JP6572981B2 - Chatter mark prevention method and chatter mark prevention apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、圧延機のチャタリングに起因して起こる、鋼板のチャタマークの発生を防止することのできるチャタマーク防止方法及びチャタマーク防止装置に関する。 The present invention relates to a chatter mark preventing method and a chatter mark preventing apparatus capable of preventing the occurrence of chatter marks on a steel sheet caused by chattering of a rolling mill.
一般に、冷間圧延等で用いられる圧延機においては、チャタリングと呼ばれる圧延機の共振現象が起こることで、鋼板にチャタマークと称される縞状の疵が発生することがある。圧延機のチャタリングが発生する原因としては、ライナーの磨耗等の圧延設備のガタツキ、ワークロール及びバックアップロール等の圧延ロールの表面損傷、圧延油の潤滑性の過不足、並びにストリップの板面温度の変動等が上げられる。 Generally, in a rolling mill used in cold rolling or the like, a striped wrinkle called chatter mark may occur on a steel sheet due to a resonance phenomenon of the rolling mill called chattering. Causes of chattering of the rolling mill include rattling of the rolling equipment such as liner wear, surface damage of the rolling rolls such as work rolls and backup rolls, excessive and insufficient lubrication of the rolling oil, and strip surface temperature. Fluctuations are raised.
鋼板にチャタマークが発生すると、鋼板には板厚変動や表面の縞模様の発生等の形状不良が生じ、形状不良が発生した部分を製品とすることができなくなる。よって、チャタマークの発生した形状不良部は、後工程で確実に除去される必要があり、製品歩留りの大きな低下に繋がってしまう。さらに、形状不良部が完全に除去されない場合には、鋼板のユーザーにおいて品質トラブル等を招く危険性もある。 When chatter marks are generated on a steel plate, shape defects such as fluctuations in plate thickness and surface stripes occur on the steel plate, making it impossible to produce a portion where the shape defect has occurred. Therefore, the defective shape portion where the chatter mark is generated needs to be surely removed in a subsequent process, which leads to a large decrease in product yield. Furthermore, when the defective shape portion is not completely removed, there is a risk of causing a quality trouble or the like for the user of the steel sheet.
以上の理由により、圧延機におけるチャタリングの発生を精度よく検出し、チャタリングが発生した場合にはその情報を後工程に伝達して確実に形状不良部を除去するとともに、圧延速度の減速に代表されるチャタリングの回避策を速やかに講じることで、鋼板におけるチャタマークの発生を早期に防ぐことが求められる。 For the reasons described above, the occurrence of chattering in a rolling mill is accurately detected, and when chattering occurs, the information is transmitted to a subsequent process to reliably remove the defective shape portion, and the rolling speed is reduced. It is required to quickly prevent chatter marks from occurring in steel sheets by taking prompt measures to avoid chattering.
近年、ユーザーにおける品質要求の高まりに伴い、鋼板に要求される形状不良の程度が厳格化されている。これにより、従来は問題とされていなかった程度の軽微なチャタマークの発生を防止することが必要となってきている。 In recent years, with the increasing quality requirements of users, the degree of shape defects required for steel sheets has become stricter. As a result, it has become necessary to prevent the generation of minor chatter marks that were not considered a problem in the past.
従来、チャタマークと呼ばれる縞模様の程度は、鋼板の板厚変動によって評価される。図５には、従来から問題とされているチャタマークの板厚チャートの一例を示す。図５には、横軸に鋼板の長手方向位置、縦軸に板厚の大きさをとったグラフを示す。長手方向において最も板厚の厚い箇所と薄い箇所との板厚差により、板厚変動値が求められる。図５では、約１６μｍの板厚変動が記録されている。このように、従来は、１０μｍ以上の大きさの板厚変動を対象とし、その検出及び防止が図られてきた。 Conventionally, the degree of a stripe pattern called a chatter mark is evaluated by the thickness variation of a steel plate. FIG. 5 shows an example of a thickness chart of chatter marks, which has been a problem in the past. FIG. 5 is a graph in which the horizontal axis represents the longitudinal position of the steel sheet and the vertical axis represents the thickness of the sheet. A plate thickness variation value is obtained from the plate thickness difference between the thickest portion and the thin portion in the longitudinal direction. In FIG. 5, a plate thickness variation of about 16 μm is recorded. As described above, conventionally, detection and prevention have been attempted for a plate thickness variation of 10 μm or more.
一方で、図６には、近年問題となってきているチャタマークの板厚チャートの一例を示す。図６では、約１μｍ（０μｍを基準とした際に±０．５μｍ）の板厚変動が記録されている。このように、近年は、従来問題となっていたチャタマークよりも更に小さい、１μｍオーダーの板厚変動を検知し、防止することが求められている。 On the other hand, FIG. 6 shows an example of a thickness chart of chatter marks which has become a problem in recent years. In FIG. 6, the plate thickness variation of about 1 μm (± 0.5 μm when 0 μm is used as a reference) is recorded. Thus, in recent years, it has been required to detect and prevent plate thickness fluctuations on the order of 1 μm, which is even smaller than the chatter mark, which has been a problem in the past.
従来、圧延機におけるチャタリングの発生を検出する方法を開示した文献として、特許文献１及び２が挙げられる。特許文献１には、圧延機のハウジング及びロールチョック等に振動センサを設置し、検出された振動をもとにチャタリングの発生を検出する方法が挙げられている。特許文献２には、圧延中におけるワークロール両端部の圧延荷重を読み込み、両端の圧延荷重の差分を求め、該差分の変動量をもとに異常振動を検出する方法が開示されている。 Conventionally, Patent Documents 1 and 2 are cited as documents disclosing methods for detecting the occurrence of chattering in a rolling mill. Patent Document 1 discloses a method in which vibration sensors are installed in a rolling mill housing, a roll chock, and the like, and chattering is detected based on the detected vibration. Patent Document 2 discloses a method of reading a rolling load at both ends of a work roll during rolling, obtaining a difference between the rolling loads at both ends, and detecting abnormal vibration based on a variation amount of the difference.
しかし、特許文献１のように、圧延機の振動をもとにチャタリングの発生を検出する方法では、１０μｍ（±５μｍ）以上という比較的大きな板厚変動を検知することはできるものの、微小な板厚変動を検知することは難しいという問題がある。特に、昨今問題となっている±０．５μｍ程度の板厚変動を、圧延機の振動を用いた検出方法で現実的に検知することは極めて難しい。 However, as disclosed in Patent Document 1, the method of detecting the occurrence of chattering based on the vibration of a rolling mill can detect a relatively large plate thickness variation of 10 μm (± 5 μm) or more. There is a problem that it is difficult to detect thickness variation. In particular, it is extremely difficult to realistically detect a plate thickness variation of about ± 0.5 μm, which has recently become a problem, by a detection method using vibration of a rolling mill.
特許文献２に開示された方法は、幅方向及び長手方向で材質変動を伴いやすい材質及び規格等の鋼板においては、チャタリングが実際には発生していない場合であっても圧延荷重値の差分の変動が大きくなる場合があり、やはり検出精度の点で問題がある。特に、近年需要が増加している高張力鋼板（ハイテン）や高炭素鋼等は、圧延時や酸洗時等の冷却履歴によって幅方向及び長手方向の材質が変化しやすく、特許文献２に開示された方法ではチャタマークの検出が難しい。 In the method disclosed in Patent Document 2, the difference in rolling load value is obtained even in the case where chattering does not actually occur in a steel plate of a material and a standard that easily accompanies material variation in the width direction and the longitudinal direction. There are cases where fluctuations become large, and there is still a problem in terms of detection accuracy. In particular, high-tensile steel sheets (high-tensile steel), high-carbon steel, and the like, for which demand has been increasing in recent years, are easily changed in width and longitudinal materials due to cooling history during rolling or pickling, and are disclosed in Patent Document 2. With this method, it is difficult to detect chatter marks.
本発明は、上記の問題点に鑑みて完成されたものであり、長手方向の材質変動を伴いやすい鋼種の鋼板であっても、微小なチャタマークの発生を確実に検知し防止することのできるチャタマーク防止方法及びチャタマーク防止装置を提供することを課題とする。 The present invention has been completed in view of the above problems, and can reliably detect and prevent the occurrence of minute chatter marks even in the case of a steel sheet that is likely to be accompanied by material fluctuations in the longitudinal direction. It is an object of the present invention to provide a chatter mark prevention method and a chatter mark prevention apparatus.
本発明の手段は、次の通りである。
［１］圧延機のチャタリングによる鋼板のチャタマークの発生を防止するチャタマーク防止方法であって、圧延機のワークロールの圧下位置を調節する圧下シリンダの圧力に基づいて圧延荷重を算出する荷重算出器を用いて、圧延機の圧延荷重を経時的に測定し、経時的に測定された圧延荷重をＦＦＴ周波数解析して、周波数毎の圧延荷重の振幅を抽出し、所定の周波数帯域に位置する振幅の最大値が、予め定めた閾値よりも大きい場合に、圧延機にチャタリングが発生していると判断し、チャタリングの回避処置を行うチャタマーク防止方法。
［２］前記荷重算出器は、前記圧延機のワークロールのロール軸方向両端の圧下位置をそれぞれ調節する複数の圧下シリンダの圧力に基づいて、ワークロールのロール軸方向両端の圧延荷重の和を算出し、該圧延荷重の和を用いて、チャタリング発生の判断を行う［１］に記載のチャタマーク防止方法。
［３］前記荷重算出器は、前記圧延機のワークロールのロール軸方向両端の圧下位置をそれぞれ調節する複数の圧下シリンダの圧力に基づいて、ワークロールのロール軸方向両端の圧延荷重をそれぞれ算出し、該圧延荷重を用いて、チャタリング発生の判断をワークロールのロール軸方向両端それぞれについて行う［１］に記載のチャタマーク防止方法。
［４］前記周波数帯域、及び前記閾値は、圧延する鋼板の鋼種、板幅、及び板厚のうち少なくともいずれか一種以上に応じて変更可能とする［１］から［３］までのいずれか一つに記載のチャタマーク防止方法。
［５］鋼板を圧延する圧延機と、該圧延機に設けられ、圧延機のワークロールの圧下位置を調節する圧下シリンダの圧力に基づいて、鋼板を圧延する際の圧延荷重を経時的に算出する荷重算出器と、該荷重算出器で得られたデータを処理し、圧延機においてチャタリングが発生しているか否かを判定する演算装置と、該演算装置においてチャタリングが発生していると判定された場合に、チャタリングの回避処置を行うように指示を出す制御装置と、を有するチャタマーク防止装置であって、前記演算装置は、経時的に測定された圧延荷重をＦＦＴ周波数解析して、周波数毎の圧延荷重の振幅を抽出し、所定の周波数帯域に位置する振幅の最大値が、予め定めた閾値よりも大きい場合に、圧延機にチャタリングが発生していると判定するチャタマーク防止装置。
［６］前記荷重算出器は、前記圧延機のワークロールのロール軸方向両端の圧下位置をそれぞれ調節する複数の圧下シリンダの圧力に基づいて、ワークロールのロール軸方向両端の圧延荷重の和を算出し、前記演算装置は、前記圧延荷重の和を用いて、チャタリングが発生しているか否かを判定する［５］に記載のチャタマーク防止装置。
［７］前記荷重算出器は、前記圧延機のワークロールのロール軸方向両端の圧下位置をそれぞれ調節する複数の圧下シリンダの圧力に基づいて、ワークロールのロール軸方向両端それぞれの圧延荷重を算出し、前記演算装置は、前記ワークロールのロール軸方向両端それぞれにおいて、チャタリングが発生しているか否かを判定する［５］に記載のチャタマーク防止装置。
［８］前記周波数帯域、及び前記閾値は、圧延する鋼板の鋼種、板幅、及び板厚のうち少なくともいずれか一種以上に応じて変更可能とする［５］から［７］までのいずれか一つ
に記載のチャタマーク防止装置。
Means of the present invention are as follows.
[1] A chatter mark prevention method for preventing the occurrence of chatter marks on a steel sheet due to chattering of a rolling mill, wherein the load calculation calculates a rolling load based on the pressure of a rolling cylinder that adjusts the rolling position of a work roll of the rolling mill. The rolling load of the rolling mill is measured over time using a vessel, the rolling load measured over time is subjected to FFT frequency analysis, the amplitude of the rolling load for each frequency is extracted, and the rolling load is located in a predetermined frequency band A chatter mark prevention method that determines that chattering has occurred in a rolling mill when the maximum value of amplitude is greater than a predetermined threshold value, and performs chattering avoidance measures.
[2] The load calculator calculates a sum of rolling loads at both ends in the roll axis direction of the work roll based on pressures of a plurality of reduction cylinders that respectively adjust the reduction positions at both ends in the roll axis direction of the work roll of the rolling mill. The chatter mark prevention method according to [1], wherein the chattering occurrence is determined by calculating and using the sum of the rolling loads.
[3] The load calculator calculates rolling loads at both ends in the roll axis direction of the work roll based on pressures of a plurality of reduction cylinders that respectively adjust the reduction positions at both ends in the roll axis direction of the work roll of the rolling mill. Then, the chatter mark prevention method according to [1], wherein the rolling load is used to determine the occurrence of chattering at both ends in the roll axis direction of the work roll.
[4] The frequency band and the threshold value can be changed according to at least one of a steel type, a plate width, and a plate thickness of a steel sheet to be rolled, and any one of [1] to [3]. The chatter mark prevention method described in one.
[5] A rolling load for rolling a steel sheet is calculated over time based on a rolling mill that rolls the steel sheet and a pressure of a reduction cylinder that is provided in the rolling mill and adjusts the reduction position of the work roll of the rolling mill. A load calculator that performs processing of data obtained by the load calculator and determines whether or not chattering has occurred in the rolling mill, and is determined that chattering has occurred in the arithmetic device A chatter mark prevention device having an instruction to perform an action to avoid chattering, and the arithmetic device performs an FFT frequency analysis on the rolling load measured over time to obtain a frequency The amplitude of each rolling load is extracted, and when the maximum value of the amplitude located in a predetermined frequency band is larger than a predetermined threshold, it is determined that chattering has occurred in the rolling mill. Mark prevention device.
[6] The load calculator calculates a sum of rolling loads at both ends in the roll axis direction of the work roll based on pressures of a plurality of reduction cylinders that respectively adjust the reduction positions at both ends in the roll axis direction of the work roll of the rolling mill. The chatter mark prevention device according to [5], wherein the calculation device determines whether chattering has occurred using the sum of the rolling loads.
[7] The load calculator calculates rolling loads at both ends in the roll axis direction of the work roll based on pressures of a plurality of reduction cylinders that respectively adjust the reduction positions at both ends in the roll axis direction of the work roll of the rolling mill. And the said arithmetic unit is a chatter mark prevention apparatus as described in [5] which determines whether chattering has generate | occur | produced in each roll axial direction both ends of the said work roll.
[8] The frequency band and the threshold value can be changed according to at least one of the steel type, the plate width, and the plate thickness of the steel sheet to be rolled, and any one of [5] to [7]. Chatter mark prevention device described in 1.
本発明により、長手方向の材質変動を伴いやすい高張力鋼及び高炭素鋼等の鋼板であっても、板厚変動が±０．５μｍ程度の微小なチャタマークの発生を確実に検知し防止することができる。 The present invention reliably detects and prevents the occurrence of minute chatter marks with a thickness variation of about ± 0.5 μm, even for steel plates such as high-strength steel and high-carbon steel that tend to be subject to material fluctuations in the longitudinal direction. be able to.
本発明を実施するための形態について、図面に基づいて以下に説明を行う。 EMBODIMENT OF THE INVENTION The form for implementing this invention is demonstrated below based on drawing.
図１は、本発明に係るチャタマーク防止方法及びチャタマーク防止装置を適用した、冷間圧延装置の一例を示す概略図である。本例では、入側から出側に向かって第１スタンド１、第２スタンド２、第３スタンド３、第４スタンド４という４つの圧延機が設けられる。各スタンドのワークロール間に鋼板９が連続的に通板されることにより、圧延が行われる。圧延機におけるロールのうち、鋼板９に接するロールをワークロール（ＷＲ）と称し、ワークロールを支持する、鋼板９と接しないロールをバックアップロール（ＢＲ）と称する。尚、圧延機の数、配置等の構成は図１の例に限定されるものではない。 FIG. 1 is a schematic view showing an example of a cold rolling apparatus to which the chatter mark prevention method and the chatter mark prevention apparatus according to the present invention are applied. In this example, four rolling mills, ie, a first stand 1, a second stand 2, a third stand 3, and a fourth stand 4 are provided from the entry side toward the exit side. Rolling is performed by continuously passing the steel plate 9 between the work rolls of each stand. Among the rolls in the rolling mill, a roll that contacts the steel plate 9 is referred to as a work roll (WR), and a roll that supports the work roll and does not contact the steel plate 9 is referred to as a backup roll (BR). Note that the configuration of the number and arrangement of rolling mills is not limited to the example of FIG.
各スタンドには、荷重算出器５〜８が設けられる。荷重算出器５〜８は、鋼板９を圧延する際のワークロール（及びバックアップロール）にかかる荷重（圧延荷重）を測定することができる。荷重算出器５〜８は、圧延機においてワークロールの圧下位置を調節する圧下シリンダにおける圧力に基づいて、圧延荷重を算出する。具体的には、図７を用いて説明する。圧延機では、圧延荷重を調節する際に、片方のワークロール（及びバックアップロール）の位置は固定され、もう片方のワークロール（及びバックアップロール）の圧下位置が圧下シリンダによって調節される。荷重算出器は、鋼板を圧延中の圧下シリンダの圧力から荷重を算出する装置であり、圧力変換器（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）及び圧力／荷重変換回路からなる。圧力変換器では、圧下シリンダ及び圧下シリンダに加えられる圧力を調節するサーボ弁の挙動から、圧下シリンダにかかる圧力が算出される。圧力変換器で得られた圧力信号は、圧力／荷重変換回路において圧延荷重に変換され、演算装置（例えば、ＰＬＣ）へと出力される。 Each stand is provided with load calculators 5-8. The load calculators 5 to 8 can measure the load (rolling load) applied to the work roll (and the backup roll) when rolling the steel plate 9. The load calculators 5 to 8 calculate the rolling load based on the pressure in the reduction cylinder that adjusts the reduction position of the work roll in the rolling mill. Specifically, this will be described with reference to FIG. In the rolling mill, when the rolling load is adjusted, the position of one work roll (and backup roll) is fixed, and the reduction position of the other work roll (and backup roll) is adjusted by a reduction cylinder. The load calculator is a device that calculates a load from the pressure of a reduction cylinder during rolling of a steel sheet, and includes a pressure transducer and a pressure / load conversion circuit. In the pressure transducer, the pressure applied to the reduction cylinder is calculated from the reduction cylinder and the behavior of the servo valve that adjusts the pressure applied to the reduction cylinder. The pressure signal obtained by the pressure converter is converted into a rolling load in a pressure / load conversion circuit, and is output to a computing device (for example, PLC).
上述のように、圧下シリンダの圧力から荷重を算出する荷重算出器５〜８を用いることで、長期に亘って安定的に荷重測定及びチャタマーク発生の検出を行うことができる。例えば従来は、圧延機の圧延荷重を測定するのに、ハウジング等に取り付けられたロードセルを用いることが広く用いられている。ロードセルは、長期間使用している間に摩擦等により劣化しやすく、これにより正確な圧延荷重の測定が難しくなる。特に、本発明の課題として挙げた±０．５μｍ程度の板厚変動を検知するためには、正確な圧延荷重の測定が望まれるが、ロードセルは計器の劣化等により早期に故障を起こす可能性があり、圧延荷重測定が不可能となる場合がある。一方で、本発明のように圧下シリンダの圧力から荷重を算出する方法では、計器の劣化が起こりにくく、長期間に亘って正確な圧延荷重の測定が可能である。よって、±０．５μｍ程度の微小な板厚変動を長期に亘って検知可能である。 As described above, by using the load calculators 5 to 8 that calculate the load from the pressure of the reduction cylinder, it is possible to stably measure the load and detect the occurrence of chatter marks over a long period of time. For example, conventionally, the use of a load cell attached to a housing or the like is widely used to measure the rolling load of a rolling mill. The load cell is likely to deteriorate due to friction or the like during long-term use, which makes it difficult to accurately measure the rolling load. In particular, in order to detect the thickness variation of about ± 0.5 μm mentioned as the subject of the present invention, accurate measurement of rolling load is desired, but the load cell may cause failure early due to instrument deterioration or the like. In some cases, it is impossible to measure the rolling load. On the other hand, in the method of calculating the load from the pressure of the reduction cylinder as in the present invention, the instrument is not easily deteriorated, and the accurate rolling load can be measured over a long period of time. Therefore, it is possible to detect a minute variation in thickness of about ± 0.5 μm over a long period of time.
荷重算出器５〜８は、経時的に圧延荷重を測定し、測定したデータを演算装置１０へと出力する。荷重算出器５〜８は、連続的に圧延荷重の測定を行ってもよいし、極めて短いインターバルを設けて断続的に圧延荷重の測定を行ってもよい。一例として、０．１秒〜０．５秒毎に一回程度、圧延荷重の測定を行えばよい。 The load calculators 5 to 8 measure the rolling load over time and output the measured data to the arithmetic device 10. The load calculators 5 to 8 may continuously measure the rolling load, or may intermittently measure the rolling load by providing an extremely short interval. As an example, the rolling load may be measured about once every 0.1 seconds to 0.5 seconds.
荷重算出器５〜８で測定された圧延荷重のデータは、それぞれ演算装置１０に送られて演算処理が行われる。演算装置１０における演算処理の結果、チャタリングが発生していると判定された場合に、演算装置１０から制御装置１１へと信号が出力される。制御装置１１は該信号を受けて、チャタリングの回避処置を行うように各種の指示を出す。具体的には、作業者へ注意を喚起する警報を出力する、或いは圧延装置へチャタリングを回避するように制御信号を出力する、といった例が挙げられる。尚、演算装置１０と制御装置１１とを別体とするのではなく、演算装置１０の機能と制御装置１１の機能とを一体化した装置を用いることもできる。 The rolling load data measured by the load calculators 5 to 8 are each sent to the arithmetic device 10 for arithmetic processing. When it is determined that chattering has occurred as a result of the arithmetic processing in the arithmetic device 10, a signal is output from the arithmetic device 10 to the control device 11. The control device 11 receives the signal and issues various instructions to perform chattering avoidance measures. Specifically, an example of outputting an alarm for alerting an operator or outputting a control signal so as to avoid chattering to a rolling device is given. Note that the arithmetic device 10 and the control device 11 are not separated from each other, but a device in which the function of the arithmetic device 10 and the function of the control device 11 are integrated can also be used.
次に、図２のフロー図を用いて、演算装置１０において行われる演算処理について説明する。 Next, arithmetic processing performed in the arithmetic device 10 will be described using the flowchart of FIG.
Ｓｔｅｐ１では、荷重算出器５〜８からの圧延荷重の変動信号の収集が行われる。より具体的には、現在から過去の所定の時間までの間における圧延荷重の測定値を蓄積し、蓄積データを用いて以下のＦＦＴ周波数解析を行う。尚、チャタマークの検知は圧延機毎に行う。よって、複数の圧延機を対象とする場合、各圧延機に設けられた荷重算出器からの信号は、それぞれ別々に演算処理される。 In Step 1, a rolling load fluctuation signal is collected from the load calculators 5 to 8. More specifically, the rolling load measurement value from the present to the past predetermined time is accumulated, and the following FFT frequency analysis is performed using the accumulated data. The chatter mark is detected for each rolling mill. Therefore, when targeting a plurality of rolling mills, signals from the load calculators provided in each rolling mill are separately processed.
Ｓｔｅｐ２では、周波数解析を行う。即ち、所定時間の圧延荷重の測定値に対して高速フーリエ変換（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ、略してＦＦＴと称する。）方式の周波数解析を行う。これにより、圧延荷重の変動信号から、周波数毎に分けられた振幅（スペクトル値）が抽出される。 In Step 2, frequency analysis is performed. That is, a frequency analysis of a fast Fourier transform (abbreviated as FFT for short) method is performed on a measurement value of a rolling load for a predetermined time. Thereby, the amplitude (spectrum value) divided for each frequency is extracted from the fluctuation signal of the rolling load.
Ｓｔｅｐ３では、ＦＦＴ周波数解析により得られたスペクトル値から、圧延荷重が異常か否かの判定が行われる。具体的には、特定の周波数帯域に観察されるスペクトル値の最大値（最も大きいピークのスペクトル値）が、予め定めた閾値を越えているか否かを判断する。スペクトル値の最大値が閾値を越えていた場合にはチャタリングが発生していると判定し、スペクトル値の最大値が閾値を越えていなかった場合にはチャタリングが発生していないと判定される。 In Step 3, it is determined whether the rolling load is abnormal from the spectrum value obtained by the FFT frequency analysis. Specifically, it is determined whether or not the maximum value of spectrum values observed in a specific frequency band (the spectrum value of the largest peak) exceeds a predetermined threshold value. If the maximum value of the spectrum value exceeds the threshold value, it is determined that chattering has occurred. If the maximum value of the spectrum value has not exceeded the threshold value, it is determined that chattering has not occurred.
前述した周波数帯域は、チャタリング時の圧延機に生じる振動の推定振動数と、該推定振動数の前後に設定された所定の振動数の幅とで形成される範囲をいう。前記推定振動数としては、例えば圧延機の固有振動数を採用することができる。また、推定振動数は、圧延速度及びチャタリングの発生間隔等から計算することもできる。推定振動数の前後に設定される幅としては、例えば推定振動数±５０Ｈｚ〜±１００Ｈｚ程度とすることができる。 The frequency band described above refers to a range formed by an estimated frequency of vibration generated in the rolling mill during chattering and a predetermined frequency width set before and after the estimated frequency. As the estimated frequency, for example, a natural frequency of a rolling mill can be adopted. The estimated frequency can also be calculated from the rolling speed, chattering interval, and the like. As the width set before and after the estimated frequency, for example, the estimated frequency may be about ± 50 Hz to ± 100 Hz.
前述した周波数帯域におけるスペクトル値の閾値を設定するにあたっては、過去に収集したデータ、及び過去に発生したチャタマークの検査結果を考慮して、適宜閾値の調節及び改良等を行うことができる。また、周波数帯域を複数箇所設定する場合には、一般的に高周波数になる程振動は減衰しやすいことから、高周波数側の周波数帯域よりも低周波側の周波数帯域において、閾値をより高く設定することが好ましい。 When setting the threshold value of the spectrum value in the frequency band described above, the threshold value can be adjusted and improved as appropriate in consideration of data collected in the past and the test results of chatter marks generated in the past. In addition, when setting multiple frequency bands, the higher the frequency, the easier it is to attenuate the vibration, so the threshold value is set higher in the lower frequency band than in the higher frequency band. It is preferable to do.
前述した周波数帯域、及び周波数帯域におけるスペクトル値の閾値は、圧延する鋼板の鋼種（例えば、材質及び規格等）、板幅、及び板厚の少なくとも一種以上に応じて変更可能することが好ましい。これにより、圧延する鋼板の種類や大きさに応じて、確実にチャタリングを検出することができる。具体的には、鋼鈑の材質が軟質である場合、板幅が大きい場合、及び／又は板厚が小さい場合には閾値を低く（厳格に設定）し、材質が硬質である場合、板幅が小さい場合、及び／又は板厚が大きい場合には閾値を高く（非厳格に設定）することが好ましい。 It is preferable that the above-described frequency band and the threshold value of the spectrum value in the frequency band can be changed according to at least one of the steel type (for example, material and standard), the plate width, and the plate thickness of the steel plate to be rolled. Thereby, chattering can be reliably detected according to the type and size of the steel sheet to be rolled. Specifically, when the material of the steel plate is soft, when the plate width is large and / or when the plate thickness is small, the threshold value is lowered (strictly set), and when the material is hard, the plate width When the thickness is small and / or when the plate thickness is large, the threshold value is preferably set high (non-strictly).
Ｓｔｅｐ３でＹｅｓと判定された場合、つまり振幅の最大値が閾値よりも大きい場合、圧延機にチャタリングが発生していると判断し、チャタリングの回避処置が行われる。図２の例では、Ｓｔｅｐ４において制御装置によりオペレーター室の作業員等にアラーム（警報）が発せられ、このアラームを受けてＳｔｅｐ５にてチャタリングの回避処置が行われる。チャタリングの回避処置の具体例としては、圧延速度の低下、圧延ロールの交換、及びハウジングとロールチョックとの間の隙間の解消等を挙げることができる。尚、これらチャタリングの回避処置は、制御装置から発せられたアラームを受けて作業員により行われてもよいし、制御装置が圧延装置に指示を出すことで、自動で回避処置（例えば圧延速度を下げること）を行ってもよい。 When it is determined Yes in Step 3, that is, when the maximum value of the amplitude is larger than the threshold value, it is determined that chattering has occurred in the rolling mill, and chattering avoidance measures are performed. In the example of FIG. 2, an alarm (warning) is issued to an operator room worker or the like by the control device in Step 4, and chattering avoidance measures are performed in Step 5 in response to this alarm. Specific examples of chattering avoidance measures include a reduction in rolling speed, replacement of rolling rolls, and elimination of a gap between the housing and the roll chock. These chattering avoidance measures may be performed by an operator in response to an alarm issued from the control device, or the control device issues an instruction to the rolling device to automatically avoid the avoidance measures (for example, the rolling speed). Lowering).
また、Ｓｔｅｐ３でＹｅｓと判定された場合に、前述したチャタリングの回避処置の他に、後工程へ既にチャタマークが発生した旨を伝え、形状不良箇所を確実に除去することも有効である。 In addition, when it is determined Yes in Step 3, it is also effective to notify the subsequent process that a chatter mark has already occurred in addition to the chattering avoidance process described above and to reliably remove the defective shape portion.
Ｓｔｅｐ３でＮｏと判定された場合には、チャタリングが発生していないと判定し、コイルの当該箇所における測定及び判定を終了する。具体的に、鋼鈑は連続的に通板されていることから、通板速度に応じて断続的に、鋼鈑の先端部側の領域から尾端部側の領域に向かって、順番に圧延荷重の測定及びチャタマークの検出が行われる。図２におけるＥｎｄとなった場合、当該領域における圧延荷重の測定及びチャタマークの検出は終了し、尾端部側の次の領域において図２と同様のフローにより圧延荷重の測定及びチャタマークの検出が行われる。尚、図２のフローを用いたチャタリングの検出は、鋼板の通板速度にもよるが、約０．０８秒〜０．１２秒毎に１回行えばよい。 When it determines with No at Step3, it determines with chattering not having generate | occur | produced and complete | finishes the measurement and determination in the said location of a coil. Specifically, since the steel sheet is continuously threaded, rolling is performed in order from the region on the tip end side to the region on the tail end side intermittently according to the sheeting speed. Load measurement and chatter mark detection are performed. In the case of End in FIG. 2, the measurement of the rolling load and the detection of the chatter mark in the region are finished, and the measurement of the rolling load and the detection of the chatter mark in the next region on the tail end side by the same flow as FIG. Is done. The chattering detection using the flow of FIG. 2 may be performed once every about 0.08 seconds to 0.12 seconds, although it depends on the sheet passing speed.
上記の演算処理によって、圧延機にかかる圧延荷重のうち、チャタリングの原因となる周波数成分を抽出し、これに基づいて鋼板におけるチャタマークの発生の危険性を確実に検出することができる。 By the above arithmetic processing, it is possible to extract a frequency component that causes chattering from the rolling load applied to the rolling mill, and based on this, it is possible to reliably detect the risk of occurrence of chatter marks in the steel sheet.
本発明は、１基以上の圧延機を備えた圧延装置に適用することができる。尚、図１では、４つの圧延機の全てに荷重算出器５〜８を設置し、全ての圧延機におけるチャタリングの発生を検知しているが、少なくともいずれか一つの圧延機に荷重算出器を設置し、該圧延機におけるチャタリングの発生を検知する態様としてもよい。 The present invention can be applied to a rolling device provided with one or more rolling mills. In FIG. 1, load calculators 5 to 8 are installed in all four rolling mills to detect the occurrence of chattering in all the rolling mills, but the load calculator is installed in at least one of the rolling mills. It is good also as an aspect which installs and detects generation | occurrence | production of chattering in this rolling mill.
本発明では、圧延荷重をＦＦＴ解析することにより、材質変動の大きい鋼板において生じる微小な板厚変動についても検出が可能となる。例えば、高張力鋼板及び高炭素鋼板等について、±０．５μｍ程度の板厚変動を検出可能となる。尚、対象とする鋼板の板厚は、０．５ｍｍ〜２．３ｍｍ程度とすることができる。 In the present invention, it is possible to detect even a small plate thickness variation occurring in a steel plate having a large material variation by performing an FFT analysis on the rolling load. For example, a thickness variation of about ± 0.5 μm can be detected for high-tensile steel plates and high-carbon steel plates. In addition, the plate | board thickness of the steel plate made into object can be about 0.5 mm-2.3 mm.
１基の圧延機に設けられる荷重算出器の数は特に制限されないが、複数の荷重算出器を設けることが好ましい。具体的に図７に示す圧下シリンダは、ワークロールのロール軸方向の両端部に複数（好ましくは２個）設けられることがあり、当該複数の圧下シリンダにおけるそれぞれの圧力に基づいて圧延荷重を算出できるように、同数（好ましくは２個）の荷重算出器を設けることが好ましい。 The number of load calculators provided in one rolling mill is not particularly limited, but it is preferable to provide a plurality of load calculators. Specifically, a plurality (preferably two) of the reduction cylinders shown in FIG. 7 may be provided at both ends in the roll axis direction of the work roll, and the rolling load is calculated based on the respective pressures in the plurality of reduction cylinders. It is preferable to provide the same number (preferably two) of load calculators so as to be able to do so.
複数の圧下シリンダで得られた複数の圧力信号を足し合わせて荷重算出器に入力することにより、圧延荷重の和を用いてチャタリングの発生の判定を行うことができる。より具体的には、圧延荷重の和について上述と同様の方法でＦＦＴ周波数解析、振幅の抽出、及び閾値との比較を行うことで圧延機におけるチャタリングの発生を判定することができる。このように、複数の圧延荷重の和を用いて判定することにより、各種トラブルでいずれかの圧延荷重信号が得られない場合であってもチャタリングの検出を継続することができるという効果が得られる。 By adding a plurality of pressure signals obtained by a plurality of reduction cylinders to the load calculator, it is possible to determine the occurrence of chattering using the sum of rolling loads. More specifically, the occurrence of chattering in the rolling mill can be determined by performing FFT frequency analysis, amplitude extraction, and comparison with a threshold value for the sum of rolling loads in the same manner as described above. Thus, by determining using the sum of a plurality of rolling loads, even if any rolling load signal cannot be obtained due to various troubles, the effect that chattering detection can be continued is obtained. .
また、複数の圧延荷重について、それぞれＦＦＴ周波数解析等を行い、圧下シリンダが設けられるそれぞれの位置でのチャタリング発生の有無を独立して判断することもできる。実際の操業では、ロールの軸方向片側のロールベアリングのみが損傷する等することにより、ロールの片側のみでチャタリングが起こることがある。複数の圧延荷重を和算、減算等する方法では、このような局所的なチャタリングの発生を十分に精度よく検知することができない。それに対して、それぞれの圧下シリンダ位置でのチャタリング発生を独立して判断することで、局所的に起こるチャタリングについても精度よく検知することができる。 In addition, FFT frequency analysis or the like can be performed for each of the plurality of rolling loads, and whether or not chattering has occurred at each position where the reduction cylinder is provided can be determined independently. In actual operation, chattering may occur only on one side of the roll, for example, by damaging only the roll bearing on one side of the roll in the axial direction. In the method of adding and subtracting a plurality of rolling loads, such local chattering cannot be detected with sufficient accuracy. On the other hand, it is possible to accurately detect chattering that occurs locally by independently determining the occurrence of chattering at each cylinder position.
（本発明例）
本発明例として、図１の冷間圧延装置を用いて鋼板の通板を行い、通板中の第３スタンド３におけるチャタリングの検出を行った。尚、圧延荷重の測定は、図７に示すような荷重算出器を用いた。尚、ロールの軸方向の両端に設けられた２つの圧下シリンダの圧力信号の和から圧延荷重の和を算出し、当該圧延荷重の和を用いてチャタリングの判定を行った。
(Example of the present invention)
As an example of the present invention, a steel plate was passed using the cold rolling apparatus of FIG. 1, and chattering was detected in the third stand 3 during the passing. The rolling load was measured using a load calculator as shown in FIG. Note that the sum of rolling loads was calculated from the sum of the pressure signals of two rolling cylinders provided at both ends in the axial direction of the roll, and chattering was determined using the sum of the rolling loads.
具体的に、通板中における圧延荷重の周波数解析を行ったのが、図３（ａ）である。図３（ａ）では、所定の周波数帯域（５００〜７００Ｈｚ）に該当する箇所に、２つのピークが検出された。これらのピークの振幅は閾値（０．１５ｔ）よりも大きく、第３スタンド３ではチャタリングが発生していると判定された。尚、生産された鋼板には、板厚が０．７ｍｍであるのに対して±０．５μｍの板厚変動が生じていた。 Specifically, FIG. 3A shows the frequency analysis of the rolling load in the plate. In FIG. 3A, two peaks were detected at locations corresponding to a predetermined frequency band (500 to 700 Hz). The amplitude of these peaks is larger than the threshold value (0.15 t), and it was determined that chattering occurred in the third stand 3. The produced steel plate had a thickness variation of ± 0.5 μm while the thickness was 0.7 mm.
その後、チャタマークの回避処理、具体的には第３スタンドにおけるハウジングとロールチョックとの間の隙間の調整を行い、同様に圧延荷重の周波数解析を行った結果が図３（ｂ）である。図３（ｂ）では、５００〜７００Ｈｚの範囲にピークが検出されず、チャタリングの発生が抑えられたことが分かる。 Thereafter, the chatter mark avoidance process, specifically, the adjustment of the gap between the housing and the roll chock in the third stand is performed, and the result of the frequency analysis of the rolling load is shown in FIG. 3B. In FIG.3 (b), it turns out that a peak is not detected in the range of 500-700 Hz, but generation | occurrence | production of chattering was suppressed.
一方、図３（ａ）及び（ｂ）を得た実験と同時に、第３スタンド３に設置した振動計を用いて圧延機の振動速度を測定し、該データの周波数解析を行った結果が図４（ａ）及び（ｂ）である。図４（ａ）では、５００〜７００Ｈｚの範囲でピークが観察されず、チャタリングの発生を検出できていないことが分かる。 On the other hand, at the same time as the experiments for obtaining FIGS. 3A and 3B, the vibration speed of the rolling mill was measured using a vibrometer installed on the third stand 3, and the results of frequency analysis of the data were shown. 4 (a) and (b). In FIG. 4A, it can be seen that no peak is observed in the range of 500 to 700 Hz, and the occurrence of chattering cannot be detected.
以上の結果より、圧延機における圧延荷重を周波数解析することによって、圧延機の振動を周波数解析する場合には検知できなかった微小なチャタリングを検知することが示された。 From the above results, it was shown that minute chattering that could not be detected when frequency analysis of the vibration of the rolling mill was detected by frequency analysis of the rolling load in the rolling mill.
１ 第１スタンド
２ 第２スタンド
３ 第３スタンド
４ 第４スタンド
５、６、７、８ 荷重算出器
１０ 演算装置
１１ 制御装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st stand 2 2nd stand 3 3rd stand 4 4th stand 5, 6, 7, 8 Load calculator 10 Arithmetic device 11 Control device
Claims (8)
圧延機のワークロールの圧下位置を調節する圧下シリンダの圧力に基づいて圧延荷重を算出する荷重算出器を用いて、圧延機の圧延荷重を経時的に測定し、
経時的に測定された圧延荷重をＦＦＴ周波数解析して、周波数毎の圧延荷重の振幅を抽出し、
所定の周波数帯域に位置する振幅の最大値が、予め定めた閾値よりも大きい場合に、圧延機にチャタリングが発生していると判断し、チャタリングの回避処置を行うチャタマーク防止方法。 A chatter mark prevention method for preventing the occurrence of chatter marks on a steel sheet due to chattering of a rolling mill,
Using a load calculator that calculates the rolling load based on the pressure of the rolling cylinder that adjusts the rolling position of the work roll of the rolling mill, the rolling load of the rolling mill is measured over time,
Analyzing the rolling load measured over time by FFT frequency, extract the rolling load amplitude for each frequency,
A chatter mark prevention method for determining that chattering has occurred in a rolling mill and performing chattering avoidance measures when a maximum value of an amplitude located in a predetermined frequency band is greater than a predetermined threshold value.
該圧延荷重の和を用いて、チャタリング発生の判断を行う請求項１に記載のチャタマーク防止方法。 The load calculator calculates the sum of rolling loads at both ends in the roll axis direction of the work roll, based on the pressures of a plurality of reduction cylinders that respectively adjust the reduction positions at both ends in the roll axis direction of the work roll of the rolling mill,
The chatter mark prevention method according to claim 1, wherein chattering occurrence is determined using the sum of the rolling loads.
該圧延荷重を用いて、チャタリング発生の判断をワークロールのロール軸方向両端それぞれについて行う請求項１に記載のチャタマーク防止方法。 The load calculator calculates a rolling load at both ends in the roll axis direction of the work roll based on the pressures of a plurality of reduction cylinders that respectively adjust the reduction positions at both ends in the roll axis direction of the work roll of the rolling mill,
The chatter mark prevention method according to claim 1, wherein the determination of chattering occurrence is performed for each of both ends in the roll axis direction of the work roll using the rolling load.
該圧延機に設けられ、圧延機のワークロールの圧下位置を調節する圧下シリンダの圧力に基づいて、鋼板を圧延する際の圧延荷重を経時的に算出する荷重算出器と、
該荷重算出器で得られたデータを処理し、圧延機においてチャタリングが発生しているか否かを判定する演算装置と、
該演算装置においてチャタリングが発生していると判定された場合に、チャタリングの回避処置を行うように指示を出す制御装置と、を有するチャタマーク防止装置であって、
前記演算装置は、経時的に測定された圧延荷重をＦＦＴ周波数解析して、周波数毎の圧延荷重の振幅を抽出し、
所定の周波数帯域に位置する振幅の最大値が、予め定めた閾値よりも大きい場合に、圧延機にチャタリングが発生していると判定するチャタマーク防止装置。 A rolling mill for rolling steel plates;
A load calculator that is provided in the rolling mill and calculates a rolling load when rolling the steel sheet over time based on the pressure of a rolling cylinder that adjusts the rolling position of the work roll of the rolling mill;
An arithmetic device that processes the data obtained by the load calculator and determines whether chattering occurs in the rolling mill,
A chatter mark prevention device comprising: a control device that issues an instruction to perform chattering avoidance measures when it is determined that chattering has occurred in the arithmetic device;
The arithmetic unit performs FFT frequency analysis on the rolling load measured over time, and extracts the amplitude of the rolling load for each frequency,
A chatter mark preventing apparatus that determines that chattering has occurred in a rolling mill when a maximum value of an amplitude located in a predetermined frequency band is larger than a predetermined threshold value.
前記演算装置は、前記圧延荷重の和を用いて、チャタリングが発生しているか否かを判定する請求項５に記載のチャタマーク防止装置。 The load calculator calculates the sum of rolling loads at both ends in the roll axis direction of the work roll, based on the pressures of a plurality of reduction cylinders that respectively adjust the reduction positions at both ends in the roll axis direction of the work roll of the rolling mill,
The chatter mark prevention apparatus according to claim 5, wherein the arithmetic device determines whether chattering has occurred using a sum of the rolling loads.
前記演算装置は、前記ワークロールのロール軸方向両端それぞれにおいて、チャタリングが発生しているか否かを判定する請求項５に記載のチャタマーク防止装置。 The load calculator calculates a rolling load at each end in the roll axis direction of the work roll, based on the pressures of a plurality of reduction cylinders that respectively adjust the reduction positions at both ends in the roll axis direction of the work roll of the rolling mill,
The chatter mark prevention device according to claim 5, wherein the arithmetic device determines whether chattering has occurred at each of both ends of the work roll in the roll axis direction.
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