JP3591477B2

JP3591477B2 - 圧延方法

Info

Publication number: JP3591477B2
Application number: JP2001102578A
Authority: JP
Inventors: 雅巳辻本; 智弘金子
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2021-03-30
Also published as: JP2002292402A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも上、下のワークロールを互いにクロスさせて形状制御を行うことが可能な鋼帯等のストリップを圧延する圧延機における圧延方法に係り、特にバックアップロールの摩耗に起因する問題を有利に解決できる圧延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、冷間圧延機等として、少なくとも上、下のワークロールを互いにクロスさせる機構を有する圧延機が開発され、上、下のワークロールを互いにクロスさせて形状抑制を行いつつ、鋼帯などのストリップを圧延することが行われるようになった。
【０００３】
このようなワークロールクロス機能を有する圧延機は、例えば、図１に示すような４段圧延機にワークロールクロス機構（図示していない）を設けたものであり、バックアップロール３はクロスさせず、上、下のワークロール２を互いにクロスさせるか、もしくはワークロール２およびバックアップロール３を上下でペアにし、ペアにしたものを上下で互いにクロスさせ、ストリップ１を圧延できるように構成してある。
【０００４】
ここでは、このようなワークロールクロス機能を有する圧延機を単にワークロールクロス圧延機と呼ぶ。
図２は、上記のワークロールクロス圧延機のクロス状態を模式的に示す平面図であって、上、下のワークロール２が圧延機の中心Ｏの回りに互いに反対回りにクロス角度θだけクロスしている。２Ａはワークロールの軸芯、Ｏは圧延機の中心であり、クロス角度θは、ストリップ１の板面に垂直の方向から見てクロス前後における上下それぞれのワークロール２の軸芯２Ａのなす角度である。
【０００５】
このように、上、下のワークロール２を互いにクロスさせた場合には、図３に図示する幾何学的関係からわかるように、幅方向位置が０である圧延機の中心Ｏにおける上、下のワークロール２のロールギャップＧを０（図３（ａ）参照）としたときに、その位置から幅方向に距離ｘだけ離れた位置（図３（ｂ）参照）でのロールギャップＧ（θ、ｘ）は下記式（１）で表される。
【０００６】
すなわち、クロス角度θを大きくするほど、また圧延機の中心Ｏから幅方向に向かうほど、ロールギャップが開くようになる。
Ｇ（θ、ｘ）＝√（（２・Ｒ）^２＋（２・ｘ・ｔａｎ θ）^２）−２・Ｒ・・・・・・・・・・（１）
従って、ワークロールクロス圧延機においては、クロス角度θを変更してストリップ１を圧延することにより、ストリップ１の板幅方の板厚偏差（ストリップのプロフィルともいう）等を制御できるのである。
【０００７】
一方、従来鋼帯等のストリップを圧延する冷間圧延機等においては、被圧延材であるストリップの表面性状を良好に保つためにワークロールの交換は比較的頻度良く行われるが、バックアップロールに関してはストリップの表面性状に直接影響せず、また交換に時間がかかるため、ワークロールに比べ長時間圧延機に組み込み、使用されている。しかしながら、バックアップロールを組み込んでからの処理量が多くバックアップロールの摩耗量が多くなると、その摩耗量に応じてワークロールのたわみ量が変化し、ストリップの形状に影響を与えるので問題となる。ワークロールのたわみ量は、ある程度ロールベンディングにより調できるが、バックアップロールの摩耗が進むと、ロールベンディングによる調整可能範囲を超えてしまう。したがって被圧延材であるストリップを所定の形状とするために、バックアップロールの摩耗量に合わせてワークロールのロールクラウンを変更する必要があり、バックアップロールの摩耗量を補償する形でワークロールのロールクラウンを調整していた。
【０００８】
すなわち、バックアップロール３を組み込んでから当該バックアップロール３を交換するまでの間、例えば図４（ａ）に示すバックアップロールの摩耗量ΔＹに応じてロールクラウンを変えて、ワークロールのロールカーブを決定し、図４（ｂ）に示すようなロールカーブｆを有する上、下一対のワークロール２を組み込んでいたのである。図４（ｂ）において、Ｌはワークロール２の胴長であり、研削により付与したロールカーブｆ（ｆ＝ｄ（Ｓ））は、胴部中央における直径ｄ_０が最大で、左右の胴端部における直径ｄ_ｅが最小である凸カーブであり、この凸カーブのロールクラウン量ΔＣは（ｄ_０−ｄ_ｅ）で表される。
【０００９】
そして、ワークロールクロス圧延機においては、ストリップ１を圧延する際に、上、下のワークロール２のクロス角度θをストリップ１のプロフィル等への要求に応じて適宜変更していたのである。
しかしながら、上記のようにして圧延を行った場合、バックアップロール３の摩耗量ΔＹまたはワークロール２のロールカーブｆによっては、ストリップ１の形状が悪化して、ストリップ１が幅方向に座屈した状態で圧延される絞りが発生してストリップが破断したり、ストリップ１の形状が悪化した状態で圧延を継続していくと、ストリップ１が幅方向に移動して破断に至るという問題があった。
【００１０】
また、使用後の上、下のワークロール２を次の圧延に供する際に、ロールカーブｆをバックアップロールの摩耗量ΔＹに応じて付与するために、ロールカーブｆを変更しなければならず、研削の作業負荷が増えると共に、ロールカーブｆを変更するので、ワークロールに係るコストが増大するという問題もあった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の圧延方法における問題点を解消することにあり、前述のようなワークロールクロス圧延機における圧延方法において、ストリップ形状を良好にしてストリップの破断を有利に防止することができ、あるいはさらにワークロールに係るコストを低減することができる圧延方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上、下のワークロールを互いにクロスさせてストリップを圧延できるように構成された圧延機における圧延方法において、前記圧延機に組み込んだバックアップロールの摩耗量に応じて、前記上、下のワークロールのクロス角度を調整することを特徴とする圧延方法である。
【００１３】
また、本発明では、前記圧延機にバックアップロールを組み込んでからバックアップロールを交換するまでの間、ワークロール交換時に、所定のロールカーブがそれぞれ付与された上、下のワークロールを、ロールカーブをそれぞれ変更することなく前記圧延機に組み込むことを特徴とする。
またさらに、本発明では、前記圧延機にバックアップロールを組み込んでからの摩耗量を前記圧延機にバックアップロールを組み込んでからの累積圧延量に基づいて予測することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明を図５に示す冷間タンデムミルに適用した場合を例にして説明する。
なお、ここではワークロールクロス圧延機は第１スタンドにのみ配置されている。図５中で、４はロールベンダー力であり、上、下のワークロール２に曲げモーメントを付与することにより、ストリップ１の形状を高応答で制御できるものであり、５はストリップ１の形状を測定できる形状検出器である。また、６はワークロールのチョック（ｃｈｏｃｋ）であり、２Ａはワークロールの軸芯である。
【００１５】
また、５１はクロス角度θを演算する演算処理手段であり、演算して求めたクロス角度θを図示しないワークロールクロス機構に出力し、上、下ワークロール２を相反する方向に移動し、上記クロス角度θにクロスさせることができる。
この第１スタンドに配置したワークロールクロス圧延機における圧延方法を図６に示す。
【００１６】
図６中に示したバックアップロール（ＢＵＲ）摩耗予測曲線は、第１スタンドにバックアップロールを組み込んでからの当該スタンドの累積圧延量として、当該スタンドの累積圧延長さを採用し、図８中の○印で示したバックアップロールの摩耗量ΔＹの測定値を、前記当該圧延スタンドでの累積圧延長さをパラメーターとして回帰した近似曲線である。また、図６中に示したクロス角度の曲線は、上、下ワークロールともロールクラウン量ΔＣがＣ_０である凸カーブを組み込んでストリップ１を圧延する際に、バックアップロールの摩耗量ΔＹのワークロールのたわみ量の影響を補償でき、ストリップ１の形状を良好とすることができる角度θを予めバックアップロールの摩耗量に基づいて求めたものである。なお、図中ＷＲはワークロールを表す。
【００１７】
また、ここで当該スタンドの累積圧延長さとは、当該スタンド出側のストリップの処理長さに先進率を考慮して求めたものである。
ここで、上記の第１スタンドに配置したワークロールクロス圧延機には、バックアップロールを組み込んでからこのバックアップロールを交換するまでの間、所定のロールカーブがそれぞれ付与された上、下のワークロールを、ロールカーブをそれぞれ変更することなく組み込んである。
【００１８】
そのうえで、組み込んだ上、下のワークロールのクロス角度をバックアップロールの摩耗量に基づいて求め、得られたクロス角度に、組み込んだ上、下のワークロールをクロスさせてストリップを圧延している。この場合、いずれのワークロールにもロールクラウン量ΔＣがＣ_０である凸カーブを研削により付与してある。ここでは上、下ワークロールのロールカーブを同じにして説明しているが、上、下のロールカーブは異なってもよい。
【００１９】
なお、板幅方向の板厚精度等への厳格な要求がなく、バックアップロールの摩耗量からのみワークロールのクロス角度を設定できるストリップを圧延する場合、すなわち別途ストリップのプロフィル制御の面からのワークロールのクロスの指示が無いストリップを圧延する場合には、前記のようにして求めたクロス角度にワークロールをクロスさせればよい。
【００２０】
また、板幅方向の板厚精度等が厳格に要求され、別途ストリップのプロフィル制御の面からのワークロールのクロスの指示があるストリップを圧延する場合には、前記のようにして求めたクロス角度を与えている状態を初期状態とし、前記形状制御の指示に則ったクロス角度を与えればよい。すなわち、ストリップの形状制御の面からのワークロールのクロスの指示がある場合あるいは無い場合、いずれの場合においてもバックアップロールの摩耗量に応じてワークロールのクロス角度を調整するようにすればよいのである。
【００２１】
上記のようにして、出側板厚０．１８〜０．２０ｍｍ、板幅９５０〜１０８０ｍｍの低炭素鋼ストリップを圧延した結果を図７に示す。
本発明の実施の形態においては、予め、所定のロールカーブが付与された上、下のワークロールを組み込んで圧延したときの、ワークロールのクロス角度θがバックアップロールの摩耗量に応じて決めてあり、ストリップ１を圧延する際には、先ず、ストリップ１を圧延する時のバックアップロールを組み込んでからの当該圧延機での前記累積圧延長さと上記のバックアップロール（ＢＵＲ）摩耗予測曲線とからバックアップロールの摩耗量ΔＹを求め、次いで、求めた摩耗量ΔＹに応じてクロス角度θを調整し、上、下のワークロールをクロスさせるようにしているから、ワークロールベンダーによるワークロールの矯正量が少なくでき、第１スタンドの圧延機でのストリップの形状を良好にすることができるのである。
【００２２】
そのうえさらに本発明の実施の形態においては、ワークロールクロス圧延機にバックアップロールを組み込んでからバックアップロールを交換するまでの間、ワークロール交換の際に、所定のロールカーブがそれぞれ付与された上、下のワークロールを、ロールカーブをそれぞれ変更することなく組み込むようにしているので、所定のロールカーブをワークロールに付与しておけばよく、上、下ワークロールのロールカーブをそれぞれ統一してワークロールに係るコストを低減できる。
【００２３】
これに対して上記の発明の実施の形態と同様な寸法の低炭素鋼を圧延した場合の従来例では、図８に示すように、ワークロール交換の際、バックアップロールの摩耗量ΔＹに応じて異なったロールカーブが付与されたワークロールを組み込んだうえで、ストリップのプロフィル制御の指示に応じて、上、下のワークロールのクロス角度θを決めていたので、図９に示すように、ワークロールを交換する前にバックアップロールの摩耗量の増大に伴って、ワークロールのたわみ量を調整するためロールベンダー力を上昇せざる得ず、ロールベンダー力が上限に達し、ストリップ１の形状が許容範囲を外れ悪化している。
【００２４】
なお、本発明のワークロールクロス圧延機における圧延方法においては、前述のような圧延機にバックアップロールを組み込んでからの、累積圧延長さあるいは圧延したストリップの累積圧延量といった累積圧延量に基づいて求めたクロス角度にプリセットすることが、プリセットした直後からストリップの形状を良好にでき、破断の確率を小さくできるから好ましい。プリセットはオペレータが手入力してもよいし、プロセスコンピュータでストリップの圧延スケジュールに基づき前記累積圧延量を求め、ストリップの圧延前にプリセットするようにしてもよい。その際に、バックアップロールの摩耗量を累積圧延長さに基づいて予測することが、バックアップロールの摩耗量を精度良く予測できて、ストリップの形状をより良好にすることができるので好ましく、バックアップロールの摩耗量ΔＹを精度良く予測するためには、当該圧延機における圧延荷重や、ストリップの材質並びに寸法等を考慮するのが望ましい。
【００２５】
また本発明では、ストリップ１の形状を良好とすることができるバックアップロールの摩耗量ΔＹとクロス角度θの関係は、所定のロールカーブが付与された上、下のワークロールを組み込んで圧延することにより、実験的に決めてもよいし、上記の式（１）で表されるクロス角度θとロールギャップＧ（θ、ｘ）との関係を用い、４段圧延機等の圧延機に関する弾性理論より導いた理論式により決めることもできる。ストリップ１の形状を良好とすることができるバックアップロールの摩耗量ΔＹとクロス角度θとの関係は、補正係数を導入し、当該圧延機出側のストリップ形状と一致するように、この補正係数を適宜修正するようにもできる。
【００２６】
また、ワークロールとバックアップロールを上下でペアにし、ペアにしたものを上下で互いにクロスさせる場合は、バックアップロールにはペアとなるワークロールのクロス角度と同じクロス角度を与え、すなわちバックアップロールとワークロールとの相対的な位置関係は変更しないようにすればよい。
さらに、本発明では、当該圧延機の出側に配置した形状検出器５により検出したストリップ１の形状によって、フィードバック制御を行う場合には、応答の早いロールベンダー力を変えるのが望ましく、ロールベンダー力が許容範囲の上下限に近くなったときには、ロールベンダー力に余裕が生じるように、プリセットしたクロス角度θを変更するようにすることが望ましい。
【００２７】
以上の説明では、ワークロールシフト圧延機を冷間タンデムミルの第１スタンドに配置した場合について説明したが、本発明の圧延方法は上記に限定されず、第１スタンド以外のスタンドにワークロールシフト圧延機を配置した場合にも、複数スタンドに配置した場合にも適用できる。
もちろん、１つのワークロールシフト圧延機にも適用することができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、ストリップの形状を良好にすることができ、さらにワークロールに付与するロールカーブを統一することができる。
この結果、ストリップの形状の不良に起因するストリップ破断を防止することができ、さらに所定のロールカーブをそれぞれ上、下のワークロールに研削して付与するから、研削作業の負荷を軽減でき、かつロール原単位を削減できるという産業上格段の効果を奏するのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】４段圧延機のロール配置図である。
【図２】ワークロールのクロス状態を模式的に示す平面図である。
【図３】ワークロールのクロス状態におけるロールギャップを示す模式図である。
【図４】（ａ）はバックアップロールの摩耗量を示す模式図であり、（ｂ）はワークロールのロールカーブを説明する模式図である。
【図５】本発明を適用したタンデムミルの構成図である。
【図６】本発明の圧延方法を説明する一例のグラフである。
【図７】本発明の圧延方法での圧延結果を示す１例のグラフである。
【図８】従来の圧延方法を説明する一例のグラフである。
【図９】従来の圧延方法での圧延結果を示す１例のグラフである。
【符号の説明】
１ストリップ
２ワークロール
３バックアップロール
４ロールベンダー力
２Ａワークロールの軸芯
Ｏ圧延機の中心
θ クロス角度
ΔＹ摩耗量
Ｌ胴長
Ｓ胴部中央からの距離
ｄ、ｄ_０、ｄ_ｅ直径
５形状検出器
６チョック（ｃｈｏｃｋ）
５１演算処理手段

Claims

上、下のワークロールを互いにクロスさせてストリップを圧延できるように構成された圧延機における圧延方法において、前記圧延機に組み込んだバックアップロールの摩耗量に応じて、前記上、下のワークロールのクロス角度を調整することを特徴とする圧延方法。
前記圧延機にバックアップロールを組み込んでから該バックアップロールを交換するまでの間、ワークロール交換時に、所定のロールカーブがそれぞれ付与された上、下のワークロールを、ロールカーブをそれぞれ変更することなく前記圧延機に組み込むことを特徴とする請求項１に記載の圧延方法。
前記圧延機にバックアップロールを組み込んでからの摩耗量を前記圧延機にバックアップロールを組み込んでからの累積圧延量に基づいて予測することを特徴とする請求項１または２に記載の圧延方法。