(57)【要約】【課題】  互いに材料特性が異なる先行材と後行材の接合部を有する材料を接合して連続的に圧延する圧延において、接合部を自動的に検出し、接合部前後の材料の板厚、硬度などの材料特性により発生する圧延後の接合部の板厚変動を抑制してオフゲージの発生量を最小にするとともに、圧延時またはその後の工程において板破断を生じることのない圧延方法を提供する。【解決手段】  少なくとも１対の圧延ロール２を有する圧延スタンドを用いて板材１を圧延する工程において、互いに材料特性が異なる先行材と後行材の接合部を有する材料を連続搬送しながら圧延する際に、圧延スタンドの前に接合部を検出する手段３を設けて接合部を検出し、圧延スタンドにおいて板材１の板厚を制御する手段７、８、９を設けて板厚を制御し、接合位置をトラッキングしながら板厚制御を切替える手段１０、１１を設けて板厚を制御することにより、圧延後の接合部の前後の板厚変動の発生を防止して所定の板厚になるように圧延することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１対の圧延ロールを有する圧延スタンドを用いて板材を圧延する工程において、互いに材料特性が異なる先行材と後行材の接合部を有する材料を連続搬送しながら圧延する際に、圧延スタンドの前に接合部を検出する手段を設けて接合部を検出し、圧延スタンドにおいて板材の板厚を制御する手段を設けて板厚を制御し、接合位置をトラッキングしながら板厚制御を切替える手段を設けて板厚を制御することにより、圧延後の接合部の前後の板厚変動の発生を防止して所定の板厚になるように圧延することを特徴とする圧延方法。
【請求項２】
前記圧延される材料の接合部を検出する手段として圧延ロールの入側に放射線板厚計を設け、接合部前後の圧延ロールの入側の呼称板厚情報と接合部前後の板材の放射線透過率特性情報と、放射線板厚計にて測定した板厚測定値に基づいて接合部を自動的に検出することを特徴とする請求項１に記載の圧延方法。
【請求項３】
圧延される材料の接合部が、少なくともその下流の圧延ロールを通過する際に、前記板厚を制御する手段を用いて高ミル定数可変制御を作動させることにより、接合部前後の材料特性に起因する板厚変動の発生を防止して圧延後の先行材の板厚と後行材の板厚が所定の板厚になるように制御することを特徴とする請求項１または２に記載の圧延方法。
【請求項４】
圧延される材料の接合部が圧延ロールの入側放射線板厚計を通過した直後に、少なくとも入側放射線板厚計を使用しているＡＧＣ動作を停止させ、かつ予め設定した先行材の放射線透過率の設定値を後行材の放射線透過率の設定値に切り替えた後、入側放射線板厚計を使用しているＡＧＣ動作を再開させる一連の動作を自動的に行うことにより、先行材と後行材の板厚変動を最小にすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧延方法。
【請求項５】
圧延される材料の接合部が圧延ロールの出側放射線板厚計を通過した直後に、少なくとも出側放射線板厚計を使用しているＡＧＣ動作を停止させ、かつ予め設定した先行材の放射線透過率の設定値を後行材の放射線透過率の設定値に切り替えた後、出側放射線板厚計を使用しているＡＧＣ動作を再開させる一連の動作を自動的に行うことにより、先行材と後行材の板厚変動を最小にすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに材料特性が異なる先行材と後行材の接合部を有する材料を接合して連続的に圧延する圧延方法に係り、特に、簡単な設備構成とアルゴリズムにより、接合部の位置を自動的に判定し、接合部を所定の板厚に制御することにより、接合部の板厚変動を最小に抑制することにより、歩留向上と安定操業が得られる圧延方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高価な板材をバッチミルで圧延する場合、歩留低下の大きな要因である板材の先端および後端に発生するオフゲージや品質欠点を最小に抑制する必要がある。そのため、板材の先端および後端に安価な板材を溶接によって接合する方法がとられるが、板材の板厚や硬度、変形抵抗などの材料特性の相違によって、先行材に対する圧下位置などの圧延条件に基づいて後行材をそのまま圧延すると、溶接による接合部の板厚変動が大きく、圧延時あるいはその後の工程において板破断などの発生の原因となり生産性を低下させるという問題点があった。
【０００３】
上記の板厚変動の不具合を防止する周知の方法として、接合部前後の両方の圧延スケジュールを予め求めておき、板厚変動や張力変動を抑制しながら連続的に圧延スケジュールを変更していく走間板厚変更技術がある。この場合、材料の接合部の位置検出としては板材に空けられた穴を光学的に検出する方式が一般的である。この方法はタンデム式冷間圧延機に多用されているが、事前に穴あけ加工が必要であり、さらに穴検出器の設置、圧延スケジュール変更のための膨大な計算システムが必要となり、設備投資も大きなものに成らざるを得ない。
【０００４】
また、連続的に板材を圧延する工程において材料の接合部を検出する技術については、例えば特許文献１に、先行材の後端と後行材の先端とをフラッシュバット溶接した溶接部に対して２次元距離計を用いて当該溶接部の断面形状を溶接線に沿って連続的に測定し、溶接部のビード残り等によって生じる段差の有無およびその大小を検査することによって溶接部の合否の判定を行うことが開示されているが、断面形状を連続測定するものであり、短時間ではあるが一定の時間を要し、もとより瞬時に溶接部を検出することを目的としたものではない。
【０００５】
板厚を制御する技術としては、例えば特許文献２に、圧延荷重変動を検出して板厚変動を判定し、圧下操作量を修正するためのミル定数可変制御ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  ｇａｕｇｅ  ｃｏｎｔｏｒｏｌ）、残留板厚偏差を解消するための圧下モニターＡＧＣ、板厚偏差を板速度に同期して圧延ロールの入側直前までトラッキングし、圧延ロールの回転速度を修正するためのＦＦ（Ｆｅｅｄ  ｆｏｒｗａｒｄ）−ＡＧＣ、圧延ロールの回転速度を操作して張力を変化させて出側の板厚定常偏差を解消させるための出側速度ＡＧＣなどの各種のＡＧＣを用いた圧延機において、連続圧延の安定操業の阻害要因となるＡＧＣの異常を推定する方法を開示している。この特許文献２に記載されているように、圧延機には各種のＡＧＣが様々な目的のために配設されているが、先行材と後行材の接合部前後の板厚変動を抑制することを目的として配設されているものはない。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−００６０２９号公報
【特許文献２】特許第３１７１２１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、互いに材料特性が異なる先行材と後行材の接合部を有する材料を接合して連続的に圧延する圧延において、接合部を自動的に検出し、接合部前後の材料の板厚、硬度などの材料特性により発生する圧延後の接合部の板厚変動を抑制してオフゲージの発生量を最小にするとともに、圧延時またはその後の工程において板破断を生じることのない圧延方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的を達成するため、本発明の圧延方法は、少なくとも１対の圧延ロールを有する圧延スタンドを用いて板材を圧延する工程において、互いに材料特性が異なる先行材と後行材の接合部を有する材料を連続搬送しながら圧延する際に、圧延スタンドの前に接合部を検出する手段を設けて接合部を検出し、圧延スタンドにおいて板材の板厚を制御する手段を設けて板厚を制御し、接合位置をトラッキングしながら板厚制御を切替える手段を設けて板厚を制御することにより、圧延後の接合部の前後の板厚変動の発生を防止して所定の板厚になるように圧延することを特徴とする圧延方法（請求項１）であり、
上記（請求項１）の圧延方法において、圧延される材料の接合部を検出する手段として圧延ロールの入側に放射線板厚計を設け、接合部前後の圧延ロールの入側の呼称板厚情報と接合部前後の板材の放射線透過率特性情報と、放射線板厚計にて測定した板厚測定値に基づいて接合部を自動的に検出すること（請求項２）を特徴とし、また
上記（請求項１または２）の圧延方法において、圧延される材料の接合部が、少なくともその下流の圧延ロールを通過する際に、板厚を制御する手段を用いて高ミル定数可変制御を作動させることにより、接合部前後の材料特性に起因する板厚変動の発生を防止して圧延後の先行材の板厚と後行材の板厚が所定の板厚になるように制御すること（請求項３）を特徴とし、さらに
上記（請求項１〜３）の圧延方法において、圧延される材料の接合部が圧延ロールの入側放射線板厚計を通過した直後に、少なくとも入側放射線板厚計を使用しているＡＧＣ動作を停止させ、かつ予め設定した先行材の放射線透過率の設定値を後行材の放射線透過率の設定値に切り替えた後、入側放射線板厚計を使用しているＡＧＣ動作を再開させる一連の動作を自動的に行うことにより、先行材と後行材の板厚変動を最小にすること（請求項４）、もしくは
圧延される材料の接合部が圧延ロールの出側放射線板厚計を通過した直後に、少なくとも出側放射線板厚計を使用しているＡＧＣ動作を停止させ、かつ予め設定した先行材の放射線透過率の設定値を後行材の放射線透過率の設定値に切り替えた後、出側放射線板厚計を使用しているＡＧＣ動作を再開させる一連の動作を自動的に行うことにより、先行材と後行材の板厚変動を最小にすること（請求項５）を特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
このように形成されている本発明の圧延方法を用いることにより、材料板厚や材料成分などに起因する材料特性が互いに異なる材料を接合して、その接合部を連続的に通板して圧延する際に、圧延後の接合部前後の板厚変動が抑制される。これにより、圧延後の全長にわたる長手方向の板厚精度が向上するとともに、接合部の圧延時またはその後の工程通板時に板厚変動に起因する板破断の発生を防止でき、連続的に高生産性で板材を生産可能となる。また、本発明の圧延方法は、板材の接合部の位置を圧延ロールの入側に設置した放射線板厚計を利用して自動判定できるため、接合部位置を検出するための穴あけ加工やその検出器を別に設置する必要がなく、安価な設備化が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、互いに材料特性が異なる板材の例として、材料成分に起因する放射線透過率が互いに異なる低炭素鋼板とニッケル合金板とを突き合せ溶接にて接合し、その接合部を圧延ロールに連続的に通板して圧延する場合を想定して、図面を参照しながら本発明を説明する。
【実施例】
【００１１】
図１に本発明を適用した圧延機の概念図を示す。本発明の方法は、２スタンド以上の多段スタンドミルにも適用可能であるが、説明を簡略にするためシングルスタンドミルに適用する場合を説明する。板材１は図１において矢印で示すように右から左に向って進行する。圧延ロール２の入側には入側放射線板厚計３、出側には出側放射線板厚計４が設けられており、それぞれ圧延前後の板厚を測定する。ここでは、それぞれの放射線板厚計３および４として、低炭素鋼を基準板として内蔵したＸ線厚み計を使用した例を示す。圧延ロール２には圧延荷重計５と油圧圧下装置６が備え付けられており、ミル定数可変制御装置７とフィードフォワードＡＧＣ装置８とフィードバックＡＧＣ装置９の３種類の装置からなる板厚制御装置が装備されている。また、材料接合部判定演算装置１０は、接合部前後の材料の呼称板厚と放射線透過率補正係数、入側放射線板厚計３による板厚検出値の情報から接合部を判定する演算装置である。さらに、指令装置１１は接合部のミル内の位置をトラッキングしながら、上記３種類の板厚制御装置７、８、９のＯＮ／ＯＦＦ切替および入側および出側の放射線板厚計３、４の放射線透過率設定替えを指令する装置である。
【００１２】
圧延される板材１は、先行材が低炭素鋼板、後行材がニッケル合金板であり、突合せ溶接接合されて圧延ロール２に連続的に通板されてくる。ここで、先行材と後行材の呼称板厚および先行材と後行材に対する入側放射線板厚計３および出側放射線板厚計４における放射線透過率補正係数は、材料接合部判定演算装置１０に事前に入力されている。圧延ロール２には、予め先行材である低炭素鋼板を所定厚みに圧延するための圧下位置が設定されている。先行材を圧延するためのスタンド前後の板厚は入側放射線板厚計３および出側放射線板厚計４に設定され、フィードフォワードＡＧＣ装置８およびフィードバックＡＧＣ装置９により板厚制御されるが、後行材との溶接接合部が入側放射線板厚計３および出側放射線板厚計４を通過すると、ニッケル合金板は低炭素鋼板よりもＸ線が透過し難いため、先行材の低炭素鋼板用の放射線透過率に調整された入側および出側の放射線板厚計３、４によっては後行材のニッケル合金板は実板厚と異なる値として検出される。この現象を利用して接合部を自動的に検出するものである。
【００１３】
次に、この材料接合部の判定アルゴリズムの一例について説明する。測定される材料のマイクロメータなどで測定した実板厚をｈａ、内蔵された基準板にて校正された入側および出側の放射線板厚計３、４で測定された板厚をｈｍとした場合、入側および出側の放射線板厚計３、４の放射線透過率補正係数αは下記の（１）式で表現される。
α＝｛ｈｍ／ｈａ−１｝                   （１）
先行材Ａの呼称板厚をｈ(Ａ)、入側放射線板厚計３の放射線透過率補正係数をα(Ａ)とした場合の先行材Ａの板厚検出値をｈｍ（Ａ）とすると、その関係は下記の（２）式で表現される。
ｈｍ（Ａ）＝ｈ（Ａ）                     （２）
また、先行材の放射線透過率補正係数α(Ａ)で設定された入側放射線板厚計３にて、呼称板厚ｈ（Ｂ）、放射線透過率補正係数α（Ｂ）の後行材Ｂを測定したときの板厚検出値をｈｍ（Ｂ）とすると、その関係は下記の（３）式で表現される。
ｈｍ（Ｂ）＝ｈ（Ｂ）・｛１＋α（Ｂ）｝／｛１＋α（Ａ）｝       （３）
一般に、ｈ（Ａ）≠ｈ（Ｂ）、α（Ａ）≠α（Ｂ）であるため、下記の（４）式の関係になる。
ｈｍ（Ａ）≠ｈｍ（Ｂ）                   （４）
先行材Ａの放射線透過率補正係数α（Ａ）で設定された入側放射線板厚計３を、先行材Ａから後行材Ｂが通過した場合、材料の接合部前後で板厚検出値はｈｍ（Ａ）からｈｍ（Ｂ）に変化する。
【００１４】
通常、長手方向で板厚変動があるために、先行材Ａも後行材Ｂそれ自体も板厚変動を伴うが、その変動量に比較して、接合部を挟んだ２つの材料の板厚レベルあるいは放射線透過率の違いに起因して放射線板厚計３にて検出される板厚変化が大きい場合は、その板厚検出値の差を監視しておくことによって、接合部を判定することが可能となる。即ち、先行材Ａの放射線透過率補正係数α(Ａ)で設定された入側放射線板厚計３で検出される板厚ｈｍ［α(Ａ)］と先行材Ａの呼称板厚ｈ（Ａ）の差は下記の（５）式で示される。
｜ｈｍ［α(A)］−ｈ（Ａ）｜              （５）
接合部が上記の先行材Ａの放射線透過率補正係数α(Ａ)で設定された入側放射線板厚計３を通過する際に検出されると推定される板厚変化は下記の（６）式で示される。
｜ｈ（Ｂ）・｛１＋α（Ｂ）｝／｛１＋α（Ａ）｝−ｈ（Ａ）｜      （６）
そして（５）式と（６）式を比較して、下記の（７）式
｜ｈｍ［α(Ａ)］−ｈ(Ａ)｜＞β・｜ｈ（Ｂ）・｛１＋α（Ｂ）｝／｛１＋α（Ａ）｝−ｈ（Ａ）｜（７）
で示す条件が満足した点を材料の接合部と判定する。
（７）式の右辺のβは係数であり、接合部通過時に検出される板厚変化の量は、原理的にはβ＝１とした場合の右項と左項が等しくなるはずである。しかしながら、現実には上述した材料の長手方向の板厚変動や測定精度などの影響が存在するために、０＜β＜１なる範囲でβ値を調整し、接合部検出エラーを防止する最適値を設定する。
【００１５】
次に、材料接合部の板厚変動発生を防止する板厚制御例について説明する。上記の方法により入側放射線板厚計３において材料接合部を検出すると、図２に示すタイミングで入側および出側の放射線板厚計３、４の板厚設定値および放射線透過率補正係数の切替え、板厚制御装置７、８、９による各ＡＧＣ動作のＯＮ／ＯＦＦを、指令装置１１の指令に基づき、自動的に行う。材料接合部が圧延ロール２および出側放射線板厚計４の位置を通過するタイミングは、指令装置１１によりトラッキングされて判断される。材料接合部が入側放射線板厚計３を通過すると、入側放射線板厚計３を利用したフィードフォワードＡＧＣ装置８を一旦ＯＦＦにし、入側放射線板厚計３の放射線透過率補正係数と板厚設定値を先行材の値から後行材の値に切替える。同時に、ミル定数可変制御装置７による高ミル定数可変制御を作動させる。この制御は材料接合部が少なくとも圧延ロール２を通過し終えるまでは継続する必要があり、これにより接合部前後の材料の板厚差や変形抵抗差などに起因して発生する圧延ロール２の出側板厚変動を最小に抑制する。圧延ロール２の出側呼称板厚（即ち目標板厚）が異なる場合は、それに伴う圧延荷重値を予め求めておき、材料接合部が圧延ロール２を通過するタイミングでミル定数可変制御のロックオン荷重を変更することによって、後行材の先端部も所定の板厚に制御できる。
【００１６】
出側放射線板厚計４を利用したフィードバックＡＧＣ装置９については、材料接合部が圧延ロール２の直下に噛み込まれる時点で一旦ＯＦＦにし、材料接合部が出側放射線板厚計４を通過したタイミングで出側放射線板厚計４の板厚設定値および放射線透過率補正係数を先行材の値から後行材の値に切替えるとともに、フィードバックＡＧＣ装置９の制御を再開する。このように、図１に示した機器を図２に示した圧延工程および制御切替えに従って運転することにより、低炭素鋼板とニッケル合金板のような材料特性の異なる材料を溶接接合して、圧延機を停止することなく連続して圧延することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明の圧延方法を適用することにより、材料板厚あるいは材料成分に起因する材料特性が互いに異なる材料を接合してその接合部を連続的に通板して圧延しても、接合部の圧延時またはその後の工程通板時に板厚変動に起因する板破断を生じることがなく作業することができる。これにより、高生産性でかつ高歩留が達成できるため、コスト削減に極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明を適用した圧延機の一例を示す概念図
【図２】本発明を適用した圧延機の板厚計および制御装置の使用方法の一例を示す概念図
【符号の説明】
【００１９】
１  ：  板材
２  ：  圧延ロール
３  ：  入側放射線板厚計
４  ：  出側放射線板厚計
５  ：  圧延荷重計              
６  ：  油圧圧下装置            
７  ：  ミル定数可変制御装置    
８  ：  フィードフォワードＡＧＣ
９  ：  フィードバックＡＧＣ    
１０  ：  材料接合部判定演算装置  
１１  ：  指令装置                
【図１】
2005131692.tif 000003
【図２】
2005131692.tif 000004