(57)【要約】【目的】板端からの距離が異なる複数の箇所でエッジドロップを評価した数式モデルにより連続焼鈍におけるエッジドロップ制御を行い、連続焼鈍での板プロフィール変化が大きい厚ゲージ材においても、板幅方向に関して板厚の均一性に優れた金属板を製造する。【構成】板端からの距離が異なる複数の箇所における基準位置に対する板厚の差をエッジドロップとして定義し、連続焼鈍前のエッジドロップ，板厚，材料の変形抵抗及び炉内張力を変数として連続焼鈍後のエッジドロップを表す数式モデルを予め作成するとともに、連続焼鈍前のエッジドロップを連続的に測定し、連続焼鈍後のエッジドロップが目標値に一致するように炉内張力を常時補正する。また、板端からの距離が異なる複数の箇所における基準位置に対する板厚の差をエッジドロップとして定義し、炉内張力の変化量を変数として連続焼鈍でのエッジドロップの変化量を表す数式モデルを予め作成するとともに、連続焼鈍後のエッジドロップを連続的に測定し、連続焼鈍後のエッジドロップが目標値に一致するように炉内張力を常時補正する。【選択図】　　　　図６
2004107746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板端からの距離が異なる複数の箇所における基準位置に対する板厚の差をエッジドロップとして定義し、連続焼鈍前のエッジドロップ，板厚，材料の変形抵抗及び炉内張力を変数として連続焼鈍後のエッジドロップを表す数式モデルを予め作成するとともに、連続焼鈍前のエッジドロップを連続的に測定し、連続焼鈍後のエッジドロップが目標値に一致するように炉内張力を常時補正することを特徴とする連続焼鈍におけるエッジドロップ制御方法。
【請求項２】
板端からの距離が異なる複数の箇所における基準位置に対する板厚の差をエッジドロップとして定義し、炉内張力の変化量を変数として連続焼鈍でのエッジドロップの変化量を表す数式モデルを予め作成するとともに、連続焼鈍後のエッジドロップを連続的に測定し、連続焼鈍後のエッジドロップが目標値に一致するように炉内張力を常時補正することを特徴とする連続焼鈍におけるエッジドロップ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、連続焼鈍でのエッジドロップ制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷間圧延された金属板は、板幅方向に関する厚み分布が均一であることが要求される。しかし、板幅方向端部近傍では、圧延時の塑性流動に起因してエッジドロップが生じる。このエッジドロップを抑制する手段として、ロール胴端部が先細りになったワークロールを板幅方向にシフトさせるテーパ付きワークロールシフトや中間ロールシフト，ワークロールベンダー，中間ロールベンダー等の形状制御手段が通常採用され、エッジドロップが制御されている。しかし、このエッジドロップ制御により冷延後の目標とする板プロフィールが得られても、連続焼鈍炉内でのハースロールによる繰り返し曲げ変形を受ける過程でエッジドロップが変化し、連続焼鈍後に目標とする板プロフィールが得られない場合がある。特に、板プロフィール変化の大きい板厚１．５ｍｍ以上の厚ゲージ材では連続焼鈍後にエッジドロップとは逆の板端部の板厚が厚いエッジアップのプロフィールを生じる場合があり、連続焼鈍炉及び後工程のめっきライン等で巻き取り時における形状不良の要因となっている。
そこで、連続焼鈍炉の入側及び出側の少なくとも一方でのストリップ幅方向板厚分布と板幅とに基づいて、炉の高温部におけるストリップの温度及び張力の少なくとも一方を調整し、板プロフィールを制御することが特開昭６３−１７１８３５号公報に紹介されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この板プロフィール制御により、連続焼鈍後に目標とする板プロフィールが得られる比率が増加した。
しかし、この方法では板プロフィールが複数の点の板厚差で評価されずに板端と板幅中央の２点の板厚差のみで評価され、連続焼鈍後に板端から２０〜４０ｍｍ近傍でエッジアップが生じ易いことが考慮されていないため、このエッジアップにより連続焼鈍炉及び後工程のめっきライン等での巻き取り時における形状不良を生じる場合があった。特に、板プロフィール変化の大きい板厚１．５ｍｍ以上の厚ゲージ材を連続焼鈍した際に、形状不良を生じることが多かった。
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、板端からの距離が異なる複数の箇所での連続焼鈍によるエッジドロップを評価した数式モデルを用いることにより、連続焼鈍での板プロフィール変化が大きい厚ゲージ材であっても板幅方向に関して板厚の均一性に優れた金属板を得ることができる、連続焼鈍におけるエッジドロップ制御方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の連続焼鈍におけるエッジドロップ制御方法は、その目的を達成するため、板端からの距離が異なる複数の箇所における基準位置に対する板厚の差をエッジドロップとして定義し、連続焼鈍前のエッジドロップ，板厚，材料の変形抵抗及び炉内張力を変数として連続焼鈍後のエッジドロップを表す数式モデルを予め作成するとともに、連続焼鈍前のエッジドロップを連続的に測定し、連続焼鈍後のエッジドロップが目標値に一致するように炉内張力を常時補正することを特徴とする。
また、板端からの距離が異なる複数の箇所における基準位置に対する板厚の差をエッジドロップとして定義し、炉内張力の変化量を変数として連続焼鈍でのエッジドロップの変化量を表す数式モデルを予め作成するとともに、連続焼鈍後のエッジドロップを連続的に測定し、連続焼鈍後のエッジドロップが目標値に一致するように炉内張力を常時補正することを特徴とする。
【０００５】
【実施の形態】
本発明者等は、板端からの距離が異なる複数の箇所でエッジドロップを評価した数式モデルを用いて連続焼鈍炉内の張力を補正することにより、連続焼鈍後もバラツキの小さい安定した板幅方向端部の板プロフィールが得られるような連続焼鈍におけるエッジドロップ制御方法を種々調査検討した。
その結果、連続焼鈍でのエッジドロップの変化量の板厚に対する比率が伸び率と比例関係にあることに着目し、連続焼鈍でのエッジドロップの変化量の板厚に対する比率に伸び率が及ぼす影響を取り込んだ数式モデルにより連続焼鈍でのエッジドロップ制御を行うと、連続焼鈍後に目標とする板プロフィールが得られることを見出した。
【０００６】
以下、本発明を詳細に説明する。
冷間圧延後の連続焼鈍前のエッジドロップは、式（１）及び（２）でそれぞれ定義されるＥｘ及びＥｙで表される。Ｅｘ及びＥｙは、図１に示すように板幅端部から距離ｘ及びｙの位置における素材の肉厚減少量を示す。連続焼鈍後のエッジドロップは、式（３）及び（４）でそれぞれ定義されるＧｘ，Ｇｙで表される。Ｇｘ及びＧｙも、図２に示すように板幅方向端部から距離ｘ及びｙの位置における肉厚減少量を示す。そして、連続焼鈍でのエッジドロップ変化量は、式（５）及び（６）で定義されるΔＥｘ，ΔＥｙで表される。
2004107746.tif 000003
式中、ｈｘ，ｈｙ及びｈｋは板端からそれぞれｘ，ｙ及びｋの距離における連続焼鈍前の板厚であり、ｈ’ｘ，ｈ’ｙ及びｈ’ｋは板端からそれぞれｘ，ｙ及びｋの距離における連続焼鈍後の板厚である。ただし、ｘ＜ｙ＜ｋとする。距離ｘ，ｙ及びｋは、エッジドロップを適切に表し、且つ精度のよい数式モデルが得られるように経験的に選定される。
【０００７】
次に、連続焼鈍炉内でのハースロールによる繰り返し曲げ変形におけるエッジドロップの変化に及ぼす要因には、板厚，材質，焼鈍温度，通板速度，炉内張力がある。材質，焼鈍温度，通板速度は、エッジドロップに影響するが、その影響は材料の変形抵抗が変化することにより生じる。したがって、連続焼鈍でのエッジドロップの変化に影響する主要因は、板厚，材料の変形抵抗及び炉内張力である。
図３〜５に示すように、板厚が厚いほど、材料の変形抵抗が小さいほど、及び炉内張力が大きいほど、連続焼鈍でのエッジアップ側への板プロフィール変化が大きくなる。これは、塑性変形を生じ易い条件ほど繰り返し曲げ変形によりエッジアップ側への板プロフィール変化を生じ易いことを表しており、図６に示すように、エッジドロップ変化量ΔＥｘ、ΔＥｙの板厚に対する比率は繰り返し曲げ変形における伸び率と比例関係にある。
【０００８】
したがって、エッジドロップの変化量は式（７）〜（９）で表される。
ΔＥｘ／ｈ＝ａ１ε　　　　　　　・・・・（７）
ΔＥｙ／ｈ＝ｂ１ε　　　　　　　・・・・（８）
ε＝ｆ（ｈ，ｋ，ｔ）　　　　・・・・（９）
式中、ｈは板厚，ｋは材料の変形抵抗，ｔは炉内張力，ｆは板厚，材料の変形抵抗及び炉内張力の関数，εは伸び率，ａ１，ｂ１は影響係数を示す。
影響係数ａ１，ｂ１は板幅によって定まる定数であり、実験又は材料の弾塑性変形解析モデルによるシミュレーションからそれぞれ求められる。そして、各影響係数は、板幅毎にテーブルを設定し、あるいは、板幅の関数として数式化される。また、式（９）の関数ｆも実験又は材料の弾塑性変形解析モデルによるシミュレーションから求められる。
なお、材料の変形抵抗ｋは製造品種毎に式（１０）に示す焼鈍温度Ｔ及び通板速度ｖの関数ｇで表される。関数ｇは実験から求められる。
ｋ＝ｇ（Ｔ，ｖ）　　　　　　・・・・（１０）
【０００９】
式（７），（８）より連続焼鈍後のエッジドロップＧｘ，Ｇｙはそれぞれ式（１１），（１２）で表される。
Ｇｘ＝Ｅｘ＋ａ１ｈε　　　　　・・・・（１１）
Ｇｙ＝Ｅｙ＋ｂ１ｈε　　　　　・・・・（１２）
フィードフォワード方式でエッジドロップを制御する場合には、連続焼鈍前の板プロフィールを連続的に測定し、式（１）及び（２）に従ってＥｘ及びＥｙを算出する。そして式（１１）及び（１２）で表されるＧｘ及びＧｙがそれぞれ目標値Ｇｘ０及びＧｙ０に近づくように、式（９）で表される伸び率εを常時補正する。伸び率εの補正方法としては、炉内張力ｔ及び変形抵抗ｋの補正が考えられるが、焼鈍温度Ｔの変更による変形抵抗ｋの補正は材質面から困難であり、また、通板速度ｖの変更による変形抵抗ｋの補正は大幅な通板速度の変更が必要となり、通板性の面から困難であるため、炉内張力ｔを常時補正する。
なお、式（１１），（１２）でＧｘ，Ｇｙをともに目標値Ｇｘ０，Ｇｙ０にすることは不可能であるため、式（１３）で示す評価関数Ｊ１を導入し、評価関数Ｊ１が最小になるように炉内張力ｔを常時補正する。
Ｊ１＝ｗｘ（Ｇｘ−Ｇｘ０）２＋ｗｙ（Ｇｙ−Ｇｙ０）２　・・・・（１３）
式中、ｗｘ，ｗｙは重み係数を示す。
【００１０】
また、フィードバック方式でエッジドロップを制御する場合には、連続焼鈍後のエッジドロップＧｘ，Ｇｙが伸び率εの変化量Δεと線形関係にあるので、式（１１），（１２）に代わり式（１４），（１５）に従ったエッジドロップ制御式を使用する。この場合には、連続焼鈍後の板プロフィールを連続的に測定し、式（３）及び（４）に従ってＧｘ及びＧｙの値Ｇｘ１及びＧｙ１を案出する。そして、フィードフォワード式と同様に式（１３）で示した評価関数Ｊ１が最小になるように炉内張力ｔを常時補正する。
Ｇｘ＝Ｇｘ１＋ａ１ｈΔε　　　　・・・（１４）
Ｇｙ＝Ｇｙ１＋ｂ１ｈΔε　　　　・・・（１５）
【００１１】
なお、フィードフォワード式，フィードバック方式のいずれの場合も炉内張力ｔが大きすぎる場合には、板破断を生じる危険性があり、炉内張力ｔが小さすぎる場合には、蛇行を生じる危険性がある。この板破断や蛇行は炉内張力ｔに上限値ｔＭＡＸ及び下限値ｔＭＩＮを設けることによって防止する。すなわち、上限値ｔＭＡＸ及び下限値ｔＭＩＮを設け、評価関数Ｊ１の最小化における炉内張力ｔの算出値がその上限値ｔＭＡＸ又は下限値ｔＭＩＮを越える場合には、炉内張力ｔを上限値ｔＭＡＸ又は下限値ｔＭＩＮに設定してエッジドロップの補正量を減らすことにより、板破断及び蛇行を防止する。
ここで、連続焼鈍前及び連続焼鈍後の板プロフィールの測定には、板幅方向に関して移動可能なＸ線板厚計等が使用される。
【００１２】
以上の説明では、板端から距離の異なる２点の位置において基準位置に対する板厚差でエッジドロップを定義し、炉内張力ｔを補正している。しかし、本発明はこれに拘束されるものではなく、板幅方向３箇所以上の位置において基準位置に対する板厚差でエッジドロップを定義する場合でも、式（１３）と同様な評価関数を用いてエッジドロップを制御する。
フィードフォワード制御とフィードバック制御を比較すると、フィードフォワード制御は、制御の時間遅れがフィードバック制御よりも少ない利点があるが、制御モデルの誤差を生じ易い。精度面では、フィードバック制御の方が優れている。
【００１３】
【実施例】
実施例１（フィードフォワード制御）
製品板厚１．２〜２．３ｍｍの普通鋼冷延鋼板の製造に際し、請求項１にしたがったエッジドロップ制御法を実施した。図７は本発明法を適用した連続焼鈍炉の一例であり、予熱帯１，加熱帯２，均熱帯３，１次冷却体４，２次冷却帯５，過時効帯６，３次冷却帯７，４次冷却帯８から構成されている。そして、連続焼鈍炉の入側及び出側（１次冷却帯出側）に板幅方向に移動可能なＸ線板厚計９が設置されている。
本実施例では焼鈍温度，通板速度を上位コンピュータに入力した。また、板幅方向に移動可能なＸ線板厚計９によって連続焼鈍前の板プロフィールを連続的に測定し、測定値を上位コンピュータに入力した。プロセスコンピュータでは、製造品種毎に予め求められた影響係数ａ１，ｂ１及び関数ｆ、ｇに基づき上位コンピュータからの情報に応じて炉内張力の最適値を算出し、炉内張力を常時補正した。
【００１４】
板厚保証点が１０ｍｍであるので、ｘ＝１０ｍｍに設定した。また、エッジドロップを制御して減少させたとき、連続焼鈍後にエッジアップが板端から２０〜４０ｍｍ近傍で生じ易いことから，ｙ＝３０ｍｍとした。また、連続焼鈍の前工程である冷間タンデム圧延におけるエッジドロップ制御の基準点に合わせて、エッジドロップ量評価の基準点をｋ＝１００ｍｍに設定した。
連続焼鈍前のエッジドロップを式（１６）及び（１７）に示すＥ１０，Ｅ３０で定義し、連続焼鈍後のエッジドロップを式（１８）及び（１９）に示すＧ１０，Ｇ３０で定義した。Ｇ１０，Ｇ３０は、それぞれ式（２０）及び（２１）で表される。
Ｅ１０＝ｈ１００−ｈ１０　　　　　　　　　・・・・（１６）
Ｅ３０＝ｈ１００−ｈ３０　　　　　　　　　・・・・（１７）
Ｇ１０＝ｈ’１００−ｈ’１０　　　　　　　　・・・・（１８）
Ｇ３０＝ｈ’１００−ｈ’３０　　　　　　　　・・・・（１９）
Ｇ１０＝Ｅ１０＋ａ１ｈε　　　　　　　　・・・・（２０）
Ｇ３０＝Ｅ３０＋ｂ１ｈε　　　　　　　　・・・・（２１）
【００１５】
連続的に測定された連続焼鈍前の板プロフィールから、式（１６）及び（１７）に従ってＥ１０及びＥ３０を算出した。
さらに、焼鈍温度Ｔ及び通板速度ｖから式（１０）により材料の変形抵抗ｋを予測し、板厚ｈ，材料の変形抵抗ｋ及び炉内張力ｔから式（９）により連続焼鈍での伸び率εを予測した。そして、式（１３）の評価関数Ｊ１を最小化するように、炉内張力ｔを常時補正した。なお、評価関数Ｊ１の最小化から得られた炉内張力ｔの計算値が、板破断及び蛇行を防止するために設けた炉内張力ｔの上限値ｔＭＡＸ及び下限値ｔＭＩＮを超えることがなかったので、計算値通りに補正した。
【００１６】
実施例１で得られた連続焼鈍後のエッジドロップの実績値を目標値Ｇ１００，Ｇ３００と比較して図８，９に示す。他方、特開昭６３−１７１８３５号公報記載のエッジドロップ制御方法（従来法）による連続焼鈍後のエッジドロップの実績値を目標値Ｇ１００，Ｇ３００と比較して図１０，１１に示す。図１０，１１にみられるように、従来法では実績値Ｇ１０と目標値Ｇ１００の差は±７μｍ以内に収まっていたが、Ｇ３０はＧ３００に比較して小さい傾向にあり、その差が１０μｍを超える場合もあった。これに対し、実施例１におけるエッジドロップの実績値Ｇ１０，Ｇ３０と目標値Ｇ１００，Ｇ３００の差はいずれも、図８，９にみられるように±７μｍ以内に収まっていた。
このように、従来法では板プロフィールが複数の点の板厚差で評価されずに板端と板幅中央の２点の板厚差のみで評価されているため、連続焼鈍後に板端から３０ｍｍ近傍でエッジアップを生じ易く、このエッジアップにより連続焼鈍炉及び後工程のめっきライン等での巻き取り時における形状不良を生じ易かったが、実施例１ではそれが解消された。
【００１７】
実施例２（フィードバック制御）
製品板厚１．２〜２．３ｍｍの普通鋼冷延鋼板の製造に際し、請求項２にしたがったエッジドロップ制御法を実施した。
本実施例では、実施例１と同一の連続焼鈍炉を使用した。焼鈍温度，通板速度を上位コンピュータに入力した。また、板幅方向に移動可能なＸ線板厚計９によって連続焼鈍後の板プロフィールを連続的に測定し、測定値を上位コンピュータに入力した。プロセスコンピュータでは、製造品種毎に予め求められた影響係数ａ１，ｂ１及び関数ｆ、ｇに基づき上位コンピュータからの情報に応じて炉内張力の最適値を算出し、炉内張力を常時補正した。
【００１８】
実施例１と同様に、ｘ＝１０ｍｍ，ｙ＝３０ｍｍ，ｋ＝１００ｍｍに設定し、Ｇ１０，Ｇ３０をそれぞれ式（１８）及び（１９）で定義した。Ｇ１０，Ｇ３０は、それぞれ式（２２）及び（２３）で表される。
Ｇ１０＝Ｇ１０１＋ａ１ｈΔε　　　　　　　・・・・（２２）
Ｇ３０＝Ｇ３０１＋ｂ１ｈΔε　　　　　　　・・・・（２３）
連続的に測定された連続焼鈍後の板プロフィールから、式（１８）及び（１９）に従ってＧ１０及びＧ３０を算出した。
さらに、焼鈍温度Ｔ及び通板速度ｖから式（１０）により材料の変形抵抗ｋを予測し、板厚ｈ，材料の変形抵抗ｋ及び炉内張力ｔから式（９）により連続焼鈍での伸び率εを予測した。そして、式（１３）の評価関数Ｊ１を最小化するように、炉内張力ｔを常時補正した。なお、評価関数Ｊ１の最小化から得られた炉内張力ｔの計算値が、板破断及び蛇行を防止するために設けた炉内張力ｔの上限値ｔＭＡＸ及び下限値ｔＭＩＮを超えることがなかったので、計算値通りに補正した。
【００１９】
実施例２で得られた連続焼鈍後のエッジドロップの実績値を目標値Ｇ１００，Ｇ３００と比較して図１２，１３に示す。他方、特開昭６３−１７１８３５号公報記載のエッジドロップ制御方法（従来法）による連続焼鈍後のエッジドロップの実績値を目標値Ｇ１００，Ｇ３００と比較して図１４，１５に示す。図１４，１５にみられるように、従来法では実績値Ｇ１０と目標値Ｇ１００の差は±５μｍ以内に収まっていたが、Ｇ３０はＧ３００に比較して小さい傾向にあり、その差が１０μｍを超える場合もあった。これに対し、実施例２におけるエッジドロップの実績値Ｇ１０，Ｇ３０と目標値Ｇ１００，Ｇ３００の差はいずれも、図１２，１３にみられるように±６μｍ以内に収まっていた。
このように、従来法では板プロフィールが複数の点の板厚差で評価されずに板端と板幅中央の２点の板厚差のみで評価されているため、連続焼鈍後に板端から３０ｍｍ近傍でエッジアップを生じ易く、このエッジアップにより連続焼鈍炉及び後工程のめっきライン等での巻き取り時における形状不良を生じ易かったが、実施例２ではそれが解消された。
【００２０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明においては、板端からの距離が異なる複数の箇所でエッジドロップを評価した数式モデルを用いることにより、連続焼鈍におけるエッジドロップ制御を行うので、連続焼鈍での板プロフィール変化の大きい板厚１．５ｍｍ以上の厚ゲージ材においても、板幅方向に関して板厚の均一性に優れた金属板が高い歩留で製造される。
【図面の簡単な説明】
【図１】２個のパラメータＥｘ及びＥｙで表した連続焼鈍前のエッジドロップ
【図２】２個のパラメータＧｘ及びＧｙで表した連続焼鈍後のエッジドロップ
【図３】連続焼鈍でのエッジドロップの変化量と板厚との関係
【図４】連続焼鈍でのエッジドロップの変化量と材料の変形抵抗との関係
【図５】連続焼鈍でのエッジドロップの変化量と炉内張力との関係
【図６】連続焼鈍でのエッジドロップの変化量の板厚に対する比率と伸び率との関係
【図７】実施例１，２で使用した連続焼鈍炉
【図８】実施例１におけるエッジドロップの実績値と目標値Ｇ１００との比較
【図９】実施例１におけるエッジドロップの実績値と目標値Ｇ３００との比較
【図１０】従来法におけるエッジドロップの実績値と目標値Ｇ１００との比較
【図１１】従来法におけるエッジドロップの実績値と目標値Ｇ３００との比較
【図１２】実施例２におけるエッジドロップの実績値と目標値Ｇ１００との比較
【図１３】実施例２におけるエッジドロップの実績値と目標値Ｇ３００との比較
【図１４】従来法におけるエッジドロップの実績値と目標値Ｇ１００との比較
【図１５】従来法におけるエッジドロップの実績値と目標値Ｇ３００との比較
【符号の説明】
１：予熱帯　　　２：加熱帯　　　３：均熱帯　　　４：１次冷却帯
５：２次冷却帯　　　６：過時効帯　　　７：３次冷却帯　　　８：４次冷却帯９：Ｘ線板厚計
【図１】
2004107746.tif 000004
【図２】
2004107746.tif 000005
【図３】
2004107746.tif 000006
【図４】
2004107746.tif 000007
【図５】
2004107746.tif 000008
【図６】
2004107746.tif 000009
【図７】
2004107746.tif 000010
【図８】
2004107746.tif 000011
【図９】
2004107746.tif 000012
【図１０】
2004107746.tif 000013
【図１１】
2004107746.tif 000014
【図１２】
2004107746.tif 000015
【図１３】
2004107746.tif 000016
【図１４】
2004107746.tif 000017
【図１５】
2004107746.tif 000018