熱間圧延平坦度制御技術

圧延機の形状と自動制御は、熱延板の技術と設備の要であり、高精度、高付加価値の製品を生産するための根幹を成すものでもあります。 外国の先進レベルと比較すると、自動化システムのハードウェア、大規模なオンライン検出機器、プレートの形状、厚さ、温度、圧力のプリセットモデルの点で、我が国にはまだ大きなギャップがあります。

平坦度制御技術と装置: プリセットモデルのボトルネックを打破する必要がある

圧延機の平坦度制御技術と装置の開発の過程で百花が咲き、様々な平坦度制御手法が次々と誕生しました。 しかし、長年の生産実践の結果、現在より効果的な形状制御方法は、CVC、PC、WRB/WRS の 3 つの側面から構成されています。 可変クラウンサポートロール (VC) や全体形状制御システム (DUGS) も常に改良されており、徐々に普及し、応用されています。

CVC平面度制御システムの原理は、ワークロールの直径が連続的に変化することです。 上下のワークロールを合わせると、ワークロール本体の長さに応じてロールギャップの形状が変化します。 ワークロールギャップはワークロールの軸方向の移動によって得られます。 正と負のクラウンが変化し、ストリップクラウンの制御を実現します。 クラウン制御能力とワークロールの軸方向の動きは線形の関係にあります。 クラウンコントロール能力は1.0mmに達します。

PCペアクロス圧延機は、上下ロールのクロスによりロールギャップクラウンを変化させます。 PC圧延機の特徴は、クラウン制御範囲が交差角の2乗に比例することです。 交差角が0～1.5度（実際の使用では交差角は1度以内に制御されます）の場合、クラウン制御範囲は0～1400mmとなります。 PC圧延機にはシングルクロス方式とダブルクロス方式があります。 シングルクロスのクロス移動量はダブルクロスの2倍になります。 したがって、ダブルクロス圧延法は広帯域鋼圧延機で一般的に使用され、シングルクロス圧延法は狭帯鋼圧延機（宝鋼の1580 mm圧延機など）で使用されます。 PC圧延機は後スタンドでのオンラインロール研削方式を採用し、ロールの磨耗をなくし、フリーローリングを実現しました。

WRB/WRSシステムのワークロールの曲げとワークロールの軸移動は、その用途が広く、特にPCやCVCが実用化される前から平面度制御手法として長い歴史があり、世界中の多くのメーカーがこのように取り組んでいます。日本の日立（HCWと呼ぶ）、フランスのCLECIM、米国のUNITEDなど。 WRB/WRS は、ワークロール曲げ (WRB) を使用してクラウンと平坦度を制御し、ワークロール軸方向移動 (WRS) によりワークロールの摩耗を軽減し、フリーローリングを実現します。 クラウンのコントロール能力は曲げ力に依存します。 CLECIM の曲げ力は 240 トン (同社 SollacFOS 工場)、クラウン制御能力は 500 mm、平面度は ±30IU に達します。

DUGSはWRB/WRSの一種で、ワークロールサーマルクラウン制御システム（RTC：ワークロール本体の長さに沿って円弧状に配置されたワークロール冷却水ノズルを介してワークロールの冷却を制御し、ロールサーマルクラウンの安定性の働き）。 フロントフレームには、強力ワークロールベンディングシステム（+200トン/-120トン）とRTCが使用されており、ワークロールはストリップクラウンを制御する軸方向の動きを備えています。

VC 方式ではサポート ローラーのプロファイルが変化しますが、方式は均一ではありません。 サポートローラー内腔油圧式、サポートローラー外張り式、サポートローラーステップ式などがありますが、一般に熱延帯鋼の製造ではあまり使用されていません。

上記のデバイスに加え、制御モデルの事前設定とオンライン調整が平坦度制御の鍵となります。 このうち、プリセットモデルはより複雑です。 熱延鋼板の分野では最も難しいモデル設定です。 これには主に次の技術的困難が含まれます。ロールシステムの熱変形、たわみ変形のメカニズム、およびオンラインアルゴリズムです。プロセスにおける横方向および縦方向の流れメカニズムとオンライン アルゴリズム、ロール圧力とロール曲げ力の作用下でのロール ギャップ変更メカニズムとオンライン アルゴリズム、さまざまなロール ギャップ条件下で存在する可能性のある形状欠陥の予測メカニズムとオンライン アルゴリズム、ロール曲げ力AGC調整時の圧延圧力のインコヒーレント機構、クラウンと平面度の関連機構、クラウンと平面度のオンライン調整機構、ワークロール軸力予測、ワークロール摩耗予測、軸移動戦略など