(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中間ロールのシフト機能を有する多段圧延機により、幅が異なる帯状の先行材と後行材を接合して連続的に圧延を行なうと共に、その接合点近傍で、中間ロールシフト位置を先行材定常位置から後行材定常位置に変更して圧延を行う圧延機における板材の形状制御方法において、
接合点近傍で変更する中間ロールシフト変更量を、ロールの機械的強度と、先行材及び後行材の板形状とに基づいて、先行側で変更するシフト変更量と後行側で変更するシフト変更量に分離し、各変更量を決定すると共に、
前記接合点が圧延スタンドを通過する前に、中間ロールシフト位置を前記先行側シフト変更量だけ変化させつつ、該変更量に対応するロールベンダー力を変化させ、
前記接合点が圧延スタンドを通過した時点で、板幅変化と中間ロールシフト変更量の不足分を考慮したロールベンダー力に修正すると共に、
中間ロールシフト位置を前記後行側シフト変更量だけ変化させつつ、該変更量に対応するロールベンダー力を変化させることを特徴とする圧延機における板材の形状制御方法。
【請求項２】
請求項１において、
ロールの機械的強度を、
σＨ＝ａ1＋ａ2Ｐ＋ａ3（Ｐ／Ｂ）＋ａ4δ…（２）
ここで、σＨ：ロール間ヘルツ応力
Ｐ：圧延荷重
Ｂ：板幅
δ：中間ロールシフト位置
ａ1〜ａ4：各係数
により評価することを特徴とする圧延機における板材の形状制御方法。
【請求項３】
請求項１において、
先行側で変更するシフト変更量を決定する際、板形状を優先することを特徴とする圧延機における板材の形状制御方法。
【請求項４】
中間ロールのシフト機能を有する多段圧延機により、幅が異なる帯状の先行材と後行材を接合して連続的に圧延を行なうと共に、その接合点近傍で、中間ロールシフト位置を先行材定常位置から後行材定常位置に変更して圧延を行う圧延機における板材の形状制御装置において、
接合点近傍で変更する中間ロールシフト変更量を、ロールの機械的強度と、先行材及び後行材の板形状とに基づいて、先行側で変更するシフト変更量と後行側で変更するシフト変更量に分離し、各変更量を決定する手段と、
先行側及び後行側の各シフト変更量に従って変更する中間ロールのシフト位置に対応してロールベンダー力を修正する手段と、を備えていることを特徴とする圧延機における板材の形状制御装置。
【請求項５】
中間ロールのシフト機能を有する多段圧延機により、幅が異なる帯状の先行材と後行材を接合して連続的に圧延を行なうと共に、その接合点近傍で、中間ロールシフト位置を先行材定常位置から後行材定常位置に変更して圧延を行う圧延機における板材の形状制御方法において、
前記接合点における中間ロールのシフト位置をロール間のヘルツ応力、先行材及び後行材の板形状から決定し、先行材の圧延中に中間ロールシフト位置を先行材定常位置から前記接合点における中間ロールシフト位置に連続的に変化させると共に、
この中間ロールシフト位置の変化に応じて、予め定めておいた中間ロールシフト位置の変化とロールベンダー力の変化が板形状に及ぼす影響の等価関係に基づいて、ロールベンダー力を調整し、
接合点近傍では前記接合点における中間ロールシフト位置において先行材の板形状が平坦となるロールベンダー力と、後行材の板形状が平坦となるロールベンダー力のとの中間値にロールベンダー力を設定し、
前記接合点が圧延スタンドを通過する以後のタイミングで後行材の形状が平坦となるベンダー力に変更し、該後行材の圧延中に前記接合点における中間ロールのシフト位置から後行材の定常位置に、連続的に中間ロールシフト位置を変化させると共に、この中間ロールシフト位置の変化に応じてロールベンダー力を調整することを特徴とする圧延機における板材の形状制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷間・熱間で板材を連続圧延する際の形状制御圧延技術に関し、特に異幅材を溶接接合して連続的に圧延するに際して、その接合部である非定常部でも製品形状を悪化させることなく、しかも圧延機の安定操業を実現することができる圧延機における板材の形状制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
圧延する板材の形状を制御するために、各種形式の圧延機が開発・実用化されている。中でも中間ロールのシフト機構を有する６段ミル（ＨＣミル、ＵＣミル等）は、中間ロール端部を板端近傍に位置させることにより、いわゆる横剛性が大きくなるために荷重の変化による形状の変化が小さくなり、又ロールベンダーの効果が向上することから、広く用いられている。なお、中間ロールのシフト速度は一般に応答性が低く、５ｍｍ／ｓｅｃ  以下である。
【０００３】
又、最近では圧延機入側において事前に先行コイルの尾端と後行コイルの先端を溶接・接合して連続的に圧延を行う完全連続式圧延が普及している。このような完全連続圧延に上記の中間ロールシフト機構を有する６段圧延機を適用した場合、板幅の異なるコイルを接合した部分では、中間ロール端部の適切なシフト位置（定常位置）と板端の相対関係が板幅の変化によって変わるために、板形状が乱れるという問題点があった。
【０００４】
このような問題点を改善するための技術としては、例えば、特開平６−２６９８２１に、先行材と後行材との連結部分が圧延ロール間を通過するに先立ってロールシフトの操作を開始させ、併せてロールベンダーの操作により、その操作量を連結部分の通過に際して予測される操作方向と反対側に偏位させておき、連結部分の通過の際にロールベンダーの操作量が飽和状態となるのを回避できるようにした、ロールベンダーの高い応答性を生かした制御技術が開示されている。
【０００５】
又、特開平７−２５１２１２には、ベンディング力及び中間ロールシフト量の設定変更に要する時間と、ロールギャップ、ロール速度の設定変更に要する時間に基づいて、ロールギャップ、ロール速度については共通の設定変更時間とすると共に、中間ロールシフトの変更が正側の場合と負側の場合とで、それぞれ異なる設定変更開始時点を定めることにより、走間設定変更時に生じる板厚不良、形状不良発生域を減少させる技術が開示されている。
【０００６】
又、特開昭６２−３８１８には、先行材の圧延中に後行材の板幅に合わせて中間ロールシフト位置を変更しつつ、該ロールのシフト位置に対応させてロールベンダー力を調整することにより、クラウン・形状不良の発生を防止する技術が開示されている。
【０００７】
このような技術では、先行材と後行材の接合点においては、中間ロール端部と板端の相対位置、板幅、荷重等の圧延条件が急変するために、応答性の早いロールベンダーを操作して形状の乱れを防止する必要がある。その場合、上記接合点は、一般に圧延機入側に設けられた接合点検出器によって認識され、圧延機の内側ではそのトラッキングにより該接合点がミル直下を通過する時刻を計算している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記特開平６−２６９８２１、同７−２５１２１２に開示されている技術では、形状変化のみを考慮して中間ロールシフト変更を行っており、その応答性の低さは考慮されておらず、先行コイルと後行コイルで板幅が大きく変わる場合で、中間ロールシフトの変更が間に合わないときには、接合部に生じる形状悪化が大きくなり、絞りや板破断等を招いていた。
【０００９】
又、先行コイル側で事前に中間ロールシフト位置を変更した場合には、ロール間の応力が過大となってロールの割れ等の事故を招く可能性があった。そのため、板幅変化が大きい、例えば１００ｍｍ以上の接合部に対しては、圧延機前で板を止め、上下ロールを開いて通板させる等の操作を行っており、能率上、歩留り上の問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、板幅が大きく異なる先行材と後行材の接合部を連続的に圧延する場合でも、ロールに割れ等の損傷を生じさせることなく、安定した板形状で圧延することができる技術を提供することを、第１の課題とする。
【００１１】
又、前記特開昭６２−３８１８に開示されている方法では、同様に先行材と後行材の板幅差が大きい場合には、狭い方にシフト位置を合せる広い方に対しては中間ロール端部が板端よりも大きく内側に入り込むことになって、ロール間の接触荷重分布に大きな偏りを生じ、ロール損傷を発生する場合があるために、先行材と後行材の板幅差にはある程度の限界があった。
【００１２】
又、その際に行う前記接合点のトラッキングは、板速度の計算あるいは実測に基づいて行われるが、板速度の計算精度あるいは検出精度の関係で、トラッキング誤差が発生することがある。このようにトラッキングに誤差が発生した場合は、接合点におけるベンダーの操作タイミングが実際の接合点がミル直下を通過するタイミングと異なることになり、形状を著しく悪化させ、時には通板不能となる可能性があった。このような問題点のために、板幅変更量が大きい場合は、前記公報の場合と同様に接合点近傍はロールギャップを開放して空通しする場合が多く、製品歩留り及び圧延能率の低下等の問題点があった。
【００１３】
そこで、本発明は、先行材と後行材の板幅が異なる接合点を連続的に圧延する場合でも、良好な形状制御を可能にすると共に、接合点のトラッキングがずれた場合でも、形状悪化を防止できる技術を提供することを、第２の課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、中間ロールのシフト機能を有する多段圧延機により、幅が異なる帯状の先行材と後行材を接合して連続的に圧延を行なうと共に、その接合点近傍で、中間ロールシフト位置を先行材定常位置から後行材定常位置に変更して圧延を行う圧延機における板材の形状制御方法において、接合点近傍で変更する中間ロールシフト変更量を、ロールの機械的強度と、先行材及び後行材の板形状とに基づいて、先行側で変更するシフト変更量と後行側で変更するシフト変更量に分離し、各変更量を決定すると共に、前記接合点が圧延スタンドを通過する前に、中間ロールシフト位置を前記先行側シフト変更量だけ変化させつつ、該変更量に対応するロールベンダー力を変化させ、前記接合点が圧延スタンドを通過した時点で、板幅変化と中間ロールシフト変更量の不足分を考慮したロールベンダー力に修正すると共に、中間ロールシフト位置を前記後行側シフト変更量だけ変化させつつ、該変更量に対応するロールベンダー力を変化させることにより、前記第１の課題を解決したものである。
【００１５】
即ち、請求項１の発明においては、先行コイル側における中間ロールシフト変更量を決定する上でロール強度と板形状を考慮し、後行コイル側における中間ロールシフト変更量を決定する上でロールベンダー能力と板形状を考慮することにより、板幅変化が大きい場合においても、先行コイル及び後行コイル両方とも形状悪化することなく、又、ロール間の応力変化によるロール事故も起こすことなく、接合部を安定して通板することができるようになる。
【００１６】
請求項４の発明は、中間ロールのシフト機能を有する多段圧延機により、幅が異なる帯状の先行材と後行材を接合して連続的に圧延を行なうと共に、その接合点近傍で、中間ロールシフト位置を先行材定常位置から後行材定常位置に変更して圧延を行う圧延機における板材の形状制御装置において、接合点近傍で変更する中間ロールシフト変更量を、ロールの機械的強度と、先行材及び後行材の板形状とに基づいて、先行側で変更するシフト変更量と後行側で変更するシフト変更量に分離し、各変更量を決定する手段と、先行側及び後行側の各シフト変更量に従って変更する中間ロールのシフト位置に対応してロールベンダー力を修正する手段と、を備えたことにより、同様に前記第１の課題を解決したものである。
【００１７】
請求項５の発明は、中間ロールのシフト機能を有する多段圧延機により、幅が異なる帯状の先行材と後行材を接合して連続的に圧延を行なうと共に、その接合点近傍で、中間ロールシフト位置を先行材定常位置から後行材定常位置に変更して圧延を行う圧延機における板材の形状制御方法において、前記接合点における中間ロールのシフト位置をロール間のヘルツ応力、先行材及び後行材の板形状から決定し、先行材の圧延中に中間ロールシフト位置を先行材定常位置から前記接合点における中間ロールシフト位置に連続的に変化させると共に、この中間ロールシフト位置の変化に応じて、予め定めておいた中間ロールシフト位置の変化とロールベンダー力の変化が板形状に及ぼす影響の等価関係に基づいて、ロールベンダー力を調整し、接合点近傍では前記接合点における中間ロールシフト位置において先行材の板形状が平坦となるロールベンダー力と、後行材の板形状が平坦となるロールベンダー力のとの中間値にロールベンダー力を設定し、前記接合点が圧延スタンドを通過する以後のタイミングで後行材の形状が平坦となるベンダー力に変更し、該後行材の圧延中に前記接合点における中間ロールのシフト位置から後行材の定常位置に、連続的に中間ロールシフト位置を変化させると共に、この中間ロールシフト位置の変化に応じてロールベンダー力を調整することにより、前記第２の課題を解決したものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１９】
図１は、請求項１に係る第１実施形態に適用される中間ロールシフト機能とロールベンダーを具備する６重式圧延機を示したものである。
【００２０】
この図１において、１は圧延材（ストリップ）、２ａ、２ｂはワークロール、３ａ、３ｂは中間ロール、４ａ、４ｂはバックアップロールをそれぞれ示す。そして、記号Ｆｗ  はワークロール（ＷＲ）のベンダー力を、記号Ｂは圧延材の板幅を表わす。
【００２１】
又、Ｓは圧延材センターから中間ロールエッジまでの長さ、δは圧延材の板エッジから中間ロールエッジまでの長さで、それぞれ中間ロールシフト量を表現するためのパラメータであり、この両者には（１）式に示すような関係がある。
【００２２】
Ｓ＝Ｂ／２−δ                …（１）
【００２３】
本実施形態の圧延機は、図示しない制御装置に、接合点近傍で変更する中間ロールシフト変更量を、ロールの機械的強度と、先行材及び後行材の板形状とに基づいて、先行側で変更するシフト変更量と後行側で変更するシフト変更量に分離し、各変更量を決定する手段と、先行側及び後行側の各シフト変更量に従って変更する中間ロールのシフト位置に対応してロールベンダー力を修正する手段と、を備えている。
【００２４】
図２は、本実施形態において溶接点を圧延する際の、中間ロールのシフト動作（Ａ）、ベンダー力（Ｂ）、板形状（Ｃ）それぞれの変化のイメージを示すものである。この図２（Ａ）において、５は先行コイル、６は後行コイル、７は先行コイルと後行コイルのつなぎ目（接合点）、９はストリップのセンター位置、１０はストリップのエッジ位置、８は中間ロールエッジ位置を示す。
【００２５】
又、図中の記号Ｓ１  、δ１  は、先行コイルの定常域における、それぞれ板幅センター、板端を基準とした中間ロールシフト位置、ＳＴ  、δＴ  は先行コイル側で動作させる同中間ロールシフト位置、Ｓ２  、δ２  は最終シフト位置である後行コイルの定常域における同中間ロールシフト位置、ΔＳ１  は１回目の中間ロールシフト位置変更量、ΔＳ２  は２回目の中間ロールシフト位置変更量を表わす。なお、ここで用いる添字ｌ  、２  はそれぞれ先行コイル、後行コイルを、Ｔは接合点を、それぞれ表わしている。
【００２６】
又、図２（Ｂ）は、上記（Ａ）に示した中間ロールのシフト動作に対応させて変化させるワークロールベンダー力の移動を示すものであり、１１は中間ロールのシフト動作中にワークロールベンダーが連動して動いている区間である。この図において、記号Ｆw1は先行コイルのワークロールベンダー力設定値、ＦwTは溶接部が圧延機を通過する時のワークロールベンダー力設定値、Ｆw2は後行コイルのワークロールベンダー力設定値、ΔＦw1は先行コイル側でのワークロールベンダー力補正量、ΔＦw2は後行コイル側でのワークロールベンダー力補正量を表わす。
【００２７】
又、図２（Ｃ）は、上記（Ａ）、（Ｂ）にそれぞれ示したように中間ロールシフトとワークロールベンダー力を動作させたときの板形状の変化を表わす。Λ２  は、板幅センターに関する板形状の対称成分を表わすものであり、＋側が耳伸び、−側は腹伸びを意味する。
【００２８】
実際の動作を説明すると、先行コイル５の定常域で良好な形状（例えば、Λ２  ＝０）となる中間ロールシフト位置Ｓ１  から、事前にΔＳ１  分だけ先行コイル内で動作させる。このとき、それまでの良好な形状を乱すこととなるため、その乱れを補正するように上記中間ロールシフト位置の動きに連動させてワークロールベンダー力をΔＦｗ１分変化させる。
【００２９】
この変化後のベンダー力の状態で溶接点が圧延機を通過したとすると、後行コイル側では板幅が急に狭くなるため、形状が耳伸びとなるので、それを防ぐためにワークロールベンダー力をＦｗＴまで増加させる。その後、残りの中間ロールシフト量ΔＳ２  分を変化させると共に、それに伴いワークロールベンダー力もＦｗＴからＦｗ２に向けてΔＦｗ２だけ変化させる。これにより、後行コイルの形状をも良好な状態に持っていく。
【００３０】
図３は、本実施形態により、中間ロールシフト位置及びワークロールベンダー力の各設定値を、ロールの機械強度と板形状から決定する方法を示すフローチャートである。
【００３１】
以下、図３のフローに従って、上記中間ロールシフト位置、ワークロールベンダー力の決定方法を説明する。
【００３２】
まず、先行コイル５及び後行コイル６に対する定常域における中間ロールシフト位置Ｓ１  及びＳ２  をそれぞれ求める（ステップ１）。その求め方としては、各圧延材の製造命令に基づき板形状モデルや操業条件を加味したテーブル等を用いる、従来法を採用できる。
【００３３】
次いで、このように求めた先行コイルと後行コイルの中間ロールシフト位置の差ΔＳ（＝Ｓ２  −Ｓ１  ）がある範囲、例えば８０ｍｍを越えているか否かを判定する（ステップ２）。その範囲を越えている範囲外の場合を本実施形態の対象とする。
【００３４】
即ち、上記ΔＳが所定の範囲を越えている場合は、まずロール強度上において先行コイル側で動作可能な中間ロールシフト変更量δＴ１を求める＜制約条件１＞（ステップ３）。
【００３５】
この変更可能な中間ロールシフト量δＴ１は、ロール強度と中間ロールシフト位置の関係を表わす（２）式に示すようなロール間のヘルツ応力を求める式を用い、この（２）式にロール強度上許容される最大ロール間ヘルツ応力σＨｍａｘ  と、先行コイル側での圧延条件とを適用して得られる下記（３）式でを求める。なお、この（２）式は、後述する（１１）式を、簡略化した式に相当する。
【００３６】
σＨ＝ａ１  ＋ａ２  Ｐ＋ａ３  （Ｐ／Ｂ）＋ａ４  δ                  …（２）
ここで、σＨ：ロール間ヘルツ応力
Ｐ：圧延荷重
Ｂ：板幅
δ：中間ロールシフト位置
ａ１  〜ａ４  ：各係数
【００３７】
δＴ１＝｛σＨｍａｘ  −（ａ１  ＋ａ２  Ｐ１＋ａ３  （Ｐ１  ／Ｂ１  ））｝／ａ４  …（３）
ここで、Ｐ１  ：先行コイルの圧延荷重
Ｂ１  ：先行コイルの板幅
【００３８】
次に、後行コイルの最先端が圧延機を通過したときに、形状不良により通板性を阻害しないようにするために必要とされる中間ロールシフト量δＴ２を求める＜制約条件２＞（ステップ４）。
【００３９】
この後行コイルで必要な中間ロールシフト位置δＴ２は、板形状を表わすモデル（４）式に、通板上問題とならない板形状最大値と設備上の最大ワークロールベンダー力を適用して得られる下記（５）式でを求める。この（４）式は、後述する（１２）式を簡略化した式に相当する。
【００４０】
Λ２  ＝ｂ０  ＋ｂ１  Ｐ＋ｂ２  Ｆｗ  ＋ｂ３  δ                        …（４）
ここで、Λ２  ：板形状の対称成分
Ｐ：圧延荷重
Ｆｗ  ：ワークロールベンダー力
δ：中間ロールシフト位置
ｂ０  〜ｂ３  ：板幅に応じた係数
【００４１】
δＴ２＝｛Λ２ｍａｘ−（ｂ０  ＋ｂ１  Ｐ２  ＋ｂ２  Ｆｗｍａｘ）｝／ｂ３    …（５）
ここで、Λ２ｍａｘ：通板可能な最大耳伸び量
Ｐ２  ：後行コイル圧延荷重
Ｆｗｍａｘ：最大ワークロールベンダー力
【００４２】
この２つの制約条件から求めたδＴ１、δＴ２を、圧延材センターからのシフト位置に換算すると（６）式、（７）式となる。
【００４３】
・制約条件１：ＳＴ１＝Ｂ１  ／２＋δＴ１                    …（６）
・制約条件２：ＳＴ２＝Ｂ２  ／２＋δＴ２                    …（７）
【００４４】
このとき、図４（ａ）に示すように両者の制約条件が重なり合っている場合はこの間（斜線部）のどの中間ロールシフト位置を選んでもロール強度、通板性共に問題がない。基本的には、先行コイル側で最大限シフトさせる条件：ＳＴ  ＝ＳＴ１を選択することによりロール強度の上で問題がなく、且つ、板形状が最も良い状態となる。
【００４５】
一方、図４（ｂ）のように両者の制約条件に重なりがない場合は、ロール強度と通板性を同時に満足する中間ロールシフト位置がないことになる。このときには、板形状（通板性）を優先してＳＴ  ＝ＳＴ２と選択する。このような条件を選択したとしても、実質上は、ロール強度を満足しないのは溶接点手前の若干の部分であり、極めて短時間に限られることから、大きな操業トラブルに結びつく可能性が小さいと考えられる。
【００４６】
最後に、この先行コイル側で事前に動かす中間ロールシフト設定値δＴ  と前記板形状モデル（４）式を用いて、溶接点が通過する時点で後行コイルに板形状の乱れが生じないように変化させるワークロールベンダー力ＦｗＴを（８）式で求める。
【００４７】
ＦｗＴ＝｛Λ２ｍａｘ−（ｂ０  ＋ｂ１  Ｐ２  ＋ｂ３  δＴ  ′）｝／ｂ２    …（８）
【００４８】
ここで、記号δＴ  ′は後行コイルでの板端基準の中間ロールシフト位置であり、（９）式で示される。
【００４９】
δＴ  ′＝δＴ  −（Ｂ２  −Ｂ１  ）／２                        …（９）
【００５０】
又、後行コイルの定常域でのワークロールベンダー力Ｆｗ２は、同様にして得られる（１０）式で求める。
【００５１】
Ｆｗ  ２  ＝｛Λ２ｏｂｊ  −（ｂ０  ＋ｂ１  Ｐ２  ＋ｂ３  δＴ２）｝／ｂ２  …（１０）
ここで、Λ２ｏｂｊ  ：後行コイルの目標形状
【００５２】
以上詳述した本実施形態によれば、先行材と後行材を溶接して連続的に圧延する際、溶接点で大きな板幅変化がある場合でも安定して、しかも機械上の問題もなく通板が可能となり、製品歩留り、作業能率の大幅向上を図ることができる。
【００５３】
次に、請求項５の発明に係る第２実施形態について説明する。
【００５４】
図５は、本実施形態における中間ロール端部のシフト位置とロールベンダー力の時間的推移を概念的に示したもので、前記図２（Ａ）、（Ｂ）に相当する。又、図６は、その際の操作手順の流れを示したフローチャートである。
【００５５】
まず、先行材（コイル）・後行材の板形状、及びロール間ヘルツ応力限界より、接合点（溶接点）における中間ロールのシフト位置ＳＴ  を決定する（ステップ１１）。
【００５６】
次に、中間ロールシフト位置の変更量、中間ロールシフト速度等から、その変更を開始する正確なタイミングを決定し、そのタイミングで中間ロールシフト位置の変更を開始する。その際、中間ロール位置の変化による板形状の乱れを補償するために、予め定めておいた中間ロールシフト位置の変化とロールベンダー力の変化の等価関係式を基に、ロールベンダー力を調整する（ステップ１２）。
【００５７】
次に、中間ロールシフト位置が上記接合部（点）の中間ロール位置となり、接合部がミル直下を通過する近傍では、接合部の中間ロールシフト位置において、先行材の形状が平坦になるロールベンダー力Ｆ１  ′と、後行材の形状が平坦になるロールベンダー力Ｆ２  ′の中間値ＦＴ  にロールベンダー力を設定変更する（ステップ１３）。これは、接合点のトラッキングがずれて後行材のベンダー力への変更が遅れた場合に形状の乱れを小さくするためである。
【００５８】
次に、接合点がミル直下を通過した以後に、後行材の先端の形状が平坦になるようにベンダー力をＦ２′に変更する（ステップ１４）。更に、接合点の中間ロールシフト位置ＳＴ  から、後行材の定常部の中間ロールシフト位置Ｓ２  まで中間ロールシフト位置を変更させ、それに伴う形状の変化を補償するために、ロールベンダー力をＦ２  ′からＦ２  へ調整する（ステップ１５）。
【００５９】
以上のような一連の動作を行うためには、次の(1)〜(5)の各値等を定める必要がある。
【００６０】
(1)接合点における中間ロールシフト位置：ＳT
(2)先行材及び後行材におけるロールシフト位置の変化とロールベンダー力操作量の関係
(3)接合部近傍のロールベンダー力の設定値：ＦT
(4)後行材のロールベンダー力の初期設定値：Ｆ2
(5)シフト位置及びベンダー力の変更の開始タイミング：Ｔ1、溶接点通過タイミング：ＴT等
【００６１】
以下に、上記(1)〜(5)の決定方法について述べる。
【００６２】
(1)から(5)の決定の基本となるのは、圧延条件が与えられた際に、ロール間のヘルツ応力（接触点を中心にロール内部に放物線様に分布する）及び板形状を求めるモデルである。基本的には、圧延条件とロール間ヘルツ応力及び板形状を精度良く表現できるものであれば、オフラインの厳密モデルの回帰式あるいは実機圧延実績の回帰式等、どのようなモデルを用いてもよい。ここでは、ロールの変形を解析するオフラインの厳密モデルの計算結果を回帰式化したモデルを例に取り説明する。
【００６３】
図７に、中間ロールシフト位置が変化した場合のロール間ヘルツ応力の変化を示す。この図で、ＵＣδ（ｍｍ）は、板端と中間ロール端部（端）との相対位置で、図１に示した板端からのシフト量δと同一であり、中間ロール端部が板端より内側にある場合が負である。なお、以下で、ＷＲはワークロールを、ＩＭＲは中間ロールを意味する。
【００６４】
上記図７より、板端からの中間ロールのシフト量が大きく、中間ロールの端部が板端よりも内側に入った状態では、中間ロール端部に応力集中が発生する。この中間ロール端部のヘルツ応力を圧延条件をパラメータとして回帰式化した例を（１１）式に示す。又、厳密モデルと回帰式によるヘルツ応力の比較結果を、図８に示す。この図より（１１）式の圧延条件パラメータの線形式で精度良く近似できていることが判る。
【００６５】
0003593587.tif 000002
【００６６】
次に、圧延条件が与えられた場合に、板形状を予測するモデルについても、同様に厳密モデルの回帰式を作ることができる。（１２）式に回帰式の例を、図９にその精度検証例を示す。
【００６７】
0003593587.tif 000003
【００６８】
なお、前記（１１）式及び（１２）式は、ヘルツ応力及び板形状を予測するモデルの例であるが、これに限定されるものでなく、同様の目的のモデルであれば、どのような形の式も用いることができる。
【００６９】
次に、例示した（１１）式及び（１２）式を用いて、前述の▲１▼〜▲５▼の各値を決定する方法について述べる。
【００７０】
(1)接合点における中間ロールシフト位置：ＳT
接合点における中間ロールシフト位置は、ロール間のヘルツ応力限界及び先行材・後行材の形状限界より決定する。先行材と後行材の内で広幅材側のヘルツ応力が許容最大値となるシフト位置を求め、ＳHmaxとする。ＳHmaxは、前記（１１）式を板端と中間ロール端の相対位置δについて解いた下記（１３）式の関数Ｆを用いて簡単に求めることができる。
【００７１】
更に、先行材及び後行材の板形状が許容限界となるシフト位置を下記（１４）、（１５）式により求める。この（１４）、（１５）式の関数Ｇは、前記式（１２）を板形状が許容限界となる条件でシフト位置について解いたものである。なお、その際のロールベンダー力は、中間ロールシフトが過大になる広幅材ではロールベンダー力を下限とした腹伸び限界のシフト位置を求め、中間ロールシフトが不足する狭幅材ではロールベンダー力を上限として耳伸び限界のシフト位置を求める。又、腹伸び限界形状Λｍｉｎ  及び耳伸び限界形状Λｍａｘ  については、別途通板上差し支えない範囲の形状を実験により把握しておく。
【００７２】
（Ｈｅｒｔｚ応力限界シフト量）
ＳＨｅｒｔｚ  ＞Ｆ（Ｐ１  ，Ｂ１  ，Ｆｗ  ＝ｍａｘ  ，ＦＭ  ＝ｍａｘ  ，ＣｒＭ，ＰＨｍａｘ）…（１３）
（広幅材腹伸び限界シフト量）
Ｓ１  ′＞Ｇ（Ｐ１  ，Ｂ１  ，Ｆｗ  ＝０，ＦＭ  ＝０，Ｃｒｗ，ＣｒＭ，Λｍｉｎ  ）…（１４）
（狭幅材耳伸び限界シフト量）
Ｓ２  ′＜Ｇ（Ｐ２  ，Ｂ２  ，Ｆｗ  ＝ｍａｘ  ，ＦＭ  ＝ｍａｘ  ，Ｃｒｗ，ＣｒＭ，Λｍａｘ  ）…（１５）
【００７３】
このように、上記３種の条件から、接合点における中間ロールシフト位置を制限する条件が決定される。但し、Ｐ１  ，Ｂ１  ：広幅材の圧延荷重及び板幅、Ｐ２  ，Ｂ２  ：狭幅材の圧延荷重及び板幅である。
【００７４】
従って、接合部のシフト位置ＳＴ  は、
ｍａｘ  （ＳＨｅｒｔｚ  ，Ｓ１  ′）＜ＳＴ  ＜Ｓ２  ′
なる範囲に定めると良い。このような範囲の中であればいずれの位置でも良いが、例えばｍａｘ  （ＳＨｅｒｔｚ  ，Ｓ１  ′）とＳ２  ′の中央値に定めるとよい。
【００７５】
(2)シフト位置の変化に対するロールベンダー力の補正量
シフト位置あるいはロールベンダー力の変化による形状の変化は、前記（１２）式をシフト相対位置δあるいはロールベンダー力Ｆw、ＦMで偏微分して求めることができる。即ち、シフトの変化をΔδとすると、それによる形状の変化を補償するロールベンダー力ΔＦwあるいはΔＦMは、（１６）式で求めることができる。
【００７６】
0003593587.tif 000004
【００７７】
又、別途実験的にシフト位置とロールベンダー力の等価関係を求めて記憶しておいてもよい。
【００７８】
(3)接合部近傍のロールベンダー力：ＦT
接合部近傍のロールベンダー力を定める理由は、接合部のトラッキング精度の関係でロールベンダー力を後行材の値に変更するタイミングがずれた場合にも形状を極端に悪化させないためである。そのため、接合点における中間ロールシフト位置において、先行材の形状がフラットとなるベンダー力と後行材の形状がフラットとなる中間値のベンダー力とする。
【００７９】
具体的には、前記（１２）式を接合部における中間ロールシフト位置ＳＴ  、先行材及び後行材の荷重・板幅等を用いて、ベンダー力Ｆｗ  あるいはＦＭ  について解いた関数Ｇ′を用いる。なお、その際の形状の条件は、先行材・後行材とも形状が平坦となること（Λ＝０）とする。ＩＭＲベンダーは使用せず、ＷＲベンダー力Ｆｗ  のみを決定する場合を例に取ると、接合部近傍のＷＲベンダー力は、
Ｆｗ１′＝Ｇ′（Ｐ１  ，Ｂ１  ，ＳＴ  ′，ＦＭ  ＝０，Ｃｒｗ，ＣｒＭ，Λ＝０）…（１７）
Ｆｗ２′＝Ｇ′（Ｐ２  ，Ｂ２  ，ＳＴ  ′，ＦＭ  ＝０，Ｃｒｗ，ＣｒＭ，  Λ＝０）…（１８）
であり、接合部近傍のＷＲベンダー力ＦｗＴは、ＦｗＴ＝（Ｆｗ１′＋Ｆｗ２′）／２と定めることができる。なお、ＦｗＴによる形状が先行材あるいは後行材の形状限界を越える場合は、（１７）式あるいは（１８）式に入力する形状Λを通板上許容される形状のΛｍａｘ  あるいはΛｍｉｎ  に置き換えて再度計算を行えばよい。あるいは、通板上許容される形状となるロールベンダー力をそのままＦｗＴとしても良い。又、ＷＲベンダー及びＩＭＲベンダーの両者を使用する際には、両者を適当な重み配分で分配することにより、同様の効果を得ることができる。
【００８０】
(4)後行材先頭のロールベンダー力：Ｆ2′
後行材先頭では、中間ロールシフト位置は接合部の中間ロール位置であり、前記（１８）式で求めたベンダー力により形状が平坦となる。
【００８１】
(5)各種タイミング：Ｔ1，ＴT1′，ＴT2′，ＴT2等
１）先行材圧延時のシフト変更開始タイミング：Ｔ1
先行材圧延時のシフト変更開始タイミングは、先行材の定常部と接合部のシフト位置の差と中間ロールシフト量の変更速度、及びシフト変更終了タイミングから決定することができる。
【００８２】
２）接合部近傍のロールベンダー力への切り替えタイミング：ＴＴ１′
トラッキング計算により計算される接合点が圧延機直下を通過する時刻よりも想定される最大のトラッキング誤差時間以上早いタイミングにて接合部近傍のベンダー力に切り替える。
【００８３】
３）後行材先頭のロールベンダー力に切り替えるタイミング：ＴＴ２′
トラッキング計算により計算される接合点が圧延機直下を通過する時刻よりも想定される最大のトラッキング誤差時間以上遅いタイミングにて後行材先頭のベンダー力に切り替える。
【００８４】
４）後行材圧延時のシフト変更開始タイミング：ＴＴ２
前記３）の後のタイミングで変更を開始する。
【００８５】
以上で、幅の異なる先行材と後行材を接合して連続的に圧延する時の形状制御に必要な全ての事項が提示された。
【００８６】
次に、本実施形態の具体例である実施例について説明する。
【００８７】
【実施例】
本実施形態の効果を確認するために、先行材が１２００ｍｍ、後行材が１０００ｍｍの板幅のコイルを接合して、その接合部分の形状制御を行った際の結果を示す。
【００８８】
まず、比較のために従来制御の例として、特開昭６２−３８１８に開示されている中間ロール位置の変化による形状の変化を補償するロールベンダー力の調整を行い、ロール間のヘルツ応力やトラッキングの誤差には特に注意を払わない場合の結果を図１０に示す。
【００８９】
この場合、接合点では後行材に適切な中間ロールシフト位置となるように先行材圧延中にシフト位置の変更を行うものとした。先行材圧延中のシフト位置の変化による板形状の変化は、ロールベンダー力の調整によりほぼ平坦に制御されていることが判る。しかし、ロール間のヘルツ応力は３００ｋｇｆ／ｍｍ２  程度と非常に大きくなり、ロールに損傷が発生する可能性が高い。又、トラッキングがずれて、接合点がミル直下通過前、即ち先行材の圧延中に後行材のベンダー力が変更された場合は大きな腹伸びが発生する。逆に接合点がミル直下を通過後、即ち後行材の圧延が始まって以降に後行材のベンダー力が変更される場合は、ベンダー力が変更されるまでは過大な耳伸びが発生する。このように、従来の方法ではロール損傷やトラッキングのズレによる形状の極端な乱れが発生する場合があった。
【００９０】
これに対して、本実施形態の形状制御方法を前記と同一の対象に適用した際の結果を図１１に示す。
【００９１】
まず、ロール間のヘルツ応力限界及び先・後行材の形状限界から、接合部における中間ロールシフト位置が決定され、前記図に示したように、先行材の圧延中に接合部の中間ロールシフト位置に向かって中間ロールシフト位置の変更が開始される。その際、ロールベンダー力の調整によって、板形状はほぼ平坦に保たれている。又、ロール間のヘルツ応力も最大で２６０ｋｇｆ／ｍｍ２  程度と問題の無い範囲に収まっている。
【００９２】
接合部が中間ロールシフト位置に到達した後、ロールベンダー力を、そのロールシフト位置で先行材が平坦となるベンダー力と後行材が平坦となるベンダー力の中間値に変更した。その結果、先行材後端部に腹伸びが発生するが、通板上問題のない程度の腹伸び形状となっている。トラッキング精度が良く、接合部が実際にミル直下を通過するタイミングで後行材のロールベンダー力に変更された場合は、後行材の先端からほぼ平坦な板が得られる。
【００９３】
トラッキングがずれて、接合部がミル直下を通過後に後行材のロールベンダー力に変更された場合は、ベンダー力が変更されるまでの間は耳伸びが発生する。しかし、この耳伸び形状も通板上問題の無い範囲に抑えられている。その後、接合部の中間ロールシフト位置から後行材のシフト位置へと再び中間ロールシフト位置が変更されるが、それに伴うロールベンダー力の調整で板形状はほぼ平坦に保たれている。このように、本実施形態によれば、過大なロール間のヘルツ応力を防止することができ、且つ接合部のトラッキングに誤差がある場合も過大な形状不良の発生を防止することができない。
【００９４】
上述した本実施形態によれば、先行材と後行材の板幅が異なる場合にも良好な形状制御が可能であり、接合点のトラッキングがある程度ずれた場合も形状の極端な悪化を防止することができる。
【００９５】
以上、本発明について具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態に示したものに限られるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００９６】
【発明の効果】
以上説明したとおり、請求項１〜４の発明によれば、中間ロールのシフト機能を有する多段圧延機で、先行材と後行材を溶接して連続的に圧延する際、先行材と後行材の板幅の差が大きい場合でも、ロールの損傷を発生させることなく、高精度の板形状の下で安定して圧延することができる。
【００９７】
請求項５の発明によれば、同様に連続的に圧延する際の接合点のトラッキングがずれた場合でも、ロールの損傷を発生させることなく、高精度の板形状の下で安定して圧延することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に適用される６段圧延機の概略を示す正面図
【図２】中間ロールシフト位置とロールベンダー力等の関係を示す線図
【図３】第１実施形態の処理手順を示すフローチャート
【図４】先行側の中間ロールシフト変更量の決定方法を示す線図
【図５】第２実施形態における中間ロールシフト位置とロールベンダー力等の関係を示す線図
【図６】第２実施形態の処理手順を示すフローチャート
【図７】中間ロールシフト量によるロール間ヘルツ応力分布の変化を示す線図
【図８】ロール間ヘルツ応力の回帰式の精度を示す線図
【図９】板形状の回帰式の精度を示す線図
【図１０】従来法による形状制御結果を示す線図
【図１１】本発明法による形状制御結果を示す線図
【符号の説明】
１…圧延材
２…ワークロール
３…中間ロール
４…バックアップロール
５…先行コイル
６…後行コイル
６…接合点
【図１】
0003593587.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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