JP7098626B2 - 金属ストリップを圧延する方法及び装置 - Google Patents

Description

本願発明は、圧延による金属ストリップの製造方法に関する。

一般的に、圧延機を使用してストリップの異なる厚さ形状を製造することが知られている。しかし、６５０ｍｍを超えるようなストリップ幅の場合、通常の圧延機で製造することは困難である。

製法特許の特許文献１の記載では、２段圧延機及び４段圧延機が言及されている。この特許は、４段又は２段圧延機でのフレキシブルな圧延の工程を記載している。内容に応じて、ロールギャップの設定に従って、制御工学、測定システム、及びワークロールの曲げに焦点を当てている。制御工学は、調整と制御の段階に分けられる。調整段階は、２つの厚さ間での移行（エッジ）がされるように、ロールギャップの即時調整によって特徴付けられる。一方で制御段階では、平面度と厚さが、最小の１ループ（プラトー）で制御される。平面度は、定められた関係でワークロールの曲げに影響される。平面度は、光学レーザーシステム又はストレッソメータのロールによって測定される。特許文献１の特許は、ワークロールの曲げについて記載している。更に、冷間圧延機の後、次のプラントで利用可能な平面度を得ることが重要である。

特許文献２は、異なる厚さを備える圧延材を優れた平面度及び歩留で得ることを開示している。これは、ロールの回転数を下げ、ロールギャップを変更する際の負荷変動に応じてロールクラウンを制御することにより行われる。

特許文献２では、動作モードは直接の測定でロールギャップを定めることができない。フレキシブルな圧延の方法は、油圧シリンダーの位置での作動に基づいており、それはすべての軸とロールの角度関係の比率で力を伝達する。その制御プロセスは、フレキシブルな圧延中の曲げに関連しておらず、そのため圧延手順中での重要な役割を果たす。

工程での平面度制御は、既知の平面度特性で特許文献３に記載されており、圧延機は、測定された平面度特性に基づいた平面度制御システムを備えることができ、所定の目標又は基準平面度特性により利用可能な制御デバイスについて設定点を計算し、閉ループの平面度制御を実現し、そしてそのストレッソメータのロールの発展に関連する。測定が、例えば、レーザー、光学又は非接触技術によって行われることができることは周知である。

欧州特許第１０７４３１７号明細書 特開昭６１－１７２６０３号 米国特許第８０５０７９２号明細書

本願発明は、金属ストリップのフレキシブルな圧延に基づいており、動作概念は２つのステップに基づく。第１のステップは学習段階と呼ばれ、圧延中のパラメータ値を制御及び保存することに基づく。保存されたパラメータ値はストリップの厚さ及び平面度のデータ（油圧調整と平面度のアクチュエータの位置）からなり、それらは学習段階で収集される。
規定された許容値を達成するための第２のステップはプログラムループと呼ばれ、開始値として第１のステップから値を得る。

第１のステップは学習段階で設定されたパラメータの決定のみであり、第２のステップはフレキシブルな圧延のループであり、これは主に第１のステップからのパラメータに基づき、すなわち第１のステップからの開始値を有するプログラムループによる。最終的に、圧延工程は、フレキシブルな圧延工程を通してデータを収集、最適化、及び使用するためのプログラムループを有する。加工ステップを行うために、例えばセンジミア圧延機を使用することが可能である。

第２のステップでは、特別な中心的要素が「学習段階」であり、それはストリップ固有の特性と、製造中にストリップの長さにおいて異なる厚さを有する規定された形状とに対応することができる。更に、この工程により、迅速な制御プロセスが確保され、第１の形状で許容値を達成することができる。本願発明はワークロールの曲げに基づいており、それは特許文献２に記載されているような力に依存し、更にロールギャップの設定には依存しない。曲げ段階は、２つの別の部分に分けられる。第１の部分は、データベースに保存された既に圧延されたストリップに基づく又はオペレーターによる手動設定に基づくプリセットである。その後、平面度測定が圧延工程からのデータを提供することができるようになると、制御部分のスイッチがオンにされる。

本願発明において、記載された曲げ工程は、圧延の設定に関連する、圧延力によって影響される統合された平面度調整工程以外の他のパラメータに基づかない。本願発明は更に、ワークロールの曲げに影響を与えるが、それは少し異なる方法による。その理由は、ゼンジミア圧延機とフレキシブル圧延の概念とが、異なる厚さにおける曲げについて、アクチュエータの異なる保存設定を使用するためである。

金属ストリップのフレキシブルな圧延のための一般的に知られている圧延機と比較した違いは、本願発明ではより幅広く、それはより広い幅を有し、その領域は４００～１６００ｍｍの幅の範囲をカバーすることが可能である。

形状のフレキシブルな圧延による金属ストリップの製造方法により、本願発明は、軽量化が必要な自動車、輸送産業における製造深度を拡大する。更に本願発明により、構造部品、容器、タンク又は排気システムの製造が可能である。軽量化の実施に関して、それは部品統合、負荷の少ない領域での厚さの削減、及び応力指向の部品設計厚さ又は強度で構成される。これらは、排気の削減が必要な場合に、非常に重要な作業である。

個々の場合では、金属ストリップの圧延手順は４段圧延機によって使用され、それは大幅に小さな直径のワークロールを使用することができるゼンジミアの設計と比較してより大きな直径のワークロールを有する必要がある。その利点は、より高い強度と平面度などの品質要求を備えた冷間圧延の品質等級である。
圧延機構造は、例えばゼンジミア圧延機のような２０本のロールからなることができる。その場合、４つのロールＡ／Ｂ／Ｃ／Ｄ又は２つのみのロールＡ／Ｄ若しくはＢ／Ｃの偏心調整が、ストリップの平面度に影響を与えるために使用されることができる。偏心調整は５～７個のベアリングで構成され、個別に調整されることができる。ＺＲ２２－５５の場合、各ベアリングの調整範囲は約＋／－４０ｍｍである。他の圧延機では、特に１６００ｍｍ幅までの圧延機で、より大きな調整範囲を有する。更に、平面度は第１の中間体の影響を受ける可能性がある。それらは圧延方向に対して横方向にシフトされることができる。変位行路は、５０～３００ｍｍである。

本願発明は、ストリップの幅によりスクラップの量を大幅に削減し、ネスティングのより良い実現性を可能にし、それは更なる処理における処理時間を短くする。センジミア圧延機は、２段又は４段圧延機の構築とは対照的に、まったく異なる制御工学を必要とする。

フレキシブルな圧延形状で金属ストリップを製造することは、厚さを制御する段階を可能として、ワークロールの曲げを調整する。更に、使用のために、エッジの一部を面積積分に基づいてプラトーの評価に使用することができる。

ワークロールの曲げは、特定の品質等級を圧延するために必要とされる作業力に依存する。調整は、さまざまな条件（厚さ／力）に割り当てられた平面度測定システムの参照変数に基づく。

本願発明の目的は、いくつかのロールを含む圧延スタンドによって特徴付けられる、金属ストリップを製造するための装置を得ることでもあり、少なくとも１つの上部ロール及び少なくとも１つの下部ロールが、圧力の影響の下で金属ストリップの上面及び下面に隣接し、金属ストリップでは、６５０ｍｍ以上のより広い幅がもたらされる。製造工程中に、ストリップの長さにおいて異なる厚さのストリップ形状が得られる。規定された形状は、ストリップの長さにおいて２つ、３つ、又はそれ以上の異なる厚さからなることができる。本願発明の装置の本質的な特徴は、添付の特許請求の範囲に記載されている。

従来技術とは対照的に、本願発明の曲げ工程は、圧延工程の力と関連し、移行時間に依存して調整され、特に他のパラメータに基づかない。したがって、ステンレス鋼及びその他の金属は、連続運転で圧延、特に冷間圧延により加工されることができ、４００～１６００ｍｍの幅の範囲を実現することができる。
これは、厚さと平面度に影響を与えるロール及びアクチュエータ（油圧調整、クラウン、第１の中間体）の数が異なる、異なる冷間圧延機のタイプで実現される。

既存の標準工程は、ストリップの長さを超えて、精密な交差限界での一定の厚さに焦点を当てている。それと対照的に、フレキシブルな圧延は、短い距離での、しかしそれにも拘わらず精密な交差限界での異なる厚さを特徴とする。１つの形状は、通常５００～２０００ｍｍの長さであり、ストリップの長さを超えて連続的に繰り返される。この工程には、冷間圧延機の連続的な極めて動的な変化が必要である。以下、工程を実施するための重要な問題について記載する。更に、制御工学は圧延機タイプの特性を考慮して、工程のより迅速な調節を可能にする。更に、ワークロールの曲げはロールギャップに依存しないので、すべてのストリップ形状の特定の特性が考慮される。

従来技術のように、対応する金属ストリップを技術的に実現するために、例えばセンジミア圧延スタンドなどの多ロール圧延スタンドを利用することも可能である。

この点に関して、次の原則が適用される。金属ストリップの金属材料が柔らかいほど、選択される使用されるロールの数は少なくされることができる。典型的な金属材料は、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス鋼、又は鋼鉄からなっている。

本願発明は、金属ストリップ、特にステンレス鋼及び他の金属からなる金属ストリップを、連続圧延工程、特に１パス又は複数パスの冷間圧延工程を用いて、好ましくは複数の圧延スタンドで形成することを可能にし、それにより形状を圧延方向に圧延することができる。

自動車又は輸送産業、更には建築業などの産業分野について、圧延によって金属ストリップを製造する可能性も存在する。

本願発明の対象の例示の実施形態が図面に示されて、以下でより詳細に説明される。これらの図面は以下の通りである。

金属ストリップを形成するための圧延スタンド、及びフレキシブル圧延ストリップの形状規定を示す概略図である。 コイルに巻かれた金属ストリップのその後の冷間変形、別の巻き取り動作、及び工程を制御するためのプラトーの測定を示す概略図である。

図１は、圧延スタンドの概略図を示す。金属ストリップは、幅が４００～１６００ｍｍのゼンジミア圧延機で製造され、ゼンジミア圧延機はストリップの長さを超えて繰り返す。本願発明の概念は、特にフレキシブルな圧延に焦点を当てている。既存の標準工程は、ストリップの長さを超えて、精密な交差限界での一定の厚さに焦点を当てている。それと対照的に、フレキシブルな圧延は、短い距離での、しかしそれにも拘わらず精密な交差限界での異なる厚さを特徴とする。１つの形状は、通常５００～２０００ｍｍの長さであり、ストリップの長さを超えて連続的に繰り返される。この工程には、冷間圧延機の連続的な極めて動的な変化が必要である。Ｖ調整は、圧延機のばね定数によって、例えば係数３.５で増加し、これに１４～３０、好ましくは１８～２６が乗算されたものが油圧シリンダーの速度である。油圧シリンダーの速度の一般的な数値は、０.１７ｍｍ／ｓ～５．８３ｍｍ／ｓの範囲で、０.１７ｍｍ／ｓ（ロールギャップ）→１３．０９ｍｍ／ｓ（油圧シリンダー）及び５．８３ｍｍ／ｓ（ロールギャップ）→４４８．９１ｍｍ／ｓ（油圧シリンダー）である。図１は、金属ストリップの圧延後の形状規定の略図である。調整段階は、ロールギャップの即時調整（エッジ）によって特徴付けられ、それにより２つの厚さの間の移行が達成される。図１では、制御段階の間に、厚さは最小の１ループ（プラトー）で制御される。制御段階では、手動で平面度アクチュエータに影響を与えることができる。平面度は、規定された関係でワークロールの曲げの影響を受ける。平面度は、例えば、光学レーザーシステム、ストレッソメータのロール、又はＳｌ－Ｆｌａｔシステムによって測定されることができる。ロールギャップ調整の工程は、プラトーの圧延中に制御段階に切り替えることによって行われる。既に圧延されたプラトーが、それに続くワークロール間のプラトーを制御するために使用される。更に、２つの既存のシステムがストリップの平面度を測定する。振動の局所振幅の評価に基づいた非接触型Ｓｌ－Ｆｌａｔシステムを使用することができる。

図２は、厚さと平面度に影響を与えるロール及びアクチュエータ（油圧調整、クラウン、第一中間体）の数を示している。更に、制御工学は圧延機タイプの特性を考慮して、工程のより迅速な調節を可能にする。更に、ワークロールの曲げはロールギャップに依存しないので、すべての金属ストリップ形状の特定の特性が考慮される。更にこの図は、ストリップの長さにおける異なる厚さでの規定形状を示している。その工程には曲げが必要である。２段圧延機及び４段圧延機の代わりに２０本のローラを使用することにより、最終的に平らで強度の高いストリップがもたらされる。ワークロールの曲げは、特定の品質等級を圧延するために必要な作業力に依存する。ワークロールの曲げの調整は、「学習段階」で決定される平面度測定システムの参照変数に基づく。

１ 金属ストリップ
２ 圧延機スタンド
３ 規定された形状
４ 厚さ特性
５ プラトー

Claims (19)

1. 材料の厚さが事前に規定された金属ストリップ（１）が、複数のロールを含む圧延機スタンド（２）を通って導かれる、金属ストリップ（１）のフレキシブルな圧延の製造を行うための方法であって、該方法は２つの動作ステップに基づいており、第１のステップは、圧延中のパラメータ値を制御及び保存することに基づく学習段階であり、そこでは前記ストリップの厚さ及び平面度のデータが収集され、第２のステップは、前記ストリップ（１）の長さにおいて異なる厚さを有する規定された形状（３）を有する前記ストリップ（１）を与えるために、前記第１のステップから開始値を得るフレキシブルな圧延のためのプログラムループであり、前記金属ストリップ（１）は、圧延動作中にロールギャップを通って導かれるように設定され、前記規定された形状（３）を得るために前記ロールの曲げが調整されることを特徴とする、方法。
2. 前記ストリップの長さにおいて少なくとも２つの厚さを有する前記形状（３）が得られることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 少なくとも前記金属ストリップ（１）と効率的に相互作用する前記複数のロールが形成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記複数のロールが、４００～１６００ｍｍの幅で形成されることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
5. ギャップ設定を更新するために、厚さ特性（４）が制御されることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
6. プラトー（５）の評価のためにエッジの一部を使用することを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
7. 前記平面度に影響を与える、圧延力に依存した前記ロールの曲げを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の方法。
8. ３つの既存のシステムが、前記ストリップの前記平面度の測定のために設定されることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
9. 作動検査は、振動の局所振幅の評価に基づいた非接触型Ｓｌ－Ｆｌａｔシステムが使用されることを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の方法。
10. 前記複数のロールが、４００～１６００ｍｍの幅で形成されることを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載の方法。
11. 材料の厚さが事前に規定された金属ストリップ（１）が、複数のロールを含む圧延機スタンド（２）を通って導かれ、少なくとも２つの動作ステップで金属ストリップ（1）のフレキシブルな圧延の製造を行うための装置であり、第１のステップは、圧延中のパラメータ値を制御及び保存することに基づく学習段階であり、そこでは前記ストリップの厚さ及び平面度のデータが収集され、第２のステップは、前記ストリップ（１）の長さにおいて異なる厚さを有する形状（３）を有する前記ストリップ（１）を与えるために、前記第１のステップから開始値を得るフレキシブルな圧延のためのプログラムループである前記装置であって、前記金属ストリップ（１）は、圧延動作中にロールギャップを通って導かれるように設定され、前記ロールの曲げが調整され、少なくとも前記金属ストリップ（１）と効率的に相互作用する前記複数のロールが４００～１６００ｍｍの幅で形成される、装置。
12. 前記ストリップの長さにおいて少なくとも２つの厚さを有する前記形状（３）が得られることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
13. 少なくとも前記金属ストリップ（１）と効率的に相互作用する前記複数のロールが形成されることを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の装置。
14. ギャップ設定を更新するために、厚さ特性（４）が制御されることを特徴とする、請求項１１から１３のいずれかに記載の装置。
15. プラトー（５）の評価のためにエッジの一部を使用することを特徴とする、請求項１１から１４のいずれかに記載の装置。
16. 前記平面度に影響を与える、圧延力に依存した前記ロールの曲げを特徴とする、請求項１１から１５のいずれかに記載の装置。
17. ３つの既存のシステムが、前記ストリップの前記平面度の測定のために設定されることを特徴とする、請求項１１から１６のいずれかに記載の装置。
18. 作動検査は、振動の局所振幅の評価に基づいた非接触型Ｓｌ－Ｆｌａｔシステムが使用されることを特徴とする、請求項１１から１７のいずれかに記載の装置。
19. 前記複数のロールが、４００～１６００ｍｍの幅で形成されることを特徴とする、請求項１１から１８のいずれかに記載の装置。

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