JP2820339B2 - 圧延機の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧延機の制御方法に関
し、特に、圧延加工を行う作業ロールと、圧延荷重を支
えるべく各作業ロール毎に設けられかつ少なくとも一方
を軸線方向に分割された補強ロールとを有して、所定の
肉厚の板状製品あるいは帯状製品を製造するための圧延
機の制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、互いに対向して設けられた一対の
圧延加工用作業ロール間に板状素材あるいは帯状素材を
通して、所定の肉厚の板状製品あるいは帯状製品を製造
するために種々の圧延機が用いられている。圧延機によ
り製造される板材の圧延制御の技術課題には、板幅方向
の板厚分布（板クラウン）及び平坦度（板形状）の制御
がある。これらの技術課題を解決するための手段とし
て、ロールベンディング力、ロールシフト、ロールクロ
ス等の技術がある。

【０００３】これらの手段はいずれも板クラウン・板形
状の制御に対して有効であり、すでに多くの板圧延機に
採用されている技術である。しかしながら、一般に圧延
材と作業ロールとの間に作用する圧延荷重の板幅方向分
布は未知であるため、圧延後の板クラウン・板形状を正
確に推定することは困難であった。

【０００４】例えば、特開昭５７−６８２０８号公報に
は、圧延荷重を油圧を介してサポートビームにより受け
るようにして、そのサポートビームに、作業ロールの軸
線方向に対して複数分割された油圧室を設けることによ
り、作業ロールの軸線方向即ち板幅方向に対する荷重分
布を任意に変えられるようにしたものが開示されてい
る。この圧延機によれば、油圧を検出して荷重分布を推
定可能であり、作業ロールのたわみを制御して、板クラ
ウンを制御可能であるが、高度なシール技術を必要とす
るという問題がある。

【０００５】また、同一出願人の特願平３−２３０４５
０号明細書により、圧延荷重を支えるべく各作業ロール
毎に設けられた補強ロールの内、少なくとも一方を軸線
方向に複数分割して配設し、各分割補強ロール毎に荷重
検出手段を設け、作業ロールの軸線方向の荷重分布を検
出して作業ロールのたわみを制御し得るようにした圧延
機が提案されている。この圧延機によれば、各分割補強
ロール毎の荷重検出値の情報に基づいて圧延材・作業ロ
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。

【０００６】上記分割補強ロールを用いた圧延機では、
各分割補強ロール毎に圧下力を変えて作業ロールの軸線
方向の荷重分布を制御しており、所望の板クラウン・板
形状の制御を行う際に特定の分割補強ロールの圧下力を
大きく下げる必要が生じる場合がある。作業ロールを駆
動しているものや一部の分割補強ロールで作業ロールを
駆動している圧延機に於ける従動型の分割補強ロールに
あっては、その圧下力を下げていくと、作業ロールとの
間でスリップを生じる。スリップを生じると、作業ロー
ルの外周面にロール疵が発生し、圧延材表面の品質が損
なわれる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような問題点に鑑
み、本発明の主な目的は、簡単な構造により圧延材・作
業ロール間の荷重分布を推定し得ると共に表面品質に優
れた圧延材を製造し得る圧延機の制御方法を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的は、本発
明によれば、互いに対向して設けられた一対の圧延加工
用作業ロールと、圧延荷重を支えるべく少なくとも一方
の前記作業ロールの外周面上を相対的に転動可能に配設
された補強ロールとを有し、前記補強ロールが、軸線方
向に複数の部分に分割されかつ該部分毎に可変圧下手段
及び荷重検出手段を備えた圧延機の制御方法であって、
前記可変圧下手段による圧下力を、予め求められたロー
ル間スリップ開始時の最低値より常に大きくなるように
制御することを特徴とする圧延機の制御方法、あるい
は、互いに対向して設けられた一対の圧延加工用作業ロ
ールと、圧延荷重を支えるべく少なくとも一方の前記作
業ロールの外周面上を相対的に転動可能に配設されかつ
軸線方向に複数の部分に分割された補強ロールと、前記
各分割補強ロール毎に設けられた可変圧下手段及び荷重
検出手段と、前記作業ロールを選択的にたわませるため
のベンディング力発生手段とを有し、前記各分割補強ロ
ール毎の圧下力及び前記ベンディング力発生手段により
前記作業ロールの軸線方向の圧延荷重分布を制御する圧
延機の制御方法であって、所定の前記分割補強ロールの
圧下力を予め求められたロール間スリップ開始時の最低
値以下にする必要が生じた場合に、前記ベンディング力
発生手段の制御により前記所定の分割補強ロールの圧下
力を前記最低値以上に保持し得るか否か判別する過程
と、保持できない場合には、前記所定の分割補強ロール
の圧下力を０にしかつ前記ベンディング力発生手段によ
り制御する過程とを有することを特徴とする圧延機の制
御方法、あるいは、互いに対向して設けられた一対の圧
延加工用作業ロールと、圧延荷重を支えるべく少なくと
も一方の前記作業ロールの外周面上を相対的に転動可能
に配設されかつ軸線方向に複数の部分に分割された補強
ロールと、前記各分割補強ロール毎に設けられた可変圧
下手段及び荷重検出手段と、前記作業ロールを選択的に
たわませるためのベンディング力発生手段とを有し、前
記各分割補強ロール毎の圧下力及び前記ベンディング力
発生手段により前記作業ロールの軸線方向の圧延荷重分
布を制御する圧延機の制御方法であって、前記分割補強
ロールの内前記作業ロールに対して非接触状態にあるも
のを再度接触状態にする場合に圧延動作を停止する過程
と、前記停止時に前記非接触状態にあった分割補強ロー
ルを接触状態にする過程と、その後前記各分割補強ロー
ルの圧下力を予め求められたロール間スリップ開始時の
最低値以上にして圧延動作を再開する過程とを有するこ
とを特徴とする圧延機の制御方法を提供することにより
達成される。

【０００９】

【作用】このように、可変圧下手段による圧下力を、予
め求められたロール間スリップ開始時の最低値より常に
大きくなるように制御することにより、分割補強ロール
のスリップを防止し得る。また、各分割補強ロール毎の
圧下力制御の外にベンディング力発生手段を用いるもの
に於いて、所定の分割補強ロールの圧下力を予め求めら
れたロール間スリップ開始時の最低値以下にする必要が
生じた場合には、先ず、ベンディング力発生手段を制御
して、所定の分割補強ロールの圧下力をロール間スリッ
プ開始時の最低値以上に保持し得るか否か判別し、保持
できないと判別した場合には、所定の分割補強ロールの
圧下力を０にしかつベンディング力発生手段により所望
の板クラウン・板形状の制御を行うことにより、スリッ
プを防止し得ると共に所望の圧延材を製造し得る。ま
た、分割補強ロールの内作業ロールに対して非接触状態
にあるものを再度接触状態にする場合には、先ず、圧延
動作を停止して、停止時に非接触状態にあった分割補強
ロールを接触状態にし、その後各分割補強ロールの圧下
力を予め求められたロール間スリップ開始時の最低値以
上にして圧延動作を再開することにより、再接触時に於
ける作業ロールとの速度差によるスリップを防止し得
る。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の好適実施例を添付の図面につ
いて詳しく説明する。図１は、本発明が適用された圧延
機の模式的側面図であり、本圧延機のハウジング１内に
は、圧延加工用に互いに上下に対向するように配設され
た一対の作業ロール２・３と、各作業ロール２・３を支
持しつつ圧延荷重を受けるため、上側作業ロール２を支
持する補強ロール４ａ〜６ｃ及び下側作業ロール３を支
持する補強ロール７とが設けられている。そして、両作
業ロール２・３間に、図１に於いて左方から供給される
圧延材１０が挟まれて圧延されるようになっている。

【００１１】図１のII−II線に沿って見た図２及びロー
ル平面図を表す図３に併せて示されるように上側の各補
強ロール４ａ〜６ｃは、作業ロール２の直上に位置しか
つ作業ロール２の軸線方向に等ピッチ間隔で４分割され
た中央分割補強ロール４ａ〜４ｄと、作業ロール２の斜
め前後に対称的に配設されかつ各中央分割補強ロール４
ａ〜４ｄの各間に位置するように３分割された前後の各
分割補強ロール５ａ〜５ｃ・６ａ〜６ｃとからなる。こ
のようにして、全体で作業ロール２の軸線方向に沿って
補強ロールが７つの部分に分割されている。この分割数
は、７分割に限るものではないが、左右対称に制御し易
くかつアクチュエータの数を節約するためには奇数であ
ることが望ましい。

【００１２】これら直上と前後斜めとの各分割補強ロー
ル４ａ〜６ｃにより作業ロール２が支持されており、ま
た作業ロール２に対して各分割補強ロール４ａ〜６ｃが
転動自在である。作業ロール２は、両軸端部をそれぞれ
チョック１１により回動自在に支持されている。また、
各チョック１１には、作業ロール２・３のたわみを、板
クラウンを小さくする側であるインクリース側に変化さ
せたり、板クラウンを大きくする側であるデクリース側
に変化させることができるベンディング装置１２が設け
られている。

【００１３】各分割補強ロール４ａ〜６ｃは、それぞれ
油圧シリンダ１５のラムの先端に固着されたクレビス部
材１６に枢着されている。ラムの中間部には、例えばロ
ードセルを用いた荷重検出装置１７が設けられており、
シリンダとラムの基端部との間には、分割補強ロールの
変位としてラムの変位を検出し得る変位検出器１８が設
けられている。

【００１４】なお、下側のロールアッセンブリは、通常
の４段圧延機と同構造であって良く、図１に良く示され
るように、下側作業ロール３は、１本の比較的大径の補
強ロール７により支持されている。この補強ロール７を
支持する支持ブロック２１が、上記と同様の油圧シリン
ダ２２のラムの先端に固着されている。また、ラムの中
間部には、上記と同様にロードセルを用いた荷重検出装
置２３が設けられている。

【００１５】このようにして構成された圧延機では、各
分割補強ロール毎の荷重検出装置により作業ロール２と
分割補強ロール４ａ〜６ｃとの間に作用する荷重分布を
計測することができ、これらの計測値により、同一出願
人による特願平３−２３０４５０号明細書に示されてい
るように、圧延材１０と作業ロール２との間に作用する
圧延荷重分布を推定できる。更に、圧延後の圧延材１０
の幅方向の板厚分布も推定することができ、これらの推
定値に基づき、所望の板厚分布及び板形状の圧延製品を
製造するべく、各分割補強ロール４ａ〜６ｃの圧下位置
の制御を高精度かつ油圧により迅速に行うことができ
る。従って、圧延中の板クラウン・板形状を、時間遅れ
なく高精度に検出・制御することが可能となり、圧延板
の板クラウン・板形状の制御精度が飛躍的に向上するた
め、従来、熟練オペレータに頼っていた圧延運転作業の
自動化を達成することができる。

【００１６】次に、本実施例の圧延機に於ける圧延制御
について図４〜図６の各フロー図を参照して以下に示
す。

【００１７】図４に於いて、ステップＳＴ１で、圧延材
１０に対して所望の板クラウン・板形状を得るべく分割
補強ロール４ａ〜６ｃの荷重制御を行い、ステップＳＴ
２で、各分割補強ロール４ａ〜６ｃの荷重Ｐi を荷重検
出装置１７により検出する。ステップＳＴ３では、荷重
Ｐi が、作業ロール２に対する分割補強ロールのスリッ
プし始める値として予め実験や理論により求められた従
動限界値ＰL 以下であり、かつ０より大きい範囲にある
か否かを判別するようにしている。即ち、板クラウン・
板形状の制御を行う上で、各分割補強ロール４ａ〜６ｃ
の圧下力を適宜増減させており、その制御の度合いによ
っては或る分割補強ロールが従動限界値ＰL 以下になる
場合があるため、その状態をステップＳＴ３で確認して
いる。

【００１８】ステップＳＴ３で上記範囲外であると判別
されたら、即ち従動限界値ＰL より大きな荷重をもって
作業ロール２に分割補強ロール４ａ〜６ｃが当接してい
る場合にはスリップすることなく分割補強ロール４ａ〜
６ｃが転動することから、または非接触状態（＝０）の
場合には、そのまま通常の制御を行い続ける。

【００１９】ところで、ステップＳＴ３で、或る分割補
強ロールの荷重が従動限界値ＰL 以下であると判別した
場合には、ステップＳＴ４に進み、ステップＳＴ４で
は、該当する分割補強ロールの荷重を上げるべくその圧
下力を所定量増大させ、ステップＳＴ１に戻る。そし
て、荷重Ｐi が従動限界値ＰL以上になったことをステ
ップＳＴ３で判別したら、上記と同様に通常の制御を行
い続ける。この図３に於ける制御では、分割補強ロール
の荷重を常にスリップを生じる範囲外に設定して圧延作
業を行うことから、分割補強ロールのスリップにより生
じるロール疵やロールの局部摩耗を防止することができ
る。

【００２０】次に本発明に基づく第２の制御を図５に示
されるフロー図により以下に示す。ステップＳＴ１１及
びステップＳＴ１２では上記と同様の制御及び荷重Ｐi
を検出する。次のステップＳＴ１３では、所望の板クラ
ウン・板形状の制御を行う上で特定の分割補強ロールの
荷重を従動限界値ＰL 以下に設定して制御を行う必要が
あるか否かを判別する。このステップＳＴ１３で上記特
定の分割補強ロールの荷重を従動限界値ＰL 以下に設定
する必要を生じないと判別された場合には、そのまま通
常の圧延制御を行い続ける。

【００２１】ステップＳＴ１３で、上記特定の分割補強
ロールの荷重を従動限界値ＰL 以下に設定する必要があ
ると判別された場合には、ステップＳＴ１４に進む。そ
のステップＳＴ１４に於いて、まず、他の板クラウン・
板形状制御装置としての例えば前記したベンディング装
置１２による制御を行う。

【００２２】例えば、作業ロール２をインクリース側に
大きく変化させる必要を生じた場合には、作業ロール２
の胴部の圧延材１０の位置に該当しない軸線方向端部に
対応する分割補強ロールの荷重を、スリップしない程度
の従動限界値ＰL に近い最低値に設定して、ベンディン
グ装置１２を用いて作業ロール２に所定のたわみを得る
ようにする。また例えば、作業ロール２をデクリース側
に大きく変化させる必要を生じた場合には、作業ロール
２の軸線方向中央部近傍に対応する分割補強ロールの荷
重をスリップしない程度の従動限界値ＰL に近い最低値
に設定して、ベンディング装置１２を用いて作業ロール
２に所定のたわみを得るようにする。

【００２３】また、下側ロールアッセンブリが、上側ロ
ールアッセンブリと同様の構造をなしている場合には、
上下の分割補強ロールを上下対称に制御している状態
で、特定の上記特定の分割補強ロールの荷重を従動限界
値ＰL 以下で０より大きな値に設定する必要があると判
別された場合には、例えば、上側分割補強ロール４ａ〜
６ｃの対象ロールを非接触状態にすると共に、下側補強
ロールの対応するロールの荷重が従動限界値ＰL 以上に
なるように制御するようにすると良い。このようにし
て、補強ロールのスリップを防止することができる。

【００２４】次のステップＳＴ１５では、上記したステ
ップＳＴ１４に於ける制御により、特定の分割補強ロー
ルの荷重ＰX が従動限界値ＰL より大きくなったか否か
を判別する。大きい場合には、そのまま通常の圧延制御
を行うが、小さい場合、即ちステップＳＴ１４の制御で
も従動限界値ＰL より大きな状態に保持することが不可
能な場合には、ステップＳＴ１６に進み、上記特定の分
割補強ロールの荷重ＰX を０、即ち非接触状態にする。
そして、次のステップＳＴ１７に於いて、ベンディング
装置１２の制御、または上下共分割補強ロールを有する
場合には他の分割補強ロールの荷重制御の調整を行っ
て、所望の板クラウン・板形状制御を得られるようにす
る。

【００２５】次に本発明に基づく第３の制御を図６に示
されるフロー図により以下に示す。この制御に入る前に
は、特定の分割補強ロールが非接触状態にされており、
その状態から接触状態にする場合である。ステップＳＴ
２１及びステップＳＴ２２では前記と同様の制御及び荷
重Ｐi を検出する。次のステップＳＴ２３で、上記した
ように特定の分割補強ロールを非接触状態から接触状態
にする制御を行うか否かを判別する。ステップＳＴ２３
に於いて、非接触状態のままの場合にはそのまま通常の
圧延制御を行い、接触状態にする場合には、ステップＳ
Ｔ２４に進む。

【００２６】そしてステップＳＴ２４では接触状態にす
べきと判断された特定ロールを含めて、全ての非接触状
態にある分割補強ロールを接触状態にすると仮定する。
次のステップＳＴ２５では、接触状態にすると仮定され
た全ての分割補強ロール４ａ〜６ｃの荷重（Ｐ1 、…、
Ｐn ）を従動限界値ＰL より大きくして、所望の板クラ
ウン・板形状を得られるか否かを判別する。所望の板ク
ラウン・板形状を得られないと判別された場合には、Ｓ
Ｔ２６に進み新たに接触状態にする分割補強ロールの数
を減じ、上記判定を繰り返す。所望の板クラウン・板形
状を得られると判別された場合には、ステップＳＴ２７
に進む。

【００２７】ステップＳＴ２７では圧延作業を一旦停止
し、次のステップＳＴ２８で、接触状態にするべき上記
特定の分割補強ロールを接触状態にする。次に、ステッ
プＳＴ２９で、全ての分割補強ロール４ａ〜６ｃの荷重
（Ｐ1 、…、Ｐn ）を従動限界値ＰL より大きく設定す
る。そして、ステップＳＴ３０で圧延作業を再開する。

【００２８】この図６に於ける制御では、非接触状態に
ある分割補強ロールを再度接触させようとする場合に一
旦圧延作業を停止し、ミル停止状態で非接触状態にある
分割補強ロールを接触させてから、圧延作業を再開し、
ミルを再起動することから、回転中の作業ロールに停止
状態の分割補強ロールが接触して、ロールスリップによ
りロール疵が生じたりすることがない。なお、ＳＴ２
４、ＳＴ２６のような手続きを入れているのは、ミル停
止時にできるだけ多くの分割補強ロールを接触させてお
き、ミル停止回数を少なくすることを狙っている。

【００２９】

【発明の効果】このように本発明によれば、作業ロール
の圧延荷重分布を可変にし得るように分割された分割補
強ロールの採用により、各分割補強ロールの個々に圧下
装置及び荷重検出装置を設ければ、圧延板の板クラウン
・板形状の制御精度が向上し、高精度な圧延運転作業の
自動化を達成し得ると共に、分割補強ロールによる荷重
を作用させる場合には、その荷重を作業ロールとの間に
スリップが生じない従動限度より大きくするか、圧下力
を０にして非接触状態にするように制御することから、
作業ロールに対して分割補強ロールの圧下力不足などに
よるスリップが生じないため、作業ロールの外周面に生
じるロールマークや局部摩耗を好適に回避することがで
き、表面品質に優れた圧延材を製造することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された圧延機の模式的側面図。

【図２】図１のII−II線に沿って見た要部模式図。

【図３】本発明が適用された分割補強ロールの配置を示
す模式的平面図。

【図４】本発明に基づく制御を示す第１のフロー図。

【図５】本発明に基づく制御を示す第２のフロー図。

【図６】本発明に基づく制御を示す第３のフロー図。

【符号の説明】

１ ハウジング ２・３ 作業ロール ４ａ〜４ｄ 中央分割補強ロール ５ａ〜５ｃ 前側分割補強ロール ６ａ〜６ｃ 後側分割補強ロール １０ 圧延材 １１ チョック １２ ベンディング装置 １５ 油圧シリンダ １６ クレビス部材 １７ 荷重検出装置 １８ 変位検出器 ２１ 支持ブロック ２２ 油圧シリンダ ２３ 荷重検出装置

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに対向して設けられた一対の圧延加
   工用作業ロールと、圧延荷重を支えるべく少なくとも一
   方の前記作業ロールの外周面上を相対的に転動可能に配
   設された補強ロールとを有し、前記補強ロールが、軸線
   方向に複数の部分に分割されかつ該部分毎に可変圧下手
   段及び荷重検出手段を備えた圧延機の制御方法であっ
   て、 前記可変圧下手段による圧下力を、予め求められたロー
   ル間スリップ開始時の最低値より常に大きくなるように
   制御することを特徴とする圧延機の制御方法。
2. 【請求項２】 互いに対向して設けられた一対の圧延加
   工用作業ロールと、圧延荷重を支えるべく少なくとも一
   方の前記作業ロールの外周面上を相対的に転動可能に配
   設されかつ軸線方向に複数の部分に分割された補強ロー
   ルと、前記各分割補強ロール毎に設けられた可変圧下手
   段及び荷重検出手段と、前記作業ロールを選択的にたわ
   ませるためのベンディング力発生手段とを有し、前記各
   分割補強ロール毎の圧下力及び前記ベンディング力発生
   手段により前記作業ロールの軸線方向の圧延荷重分布を
   制御する圧延機の制御方法であって、 所定の前記分割補強ロールの圧下力を予め求められたロ
   ール間スリップ開始時の最低値以下にする必要が生じた
   場合に、前記ベンディング力発生手段の制御により前記
   所定の分割補強ロールの圧下力を前記最低値以上に保持
   し得るか否か判別する過程と、保持できない場合には、
   前記所定の分割補強ロールの圧下力を０にしかつ前記ベ
   ンディング力発生手段により制御する過程とを有するこ
   とを特徴とする圧延機の制御方法。
3. 【請求項３】 互いに対向して設けられた一対の圧延加
   工用作業ロールと、圧延荷重を支えるべく少なくとも一
   方の前記作業ロールの外周面上を相対的に転動可能に配
   設されかつ軸線方向に複数の部分に分割された補強ロー
   ルと、前記各分割補強ロール毎に設けられた可変圧下手
   段及び荷重検出手段と、前記作業ロールを選択的にたわ
   ませるためのベンディング力発生手段とを有し、前記各
   分割補強ロール毎の圧下力及び前記ベンディング力発生
   手段により前記作業ロールの軸線方向の圧延荷重分布を
   制御する圧延機の制御方法であって、 前記分割補強ロールの内前記作業ロールに対して非接触
   状態にあるものを再度接触状態にする場合に圧延動作を
   停止する過程と、前記停止時に前記非接触状態にあった
   分割補強ロールを接触状態にする過程と、その後前記各
   分割補強ロールの圧下力を予め求められたロール間スリ
   ップ開始時の最低値以上にして圧延動作を再開する過程
   とを有することを特徴とする圧延機の制御方法。