JP2001259721A - ゼンジミアミルの圧延荷重セットアップ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一体型モノブロックハウジングを採用したゼ
ンジミアミルのごとき多段圧延機は、ロールにチョック
構造をもつ通常の圧延機と圧下形態が異なり、バックア
ップロールの偏心リングおよびバッキングベアリングの
偏心構造を利用した圧下装置が採用されているため、通
常の圧延機のようにハウジングとチョックとの間に設置
した荷重計による圧延荷重の直接検出は不可能である。
そのため、現状はオペレーターがこれまでの経験により
手動で差圧を目安に圧下プリセットを行なっており、圧
延荷重の設定精度が悪いという課題を有していた。 【解決手段】 鋼種、元板厚、仕上板厚、板幅およびセ
ットアップ時の各ロール径の値を学習で求めた圧延荷重
計算式に代入して圧延荷重を求め、圧下シリンダーによ
り圧延荷重をかけ、そのときの各バックアップロールの
偏心量を位置検出装置で検出し、各バックアップロール
の偏心量から再度学習で求めた圧延荷重計算式により圧
延荷重を求め、前回との圧延荷重の差が所定値以下であ
れば、その圧延荷重を圧延開始前のプリセット量と決定
するゼンジミアミルの圧延荷重セットアップ方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一体型モノブロッ
クハウジング構造を有するゼンジミアミルと呼ばれる多
段圧延機における圧延荷重の検出及びそのセットアップ
荷重の設定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ステンレス鋼のような硬度の高い難圧延
素材を効率良く冷間圧延するために、ゼンジミアミルの
ごとき一体型モノブロックハウジング構造を有する多段
圧延機により、圧延することは良く知られている。この
形式の多段圧延機は２０段ロール圧延機が一般的な形式
となっており、このロール群構造により、ワークロール
の小径化が実施されている。ゼンジミアミルは、このロ
ール群構造をより効率的なものとするために高剛性の一
体型モノブロックハウジングを採用している。

【０００３】図１は２０段ロールゼンジミアミルのライ
ン構成を示す断面図である。テンションリール（１）か
ら捲き戻された鋼帯（２）は、デフレクターロール
（３）、形状センサーロール（４）を経由してＸ線厚み
計（５）にて素材厚さを計測後、２０段ロールゼンジミ
アミルにて所定の厚さまで冷間圧延される。冷間圧延さ
れた鋼帯（２）はゼンジミアミル出側のＸ線厚み計
（５）にて製品厚さを計測後、形状センサーロール
（４）、デフレクターロール（３）を経由してテンショ
ンリール（１）に捲き取られる。

【０００４】図２はゼンジミアミルの概略構造図であ
る。ゼンジミアミルの構造は、鋼帯（２）を圧延する２
本のワークロール（６）とアイドルロールである４本の
第一中間ロール（７）とロールを駆動する６本の第二中
間ロール（８）とバッキングベアリング（１４）を介し
ロール群を補強するロールである８本のバックアップロ
ール（９）から構成され、強固な一体型モノブロックハ
ウジング（１５）にてこれらのロール群全体を保持する
構造である。また、ゼンジミアミルの上部中央には圧下
シリンダー（１６）が設置され、上部中央のバックアッ
プロール（９）Ｂ、Ｃに荷重をかけることができる。

【０００５】ゼンジミアミルはロールにチョック構造を
もつ通常の圧延機と圧下形態が異なり、偏心構造を利用
した圧下装置が採用されている。バックアップロール
（９）は軸方向に複数に分割されており、支持ベアリン
グ軸（１２）を中心に貫通するバッキングベアリング
（１４）、その上部のサドル（１３）下部に介在する偏
心リング（１１）を有しており、これらのサドルアッセ
ンブリにて保持されている。圧下シリンダー（１６）は
上部中央のバックアップロール（９）Ｂ、Ｃに荷重をか
けることが可能である。上部中央のバックアップロール
（９）Ｂ、Ｃに荷重をかけることにより、全体のバック
アップロール（９）が偏心する。各バックアップロール
（９）の偏心量の検出は、セルシン（Ｓ）と呼ばれる位
置検出装置（１０）により検出される。圧下シリンダー
の操作はオペレーターがこれまでの経験により手動で行
う。

【０００６】このように、ゼンジミアミルはワークロー
ル（６）に多大な圧延荷重を負荷するためのロール群構
造により、高剛性の一体型モノブロックハウジング（１
５）を採用している。そのため、通常の圧延機のように
ハウジングとチョックとの間に設置した荷重計による圧
延荷重の検出は構造上の理由から不可能である。そのた
め、従来のゼンジミアミルの圧下は、オペレーターがこ
れまでの経験により手動で圧下シリンダー（１６）を操
作し、圧延荷重の差圧を目安に圧下プリセットを行なっ
ていた。その結果、コイル先端部のオフゲージ部分が頻
発に発生し、製品板厚のバラツキが大きく歩留が低下し
ていた。また、圧延開始時の板切れや板絞りの事故の発
生原因にもなっていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述のごとく、一体型
モノブロックハウジングを採用したゼンジミアミルのご
とき多段圧延機は、ロールにチョック構造をもつ通常の
圧延機と圧下形態が異なり、バックアップロールの偏心
リングおよびパッキングベアリングの偏心構造を利用し
た圧下装置が採用されているため、通常の圧延機のよう
にハウジングとチョックとの間に設置した荷重計による
圧延荷重の直接検出は不可能である。そのため、一体型
モノブロックハウジングを採用したゼンジミアミルにお
いて、正確な圧延荷重を検出する必要があり、これまで
種々の圧延荷重の検出方法が検討された。

【０００８】一体型モノブロックハウジングを有するゼ
ンジミアミルの圧延荷重を検出する方法として、一体型
モノブロックハウジングを分割化する方法が考えられ
た。これはインナーハウジングとアウターハウジングの
支持位置間にロードセルを設置することにより圧延荷重
を直接算出することを可能とするものであるが、ミル構
造の複雑化、ミル剛性の低下によるミルの大型化、およ
び上下ワークロールの心ずれの発生等の欠点が生じてし
まうなどの問題点があった。

【０００９】そのため、一体型モノブロックハウジング
の構造を変更することなく圧延荷重を検出する方法とし
て、圧下シリンダーのロッドひずみもしくは圧下シリン
ダー差圧から圧延荷重を換算する方法が考えられたが、
バッキングベアリングが偏心構造をもつため、圧下位置
により検出値を補正する必要があり、さらに、圧下シリ
ンダー差圧が油圧の脈動による影響や大きなヒステリシ
スを有する欠点もあり、圧延荷重の検出方法としては不
適切であった。

【００１０】また、バッキングベアリングと一体型モノ
ブロックハウジング間に位置するサドルに生じる応力よ
り圧延荷重を検出する方法が考えられたが、センサ設置
数が多くなること、一体型モノブロックハウジングとサ
ドルの取付け面のあたりによって出力の直線性に影響を
与えること、さらに、多量のクーラント等の飛散する悪
環境下であることなどの欠点があり、圧延荷重の検出方
法としては不適切であった。

【００１１】これらを改善する方法として、圧延時に一
体型モノブロックハウジングに発生するひずみ又は応力
に着目し、そのハウジング表面のひずみ又は応力に着目
し、ハウジングポストのひずみを検出し，圧延材の圧延
荷重を算出し検出する方法が開発されたが、検出精度や
過去のデータの取入れが難しいなどの問題があり、圧延
荷重の検出方法としては不適切であった。そのため、一
体型モノブロックハウジング構造を有するゼンジミアミ
ルの圧延荷重の検出は問題点が多く難しいと考えられて
いた。

【００１２】したがって、従来のゼンジミアミルの圧延
荷重セットアップは、圧延開始時の圧下をオペレーター
がこれまでの経験により手動で差圧を目安に行なってお
り、圧延荷重のプリセットを正確に行うことが不可能で
あった。圧延時の板厚制御については、自動板厚制御の
適用が不可欠であること、さらに、一体ハウジング構造
を有する多段圧延機のミル定数を実測によって正確に求
めることが不可能であり、従来の圧延時に行われている
板厚制御において設定されるミル定数は、これまでのオ
ペレーターの経験等による仮定値であり、精度が悪いと
いう課題を有していた。そのため、圧延荷重の設定精度
が悪くなり、コイル先端部のオフゲージの発生量が増加
し、製品板厚のバラツキも大きくなり歩留が低下するな
どの問題点を有していた。これらの課題を解決するため
に、ゼンジミアミルの圧延荷重のセットアップ方法に関
する技術開発が望まれるに至っている。本発明はこれら
の点を鑑みなされたものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、鋼種、元板
厚、仕上板厚、板幅およびセットアップ時の各ロール径
の値を学習で求めた圧延荷重計算式に代入して圧延荷重
を求め、圧下シリンダーにより圧延荷重をかけ、そのと
きの各バックアップロールの偏心量を位置検出装置で検
出し、各バックアップロールの偏心量から再度学習で求
めた圧延荷重計算式により圧延荷重を求め、前回との圧
延荷重の差が所定値以下であれば、その圧延荷重を圧延
開始前のプリセット量と決定するゼンジミアミルの圧延
荷重セットアップ方法を提供するものである。

【００１４】また、本発明は、鋼種、元板厚、仕上板
厚、板幅およびセットアップ時の各ロール径から学習で
求めた圧延荷重計算式により圧延荷重を求め、圧下シリ
ンダーにより圧延荷重をかけて、そのときの各バックア
ップロール偏心量の値をコンピューターに入力し、学習
で求めた圧延荷重計算式により圧延荷重を求め、自動制
御でセットアップ荷重を判定し、圧延開始前のプリセッ
ト量を決定するゼンジミアミルの圧延荷重セットアップ
方法を提供するものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明における２０段ロール構造
を有するゼンジミアミルは、素材を圧延する２本のワー
クロールとワークロールを駆動する４本の第一中間ロー
ルと６本の第二中間ロールとパッキングベアリングを介
しロール群を補強するロールである８本のバックアップ
ロールから構成されたロール群からなり、これらのロー
ル群全体を強固な一体ハウジング型モノブロックハウジ
ングにて保持する構造のゼンジミアミルである。

【００１６】本発明である圧延荷重のセットアップ方法
は、鋼種、元板厚、製品板厚、板幅およびセットアップ
時の各ロール径の値を、Ｈｉｌｌの近似式に圧延荷重の
張力による影響を考慮し補正等で求めた計算式に学習で
求めた計算式に取込むことにより、圧延荷重の分散方向
を考慮して求めた計算式に代入することより圧延荷重を
算出する。算出された圧延荷重に対応する圧下をゼンジ
ミアミルにかける。この圧下操作はゼンジミアミルの上
部中央に設置された圧下シリンダーを注油ポンプを駆動
させて、２本のバックアップロール（Ｂ、Ｃ）に圧下を
かける。

【００１７】図３はゼンジミアミルの圧下機構を示す断
面図である。圧下シリンダー（１６）は、ポンプの駆動
により油注入口（１９）に油を注入することによりラッ
ク（１７）を押し上げる。この油注入口（１９）と油排
出口（２０）の内部には、上、下に圧力ゲージ（２１）
がそれぞれ設置され、それぞれの内圧が測定できる。油
圧により押し上げられたラック（１７）は圧下シリンダ
ー（１６）を上昇させ、ギア（１８）により、偏心して
いる上部中央の偏心リング（１１）とバッキングベアリ
ングを回転させる。上部中央の偏心リング（１１）とバ
ッキングベアリングは、支持ベアリング軸を中心として
回転するが、このときバックアップロール（９）の中心
位置が移動する。その結果、第二中間ロール（８）の位
置が変化し、第一中間ロール（７）の位置が変化し、ワ
ークロール（６）間の距離が変化して圧下が生じる。

【００１８】圧延荷重は圧下機構が動作する前に次式に
より算出する。 圧延荷重：Ｐ＝（差圧：ΔＰ）×２×（圧下シリンダー
面積：Ｓ₀ ）×（アーム比） アーム比は１／２×（圧下シリンダーロッドにかかる荷
重）であり、差圧：ΔＰは圧下用ラックを上下させる圧
下シリンダー間の油圧の圧力差であり、圧力ゲージによ
り計測できる。また、圧下シリンダーロッドにかかる荷
重は、ベクトル角による荷重比で計算できる。差圧は油
圧ポンプにより圧下シリンダー内に油を供給して圧下用
ラックを上昇させることにより発生させる。圧下用ラッ
クが上昇すると、ゼンジミアミル上部中央のバックアッ
プロール部の偏心リングおよびバッキングベアリングが
ギアにより回転する。その結果、各バックアップロール
は圧力がかかった状態で固定され、バックアップロール
が偏心する。バックアップロールの偏心量はバッキング
ベアリングの偏心量を位置検出装置（セルシン：Ｓ）で
検出し求める。そのデータ値をもとに圧下シリンダーロ
ッドにかかる荷重をベクトル角による荷重比で再計算
し、さらに圧延荷重を再計算して求める。この再計算し
た圧延荷重と前回算出した圧延荷重の差を算出し、圧延
荷重の差が所定量以下であるかどうかを確認する。

【００１９】この圧延荷重の差が所定値以下であれば、
算出して求めた値を圧延荷重として圧下プリセットを行
う。この結果、正確な圧延荷重を検出できるので適正な
圧下プリセットが可能となる。しかし、この圧延荷重の
差が所定値より大きい場合は、再計算した圧延荷重を次
の目標値として、再度圧下機構を動作させ、その後、圧
延荷重を再計算し、圧延荷重の差が所定量以下になる様
繰り返し収束計算を実行する。これらの圧延荷重計算を
コンピューターで行なうことにより、自動制御でセット
アップ荷重を判定し、圧延開始前のプリセット量を決定
することができる。

【００２０】本発明の圧延荷重算出方法により、圧下プ
リセットを行なった冷間圧延製品は、コイル先端部のオ
フゲージの発生がなくなり、製品の歩留向上が達成され
た。また、圧延開始時の板切れや板絞り事故の発生もな
く、増産の対応が可能となった。本発明においては、こ
れらの工程ごとのデータ管理を行うことにより達成する
ことができるが、ライン全体のデータ値をコンピュータ
ーに入力することにより、計算、判定、圧下プリセット
の自動制御が可能となりオペレーターの操作も自動化で
きる。

【００２１】

【発明の効果】本発明のゼンジミアミルの圧延荷重セッ
トアップ方法により、一体型モノブロックハウジング構
造を有する多段圧延機のハウジングを分割化することな
く、高剛性を有するという構造上の有利性を損なわず
に、正確な圧延荷重の検出が容易となり、オフゲージの
発生、板切れ、板絞り事故の発生が無くなる。その結
果、増産の対応が可能となるだけではなく製品の歩留向
上も達成される。さらに本発明は、圧延時の板厚制御に
おいて、ミルのバネ定数を実測によって正確に求めるこ
とが可能となり、圧延荷重の偏差による板厚を制御する
ゲージメーター方式の板厚制御の採用が可能となる。そ
のため、圧延作業におけるオペレーター手の作業能率の
向上をはかることが可能となるだけではなく、これまで
の学習にて得られたデータにより、さらに正確な圧延荷
重の検出ができるため、圧下プリセットをより正確に行
うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】２０段ロールゼンジミアミルのライン構成を示
す断面図である。

【図２】ゼンジミアミルの概略構造図である。

【図３】ゼンジミアミルの圧下機構を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ テンションリール ２ 鋼帯 ３ デフレクターロール ４ 形状センサーロール ５ Ｘ線厚み計 ６ ワークロール ７ 第一中間ロール ８ 第二中間ロール ９ バックアップロール（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、
Ｆ、Ｇ、Ｈ） １０ 位置検出器（セルシン：Ｓ） １１ 偏心リング １２ 支持ベアリング軸 １３ サドル １４ バッキングベアリング １５ 一体型モノブロックハウジング １６ 圧下シリンダー １７ ラック １８ ギア １９ 油注入口 ２０ 油排出口 ２１ 圧力ゲージ（上、下）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼種、元板厚、仕上板厚、板幅およびセ
   ットアップ時の各ロール径の値を学習で求めた圧延荷重
   計算式に代入して圧延荷重を求め、圧下シリンダーによ
   り圧延荷重をかけ、そのときの各バックアップロールの
   偏心量を位置検出装置で検出し、各バックアップロール
   の偏心量から再度学習で求めた圧延荷重計算式により圧
   延荷重を求め、前回との圧延荷重の差が所定値以下であ
   れば、その圧延荷重を圧延開始前のプリセット量と決定
   するゼンジミアミルの圧延荷重セットアップ方法。
2. 【請求項２】 鋼種、元板厚、仕上板厚、板幅およびセ
   ットアップ時の各ロール径から学習で求めた圧延荷重計
   算式により圧延荷重を求め、圧下シリンダーにより圧延
   荷重をかけて、そのときの各バックアップロール偏心量
   の値をコンピューターに入力し、学習で求めた圧延荷重
   計算式により圧延荷重を求め、自動制御でセットアップ
   荷重を判定し、圧延開始前のプリセット量を決定する請
   求項１記載のゼンジミアミルの圧延荷重セットアップ方
   法。