JP2601975B2 - 板圧延機の圧延荷重測定装置の調整方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧延荷重測定装置を有
する板圧延機の荷重測定装置の精度維持管理方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】板圧延機の圧延荷重測定は、圧延材の板
厚精度を確保するためには必須とも言える重要な測定で
あり、現状ではほとんどの圧延機に圧下装置の負荷を測
定する圧延荷重測定装置が装備されている。圧延荷重の
測定値は、これに基づく圧延機の弾性変形の推算を通じ
て圧延中の板厚変動の推定および制御に使用される。こ
の観点から圧延荷重測定装置の精度は非常に重要なもの
であり、圧延荷重測定装置には、検出精度と耐久性に優
れた非常に高価なものが採用される場合が多い。したが
って圧延荷重測定装置の相対精度は非常に高いと考えら
れているが、絶対精度に関しては、該圧延荷重測定装置
の零点調整の行い方に依存し、さらに圧延荷重が圧延荷
重測定装置に伝わるまでには、ロールおよびスピンドル
等の重量やロールチョックとハウジングとの間の摩擦等
の外乱が入ってくるため、必ずしも高精度とは言えない
状況にある。現状では、圧延荷重測定装置の零点調整
は、各工場毎に種々の方法を採用しているようである
が、概ね下記の３種類の方法に大別される。

【０００３】測定装置メーカからの出荷時の調整のま
まで、圧延機組み込み以降は特に調整しない。すなわ
ち、圧延荷重測定装置自身が無負荷の時点を零点として
いる方法。 上ロール系が圧下装置から離れたりロール間スリップ
を起こさないように加えるロールバランス力作用時を零
点とする。ただし、ロールバランス力とロール等の重量
に基づく計算値または実測値によって圧延機組み込み時
点で調整し、その後は電気的なチェックのみを行う方
法。 定期修理等のタイミングで、ロールギャップを開いた
状態で、ロールバランス力を実際に作用させ、その状態
を圧延荷重測定装置の零点とする方法。

【０００４】なお、ここで言うロールバランス力とは、
一般に油圧方式で各ロールチョックを圧延板面と反対方
向に押し付ける力を意味しており、作業ロールに関して
は本発明で言うロールベンディング装置とアクチュエー
タは同じものである場合が多い。しかしながら、ロール
ベンディング装置という場合は、ロールのたわみを積極
的に制御するために、各圧延条件毎に作動シリンダー内
の油圧を頻繁に、そして高精度に制御するのが通常であ
り、このため作動シリンダーに送られる作動油の圧力を
高精度に検出できる圧力検出装置を有し、これによって
所定圧力になるようにフィードバック制御している場合
が多い。これに対して、ロールバランスという場合は、
予め圧力制御弁等によって設定された油圧から変更する
ことがほとんどなく、このため高精度な圧力検出装置も
備えていない場合が多い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように圧延荷
重を測定する最大の目的は、圧延材の板厚精度の向上で
あるが、板厚精度を圧延荷重測定装置を用いて向上させ
る方法には大きく分けて下記の３種類の方法がある。 （１）圧延荷重の相対変化からミル変形を考慮して板厚
変動を予測し、これを補償するための圧下制御を行う。 （２）圧延荷重の絶対値からミル変形を考慮して圧延中
の板厚の絶対値を推定し、所定の板厚になるように圧下
制御を行う。 （３）圧延前の圧下装置の設定のために実施する圧延荷
重の設定計算において前回の同種材料の圧延荷重実績値
を参考にして、その変形抵抗や摩擦係数等を学習する。

【０００６】以上のような板厚精度確保のための手法に
おいて、上記の（１）では圧延荷重測定装置の相対精度
が、（２），（３）では圧延荷重測定装置の絶対精度が
重要となる。特に、圧延荷重検出の絶対精度確保のため
には上述した〜のような調整法が従来より行われて
いるが、作業ロールと圧延材との間に作用する荷重を正
確に検出するという本来の目的に対して現状で最も合理
的な零点調整法はである。

【０００７】しかしながら、の方法を採用した場合に
おいても、ロールバランス力は十分に較正された測定装
置によって管理されていない場合がほとんどであり、さ
らに、ロールチョックとハウジングとの摩擦力があるた
めロールバランス力からロールおよびスピンドル等の重
量を差し引いたもの（圧延荷重測定装置が圧延機下部に
ある場合はロールおよびスピンドル等の自重を加えたも
の）が正確に圧延荷重測定装置に伝達されているかどう
かは疑わしい。さらに、の方法のように定期修理時点
で零点調整を実施しても、その間でロール交換を行った
場合には、零点調整を行った時点のロールと現状ロール
との重量差の分だけは零点に誤差を生じることになる。
また、従来方法では、圧延荷重測定装置の感度の経時変
化を検査することは不可能で、これに関してはメーカ出
荷時の精度を信用するしかないのが現状である。

【０００８】以上説明したように、従来の圧延荷重測定
装置の精度の維持管理方法は十分ではなく、これに起因
する圧延荷重測定の誤差が圧延板の板厚精度向上の阻害
要因となっている。これに対して本発明では、以上の従
来法の問題点を解決し、圧延荷重測定装置の測定精度を
相対値、絶対値ともに高精度化するための圧延荷重測定
装置の精度維持管理方法を開示する。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用】上記課題を解
決するため本発明の要旨とするところは、油圧方式の作
業ロールベンディング装置と、圧下装置の負荷を測定す
る圧延荷重測定装置を有する板圧延機の調整方法におい
て、非圧延時にロールギャップ開の状態で、該作業ロー
ルベンディング装置によって上下作業ロールギャップを
開く方向の負荷を２水準以上与え、該作業ロールベンデ
ィング装置の作動シリンダへの供給油の圧力測定装置に
よって検出される油圧力と該作動シリンダの有効断面積
と作動シリンダの構成および数から計算されるロールベ
ンディング力と、圧下装置の負荷を測定する該圧延荷重
測定装置の出力との相対関係を分析し、両者の相関関係
より、該圧延荷重測定装置の零点または零点と感度の両
方を較正することを特徴とする板圧延機の圧延荷重測定
装置の調整方法にある。なお、本発明でいう感度とは電
流または電圧と荷重の比例係数のことをいう。

【００１０】図１に典型的な板圧延機の側面図の一例を
示す。図１の圧延機は４段圧延機であり、作業ロール８
−１，８−２を補強ロール９−１，９−２で支持してお
り、上補強ロール９−１は補強ロールバランス装置６−
１，６−２によって圧延加重測定装置１および圧下装置
１２に押し付けられており圧下装置の移動に追随するよ
うに構成されている。また、インクリース作業ロールベ
ンディング装置２−１、２−２および３−１，３−２は
ロールバランスの役割も兼ねており、作業ロールチョッ
ク１０−１および１０−２を介して作業ロール８−１お
よび８−２を補強ロール９−１および９−２に押し付け
ている。

【００１１】図１には、参考までにロールバランスと逆
方向の力を加えるディクリース作業ロールベンディング
装置４−１，４−２および５−１，５−２も図示してい
るが、本発明の圧延荷重測定装置の調整方法では、合力
として上下作業ロールギャップを開く方向のロールベン
ディング力を負荷することを前提としており、ディクリ
ース作業ロールベンディング装置は必須要件ではない。

【００１２】なお、図１の作業ロールベンディング装置
は油圧方式であり、少なくとも圧延荷重測定装置１側の
作業ロールベンディング装置２−１，２−２には、作動
シリンダに供給される作動油の圧力測定装置１４が装備
されていることを前提としている。

【００１３】このような圧延機において非圧延時に図１
のように上下作業ロールギャップを開いた状態でロール
ベンディング装置２−１，２−２によって２水準以上の
負荷を与え、圧力測定装置１４による油圧の実績値と作
動シリンダの有効断面積およびシリンダの本数から作業
ロールベンディング力を算出し、これと圧延荷重測定装
置１によって測定される荷重との対応関係をデータとし
て得る。

【００１４】ロールギャップを開いた状態では作業ロー
ル胴部は無負荷であり、作業ロールベンディング装置に
よって加えられた荷重は、ロールおよびスピンドル等の
重量分を除いて、直接圧延荷重測定装置１に伝達される
ことになる。したがって加えたロールベンディング力と
圧延荷重測定装置１による測定値は、ロールおよびスピ
ンドル等の重量分のバイアスを除いて、理想的には一致
するべきであり、この観点に立って圧延荷重測定装置１
の零点または零点と感度の両方を較正するというのが本
発明の基本的な考え方である。

【００１５】図２には実機ホットストリップミル仕上圧
延機のＮｏ．６スタンドを用いて上記方法によって得ら
れたデータの一例を示す。図２ではロールベンディング
力の負荷を５水準とり、負荷時および除荷時のデータを
すべてプロットしている。図では、ほとんど同じロール
ベンディング力の値に対して圧延荷重測定装置の出力に
有意差のあるデータが見られるが、これは負荷時と除荷
時の相違であり、ロールチョックとハウジングとの摩擦
力によるヒステリシスが顕在化したものと考えられる。
従来法のように一定のロールバランス力のみによって圧
延荷重測定装置の零点をチェックする場合、このような
ヒステリシスがそのまま零点の誤差になってしまう。

【００１６】これに対して図２のように複数の負荷水準
に対するデータを採取し、例えば最小自乗法によってこ
れを直線近似するというデータ処理を施すことにより、
このようなヒステリシスの影響を最小限にとどめること
が可能となる。また、一般に、圧力測定装置１４に使用
される油圧回路の圧力センサーは、圧延荷重測定装置１
に比べるとはるかに小形で安価であり、十分に精度チェ
ックがなされた圧力センサーを定期的に交換したり、同
じ油圧回路に複数個のセンサーを導入してお互いに精度
チェックを行うことも容易であり、精度管理が非常に容
易なものである。したがって、これを用いて非常に高価
で容易に交換できない圧延荷重測定装置の精度管理が可
能となることの利点は非常に大きい。

【００１７】図２では、圧延荷重測定装置の零点と感度
の両方を較正することを目的として直線の勾配も含めた
データの最小自乗近似を行っているが、零点のみを較正
するのが目的であれば図３のように勾配を１に固定した
直線近似を行えばよい。例えば、零点と感度両方の較正
を行う場合は、図２のデータの直線近似により次式が得
られる。

【００１８】 Ｐ_W ＝１．０３９Ｆ−５９．６ （１） Ｐ_D ＝１．０２２Ｆ−８２．９ （２） ここで、Ｐ_W ，Ｐ_D はそれぞれ作業側および駆動側の圧
延荷重測定装置の出力値、Ｆはロールベンディング力で
あり単位はともにtonfである。本発明では、Ｆの値は十
分に較正された正確な値であると考えるので、上下作業
ロール間に負荷される真の荷重を作業側および駆動側で
評価した値をＱ_W ，Ｑ_D とするとき、式（１），（２）
よりＱ_W ，Ｑ_D は測定値Ｐ_W ，Ｐ_D より次式によって求
められる。

【００１９】 Ｑ_W ＝（Ｐ_W ＋５９．６）／１．０３９ （３） Ｑ_D ＝（Ｐ_D ＋８２．９）／１．０２２ （４） なお、このようにして測定・算出された圧延中のＱ_W ，
Ｑ_D の値にはロールベンディング力Ｆも含まれているの
で、圧延材と作業ロールの間に作用している真の荷重を
推定したい場合は、Ｑ_W ，Ｑ_D の値からそれぞれの時点
のロールベンディング力Ｆの測定値を差し引けばよい。
また、式（３），（４）のような演算を行う代わりに、
実質的に同様の感度およびバイアス調整を電気的に行っ
てもよい。

【００２０】零点の較正のみを目的とする場合は、図３
の勾配を１に固定した直線近似より次式の関係が得られ
る。 Ｐ_W ＝Ｆ−５５．１ （５） Ｐ_D ＝Ｆ−８０．４ （６） したがって、ロールベンディング力を含む真の荷重
Ｑ_W ，Ｑ_D は、測定値Ｐ_W ，Ｐ_D より次式によって求め
られる。 Ｑ_W ＝Ｐ_W ＋５５．１ （７） Ｑ_D ＝Ｐ_D ＋８０．４ （８）

【００２１】以上の手続きでは、ロールおよびスピンド
ル等の重量に関して一切触れていないが、物理的に、ロ
ールベンディング力Ｆと圧延荷重測定装置１の検出値の
間には、ロールおよびスピンドル等の重量分のバイアス
が存在する筈である。しかしながら、この値はロール交
換を行わない限り一定であるので、上下作業ロール間に
作用する荷重を検出したいという圧延荷重検出の本来の
目的にしたがって、このバイアス分は圧延荷重検出装置
自身のバイアス分で吸収するという考え方をとってい
る。もちろん、ロールおよびスピンドル等の重量分を正
確に考慮してロールベンディング力Ｆと真の荷重Ｑ_W ，
Ｑ_D の関係を記述することも可能であるが、その場合で
も、上記手続きの基本は同じである。

【００２２】ところで、上述の方法によって圧延荷重測
定装置の較正を行った後、ロール交換を実施した場合
は、ロールの重量分が異なるので、理論的には圧延荷重
の零点はロールの重量差分だけ変化することになる。こ
れに対処するためには、ロール交換直後に再び上述の方
法によって圧延荷重測定装置の較正を行うべきである。
このようにすることによってロール交換前と同等の圧延
荷重測定装置の精度維持が可能となる。

【００２３】また、上記説明では作業側と駆動側の圧延
荷重測定装置の出力を個別に取り扱っているが、双方の
出力を合計したデータを処理しても板厚制御に関しては
同じ効果を得ることができる。さらに、上記説明では４
段圧延機を例としているが、本発明の圧延荷重測定装置
の調整方法は、その他の圧延機に対してもまったく同様
に適用することができる。

【００２４】

【実施例】図４は、実機ホットストリップミル仕上圧延
機Ｎｏ．７スタンド（４段圧延機）において本発明の圧
延荷重測定装置の調整方法にしたがって、ロールベンデ
ィング力と圧延荷重測定装置の対応関係のデータを採取
したものである。図４では、圧延荷重測定装置の零点調
整のみを目的として勾配を１に固定した直線近似を行っ
ているが、これらの近似直線より、真の荷重Ｑ_W ，Ｑ_D
は次式で計算される。 Ｑ_W ＝Ｐ_W ＋９０．５ （９） Ｑ_D ＝Ｐ_D ＋５９．７ （１０）

【００２５】これに対して同じ圧延機で半年後に採取し
たデータを図５に示しているが、これより次の補正式を
得る。 Ｑ_W ＝Ｐ_W ＋５９．６ （１１） Ｑ_D ＝Ｐ_D ＋１３１．１ （１２）

【００２６】したがって、式（９）〜（１２）の補正を
行わない場合、圧延荷重としては半年の間に５９．６＋
１３１．１−（９０．５＋５９．７）＝４０．５tonfの
バイアス変化があったことになる。このようなバイアス
変化をそのままにして圧延操業を続けた場合、板厚精度
に深刻な影響を与えることになる。もちろん圧延機後面
には板厚測定装置が装備されており、これによる補償制
御を行うため、ある程度圧延した後には所定の板厚に圧
延することは可能であるが、変形抵抗式の学習係数等に
は悪影響を与えることになり、同種材料の圧延に際し
て、圧延チャンスの一本目から高精度な板厚を期待する
ことは不可能となる。さらにこのようなバイアス変化は
ミル変形より絶対板厚を推定するゲージメータ式にも悪
影響を与えるため、絶対値方式の自動板厚制御の制御精
度にも深刻な影響を与える。

【００２７】これに対して式（９）〜（１２）の補正を
行って圧延した場合、圧延材と作業ロールの間に作用す
る圧延荷重を常に正確に測定することが可能となるの
で、変形抵抗式の学習係数等は早期に一定値に落ちつ
き、圧延材一本目から高い板厚精度が期待できるように
なる。さらにゲージメータ式の精度も向上するため、絶
対値方式の自動板厚制御精度も飛躍的に向上することに
なる。

【００２８】

【発明の効果】本発明の板圧延機の圧延荷重測定装置の
調整方法を採用することにより、圧延材と作業ロールの
間に作用する圧延荷重を正確に検出することが可能とな
り、圧延板の板厚精度の飛躍的な向上を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】代表的な板圧延機である４段圧延機の側面を示
す模式図である。

【図２】実機ホットストリップミル仕上圧延機No. ６ス
タンドにおいて無負荷時にロールベンディング力を加
え、圧延荷重測定装置の出力との対応関係をプロット
し、データを最小自乗法により直線近似した図である。

【図３】図２と同じデータに対して、データを勾配１の
直線で近似した図である。

【図４】実施例の対象とした実機ホットストリップミル
仕上圧延機No. ７スタンドにおいて無負荷時にロールベ
ンディング力を加え、圧延荷重測定装置の出力との対応
関係をプロットし、データを勾配１の直線で近似した図
である。

【図５】図４と同じ圧延機で図４のデータ採取の半年後
に同様のデータを採取し、データを勾配１の直線で近似
した図である。

【符号の説明】

１ 圧延荷重測定装
置 ２−１，２−２，３−１，３−２ インクリース作
業ロールベンディング装置 ４−１，４−２，５−１，５−２ ディクリース作
業ロールベンディング装置 ６−１，６−２，７−１，７−２ 補強ロールバラ
ンス装置 ８−１，８−２ 作業ロール ９−１，９−２ 補強ロール １０−１，１０−２ 作業ロールチョック １１−１，１１−２ 補強ロールチョック １２ 圧下装置 １３ ハウジング １４ 作業ロールベンディング装置作動油圧測定装置

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧方式の作業ロールベンディング装置
   と、圧下装置の負荷を測定する圧延荷重測定装置を有す
   る板圧延機の調整方法において、非圧延時にロールギャ
   ップ開の状態で、該作業ロールベンディング装置によっ
   て上下作業ロールギャップを開く方向の負荷を２水準以
   上与え、該作業ロールベンディング装置の作動シリンダ
   への供給油の圧力測定装置によって検出される油圧力と
   該作動シリンダの有効断面積と作動シリンダの構成およ
   び数から計算されるロールベンディング力と、圧下装置
   の負荷を測定する該圧延荷重測定装置の出力との対応関
   係を分析し、両者の相関関係より該圧延荷重測定装置の
   零点または零点と感度の両方を較正することを特徴とす
   る板圧延機の圧延荷重測定装置の調整方法。