(57)【要約】【課題】目標圧延力（ＦW ）及びその都度の圧下位置（ｓ）の計算時に熱延限界（Ｒe ）を考慮した小さい変形度（φ）又は小さい減少を呈する鋼板又はＮＥ鋼板の熱間圧延の場合のプロセス安定性、特に絶対肉厚精度及び設備の安定性を向上させる方法は、熱延限界（Ｒe ）が成形温度（Ｔ）及び／又は成形速度（Phip）に応じて算出され、関係式【数１】2007534493.tif 000014による目標圧延力（ＦW ）を算定するための降伏応力（ｋf,R ）の関数に挿入され、この場合：    Ｒe         ＝    熱延限界    Ｔ          ＝    成形温度    Phip        ＝    成形速度    ａ；ｂ；ｃ  ＝    係数を意味することによって、小さい変形度（φ）又は小さい減少の場合の降伏応力（ｋf,R ）及び目標圧延力（ＦW ）の精度を向上させる。
2007534493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標圧延力（ＦW ）及びその都度の圧下位置（ｓ）の計算時に熱延限界（Ｒe ）を考慮した小さい変形度（φ）又は小さい減少を呈する鋼板又はＮＥ鋼板の熱間圧延の場合のプロセス安定性、特に絶対肉厚精度及び設備の安定性を向上させる方法において、
熱延限界（Ｒe ）が成形温度（Ｔ）及び／又は成形速度（Phip）に応じて算出され、関係式
【数１】
2007534493.tif 000009
による目標圧延力（ＦW ）を算定するための降伏応力（ｋf,R ）の関数に挿入され、この場合：
Ｒe         ＝    熱延限界
Ｔ          ＝    成形温度
Phip        ＝    成形速度
ａ；ｂ；ｃ  ＝    係数
を意味することを特徴とする方法。
【請求項２】
成形温度（Ｔ）及び成形速度（Phip）に依存する熱延限界（Ｒe ）に関する乗算的な降伏曲線方程式が、式
【数２】
2007534493.tif 000010
にしたがって算定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
肉厚制御，計算モデル及び制御方法用の目標圧延力（ＦW ）を算出するための従来の圧延力方程式内の降伏応力（ｋf;R ）が、以下の方程式
【数３】
2007534493.tif 000011
にしたがって算定され、この場合：
ＦW   ＝    目標圧延力
Ｑp   ＝    ロールギャップ幾何構造及び摩擦比を考慮した関数
ｋf;R ＝    熱延限界を考慮した降伏応力
Ｂ    ＝    被圧延材の幅
Ｒw   ＝    圧延半径
ｈ0   ＝    孔型の前方の肉厚
ｈ1   ＝    孔型の後方の肉厚
を意味することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
材料に固有の限界変形度（φＧ）より小さい変形度に対する成形温度（Ｔ）及び成形速度（Phip）に依存する熱延限界（Ｒe ）を考慮した材料モジュール（ＣM ）が、目標圧延力（ＦW ）に基づいて式
【数４】
2007534493.tif 000012
にしたがって計算され、
この場合：
ＣM   ＝  材料モジュール
ＦW   ＝  目標圧延力
Ｆm   ＝  測定される圧延力
ｄｈ1 ＝  出側厚みの変化
を意味することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
従来のゲージメータ方程式が、式
【数５】
2007534493.tif 000013
に拡張され、この場合：
ｄｓAGC   ＝  ロールギャップの調整の変化
ＣM       ＝  材料モジュール
ＣG       ＝  ロールスタンドモジュール
ｄｈ1     ＝  出側厚みの変化
ＦW       ＝  目標圧延力
Ｆm       ＝  測定される圧延力
ｓ        ＝  ロールギャップの圧下
ｓsoll    ＝  ロールギャップの目標圧下
を意味することを特徴とする請求項４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目標圧延力及びその都度の圧下位置の計算時に熱延限界を考慮した小さい変形度又は小さい減少を呈する鋼板又はＮＥ鋼板の熱間圧延の場合のプロセス安定性、特に絶対肉厚精度及び設備の安定性を向上させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
A. Hensel 及びT. Spittel著, ライプチィヒ 1978 の刊行物「Kraft-und Arbeitsbedarf bildsamer Formgebungsverfahren」及びT. Spittel及びA. Hensel 著，ライプチィヒ 1981 の刊行物「Rationeller Energieeinsatz bei Umformprozessen」では、熱間圧延時に目標圧延力を算出するいろいろな方法が、変形抵抗と加圧面積との積として記される。変形抵抗自体は、降伏応力とロールギャップ幾何構造及び／又は摩擦比を考慮した係数との積として算定される。降伏応力を算出するために最も頻繁に使用される方法は、成形温度，変形度及び成形速度を考慮した変動係数で方程式を立てることによる降伏応力の算定である。これらの成形温度，変形度及び成形速度は、例えば以下の式で乗算結合される：
【数１】
2007534493.tif 000003
この場合：
ｋf ＝降伏応力
ｋf0＝降伏応力の基準値
Ｔ  ＝成形温度
φ  ＝変形度
phip  ＝成形速度
Ａ；ｍi ＝熱力学的な係数
【０００３】
熱力学的な係数は、いろいろな材料グループに対して算出される；１つのグループ内の材料が、それぞれのｋf0基準値によって区別される。
M. Spittel及びT. Spittel著，フライベルク 1996 の論文「Modellierung desEinflusses der chemischen Zusammensetzung und der Umformbedingungen auf die Fliessspannung von Staehlen bei der Warmumformung 」では、材料の降伏応力の基準値をこの材料の化学的な分析に応じて算出すること、材料グループに応じた温度，変形度及び成形速度を考慮したその他のパラメータを利用することがさらに提唱されている。しかしながら基本的には、方程式（１）による乗算文字が依然として存在する。
【０００４】
降伏応力を算出するこの乗算方程式の欠点は、関数が変形度φ＜0.04で小さくなる又は零ＭＰａの降伏応力に向かって減少する、すなわち関数が零を通過する点にある（従来の技術に対する図１参照）。しかしながらこの理論は、実際の状態と矛盾する。その結果、非常に小さい降伏応力値、すなわち非常に小さい目標圧延力が、小さい減少の場合に算定される。厚さ調節による目標ロールギャップの設定は、圧延力に依存し、したがって誤差を含む。熱間圧延された製品は、希望する目的の厚さに比べてより大きい実際の厚さを有する。
【０００５】
小さい変形度つまり減少時の誤差を含む目標圧延力の計算は、例えば低温による圧延時又は高温でかつ技術的に最大に可能な幅に近い被圧延材の幅の場合に発生するような、最大許容設備パラメータに近い大きい圧延力及び／又は圧延トルクによる圧延時に設備の持続的な危険を招く。
【０００６】
例えば形状モデル及び平坦度モデル又は平坦度制御のような後続接続された自動モデル及び自動制御が、その目標値を目標圧延力を使用して算出するので、誤差を含んだ目標圧延力の計算は、プロセス安定性をも全体的に不利に損なう。
【０００７】
ロールスタンドの目標圧延力及び目標ロールギャップを調整する圧延スケジュールの計算方法が、国際特許出願公開第93/11 886 号明細書から公知である。この計算方法は、スタンドに固有の及び／又は材料に固有の圧延力の適応項を利用する。別の設備に転用するための目標圧延力の計算の際のスタンドに固有の適合が困難である。
【０００８】
数量である圧延力，圧延トルク及び歳差運動(Voreilung) のうちの少なくとも１つの数量に応じてロールスタンドを制御又はプリセットする公知の方法が、国際特許出願公開第99/02 282 号明細書に記されている。この方法の場合、影響が、ニューロンネットワークに基づく情報処理を用いて又は修正モデルによる孔型内の材料硬度のフィードバック計算に関する可逆圧延モデルを用いてモデル化される。小さい変形度又は減少の範囲内で乗算方程式を立てる目標圧延力の計算で生じるようなこのような誤差が回避され得る。しかしながら、ニューロンネットワークの学習のため又は可逆圧延モデルのため、最初の圧延結果がなくてはならない点が欠点である。したがって、この方法をまだ圧延されていない材料に使用すること又は異なるパラメータを有する設備に使用することは容易に保証されない。
【０００９】
目標圧延力の計算及び肉厚制御に対する公知の方法における鋼板及びＮＥ鋼板の熱間圧延時の降伏応力に対する小さい変形度又は小さい減少の影響が、正確に考慮されないか若しくは不十分にしか考慮されない、又は、別の設備への転用が制限され、したがってプロセス安定性、特に絶対肉厚精度及び設備の信頼性に対する危険が存在する点が、上述した従来の技術に共通である。
【非特許文献１】Kraft-und Arbeitsbedarf bildsamer Formgebungsverfahren
【非特許文献２】Rationeller Energieeinsatz bei Umformprozessen
【非特許文献３】Modellierung des Einflusses der chemischen Zusammensetzung und der Umformbedingungen auf die Fliessspannung von Staehlen bei der Warmumformung
【特許文献１】国際特許出願公開第93/11 886 号明細書
【特許文献２】国際特許出願公開第99/02 282 号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、鋼板及びＮＥ鋼板の熱間圧延時のプロセス安定性、特に絶対肉厚精度及び設備の信頼性を向上させる方法を提供することにある。この方法の場合、小さい変形度又は小さい減少時の降伏応力及び目標圧延力の精度が向上され得る。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題は、本発明により、熱延限界が成形温度及び／又は成形速度に応じて算出され、関係式
【数２】
2007534493.tif 000004
による目標圧延力を算定するための降伏応力の関数に挿入される。この場合、
Ｒe         ＝    熱延限界
Ｔ          ＝    成形温度
Phip        ＝    成形速度
ａ；ｂ；ｃ  ＝    係数
【００１２】
降伏応力を計算するための新しい方程式を利用する場合の利点は、該当する孔型の降伏応力が熱間引張試験から測定される熱延限界に等しい場合に、この降伏応力が成形温度及び成形速度に応じて測定される圧延力からフィードバック計算されて熱延限界と等価とみなされることによって、圧延すべき材料の熱延限界を材料に固有の限界変形度より小さい変形度による圧延の測定データから算出することにある。発見された熱延限界と成形温度及び成形速度との依存性は、近似された熱降伏曲線の始点を示す。
【００１３】
さらなる発明によれば、成形温度及び成形速度に依存する熱延限界に関する乗算的な降伏曲線方程式が、式
【数３】
2007534493.tif 000005
にしたがって算定される。
【００１４】
成形温度及び成形速度に依存する熱延限界の本発明の考慮に基づいて、この方法自体が、最小の変形度まで正確な値を得る。成形温度及び成形速度に依存する圧延すべき材料のその都度の熱延限界が初期値である。
【００１５】
さらなる発明によれば、肉厚制御，計算モデル及び制御方法用の目標圧延力を算出するための従来の圧延力方程式内の降伏応力が、以下の方程式
【数４】
2007534493.tif 000006
にしたがって算定される。この場合：
ＦW     ＝    目標圧延力
Ｑp     ＝    ロールギャップ幾何構造及び摩擦比を考慮した関数
ｋf;R   ＝    熱延限界を考慮した降伏応力
Ｂ      ＝    被圧延材の幅
Ｒw     ＝    圧延半径
ｈ0     ＝    孔型の前方の肉厚
ｈ1     ＝    孔型の後方の肉厚
【００１６】
さらに本発明の構成では、材料に固有の限界変形度より小さい変形度に対する成形温度及び成形速度に依存する熱延限界を考慮した材料モジュールが、目標圧延力に基づいて式
【数５】
2007534493.tif 000007
にしたがって計算される。
この場合、
ＣM   ＝  材料モジュール
ＦW   ＝  目標圧延力
Ｆm   ＝  測定される圧延力
ｄｈ1 ＝  出側厚みの変化
【００１７】
次いで本発明では、従来のゲージメータ方程式が、式
【数６】
2007534493.tif 000008
に拡張される。この場合：
ｄｓAGC ＝  ロールギャップの調整の変化
ＣM     ＝  材料モジュール
ＣG     ＝  ロールスタンドモジュール
ｄｈ1   ＝  出側厚みの変化
ＦW     ＝  目標圧延力
Ｆm     ＝  測定される圧延力
ｓ      ＝  ロールギャップの圧下
ｓsoll  ＝  ロールギャップの目標圧下
【００１８】
これによって、小さい変形度又は減少時の材料の降伏状況も示される。
ゲージメータ方程式及び計算された目標圧延力に基づいて、被圧延材の出側厚みを保証する電気機械式及び／又は油圧式の圧下の圧下位置が算出される。
【００１９】
図中には、従来の技術及び本発明の変形度に応じた降伏応力のグラフが示されていて以下で詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
降伏応力（図１）を算出するこの乗算方程式の欠点は、関数が変形度φ＜0.04で小さくなる又は零ＭＰａの降伏応力に向かって減少する、すなわち関数が零を通過する点にある。
【００２１】
成形温度Ｔ及び成形速度phipに依存する熱延限界Ｒe の本発明の考慮（図２）に基づいて、この方法自体が、最小の変形度φまで正確な値を得る。成形温度Ｔ及び成形速度phipに依存する圧延すべき材料のその都度の熱延限界Ｒe が初期値である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来の乗算方程式（従来の技術）の場合の変形度φに対する降伏応力ｋf の変化を概略的に示す。
【図２】本発明による変形度φに対する降伏応力ｋf,R の変化を概略的に示す。この場合、乗算方程式は、限界変形度φG の下では熱延限界だけさらに拡張されている。
【符号の説明】
【００２３】
Ａi           熱力学的な係数
ａi ｂi ，ｃ  係数
Ｂ            被圧延材の幅
ＣG           ロールスタンドモジュール
ＣM           材料モジュール
ｄｈ1         出側厚みの変化
ｄｓAGC       ロールギャップの調整の変化
Ｆm           測定される圧延力
ＦW           目標圧延力
ｈ0           孔型の前方の肉厚
ｈ1           孔型の後方の肉厚
ｋf           降伏応力
ｋf0          降伏応力の基準値
ｋf,R         熱延限界を考慮した降伏応力
ｍi           熱力学的な係数
φ            変形度
φG           限界変形度
phip          成形速度
Ｑp           ロールギャップ幾何構造及び摩擦比を考慮した関数
Ｒe           熱延限界
Ｒw           圧延半径
ｓ            ロールギャップの圧下
ｓsoll        ロールギャップの目標圧下
Ｔ            成形温度
【図１】
2007534493.tif 000015
【図２】
2007534493.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成17年5月14日(2005.5.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標圧延力（ＦW ）及びその都度の圧下位置（ｓ）の計算時に熱延限界（Ｒe ）を考慮した小さい変形度（φ）又は小さい減少を呈する鋼板又はＮＥ鋼板の熱間圧延の場合のプロセス安定性、特に絶対肉厚精度及び設備の安定性を向上させる方法において、
成形温度（Ｔ）及び成形速度（Phip）に依存する熱延限界（Ｒe ）に関する乗算的な降伏曲線方程式が、式
【数１】
2007534493.tif 000017
にしたがって算定されることによって、
熱延限界（Ｒe ）が成形温度（Ｔ）及び／又は成形速度（Phip）に応じて算出され、関係式
【数２】
2007534493.tif 000018
による目標圧延力（ＦW ）を算定するための降伏応力（ｋf,R ）の関数に挿入され、この場合：
Ｒe         ＝    熱延限界
Ｔ          ＝    成形温度
Phip        ＝    成形速度
ａ；ｂ；ｃ  ＝    係数
を意味することを特徴とする方法。
【請求項２】
肉厚制御，計算モデル及び制御方法用の目標圧延力（ＦW ）を算出するための従来の圧延力方程式内の降伏応力（ｋf;R ）が、以下の方程式
【数３】
2007534493.tif 000019
にしたがって算定され、この場合：
ＦW   ＝    目標圧延力
Ｑp   ＝    ロールギャップ幾何構造及び摩擦比を考慮した関数
ｋf;R ＝    熱延限界を考慮した降伏応力
Ｂ    ＝    被圧延材の幅
Ｒw   ＝    圧延半径
ｈ0   ＝    孔型の前方の肉厚
ｈ1   ＝    孔型の後方の肉厚
を意味することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
材料に固有の限界変形度（φＧ）より小さい変形度に対する成形温度（Ｔ）及び成形速度（Phip）に依存する熱延限界（Ｒe ）を考慮した材料モジュール（ＣM ）が、目標圧延力（ＦW ）に基づいて式
【数４】
2007534493.tif 000020
にしたがって計算され、
この場合：
ＣM   ＝  材料モジュール
ＦW   ＝  目標圧延力
Ｆm   ＝  測定される圧延力
ｄｈ1 ＝  出側厚みの変化
を意味することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
従来のゲージメータ方程式が、式
【数５】
2007534493.tif 000021
に拡張され、この場合：
ｄｓAGC   ＝  ロールギャップの調整の変化
ＣM       ＝  材料モジュール
ＣG       ＝  ロールスタンドモジュール
ｄｈ1     ＝  出側厚みの変化
ＦW       ＝  目標圧延力
Ｆm       ＝  測定される圧延力
ｓ        ＝  ロールギャップの圧下
ｓsoll    ＝  ロールギャップの目標圧下
を意味することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
この課題は、本発明により、成形温度及び成形速度に依存する熱延限界に関する乗算的な降伏曲線方程式が、式
【数２】
2007534493.tif 000022
にしたがって算定されることによって、熱延限界が成形温度及び／又は成形速度に応じて算出され、関係式
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
【数３】
2007534493.tif 000023
による目標圧延力を算定するための降伏応力の関数に挿入される。この場合、
Ｒe         ＝    熱延限界
Ｔ          ＝    成形温度
Phip        ＝    成形速度
ａ；ｂ；ｃ  ＝    係数
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
成形温度及び成形速度に依存する熱延限界の本発明の考慮に基づいて、この方法自体が、最小の変形度まで正確な値を得る。成形温度及び成形速度に依存する圧延すべき材料のその都度の熱延限界が初期値である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
降伏応力を計算するための新しい方程式を利用する場合の利点は、該当する孔型の降伏応力が熱間引張試験から測定される熱延限界に等しい場合に、この降伏応力が成形温度及び成形速度に応じて測定される圧延力からフィードバック計算されて熱延限界と等価とみなされることによって、圧延すべき材料の熱延限界を材料に固有の限界変形度より小さい変形度による圧延の測定データから算出することにある。発見された熱延限界と成形温度及び成形速度との依存性は、近似された熱降伏曲線の始点を示す。
【国際調査報告】
2007534493.tif 000024
2007534493.tif 000025