(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧延スタンドが連設されてなる熱間仕上圧延機のレべリング制御方法において、中間スタンド間にて被圧延材の両幅端部の板厚を測定し、該測定値に基づいて、前記中間スタンド間における被圧延材の板ウェッジ量を求め、該板ウェッジ量に基づいて前記中間スタンド間よりも上流側の圧延スタンドのレベリングをフィードバック制御により調整し、前記上流側の圧延スタンドの出側における板ウェッジ量を減少させることにより、前記中間スタンド間よりも下流側の圧延スタンドにおいて、板ウェッジ比率の変化を小さくし、被圧延材の尾端部の蛇行により生じる絞りを抑制することを特徴とする熱間仕上圧延機のレベリング制御方法。
【請求項２】
複数のスタンドが連設されてなる熱間仕上圧延機のレベリング制御装置であって、中間スタンド間に設置した、被圧延材の両幅端部の板厚を測定する中間スタンド板厚計と、該中間スタンド板厚計により測定した両幅端部の板厚値から、前記中間スタンドにおける被圧延材の板ウェッジ量を求め、該板ウェッジ量にもとづいて前記中間スタンドよりも上流側の圧延スタンドのレベリング修正量を演算し、さらに、該演算値にもとづいて前記上流側の圧延スタンドの圧下装置にレベリング修正信号を送信する演算制御装置とを有し、前記上流側の圧延スタンドの出側における板ウェッジ量を減少させることにより、前記中間スタンド間よりも下流側の圧延スタンドにおいて、板ウェッジ比率の変化を小さくし、被圧延材の尾端部の蛇行により生じる絞りを抑制することを特徴とする熱間仕上圧延機のレベリング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間仕上圧延におけるレベリング制御方法および装置に関し、特に被圧延材の尾端部の絞り防止に有効なレベリング制御方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼板などの帯状材（被圧延材）の熱間仕上圧延においては被圧延材の蛇行、特に尾端部での局所的な蛇行現象が問題となっている。
蛇行現象とは、圧延中に被圧延材（板）が圧延機の中心から左右（駆動側あるいは作業側）にずれることをいう。被圧延材の蛇行が大きくなると、被圧延材が圧延機入側のサイドガイドにあたり、サイドガイドにあたった部分が折れ込んで２枚噛みが発生し、被圧延材の表面に疵が入ったり、ロールに疵をつけたりして、製品表面品質の劣化を招き、さらにはロール交換が必要となることから生産性が低下する。このような被圧延材の蛇行によって、特に尾端部で局所的に発生する２枚噛みのことを「絞り」と称する。
【０００３】
圧延中の被圧延材が蛇行する原因の一つに、圧延機の作業側（以下ＯＰ側と称す）と駆動側（以下ＤＲ側と称す）とで、ミル剛性が異なることが挙げられる。１本の被圧延材を圧延中には被圧延材の温度が低下するため、圧延が被圧延材の尾端側へと進行するにつれて圧延荷重が増大する（以下サーマルランダウンと称する）。先端噛み込み時の圧延荷重を想定して圧延機のレベリングを調整している場合、すなわち、先端噛み込み時の圧延荷重と同レベルの圧延荷重を負荷した状態で、ＯＰ側とＤＲ側とでのロール開度差が所定範囲内に収まるように調整している場合、尾端側で圧延荷重が大きくなると、ＯＰ側とＤＲ側とでミル剛性が異なることに起因して、ＯＰ側とＤＲ側とのロール開度差が大きくなる。このロール開度差が大きい状態で圧延を行うと、被圧延材に板ウェッジ（ＯＰ側とＤＲ側の板厚差）を生じさせることになるが、圧延機の入側と出側とでの板ウェッジ比率（板ウェッジ／板厚) の変化が大きいと蛇行量が大きくなることが知られている。
【０００４】
そして、被圧延材の尾端が圧延機を抜ける際には、圧延機の入側の張力がなくなり、被圧延材の横方向の拘束力がなくなるため蛇行現象が起こりやすくなり、絞りに至る。
このような、ＯＰ側とＤＲ側とでのミル剛性差に起因した被圧延材の蛇行を防止する技術として、例えば、特開平7-323319号公報には、板圧延開始後の圧延安定時の圧延荷重と尾端部分が圧延される前の圧延荷重とをそれぞれ検出し両圧延荷重の差を求めるとともに、この圧延荷重差と予め求めておいた圧延機のミル伸び特性係数を用いてミル伸び量を求め、このミル伸び量を基に尾端部圧延時のＯＰ側とＤＲ側とのロール開度を調節（以下レベリングと称する）する技術が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は左右荷重を検出した後、理論的に求めた圧延式を用いて計算された結果を制御対象とするものである。
しかしながら、上記従来技術には、以下のような問題が指摘される。
(1) 仕上圧延機後段での適用では、一般的な制御実行サイクルを0.3 秒程度と非常に短くすることが必要であり、十分な制御応答を確保するためには圧延機の大規模なハード改造が必要となる。
(2) 制御対象が圧延荷重を基にした計算結果のみに基づくため、必ずしも鋼板の蛇行とあっていない場合もあり、蛇行の防止を正確に行うことができない。
【０００６】
本発明は、以上述べた問題を解決し、被圧延材の圧延中に実時間処理でレべリング制御を行い、特に尾端部で発生する「絞り」を防止することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の圧延スタンドが連設されてなる熱間仕上圧延機のレベリング制御方法において、中間スタンド間にて被圧延材の両幅端部の板厚を測定し、該測定値に基づいて、前記中間スタンド間における被圧延材の板ウェッジ量を求め、該板ウェッジ量に基づいて前記中間スタンド間よりも上流側の圧延スタンドのレベリングをフィードバック制御により調整し、前記上流側の圧延スタンドの出側における板ウェッジ量を減少させることにより、前記中間スタンド間よりも下流側の圧延スタンドにおいて、板ウェッジ比率の変化を小さくし被圧延材の尾端部の蛇行により生じる絞りを抑制することを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明は、複数のスタンドが連設されてなる熱間仕上圧延機のレベリング制御装置であって、中間スタンド間に設置した、被圧延材の両幅端部の板厚を測定する中間スタンド板厚計と、該中間スタンド板厚計により測定した両幅端部の板厚値から、前記中間スタンドにおける被圧延材の板ウェッジ量を求め、該板ウェッジ量にもとづいて前記中間スタンドよりも上流側の圧延スタンドのレベリング修正量を演算し、さらに、該演算値にもとづいて前記上流側の圧延スタンドの圧下装置にレベリング修正信号を送信する演算制御装置とを有し、前記上流側の圧延スタンドの出側における板ウェッジ量を減少させることにより、前記中間スタンド間よりも下流側の圧延スタンドにおいて、板ウェッジ比率の変化を小さくし、被圧延材の尾端部の蛇行により生じる絞りを抑制することを特徴とするものである。
【０００９】
なお、十分な制御応答を確保するために、前記圧下装置は油圧圧下方式の圧下装置であることが好ましい。
本発明者らは、前述のサーマルランダウンによる尾端の圧延荷重上昇は、特に上流側スタンドにて生じ易く、上流側スタンドの圧延にて被圧延材に大きな板ウエッジを生じさせていること、および、下流側スタンドにおいては圧延荷重の変動が少ないために左右ミル剛性の差に起因したレベリング変動は生じにくく、下流側スタンドの入側における被圧延材の板ウェッジ量を小さくしておけば、後段スタンドでの板ウェッジ比率の変化を小さくできることに着目して本発明を達成するに至った。
【００１０】
図２はF1〜F7の７スタンドからなる熱間仕上圧延機により被圧延材を圧延した時の、各スタンドの圧延荷重（ＯＰ側とＤＲ側との和荷重）の経時変化を示している。特に上流側スタンドであるF1〜F4スタンドにおいて、尾端側の圧延荷重が先端側よりも増大しており、下流側スタンドであるF5〜F7スタンドでは先端側の圧延荷重と後端側の圧延荷重とにさほど差がないことがわかる。
【００１１】
図３は、F4スタンド出側に設置した、被圧延材の両端部の板厚を測定する中間スタンド板厚計で測定した被圧延材の両幅端部のエッジプロフィールを示す図である（幅方向中心を基準点とした）。図３（ａ）は被圧延材の先端側、図３（ｂ）は被圧延材の尾端側のエッジプロフィールをそれぞれ示している。先端側の板ウエッジ、すなわち、ＯＰ側端から25mm位置の板厚からＤＲ側端から25mm位置の板厚を差し引いた値は、先端側で−10μｍであるのに対し、尾端側では−20μｍに増加していることがわかる。
【００１２】
このようにF4出側において、尾端側の板ウェッジ量が大きくなると、この下流側スタンドF5〜F7では、F4出側における板ウェッジ比率を維持できるようにレベリングを修正しないと蛇行が発生する。
本発明では、中間スタンド間で被圧延材の両幅端部の板厚を測定し、該中間スタンド間での被圧延材の板ウェッジ量を求め、求めた板ウェッジ量に基づいて中間スタンド間よりも上流側スタンドのレベリングをフィードバック制御により調整し、前記上流側スタンドの出側における板ウェッジ量を減少させる。これにより、サーマルランダウンの大きい上流側スタンドのレベリングを上流側スタンド出側にて実測することにより求めた板ウェッジ量にもとづいて修正することができるので、下流側スタンド入側の板ウェッジ量は小さくなり、下流側スタンドでは板ウェッジ比率の変化を小さくして被圧延材の蛇行を抑制することができ、その結果、絞りの発生を防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明のレベリング制御装置を７スタンドからなる熱間仕上圧延機に適用した例を示す図である。
被圧延材１は、第１スタンドF1〜第７スタンドF7からなる熱間仕上圧延機２によりタンデム圧延される。また、F1〜F4の各スタンドのＯＰ側およびＤＲ側の圧下装置３は、油圧圧下シリンダを有する圧下装置となっている。本実施形態においては、F4スタンド出側に中間スタンド板厚計４が設置されている。中間スタンド板厚計４は、被圧延材の板厚をオンラインで測定する装置であり、被圧延材の両幅端部の板厚を測定することが可能となっている。そして、中間スタンド板厚計により測定された両幅端部の板厚測定値は、演算制御装置５に入力される。
【００１４】
演算制御装置５は両端部板厚より、ＯＰ側とＤＲ側との板厚差である板ウェッジ量Ｈdfを求め、該板ウェッジ量Ｈdfに基づいて、中間スタンド板厚計５よりも上流側にあるスタンドのＯＰ側およびＤＲ側のロール開度差修正量（レベリング修正量）を演算する。
例えば、F4スタンドのみのレベリングを修正して、F4スタンド出側における板ウェッジ量を減少させる場合、レベリング修正量Ｓdf4 は下記（１）式により求められる。
【００１５】
Ｓdf4 ＝Ｈdf×Ｌ4 ／ｂ×（Ｋ4 ＋Ｑ4 ）／Ｋ4   …（１）
ここで、
Ｋ4 ：F4スタンドの平行剛性（被圧延材の厚さ、幅毎の定数）
Ｑ4 ：F4スタンドの平行塑性定数（被圧延材の鋼種、厚さ、幅毎の定数）
ｂ：被圧延材の幅
Ｌ4 ：F4スタンドのＯＰ側とＤＲ側の圧下装置間の距離
である。
【００１６】
そして、（１）式により求めたＳdf4 だけのレベリング修正が実施されるようにF4スタンドの圧下装置３にロール開度差修正信号を送る。
以上の操作により、F1〜F3スタンドで大きな板ウェッジを生じさせるような圧延をした場合でも、F4スタンド出側では板ウェッジ量は小さくなり、被圧延材の板厚が薄く絞りが発生しやすいF5〜F7スタンドではウェッジ比率の変化が小さい圧延が実施できるようになる。また、 F1 〜F3スタンドで生じた板ウェッジをF4スタンドのみのロール開度差を修正して減少させるような圧延を実施しても、つまり、F4スタンドにて板ウェッジ量を変化させるような圧延を行っても、F4スタンドでは被圧延材の板厚が厚いため板ウェッジ比率（板ウェッジ量／板厚）の変化は小さく、被圧延材の尾端がF4スタンドの抜ける際に絞りには至らない。
【００１７】
なお、上記（１）式により求めた、F4スタンドにて実施するレベリング修正量があまりに大きいと、F4スタンドで絞りに至るほどの板ウェッジ比率の変化を与える可能性がある。したがって、F1〜F3スタンドのいずれかにてレベリング修正を実施するか、または、F1〜F4スタンドに配分してレベリング修正を実施するようにしてもよい。この場合、F1、F2、F3、F4の各スタンドについて、Ｓdf1 、Ｓdf2 、Ｓdf3 、Ｓdf4 だけのレベリング修正を行う場合、各スタンド出側における板エッジ修正量ΔWe1 、ΔWe2 、ΔWe3 、ΔWe4 は、下記（２）〜（５）式で表わされる。
【００１８】
したがって、F4出側における板ウェッジ修正量ΔWe4 が、F4出側における両幅端部の板厚測定値から求めた板ウェッジ量Ｈdf4 と等しくなるように（２）〜（５）式中の、Ｓdf1 、Ｓdf2 、Ｓdf3 、Ｓdf4 を求めればよい。
【００１９】
【数１】
0004232230.tif 000002
【００２０】
なお、上記実施形態は、中間スタンド板厚計はF4スタンドの出側に設置した例であるが、本発明はこれに限らず、いずれのスタンド間に中間スタンド板厚計を設置してもよい。但し、レベリングを修正して板ウェッジ量を変化させても絞りに至らないほど通過する被圧延材の板厚が厚いスタンドの出側に設置する必要があり、通常の熱間仕上圧延において、絞りが発生しやすいスタンドがF5スタンド以降であることからF4スタンド出側に設置することが好ましい。また、被圧延材の製品板厚によっては絞りが発生しやすいスタンドがF7スタンドのみの場合、F6とF7スタンドの場合等があり得るので、F4スタンドより下流側の複数のスタンド間に中間スタンド板厚計を設置し、フィードバック制御によりレべリング調整を実施する上流側スタンドは適宜選択するようにしてもよい。
【００２１】
【実施例】
本発明を、ホットコイルを生産する熱間圧延ラインの仕上げ圧延設備に適用した。
本発明を適用する前は、絞り発生によるラインの休止を示す指標である絞り休止率（絞り発生によるライン休止時間／全ライン休止時間）が0.5 ％であったが、本発明の適用によって、0.2 ％に削減することができ、熱間圧延ラインのライン停止を0.3 ％改善した。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の適用によって、熱間圧延ラインの絞り休止率を0.3 ％向上させることができた。特に、本発明はサーマルランダウンによる尾端荷重増加が顕著なときに有効であり、絞り発生を有効に低減することができ、ロール交換の必要から生じる生産性低下の防止に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する熱間仕上げ圧延機の側面図である。
【図２】熱間仕上げ圧延機各スタンドにおける圧延荷重の一例を示すグラフである。
【図３】熱間仕上げ圧延機に設置した中間板厚計で測定したエッジプロフィールの一例を示すグラフである。
【符号の説明】
１    被圧延材
２    熱間仕上圧延機
３    圧下装置
４    中間スタンド板厚計
５    演算制御装置
【図１】
0004232230.tif 000003
【図２】
0004232230.tif 000004
【図３】
0004232230.tif 000005