JP5811048B2 - 金属板材の圧延装置および圧延方法 - Google Patents
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Description
なお、本発明では、表記を簡単にするために、圧延方向を正面とした場合の左右である圧延装置の作業側および駆動側のことを左右と称することもある。
図1の圧延装置は、上作業ロールチョック5に支持された上作業ロール1と、上作業ロール1を補強する上補強ロールチョック7に支持された上補強ロール3と、下作業ロールチョック6に支持された下作業ロール2と、下作業ロール2を補強する下補強ロールチョック8に支持された下補強ロール4を備え、圧下装置13を備えている。なお、金属板材21は、圧延方向22に圧延される。
なお、図1には、基本的に作業側の装置構成のみを図示しているが、駆動側にも同様の装置が存在する。
前記歪換算手段により換算した前記作業側ロールチョックおよび駆動側ロールチョックに作用する圧延方向力の差分を演算する左右圧延方向力差分演算装置と、前記左右圧延方向力差分演算装置の演算値に基づいて前記圧延装置の作業側および駆動側の圧下装置制御量を演算する圧下レベリング制御量演算装置と、当該圧下レベリング制御量演算装置の演算値に基づいて前記圧延装置の作業側および駆動側の圧下装置を制御する圧下レベリング制御装置と、を備え、
前記圧下レベリング制御装置において、キスロール状態における作業側と駆動側の補強ロール反力の和をあらかじめ定められた値を中心にその±2%の範囲内の値とし、前記作業ロールの作業側のロールチョックおよび駆動側ロールチョックに作用する左右圧延方向力差分が作業側および駆動側の圧延方向力の平均の±5%の範囲内になるように前記圧延装置の作業側および駆動側の圧下装置制御量を演算することを特徴とする、(1)〜(5)のいずれか1つに記載の圧延装置。
前記左右圧延方向力差分の演算値に基づいて圧延装置の作業側および駆動側の圧下装置制御量を演算し、
当該圧下装置制御量の演算値に基づいて前記圧延装置の作業側および駆動側の圧下装置を制御することを特徴とする(14)〜(18)のいずれか1つに記載の圧延方法。
前記上下圧延方向力差分の演算値に基づいて、圧延装置の上下非対称成分制御量を演算し、
当該上下非対称成分制御量の演算値に基づいて、前記圧延装置の上下非対称成分制御量を制御することを特徴とする(14)〜(18)のいずれか1つに記載の圧延方法。
キスロール状態における前記作業側ロールチョックおよび駆動側ロールチョックに作用する圧延方向の弾性歪を測定し、前記測定された弾性歪に対応する前記作業ロールの作業側ロールチョックおよび駆動側ロールチョックのそれぞれに作用する圧延方向力に換算し、
前記作業側および駆動側の圧延方向力の換算値に基づいて、左右圧延方向力の差分を演算し、
前記左右圧延方向力の差分が、前記作業側および駆動側の圧延方向力の平均の±5%の範囲内になるように、圧延装置の左右圧下位置を設定し、
前記設定した圧下位置を初期圧下位置とすることを特徴とする、(14)〜(18)のいずれか1つに記載の圧延方法。
図2は、本発明で用いる圧延装置の好ましい形態例を模式的に示す図である。図2に示された本発明の圧延装置は、少なくとも上下一対の作業ロール1、2と補強ロール3、4と、プロジェクトブロック24、25に作業ロールインクリースベンディング装置30を備えたミルハウジング23を有する圧延装置であって、前記作業ロールのロールチョック5、6の作業側ロールチョックおよび駆動側ロールチョックそれぞれに発生する圧延方向の弾性歪を測定するためにロールチョックの出側および入側に歪測定手段9、10、11、12を備えていることを特徴とする。さらに図示されないが、各歪測定手段9〜12のそれぞれに対応する、歪換算手段(作業ロール入側・出側弾性歪−圧延方向力変換・ベンディング力補正装置)9’〜12’を備えており、作業ロールチョックの形状が上下左右で異なる場合や、ベンディング力が作用する場合においても、弾性歪の測定値に基づいて、作業ロールチョックに作用する圧延方向力に換算・補正することができる。
圧延装置の作業ロール1、2に作用する圧延方向力は基本的には作業ロールチョック5、6によって支持される、そして、作業ロールチョック5、6はプロジェクトブロック24等の部材によって圧延方向に固定されている。したがって、作業ロールチョック5、6に作用する力は、作業ロールチョック5、6に圧延方向の弾性歪みを生じさせ、これは歪測定手段により測定することができる。すなわち、弾性歪の測定値に基づいて、作業ロールチョック5、6に作用する圧延方向力を求めることができる。
歪測定手段9、10、11、12は、作業ロールチョックの出側および入側のいずれにも配備する。出側と入側の両方に歪測定手段を配備し、出側と入側の弾性歪の差を取ることにより、作業ロールチョックに圧延方向の何れの方向に力が作用しても、圧延方向力による作業ロールチョックに生じる弾性歪を測定でき、この弾性歪に基づいて換算される圧延方向力の精度を高めることができる。ただし、実施態様に応じて、上側または下側の出側または入側のいずれかまたはそれらの組み合わせを省略してもよい。例えば、後述するように、出側または入側のいずれか一方の歪測定手段を、荷重検出機能を有する油圧装置に置き換えてもよい。油圧装置の荷重検出機能を、置き換えられた歪測定手段の代用として、圧延方向力を求める演算に利用することができる。また、油圧装置でロールチョックを押し付けることにより、ロールチョックの圧延方向位置を安定させ、ロールチョックに作用する圧延方向力の測定の応答性および精度をさらに高めることが可能となる。
図3では、作業ロールチョック301に形成した穴の底部に歪測定手段304A、Bを挿入、配置させ、その後、ボルト305A、Bによって穴を塞ぎ、歪測定手段304A、Bを固定する構成となっている。歪測定手段304A、Bによるリード線306A、Bは、ボルト305A、B内を貫通させて、外部に引き出される。なお歪測定手段304A、Bは、垂直方向はロール軸中心高さ308を中心に、ロール軸上部からロール軸下部までのロール軸直径に収まる範囲309、軸方向は圧下支点位置310を中心に、ロール軸格納長さの範囲311に配置されることが好ましい。また歪測定手段304A、Bを取り付けるための穴深さについては、好ましくは圧延方向力作用位置307を基準に、深さ5mm程度から、圧延方向力作用位置307からロールチョック端面312までの長さの半分程度とすると良い。
F=σA=EAε (1)
σ:応力、A:断面積、E:弾性率
本願の方法の場合では、式(1)における断面積Aと弾性率Eに対応する定数を予め求めておき、これらの定数を使用して歪εを、力Fに換算することと等価である。
より具体的には、図9に示す通り、弾性歪と、オフセット分力、または、押し弾性歪測定値と圧延方向押しつけ力との関係から、関係式、例えば線形式(f(x)=ax+b、f(x):変数xの関数、a,b:定数)を求め、この関係式の定数(a,b)を使用して、弾性歪測定値を圧延方向力に変換することができる。なお、図9は、作業側と駆動側の形状が同一で、上下のみが異なる例を示しているが、作業ロールチョックの形状によっては、特にシフト装置を有するような圧延機では作業側と駆動側で異なる場合があるので、その場合はそれぞれの関係式を求める必要があることは言うまでもない。
また、図10に示す通り、オフセット分力を使用して、弾性歪測定手段を較正する時は、較正したい測定手段側に作業ロールチョックをオフセットし、オフセット分力を発生させ較正する。また、押しつけ装置がある場合は、入側および出側の弾性歪測定手段に同方向の力が作用するので、双方とも較正する。なお、同定手段は、特に制限はされず、ロードセルを使用してもよい。
作業ロールチョックには、圧延方向力の他に垂直方向に作業ロールベンディング力(インクリースまたはディクリース)が作用すると、弾性歪測定値が変化する。そのため、ベンディング力も考慮することにより、弾性歪に基づく圧延方向力への換算をより高精度に行うことが可能となる。
図11はインクリースベンディングおよびディクリースベンディング装置を概略的に示す図である。図11に示す通り、作業ロールチョックには、圧延方向に作用する力の他、垂直方向にインクリースベンディング力またはディクリースベンディング力が作用する。なお、図11は、作業ロールチョック間および作業ロールチョックと補強ロールチョック間で垂直方向の力を作用させるタイプのベンディング装置の例であるが、プロジェクトブロック等の部材に内蔵されたタイプ等、作業ロールチョックに垂直方向の力を加えるベンディング装置であれば同様の影響を受ける。図12に示す通り、作業ロールチョックにベンディング力が作用した場合、圧延方向力と垂直方向力の合力が発生する。弾性歪測定手段は、圧延方向の歪を測定するように配置されているが、この合力の影響を受け、弾性歪測定値は変化する。いいかえれば、垂直方向力すなわちベンディング力も考慮し弾性歪測定値からその影響を取り除くことによって圧延方向力の成分のみを抽出することができ、弾性歪に基づく圧延方向力への換算をより高精度に行うことが可能となる。
そこで、予め、作業ロールベンディング力を2水準以上変化させたキスロール締め込みを行い垂直方向荷重から求められるオフセット分力、または、圧延方向に押しつけるための装置を有する場合は、同様にベンディング力を変化させた状態の押しつけ力に基づき、ベンディング力毎に弾性歪測定値と圧延方向に作用する力の関係を求めておく。図13は、上作業ロールチョックに作用する圧延方向力の例で、ベンディング力を変化させた状態でのオフセット分力または押しつけ力と弾性歪との関係を示す図である。図13に示す通り、ベンディング力FB毎(Atonf/chock、Btonf/chockおよびCtonf/chock)に、弾性歪と、オフセット分力、または、押しつけ力との関係式、すなわち、線形近似であればその関数の定数a,bを求め、さらに、図14に示す通り、これらの定数と、ベンディング力との関係式(線形近似であればその関数の定数)を求めておく。このように予めベンディング力が作用した時の圧延方向力との関係式群を求め、この関係群を用いてベンディング力の影響を補正することにより、ベンディング力が作用している場合でも、弾性歪を測定することによって、圧延方向に作用する力を正確に検出することができる。
ピエゾ素子は、圧電素子(あつでんそし)とも呼ばれ、圧電体に加えられた力を電圧に変換する、あるいは電圧を力に変換する、圧電効果を利用した受動素子である。
歪ゲージは、薄い絶縁体上にジグザグ形状にレイアウトされた金属の抵抗体(金属箔)が取り付けられた構造をしており、変形による電気抵抗の変化を測定することによりひずみ量に換算することができる。測定原理として、被測定物が変形すると、ひずみゲージも同率で変形すること、およびひずみゲージの細い金属抵抗体は、伸びにより断面積が減るとともに長さが長くなり、その結果抵抗値が増えることを利用して、歪みを測定する。
ピエゾ素子や歪ゲージは、従来の荷重検出器装置であるロードセルに比べて、非常に小さく、上述のとおりロールチョック内に配備することができ、大規模な改造が不要であり、また、機器配備に関する管理上の制約も少ない。
さらに、前記歪換算手段により換算した前記作業側ロールチョックおよび駆動側ロールチョックに作用する圧延方向力の差分を演算する左右圧延方向力差分演算装置と、前記左右圧延方向力差分演算装置の演算値に基づいて前記圧延装置の作業側および駆動側の圧下装置制御量を演算する圧下レベリング制御量演算装置と、当該圧下レベリング制御量演算装置の演算値に基づいて前記圧延装置の作業側および駆動側の圧下装置を制御する圧下レベリング制御装置と、を備え、
前記圧下レベリング制御装置において、キスロール状態における作業側と駆動側の補強ロール反力の和をあらかじめ定められた値を中心にその±2%の範囲内の値とし、前記作業ロールの作業側のロールチョックおよび駆動側ロールチョックに作用する左右圧延方向力差分が作業側および駆動側の圧延方向力の平均の±5%の範囲内になるように前記圧延装置の作業側および駆動側の圧下装置制御量を演算することを特徴とする。
(A)圧下方向に作用する補強ロール反力は、ロール間スラスト力の影響を受け、その作業側と駆動側の差が顕著に変化する。しかし、作業ロールの作業側および駆動側のロールチョックに作用する圧延方向力(およびこれに伴うロールチョックの圧延方向の弾性歪み)の作業側と駆動側の差は、ロール間スラスト力の影響を受けずほぼ変化しない。
(B)具体的には、ロール間にクロス角が生じている場合、圧下方向に作用する補強ロール反力の作業側と駆動側の差はクロス角の方向、大きさによって変動する。しかし、作業ロールの圧延方向力(弾性歪み)の作業側と駆動側の差は、クロス角の方向、大きさが変化してもその影響を受けず、ほぼ一定である。
(C)つまり、作業ロールの圧延方向力(弾性歪み)の作業側と駆動側の差が概ね零、実際は作業側と駆動側の圧延方向力(弾性歪み)の平均値の±5%以内(もしくは、作業側と駆動側の圧延方向力(弾性歪み)の和の±2.5%以内)になるように作業側と駆動側の差圧下レベリングの零点調整を行えば、ロール間にスラスト力が作用していてもその影響を受けず、高精度な圧下零調が可能である。
この態様について説明する。まず、作業ロールチョックに作用する力によって生じた弾性歪みが測定される。この測定信号は、適当な変調処理を施され、アンテナに入力され、当該アンテナからロールチョックの外部に無線電波として発信される。受信器に伝えられた信号は、後段での演算に利用され、制御に反映することができる。より具体的には、例えば、この信号、すなわち出側と入側の弾性歪の差を取ることにより、圧延方向力による作業ロールチョックに生じる弾性歪を演算し、この弾性歪に基づいて、ベンディング力等を考慮した補正を加えて、圧延方向力へ換算することができ、この圧延方向力に基づいて、キャンバー、反り、キスロール零調等の種々の制御をすることができる。なお、無線通信方式は特に制限されない。無線通信手段の一例としては、ブルートゥースなどの近距離無線通信規格でもよく、無線LANや赤外線通信などで通信を行うものでも良い。
この態様によれば、印加される圧延方向力によって生じるロールチョックの歪みの測定信号を、簡易且つ小型の構成で、容易に高速且つリアルタイムで獲得することが可能となる。加えて、この態様によれば、機器配置(ロールチョックやプロジェクトブロックなどの機器どうしの位置関係)に関する制約がさらに低減される、すなわち上述した歪測定手段304A、Bに繋げられるリード線304A、B(図3参照)が不要となり、稼働する圧延装置に干渉しないようにリード線を複雑に取り回すこと(配線ルーティング)も不要となる。これらは、作業環境の改善およびコストの低減に大いに役立つ。
(13)に記載の発明では、圧延方向力による作業ロールチョックの弾性歪を入出側の歪測定手段の検出値の差分を求めてから、伝送する。これにより、チョック内またはチョック近傍に演算回路が必要となるが、伝送手段の数を少なくすることができる。特に無線で伝送する場合には、その無線手段の数を減らすことができる。すなわち、歪測定手段からの検出値は、そのまま(演算しないまま)入出側2つの伝送手段で伝送してもよいが、あるいは本態様で示されるように、入出側の差異を取って、その差異を圧延方向力による作業ロールチョックの弾性歪として伝送してもよい。
より具体的には、図9に示す通り、弾性歪と、オフセット分力、または、押し弾性歪測定値と圧延方向押しつけ力との関係から、関係式、例えば線形式(f(x)=ax+b、f(x):変数xの関数、a,b:定数)を求め、この関係式の定数(a,b)を使用して、弾性歪測定値を圧延方向力に変換することができる。なお、図9は、作業側と駆動側の形状が同一で、上下のみが異なる例を示しているが、作業ロールチョックの形状によっては、特にシフト装置を有するような圧延機では作業側と駆動側で異なる場合があるので、その場合はそれぞれの関係式を求める必要があることは言うまでもない。
また、図10に示す通り、オフセット分力を使用して、弾性歪測定手段を較正する時は、較正したい測定手段側に作業ロールチョックをオフセットし、オフセット分力を発生させ較正する。また、押しつけ装置がある場合は、入側および出側の弾性歪測定手段に同方向の力が作用するので、双方とも較正する。なお、同定手段は、特に制限はされず、ロードセルを使用してもよい。
作業ロールチョックには、圧延方向力の他に垂直方向に作業ロールベンディング力(インクリースまたはディクリース)が作用すると、弾性歪測定値が変化する。そのため、ベンディング力も考慮することにより、弾性歪に基づく圧延方向力への換算をより高精度に行うことが可能となる。
図11はインクリースベンディングおよびディクリースベンディング装置を概略的に示す図である。図11に示す通り、作業ロールチョックには、圧延方向に作用する力の他、垂直方向にインクリースベンディング力またはディクリースベンディング力が作用する。なお、図11は、作業ロールチョック間および作業ロールチョックと補強ロールチョック間で垂直方向の力を作用させるタイプのベンディング装置の例であるが、プロジェクトブロック等の部材に内蔵されたタイプ等、作業ロールチョックに垂直方向の力を加えるベンディング装置であれば同様の影響を受ける。図12に示す通り、作業ロールチョックにベンディング力が作用した場合、圧延方向力と垂直方向力の合力が発生する。弾性歪測定手段は、圧延方向の歪を測定するように配置されているが、この合力の影響を受け、弾性歪測定値は変化する。いいかえれば、垂直方向力すなわちベンディング力も考慮し弾性歪測定値からその影響を取り除くことによって圧延方向力の成分のみを抽出することができ、弾性歪に基づく圧延方向力への換算をより高精度に行うことが可能となる。
そこで、予め、作業ロールベンディング力を2水準以上変化させたキスロール締め込みを行い垂直方向荷重から求められるオフセット分力、または、圧延方向に押しつけるための装置を有する場合は、同様にベンディング力を変化させた状態の押しつけ力に基づき、ベンディング力毎に弾性歪測定値と圧延方向に作用する力の関係を求めておく。図13は、上作業ロールチョックに作用する圧延方向力の例で、ベンディング力を変化させた状態でのオフセット分力または押しつけ力と弾性歪との関係を示す図である。図13に示す通り、ベンディング力FB毎(Atonf/chock、およびBtonf/chockおよびCtonf/chock)に、弾性歪と、オフセット分力、または、押しつけ力との関係式、すなわち、線形近似であればその関数の定数a,bを求め、さらに、図14に示す通り、これらの定数と、ベンディング力との関係式(線形近似であればその関数の定数)を求めておく。このように予めベンディング力が作用した時の圧延方向力との関係式群を求め、この関係群を用いてベンディング力の影響を補正することにより、ベンディング力が作用している場合でも、弾性歪を測定することによって、圧延方向に作用する力を正確に検出することができる。
圧延機は、上作業ロールチョック5に支持された上作業ロール1と、上作業ロール1を補強する上補強ロールチョック5に支持された上補強ロール3と、下作業ロールチョック6に支持された下作業ロール2と、下作業ロール2を補強する下補強ロールチョック7に支持された下補強ロール4を備え、圧下装置13を備えている。なお、金属板材21は、圧延方向22に圧延される。
なお、図6には、基本的に作業側の装置構成のみを図示しているが、駆動側にも同様の装置が存在する。
そしてこの制御量演算結果に基づいて、上下ロール速度制御装置20によって圧延機のロール速度の上下非対称成分を制御することで反り発生のない、あるいは極めて反りの軽微な圧延が実現できる。
なお、ここでは、上下非対称成分制御量として、前記圧延機のロール速度を用いたが、圧延ロールと被圧延材との摩擦係数、被圧延材の上下面温度差、被圧延材の入射角、及び、作業ロールチョックの水平方向位置等を用いてもよい。
この態様について説明する。まず、作業ロールチョックに作用する力によって生じた弾性歪みが測定される。この測定信号は、適当な変調処理を施され、アンテナに入力される。当該アンテナからロールチョックの外部に無線電波として発信される。受信器に伝えられた信号は、後段での演算に利用され、制御に反映することができる。より具体的には、例えば、この信号、すなわち出側と入側の弾性歪の差を取ることにより、圧延方向力による作業ロールチョックに生じる弾性歪を演算し、この弾性歪に基づいて、ベンディング力等を考慮した補正を加えて、圧延方向力へ換算することができ、この圧延方向力に基づいて、キャンバー、反り、キスロール零調等の種々の制御をすることができる。なお、無線通信方式は特に制限されない。無線通信手段の一例としては、ブルートゥースなどの近距離無線通信規格でもよく、無線LANや赤外線通信などで通信を行うものでも良い。
この態様によれば、印加される圧延方向力によって生じるロールチョックの歪みの測定信号を、簡易且つ小型の構成で、容易に高速且つリアルタイムで獲得することが可能となる。加えて、この態様によれば、機器配置(ロールチョックやプロジェクトブロックなどの機器どうしの位置関係)に関する制約がさらに低減される、すなわち上述した歪測定手段304A、Bに繋げられるリード線304A、B(図3参照)が不要となり、稼働する圧延装置に干渉しないようにリード線を複雑に取り回すこと(配線ルーティング)も不要となる。これらは、作業環境の改善およびコストの低減に大いに役立つ。
(26)に記載の発明では、圧延方向力による作業ロールチョックの弾性歪を入出側の歪測定手段の検出値の差分を求めてから、伝送する。これにより、伝送する前に入出側の歪差を演算する工程が必要となるが、伝送の経路を少なくすることができる。特に無線で伝送する場合には、その無線経路の数を減らすことができる。すなわち、歪測定手段からの検出値は、そのまま(演算しないまま)入出側2つの伝送手段で伝送してもよいが、あるいは本態様で示されるように、入出側の差異を取って、その差異を圧延方向力による作業ロールチョックの弾性歪として伝送してもよい。
試験方法としては、上作業ロールチョックとハウジング間に上の圧延方向力測定用ロードセルが配置され下作業ロールチョックとプロジェクトブロック間に下の圧延方向力測定用ロードセルが配置され、かつ本発明であるロールチョック内部に圧延方向力により生じる歪を測定する手段、および前記測定された弾性歪に対応する圧延方向力に換算する歪換算手段を備えた状態で、圧延後の板厚が5mm〜100mmとなる条件で圧延を実施し、両者の出力について調査した。本試験では、補強ロールに対し作業ロールを25mm圧延出側方向にオフセットさせ、オフセット分力として圧延方向力が生じやすい状態とした。
上記データの中には、ベンディング力を変更したデータも含まれ、また、上下で作業ロールチョックの形状が異なるが、本発明の手段では、予め同定しておいた弾性歪と圧延方向力の関係式およびベンディング力との関係式に基づき圧延方向力の補正を行っているので、作業ロールチョックの形状、ベンディング力の影響を受けず高精度な圧延方向力の測定が可能であることもわかった。さらに、本発明の歪測定および歪換算手段は、ロードセルに比べて、装置自体の価格が概して廉価である上に、容易に取り付けることができるので改造コストの面でも有利であった。また、無線を用いる場合、2通りの伝送、すなわち(i)歪測定信号をそのまま(演算しないまま)入出側のそれぞれの伝送手段で伝送すること、および、(ii)入出側の差異を取ってから、その差異を圧延方向力による作業ロールチョックの弾性歪として伝送すること、を試みたが、いずれの場合も問題なく圧延装置を稼働することができた。
さらに、図7に示した圧延装置を用いて、ロールチョックとハウジング間およびプロジェクトブロック間に圧延方向力測定用ロードセルが配置され、かつ本発明であるロールチョック内部に圧延方向力により生じる歪を測定する手段、および前記測定された弾性歪に対応する圧延方向力に換算する歪換算手段を備えた状態で、入側板厚20〜150mm、板幅3000mmの普通鋼板50枚について圧延装置出側板厚15〜100mmとする圧延を、特別な制御を行わない圧延方法と、本発明であるロールチョック内部に作用する圧延方向力の出力(換算値)の左右差が零になるようにレベリング制御を行う圧延方法について、それぞれ実施した。なお、上記の圧延条件の中には、ベンディング力を変更したデータも含まれていた。
さらに、図7に示した圧延装置を用いて、ロールチョックとハウジング間およびプロジェクトブロック間に圧延方向力測定用ロードセルが配置され、かつ本発明であるロールチョック内部に圧延方向力により生じる歪を測定する手段、および前記測定された弾性歪に対応する圧延方向力に換算する歪換算手段を備えた状態で、入側板厚20〜150mm、板幅3000mmの普通鋼板50枚について圧延装置出側板厚15〜100mmとする圧延を、特別な制御を行わない圧延方法と、本発明であるロールチョック内部に作用する圧延方向力の出力(換算値)の上下差が零になるように異周速制御を行う圧延方法について、それぞれ実施した。なお、上記の圧延条件の中には、ベンディング力を変更したデータも含まれていた。
この結果、本発明により、あらゆる板厚条件で、作業ロールチョックの形状が異なる場合やベンディング力が作用している場合でも、これらの影響を受けず高精度な圧延方向力の測定ができ、高精度な反り制御が可能となり、通板トラブルを解消できることがわかった。
さらに、図7に示した圧延装置において、キスロール締め込み試験を行った。作業ロール径は1200mm、補強ロール径は2400mmである。また、定格荷重は80000kNである。
キスロール位置ではロードセルの場合適用範囲の端になるので、適用範囲の中心に比べて、僅かながら誤差が大きくなることがある。一方、本発明では、ロール位置によって検出精度が変わることがなく、誤差は変化しない。さらに、作業ロールチョックの形状が異なる場合やベンディング力が作用している場合でも、これらの影響を受けず高精度な圧延方向力の測定ができるので、高精度な圧下零調が可能であることがわかった。
2 下作業ロール
3 上補強ロール
4 下補強ロール
5 上作業ロールチョック(作業側)
6 下作業ロールチョック(作業側)
7 上補強ロールチョック(作業側)
8 下補強ロールチョック(作業側)
9 上作業ロール出側歪測定手段(作業側)
9’ 上作業ロール出側弾性歪−圧延方向力変換・ベンディング力補正装置(作業側)
10 上作業ロール入側歪測定手段(作業側)
10’ 上作業ロール入側弾性歪−圧延方向力変換・ベンディング力補正装置(作業側)
11 下作業ロール出側歪測定手段(作業側)
11’ 下作業ロール出側弾性歪−圧延方向力変換・ベンディング力補正装置(作業側)
12 下作業ロール入側歪測定手段(作業側)
12’ 下作業ロール入側弾性歪−圧延方向力変換・ベンディング力補正装置(作業側)
13 圧下装置
14 上作業ロール圧延方向力演算装置(作業側)
15 下作業ロール圧延方向力演算装置(作業側)
16 作業ロール圧延方向合力演算装置[加減算器](作業側)
17 作業ロール圧延方向合力演算装置[加減算器](駆動側)
18 圧延方向力差演算装置(作業側−駆動側/上側−下側)
19 制御量演算装置(圧下レベリング制御量/上下非対称成分制御量)
20 制御装置(圧下レベリング/上下非対称成分)
21 金属板材
22 圧延方向
23 ミルハウジング
24 出側プロジェクトブロック
25 入側プロジェクトブロック
26 圧延荷重検出装置
27 押し付け装置
30 作業ロールインクリースベンディング装置
31 分配器
109 上作業ロール出側ロードセル(作業側)
110 上作業ロール入側ロードセル(作業側)
111 下作業ロール出側ロードセル(作業側)
112 下作業ロール入側ロードセル(作業側)
301 ロールチョック
302 ベアリング
303 ロール軸格納部
304 歪測定手段
305 ボルト
306 リード線
307 圧延方向力作用位置
308 ロール軸中心高さ
309 ロール軸直径
310 圧下支点位置
311 ロール軸格納長さ
312 ロールチョック端面
Claims (26)
- 少なくとも上下一対の作業ロールと補強ロールとを有する圧延装置において、前記作業ロールの作業側ロールチョックおよび駆動側ロールチョックのそれぞれに発生する圧延方向の弾性歪を測定する歪測定手段、および前記測定された弾性歪に対応する前記作業ロールの作業側ロールチョックおよび駆動側ロールチョックのそれぞれに作用する圧延方向力に予め同定しておいた弾性歪と圧延方向力の関係式を用いて換算する歪換算手段を備えていることを特徴とする圧延装置。
- オフセット分力による圧延方向力の同定手段を備えていることを特徴とする、請求項1に記載の圧延装置。
- チョック押しつけ力による圧延方向力の同定手段を備えていることを特徴とする、請求項1または2に記載の圧延装置。
- 前記換算手段が、ベンディング力による前記圧延方向力への影響を補正する機能を有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の圧延装置。
- 前記歪測定手段がピエゾ素子または歪ゲージであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の圧延装置。
- 前記歪換算手段により換算した前記作業側ロールチョックおよび駆動側ロールチョックに作用する圧延方向力の差分を演算する左右圧延方向力差分演算装置と、前記左右圧延方向力差分演算装置の演算値に基づいて前記圧延装置の作業側および駆動側の圧下装置制御量を演算する圧下レベリング制御量演算装置と、当該圧下レベリング制御量演算装置の演算値に基づいて前記圧延装置の作業側および駆動側の圧下装置を制御する圧下レベリング制御装置と、を備えていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の圧延装置。
- 前記歪換算手段により換算した前記上側作業ロールチョックおよび下側作業ロールチョックに作用する圧延方向力の差分を演算する上下圧延方向力差分演算装置と、前記上下圧延方向力差分演算装置の演算値に基づいて、前記圧延装置の上下非対称成分制御量を演算する上下非対称成分制御量演算装置と、当該上下非対称成分制御量演算装置の演算値に基づいて前記圧延装置の上下非対称成分制御量を制御する上下非対称成分制御装置と、を備えていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の圧延装置。
- 前記歪測定手段が、キスロール状態における圧延方向の弾性歪を測定する歪測定手段である圧延装置であって、
さらに、前記歪換算手段により換算した前記作業側ロールチョックおよび駆動側ロールチョックに作用する圧延方向力の差分を演算する左右圧延方向力差分演算装置と、前記左右圧延方向力差分演算装置の演算値に基づいて前記圧延装置の作業側および駆動側の圧下装置制御量を演算する圧下レベリング制御量演算装置と、当該圧下レベリング制御量演算装置の演算値に基づいて前記圧延装置の作業側および駆動側の圧下装置を制御する圧下レベリング制御装置と、を備え、
前記圧下レベリング制御装置において、キスロール状態における作業側と駆動側の補強ロール反力の和をあらかじめ定められた値を中心にその±2%の範囲内の値とし、前記作業ロールの作業側のロールチョックおよび駆動側ロールチョックに作用する左右圧延方向力差分が作業側および駆動側の圧延方向力の平均の±5%の範囲内になるように前記圧延装置の作業側および駆動側の圧下装置制御量を演算することを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の圧延装置。 - 前記作業ロールチョックの圧延方向入側、出側のいずれか一方に、該作業ロールチョックを圧延方向に押しつけるための押し付け装置を有することを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の圧延装置。
- 前記作業側ロールチョックおよび駆動側ロールチョックの圧延方向入側と出側のうち、補強ロールを基準として前記作業ロールをオフセットしている側とは反対側に、前記作業側ロールチョックおよび駆動側ロールチョックを圧延方向に押し付けるための押し付け装置を備えていることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の圧延装置。
- 前記押し付け装置が圧延方向力を検出する機能を有することを特徴とする、請求項9または10に記載の圧延装置。
- 前記歪測定手段は測定信号を無線で伝送することを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の圧延装置。
- 前記作業ロールチョックの入出側の歪差を演算する回路を備え、該歪差を圧延方向力による前記作業ロールチョックの弾性歪として伝送することを特徴とする、請求項1から12のいずれか1項に記載の圧延装置。
- 少なくとも上下一対の作業ロールと補強ロールとを有する圧延装置を用いて行う金属板材の圧延方法において、前記作業ロールの作業側ロールチョックおよび駆動側ロールチョックのそれぞれに発生する圧延方向の弾性歪を測定し、前記測定された弾性歪に対応する前記作業ロールの作業側ロールチョックおよび駆動側ロールチョックのそれぞれに作用する圧延方向力に予め同定しておいた弾性歪と圧延方向力の関係式を用いて換算する、圧延方法。
- オフセット分力による圧延方向力の同定を行うことを特徴とする、請求項14に記載の圧延方法。
- チョック押しつけ力による圧延方向力の同定を行うことを特徴とする、請求項14または15に記載の圧延方法。
- 前記換算において、ベンディング力による前記圧延方向力への影響の補正を行うことを特徴とする、請求項14〜16のいずれか1項に記載の圧延方法。
- 前記歪測定手段がピエゾ素子または歪ゲージであることを特徴とする請求項14〜17のいずれか1項に記載の圧延方法。
- 前記作業ロールの作業側ロールチョックおよび駆動側ロールチョックのそれぞれに作用する圧延方向力の換算値に基づいて、左右圧延方向力の差分を演算し、
前記左右圧延方向力差分の演算値に基づいて圧延装置の作業側および駆動側の圧下装置制御量を演算し、
当該圧下装置制御量の演算値に基づいて前記圧延装置の作業側および駆動側の圧下装置を制御することを特徴とする請求項14〜18のいずれか1項に記載の圧延方法。 - 前記作業ロールの上側作業ロールチョックおよび下側作業ロールチョックに作用する圧延方向力の換算値に基づいて、上下圧延方向力の差分を演算し、
前記上下圧延方向力差分の演算値に基づいて、圧延装置の上下非対称成分制御量を演算し、
当該上下非対称成分制御量の演算値に基づいて、前記圧延装置の上下非対称成分制御量を制御することを特徴とする請求項14〜18のいずれか1項に記載の圧延方法。 - キスロール状態における作業側と駆動側の補強ロール反力の和をあらかじめ定められた値を中心にその±2%の範囲内の値とし、
キスロール状態における前記作業側ロールチョックおよび駆動側ロールチョックに作用する圧延方向の弾性歪を測定し、前記測定された弾性歪に対応する前記作業ロールの作業側ロールチョックおよび駆動側ロールチョックのそれぞれに作用する圧延方向力に換算し、
前記作業側および駆動側の圧延方向力の換算値に基づいて、左右圧延方向力の差分を演算し、
前記左右圧延方向力の差分が、前記作業側および駆動側の圧延方向力の平均の±5%の範囲内になるように、圧延装置の左右圧下位置を設定し、
前記設定した圧下位置を初期圧下位置とすることを特徴とする、請求項14〜18のいずれか1項に記載の圧延方法。 - 前記作業ロールチョックの圧延方向入側、出側のいずれか一方に、該作業ロールチョックを圧延方向に押しつけることを特徴とする、請求項14〜21のいずれか1項に記載の圧延方法。
- 前記作業側ロールチョックおよび駆動側ロールチョックの圧延方向入側と出側のうち、補強ロールを基準として前記作業ロールをオフセットしている側とは反対から、前記作業側ロールチョックおよび駆動側ロールチョックを圧延方向に押し付けることを特徴とする、請求項14〜21のいずれか1項に記載の圧延方法。
- 前記押し付ける手段が圧延方向力を検出する機能を有することを特徴とする、請求項22または23に記載の圧延方法。
- 前記歪測定手段は測定信号を無線で伝送することを特徴とする請求項14から24のいずれか1項に記載の圧延方法。
- 前記作業ロールの入側および出側に発生する圧延方向の弾性歪を測定し、入出側の歪差を演算し、該歪差を圧延方向力による前記作業ロールチョックの弾性歪として伝送することを特徴とする請求項14から25のいずれか1項に記載の圧延方法。
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