JPH07265931A

JPH07265931A - 圧延機の荷重制御方法

Info

Publication number: JPH07265931A
Application number: JP6057689A
Authority: JP
Inventors: Junichi Kubota; 純一窪田
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1994-03-28
Filing date: 1994-03-28
Publication date: 1995-10-17

Abstract

(57)【要約】【目的】圧延ロールの疲労破壊を防止し、しかも効率
の良い圧延操業を達成する。【構成】ワークロール１間に通板される金属帯３の厚
みは、板厚検出装置１４によって検出される。制御盤１
２は、検出された板厚が目標値に一致するように圧下操
作用電磁切換弁７を制御し、圧下シリンダ４からの圧延
荷重をフィールドバック制御する。制御盤１２内には荷
重リミッタ回路が設けられ、圧下シリンダ４が発生する
圧延荷重がワークロール１やバックアップロール２の疲
労破壊強度を超えないように制限する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レバース圧延やタンデ
ム圧延などによって金属帯を複数回圧延する圧延機の荷
重制御方法、特に最大圧延荷重値の設定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、鉄鋼や非鉄金属などの金属帯
を熱間あるいは冷間で圧延する際には、単スタンドのレ
バース圧延機に複数回通板したり、複数スタンドのタン
デム圧延機によって複数回の圧延を連続して行い、最終
目標板厚まで圧延している。目標板厚は、各回の通板パ
ス毎に設定され、各回あるいは各スタンドの圧延におい
ては、板厚を目標精度以内に維持するために、圧延荷重
が制御される。

【０００３】しかしながら、目標板厚は一定でも、金属
帯の元板厚や性状が一定でなく変化する際には、圧延後
の板厚を一定の目標板厚にするために圧延荷重を変動さ
せる。圧延中に圧延荷重に変動が生じて、圧延機の圧延
ロールにその疲労強度を上回る荷重が作用すると、圧延
ロールの表面にスポーリングなどの損傷が発生しやすく
なる。圧延ロールに損傷が発生すると、圧延される金属
帯に傷が付き、歩留りが低下する。また圧延ロールの変
換が必要となり、その間は圧延ができないので、生産停
止の事態に陥る。

【０００４】図６は、レバース方式によって複数回の圧
延を行う単スタンド圧延機の構成を示す。圧延スタンド
５０は、ワークロール５１およびバックアップロール５
２を一対ずつ上下に備える４重圧延スタンドである。ワ
ークロール５１間には、圧延される金属帯５３が通板さ
れる。ワークロール５１は小口径であることが好まし
く、その剛性を補うために大口径のバックアップロール
５２が設けられる。圧延は、圧下シリンダ５４によって
ワークロール５１間に圧延荷重Ｐを作用させ、金属帯５
３を通板させながら押圧して行う。圧延荷重は荷重計５
５によって検出される。圧延機ハウジング５６は全体を
支える。レバース方式では、通板方向５７は交互に切換
えられる。

【０００５】次の表１は、ゲージとして、厚み３．０ｍ
ｍの素材を最終目標板厚１．５ｍｍまでレバース方式に
よって圧延する際の圧延条件設定値を示す。ワークロー
ル５１が疲労破壊する危険がある荷重は、１１００トン
であるとする。

【０００６】

【表１】

【０００７】従来法では、各パス毎の荷重を１０００
トンに設定し、３パスで圧延を行う。従来法では、各
パス毎の荷重を８００トンに設定し、４パスで圧延を行
う。従来法では、できるだけパス数を少なくし、効率
的な圧延を行おうとしている。従来法では、圧延ロー
ルの疲労破壊を防止し、安定な操業を行うことに重点を
おいている。このような考え方は、複数の圧延スタンド
を直列に配置するタンデム方式など、他の圧延方式にお
いても共通である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】表１の従来法では、
圧延荷重が圧延ロールの疲労破壊荷重に近く設定される
ので、荷重が変動して疲労破壊荷重を超えやすい。疲労
破壊荷重を超える回数が多くなるとロールの表面がスポ
ーリングによって損傷しやすくなり、品質異常とか歩留
りや生産性の低下を招きやすい。従来法のように圧延
荷重を低減させて、圧延荷重が変動しても疲労破壊荷重
を超えないようにすれば、スポーリングによる不良発生
や生産性の低下は生じないけれども、結果的にパスの回
数が増加し、生産効率が低下する。

【０００９】本発明の目的は、圧延中の圧延ロールの疲
労破壊を確実に防止することができ、しかも生産効率の
良い圧延操業が可能な圧延機の荷重制御方法を提供する
ことである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数回の圧延
によって、金属帯を予め定める板厚にまで圧延する圧延
機の圧延荷重制御方法において、圧延機の圧延ロールに
加える荷重の最大値を、圧延ロールの疲労破壊強度以内
で予め設定される範囲内に制限することを特徴とする圧
延機の荷重制御方法である。

【００１１】また本発明の前記複数回の圧延は、単一の
圧延機を用いて圧延方向を交互に切換えるレバース方式
によって行われることを特徴とする。

【００１２】また本発明の前記複数回の圧延は、同一構
成の複数の圧延機を連続して配置するタンデム方式によ
って行われることを特徴とする。

【００１３】また本発明の前記複数回の圧延は、異なる
構成の複数の圧延機を連続して配置するタンデム方式に
よって行われることを特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明に従えば、圧延機の圧延ロールに加える
荷重の最大値は、圧延ロールの疲労破壊強度以内で予め
設定される範囲内に制御される。これによって各回毎の
圧延は、圧延ロールの疲労破壊強度を超えない圧延荷重
で行われる。通板される金属帯の条件変動により、設定
範囲を超える圧延荷重が必要になるときは、圧延荷重を
制限することによって板厚が目標板厚に達しないことも
あり得る。しかしながら、後続する圧延によって目標板
厚に近付けることができる。所定回数の圧延によっては
最終目標板厚に到達しないときでも、部分的な板厚不良
が生じるだけですむ。圧延ロールが疲労破壊すると、疲
労破壊後に通板される多数また多量の金属帯は全て傷が
付き、歩留りの大きな低下を招く。部分的に金属帯の厚
みが基準範囲から外れても、これによる歩留りの低下へ
の影響は小さい。

【００１５】複数回の圧延は、レバース方式あるいはタ
ンデム方式のいずれでも適用することができ、タンデム
方式は同一構成の圧延機を複数基連続して配置させる場
合も異なる構成の圧延機を複数基連続して配置する場合
も含む。これらの複数回の圧延において、圧延機の圧延
ロールの破損を確実に防止しながら効率良く圧延するこ
とができる。

【００１６】

【実施例】図１は、本発明の一実施例に関連する構成を
示し、図２は図１の制御盤の電気的構成を示し、図３は
図１の制御盤の動作特性を示す。また図４および図５
は、本発明の他の実施例に関連する簡略化した構成をそ
れぞれ示す。

【００１７】図１において、小口径のワークロール１お
よび大口径のバックアップロール２は、それぞれ一対ず
つ設けられ、ワークロール１間に金属帯３を挟持し圧延
している。金属帯３は、たとえばステンレス鋼などの鉄
鋼材料や、非鉄金属材料を薄板状に整形したものであ
る。この金属帯３は、ワークロール１間に挟まれて、圧
下シリンダ４から発生する圧延荷重Ｐによって押圧さ
れ、さらに薄く引延ばされる。圧下シリンダ４から発生
した圧延荷重は、荷重計５によって検出される。以上述
べたワークロール１、バックアップロール２、圧下シリ
ンダ４および荷重計５は、圧延機ハウジング６内に収納
され、ワークロール１およびバックアップロール２は、
チョックと呼ばれる軸受で軸支される。圧下シリンダ４
が発生する荷重も直接にはバックアップロール２のチョ
ックに作用する。

【００１８】圧下シリンダ４から発生する圧延荷重を制
御するために、圧下操作用電磁切換弁７が設けられる。
圧下操作用電磁切換弁７の入力側には、リリーフ弁８が
設けられ、許容値を超える油圧が作用しないようにして
いる。圧下シリンダ４を作動させるための油圧は、減圧
弁９によって調整される。減圧弁９の上流側には油圧ポ
ンプ１０が設けられ、油圧タンク１１内の作動油を減圧
弁９および圧下操作用電磁切換弁７を介して圧下シリン
ダ４に供給する。圧下操作用電磁切換弁７の制御は、制
御盤１２によって行われる。制御盤１２には、荷重計５
からの圧延荷重を表す信号と、通板方向１３に引出され
る金属帯３の厚みを測定する板厚検出装置１４からの出
力信号が与えられ、フィードバック制御が行われる。

【００１９】図２には、図１の制御盤１２の電気的構成
が示されている。板厚検出装置１４からの検出は、板厚
制御回路１５に入力される。板厚制御回路１５は、目標
板厚を設定する板厚設定回路１６からの設定出力と板厚
検出装置１４からの検出出力とを比較し、板厚制御のた
めの圧下力指令Ｓを荷重リミッタ回路１７に与える。荷
重リミッタ回路１７には、荷重計５からの検出出力も与
えられる。ロールデータ入力回路１９には、ワークロー
ル１の直径ｄ１、バックアップロール２の直径ｄ２、金
属帯３の幅Ｌ、ロールのヤング率Ｅなどが入力される。
演算回路１８は、ロールの種類に応じて圧延荷重の最大
値を算出し、荷重リミッタ回路１７に与える。荷重リミ
ッタ回路１７では、圧下力指令Ｓに対応する圧延荷重が
最大値Ｐ１を超えないように制限し、サーボ弁２０から
圧延荷重Ｐとして出力する。

【００２０】図３は、図２の荷重リミッタ回路１７の動
作特性を示す。圧下力指令ＳがＳ１に達するまでは、圧
延荷重Ｐは圧下力指令Ｓに比例する。圧下力指令ＳがＳ
１より大きくなると、圧延荷重Ｐにはリミッタが作用
し、最大値Ｐ１を超えないように制御される。

【００２１】圧延中のロールに作用する圧延荷重Ｐとロ
ールに発生する応力σとの関係は、次の第１式で表され
る。

【００２２】

【数１】

【００２３】ここでＬは金属帯３の幅、Ｅはロールのヤ
ング率、ｄ１はワークロール１の直径、ｄ２はバックア
ップロール２の直径、Ｋは圧延機の形式によって定める
補正係数をそれぞれ示す。この第１式において、ロール
の応力σに疲労破壊応力の値を代入すると、疲労破壊応
力に対応する圧延荷重Ｐを算出することができる。この
ような演算処理は図２の演算回路１８によって行われ、
演算に必要なデータはロールデータ入力回路１９に与え
られる。

【００２４】表２は、本発明の一実施例によるレバース
圧延方法における圧延荷重の設定状態を示す。この実施
例でも、前述の従来法および従来法と同様に、ロー
ルの疲労破壊荷重は１１００トンであるとする。本実施
例において注目すべきは、設定荷重を１０５０トンと
し、圧延荷重が変動しても１１００トンを超える圧延荷
重がロールには加わらないように制限していることであ
る。これによってたとえば３．１ｍｍの板厚の金属帯３
を目標板厚１．５ｍｍまで圧延することが３パスで可能
となる。

【００２５】

【表２】

【００２６】図４は本発明の他の実施例として、タンデ
ム圧延方式への適用例を示す。タンデム圧延機は、４重
圧延スタンド２１，２２，２３を連続的に配置して構成
される。各４重圧延スタンド２１，２２，２３は、制御
盤２４，２５，２６によってそれぞれ図１の実施例と同
様に最大荷重の制限を受けながら板厚制御を行う。通板
される金属帯３の板厚は、板厚検出装置２７，２８，２
９によってそれぞれ検出される。各圧延スタンドには、
圧延荷重をロールの疲労破壊荷重直前まで加えることが
できるので、タンデム圧延機全体として効率的な圧延を
行うことができる。しかもロールの疲労破壊強度を超え
る圧延荷重は制限されるので、各圧延スタンドではロー
ルの損傷の恐れはなく、健全な圧延を連続して行うこと
ができる。

【００２７】図５には、本発明のさらに他の実施例とし
て、異なる種類の圧延スタンドによってタンデム圧延機
を構成する例を示す。たとえば第１スタンドは６重圧延
スタンド３１であり、第２スタンドは４重圧延スタンド
３２であり、第３スタンドは２重圧延スタンド３３であ
る。各圧延スタンドはそれぞれ制御盤３４，３５，３６
によって個別的に制御される。各制御盤３４，３５，３
６には、板厚検出装置３７，３８，３９からの板厚が入
力され、入力される板厚値に応じてそれぞれの圧延スタ
ンドの圧延荷重をフィールドバック制御する。このよう
に圧延スタンドの構成が異なるときであっても、それぞ
れのスタンドの板厚制御の際にロールの疲労破壊強度を
超えないように圧延荷重を制御すれば、タンデム圧延機
全体として圧延効率を高めることができ、しかもロール
の損傷を防ぐことができる。タンデム圧延機を構成する
圧延機の構成としては、他に、センジミア方式などのク
ラスタ形を用いることもできる。タンデム圧延機を構成
するスタンドの数は、２以上の任意の数とすることがで
きる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、複数回の
圧延を、各回毎に荷重が圧延ロールの疲労破壊強度を超
えないように制御して行うので、圧延ロールの破損を招
くことなくしかも圧延ロールの能力を有効に活用して効
率的な圧延を行うことができる。圧延ロールの疲労破壊
が防止されるので、表面が不良になったロールを使用し
て通板される金属帯の表面に傷が付いて歩留りが低下し
たり、圧延ロール交換のための生産停止が発生したりす
ることを確実に防ぐことができる。

【００２９】また本発明によれば、単スタンドのレバー
ス方式や、複数スタンドのタンデム方式の圧延を、各回
あるいは各スタンド毎に圧延能力を十分に活用して効率
的に行うことができる。タンデム方式圧延機が同一構成
の圧延機を複数スタンド配置したものであっても、異な
る構成の圧延機を配置したものであっても、個別の圧延
機毎に圧延ロールが疲労破壊荷重を超えないように制御
するので、圧延機の能力を十分に引出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に関連する圧延機の構成を示
すブロック図である。

【図２】図１の制御盤１２の電気的構成を示すブロック
図である。

【図３】図２の荷重リミッタ回路１７の動作特性を示す
グラフである。

【図４】本発明の他の実施例に関連するタンデム圧延機
の構成を示すブロック図である。

【図５】本発明のさらに他の実施例に関連するタンデム
圧延機の構成を示すブロック図である。

【図６】従来からのレバース方式圧延機の簡略化した側
面図である。

【符号の説明】

１ワークロール２バックアップロール３金属帯４圧下シリンダ５荷重計１２，２４，２５，２６，３４，３５，３６制御盤１４，２７，２８，２９，３７，３８，３９板厚検出
装置１５板厚制御回路１６板厚設定回路１７荷重リミッタ回路１８演算回路１９ロールデータ入力回路２１，２２，２３，３２４重圧延スタンド３１６重圧延スタンド３３２重圧延スタンド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数回の圧延によって、金属帯を予め定
める板厚にまで圧延する圧延機の圧延荷重制御方法にお
いて、圧延機の圧延ロールに加える荷重の最大値を、圧延ロー
ルの疲労破壊強度以内で予め設定される範囲内に制限す
ることを特徴とする圧延機の荷重制御方法。
【請求項２】前記複数回の圧延は、単一の圧延機を用
いて圧延方向を交互に切換えるレバース方式によって行
われることを特徴とする請求項１記載の圧延機の荷重制
御方法。
【請求項３】前記複数回の圧延は、同一構成の複数の
圧延機を連続して配置するタンデム方式によって行われ
ることを特徴とする請求項１記載の圧延機の荷重制御方
法。
【請求項４】前記複数回の圧延は、異なる構成の複数
の圧延機を連続して配置するタンデム方式によって行わ
れることを特徴とする請求項１記載の圧延機の荷重制御
方法。