(57)【要約】      （修正有）【課題】熱間仕上圧延異常時に、被圧延材の破断や蛇腹を防止して、安定圧延させる被圧延材処理方法の提供。【解決手段】複数スタンドからなる熱間仕上圧延機において、被圧延材を圧延する前に、予め圧延機の各スタンドにおける荷重の許容範囲及び最終スタンド出側の目標板厚を設定した後、被圧延材を圧延中に、最終スタンドを除く特定スタンドにおいて、特定スタンドの荷重がその許容範囲を超えて異常状態となった際に、特定スタンドの圧下量を変更して特定スタンドの荷重を許容範囲に戻すと共に、荷重を許容範囲に戻した後の特定スタンド出側の被圧延材の板厚と板速度からマスフロー（板厚×板速度）を算出し、最終スタンド出側の目標板厚に関わりなく、特定スタンド以降最終スタンドまで、各スタンドにおいて、各スタンドの荷重の許容範囲内であって、かつ、算出したマスフロー（板厚×板速度）を一定とする圧下量の設定を行って圧延し、コイル状に巻き取る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数スタンドからなる熱間仕上圧延機による被圧延材の圧延において、
前記被圧延材を圧延する前に、予め前記圧延機の各スタンドにおける荷重の許容範囲および最終スタンド出側の目標板厚を設定した後、
前記被圧延材を圧延中に、
最終スタンドを除く特定スタンドにおいて、当該特定スタンドの荷重がその許容範囲を超えて異常状態となった際に、
前記特定スタンドの圧下量を変更して前記特定スタンドの荷重を許容範囲に戻すとともに、
荷重を許容範囲に戻した後の特定スタンド出側の被圧延材の板厚と板速度からマスフロー（板厚×板速度）を算出し、
最終スタンド出側の目標板厚に関わりなく、前記特定スタンド以降最終スタンドまで、各スタンドにおいて、前記各スタンドの荷重の許容範囲内であって、かつ、前記算出したマスフローを一定とする圧下量の設定を行って圧延してコイル状に巻き取ることを特徴とする熱間仕上圧延異常時の被圧延材処理方法。
【請求項２】
前記特定スタンドの荷重がその許容範囲を超えて異常状態となった際は、当該荷重と許容範囲の荷重との差を求め、当該荷重の差から圧下量の差を算出し、当該圧下量の差により前記特定スタンドの圧下量を補正し荷重を許容範囲とすることを特徴とする請求項１に記載の熱間仕上圧延異常時の被圧延材処理方法。
【請求項３】
前記特定スタンドの荷重がその許容範囲を超えて異常状態となった際は、前記特定スタンド以降最終スタンドまでの圧下率について、特定スタンドでの圧下量変更後の圧下率の値に一致させることを特徴とする請求項１または２に記載の熱間仕上圧延異常時の被圧延材処理方法。
【請求項４】
前記特定スタンドの荷重がその許容範囲を超えて異常状態となった際は、前記圧下量の変更による被圧延材の板厚変更位置が、前記特定スタンド以降最終スタンドまでの各圧延スタンドにそれぞれ到達した時点で、当該圧延スタンドの圧下量を順次変更することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱間仕上圧延異常時の被圧延材処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のスタンドからなる熱間仕上圧延機による熱間圧延において、特定スタンドの荷重がその許容範囲を超えて異常状態となった際の被圧延材の処理方法に関し、特定の圧延スタンドにおける荷重の急激な増大を検知すると、特定の圧延スタンド以降最終スタンドにおいて、自動で板厚を変更することにより、過荷重や被圧延材の破断を防止しつつ、安定して能率よく被圧延材を処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属帯を製造する熱間圧延工程では、金属スラブ（以下、スラブとも記す）を加熱した後、粗圧延機によって圧延して粗バーを製造し、その後、粗バーを複数のスタンドからなる熱間仕上圧延機によって目標範囲の板厚まで圧延して金属帯として巻き取る。熱間仕上圧延機の各スタンドでは、最終スタンド出側における被圧延材の板厚や板幅等が目標範囲を満たすように、圧延条件が決定される。この各スタンドの圧延条件は、ドラフトスケジュール（または、パススケジュール）と呼ばれ、金属帯の品質や生産性等に大きな影響を与える。そのため、金属帯の品質に応じて適切なドラフトスケジュールを決定することが求められている。
【０００３】
熱間仕上圧延機のドラフトスケジュールは、通常、圧延中のワークロール表面の摩耗による肌荒れを低減して、その転写による金属帯の表面性状を良好に保つために、最終スタンドに近い後段スタンドほど圧延荷重を軽くするように設定している。そのため、通常のドラフトスケジュールでは、後段スタンドほど、圧下率を小さくしている。
【０００４】
また、金属帯の板厚を制御するには、自動板厚制御（Automatic Gage Control: AGC）が適用される。このAGCには、圧延荷重の変動を検知して，圧延機の上下の変形（ミルストレッチ）の変化分を圧下位置制御で補償する絶対値AGC（Absolute Gage-AGC）や、制御する圧延スタンド出側に設置した板厚計で板厚を実測し、当該圧延スタンドに返して圧下位置を制御するモニターAGC（Monitoring-AGC）がある。
【０００５】
しかし、実際に圧延される被圧延材の板厚に対して圧延前の板厚設定（セットアップ）値が異なり、その誤差が大きい場合や、圧延機内の予期せぬ冷却水の飛散や、予期せぬ待機時間の発生などにより被圧延材の温度が金属帯の局部で異常に低下して変形抵抗が増加した場合などにおいて、被圧延材の板厚が目標値よりも過厚になった場合、熱間仕上圧延中の板厚制御において目標板厚にしようとして、AGCが過剰にワークロール間のギャップの締め込みを行なう。その結果、設定したワークロールの圧下位置からの偏差が閾値を超えると、AGC機能が自動で停止して板厚制御が働かず、ワークロールの圧下位置が固定される。その結果、各スタンドの出側板厚が目標値どおりにならず制御不可能となり、各スタンド間のマスフロー（板厚×板速度）が乱れて、スタンド間で過張力が作用して被圧延材が破断したり、被圧延材がスタンド間に重なり合って蛇腹になって詰まるなどの問題が発生する。
【０００６】
被圧延材がスタンド間で破断したり、蛇腹になると、被圧延材やその破断片を取り除いて通常の圧延状態に復帰させるために、ワークロールや場合によってはバックアップロールまで抜き取って、破断しあるいは蛇腹状になった高温の被圧延材を取り除く必要がある。また、被圧延材の破断や重なりによりロールに疵が入ることがあり、そのままでは次の被圧延材の表面にその疵が転写して不良となるので、新たなロールに交換する必要がある。これら作業の多くは人力で行わざるを得ず、多大な時間が掛り、生産を著しく阻害する要因であった。
【０００７】
そこで、本発明者らは、熱間圧延中に特定スタンドの荷重が増大して、設定したワークロールの圧下位置からの偏差が閾値を超えて異常な状態となった場合、高速で圧延している被圧延材を、破断や蛇腹を発生させずに取り除くため、特定スタンドの荷重が増大したにもかかわらず、被圧延材を安定圧延させて、通常の被圧延材と同様に処理して、仕上圧延機出側で巻き取って取り除くことを試みた。
【０００８】
そのためには、仕上圧延機出側での目標の仕上板厚にこだわると、AGCが作用して過荷重の状態を回避できない。そこで、目標の仕上板厚にこだわらずにAGCによる各スタンドの板厚目標を再設定して、各スタンド間のマスフローの乱れを防止できれば、被圧延材を仕上圧延機出側で巻き取って取り除くことができることを把握した。
【０００９】
なお、マスフローを一定に保持する手段として、特許文献１には、走間板厚変更制御装置と自動板厚制御装置と動的速度制御装置とを備える連続圧延機が開示されている。
【００１０】
また、特許文献２には、タンデム仕上圧延中に第Ｎスタンド目標厚を変更する際、板厚変更量と変更時間から変更レートを決定する技術が開示されている。
【００１１】
しかし、特許文献１および特許文献２に開示される手段は、目標板厚に圧延する装置および方法であって、不慮の荷重変動が発生した異常な状態を考慮しておらず、最終スタンド出側板厚は目標板厚であるため、特定スタンドの荷重が増大した場合、ＡＧＣが作用して過荷重の異常な状態を加速してしまう。また、各スタンドの板厚を新たに設定することもないため、荷重変動を発生させた特定スタンドあるいはその後に続くスタンドについての板厚制御について、何も記載もされていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００４−２５５４２１号公報
【特許文献２】特開２０１１−２０６７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、複数のスタンドからなる熱間仕上圧延において、特定スタンドの荷重がその許容範囲を超える異常時における被圧延材処理方法に関し、被圧延材を圧延中に特定の圧延スタンドにおいて荷重が急激に増大して圧延の異常状態を検知すると、特定の圧延スタンド以降最終スタンドにおいて、目標の仕上板厚にこだわらず自動で板厚を変更するとともに、各スタンドでのマスフローを一定にして圧延するようにして、過荷重による被圧延材の破断や蛇腹を防止して、安定圧延させて巻き取り処理することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記問題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。
［１］
複数スタンドからなる熱間仕上圧延機による被圧延材の圧延において、
前記被圧延材を圧延する前に、予め前記圧延機の各スタンドにおける荷重の許容範囲および最終スタンド出側の目標板厚を設定した後、
前記被圧延材を圧延中に、
最終スタンドを除く特定スタンドにおいて、当該特定スタンドの荷重がその許容範囲を超えて異常状態となった際に、
前記特定スタンドの圧下量を変更して前記特定スタンドの荷重を許容範囲に戻すとともに、荷重を許容範囲に戻した後の特定スタンド出側の被圧延材の板厚と板速度からマスフロー（板厚×板速度）を算出し、
最終スタンド出側の目標板厚に関わりなく、前記特定スタンド以降最終スタンドまで、各スタンドにおいて、前記各スタンドの荷重の許容範囲内であって、かつ、前記算出したマスフローを一定とする圧下量の設定を行って圧延してコイル状に巻き取ることを特徴とする熱間仕上圧延異常時の被圧延材処理方法。
［２］
前記特定スタンドの荷重がその許容範囲を超えて異常状態となった際は、当該荷重と許容範囲の荷重との差を求め、当該荷重の差から圧下量の差を算出し、当該圧下量の差により前記特定スタンドの圧下量を補正し荷重を許容範囲とすることを特徴とする前記［１］に記載の熱間仕上圧延異常時の被圧延材処理方法。
［３］
前記特定スタンドの荷重がその許容範囲を超えて異常状態となった際は、前記特定スタンド以降最終スタンドまでの圧下率について、特定スタンドでの圧下量変更後の圧下率の値に一致させることを特徴とする前記［１］または［２］に記載の熱間仕上圧延異常時の被圧延材処理方法。
［４］
前記特定スタンドの荷重がその許容範囲を超えて異常状態となった際は、前記圧下量の変更による被圧延材の板厚変更位置が、前記特定スタンド以降最終スタンドまでの各圧延スタンドにそれぞれ到達した時点で、当該圧延スタンドの圧下量を順次変更することを特徴とする前記［１］〜［３］のいずれかに記載の熱間仕上圧延異常時の被圧延材処理方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、熱間仕上圧延における特定スタンドでの異常な荷重増大を自動で検知し、当初設定された仕上圧延機出側の目標板厚に関わらず、前記特定スタンド以降の各スタンドの目標板厚を再設定して、マスフロー一定で安定に圧延できるようにしたため、板厚セットアップ誤差が大きい場合や被圧延材の局所的な温度低下による変形抵抗増加に伴う圧下位置偏差が大きい場合においても、被圧延材の破断や蛇腹を防止して、生産性を阻害することなく、高能率に被圧延材の処理を可能にした。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の一例としての熱間仕上圧延機および異常時の圧延手段を示す図である。
【図２】図２は、本発明の異常時の被圧延材処理方法のフローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、前記課題を解決するため、複数のスタンドからなる熱間仕上圧延機で、１本の被圧延材を圧延中に、最終スタンドを除く特定のスタンドにおいて、目標値より荷重偏差もしくはワークロール圧下位置偏差が一定量を超えた場合に、最終スタンド出側板厚を目標出側板厚にこだわらずに再設定し、かつ、特定スタンドから最終スタンドにおいて各スタンド出側の板厚目標値を変更してマスフロー（板厚×板速度）を一定とするように熱間仕上圧延機の動作を制御する。
【００１８】
ここで、本発明では、特に限定されないが、上記の複数のスタンドとは、６スタンドまたは７スタンドのことである。
【００１９】
図１は、本発明の一例としての熱間仕上圧延機および異常時の圧延手段を示す図である。
【００２０】
図１の例では、熱間仕上圧延機は、第１スタンドから第７スタンドまでの一連の圧延スタンドを有して、一つの被圧延材を一連の複数の圧延スタンドでタンデム圧延可能なように構成されている。これら７つの圧延スタンドは、各スタンドごとに、一対のワークロール１、一対のバックアップロール２、荷重検出器３、必要に応じて圧延スタンドの出側に板厚計４、図示していないが、圧下位置制御装置、自動板厚制御装置および速度制御装置を備えている。
【００２１】
圧下位置制御装置は、例えば、油圧圧下により一対のワークロール１のギャップである圧下位置を設定し制御する装置であり、自動板厚制御装置（例えば、絶対値ＡＧＣ、モニターＡＧＣ）から与えられる圧下位置の指令値に対して、各圧延スタンドの圧下位置を一致させるように作動し、これにより一対のワークロール１のギャップが調整され被圧延材の板厚が制御される。
【００２２】
なお、通常、被圧延材ごとの各圧延スタンドにおける板厚目標などのドラフトスケジュールは、当該被圧延材の仕上圧延が開始される前に設定される。
【００２３】
本発明の異常時の被圧延材処理方法のフローを図２に示す。
【００２４】
図２に示すとおり、複数スタンドからなる熱間仕上圧延機による被圧延材の圧延において、被圧延材を圧延する前に、予め、各スタンドにおける荷重の許容範囲（上限）および最終スタンド出側の目標板厚が設定される。続いて、被圧延材の圧延を開始し、各スタンド出側の目標板厚になるように自動制御しつつ、被圧延材を圧延する。また、被圧延材の圧延を完了するまで、随時あるいは所定時間ごとに各圧延スタンドの荷重を測定し、予め設定した許容荷重の範囲を超えるか否かについて判定する。
【００２５】
被圧延材を圧延中に、最終スタンドを除く特定スタンドにおいて、当該特定スタンドの荷重がその許容範囲を超えて過荷重となると、特定スタンドの圧下量Δｈを変更して前記特定スタンドの荷重を許容範囲に戻す。
【００２６】
その際、特定スタンドの出側板厚は目標板厚から外れた値となり、最終スタンド出側においても目標板厚から外れた値となる。しかし、それに関わりなく、特定スタンド出側の被圧延材の板厚と板速度からマスフロー（板厚×板速度）を算出し、当該マスフローの値を一定とするように、特定スタンド以降最終スタンドまで、各スタンドの荷重の許容範囲内となる圧下量を再度設定し直す。
【００２７】
設定し直した各スタンドの圧下量のまま、被圧延材の圧延を継続して、金属帯としてコイル状に巻き取って後工程で処理する。
【００２８】
上記のフローを取ることにより、特定スタンドの荷重がその許容範囲を超えて過荷重となっても、マスフローが崩れて、スタンド間に異常な張力が働いて被圧延材が破断したり、被圧延材が詰まって蛇腹になることがなくなる。
【００２９】
また、被圧延材の破片や蛇腹になった被圧延材がワークロール間に噛み混んで、ワークロール表面に疵を付け、そのロール疵が後続の被圧延材表面に再転写して不良を発生させたり、著しい場合はワークロールがスポーリング（破損）するなど、大きな問題が発生する場合がある。
【００３０】
しかし、本発明によれば、このような問題を回避することができる。その結果、安定して圧延して巻き取ることにより、能率良く被圧延材を不良品として処理できるだけでなく、ワークロールはその表面に疵を発生させることがなくて健全に保持されるため、後続する被圧延材を品質良く安定して圧延できるわけである。
【００３１】
なお、特定スタンドの荷重がその許容範囲を超えた際は、許容範囲を超えた荷重と許容範囲内の目標とする荷重との差を求め、この荷重の差から、被圧延材の塑性定数を利用するなどして、圧下量の差に換算し、この圧下量の差を用いて特定スタンドの圧下量を補正し、特定スタンドの荷重を許容範囲とするとよい。
【００３２】
例えば、許容範囲を超えた荷重Ｐfbkと許容範囲内の目標とする荷重Ｐsetとの荷重の差をΔＰとし、塑性定数をＫとすると、圧下量の差Δｈiは、以下の式（１）、式（２）から求められる。
【００３３】
ΔＰ＝Ｐfbk―Ｐset    ・・・（１）
Δｈi＝−ΔＰ／Ｋ    ・・・（２）
このΔｈiを用いて、特定スタンドの圧下量を補正すればよいわけである。
【００３４】
また、特定スタンドの荷重がその許容範囲を超えた際は、前記特定スタンド以降最終スタンドまで圧下量変更後の圧下率を一定とするとよい。
【００３５】
すなわち、前述したとおり、本発明においては、特定スタンドから最終スタンドまでのマスフローを一定とするが、マスフロー（板厚×板速度）の設定にあたって、板厚または板速度のいずれかを一律の基準で与えることができれば、素早く制御を可能にできるわけである。
【００３６】
その際、各スタンドの圧下率を一定とすることにより、以下に示すとおり、特定スタンド以降の圧下量の設定が容易に可能になり、素早い制御が可能になる。
【００３７】
まず、特定スタンド以降の各スタンドにおける入側板厚をｈiとし、出側板厚をｈi+1とすると、各スタンドの圧下率ｒi+1は、式（３）のように表される。
ｒi+1＝１−ｈi+1／ｈi  ・・・（３）
また、特定スタンド以降の各スタンドの圧下量の差をΔｈiとすると、各スタンドに続く次のスタンドの入側板厚は各スタンド出側の板厚と等しいのでｈi＋Δｈiと表される。
【００３８】
また、各スタンドに続く次のスタンドの圧下量の差をΔｈi+1とすると、次のスタンドの出側板厚はｈi+1＋Δｈi+1と表される。
【００３９】
そこで、特定スタンド以降の各スタンドの圧下率を一定とすると、以下の式（４）の関係が成り立つ。
【００４０】
１−ｈi+1／ｈi＝１−（ｈi+1＋Δｈi+1）／（ｈi＋Δｈi）  ・・・（４）
従って、式（４）を変形すると、以下の式（５）によりΔｈi+1が求める。
【００４１】
Δｈi+1＝（ｈi+1／ｈi）×Δｈi    ・・・（５）
すなわち、上記式（２）により特定スタンドの圧下量の差Δｈiを求めれば、各スタンドの圧下率を一定にすることによって、特定スタンド以降の各スタンドの圧下量として、上記式（５）により、特定スタンドに続く次のスタンドから、順次、このΔｈi+1を求めていけばよいわけである。
【００４２】
さらに、特定スタンドの荷重がその許容範囲を超えた際は、圧下量の変更による被圧延材の板厚変更位置が、特定スタンド以降最終スタンドまでの各圧延スタンドにそれぞれ到達した時点で、当該圧延スタンドの圧下量を順次変更することが好ましい。
【００４３】
すなわち、被圧延材における特定スタンドでの圧下量の変更位置が、例えば、該当するスタンドに到達する以前において該当するスタンドの圧下量を変更すると、被圧延材の板厚に段差が生じてスタンド間のマスフローが乱れて破断したり、該当するスタンドに到達した以降に時間をおいて該当するスタンドの圧下量を変更すると、該当するスタンドの荷重が増大して圧延が不能になる場合がある。そこで、これらの問題を起こさずに安定して圧延するため、被圧延材における特定スタンドでの圧下量の変更位置が特定スタンド以降最終スタンドまでの各圧延スタンドにそれぞれ到達した時点で、当該圧延スタンドの圧下量を順次変更することが好ましい。
【００４４】
なお、板厚変更に伴って被圧延材の形状が不良になることを防ぐため、被圧延材の形状制御機能を活用するとよく、例えば、上記圧下量の差Δhを活用してベンダーの補償制御を行なうとよい。
【実施例】
【００４５】
本発明の実施例として、230mm厚、1600mm〜780mm幅の複数の鋼スラブを加熱して、熱間粗圧延機で20mm〜40mm厚の粗バーに圧延した後、粗バーを７スタンド熱間仕上圧延機にて1.8mm〜4mm厚の鋼帯に仕上げるに際し、予め熱間仕上圧延機の各スタンドにおける荷重の許容範囲および最終スタンド出側の目標板厚を設定して、上記の粗バーを２００本圧延した。
【００４６】
その際、本発明の方法として、１００本について、最終スタンドを除く特定スタンドにおいて、当該特定スタンドの荷重がその許容範囲を超えた際は、当該荷重と許容範囲の荷重との差を求め、当該荷重の差から被圧延材の塑性定数を利用して圧下量の差を算出し、当該圧下量の差により特定スタンドの圧下量を補正して荷重を許容範囲に戻すとともに、最終スタンド出側の目標板厚に関わりなく、特定スタンド出側の被圧延材の板厚と板速度からマスフロー（板厚×板速度）を算出し、特定スタンド以降最終スタンドまで、各スタンドにおいて荷重の許容範囲内であって、かつ、前記マスフローを一定とする圧下量の設定を行うとともに、特定スタンドの次のスタンド以降最終スタンドまで、特定スタンドの圧下率の値に一致させ、かつ、圧下量の変更による被圧延材の板厚変更位置が前記特定スタンド以降最終スタンドまでの各圧延スタンドにそれぞれ到達した時点で、当該圧延スタンドの圧下量を順次変更して圧延し、鋼帯を巻き取って、その後の工程で処理した。
【００４７】
なお、従来例として、残り１００本について、上記と同一サイズ、同一鋼種の鋼スラブを加熱して粗圧延し上記と同一サイズの粗バーにした後、粗バーを上記７スタンド熱間仕上圧延機にて上記と同一サイズの鋼帯に仕上圧延するに際し、本発明の方法を用いずに従来の最終スタンド出側の板厚を目標板厚のみとする圧延を行った。
【００４８】
その間、熱間仕上圧延機の第１スタンドと最終スタンドを除く中間スタンドにおいて、スタンド間に多量の冷却水が飛散して被圧延材の局部が急冷されて、特定スタンドの荷重が許容範囲を超える事態が生じた。
【００４９】
従来例では、スタンド間で被圧延材が破断し、破断した被圧延材を熱間仕上圧延機内から取り除き、疵が入ったワークロールおよびバックアップロールを疵のないロールに交換したが、これらの処理のために多大な時間が掛り、その間、長時間にわたり生産を中止せざるを得なかった。
【００５０】
一方、本発明例の方法を用いた場合では、スタンド間で被圧延材が破断することがなく、安定して圧延でき鋼帯として巻き取ることができて、その鋼帯は後工程で不良品として処理できた。また、ワークロールおよびバックアップロールに疵を生じることもなかったため、後続する被圧延材はそのまま目標板厚まで安定して圧延できた。
【符号の説明】
【００５１】
１    ワークロール
２    バックアップロール
３    ロードセル
４    板厚計
【図１】
2018140400.tif 000003
【図２】
2018140400.tif 000004