JP4057666B2 - ロールスタンドにおいてロールの軸線方向運動から得られる力を補正するための方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークロール、一つ或いは多数のバックアップロール、液圧圧下シリンダ、ロールスタンドの下方部分の両側面に設けられている力測定装置、およびワークロールを軸線方向に摺動させるための摺動シリンダとを備えた、偏平な製品を熱間圧延および冷間圧延するためのロールスタンドにおいてロールを軸線方向に運動させることによって得られる力を補正するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱間圧延設備および冷間圧延設備により偏平な製品を圧延する際に、作業に関与するすべてのロールが圧延工程の間異なる方向で軸線方向にロールスタンド内において移動し、それぞれ設けられている錠止部材に押圧されることにより軸線方向力が生じると言う問題がある。この軸線方向力から、生じる反力を伴って、ロール中心から隣接しているロールとの接触までの間隔で対の自由力が生じる。この力対の各々はロール軸受内に反力を生じ、従ってロールスタンドの両スタンド枠にも反力を招く。
【０００３】
図１には、この基本的な問題が、４重式ロールスタンドの上バックアップロール１を例にとって説明されている。水平方向で作用する力Ｔは線型同位置のベクトルである。即ち、これらの力はその作用線に沿って移動可能である。従って、ロールスタンドのいずれの側においてロールを錠止するかは些細な事柄である。このような力対は、本質的に常に、隣接しているロールとの接触領域内の軸線方向力によって生じる。個々の力は重塁し、ロールハウジング内に克服しがたい反力を伴って、作業に関与するすべてのロールにおいて異なった軸線方向力として現れる。
【０００４】
特に可逆ロールスタンドの場合、ロールハウジング内の反力は極めて不利な作用をもたらす。回転方向が逆転する際、作業に関与するすべてのロールのねじれ方向も変わる。ロールはそれぞれ相対している側で運動し、このことは軸線方向力の反転を招く。ロールハウジング内の反力は相応して変わり、その結果ロールハウジング内に設けられている力測定装置が、本来の圧延プロセスと関係のない変化を告知することとなる。この結果、ロールハウジング内で測定された力に依存する制御回路、例えば平坦度制御、ロール間隙の平行な調節のための自動的な寸法設定、被圧延材の中心を外れた状態による作用を補正するためのロール−アライメント−コントロールのような全ての制御回路の、ロールスタンドの様式および被圧延材の種類に応じた不正なリアクションを招く。
【０００５】
ロールスタンド内に生じる垂直方向の力、例えば自重から来る力、ロールバランシングの力およびロールベンデイングの力を計算により或いは測定技術的に把握し、両ロールハウジング内において力を測定する際に考慮することは、既に公知技術に属する。しかし、このような補正はロールの上記した軸線方向力から生じる反力（摺動シリンダによりワークロールに導入される軸線方向の力）に関しては行われない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
こう言ったことから、本発明の根底をなす課題は、ロールハウジング内の反力を、ロールスタンド内に付加的な測定のための装置を設けることなく、十分に確実に決定することが可能な方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は本発明により、両圧下シリンダ内の圧力を、ロール間隙の片側における圧延力を決定するために参照し、そして力測定装置に示された力をロール間隙の相対している側の圧延力を決定するのに参照すること、ワークロールの摺動シリンダ内の圧力を決定するワークロール−軸線方向力を参照して、圧力作業の間のロールスタンド内の軸線方向力を計算により決定すること、およびロールの測定され軸線方向力から、この軸線方向力の反力を補正するために、両ロールスタンド内の表示された圧延力のための修正値を導出し、その際軸線方向力から得られる反力を、両ロールハウジングの伸びと共に計算により決定し、液圧圧下シリンダを調整することにより補正することによって解決される。
【０００８】
本発明は、ロールの軸線方向運動に起因するロールスタンド内で生じる不特定なすべての力を決定し、かつそれから得られる軸線方向の力を測定された圧延力において補正することを可能にする。
本発明による有利な他の構成は特許請求の範囲の請求項２から９に記載した。
以下に添付した図面に図示した実施の形態につき詳細に説明する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
偏平な製品を熱間圧延および冷間圧延するための現代的なロールスタンドは、現今にあっては殆ど板厚制御のための調節部材として液圧圧下シリンダ２を備えている。この液圧により圧下を行うための圧下シリンダは、上バックアップロールのチョック３の上方にか、或いは下バックアップロールのチョック４の下方に存在している。優れた実施の形態にあっては、ロールスタンドの下方部分の両側面において、両ロールハウジング内に力測定装置５が設けられており、この力測定装置により圧延工程中に両ロールハウジング内に生じる力が連続的に測定される。
【００１０】
液圧により圧下を行うための両液圧シリンダは、液圧により優れた方法で両ロールハウジング内の力に関する附加的な測定値を与え、従って総合するに上バックアップロールのチョックの上方における、および下バックアップロールのチョックの下方における、両ロールハウジング内の力に関する測定値を、余計な経費を費やすことなく、使用することが可能である。
【００１１】
偏平な製品を熱間圧延および冷間圧延するための現代的なロールスタンドの他の特徴は、例えばロール間隙のプロフイルを調整するための、或いはロールの摩耗を均整するための摺動可能なワークロール６である。優れた実施の形態にあっては、ワークロール６の摺動は液圧シリンダ７により行なわれる。作業の工程間において両ワークロールが摺動されるか、或いは一定の位置に存在しているかに依存せずに、液圧シリンダ７内に、ワークロール６から起因する軸線方向力に依存した圧力が生じる。従って、ワークロールのこの軸線方向力は優れた方法により、余計な経費を費やすることなく、摺動シリンダ内での圧力測定により決定可能である。これに伴い、ロールスタンド内の軸線方向および垂直方向力に関する、四つの圧延力（Ｆ ₁ −Ｆ ₄ ）と二つの軸線方向力（Ｔ ₂ とＴ ₃ ）の、全部で六つの測定値が使用されている。
【００１２】
図２はロールスタンド内の力の解析を示している。圧延工程からの力Ｆとロールの軸線方向力Ｔのみを記録した。バランシング力、ベンデインク力および重量値の表示は省略した。何故なら、これらの力の補正は知られているからである。
上下のロール組の軸線方向の力Ｔ、垂直方向の力ＦおよびモーメントＭに関する平衡条件の式は全部で六つの方程式にまとめられる。以下に記載するこれらの六つの式は力均衡を以下のように表している。即ち、

これらの六つの方程式から数学的な変形により、バックアップロールから得られる力Ｔ₁ とＴ₄ 並びにロール間隙内に生じる接線力Ｔｗに関する方程式を決定することが可能である。これに伴い、ロールスタンド内に生じる全ての軸線方向に作用する力が知られる。
【００１３】
【数１】

この計算式は、本発明による方法に関連した方程式組を示したものである。
ロール間隙内で得られる圧延力の状態に関する中央からの偏り(Mittenabweichung)Ｘの導出は特に重要である（図２参照）。この値は同様に、四つの圧延力（Ｆ ₁ −Ｆ ₄ ）と二つの軸線方向力（Ｔ ₂ とＴ ₃ ）から成る六つの測定値から作業の間に連続的に導出される。中央からの偏りＸに関する方程式は上記の数式に記載されている。ロール交換の後ロールスタンドを被圧延材の不存在下に予緊張し、六つの測定値から算出された偏心性（中央からの偏り）Ｘを計算するようにして、この値Ｘは自動的な寸法設定のために、即ち両ワークロールの自動的な平行状態のために参照される。液圧の圧下によるワークロールの揺動により、値Ｘは零に調整され、その結果上方および下方のロールの異論を唱える余地のない平行状態が達せられる。
【００１４】
上記の中央からの偏りＸの他の使用は、特にストリツプもしくは薄板のロールスタンド中央からの偏りが生じる可逆ロールスタンドにおける圧延プロセスの監視である。中央からのずれＸはこのような結果の告知および相応する修正のために参照される。
もちろん、自動的な寸法設定および圧延プロセスの監視を、中央からのずれＸの導入の代わりに、測定された力Ｆ₁ からＦ₄ を、軸線方向力から算出される反力により修正（補正）することによっても行うことが可能である。この作業に必要な、作業に関与するすべてのロールから生じる反力の総計に関する方程式は、ワークロールにより軸線方向力により得られる反力と圧延力の偏心性に起因する反力に関する方程式組を示している。
【００１５】
【数２】

上記の計算式においてＲ₁ からＲ₄ で与えられる。このような補正の後、測定値Ｆ₁ −Ｆ₄ は公知の方法で測定値Ｆ₁ −Ｆ₂ もしくはＦ₃ −Ｆ₄ の差形成により、ロール寸法の設定と圧延プロセスの監視に使用される。
ロール−軸線方向力と偏心性を決定するための方程式により、上方或いは下方のロールスタンド領域内における軸線方向力に関する測定値を常に差値として評価するのがのが有利であることが分かる。この結果として、摩擦値が両ロールスタンド側にあって等しい場合、これらの測定値内に含まれている摩擦力は、特に圧下シリンダからの測定値にあっては評価に考慮されない。このことは、両側での接近運動および液圧による圧下の両側における上昇運動の間の測定値の記録にも言えることである。揺動運動の際、両ロールスタンド側の摩擦力が加算される。従って、揺動運動の間の測定値の記録は作業経過中に中止される。
【００１６】
維持されている状態および異論を唱える余地のないロールの摩耗の監視のため、測定されかつ算出された軸線方向力Ｔ₁ からＴ₄ およびＴw を利用するのが有利であることが分かった。著しい摩耗状態とロールの摩耗による欠陥はロールの相互方向への傾きを増大させ、かつ高い軸線方向力を招く。従って、この力を表示することは圧延機の連続した監視のための優れた手段である。
【００１７】
上記２の計算式は、軸線方向力に起因する反力と圧延力の偏心性に起因する反力に関する方程式組である。
【００１８】
【数３】

上記の計算式は、仮定されたロールスタンドデータと圧延データおよび上方の方程式により計算されたロール軸線方向力と反力による計算例である。
【００１９】
【発明の効果】
本発明による方法により、ロールスタンド内の反力を、ロールスタンド内に付加的な測定のための装置を設けることなく、確実に決定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ４重式ロールスタンドの上バックアップロールにおいて基本的に問題となる点を例示した図である。
【図２】 或るロールスタンドにおける力の解析図である。
【符号の説明】
１ 上バックアップロール
２ 圧下シリンダ
３ 上バックアップロールのチョック
４ 下バックアップロールのチョック
６ ワークロール
７ 液圧シリンダ

Claims (7)

1. ワークロール（６）、一つ或いは多数のバックアップロール（１１）、液圧圧下シリンダ（２）、ロールスタンドの下方部分の両側面に設けられている力測定装置（５）、およびワークロール（６）を軸線方向に摺動させるための摺動シリンダ（７）とを備えた、偏平な製品を熱間圧延および冷間圧延するためのロールスタンドにおいてロールを軸線方向に運動させることによって得られる力（Ｔ）を補正するための方法において、
   両圧下シリンダ（２）内の圧力を、ロール間隙の片側における圧延力（Ｆ）を決定するために参照し、そして力測定装置（５）に示された力をロール間隙の相対している側の圧延力を決定するのに参照すること、
   ワークロール（６）の摺動シリンダ（７）内の圧力を決定するワークロール−軸線方向力（Ｔ）を参照して、圧力作業の間のロールスタンド内の軸線方向力を計算により決定すること、およびロールの測定された軸線方向力（Ｔ）から、この軸線方向力（Ｔ）の反力（Ｒ）を補正するために、両ロールスタンド内の表示された圧延力（Ｆ）のための修正値を導出し、その際軸線方向力（Ｔ）から得られる反力（Ｒ）を、両ロールハウジングの伸びと共に計算により決定し、液圧圧下シリンダ（２）を調整することにより補正することを特徴とする方法。
2. 四つの測定された圧延力（Ｆ₁ − Ｆ₄ ）と二つの測定された軸線方向力（Ｔ₂ ，Ｔ₃ ）とから計算により、圧延力（Ｆｗ）のその時点での偏心性（ｘ）を決定することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 圧延力（Ｆｗ）の算出された偏心性（ｘ）を、ロール（１．６）を平行に維持するためのロールスタンドの寸法設定の際零に調整することを特徴とする請求項１或いは２に記載の方法。
4. 自動的な寸法設定を行う際、圧延力（Ｆ₁ − Ｆ₄ ）と軸線方向力（Ｔ₂ ，Ｔ₃ ）に関する六つの測定値を、両ロールスタンド側において同一方向に向けられて行なわれる調節運動の間のみ記録することを特徴とする請求項２に記載の方法。
5. ロール間隙内の測定された軸線方向力（Ｔ₁ −Ｔ₄ ）および接線方向力（Ｔw ）を、保守状態の監視のために連続して表示することを特徴とする請求項２に記載の方法。
6. 軸線方向力（Ｔ₁ −Ｔ₄ ）から算出された反力（Ｒ）により表示された圧延力（Ｆ₁ − Ｆ₂ ）の補正を行った後、表示された圧延力の残っている差を、ロールスタンドの上方部分もしくは下方部分において、ロールを平行状態に維持するため零に調整することを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 軸線方向力（Ｔ₁ −Ｔ₄ ）から算出された反力（Ｒ）により表示された圧延力（Ｆ₁ − Ｆ₂ ）の補正を行った後、表示された圧延力の残っている差を、ロールスタンドの上方部分もしくは下方部分において、圧延工程を時間的に連続して監視するのに考慮することを特徴とする請求項６に記載の方法。

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