JP2012110969A - ステッケルミルの振動を軽減する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、調整の観点における振動の軽減のための既知の方法を単純化することである。
【解決手段】本発明は、ステッケルミルにおけるステッケルロールのフラットスポットによって生じる振動を軽減するための方法及び対応する装置に関する。調製可能なロール（３）は、ステッケルファーネスのステッケルロール（１）と圧延機スタンド（５）の駆動装置（２）との間に取り付けられ、圧延素材（６）に接触することができる。本発明は、ロール（３）によって圧延素材（６）上に加えられる力が規定された値に調整されることを特徴としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ステッケルミルにおけるステッケルロールのフラットスポットに起因する振動を軽減するための方法及び対応する装置に関し、圧延素材に係合させられる、先送り可能なロールは、ステッケルファーネスのステッケルロールと圧延機スタンドの駆動装置との間に配置されている。

既知の方法におけるステッケルミルでは振動が生じ、このようなステッケルミルは円筒状であるにもかかわらず、圧延素材の先端部（ストリップヘッド）を収容するために設けられたスロットを有している。このスロットは、対応する遷移半径の手段によってステッケルロールの円筒状のケーシングに接続され、ステッケルロール上に巻き付けられた圧延素材の周囲形状は円状ではなく、弦に相当するフラットスポットを有している。

したがって、圧延素材の巻き付け及び巻き戻しの間の、それぞれの場合のフラットスポットにおいて、ストリップの張力低下が生じるか、又は圧延素材の巻き付け及び巻き戻しのそれぞれに、ストリップの張力の上昇が生じ、張力低下は、ステッケルロールと圧延機スタンドとの間に位置する圧延素材の伸長に対応し、張力の上昇はステッケルロールと圧延機スタンドとの間に位置する圧延素材の短縮に対応する。ストリップの張力低下の場合には、ストリップの張力は、この領域において非常に低くなる場合があり、全くなくなる場合さえもある。

この問題に対する解決策が、特許文献１に提起されており、そこでは移動可能な駆動ロールが、特にステッケルロールの回転角度の関数としての圧延素材の移動の長さを変化させている。しかし、この場合には、ステッケルロールのフラットスポットの角度位置、又はステッケルロールのフラットスポットが決まっている必要があり、偏向ロールの位置にも依存する駆動ロールの必要な位置が、ステッケルロールのフラットスポットの角度位置から決められている必要がある。

欧州特許出願公開第１１８０４０２号明細書 特表２００２−５１２８８７号公報 特開昭６０−２３１５１６号公報

よって、本発明の目的は、調整の観点における振動の軽減のための既知の方法を単純化することである。

この目的は、請求項１にかかる方法によって、及び請求項８にかかる装置によって達成される。

ロールが圧延素材に加える力は前以て決められた値に調製される。すなわち、ロールは圧延素材に対して前以て決められた力で押し付けられるので、このことによって、巻き付けの間にフラットスポットが到達したときに、ストリップの張力の低下は、ロールのストリップに対する移動のために確実に弱められ、ロールのストリップに対する移動は、ロール上の前以て決められた力によって行われる。

この場合、ステッケルロールの駆動制御、又はストリップの張力の調整への影響は無く、ステッケルロールの駆動制御、又はストリップの張力の調整は、ロールにかかる力の調製とは関連無く操作される。一般に、ストリップの張力は、圧延機スタンドの２つのワークロールの駆動装置、及び２つのステッケルロールの駆動装置を介して調整されている。例えば、ステッケルロールの回転速度は、圧延速度と、そのときのコイルの直径とから求められ、ステッケルロールのトルクは、予め決められたストリップの張力とコイルの直径とから求められる。

フラットスポットにおけるロールの偏向は、力の作用に幾何学的な変化を生じさせる。ロールにかかる力は同じままであり、圧延素材にかかる力の作用点のみが変化する。偏向の方向によっては、このことは、ロールにかかる前以て決められた力によってストリップの張力がわずかに変化することを意味する。

フラットスポットが通過した後は、ステッケルロールの駆動装置の調整によって、回転速度の変化による圧延素材の長さの誤差を補償することができるとともに、ロールを、フラットスポットの上流の、当初の位置へ引き戻すことができる。このことは、ステッケルロールの既存の調整の手段によって、自動的に行われる。

本発明の一の可能な実施形態においては、力はステッケルロールの一以上の回転の間、一定に保たれている。

したがって、圧延素材の巻取りの間にあまりにも少量のストリップが短時間に巻き取られる場合には、後部がフラットスポットを通過する際に、ストリップの張力は低下する。ロールにかかる先送りさせる力は一定であるので、ロールは新しい位置における圧延素材と力の平衡状態になるまでその位置を移動されている。わずかに位置が変化しているので、ロールの上流及び下流に位置する圧延素材の２つの部分の間の角度は減少する。一定の力の場合には、ストリップの張力が低下したときには先送り駆動装置によって先送りモーメントが削減され、ストリップの張力が上昇したときには先送りモーメントが増加する。しかし、ストリップの張力はゼロにはならない。一般に、ストリップの張力は、圧延素材の厚み（ストリップ厚み）、温度、厚み、幅及び圧延素材の材料特性の関数として選択されるが、これについては、一般的な専門知識であるのでここでは詳細には述べない。

解決法のための別の可能性においては、それぞれの回転の特定の時間の間に、追加的な力がステッケルロールの一以上の回転の間一定である力に加えられる。これは、この一定の力を、ストリップの張力の低下の出現に先立つ特定の時間増加し、この時間の経過後には再度当初の一定値まで低下することによって達成することができる。いずれのときにも、ストリップの張力の低下は、回転中一定である力の場合より迅速に補償される。この場合、追加的な力を先立つ形で付与することにより、ロールの慣性をより迅速に補償することができる。

追加的な力の付与のための時間は、フラットスポットをまたぐ圧延素材の巻き戻し又は巻き取りの時間のほぼ１／３に相当する。追加的な力の付与を決定するために、ステッケルロールの、又はフラットスポットの角度位置を決めることができる。

また、ステッケルドラム上の圧延素材のコイル直径の関数として力を変化させることもできる。すなわち、例えば、力はステッケルロールの回転の間は本質的に一定に保たれ、コイルの直径とともに連続的に強く又は弱くなる。追加的な力の周期的な付与を含む実施形態においては、追加的な力ではなく、一定の力が同様に、連続的に強くなっている。

ロールの所定の位置において、ロール上の力と、ストリップの張力及び圧延素材のルーピング(looping)によってロール上に加えられる力とは平衡状態にある。よって、コイルの直径が大きくなる、若しくは小さくなると、ロールとステッケルロールとの間の圧延素材の空間的位置が変化し、よって力の平衡状態が変化し、初期の力の平衡を復元させるために、ロール上の力又はロールの空間的位置が変化する。力の必要な変化は、ロール上の力（ストリップの張力及びロール上の先送り力）から形成された力の平行四辺形から決定する、または計算することができる。

したがって、２つの可能な解決法があり、どちらの場合でもロール上の力は、特定の時間点でのストリップの合成張力にのみ依存し、よって、巻き取り期間の全体に亘って本質的に一定（必要に応じて加えられる周期的な追加的力を除いて）であり、よって、例えば巻き取りの間、コイルの直径の増加の故にロールにおけるストリップの合成張力はますます高くなり、ロールはますます圧延素材の経路から離れるほうへさらに押し付けられる。このように、ステッケルロールのフラットスポットによる偏向を除いて、ロールの位置は可変であり、ロールは巻き取り動作の開始時の当初の位置から巻き取り動作の終了時の最終位置へと連続的に移動する。

又は、ロール上の力は、ストリップの張力の関数及びコイルの直径の関数の両方として前以て決められ、力は、瞬間的なストリップの合成張力と平衡状態を維持するように選択することができ、ロールは、ストリップの張力の増減の間のみにおいてその位置が変化し、その後ストリップの張力の増減前の当初の位置へ再度戻る。

したがって、ロールの空間的な位置は、ステッケルロールのフラットスポットによる偏向を除いて、巻き取り又は巻き戻し動作の全体の間固定された状態に維持されている。

一般に、力は、ロールの前以て決められた位置において、前以て決められたストリップの張力によってロール上に働く力を相殺するように選択される。ロールの可変な位置の第１の場合においては、必要な力は、例えば力の平行四辺形から生じる前以て決められたストリップの張力に基づいた巻き取り動作の開始時のような幾何学的な条件（圧延素材のロールに対する位置）に基づいて決められている。

ロールの固定位置の第２の場合においては、ロール上の力は、巻き取り動作の間、ロール上に作用する力の平行四辺形によるストリップの合成張力の、コイルの直径の増減によって変化する幾何学的条件に連動して連続的に変化する。

ロール及び／又は、例えば枢動するアームのようなロールのベアリングが油圧によって先送りされているということは、この動きが空圧式の作動又はモータによる作動に比較して迅速かつ正確に行うことができるという有利さを有している。

ロールは、ステッケルロールと駆動装置との間に位置する圧延素材の平面に対して本質的に垂直に動くので、可能な最大の効果がロールの低い偏向と共に達成される。しかし、ロールの動きは、この面に対して傾斜した先送りシリンダーによって達成することもできる。

この方法を実行する装置は、少なくとも一の、好ましくは油圧式先送りシリンダーを備えることができ、このシリンダーは、例えば枢動アームのようなロールの取り付け部材に係合している。

先送りシリンダーは、有利には開始位置を決定するため、及び巻き取り動作中のロールの位置をモニターするための位置測定装置を有している。

また、先送りシリンダーは、ロッド側及びピストン側の両方に圧力測定装置を有し、その利点は実際の圧力をモニターできるということである。

ストリップの張力の増減が本発明によるロールの手段によって迅速に補償されるので、小さい質量慣性を有するロールが設けられるべきである。この目的のために、ロールは筒状に設計されることができる。約１：１０の筒体の壁部厚みと筒体の外径との比が十分に安定であると考えられる。

ロールが、先送りシリンダーが係合している枢動アームに取り付けられている場合、枢動アームの軸に対する先送りシリンダーのレバーアームはロールの軸と枢動アームの軸との間の距離より小さい場合に、液体力学の観点から好都合であることが証明されている。結果として、先送りシリンダーはロールの速度より遅い速度の動きしかしてはならないので、小さいバルブ及び短い切り替え時間を有する先送りシリンダーを使用することができる。

ステッケルミルの図である。 巻取り中の、ストリップの張力が低下する前および低下している間のロールの位置を示す図である。 巻戻し中の、ストリップの張力が上昇する前および上昇している間のロールの位置を示す図である。

本発明は、添付の図１〜３による例示を参照して説明されている。

図１によれば、追加の先送り可能なロール３は、ステッケルファーネス（コイラー炉）として知られているもののステッケルロール１と駆動装置２との間に配置され、駆動装置２は圧延機スタンド５の上流及び上部駆動ロールの固定位置下流に配置されている。ロールは枢動アームに取り付けられ、圧延素材６に係合している。駆動装置２は、この時点では上部駆動ロールの固定位置でオープンしている。ステッケルロール１の装着スロット７は、巻き取られる圧延素材６にフラットスポットを生じさせる。

図２は、フラットスポットによって引き起こされるストリップ張力低下前の本発明による装置の位置ａ）を左上に示し、左下のb）に、ストリップ張力低下の間の本発明による装置の位置ｂ）を左下に示している。ステッケルロール１は、回転軸の周りに図示された矢印に従って反時計回りに回転し、圧延素材６を巻き取っている。ロール３の両端部は、油圧先送りシリンダー８が、巻き取り、巻き戻しそれぞれの場合に係合している枢動アーム４に取り付けられている。２つの枢動アーム４は、枢動軸９の回りに枢動可能であり、後部領域において互いに接続されている。作用しているストリップの張力がベクトル１０によって図示されている。ロール３に作用するストリップの合成張力は、この図の下に示す力の平行四辺形から求めることができ、力の平行四辺形においては、ストリップ張力の合成とは反対方向に向くが大きさは等しく、先送りシリンダー８がこの時点でロールに加えなければならない力１１をとることができる。

ｂ）の位置においては、ストリップの張力は既に減少している。ロール３は既に先送りシリンダー８によって低められており、ストリップの張力の低下を吸収している。先送り装置の寸法によって、一定のシリンダー力の場合に先送りモーメントは減少している。

図２の右下には、２つの位置a）及びb）が重ね合わせられた状態で、圧延素材及び枢動アームを伴ったロールの形状のみが簡単化されて図示されている。矢印１２は、ステッケルロール１のフラットスポットにまたがる巻取り中のロール３の動きの方向を示している。

ステッケルロール１の駆動装置の調整は、回転速度の増加によってストリップの張力の低下に対して反応し、ロール３はストリップの張力の低下の前の初期位置へ引き戻される。これによって、巻取り中はロール３はいつもフラットスポットの通過前のロールの初期位置へ戻ることが補償され、ロール３上の力が瞬間的な（コイルの直径の関数としての）ストリップの合成張力に加えられることが予想される。（ロールの可変な位置の）別の状態においては、ロールは、先送りシリンダー８の一定な力によって低位置から高位置へと連続的に上昇する。

巻取り中は、ステッケルロール１のフラットスポットによって、圧延素材６の伸長と、したがってストリップの張力の低下が生じる。ロール３は圧延素材６によって低められる。

油圧先送りシリンダー８の咬合の寸法は、枢動アーム４の重心に対するシリンダーのレベルアームにかかる力が減少するように選択され、結果として、枢動アーム４の偏向にもかかわらず、ストリップの張力はわずかに減少する。ステッケルロール１のトルクの調製は、望ましいストリップの張力が回復するまで、回転速度の増加によるこの減少に反応する。ロール３は、このことによってストリップの張力の減少前の位置へ戻る。

図３は、図２と同様に、フラットスポットによって引き起こされたストリップの張力の上昇前の本発明による装置の位置ａ）を左上に、ストリップの張力の上昇中の本発明による装置の位置ｂ）を左下に示している。

巻き戻し中には、ステッケルロール１のフラットスポットによって、圧延素材６の短縮と、よってストリップの張力の上昇とが生じる。ロール３は、圧延素材６によって上昇する。

油圧先送りシリンダーの咬合の寸法は、枢動アーム４の重心に対するシリンダーのレベルアームにかかる力が増加するように選択され、結果として、枢動アーム４の偏向にもかかわらず、ストリップの張力はわずかに増加する。ステッケルロール１のトルクの調製は、望ましいストリップの張力が回復するまで、回転速度の減少によるこの増加に反応する。ロール３は、このことによってストリップの張力の増加前の位置へ戻る。

これによって、巻き戻し中にはロール３はフラットスポットの通過前のロールの初期位置へ戻ることが補償され、ロール３上の力が瞬間的なストリップの合成張力に加えられることが予想される。（ロールの可変な位置の）別の状態においては、ロールは、先送りシリンダー８の一定な力によって高位置から低位置へと連続的に移動する。

圧延機スタンドの別の側の別のステッケルロールの調整は同様に行われ、それぞれの場合において一方のステッケルロールのみが使用される最初及び最後の通過を除いて、それぞれの場合において一方のステッケルロールは巻き取り、他方は巻き戻している。

1・・・ステッケルロール
2・・・駆動装置
3・・・ロール
4・・・枢動アーム
5・・・圧延機スタンド
6・・・圧延素材
7・・・装着スロット
8・・・先送りシリンダー
9・・・枢動軸
10・・・ストリップの張力
11・・・ロール上の力
12・・・ロールの動きの方向

Claims (15)

1. ステッケルミルのステッケルロール（１）上のフラットスポットによる振動を軽減する方法であって、
   圧延素材（６）に係合する先送りロール（３）がステッケルファーネスの前記ステッケルロール（１）と圧延機スタンド（５）の駆動装置（２）との間に配置され、
   前記ロール（３）が前記圧延素材（６）に加える力が、前以て決められた値に調整されるステップを備えることを特徴とする方法。
2. 前記ステッケルロール（１）の一以上の回転の間は、前記力は一定に保たれるステップを備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ステッケルロール（１）の一以上の回転の間は一定に保たれている力に、追加的な力を、それぞれの回転の特定の時間、加えるステップを備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記力を、前記ステッケルロール（１）上の圧延素材（６）のコイル直径の関数として変化させるステップを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記ロールの前以て決められた位置において、前以て決められたストリップの張力によって前記ロールに加えられる前記力を相殺するように、前記力を選択するステップを備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記ロール（３）及び／又は、例えば枢動アーム（４）のような前記ロールの取り付け部材を液圧式に先送りするステップを備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記ロール（３）を、前記ステッケルロール（１）と前記駆動装置（２）との間に位置する圧延素材（６）の平面に対して本質的に垂直に移動するステップを備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法を実行するための装置であって、
   前記ステッケルロール（１）と前記圧延機スタンド（５）の駆動装置（２）との間に配置された少なくとも一の先送りロール（３）を備え、
   前記ロールは、圧延素材（６）と係合させることができ、
   装置（４、８）が設けられ、該装置によって、前記ロール（３）が前記圧延素材（６）に加える力を前以て決められた値に調整することができることを特徴とする装置。
9. 前記装置は、前記ロール（３）の例えば枢動アームのような取り付け部材に係合する、少なくとも一の好ましくは液圧式先送りシリンダー（８）を備えていることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 前記先送りシリンダー（８）は、位置測定装置を有していることを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 前記先送りシリンダー（８）は、ロッド側及びピストン側の両方に圧力測定装置を有していることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の装置。
12. 前記ロール（３）は、前記ステッケルロール（１）と前記駆動装置（２）との間に位置する圧延素材（６）の平面に対して本質的に垂直に動かすことができることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 前記ロールは筒体として設計されていることを特徴とする請求項８〜１２のいずれか一項に記載の装置。
14. 前記ロール（３）は、前記枢動アーム（４）に取り付けられ、該枢動アーム（４）には前記先送りシリンダー（８）が係合し、前記枢動アームの軸（９）に対する前記シリンダー（８）のレバーアームは、前記ロールの軸と前記枢動アームの軸との間の距離より短いことを特徴とする請求項９〜１３のいずれか一項に記載の装置。
15. 前記装置（４、８）は、先送りモーメントがストリップの張力低下の際には減少し、ストリップの張力上昇の際には増加するように配置されていることを特徴とする請求項８〜１４のいずれか一項に記載の装置。