JP2758275B2 - 圧延先端反り制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱間圧延において発生
する圧延材先端部での反りを制御するための圧延先端反
り制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱間圧延において発生する圧延材の先端
部での反りは、不均一冷却による材質不良，残留歪の発
生などの原因となり問題となる。

【０００３】この反りは、主に圧延工程においてのロー
ル冷却水やデスケーリング水により圧延材の上面側の温
度が低下するために生じる板厚方向の温度偏差に起因す
ることが知られている。

【０００４】従来、このような先端反りに対する制御手
段としては、ピックアップ量を制御するものや、上下ワ
ークロールの回転数差を制御するものや、圧延材の上下
面温度差を制御するものなどがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ピック
アップによる制御手段では、圧延機の構造上の点からピ
ックアップを固定せざるをえない場合があり、制御手段
として採用できない場合がある。たとえ、ピックアップ
を可変としても実ライン上で発生する反り量のオーダー
に比べ、その変更による制御量は小さく十分な効果を期
待することはできない。

【０００６】また、圧延材の上下面温度差や上下ワーク
ロールの回転数差を制御する手段では、圧延直前の上下
面温度差あるいは当該制御パスの偶数パス前での反り形
状等から平坦な形状とすべく、当該制御パスの上下面温
度あるいは上下ワークロールの回転数差を制御する手段
がとられる。即ち、上面温度が低い場合や、当該制御パ
スの偶数パス前での先端反りが上反りである場合、下面
を強制冷却するか、上ワークロールの回転数を下ロール
に比べて高速にする。しかし、これらの手段では、特に
制御圧延においては、必ずしも効果を発揮し得ず、かえ
って当該制御パスでの反りが助長されて大きくなる場合
があった。

【０００７】本発明は、このような課題を解決しようと
するもので、制御圧延の温度域(変態温度域)において先
端反りを効果的に制御できるようにした制御方法を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の圧延先端反り制御方法は、圧延材上下面
の温度を計測する温度計間の温度補正値を考慮しなが
ら、前記圧延材上下面の温度及び温度差を計測するとと
もに、反り制御を行う制御パスの１パス前までの各圧
延パスおいて圧延荷重予測モデルに基づいて実測荷重か
ら算出した前記圧延材の平均変形抵抗と、前記圧延材上
下面の温度に基づいて算出した該圧延材の板厚方向平均
温度とを求めることにより、前記圧延材について平均変
形抵抗と平均温度との関係を示す平均変形抵抗−温度特
性を得、前記制御パスの実施にあたり、圧延直前に計
測された前記圧延材上下面の温度差と、前記平均変形抵
抗−温度特性と、当該制御パスよりも偶数パス前での反
り形状とに基づいて、変態歪に起因する反り状態である
か否かを判断し、該判断結果に応じて前記圧延材の先
端反りを制御することを特徴としている。

【０００９】

【作用】制御圧延の温度域、即ち変態温度域において、
圧延材の上下面温度を制御する手段や、上下ワークロー
ルの回転数差を制御する手段における問題点について種
々の研究・調査を行なうことにより、本願発明者は、下
記〜の大きな知見を得ることができた。

【００１０】圧延材の上下面の温度を計測する温度計
には、同じタイプの機種であっても固体差により、同一
温度のものを計測してもかなりの温度計測のズレが生じ
ている場合がある。

【００１１】変態温度域においては、圧延材には変態
超塑性現象が発現しており、この温度域では圧延材の変
形抵抗は低下する傾向がある。この変態歪は、圧延材の
成分によっても冷却状態によっても変化する。

【００１２】図３には、溶接構造用鋼板を対象にして、
一般的に知られているShida の荷重式を用いて算出した
圧延時の圧延材の変形抵抗が示されており、変態温度域
で圧延材温度の低下にもかかわらず変形抵抗が低下して
いる現象が生じている。

【００１３】このような変形抵抗−温度特性を示す場合
について、圧延中の先端反りの発生状態を調べるため
に、非定常剛塑性有限要素法により解析したところ、圧
延材の上面温度が下面温度よりも低下しているにもかか
わらず、下反りが生じる温度域があることが判明した。

【００１４】このときの解析例を図４に示す。この図４
に示す例からも明らかなように、圧延材温度の低下にも
かかわらず変形抵抗が低下するような、変形抵抗−温度
特性により反り状態は微妙に変化することが分かる。

【００１５】一方、圧延温度の絶対値を保証すること
には、本来無理があるため、圧延材温度と圧延時の実荷
重から求めた平均変形抵抗との関係に基づいて、変態歪
に起因する反り状態であるか否かを判別することが重要
である。

【００１６】このような項目〜に記載した知見か
ら、下記の(1) 〜(3) を実行することで、圧延時の先端
反りの防止を効果的に行なうことができる。 (1) 圧延材上下面の温度及び温度差を計測する温度計間
の温度補正値を考慮して計測すること。 (2) 反り制御を行う制御パスの１パス前までの各圧延パ
スにおいて圧延荷重予測モデルに基づいて実測荷重から
算出した圧延材の平均変形抵抗と、圧延材上下面の温度
に基づいて算出した該圧延材の板厚方向平均温度とを求
めることにより、前記圧延材の平均変形抵抗−温度特性
を得ること。 (3) 上記(1),(2) をもとに、当該制御パスでの上面また
は下面の水冷を実施する、あるいは、上下ロール回転数
差の制御を行なうこと。

【００１７】

【実施例】以下、図面により本発明の一実施例としての
圧延先端反り制御方法について説明すると、図１は本方
法を適用された装置を示すブロック図であり、この図１
において、１は圧延材、２はこの圧延材１を圧延する圧
延機、３ａ，３ｂはそれぞれ圧延材１の上下面の温度を
計測する温度計、４は圧延材１上下面の温度を計測する
温度計３ａ，３ｂ間の温度補正値を考慮しながら圧延材
１上下面の温度及び温度差を計測するための温度補正手
段である。

【００１８】また、５は圧延機２における圧延荷重を実
測する荷重計である。６は平均変形抵抗演算手段であっ
て、第１パスから制御パス（この例では最終パス）の１
パス前までの各圧延パスにおいて圧延荷重予測モデルで
あるShida の荷重式を用いて荷重計５からの実測荷重か
ら圧延材１の平均変形抵抗を算出する一方、温度補正手
段４からの圧延材１上下面温度に基づいて圧延中の圧延
材１の板厚方向平均温度を算出し、これにより前記各圧
延パス毎の平均変形抵抗と圧延材温度とのデータからな
る圧延材１の平均変形抵抗−温度特性を求めるものであ
る。７は、反り制御を行う制御パスの実施にあたり、温
度補正手段４からの圧延材１上下面の温度差と平均変形
抵抗演算手段６からの平均変形抵抗−温度特性と当該制
御パスよりも２パス前での反り形状とに基づいて変態歪
に起因する反り状態であるか否かを判断しその判断結果
に応じて圧延材１の先端反りを制御する先端反り制御手
段である。

【００１９】上述ごとく構成された装置により、制御圧
延型の溶接構造用鋼板を対象にして、本発明技術の有効
性を確認した。ただし、圧延仕上がり温度を７３０℃、
仕上がり厚を２５mmとする。

【００２０】本発明技術と従来法との比較例を図２に示
す。いずれの場合においても、加熱条件，パススケジュ
ールはほぼ同一である。

【００２１】先端水冷法に基づく本発明技術において
は、従来技術に比べ、大きな制御効果を呈している。先
端反り制御を適用しない場合の圧延過程での反りは、最
終圧延で２００mmの上反りが生じている。

【００２２】従来法では、２パス前での反り状態に基づ
いて、上下面の水冷条件を決定するが、この場合、最終
２パス前の反りが−１５mmの下反りであることから上面
側が高温であるとして、上面のみを水冷した。本水冷条
件は、水量密度０.６ｍ³／ｍ²・minで０.４secの水冷を
実施したが、逆に上反りは２３５mmに助長された。

【００２３】本発明技術においては、最終パス（制御パ
ス）直前の圧延材１の上下面温度差は、温度補正手段４
により温度計３ａ，３ｂ間の温度指示のズレを考慮して
おり、計測値は５０℃であり、上面の方が低下してい
た。

【００２４】一方、当該制御パス（最終パス）の２パス
前での反り形状は、−３０mmの下反りであったが、平均
変形抵抗演算手段６により求めた、第１パスから最終パ
スの１パス前までの各圧延パス（第１〜第８パス）毎の
平均変形抵抗と圧延材温度とのデータからなる圧延材１
の平均変形抵抗−温度特性は、圧延材温度が低下してい
るにもかかわらず平均変形抵抗値も低下するという変態
歪の影響を示しており（図３参照）、先端反り制御手段
７において、その下反りは、変態歪（変態超塑性）に起
因した現象と判断でき、下面の温度を６０℃低下させる
ために最終パス直前に下面を従来技術と同一の水量密度
で４．３sec 水冷した結果、最終での先端反りは、１０
mm程度に制御することができた。

【００２５】また、以下に、具体的な数値例を表１〜表
３として従来例と比較しながら示す。なお、表２は、粗
圧延にてスラブを厚さ(t) ６２．１０mm×幅(w) ４２２
０mm×長さ(l) ５２８０mmとした後に、本発明法を適用
した仕上げ圧延時の入側厚，出側厚，圧下率を示し、表
３は、粗圧延にてスラブを(t) ６２．１０mm×(w) ４２
２０mm×(l) ５２８０mmとした後に、従来法を適用した
仕上げ圧延時の入側厚，出側厚，圧下率を示している。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】

【表３】

【００２９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の圧延先端
反り制御方法によれば、圧延材上下面の温度を計測する
温度計間の温度補正値を考慮しながら、圧延材上下面の
温度及び温度差を計測するとともに、反り制御を行う制
御パスの１パス前までの各圧延パスにおいて圧延荷重予
測モデルに基づいて実測荷重から算出した前記圧延材の
平均変形抵抗と、圧延材上下面の温度に基づいて算出し
た該圧延材の板厚方向平均温度とを求めることにより、
圧延材の平均変形抵抗−温度特性を得、制御パスの実施
にあたり、圧延直前に計測された圧延材上下面の温度差
と、平均変形抵抗−温度特性と、当該制御パスよりも偶
数パス前での反り形状とに基づいて、変態歪に起因する
反り状態であるか否かを判断し、該判断結果に応じて前
記圧延材の先端反りを制御することにより、制御圧延の
温度域（変態温度域）において先端反りを極めて効果的
に制御できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例としての圧延先端反り制御
方法を適用された装置の構成を示すブロック図である。

【図２】本方法による効果を従来法に比較して説明すべ
く反り量とパスとの関係を示すグラフである。

【図３】Shida荷重式を用いて算出した平均温度と平均
変形抵抗との関係を示すグラフである。

【図４】近似モデルにより解析した相変態域での反り発
生挙動を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 圧延材 ２ 圧延機 ３ａ，３ｂ 温度計 ４ 温度補正手段 ５ 荷重計 ６ 平均変形抵抗演算手段 ７ 先端反り制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B21B 37/28 B21B 37/44

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱間圧延材の製造に際しての圧延先端反り
   制御方法であって、 前記 圧延材上下面の温度を計測する温度計間の温度補正
   値を考慮しながら、前記圧延材上下面の温度及び温度差
   を計測するとともに、反り制御を行う制御パスの１パス前までの各圧延パスに
   おいて圧延荷重予測モデルに基づいて実測荷重から算出
   した前記圧延材の平均変形抵抗と、前記圧延材上下面の
   温度に基づいて算出した該圧延材の板厚方向平均温度と
   を求めることにより、前記圧延材について平均変形抵抗
   と平均温度との関係を示す平均変形抵抗−温度特性を
   得 、前記制御パスの実施にあたり、圧延直前に 計測された前
   記圧延材上下面の温度差と、前記平均変形抵抗−温度特
   性と、当該制御パスよりも偶数パス前での反り形状とに
   基づいて、変態歪に起因する反り状態であるか否かを判
   断し、 該判断結果に応じて前記圧延材の先端反りを制御するこ
   とを特徴とする圧延先端反り制御方法。