JP4221812B2

JP4221812B2 - Metal plate shape control method

Info

Publication number: JP4221812B2
Application number: JP12115099A
Authority: JP
Inventors: 龍次浜田; 篤栗田; 雄一滝沢
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1999-04-28
Filing date: 1999-04-28
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2019-04-28
Also published as: JP2000312910A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷間圧延における金属板の形状制御方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、金属板をコイルに巻き取る際に発生する板厚の幅方向偏差が原因で生じる形状不良を抑制し、優れた形状の鋼板が得られる金属板の形状制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷延鋼板などの金属板（以下、鋼板という）の圧延では、形状が幅方向と長手方向に平坦になるように圧延をおこなうことが品質上および操業上の双方の観点から極めて重要であり、平坦形状制御（以下、「平坦形状」を「形状」、「平坦形状制御」を「形状制御」ともいう）がおこなわれる。
【０００３】
冷間圧延での形状制御方法としては、例えば、特開平５−１８５１２４号公報に開示されているように、圧延機出側に設置した形状測定器によって鋼板の形状をオンラインで測定し、測定された形状と目標とする形状との差に基づき圧延機に設けた形状制御手段を操作するフィードバック制御が主流である。
【０００４】
圧延機の形状制御手段としては、多くの技術が実用化されている。例えば、ロールベンディング、ロールシフト、ロールクロス、ＶＣロール等の可変クラウンロール、２０段や１２段クラスタ圧延機でのバックアップベアリングの押し出しパターン変更、また、左右の形状偏差を抑制する手段として圧下レベリングや非対称のロールベンディング等が挙げられる。
【０００５】
鋼板形状をオンラインで測定する形状測定器としては、文献（「板材圧延における形状検出器の特徴とその活用状況」塑性と加工、２０−２１７（１９７９）２、ｐ８９）に記載されているように接触式あるいは非接触式の装置があり、中空多分割ロールやソリッドロールに多数のロードセルを埋め込んだ接触式のロールタイプのものが多く用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、冷間圧延に供される鋼板は、幅方向での板厚分布が必ずしも均一ではなく、幅方向のほぼ中央部を凸部にしてほぼ対称な板厚分布を呈するクラウンと幅方向の一方の端部から他方の端部に向かって板厚がほぼ直線的に変化するウエッジと呼ばれる板厚偏差を有する。特に、各種ステンレス鋼の板バネや自動車用エンジンのメタルガスケット等の素材を供給するステンレス磨き帯鋼の分野では、軟鋼に比べて変形抵抗の大きなステンレス鋼を例えば０．３ｍｍ以下といった薄物に仕上げるため、小径の作業ロールを用いて７００ｍｍ以下の比較的幅の狭い圧延機にて冷間圧延をおこなう場合がある。この場合には、溶鋼の鋳造や熱間圧延での設備制約や生産効率の観点から、素材を１メートル〜１．２メートルの幅で熱間圧延し、その後、２条にスリットして冷間圧延に供する事が多い。そのため、冷間圧延用の鋼板は、熱間圧延で生じたクラウンの影響によって左右の板厚が異なるものとなる。
【０００７】
このような幅方向で板厚が異なる鋼板を圧延しコイル状に巻き取る場合に、形状検出器で測定される形状を目標値に一致するように制御すると、十分な形状精度が得られず、また、絞り込みや板の破断といった通板トラブルを招くことがある。しかしながら、この問題に関しては、これまでほとんど検討されていないのが実情である。
【０００８】
本発明の課題は、上記従来技術の問題を解決し、板厚の幅方向偏差が原因で生じる形状不良を抑制し、高精度の鋼板が得られる金属板の形状制御方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、形状測定器で測定された形状を目標値に一致するように制御する従来技術を詳細に検討し、以下の（１）〜（３）の知見を得た。
【００１０】
（１）幅方向の一方の端部の板厚がｄ１で他方の端部の板厚がｄ２である鋼板をコイル状に巻き取る際の一方の端部と他方の端部におけるコイル外径の差△Ｄｅは、コイル巻き数をｎとすると、下記の式で表される。
【００１１】
【数１】

【００１２】
しかし、実際には、コイル状に巻き取る際に、コイル径の大きい方では、相対的に引張応力が、一方、コイル径の小さい方では相対的に圧縮応力が生じることになり、板厚の薄い端部側のコイル間で隙間が生じるため、△Ｄｅは上記式を修正した下記の式で表される。
【００１３】
【数２】

【００１４】
したがって、鋼板が幅方向で板厚偏差を有する場合、コイルには板厚の偏差とコイルの巻き数に比例するコイル外径の差が生じる。
【００１５】
（２）図１は、コイル外径の幅方向差により幅方向に伸び歪み差が発生することを説明する模式図で、同図（Ａ）は側面図、同図（Ｂ）はコイル正面図である。符号１は鋼板、２はコイル、３は圧延機、４は形状測定器、５は巻取り装置である。
【００１６】
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、コイル外径が幅方向にテーパー状に変化すると、図１（Ａ）における形状測定器４と巻取り装置５との間の鋼板１の経路長さが幅方向に異なり、幅方向に伸び歪の差が生じる。例えば、図１（Ｂ）のように、作業側（ＷＳ）のコイル外径が駆動側（ＤＳ）に比べて大きいとき、図１（Ａ）における形状測定器４と鋼板１の接する点Ａから鋼板１がコイル２と接する点Ｂを経由してコイル外周上の任意の点Ｃまでの距離は、コイル径の大きい作業側の方が、コイル径の小さい駆動側よりも長くなり、鋼板には、コイル外径の差に応じた伸び歪が付加されることになる。すなわち、コイル径の大きい側では相対的に引張の歪が生じ、コイル径が小さい側では圧縮の歪が生じる。
【００１７】
（３）従って、鋼板には、圧延によって生じた伸び歪の幅方向偏差による張力に加えて、コイル外径の幅方向偏差に基づく張力が付与される。しかしながら、形状測定器は鋼板に作用する張力の板幅方向での分布を測定するものであり、圧延により生じる張力とコイル外径偏差により生じる張力とを区別することはできない。従って、双方を含んだ張力を検出し、その検出結果に基づいて制御をおこなう従来の方法では十分な形状精度が得られない。
【００１８】
そこで、本発明者らは、板厚の幅方向偏差が原因で生じる伸び歪みの幅方向偏差（以下、伸び歪み偏差ともいう）を検討し、上記伸び歪み偏差Δε２（ｚ）は下記の関数式で整理できることが実験データの解析より判った。
【００１９】
【数３】

【００２０】
図２は、従来方法（形状測定器で測定された伸び歪み偏差を目標値に一致するように制御する方法）による得られた形状測定器によるオンライン形状測定結果とコイルを展開したサンプルによるオフライン形状測定結果を比較したグラフであり、同図（Ａ）は巻取りの初期段階、同図（Ｂ）は巻取りの完了段階である。なお、同図（Ａ）、（Ｂ）において、伸び差率は、幅中央部と幅方向各位置の伸び歪みの差で、単位は歪量を100,000 倍したIunit で表している。形状測定器で測定された形状は□印で、サンプル形状は○印で示す。
【００２１】
図２（Ａ）に示すように、巻き取りの初期段階では形状測定器で測定された形状はサンプルの形状とよく一致しているが、図２（Ｂ）に示すように巻取り完了段階では形状測定器で測定された形状はサンプル形状とは異なるものとなることが判った。
【００２２】
図３は、形状測定器で測定された伸び歪み偏差からコイル外径偏差により生じる伸び歪み偏差を減算した伸び歪み偏差を目標値に一致するように制御する方法により得られた形状測定器によるオンライン形状測定結果とコイルを展開したサンプルによるオフライン形状測定結果を比較した巻取り完了段階のグラフである。なお、同図で伸び差率は、上記と同様で、単位は歪量を100,000 倍したIunit で表している。また、形状測定器で測定された形状をコイル外径偏差で生じる形状で補正した形状は□印で、サンプル形状は○印で示す
同図に示すように、形状測定器で測定された形状をコイル外径偏差による形状で補正した形状はサンプルの形状とよく一致することが判った。
【００２３】
本発明は、上記知見に基づいて完成されたもので、その要旨は以下のとおりである。
【００２４】
（１）金属板の形状制御手段を備えた圧延機とその圧延機で圧延された金属板をコイル状に巻き取る巻取り装置との間に形状測定器を設け、その形状測定器で測定される金属板の伸び歪みの幅方向偏差Δε１（ｚ）とコイル外径の幅方向偏差とに基づいて形状制御手段を調整する金属板の形状制御方法であって、上記コイル外径の幅方向偏差から金属板の伸び歪みの幅方向偏差Δε２（ｚ）を算出し、Δε１からΔε２を減算した伸び歪みの幅方向偏差を目標値に一致するように、形状制御手段を調整することを特徴とする金属板の形状制御方法。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の態様を金属板として鋼板を例に説明する。
【００２６】
本発明では、鋼板の形状制御手段を備えた圧延機とその圧延機で圧延された鋼板をコイルに巻き取るコイル巻取り装置との間に鋼板形状を測定する形状測定器を設ける。
【００２７】
図４は、本発明を実施する装置例を示す側面図である。
【００２８】
同図に示すように、圧延機３とコイル２への巻取り装置５との間に鋼板１の形状測定器４が設けられる。
【００２９】
圧延機としては、鋼板の形状制御手段を備えた汎用の圧延機でよく、例えば、ロールベンディング、ロールシフト、ロールクロス、ＶＣロール等の可変クラウンロールなどの形状制御手段を備えた圧延機や、２０段や１２段クラスタ圧延機でのバックアップベアリングの押し出しパターン変更機構を備えたクラスタ圧延機などが用いられる。
【００３０】
形状測定器としては、鋼板に作用する幅方向の張力分布の測定が可能な汎用の形状測定器でよく、例えば、中空分割ロール式の装置などを用いることができる。
【００３１】
本発明では、形状測定器で鋼板の伸び歪みの幅方向偏差を求める。この方法は従来と同様でよく、以下に、分割ロールの形状測定器を例に説明する。
【００３２】
図５は、中空多分割ロール式の形状測定器による鋼板の張力分布の測定を模式的に示す概要図である。
【００３３】
同図に示すように、中空多分割ロール式の形状測定器４は軸方向に分割された複数のロール６（以下、分割ロールという）で構成され、それぞれの分割ロール６はその内部に図示しないロードセルや圧力センサーを備えている。鋼板はこの分割ロールに所定の角度を持って巻き付く様に通板される。
【００３４】
図６は、鋼板の張力により分割ロールに作用する力を説明する模式図で、同図（Ａ）は側面図、同図（Ｂ）は斜視図である。
【００３５】
図６において、各分割ロール６に対応する鋼板１に作用する張力応力の平均値σ_iは、各分割ロールに作用する軸に直角方向の力Ｆ_iから、下記の近似式で表される。
【００３６】
【数４】

【００３７】
一方、σ_iと各分割ロールに対応する鋼板の伸び歪みの偏差△ε_iとの関係は、下記の式で表される。なお、伸び歪偏差は引張り方向を正の値、圧縮方向を負の値とし、張力は正の値、圧縮応力の場合は負の値とする。
【００３８】
【数５】

【００３９】
各分割ロールに作用する力Ｆ_iを測定することにより、σ_iが（１）式で演算され、この演算結果から、（２）式より△ε_iを求めることができる。
【００４０】
上記△ε_iの幅方向の分布から、幅方向の伸び歪み偏差△ε１（ｚ）を下記の関数式で近似する。
【００４１】
【数６】

【００４２】
本発明では、コイル外径偏差により発生する伸び歪みの幅方向偏差を求める。
【００４３】
上記伸び歪みの幅方向偏差は、下記の関数式で整理されることが実験データより判った。
【００４４】
【数７】

【００４５】
（４）式のＤ（ｚ）は、少なくとも幅方向の両端部を測定することにより、幅方向に直線近似して求めることができる。あるいは、幅方向の両端部の板厚を測定し、測定した板厚とコイル巻き数から幅方向両端部のコイル外径を求めて、上記と同様に幅方向に直線近似してもよい。
【００４６】
本発明では、上記△ε１（ｚ）からΔε２（ｚ）を減算して求まる伸び歪み偏差（以下、補正後の伸び歪み偏差ともいう）を目標の伸び歪み偏差に一致するように形状制御手段を調整して形状制御を行う。
【００４７】
次ぎに、本発明の制御方法の手順を図で説明する。
【００４８】
図７は、本発明の制御方法の手順を示すフローチャートである。
【００４９】
（１）形状測定器で圧延中の伸び歪み偏差△ε１（ｚ）を連続的に測定する。
【００５０】
（２）同時に、コイル外径の直接測定ないし、板厚の幅方向偏差などの情報に基づきコイル外径の幅方向分布Ｄ（ｚ）を連続的に算出する。
【００５１】
（３）次いで、（４）式からコイル外径偏差により発生する伸び歪みの幅方向偏差Δε２（ｚ）を求める。
【００５２】
（４）△ε１（ｚ）からΔε２（ｚ）を減算した伸び歪み偏差（以下、補正後の伸び歪み偏差ともいう）を求める。
【００５３】
（５）補正後の伸び歪み偏差が予め設定した目標値と比較し、その差が許容範囲内に収れんするように形状制御手段を調整してフィードバック制御をおこなう。
【００５４】
上記フィードバック制御はコイルの全長に渡って適正な形状が得られるように連続的におこなう。なお、連続的とは、例えば数秒程度以下の間隔を意味する。
【００５５】
【実施例】
（実施例１）
図４に示す構成の装置を用い、入側板厚：０．３５ｍｍ、板幅：６１０ｍｍのオーステナイト系ステンレス鋼板を入側張力：２７ｋｇ／ｍｍ²、出側張力２９ｋｇ／ｍｍ²を付加し、出側板厚：０．３ｍｍに圧延した。圧延機は作業ロール径１３０ｍｍ、ロール軸長７００ｍｍの６段式圧延機で、形状測定器はロール径３１３ｍｍ、分割ロール型・ロードセル埋め込み方式の接触式の形状測定器を用い、巻き取りコイルの内径は７１０ｍｍとした。なお、鋼板は４フィート幅のホットコイルを２条に幅分割したものを用いた。
【００５６】
形状測定器によって測定した板幅方向での伸び歪の偏差は、（３）式のｆ₁（ｚ）をｚの４次式で表し、下記の式にて近似した。
【００５７】
【数８】

【００５８】
コイル外径偏差による伸び歪み偏差は、（４）式のｆ₂（ｚ）をｚの１次式で表し、下記の式で近似した。
【００５９】
【数９】

【００６０】
図８は、Ｃと△Ｄｃの関係の一例を示すグラフで、予め実験データを整理して求めた。同図において、ｍは下記（７）式で定義される値である。
【００６１】
【数１０】

【００６２】
圧延に際しては、図７に示すように、形状測定器で張力の幅方向分布を測定して△ε１（ｚ）を求めるとともに、コイル外径を作業側と駆動側の板幅端部から５０ｍｍの位置にて測定し、測定したコイル外径から直線近似してＤｃと△Ｄｃを求め、次いで（６）式から△ε２（ｚ）を演算して求め、△ε１（ｚ）から△ε２（ｚ）を減算した伸び歪み偏差を目標の伸び歪み偏差と比較し、その差が許容範囲内に収まるように形状制御を行った。
【００６３】
比較例１は、形状制御をｏｆｆとし、また、比較例２では、形状測定器によって測定された伸び歪み偏差を目標値に一致するように形状制御を行った。
【００６４】
圧延後のコイルを展開してサンプルを切断採取し、形状を測定し、その測定結果から幅方向の伸び歪み偏差△ε３（ｚ）の分布を、下記の４次式で近似した。
【００６５】
【数１１】

【００６６】
図９は、形状測定器によって測定された形状を（５）式に示す４次式で近似した時の１次成分ａ1 の推移と、圧延機にて１次成分を制御するのに用いられる圧下レベリング量の推移ならびにコイルを展開して採取したサンプルの形状を（８）式に示す４次式で近似した時の１次成分ｂ1 の推移を示すグラフで、同図（Ａ）は比較例１、同図（Ｂ）は比較例２、同図（Ｃ）は本発明例である。
【００６７】
比較例１は、図９（Ａ）に示すように、圧延の進行とともに、形状測定器によって検出される形状の１次成分ａ1 が大きくなっているのに対して、サンプルでは、１次成分ｂ1 は若干、負の方向に減少している。
【００６８】
一方、比較例２では、図９（Ｂ）に示すように、圧延機の圧下レベリングを制御することによって、形状測定器により測定される形状の１次成分は、ほぼ、０となっているが、サンプルの値は圧延の進行に伴って大きくマイナス側に変化している。これに対して、本発明例では、図９（Ｃ）に示すように、形状測定器にて測定された形状の１次成分は圧延の進行とともに大きくなっているが、補正後の形状がほぼ０になるように圧下レベリングを制御しており、サンプルの１次成分もほぼ０となっており、圧下レベリングが適正に制御されていることがわかる。
【００６９】
（実施例２）
実施例１と同様の圧延設備を用いて、出側板厚０．３〜０．１ｍｍ、板幅３００〜６１０ｍｍまでの種々サイズの板を圧延し、板の破断や絞り込みなどの通板トラブルの発生を調査した。形状制御は実施例１と同様の方法でおこなった。また、比較のため上述した比較例２と同様の形状制御の試験もおこなった。
【００７０】
表１に板の破断と絞り込みの発生状況を示す。
【００７１】
【表１】

【００７２】
同表に示すように、本発明例では、板の破断、絞り込みの発生比率（板破断または絞り込み発生本数／総圧延本数×１００％）が比較例の１／３程度に減少し、通板安定性が著しく向上した。
【００７３】
【発明の効果】
本発明によれば板厚の幅方向偏差に起因する形状の測定外乱を排除し、高精度の形状制御をおこなうことができる。また、形状の誤認識により生じる板の破断や絞り込みといった圧延トラブルを防止し、安定かつ高効率の圧延操業が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）、（Ｂ）はコイル外径の幅方向差により幅方向に伸び歪み差が発生することを説明する模式図である。
【図２】従来方法による得られた形状測定器によるオンライン形状測定結果とコイルを展開したサンプルによるオフライン形状測定結果を比較したグラフであり、同図（Ａ）は巻取りの初期段階、同図（Ｂ）は巻取りの完了段階である。
【図３】形状測定器で測定された伸び歪み偏差からコイル外径偏差により生じる伸び歪み偏差を減算した伸び歪み偏差を目標値に一致するように制御する方法により得られた形状測定器によるオンライン形状測定結果とコイルを展開したサンプルによるオフライン形状測定結果を比較した巻取り完了段階のグラフである。
【図４】本発明を実施する装置例を示す側面図である。
【図５】中空多分割ロール式の形状測定器による鋼板の張力分布の測定を模式的に示す概要図である。
【図６】鋼板の張力により形状検出ロールに作用する力を説明する模式図で、同図（Ａ）は側面図、同図（Ｂ）は斜視図である。
【図７】本発明の制御方法の手順を示すフローチャートである。
【図８】Ｃと△Ｄｃの関係の一例を示すグラフである。
【図９】形状測定器によって測定された形状を（５）式に示す４次式で近似した時の１次成分ａ1 の推移と、圧延機にて１次成分を制御するのに用いられる圧下レベリング量の推移ならびにコイルを展開して採取したサンプルの形状を（８）式に示す４次式で近似した時の１次成分ｂ1 の推移を示すグラフで、同図（Ａ）は比較例１、同図（Ｂ）は比較例２、同図（Ｃ）は本発明例である。
【符号の説明】
１：鋼板、２：コイル、３：圧延機、
４：形状測定器、５：巻取り装置、
６：分割ロール[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a metal plate shape control method in cold rolling. More specifically, the present invention relates to a shape control method of a metal plate that suppresses a shape defect caused by a width direction deviation of a plate thickness that occurs when the metal plate is wound around a coil and obtains a steel plate having an excellent shape. .
[0002]
[Prior art]
In rolling a metal plate such as a cold rolled steel plate (hereinafter referred to as a steel plate), it is extremely important from the viewpoint of quality and operation to perform rolling so that the shape is flat in the width direction and the longitudinal direction. Flat shape control (hereinafter, “flat shape” is also referred to as “shape” and “flat shape control” is also referred to as “shape control”) is performed.
[0003]
As a shape control method in cold rolling, for example, as disclosed in JP-A-5-185124, the shape of a steel sheet is measured online by a shape measuring device installed on the delivery side of the rolling mill. The feedback control for operating the shape control means provided in the rolling mill based on the difference between the target shape and the target shape is the mainstream.
[0004]
Many techniques have been put to practical use as shape control means for rolling mills. For example, variable crown rolls such as roll bending, roll shift, roll cross, and VC roll, change of the push-out pattern of the backup bearing in a 20-stage or 12-stage cluster rolling mill, and reduction leveling as a means for suppressing left and right shape deviation Examples include asymmetric roll bending.
[0005]
As a shape measuring instrument for measuring the shape of a steel sheet online, as described in the literature ("Characteristics of shape detector in plate rolling and its utilization status" plasticity and processing, 20-217 (1979) 2, p89). There are contact type or non-contact type devices, and a contact type roll type in which a large number of load cells are embedded in a hollow multi-division roll or a solid roll is often used.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, a steel sheet to be subjected to cold rolling does not necessarily have a uniform thickness distribution in the width direction, but a crown that exhibits a substantially symmetrical thickness distribution with a substantially central portion in the width direction as a convex portion and one of the width directions. There is a thickness deviation called a wedge in which the thickness changes almost linearly from one end to the other end. In particular, in the field of stainless steel strips that supply materials such as various stainless steel leaf springs and metal gaskets for automobile engines, stainless steel, which has a greater deformation resistance than mild steel, is finished to a thin thickness of, for example, 0.3 mm or less. In some cases, cold rolling is performed using a relatively narrow rolling mill of 700 mm or less using a small-diameter work roll. In this case, from the viewpoint of equipment restrictions and production efficiency in casting and hot rolling of molten steel, the material is hot-rolled in a width of 1 to 1.2 meters, and then slit into two strips and cold-rolled. Often used for rolling. Therefore, the steel sheets for cold rolling have different left and right plate thicknesses due to the influence of the crown generated by hot rolling.
[0007]
When rolling such steel sheets with different thicknesses in the width direction and winding them into a coil shape, if the shape measured by the shape detector is controlled to match the target value, sufficient shape accuracy cannot be obtained, In addition, there may be a trouble of passing through such as narrowing down or breaking of the plate. However, the fact is that this problem has hardly been studied so far.
[0008]
An object of the present invention is to provide a metal plate shape control method that solves the above-described problems of the prior art, suppresses shape defects caused by deviation in the width direction of the plate thickness, and obtains a highly accurate steel plate. .
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The inventors of the present invention have studied in detail the conventional technique for controlling the shape measured by the shape measuring instrument so as to coincide with the target value, and have obtained the following findings (1) to (3).
[0010]
(1) The outer diameter of the coil at one end and the other end when winding a steel sheet in which the plate thickness at one end in the width direction is d1 and the plate thickness at the other end is d2 is coiled The difference ΔDe is expressed by the following equation, where n is the number of coil turns.
[0011]
[Expression 1]

[0012]
However, in actuality, when the coil is wound, a relatively large tensile stress is generated in the larger coil diameter, while a relatively compressive stress is generated in the smaller coil diameter. Since a gap is generated between the coils on the thin end side, ΔDe is expressed by the following formula obtained by correcting the above formula.
[0013]
[Expression 2]

[0014]
Therefore, when the steel sheet has a thickness deviation in the width direction, a difference in the coil outer diameter proportional to the thickness deviation and the number of turns of the coil occurs in the coil.
[0015]
(2) FIG. 1 is a schematic diagram for explaining that a difference in elongation strain occurs in the width direction due to a difference in the width direction of the outer diameter of the coil. FIG. 1 (A) is a side view and FIG. 1 (B) is a front view of the coil. It is. Reference numeral 1 is a steel plate, 2 is a coil, 3 is a rolling mill, 4 is a shape measuring instrument, and 5 is a winding device.
[0016]
As shown in FIGS. 1A and 1B, when the outer diameter of the coil changes in a taper shape in the width direction, the path of the steel plate 1 between the shape measuring instrument 4 and the winding device 5 in FIG. The length differs in the width direction, and a difference in elongation strain occurs in the width direction. For example, as shown in FIG. 1B, when the outer diameter of the coil on the working side (WS) is larger than that on the driving side (DS), from the point A where the shape measuring instrument 4 and the steel plate 1 in FIG. The distance from the point B where the steel plate 1 is in contact with the coil 2 to an arbitrary point C on the outer periphery of the coil is longer on the working side having a larger coil diameter than on the driving side having a smaller coil diameter. The elongation strain corresponding to the difference in coil outer diameter is added. That is, a tensile strain is relatively generated on the large coil diameter side, and a compressive strain is generated on the small coil diameter side.
[0017]
(3) Therefore, in addition to the tension due to the width direction deviation of the elongation strain generated by rolling, the steel sheet is given a tension based on the width direction deviation of the coil outer diameter. However, the shape measuring instrument measures the distribution in the sheet width direction of the tension acting on the steel sheet, and cannot distinguish between the tension generated by rolling and the tension generated by the deviation of the coil outer diameter. Therefore, the conventional method of detecting the tension including both and performing the control based on the detection result cannot provide sufficient shape accuracy.
[0018]
Therefore, the present inventors have studied the width direction deviation of elongation strain (hereinafter also referred to as elongation strain deviation) caused by the width direction deviation of the plate thickness, and the elongation strain deviation Δε2 (z) is expressed by the following functional formula. It was found from the analysis of experimental data that it can be organized by
[0019]
[Equation 3]

[0020]
FIG. 2 shows an on-line shape measurement result obtained by a shape measuring instrument obtained by a conventional method (a method of controlling an elongation strain deviation measured by a shape measuring instrument so as to coincide with a target value) and an off-line shape obtained by developing a coil. It is the graph which compared the measurement result, the figure (A) is the initial stage of winding, and the figure (B) is the completion stage of winding. In FIGS. 2A and 2B, the elongation difference rate is the difference in elongation strain between the width central portion and each position in the width direction, and the unit is represented by Iunit obtained by multiplying the strain amount by 100,000. The shape measured by the shape measuring instrument is indicated by □, and the sample shape is indicated by ◯.
[0021]
As shown in FIG. 2 (A), the shape measured by the shape measuring instrument is in good agreement with the shape of the sample at the initial stage of winding, but at the completion stage of winding as shown in FIG. 2 (B). It was found that the shape measured by the shape measuring instrument was different from the sample shape.
[0022]
FIG. 3 shows an on-line shape measuring instrument obtained by a method of controlling the elongation strain deviation obtained by subtracting the elongation distortion deviation caused by the coil outer diameter deviation from the elongation distortion deviation measured by the shape measuring instrument so as to match the target value. It is a graph of the winding completion stage which compared the shape measurement result and the offline shape measurement result by the sample which developed the coil. In the figure, the elongation difference is the same as above, and the unit is represented by Iunit, which is 100,000 times the amount of strain. In addition, the shape measured with the shape measuring instrument is corrected by the shape generated by the deviation of the outer diameter of the coil. It was found that the shape corrected by the shape due to the deviation of the outer diameter of the coil matched well with the shape of the sample.
[0023]
The present invention has been completed based on the above findings, and the gist thereof is as follows.
[0024]
(1) A shape measuring device is provided between a rolling mill equipped with a metal plate shape control means and a winding device that winds the metal plate rolled by the rolling mill into a coil shape, and is measured by the shape measuring device. The shape control method of the metal plate adjusts the shape control means based on the width direction deviation Δε1 (z) of the elongation strain of the metal plate and the width direction deviation of the coil outer diameter, and the width direction deviation of the coil outer diameter And calculating a width direction deviation Δε2 (z) of the elongation strain of the metal plate and adjusting the shape control means so that the width direction deviation of the elongation strain obtained by subtracting Δε2 from Δε1 matches the target value. Metal plate shape control method.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the aspect of the present invention will be described using a steel plate as an example of a metal plate.
[0026]
In this invention, the shape measuring device which measures a steel plate shape is provided between the rolling mill provided with the shape control means of the steel plate, and the coil winding apparatus which winds the steel plate rolled with the rolling mill on a coil.
[0027]
FIG. 4 is a side view showing an example of an apparatus for carrying out the present invention.
[0028]
As shown in the figure, a shape measuring instrument 4 for the steel sheet 1 is provided between a rolling mill 3 and a winding device 5 for the coil 2.
[0029]
The rolling mill may be a general-purpose rolling mill equipped with steel plate shape control means, for example, a rolling mill equipped with shape control means such as roll bending, roll shift, roll cloth, VC roll and other variable crown rolls, A cluster rolling mill equipped with a backup bearing push pattern changing mechanism in a 20-stage or 12-stage cluster rolling mill is used.
[0030]
The shape measuring device may be a general-purpose shape measuring device capable of measuring the tension distribution in the width direction acting on the steel sheet, and for example, a hollow split roll type device may be used.
[0031]
In this invention, the width direction deviation of the elongation distortion of a steel plate is calculated | required with a shape measuring device. This method may be the same as the conventional method, and will be described below by taking a split roll shape measuring device as an example.
[0032]
FIG. 5 is a schematic diagram schematically showing the measurement of the tension distribution of a steel sheet using a hollow multi-divided roll type shape measuring instrument.
[0033]
As shown in the figure, the hollow multi-divided roll type shape measuring device 4 is composed of a plurality of rolls 6 (hereinafter referred to as divided rolls) divided in the axial direction, and each divided roll 6 is not shown in the figure. It has a load cell and pressure sensor. The steel sheet is passed through the split rolls so as to be wound at a predetermined angle.
[0034]
6A and 6B are schematic views for explaining the force acting on the split rolls by the tension of the steel plate, where FIG. 6A is a side view and FIG. 6B is a perspective view.
[0035]
In FIG. 6, the average value σ _i of the tensile stress acting on the steel sheet 1 corresponding to each divided roll 6 is expressed by the following approximate expression from the force F _i perpendicular to the axis acting on each divided roll.
[0036]
[Expression 4]

[0037]
On the other hand, the relationship between σ _i and the deviation Δε _i of the elongation strain of the steel sheet corresponding to each divided roll is expressed by the following equation. The elongation strain deviation is a positive value in the tensile direction, a negative value in the compression direction, a positive value in the tension, and a negative value in the case of compressive stress.
[0038]
[Equation 5]

[0039]
By measuring the force F _i acting on each split roll, σ _i is calculated by equation (1), and Δε _i can be obtained from equation (2) from this calculation result.
[0040]
From the distribution of Δε _{i in} the width direction, the elongation strain deviation Δε1 (z) in the width direction is approximated by the following functional expression.
[0041]
[Formula 6]

[0042]
In the present invention, the width direction deviation of the elongation strain generated by the coil outer diameter deviation is obtained.
[0043]
It has been found from experimental data that the width direction deviation of the elongation strain is arranged by the following functional formula.
[0044]
[Expression 7]

[0045]
D (z) in equation (4) can be obtained by linearly approximating the width direction by measuring at least both ends in the width direction. Alternatively, the plate thicknesses at both ends in the width direction may be measured, the coil outer diameters at both ends in the width direction may be obtained from the measured plate thickness and the number of coil turns, and linear approximation may be performed in the width direction as described above.
[0046]
In the present invention, the shape control means is arranged so that the elongation strain deviation obtained by subtracting Δε2 (z) from Δε1 (z) (hereinafter also referred to as corrected elongation strain deviation) matches the target elongation strain deviation. Adjust and perform shape control.
[0047]
Next, the procedure of the control method of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0048]
FIG. 7 is a flowchart showing the procedure of the control method of the present invention.
[0049]
(1) The elongation strain deviation Δε1 (z) during rolling is continuously measured with a shape measuring instrument.
[0050]
(2) At the same time, the coil outer diameter width direction distribution D (z) is continuously calculated based on information such as direct measurement of the coil outer diameter or width direction deviation of the plate thickness.
[0051]
(3) Next, the width direction deviation Δε2 (z) of the elongation strain generated by the coil outer diameter deviation is obtained from the equation (4).
[0052]
(4) An elongation strain deviation obtained by subtracting Δε2 (z) from Δε1 (z) (hereinafter also referred to as a corrected elongation strain deviation) is obtained.
[0053]
(5) The corrected elongation strain deviation is compared with a preset target value, and the shape control means is adjusted so that the difference falls within the allowable range, and feedback control is performed.
[0054]
The feedback control is continuously performed so that an appropriate shape can be obtained over the entire length of the coil. Note that “continuous” means, for example, an interval of about several seconds or less.
[0055]
【Example】
Example 1
Using the apparatus shown in FIG. 4, an austenitic stainless steel plate having an inlet side thickness of 0.35 mm and a plate width of 610 mm is applied with an inlet side tension of 27 kg / mm ² and an outlet side tension of 29 kg / mm ^2. Thickness: Rolled to 0.3 mm. The rolling mill is a six-stage rolling mill with a work roll diameter of 130 mm and a roll shaft length of 700 mm. The shape measuring instrument uses a roll diameter of 313 mm, a split roll type / load cell embedded type contact type measuring instrument, and the inner diameter of the winding coil. Was 710 mm. In addition, the steel plate used what divided | segmented the width | variety of the 4-foot-wide hot coil into two strips.
[0056]
The deviation of the elongation strain in the plate width direction measured by the shape measuring instrument is expressed by f ₁ (z) in the equation (3) as a quaternary equation of z and approximated by the following equation.
[0057]
[Equation 8]

[0058]
The elongation distortion deviation due to the outer diameter deviation of the coil is expressed by f ₂ (z) in the equation (4) by a linear expression of z and approximated by the following equation.
[0059]
[Equation 9]

[0060]
FIG. 8 is a graph showing an example of the relationship between C and ΔDc, which was obtained by organizing experimental data in advance. In the figure, m is a value defined by the following equation (7).
[0061]
[Expression 10]

[0062]
At the time of rolling, as shown in FIG. 7, the width direction distribution of tension is measured by a shape measuring instrument to obtain Δε1 (z), and the coil outer diameter is 50 mm from the plate width end portions on the working side and the driving side. Dc and ΔDc are calculated by linear approximation from the measured coil outer diameter, then Δε2 (z) is calculated from equation (6), and Δε2 (z) is calculated from Δε1 (z). The elongation strain deviation obtained by subtracting) was compared with the target elongation strain deviation, and the shape was controlled so that the difference was within the allowable range.
[0063]
In Comparative Example 1, the shape control was set to off, and in Comparative Example 2, the shape control was performed so that the elongation strain deviation measured by the shape measuring instrument coincided with the target value.
[0064]
The rolled coil was developed, the sample was cut and collected, the shape was measured, and the distribution of the elongation strain deviation Δε3 (z) in the width direction was approximated by the following quaternary equation from the measurement result.
[0065]
## EQU11 ##

[0066]
FIG. 9 shows the transition of the primary component a1 when the shape measured by the shape measuring instrument is approximated by the quaternary equation shown in equation (5), and the reduction used to control the primary component in the rolling mill. FIG. 8A is a graph showing the transition of the leveling amount and the transition of the primary component b1 when the shape of the sample collected by developing the coil is approximated by the quartic expression shown in the expression (8). (B) is Comparative Example 2, and (C) is an example of the present invention.
[0067]
In Comparative Example 1, as shown in FIG. 9A, the primary component a1 of the shape detected by the shape measuring instrument increases with the progress of rolling, whereas in the sample, the primary component b1 Is slightly decreasing in the negative direction.
[0068]
On the other hand, in Comparative Example 2, as shown in FIG. 9B, the primary component of the shape measured by the shape measuring instrument is almost zero by controlling the rolling leveling of the rolling mill. The value of the sample greatly changes to the minus side as the rolling progresses. In contrast, in the example of the present invention, as shown in FIG. 9C, the primary component of the shape measured by the shape measuring instrument increases with the progress of rolling, but the corrected shape is almost the same. The reduction leveling is controlled to be 0, and the primary component of the sample is also almost 0, indicating that the reduction leveling is appropriately controlled.
[0069]
(Example 2)
Using the same rolling equipment as in Example 1, various size plates with a thickness of 0.3 to 0.1 mm on the outlet side and a width of 300 to 610 mm are rolled to cause troubles such as plate breakage and narrowing. investigated. The shape control was performed in the same manner as in Example 1. For comparison, the same shape control test as in Comparative Example 2 was also performed.
[0070]
Table 1 shows the state of occurrence of breakage and narrowing of the plate.
[0071]
[Table 1]

[0072]
As shown in the table, in the example of the present invention, the ratio of occurrence of sheet breakage and squeezing (number of sheets ruptured or squeezed / total number of rollings × 100%) was reduced to about 1/3 of the comparative example, and the plate was stable The properties improved significantly.
[0073]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to eliminate the measurement disturbance of the shape caused by the deviation in the width direction of the plate thickness, and perform highly accurate shape control. Further, it is possible to prevent rolling trouble such as breakage or narrowing of the plate caused by erroneous recognition of the shape, and stable and highly efficient rolling operation is possible.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are schematic views for explaining that an elongation strain difference is generated in the width direction due to a width direction difference of a coil outer diameter.
FIG. 2 is a graph comparing an on-line shape measurement result obtained by a shape measuring instrument obtained by a conventional method and an off-line shape measurement result obtained by a sample in which a coil is developed. FIG. 2A is an initial stage of winding, FIG. (B) is a winding-up completion stage.
FIG. 3 is an on-line shape measuring instrument obtained by a method for controlling an elongation strain deviation obtained by subtracting an elongation distortion deviation caused by a coil outer diameter deviation from an elongation strain deviation measured by a shape measuring instrument so as to coincide with a target value. It is a graph of the winding completion stage which compared the shape measurement result and the offline shape measurement result by the sample which developed the coil.
FIG. 4 is a side view showing an example of an apparatus for carrying out the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram schematically showing the measurement of the tension distribution of a steel sheet using a hollow multi-divided roll type shape measuring instrument.
6A and 6B are schematic diagrams for explaining the force acting on the shape detection roll due to the tension of the steel plate, where FIG. 6A is a side view and FIG. 6B is a perspective view.
FIG. 7 is a flowchart showing the procedure of the control method of the present invention.
FIG. 8 is a graph showing an example of the relationship between C and ΔDc.
FIG. 9 shows the transition of the primary component a1 when the shape measured by the shape measuring instrument is approximated by the quaternary equation shown in equation (5), and the reduction used to control the primary component in the rolling mill. FIG. 8A is a graph showing the transition of the leveling amount and the transition of the primary component b1 when the shape of the sample collected by developing the coil is approximated by the quartic expression shown in the expression (8). (B) is Comparative Example 2, and (C) is an example of the present invention.
[Explanation of symbols]
1: steel plate, 2: coil, 3: rolling mill,
4: Shape measuring instrument, 5: Winding device,
6: Split roll

Claims

A metal plate measured by the shape measuring device provided with a shape measuring device between a rolling mill provided with a shape control means of the metal plate and a winding device for winding the metal plate rolled by the rolling machine into a coil shape The shape control method of the metal plate adjusts the shape control means based on the width direction deviation Δε1 (z) of the elongation strain of the coil and the width direction deviation of the coil outer diameter, and is generated by the width direction deviation of the coil outer diameter. A metal characterized by calculating a width direction deviation Δε2 (z) of elongation strain of a metal plate and adjusting a shape control means so that a width direction deviation of elongation strain obtained by subtracting Δε2 from Δε1 matches a target value. Plate shape control method.