JP3640157B2 - ユニバーサル圧延機のロール基準位置の設定方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ユニバーサル圧延機のロール基準位置の設定方法に関し、詳しくは、上下一対の水平ロールおよび左右一対の垂直ロールを備えたユニバーサル圧延機のロール基準位置の設定方法、特にその初期状態におけるロール開度零点の設定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｈ形鋼等のフランジを有する形鋼の圧延設備は、図３に示すように、ブレークダウン圧延機８、粗ユニバーサル圧延機９、エッジング圧延機10、および仕上げユニバーサル圧延機11の組み合わせからなるのが普通であって、スラブやブルーム、あるいはビームブランク等の素材を順次に圧延することによって所定の断面寸法になる形鋼が製造されている。
【０００３】
Ｈ形鋼の圧延方法を例にとると、上記の設備に配置されるブレークダウン圧延機は、ロール胴に沿って開孔型または閉孔型を複数個設けた上下ロールが配置された二重式の圧延機であって、ここではＨ形鋼の粗形鋼片が圧延される。
また、上下一対の水平ロールと左右一対の垂直ロールとを備えた粗ユニバーサル圧延機では、ブレークダウン圧延によって得られた粗形鋼片の圧延が更に進められ、上下一対の水平ロール１，２により形成されるロール隙Ｓh でウエブがその厚さ方向に、左右それぞれの垂直ロール３，４と上下水平ロール１，２の側面で形成される４つのロール隙Ｓv1，Ｓv2，Ｓv3，Ｓv4とによって上下左右４つのフランジがその厚さ方向に圧下される（図４（ａ）参照）。フランジ幅については粗ユニバーサル圧延機と対で用いられるエッジング圧延機にて上下ロール６，７により所定の寸法にまで圧下される（図４（ｂ）参照）。
【０００４】
上記の粗圧延は素材５が所定の断面寸法になるまで複数回繰り返され、その後、フランジ、ウエブの厚み圧下に加えフランジの角度おこしを行う仕上げユニバーサル圧延によって最終製品寸法に仕上げられる（図４（ｃ）参照）。
粗ユニバーサル圧延や仕上げユニバーサル圧延においては、フランジを圧延する４箇所のロール隙すなわちロール位置の初期設定精度が製品（Ｈ形鋼）の寸法精度に大きく影響する。たとえば、図５に示すように、下水平ロール２位置を基準として、上水平ロール１の軸方向位置や左右の垂直ロール３，４の相対的な位置がずれていた場合には、上下左右４脚のフランジ厚が揃わなくなり、製品のフランジ厚精度の低下を招き、さらにはフランジ厚のばらつきにより、４脚のフランジ厚み圧下率が揃わなくなるため、反りや曲がりの発生を生じさせる要因となる。
【０００５】
このため、ロールの組み替え毎にロール基準位置（圧下零位置）の設定を行っているが、特にユニバーサル圧延機では、水平ロールの軸方向の基準位置も精度よく設定する必要がある。
ユニバーサル圧延機のロール基準位置の設定方法としては、図６に示すような、以下のような方法（従来方法１）をとることが通常であった。
【０００６】
▲１▼上下の水平ロールをキスさせ、所定の荷重まで締め込み、このときの上下水平ロールの位置をそれぞれ水平ロール圧下方向の基準位置とする（図６（ａ）参照）。
▲２▼次に、基準位置から上ロールを上方向に下ロールを下方向にそれぞれ同じ量だけ移動させた位置に設定し、左右の垂直ロールを水平ロールに近づける（図６（ｂ）参照）。
【０００７】
▲３▼隙見ゲージ12等により、フランジを圧延する４箇所の隙を測定し、この４つの隙が等しくなるように、左右の垂直ロールの相対的な圧下方向位置と、水平ロールの軸方向の位置を調整する。水平ロールの軸方向位置はこのときの位置を基準位置とする（図６（ｃ）参照）。
▲４▼上下の水平ロールをキスさせた後、左右の垂直ロールを上下水平ロールの側面にキスさせ、所定の荷重まで締め込み、このときの左右垂直ロール位置をそれぞれ垂直ロール圧下方向の基準位置とする（図６（ｄ）参照）。
【０００８】
また、ロールの基準位置を設定する別の方法として、特開平９−1218号公報には、「垂直ロール（原文では竪ロール）の圧下機構によって垂直ロールを介して水平ロールを圧下し、そのときの圧下機構の圧下荷重および圧下量、ならびに水平ロールの軸方向の荷重をそれぞれ測定し、これらの測定値に基づいて、一対の水平ロールの軸方向の位置を決定するとともに、その一対の水平ロールに対する一対の垂直ロールの位置を決定する」技術が開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来方法１では、特に▲３▼でフランジを圧延する４箇所のロール隙を精度良く測定することが基本的に難しいため、位置調整や位置設定も難しくなり、作業時間の増大や、ロール位置精度の低下を招いていた。
また、特開平９−1218号公報に開示された方法では、フランジを圧延する４箇所のロール隙を測定する必要はなくなるが、水平ロールの軸方向の荷重を測定する装置が特別に必要になるという問題を有していた。また、ロールの基準位置を求めるために、水平ロール軸方向ならびに垂直ロール圧下方向のそれぞれのガタ、剛性を定めておく必要があるが、これらの値はロールチョックのセット毎に異なることが多く、また経時的にも変化していくので、精度良く各ロールの基準位置を設定することが困難であった。
【００１０】
本発明の目的はこれらの問題点を解消し、各ロールの基準位置を精度良く設定できるユニバーサル圧延機のロール基準位置の設定方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ロール側面にテーパ角度を有する上下一対の水平ロールおよびロール周面にテーパ角度を有する左右一対の垂直ロールを備えたユニバーサル圧延機のロール基準位置を設定するにあたり、上下いずれか一方、他方の水平ロールを第１、第２の水平ロールとし、まず、第１の水平ロールの高さ方向位置および軸方向位置を基準位置に設定し、第２の水平ロールを第１の水平ロールから高さ方向に逃がした位置に設定し、左右の垂直ロールで該垂直ロールに働く圧下反力荷重が左右均等になるように第１の水平ロールを圧下し、このときの左右の垂直ロール圧下位置ａを求め、次に、第１の水平ロールを前記基準位置から高さ方向に逃がした位置に設定し、第２の水平ロールをその高さ方向の基準位置に設定し、これを左右の垂直ロールで該垂直ロールに働く圧下反力荷重が左右均等になるように圧下し、このときの左右の垂直ロール圧下位置ｂを求め、これら垂直ロール圧下位置ａ，ｂの差に応じて、第２の水平ロールの軸方向の基準位置を設定することを特徴とするユニバーサル圧延機のロール基準位置の設定方法である。
【００１２】
上記本発明の実施に好適な装置は、上下一対の水平ロールおよび左右一対の垂直ロールを備えたユニバーサル圧延機のロール基準位置を設定する装置であって、上下水平ロールを上下方向に変位させる第１、第２の位置調整装置と、上下いずれか一方の水平ロールを左右方向に変位させる第３の位置調整装置と、左右垂直ロールを左右方向に変位させる第４、第５の位置調整装置と、上下いずれか一方の水平ロールにかかる圧下反力荷重を測定する第１の荷重測定装置と、左右垂直ロールにかかる圧下反力荷重を測定する第２、第３の荷重測定装置と、各荷重測定装置の測定結果ならびに各位置調整装置の位置実績を受けて次に設定すべき位置を演算し、該演算結果に基づいて各位置調整装置に対しそれぞれの変位動作を指令する演算・指令装置とを有することを特徴とするユニバーサル圧延機のロール基準位置の設定装置である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に従い、ユニバーサル圧延機の各ロールの基準位置を設定する方法を図１（ａ）〜（ｆ）でもって説明する。なお、この説明では、下水平ロールを第１の水平ロール、上水平ロールを第２の水平ロールとしたが、この逆でも同様である。
【００１４】
まず、図１（ａ）に示すように、上下水平ロール１，２の圧下方向の基準位置は、従来と同様に、上下の水平ロールをキスさせ、所定の荷重まで締め込み、このときの上下水平ロール位置をそれぞれ水平ロール圧下方向の基準位置とする。
なお、このとき、垂直ロールの直径最大部位の高さ位置と下水平ロールの圧下方向位置（すなわち、高さ）位置は、一致させておくことが好ましい。この一致をなさしめる方法としては、以下の方法がある。
【００１５】
通常、ユニバーサル圧延機の垂直ロールの直径最大部位の高さ位置は、その圧延機の構造などで決まる一定の値になる。したがって、下水平ロールの高さレベルを調整することになるが、下水平ロールについても、圧下装置の圧下最小時の寸法、水平ロールチョック寸法等は圧延機の構造により決まっており、ロール寸法のみが圧延のチャンス毎に変化する。そこで、そのときのロール寸法を取り込み、その他の各寸法との幾何学的な関係から、基準高さを定めることができる。
【００１６】
次に図１（ｂ）に示すように、下水平ロール２の位置を基準位置のままとし、上水平ロール１を上方に逃がす。この逃がし量は、左右の垂直ロール３，４を下水平ロール２の側面にキスさせた時に、垂直ロールと接触しない範囲であれば、いくらでもかまわない。なお、上水平ロール１を上方に逃がすことにより垂直ロールと接触しなくなるのは、水平ロール側面（および垂直ロール周面）に抜け勾配（テーパ角度）を有しているからである。
【００１７】
次に、図１（ｃ）に示すように、左右それぞれの垂直ロール３，４を下水平ロール２側面にキスさせ、締め込んでいく。このとき、垂直ロールの圧下機構に働く圧下反力（以下、垂直ロール荷重）の左右の差が０もしくは許容範囲内になるようにする。そして、このときの左右それぞれの垂直ロールの位置を、下水平ロールの軸方向位置に対する相対的な基準位置ａL ，ａR として記憶しておく（通常はこの位置をそれぞれ０とする）。
【００１８】
このとき、垂直ロール荷重の目標荷重を設定しておくと本発明の実施が容易になる。目標荷重の大きさは特に規定しないが、垂直ロールの荷重−ミル伸びの関係（すなわちミル剛性曲線）が直線関係となる、一定以上の大きさにすることが好ましい。また、左右の垂直ロール荷重をそれぞれ略等しい所定の目標荷重とする方法は種々考えられ、例えば以下の方法がある。
【００１９】
左右垂直ロールを同時に締め込んでいき、左右いずれか一方の垂直ロール荷重が略目標荷重となった時点で、目標荷重に達した側の垂直ロール（例えば垂直ロール３）の圧下を停止し、目標荷重に達していない他方の垂直ロール（例えば垂直ロール４）のみ、目標荷重になるまで圧下を継続する。この時の左右の垂直ロールの差を調べ、許容範囲から外れる場合には、荷重の大きい側の垂直ロールの圧下を微減もしくは荷重の大きい側の垂直ロールの圧下を微増させる調整を繰り返し、左右それぞれの垂直ロール荷重が略目標荷重でその差が許容範囲内となるようにする。「左右均等になるように」とはこのことを意味する。
【００２０】
次に、図１（ｄ）に示すように、下水平ロール２を下方に逃がした位置に設定し、かつ上水平ロール１をその高さ方向の基準位置に設定した状態で、左右の垂直ロール３，４で、左右の垂直ロール荷重の差が０もしくは許容範囲内となるように、上水平ロール側面を圧下する。この方法は下水平ロールを圧下した場合と同様である。そしてこのときの左右それぞれの垂直ロール位置ｂL ，ｂR を記憶する。
【００２１】
さて、下水平ロールに対して求めたａL ，ａR と、上水平ロールに対して求めたｂL ，ｂR とを比較することにより、下水平ロールと上水平ロールの軸方向の相対的な位置のずれ量δを、たとえば式（１）で算出することができる。
δ＝（（ａL −ｂL ）−（ａR −ｂR ））／２ ‥‥（１）
式（１）を用いることにより、たとえばａL ，ａR ＝０mm（基準位置）、ｂL ＝−0.5 mm、ｂR ＝＋0.5 mm（符号−は垂直ロール締込方向、符号＋は垂直ロール開放方向）であった場合には、δ＝0.5 mmとなり、下水平ロールに対して上水平ロールの軸方向位置が0.5 mm右側にずれていることになる。
【００２２】
このずれ量δに従い図１（ｅ）に示すように、上水平ロールの軸方向位置を修正（この例ではδだけ左側に修正）し、この位置を上水平ロールの軸方向基準位置とする。
この後に図１（ｆ）に示すように、再度上水平ロール１，２をキスさせた状態で、左右の垂直ロール３，４で水平ロール１，２を所定の目標荷重となるように圧下し、このときの左右それぞれの垂直ロールの圧下方向位置から、垂直ロールの圧下方向の基準位置を定めることができる。
【００２３】
なお、ここでは、上下それぞれの水平ロールの高さ位置を、最初に水平ロール同士を所定の荷重で締め込み決定した基準位置に順次設定して、ａL ，ａR とｂL ，ｂR とを順に求めたが、最初に決定した高さ方向の基準位置にはこだわる必要はなく、ａL ，ａR とｂL ，ｂR とを求めるための高さ方向の基準位置は、それぞれ別の値に設定してもよい。
【００２４】
図２は、上記本発明方法を自動的に行うのに好適なロール基準位置設定装置の例を示す模式図である。
図示のように、この装置は、上下水平ロール１，２を上下方向に変位させる第１、第２の位置調整装置17，18と、上下いずれか一方の水平ロール（この例では上水平ロール１）を左右方向に変位させる第３の位置調整装置21と、左右垂直ロール３，４を左右方向に変位させる第４、第５の位置調整装置19，20と、上下いずれか一方の水平ロール（この例では上水平ロール１）にかかる圧下反力荷重を測定する第１の荷重測定装置22と、左右垂直ロール３，４にかかる圧下反力荷重を測定する第２、第３の荷重測定装置23，24と、各荷重測定装置22，23，24の測定結果ならびに各位置調整装置17，18，19，20，21の位置実績を受けて次に設定すべき位置を演算し、該演算結果に基づいて各位置調整装置17，18，19，20，21に対しそれぞれの変位動作を指令する演算・指令装置25とを有する。
【００２５】
上下水平ロール１，２は、ロールチョック13，14を介して第１、第２の位置調整装置（圧下装置）17，18により上下方向にその位置を調整可能である。また、上水平ロール１については、第３の位置調整装置（軸方向位置調整装置）21により、軸方向位置の調整も可能である。
左右垂直ロール３，４はロールチョック15，16を介して第４、第５の位置調整装置（圧下装置）19，20により左右方向にその位置を調整可能である。
【００２６】
それぞれの位置調整装置（圧下装置および軸方向位置調整装置）は、自己の機械的な基準位置からの相対的な位置を検出し、該検出結果を自己の位置実績として開示することができる。なお、機械的な基準位置とは、たとえば圧下装置がシリンダで伸縮するとすれば、その伸縮範囲内に任意に設けた基準点（例えば縮み限点など）の位置を指す。
【００２７】
ロール同士を接触させたときの圧下反力荷重は、荷重測定装置22，23，24により測定される。
演算・指令装置25は、各荷重測定装置による荷重測定結果と各位置調整装置の位置実績を受け、それらに基づいて次に設定すべき位置を演算し、この演算結果に基づいて、各位置調整装置にそれぞれ次なる調整位置を指令する。
【００２８】
この演算・指令装置25に上記本発明方法によるロール基準位置設定手順をプログラミングしておくことにより、ロール基準位置を全自動で設定することができる。
【００２９】
【実施例】
ウエブ高さ600mm 、フランジ幅200mm のＨ形鋼を圧延するロール（水平ロール側面および垂直ロール周面のテーパ角度は５°）を組み込んだ粗ユニバーサル圧延機について、本発明に従い水平ロールの軸方向基準位置等を設定した。実施にあたっては、図２の装置を使用し、実施の形態の項で説明した方法に準じた以下の手順を図２の装置の演算・指令装置にプログラミングして、すべて自動で行った。なお、ロール基準位置の設定所要時間は２分であった。
【００３０】
▲１▼上下の水平ロールをキスさせ、荷重2000kNまで上下水平ロールを締め込み、このときの位置を上下水平ロールそれぞれの高さ方向の基準位置０mmとした。
▲２▼次に、上水平ロールを20mm上方に逃がし、左右の垂直ロールで下水平ロール側面を圧下した。このとき、左右の垂直ロール荷重はそれぞれ500kN になるように調整した。そしてこのときの左右の垂直ロール位置ａL ，ａR をそれぞれ０mmと定義して記憶した。
【００３１】
▲３▼次に、下水平ロールを20mm下方に逃がし、上水平ロールを高さ方向基準位置０に設定し、左右の垂直ロールで上水平ロール側面を圧下した。このとき、左右の垂直ロール荷重はそれぞれ500kN になるように調整した。そしてこのときの左右の垂直ロール位置ｂL ，ｂR をそれぞれ求めたところ、ｂL ＝−0.65mm、ｂR ＝＋0.57mmであった。
【００３２】
▲４▼そこで式（１）よりδ＝0.61mmと算出し、上水平ロールの軸方向位置を左方向に0.61mm調整し、この位置を上水平ロールの基準位置とした。
▲５▼最後に再度、上下水平ロールをキスさせた状態で、左右の垂直ロールにより垂直ロール荷重が左右それぞれ2000kNとなるように、上下水平ロール側面を圧下し、このときの左右垂直ロール位置をそれぞれ垂直ロール圧下方向の基準位置０mmとした。
【００３３】
こうしてロール基準位置を定めた粗ユニバーサル圧延機を、図３（ａ）に示したミル配列の圧延設備に導入し、製品寸法でウエブ高さ600mm 、フランジ幅200mm 、ウエブ厚12mm、フランジ厚17mmになるＨ形鋼の熱間圧延を行い、製品の厚み精度および形状を調査した。また、比較のため、従来方法１に従い水平ロールの軸方向基準位置等を設定した場合についても圧延を行い、上記同様の調査を行った。従来方法１では、隙見ゲージをフランジを圧延する４箇所の隙に人力で装入することにより４箇所の隙を測定し、この測定結果を基に水平ロールの軸方向基準位置を調整した。なお、この作業時間は20分を要した。
【００３４】
製品寸法の目標厚に対する差を表１に示す。同表から明らかなように、本発明により４脚のフランジ厚等の寸法精度の良好なＨ形鋼を製造できることがわかる。また、本発明に従いロール基準位置を設定した場合には、４箇所のフランジ厚が粗ユニバーサル圧延の段階で揃っているので、製品の曲がり・反りも従来に比べ格段に小さく良好であった。
【００３５】
【表１】
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ユニバーサル圧延機の水平ロールの軸方向位置を精度良く設定できるため、圧延によって製造されるＨ形鋼等の寸法精度、特にフランジ厚の精度を向上させることができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法の実施手順の例を示す模式図である。
【図２】本発明の実施に好適なロール基準位置設定装置の例を示す模式図である。
【図３】フランジを有する形鋼の圧延設備列の例を示す模式図である。
【図４】粗ユニバーサル圧延（ａ）、エッジング圧延（ｂ）、仕上げユニバーサル圧延（ｃ）の圧下状況を示す模式図である。
【図５】ユニバーサル圧延機のロール位置がずれた場合のＨ形鋼の圧延状況を示す模式図である。
【図６】従来方法１のロール基準位置設定方法を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 上水平ロール
２ 下水平ロール
３ 左垂直ロール
４ 右垂直ロール
５ 素材
６ エッジング圧延機の上ロール
７ エッジング圧延機の下ロール
８ ブレークダウン圧延機
９ 粗ユニバーサル圧延機
10 エッジング圧延機
11 仕上げユニバーサル圧延機
12 隙見ゲージ
13，14，15，16 ロールチョック
17 第１の位置調整装置（圧下装置）
18 第２の位置調整装置（圧下装置）
19 第４の位置調整装置（圧下装置）
20 第５の位置調整装置（圧下装置）
21 第３の位置調整装置（軸方向位置調整装置）
22 第１の荷重測定装置
23 第２の荷重測定装置
24 第３の荷重測定装置
25 演算・指令装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、ユニバーサル圧延機のロール基準位置の設定方法に関し、詳しくは、上下一対の水平ロールおよび左右一対の垂直ロールを備えたユニバーサル圧延機のロール基準位置の設定方法、特にその初期状態におけるロール開度零点の設定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｈ形鋼等のフランジを有する形鋼の圧延設備は、図３に示すように、ブレークダウン圧延機８、粗ユニバーサル圧延機９、エッジング圧延機10、および仕上げユニバーサル圧延機11の組み合わせからなるのが普通であって、スラブやブルーム、あるいはビームブランク等の素材を順次に圧延することによって所定の断面寸法になる形鋼が製造されている。
【０００３】
Ｈ形鋼の圧延方法を例にとると、上記の設備に配置されるブレークダウン圧延機は、ロール胴に沿って開孔型または閉孔型を複数個設けた上下ロールが配置された二重式の圧延機であって、ここではＨ形鋼の粗形鋼片が圧延される。
また、上下一対の水平ロールと左右一対の垂直ロールとを備えた粗ユニバーサル圧延機では、ブレークダウン圧延によって得られた粗形鋼片の圧延が更に進められ、上下一対の水平ロール１，２により形成されるロール隙Ｓh でウエブがその厚さ方向に、左右それぞれの垂直ロール３，４と上下水平ロール１，２の側面で形成される４つのロール隙Ｓv1，Ｓv2，Ｓv3，Ｓv4とによって上下左右４つのフランジがその厚さ方向に圧下される（図４（ａ）参照）。フランジ幅については粗ユニバーサル圧延機と対で用いられるエッジング圧延機にて上下ロール６，７により所定の寸法にまで圧下される（図４（ｂ）参照）。
【０００４】
上記の粗圧延は素材５が所定の断面寸法になるまで複数回繰り返され、その後、フランジ、ウエブの厚み圧下に加えフランジの角度おこしを行う仕上げユニバーサル圧延によって最終製品寸法に仕上げられる（図４（ｃ）参照）。
粗ユニバーサル圧延や仕上げユニバーサル圧延においては、フランジを圧延する４箇所のロール隙すなわちロール位置の初期設定精度が製品（Ｈ形鋼）の寸法精度に大きく影響する。たとえば、図５に示すように、下水平ロール２位置を基準として、上水平ロール１の軸方向位置や左右の垂直ロール３，４の相対的な位置がずれていた場合には、上下左右４脚のフランジ厚が揃わなくなり、製品のフランジ厚精度の低下を招き、さらにはフランジ厚のばらつきにより、４脚のフランジ厚み圧下率が揃わなくなるため、反りや曲がりの発生を生じさせる要因となる。
【０００５】
このため、ロールの組み替え毎にロール基準位置（圧下零位置）の設定を行っているが、特にユニバーサル圧延機では、水平ロールの軸方向の基準位置も精度よく設定する必要がある。
ユニバーサル圧延機のロール基準位置の設定方法としては、図６に示すような、以下のような方法（従来方法１）をとることが通常であった。
【０００６】
▲１▼上下の水平ロールをキスさせ、所定の荷重まで締め込み、このときの上下水平ロールの位置をそれぞれ水平ロール圧下方向の基準位置とする（図６（ａ）参照）。
▲２▼次に、基準位置から上ロールを上方向に下ロールを下方向にそれぞれ同じ量だけ移動させた位置に設定し、左右の垂直ロールを水平ロールに近づける（図６（ｂ）参照）。
【０００７】
▲３▼隙見ゲージ12等により、フランジを圧延する４箇所の隙を測定し、この４つの隙が等しくなるように、左右の垂直ロールの相対的な圧下方向位置と、水平ロールの軸方向の位置を調整する。水平ロールの軸方向位置はこのときの位置を基準位置とする（図６（ｃ）参照）。
▲４▼上下の水平ロールをキスさせた後、左右の垂直ロールを上下水平ロールの側面にキスさせ、所定の荷重まで締め込み、このときの左右垂直ロール位置をそれぞれ垂直ロール圧下方向の基準位置とする（図６（ｄ）参照）。
【０００８】
また、ロールの基準位置を設定する別の方法として、特開平９−1218号公報には、「垂直ロール（原文では竪ロール）の圧下機構によって垂直ロールを介して水平ロールを圧下し、そのときの圧下機構の圧下荷重および圧下量、ならびに水平ロールの軸方向の荷重をそれぞれ測定し、これらの測定値に基づいて、一対の水平ロールの軸方向の位置を決定するとともに、その一対の水平ロールに対する一対の垂直ロールの位置を決定する」技術が開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来方法１では、特に▲３▼でフランジを圧延する４箇所のロール隙を精度良く測定することが基本的に難しいため、位置調整や位置設定も難しくなり、作業時間の増大や、ロール位置精度の低下を招いていた。
また、特開平９−1218号公報に開示された方法では、フランジを圧延する４箇所のロール隙を測定する必要はなくなるが、水平ロールの軸方向の荷重を測定する装置が特別に必要になるという問題を有していた。また、ロールの基準位置を求めるために、水平ロール軸方向ならびに垂直ロール圧下方向のそれぞれのガタ、剛性を定めておく必要があるが、これらの値はロールチョックのセット毎に異なることが多く、また経時的にも変化していくので、精度良く各ロールの基準位置を設定することが困難であった。
【００１０】
本発明の目的はこれらの問題点を解消し、各ロールの基準位置を精度良く設定できるユニバーサル圧延機のロール基準位置の設定方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ロール側面にテーパ角度を有する上下一対の水平ロールおよびロール周面にテーパ角度を有する左右一対の垂直ロールを備えたユニバーサル圧延機のロール基準位置を設定するにあたり、上下いずれか一方、他方の水平ロールを第１、第２の水平ロールとし、まず、第１の水平ロールの高さ方向位置および軸方向位置を基準位置に設定し、第２の水平ロールを第１の水平ロールから高さ方向に逃がした位置に設定し、左右の垂直ロールで該垂直ロールに働く圧下反力荷重が左右均等になるように第１の水平ロールを圧下し、このときの左右の垂直ロール圧下位置ａを求め、次に、第１の水平ロールを前記基準位置から高さ方向に逃がした位置に設定し、第２の水平ロールをその高さ方向の基準位置に設定し、これを左右の垂直ロールで該垂直ロールに働く圧下反力荷重が左右均等になるように圧下し、このときの左右の垂直ロール圧下位置ｂを求め、これら垂直ロール圧下位置ａ，ｂの差に応じて、第２の水平ロールの軸方向の基準位置を設定することを特徴とするユニバーサル圧延機のロール基準位置の設定方法である。
【００１２】
上記本発明の実施に好適な装置は、上下一対の水平ロールおよび左右一対の垂直ロールを備えたユニバーサル圧延機のロール基準位置を設定する装置であって、上下水平ロールを上下方向に変位させる第１、第２の位置調整装置と、上下いずれか一方の水平ロールを左右方向に変位させる第３の位置調整装置と、左右垂直ロールを左右方向に変位させる第４、第５の位置調整装置と、上下いずれか一方の水平ロールにかかる圧下反力荷重を測定する第１の荷重測定装置と、左右垂直ロールにかかる圧下反力荷重を測定する第２、第３の荷重測定装置と、各荷重測定装置の測定結果ならびに各位置調整装置の位置実績を受けて次に設定すべき位置を演算し、該演算結果に基づいて各位置調整装置に対しそれぞれの変位動作を指令する演算・指令装置とを有することを特徴とするユニバーサル圧延機のロール基準位置の設定装置である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に従い、ユニバーサル圧延機の各ロールの基準位置を設定する方法を図１（ａ）〜（ｆ）でもって説明する。なお、この説明では、下水平ロールを第１の水平ロール、上水平ロールを第２の水平ロールとしたが、この逆でも同様である。
【００１４】
まず、図１（ａ）に示すように、上下水平ロール１，２の圧下方向の基準位置は、従来と同様に、上下の水平ロールをキスさせ、所定の荷重まで締め込み、このときの上下水平ロール位置をそれぞれ水平ロール圧下方向の基準位置とする。
なお、このとき、垂直ロールの直径最大部位の高さ位置と下水平ロールの圧下方向位置（すなわち、高さ）位置は、一致させておくことが好ましい。この一致をなさしめる方法としては、以下の方法がある。
【００１５】
通常、ユニバーサル圧延機の垂直ロールの直径最大部位の高さ位置は、その圧延機の構造などで決まる一定の値になる。したがって、下水平ロールの高さレベルを調整することになるが、下水平ロールについても、圧下装置の圧下最小時の寸法、水平ロールチョック寸法等は圧延機の構造により決まっており、ロール寸法のみが圧延のチャンス毎に変化する。そこで、そのときのロール寸法を取り込み、その他の各寸法との幾何学的な関係から、基準高さを定めることができる。
【００１６】
次に図１（ｂ）に示すように、下水平ロール２の位置を基準位置のままとし、上水平ロール１を上方に逃がす。この逃がし量は、左右の垂直ロール３，４を下水平ロール２の側面にキスさせた時に、垂直ロールと接触しない範囲であれば、いくらでもかまわない。なお、上水平ロール１を上方に逃がすことにより垂直ロールと接触しなくなるのは、水平ロール側面（および垂直ロール周面）に抜け勾配（テーパ角度）を有しているからである。
【００１７】
次に、図１（ｃ）に示すように、左右それぞれの垂直ロール３，４を下水平ロール２側面にキスさせ、締め込んでいく。このとき、垂直ロールの圧下機構に働く圧下反力（以下、垂直ロール荷重）の左右の差が０もしくは許容範囲内になるようにする。そして、このときの左右それぞれの垂直ロールの位置を、下水平ロールの軸方向位置に対する相対的な基準位置ａL ，ａR として記憶しておく（通常はこの位置をそれぞれ０とする）。
【００１８】
このとき、垂直ロール荷重の目標荷重を設定しておくと本発明の実施が容易になる。目標荷重の大きさは特に規定しないが、垂直ロールの荷重−ミル伸びの関係（すなわちミル剛性曲線）が直線関係となる、一定以上の大きさにすることが好ましい。また、左右の垂直ロール荷重をそれぞれ略等しい所定の目標荷重とする方法は種々考えられ、例えば以下の方法がある。
【００１９】
左右垂直ロールを同時に締め込んでいき、左右いずれか一方の垂直ロール荷重が略目標荷重となった時点で、目標荷重に達した側の垂直ロール（例えば垂直ロール３）の圧下を停止し、目標荷重に達していない他方の垂直ロール（例えば垂直ロール４）のみ、目標荷重になるまで圧下を継続する。この時の左右の垂直ロールの差を調べ、許容範囲から外れる場合には、荷重の大きい側の垂直ロールの圧下を微減もしくは荷重の大きい側の垂直ロールの圧下を微増させる調整を繰り返し、左右それぞれの垂直ロール荷重が略目標荷重でその差が許容範囲内となるようにする。「左右均等になるように」とはこのことを意味する。
【００２０】
次に、図１（ｄ）に示すように、下水平ロール２を下方に逃がした位置に設定し、かつ上水平ロール１をその高さ方向の基準位置に設定した状態で、左右の垂直ロール３，４で、左右の垂直ロール荷重の差が０もしくは許容範囲内となるように、上水平ロール側面を圧下する。この方法は下水平ロールを圧下した場合と同様である。そしてこのときの左右それぞれの垂直ロール位置ｂL ，ｂR を記憶する。
【００２１】
さて、下水平ロールに対して求めたａL ，ａR と、上水平ロールに対して求めたｂL ，ｂR とを比較することにより、下水平ロールと上水平ロールの軸方向の相対的な位置のずれ量δを、たとえば式（１）で算出することができる。
δ＝（（ａL −ｂL ）−（ａR −ｂR ））／２ ‥‥（１）
式（１）を用いることにより、たとえばａL ，ａR ＝０mm（基準位置）、ｂL ＝−0.5 mm、ｂR ＝＋0.5 mm（符号−は垂直ロール締込方向、符号＋は垂直ロール開放方向）であった場合には、δ＝0.5 mmとなり、下水平ロールに対して上水平ロールの軸方向位置が0.5 mm右側にずれていることになる。
【００２２】
このずれ量δに従い図１（ｅ）に示すように、上水平ロールの軸方向位置を修正（この例ではδだけ左側に修正）し、この位置を上水平ロールの軸方向基準位置とする。
この後に図１（ｆ）に示すように、再度上水平ロール１，２をキスさせた状態で、左右の垂直ロール３，４で水平ロール１，２を所定の目標荷重となるように圧下し、このときの左右それぞれの垂直ロールの圧下方向位置から、垂直ロールの圧下方向の基準位置を定めることができる。
【００２３】
なお、ここでは、上下それぞれの水平ロールの高さ位置を、最初に水平ロール同士を所定の荷重で締め込み決定した基準位置に順次設定して、ａL ，ａR とｂL ，ｂR とを順に求めたが、最初に決定した高さ方向の基準位置にはこだわる必要はなく、ａL ，ａR とｂL ，ｂR とを求めるための高さ方向の基準位置は、それぞれ別の値に設定してもよい。
【００２４】
図２は、上記本発明方法を自動的に行うのに好適なロール基準位置設定装置の例を示す模式図である。
図示のように、この装置は、上下水平ロール１，２を上下方向に変位させる第１、第２の位置調整装置17，18と、上下いずれか一方の水平ロール（この例では上水平ロール１）を左右方向に変位させる第３の位置調整装置21と、左右垂直ロール３，４を左右方向に変位させる第４、第５の位置調整装置19，20と、上下いずれか一方の水平ロール（この例では上水平ロール１）にかかる圧下反力荷重を測定する第１の荷重測定装置22と、左右垂直ロール３，４にかかる圧下反力荷重を測定する第２、第３の荷重測定装置23，24と、各荷重測定装置22，23，24の測定結果ならびに各位置調整装置17，18，19，20，21の位置実績を受けて次に設定すべき位置を演算し、該演算結果に基づいて各位置調整装置17，18，19，20，21に対しそれぞれの変位動作を指令する演算・指令装置25とを有する。
【００２５】
上下水平ロール１，２は、ロールチョック13，14を介して第１、第２の位置調整装置（圧下装置）17，18により上下方向にその位置を調整可能である。また、上水平ロール１については、第３の位置調整装置（軸方向位置調整装置）21により、軸方向位置の調整も可能である。
左右垂直ロール３，４はロールチョック15，16を介して第４、第５の位置調整装置（圧下装置）19，20により左右方向にその位置を調整可能である。
【００２６】
それぞれの位置調整装置（圧下装置および軸方向位置調整装置）は、自己の機械的な基準位置からの相対的な位置を検出し、該検出結果を自己の位置実績として開示することができる。なお、機械的な基準位置とは、たとえば圧下装置がシリンダで伸縮するとすれば、その伸縮範囲内に任意に設けた基準点（例えば縮み限点など）の位置を指す。
【００２７】
ロール同士を接触させたときの圧下反力荷重は、荷重測定装置22，23，24により測定される。
演算・指令装置25は、各荷重測定装置による荷重測定結果と各位置調整装置の位置実績を受け、それらに基づいて次に設定すべき位置を演算し、この演算結果に基づいて、各位置調整装置にそれぞれ次なる調整位置を指令する。
【００２８】
この演算・指令装置25に上記本発明方法によるロール基準位置設定手順をプログラミングしておくことにより、ロール基準位置を全自動で設定することができる。
【００２９】
【実施例】
ウエブ高さ600mm 、フランジ幅200mm のＨ形鋼を圧延するロール（水平ロール側面および垂直ロール周面のテーパ角度は５°）を組み込んだ粗ユニバーサル圧延機について、本発明に従い水平ロールの軸方向基準位置等を設定した。実施にあたっては、図２の装置を使用し、実施の形態の項で説明した方法に準じた以下の手順を図２の装置の演算・指令装置にプログラミングして、すべて自動で行った。なお、ロール基準位置の設定所要時間は２分であった。
【００３０】
▲１▼上下の水平ロールをキスさせ、荷重2000kNまで上下水平ロールを締め込み、このときの位置を上下水平ロールそれぞれの高さ方向の基準位置０mmとした。
▲２▼次に、上水平ロールを20mm上方に逃がし、左右の垂直ロールで下水平ロール側面を圧下した。このとき、左右の垂直ロール荷重はそれぞれ500kN になるように調整した。そしてこのときの左右の垂直ロール位置ａL ，ａR をそれぞれ０mmと定義して記憶した。
【００３１】
▲３▼次に、下水平ロールを20mm下方に逃がし、上水平ロールを高さ方向基準位置０に設定し、左右の垂直ロールで上水平ロール側面を圧下した。このとき、左右の垂直ロール荷重はそれぞれ500kN になるように調整した。そしてこのときの左右の垂直ロール位置ｂL ，ｂR をそれぞれ求めたところ、ｂL ＝−0.65mm、ｂR ＝＋0.57mmであった。
【００３２】
▲４▼そこで式（１）よりδ＝0.61mmと算出し、上水平ロールの軸方向位置を左方向に0.61mm調整し、この位置を上水平ロールの基準位置とした。
▲５▼最後に再度、上下水平ロールをキスさせた状態で、左右の垂直ロールにより垂直ロール荷重が左右それぞれ2000kNとなるように、上下水平ロール側面を圧下し、このときの左右垂直ロール位置をそれぞれ垂直ロール圧下方向の基準位置０mmとした。
【００３３】
こうしてロール基準位置を定めた粗ユニバーサル圧延機を、図３（ａ）に示したミル配列の圧延設備に導入し、製品寸法でウエブ高さ600mm 、フランジ幅200mm 、ウエブ厚12mm、フランジ厚17mmになるＨ形鋼の熱間圧延を行い、製品の厚み精度および形状を調査した。また、比較のため、従来方法１に従い水平ロールの軸方向基準位置等を設定した場合についても圧延を行い、上記同様の調査を行った。従来方法１では、隙見ゲージをフランジを圧延する４箇所の隙に人力で装入することにより４箇所の隙を測定し、この測定結果を基に水平ロールの軸方向基準位置を調整した。なお、この作業時間は20分を要した。
【００３４】
製品寸法の目標厚に対する差を表１に示す。同表から明らかなように、本発明により４脚のフランジ厚等の寸法精度の良好なＨ形鋼を製造できることがわかる。また、本発明に従いロール基準位置を設定した場合には、４箇所のフランジ厚が粗ユニバーサル圧延の段階で揃っているので、製品の曲がり・反りも従来に比べ格段に小さく良好であった。
【００３５】
【表１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ユニバーサル圧延機の水平ロールの軸方向位置を精度良く設定できるため、圧延によって製造されるＨ形鋼等の寸法精度、特にフランジ厚の精度を向上させることができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法の実施手順の例を示す模式図である。
【図２】本発明の実施に好適なロール基準位置設定装置の例を示す模式図である。
【図３】フランジを有する形鋼の圧延設備列の例を示す模式図である。
【図４】粗ユニバーサル圧延（ａ）、エッジング圧延（ｂ）、仕上げユニバーサル圧延（ｃ）の圧下状況を示す模式図である。
【図５】ユニバーサル圧延機のロール位置がずれた場合のＨ形鋼の圧延状況を示す模式図である。
【図６】従来方法１のロール基準位置設定方法を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 上水平ロール
２ 下水平ロール
３ 左垂直ロール
４ 右垂直ロール
５ 素材
６ エッジング圧延機の上ロール
７ エッジング圧延機の下ロール
８ ブレークダウン圧延機
９ 粗ユニバーサル圧延機
10 エッジング圧延機
11 仕上げユニバーサル圧延機
12 隙見ゲージ
13，14，15，16 ロールチョック
17 第１の位置調整装置（圧下装置）
18 第２の位置調整装置（圧下装置）
19 第４の位置調整装置（圧下装置）
20 第５の位置調整装置（圧下装置）
21 第３の位置調整装置（軸方向位置調整装置）
22 第１の荷重測定装置
23 第２の荷重測定装置
24 第３の荷重測定装置
25 演算・指令装置
Claims (1)
- ロール側面にテーパ角度を有する上下一対の水平ロールおよびロール周面にテーパ角度を有する左右一対の垂直ロールを備えたユニバーサル圧延機のロール基準位置を設定するにあたり、上下いずれか一方、他方の水平ロールを第１、第２の水平ロールとし、まず、第１の水平ロールの高さ方向位置および軸方向位置を基準位置に設定し、第２の水平ロールを第１の水平ロールから高さ方向に逃がした位置に設定し、左右の垂直ロールで該垂直ロールに働く圧下反力荷重が左右均等になるように第１の水平ロールを圧下し、このときの左右の垂直ロール圧下位置ａを求め、次に、第１の水平ロールを前記基準位置から高さ方向に逃がした位置に設定し、第２の水平ロールをその高さ方向の基準位置に設定し、これを左右の垂直ロールで該垂直ロールに働く圧下反力荷重が左右均等になるように圧下し、このときの左右の垂直ロール圧下位置ｂを求め、これら垂直ロール圧下位置ａ，ｂの差に応じて、第２の水平ロールの軸方向の基準位置を設定することを特徴とするユニバーサル圧延機のロール基準位置の設定方法。
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