(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023168792
(43)【公開日】2023-11-29
(54)【発明の名称】冷間タンデム圧延機の圧延方法
(51)【国際特許分類】
B21B 37/74 20060101AFI20231121BHJP
【ＦＩ】
B21B37/74 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022080111
(22)【出願日】2022-05-16
(71)【出願人】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002044
【氏名又は名称】弁理士法人ブライタス
(72)【発明者】
【氏名】河西 大輔
(72)【発明者】
【氏名】村松 真臣
【テーマコード（参考）】
4E124
【Ｆターム（参考）】
4E124AA07
4E124BB01
4E124BB03
4E124BB07
4E124BB10
4E124CC02
4E124EE01
4E124EE16
(57)【要約】
【課題】圧延中の被圧延材のロールバイト内の界面上昇温度を高精度に予測し、ヒートスクラッチの発生を抑制することが可能な、冷間タンデム圧延機の圧延方法を提供する。
【解決手段】冷間タンデム圧延機の全てのスタンドについて、圧延中のミルモータ消費動力からロールバイト内の界面上昇温度をそれぞれ算出し、それぞれのスタンドについて、界面上昇温度と、スタンド毎に予め設定されたヒートスクラッチ制御目標温度とを比較し、界面上昇温度がヒートスクラッチ制御目標温度を超えるスタンドがある場合には、当該スタンドの圧下率を変更するとともに、他のスタンドの圧下率を冷間タンデム圧延機の総圧下率を維持するように変更し、圧下率に基づいて圧延を実施する、冷間タンデム圧延機の圧延方法が提供される。
【選択図】図３
【解決手段】冷間タンデム圧延機の全てのスタンドについて、圧延中のミルモータ消費動力からロールバイト内の界面上昇温度をそれぞれ算出し、それぞれのスタンドについて、界面上昇温度と、スタンド毎に予め設定されたヒートスクラッチ制御目標温度とを比較し、界面上昇温度がヒートスクラッチ制御目標温度を超えるスタンドがある場合には、当該スタンドの圧下率を変更するとともに、他のスタンドの圧下率を冷間タンデム圧延機の総圧下率を維持するように変更し、圧下率に基づいて圧延を実施する、冷間タンデム圧延機の圧延方法が提供される。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
冷間タンデム圧延機の全てのスタンドについて、圧延中のミルモータ消費動力からロールバイト内の界面上昇温度をそれぞれ算出し、
それぞれのスタンドについて、前記界面上昇温度と、スタンド毎に予め設定されたヒートスクラッチ制御目標温度とを比較し、
前記界面上昇温度が前記ヒートスクラッチ制御目標温度を超えるスタンドがある場合には、当該スタンドの圧下率を変更するとともに、他のスタンドの圧下率を前記冷間タンデム圧延機の総圧下率を維持するように変更し、
前記圧下率に基づいて圧延を実施する、冷間タンデム圧延機の圧延方法。
それぞれのスタンドについて、前記界面上昇温度と、スタンド毎に予め設定されたヒートスクラッチ制御目標温度とを比較し、
前記界面上昇温度が前記ヒートスクラッチ制御目標温度を超えるスタンドがある場合には、当該スタンドの圧下率を変更するとともに、他のスタンドの圧下率を前記冷間タンデム圧延機の総圧下率を維持するように変更し、
前記圧下率に基づいて圧延を実施する、冷間タンデム圧延機の圧延方法。
【請求項2】
前記界面上昇温度ＴＲは、下記式（Ａ）を用いて算出する、請求項１に記載の冷間タンデム圧延機の圧延方法。
なお、ＱＲ［Ｗ］はロールバイト内の界面温度上昇による熱損失であり、下記（Ｂ）により表される。ＷＭ［Ｗ］はミルモータ消費動力、ＷＲ［Ｗ］は圧延による単位時間当たりの仕事量、ＱＭ［Ｗ］は駆動系装置の熱損失である。
また、αはロールバイト内の界面温度上昇による熱損失が被圧延材とワークロールとに分配される分配比率、ρｓは被圧延材の密度［Ｎ／ｍ３］、ｃｓは被圧延材の比熱［Ｊ／ｋｇ・℃］である。
なお、ＱＲ［Ｗ］はロールバイト内の界面温度上昇による熱損失であり、下記（Ｂ）により表される。ＷＭ［Ｗ］はミルモータ消費動力、ＷＲ［Ｗ］は圧延による単位時間当たりの仕事量、ＱＭ［Ｗ］は駆動系装置の熱損失である。
また、αはロールバイト内の界面温度上昇による熱損失が被圧延材とワークロールとに分配される分配比率、ρｓは被圧延材の密度［Ｎ／ｍ３］、ｃｓは被圧延材の比熱［Ｊ／ｋｇ・℃］である。
【数1】
【請求項3】
前記式（Ａ）の分配比率αを、スタンド出側で測定された被圧延材の表面温度に基づき調整し、
調整した分配比率αを用いて、前記式（Ａ）から前記界面上昇温度ＴＲを算出する、請求項２に記載の冷間タンデム圧延機の圧延方法。
調整した分配比率αを用いて、前記式（Ａ）から前記界面上昇温度ＴＲを算出する、請求項２に記載の冷間タンデム圧延機の圧延方法。
【請求項4】
前記ミルモータ消費動力ＷＭは、予め圧延スケジュールとして設定された圧延荷重、先進率、スタンド出側板厚、スタンド入側張力、及び、スタンド出側張力に基づいて予測する、請求項１～３のいずれか１項に記載の冷間タンデム圧延機の圧延方法。
【請求項5】
前記ミルモータ消費動力ＷＭは、操業中に所定の制御周期で測定される実測値であり、
前記ミルモータ消費動力ＷＭが測定される毎に、前記界面上昇温度ＴＲを算出し、
前記界面上昇温度ＴＲが前記ヒートスクラッチ制御目標温度を超えるスタンドがある場合には、当該スタンドの圧下率を変更するとともに、他のスタンドの圧下率を前記冷間タンデム圧延機の総圧下率を維持するようにリアルタイムに変更する、請求項１～３のいずれか１項に記載の冷間タンデム圧延機の圧延方法。
前記ミルモータ消費動力ＷＭが測定される毎に、前記界面上昇温度ＴＲを算出し、
前記界面上昇温度ＴＲが前記ヒートスクラッチ制御目標温度を超えるスタンドがある場合には、当該スタンドの圧下率を変更するとともに、他のスタンドの圧下率を前記冷間タンデム圧延機の総圧下率を維持するようにリアルタイムに変更する、請求項１～３のいずれか１項に記載の冷間タンデム圧延機の圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、冷間タンデム圧延機の圧延方法に関する。
【背景技術】
【0002】
冷間タンデム圧延機では、圧延速度または圧下率の増大により、ヒートスクラッチが発生することがある。ヒートスクラッチとは、ロールバイト内のワークロールと被圧延材との界面温度が上昇し、ロールバイト内で油膜が破断した結果、ワークロールと被圧延材との金属接触により発生した焼付き疵のことである。
【0003】
ヒートスクラッチ防止に関しては、例えば、耐焼付き性に優れた圧延潤滑油を使用する方法や、クーラント量を制御して板やワークロールの温度を低下させる方法、ワークロール速度を低減する方法等がある。これらは、ロールバイト内のワークロールと被圧延材との界面温度の上昇を防止すること、または、ロールバイト内の界面温度が上昇しても油膜破断が生じないようにすることにより、ヒートスクラッチの発生を抑制する技術である。しかし、耐焼付き性に優れた圧延潤滑油の使用はコストアップの可能性がある。また、クーラント量の制御により板及びワークロールの温度を低下させる方法は、ヒートスクラッチ抑制効果はあるが、応答性が低い。ワークロール速度の低下は生産性の低下を招く。
【0004】
生産性を阻害せずにヒートスクラッチの発生を防止する技術として、例えば特許文献１には、スタンド出側板厚、圧延荷重等の検出値に基づいて摩擦係数及び変形抵抗を求め、検出値、摩擦係数及び変形抵抗に基づいてロールバイト出口板温度を推定し、ロールバイト出口板温度がヒートスクラッチ制御目標温度を超えないようにワークロール速度を制御する、冷間タンデム圧延機における圧延方法が開示されている。
【0005】
また、冷間タンデム圧延機の全スタンドにおいてヒートスクラッチの発生を抑制する技術として、例えば特許文献２には、ロールバイト内の界面温度を計算し、ロールバイト内の界面温度がヒートスクラッチ発生温度以上となるスタンドについては圧下率を低下させ、代わりに他のスタンドの圧下率を上げて全てのスタンドの圧下率を最適化する、冷間タンデム圧延機における圧延方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０００－１６７６１４号公報
【特許文献2】特開２０１３－２２０４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
ここで、上記特許文献１、２では、ロールバイト内の界面温度の算出に、変形抵抗及び摩擦係数を用いる。従来からの知見として、界面温度は、圧延に発生する塑性加工発熱と摩擦発熱とから算出される。塑性加工発熱の算出においては、被圧延材の変形抵抗を高精度に予測する必要があり、摩擦発熱の算出においては、被圧延材とワークロールとの接触部の摩擦係数を高精度に予測する必要がある。しかし、操業のばらつきを考慮すると、変形抵抗及び摩擦係数を常に高精度に算出することは難しい。また、被圧延材の長手方向における硬度のばらつきや摩擦係数の変動を考えると、長手方向の変形抵抗及び摩擦係数の変動を事前に予測することは難しい。
【0008】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、冷間タンデム圧延において、圧延中の被圧延材のロールバイト内の界面上昇温度を高精度に予測し、ヒートスクラッチの発生を抑制することが可能な、冷間タンデム圧延機の圧延方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、冷間タンデム圧延機の全てのスタンドについて、圧延中のミルモータ消費動力からロールバイト内の界面上昇温度をそれぞれ算出し、それぞれのスタンドについて、界面上昇温度と、スタンド毎に予め設定されたヒートスクラッチ制御目標温度とを比較し、界面上昇温度がヒートスクラッチ制御目標温度を超えるスタンドがある場合には、当該スタンドの圧下率を変更するとともに、他のスタンドの圧下率を冷間タンデム圧延機の総圧下率を維持するように変更し、当該圧下率に基づいて圧延を実施する、冷間タンデム圧延機の圧延方法が提供される。
【0010】
界面上昇温度ＴＲは、下記式（Ａ）を用いて算出してもよい。なお、ＱＲ［Ｗ］はロールバイト内の界面温度上昇による熱損失であり、下記（Ｂ）により表される。ＷＭ［Ｗ］はミルモータ消費動力、ＷＲ［Ｗ］は圧延による単位時間当たりの仕事量、ＱＭ［Ｗ］は駆動系装置の熱損失である。また、αはロールバイト内の界面温度上昇による熱損失が被圧延材とワークロールとに分配される分配比率、ρｓは被圧延材の密度［Ｎ／ｍ３］、ｃｓは被圧延材の比熱［Ｊ／ｋｇ・℃］である。
【0011】
【数1】
【0012】
式（Ａ）の分配比率αを、スタンド出側で測定された被圧延材の表面温度に基づき調整し、調整した分配比率αを用いて、式（Ａ）から界面上昇温度ＴＲを算出してもよい。
【0013】
ミルモータ消費動力ＷＭは、予め圧延スケジュールとして設定された圧延荷重、先進率、スタンド出側板厚、スタンド入側張力、及び、スタンド出側張力に基づいて予測してもよい。
【0014】
あるいは、ミルモータ消費動力ＷＭは、操業中に所定の制御周期で測定される実測値であり、ミルモータ消費動力ＷＭが測定される毎に、界面上昇温度ＴＲを算出し、界面上昇温度ＴＲがヒートスクラッチ制御目標温度を超えるスタンドがある場合には、当該スタンドの圧下率を変更するとともに、他のスタンドの圧下率を冷間タンデム圧延機の総圧下率を維持するようにリアルタイムに変更してもよい。
【発明の効果】
【0015】
以上説明したように本発明によれば、冷間タンデム圧延において、圧延中の被圧延材のロールバイト内の界面上昇温度を高精度に予測し、ヒートスクラッチの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の一実施形態に係る冷間タンデム圧延機の構成を示す概略説明図である。
【図2】同実施形態に係る冷間タンデム圧延機を構成するスタンドの構成を示す概略斜視図である。
【図3】同実施形態に係る冷間タンデム圧延機の圧延方法を示すフローチャートである。
【図4】圧延中にリアルタイムで各スタンドの圧下率を調整する場合の、冷間タンデム圧延機の圧延方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【0018】
［１．冷間タンデム圧延機の概要］
まず、図１及び図２を参照して、本発明の一実施形態に係る冷間タンデム圧延機１の概要について説明する。なお、図１は、本実施形態に係る冷間タンデム圧延機１の構成を示す概略説明図である。図２は、冷間タンデム圧延機１を構成するスタンドの構成を示す概略斜視図である。
まず、図１及び図２を参照して、本発明の一実施形態に係る冷間タンデム圧延機１の概要について説明する。なお、図１は、本実施形態に係る冷間タンデム圧延機１の構成を示す概略説明図である。図２は、冷間タンデム圧延機１を構成するスタンドの構成を示す概略斜視図である。
【0019】
冷間タンデム圧延機１は、複数のスタンドを圧延方向に複数配置して構成された設備である。例えば、図１に示す冷間タンデム圧延機１は、５つのスタンドＦ１～Ｆ５を備える。スタンドＦ１～Ｆ５は、それぞれ、図２に示すように、一対のワークロール１１、１２と、一対のバックアップロール１３、１４と備える。一対のワークロール１１、１２は、モータ１９を動力源として回転される。モータ１９の動力源は、モータスピンドル１８を介して、ピニオンスタンド１７にて、上ワークロール１１のスピンドル１５と下ワークロール１２のスピンドル１６とに分配される。モータ１９により回転された一対のワークロール１１、１２の間に被圧延材を通過させることにより、被圧延材が圧延される。
【0020】
各スタンドＦ１～Ｆ５の出側には、それぞれ板厚を測定する板厚計２１～２５が設けられている。板厚計２１～２５は、それぞれのスタンドＦ１～Ｆ５の出側で鋼板の板厚を測定する。また、Ｆ１スタンドの入側、隣接するスタンド間（Ｆ１－Ｆ２間、Ｆ２－Ｆ３間、Ｆ３－Ｆ４間、Ｆ４－Ｆ５間）、Ｆ５スタンドの出側には、鋼板に作用する張力応力を取得するためのテンションメータ３１～３６が設けられている。そして、少なくとも１つのスタンドの出側に、鋼板の表面温度を測定する温度計４０を設けてもよい。例えば、図１に示す冷間タンデム圧延機１には、Ｆ４スタンドの出側に温度計４０が設けられている。加えて、各スタンドＦ１～Ｆ５の出側には、それぞれ板速度を測定する板速計５１～５５が設けられている。
【0021】
なお、各スタンドＦ１～Ｆ５には、バックアップロール１３のロールチョック（図示せず。）と圧下シリンダ（図示せず。）との間、または、バックアップロール１３、１４のロールチョック（図示せず。）とキーパープレート（図示せず。）との間に、圧延荷重を測定するロードセル（図示せず。）が設置されている。
【0022】
冷間タンデム圧延機１では、各スタンドＦ１～Ｆ５により順次鋼板を圧延し、所定の板厚の鋼板とする。
【0023】
［２．冷間タンデム圧延機による圧延］
［２－１．ロールバイト内の界面上昇温度の算出方法］
上記特許文献１、２のようなヒートスクラッチの発生を防止する技術において、ロールバイト内の界面上昇温度を高精度に予測する必要がある一方で、操業のばらつきからロールバイト内の界面上昇温度予測に用いる変形抵抗及び摩擦係数を高精度に算出することは難しい。このような課題について検討した結果、本願発明者は、圧延中にワークロール１１、１２を駆動するモータ１９の消費動力（ミルモータ消費動力）に基づいて、変形抵抗及び摩擦係数を高精度に算出することを見出した。変形抵抗及び摩擦係数を高精度に算出することができれば、ロールバイト内の界面上昇温度の予測精度が高まり、予測したロールバイト内の界面上昇温度がヒートスクラッチ発生温度を超えないように各スタンドＦ１～Ｆ５の圧下率を調整することで、ヒートスクラッチの発生を抑制できる。
［２－１．ロールバイト内の界面上昇温度の算出方法］
上記特許文献１、２のようなヒートスクラッチの発生を防止する技術において、ロールバイト内の界面上昇温度を高精度に予測する必要がある一方で、操業のばらつきからロールバイト内の界面上昇温度予測に用いる変形抵抗及び摩擦係数を高精度に算出することは難しい。このような課題について検討した結果、本願発明者は、圧延中にワークロール１１、１２を駆動するモータ１９の消費動力（ミルモータ消費動力）に基づいて、変形抵抗及び摩擦係数を高精度に算出することを見出した。変形抵抗及び摩擦係数を高精度に算出することができれば、ロールバイト内の界面上昇温度の予測精度が高まり、予測したロールバイト内の界面上昇温度がヒートスクラッチ発生温度を超えないように各スタンドＦ１～Ｆ５の圧下率を調整することで、ヒートスクラッチの発生を抑制できる。
【0024】
まず、圧延中にワークロール１１、１２を駆動するモータ１９の消費動力（ミルモータ消費動力ＷＭ）と、単位時間当たりのロールバイト内の界面温度上昇による熱損失との関係は、下記式（１）で示される。
【0025】
ミルモータ消費動力（ＷＭ）［Ｗ］
＝圧延による単位時間当たりの仕事量（ＷＲ）［Ｗ］
＋ロールバイト内の界面温度上昇による熱損失（ＱＲ）［Ｗ］
＋駆動系装置の熱損失（ＱＭ）［Ｗ］
・・・（１）
＝圧延による単位時間当たりの仕事量（ＷＲ）［Ｗ］
＋ロールバイト内の界面温度上昇による熱損失（ＱＲ）［Ｗ］
＋駆動系装置の熱損失（ＱＭ）［Ｗ］
・・・（１）
【0026】
上記式（１）において、圧延中のミルモータ消費動力ＷＭ［Ｗ］は、モータ電流［Ａ］及びモータ電圧［Ｖ］を計測することで、リアルタイムに測定可能である。また、圧延による単位時間当たりの仕事量ＷＲは、圧延荷重Ｐ［Ｎ］、後方張力Ｓ１（スタンド出側張力）［Ｎ］、前方張力（スタンド入側張力）Ｓ０［Ｎ］及び事前に算出したトルクアーム係数λＧ［－］から算出可能である。まず、下記式（２）にて圧延トルクＧ［Ｎ・ｍ］を計算する。
【0027】
【数2】
【0028】
ここで、ｌは投影接触弧長［ｍ］、Ｒはワークロール半径［ｍ］、Ｒ’は扁平変形を考慮したワークロール半径［ｍ］である。この算出された圧延トルクを用いて、下記式（３）にて、圧延による単位時間当たりの仕事量ＷＲが算出される。
【0029】
【数3】
【0030】
ここで、ｆｓは先進率［－］、ｈ０はスタンド出側板厚［ｍ］、σ０［Ｎ／ｍ２］は前方張力応力、σ１［Ｎ／ｍ２］は後方張力応力である。先進率ｆｓは、例えばワークロール速度と図１に示した板速計５１～５５により測定された板速度から算出することができる。スタンド出側板厚ｈ０は、例えば図１に示した板厚計２１～２５により測定することができる。前方張力応力σ０はスタンド入側張力より算出される単位面積当たりに作用する力、後方張力応力σ１はスタンド出側張力より算出される単位面積当たりに作用する力である。スタンド入側張力及びスタンド出側張力は、それぞれ、例えば図１に示したテンションメータ３１～３６より測定することができる。なお、式（３）は、単位体積当たりの被圧延材を圧延するのに必要な仕事量を示している。
【0031】
加えて、モータ１９や歯車等を含む駆動系装置の熱損失は、事前に当該駆動系装置のメカロスを測定しておくことで算出可能である。メカロスの測定は、圧延をしていない状態でモータ１９を駆動させ、各速度に応じて測定されたモータ電流またはトルクをメカロスとする方法が一般的である。例えば、このようなメカロスの測定方法で測定されたモータ電流をメカロスＧＭとする場合、下記式（４）に示すように、駆動系装置の熱損失ＱＭ［Ｗ］は、メカロスＧＭにモータ電圧ＶＭを乗じることにより算出される。
【0032】
【数4】
【0033】
これらの項目の測定または演算を行うことにより、上記式（１）を変形した下記式（５）を用いて、ロールバイト内の界面温度上昇による熱損失ＱＲ［Ｗ］を算出することができる。
【0034】
【数5】
【0035】
上記式（５）により算出されるロールバイト内の界面温度上昇による熱損失ＱＲ［Ｗ］を温度換算すれば、被圧延材の界面上昇温度となる。ロールバイト内の界面温度上昇による熱損失ＱＲは、被圧延材とワークロール１１、１２とに分配される。その分配比率をα［－］とおくと、被圧延材の界面上昇温度ＴＲ［℃］は下記式（６）で表される。なお、ρｓは被圧延材の密度［Ｎ／ｍ３］、ｃｓは被圧延材の比熱［Ｊ／ｋｇ・℃］である。分配比率αは、０．３～０．７程度に設定され、一般的には０．５程度に設定される。
【0036】
【数6】
【0037】
このようなロールバイト内の界面上昇温度の算出は、一般にばらつきを有する変形抵抗及び摩擦係数を算出することなく実行可能である。このため、高精度にロールバイト内の界面上昇温度を算出することができる。
【0038】
［２－２．冷間タンデム圧延機の圧延方法］
上述のロールバイト内の界面上昇温度の算出方法を用いることにより、ロールバイト内の界面上昇温度の予測精度が高まり、予測したロールバイト内の界面上昇温度がヒートスクラッチ発生温度を超えないように各スタンドＦ１～Ｆ５の圧下率を調整することで、ヒートスクラッチの発生を抑制できる。
上述のロールバイト内の界面上昇温度の算出方法を用いることにより、ロールバイト内の界面上昇温度の予測精度が高まり、予測したロールバイト内の界面上昇温度がヒートスクラッチ発生温度を超えないように各スタンドＦ１～Ｆ５の圧下率を調整することで、ヒートスクラッチの発生を抑制できる。
【0039】
具体的には、本実施形態に係る冷間タンデム圧延機の圧延方法は、図３に示すように、まず、全てのスタンドについて、圧延中のミルモータ消費動力ＷＭからロールバイト内の界面上昇温度ＴＲをそれぞれ算出する（Ｓ１００）。次いで、それぞれのスタンドについて、界面上昇温度ＴＲとヒートスクラッチ制御目標温度とを比較する（Ｓ１１０）。ヒートスクラッチ制御目標温度は、ヒートスクラッチが発生しない界面上昇温度の上限値またはそれ以下の温度であって、実機による実験により予め設定される。ロールバイト内の界面上昇温度ＴＲがヒートスクラッチ制御目標温度以下であれば、ヒートスクラッチは発生しない。
【0040】
ステップＳ１１０の処理にて界面上昇温度ＴＲがヒートスクラッチ制御目標温度を超えるスタンドがある場合には、当該スタンドの圧下率を変更するとともに、他のスタンドの圧下率を冷間タンデム圧延機の総圧下率を維持するように変更する（Ｓ１２０）。ここで総圧下率とは、冷間タンデム圧延機における第１スタンドの入側板厚及び最終スタンドの出側板厚から求まる圧下率のことである。ロールバイト内の界面上昇温度がヒートスクラッチ制御目標温度を超えたスタンドの圧下率を低下させることで、加工発熱及び摩擦発熱が低減され、ロールバイト内の界面上昇温度を下げることができる。一方で、ロールバイト内の界面上昇温度がヒートスクラッチ制御目標温度を超えたスタンドの圧下率を下げると、所望の製品板厚を得ることができない。そこで、ロールバイト内の界面上昇温度がヒートスクラッチ制御目標温度まで余裕のあるスタンドの圧下率を増加させ、冷間タンデム圧延機の総圧下率は変化させないようにする。これにより、ヒートスクラッチを発生させることなく所望の製品板厚を得ることができる。
【0041】
ロールバイト内の界面上昇温度ＴＲがヒートスクラッチ制御目標温度を超えるスタンドがない場合には、圧下率の変更は行わない（Ｓ１３０）。そして、最終的に設定された圧下率、すなわち、ステップＳ１２０により変更された圧下率、または、ステップＳ１３０にて変更なしとされた圧下率に基づいて、冷間タンデム圧延機により圧延を実施する（Ｓ１４０）。
【0042】
なお、冷間タンデム圧延機の圧延方法は、冷間タンデム圧延機を制御する制御装置（図示せず。）を用いて実行される。制御装置は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えるコンピュータ等の情報処理装置により構成され得る。
【0043】
このような冷間タンデム圧延機の圧延方法により、圧延中の被圧延材のロールバイト内の界面上昇温度を高精度に予測することができるため、圧延中の鋼鈑温度をヒートスクラッチが発生しない温度以下に抑えることができる。本実施形態に係る冷間タンデム圧延機の圧延方法は、ヒートスクラッチを発生させないために、圧延前に、予め設定されている圧延スケジュールの圧下率を調整するために行ってもよく、圧延中にリアルタイムで各スタンドの圧下率を調整するために行ってもよい。
【0044】
［２－２－１．圧延前の圧下率調整］
例えば、予め設定されている圧延スケジュールの圧下率を調整する場合は、図３のステップＳ１００～Ｓ１３０の処理は圧延前に実施される。このとき、ステップＳ１００では、圧延スケジュールに設定されている各スタンドの圧延荷重、先進率、スタンド出側板厚、スタンド入側張力及びスタンド出側張力の計算値から、圧延による単位時間当たりの仕事量ＷＲを算出するともに、圧延速度からミルモータ消費動力ＷＭの予測値を算出する。駆動系装置の熱損失ＱＭは予め測定されている。これらの値を用いて、上記式（５）、式（６）より界面上昇温度ＴＲが算出される。そして、ステップＳ１２０により変更された圧下率、または、ステップＳ１３０にて変更なしとされた圧下率を、最終的に圧延スケジュールとして設定する圧下率とし、ステップＳ１４０にて冷間タンデム圧延機により圧延が実施される。
例えば、予め設定されている圧延スケジュールの圧下率を調整する場合は、図３のステップＳ１００～Ｓ１３０の処理は圧延前に実施される。このとき、ステップＳ１００では、圧延スケジュールに設定されている各スタンドの圧延荷重、先進率、スタンド出側板厚、スタンド入側張力及びスタンド出側張力の計算値から、圧延による単位時間当たりの仕事量ＷＲを算出するともに、圧延速度からミルモータ消費動力ＷＭの予測値を算出する。駆動系装置の熱損失ＱＭは予め測定されている。これらの値を用いて、上記式（５）、式（６）より界面上昇温度ＴＲが算出される。そして、ステップＳ１２０により変更された圧下率、または、ステップＳ１３０にて変更なしとされた圧下率を、最終的に圧延スケジュールとして設定する圧下率とし、ステップＳ１４０にて冷間タンデム圧延機により圧延が実施される。
【0045】
［２－２－２．リアルタイムでの圧下率調整］
また、圧延中にリアルタイムで各スタンドの圧下率を調整する場合には、１枚の鋼鈑を圧延する間に逐次各スタンドの圧下率が変更される。この場合の圧延方法を図４に示す。図４に示すように、鋼板の圧延が開始されると（Ｓ２００）、所定の制御周期で、圧下率の調整が行われる（Ｓ２１０～Ｓ２５０）。所定の制御周期は、任意に設定可能であり、例えば１秒としてもよい。この場合、鋼板の圧延中に１秒ごとに圧下率が調整される。
また、圧延中にリアルタイムで各スタンドの圧下率を調整する場合には、１枚の鋼鈑を圧延する間に逐次各スタンドの圧下率が変更される。この場合の圧延方法を図４に示す。図４に示すように、鋼板の圧延が開始されると（Ｓ２００）、所定の制御周期で、圧下率の調整が行われる（Ｓ２１０～Ｓ２５０）。所定の制御周期は、任意に設定可能であり、例えば１秒としてもよい。この場合、鋼板の圧延中に１秒ごとに圧下率が調整される。
【0046】
まず、全てのスタンドについて、圧延荷重、先進率、スタンド出側板厚、スタンド入側張力及びスタンド出側張力が実測されるとともに、モータの電流及び電圧が実測される（Ｓ２１０）。圧延荷重は、各スタンドに設置されたロードセルにより測定される。スタンド出側板厚、スタンド入側張力及びスタンド出側張力は、それぞれ、冷間タンデム圧延機に設置された板厚計、テンションメータにより測定される。先進率は、板速計により測定された板速度から算出される。
【0047】
次いで、全てのスタンドについて、圧延中のミルモータ消費動力ＷＭからロールバイト内の界面上昇温度ＴＲをそれぞれ算出する（Ｓ２２０）。圧延中のミルモータ消費動力ＷＭ［Ｗ］は、モータ電流［Ａ］及びモータ電圧［Ｖ］を計測することで、リアルタイムに算出可能である。また、圧延による単位時間当たりの仕事量ＷＲは、ステップＳ２１０にて実測された圧延荷重Ｐ［Ｎ］、先進率ｆｓ［－］、スタンド出側板厚ｈ０［ｍ］、後方張力Ｓ１（スタンド出側張力）［Ｎ］、前方張力（スタンド入側張力）Ｓ０［Ｎ］及び事前に算出したトルクアーム係数λＧ［－］から算出可能である。駆動系装置の熱損失ＱＭは予め測定されている。これらの値を用いて、上記式（５）、式（６）より界面上昇温度ＴＲが算出される。
【0048】
そして、それぞれのスタンドについて、界面上昇温度ＴＲとヒートスクラッチ制御目標温度とを比較する（Ｓ２３０）。界面上昇温度ＴＲがヒートスクラッチ制御目標温度を超えるスタンドがある場合には、当該スタンドの圧下率を変更するとともに、他のスタンドの圧下率を冷間タンデム圧延機の総圧下率を維持するように変更する（Ｓ２４０）。一方、界面上昇温度ＴＲがヒートスクラッチ制御目標温度を超えるスタンドがない場合には、圧下率の変更は行わない（Ｓ２５０）。ステップＳ２３０～Ｓ２５０の処理は、図３のステップＳ１１０～Ｓ１３０の処理と同様に行えばよい。
【0049】
ステップＳ２１０～Ｓ２５０の処理を終えると、次の制御周期で再びステップＳＳ２１０～Ｓ２５０の処理を実行する。鋼板の圧延を終えるまでステップＳ２１０～Ｓ２５０の処理は繰り返し実施され、鋼板の圧延を終えると、当該処理を終了する。
【0050】
［２－２－３．ロールバイト内の界面上昇温度の校正］
本実施形態に係る冷間タンデム圧延機の圧延方法において、ヒートスクラッチ制御目標温度と比較するロールバイト内の界面上昇温度の精度を高めれば、より精度よくヒートスクラッチの発生の有無を判定することができる。そこで、ロールバイト内の界面上昇温度を算出するための上記式（６）の分配比率αを、スタンド出側で測定された鋼板の表面温度に基づき調整して、ロールバイト内の界面上昇温度の精度を高めるようにしてもよい。
本実施形態に係る冷間タンデム圧延機の圧延方法において、ヒートスクラッチ制御目標温度と比較するロールバイト内の界面上昇温度の精度を高めれば、より精度よくヒートスクラッチの発生の有無を判定することができる。そこで、ロールバイト内の界面上昇温度を算出するための上記式（６）の分配比率αを、スタンド出側で測定された鋼板の表面温度に基づき調整して、ロールバイト内の界面上昇温度の精度を高めるようにしてもよい。
【0051】
例えば、図１のＦ４スタンドに着目する。Ｆ４スタンドの出側には、Ｆ４スタンドのロールバイトから圧延方向下流側に所定距離だけ離れた位置に温度計４０が設置されている。温度計４０により測定される鋼板の表面温度（「計測温度Ｔｍ１」とする。）は、Ｆ４スタンドのロールバイトから圧延方向下流側に所定距離だけ離れた位置における鋼板の表面温度である。計測温度Ｔｍ１からＦ４スタンドのロールバイト位置での鋼板の表面温度（「計算界面温度Ｔｍ２」とする。）を求めることができる。
【0052】
そして、上記式（６）を用いて算出されたロールバイト内の界面上昇温度ＴＲと計算界面温度Ｔｍ２との差分ΔＴを求め、差分ΔＴ＝０となるように分配比率αを調整する。こうして算出された分配比率αを用いて、上記式（６）からロールバイト内の界面上昇温度を求めることで、上記式（６）の精度を高めることができる。
【0053】
なお、分配比率αの調整は、ロール組み替え時等、圧延条件が変更された場合に実施すればよい。また、計測温度Ｔｍ１を取得するための温度計４０は、ヒートスクラッチが発生しやすいスタンドの出側に設置しておくのがよい。
【実施例0054】
本発明によるヒートスクラッチ発生の低減効果について確認するために、以下の設備構成及び圧延条件で圧延を行った。
【0055】
［設備構成］
スタンド数 ：２～７スタンド
ワークロール径 ：２００～８００ｍｍ
バックアップロール径：１０００～１８００ｍｍ
［圧延条件］
鋼種 ：Ｃ質量％：０．００１～３．０％
入側板厚 ：０．１～１０ｍｍ
圧下率 ：１．０～５０％（単スタンドあたり）
ワークロール周速度 ：１０～３０００ｍ／ｍｉｎ
（潤滑剤）
潤滑剤の種類：合成エステル、鉱油、植物油（代表：パーム油）、動物油（代表：牛脂）
供給形態 ：エマルション（濃度０．１％～２０％）、ニート
スタンド数 ：２～７スタンド
ワークロール径 ：２００～８００ｍｍ
バックアップロール径：１０００～１８００ｍｍ
［圧延条件］
鋼種 ：Ｃ質量％：０．００１～３．０％
入側板厚 ：０．１～１０ｍｍ
圧下率 ：１．０～５０％（単スタンドあたり）
ワークロール周速度 ：１０～３０００ｍ／ｍｉｎ
（潤滑剤）
潤滑剤の種類：合成エステル、鉱油、植物油（代表：パーム油）、動物油（代表：牛脂）
供給形態 ：エマルション（濃度０．１％～２０％）、ニート
【0056】
実施例として、図３にて説明した冷間タンデム圧延機の圧延方法を鉄鋼プラントにおける冷間タンデム圧延機に適用し、上記設備構成及び圧延条件で１０００本の圧延を行った。上記式（６）の分配比率αは０．４８とした。
【0057】
一方、比較例として、上記設備構成及び圧延条件で、従来技術である特許文献２の手法を用いて、塑性加工発熱と摩擦係数からヒートスクラッチ制御目標温度を算出して各スタンドの圧下率を決定し、１０００本の圧延を実施した。
【0058】
実験の結果、比較例では３８％の鋼鈑にてヒートスクラッチが発生したが、実施例でのヒートスクラッチの発生率は０％であった。また、それぞれ１０００本の実施例及び比較例のうち、４本の結果を実施例１～４及び比較例１～４として下記表１に示す。表１はＦ２スタンドでの結果である。なお、表１の総合評価の指標は以下の通りとした。
【0059】
［総合評価］ Ａ：ヒートスクラッチ発生無、圧下率大
Ｂ：ヒートスクラッチ発生無、圧下率小
Ｃ：ヒートスクラッチ発生
Ｂ：ヒートスクラッチ発生無、圧下率小
Ｃ：ヒートスクラッチ発生
【0060】
【表1】
【0061】
実施例１～４ではいずれもヒートスクラッチは発生しなかった。一方、比較例１では推定圧下率が大きすぎたためにヒートスクラッチが発生した。比較例２ではヒートスクラッチは発生しなかったが、実施例２よりも実際に圧延した圧下率が低く、さらに大圧下が可能であった。比較例３では推定圧下率が大きすぎたためにヒートスクラッチが発生した。比較例４ではヒートスクラッチは発生しなかったが、実施例４よりも実際に圧延した圧下率が低く、さらに大圧下が可能であった。
【0062】
また、比較例では、ワークロール周速度が１６００ｍｐｍでヒートスクラッチが発生した。一方、実施例では、Ｆ２スタンドのロールバイト内の界面上昇温度がヒートスクラッチ制御目標温度を超えた場合に、Ｆ２スタンドの圧下率を低くし、代わりにＦ１スタンド、または、スタンド数が４スタンド以上の冷間タンデム圧延機の場合にはＦ１スタンド及びＦ３スタンドの圧下率を大きくした。その結果、実施例では、ワークロール周速度が１６００ｍｐｍのときにもヒートスクラッチは発生しなかった。
【0063】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【0064】
１ 冷間タンデム圧延機
１１、１２ ワークロール
１３、１４ バックアップロール
１５、１６ スピンドル
１７ ピニオンスタンド
１８ モータスピンドル
１９ モータ
２１～２５ 板厚計
３１～３６ テンションメータ
４０ 温度計
５１～５５ 板速計
１１、１２ ワークロール
１３、１４ バックアップロール
１５、１６ スピンドル
１７ ピニオンスタンド
１８ モータスピンドル
１９ モータ
２１～２５ 板厚計
３１～３６ テンションメータ
４０ 温度計
５１～５５ 板速計
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】