JP6439754B2 - 熱間仕上圧延機のレベリング零調方法 - Google Patents

Description

本発明は、油圧により圧下する熱間仕上圧延機のレベリング零調方法に関する。

熱延鋼板を製造する熱間圧延工程における仕上圧延機（仕上ミル）では、圧延ロールを交換した際に、油圧圧下による圧下量制御範囲を限定して素早い板厚制御を可能にするため、ハウジングと油圧圧下シリンダとの間にワークロール径ごとに異なる厚みのロールチョックライナー（以下、ライナーとも記す）を挿入して、油柱長（油圧圧下シリンダのストローク長）が所定値以下に短くなるようにしている。また、ワークロールの径によっては、油圧圧下シリンダ（油柱）の動作可能範囲を超える領域で動作させる必要が生じる事態が発生することがあるため、動作範囲不足を補う目的で、ロールチョックライナーを挿入することもある。

一方、熱間圧延において、目標の板厚に圧延するためには、上下ワークロール間の開度設定が必要である。この開度設定は、通常、油圧圧下シリンダにより行われる。このとき、熱変形や摩耗あるいはロール交換によりワークロールの形状が変化すると、ロール間開度が零となる油柱長（油柱位置）が変化する。このため、ワークロール間の開度が零となる油柱長（油柱位置）を求め、その値を基準にしてオペレータ側（ＯＰ側）油圧圧下リンダとドライブ側（ＤＲ側）油圧圧下シリンダの油柱長の差（油柱差）が所定値を超えないように管理している。

また、個々の圧延ロールの寸法の相違による圧延中の鋼板の幅方向板厚差（ウェッジ）や蛇行などの圧延への影響を排除するため、圧延前の鋼板がない状態で、所定荷重を掛けたまま、ＯＰ側とＤＲ側の荷重の差が所定値以内になるように、ＯＰ側またはＤＲ側の圧下量を調整する幅方向のレベリング動作による零調を実施し、上下圧延ロール間のギャップを水平に保つ準備を行う。このような幅方向のレベリング動作による零調をレベリング零調という。

このようなレベリング零調を高精度で実施することは、圧延時の鋼板の蛇行を防止することや、鋼板の幅方向の板厚を精度良く制御するために非常に重要である。

これまで、レベリング零調の精度を向上すべく、種々のレベリング零調の方法が提案されてきた。

例えば、特許文献１には、レベリング零調を実施する際に、ロール替え直前の圧延時の油柱差（ＯＰ側の油柱長とＤＲ側の油柱長との差）を、ロールの対称度等のロール替えにともない寸法変化した分の油柱差換算値を用いて補正する技術が示されている。

特開平１０−８５８１１２号公報

上記技術も含めて、今回圧延時のレベリング零調における油柱差の初期値（初期油柱差）は、前回圧延時のレベリング零調完了時の油柱差の実績値とするのが通常である。

また、上記技術は、圧延ロール以外の圧延機や付属する装置類が機械寸法通りであることを前提としてレベリング零調を行うため、ＯＰ側またはＤＲ側のロールチョックライナーの腐食や摩耗等を起因として、ＯＰ側油圧圧下シリンダの油柱長とＤＲ側の油圧圧下シリンダの油柱長との差である油柱差の初期油柱差に対する変化量が、今回のレベリング零調を行って所定の閾値を超えると、圧延機を制御するためのプロセスコンピュータ（ＰＣ）やプログラマブル・ロジックコントローラ（ＰＬＣ）が“異常”と判断して、レベリング零調の動作の途中であっても自動で油柱動作を中断し停止する。

このＰＣやＰＬＣが自動で行う動作停止は、圧延操業上、圧延中も含めた圧延機の異常（例えば、圧延中の鋼板の破断直前に発生するＯＰ側とＤＲ側の圧下量の差の変化や、鋼板の形状不良による絞り発生時に鋼板が重なって圧延された際のＯＰ側とＤＲ側の圧下量の差の変化等）を監視するために重要であるため、異常と判断する閾値を緩和することは一時的でも好ましくない。

そこで、従来は、レベリング零調を行っている際に油柱の動作が異常停止されると、オペレータが油柱差を上記の初期油柱差に近づけるように手介入でＯＰ側またはＤＲ側の油柱長を調整したり、圧延ロール（ワークロール、バックアップロールなど）を別のロールに交換したりすることによって、圧下方向の寸法を変更し、レベリング零調におけるＯＰ側およびＤＲ側の油柱長の差の初期油柱差に対する変化量を閾値以下に収めて異常を解消させていた。このように、レベリング零調時に油柱動作を異常停止した際にオペレータが手介入すると、その分の時間を要し、圧延再開が遅れて生産能率を著しく低下させていた。

したがって、本発明は、熱間仕上圧延機におけるレベリング零調を早期に完了させることができる方法を提供することを課題とする。

本発明者らは、上記課題を解決するため検討を重ねた結果、
（ｉ）ロールチョックライナーごとにレベリング零調時のＯＰ側およびＤＲ側の油柱差を初期油柱差として設定できるようにすること、
（ii）その初期油柱差には、当該ロールチョックライナーにおいて前回レベリング零調が完了したときの油柱差の実績値を用いること
が有効であることを見出した。

すなわち、本発明は、油圧圧下装置により上下ロールに荷重を掛けて圧延する熱間仕上圧延機において、鋼板がロール間に噛み込まない状態のまま、油圧圧下の油柱を動作してワークロールを接触させた後、所定の荷重を掛けて上下ワークロール間のギャップの基準となる零点を設定し、かつ、オペレータ側とドライブ側の荷重差が所定値以内になるように、幅方向のレベリング動作による零調を実施するレベリング零調方法であって、圧延ロールの交換時に、ロールチョックライナーを今回の圧延で使用するものに交換するとともに、ＯＰ側とＤＲ側の油柱差を設定する際に、今回使用するロールチョックライナー自体を使用した前回零調した際の油柱差の実績値を用いて、今回の油柱差の初期値として設定した後、今回の零調位置に至るまで油柱を動作させることを特徴とする、熱間仕上圧延機のレベリング零調方法を提供する。

本発明によれば、ＯＰ側とＤＲ側の油柱差を設定する際に、今回使用するロールチョックライナーにおける前回零調した際の油柱差の実績値を用いて、今回の油柱差の初期値として設定するので、熱間仕上圧延機におけるレベリング零調を早期に完了させることができる。

本発明の一実施の形態に係るレベリング零調方法の実施に用いられる熱間仕上圧延機の一例を示す側面断面図である。 本発明の一実施の形態に係るレベリング零調方法の実施に用いられる熱間仕上圧延機の一例を示す概略正面図である。なお、ハウジングは省略した。 従来のレベリング零調の制御ブロックを示す図である。 従来のレベリング零調の制御フローを示す図である。 従来の、ＯＰ側とＤＲ側の摩耗が同一で摩耗差のないライナーを用いた場合のレベリング零調を説明するための図である。 従来の、ＯＰ側とＤＲ側の摩耗が同一で摩耗差のないライナーを用いた場合のレベリング零調における油柱差の実績値の一例を示す図である。 従来の、ＯＰ側とＤＲ側の摩耗が不均一で摩耗差の大きいライナーを用いた場合のレベリング零調を説明するための図である。 従来の、ＯＰ側とＤＲ側の摩耗が不均一で摩耗差の大きいライナーを用いた場合のレベリング零調における油柱差の実績値の一例を示す図である。 本発明の一実施形態のレベリング零調方法を行うための制御ブロックを示す図である。 本発明の一実施形態のレベリング零調方法を行うための制御フローを示す図である。 本発明の一実施形態のレベリング零調方法を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係るレベリング零調方法の実施に用いられる熱間仕上圧延機の一例を示す側面断面図、図２はそのハウジングを省略した概略正面図である。

図１において、仕上圧延機１００は、ハウジング１と、熱延鋼板を圧延する上ワークロール２および下ワークロール３と、上ワークロール２を支持する上バックアップロール４と、下ワークロール３を支持する下バックアップロール５とを有している。なお、ワークロールとバックアップロールとの間に中間ロールを有してもよい。

また、図２において、上バックアップロール４のＯＰ側およびＤＲ側に、それぞれ、ＯＰ側上ロールチョック６ａおよびＤＲ側上ロールチョック６ｂを有しており、下バックアップロール５のＯＰ側およびＤＲ側に、それぞれ、ＯＰ側下ロールチョック７ａおよびＤＲ側下ロールチョック７ｂを有している。なお、図２では、図１に記載のハウジングを省略している。

さらに、ＯＰ側上ロールチョック６ａおよびＤＲ側上ロールチョック６ｂの上に、それぞれ、ＯＰ側油圧圧下シリンダ８ａおよびＤＲ側油圧圧下シリンダ８ｂを有していて、これら油圧圧下シリンダ８ａおよび８ｂの圧下により熱延鋼板が圧延される。

さらにまた、ハウジング１とＯＰ側油圧圧下シリンダ８ａとの間およびハウジング１とＤＲ側油圧圧下シリンダ８ｂとの間には、それぞれ、ＯＰ側ロールチョックライナー９ａおよびＤＲ側ロールチョックライナー９ｂが挿入されている。これらロールチョックライナー９ａ，９ｂは、ワークロールを交換した際に、油圧圧下による圧下量制御範囲を限定して素早い板厚制御を可能にするために用いられ、ワークロール径ごとに異なる厚みのものに切り替えられるようになっている。

ＯＰ側下ロールチョック７ａおよびＤＲ側下ロールチョック７ｂの下には、それぞれ圧延荷重を測定するためのＯＰ側ロードセル１０ａおよびＤＲ側ロードセル１０ｂが設けられている。なお、ロードセル１０ａおよび１０ｂは、上ロールチョック６ａおよび６ｂより上部に設けてもよく、油圧圧下シリンダ８ａおよび８ｂはロールチョックライナー９ａおよび９ｂとともに下ロールチョック７ａおよび７ｂより下部に設けてもよい。

仕上圧延機は、圧延プロセス全体を制御するＰＣと下位の制御器であるＰＬＣにより制御されるようになっている。また、油圧圧下シリンダ８ａ，８ｂは油圧圧下制御装置により制御され、油圧圧下制御装置はＰＬＣにより制御される。

熱間圧延において、目標の板厚に圧延するためには、上下ワークロール２，３間の開度設定が必要であり、この開度設定が油圧圧下シリンダ８ａ，８ｂにより行われる。油圧圧下シリンダ８ａ，８ｂの位置、すなわち油柱長は、シリンダ内のマグネスケールにより認識され、基準となる零点を設定する。

そして、熱変形や摩耗あるいはロールの交換によりワークロール２，３の形状が変化すると、ロール間開度が零となる油柱長が変化し、あるいは、個々の圧延ロールの幅方向寸法の相違による幅方向板厚差（ウェッジ）や蛇行などの圧延への影響が生じるので、これらを排除するため、圧延前に、鋼板がない状態で、ワークロール２，３を回転させながらまたは回転を停止したまま接触させて、所定荷重を掛けたまま、ＯＰ側とＤＲ側の荷重差が所定値以内になるように、幅方向のレベリング動作による零調（レベリング零調）を実施する。このレベリング零調により、ワークロールの個体差により発生する上下ワークロール２，３の平行度変化を吸収し、上下ワークロール２，３の平行度を一定に保つ。

従来のレベリング零調は、図３の制御ブロックおよび図４の制御フローに示すように、前回圧延時のレベリング零調完了時にＰＬＣ３０に油圧圧下シリンダ８ａ，８ｂの油柱差の実績値を記憶させ、今回のレベリング零調時に、記憶した前回圧延時のレベリング零調完了時の油柱差の実績値を今回の初期油柱差として設定する。この油柱差の設定値は、油圧圧下制御装置４０に送られ、その設定値に基づいて油柱（油圧圧下シリンダ８ａ，８ｂ）が操作される。レベリング動作中には、荷重実績値および油柱差の実績値がＰＬＣ３０に送信される。ＰＬＣ３０は、ＯＰ側とＤＲ側の荷重差が所定の範囲から外れていると、油柱差の設定値を変更し、油圧圧下制御装置４０へ送る。この操作をＯＰ側とＤＲ側が所定の範囲に入るまで繰り返す。

ワークロール２，３を組替える際に、ライナー９ａ，９ｂの摩耗が同一の場合または組替えを行わない場合、つまりＯＰ側とＤＲ側のライナーの摩耗差がない場合のレベリング零調においては、図５に示すように、前回圧延時の油柱差の実績値を今回油柱差の設定値としてワークロールの個体差分のみレベリング動作を実施すればよい。この場合、例えば図６のチャートに示すように、初期油柱差からの油柱差の変化量は小さく、油柱差はほとんど変化しないため、レベリング零調は短時間で正常に終了する。

これに対して、ワークロール２，３を組替える際に、ライナー９ａ，９ｂの摩耗が不均一で摩耗差が大きいと、レベリング零調の際に、その摩耗差も吸収するようにレベリング動作を行う必要がある。すなわち、図７に示すように、ＯＰ側とＤＲ側のライナーに大きな摩耗差がある場合、摩耗差分も含めてロールの平行度のずれを吸収する必要があるため、レベリング動作量が大きくなる。このため、例えば図８のチャートに示すように、油柱差が大きく変化し、油柱差の変化量の閾値超えやこれを解消するための所定時間内の設定が困難となるタイムアウトが発生して、ＰＬＣ３０（またはＰＣ２０）が油柱動作を停止させる。そのため、オペレータの手介入が必要となり作業に多大な時間がかかる。

そこで、本実施形態では、ライナーの摩耗差に起因して油柱差の変化量が大きくなることを解消するため、レベリング零調を行う際の初期油柱差の値として、ライナーごとの、前回レベリング零調した際の油柱差の実績値を用いてレベリング零調を行う。すなわち、同じライナーであれば、前回のレベリング零調時から今回のレベリング零調時までのライナーの摩耗はわずかであるため、前回の油柱差と今回の油柱差の相違もわずかであり、また、前回のレベリング零調が実施可能であったため、今回の油柱差の変化量も閾値未満であって、今回のレベリング零調も実施可能であることを活用する。

この際のレベリング零調は、具体的には、図９の制御ブロックおよび図１０の制御フローに示すように制御される。ＰＣ２０には、ライナーごとの、前回レベリング零調した際の油柱差の実績値を記憶しておく。そして、レベリング零調前には、ＰＣ２０が今回用いるワークロールに対応したライナーを算出し、対応する初期油柱差をＰＬＣ３０に送信する。ＰＬＣ３０は、ＰＣ２０より受信した油柱差を設定し、所定の差荷重になるよう油柱設定を変化させる。この油柱設定は、油圧圧下制御装置４０に送られ、その設定値に基づいて油柱（油圧圧下シリンダ８ａ，８ｂ）が操作される。油圧圧下制御装置４０は、荷重の実績値および油柱差の実績値をＰＬＣ３０に送信する。レベリング零調完了時にはＰＬＣ３０はＰＣ２０に油柱差の実績値を送信する。ＰＣ２０は、油柱差の実績値をＰＬＣ３０から受信し、ライナーごとに実績値を保存する。

すなわち、図１１に示すように、ライナーを交換してレベリング零調を行う場合には、今回用いるライナーにおける前回のレベリング零調完了時の油柱差を初期油柱差として用いる。

これにより、ライナー摩耗差に対応するレベリング動作を削減することができ、レベリング動作量を少なくすることができる。このため、レベリング零調が可能であった前回の油柱差の実績値に基づいて今回のレベリング零調を行うため、油柱差の変化量が閾値を超える事態を抑制することができ、レベリング零調を早期に完了させることができる。また、油柱差の変化量の閾値を変更することがないため、圧延中の幅方向の圧下の異常も監視することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内で種々変形可能である。

１ ハウジング
２，３ ワークロール
４．５ バックアップロール
６ａ，６ｂ 上ロールチョック
７ａ，７ｂ 下ロールチョック
８ａ，８ｂ 油圧圧下シリンダ
９ａ，９ｂ ロールチョックライナー（ライナー）
１０ａ，１０ｂ ロードセル
２０ プロセスコンピュータ（ＰＣ）
３０ プログラマブル・ロジックコントローラ（ＰＬＣ）
４０ 油圧圧下制御装置
１００ 仕上圧延機

Claims (1)

1. 油圧圧下装置により上下ロールに荷重を掛けて圧延する熱間仕上圧延機において、鋼板がロール間に噛み込まない状態のまま、油圧圧下の油柱を動作してワークロールを接触させた後、所定の荷重を掛けて上下ワークロール間のギャップの基準となる零点を設定し、かつ、オペレータ側とドライブ側の荷重差が所定値以内になるように、幅方向のレベリング動作による零調を実施するレベリング零調方法であって、
   圧延ロールの交換時に、ロールチョックライナーを今回の圧延で使用するものに交換するとともに、
   オペレータ側とドライブ側の油柱差を設定する際に、今回使用するロールチョックライナー自体を使用した前回零調した際の油柱差の実績値を用いて、今回の油柱差の初期値として設定した後、今回の零調位置に至るまで油柱を動作させることを特徴とする、熱間仕上圧延機のレベリング零調方法。

Images