JPWO2011129453A1 - 圧延機および圧延機の零調方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、従来のキスロールによる調整でも圧延方法力が発生することを見出し、その圧延方向力はロールスラスト力に影響しないことを突き止めたことにより、より精度の圧延機の初期圧下位置調整（圧下零調）を可能としたものである。即ち、作業ロールの作業側および駆動側のロールチョックに作用する圧延方向力の作業側と駆動側の差が概ね零（実際は作業側と駆動側の圧延方向力の和の±５％以内）になるように作業側と駆動側の差圧下レベリングの零点調整を行えば、ロール間にスラスト力が作用していてもその影響を受けず、高精度な圧下零調が可能となることに基づいている。

Description

本発明は、圧延機およびその零調方法に関し、特に圧延機の左右非対称成分において高精度な零調を可能とする圧延機およびその零調方法に関する。

金属板材の圧延操業における重要課題の一つに、圧延材の伸び率を作業側と駆動側とで等しくすることがある。以下、表記を簡単にするため作業側と駆動側とのことを左および右とも称することにする。圧延材の伸び率が左右不均等になった場合、キャンバーや板厚ウェッジという圧延材の平面形状および寸法精度不良を生ずるばかりでなく、蛇行や絞りという通板トラブルを生じることがある。

圧延材の圧延における左右の伸び率を均等にするための操作手段としては、圧延機の圧下位置の作業側と駆動側の差、すなわち圧下レベリング操作が用いられる。通常、圧下レベリングの操作は、圧延前の設定、圧延中の操作と共に、オペレータが圧延操業を注意深く観察しながら操作している場合がほとんどであるが、上述したキャンバーや板厚ウェッジの品質不良や通板トラブルを十分に制御できているとは言えない。

上記課題に対して、特許文献１には、圧延機のロードセル荷重の作業側と駆動側の差の和に対する比に基づいて圧下レベリング制御を実施する技術が開示されている。また、特許文献２には、圧延機入側の圧延材のずれ、すなわち蛇行量を直接検出することにより、圧下レベリングを操作する技術が開示されている。

ここで例示した、圧延材の伸び率の作業側と駆動側の差を零にするための上記特許文献１および特許文献２に開示されている技術は、いずれも制御手段としては圧下レベリングを最適化することを目標としているが、いずれの技術も圧延材の伸び率に作業側と駆動側の差を生じてから、これを圧下レベリング操作で制御する技術であり、圧延開始前の圧下レベリング設定を最適化するものではない。

圧延開始前の圧下レベリング設定において最も重要な要因の一つに圧下位置の零点調整がある。通常、板圧延機の操業においては、ロール組み替えを実施した後に圧下位置の零点調整（以下、「圧下零調」または単に「零調」とも言う。）を実施する。この方法は、ロール回転状態で圧下装置を操作してキスロール締め込みを実施し、圧延荷重の測定値があらかじめ定められた零点調整荷重（定格荷重の１５％〜８５％であらかじめ設定）に一致した時点を圧下位置の零点とする方法である。新しいロールを組み込んだ後など、多くの場合で、採用されている。

このとき、左右の圧下位置の差、すなわち圧下レベリングの零点も同時に調整することが多い。圧下レベリングの零点調整に関しても、キスロール締め込み時に圧延荷重の測定値が、作業側および駆動側のそれぞれで、あらかじめ定められた零点調整荷重に一致するように調整する。なおキスロール締め込みとは、圧延材の存在しない状態で、上下作業ロールを互いに接触させて、ロール間に負荷を与えることを意味している。

特許文献３には、作業側および駆動側の測定荷重の和が所定値になるまでキスロール締め込みを実施し、当該荷重の和を所定値に維持しつつ左右の荷重測定値が同一になるようにレベリング操作を行う零調方法が開示されている。

さて、作業ロールと補強ロールとの間、あるいはキスロール状態（キスロール締め込みをしている状態）であれば上下作業ロール間において、ロール同士がクロスしている場合、そのロール間にはスラスト力（ロール軸方向に作用する力）が発生する。図８には４段圧延機においてスラスト力が発生した状態を示している。このスラスト力は、ロールに余分なモーメントを与え、このモーメントに釣り合うようにロール間の接触荷重のロール軸方向分布が変化する。これが最終的に、圧延機の圧延荷重測定用ロードセルの作業側と駆動側の差に対する外乱として現れることになる。このロール同士のクロス角は、ペアクロス圧延機のように意識的に設定しなくても、ハウジングとロールチョックとの間に存在するわずかな間隙によっても生じるため、クロス角を零に制御することは困難である。

このため、特許文献３に開示されている技術では、スラスト力が生じている場合にはその圧延機の圧延荷重測定用ロードセルの作業側と駆動側の差に対する外乱の影響を受けた上でレベリング操作を行うため、誤った圧下位置設定をしてしまうことになる。

このスラスト力の影響を分離するため、例えば特許文献４には、上下作業ロールに周速差を与え、ハウジングとロールチョックとの間隙を片側に寄せてチョック位置を安定化させることでスラスト力のばらつきを低減する方法が開示されている。また、特許文献５には、圧下零調時に作業ロールの回転を停止させ、スラスト力を減少させる方法が開示されている。特許文献６には、圧下零調時に作業ロールの回転を停止させ、かつロール回転方向の位置を２水準以上変更して圧下零調を実施し、それぞれの作業によって求められた圧下位置を平均化処理した値を圧下位置の零点（初期圧下位置）とする方法が開示されている。

さらに、特許文献７には、補強ロール以外のすべてのロールに作用するロール軸方向スラスト反力と、上下補強ロールの各圧下支点位置において圧下方向に作用する補強ロール反力とを測定し、圧下装置の零点と圧延機の変形特性のいずれか一方又は双方を求め、これに基づいて圧下位置設定又は制御を行う方法が開示されている。また、特許文献８には、ロール組み替え前の曲がりが生じないレベリング量に基づいて差荷重目標値を決定し、圧下零調を行う方法が開示されている。

一方、特許文献９には、圧延材のキャンバーを抑制する圧下レベリング制御方法として、作業ロールの作業側および駆動側のロールチョックに作用する圧延方向力を測定し、当該圧延方向力の作業側と駆動側との差分（「差異」ともいう）を演算し、この差分が零になるように、圧延機のロール開度の左右非対称成分を制御する方法が開示されている。

特公昭５８−５１７７１号公報 特開昭５９−１９１５１０号公報 特許第２５５４９７８号公報 特許第３５０５５９３号公報 特許第３４３８７６４号公報 特許第３４２２９３０号公報 特許第３７０１９８１号公報 特許第３４８７２９３号公報 特許第４２１４１５０号公報

しかしながら、特許文献４、特許文献５および特許文献６に記載された方法では、通常のロール回転状態で圧下零調を行わないため、実際に上下同周速で回転させた場合に隣り合うロールとの平行度がわずかに変化することが考えられる。ロール間のスラスト力は、隣り合うロールとのわずかな平行度の誤差によってもその方向や大きさが変化するものであるため、当該方法での高精度な圧下零調は困難である。

また、特許文献７に記載された方法では、補強ロール以外のすべてのロールに作用するロール軸方向スラスト反力と、上下補強ロールの各圧下支点位置において圧下方向に作用する補強ロール反力とをすべて測定する必要があり、これらすべてを測定するための荷重測定装置が備わっていない圧延機では当該方法を実施できない。

また、特許文献８に記載された方法では、ロール組み替え前とロール組み替え後のスラスト力とが同じ方向に同程度の大きさで作用していなければならないが、上記したようにロール間のスラスト力は隣り合うロールとのわずかな平行度の誤差や、あるいは当該ロールの表面性状の変化によって、その方向や大きさが変化するものであるため、当該方法での高精度な圧下零調は困難である。

ところで、特許文献９に記載の方法は、圧延中のキャンバーに関しては抑制効果があるものである。しかし、前記特許文献１〜８等とは課題が異なるため、零調に寄与する記載はない。
また、特許文献９に記載の方法は、圧延中の制御に関するものである。そのため、圧延開始後、制御を開始してからは効果があるが、制御を開始する前に圧延される最先端部に関してはキャンバーを抑制することはできない。また、圧延材が圧延機を抜ける前、つまり圧延終了直前には、制御の安定性の観点から前記制御を終了させる必要があることと、かつ圧下位置を制御終了後に初期圧下位置へと復帰させるため、初期圧下位置（零点位置）を誤ると圧延材の尾端部についてもキャンバーを発生させる原因となる。即ち、特許文献９の方法においては、圧延材の先端部および後端部の形状品質の向上が課題である。特に、先端部および後端部の形状品質は、初期圧下位置（零点位置）に大きく依存しており、初期圧下位置の適正な設定方法が求められている。

以上のように、現在の圧延制御方法は、次のような問題点を抱えている。
（ａ）特許文献９に記載されているように、スラスト力を考慮した圧延制御方法は効果があることが知られているが、圧延材の先端部および後端部については、初期圧下位置（零点位置）の影響が強く、適正に制御できていない。
（ｂ）また、初期圧下位置調整（零点位置調整（零調））は、キスロールによる調整を行っているが、これはロールのスラスト力に強く影響され適正な零点位置調整ができない。
上記問題点や事情に鑑み本発明は、圧延機の初期圧下位置を決める圧下零調（零点位置調整または零点位置調整とも言う）方法において、特にスラスト力の影響に関わる問題点を解決し、適正な圧下レベリングの零点調整が可能な圧延機および圧延機の零調方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、前記課題を解決すべく、圧延機の圧下零調方法について広く研究を行った結果、従来のキスロールによる調整でも圧延方法力が発生することを見出し、その圧延方向力はロールスラスト力に影響されないことを突き止めた。これらのことから、圧延方向力をも加味した圧下零調を行えばより精度の高い設定が可能であると考え、以下の技術的知見を得た。

（Ａ）圧下方向に作用する補強ロール反力は、ロール間スラスト力の影響を受け、その作業側と駆動側の差が顕著に変化する。しかし、作業ロールの作業側および駆動側のロールチョックに作用する圧延方向力の作業側と駆動側の差は、ロール間スラスト力の影響を受けずほぼ変化しない。

（Ｂ）具体的には、ロール間にクロス角が生じている場合、圧下方向に作用する補強ロール反力の作業側と駆動側の差はクロス角の方向、大きさによって変動する。しかし、作業ロールの圧延方向力の作業側と駆動側の差は、クロス角の方向、大きさが変化してもその影響を受けず、ほぼ一定である。

（Ｃ）つまり、作業ロールの圧延方向力の作業側と駆動側の差が概ね零、実際は作業側と駆動側の圧延方向力の平均値の±５％以内（もしくは、作業側と駆動側の圧延方向力の和の±２．５％以内）になるように作業側と駆動側の差圧下レベリングの零点調整を行えば、ロール間にスラスト力が作用していてもその影響を受けず、高精度な圧下零調が可能である。

これら知見に基づき、本発明者らは、圧延機の圧下零調時においてロール間にスラスト力が作用している場合であっても、高精度な圧下レベリングの零点調整を実現し、圧下レベリング設定不良による圧延材のキャンバーや板厚ウェッジといった平面形状および寸法精度不良、あるいは蛇行や絞りといった通板トラブルを解消できる圧延機およびその零調方法に関する本発明を成すに至った。本発明の要旨は以下のとおりである。

（１）少なくとも上下一対の作業ロールと補強ロールとを有する圧延機において、前記作業ロールの作業側ロールチョックおよび駆動側ロールチョックのそれぞれに作用するキスロール状態における圧延方向力を測定するための荷重検出装置と、前記荷重検出装置により測定した前記作業側ロールチョックおよび駆動側ロールチョックに作用する圧延方向力の差分を演算する圧延方向力差分演算装置と、前記圧延方向力差分演算装置の演算値に基づいて前記圧延機の作業側および駆動側の圧下装置制御量を演算する圧下レベリング制御量演算装置と、当該圧下レベリング制御量演算装置の演算値に基づいて前記圧延機の作業側および駆動側の圧下装置を制御する圧下レベリング制御装置とを備え、前記圧下レベリング制御量演算装置において、キスロール状態における作業側と駆動側の補強ロール反力の和をあらかじめ定められた値を中心にその±２％の範囲内の値とし、前記作業ロールの作業側のロールチョックおよび駆動側のロールチョックに作用する圧延方向力の差分が作業側および駆動側の圧延方向力の平均の±５％の範囲内の値になるように前記圧延機の作業側および駆動側の圧下装置制御量を演算することを特徴とする圧延機。
（２）前記作業側ロールチョックおよび駆動側ロールチョックの圧延方向入側、出側のいずれか一方に、当該作業側ロールチョックおよび駆動側ロールチョックを圧延方向に押し付けるための押し付け装置を有することを特徴とする、（１）に記載の圧延機。
（３）前記作業側ロールチョックおよび駆動側ロールチョックの圧延方向入側と出側のうち、補強ロールを基準として前記作業ロールをオフセットしている側とは反対側に、前記作業側ロールチョックおよび駆動側ロールチョックを圧延方向に押し付けるための押し付け装置を備えていることを特徴とする、（１）または（２）に記載の圧延機。
（４）前記押し付け装置が圧延方向力を検出する機能を有することを特徴とする、（２）または（３）に記載の圧延機。
（５）少なくとも上下一対の作業ロールと補強ロールとを有する圧延機の零調方法において、キスロール状態における作業側と駆動側の補強ロール反力の和をあらかじめ定められた値を中心にその±２％の範囲内の値とし、前記作業ロールの作業側のロールチョックおよび駆動側のロールチョックに作用する圧延方向力を測定し、当該圧延方向力の作業側と駆動側との差分を演算し、この差分が作業側および駆動側の圧延方向力の平均の±５％の範囲内の値になるように、圧延機の左右圧下位置を設定し、当該設定した圧下位置を初期圧下位置とすることを特徴とする圧延機の零調方法。
（６）前記作業側のロールチョックおよび前記駆動側のロールチョックを圧延方向に押し付けることを特徴とする、（５）に記載の圧延機の零調方法。
（７）前記作業側のロールチョックおよび駆動側のロールチョックの圧延方向入側と出側のうち、補強ロールを基準として前記作業ロールをオフセットしている側とは反対側から、前記作業側のロールチョックおよび駆動側のロールチョックを圧延方向に押し付けることを特徴とする、（５）に記載の圧延機の零調方法。

本発明によれば、ロール間にスラスト力が作用している場合でも、圧下方向に作用する補強ロール反力の作業側と駆動側の差に基づく従来の圧下レベリングの零点調整方法では困難であった、高精度な圧下レベリング零点調整が可能となる。
その結果、圧延材の先端部および後端部の形状品質がよくなり、これに例えば特許文献９に記載された圧延中の制御方法と組み合わせれば、圧延材の全長にわたって形状品質の良好な鋼板を得ることができる。

図１は、本発明の実施の形態にかかる圧延機を圧延方向から見た正面図である。
図２は、本発明の実施の形態おける零調方法の説明図である。
図３は、本発明の他の実施の形態における零調方法の説明図である。
図４は、上作業ロールおよび上補強ロールの態様例を示す拡大説明図である。
図５は、上作業ロールおよび上補強ロールの第２の態様例を示す拡大説明図である。
図６は、上作業ロールがオフセットしている場合の上作業ロールおよび上補強ロールの第３の態様例を示す拡大説明図である。
図７は、上作業ロールがオフセットしており、上作業ロールチョックの出側に出側作業ロールチョック位置制御装置が配備された場合の上作業ロールおよび上補強ロールの第４の態様例を示す拡大説明図である。
図８は、従来の４段圧延機においてスラスト力が発生した状態を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は、本発明の実施の形態にかかる圧延機３０を圧延方向から見た正面図である。また、図２は本発明の実施の形態おける零調方法の説明図であり、圧延機３０において本発明にかかる零調方法を実施する場合の流れを示すものである。なお、図２には、説明のため作業側の装置構成のみを図示しているが、駆動側にも図示しない同様の装置が存在する。ここで、駆動側とは圧延機を正面から見て、作業ロールを駆動する電動機が設置されている側を、作業側とはその反対側を意味する。

図１の圧延機３０は、上作業ロールチョック３ａに支持された上作業ロール１ａと、上作業ロール１ａを補強する、上補強ロールチョック４ａに支持された上補強ロール２ａと、下作業ロールチョック３ｂに支持された下作業ロール１ｂと、下作業ロール１ｂを補強する、下補強ロールチョック４ｂに支持された下補強ロール２ｂを備え、油圧圧下装置７を備えている。なお、図１に示すように、上作業ロールチョック３ａ、上作業ロール１ａ、上補強ロールチョック４ａ、上補強ロール２ａ、下作業ロールチョック３ｂ、下作業ロール１ｂ、下補強ロールチョック４ｂ、下補強ロール２ｂはそれぞれ駆動側にも配備されている。

圧延機３０の上作業ロール１ａに作用する圧延方向力は基本的には上作業ロールチョック３ａによって支持される。また、上作業ロールチョック３ａには上作業ロールチョック出側荷重検出装置５ａと上作業ロール入側荷重検出装置６ａが配備されており、これらの荷重検出装置５ａ、６ａにより、上作業ロールチョック３ａを圧延方向に固定しているハウジング８やプロジェクトブロック等の部材と上作業ロールチョック３ａの間に作用する力を測定することができる。これらの荷重検出装置５ａ、６ａは、通常は圧縮力を測定する構造とするのが装置構成を簡単にするため好ましい。

ロールチョックに作用する圧延方向力を検出する荷重検出装置は、適正に荷重を測定できるのであれば、ロールチョックの片側（入側または出側のどちらか一方）に設置されていてもよい。図１では、ロールチョックの両側に設置している場合を示している。以下、この図１の態様に基づき説明する。

また、図２に本発明に係る装置構成を示す。圧延前の圧下零調のためにキスロール状態とする。このとき、圧下方向力でなく、圧延方向力も発生する。上作業ロールチョック３ａに作用する圧延方向力を上作業ロールチョック出側荷重検出装置５ａと上作業ロール入側荷重検出装置６ａで測定する。上作業ロール圧延方向力演算装置１０ａでは、上作業ロール出側荷重検出装置５ａと上作業ロール入側荷重検出装置６ａによる測定結果の差分を演算し、上作業ロールチョック３ａに作用する圧延方向力を演算する。

さらに、下作業ロール１ｂに作用する圧延方向力についても同様に、下作業ロールチョック３ｂの出側および入側に配備された下作業ロール出側荷重検出装置５ｂおよび下作業ロール入側荷重検出装置６ｂの測定値に基づき下作業ロール圧延方向力演算装置１０ｂによって、下作業ロールチョック３ｂに作用する圧延方向力を演算する。ここで、「入側」「出側」は便宜的に付したものであり、実際の圧延材の入る側、出る側とは必ずしも一致しなくてもよい。本願においては、図２の図示右側を「入側」、図示左側を「出側」とした。また、演算に当たっては、力の方向を加味する必要がある。例えば、圧延出側方向を正とし、実際ロールチョックに作用する力を求めている。上記手段（２）の場合、ロールチョックに押し付け力を作用させるため、その分をキャンセルすることができる。

次に、作業ロール圧延方向合力演算装置１１において、上作業ロール圧延方向力演算装置１０ａの演算結果と下作業ロール圧延方向力演算装置１０ｂの演算結果の和をとり、上下作業ロールに作用する圧延方向合力を演算する。図２においては作業側での演算についてのみ図示して説明しているが、上記のような手続きは、作業側のみならず駆動側も全く同じ装置構成で演算を実施し、その結果が駆動側の作業ロール圧延方向合力１２として得られる。そして作業側−駆動側圧延方向力差分演算装置（圧延方向力差分演算装置）１３によって、作業側の演算結果と駆動側の演算結果との差分が計算され、これによって作業ロールチョック（上作業ロールチョック３ａ、下作業ロールチョック３ｂ）に作用する圧延方向力の作業側と駆動側の差分（作業側と駆動側の圧延方向力の差）が計算されることになる。

図２に示す態様においては、駆動側と作業側のロールチョックにかかる圧延力の差分は、上作業ロール圧延方向力演算装置１０ａ、下作業ロール圧延方向力演算装置１０ｂ、および作業ロール圧延方向合力演算装置１１、そして作業側−駆動側圧延方向力差分演算装置（圧延方向力差分演算装置）１３により演算される。

以下、この駆動側と作業側のロールチョックにかかる圧延力の差分を演算するまでの一連の装置を総称して作業側−駆動側圧延方向力差分演算装置（圧延方向力差分演算装置）１３とよぶ。実施態様のよっては、下作業ロール圧延方向力演算装置１０ｂや作業ロール圧延方向合力演算装置１１が無い場合もあるからである。

そして、油圧圧下装置７を作業側および駆動側を同時に操作して、補強ロール反力の左右の和があらかじめ定められた値（零調荷重）になるまで締め込んでおき、その状態で圧延方向力の作業側と駆動側の差を零にするためにレベリング操作を行う。この零調荷重は、実圧延中に生じる荷重と同程度の荷重値をあらかじめ定められた値として設定する。実際の圧延機では、定格圧延荷重の５０％程度が実圧延荷重となるように設定しているので、例えば定格圧延荷重の１５％〜８５％のうちの任意な値に設定するとよい。好ましくは、定格圧延荷重の３０％〜７０％のうちの任意な値に設定するとよい。

設定誤差は、予め定められた値（零調荷重）を中心にその±２％の範囲内とするとよい。２％より大きいと圧下量の変動が大きすぎ、板厚や形状不良となり易い。実際の圧延において±２％の範囲内にすれば問題はない。もちろん、誤差は小さい方がよく、好ましくは±１％以下とすることが望ましい。圧延材や圧延条件により、予め設定されるものである。設定方法についての詳細はここでは省略するが、通常の圧延作業において設定される方法でかまわない。

続いて、上述した圧延方向力の作業側と駆動側の差分（作業側と駆動側の差）の演算結果に基づき、作業ロールチョック（上作業ロールチョック３ａ、下作業ロールチョック３ｂ）に作用する圧延方向力の作業側と駆動側との差分が零になり、且つ零調荷重を維持するように、油圧圧下装置７の制御量を圧下レベリング制御量演算装置１４で演算する。このとき、圧延方向力の作業側と駆動側との差分は概ね零になることが理想的である。実際は測定誤差や、設定制度を加味して作業側と駆動側の圧延方向力の平均の±５％以下であれば問題はない。好ましくは±４％以下、さらに好ましくは±３％以下、さらには２％以下とするとよい。また言い方を変えると、作業側と駆動側の圧延方向力の和（つまり、作業ロールに作用する圧延方向力の総和）の±２．５％以下、好ましくは±２％以下、さらに好ましくは±１．５％以下、さらには１％以下とするとよい。

ところで、どれだけ圧下を加えたらどれだけ圧延方向力が増加するかは圧延機の剛性（ミル剛性）やオフセット量等の影響によって異なってくる。そこで、キスロール時に、作業側または駆動側のどちらか片側だけ圧下力を加えたら、どれだけ圧延方向力が増加するのか、逆に、片側だけ圧下力を減らしたら、どれだけ圧延方向力が減少するのか、を予め調べておくとよい。ミル剛性はある程度限定した範囲では一定になる傾向が有る。

そこで、例えば、作業側の圧延方向力が駆動側の圧延方向力より大きい場合、両者の差分の半分を作業側の圧下量を減らして解消し、残り半分を駆動側の圧下量を増やして解消するとよい。このように演算すれば、キスロール荷重をほぼ維持しつつ圧延方向力の差分を解消する制御量を得ることができる。

そして、この制御量演算結果に基づいて、圧下レベリング制御装置１５によって圧延機３０のロールの圧下位置を制御する。これにより、作業ロールチョックに作用する圧延方向力の作業側と駆動側との差分を零になり、その時点での圧下位置を、作業側と駆動側個別に圧下位置の零点とする。前述したように、作業ロールチョック（上作業ロールチョック３ａ、下作業ロールチョック３ｂ）に作用する圧延方向力の作業側と駆動側との差分はスラスト力の影響を受けないため、ロール間にスラスト力が生じていたとしても極めて高精度な圧下レベリングの零点設定が実現できることになる。

なお、圧延方向力の作業側と駆動側との差分が作業側と駆動側の圧延方向力の平均の±５％の範囲外になると（つまり作業側と駆動側の圧延方向力の差分の絶対値が両者の圧延方向力の平均の５％を上回ると）、結果として圧下レベリングの零点設定が不良となり、本発明の効果を有意に得ることができない可能性がある。特に厚板圧延機のように、定格荷重の絶対値が大きい、つまり零調荷重の絶対値が大きい圧延機の場合には、圧延方向力の絶対値も荷重に比例して大きくなるため、圧下レベリングの零点設定が不良となり易い。

ところで、上記した装置構成において、作業側−駆動側の圧延方向力の差分演算装置（圧延方向力差分演算装置）１３の演算結果を得るまでは、基本的には作業側と駆動側を合わせて合計８個の荷重検出装置の出力の加減演算のみである。したがって、上記した装置構成そして演算の順番を任意に変更しても差し支えない。例えば、上下の出側荷重検出装置の出力を先に加算し、次に入側の加算結果との差分を演算し、最後に作業側と駆動側の差分を演算してもよいし、最初にそれぞれの位置の荷重検出装置の出力の作業側と駆動側の差分を演算してから、上下を合計し、最後に入側と出側の差分を演算してもよい。

以上説明した本実施の形態にかかる零調方法によれば、圧延機の圧下零調時においてロール間にスラスト力が作用している場合であっても、高精度な圧下レベリングの零点調整を実現し、圧下レベリング設定不良による圧延材のキャンバーや板厚ウェッジといった平面形状および寸法精度不良、あるいは蛇行や絞りといった通板トラブルを、圧延材の先端部から解消することができる。即ち、最小限の測定設備で持って、通常のロール回転時に高精度な零調が可能となり、効率的な圧延操業を行うことができる。

以上、本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は図示の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

図３は、本発明の他の実施の形態における零調方法の説明図である。図３に示す他の実施の形態では、図２に示す上記実施の形態に比べて、下作業ロールチョックに作用する圧延方向力の検出装置および演算装置を省略している。一般に上下作業ロールが同周速で回転しているキスロール状態において、作業ロールチョックに作用する圧延方向力の作業側と駆動側との差分は、上下作業ロールで傾向が逆転することはない。したがって、圧下レベリング制御量演算装置１４において適正な制御量を演算することによって、上下どちらか一方の作業ロールに作用する圧延方向力の作業側と駆動側の差に基づく良好な圧下レベリングの零点調整を実現することができる。

図４から図７は、その他の態様について説明した図である。なお、図４から図７は、上作業ロール１ａ、上補強ロール２ａ、上作業ロールチョック３ａとそこに設置される荷重検出装置５ａ，６ａおよびその周辺装置のみを記載している。

図４は上作業ロール１ａおよび上補強ロール２ａの態様例を示す拡大説明図である。図４に示すように上作業ロールチョック３ａの入側に上作業ロール入側荷重検出装置６ａに隣接して入側作業ロールチョック押し付け装置１６を有しており、上作業ロールチョック３ａを入側から出側に所定の押し付け力で押し付けている。このような構成とすることにより、上作業ロールチョック３ａの圧延方向位置を安定させるとともに、上作業ロールチョック３ａに作用する圧延方向力の測定の応答性および精度を高めることが可能となる。この場合、押し付け装置１６は作業ロールチョックの入側と出側の荷重検出装置よりも作業ロールからみて外側になるように配置される。

また、図５は上作業ロール１ａおよび上補強ロール２ａの第２の態様例を示す拡大説明図である。図５に示すように、上作業ロール入側荷重検出装置６ａが省略されており、これは油圧装置となっている図４の入側作業ロールチョック押し付け装置１６の油圧シリンダーに供給される作動油の圧力を測定するセンサーを配備することによって油圧装置そのものを荷重検出装置として代用している例である。即ち、上作業ロール出側荷重検出装置５ａの測定値と、入側作業ロールチョック押し付け装置１６の油圧シリンダーに設置された作業油の圧力を測定するセンサーで検出した荷重との差分を演算し、上作業ロールチョック３ａに作用する圧延方向力を演算する。このような構成にすることにより、測定装置をより少なく、安価な設備とすることができる。

また、図６は上作業ロール１ａがオフセットしている場合の上作業ロール１ａおよび上補強ロール２ａの第３の態様例を示す拡大説明図である。図６に示すように、上作業ロール１ａが出側方向にΔｘだけオフセットしており、上作業ロールチョック３ａの入側に入側作業ロールチョック押し付け装置１６が配備されている。このような配置にすることによって、上補強ロール２ａから上作業ロール１ａに作用するオフセット力が上作業ロールチョック３ａを出側に押し付ける方向に作用するので、入側作業ロールチョック押し付け装置１６の力を小さくすることができ、コンパクトかつ安価な設備とすることができる。また、同時に上作業ロールチョック３ａを挟み込む力を小さくすることができるので、他の制御の外乱因子を小さく抑えることもできる。

また、図７は上作業ロール１ａがオフセットしており、上作業ロールチョック３ａの出側に出側作業ロールチョック位置制御装置１７が配備された場合の上作業ロール１ａおよび上補強ロール２ａの第４の態様例を示す拡大説明図である。図７に示す第４の態様例は、図６に示す第３の態様例に加えて上作業ロールチョック３ａの出側に出側作業ロールチョック位置制御装置１７が配備されている。この出側作業ロールチョック位置制御装置１７も油圧装置であり、図６の第３の態様例では、形式的には上作業ロールチョック３ａを入側および出側の油圧シリンダーで挟み込んでいることになる。出側作業ロールチョック位置制御装置１７の場合は、出側作業ロールチョック位置検出装置１８を配備して位置制御をしており、チョックの挟み込み力は入側作業ロールチョック押し付け装置１６によって与えられる構造となっている。このような構造とすることによって、作業ロールのオフセット量、あるいは補強ロールとの間の微小クロス角を調整できる等の付加的な制御能力を与えることが可能となる。

なお、図４、５、６、７の各態様例では圧延機入側に作業ロールチョック押し付け装置１６を配備した例を示しているが、これを逆に出側に配備しても差し支えない。ただし、図６、７の作業ロールオフセットとの相対的な位置関係は維持する必要がある。また、図４、５、６、７の各態様例では上作業ロールチョック３ａ近辺のみを図示しているが、下作業ロールチョック３ｂに適用する場合も基本的には同様の構成である。

本発明の効果を確認するため、図２に示した厚板圧延機において、キスロール締め込み試験を行った。作業ロール径は１２００ｍｍ、補強ロール径は２４００ｍｍである。また、定格荷重は８００００ｋＮである。

試験方法としては、上下作業ロール間に任意のクロス角を与えた状態で、作業側と駆動側の補強ロール反力の和が３００００ｋＮになるようにキスロール締め込みを実施した。圧下零調位置（レベリング零点）は、圧下方向の補強ロール反力の作業側と駆動側の差が定格荷重の１％以内（本実施例の場合、８００ｋＮ以内）である圧下位置とした。そして、本発明による、作業側と駆動側の補強ロール反力の和があらかじめ定められた値になるようにキスロール締め込みを実施し、作業ロールの作業側のロールチョックおよび駆動側のロールチョックに作用する圧延方向力の作業側と駆動側の差が定格荷重の１％以内である圧下位置を圧下零調位置とした場合とを、クロス角の変化による変動量について比較した。

クロス角を−０．１°から＋０．１°まで変化させた場合、圧下方向の補強ロール反力作業側と駆動側の差に基づく圧下零調方法ではレベリング零点が０．６ｍｍ変化したのに対し、本発明による、作業ロールの作業側および駆動側のロールチョックに作用する圧延方向力の作業側と駆動側の差に基づく圧下零調方法におけるレベリング零点の変化量は０．０３ｍｍ以下であった。このことから、本発明がロール間クロス角によってロール間スラスト力が生じていてもその影響を受けず、高精度な圧下零調が可能であることがわかった。

さらに、作業側と駆動側の補強ロール反力の和が３００００ｋＮになるようにキスロール締め込みを実施し、圧下方向の補強ロール反力の作業側と駆動側の差が１％以内である圧下位置を圧下零調位置とした。この状態と、本発明による、作業側と駆動側の補強ロール反力の和があらかじめ定められた値になるようにキスロール締め込みを実施し、作業ロールの作業側のロールチョックおよび駆動側のロールチョックに作用する圧延方向力の作業側と駆動側の差が１％以内である圧下位置を圧下零調位置とした状態にした。

この状態で、入側板厚３０ｍｍ、板幅３０００ｍｍ、同一寸法の普通鋼板５０枚について圧延機出側板厚２１ｍｍとする圧延を、特許文献９に開示されているキャンバー制御方法を用いて、それぞれ実施した。その結果、圧延材の蛇行、キャンバーに関しては、本発明方法による、作業ロールの作業側および駆動側のロールチョックに作用する圧延方向力の作業側と駆動側の差に基づく零調方法を行った状態での圧延では、圧延枚数５０枚を行った中では圧延材の最先端部から尾端におよぶまで発生しなかった。これに対し、前記圧下方向の補強ロール反力作業側と駆動側の差に基づく圧下零調方法のみを行った状態での圧延では、圧延枚数５０枚のうち５ｍｍ以上の顕著なキャンバーが、最先端部に４枚発生した。

この結果、本発明により、高精度な圧下レベリングの零点調整が実現可能となり、圧下レベリング設定不良による圧延材のキャンバーや板厚ウェッジといった平面形状および寸法精度不良、あるいは蛇行や絞りといった通板トラブルを、制御の適用が困難である圧延材の先端部噛み込み直後においても、解消できることがわかった。

さらに、作業側のロールチョックおよび駆動側のロールチョックを圧延方向に押し付けて零調を行った。図２に示した熱間薄板圧延機において、作業側と駆動側の補強ロール反力の和が１００００ｋＮになるようにキスロール締め込み試験を行った。作業ロール径は８００ｍｍ、補強ロール径は１６００ｍｍである。また、定格荷重は３００００ｋＮである。試験方法は、前記と同様である。

クロス角を−０．１°から＋０．１°まで変化させた場合、作業ロールの作業側および駆動側のロールチョックに作用する圧延方向力の作業側と駆動側の差に基づく圧下零調方法におけるレベリング零点の変化量は０．０３ｍｍ以下であった。即ち、本発明がロール間クロス角によってロール間スラスト力が生じていてもその影響を受けず、高精度な圧下零調が可能であることがわかった。

加えて、作業側のロールチョックおよび駆動側のロールチョックを圧延方向に押し付けて零調を行う方法（前記（６）の手段）を用いたことにより、圧延方向力の測定の応答性および測定精度が良好になり、作業に要する時間を短縮することができた。なお、請求項６に記載の方法を用いて、前記実施例と同様に零点設定を行った状態で、入側板厚１０ｍｍ、板幅１０００ｍｍ、同一寸法の普通鋼板５０枚について圧延機出側板厚８ｍｍとする圧延を、特許文献９に開示されているキャンバー制御方法を用いて、実施したが、その結果、圧延材の蛇行、キャンバーに関しては、圧延枚数５０枚を行った中では圧延材の最先端部から尾端におよぶまで発生しなかった。

さらに、補強ロールを基準として作業ロールをオフセットしている側と反対側から、作業側のロールチョックおよび駆動側のロールチョックを圧延方向に押し付ける方法（前記（７）の手段）を用いて、図２に示した厚板圧延機において、作業側と駆動側の補強ロール反力の和が２００００ｋＮになるようにキスロール締め込み試験を行った。作業ロール径は１０００ｍｍ、補強ロール径は２０００ｍｍである。また、定格荷重は６００００ｋＮである。試験方法は、前記と同様である。

クロス角を−０．１°から＋０．１°まで変化させた場合、作業ロールの作業側および駆動側のロールチョックに作用する圧延方向力の作業側と駆動側の差に基づく圧下零調方法におけるレベリング零点の変化量は０．０３ｍｍ以下であり、本発明がロール間クロス角によってロール間スラスト力が生じていてもその影響を受けず、高精度な圧下零調が可能であることがわかった。加えて、作業ロールをオフセットしている側と反対側から、作業側のロールチョックおよび駆動側のロールチョックを圧延方向に押し付ける方法（前記（７）の手段）を用いたことにより、圧延方向力の測定の応答性および測定精度が良好になり、作業に要する時間を短縮することができた。

さらに、請求項６の実施例と比較してより小さな押し付け力での作業が可能となったため、測定の外乱因子である、ロールチョックとハウジング、あるいは油圧シリンダー等との摩擦による摺動抵抗を小さくすることができ、より高精度な測定が可能となった。なお、請求項７に記載の方法を用いて、前記実施例と同様に零点設定を行った状態で、入側板厚２０ｍｍ、板幅２０００ｍｍ、同一寸法の普通鋼板５０枚について圧延機出側板厚１６ｍｍとする圧延を、特許文献９に開示されているキャンバー制御方法を用いて、実施したが、その結果、圧延材の蛇行、キャンバーに関しては、圧延枚数５０枚を行った中では圧延材の最先端部から尾端におよぶまで発生しなかった。

次に、作業ロール径６００ｍｍ、作業ロール胴長４０００ｍｍ、補強ロール径１２００ｍｍ、補強ロール胴長４０００ｍｍ、定格荷重３００００ｋＮの熱間厚板圧延機を用いて零調を行った。
まず、圧下荷重が１００００ｋＮとなるように作業ロールを駆動させながらキスロール状態にした。作業側と駆動側を同時に圧下していき、作業側５０５０ｋＮ、駆動側４９５０ｋＮとなった。この状態を零点１とする。
ここで、圧延方向力を測定すると、作業側では上作業ロールの入側へ９０ｋＮ、駆動側では上作業ロールの入側へ１１０ｋＮ、が検出された。従って、その圧延方向力の差分は、圧延方向力の平均に対して±１０％となる。
零点１の零調後、幅２ｍで厚さ２０ｍｍの板を２０％圧下する熱間圧延を施した。

次に、作業側の圧下を減らし、駆動側の圧下力を増やして、共に５０００ｋＮとなるようにした。この状態を零点２とする。このときに再び圧延方向力を測定すると、作業側では上作業ロールの入側へ８７．５ｋＮ、駆動側では上作業ロールの入側へ１１２．５ｋＮ、検出された。つまり、作業側と駆動側とで圧下力を５０ｋＮずつ変化させると圧延方向力が２．５ｋＮ程度ずつ変化することがわかった。なお、この状態では、その圧延方向力の差分は、圧延方向力の平均に対して±１２．５％となる。
零点２の零調後、同様に幅２ｍで厚さ２０ｍｍの板を２０％圧下する熱間圧延を施した。

さらに、今度は零点２に対し、作業側で２５０ｋＮ分の圧下力を増やし、駆動側で２５０ｋＮ分の圧下力を減らした結果、作業側と駆動側の圧延方向力は、それぞれ９９ｋＮと１０１ｋＮになった。このとき、作業側の圧下荷重は５２５５ｋＮで駆動側の圧下荷重は４７４５ｋＮとなった。この状態を零点３とする。この状態での圧延方向力の差分は、圧延方向力の平均に対して±２％となり、本発明の範囲になった。
零点３の零調後、同様に幅２ｍで厚さ２０ｍｍの板を２０％圧下する熱間圧延を施した。

上記の零点１、２、３で零調を行った後、幅２ｍで厚さ２０ｍｍの板を２０％圧下する熱間圧延の結果、零点１及び零点２で零点調整したものには１０ｍ当たり５０〜１００ｍｍのキャンバーが生じていた。しかし、零点３で零点調整したものには１０ｍ当たり１０ｍｍ未満のキャンバーに抑えられた。
なお、上記実施例における態様は、本発明の例示である。本発明の実施態様は、これら実施例の態様に限定されることはない。

本発明は、圧延機およびその零調方法に適用でき、特に圧延機の左右非対称成分において高精度な零調を可能とする圧延機およびその零調方法に適用できる。

１ａ 上作業ロール
１ｂ 下作業ロール
２ａ 上補強ロール
２ｂ 下補強ロール
３ａ 上作業ロールチョック
３ｂ 下作業ロールチョック
４ａ 上補強ロールチョック
４ｂ 下補強ロールチョック
５ａ 上作業ロールチョック出側荷重検出装置
５ｂ 下作業ロールチョック出側荷重検出装置
６ａ 上作業ロールチョック入側荷重検出装置
６ｂ 下作業ロールチョック入側荷重検出装置
７ 油圧圧下装置
８ ハウジング
９ 圧下方向荷重検出装置
１０ａ 上作業ロール圧延方向力演算装置
１０ｂ 下作業ロール圧延方向力演算装置
１１ 作業側作業ロール圧延方向合力演算装置
１２ 駆動側作業ロール圧延方向合力
１３ 圧延方向力差分演算装置
１４ 圧下レベリング制御量演算装置
１５ 圧下レベリング制御装置
１６ 入側作業ロールチョック押し付け装置
１７ 出側作業ロールチョック位置制御装置
１８ 出側作業ロールチョック位置検出装置
１９ スラスト力
２０ スラスト力によって生じるモーメント
３０ 圧延機

Claims (8)

1. 少なくとも上下一対の作業ロールと補強ロールとを有する圧延機において、
   前記作業ロールの作業側ロールチョックおよび駆動側ロールチョックのそれぞれに作用するキスロール状態における圧延方向力を測定するための荷重検出装置と、
   前記荷重検出装置により測定した前記作業側ロールチョックおよび駆動側ロールチョックに作用する圧延方向力の差分を演算する圧延方向力差分演算装置と、
   前記圧延方向力差分演算装置の演算値に基づいて前記圧延機の作業側および駆動側の圧下装置制御量を演算する圧下レベリング制御量演算装置と、
   当該圧下レベリング制御量演算装置の演算値に基づいて前記圧延機の作業側および駆動側の圧下装置を制御する圧下レベリング制御装置とを備え、
   前記圧下レベリング制御量演算装置において、キスロール状態における作業側と駆動側の補強ロール反力の和をあらかじめ定められた値を中心にその±２％の範囲内の値とし、前記作業ロールの作業側のロールチョックおよび駆動側のロールチョックに作用する圧延方向力の差分が作業側および駆動側の圧延方向力の平均の±５％の範囲内の値になるように前記圧延機の作業側および駆動側の圧下装置制御量を演算することを特徴とする圧延機。
2. 前記作業側ロールチョックおよび駆動側ロールチョックの圧延方向入側、出側のいずれか一方に、当該作業側ロールチョックおよび駆動側ロールチョックを圧延方向に押し付けるための押し付け装置を有することを特徴とする、請求項１に記載の圧延機。
3. 前記作業側ロールチョックおよび駆動側ロールチョックの圧延方向入側と出側のうち、補強ロールを基準として前記作業ロールをオフセットしている側とは反対側に、前記作業側ロールチョックおよび駆動側ロールチョックを圧延方向に押し付けるための押し付け装置を備えていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の圧延機。
4. 前記押し付け装置が圧延方向力を検出する機能を有することを特徴とする、請求項２に記載の圧延機。
5. 前記押し付け装置が圧延方向力を検出する機能を有することを特徴とする、請求項３に記載の圧延機。
6. 少なくとも上下一対の作業ロールと補強ロールとを有する圧延機の零調方法において、キスロール状態における作業側と駆動側の補強ロール反力の和をあらかじめ定められた値を中心にその±２％の範囲内の値とし、前記作業ロールの作業側のロールチョックおよび駆動側のロールチョックに作用する圧延方向力を測定し、当該圧延方向力の作業側と駆動側との差分を演算し、この差分が作業側および駆動側の圧延方向力の平均の±５％の範囲内の値になるように、圧延機の左右圧下位置を設定し、当該設定した圧下位置を初期圧下位置とすることを特徴とする圧延機の零調方法。
7. 前記作業側のロールチョックおよび前記駆動側のロールチョックを圧延方向に押し付けることを特徴とする、請求項６に記載の圧延機の零調方法。
8. 前記作業側のロールチョックおよび駆動側のロールチョックの圧延方向入側と出側のうち、補強ロールを基準として前記作業ロールをオフセットしている側とは反対側から、前記作業側のロールチョックおよび駆動側のロールチョックを圧延方向に押し付けることを特徴とする、請求項６に記載の圧延機の零調方法。

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