JPH0824928A - 圧延機のロール圧下位置の検出方法および制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧延機のロール圧下位置の検出方法および制
御方法を提供する。 【構成】 板材を圧延する圧延機のロール圧下位置を検
出する方法において、上下ワークロールまたは上下バッ
クアップロールの作業側と駆動側のロールの背面に取付
けられた距離センサを用いてそれぞれのロール面までの
距離を測定し、これらの測定値に基づいて作業側と駆動
側のそれぞれのロールギャップ値を求め、さらにこれら
作業側と駆動側のロールギャップ値の差を演算すること
により、精度高くロールギャップ差を測定することがで
き、またこれらのロールギャップ値を用いて適切に補正
してロール圧下位置を制御することにより、ウェッジや
曲がりのない圧延製品を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧延機のロール圧下位
置の検出方法および制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鋼板等の板材を圧延する際には、
圧延機としては、通常、２段（以下、２Hiという) ミル
とか４段（以下、４Hiという) ミルあるいは６段（以
下、６Hiという) ミル等が使用されており、そのワーク
ロールのロールギャップは圧下装置に取付けられた位置
センサによって検出される信号を用いるのが一般的であ
る。

【０００３】すなわち、図10(a) ，(b) は４Hiミルの場
合の一例を示した図面であるが、左右のハウジングポス
ト１ａ，１ｂからなるハウジング１内に上下一対のワー
クロール２ａ，２ｂとバックアップロール３ａ，３ｂが
それぞれ上下動自在とされるロールチョック４ａ，４ｂ
および５ａ，５ｂで軸支される。この上部のバックアッ
プロール３ａのロールチョック５ａはウオームホイール
やウオームギア、圧下モータなどからなる圧下装置６
ａ，６ｂによって圧下スクリュー７ａ，７ｂ、圧下スク
リューナット７ａ’，７ｂ’、ロードセル８ａ，８ｂを
介して昇降自在とされる。

【０００４】そして、ロードセル８ａ，８ｂおよび位置
センサ９ａ，９ｂによって検出された圧延荷重とロール
ギャップの信号は圧下制御装置10に入力され、この圧下
制御装置10からの指令に基づいて圧下装置６ａ，６ｂを
操作することによって、上部側のワークロール２ａおよ
びバックアップロール３ａを上下動して上下ワークロー
ル２ａ，２ｂのロール間隔を調整する。これによって、
圧延機出側において圧延材Ｐは所定の厚さに圧延され
る。

【０００５】ところで、ワークロールの作業側と駆動側
のロールギャップのアンバランス量は、図11に示すよう
に、圧下制御装置10において作業側と駆動側に取付けら
れた位置センサ９ａ，９ｂによって検出された信号Ｓ₁
とＳ₂ との差を演算して検出されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような従来のロールギャップのアンバランス量の検出
方法の場合は、たとえば、ワークロール２ａ→バックア
ップロール３ａ→バックアップロール３ａのロールチョ
ック５ａ→圧下スクリュー７ａ→圧下スクリューナット
７ａ’→ロードセル８ａという経路で伝達される荷重変
化を検出することによって、圧延機の弾性変形量を予測
し、それと位置センサ９ａの検出位置を組み合わせて算
出していたため、精度が低下するという問題がある。さ
らに、精度の低い位置検出信号を圧下制御装置10にフィ
ードバックすることになるから、その制御精度をも損な
う欠点がある。

【０００７】なお、ワークロールのネック部に差動トラ
ンス法を用いた接触式ギャップセンサを設置して上下ロ
ール表面間の間隙を測定する方法も提案されている（た
とえば特開昭52-85051号公報参照）が、ハウジング内面
に取付ける必要があるため板材の蛇行によって損傷を受
けやすいこと、圧延油やロール冷却水によって故障を招
き易いこと、既存のロールでは測定部としてのロールネ
ックを新たに設ける必要があることなどの問題があり、
実用的ではない。

【０００８】なお、熱間圧延機の粗ミルに多く用いられ
る２Hiミルの場合には、圧延材が厚手であるため上下の
ワークロールがキス・タッチできない構造のものが多
く、圧延時にはその作業側と駆動側のロールギャップ差
が大きい場合は、圧延材の曲がりやウェッジなどのトラ
ブルを発生させ易いという問題がある。そのため、ロー
ル交換後にはかならずそれらのロールギャップ差を目視
で、またはダミー材を噛ませてチェックする必要がある
から、オペレータの負荷が大であるとともに、精度の極
端な悪化を招いている。

【０００９】本発明は、上記のような従来技術の有する
課題を解決した圧延機のロール圧下位置の検出方法およ
び制御方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、板材を圧延す
る圧延機のロール圧下位置を検出する方法において、上
下ワークロールまたは上下バックアップロールの作業側
と駆動側のロールの背面に取付けられた距離センサを用
いてそれぞれのロール面までの距離を測定し、これらの
測定値に基づいて作業側と駆動側のそれぞれのロールギ
ャップ値を求め、さらにこれら作業側と駆動側のロール
ギャップ値の差を演算することを特徴とする圧延機のロ
ール圧下位置の検出方法である。

【００１１】なお、ハウジングのベンダ用ブロックと上
下ワークロールのロールチョックとの間の距離を測定し
て作業側と駆動側のそれぞれのロールギャップ値を求め
るようにしてもよい。また、本発明は、前記距離センサ
によって測定された圧延中の作業側と駆動側のロールギ
ャップ値および圧延荷重値に基づいて圧延機の伸び特性
値を求め、この伸び特性値と圧延中の圧延荷重値とを用
いて、圧延中の作業側と駆動側とのロールギャップ差が
ゼロになるようにロール圧下位置を制御することを特徴
とする圧延機のロール圧下位置の制御方法である。

【００１２】

【作 用】本発明のロール圧下位置検出方法によれば、
圧延中のロールギャップは、２Hiミルにあっては圧延材
からの圧延荷重によるハウジング変形、ロールたわみや
ロール表面の偏平変形、ロールの熱膨張量、摩耗量など
により定まり、また４Hiミル、６Hiミルにおいては、２
Hiミルと同様にハウジング変形、ロールたわみやロール
表面の偏平変形などのほか、圧延荷重に対抗する背面の
バックアップロールからの反力によるロールたわみなど
と、バックアップロールのたわみなどとにより決まるか
ら、距離センサを用いてそれらの背面位置までの距離を
検出して、作業側と駆動側のロールギャップ差を求める
ことにより、正確に推定することができる。

【００１３】なお、圧延機のハウジングウィンドウに張
り出して取付けられるベンダ用ブロックに距離センサを
埋め込んで取付け、ロールチョック面までの距離を検出
するようにしても、同様にロールギャップ差を推定する
ことが可能である。また、本発明のロール圧下位置制御
方法によれば、距離センサによって測定された圧延中の
作業側と駆動側のロールギャップ値および圧延荷重値に
基づいて圧延機の伸び特性値を求め、この伸び特性値と
圧延中の圧延荷重値とを用いて、圧延中の作業側と駆動
側とのロールギャップ差がゼロになるようにロール圧下
位置を制御するようにしたので、作業側と駆動側とのロ
ールギャップに差のない状態で圧延することが可能にな
り、これによって板のウェッジや曲がりのない圧延製品
を得ることができる。

【００１４】

【実施例】以下に、本発明の実施例について図面を参照
して詳しく説明する。 〔実施例１〕 図１は、本発明のロール圧下位置検出方
法を２Hiミルに適用するときの実施例を示す側面図であ
り、図２はそのＡ−Ａ矢視図である。なお、従来例と同
一部材には同一符号を付している。

【００１５】図において、11ａ，11ｂは上ワークロール
バランス装置、12ａ，12ｂは圧上装置、13は上ハウジン
グセパレータ、14は下ハウジングセパレータである。ま
た、15ａ，15ｂは上ハウジングセパレータ13に取付けら
れて上ワークロール２ａの背面位置を検出する距離セン
サ、16ａ，16ｂは下ハウジングセパレータ14に取付けら
れて下ワークロール２ｂの背面位置を検出する距離セン
サである。

【００１６】このように上ハウジングセパレータ13また
は下ハウジングセパレータ14を基準として、上下ワーク
ロール２ａ，２ｂの背面までの距離をそれぞれ測定する
ことにより、上下ワークロール２ａ，２ｂ間のロールギ
ャップの値を検出することができる。なお、ここで用い
られる距離センサの型式としては、たとえば水柱を介し
て音波の反射時間で割り出す超音波距離計や、渦流式距
離計、水柱の電気抵抗の変化を利用した距離計等であれ
ば、ロール冷却水による外乱を避けることができる。ま
た設置環境が整うのであれば、レーザ式距離計を用いる
ことも可能である。

【００１７】そこで、これら距離センサ15ａ，15ｂおよ
び16ａ，16ｂのそれぞれの基準位置をあらかじめ求めて
おき、ロールがミル内にセットされた後に測定された距
離信号から作業側と駆動側のロールギャップ値を求め、
さらに両者の差を求める。このようにして、オンライン
で作業側と駆動側とのロールギャップ差を検出すること
により、ロール組み替え直後のみならず、圧延荷重が負
荷された圧延中においても、つねに作業側と駆動側との
ロールギャップ差を監視し、修正することができるか
ら、材料のウェッジや曲がりなどのトラブルを抑制する
ことができる。

【００１８】図３は、本発明のロール圧下位置検出方法
を４Hiミルに適用する場合を示したものであり、図示の
ように、距離センサ15ａ，15ｂを上バックアップロール
３ａの上部に取付けて上バックアップロール３ａの背面
位置を検出するようにし、距離センサ16ａ，16ｂは下バ
ックアップロール３ｂの下部に取付けて下バックアップ
ロール３ｂの背面位置を検出するようにする。

【００１９】なお、図中における１ｃ，１ｄはハウジン
グポスト１ａ，１ｂのハウジングウィンドウに張り出し
て設けられる上流側および下流側のベンダ用ブロックで
あり、17ａ，17ｂは上ワークロール２ａのロールチョッ
ク４ａとベンダ用ブロック１ｃ，１ｄのそれぞれの上側
の間に取付けられる上ベンディングラムシリンダ、18
ａ，18ｂは下ワークロール２ｂのロールチョック４ｂと
ベンダ用ブロック１ｃ，１ｄの下側の間に取付けられる
下ベンディングラムシリンダである。

【００２０】このように４Hiミル場合は、２Hiミルとは
異なってバックアップロール３ａ，３ｂの背面を測定す
ることになるため、ワークロール２ａ，２ｂおよびバッ
クアップロール３ａ，３ｂの弾性変形の影響を受けるこ
とになるが、通常におけるロール間の接触圧力分布は上
下で少なくとも点対称となるため、２Hiミルと同様にし
て作業側と駆動側とのロールギャップ差を求めることが
できる。

【００２１】また、６Hiミルの場合は、４Hiミルに比し
てワークロール２ａ，２ｂとバックアップロール３ａ，
３ｂとの間にそれぞれ中間ロール（図示せず）が加わる
ことになるが、バックアップロールの背面までの距離を
測定することにより、４Hiミルの場合と同様の理由によ
って２Hiミルと同様に算出することが可能である。 〔実施例２〕 つぎに、本発明の距離センサの別の実施
例について説明する。

【００２２】図４（図３のＢ部を拡大した分解斜視図）
に示すように、ハウジングポスト１ａに設けられた上流
側のベンダ用ブロック１ｃの上面に取付けられるベンデ
ィングラムシリンダ17ａの側部に孔部19を穿設し、この
孔部19内にたとえば渦流式距離計などの非接触式の距離
センサ20を埋め込んで取付け、図示しない下流側のベン
ダ用ブロック１ｄにも同様に距離センサ20を埋め込んで
取付けて、圧延中に上ロールチョック４ａとの隙間距離
を検出する。そして、図示しないもう一方のハウジング
ポスト１ｂの上下流側のベンダ用ブロックの上面にも、
上記と同様に２個の距離センサ20を取付ける。

【００２３】一方、下ワークロール２ｂ側についても、
図示しないが同様に、ハウジングポスト１ａ，１ｂの上
下流側のベンダ用ブロック１ｃ，１ｄの下面に距離セン
サ20を埋め込んで取付けて、下ロールチョック４ｂとの
隙間距離を検出する。このようにして、上側４個、下側
４個の計８個の距離センサ20をベンダ用ブロックに埋め
込んで取付けて、それぞれロールチョック表面までの距
離を検出することにより、上下ワークロール２ａ，２ｂ
間の作業側と駆動側とのロールギャップ差を検出するこ
とができる。

【００２４】ここで、この作業側と駆動側とのロールギ
ャップ差を測定するに当たっては、たとえばベンダ用ブ
ロックにレベル的な基準面を設け、あらかじめ距離セン
サを校正してゼロ点を補正するゼロ点補正値を求めてお
き、また上下の距離センサ間の距離をあらかじめ求めて
おくのがよい。そして、これらの値を組み合わせること
によって作業側と駆動側とのロールギャップ差をその都
度補正すると高い精度を保持できる。

【００２５】なお、用いられる距離センサ20としては、
上記した渦流式距離計のほかに電気式マイクロメータな
ども使用することができる。また、距離センサ20の代わ
りに、図５に示すように、ロールチョックに接触作動す
るベンディングラム17ａのストローク変化を利用し、ベ
ンディングラム17ａに等間隔の磁性体・非磁性体表面構
造を構成し、そのロッドの一部に検出ヘッド21を装着し
て、その検出ヘッド21の一次コイルの交流励磁に対し
て、前記磁性体／非磁性体の検出領域の状態に対応した
磁気抵抗の変化を二次コイルの誘起電圧変化として取り
出すことによっても絶対位置を検出することもできる。
すなわち、ベンディングラム17ａの先端部はロールチョ
ック４ａに接触するため、そのストローク変化を検出す
ることにより、ロールチョック４ａの移動距離を検出す
ることができる。 〔実施例３〕 つぎに、本発明のロール圧下位置制御方
法の実施例について説明する。

【００２６】図６は、前出の図１に示した本発明の距離
センサ15ａ，15ｂおよび16ａ，16ｂを取付けた２Hiミル
における圧延時のロールギャップ測定値と圧延荷重との
関係の一例を示したものである。この図において、●印
のデータを関連づける勾配がＫw なる特性曲線Ｗは作業
側のみのハウジングにおける圧延荷重とロールギャップ
測定値との関係を示し、○印のデータを関連づける勾配
がＫd なる特性曲線Ｄは駆動側のみのハウジングにおけ
る圧延荷重とロールギャップ測定値との関係を示してい
る。

【００２７】この図から、同一荷重レベルであっても作
業側と駆動側とでロールギャップが異なること、それぞ
れの特性曲線Ｗ，Ｄの勾配（ばね定数）が異なることが
わかる。これは、作業側と駆動側それぞれの接触部の変
形量やハウジングの伸び特性が異なることに起因する。
これによって、圧延材の作業側と駆動側のロールギャッ
プ差を単純には補正できないことがわかる。

【００２８】すなわち、通常、圧延中には、当該圧延機
の作業側と駆動側の圧下位置、圧延荷重、伸び特性（ば
ね定数）差、あるいは圧延現象の非対称性（たとえば幅
方向の材料温度分布による圧延圧力分布の非対称性）な
どの影響を受ける。そのため、その圧延材の圧延条件ご
とに最適な圧下位置が存在するのである。以下にその補
正方法について説明する。

【００２９】図７は圧延材の圧延条件が対称な場合のロ
ールギャップ設定方法を示すもので、駆動側と作業側で
発生した圧延荷重Ｐw , Ｐd の一致させようとすると、
それぞれの特性曲線Ｄ，Ｗとの交点Ｍ，Ｎによってロー
ルギャップはそれぞれＧd ,Ｇw の値をとることにな
り、両者間にΔＧなる差が生じる。そこで、作業側の特
性曲線ＷをΔＧだけ平行移動して点線で示す特性曲線
Ｗ′としてＮ点をＭ点に一致させることにより、両者の
ロールギャップをＧd に一致させることができる。

【００３０】図８は圧延材の幅方向に非対称性がある場
合（たとえば、駆動側温度Ｔd ＞作業側温度Ｔw の場合
など）で、前出図７に示す単純な設定では不十分であ
り、正確な発生圧延荷重推定値と圧延機特性の把握が必
須条件となり、その推定値または実測値に基づいて一点
鎖線で示す特性曲線Ｗ″との交点Ｎ′になるように圧下
位置を調整する必要がある。

【００３１】上記したように本発明によれば、実際の圧
延状態の圧延荷重、ロールギャップに関する直接的な情
報を得ることができ、正確な圧延特性を把握することが
できる。さらに、その特性を記憶させておくことによ
り、圧延条件に合致した圧下位置設定とその制御を行う
ことが可能となる。なお、上記した圧延される板材の非
対称性に関しては、圧延機の入側には通常圧延材の進入
を制御するサイドガイドあるいはエッジャが設置されて
おり、圧延材の中心を圧延機の中心に導くことができる
ため、板材中心と圧延機中心は通常ほぼ合致させること
ができる。また、４Hiミルなどでロールの変形を補正す
る必要がある場合には、幅方向の温度偏差の影響につい
て、圧延理論に従って圧延圧力分布を計算し、測定値に
対して荷重分布の影響量を補正することにより、ロール
ギャップを正確に設定することができる。

【００３２】本発明のロール圧下位置制御方法を２Hiミ
ルに適用したときの材料曲がりの発生頻度を図９(a)
に、また従来法による材料曲がりの発生頻度を図９(b)
にそれぞれ示した。これらの図から、従来法での平均曲
がり量は9.6 mmであったが、本発明法での平均曲がり量
が4.8 mmと従来法に比して半減しており、その効果が大
であることがわかる。

【００３３】なお、通常はロールの胴部は円筒形状の精
度が高く加工されているため、その長手方向の径差は考
慮する必要がないのであるが、あらかじめ各ロール径を
測定しておき、その値を用いて補正するようにすれば測
定精度をさらに高めることができる。また、ワークロー
ルシフト装置が設置されているミルであれば、ロールの
クラウンの実測値を使用するか、もしくは理論的なロー
ルクラウン予測モデルによる推定値を用いればよい。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のロール圧
下位置検出方法によれば、距離センサを用いてワークロ
ールやバックアップロールの背面までの距離、あるいは
ベンダ用ブロックとロールチョックとの間の距離を直接
測定するようにしたので、作業側と駆動側のロールギャ
ップ差を正確に測定することができる。

【００３５】また、本発明のロール圧下位置制御方法に
よれば、距離センサによって測定された圧延中の作業側
と駆動側のロールギャップ値および圧延荷重値に基づい
て圧延機の伸び特性を求め、この伸び特性値と圧延中の
圧延荷重値とを用いて、圧延中の作業側と駆動側とのロ
ールギャップ差がゼロになるようにロール圧下位置を制
御するようにしたので、作業側と駆動側とのロールギャ
ップに差のない状態で圧延することが可能になり、これ
によってウェッジや曲がりのない圧延製品を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のロール圧下位置検出方法を２Hiミルに
適用するときの実施例を示す側面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。

【図３】本発明のロール圧下位置検出方法を４Hiミルに
適用するときの実施例を示す側面図である。

【図４】本発明の他のロール圧下位置検出方法を４Hiミ
ルに適用するときの実施例を示す分解斜視図である。

【図５】本発明の他のロール圧下位置検出方法を４Hiミ
ルに適用するときの別の実施例を示す分解斜視図であ
る。

【図６】２Hiミルにおける圧延時のロールギャップ測定
値と圧延荷重との関係の一例を示す特性図である。

【図７】ロールギャップ設定方法の一例を示す説明図で
ある。

【図８】ロールギャップ設定方法の他の例を示す説明図
である。

【図９】材料曲がりの発生頻度を示す(a) 本発明法、
(b) 従来法の特性図である。

【図10】４Hiミルの従来例を示す(a) 側面図、(b) Ａ−
Ａ矢視断面図である。

【図11】従来のロールギャップのアンバランス量の測定
例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ ハウジング １ａ，１ｂ ハウジングポスト １ｃ，１ｄ ベンダ用ブロック ２ａ，２ｂ ワークロール ３ａ，３ｂ バックアップロール ４ａ，４ｂ ワークロール用のロールチョック ５ａ，５ｂ バックアップロール用のロールチョック ６ａ，６ｂ 圧下装置 ７ａ，７ｂ 圧下スクリュー ８ａ，８ｂ ロードセル 11ａ，11ｂ 上ワークロールバランス装置 12ａ，12ｂ 圧上装置 13 上ハウジングセパレータ 14 下ハウジングセパレータ 15ａ，15ｂ，16ａ，16ｂ 距離センサ 17ａ，17ｂ 上ベンディングラム 18ａ，18ｂ 下ベンディングラム 19 孔部 20 距離センサ 21 検出ヘッド Ｐ 圧延材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板材を圧延する圧延機のロール圧下位
   置を検出する方法において、上下ワークロールまたは上
   下バックアップロールの作業側と駆動側のロールの背面
   に取付けられた距離センサを用いてそれぞれのロール面
   までの距離を測定し、これらの測定値に基づいて作業側
   と駆動側のそれぞれのロールギャップ値を求め、さらに
   これら作業側と駆動側のロールギャップ値の差を演算す
   ることを特徴とする圧延機のロール圧下位置の検出方
   法。
2. 【請求項２】 ハウジングのベンダ用ブロックと上下
   ワークロールのロールチョックとの間の距離を測定して
   作業側と駆動側のそれぞれのロールギャップ値を求める
   ことを特徴とする請求項１記載の圧延機のロール圧下位
   置の検出方法。
3. 【請求項３】 前記距離センサによって測定された圧
   延中の作業側と駆動側のロールギャップ値および圧延荷
   重値に基づいて圧延機の伸び特性値を求め、この伸び特
   性値と圧延中の圧延荷重値とを用いて、圧延中の作業側
   と駆動側とのロールギャップ差がゼロになるようにロー
   ル圧下位置を制御することを特徴とする圧延機のロール
   圧下位置の制御方法。