JPH0510164B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、薄板冷延鋼板を圧延することに於て
上，下ワークロールの接触なしに、または接触力
を問題ない値とし、安定し薄板圧延を可能とする
制御方法に関する。

〔発明の背景〕 近年の冷間圧延技術の発展は目覚しいものがあ
るが、なかでもより薄い板厚を得るための方法に
ついて多くの提案がなされている。

冷間圧延に於て、製品板厚をより薄くするに
は、圧延するロール径を小さくする方法がある
が、上，下ワークロールの周速を変えて圧延する
異速圧延方法が提案されている。

この異速圧延は、第２図，第３図に示す如く、
上ワークロール２の周速v_Uと、下ワークロール３
の周速v_Lを異ならしむるもので、特公昭58−
42761などに詳述されているように異周速による
上，下ワークロールの中立点位置がずれることに
よりフリクシヨンヒルの減少が生じ、よつて圧延
荷重が減少するとされている。

この圧延荷重の減少効果の割合いは、圧延材が
薄いほど大きい傾向をもつことが知られている。

また、第４図は異速圧延を行なう際の、上，下
圧延トルクの変化状況を示すが、その関係式を効
率を100％とすれば次のように表わすことができ
る。

T_S＝T_L＋T_U ここで、 T_S；上，下ワークロールの圧延トルク合計 T_L；下ワークロール圧延トルク（高速側） T_U；上ワークロール圧延トルク（低速側） すなわち、異速比により上，下圧延トルクT_S
の合計は変化しないが、高速側ロールの圧延トル
クT_Lは急激に増加する。

この事は、異速圧延において考慮すべき点であ
り、高速側ロール（本図の場合、下ワークロー
ル）の機械軸強度や、駆動電動機の容量は大きく
せざるを得ないことになり、逆にこれはトルクが
小さくて良い薄板圧延について有効であることを
示している。

一方、異速圧延には種々の問題を有している。

例えば前述の強度、容量のほかに、 (1) 圧延後の材料にそりが生じること。(2) 圧延
中の中立点監視の負担が大きいこと等々である。

従つて、異速圧延手法は、種々の問題を有して
いるが、前述の等速圧延では得にくい製品板厚の
薄いケースに有効であることが判る。

ところが、薄板圧延は上，下ワークロールの等
速圧延でも、また異速圧延でも共通の問題があ
る。

それは第５図に示す如く、薄板圧延では、上，
下ワークロール２，３が、圧延材１のない部分
C₁，C₂で接触する可能性がある。

この上，下ワークロール同士の接触をロールキ
スと呼ぶが、ロールキス状態での等速圧延は、ワ
ークロールに対しては問題がなく、単に所望の板
厚が得られない（薄板圧延ができない。）ことで
すむが、異速圧延では、上，下ワークロール２，
３の表面が異速により荒損することもあり不具合
である。

すなわち、異速圧延は薄い製品板厚を得るには
良い方法であるが、前述の種々の問題の他に、こ
のロールキスを防止する方法を具備しておかねば
ならない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、異速圧延方法により板圧延を
実施する際において、上，下ワークロールの接触
が問題とならないようにする圧延機の制御方法に
関する。

〔発明の概要〕

本発明は予定される圧延条件におけるロール偏
平量圧延荷重を演算し、該演算された値を用いて
ワークロール端部におけるロール間隙を演算し、
該演算されたロール間隙があらかじめ定められた
値よりも大きいとき異周速圧延可と判定し、異周
速圧延に移行し、小さいときは上，下ワークロー
ルあるいは中間ロールあるいは両ロールを軸方向
にシフトし、該ロール間隙があらかじめ定められ
た値よりも大きくなつたとき異周速圧延に移行す
ることに特徴がある。

〔発明の実施例〕

板圧延において、圧延ロールが受ける圧延圧力
は、ロール胴長方向に均等でなく、圧延材の巾に
より変化する。

これらの関係は、特公昭56−13522の中でも明
確になつているが、上，下ワークロールのたわみ
（上，下ワークロールの間隙）は、ロールの剛性
と圧延圧力、圧延材板巾、により定まる。

すなわち、圧延材板巾が狭い程、圧延荷重が大
きい程、たわみ量は大となり、その関係を第６図
に示す。

一方、上，下ワークロールの間隙Ｇは、ロール
有効胴長をＬとすると、次式(1)で表される。

Ｇ＝h_D−C₁(P)・（Ｌ−Ｗ）−2C₂（Ｐ，ｈ，Ｗ）
― ここで、 Ｇ：上，下ロール間隙 h_D：圧延材のロール出側板厚 C₁(P)：荷重により定まるたわみ係数 C₂（Ｐ，ｈ，Ｗ）：荷重、板厚、板巾より定ま
るロール偏平量（ｈ：入出側板厚差） これらの説明図を第７図に示す。

式において、たわみ係数C₁(P)及びロール偏
平量C₂（Ｐ，ｈ，Ｗ）の関数形としては種々のも
のがあるが、一例として以下のように表すことが
できる。

まず、C₁(P)の関数形の一例は次のようにして
求めることができる。

公知文献「機械実用便覧」（日本機械学会）第
80頁に記載の、材料力学的に求めた片持ち梁のた
わみの式を用いると、荷重Ｐ，板巾Ｗ，ロール有
効胴長Ｌに対して、ロール端部における上，下ワ
ークロールの全たわみ量ｖは次式で表される。

ｖ＝（Ｐ／64EI）・（Ｌ−Ｗ）⁴ ここでＥはロール材料のヤング率、Ｉはロール
の断面２次モーメントである。従つて、上式を、
所定の圧延条件に対して、実用上差し支えない程
度の一次関数近似、すなわち、 ｖ≒C₁(P)・（Ｌ−Ｗ） となるようにｖを近似すれば、C₁（Ｐ）の関数形
を求めることができる。

また、C₂（Ｐ，ｈ，Ｗ）の関数形の一例は以下
のように求められる。

公知のヒチコツクの式によれば、ロール偏平前
後におけるロール半径Ｒ（偏平前）、R′（偏平後）、
荷重Ｐ、入出側板厚差ｈ及び板巾Ｗに対して次式
の関係が得られる。

R′／Ｒ＝１＋2c₀P／（Ｗ・ｈ） ここでC₀はポアソン比ν及びヤング率Ｅによ
り決まる定数であり、上記公知文献によれば次の
ように表される。

c₀＝８（１−ν²）／（π・Ｅ） 従つて C₂（Ｐ，ｈ，Ｗ）＝Ｒ−R′ ＝−2c₀R｛Ｐ／（Ｗ・ｈ）｝ となる。

すなわち、上，下ワークロール２，３の間隙Ｇ
は、ロール剛性が定まつていれば、板巾、板厚、
ロール偏平量、荷重から計算できる。

異速圧延における重要な点は上，下ワークロー
ルの異速における、一定荷重以上での接触による
ロール荒損を防止するために、上記間隙Ｇを一定
値以上に保つことである。このＧの一定値は、圧
延材の材質やロール径などの条件により異なり、
一般に、個々の条件に対して、ロール荒損を起こ
さない値を経験的に求める。また、本一定値は、
条件により、正あるいは負の値をとるが、無視し
てゼロとしても実用上差し支えない場合もある。

本間隙Ｇを一定値以上とするためには、その一
定値を“α”として（上述したように、このαは
＋あるいは−あるいは０でも良いが、ロール荒損
に至らぬための値とする。） h_D≧C₁(P)・（Ｌ−Ｗ）＋2C₂（Ｐ，ｈ，Ｗ）＋α となるような、圧延スケジユールを定めるか、ま
たは、本式の如き恐れの少ない圧延方法をとれば
良い。

すなわち、前者の方式は、所望の出側板厚（製
品板厚）h_D、入側板厚、張力、板巾Ｗ、ロール半
径、異速比などの圧延スケジユールデータから公
知のBland and Fordの式を用いて圧延荷重Ｐを
求め、求めたＰ、圧延スケジユールデータから、
たわみ係数C₁(P)及びロール偏平量C₂（Ｐ，ｈ，
Ｗ）を計算し、さらにC₁(P)，C₂（Ｐ，ｈ，Ｗ）及
び経験的に求めたαから式の左辺を計算した値
が、所望の出側板厚（製品板厚）h_Dに対して式
の関係を満たすように、圧延スケジユールデータ
の値を調整し設定する方式である。すなわち、本
方式は、ミル出側板厚がh_Dに達するまでは、異速
圧延がロールキスまたは、ロール荒損が発生しな
いことを示している。

本計算手順を第８図にフローチヤートで示す。

後者の方法は、上記式に左右されないように
圧延ロールを軸方向にシフトせしめるものであ
る。

第９図，第１０図にその詳細を示す。軸方向に
移動可能な機能を有する圧延機に於てそのシフト
量は、前項にて説明せる作業ロールのたわみ量が
少くなるように定めれば良い。

第９図は、通常の４段圧延機のケースである
が、ワークロール２，３を互いに異なる方向へシ
フトし、ロール有効胴長と板巾Ｗの差を少くせし
め、もつて上，下ワークロールの薄板圧延時のロ
ールキス（ロール荒損）を防止するものである。

この考え方は、第６図にて説明の如く、ロール
有効胴長と板巾Ｗの差の大きさにより、ワークロ
ールのたわみ量が異なることに注目してなされる
ものであり、ワークロールシフトを行うことは、
ロール有効胴長を小さくしたことと等価である。
その関係を第１０図に示す。

なお、ワークロールのシフト量とたわみ量の関
係は、上記した、たわみ量ｖの式から求めること
ができる。すなわち、シフト量をΔL、シフト量
がゼロの場合のロール有効胴長をL₀とすると、
たわみ量ｖの式において、ロール有効胴長Ｌを Ｌ＝L₀−2ΔL とすれば、シフト量とたわみ量の関係式が得られ
る。さらに、上記した、たわみ量ｖの式の場合と
同様にして、一次関数近似を施し、たわみ係数を
求めることもできる。

ワークロールシフトの量は、これらの場合にお
いても、，式及び第８図で示した方式と同一
で良い。

また、第１０図は、６段圧延機のケースを示す
が、中間ロール６，７のみをシフトする場合、中
間ロール６，７とワークロール２，３の双方をシ
フトする場合とがある。

この中間ロールの軸方向移動位置により、ワー
クロールのたわみ量を加減できるので異速圧延の
ロールキスに対しても有効である。

更に、第１０図の如く、軸方向に移動可能な中
間ロールとワークロールを備えた６段圧延機に於
ては、等速圧延、異速圧延いづれのケースでも薄
板の場合に問題になるロールキスに対して、より
有効である。

第１０図を詳しく説明すると、上中間ロール６
と下ワークロール３は圧延機の一方の側に（図で
は右側に）、上ワークロール２と下中間ロール７
は他方に（図では左側に）圧延材中心より移動し
て設定するものである。

ロール軸方向の荷重分布を矢印で示すが、各ロ
ールの軸方向移動量を適切にすれば、上，下ワー
クロール２，３のたわみは小さな値におさえるこ
とができ、ロールキスや、ひいてはロール荒損を
防止することができる。

ロールの軸方向移動量は、板クラウン、板形
状、ロール表面管理の問題等を考慮する必要があ
るが、主として圧延材の巾とロール有効胴長との
差、出側板厚、圧延荷重により式、及び第８図
の手順で求める。

この場合、中間ロールやワークロールベンデイ
ング圧力も考慮する必要があるが、一般にベンデ
イング力は、中間圧力位置付近に設定しておくこ
とが形状制御能力を充分に発揮せしめる上で望ま
しい値である。

第１図は発明の具体的実施例を示している。こ
れは異速圧延が可能な４段圧延機の例であるが、
異速圧延の効果は前述のように圧延材１が薄い場
合であり、板厚の厚い領域では等速圧延をおこな
う。このことは高速側ロールが過大トルクになら
ず、駆動系の設備費低減にも寄与する。

薄板の領域にくると、上，下ワークロール２，
３の接触、荒損の有無を確認しながら、異速圧延
の可否を判定する。また計算結果に応じて、上，
下ワークロールを軸方向にシフトせしめロールの
接触を防止する。

演算装置１４には、圧延荷重(P)とロール偏平量
（2C₂（Ｐ，ｈ，Ｗ））の計算に必要な圧延スケジ
ユールデータが入力される。

圧延荷重Ｐは、既知のBland and Fordの式
に、異速比をパラメータとして求めることが可能
であり、ロール偏平量は、やはり既知のヒチコツ
クの式より算出できる。

これらの演算結果により、次の式により演算装
置１３にて計算する。

Ｌ−Ｗh_D−2C₂（Ｐ，ｈ，Ｗ）−α／C′₁（Ｐ）―
ここで Ｌ：ワークロールシフト後のロール胴長 Ｗ：板巾 h_D：圧延材出側板厚 2C₂（Ｐ，ｈ，Ｗ）：ロール偏平量 α：ロール荒損を生じせぬための一定値 C′₁(P)：Ｌ−Ｗにて定まるワークロールたわみ
量 Ｌ−Ｗにより、シフトすべきワークロール移動
量を、位置決め装置１２に出力する。

上，下ワークロールのシフト装置８，９及びそ
の位置検出器１０，１１はその出力値になるよう
に位置決めするために設けられている。

他の実施例として、６段圧延機の場合がある
が、ワークロールたわみ量（C₁′（Ｐ））が中間ロ
ールの位置により変化することを既知として演算
に考慮すれば、同様の考え方で制御できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、薄板の異速圧延に於て、上，
下ワークロールの接触を防止し、ロール荒損の少
ない圧延をおこなうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のブロツク図を示す。第２図，
第３図は異速圧延状態と異速比と圧延圧力の低減
傾向を説明する図、第４図は異速圧延における上
ロールと下ロールの駆動トルクと異速比の関係
を、第５図は薄板圧延における上，下ワークロー
ルが圧延材のない部分で接触するメカニズムを、
第６図は圧延材の板巾によりワークロールのたわ
み量が、荷重のパラメータとして定まることを、
第７図は上述のたわみ量が、上，下ワークロール
間のすきまＧとの関係を示す図、第８図はすきま
Ｇが問題となるか否かのチエツクフローを、第
９，１０図はワークロール、中間ロールが軸方向
へシフトし、ロールのたわみが減少することを、
その傾向を荷重をパラメータとして第１１図にそ
れぞれ示す。 １…圧延材、２…上ワークロール、３…下ワー
クロール、４…上バツクアツプロール、５…下バ
ツクアツプロール、６…上中間ロール、７…下中
間ロール、８…上ワークロール軸方向シフト装
置、９…下ワークロール軸方向シフト装置、１
０，１１…シフト量検出器、１２…上，下ワーク
ロールシフト位置決め装置、１３…シフト量演算
装置、１４…圧延荷重、ロール偏平量演算装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多段圧延機の予定される圧延状態における圧
   延荷重およびロール偏平量を演算により求め、該
   演算された値を用いて前記多段圧延機のワークロ
   ール端部におけルロール間隙を予測演算し、該演
   算されたロール間隙があらかじめ定められた値よ
   りも大きいとき異周速圧延が可能と判定し、該圧
   延を異周速圧延に移行せしめることを特徴とする
   圧延機の制御方法。 ２ 前記特許請求の範囲第１項記載において、前
   記多段圧延機は上下のワークロールあるいは中間
   ロールをそれぞれ独立に軸方向にシフトできるも
   のであつて、予測演算されたロール間隙があらか
   じめ定められた値よりも小きいとき、ワークロー
   ルあるいは中間ロールあるは両ロールをロール軸
   方向にシフトせしめることを特徴とする圧延機の
   制御方法。