JP2005118842A

JP2005118842A - 圧延機の変形特性同定方法

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Publication number: JP2005118842A
Application number: JP2003358394A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Inoue; 剛井上; Toshiyuki Shiraishi; 利幸白石; Yutaka Sadano; 豊左田野; Kashiro Ikeda; 佳士郎池田; Katsuhiro Maeda; 勝宏前田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2003-10-17
Filing date: 2003-10-17
Publication date: 2005-05-12

Abstract

【課題】上、下分割バックアップロール型の圧延機に適用可能であり、高精度で圧延機の変形特性を求めることができる圧延機の変形特性同定方法を提供する。
【解決手段】上、下のロールアセンブリー１０，４０が軸方向に３分割以上に分割された分割バックアップロール２１〜２７、５１〜５７によってワークロール１３、４３を支持する機構を有し、各分割バックアップロール２１〜２７、５１〜５７はそれぞれ独立した圧下装置、荷重測定装置および圧下位置測定装置を備えた圧延機の変形特性同定方法において、上、下ワークロール１３、４３を接触させて１水準以上のロールアセンブリー１０、４０の締め込み圧下位置で、各分割バックアップロール２１〜２７、５１〜５７の荷重および圧下位置を測定し、これら測定値のデータ群に基づいて当該圧延機の変形特性を表現するパラメーター群を求める。
【選択図】図１

Description

本発明は上、下ロールアセンブリーが、軸方向に３分割以上に分割された分割バックアップロールによってワークロールを支持する圧延機における変形特性同定方法に関する。

近年、分割バックアップロールの荷重分布を測定し、圧延材とワークロール間の荷重分布を推定し、これにより圧延後の板クラウン・板形状を高精度に推定し得る圧延機が注目されている（例えば、特許文献１参照）。

上記板圧延機の板形状制御では、分割バックアップロールの剛性あるいは変形特性の精度が板形状に大きく影響する。そこで、本発明者達は、板圧延機の分割バックアップロールの剛性を精度良く、経済的にも安く、短時間で求めることができる圧延機の剛性測定方法を発明した。

上記圧延機の剛性測定方法は、キスロール締め込み状態で各分割バックアップロールの変位と荷重分布を検出し、これを基準状態とし、さらに上、下ワークロールがロール胴長全域にわたって接触する状態で各分割バックアップロールを個々にまたは複数個を同時に変化させた場合の各分割バックアップロールの荷重および変位を、分割されたバックアップロールの数以上の水準数検出し、検出したこれらの分割バックアップロールの荷重および変位と、前記基準状態の各分割バックアップロールの荷重および変位との差を求め、これらの差を用いて分割バックアップロール系の変形マトリクスを求めるものである（例えば、特許文献２参照）。
特開平５−６９０１０号公報（第３頁、図１および図２）特開平８−１９２２０５号公報（第１頁）

しかし、上記従来方法は片側が分割バックアップロールであり、もう片方が非分割バックアップロールである圧延機に適用されるもので、上下とも分割バックアップロールである場合、対応できないという問題があった。また、上下分割バックアップロール型の圧延機では、更に高精度の変形特性同定方法が望まれている。

本発明は、上下分割バックアップロール型の圧延機に適用可能であり、高精度で圧延機の変形特性を求めることができる圧延機の変形特性同定方法を提供することを課題としている。

第１発明の圧延機の変形特性同定方法は、上下のロールアセンブリーが軸方向に３分割以上に分割された分割バックアップロールによってワークロールを支持する機構を有し、各分割バックアップロールはそれぞれ独立した圧下装置、荷重測定装置および圧下位置測定装置を備えた圧延機の変形特性同定方法において、上、下ワークロールを接触させて１水準以上のロールアセンブリーの締め込み圧下位置で、各分割バックアップロールの荷重および圧下位置を測定し、これら測定値のデータ群に基づいて当該圧延機の変形特性を表現するパラメーター群を求めることを特徴としている。

第２発明の圧延機の変形特性同定方法は、上、下のロールアセンブリーが軸方向に３分割以上に分割された分割バックアップロールによってワークロールを支持する機構を有し、一方のロールアセンブリーの各分割バックアップロールはそれぞれ独立した圧下装置、荷重測定装置および圧下位置測定装置を備え、他方のロールアセンブリーの各分割バックアップロールは少なくとも荷重測定装置を備えた圧延機の変形特性同定方法において、上、下ワークロールを接触させて１水準以上のロールアセンブリーの締め込み圧下位置で、前記一方のロールアセンブリーの各分割バックアップロールの荷重および圧下位置、ならびに他方のロールアセンブリーの各分割バックアップロールの荷重を測定し、これら測定値のデータ群に基づいて前記圧下装置、荷重測定装置および圧下位置測定装置を備えた方のロールアセンブリーの変形特性を表現するパラメーター群を求めることを特徴としている。

この第２発明の同定方法は、上下のロールアセンブリーに分割バックアップロールに個別圧下装置、荷重測定装置および圧下位置測定装置を備えた圧延機｛第１発明（請求項１）のような圧延機｝においても、片方のロールアセンブリーに備えられている分割バックアップロールの個別圧下装置や圧下位置測定装置を使用しないで、実施することも可能である。

本発明の変形特性同定方法によれば、１水準以上のロールアセンブリーの締め込み圧下位置における、各分割バックアップロールの荷重および圧下位置の測定値に基づいて当該圧延機の変形特性を表現するパラメーター群を求めるので、上、下分割バックアップロール系の変形マトリクスを精度良く求めることができる。この結果、この変形マトリクスを用いることにより形状制御を高精度で行なうことができる。

図１および図２は、本発明の変形特性同定方法を実施する圧延機の例を示している。
板圧延機８は、主圧下装置１７および主荷重測定装置１８がハウジング９に設けられている。ハウジング９内に上インナーハウジング１５および下インナーハウジング４５が設けられている。上インナーハウジング１５は、主圧下装置１７により昇降可能に配されている。

上インナーハウジング１５に、上ロールアセンブリー１０が設けられている。上ロールアセンブリー１０には分割バックアップロール２１〜２７が配され、上ワークロール１３を支持している。また、各々の分割バックアップロール２１〜２７には独立した荷重測定装置３２１〜３２７および圧下位置測定装置３４１〜３４７が配備されている。図中３０１〜３０７は、各分割バックアップロール２１〜２７に独立に配した圧下装置の例である。図２に示すように、３個の入側分割バックアップロール２２、２４、２６と４個の出側分割バックアップロール２１、２３、２５、２７とがロール軸方向に交互に配置されている。

下インナーハウジング４５にも、同様に下ロールアセンブリー４０が設けられ、下ワークロール４３を支持している。下ロールアセンブリー４０は、分割バックアップロール５１〜５７、圧下装置６０１〜６０７、荷重測定装置６２１〜６２７および圧下位置測定装置６４１〜６４７を備えている。入側分割バックアップロール５２、５４、５６と出側分割バックアップロール５１、５３、５５、５７の配置は、上インナーハウジング１５のものと同じである。また、上分割バックアップロール２１〜２７と下分割バックアップロール５１〜５７とは上下対称となっている。

なお、下側ロールアセンブリー４０の荷重測定装置６２１〜６２７および圧下位置測定装置６４１〜６４７は、変形特性同定時のみ必要である。したがって、変形特性同定時に、これら装置を備えた、例えば予備のロールアセンブリーを流用することができる。

第１発明の実施の形態は、上記圧延機において、上、下ワークロールを接触させて１水準以上のロールアセンブリーの締め込み圧下位置で、各分割バックアップロールの荷重および圧下位置を測定する。そして、これら測定値のデータ群に基づいて当該圧延機の変形特性を表現するパラメーター群を求める。パラメーター群として、例えばロールの撓み変形を表現するときに用いられる剛性マトリクスや非線形性を考慮するための補正係数などがある。

以下、変形特性同定方法について説明する。
第ｉ分割バックアップロールに作用する荷重をｑ_ｉ、その位置に対応する下ワークロール〜下第ｉ分割バックアップロール間荷重をｒｉとし、上下ワークロールを仮想的に１本のロールとして求めた、仮想ワークロールの軸心たわみの変形マトリクスをＫ^Ｗ _ｉｊ、求める分割バックアップロール系の変形マトリクスをＫ^Ｂ _ｉｊ、ロールクラウンの型式で表現した仮想ワークロールプロフィルをＣ^Ｗ _ｉ、求める分割バックアップロールプロフィルをＣ^Ｂ _ｉ、仮想ワークロール軸心たわみをｙ^Ｗ _ｉとすると、分割バックアップロールとワークロールの適合条件より、式（１）が得られる。なお、２本のロールを仮想的に１本のロールに置きかえる手法は、公知の技術であるので詳述は省略する。

ｙ^Ｗ _ｉ＝Ｋ^Ｂ _ｉｊｑ_ｊ＋Ｃ^Ｗ _ｉ＋Ｃ^Ｂ _ｉ（１）
なお、本明細書の数式では、同添字の繰り返しがある場合にはアインシュタインの総和規約を用いて表現する。また、Ｋ^Ｂ _ｉｊは第ｊ分割バックアップロールに単位荷重が負荷された時の第ｉ分割バックアップロールの変位を表す影響係数マトリクスであるが、ここでは、ハウジングの変数およびワークロール〜分割バックアップロールの接触による両ロールの偏平変形を含めた変形マトリクスを表す。

一方、ワークロールたわみは、変形マトリクスＫ^Ｗ _ｉｊおよび圧延材〜ワークロール間に作用する圧延荷重分布ｐ_ｉを用いて、式（２）で表される。
ｙ^Ｗ _ｉ＝Ｋ^Ｗ _ｉｊ（ｒ_ｊ−ｑ_ｊ）（２）
式（１）、式（２）よりｙ^Ｗ _ｉを消去し、整理すると式（３）が得られる。
ｒ_ｉ＝ｑ_ｉ＋［Ｋ^Ｗ］^−１ _ｉｊ（Ｋ^Ｂ _ｊｋｑ_ｋ＋Ｃ^Ｗ _ｊ＋Ｃ^Ｂ _ｊ）（３）
上記の右辺で、［Ｋ^Ｗ］^−１ _ｊｋはＫ^Ｗ _ｉｊの逆マトリクスであり、ｒ_ｉはキスロール締め込みによって実測されるので、Ｋ^Ｂ _ｊｋ以外は計算もしくは測定により既知の量である。したがって、未知数はＫ^Ｂ _ｊｋだけであるので、上記の（１）〜（３）を用いて、Ｋ^Ｂ _ｊｋを求めることができる。この計算手順は、第１発明（請求項１）および第２発明（請求項２）の両方に使用できる。第１発明では、上下のロールアセンブリーにおいて、分割バックアップロールの位置を変えたキスロール締め込みデータを測定することができるので、より精度の高い変形特性の同定が可能になる。現実的には、上下の分割バックアップロールの位置を変えたキスロール締め込みデータを用いると、データ数が多くなり精度向上にはよいが、計算時間が増加し非効率であるので、第２発明の手法のように、片側だけの分割バックアップロールの位置を変えたキスロール締め込みデータを用いても、実用上問題ない精度の変形特性を求めることができる。

本発明の方法を実施する上、下分割バックアップロールを備えた圧延機を示す側面図である。図１に示す圧延機の分割バックアップロールの配置を示す平面図である。

符号の説明

８分割バックアップロール型板圧延機
９ハウジング１０、４０ロールアセンブリー
１３、４３ワークロール１５、４５インナーハウジング
１７主圧下装置１８主荷重測定装置
２１〜２７上分割バックアップロール
３０１〜３０７上分割バックアップロール圧下装置
３２１〜３２７上分割バックアップロール荷重測定装置
３４１〜３４７上分割バックアップロール圧下位置測定装置
５１〜５７下分割バックアップロール
６０１〜６０７下分割バックアップロール圧下装置
６２１〜６２７下分割バックアップロール荷重測定装置
６４１〜６４７下分割バックアップロール圧下位置測定装置

Claims

上、下のロールアセンブリーが軸方向に３分割以上に分割された分割バックアップロールによってワークロールを支持する機構を有し、各分割バックアップロールはそれぞれ独立した圧下装置、荷重測定装置および圧下位置測定装置を備えた圧延機の変形特性同定方法において、上、下ワークロールを接触させて１水準以上のロールアセンブリーの締め込み圧下位置で、各分割バックアップロールの荷重および圧下位置を測定し、これら測定値のデータ群に基づいて当該圧延機の変形特性を表現するパラメーター群を求めることを特徴とする圧延機の変形特性同定方法。
上下のロールアセンブリーが軸方向に３分割以上に分割された分割バックアップロールによってワークロールを支持する機構を有し、一方のロールアセンブリーの各分割バックアップロールはそれぞれ独立した圧下装置、荷重測定装置および圧下位置測定装置を備え、他方のロールアセンブリーの各分割バックアップロールは少なくとも荷重測定装置を備えた圧延機の変形特性同定方法において、上、下ワークロールを接触させて１水準以上のロールアセンブリーの締め込み圧下位置で、前記一方のロールアセンブリーの各分割バックアップロールの荷重および圧下位置、ならびに他方のロールアセンブリーの各分割バックアップロールの荷重を測定し、これら測定値のデータ群に基づいて、独立した圧下装置、荷重測定装置および圧下位置測定装置を備えた方のロールアセンブリーの変形特性を表現するパラメーター群を、上下のロールアセンブリー別個に求めることを特徴とする圧延機の変形特性同定方法。