JP2010120048A - 圧延機の主圧下変形特性同定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】変形特性同定の基準点のための分割バックアップロール合計荷重を仮定し、ワークロール水平面内たわみが十分小さくなる目標となる分割バックアップロール荷重分布を予め求めておき、圧延機キスロール状態で前記合計荷重まで締込み、締込み時の分割バックアップロール荷重を測定し、目標となる分割バックアップロール荷重分布との差から分割バックアップロール位置を修正し、目標となる分割バックアップロール荷重分布を実現させた分割バックアップロール圧下位置を変形特性基準点とする作業を各荷重水準で行う。
【選択図】図4
Description
この問題を解決する手法として、上記スラスト力を監視しながら、上もしくは下または上下のワークロールのスキューを変化させることで、ワークロール全体に作用する合力としてのスラスト力増減を一定に保つ方法が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
すなわち、本発明は上記の技術的知見に基づくものであって、本発明の解決すべき課題は、上記のような分割バックアップロールの圧下装置を持つ圧延機の主圧下変形特性を同定するのに、ロール間隙変化量と荷重を測定する各水準で、ワークロールの水平面内たわみが十分小さくなるような、換言すると、ワークロールの水平面内たわみをあらかじめ定めた所定の範囲内にする最適な分割バックアップロールの基準位置を決定し、これにより高精度に主圧下変形特性を同定することができる圧延機の主圧下変形特性同定方法を提供することである。
図1は、この発明を実施する上側のロールアセンブリが軸方向に7分割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持つ圧延機の側面図であり、図2は分割バックアップロールの配置を示した平面図である。一方、図3は、上下のロールアセンブリが軸方向に7分割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持つ圧延機の側面図である。
ハウジング9内には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。
そして、上インナーハウジング15には、上ロールアセンブリ10が設けられている。上ロールアセンブリ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。
上ワークロールと分割バックアップロールの接触角は、図1におけるX軸のマイナス方向(出側)と分割バックアップロールとの角θiとして定義する。つまり、圧延機出側に配置された分割バックアップロール角の余弦は正値をとり、逆に圧延機入側の分割バックアップロール角の余弦は負値をとる。
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。
そして、下インナーハウジング45には、一体型の下バックアップロール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140は、下分割バックアップロール151〜157を備えている。入側分割バックアップロール152、154、156と出側分割バックアップロール151、153、155、157の配置は、図1における上インナーハウジング15および図3における上インナーハウジング115のものと同じである。また、上分割バックアップロール121〜127と下分割バックアップロール151〜157とは上下対称となっている。
図4のステップS01として、圧延機の寸法から弾性計算を介してワークロール変形マトリックスKW ijを作成しておく。通常、ワークロール変形マトリックスKW ijは、第i分割バックアップロールの軸方向位置におけるワークロール垂直方向たわみyW iとして、以下のように表される。
ただし、qy iは分割バックアップロールがワークロール垂直方向に作用する荷重、aはワークロールの垂直方向剛体変位一次成分、bはワークロールの垂直方向剛体変位定数項である。
ただし、qX iは分割バックアップロールに作用する水平方向荷重である。
ここで、式(3)は請求項1〜3に相当する。一方、式(3)におけるQを主圧下荷重としたものが、請求項4〜6に相当する。このとき、Qは分割バックアップロール合計荷重は分割バックアップロールの圧下方向荷重であり、一方、主圧下加重は垂直方向の加重であるため、両者の大きさには差がある。
ただし、qX iは第i(i=1〜n)分割バックアップロールがワークロールに作用する水平方向(圧延方向、出側のワークロールから作用する力の向きが正)荷重、ziは第i分割バックアップロールの軸方向位置である。式(4)はワークロールに作用する力の釣り合いを示し、式(5)はワークロールに作用するモーメントの釣り合いを意味する。
qX iは、第i番目の分割バックアップロール荷重をqi、ワークロールとの接触角をθiとすると、以下の式で表される。
ただし、
cosθ1=−cosθ2=cosθ3=−cosθ4=…=cosθn
となる。
ここでは、上下ワークロールの水平方向たわみを小さくすることを目的としているため、上下ワークロール間に作用する水平方向力は無視できるとしている。
ただし、
上下一方のワークロールが他方のワークロールと相対的に水平方向に移動した場合、ワークロール間の軸心接近量が変化するためにバックアップロール荷重が減少し、これがバックアップロール荷重誤差の要因となる。ワークロールの水平面内たわみによって変化する上下ワークロール間の単位幅あたりの接触力qは、Fopplの式を用いると下記のように表される(例えば、非特許文献1参照)。
ここで、この荷重変化と軸心接近量aから算出されるワークロールの規格化水平面内たわみとの関係を(10)、(11)、(12)式および三平方の定理を用いて求めたものを表1に示す。
許容されるワークロール水平面内たわみは必要とする荷重測定精度によって変化するが、例えば測定されるバックアップロール荷重誤差を3%以内に抑える必要がある場合、表1から水平面内たわみ量は上下ワークロール径の和の割合として、0.3%以内を目標としたバックアップロール圧下方向荷重分布qtg iを設定することになる。
目標は、(2)のワークロールの水平面内軸心たわみXW iを十分小さくすることであるが、XW iは分割バックアップロール水平方向圧下位置と同義ではない。なぜなら、ワークロールと分割バックアップロールは接触しているため、XW iは分割バックアップロールの空間位置と同義であるが、分割バックアップロール空間位置は、分割バックアップロール圧下位置から分割バックアップロールに作用する荷重による変形分だけ移動するからである。
ここで、式(13)右辺のcとdは、左辺の剛体変位成分がゼロとなるように選ぶものとする。この操作は、主圧下荷重もしくは分割バックアップロール合計荷重の大幅な増減を防ぐとともに、Δuiの剛体変位成分、つまりワークロール全体の平均的なオフセット(平行移動成分)とスキュー(回転成分)とを最小化するプロセスに相当する。
ここで、このマトリックス成分が未知である場合には、次式に示すように各テンソルの対角要素が同一の値を持つものを仮に使用することも可能である(ステップS06)。各テンソル要素の単位はmm/KNである。
目標に未到達の場合は、図4のステップS05、つまり分割バックアップロール荷重測定から上記プロセスを再実行する。
そして、目標の荷重に到達したところで、ステップS09として、分割バックアップロールの変形特性同定手順に移る。基準点からのバックアップロールを水平方向にΔuH i変位させた場合の各分割バックアップロールの荷重変化は、ΔuH iとの関係として以下の式で表される。
同様に、上記ステップS03からS09の操作を、ステップS02で決定した必要な荷重水準数だけ行う(ステップS10)。
ただし、QV nは分割バックアップロール垂直方向荷重の和で、下記の式で表される量である。
ここで、締込み時の分割バックアップロール荷重分布を測定する。
現状の分割バックアップロール荷重分布qX iおよび目標分割バックアップロール荷重分布から、式(13)および(14)を用いて分割バックアップロール位置補正量Δuiを求める。ここで、KB ijは未知であったため、式(15)と同様のテンソルを仮定した。
そして、分割バックアップロール位置修正量Δuiに従い、分割バックアップロール位置を変える。
上記の形態は請求項1および4に係る形態であり、請求項2および5についても全く同様の操作方法となる。また、請求項3および6については、上下どちらかの分割バックアップロールを動作させる場合は、請求項1および4と同様の操作になる。一方、請求項3および6において、上下の分割バックアップロールを同時に動作させることにより、上下共にワークロール水平面内たわみを小さく抑えることが出来る。このとき、ワークロール変形マトリックスおよび分割バックアップロール変形マトリックスは上下を結合させた形となり、以下の式で表すことが出来る。
9 ハウジング
10 ロールアセンブリ
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
40 下分割バックアップロール
218 上下分割バックアップロール型板圧延機
219 ハウジング
110、140 ロールアセンブリ
113、143 ワークロール
115、145 インナーハウジング
117 主圧下装置
118 主荷重測定装置
121〜127 上分割バックアップロール
401〜407 上分割バックアップロール圧下装置
421〜427 上分割バックアップロール荷重測定装置
441〜447 上分割バックアップロール圧下位置測定装置
151〜157 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 (8)
- 上下一方のロールアセンブリが軸方向に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にそれぞれ独立した圧下装置、荷重測定装置及び圧下位置測定装置を備えた圧延機のロール間隙変化量と分割バックアップロール合計荷重または主圧下荷重との関係である主圧下変形特性を同定する方法において、
圧延機の寸法から規定される分割バックアップロールのあるアセンブリ側のワークロール軸心たわみの変形マトリックスであるワークロール変形マトリックスを作成し、
変形特性同定のための分割バックアップロール合計荷重を必要な水準数決定し、
前記各分割バックアップロール合計荷重で、かつ、力とモーメントのつり合いを保ちつつ、ワークロールの水平面内たわみをあらかじめ定めた所定の範囲内にする目標となる分割バックアップロールの荷重分布を、前記水準数の分、前記ワークロール変形マトリックスを用いてあらかじめ求めておき、
前記分割バックアップロールの圧下位置を事前に決定した位置に仮固定して、圧延機のキスロール状態で所定の分割バックアップロール合計荷重まで締め込み、これを主圧下位置の基準点として、各キスロール締込み時の分割バックアップロール荷重を測定し、
前記各キスロール締込みにおける目標となる分割バックアップロール荷重分布との差から分割バックアップロール位置修正量を求めて、当該バックアップロール位置修正量に従い分割バックアップロール位置を修正し、
当該ロール位置修正によって目標となる分割バックアップロール荷重分布を実現させた分割バックアップロール圧下位置に固定して、固定後の主圧下位置及び分割バックアップロール合計荷重を測定する操作を、前記水準数回数繰り返し、各荷重水準での主圧下位置と分割バックアップロール合計荷重の関係を記録し、荷重水準毎の主圧下変形特性を導出することを特徴とする圧延機の主圧下変形特性同定方法。
- 上下双方のロールアセンブリが軸方向に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、上下一方の各分割バックアップロールにそれぞれ独立した圧下装置、荷重測定装置及び圧下位置測定装置を備えた圧延機のロール間隙変化量と分割バックアップロール合計荷重または主圧下荷重との関係である主圧下変形特性を同定する方法において、
圧延機の寸法から規定される前記各装置を備えたアセンブリ側のワークロール軸心たわみの変形マトリックスであるワークロール変形マトリックスを作成し、
変形特性同定のための分割バックアップロール合計荷重を必要な水準数決定し、
前記各分割バックアップロール合計荷重で、かつ、力とモーメントのつり合いを保ちつつ、ワークロールの水平面内たわみをあらかじめ定めた所定の範囲内にする目標となる分割バックアップロールの荷重分布を、前記水準数の分、前記ワークロール変形マトリックスを用いてあらかじめ求めておき、
前記分割バックアップロールの圧下位置を事前に決定した位置に仮固定して、圧延機のキスロール状態で所定の分割バックアップロール合計荷重まで締め込み、これを主圧下位置の基準点として、各キスロール締込み時の上下一方の分割バックアップロール荷重を測定し、
前記各キスロール締込みにおける目標となる上下一方の分割バックアップロール荷重分布との差から分割バックアップロール位置修正量を求めて、当該分割バックアップロール位置修正量に従い分割バックアップロール位置を修正し、
当該ロール位置修正によって目標となる分割バックアップロール荷重分布を実現させた分割バックアップロール圧下位置に固定して、固定後の主圧下位置及び分割バックアップロール合計荷重を測定する操作を、前記水準数回数繰り返し、各荷重水準での主圧下位置と分割バックアップロール合計荷重の関係を記録し、荷重水準毎の主圧下変形特性を導出することを特徴とする圧延機の主圧下変形特性同定方法。
- 上下双方のロールアセンブリが軸方向に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、上下双方の各分割バックアップロールにそれぞれ独立した圧下装置、荷重測定装置及び圧下位置測定装置を備えた圧延機のロール間隙変化量と分割バックアップロール合計荷重または主圧下荷重との関係である主圧下変形特性を同定する方法において、
圧延機の寸法から規定される上下双方のロールアセンブリのワークロール軸心たわみの変形マトリックスであるワークロール変形マトリックスを作成し、
変形特性同定のための分割バックアップロール合計荷重を必要な水準数決定し、
前記各分割バックアップロール合計荷重で、かつ、力とモーメントのつり合いを保ちつつ、ワークロールの水平面内たわみをあらかじめ定めた所定の範囲内にする目標となる上下分割バックアップロールの荷重分布を、前記水準数の分、前記ワークロール変形マトリックスを用いてあらかじめ求めておき、
前記上下分割バックアップロールの圧下位置を事前に決定した位置に仮固定して、圧延機のキスロール状態で所定の分割バックアップロール合計荷重まで締め込み、これを主圧下位置の基準点として、各キスロール締込み時の上下双方の分割バックアップロール荷重を測定し、
前記各キスロール締込みにおける目標となる上下双方の分割バックアップロール荷重分布との差から分割バックアップロール位置修正量を求めて、当該分割バックアップロール位置修正量に従い分割バックアップロール位置を修正し、
当該ロール位置修正によって目標となる分割バックアップロール荷重分布を実現させた分割バックアップロール圧下位置に固定して、固定後の主圧下位置及び分割バックアップロール合計荷重を測定する操作を、前記水準数回数繰り返し、各荷重水準での主圧下位置と分割バックアップロール合計荷重の関係を記録し、荷重水準毎の主圧下変形特性を導出することを特徴とする圧延機の主圧下変形特性同定方法。
- 上下一方のロールアセンブリが軸方向に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にそれぞれ独立した圧下装置、荷重測定装置及び圧下位置測定装置を備えた圧延機のロール間隙変化量と分割バックアップロール合計荷重または主圧下荷重との関係である主圧下変形特性を同定する方法において、
圧延機の寸法から規定される分割バックアップロールのあるアセンブリ側のワークロール軸心たわみの変形マトリックスであるワークロール変形マトリックスを作成し、
変形特性同定のための主圧下荷重を必要な水準数決定し、
前記主圧下荷重で、かつ、力とモーメントのつり合いを保ちつつ、ワークロールの水平面内たわみをあらかじめ定めた所定の範囲内にする目標となる分割バックアップロールの荷重分布を、前記水準数の分、前記ワークロール変形マトリックスを用いてあらかじめ求めておき、
前記分割バックアップロールの圧下位置を事前に決定した位置に仮固定して、圧延機のキスロール状態で所定の主圧下荷重まで締め込み、これを主圧下位置の基準点として、各キスロール締込み時の分割バックアップロール荷重を測定し、
前記各キスロール締込みにおける目標となる分割バックアップロール荷重分布との差から分割バックアップロール位置修正量を求めて、当該バックアップロール位置修正量に従い分割バックアップロール位置を修正し、
当該ロール位置修正によって目標となる分割バックアップロール荷重分布を実現させた分割バックアップロール圧下位置に固定して、固定後の主圧下位置及び主圧下荷重を測定する操作を、前記水準数回数繰り返し、各荷重水準での主圧下位置と主圧下荷重の関係を記録し、荷重水準毎の主圧下変形特性を導出することを特徴とする圧延機の主圧下変形特性同定方法。
- 上下双方のロールアセンブリが軸方向に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、上下一方の各分割バックアップロールにそれぞれ独立した圧下装置、荷重測定装置及び圧下位置測定装置を備えた圧延機のロール間隙変化量と分割バックアップロール合計荷重または主圧下荷重との関係である主圧下変形特性を同定する方法において、
圧延機の寸法から規定される前記各装置を備えたアセンブリ側のワークロール軸心たわみの変形マトリックスであるワークロール変形マトリックスを作成し、
変形特性同定のための主圧下荷重を必要な水準数決定し、
前記主圧下荷重で、かつ、力とモーメントのつり合いを保ちつつ、ワークロールの水平面内たわみをあらかじめ定めた所定の範囲内にする目標となる分割バックアップロールの荷重分布を、前記水準数の分、前記ワークロール変形マトリックスを用いてあらかじめ求めておき、
前記分割バックアップロールの圧下位置を事前に決定した位置に仮固定して、圧延機のキスロール状態で所定の主圧下荷重まで締め込み、これを主圧下位置の基準点として、各キスロール締込み時の上下一方の分割バックアップロール荷重を測定し、
前記各キスロール締込みにおける目標となる上下一方の分割バックアップロール荷重分布との差から分割バックアップロール位置修正量を求めて、当該分割バックアップロール位置修正量に従い分割バックアップロール位置を修正し、
当該ロール位置修正によって目標となる分割バックアップロール荷重分布を実現させた分割バックアップロール圧下位置に固定して、固定後の主圧下位置及び主圧下荷重を測定する操作を、前記水準数回数繰り返し、各荷重水準での主圧下位置と主圧下荷重の関係を記録し、荷重水準毎の主圧下変形特性を導出することを特徴とする圧延機の主圧下変形特性同定方法。
- 上下双方のロールアセンブリが軸方向に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、上下双方の各分割バックアップロールにそれぞれ独立した圧下装置、荷重測定装置及び圧下位置測定装置を備えた圧延機のロール間隙変化量と分割バックアップロール合計荷重または主圧下荷重との関係である主圧下変形特性を同定する方法において、
圧延機の寸法から規定される上下双方のロールアセンブリのワークロール軸心たわみの変形マトリックスであるワークロール変形マトリックスを作成し、
変形特性同定のための主圧下荷重を必要な水準数決定し、
前記主圧下荷重で、かつ、力とモーメントのつり合いを保ちつつ、ワークロールの水平面内たわみをあらかじめ定めた所定の範囲内にする目標となる上下分割バックアップロールの荷重分布を、前記水準数の分、前記ワークロール変形マトリックスを用いてあらかじめ求めておき、
前記上下分割バックアップロールの圧下位置を事前に決定した位置に仮固定して、圧延機のキスロール状態で所定の主圧下荷重まで締め込み、これを主圧下位置の基準点として、各キスロール締込み時の上下双方の分割バックアップロール荷重を測定し、
前記各キスロール締込みにおける目標となる上下双方の分割バックアップロール荷重分布との差から分割バックアップロール位置修正量を求めて、当該分割バックアップロール位置修正量に従い分割バックアップロール位置を修正し、
当該ロール位置修正によって目標となる分割バックアップロール荷重分布を実現させた分割バックアップロール圧下位置に固定して、固定後の主圧下位置及び主圧下荷重を測定する操作を、前記水準数回数繰り返し、各荷重水準での主圧下位置と主圧下荷重の関係を記録し、荷重水準毎の主圧下変形特性を導出することを特徴とする圧延機の主圧下変形特性同定方法。
- 前記分割バックアップロール位置を修正する際に、バックアップロール位置修正量をバックアップロール荷重の目標値と測定値との差、ワークロール変形マトリックスとともに、仮定したバックアップロール系変形マトリックスに基づいて算出することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の圧延機の主圧下変形特性同定方法。
- ワークロールの水平たわみ量の上下ワークロール径和に対する割合が0.3%以内となるような分割バックアップロールの荷重分布を必要な水準数分あらかじめワークロール変形マトリックスを用いて求めておき、
この目標となる分割バックアップロール荷重分布になるように、分割バックアップロール荷重を測定しながら圧下位置を調整し、目標となる分割バックアップロール荷重分布を実現する分割バックアップロール圧下位置に固定し、主圧下位置及び分割バックアップロール合計荷重を測定する操作を、前記水準数回数繰り返すことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の圧延機の主圧下変形特性同定方法。
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