(57)【要約】圧延材（３）に対するワークロール（２）の表面構造の部分的な転写が行なわれる、調質ロールスタンドにおいて冷間調質圧延をする際に圧延材（３）の表面構造を適切に調整するため、本発明によれば、圧延間隙（１）内の摩擦特性を数学的に説明するためのトライポロジモデルを利用して、１又は多スタンドの、特に２スタンドの、調質ラインの圧延プロセス中の圧延材（３）の粗さの変化が、存在する機械の制限を考慮した圧延パラメータの変化を含めた最適化計算で計算され、得られた結果が、計算のために引き合いに出される圧延パラメータの少なくとも一部を予調整するために使用されることが提案される。
2004529772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延材（３）に対するワークロール（２）の表面構造の部分的な転写が行なわれる、調質ロールスタンドにおいて冷間調質圧延をする際に圧延材の表面構造を適切に調整するための方法において、
圧延間隙（１）内の摩擦特性を数学的に説明するためのトライポロジモデルを利用して、１又は多スタンドの、特に２スタンドの、調質ラインの圧延プロセス中の圧延材（３）の粗さの変化が、存在する機械の制限を考慮した圧延パラメータの変化を含めた最適化計算で計算され、得られた結果が、計算のために引き合いに出される圧延パラメータの少なくとも一部を予調整するために使用されることを特徴とする方法。
【請求項２】
トライポロジモデルが、互いに関連付けられた部分モデルから成り、これらの部分モデルによって、特に以下の計算が、即ち、
・転写率（Ｔ）の摩擦係数（μ）との関連付け（摩擦モデル）の計算
・圧延間隙座標（ＷＳＫ）の関数としての、圧延間隙（１）を通過する際の転写率（Ｔ）の上昇−表面粗さ（Ｒａ）の展開の計算
・圧延間隙座標（ＷＳＫ）の関数としての、圧延圧力の山（標準圧力Ｐの展開）の計算が実施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】
一定の表面品質（一定のストリップ粗さＲａ）において一定の調質度（Ｄ）の調整をするため、付加的に、特に圧延パラメータ、即ち、
・個別調質度（Ｄ）の配分
・中間スタンドの張力（Ｚ）
・コイラの張力
・結果として生じる圧延荷重（Ｋ）
・圧延速度（開始段階及び制動段階）（ｖ）
が、数学的なトライポロジモデルにおいて予調整の計算をするために考慮されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
圧延材（３）が全ての圧延速度（ｖ）で最後のスタンドの後で一定の粗さ（Ｒａ）を有するように、トライポロジモデルの計算（圧延速度ｖに依存した圧延パラメータの計算）が行なわれることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
全調質度（個々のスタンドの調質度Ｄの合計）が一定に保たれるように、トライポロジモデルの計算が行なわれることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延材に対するワークロールの表面構造の部分的な転写が行なわれる、調質ロールスタンドにおいて冷間調質圧延をする際に圧延材の表面構造を適切に調整するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
引き続く焼鈍を含めて先行する熱間又は冷間変形によって、圧延材は、不平面性及び顕著な降伏点を包含し、これらは、後続する別の加工を行なう際にフローラインを形成すことになる。この不平面性を排除するため、またフローラインの発生を回避するため、圧延材は、３％までだけの僅かな変形度の冷間変形（冷間調質圧延）に支配される。その際、この冷間変形では、一定の表面粗さを調整するために圧延材に対してワークロールの表面構造を故意に部分的に転写することと関連して、付加的に圧延材表面の平滑化が行なわれる。圧延材のこの故意の表面粗さもしくは表面構造は、特に、深絞りの際の問題（金属接触並びに管理できない流れによる海食摩耗及び粘着摩耗）及び不十分な塗装性を回避することを助ける。
【０００３】
この場合、圧延材に対するワークロールの表面構造の転写は、多数の圧延パラメータ並びに圧延材厚さ、圧延材の出口粗さ、ワークロールの粗さ、調質圧延速度及び調質圧延温度によって、相応に影響を受ける。
【０００４】
調質圧延の実施に対する利点として、Ｋｕｒｔ  Ｓｔｅｉｎｈｏｆｆの検査（「金属で被覆された薄板の調質圧延の検査」変形技術全集、４７巻、Ｖｅｒｌａｇ  Ｓｔａｈｌ−Ｅｉｓｅｎ）によれば、２つのパスでの調質圧延することによって、転写の改善が得られることが示されている。この場合、個別パスにおける変形度の配分が重要である。何故なら、既に第１の調質圧延パスにおける変形度が僅かである場合に現れる平均化効果が、第２のパスにおける有利な転写の前提に通じるからである。
【０００５】
圧延すべき材料の機械的性質に対する高い要求によって、またこれに結び付けられて、表面品質に対する高い要求（特に圧延材の幅及び長さにわたる均質性）によって形成されているこの公知の従来技術から出発して、特に２スタンドの調質ラインコンセプトに通じる冷間調質圧延の新たなコンセプトが開発された。この新たな調質テクノロジの設備タイプにあっては、一定の表面品質において、例えば変化する速度において（開始段階及び制動段階）調整すべき一定の調質度に応じた要求に従うために、種々のパラメータが使用可能である。このラインタイプにあっては、特に個別調質度の配分、中間スタンドの張力、ある程度の枠内ではコイラの張力、及び結果として生じる圧延荷重が、得られるストリップ粗さを一定に保つために使用可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、圧延間隙内の摩擦係数及び圧延材の表面の変化の予測が、調質圧延（調質）及びこれに基づいて圧延パラメータの予調整によって可能となるように、圧延に重要な個々のパラメータの同調を可能にする方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
提起された課題は、請求項１を特徴付ける特徴を有する多スタンドの調質ラインに対して、圧延間隙内の摩擦特性を数学的に説明するためのトライポロジモデルを利用して、１又は多スタンドの、特に２スタンドの、調質ラインの圧延プロセス中の圧延材の粗さの変化が、存在する機械の制限を考慮した圧延パラメータの変化を含めた最適化計算で計算され、得られた結果が、計算のために引き合いに出される圧延パラメータの少なくとも一部を予調整するために使用されることによって解決される。
【０００８】
最適化計算に対しては、トライポロジモデルを、互いに関連付けられた部分モデルから構成し、従って、先ず、別々に互いに異なったパラメータが計算され、次に、得られた結果が、互いに関連付けられることが有効である。このようにして、例えば、圧延間隙座標に依存して、摩擦係数μ、転写率Ｔ、及びこれから圧延圧力の山（圧延間隙内の圧力分布）は、計算することができる。これらの計算では、圧延に重要なパラメータが、共に加えられ、最適化するように変えられ、その際、特に２スタンドの調質ラインに対して使用可能である圧延パラメータ、即ち、
・個別調質度の配分
・中間スタンドの張力
・コイラの張力
・結果として生じる圧延荷重
・圧延速度
が考慮されなければならない。この場合、目標値としては、圧延材が全ての圧延速度で最後のスタンドの後で一定の粗さを有するように、計算が行なわれる。第２の目標値としては、全調質度（個々のスタンドの調質度の合計）が一定に保たれるように、計算が行なわれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明を、図面を基にして詳細に説明する。これらの図は、本発明の原理を図説するために、いくつかの因果関係を図解する。
【００１０】
図１〜４には、典型的な部分モデルの相互作用が図示されており、これらの部分モデルは、圧延間隙の全トライポロジモデルにとって必要である。
【００１１】
図１には、圧延間隙１を経る垂直断面図が示されており、この圧延間隙内には、上のワークロール２と下のワークロール（図示されてない）との間に圧延材３が存在する。圧延方向は、示された図にあっては、矢印方向４に応じて左から右へと延在する。圧延工程を支援するため、ワークロール２及びストリップの表面は、エマルジョン５で湿らされており、このエマルジョンは、圧力上昇の結果、ストリップ３とワークロール２との間の楔状部内にオイルで濃縮される。オイルで濃縮されたこのエマルジョン６は、圧延の経過中、ストリップ３と一緒に圧延間隙１を経て左から右へと案内される。
【００１２】
圧延オイル又は湿った調質剤を使用する場合は、この濃縮プロセスはなくなる。その際、潤滑剤自体は、圧延間隙を通る。
【００１３】
以下の観察を良好に理解するために、重要な値が、圧延間隙座標ＷＳＫの関数として、しかも、値−１０ｍｍ（走入の領域）から出発して、＋／−０ｍｍを介して＋４ｍｍ（ワークロールとストリップとを分離する領域）に至るまでがのせられている。
【００１４】
摩擦係数μの展開（図２）、表面粗さの転写率Ｔの展開（図３）、及び圧延間隙内の標準圧力Ｐの発展（図４）が、この圧延間隙座標ＷＳＫの関数として図示されている図２〜４は、圧延間隙座標ＷＳＫが互いに一致するように、図１の圧延間隙の図の下に配置されている。
【００１５】
図１〜４の概要においては、以下の特徴が、以下の圧延間隙座標ＷＳＫにおいて読取り可能である。
【００１６】
走入の際には、走入楔が構成され、これにより、潤滑剤（オイルで濃縮された懸濁液６）の圧力上昇７が、流体力学的な効果に基づいて行なわれ（おおよそ圧延間隙座標ＷＳＫ−１０ｍｍから約−８ｍｍまで）、この効果は、平坦な降伏応力が引戻し応力を差し引いて得られ、ストリップが可塑的になるまで、長く持続する。この点８において引き込まれた潤滑フィルム層の厚さで、転写率Ｔ（図３参照）−これは、巨視的な接触面積に対するストリップ３とワークロール２との粗さピークの微視的な接触面積の間の比である−が、走入時に部分モデルにおいて計算することができる。この部分モデルは、表面粗さの展開（約−８ｍｍの圧延間隙座標ＷＳＫにおけるおおよその点８から約＋２ｍｍの圧延間隙座標ＷＳＫにおけるおおよその点９まで）と、これと結びついた圧延間隙１を通過する際の転写率Ｔの上昇とを説明する。
【００１７】
圧延間隙座標ＷＳＫの関数としての転写率Ｔによって（図３参照）、従属する圧延間隙座標ＷＳＫの関数としての摩擦係数μを、またその際、弾性−塑性の帯理論によって、圧延荷重の山（標準圧力Ｐの展開、即ち図４参照）を計算することができる。
【００１８】
帯理論では、圧延間隙内に存在する圧延材が、垂直な帯に分割される。このような帯に作用する圧延圧力Ｐが変わらずに垂直方向に帯を通過することが仮定される。冷間圧延の際のストリップの厚さは、圧延間隙の長さに比べて小さいので、この仮定は、正当である。帯における静的なバランスを査定することによって、圧延間隙座標による圧延圧力Ｐの変化が、局所的な摩擦状況及び材料の局所的な強度の関数として導き出すことができる。ここで使用されるモデルは、弾性−塑性材料特性及びワークロールの弾性的な扁平化を考慮して、圧延圧力の分布に依存して拡大された。これは、特に調質圧延の応用に鑑み必要である。
【００１９】
この様式のトライポロジモデルは、摩擦を正確に予測するという姿勢を決してとらず、更にまた、学習も必要となる。それにもかかわらず、物理的な基礎モデルに対する根拠付けは、流入値の変化が、モデルの物理的に有意義な回答も生じさせるという利点を有する。これと共に、学習されてないある程度の範囲のパラメータの組合せに対する推定の可能性も可能である。
【００２０】
２スタンドの調質ラインのための計算例の得られた結果を含めたこの様式の数学的なトライポロジモデルの使用の模範的な図説は、以下の図５〜８に図示されている。
【００２１】
計算例の調整は、圧延速度ｖに依存して、ストリップが全ての速度でスタンド２の後で一定の粗さを有するように行なわれた。同時に、全調質度（スタンド１（Ｇ１）とスタンド２（Ｇ２）の調質度Ｄの合計）は、一定に保たれた。
【００２２】
両方のロールスタンドＧ１，Ｇ２における調質度Ｄ（図７参照）、中間スタンドの張力Ｚ（図６参照）、及び結果として生じる圧延荷重Ｋ（図５参照）に基づいて、図８に載せられたストリップ粗さ値Ｒａが得られる。得られた結果は、調質プロセスの予調整のために共に引き合いに出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】圧延間隙を経る概略垂直断面図を示す。
【図２】圧延間隙内の摩擦係数μの経過を示す。
【図３】圧延間隙内の転写率Ｔの経過を示す。
【図４】圧延間隙内の標準圧力経過Ｐを示す。
【図５】圧延荷重Ｋを圧延速度ｖの関数として示す。
【図６】中間スタンドの張力Ｚを圧延速度ｖの関数として示す。
【図７】調質度Ｄを圧延速度ｖの関数として示す。
【図８】ストリップ粗さＲａを圧延速度ｖの関数として示す。
【符号の説明】
【００２４】
１    圧延間隙
２    ワークロール
３    ストリップ
４    矢印方向
５    エマルジョン
６    懸濁液
７    圧力上昇
８    点
９    点
ＷＳＫ    圧延間隙座標
μ        摩擦係数
ｖ        圧延速度
Ｄ        調質度
Ｇ１      スタンド１
Ｇ２      スタンド２
Ｋ        圧延荷重
Ｐ        標準圧力
Ｒａ      ストリップ粗さ値
Ｔ        転写率
Ｚ        中間スタンドの張力
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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2004529772.tif 000019
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