JP2963961B2 - クロスロール方式タンデムミルの蛇行防止方法 - Google Patents

クロスロール方式タンデムミルの蛇行防止方法

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JP2963961B2
JP2963961B2 JP6008655A JP865594A JP2963961B2 JP 2963961 B2 JP2963961 B2 JP 2963961B2 JP 6008655 A JP6008655 A JP 6008655A JP 865594 A JP865594 A JP 865594A JP 2963961 B2 JP2963961 B2 JP 2963961B2
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/68Camber or steering control for strip, sheets or plates, e.g. preventing meandering
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B13/00Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories
    • B21B13/02Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories with axes of rolls arranged horizontally
    • B21B13/023Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories with axes of rolls arranged horizontally the axis of the rolls being other than perpendicular to the direction of movement of the product, e.g. cross-rolling

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、被圧延材である金属帯
と平行な面内で上下ロールを互いに交差させたクロスロ
ール方式の圧延スタンド複数をタンデムに配置してある
圧延ミルにおいて、金属帯の蛇行を防止する方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】金属帯を圧延する場合、板厚の精度は製
品の品質に最も影響を及ぼす要素であるため、これを高
精度に制御することが重要である。圧延スタンドの上下
ロールによる圧延中、金属帯の中央に比べてその両端部
がより圧延される。そのため金属帯の幅方向の板厚を均
一に圧延すべく、金属帯と平行な面内で上下ロールを互
いに交差させたクロスロール方式の圧延スタンドが使用
されている。
【0003】図8はクロスロール方式の上下ロールを示
す模式的平面図であり、図中Sは被圧延材の金属帯であ
る。金属帯Sの搬送域に臨んで、上ロール21及び下ロー
ル22が金属帯Sを挟持するように配置されており、金属
帯Sは上ロール21及び下ロール22にて圧延されて矢符方
向へ移送される。上ロール21及び下ロール22は、両ロー
ル軸21a ,22a の中点Oを中心に金属帯Sと平行な面内
にて交差している。いま両ロール軸21a ,22a がなす角
2θを2等分する軸をクロス中心軸Mとし、クロス中心
軸Mと上ロール軸21a 又は下ロール軸22a とがなす角θ
をロールクロス角とする。なお図8では、クロス中心軸
Mは金属帯Sの長手方向に直交している。
【0004】図8から明らかな如く、金属帯Sが圧下力
を受ける領域は、上ロール21及び下ロール22が重なった
領域Rであり、この領域Rは金属帯Sの中央から両端部
へ向かうに従ってその面積が減少するため、その面積の
減少に従って金属帯Sの中央より両端部の方が受ける圧
下力が低下し、金属帯Sの全幅にわたって板厚が均一に
なるように圧延される。
【0005】このようなクロスロール方式の圧延スタン
ドを用いる圧延方法にあっては、金属帯がその幅方向に
移動する蛇行が発生するという問題があった。そのため
特開昭57−4315号公報に記載されている方法が提案され
ている。この方法は、上下ロールのロールクロス角の設
定精度が低いために金属帯の蛇行が発生するとの考えに
基づくものである。具体的には、上下ロールのセットア
ップにおいて、上下ロールのクロス中心軸が金属帯の長
手方向に直交し、これを中心に上下ロールのロールクロ
ス角が可及的に等しい角度となるようにその設定を行
う。そして圧延中、圧延スタンドの出側にて蛇行によっ
て生じる金属帯の幅方向への移動量(以下蛇行量とい
う)を測定し、測定された蛇行量に基づいて当該圧延ス
タンドの上下ロールを、設定したロールクロス角を維持
しつつ金属帯と平行な面内で回転させることによって、
金属帯の蛇行を防止するものである。以下このような回
転角をロールクロス偏角と称する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の蛇
行防止方法にあっては、セットアップにおいてロールク
ロス角の設定を高精度に行っても、圧延の初期から金属
帯の蛇行が発生するという問題があった。これは、上下
ロールと金属帯との摩擦係数を減じるために潤滑油を用
いるが、金属帯の下面にあっては重力及び機械的振動等
によって潤滑油が落下し、金属帯の下面の方が上面より
ロールとの摩擦係数が大きくなるからである。
【0007】また従来の方法は、圧延スタンドの出側に
て測定した金属帯の蛇行量に基づいて当該圧延スタンド
のロールクロス偏角を制御するというフィードバック制
御であり、このような制御では当該圧延スタンドより上
流の圧延スタンドにて生じた蛇行に対して当該圧延スタ
ンドはこれを矯正することができない。そのため、第i
番目の圧延スタンドにて蛇行が生じると、蛇行が生じた
部分の金属帯はロールクロス偏角の制御を行っている第
i+1番目の圧延スタンドに対してロール両端の一方に
偏って進入して、当該圧延スタンドにて金属帯に絞り込
みが発生するという問題があった。
【0008】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは蛇行の発生を防止す
べくロールクロス角に応じてロールクロス偏角を設定
し、圧延中に蛇行が測定された場合、該測定値に基づい
て金属帯の蛇行を矯正すべくロールクロス偏角を操作す
ることによって金属帯の蛇行を防止する方法を提供する
ことにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】第1発明に係るクロスロ
ール方式タンデムミルの蛇行防止方法は、金属帯をその
幅方向の板厚が均一になるように圧延すべくロールクロ
ス角が設定されたスタンド複数をタンデムに配置したク
ロスロール方式タンデムミルで発生する金属帯の蛇行を
防止する方法において、スタンドに設定されたロールク
ロス角に応じて、前記金属帯の蛇行を防止すべくロール
クロス偏角をそれぞれ初期設定することを特徴とする。
【0010】第2発明に係るクロスロール方式タンデム
ミルの蛇行防止方法は、金属帯をその幅方向の板厚が均
一になるように圧延すべくロールクロス角が設定された
スタンド複数をタンデムに配置したクロスロール方式タ
ンデムミルで発生する金属帯の蛇行を防止する方法にお
いて、前記スタンドの出側にて金属帯の蛇行量を測定
し、測定した蛇行量に基づいて各スタンドのロールクロ
ス偏角が、上流側スタンドに対するよりも当該スタンド
を含む下流側スタンドに対する方がより大きくなるよう
に影響係数を求め、これに対応した操作量を求め、求め
た操作量になるようにロールクロス偏角を操作すること
を特徴とする。
【0011】第3発明に係るクロスロール方式タンデム
ミルの蛇行防止方法は、請求項2記載のロールクロス偏
角の操作量は下式にて求めることを特徴とする。
【0012】
【数2】
【0013】
【作用】図3はクロスロール方式の上下ロールの平面図
である。金属帯Sは上下ロール21,22にて圧延されて矢
符方向に移送される。このとき金属帯Sには、摩擦係数
が小さい上ロール21から該上ロール21の軸に直角な方向
とその摩擦係数に応じた小さな推進力とを有するベクト
ルy21が作用し、また摩擦係数が大きい下ロール22から
該下ロール22の軸に直角な方向とその摩擦係数に応じた
大きな推進力とを有するベクトルy22が作用する。そし
て金属帯Sは両ベクトルy21,y22が合成された合成ベ
クトルy20の方向に移送されるが、ベクトルy22の推進
力よりベクトルy21の推進力の方が大きいため、両者が
合成された合成ベクトルy20は基準軸Kに直角な方向よ
り下ロール22側に傾き、蛇行が発生する。なお基準軸K
とは、上下ロールをそのロール軸がパスラインに対して
直交するようになしたときのロール軸である。
【0014】このとき蛇行量eは、上下ロール21,22か
らの進出角をαとし、上下ロール21,22の基準軸Kから
下流に所定距離Lだけ離れたときの金属帯Sの幅方向へ
の移動量として、次の(1)式にて求められる。 e=L・tanα αは十分小さいため、α≒tanα ∴ e≒α・L …(1)
【0015】図4はロールクロス角と蛇行の発生が極小
になる最適ロールクロス偏角との関係を示すグラフであ
る。本発明者らは、ロールクロス角を種々変化させて、
蛇行の発生が最小となるようにロールクロス偏角を調整
して最適ロールクロス偏角をそれぞれ求めたところ、図
4に示した如く、ロールクロス角が0から所定の角度P
まではその傾きが非常に小さく、角度Pを越えると傾き
が大である2直線にて構成されるグラフを得た。従って
圧延スケジュールに基づいてロールクロス角を設定する
場合、特に角度Pを越えるロールクロス角にあっては、
如何に高精度にロールクロス角を設定したとしても、当
然に蛇行が発生することが分かる。逆に図4に基づいて
ロールクロス角に応じたロールクロス偏角となるように
設定することによって、蛇行の発生を可及的に防止する
ことができる。
【0016】一方ロールクロス偏角を調整することによ
って金属帯に生じた蛇行を矯正することができる。図5
は蛇行が生じた金属帯の、クロスロール方式でない圧延
スタンドへの進入及び進出を示す平面図である。図5の
如く、蛇行が生じた金属帯Sは圧延スタンドに対してそ
の上下ロール31,32のロール軸と垂直な方向に角度βで
進入する。そして上下ロール31,32にて圧延されて進出
するが、このときクロスロール方式でない上下ロール3
1,32は金属帯Sの幅方向に何ら作用を及ぼさないた
め、金属帯Sは角度βにて進出する。
【0017】図6は蛇行が生じた金属帯の、クロスロー
ル方式の圧延スタンドへの進入及び進出を示す平面図で
ある。蛇行が生じた金属帯Sは圧延スタンドに対してそ
の上下ロール21,22の基準軸Kと垂直な方向に角度βで
進入する。そして上下ロール21,22にて圧延されて進出
するが、このとき図3に示した合成ベクトルy20の角度
αと、図5に示した角度βとが合成された進出角度γに
て進出する。従って進出角度γが基準軸Kに鉛直となる
ようにロールクロス偏角を調節することによって蛇行を
矯正することができる。
【0018】一方、蛇行を矯正するために圧延スタンド
のロールクロス偏角を調整する場合、その上流及び下流
の圧延スタンドにおける金属帯の進出角度に一定の影響
を及ぼす。
【0019】図7は3スタンドのクロスロール方式タン
デムミルにおけるロールクロス偏角の変更と金属帯の蛇
行量との関係を示すグラフであり、あるスタンドのロー
ルクロス偏角の変更量が他のスタンドの蛇行量に及ぼす
影響を示している。図中○印は第1スタンドのロールク
ロス偏角を変更した場合を、△印は第2スタンドのロー
ルクロス偏角を変更した場合を、□印は第3スタンドの
ロールクロス偏角を変更した場合を変更した場合をそれ
ぞれ示している。なお図7において縦軸は蛇行量変化量
/ロールクロス偏角変更量を示しており、正は下ロール
の作用ベクトルy22の側へ蛇行した場合を、また負はそ
の逆の場合をそれぞれ示している。
【0020】図7から明らかな如く、第1スタンドのロ
ールクロス偏角を変更すると、第1スタンドの出側での
蛇行量は略60mm/deg.であり、それよりやや少ないが
第2及び第3スタンドの出側において正に大きな蛇行量
を生じせしめる。また第2スタンドのロールクロス偏角
を変更すると、第2スタンドの出側での蛇行量は略60
mm/deg.であり、第3スタンドの出側において第1スタ
ンドの変更時より大きな正の蛇行量を生じせしめ、第1
スタンドの出側において負の蛇行量を生じせしめる。更
に第3スタンドのロールクロス偏角を変更すると、第3
スタンドの出側での蛇行量は略60mm/deg.であり、第
2スタンドの出側において、第2スタンドの変更時の第
1スタンド出側での蛇行量より若干大きな負の蛇行量を
生じせしめ、第1スタンドの出側においては若干正の蛇
行量を生じせしめている。
【0021】これらのことから、各スタンドのロールク
ロス偏角の操作量が蛇行量の変化量に及ぼす影響係数を
求めるとができ、求めた影響係数を用いることによっ
て、各スタンドのロールクロス偏角の変更量と蛇行量と
の関係を、次の(2)式にて表すことができる。
【0022】
【数3】
【0023】従って、(2)式を書き替えた次の(3)
式によって求めた変更量となるように全スタンドのロー
ルクロス偏角を変更することによって、金属帯の蛇行を
矯正することができる。
【0024】
【数4】
【0025】
【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て具体的に説明する。図1は本発明の実施に使用する制
御装置の構成を示すブロック図であり、図中Sは板幅が
異なる複数のストリップが溶接された金属帯である。図
中矢符方向に圧延・移送される金属帯Sの搬送域には、
クロスロール方式にて金属帯Sを圧延する上下ロールを
備えた第1〜第3スタンド♯1〜♯3、及びクロスロー
ル方式ではない第4スタンド♯4及び第5スタンド♯5
が所定間隔を隔ててタンデムに配置されている。第1〜
第3スタンド♯1〜♯3には、各スタンドのロールクロ
ス角の操作を行うロールクロス角操作装置T1 〜T3
及びロールクロス偏角を操作するロールクロス偏角操作
装置U1 〜U3 が配設されており、第1スタンド♯1と
第2スタンド♯2との間、第2スタンド♯2と第3スタ
ンド♯3との間、第3スタンド♯3と第4スタンド♯4
との間にはそれぞれ金属帯Sの蛇行量を測定する測定器
1 〜E3 が配設されている。また第1〜第3スタンド
♯1〜♯3の入り側には金属帯Sの溶接点を検出する検
出器W1 〜W3 が配設されている。
【0026】測定器E1 〜E3 の測定結果はロールクロ
ス偏角の操作量を計算する操作量計算機6に与えられ、
検出器W1 〜W3 の検出結果は各ストリップ毎にロール
クロス角及びロールクロス偏角の設定値の計算を行う設
定値計算機7に与えられる。設定値計算機7は検出器W
1 〜W3 から検出結果が与えられると、予め定められた
ロールクロス角とすべく第1〜第3スタンド♯1〜♯3
のロールクロス角の設定値をロールクロス角操作装置T
1 〜T3 に与えると共に、そのロールクロス角の設定値
に応じて、蛇行の発生を防止すべくロールクロス偏角の
設定値を算出し、それをロールクロス偏角操作装置U1
〜U3 に与える。そしてロールクロス角操作装置T1
3 及びロールクロス偏角操作装置U1 〜U3 は、与え
られた設定値にすべく後述すようにして第1〜第3スタ
ンド♯1〜♯3のロールクロス角及びロールクロス偏角
を調節する。
【0027】また当該ストリップの圧延中に測定器E1
〜E3 から所定以上の蛇行量の測定結果が与えられた場
合、操作量計算機6は次の(3)式に基づいて第1〜第
3スタンド♯1〜♯3のロールクロス偏角の操作量を算
出し、それをロールクロス偏角操作装置U1 〜U3 に与
え、ロールクロス偏角操作装置U1 〜U3 は与えられた
操作量にすべく後述するようにして第1〜第3スタンド
♯1〜♯3のロールクロス偏角を調節し、生じた蛇行を
矯正する。
【0028】
【数5】
【0029】図2は図1に示した第1スタンド♯1の制
御系を示すブロック図であり、図中11,12は上,下ロー
ルである。上ロール11は基準軸Kから右回りに角度θT
となるように、また下ロール12は基準軸Kから左回りに
角度θB となるように、両ロール軸の中点を中心に金属
帯(図1参照)と平行な面にて回転させてある。なお上
ロール11は基準軸Kから右回りを正とし、下ロール12は
基準軸Kから左回りを正とする。
【0030】両ロール11,12にはこれらを金属帯と平行
な面にて回転させるアクチュエータ13,14がそれぞれ接
続されており、該アクチュエータ13,14は前述したロー
ルクロス角操作装置T1 及びロールクロス偏角操作装置
1 にて操作されるようになっている。そしてロールク
ロス角操作装置T1 及びロールクロス偏角操作装置U 1
には、金属帯を構成する各ストリップの溶接部が検出さ
れたタイミングにて設定値計算機7(図1参照)からロ
ールクロス角設定値θF 及びロールクロス偏角設定値α
F がそれぞれ与えられる。
【0031】ロールクロス角操作装置T1 はロールクロ
ス角設定値θF が与えられると、次の(4)式にて操作
角度θQ を求め、これを上下ロール11,12の角度θT
θBからそれぞれ減じるべくアクチュエータ13,14を作
動させる。 θQ =(θT +θB )/2−θF …(4) 但し、θT :基準軸Kと上ロールとが現在なしている角
度 θB :基準軸Kと下ロールとが現在なしている角度
【0032】またロールクロス偏角操作装置U1 はロー
ルクロス偏角設定値αF が与えられると、次の(5)式
にて操作角度θR を求め、これを上ロール11の角度θT
からは減じ,下ロール12の角度θB には加えるべくアク
チュエータ13,14を作動させる。 θR =(θT −θB )/2−αF …(5)
【0033】一方ロールクロス偏角操作装置U1 に操作
量計算機6(図1参照)から蛇行を矯正すべくロールク
ロス偏角の操作量Δφ1 が与えられると、ロールクロス
偏角操作装置U1 は前述した(5)式のαF に代えてΔ
φ1 を用いて同様に操作角度を求め、これを角度θT
らは減じ,角度θB には加えるべくアクチュエータ13,
14を作動させる。
【0034】
【発明の効果】以上詳述した如く本発明にあっては、圧
延開始から金属帯の蛇行が防止され、また蛇行が生じて
もこれを矯正することができるため、金属帯の絞り込み
が生じず、製品の板厚精度が向上する等、本発明は優れ
た効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施に使用する制御装置の構成を示す
ブロック図である。
【図2】図1に示した第1スタンドの制御系を示すブロ
ック図である。
【図3】クロスロール方式の上下ロールの平面図であ
る。
【図4】ロールクロス角と蛇行の発生が極小になる最適
ロールクロス偏角との関係を示すグラフである。
【図5】蛇行が生じた金属帯の、クロスロール方式でな
い圧延スタンドへの進入及び進出を示す平面図である。
【図6】蛇行が生じた金属帯の、クロスロール方式の圧
延スタンドへの進入及び進出を示す平面図である。
【図7】3スタンドのクロスロール方式タンデムミルに
おけるロールクロス偏角の変更と金属帯の蛇行量との関
係を示すグラフである。
【図8】クロスロール方式の上下ロールを示す模式的平
面図である。
【符号の説明】
♯1〜♯5 スタンド E1 〜E3 測定器 T1 〜T3 ロールクロス角操作装置 U1 〜U3 ロールクロス偏角操作装置 W1 〜W3 検出器 6 操作量計算機 7 設定値計算機 S 金属帯
フロントページの続き (72)発明者 松重 武彦 茨城県鹿島郡鹿島町大字光3番地 住友 金属工業株式会社 鹿島製鉄所内 (72)発明者 西村 文生 茨城県鹿島郡鹿島町大字光3番地 住友 金属工業株式会社 鹿島製鉄所内 (56)参考文献 特開 昭57−4315(JP,A) 特開 平7−132310(JP,A) 特公 昭58−41127(JP,B2) 特公 昭63−35325(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B21B 37/68

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属帯をその幅方向の板厚が均一になる
    ように圧延すべくロールクロス角が設定されたスタンド
    複数をタンデムに配置したクロスロール方式タンデムミ
    ルで発生する金属帯の蛇行を防止する方法において、 スタンドに設定されたロールクロス角に応じて、前記金
    属帯の蛇行を防止すべくロールクロス偏角をそれぞれ
    設定することを特徴とするクロスロール方式タンデム
    ミルの蛇行防止方法。
  2. 【請求項2】 金属帯をその幅方向の板厚が均一になる
    ように圧延すべくロールクロス角が設定されたスタンド
    複数をタンデムに配置したクロスロール方式タンデムミ
    ルで発生する金属帯の蛇行を防止する方法において、 前記スタンドの出側にて金属帯の蛇行量を測定し、測定
    した蛇行量に基づいて各スタンドのロールクロス偏角
    が、上流側スタンドに対するよりも当該スタンドを含む
    下流側スタンドに対する方がより大きくなるように影響
    係数を求め、これに対応した操作量を求め、求めた操作
    量になるようにロールクロス偏角を操作することを特徴
    とするクロスロール方式タンデムミルの蛇行防止方法。
  3. 【請求項3】 前記ロールクロス偏角の操作量は下式に
    て求める請求項2記載のクロスロール方式タンデムミル
    の蛇行防止方法。 【数1】
JP6008655A 1994-01-28 1994-01-28 クロスロール方式タンデムミルの蛇行防止方法 Expired - Lifetime JP2963961B2 (ja)

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