予測モデルを用いて、各板厚評価点における出側板厚（板クラウン値）を予測計算する。その際、ロールクラウンＣrmiは、Ｓ１で仮設定した板プロフィル制御装置の制御量を用いて計算する。
【００２８】
なお、板幅方向に複数設定する板厚評価点は、必要に応じてその点数を設定すればよい。一般に、板厚ピークが発生する場合、その発生位置は板幅端部から１５０ｍｍ以内であり、またピークの幅は５０ｍｍ以上である。したがって、板幅端部から１５０ｍｍ以内の領域においては、隣り合う板厚評価点の間隔は５０ｍｍ以下とすることが好ましい。より好ましくは２５ｍｍ以下とする。例えば、板幅方向に板幅端部から２５ｍｍ，５０ｍｍ，７５ｍｍ，１００ｍｍ，１５０ｍｍなどの位置を、片側あたり３〜５点程度選べばよい。
【００２９】
（Ｓ３）次に、Ｓ２で予測計算した各板厚評価点の板厚を比較する。板厚ピークを持たないためには、隣り合う板厚評価点の予測計算板厚が、板幅端部に近い板厚評価点ほど小さくなっていることが必要である。この条件を満たしている場合にはＳ６へ進む。この条件を満たしていない、すなわち板厚ピークがある場合にはＳ４，Ｓ５へ進み、板プロフィル制御装置の制御量を修正する。
【００３０】
（Ｓ４）板厚ピークとなっている板厚評価点を特定し、その板厚ピークを解消するために操作する板プロフィル制御装置の圧延スタンドを特定する。本実施形態では、まず、板厚ピークとなっている板厚評価点の板幅端部からの距離ｘと、予め求めておいた各圧延スタンド毎の転写率の変化領域ｘlimとを比較する。最も下流側の圧延スタンドＦ７から順に比較を行い、初めてｘ＜ｘlimとなる圧延スタンド、すなわち板厚ピークとなっている板厚評価点が転写率の変化領域内となる最も下流側のスタンドを特定し、これを板プロフィル制御装置を操作する圧延スタンドとする。これよりも下流側の圧延スタンドの板プロフィル制御装置を操作しても転写率が一定であるために板厚ピークとなっている板厚評価点の板クラウンは変化せず、また、これよりも上流側の圧延スタンドの板プロフィル制御装置を操作すると板幅方向中央側の板クラウンまで大きくしてしまうためである。
【００３１】
なお、本発明における「板厚ピークとなっている板厚評価点」とは、当該板厚評価点が板厚ピーク部すなわち板幅端部付近での板厚増加部に含まれることを意味するものである。したがって、当該板厚評価点が板厚ピーク部の幅方向板厚分布の頂点すなわち最も板厚が厚い位置にあることを意味するものではない。
【００３２】
（Ｓ５）Ｓ４で特定した板プロフィル制御装置を操作する圧延スタンドの板プロフィル制御装置に対し、板クラウンを大きくする方向にその制御量を設定する。具体的には、本実施形態では、当該スタンドのベンディング力やクロス角を小さくする。その際の制御量は、板厚ピークの高さに応じて予め設定しておいた値を用いればよく、また、板厚ピーク高さと転写率の関係を予め関数として定めておき、計算して求めてもよい。
【００３３】
このような操作により、板厚ピークは解消される。ただし、圧延後の板クラウンは全体的に大きくなるので、これを打ち消すために、他の圧延スタンドの板プロフィル制御装置を同時に操作してもよい。
【００３４】
以上のようにして再設定した板プロフィル制御装置の新たな制御量を用い、Ｓ２へ戻って各板厚評価点での板クラウン値を再計算する。
【００３５】
（Ｓ６）板厚ピークを発生させることなく、各板プロフィル制御装置の制御量を設定することができたら、この制御量を各板プロフィル制御装置のプリセット量として決定する。
【００３６】
一方、図４は、本発明の他の実施形態に係る板プロフィル制御装置の制御量のフィードバック制御の一例を示したフローチャートである。以下、本図のステップに従い説明する。なお、図３と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
（Ｓ７）仕上圧延設備１の出側の板プロフィル計測手段２により、圧延後の金属板の板クラウンを実測する。
【００３８】
（Ｓ８）Ｓ７で実測した板クラウンに対し、その値が予め設定された目標値に近づくように、各スタンドの板プロフィル制御装置の制御量の修正値を仮設定する。
【００３９】
（Ｓ２〜Ｓ５）図３の実施形態と同じ。
【００４０】
（Ｓ９）板厚ピークを発生させることなく、各板プロフィル制御装置の制御量を設定することができたら、この制御量を各板プロフィル制御装置の制御量の修正値として決定する。
【００４１】
なお、板プロフィル計測手段２としては、板幅方向全体にわたって板厚分布を測定するプロフィルメーターである必要は必ずしもなく、板幅方向において板幅最端部から１５０ｍｍ程度の範囲全体または特定位置の板厚を測定できればよく、例えばエッジドロップ計を用いてもよい。
【００４２】
また、以上の説明は、図１に示す多スタンドで構成される圧延機による実施形態について説明してきたが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。すなわち、例えば１スタンドのみからなる圧延機により多パス圧延する場合であっても、各パスを以上の実施形態の各圧延スタンドに置き換えて、同様に実施することができる。
【００４３】
【実施例】
［実施例１］
図１に示す仕上圧延設備を含む熱間圧延設備により、板厚４．０ｍｍ、板幅１２３６ｍｍの熱延鋼板の製造を行った。その際、仕上圧延設備１の各圧延スタンドに装備された板プロフィル制御装置のプリセット値の設定を、図３に示すフローにより行った。以下にその詳細を説明する。
【００４４】
（Ｓ１）各スタンドの板プロフィル制御装置の制御量を、表１に示す値に仮設定した。
【００４５】
（Ｓ２）板幅端部からの距離が２５，５０，７５，１００，１５０ｍｍの５点を板厚評価点として設定し、各板厚評価点における出側板厚を予測計算した。図５に予測計算された板プロフィル分布を△及び破線として示した。
【００４６】
（Ｓ３）図５より、板幅端部から５０ｍｍの位置にある板厚評価点２における予測計算板厚が、これよりも板幅中央側の板厚評価点３における予測計算板厚よりも厚く、板厚ピークとなった。
【００４７】
（Ｓ４）このとき、予め求めておいた最終の第７スタンドＦ７における転写率の変化領域ｘlimは１００ｍｍであり、したがってＦ７が板厚ピークとなる板厚評価点２が転写率の変化領域内となる最も下流側のスタンドであった。
【００４８】
（Ｓ５）表２に示すように、Ｆ７スタンドのロールクロス角を減じた。また同時に、その上流側に位置するＦ５，Ｆ６スタンドのロールクロス角を大きくする方向に制御量を設定した。
【００４９】
（Ｓ２）再び、各板厚評価点における板厚を予測計算した。図５に予測計算された板プロフィル分布を○及び実線として示した。
【００５０】
（Ｓ３）図５より、各板厚評価点における予測計算板厚は、板端部側ほど板厚は小さくなっており、板厚ピークは解消された。また、計算された修正後の板クラウンは、目標とする板クラウンの値にほぼ一致していた。
【００５１】
（Ｓ６）修正された板プロフィル制御装置の制御量を、プリセット値として設定した。
【００５２】
以上のようにして定めた板プロフィル制御装置の制御量のプリセット値を用いて、実際に圧延を行い、圧延後の鋼板の板プロフィルを測定した。その結果、図５の実線の計算結果に近い板クラウンを有する板厚ピークのない板プロフィルが得られた。
【００５３】
【表１】
0003719226.tif 000004
【００５４】
【表２】
0003719226.tif 000005
【００５５】
［実施例２］
図１に示す仕上圧延設備を含む熱間圧延設備により、板厚３．２ｍｍ、板幅１２５６ｍｍの熱延鋼板の製造を行った。その際、仕上圧延設備１出側の板プロフィル計測手段２による板クラウンの実測結果をフィードバックして、各圧延スタンドに装備された板プロフィル制御装置の制御量を修正する方法を、図４に示すフローにより行った。以下にその詳細を説明する。
【００５６】
まず、板プロフィル制御装置の制御量を、表３に示す値に設定して、圧延を行った。
【００５７】
（Ｓ７）仕上圧延設備１出側の板プロフィル計測手段２により板クラウンを実測した結果、板幅端部から７５ｍｍの位置での板クラウンが、目標の３５μｍに対して５８μｍと大きくなっていた。
【００５８】
（Ｓ８）上記の板クラウンの差を解消すべく、各スタンドの板プロフィル制御装置の制御量の変更値を計算して求めたところ、表４に示す結果が得られた。
【００５９】
（Ｓ２）板幅端部からの距離が２５，５０，７５ｍｍの３点を板厚評価点として設定し、各板厚評価点における板厚を予測計算した。図６に予測計算された板プロフィル分布を△及び破線として示した。
【００６０】
（Ｓ３）図６より、板幅端部から２５ｍｍ及び５０ｍｍの位置にある板厚評価点１及び２における予測計算板厚が、中央側の板厚評価点３における予測計算板厚よりも厚く、板厚ピークとなった。
【００６１】
（Ｓ４）このとき、予め求めておいた最終の第７スタンドＦ７における転写率の変化領域ｘlimは７５ｍｍであり、したがってＦ７が板厚ピークとなる板厚評価点が転写率の変化領域内となる最も下流側のスタンドであった。
【００６２】
（Ｓ５）表５に示すように、Ｆ７スタンドのロールクロス角を減じた。また同時に、その上流側に位置するＦ４〜Ｆ６スタンドのロールクロス角を大きくする方向に制御量を設定した。
【００６３】
（Ｓ２）再び、各板厚評価点における板厚を予測計算した。図６に予測計算された板プロフィル分布を○及び実線として示した。
【００６４】
（Ｓ３）図６より、各板厚評価点における予測計算板厚は、板幅端部側ほど板厚は小さくなっており、板厚ピークは解消された。また、計算された修正後の板クラウンは、目標とする板クラウンの値にほぼ一致していた。
【００６５】
（Ｓ９）修正された板プロフィル制御装置の制御量を、修正値として設定した。
【００６６】
以上のようにして板プロフィル制御装置の制御量をフィードバック制御して、実際に圧延を行い、圧延後の鋼板の板プロフィルを測定した。その結果、図６の実線の計算結果に近い板クラウンを有し、板厚ピークのない板プロフィルが得られた。また、板幅端部から７５ｍｍの位置での板クラウンも３９μｍとなり、目標の３５μｍに近い値となった。
【００６７】
【表３】
0003719226.tif 000006
【００６８】
【表４】
0003719226.tif 000007
【００６９】
【表５】
0003719226.tif 000008
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、板クラウンの幅方向測定箇所を増やすことなく板幅端部近傍に発生する板厚ピークを防止することができるので、製造コストを上昇させることなく、所望の板プロフィルを有する金属板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に供する熱間仕上圧延設備の一例を示す側面図
【図２】転写率の板幅方向分布を、板厚による分布状況の差と共に示した図
【図３】本発明の一実施形態に係る板プロフィル制御装置の制御量のプリセット値の決定過程の一例を示したフローチャート
【図４】本発明の他の実施形態に係る板プロフィル制御装置の制御量のフィードバック制御の一例を示したフローチャート
【図５】実施例１における各板厚評価点における予測計算板厚を示す図
【図６】実施例２における各板厚評価点における予測計算板厚を示す図
【図７】板幅端部近傍に板厚ピークを有する板プロフィルの説明図
【図８】板幅端部近傍に板厚ピークを有する場合の従来方法の問題点を示す説明図
【符号の説明】
１    仕上圧延設備
２    板プロフィル計測手段
３    目標板クラウン設定装置
４    演算処理装置
５    仕上圧延機制御装置
６    金属板
【図１】
0003719226.tif 000009
【図２】
0003719226.tif 000010
【図３】
0003719226.tif 000011
【図４】
0003719226.tif 000012
【図５】
0003719226.tif 000013
【図６】
0003719226.tif 000014
【図７】
0003719226.tif 000015
【図８】
0003719226.tif 000016