JPWO2019230850A1 - 圧延機及び圧延機の設定方法 - Google Patents

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Abstract

４段以上の圧延機であって、いずれか１つのロールを基準ロールとして、少なくとも補強ロール以外の各ロールの作業側のロールチョックと駆動側のロールチョックとに作用する圧延方向力を測定する測定装置と、ロールチョックの圧延方向入側または出側のいずれか一方に設けられ、ロールチョックを圧延方向に押圧する押圧装置と、ロールチョックに押圧装置と対向するように設けられ、ロールチョックを圧延方向に移動させる駆動装置と、基準ロールのロールチョックの圧延方向位置を基準位置として固定し、駆動装置を駆動して、作業側の圧延方向力と駆動側の圧延方向力との圧延方向力差に基づいて、各ロールの圧延方向力差が許容範囲内の値となるように、ロールチョックの圧延方向における位置を制御する位置制御装置と、を備える。

Description

本発明は、被圧延材を圧延する圧延機及び当該圧延機の設定方法に関する。
熱延圧延プロセスにおいて通板トラブルの起因となる現象として、例えば鋼板の蛇行がある。鋼板が蛇行する要因の１つに圧延装置のロール間の微小クロス（ロールスキューともいう。）で発生するスラスト力があるが、スラスト力を直接測定することは困難である。そこで、従来からロール間で発生するスラスト力の合計値の反力として検出されるスラスト反力あるいはロールスキュー角を測定し、当該スラスト反力あるいは当該ロールスキュー角に基づきロール間で発生するスラスト力を同定して、鋼板の蛇行制御を行うことが提案されている。
例えば、特許文献１には、ロール軸方向のスラスト反力と圧下方向の荷重を測定し、圧下位置零点と圧延機の変形特性のいずれか一方または双方を求め、圧延実行時の圧下位置設定し圧延制御する板圧延方法が開示されている。また、特許文献２には、圧延機の内部に設けられた距離センサを用いて測定されたロール間微小クロス（スキュー角）に基づきロールに発生するスラスト力を算出し、当該スラスト力に基づき圧下方向の荷重測定値から蛇行起因の差荷重成分を演算して圧下レベリング制御する、蛇行制御方法が開示されている。さらに、特許文献３には、ペアクロス圧延機において上下のロールの中心軸が水平方向で交差する点（クロスポイント）のずれを修正するクロスポイント修正装置が開示されている。かかる装置は、クロスヘッドとロールチョックとの間に発生する遊びを吸収するアクチュエータと、ロールチョック位置を検出する検出器とを備え、ロールチョック位置に基づきクロスポイントのずれを修正している。
特許第３４９９１０７号 特開２０１４−４５９９号公報 特開平８−２９４７１３号公報
しかし、上記特許文献１に記載の技術では、補強ロール以外のロールのスラスト反力の測定が圧下位置零調時と圧延中に必要であるが、圧延中にスラスト反力を測定する場合、圧延荷重等の圧延条件の変化によっては、スラスト反力の作用点等の特性が変化し、スラスト力に伴う非対称変形を正しく特定できない場合がある。このため、圧下レベリング制御を正確に実施できない可能性がある。
また、上記特許文献２に記載の技術では、渦流式等の距離センサにより測定されたロールの水平方向距離からロールスキュー角を求めている。しかし、ロール胴長部分の偏芯あるいは円筒度等機械加工精度によりロールが水平方向に振動し、また、圧延開始時の咬み込み時の衝撃等により水平方向のチョック位置が変動するため、スラスト力の発生の原因となるロールの水平変位を正確に測定することは困難である。また、ロールの摩擦係数は、圧延本数が増えるにつれてロールの粗度が経時的に変化することから、時々刻々変化する。このため、摩擦係数の同定なしにスラスト力の演算をロールスキュー角測定のみから正確に行うことはできない。
さらに、上記特許文献３に記載の技術では、ロール間クロス角はロール間の相対的なクロスによって生じ、ロールベアリング等にもガタがあるため、各ロールチョック位置を個々に圧延方向に位置制御をしてもロール自体の相対的な位置関係のずれは解消されない。このため、ロール間クロス角により発生するスラスト力を無くすことはできない。
また、通常の圧延前の準備作業として、作業ロールの組替後に、キスロール状態において圧下位置の零点は、圧下方向荷重の作業側と駆動側との値に基づきオペレータによって調整される。このとき、ロール間微小クロスによってロール間スラスト力が発生すると、圧下方向荷重は作業側と駆動側とで差が生じ、圧下位置零点調整を正しく実施できない場合がある。しかし、上記に示したいずれの特許文献に記載の技術では、圧下位置零点調整前にロール間スラスト力を低減することはできない。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、圧下位置零点調整の前または圧延開始の前にロール間で発生するスラスト力を低減することによって、被圧延材の蛇行及びキャンバーの発生を抑制することが可能な、新規かつ改良された圧延機及び圧延機の設定方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、少なくとも一対の作業ロールと作業ロールを支持する一対の補強ロールとを含む、複数のロールを備える４段以上の圧延機であって、圧下方向に配列された各ロールのうちいずれか１つのロールを基準ロールとして、少なくとも補強ロール以外の各ロールの作業側のロールチョックと駆動側のロールチョックとに作用する圧延方向における圧延方向力を測定する測定装置と、少なくとも基準ロール以外のロールのロールチョックに対し、圧延方向入側または出側のいずれか一方に設けられ、被圧延材の圧延方向に押圧する押圧装置と、少なくとも基準ロール以外のロールのロールチョックに対し、圧延方向において押圧装置と対向するように設けられ、被圧延材の圧延方向に移動させる駆動装置と、基準ロールのロールチョックの圧延方向位置を基準位置として固定し、駆動装置を駆動して、作業側の圧延方向力と駆動側の圧延方向力との差である圧延方向力差に基づいて、各ロールの圧延方向力差が許容範囲内の値となるように、基準ロール以外のロールのロールチョックの圧延方向における位置を制御する位置制御装置と、を備える、圧延機が提供される。
複数のロールのうち圧下方向において最下部または最上部に位置するロールを基準ロールとしてもよい。
さらに、ロールに対してベンディング力を加えるベンディング装置を備え、位置制御装置は、作業ロールのロールギャップを開状態にし、作業ロールのロールチョックに対して、ベンディング装置によりベンディング力を加えてもよい。
駆動装置として、例えばロールチョック位置検出装置を備えた油圧シリンダを用いてもよい。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、圧延機の設定方法であって、圧延機は、少なくとも一対の作業ロールと作業ロールを支持する一対の補強ロールとを含む、複数のロールを備える４段以上の圧延機の圧延機設定方法であり、圧下位置零点調整前または圧延開始前に実施され、圧下方向に配列された各ロールのうちいずれか１つのロールを基準ロールとして、少なくとも補強ロール以外のロールの作業側のロールチョックと駆動側のロールチョックとに作用する圧延方向における圧延方向力を測定し、測定された作業側の圧延方向力と駆動側の圧延方向力との差である圧延方向力差が許容範囲内となるように、基準ロールのロールチョックの圧延方向位置を基準位置として固定し、基準ロール以外のロールのロールチョックを被圧延材の圧延方向に移動させて、ロールチョックの位置を調整する、圧延機の設定方法が提供される。
複数のロールのうち圧下方向において最下部または最上部に位置するロールを基準ロールとしてもよい。
基準ロールと反対側のロール系から順に、隣接するロールに発生する圧延方向力差が許容範囲内となるように、ロールのロールチョックを被圧延材の圧延方向に移動させてロールチョックの位置を調整し、このとき、すでにロールチョックの位置が調整されたロールのロールチョックを、調整中のロールのロールチョックとの相対位置を保持しながら、同時かつ同方向に制御するようにしてもよい。
また、４段の圧延機において、被圧延材に対して圧下方向上側に設けられた複数のロールを上ロール系とし、被圧延材に対して圧下方向下側に設けられた複数のロールを下ロール系として、作業ロールのロールギャップを開状態とし、上ロール系及び下ロール系それぞれについて、作業ロールのロールチョックと補強ロールのロールチョックとの位置を調整する第１調整と、第１調整を終えた後、作業ロールをキスロール状態にして、上ロール系または下ロール系のいずれか一方を基準ロール系とし、他方のロール系の各ロールのロールチョックを、当該ロールチョック間の相対位置を保持しながら同時かつ同方向に制御して、ロールチョックの位置を調整する第２調整と、を実施し、第１調整では、上ロール系及び下ロール系それぞれについて、ベンディング装置を有する作業ロールのロールチョックに対してベンディング力を加えた状態で、測定された圧延方向力差が許容範囲内となるように、基準ロール側の作業ロールのロールチョック、及び、基準ロールと反対側のロール系の作業ロールのロールチョックまたは補強ロールのロールチョックのいずれか一方を被圧延材の圧延方向に移動させて、ロールチョックの位置を調整するようにしてもよい。
また、作業ロールと補強ロールとの間に中間ロールをそれぞれ備える６段の圧延機において、被圧延材に対して圧下方向上側に設けられた複数のロールを上ロール系とし、被圧延材に対して圧下方向下側に設けられた複数のロールを下ロール系として、作業ロールのロールギャップを開状態とし、上ロール系及び下ロール系それぞれについて、中間ロールのロールチョックと補強ロールのロールチョックとの位置を調整する第１調整と、第１調整を終えた後、作業ロールのロールギャップを開状態に維持して、上ロール系及び下ロール系それぞれについて、中間ロールのロールチョックと作業ロールのロールチョックとの位置を調整する第２調整と、第２調整を終えた後、作業ロールをキスロール状態にして、上ロール系または下ロール系のいずれか一方を基準ロール系とし、他方のロール系の各ロールのロールチョックを、当該ロールチョック間の相対位置を保持しながら同時かつ同方向に制御して、ロールチョックの位置を調整する第３調整と、を実施し、第１調整及び第２調整は、ベンディング装置を有する中間ロールのロールチョック及び作業ロールのロールチョックに対してベンディング力を加えた状態で行われ、第１調整では、上ロール系及び下ロール系それぞれについて、測定された圧延方向力差が許容範囲内となるように、基準ロール側の中間ロールのロールチョック、及び、基準ロールと反対側のロール系の中間ロールのロールチョックまたは補強ロールのロールチョックのいずれか一方を被圧延材の圧延方向に移動させて、ロールチョックの位置を調整し、第２調整では、上ロール系及び下ロール系それぞれについて、測定された圧延方向力差が許容範囲内となるように、基準ロール側の作業ロールのロールチョック、及び、基準ロールと反対側のロール系の作業ロールのロールチョックまたは中間ロールのロールチョックのいずれか一方を被圧延材の圧延方向に移動させて、ロールチョックの位置を調整し、基準ロールと反対側のロール系の中間ロールのロールチョックを移動させる場合には、当該中間ロールのロールチョックとこれに隣接する補強ロールのロールチョックとの相対位置を保持しながら同時かつ同方向に制御してもよい。
以上説明したように本発明によれば、ロール間で発生するスラスト力を低減して、被圧延材の蛇行及びキャンバーの発生を抑制することが可能となる。
圧延時において圧延機のロール間に発生するスラスト力及びスラスト反力を説明するための、圧延機の概略側面図及び概略正面図である。 本発明の第１の実施形態に係る圧延機と、当該圧延機を制御するための装置との構成を示す説明図である。 図２Ａの圧延機の入側及び出側に配置された圧延方向力測定装置を示す説明図である。 同実施形態に係る圧延機の設定方法を説明するフローチャートであって、基準ロールと反対側のロールから位置調整を行う場合の例を示す。 同実施形態に係る圧延機の設定方法を説明するフローチャートであって、基準ロールと反対側のロールから位置調整を行う場合の例を示す。 同実施形態に係る圧延機の設定方法を説明するフローチャートであって、基準ロールと反対側のロールから位置調整を行う場合の例を示す。 図３Ａ〜図３Ｃに示す圧延機の設定方法におけるロール位置調整の手順を示す説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る圧延機と、当該圧延機を制御するための装置との構成を示す説明図である。 同実施形態に係る圧延機の設定方法を示すフローチャートである。 同実施形態に係る圧延機の設定方法を示すフローチャートである。 図６Ａ及び図６Ｂに示す圧延機の設定方法におけるロール位置調整の手順を示す説明図である。 キスロール状態にされた圧延機の、作業ロール及び補強ロールの配置を示す説明図であって、ペアクロス無の状態を示す。 ロール間クロス角の定義を示す説明図である。 図９に示すキスロール状態での、補強ロールクロス角と補強ロール圧延方向力との一関係を示すグラフである。 キスロール状態にされた圧延機の、作業ロール及び補強ロールの配置を示す説明図であって、ペアクロス有の状態を示す。 図１１に示すキスロール状態での、作業ロールと補強ロールとのペアクロス角と、上下の補強ロール圧延方向力差との一関係を示すグラフである。 図１１に示すキスロール状態での、作業ロールと補強ロールとのペアクロス角と、上下の作業ロール圧延方向力差との一関係を示すグラフである。 ロールギャップが開状態である圧延機の、作業ロール及び補強ロールの配置を示す説明図である。 ロールギャップ開状態での、補強ロールクロス角と作業ロール圧延方向力との一関係を示すグラフである。 図４に示した圧延機の設定方法を６段圧延機に適用した場合のロール位置調整の手順を示す説明図である。 図７に示した圧延機の設定方法を６段圧延機に適用した場合のロール位置調整の手順を示す説明図である。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、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。
＜１．目的＞
本発明の実施形態に係る圧延機と当該圧延機の設定方法では、ロール間に発生するスラスト力をなくし、蛇行及びキャンバーのない、あるいは蛇行及びキャンバーが極めて軽微な製品を安定して製造可能にすることを目的とする。図１は、被圧延材Ｓの圧延時において圧延機のロール間に発生するスラスト力及びスラスト反力を説明するための、圧延機の概略側面図及び概略正面図を示す。以下では、図１に示すように、ロール胴長方向の作業側をＷＳ（Ｗｏｒｋ Ｓｉｄｅ）、駆動側をＤＳ（Ｄｒｉｖｅ Ｓｉｄｅ）と表す。
図１に示す圧延機は、上作業ロール１及び下作業ロール２とからなる一対の作業ロールと、圧下方向（Ｚ方向）において上作業ロール１を支持する上補強ロール３及び下作業ロール２を支持する下補強ロール４とからなる一対の補強ロールとを有する。上作業ロール１は、作業側を上作業ロールチョック５ａ、駆動側を上作業ロールチョック５ｂに支持されている。下作業ロール２は、作業側を下作業ロールチョック６ａ、駆動側を下作業ロールチョック６ｂに支持されている。同様に、上補強ロール３は、作業側を上補強ロールチョック７ａ、駆動側を上補強ロールチョック７ｂに支持されている。下補強ロール４は、作業側を下補強ロールチョック８ａ、駆動側を下補強ロールチョック８ｂに支持されている。
上作業ロール１、下作業ロール２、上補強ロール３及び下補強ロール４は、被圧延材Ｓの搬送方向に直交するように、各ロールの胴長方向を平行にして配置される。しかし、圧下方向に平行な軸（Ｚ軸）まわりにロールが僅かに回転し、上作業ロール１と上補強ロール３との胴長方向のずれ、あるいは、下作業ロール２と下補強ロール４との胴長方向のずれが生じると、作業ロールと補強ロールとの間に、ロールの胴長方向に作用するスラスト力が発生する。ロール間スラスト力は、ロールに余分なモーメントを発生させ、当該モーメントにより非対称なロール変形を生じさせる。この非対称なロール変形は圧延を不安定な状態にする一因であり、例えば蛇行あるいはキャンバーを引き起こす。このロール間スラスト力は、作業ロールと補強ロールとのロール胴長方向にずれが生じ、ロール間クロス角が発生することにより生じる。例えば、下作業ロール２と下補強ロール４との間にロール間クロス角が発生しているとする。このとき、下作業ロール２と下補強ロール４との間にはスラスト力が発生し、その結果、下補強ロール４にモーメントが発生し、このモーメントにバランスするようにロール間の荷重分布が変化し、非対称なロール変形が生じる。この非対称なロール変形によって蛇行あるいはキャンバーを引き起こす等、圧延が不安定となる。
以上より、本発明では、圧延機による被圧延材の圧延において、圧下位置零点調整の前または圧延開始の前に圧延方向力の左右差に基づき、ロール間に発生するロール間スラスト力がなくなるように各ロールのロールチョック位置を調整することで、蛇行及びキャンバーのない、あるいは蛇行及びキャンバーが極めて軽微な製品を安定して製造可能にすることを目的とする。
＜２．第１の実施形態＞
図２Ａ〜図４に基づいて、本発明の第１の実施形態に係る圧延機及び当該圧延機を制御するための装置の構成と、圧延機の設定方法について説明する。第１の実施形態は、圧下位置零点調整前または圧延開始前に、基準とする補強ロールと他のロールとのロール間クロス角をゼロにするようにロールチョックの位置を調整し、スラスト力の発生しない圧延を実現するものである。
［２−１．圧延機の構成］
まず、図２Ａ及び図２Ｂに基づいて、本実施形態に係る圧延機と、当該圧延機を制御するための装置とを説明する。図２Ａは、本実施形態に係る圧延機と、当該圧延機を制御するための装置との構成を示す説明図である。図２Ｂは、図２Ａの圧延機の入側及び出側に配置された圧延方向力測定装置を示す説明図である。なお、図２Ａに示す圧延機は、ロール胴長方向の作業側から見た状態を示しているとする。また、図２Ａでは、下補強ロールを基準ロールとした場合の構成を示す。なお、基準ロールは、チョックとハウジングとの接触面積が大きく、位置が安定する最下部または最上部に位置するロールが好ましい。
図２Ａに示す圧延機は、一対の作業ロール１、２と、これを支持する一対の補強ロール３、４とを有する４段の圧延機である。４段の圧延機において、上作業ロール１、下作業ロール２、上補強ロール３及び下補強ロール４は、圧下方向に配列された複数のロールである。上作業ロール１及び下作業ロール２は、駆動用電動機２１により回転駆動される。図２Ｂに示すように、上作業ロール１は上作業ロールチョック５ａ、５ｂにより支持されており、下作業ロール２は下作業ロールチョック６ａ、６ｂにより支持されている。図２Ａでは作業側の上作業ロールチョック５ａと下作業ロールチョック６ａのみを示しているが、図２Ａ紙面奥側の駆動側には、図２Ｂに示す上作業ロールチョック５ｂと下作業ロールチョック６ｂとが設けられている。上作業ロールチョック５ａ、５ｂ、下作業ロールチョック６ａ、６ｂ、上補強ロールチョック７ａ、７ｂ及び下補強ロールチョック８ａ、８ｂには、図２Ｂに示すように、それぞれ圧延方向の荷重を検出する圧延方向力測定装置２４ａ〜２４ｄ、２５ａ〜２５ｄ、３４ａ〜３４ｄ、３５ａ〜３５ｄが設けられている。各ロールチョックの入側には圧延方向力測定装置２４ａ、２４ｃ、２５ａ、２５ｃ、３４ａ、３４ｃ、３５ａ、３５ｃが設けられ、各ロールチョックの出側には、圧延方向力測定装置２４ｂ、２４ｄ、２５ｂ、２５ｄ、３４ｂ、３４ｄ、３５ｂ、３５ｄが設けられている。なお、上作業ロールチョック５、下作業ロールチョック６、上補強ロールチョック７及び下補強ロールチョック８を、単にロールチョックと称することもある。また、圧延方向力測定装置２４ａ〜２４ｄ、２５ａ〜２５ｄ、３４ａ〜３４ｄ、３５ａ〜３５ｄについても、単に測定装置と称することもある。
また、上補強ロール３は上補強ロールチョック７ａ、７ｂにより支持されており、下補強ロール４は下補強ロールチョック８ａ、８ｂにより支持されている。図２Ａでは作業側の上補強ロールチョック７ａと下補強ロールチョック８ａのみを示しているが、図２Ａ紙面奥側の駆動側には、図２Ｂに示す上補強ロールチョック７ｂと下補強ロールチョック８ｂとが設けられている。上作業ロールチョック５ａ、５ｂ、下作業ロールチョック６ａ、６ｂ、上補強ロールチョック７ａ、７ｂ、及び下補強ロールチョック８ａ、８ｂは、ハウジング３０により保持されている。
上作業ロールチョック５ａ、５ｂには、圧延方向入側に設けられ、上作業ロールチョック５ａ、５ｂを圧延方向に押圧する上作業ロールチョック押圧装置９と、圧延方向出側に設けられ、圧延方向の位置を検出して上作業ロールチョック５ａ、５ｂを圧延方向に駆動する上作業ロールチョック位置検出機能付駆動装置１１とが設けられている。また、上作業ロール１には、当該上作業ロール１にかかる圧延方向力を測定する圧延方向力測定装置２４ａ〜２４ｄが設けられている。
同様に、下作業ロールチョック６ａ、６ｂには、圧延方向入側に設けられ、下作業ロールチョック６ａ、６ｂを圧延方向に押圧する下作業ロールチョック押圧装置１０と、圧延方向出側に設けられ、圧延方向の位置を検出して下作業ロールチョック６ａ、６ｂを圧延方向に駆動する下作業ロールチョック位置検出機能付駆動装置１２とが設けられている。上作業ロールチョック位置検出機能付駆動装置１１、下作業ロールチョック位置検出機能付駆動装置１２、上作業ロールチョック押圧装置９の駆動機構、及び下作業ロールチョック押圧装置１０の駆動機構には、例えば油圧シリンダが用いられる。なお、図２Ａにおいて、上下の作業ロールチョック位置検出機能付駆動装置１１、１２と上下の作業ロールチョック押圧装置９、１０とは、作業側のみを表示しているが、紙面奥側（駆動側）にも同様に設けられている。
上補強ロールチョック７ａ、７ｂには、圧延方向出側に設けられ、上補強ロールチョック７ａ、７ｂを圧延方向に押圧する上補強ロールチョック押圧装置１３と、圧延方向入側に設けられ、圧延方向の位置を検出して上補強ロールチョック７ａ、７ｂを圧延方向に駆動する上補強ロールチョック位置検出機能付駆動装置１４とが設けられている。上補強ロールチョック位置検出機能付駆動装置１４、及び、上補強ロールチョック押圧装置１３の駆動機構には、例えば油圧シリンダが用いられる。なお、図２Ａにおいて、上補強ロールチョック位置検出機能付駆動装置１４と上補強ロールチョック押圧装置１３は、作業側のみを表示しているが、紙面奥側（駆動側）にも同様に設けられている。
一方、下補強ロールチョック８ａ、８ｂは、本実施形態においては下補強ロール４を基準ロールとしているため、基準補強ロールチョックとなる。したがって、下補強ロールチョック８ａ、８ｂを駆動させて位置調整を行うことはないので、上補強ロールチョック７ａ、７ｂのように、必ずしも駆動装置及び位置検出装置を備えていなくともよい。ただし、位置調整の基準とする基準補強ロールチョックの位置が変化しないように、圧延方向の入側または出側に、例えば下補強ロールチョック押圧装置４０等を設け、下補強ロールチョック８ａ、８ｂのガタツキを押さえるようにしてもよい。なお、図２Ａにおいて、下補強ロールチョック押圧装置４０は、作業側のみを表示しているが、紙面奥側（駆動側）にも同様に設けられている。
上作業ロールチョック押圧装置９、下作業ロールチョック押圧装置１０、上補強ロールチョック押圧装置１３及び下補強ロールチョック押圧装置４０は、被圧延材の圧延方向入側または出側のいずれか一方に設けられ、ロールチョックを圧延方向に押圧する押圧装置であり、単に押圧装置と称することもある。押圧装置は、少なくとも基準ロール以外のロールのロールチョックに対して設けられていればよい。また、上作業ロールチョック位置検出機能付駆動装置１１、下作業ロールチョック位置検出機能付駆動装置１２及び上補強ロールチョック位置検出機能付駆動装置１４は、圧延方向において押圧装置と対向するように設けられ、ロールチョックを圧延方向に移動させる駆動装置であり、単に駆動装置と称することもある。駆動装置も、少なくとも基準ロール以外のロールのロールチョックに対して設けられていればよい。
圧延機を制御するための装置として、例えば図２Ａに示すように、ロールチョック圧延方向力制御装置１５と、ロールチョック位置制御装置１６と、駆動用電動機制御装置２２と、ロール間クロス制御装置２３とを有する。
ロールチョック圧延方向力制御装置１５は、上作業ロールチョック押圧装置９、下作業ロールチョック押圧装置１０、上補強ロールチョック押圧装置１３、及び下補強ロールチョック押圧装置４０の圧延方向の押圧力を制御する。ロールチョック圧延方向力制御装置１５は、後述するロール間クロス制御装置２３の制御指示に基づき、チョック位置の制御対象である上作業ロールチョック押圧装置９、下作業ロールチョック押圧装置１０、及び、上補強ロールチョック押圧装置１３を駆動させ、所定の押圧力を与えることによってチョック位置を制御可能な状態を形成する。
ロールチョック位置制御装置１６は、上作業ロールチョック位置検出機能付駆動装置１１、下作業ロールチョック位置検出機能付駆動装置１２、及び、上補強ロールチョック位置検出機能付駆動装置１４の駆動制御を行う。ロールチョック位置制御装置１６を、単に位置制御装置とも称する。ロールチョック位置制御装置１６は、ロール間クロス制御装置２３の制御指示に基づき、作業側のロールチョックに作用する圧延方向力と駆動側のロールチョックに作用する圧延方向力との差である圧延方向力差が所定範囲内となるように、上作業ロールチョック位置検出機能付駆動装置１１、下作業ロールチョック位置検出機能付駆動装置１２、及び、上補強ロールチョック位置検出機能付駆動装置１４を駆動させる。位置検出機能付駆動装置１１、１２、１４については、作業側及び駆動側の両側に配置されており、作業側及び駆動側の圧延方向の位置について、同量を作業側及び駆動側で逆方向に制御することにより、作業側及び駆動側の平均的な圧延方向位置を変更することなく、ロールクロス角のみを変更することができる。
駆動用電動機制御装置２２は、上作業ロール１及び下作業ロール２を回転駆動する駆動用電動機２１を制御する。本実施形態に係る駆動用電動機制御装置２２は、ロール間クロス制御装置２３からの指示に基づき、上作業ロール１または下作業ロール２の駆動を制御する。
ロール間クロス制御装置２３は、圧延機を構成する上作業ロール１、下作業ロール２、上補強ロール３、及び、下補強ロール４について、ロール間クロス角がゼロとなるように、ロールチョックの位置を調整することにより各ロールの位置を制御する。本実施形態に係る圧延機では、ロールチョックに作用する作業側の圧延方向力と駆動側の圧延方向力との差（圧延方向力差）が所定範囲内の値となるようにすることで、ロールチョックの位置を調整する。
作業側の上作業ロールチョック５ａについては、上作業ロール作業側圧延方向力演算装置２６により、作業側の入側圧延方向力測定装置２４ａにて測定された圧延方向力と出側圧延方向力測定装置２４ｂにて測定された圧延方向力との差が演算され、上作業ロール１の作業側の圧延方向力とされる。同様に、上作業ロール駆動側圧延方向力演算装置（図示せず。）により、駆動側の入側圧延方向力測定装置２４ｃにて測定された圧延方向力と出側圧延方向力測定装置２４ｄにて測定された圧延方向力との差が演算され、上作業ロール１の駆動側の圧延方向力とされる。そして、上作業ロール作業側‐駆動側差演算装置２８により、上作業ロール１の作業側の圧延方向力の演算値ｆ１１と駆動側の圧延方向力の演算値ｆ１２との差が演算され、上作業ロールチョック５ａ、５ｂに作用する圧延方向力差が演算される。
作業側の下作業ロールチョック６ａについては、下作業ロール作業側圧延方向力演算装置２７により、作業側の入側圧延方向力測定装置２５ａにて測定された圧延方向力と出側圧延方向力測定装置２５ｂにて測定された圧延方向力との差が演算され、下作業ロール２の作業側の圧延方向力とされる。同様に、下作業ロール駆動側圧延方向力演算装置（図示せず。）により、駆動側の入側圧延方向力測定装置２５ｃにて測定された圧延方向力と出側圧延方向力測定装置２５ｄにて測定された圧延方向力との差が演算され、下作業ロール２の駆動側の圧延方向力とされる。そして、下作業ロール作業側‐駆動側差演算装置２９により、下作業ロール２の作業側の圧延方向力の演算値ｆ２１と駆動側の圧延方向力の演算値ｆ２２との差が演算され、下作業ロールチョック６ａ、６ｂに作用する圧延方向力差が演算される。
作業側の上補強ロールチョック７ａについては、上補強ロール作業側圧延方向力演算装置３６により、作業側の入側圧延方向力測定装置３４ａにて測定された圧延方向力と出側圧延方向力測定装置３４ｂにて測定された圧延方向力との差が演算され、上補強ロール３の作業側の圧延方向力とされる。同様に、上補強ロール駆動側圧延方向力演算装置（図示せず。）により、駆動側の入側圧延方向力測定装置３４ｃにて測定された圧延方向力と出側圧延方向力測定装置３４ｄにて測定された圧延方向力との差が演算され、上補強ロール３の駆動側の圧延方向力とされる。そして、上補強ロール作業側‐駆動側差演算装置３８により、上補強ロール３の作業側の圧延方向力の演算値ｆ３１と駆動側の圧延方向力の演算値ｆ３２との差が演算され、上補強ロールチョック７ａ、７ｂに作用する圧延方向力差が演算される。
作業側の下補強ロールチョック８ａについては、下補強ロール作業側圧延方向力演算装置３７により、作業側の入側圧延方向力測定装置３５ａにて測定された圧延方向力と出側圧延方向力測定装置３５ｂにて測定された圧延方向力との差が演算され、下補強ロール４の作業側の圧延方向力とされる。同様に、下補強ロール駆動側圧延方向力演算装置（図示せず。）により、駆動側の入側圧延方向力測定装置３５ｃにて測定された圧延方向力と出側圧延方向力測定装置３５ｄにて測定された圧延方向力との差が演算され、下補強ロール４の駆動側の圧延方向力とされる。そして、下補強ロール作業側‐駆動側差演算装置３９により、下補強ロール４の作業側の圧延方向力の演算値ｆ４１と駆動側の圧延方向力の演算値ｆ４２との差が演算され、下補強ロールチョック８ａ、８ｂに作用する圧延方向力差が演算される。
ロール間クロス制御装置２３は、上作業ロール作業側‐駆動側差演算装置２８、下作業ロール作業側‐駆動側差演算装置２９、上補強ロール作業側‐駆動側差演算装置３８及び下補強ロール作業側‐駆動側差演算装置３９により算出された圧延方向力差に基づき、圧延方向力差が許容範囲以下となるように、ロールチョック圧延方向力制御装置１５、ロールチョック位置制御装置１６と、駆動用電動機制御装置２２に対して制御指示を行い、ロール間に生じていたクロスがなくなるようにする。なお、当該圧延機の設定方法の詳細については後述する。
また、上述では、作業ロールチョック５、６については、圧延機の出側に位置検出機能付駆動装置１１、１２、入側に押圧装置９、１０、補強ロールチョック７については、圧延機の入側に位置検出機能付駆動装置１４、出側に押圧装置１３を配備する例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、これらの配置を圧延機の入側と出側とで逆に設置してもよく、あるいは、作業ロール及び補強ロールで同方向に設置してもよい。さらに、位置検出機能付駆動装置１１、１２、１４については、作業側及び駆動側の両側に配置し、それぞれを位置制御する例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。これらの装置を作業側及び駆動側の片側のみに配置、あるいは、片側のみを動作させ、その反対側を回転の支点として、位置制御を行うことによってロールクロス角を制御することが可能であり、ロール間クロスを低減するという同様の効果が得られることは、言うまでもない。
また、上述では、圧延方向力測定装置を全ロールに配備する例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、上作業ロール圧延方向力測定装置２４ａ〜２４ｄと下作業ロール圧延方向力測定装置２５ａ〜２５ｄのみの場合、あるいは、これらと上補強ロール圧延方向力測定装置３４ａ〜３４ｄまたは下補強ロール圧延方向力測定装置３５ａ〜３５ｄが配備する場合においても、同様な制御を行うことが可能である。これらの手順については後述する。
また、上述では、圧延方向力測定装置を入側および出側の双方に配備する例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、作業ロールを圧延機の入側または出側の片側の圧延方向にオフセットする場合、あるいは、ロールチョック押圧装置の力が大きい場合で、圧延機の入側または出側の一方向のみに圧延方向力が作用するような場合は、圧延方向力測定装置を、作用する方向の入側または出側の片側の一方に配置して、これら片側に作用する圧延方向力の作業側と駆動側の差を演算することによっても、同様に制御可能である。
また、上述では、作業側及び駆動側に位置検出機能付駆動装置を基準ロール以外に配置する例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、位置検出機能付駆動装置を全ロールに配置し、状況に応じて基準ロールを変更し、その変更した基準ロールに基づいて制御してもよい。あるいは、作業側または駆動側のいずれか一方に位置検出機能付き駆動装置を配置し、その反対側を旋回軸として、片側のロールチョック位置のみを制御することによって、ロール間クロス角を同様に制御してもよい。
［２−２．圧延機の設定方法］
図３Ａ〜図４に基づいて、本実施形態に係る圧延機の設定方法について、説明する。本実施形態に係る圧延機の設定方法は、圧下位置零点調整前または圧延開始前に実施され、基準ロールと反対側のロールからロールチョックの位置を調整する方法であり、ロールチョックの位置調整のため、全ロールの圧延方向力差が測定される。図３Ａ〜図３Ｃは、本実施形態に係る圧延機の設定方法を説明するフローチャートであって、基準ロールと反対側のロールから位置調整を行う場合の例を示す。図４は、本実施形態に係る圧延機の設定方法におけるロール位置調整の手順を示す説明図である。なお、図４においては、ロール間に作用する荷重分布の記載を省略し、対象とするロール間スラスト力のみが圧延方向力の測定値として現れるものとして記載している。
以下の説明では、下補強ロール４を基準ロールとして説明するが、本実施形態では基準ロールは圧下方向において最上部又は最下部にあるロールのいずれか一方とすればよく、上補強ロール３が基準ロールとなる場合もある。この場合も以下の同様の手順で、基準ロール（上補強ロール３）から最も遠いロール（下補強ロール４）と２番目に遠いロール（下作業ロール２）との位置調整、これら２つのロールと３番目に遠いロール（上作業ロール１）との位置調整、そして、これら３つのロールと基準ロールとの位置調整、のように、基準ロールと反対側のロール系から順にロールの位置調整を行えばよい。
（初期設定：Ｓ１００、Ｓ１０２）
図３Ａに示すように、まず、ロール間クロス制御装置２３は、圧下装置５０に対して、上作業ロール１と下作業ロール２とが所定のキスロール状態となるように、圧下方向におけるロール位置を調整する指示を出力する（Ｓ１００）。圧下装置５０は、当該指示に基づきロールに対して所定の負荷を与え、作業ロール１、２をキスロール状態とする。そして、ロール間クロス制御装置２３は、駆動用電動機制御装置２２に対して、上作業ロール１及び下作業ロール２を所定の回転速度で回転させるように指示する（Ｓ１０２）。
次いで、各ロールの位置調整が段階的に行われる。このとき、基準ロールのロールチョックの圧延方向位置は基準位置として固定し、基準ロール以外のロールのロールチョックの圧延方向における位置を移動して、ロールチョックの位置が調整される。
（第１調整：Ｓ１０４〜Ｓ１１０）
第１調整では、図４に示すように、基準ロールである下補強ロール４と反対側のロール系にある上補強ロール３に作用する圧延方向力差がゼロとなるように、上補強ロールチョック７ａ、７ｂの位置を調整する（Ｐ１１）。そこで、まず、ロール間クロス制御装置２３は、駆動用電動機制御装置２２により駆動用電動機２１を駆動させて、各ロールを回転させる。そして、圧延方向力測定装置３４ａ〜３４ｄにより、上補強ロール３に作用する圧延方向力が測定される（Ｓ１０４）。圧延方向力測定装置３４ａ、３４ｂにより作業側における上補強ロールチョック７ａ、７ｂの入側及び出側の圧延方向力が測定されると、上補強ロール作業側圧延方向力演算装置３６により、上補強ロール３の作業側に作用する圧延方向力が演算される。また、圧延方向力測定装置３４ｃ、３４ｄにより駆動側における上補強ロールチョック７ａ、７ｂの入側及び出側の圧延方向力が測定されると、上補強ロール駆動側圧延方向力演算装置（図示せず。）により、上補強ロール３の駆動側に作用する圧延方向力が演算される。そして、上補強ロール作業側‐駆動側差演算装置３８により、上補強ロール３の作業側の圧延方向力と駆動側の圧延方向力との差である、上補強ロール３に作用する圧延方向力差が演算される（Ｓ１０６）。上補強ロール３に作用する圧延方向力差は、ロール間クロス制御装置２３へ出力される。
次いで、ロール間クロス制御装置２３は、測定された上補強ロール３に作用する圧延方向力差が許容範囲内となるように、上補強ロールチョック７ａ、７ｂの位置を制御する（Ｓ１０８）。圧延方向力差の許容範囲内の値の上下限値は、キスロール条件におけるロール変形解析を行い、非対称変形分を圧下レベリング量に換算した上で求めてもよい。例えば、ロールクロス角の許容範囲内の上下限値は、製品に要求されるキャンバーの限界値または絞りが発生するキャンバーの限界値を基準として、既存の圧延モデルに基づき計算すればよい。
ロール間クロス制御装置２３は、圧延方向力差が許容範囲内となるように、ロールチョック圧延方向力制御装置１５、ロールチョック位置制御装置１６に対して、上補強ロールチョック７ａ、７ｂの位置を調整するよう指示する。ロールチョック位置制御装置１６により上補強ロールチョック７ａ、７ｂの位置を検出しつつ、ロールチョック圧延方向力制御装置１５により、上補強ロール３に作用する圧延方向力差が許容範囲内となるまで上補強ロールチョック７ａ、７ｂの位置が調整される（Ｓ１１０）。
そして、ステップＳ１１０にて、上補強ロール３に作用する圧延方向力差が許容範囲内となったと判定されると、上補強ロールチョック７ａ、７ｂの位置調整が終了する。第１調整により、上補強ロール３と上作業ロール１とのロール間クロスが許容範囲内に調整される。
（第２調整：Ｓ１１２〜Ｓ１１８）
次いで、第２調整では、図４に示すように、基準ロールである下補強ロール４と反対側のロール系にある上作業ロール１に対して作用する圧延方向力差がゼロとなるように調整する（Ｐ１２）。図３Ｂに示すように、ロール間クロス制御装置２３は、駆動用電動機２１により各ロールが回転されている状態で、上作業ロール１に作用する圧延方向力が、圧延方向力測定装置２４ａ〜２４ｄにより測定される（Ｓ１１２）。圧延方向力測定装置２４ａ、２４ｂにより作業側における上作業ロールチョック５ａ、５ｂの入側及び出側の圧延方向力が測定されると、上作業ロール作業側圧延方向力演算装置２６により上作業ロール１の作業側に作用する圧延方向力が演算される。また、圧延方向力測定装置２４ｃ、２４ｄにより駆動側における上作業ロールチョック５ａ、５ｂの入側及び出側の圧延方向力が測定されると、上作業ロール駆動側圧延方向力演算装置（図示せず。）により、上作業ロール１の駆動側に作用する圧延方向力が演算される。そして、上作業ロール作業側‐駆動側差演算装置２８により、上作業ロール１の作業側の圧延方向力と駆動側の圧延方向力との差である、上作業ロール１に作用する圧延方向力差が演算される（Ｓ１１４）。上作業ロール１に作用する圧延方向力差は、ロール間クロス制御装置２３へ出力される。
次いで、ロール間クロス制御装置２３は、測定された上作業ロール１に作用する圧延方向力差が許容範囲内となるように、上作業ロールチョック５ａ、５ｂの位置を制御する（Ｓ１１６）。ロール間クロス制御装置２３は、ロールチョック圧延方向力制御装置１５、ロールチョック位置制御装置１６に対して、上作業ロールチョック５ａ、５ｂの位置を調整するよう指示する。ロールチョック位置制御装置１６により上作業ロールチョック５ａ、５ｂの位置を検出しつつ、ロールチョック圧延方向力制御装置１５により、上作業ロール１に作用する圧延方向力差が許容範囲内となるまで上作業ロールチョック５ａ、５ｂの位置が調整される（Ｓ１１８）。このとき、既に上作業ロール１とのロール間クロスが調整された上補強ロール３も、上作業ロール１に対するロールチョック間の相対位置を保持しながら、上作業ロール１と同時にかつ同方向に動くように、上補強ロールチョック７ａ、７ｂの位置制御が行われる。これにより、上補強ロール３、上作業ロール１及び下作業ロール２のロール間クロスの調整を行うことができる。
そして、ステップＳ１１８にて、上作業ロール１に作用する圧延方向力差が許容範囲内となったと判定されると、上作業ロールチョック５ａ、５ｂの位置調整が終了する。第２調整により、上補強ロール３、上作業ロール１及び下作業ロール２のロール間クロスが許容範囲内に調整される。
（第３調整：Ｓ１２０〜Ｓ１２８）
そして、第３調整では、図３Ｃ及び図４に示すように、基準ロールである下補強ロール４と同じ側のロール系にある下作業ロール２または下補強ロール４に対して作用する圧延方向力差がゼロとなるように調整する（Ｐ１３）。既に下作業ロール２から上方のロール系のロール間クロスが調整されていることから、ロール間クロスは下作業ロール２と下補強ロール４との間のみ存在し、それによりスラスト反力が発生する。このとき、同じ大きさで符号の異なるスラスト反力が下作業ロール２と下補強ロール４とに生じる。したがって、いずれかの圧延方向力差をゼロにするようにチョック位置を調整することによって、ロール間クロスをゼロにすることができる。
ロール間クロス制御装置２３は、駆動用電動機２１により各ロールが回転されている状態で、下作業ロール２に作用する圧延方向力を圧延方向力測定装置２５ａ〜２５ｄにより測定する、あるいは、下補強ロール４に作用する圧延方向力を圧延方向力測定装置３５ａ〜３５ｄにより測定するよう指示する（Ｓ１２０）。
圧延方向力測定装置２５ａ〜２５ｄにより下作業ロール２に作用する圧延方向力を測定した場合、下作業ロール作業側圧延方向力演算装置２７と下作業ロール駆動側圧延方向力演算装置（図示せず。）とにより、下作業ロール２の作業側及び駆動側の圧延方向力がそれぞれ演算される。そして、下作業ロール作業側‐駆動側差演算装置２９により、下作業ロール２の作業側に作用する圧延方向力と駆動側に作用する圧延方向力との差が演算される。一方、圧延方向力測定装置３５ａ〜３５ｄにより下補強ロール４に作用する圧延方向力を測定した場合、下補強ロール作業側圧延方向力演算装置３７と下補強ロール駆動側圧延方向力演算装置（図示せず。）とにより、下補強ロール４の作業側及び駆動側の圧延方向力がそれぞれ演算される。そして、下補強ロール作業側‐駆動側差演算装置３９により、下補強ロール４の作業側に作用する圧延方向力と駆動側に作用する圧延方向力との差が演算される（Ｓ１２２）。
このようにして算出された下作業ロール２に作用する圧延方向力差、または、下補強ロール４に作用する圧延方向力差は、ロール間クロス制御装置２３へ出力される。
次いで、ロール間クロス制御装置２３は、測定された圧延方向力差が許容範囲内となるように、下作業ロールチョック６ａ、６ｂの位置を制御する（Ｓ１２４）。ロール間クロス制御装置２３は、ロールチョック圧延方向力制御装置１５、ロールチョック位置制御装置１６に対して、下作業ロールチョック６ａ、６ｂの位置を調整するよう指示する。ロールチョック位置制御装置１６により下作業ロールチョック６ａ、６ｂの位置を検出しつつ、ロールチョック圧延方向力制御装置１５により、ステップＳ１２４にて算出された圧延方向力差が許容範囲内となるまで下作業ロールチョック６ａ、６ｂの位置が調整される（Ｓ１２６）。このとき、既に下作業ロール２とのロール間クロスが調整された上作業ロール１及び上補強ロール３も、ロールチョック間の相対位置を保持しながら下作業ロール２と同時にかつ同方向に動くように、上作業ロールチョック５ａ、５ｂ及び上補強ロールチョック７ａ、７ｂの位置制御が行われる。これにより、上補強ロール３、上作業ロール１、下作業ロール２及び下補強ロール４のロール間クロスの調整を行うことができる。
そして、ステップＳ１２６にて、ステップＳ１２２にて算出された圧延方向力差が許容範囲内となったと判定されると、下作業ロールチョック６ａ、６ｂの位置調整が終了する。第３調整により、上補強ロール３、上作業ロール１、下作業ロール２及び下補強ロール４のロール間クロスが許容範囲内に調整される。こうして圧延機のすべてのロールのロール間クロスが許容範囲内にされると、ロール間クロス制御装置２３は、圧下装置５０に対して上作業ロール１と下作業ロール２とのロールギャップが所定の大きさとなるように調整させる（Ｓ１２８）。その後、当該圧延機による被圧延材の圧延が開始される。
以上、本発明の第１の実施形態に係る圧延装置と圧延機の設定方法について説明した。
＜３．第２の実施形態＞
次に、図５〜図７に基づいて、本発明の第２の実施形態に係る圧延機及び当該圧延機を制御するための装置の構成と、圧延機の設定方法について説明する。第２の実施形態は、まず、上作業ロール１と上補強ロール３とからなる上ロール系と、下作業ロール２と下補強ロール４とからなる下ロール系とについて、それぞれ作業ロール１、２に作用する圧延方向力差がゼロとなるようにする。その後、上作業ロール１と下作業ロール２とをキスロール状態にして、上作業ロール１及び下作業ロール２に作用する圧延方向力差がゼロとなるようにする。これにより、圧延機を構成するすべてのロールのロール間クロス角をゼロにするように調整し、スラスト力の発生しない圧延を実現する。
［３−１．圧延機の構成］
まず、図５に基づいて、本実施形態に係る圧延機と、当該圧延機を制御するための装置とを説明する。図５は、本実施形態に係る圧延機と、当該圧延機を制御するための装置との構成を示す説明図である。図５に示す圧延機は、ロール胴長方向の作業側から見た状態を示しており、下補強ロールを基準ロールとした場合の構成を示している。なお、本実施形態に係る発明では、圧下方向に配列された各ロールのうちいずれか１つのロールを基準ロールとして設定すればよい。基準ロールは、チョックとハウジングとの接触面積が大きく、位置が安定する最下部または最上部に位置するロールが好ましい。
図５に示す本実施形態に係る圧延機は、一対の作業ロール１、２と、これを支持する一対の補強ロール３、４とを有する４段の圧延機である。本実施形態に係る圧延機は、図２Ａに示した第１の実施形態の圧延機と比較して、上補強ロールチョック７ａ、７ｂの圧延方向力測定装置３４ａ〜３４ｄ及び下補強ロールチョック８ａ、８ｂの圧延方向力測定装置３５ａ〜３５ｄを備えていない点、インクリースベンディング装置６１ａ〜６１ｄ、６２ａ〜６２ｄと、これらを制御するインクリースベンディング制御装置６３を備える点で相違する。他の構成は同一であるため、本実施形態ではその説明を省略する。
本実施形態に係る圧延機は、上作業ロールチョック５ａ、５ｂとハウジング３０との間のプロジェクトブロックに入側上インクリースベンディング装置６１ａ及び出側上インクリースベンディング装置６１ｂを備え、下作業ロールチョック６ａ、６ｂとハウジング３０との間のプロジェクトブロックに入側下インクリースベンディング装置６２ａ及び出側下インクリースベンディング装置６２ｂを備えている。また、図示しないが、図７紙面奥側（駆動側）には、駆動側の入側上インクリースベンディング装置６１ｃ、出側上インクリースベンディング装置６１ｄ、入側下インクリースベンディング装置６２ｃ、及び出側下インクリースベンディング装置６２ｄが同様に設けられている。各インクリースベンディング装置は、上作業ロール１と上補強ロール３、下作業ロール２と下補強ロール４に負荷を与えるためのインクリースベンディング力を作業ロールチョックに加える。
インクリースベンディング制御装置６３は、各インクリースベンディング装置６１ａ〜６１ｄ、６２ａ〜６２ｄを制御する装置である。本実施形態に係るインクリースベンディング制御装置６３は、ロール間クロス制御装置２３からの指示に基づき、作業ロールチョックに対してインクリースベンディング力を与えるように、インクリースベンディング装置を制御する。なお、インクリースベンディング制御装置６３は、本実施形態に係るロール間クロスの調整を行う場合以外においても、例えば被圧延材のクラウン制御あるいは形状制御を行う際にも用いてもよい。また、入側上インクリースベンディング装置６１ａ、６１ｃ、出側上インクリースベンディング装置６１ｂ、６１ｄ、入側下インクリースベンディング装置６２ａ、６２ｃ、及び出側下インクリースベンディング装置６２ｂ、６２ｄは、ロールに対してベンディング力を付加するベンディング装置であり、単にベンディング装置とも称することもある。
［３−２．圧延機の設定方法］
次に、図６Ａ〜図７に基づいて、本実施形態に係る圧延機の設定方法について説明する。図６Ａ及び図６Ｂは、本実施形態に係る圧延機の設定方法を示すフローチャートである。図７は、図６Ａ及び図６Ｂに示す圧延機の設定方法におけるロール位置調整の手順を示す説明図である。なお、図７においては、ロール間に作用する荷重分布の記載を省略し、対象とするロール間スラスト力のみが圧延方向力の測定値として現れるものとして記載している。
本実施形態に係る圧延機の設定方法は、まず、上作業ロール１と下作業ロール２とのロールギャップを開状態にし、上ロール系と下ロール系とについて、それぞれ独立して作業ロールに作用する圧延方向力がゼロとなるように、インクリースベンディング装置を有する作業ロールチョックの位置を調整し、これらのロール間クロスを許容範囲内にする。そして、上作業ロール１と下作業ロール２とをキスロール状態にして、いずれか一方のロール系のロールチョックの位置を調整し、上作業ロール１及び下作業ロール２の圧延方向力がゼロとなるようにする。これにより、上ロール系と下ロール系とのロール間クロスが許容範囲内となり、圧延機を構成するすべてのロールのロール間クロスを許容範囲内とする。このように、本実施形態においても、基準ロールのロールチョックの圧延方向位置は基準位置として固定し、基準ロール以外のロールのロールチョックの圧延方向における位置を移動して、ロールチョックの位置が調整される。以下、詳細に説明していく。
（各ロール系のロール間クロス調整（第１調整）：Ｓ２００〜Ｓ２１２）
ロールギャップ開状態での位置調整を行う第１調整では、上作業ロールと下作業ロールとを開状態にしてインクリースベンディング力を加え、作業ロール−補強ロール間に荷重を与え、その状態で当該ロール間のスラスト力が起因で生じるロール間の荷重分布の変化により発生する圧延方向力の左右差が所定の目標値になるように上下の作業ロールチョック位置を制御する。まず、図６Ａに示すように、ロール間クロス制御装置２３は、圧下装置５０に対して、上作業ロール１と下作業ロール２とのロールギャップが所定の間隙を有する開状態となるように、圧下方向におけるロール位置を調整させる（Ｓ２００）。圧下装置５０は、当該指示に基づきインクリースベンディング力をバランス状態として、作業ロール１、２のロールギャップを開状態とする。なお、ここで、バランス状態とは、作業ロール、ロールチョック等の自重を持ち上げる程度のベンディング力を加えている状態のことをいい、作業ロールと補強ロールとの間に作用する荷重がほぼゼロであることを意味する。
また、ロール間クロス制御装置２３は、インクリースベンディング制御装置６３に対して、インクリースベンディング装置６１ａ〜６１ｄ、６２ａ〜６２ｄによりバランス状態から所定のインクリースベンディング力を作業ロールチョック５、６に加えるように指示する（Ｓ２０２）。インクリースベンディング制御装置６３は、当該指示に基づき各インクリースベンディング装置６１ａ〜６１ｄ、６２ａ〜６２ｄを制御し、所定のインクリースベンディング力を作業ロールチョック５、６に加える。これにより、上下の作業ロール間には荷重を作用させることなく、上下の作業ロール−補強ロール間のみに所定の荷重を与えることができる。なお、ステップＳ２００とステップＳ２０２とは、どちらを先に実行してもよい。
次いで、ロール間クロス制御装置２３は、駆動用電動機制御装置２２により駆動用電動機２１を駆動させて、上下の作業ロール１、２を回転させる（Ｓ２０４）。そして、上下の作業ロールに作用する圧延方向力が測定され（Ｓ２０６）、圧延方向力差が演算される（Ｓ２０８）。
上作業ロール１に作用する圧延方向力は、まず、圧延方向力測定装置２４ａ〜２４ｄにより測定される圧延方向力に基づき、上作業ロール作業側圧延方向力演算装置２６と上作業ロール駆動側圧延方向力演算装置（図示せず。）とにより、上作業ロール１の作業側及び駆動側の圧延方向力がそれぞれ演算される。そして、上作業ロール作業側‐駆動側差演算装置２８により、上作業ロール１の作業側に作用する圧延方向力と駆動側に作用する圧延方向力との差が演算され、上作業ロール１に作用する圧延方向力差が演算される。
一方、下作業ロール２に作用する圧延方向力は、まず、圧延方向力測定装置２５ａ〜２５ｄにより測定される圧延方向力に基づき、下作業ロール作業側圧延方向力演算装置２７と下作業ロール駆動側圧延方向力演算装置（図示せず。）とにより、下作業ロール２の作業側及び駆動側の圧延方向力がそれぞれ演算される。そして、下作業ロール作業側‐駆動側差演算装置２９により、下作業ロール２の作業側に作用する圧延方向力と駆動側に作用する圧延方向力との差が演算され、下作業ロール２に作用する圧延方向力差が演算される。
演算された上下の作業ロールに作用する圧延方向力差は、ロール間クロス制御装置２３へ出力される。そして、ロール間クロス制御装置２３は、上下の作業ロールに作用する圧延方向力差が許容範囲内の値となるように、ベンディング装置を有するロールのロールチョック、すなわち、作業ロールチョック５、６の位置を制御する（図７に示す第１調整（Ｐ２１、Ｐ２２）、Ｓ２１０）。ロールチョック圧延方向力制御装置１５により所定の圧延方向の押圧力を与え、ロールチョック位置制御装置１６により作業ロールチョック５、６の位置を検出しつつ、作業ロールに作用する圧延方向力差が許容範囲内となるまで作業ロールチョック５、６の位置が調整される（Ｓ２１２）。なお、上述では、第１調整として上作業ロールチョック５ａ、５ｂを位置制御する場合（図７のＰ２１、Ｐ２２）について説明したが、他の方法によっても第１調整は実施可能である。例えば、上ロール系については、上ロール系の上作業ロールに作用する圧延方向力差が許容範囲内の値となるように、基準ロールと反対側のロール系の補強ロール、すなわち、上補強ロールチョック７ａ、７ｂの位置制御を行い（図７のＰ２３）、第１調整を行ってもよい。このとき、下ロール系については、図７のＰ２２と同様、下作業ロールチョック６の位置が調整される（Ｐ２４）。
そして、ステップＳ２１２にて、上ロール系及び下ロール系について、作業ロールまたは補強ロールに作用する圧延方向力差が許容範囲内となったと判定されると、作業ロールチョック５、６の位置調整が終了する。このような第１調整により、上補強ロール３と上作業ロール１とのロール間クロス、及び、下補強ロール４と下作業ロール２とのロール間クロスがそれぞれ許容範囲内に調整される。なお、ここでは、上ロール系と下ロール系とのロール間クロスの調整を並行して実行するものとして説明したが、本発明はかかる例に限定されず、一方のロール系のロール間クロスを調整した後、他方のロール系のロール間クロスを調整するようにしてもよい。また、ステップＳ２１２までの処理が終了した段階で、一旦駆動用電動機２１の駆動を停止してもよく、ロール回転を継続したまま次のステップに進んでもよい。
（上ロール系と下ロール系とのロール間クロス調整（第２調整）：Ｓ２１４〜Ｓ２２４）
上ロール系及び下ロール系それぞれにおいて、作業ロールと補強ロールとのロール間クロスが調整されると、次に、ロール間クロス制御装置２３は、第２調整として、図７下側に示すように、上ロール系と下ロール系とのロール間クロスを調整する。図６Ｂに示すように、まず、ロール間クロス制御装置２３は、圧下装置５０に対して、上作業ロール１と下作業ロール２とが所定のキスロール状態となるように、圧下方向におけるロール位置を調整させる（Ｓ２１４）。圧下装置５０は、当該指示に基づきロールに対して所定の負荷を与え、作業ロール１、２を接触させてキスロール状態とする。
次いで、ロール間クロス制御装置２３は、駆動用電動機制御装置２２により駆動用電動機２１を駆動させて各ロールを回転させ、上作業ロール１及び下作業ロール２に作用する圧延方向力差を、圧延方向力測定装置２４ａ〜２４ｄ、２５ａ〜２５ｄにより圧延方向力を測定し（Ｓ２１６）、測定された圧延方向力に基づいて圧延方向力差を演算する（Ｓ２１８）。ステップＳ２１６及びＳ２１８の処理は、ステップＳ２０６、Ｓ２０８と同様に行えばよいため、ここでは説明を省略する。演算された圧延方向力差は、ロール間クロス制御装置２３へ出力される。
そして、ロール間クロス制御装置２３は、上作業ロール１及び下作業ロール２に作用する圧延方向力差が許容範囲内の値となるように、上ロール系または下ロール系の作業ロールチョック及び補強ロールチョックの位置を、ロールチョック間の相対位置を保持しながら、同時かつ同方向に制御する（Ｓ２２０）。例えば、下ロール系を基準ロール系とすると、下ロール系とのロール間クロスが許容範囲内となるように、上ロール系の上作業ロールチョック５ａ、５ｂ及び上補強ロールチョック７ａ、７ｂの位置を制御する（図７のＰ２５）。
ロール間クロス制御装置２３は、ロールチョック圧延方向力制御装置１５、ロールチョック位置制御装置１６に対して、基準ロール系と反対側の作業ロールチョック及び補強ロールチョックの位置を調整するよう指示する。ロールチョック位置制御装置１６により作業ロールチョック及び補強ロールチョックの位置を検出しつつ、ロールチョック圧延方向力制御装置１５により、上作業ロール１及び下作業ロール２に作用する圧延方向力差が許容範囲内となるまで作業ロールチョック及び補強ロールチョックの位置が調整される（Ｓ２２２）。このとき、既に上ロール系のロール間クロスと下ロール系のロール間クロスとは調整されている。したがって、ロールチョック間の相対位置を保持しながら、補強ロールが作業ロールと同時にかつ同方向に動くように、作業ロールチョックだけでなく補強ロールチョックの位置制御も行われる。
そして、ステップＳ２２２にて、上作業ロール１及び下作業ロール２に作用する圧延方向力差が許容範囲内となったと判定されると、上補強ロール３、上作業ロール１、下作業ロール２及び下補強ロール４のロール間クロスが許容範囲内に調整される。こうして圧延機のすべてのロールのロール間クロスが許容範囲内となると、ロール間クロス制御装置２３は、圧下装置５０に対して上作業ロール１と下作業ロール２とのロールギャップが所定の大きさとなるように調整させる（Ｓ２２４）。その後、当該圧延機による被圧延材の圧延が開始される。
以上、本発明の第２の実施形態に係る圧延装置と圧延機の設定方法について説明した。なお、上述では、圧延方向力測定装置を上下の作業ロールのみに配備する例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、上下の作業ロールに対する圧延方向力測定装置に加え、上補強ロールまたは下補強ロールのうち少なくともいずれか一方に対して圧延方向力測定装置を配備する場合においても、同様な制御を行うことが可能であることは言うまでもない。
＜４．ロール間クロス角と各種値との関係＞
上述の第１及び第２の実施形態に係る圧延機の設定方法では、ロール間クロスをなくすために、圧延方向力差がゼロまたは許容範囲内の値となるように、ロールチョックの位置制御を行っている。これは、圧延方向力差とロール間クロス角との間に、以下に示すような相関があるという知見に基づいている。以下、図８〜図１４に基づいて、作業ロール径８０ｍｍの小型圧延機において行った実験結果に基づき、ロール間クロス角と各種値との関係について説明する。
［４−１．キスロール状態での関係（ペアクロス無）］
次に、図８〜図１０に基づいて、作業ロールがキスロール状態である場合での、ロール間クロスと各種値との関係について説明する。図８は、キスロール状態にされた圧延機の、作業ロール１、２及び補強ロール３、４の配置を示す説明図である。図９は、ロール間クロス角の定義を示す説明図である。図１０は、キスロール状態での、補強ロールクロス角と補強ロール圧延方向力差との一関係を示すグラフである。なお、図１０において、補強ロール圧延方向力差は、補強ロールクロス角を増加方向に設定した場合と減少方向に設定した場合とについてそれぞれ測定し、増加方向での測定値と減少方向での測定値とを平均化した値を表示している。補強ロールのクロス角は、図９に示すように、ロール胴長方向に延びるロール軸Ａｒｏｌｌの作業側が、幅方向（Ｘ方向）から出側に向く方向を正として表す。
ここでは、図８に示すように、上作業ロール１と下作業ロール２とをキスロール状態として、上補強ロール３及び下補強ロール４のクロス角をそれぞれ変化させたときの、補強ロール圧延方向力差の変化を調べた。このとき、キスロール締め込み荷重は０．５ｔｏｎｆとした。補強ロールのクロス角は、図９に示すように、ロール胴長方向に延びるロール軸Ａｒｏｌｌの作業側が、幅方向（Ｘ方向）から出側に向く方向を正として表す。
その結果、図１０に示すように、上補強ロール３及び下補強ロール４のクロス角を、負の角度から、角度ゼロ、正の角度、と次第に大きくしていくと、補強ロール圧延方向力差についてはクロス角が−０．２°〜０．２°の範囲ではクロス角と同様に値が大きくなることがわかった。そして、補強ロール圧延方向力差について、補強ロールのクロス角がゼロであるとき、これらの値もゼロに近づくことが確認された。なお、一般に、微小クロス角は±０．１°以下であり、クロス角の調整においてはその範囲における圧延方向力差の挙動を確認すれば十分である。
クロス角に伴い圧延方向力差が変化する理由としては、ロール間スラスト力によりモーメントがバランス状態となるようにロール間の荷重分布が変化し、このロール間の荷重分布の左右差により、ロール間の接線力に左右差が生じるためであると考えられる。したがって、圧延方向力差がゼロとなるようにロールチョックの位置を制御することにより、ロール間荷重分を一様とすることができ、ロール間スラスト力を抑制できる。
したがって、キスロール状態において締め込んだ状態では、補強ロール圧延方向力差の値から、各ロール系の補強ロールと作業ロールとのロール間クロス角に起因するスラスト力の影響を把握することが可能である。そして、これらの値がゼロとなるようにロールチョックの位置を制御することで、ロール間スラスト力を低減することが可能であることがわかる。
［４−２．キスロール状態での関係（ペアクロス有）］
次に、図１１〜図１２Ｂに基づいて、作業ロールがキスロール状態である場合での、ロール間クロスと各種値との関係について説明する。図１１は、キスロール状態にされた圧延機の、作業ロール１、２及び補強ロール３、４の配置を示す説明図である。図１２Ａは、キスロール状態での、作業ロールと補強ロールとのペアクロス角と、上下の補強ロール圧延方向力差との一関係を示すグラフである。図１２Ｂは、キスロール状態での、作業ロールと補強ロールとのペアクロス角と、上下の作業ロール圧延方向力差との一関係を示すグラフである。なお、図１２Ａ及び図１２Ｂにおいて、上下の補強ロール圧延方向力差、及び、上下の作業ロール圧延方向力差は、ペアクロス角を増加方向に設定した場合と減少方向に設定した場合とについてそれぞれ測定し、増加方向での測定値と減少方向での測定値とを平均化した値を表示している。
ここでは、図１１に示すように、上作業ロール１と下作業ロール２とをキスロール状態として、作業ロールと補強ロールとのペアクロス角をそれぞれ変化させたときの、作業ロール圧延方向力差、及び、補強ロール圧延方向力差の変化を調べた。このとき、キスロール締め込み荷重は片側３．０ｔｏｎｆとした。
その結果、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、ペアクロス角を、負の角度から、角度ゼロ、正の角度、と次第に大きくしていくと、作業ロール及び補強ロールのクロス角の変化に伴い補強ロール及び作業ロールの圧延方向力差が変化し、ペアクロス角がゼロのとき、これらの測定値もほぼゼロとなることがわかった。これより、キスロール締め込み荷重を加えた状態では、作業ロール圧延方向力差から、上下作業ロール間のクロスに起因するスラスト力の影響を検出することが可能である。そして、これらの値がゼロとなるように上下それぞれの作業ロールと補強ロールとを一体としてロールチョック位置を制御することによって、上下作業ロール間スラスト力を低減できる可能性があることが確認された。
なお、作業ロールの圧延方向力差については、極値を取って増加減する挙動が見られるが、クロス角が０°のときには圧延方向力差はほぼゼロになっている。ロールチョック位置制御の対象は±０．１°以下であり、その範囲における圧延方向力差がゼロとなるようにロールチョックの位置を制御することにより、ロール間荷重分を一様とすることができ、ロール間スラスト力を抑制できる。
［４−３．ロールギャップ開状態での関係］
図１３及び図１４に基づいて、作業ロールのロールギャップが開状態である場合での、ロール間クロスと各種値との関係について説明する。図１３は、ロールギャップが開状態である圧延機の、作業ロール１、２及び補強ロール３、４の配置を示す説明図である。図１４は、ロールギャップ開状態での、作業ロールクロス角と上下の作業ロール圧延方向力差との一関係を示すグラフである。なお、図１４において、上下の作業ロール圧延方向力差は、作業ロールクロス角を増加方向に設定した場合と減少方向に設定した場合とについてそれぞれ測定し、増加方向での測定値と減少方向での測定値とを平均化した値を表示している。
図１３に示すように、上作業ロール１と下作業ロール２とのロールギャップを開状態として、作業ロールチョックに対してインクリースベンディング装置によりインクリースベンディング力を加えた状態を形成する。そして、上作業ロール１及び下作業ロール２のクロス角をそれぞれ変化させたときの、作業ロール圧延方向力差の変化を調べた。インクリースベンディング力は、１ロールチョック当たり０．５ｔｏｎｆとした。
その結果、図１４に示すように、上作業ロール１及び下作業ロール２のクロス角を、負の角度から、角度ゼロ、正の角度、と次第に大きくしていくと、作業ロール圧延方向力差についてはクロス角が−０．２°〜０．２°の範囲では次第に値が大きくなるという関係があることがわかった。そして作業ロール圧延方向力差は、作業ロールのクロス角が０°であるとき、これらの値もゼロとなることが確認された。
したがって、ロールギャップを開状態にしてインクリースベンディング力を加えた状態では、作業ロール圧延方向力差の値から、各ロール系の補強ロールと作業ロールとのロール間クロス角に起因するスラスト力の影響を把握することが可能である。そして、これらの値がゼロとなるようにロールチョックの位置を制御することで、ロール間スラスト力を低減することが可能であることがわかる。
図２Ａに示す構成の熱間仕上圧延機の第５〜第７スタンドについて、ロール間クロスによるロール間スラスト力の影響を考慮した圧下レベリング設定に関して、従来法と本発明の方法との比較を行った。
まず、従来法では、本発明のロール間クロス制御装置の機能は用いずに、定期的にハウジングライナー及びチョックライナーの交換を行い、ロール間クロスが生じないように設備管理を行った。その結果、ハウジングライナーの交換直前の時期において、出側板厚１．２ｍｍ、幅１２００ｍｍの薄物広幅材を圧延したときに、第６スタンドにおいて１００ｍｍ以上の蛇行が生じ、これによる絞り込みが発生した。
一方、本発明の方法では、上記第１の実施形態に係るロール間クロス制御装置の機能を用いて、キスロール締め込み状態で、各ロールの圧延方向力を測定し、図３Ａ〜図３Ｃに示す処理フローに従い、圧延前に圧延方向力差が予め設定した許容範囲内に入るように各ロールのロールチョック位置を制御した。その結果、ハウジングライナーの交換直前の時期においても、従来法で絞り込みが生じた出側板厚１．２ｍｍ、幅１２００ｍｍの薄物広幅材を圧延した場合でも、１２ｍｍ以下の蛇行の発生に留まり、被圧延材に絞りを発生させることなく圧延ラインを通板させることができた。
以上のように、本発明の方法では、圧延前に各ロールの圧延方向力差を測定し、適正なロジックに基づき許容範囲内に入るように、基準ロールに対して各ロールのロールチョック位置を制御することにより、ロール間クロス自体を無くし、ロール間クロスに起因するスラスト力によって生じる被圧延材の左右非対称変形が排除できる。したがって、蛇行及びキャンバーのない、あるいは蛇行及びキャンバーの極めて軽微な金属板材を、安定して製造することができる。
次に、図５に示すような構成の熱間厚板圧延機に、ロール間クロスによるスラスト力の影響を考慮した圧下レベリング設定に関して、従来法と本発明の方法との比較を行った。
まず、従来法では、本発明のロール間クロス制御装置の機能は用いずに、定期的にハウジングライナー及びチョックライナーの交換を行い、ロール間クロスが生じないように設備管理を行った。
一方、本発明の方法では、上記第２の実施形態に係るロール間クロス制御装置の機能を用いて、圧延前に、図６Ａ及び図６Ｂに示す処理フローに従い、ロールチョックの位置調整を行った。すなわち、まず、ロールギャップを開状態としてインクリースベンディング力を加えた状態で、上下の作業ロールに作用する圧延方向力を測定し、上下の作業ロールチョックの位置を制御した。次いで、キスロール状態とし、上下の作業ロールに作用する圧延方向力差を演算し、当該圧延方向力差が予め設定した許容範囲内に入るように上下の作業ロール及び補強ロールのロールチョックの位置を制御した。
表１に、本発明と従来法とについて、代表圧延本数に対するキャンバー発生の実測値を示す。被圧延材の先端部１ｍあたりのキャンバー実績値のうち、補強ロール組み替え直前かつハウジングライナー交換直前の値をみると、本発明の場合、０．１２ｍｍ／ｍと比較的小さな値に抑えられていることがわかる。これに対して従来法の場合、補強ロール組み替え直前やハウジングライナー交換直前の時期において、本発明の場合と比較してキャンバー実績値が大きくなっている。
Figure 2019230850
以上のように、本発明の方法では、圧延前に作業ロールの圧延方向力を測定し、適正なロジックに基づき許容範囲内に入るように、基準ロールに対して各ロールのチョック位置制御を行うことにより、ロール間クロス自体を無くし、ロール間クロスに起因するスラスト力によって生じる被圧延材の左右非対称変形が排除できる。したがって、蛇行及びキャンバーのない、あるいは蛇行及びキャンバーの極めて軽微な金属板材を、安定して製造することができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的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、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、上記実施形態では、一対の作業ロールと、一対の補強ロールとを備える４段の圧延機について説明したが、本発明は、４段以上の圧延機に対して適用可能である。例えば、６段圧延機の場合、ロールチョックの位置調整においては基準とする基準ロールを設定するが、この場合には、圧下方向に配列された各ロールのうち、最下部または最上部に位置するロールを基準ロールとすればよい。
６段圧延機は、例えば図１５に示すように、複数のロールとして、作業ロール１、２と補強ロール３、４との間にそれぞれ中間ロール４１、４２が設けられている。上中間ロール４１は、作業側の上中間ロールチョック４３ａ及び駆動側の上中間ロールチョック４３ｂに支持されている。下中間ロール４２は、作業側の上中間ロールチョック４４ａ及び駆動側の上中間ロールチョック４４ｂに支持されている。なお、上中間ロールチョック４３ａ、４３ｂ及び下中間ロールチョック４４ａ、４４ｂも、単にロールチョックと称する場合もある。
上作業ロール１には、当該上作業ロール１にかかる圧延方向力を測定する圧延方向力測定装置２４ａ〜２４ｄが設けられており、下作業ロール２には、当該下作業ロール２にかかる圧延方向力を測定する圧延方向力測定装置２５ａ〜２５ｄが設けられている。同様に、上補強ロール３には、当該上補強ロール３にかかる圧延方向力を測定する圧延方向力測定装置３４ａ〜３４ｄが設けられており、下補強ロール４には、当該下補強ロール４にかかる圧延方向力を測定する圧延方向力測定装置３５ａ〜３５ｄが設けられている。そして、上中間ロール４１には、当該上中間ロール４１にかかる圧延方向力を測定する圧延方向力測定装置４６ａ〜４６ｄが設けられており、下中間ロール４２には、当該下中間ロール４２にかかる圧延方向力を測定する圧延方向力測定装置４７ａ〜４７ｄが設けられている。
例えば、キスロール状態におけるロール間クロス角の調整においては、図１５に示すように、図４に示した４段圧延機の場合と同様、圧延方向力差が許容範囲内となるように、基準ロールと反対側の補強ロールのロールチョックから、ロールチョック位置の調整を順次行えばよい。
すなわち、図１５に示す６段圧延機の調整においては、上補強ロール３の上補強ロールチョック７ａ、７ｂと上中間ロール４１の上中間ロールチョック４３ａ、４３ｂとのロールチョック間の調整を行う第１調整、上中間ロール４１の上中間ロールチョック４３ａ、４３ｂと上作業ロール１の上作業ロールチョック５ａ、５ｂとのロールチョック間の調整を行う第２調整、上作業ロール１の上作業ロールチョック５ａ、５ｂと下作業ロール２の下作業ロールチョック６ａ、６ｂとのロールチョック間の調整を行う第３調整、下作業ロール２の下作業ロールチョック６ａ、６ｂと下中間ロール４２の下中間ロールチョック４４ａ、４４ｂとのロールチョック間の調整を行う第４調整、下中間ロール４２の下中間ロールチョック４４ａ、４４ｂと下補強ロール４の下補強ロールチョック８ａ、８ｂとのロールチョック間の調整を行う第５調整が順次行われる。このとき、第２調整〜第５調整では、それ以前で調整されたロールチョックについては、調整中のロールチョックとの相対位置を保持しながら、同時かつ同方向に制御される。
また、ロールギャップの開状態におけるロール間クロス角の調整においては、例えば図１６に示すように、図７に示した４段圧延機の場合と同様、上作業ロールと下作業ロールとを開状態にして、上ロール系と下ロール系とについてそれぞれロールチョックの調整を行った後、キスロール状態にして上ロール系のロールチョックと下ロール系とのロールチョックとの調整を行えばよい。なお、図１６に示す６段圧延機では、上補強ロール３及び下補強ロール４には圧延方向力測定装置は配置されておらず、上作業ロール１、下作業ロール２、上中間ロール４１及び下中間ロール４２にのみ、図１５と同様、圧延方向力測定装置２４ａ〜２４ｄ、２５ａ〜２５ｄ、４６ａ〜４６ｄ、４７ａ〜４７ｄが設けられている。
例えば、図１６に示す６段圧延機の調整においては、まず、作業ロール１、２のロールギャップを開状態とし、上ロール系及び下ロール系それぞれについて、中間ロール４１、４２のロールチョック４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂと補強ロール３、４のロールチョック７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂとの位置を調整する第１調整が行われる。次いで、第１調整を終えた後、作業ロール１、２のロールギャップを開状態に維持して、上ロール系及び下ロール系それぞれについて、中間ロール４１、４２のロールチョック４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂと作業ロール１、２のロールチョック５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂとの位置を調整する第２調整が行われる。第２調整を終えると、作業ロール１、２をキスロール状態にして、上ロール系または下ロール系のいずれか一方を基準ロール系に決定する。図２０の例では下ロール系を基準ロール系としている。そして、基準ロール系のロールチョック位置を基準位置として固定し、上ロール系の各ロール１、４１、３のロールチョック５ａ、５ｂ、４３ａ、４３ｂ、７ａ、７ｂを、当該ロールチョック５ａ、５ｂ、４３ａ、４３ｂ、７ａ、７ｂ間の相対位置を保持しながら同時かつ同方向に制御して、上ロール系と下ロール系とのロールチョックの位置を調整する第３調整を実施する。
なお、第１調整及び第２調整においては、中間ロール４１、４２のベンディング装置を使用し、中間ロール４１、４２と補強ロール３、４との間に荷重を加え、作業ロール１、２のベンディング装置はゼロあるいはバランス状態とする。
このように、４段圧延機のみならず６段圧延機にも本発明は適用可能である。また、本発明は、４段圧延機及び６段圧延機以外にも同様に適用可能であり、例えば８段圧延機あるいは５段圧延機に対しても適用可能である。
１ 上作業ロール
２ 下作業ロール
３ 上補強ロール
４ 下補強ロール
５ａ 上作業ロールチョック（作業側）
５ｂ 上作業ロールチョック（駆動側）
６ａ 下作業ロールチョック（作業側）
６ｂ 下作業ロールチョック（駆動側）
７ａ 上補強ロールチョック（作業側）
７ｂ 上補強ロールチョック（駆動側）
８ａ 下補強ロールチョック（作業側）
８ｂ 下補強ロールチョック（駆動側）
９ 上作業ロールチョック押圧装置
１０ 下作業ロールチョック押圧装置
１１ 上作業ロールチョック位置検出機能付駆動装置
１２ 下作業ロールチョック位置検出機能付駆動装置
１３ 上補強ロールチョック押圧装置
１４ 上補強ロールチョック位置検出機能付駆動装置
１５ ロールチョック圧延方向力制御装置
１６ ロールチョック位置制御装置
２１ 駆動用電動機
２２ 駆動用電動機制御装置
２３ ロール間クロス制御装置
２４ａ 上作業ロールチョック入側圧延方向力測定装置（作業側）
２４ｂ 上作業ロールチョック出側圧延方向力測定装置（作業側）
２４ｃ 上作業ロールチョック入側圧延方向力測定装置（駆動側）
２４ｄ 上作業ロールチョック出側圧延方向力測定装置（駆動側）
２５ａ 下作業ロールチョック入側圧延方向力測定装置（作業側）
２５ｂ 下作業ロールチョック出側圧延方向力測定装置（作業側）
２５ｃ 下作業ロールチョック入側圧延方向力測定装置（駆動側）
２５ｄ 下作業ロールチョック出側圧延方向力測定装置（駆動側）
２６ 上作業ロール圧延方向力演算装置（作業側）
２７ 下作業ロール圧延方向力演算装置（作業側）
２８ 上作業ロール作業側−駆動側差演算装置（作業側）
２９ 下作業ロール作業側−駆動側差演算装置（作業側）
３０ ハウジング
３４ａ 上補強ロールチョック入側圧延方向力測定装置（作業側）
３４ｂ 上補強ロールチョック出側圧延方向力測定装置（作業側）
３４ｃ 上補強ロールチョック入側圧延方向力測定装置（駆動側）
３４ｄ 上補強ロールチョック出側圧延方向力測定装置（駆動側）
３５ａ 下補強ロールチョック入側圧延方向力測定装置（作業側）
３５ｂ 下補強ロールチョック出側圧延方向力測定装置（作業側）
３５ｃ 下補強ロールチョック入側圧延方向力測定装置（駆動側）
３５ｄ 下補強ロールチョック出側圧延方向力測定装置（駆動側）
３６ 上補強ロール圧延方向力演算装置（作業側）
３７ 下補強ロール圧延方向力演算装置（作業側）
３８ 上補強ロール作業側−駆動側差演算装置（作業側）
３９ 下補強ロール作業側−駆動側差演算装置（作業側）
４０ 下補強ロールチョック押圧装置
４１ 上中間ロール
４２ 下中間ロール
４３ａ 上中間ロールチョック（作業側）
４３ｂ 上中間ロールチョック（駆動側）
４４ａ 下中間ロールチョック（作業側）
４４ｂ 下中間ロールチョック（駆動側）
４６ａ 上中間ロールチョック入側圧延方向力測定装置（作業側）
４６ｂ 上中間ロールチョック出側圧延方向力測定装置（作業側）
４６ｃ 上中間ロールチョック入側圧延方向力測定装置（駆動側）
４６ｄ 上中間ロールチョック出側圧延方向力測定装置（駆動側）
４７ａ 下中間ロールチョック入側圧延方向力測定装置（作業側）
４７ｂ 下中間ロールチョック出側圧延方向力測定装置（作業側）
４７ｃ 下中間ロールチョック入側圧延方向力測定装置（駆動側）
４７ｄ 下中間ロールチョック出側圧延方向力測定装置（駆動側）
５０ 圧下装置
６１ａ 入側上インクリースベンディング装置（作業側）
６１ｂ 出側上インクリースベンディング装置（作業側）
６１ｃ 入側上インクリースベンディング装置（駆動側）
６１ｄ 出側上インクリースベンディング装置（駆動側）
６２ａ 入側下インクリースベンディング装置（作業側）
６２ｂ 出側下インクリースベンディング装置（作業側）
６２ｃ 入側下インクリースベンディング装置（駆動側）
６２ｄ 出側下インクリースベンディング装置（駆動側）
６３ インクリースベンディング制御装置
圧延時において圧延機のロール間に発生するスラスト力及びスラスト反力を説明するための、圧延機の概略側面図及び概略正面図である。 本発明の第１の実施形態に係る圧延機と、当該圧延機を制御するための装置との構成を示す説明図である。 図２Ａの圧延機の入側及び出側に配置された圧延方向力測定装置を示す説明図である。 同実施形態に係る圧延機の設定方法を説明するフローチャートであって、基準ロールと反対側のロールから位置調整を行う場合の例を示す。 同実施形態に係る圧延機の設定方法を説明するフローチャートであって、基準ロールと反対側のロールから位置調整を行う場合の例を示す。 同実施形態に係る圧延機の設定方法を説明するフローチャートであって、基準ロールと反対側のロールから位置調整を行う場合の例を示す。 図３Ａ〜図３Ｃに示す圧延機の設定方法におけるロール位置調整の手順を示す説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る圧延機と、当該圧延機を制御するための装置との構成を示す説明図である。 同実施形態に係る圧延機の設定方法を示すフローチャートである。 同実施形態に係る圧延機の設定方法を示すフローチャートである。 図６Ａ及び図６Ｂに示す圧延機の設定方法におけるロール位置調整の手順を示す説明図である。 キスロール状態にされた圧延機の、作業ロール及び補強ロールの配置を示す説明図であって、ペアクロス無の状態を示す。 ロール間クロス角の定義を示す説明図である。 図９に示すキスロール状態での、補強ロールクロス角と補強ロール圧延方向力との一関係を示すグラフである。 キスロール状態にされた圧延機の、作業ロール及び補強ロールの配置を示す説明図であって、ペアクロス有の状態を示す。 図１１に示すキスロール状態での、作業ロールと補強ロールとのペアクロス角と、上下の補強ロール圧延方向力差との一関係を示すグラフである。 図１１に示すキスロール状態での、作業ロールと補強ロールとのペアクロス角と、上下の作業ロール圧延方向力差との一関係を示すグラフである。 ロールギャップが開状態である圧延機の、作業ロール及び補強ロールの配置を示す説明図である。 ロールギャップ開状態での、作業ロールクロス角と補強ロール圧延方向力との一関係を示すグラフである。 図４に示した圧延機の設定方法を６段圧延機に適用した場合のロール位置調整の手順を示す説明図である。 図７に示した圧延機の設定方法を６段圧延機に適用した場合のロール位置調整の手順を示す説明図である。
以上、本発明の第１の実施形態に係る圧延機と圧延機の設定方法について説明した。
以上、本発明の第２の実施形態に係る圧延機と圧延機の設定方法について説明した。なお、上述では、圧延方向力測定装置を上下の作業ロールのみに配備する例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、上下の作業ロールに対する圧延方向力測定装置に加え、上補強ロールまたは下補強ロールのうち少なくともいずれか一方に対して圧延方向力測定装置を配備する場合においても、同様な制御を行うことが可能であることは言うまでもない。
クロス角に伴い圧延方向力差が変化する理由としては、ロール間スラスト力によりモーメントがバランス状態となるようにロール間の荷重分布が変化し、このロール間の荷重分布の左右差により、ロール間の接線力に左右差が生じるためであると考えられる。したがって、圧延方向力差がゼロとなるようにロールチョックの位置を制御することにより、ロール間荷重分布を一様とすることができ、ロール間スラスト力を抑制できる。
なお、作業ロールの圧延方向力差については、極値を取って増加減する挙動が見られるが、クロス角が０°のときには圧延方向力差はほぼゼロになっている。ロールチョック位置制御の対象は±０．１°以下であり、その範囲における圧延方向力差がゼロとなるようにロールチョックの位置を制御することにより、ロール間荷重分布を一様とすることができ、ロール間スラスト力を抑制できる。
６段圧延機は、例えば図１５に示すように、複数のロールとして、作業ロール１、２と補強ロール３、４との間にそれぞれ中間ロール４１、４２が設けられている。上中間ロール４１は、作業側の上中間ロールチョック４３ａ及び駆動側の上中間ロールチョック４３ｂに支持されている。下中間ロール４２は、作業側の下中間ロールチョック４４ａ及び駆動側の下中間ロールチョック４４ｂに支持されている。なお、上中間ロールチョック４３ａ、４３ｂ及び下中間ロールチョック４４ａ、４４ｂも、単にロールチョックと称する場合もある。
例えば、図１６に示す６段圧延機の調整においては、まず、作業ロール１、２のロールギャップを開状態とし、上ロール系及び下ロール系それぞれについて、中間ロール４１、４２のロールチョック４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂと補強ロール３、４のロールチョック７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂとの位置を調整する第１調整が行われる。次いで、第１調整を終えた後、作業ロール１、２のロールギャップを開状態に維持して、上ロール系及び下ロール系それぞれについて、中間ロール４１、４２のロールチョック４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂと作業ロール１、２のロールチョック５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂとの位置を調整する第２調整が行われる。第２調整を終えると、作業ロール１、２をキスロール状態にして、上ロール系または下ロール系のいずれか一方を基準ロール系に決定する。図１６の例では下ロール系を基準ロール系としている。そして、基準ロール系のロールチョック位置を基準位置として固定し、上ロール系の各ロール１、４１、３のロールチョック５ａ、５ｂ、４３ａ、４３ｂ、７ａ、７ｂを、当該ロールチョック５ａ、５ｂ、４３ａ、４３ｂ、７ａ、７ｂ間の相対位置を保持しながら同時かつ同方向に制御して、上ロール系と下ロール系とのロールチョックの位置を調整する第３調整を実施する。

Claims (9)

  1. 少なくとも一対の作業ロールと前記作業ロールを支持する一対の補強ロールとを含む、複数のロールを備える４段以上の圧延機であって、
    圧下方向に配列された各ロールのうちいずれか１つのロールを基準ロールとして、
    少なくとも前記補強ロール以外の各前記ロールの作業側のロールチョックと駆動側のロールチョックとに作用する圧延方向における圧延方向力を測定する測定装置と、
    少なくとも前記基準ロール以外の前記ロールのロールチョックに対し、圧延方向入側または出側のいずれか一方に設けられ、被圧延材の圧延方向に押圧する押圧装置と、
    少なくとも前記基準ロール以外の前記ロールのロールチョックに対し、圧延方向において前記押圧装置と対向するように設けられ、被圧延材の圧延方向に移動させる駆動装置と、
    前記基準ロールのロールチョックの圧延方向位置を基準位置として固定し、前記駆動装置を駆動して、前記作業側の圧延方向力と前記駆動側の圧延方向力との差である圧延方向力差に基づいて、各前記ロールの前記圧延方向力差が許容範囲内の値となるように、前記基準ロール以外の前記ロールの前記ロールチョックの圧延方向における位置を制御する位置制御装置と、
    を備える、圧延機。
  2. 前記複数のロールのうち圧下方向において最下部または最上部に位置するロールを前記基準ロールとする、請求項１に記載の圧延機。
  3. 前記ロールに対してベンディング力を加えるベンディング装置を備え、
    前記位置制御装置は、前記作業ロールのロールギャップを開状態にし、前記作業ロールの前記ロールチョックに対して、前記ベンディング装置によりベンディング力を加える、請求項１または２に記載の圧延機。
  4. 前記駆動装置は、ロールチョック位置検出装置を備えた油圧シリンダである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧延機。
  5. 圧延機の設定方法であって、
    前記圧延機は、少なくとも一対の作業ロールと前記作業ロールを支持する一対の補強ロールとを含む、複数のロールを備える４段以上の圧延機であり、
    圧下位置零点調整前または圧延開始前に実施され、
    圧下方向に配列された各ロールのうちいずれか１つのロールを基準ロールとして、
    少なくとも前記補強ロール以外の前記ロールの作業側のロールチョックと駆動側のロールチョックとに作用する圧延方向における圧延方向力を測定し、
    測定された前記作業側の圧延方向力と前記駆動側の圧延方向力との差である圧延方向力差が許容範囲内となるように、前記基準ロールのロールチョックの圧延方向位置を基準位置として固定し、前記基準ロール以外の前記ロールのロールチョックを被圧延材の圧延方向に移動させて、前記ロールチョックの位置を調整する、圧延機の設定方法。
  6. 前記複数のロールのうち圧下方向において最下部または最上部に位置するロールを前記基準ロールとする、請求項５に記載の圧延機の設定方法。
  7. 前記基準ロールと反対側のロール系から順に、隣接する前記ロールに発生する前記圧延方向力差が許容範囲内となるように、前記ロールの前記ロールチョックを前記被圧延材の圧延方向に移動させて前記ロールチョックの位置を調整し、
    このとき、すでに前記ロールチョックの位置が調整された前記ロールの前記ロールチョックを、調整中の前記ロールの前記ロールチョックとの相対位置を保持しながら、同時かつ同方向に制御する、請求項６に記載の圧延機の設定方法。
  8. ４段の前記圧延機において、
    前記被圧延材に対して圧下方向上側に設けられた複数のロールを上ロール系とし、
    前記被圧延材に対して圧下方向下側に設けられた複数のロールを下ロール系として、
    前記作業ロールのロールギャップを開状態とし、前記上ロール系及び前記下ロール系それぞれについて、前記作業ロールの前記ロールチョックと前記補強ロールの前記ロールチョックとの位置を調整する第１調整と、
    前記第１調整を終えた後、前記作業ロールをキスロール状態にして、前記上ロール系または前記下ロール系のいずれか一方を基準ロール系とし、他方のロール系の各ロールの前記ロールチョックを、当該ロールチョック間の相対位置を保持しながら同時かつ同方向に制御して、前記ロールチョックの位置を調整する第２調整と、
    を実施し、
    前記第１調整では、前記上ロール系及び前記下ロール系それぞれについて、ベンディング装置を有する前記作業ロールの前記ロールチョックに対してベンディング力を加えた状態で、測定された前記圧延方向力差が許容範囲内となるように、前記基準ロール側の前記作業ロールの前記ロールチョック、及び、前記基準ロールと反対側のロール系の前記作業ロールの前記ロールチョックまたは前記補強ロールの前記ロールチョックのいずれか一方を前記被圧延材の圧延方向に移動させて、前記ロールチョックの位置を調整する、請求項６に記載の圧延機の設定方法。
  9. 前記作業ロールと前記補強ロールとの間に中間ロールをそれぞれ備える６段の前記圧延機において、
    前記被圧延材に対して圧下方向上側に設けられた複数のロールを上ロール系とし、
    前記被圧延材に対して圧下方向下側に設けられた複数のロールを下ロール系として、
    前記作業ロールのロールギャップを開状態とし、前記上ロール系及び前記下ロール系それぞれについて、前記中間ロールの前記ロールチョックと前記補強ロールの前記ロールチョックとの位置を調整する第１調整と、
    前記第１調整を終えた後、前記作業ロールのロールギャップを開状態に維持して、前記上ロール系及び前記下ロール系それぞれについて、前記中間ロールの前記ロールチョックと前記作業ロールの前記ロールチョックとの位置を調整する第２調整と、
    前記第２調整を終えた後、前記作業ロールをキスロール状態にして、前記上ロール系または前記下ロール系のいずれか一方を基準ロール系とし、他方のロール系の各ロールの前記ロールチョックを、当該ロールチョック間の相対位置を保持しながら同時かつ同方向に制御して、前記ロールチョックの位置を調整する第３調整と、
    を実施し、
    前記第１調整及び前記第２調整は、ベンディング装置を有する前記中間ロールの前記ロールチョック及び前記作業ロールの前記ロールチョックに対してベンディング力を加えた状態で行われ、
    前記第１調整では、前記上ロール系及び前記下ロール系それぞれについて、測定された前記圧延方向力差が許容範囲内となるように、前記基準ロール側の前記中間ロールの前記ロールチョック、及び、前記基準ロールと反対側のロール系の前記中間ロールの前記ロールチョックまたは前記補強ロールの前記ロールチョックのいずれか一方を前記被圧延材の圧延方向に移動させて、前記ロールチョックの位置を調整し、
    前記第２調整では、前記上ロール系及び前記下ロール系それぞれについて、
    測定された前記圧延方向力差が許容範囲内となるように、前記基準ロール側の前記作業ロールの前記ロールチョック、及び、前記基準ロールと反対側のロール系の前記作業ロールの前記ロールチョックまたは前記中間ロールの前記ロールチョックのいずれか一方を前記被圧延材の圧延方向に移動させて、前記ロールチョックの位置を調整し、
    前記基準ロールと反対側のロール系の前記中間ロールの前記ロールチョックを移動させる場合には、当該中間ロールの前記ロールチョックとこれに隣接する前記補強ロールの前記ロールチョックとの相対位置を保持しながら同時かつ同方向に制御する、請求項６に記載の圧延機の設定方法。
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