JP7469649B2 - Rolled plate conveying method and zero pinch roll device - Google Patents
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Description
本開示は、圧延板の搬送方法及びゼロピンチロール装置に関する。 This disclosure relates to a method for transporting rolled plates and a zero pinch roll device.
板材の製造ラインにおいては、板材の面外変形を防止しながら板材を円滑に搬送すべく、上下一対のピンチロールで板材を挟圧し、板材に張力を付与しつつ搬送する装置が用いられる（例えば特許文献１、２および３参照）。特に、仕上圧延機、ランアウトテーブルおよび捲取機を有する薄鋼板熱間圧延設備においては、捲取機の前にゼロピンチロールと呼ばれるピンチロール装置を配備して、主として圧延板の尾端部が仕上圧延機を抜けた後、ゼロピンチロールと捲取機間で圧延板に張力を付与して、巻き形状を改善する操業が行われる。
In a plate manufacturing line, a device is used that clamps the plate between a pair of upper and lower pinch rolls and applies tension to the plate while transporting it, in order to prevent out-of-plane deformation of the plate and transport it smoothly (see, for example,
上述したような薄鋼板熱間圧延設備のゼロピンチロール装置においては、圧延板の搬送時において、圧延板の板幅中心位置が搬送ラインの中心からずれる（蛇行する）場合がある。最悪の場合、圧延板の蛇行によって圧延板の尾端部がサイドガイドに強く押し付けられて折れ込み、圧延板が損傷する事象が発生し得る。 In the zero pinch roll device of the hot rolling equipment for thin steel sheets as described above, the center position of the width of the rolled plate may shift (meander) from the center of the conveying line when the rolled plate is being transported. In the worst case scenario, the tail end of the rolled plate may be pressed strongly against the side guide due to the meandering of the rolled plate, causing it to fold, resulting in damage to the rolled plate.
この問題に対し、特許文献２において、ピンチロール装置の圧下位置の作業側と駆動側の差異、すなわち圧下レベリングを操作して圧延板の蛇行を制御する方法が開示されている。この方法では、圧延板の蛇行のメカニズムを解明し、ピンチロールが圧延板に搬送方向に向かう駆動力を与えている場合は、圧延板とピンチロール間に作用する荷重の板幅方向分布に関して、板幅中心位置現在値を基準として板幅中心位置目標値側の荷重を他方に比べて相対的に大きくする方向にピンチロールの作業側および駆動側の圧下装置を操作、逆に、ピンチロールが圧延板に搬送方向に向かう駆動力を与えていない場合は、圧延板とピンチロール間に作用する荷重の板幅方向分布に関して、板幅中心位置現在値を基準として板幅中心位置目標値側の荷重を他方に比べて相対的に小さくする方向にピンチロールの作業側および駆動側の圧下装置を操作する制御方法を開示している。
In response to this problem,
しかしながら、本開示で対象としている薄鋼板熱間圧延設備のゼロピンチロール装置では、圧延板が仕上圧延機と捲取機の双方に存在する状態で、ゼロピンチロールを圧下して圧延板に接触させた直後は、仕上圧延機側の圧延板に相対的に大きな張力を作用させるためピンチロールが圧延板に駆動力を与え、その後、圧延板尾端部が仕上圧延機を抜ける直前にはゼロピンチロールと捲取機との間に十分な張力を作用させるため、ピンチロールは圧延板に制動力を与える。したがって、特許文献２に開示された圧下レベリング操作による制御を実施する場合、ゼロピンチロール装置が駆動状態から制動状態に移行する際に圧下レベリング制御の極性反転を実施しなければならないため、非常に高応答な圧下装置が必要になる上、極性移行部において圧延板の蛇行挙動が不安定になることが問題であった。
However, in the zero pinch roll device of the hot rolling equipment for thin steel sheets that is the subject of this disclosure, immediately after the zero pinch roll is pressed down and brought into contact with the rolled sheet in a state in which the rolled sheet exists in both the finishing mill and the winder, the pinch roll applies a driving force to the rolled sheet in order to apply a relatively large tension to the rolled sheet on the finishing mill side, and then, immediately before the tail end of the rolled sheet passes through the finishing mill, the pinch roll applies a braking force to the rolled sheet in order to apply sufficient tension between the zero pinch roll and the winder. Therefore, when implementing control by the roll down leveling operation disclosed in
また、ゼロピンチロール装置のピンチロール胴部の半径の軸方向分布すなわちロールプロフィルを凸形プロフィルにするか凹形プロフィルにするかの選択においても、ピンチロールが圧延板に駆動力を与えている場合と制動力を与えている場合とで、圧延板の蛇行特性および捲取形状に与える影響に一長一短があり、最適なロールプロフィル選定が困難であるという課題があった。 In addition, when selecting the axial distribution of the radius of the pinch roll barrel of the zero pinch roll device, i.e., whether the roll profile should be a convex profile or a concave profile, there are advantages and disadvantages to the influence on the meandering characteristics and winding shape of the rolled plate when the pinch roll applies a driving force to the rolled plate and when it applies a braking force, making it difficult to select the optimal roll profile.
本開示は上記実情に鑑みてなされたものであり、ゼロピンチロール装置を用いた圧延板の搬送において、圧延板の板幅中心位置を板幅中心目標位置に良好に制御することを目的とする。 This disclosure has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and aims to effectively control the widthwise center position of a rolled plate to a target widthwise center position when transporting the rolled plate using a zero pinch roll device.
本発明者らは、従来技術の問題点を解決する方法を鋭意研究した結果、板幅中心位置を目標値に常に良好に制御しながら搬送し、良好な製品コイル巻き形状を実現する薄鋼板熱間圧延設備のゼロピンチロール装置の制御方法を見い出すに至った。 As a result of extensive research into ways to solve the problems of the prior art, the inventors have discovered a method for controlling the zero pinch roll device of a hot rolling mill for thin steel sheets, which transports the sheet while constantly controlling the center position of the sheet width to a target value, thereby achieving a good product coil winding shape.
本開示の一態様に係る圧延板の搬送方法は、仕上圧延機、ランアウトテーブル、ゼロピンチロールおよび捲取機を有する薄鋼板熱間圧延設備において、ゼロピンチロールと圧延板の間に作用する荷重の幅方向分布について、圧延板の板端両端部の単位幅あたり荷重の平均値が板中央部の単位幅あたり荷重より高い状態でゼロピンチロールにより圧延板を挟持させ、ゼロピンチロールが圧延板を挟持している間は、ゼロピンチロールの駆動装置によりゼロピンチロールに常時制動トルクを与えるよう構成されている。 A method for transporting a rolled plate according to one embodiment of the present disclosure is configured in a thin steel plate hot rolling facility having a finishing mill, a run-out table, a zero pinch roll, and a winding machine, in which the rolled plate is clamped by the zero pinch roll in a state in which the average value of the load per unit width at both ends of the rolled plate is higher than the load per unit width at the center of the plate in terms of the width-wise distribution of the load acting between the zero pinch roll and the rolled plate, and a braking torque is constantly applied to the zero pinch roll by the driving device of the zero pinch roll while the zero pinch roll is clamping the rolled plate.
また本開示の一態様に係る圧延板の搬送方法は、ゼロピンチロールと圧延板の間に作用する荷重の幅方向分布について、圧延板の板端両端部の単位幅あたり荷重の平均値が板中央部の単位幅あたり荷重より高い状態でゼロピンチロールにより圧延板を挟持するため、ゼロピンチロールとして、凹クラウンが付与されたロールを用いるよう構成されている。 In addition, the method for transporting a rolled plate according to one embodiment of the present disclosure is configured to use a roll with a concave crown as the zero pinch roll so that the zero pinch roll clamps the rolled plate in a state in which the average value of the load per unit width at both ends of the rolled plate is higher than the load per unit width at the center of the plate with respect to the width-wise distribution of the load acting between the zero pinch roll and the rolled plate.
また本開示の一態様に係る圧延板の搬送方法は、ゼロピンチロールと圧延板の間に作用する荷重の幅方向分布について、圧延板の板端両端部の単位幅あたり荷重の平均値が板中央部の単位幅あたり荷重より高い状態で操業するため、ピンチロールにロールベンディング力を付与するよう構成されている。 In addition, the method for transporting a rolled plate according to one embodiment of the present disclosure is configured to apply a roll bending force to the pinch rolls in order to operate in a state in which the average value of the load per unit width at both ends of the rolled plate is higher than the load per unit width at the center of the plate with respect to the width-wise distribution of the load acting between the zero pinch roll and the rolled plate.
また本開示の一態様に係るゼロピンチロール装置は、ランアウトテーブルと捲取機との間に設けられたゼロピンチロールと、ゼロピンチロールに圧延板を挟持させる圧下装置と、ゼロピンチロールが圧延板を挟持している間はゼロピンチロールに常時制動トルクを与える駆動装置と、を備え、ゼロピンチロールと圧延板の間に作用する荷重の幅方向分布について、圧延板の板端両端部の単位幅あたり荷重の平均値が板中央部の単位幅あたり荷重より高い状態でゼロピンチロールにより圧延板を挟持するため、ゼロピンチロールに凹クラウンが付与されている。 The zero pinch roll device according to one embodiment of the present disclosure includes a zero pinch roll provided between the runout table and the winding machine, a reduction device for clamping the rolled plate between the zero pinch roll, and a drive device for constantly applying a braking torque to the zero pinch roll while the zero pinch roll is clamping the rolled plate. Regarding the widthwise distribution of the load acting between the zero pinch roll and the rolled plate, the zero pinch roll clamps the rolled plate in a state in which the average value of the load per unit width at both ends of the plate is higher than the load per unit width at the center of the plate, and a concave crown is given to the zero pinch roll.
また本開示の一態様に係るゼロピンチロール装置は、ランアウトテーブルと捲取機との間に設けられたゼロピンチロールと、ゼロピンチロールに圧延板を挟持させる圧下装置と、ゼロピンチロールが圧延板を挟持している間はゼロピンチロールに常時制動トルクを与える駆動装置と、ゼロピンチロールと圧延板の間に作用する荷重の幅方向分布について、圧延板の板端両端部の単位幅あたり荷重の平均値が板中央部の単位幅あたり荷重より高い状態でゼロピンチロールにより圧延板を挟持するため、ゼロピンチロールにロールベンディング力を付与するロールベンディング装置と、を備える。 The zero pinch roll device according to one embodiment of the present disclosure includes a zero pinch roll provided between the runout table and the winding machine, a reduction device for clamping the rolled plate between the zero pinch roll, a drive device for constantly applying a braking torque to the zero pinch roll while the zero pinch roll is clamping the rolled plate, and a roll bending device for applying a roll bending force to the zero pinch roll so that the zero pinch roll clamps the rolled plate in a state in which the average value of the load per unit width at both ends of the plate end of the rolled plate is higher than the load per unit width at the center of the plate with respect to the width-wise distribution of the load acting between the zero pinch roll and the rolled plate.
本開示によれば、薄鋼板熱間圧延設備のゼロピンチロール装置を用いた圧延板の搬送において、圧延板の板幅中心位置を目標値に常に良好に制御でき、製品コイルの良好な巻き形状を実現することができる。 According to the present disclosure, when transporting rolled plate using a zero pinch roll device in a thin steel plate hot rolling facility, the plate width center position of the rolled plate can always be well controlled to a target value, and a good winding shape of the product coil can be achieved.
以下、実施態様について図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素または同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 The following describes the embodiments in detail with reference to the drawings. In the description, identical elements or elements having the same functions are given the same reference numerals, and duplicate descriptions are omitted.
最初に、図１および図２を参照して、本開示に係るゼロピンチロール装置の概要を説明する。ゼロピンチロール装置１００は、仕上圧延機２００、ランアウトテーブル３００および捲取機４００を有する薄鋼板熱間圧延設備において、捲取機前ピンチロール５００の上流側に配備され、速度Ｖで搬送される圧延板２の尾端部が仕上圧延機２００を抜けた後、ゼロピンチロール装置１００と捲取機４００間で圧延板２に積極的に張力を付与して、巻き取り形状を改善するための装置である。図２に示すように、ゼロピンチロール装置１００は、圧延板２を挟持する上下一対のピンチロール１ａ，１ｂと、上下ピンチロール間隙を調整し圧延板２に所定の荷重を付加するための圧下装置３ａ，３ｂを、備えている。またピンチロール１ａ，１ｂはスピンドル６ａ，６ｂ、ピニオンスタンド７を介して電動機５によって駆動される構成となっている。
First, an overview of the zero pinch roll device according to the present disclosure will be described with reference to FIG. 1 and FIG. 2. The zero
次に、図５を参照して従来技術におけるゼロピンチロール装置の制御方法について説明する。ゼロピンチロール装置は、ゼロピンチロール装置と捲取機間で圧延板の尾端部に張力を付与して巻き取り形状すなわち製品としてのコイル形状を改善するのが主目的であるので、図５（ａ）に示すように、少なくとも圧延板先端部が捲取機に巻き付くまでは、ゼロピンチロールのロールギャップは圧延板の板厚より大きい待機ギャップに設定し、上ピンチロールは圧延板と接触しない状態で待機する。この時点において、ゼロピンチロールのロール周速度は、圧延板の速度Ｖに対してリード率β（＞０）を与え（１＋β）Ｖとする。すなわち圧延板の速度より若干速い周速度で回転させておく。 Next, referring to FIG. 5, a control method for a zero pinch roll device in the prior art will be described. The main purpose of the zero pinch roll device is to apply tension to the tail end of the rolled plate between the zero pinch roll device and the winder to improve the winding shape, i.e., the coil shape as a product. Therefore, as shown in FIG. 5(a), the roll gap of the zero pinch roll is set to a standby gap larger than the thickness of the rolled plate at least until the tip of the rolled plate is wound around the winder, and the upper pinch roll waits without contacting the rolled plate. At this point, the roll peripheral speed of the zero pinch roll is set to (1+β)V by giving a lead ratio β (>0) to the speed V of the rolled plate. In other words, it is rotated at a peripheral speed slightly faster than the speed of the rolled plate.
その後、図５（ｂ）に示すように圧延板尾端部が仕上圧延機を抜ける前に、ゼロピンチロールのロールギャップを閉め、圧延板を所定のピンチロール荷重で挟持する。このときゼロピンチロール周速度がリード率を有しているため、ピンチロールが圧延板を挟持した直後から、ピンチロールを通じて圧延板に駆動力が伝達される。その後、ゼロピンチロール駆動装置は予め定められた駆動トルクα・Ｔを付加するトルク一定制御を実施する。ここでαは１よりかなり小さい値とし、駆動トルクα・Ｔは相対的に小さな値とする。その結果、仕上圧延機とゼロピンチロール装置間の圧延板の張力は、ゼロピンチロール開放状態のσｐから（１＋α）σｐと若干増加する。 Thereafter, as shown in FIG. 5(b), before the tail end of the rolled plate passes through the finishing mill, the roll gap of the zero pinch rolls is closed, and the rolled plate is pinched with a predetermined pinch roll load. At this time, since the peripheral speed of the zero pinch rolls has a lead ratio, a driving force is transmitted to the rolled plate through the pinch rolls immediately after the pinch rolls pinch the rolled plate. Thereafter, the zero pinch roll driving device performs constant torque control to apply a predetermined driving torque α·T. Here, α is set to a value considerably smaller than 1, and the driving torque α·T is set to a relatively small value. As a result, the tension of the rolled plate between the finishing mill and the zero pinch roll device increases slightly from σp when the zero pinch rolls are open to (1+α) σp .
さらにその後、圧延板尾端部が仕上圧延機を抜ける直前において、ゼロピンチロール駆動装置をトルク－Ｔの制動トルク制御に切り替える。その結果、図５（ｃ）に示すように、圧延板尾端部が仕上圧延機を抜けた後、ゼロピンチロール装置と捲取機間の圧延板の張力はσｐとなり、この状態で圧延板尾端まで巻き取りを実施する。 Further thereafter, just before the tail end of the rolled strip leaves the finishing mill, the zero pinch roll drive device is switched to braking torque control of torque -T. As a result, as shown in Fig. 5(c), after the tail end of the rolled strip leaves the finishing mill, the tension of the rolled strip between the zero pinch roll device and the winder becomes σp , and in this state, winding is performed up to the tail end of the rolled strip.
以上のような従来のゼロピンチロール装置の制御方法では、ゼロピンチロールが圧延板に駆動力を与えている状態から制動力を与えている状態に遷移するため、前記したように、例えば特許文献２に開示された圧下レベリング操作による制御を実施する場合、駆動状態の遷移のタイミングで圧下レベリング制御の極性反転を実施しなければならないため、非常に高応答な圧下装置が必要になる上、極性移行部において圧延板の蛇行挙動が不安定になるという問題があった。
In the conventional zero pinch roll device control method described above, the zero pinch rolls transition from a state in which they apply a driving force to the rolled plate to a state in which they apply a braking force. As described above, when implementing control using the roll-down leveling operation disclosed in
これに対し、図１に示す本開示技術の実施態様では、図１（ａ）に示すように、ロールギャップを開いた待機状態のピンチロール周速は圧延板速度Ｖに対してラグ率β（＞０）を与え圧延板速度より遅い（１－β）Ｖとする。 In contrast, in the embodiment of the disclosed technology shown in Figure 1, as shown in Figure 1(a), the pinch roll peripheral speed in the standby state with the roll gap open is set to (1-β)V, which is slower than the rolled sheet speed V by giving a lag ratio β (>0) to the rolled sheet speed V.
この状態から図１（ｂ）に示すようにロールギャップを閉め、圧延板を所定のピンチロール荷重で挟持する。このときゼロピンチロール周速度がラグ率を有しているため、ピンチロールが圧延板を挟持した直後から、ピンチロールを通じて圧延板に制動力が伝達される。そしてゼロピンチロール駆動装置は比較的小さい制動トルク－α・Ｔを付加するトルク一定制御を実施し、その結果、仕上圧延機とゼロピンチロール間の圧延板の張力は、ゼロピンチロール開放状態のσから（１－α）σと若干減少する。 From this state, the roll gap is closed as shown in Figure 1 (b), and the rolled plate is clamped with a specified pinch roll load. At this time, since the zero pinch roll peripheral speed has a lug ratio, a braking force is transmitted to the rolled plate through the pinch rolls immediately after the pinch rolls clamp the rolled plate. The zero pinch roll drive device then performs constant torque control, applying a relatively small braking torque -α·T, and as a result, the tension of the rolled plate between the finishing mill and the zero pinch rolls is slightly reduced from σ when the zero pinch rolls are open to (1-α)σ.
このとき仕上圧延機からゼロピンチロール装置間の張力が大きく低下すると、ランアウトテーブルにおける通板や冷却に悪影響をおよぼす可能性が出てくるので、従来技術の捲取機前張力σｐに対して（１－α）σ≒σｐとなるようにσをσｐよりもやや大きくしておくことが好ましい。 At this time, if the tension between the finishing mill and the zero pinch roll device is significantly reduced, there is a possibility that this may have an adverse effect on threading and cooling on the run-out table. Therefore, it is preferable to set σ to be slightly larger than the tension before the winder σ p in the conventional technology so that (1-α)σ ≒ σ p .
最後に、圧延板尾端部が仕上圧延機を抜ける直前において、ゼロピンチロール駆動装置をトルク－Ｔの制動トルク制御に切り替える。その結果、図１（ｃ）に示すように、圧延板尾端部が仕上圧延機を抜けた後、ゼロピンチロール装置と捲取機間の圧延板の張力はσとなり、この状態で圧延板尾端まで巻き取りを実施する。 Finally, just before the tail end of the rolled plate leaves the finishing mill, the zero pinch roll drive device is switched to braking torque control of torque -T. As a result, as shown in Figure 1 (c), after the tail end of the rolled plate leaves the finishing mill, the tension of the rolled plate between the zero pinch roll device and the winder becomes σ, and in this state winding is performed up to the tail end of the rolled plate.
以上のようにゼロピンチロール装置を制御することによって、ゼロピンチロール装置は常に圧延板に制動力を与えつつ圧延板を搬送することが可能となり、例えば、特許文献２に開示された圧下レベリング操作による制御を実施する場合においても、圧下レベリング制御の極性反転を実施する必要がなくなり、常に安定した圧延板の蛇行制御が可能となる。
By controlling the zero pinch roll device in the above manner, the zero pinch roll device can transport the rolled plate while constantly applying a braking force to the rolled plate. For example, even when performing control using the roll-down leveling operation disclosed in
以上説明してきたピンチロール装置の張力制御方法に加えて、本開示技術では、ゼロピンチロールと圧延板の間に作用する荷重の幅方向分布について、圧延板の板端両端部の単位幅あたり荷重の平均値が板中央部の単位幅あたり荷重より高い状態で操業する。なお以下では単位幅あたりの荷重のことを線荷重と呼称して説明する。 In addition to the above-described tension control method for the pinch roll device, the disclosed technology operates in a state where the average value of the load per unit width at both ends of the rolled plate is higher than the load per unit width at the center of the plate, with respect to the width-wise distribution of the load acting between the zero pinch roll and the rolled plate. In the following description, the load per unit width is referred to as the line load.
上記したような板中央部よりも板端部が高い線荷重分布を実現するためには、ピンチロールが圧延板の板端部をより強く圧下する必要があるため、ピンチロールギャップ形状が板中央から板端に向かって小さくなる図３（ａ）のような幅方向分布にする必要がある。図３では、ピンチロール１ａ，１ｂに凹クラウンを付与することでこのようなロールギャップ形状そして線荷重分布１０を実現している。
To achieve the above-mentioned linear load distribution in which the ends of the plate are higher than the center of the plate, the pinch rolls need to press down the ends of the rolled plate more strongly, so the pinch roll gap shape needs to have a width-wise distribution as shown in Figure 3(a), where the gap gets smaller from the center of the plate toward the ends. In Figure 3, this roll gap shape and
このような状態で、図３（ｂ）に示すように、例えば、圧延板２が作業側に蛇行したとすると、圧延板２はロールギャップの小さい作業側においてより強く押圧されるので線荷重分布１１は作業側が駆動側に比べて高くなる。そしてこの線荷重分布１１に伴って、ピンチロールから圧延板２に付加されている制動トルクによってピンチロールから圧延板２に作用する水平方向力の幅方向分布１２も同様に作業側が駆動側に比べて大きくなる。図３（ｃ）の平面図に示すように、このように左右非対称な水平方向力の幅方向分布１２は圧延板２に対してモーメント１３を与えることになり、圧延板２はその上流側が駆動側に寄るように僅かに傾く。この状態でピンチロールが回転すると圧延板２の傾きによって圧延板２は次第に駆動側に戻って行く。すなわち圧延板２の板端部を強く圧下するロールギャップ形状にすることによって、圧延板２は蛇行に関して自己復元性を有することになり安定した通板が実現できる。
In this state, as shown in FIG. 3(b), for example, if the rolled
図４には、圧延板の板端両端部の線荷重の平均値を板中央部の線荷重より高い状態にするため、例えば特許文献３に開示されているようなロールベンディング装置を利用する実施態様を示す。この場合は、圧延板の板端部を強く圧下するため、ロールベンディング装置１５ａ，１５ｂにより、ロールベンディング力８ａ，８ｂを板端部のロールギャップが小さくなる方向に付加する。このようなロールギャップ形状にすることで、図４（ｂ）に示すように、例えば、圧延板２が作業側に蛇行した場合、圧延板２はロールギャップの小さい作業側においてより強く押圧されるので線荷重分布１１は作業側が駆動側に比べて高くなる。そしてこの線荷重分布１１に伴って、ピンチロールから圧延板２に付加されている制動トルクによってピンチロールから圧延板２に作用する水平方向力の幅方向分布１２も同様に作業側が駆動側に比べて大きくなる。図４（ｃ）の平面図に示すように、このように左右非対称な水平方向力の幅方向分布１２は圧延板２に対してモーメント１３を与えることになり、圧延板２はその上流側が駆動側に寄るように僅かに傾く。この状態でピンチロールが回転すると圧延板２の傾きによって圧延板２は次第に駆動側に戻って行く。すなわちロールベンディング装置を用いて圧延板２の板端部を強く圧下するロールギャップ形状にすることによって、圧延板２は蛇行に関して自己復元性を有することになり安定した通板が実現できる。
Figure 4 shows an embodiment in which a roll bending device such as that disclosed in Patent Document 3 is used to make the average value of the line load at both ends of the rolled plate higher than the line load at the center of the plate. In this case, in order to strongly press down the plate ends of the rolled plate,
次に、ゼロピンチロールと圧延板の間に作用する線荷重分布を推定し、好ましいロールプロフィルあるいはロールベンディング力を計算する方法について説明する。 Next, we will explain how to estimate the linear load distribution acting between the zero pinch roll and the rolled plate and calculate the preferred roll profile or roll bending force.
ピンチロールと圧延板の間に作用する線荷重分布は、ピンチロールの弾性変形と圧延板の弾性変形を計算し、変形後の両者のプロフィルの適合条件から計算する。 The linear load distribution acting between the pinch roll and the rolled plate is calculated by calculating the elastic deformation of the pinch roll and the elastic deformation of the rolled plate, and then calculating the compatibility conditions of the profiles of both after deformation.
まず上下ピンチロールのたわみ変位ｕＴ，ｕＢは材料力学における梁のたわみ理論によって、一般的に次式のように表現される。
ここで、ｘはゼロピンチロール胴部中心を原点とする幅方向座標であり式（１）、（２）はピンチロールが圧延板から離れる方向のたわみ変位を正としてｘの関数として表現している。また、たわみ変位の原点は、例えば、図４ではピンチロール荷重４ａ，４ｂが作用するピンチロールチョック位置として定義する。なお以下ではピンチロール荷重４ａ，４ｂの作用点位置をロール支点、作業側のロール支点と駆動側のロール支点の間隔をロール支点間距離と称する。Ｆはロールベンディング力であり、ｐ（ξ）はピンチロールと圧延板の間に作用する線荷重の板幅方向分布で、板幅をｂとするときその定義域は－ｂ／２≦ξ≦ｂ／２である。なおξはｘと同じ座標軸上の変数である。ｕＴ，ｕＢの計算式は梁理論によるが、計算に必要となる情報は、断面積および断面二次モーメントを計算するためのピンチロール直径、ロールの弾性定数、ロール支点間距離等である。なお式（１）、（２）の意味するところは、ピンチロールのたわみｕＴ，ｕＢはｘの関数であると同時に、ロールベンディング力Ｆおよび－ｂ／２≦ξ≦ｂ／２にわたる線荷重分布ｐ（ξ）全体に依存することを示している。
First, the deflection displacements u T and u B of the upper and lower pinch rolls are generally expressed as follows according to the beam deflection theory in material mechanics:
Here, x is a width-direction coordinate with the zero pinch roll barrel center as the origin, and formulas (1) and (2) express the deflection displacement in the direction in which the pinch roll moves away from the rolled plate as a function of x, with the deflection displacement being positive. The origin of the deflection displacement is defined as the pinch roll chock position on which the pinch roll loads 4a and 4b act in FIG. 4, for example. In the following, the position of the application point of the pinch roll loads 4a and 4b is called the roll support, and the distance between the roll support on the work side and the roll support on the drive side is called the roll support distance. F is the roll bending force, and p(ξ) is the distribution of the linear load acting between the pinch roll and the rolled plate in the plate width direction, and when the plate width is b, the domain of the definition is -b/2≦ξ≦b/2. In addition, ξ is a variable on the same coordinate axis as x. The calculation formulas for uT and uB are based on beam theory, and the information required for the calculation is the pinch roll diameter for calculating the cross-sectional area and the second moment of area, the elastic constant of the roll, the distance between the roll supports, etc. The meaning of the formulas (1) and (2) is that the deflection uT and uB of the pinch roll is a function of x, and at the same time, it indicates that it depends on the roll bending force F and the entire linear load distribution p(ξ) in the range of -b/2≦ξ≦b/2.
次に上下ピンチロールギャップと圧延板との適合条件は、ロール偏平変形および圧延板の圧縮変形をばねモデル化してばね定数の逆数すなわちコンプライアンスＫｆで表現し、上下ピンチロールプロフィルをそれぞれＣＴ（ｘ），ＣＢ（ｘ）、圧延板の板厚分布をｈ（ｘ）、図２に示したゼロピンチロール圧下装置３ａ，３ｂによる上ピンチロールの剛体変位をｃｘ＋ｄとするとき、次式で表現することができる。
なおＣＴ（ｘ），ＣＢ（ｘ）は“（座標ｘにおけるロール半径）－（基準半径）”で定義している。ここで基準半径としては、ロール軸方向の積分平均半径を用いるのが一般的であるが、必ずしも積分平均半径を用いる必要はなく、線荷重分布の平衡条件は式（３）の剛体変位成分ｄによって調整される。また式（３）ではｐ（ξ）［－ｂ／２≦ξ≦ｂ／２］をｐ（ξ）と省略して表現している。
Next, the matching condition between the upper and lower pinch roll gaps and the rolled plate can be expressed by the following equation, where the roll flattening deformation and the compressive deformation of the rolled plate are modeled as a spring and expressed by the reciprocal of the spring constant, i.e., compliance Kf , the upper and lower pinch roll profiles are C T (x) and C B (x), respectively, the thickness distribution of the rolled plate is h(x), and the rigid body displacement of the upper pinch roll by the zero pinch
Note that C T (x) and C B (x) are defined as "(roll radius at coordinate x) - (reference radius)". Here, the integrated average radius in the roll axial direction is generally used as the reference radius, but it is not always necessary to use the integrated average radius, and the equilibrium condition of the linear load distribution is adjusted by the rigid body displacement component d in equation (3). Also, in equation (3), p(ξ)[-b/2≦ξ≦b/2] is abbreviated to p(ξ).
さて、図３の実施態様のように、板端部の線荷重が板中央の線荷重より高い所望の線荷重分布ｐ（ｘ）を得るためピンチロールに凹クラウンをつける場合の凹クラウンの計算方法について説明する。 Now, we will explain how to calculate the concave crown when a concave crown is applied to the pinch roll to obtain the desired line load distribution p(x) in which the line load at the end of the plate is higher than the line load at the center of the plate, as in the embodiment shown in Figure 3.
凹クラウンの量は、上下ロール共通でピンチロール胴端部半径と胴部中央の半径との差ΔＣで表し、ロールプロフィルは、例えば、放物線形状で近似するものとすると、ピンチロール胴長をｌ、ロールベンディング力はＦ＝０として，式（３）の適合条件式は次式のようになる。
線荷重分布ｐ（ｘ）および板厚分布ｈ（ｘ）は与えられているので式（４）において未知数はΔＣ，ｃ，ｄである。そこで圧延板の板端と板中央で式（４）の適合条件式が成立するように、式（４）にｘ＝－ｂ／２，０，ｂ／２を代入して三元連立一次方程式を作成する。これらをΔＣ，ｃ，ｄについて解くことで、ΔＣすなわちピンチロールに付与すべき凹クラウン量を求めることができる。ただし、このようにして求められる凹クラウン量は圧延板の板幅および板厚分布、さらにはピンチロール荷重によって変化するので、例えば、実操業で対象となる代表的な条件に対して、上記の手続きで凹クラウン量を計算し、すべての条件で板端部の線荷重が板中央の線荷重より高くなるように凹クラウンの上限値を求めて採用する。 Since the line load distribution p(x) and the thickness distribution h(x) are given, the unknowns in equation (4) are ΔC, c, and d. Therefore, to make the compatibility condition equation of equation (4) valid at the ends and center of the rolled plate, a three-dimensional simultaneous linear equation is created by substituting x = -b/2, 0, b/2 into equation (4). By solving these for ΔC, c, and d, ΔC, that is, the concave crown amount to be imparted to the pinch roll, can be obtained. However, since the concave crown amount obtained in this way varies depending on the width and thickness distribution of the rolled plate, as well as the pinch roll load, for example, the concave crown amount is calculated using the above procedure for typical conditions that are subject to actual operation, and the upper limit of the concave crown is obtained and adopted so that the line load at the ends of the plate is higher than the line load at the center of the plate under all conditions.
次に、図４の実施態様のように、予め決められたピンチロールプロフィル、例えば、フラットロールプロフィルを前提として、板端部の線荷重が板中央の線荷重より高い所望の線荷重分布ｐ（ｘ）を得るためピンチロールに付加すべきロールベンディング力の計算方法について説明する。 Next, we will explain how to calculate the roll bending force to be applied to the pinch rolls to obtain the desired line load distribution p(x) in which the line load at the plate end is higher than the line load at the plate center, assuming a predetermined pinch roll profile, for example, a flat roll profile, as in the embodiment of Figure 4.
特許文献３および図４に示されているように、ここではロールベンディング力８ａ，８ｂは、ピンチロール荷重４ａ，４ｂを支持するインナーロールチョック９ａ，９ｂの外側に位置するアウターロールチョック１４ａ，１４ｂに作用する構成を前提とする。このような構成の場合、ロールベンディング力Ｆによって、インナーロールチョック～アウターロールチョック間距離ａＭをモーメントアームとする純粋モーメントａＭＦがピンチロール胴部全体に作用するので、支点間距離をａ、ロールのヤング率をＥ、ピンチロールの断面二次モーメントをＩとして、式（１）、（２）は次式のように表現できる。ここでは説明を簡単にするため上下ピンチロールの寸法は全く同じと仮定した。
式（５）、（６）を適用することによって適合条件式（３）は次式のように表現される。
線荷重分布ｐ（ｘ）および板厚分布ｈ（ｘ）は与えられているので式（４）において未知数はＦ，ｃ，ｄである。そこで圧延板の板端と板中央で式（７）の適合条件式が成立するように、式（７）にｘ＝－ｂ／２，０，ｂ／２を代入して三元連立一次方程式を作成する。これらをＦ，ｃ，ｄについて解くことで、Ｆすなわちロールベンディング力を求めることができる。 Since the linear load distribution p(x) and the plate thickness distribution h(x) are given, the unknowns in equation (4) are F, c, and d. Therefore, to ensure that the compatibility condition equation (7) holds at the ends and center of the rolled plate, a set of three simultaneous linear equations is created by substituting x = -b/2, 0, and b/2 into equation (7). By solving these for F, c, and d, F, i.e., the roll bending force, can be found.
以上説明した好適なピンチロールプロフィルあるいはロールベンディング力の計算方法はもっとも簡単な計算方法の一つである。これらの計算方法ではピンチロールと圧延板の適合条件を板端と板中央の３点のみで考慮していたが、例えば、ピンチロール胴部を幅方向に多くの要素で分割して式（１）、（２）、（３）を離散表現し、マトリクス演算によって板幅方向に多くの点で適合条件を考慮する方法も適用可能であることは言うまでもない。 The calculation method for the suitable pinch roll profile or roll bending force explained above is one of the simplest calculation methods. In these calculation methods, the compatibility conditions between the pinch roll and the rolled plate are considered only at three points, the plate ends and the plate center. However, it goes without saying that it is also possible to apply a method in which, for example, the pinch roll barrel is divided into many elements in the width direction, equations (1), (2), and (3) are expressed discretely, and compatibility conditions are considered at many points in the plate width direction using matrix calculations.
１ａ，１ｂ…ピンチロール、２…圧延板、３ａ，３ｂ…圧下装置，４ａ，４ｂ…ピンチロール荷重、５…電動機、６ａ，６ｂ…スピンドル、７…ピニオンスタンド、８ａ，８ｂ…ロールベンディング力、９ａ，９ｂ…インナーロールチョック、１０…線荷重分布、１１…線荷重分布、１２…水平方向力の幅方向分布、１３…水平方向力によるモーメント、１４ａ，１４ｂ…アウターロールチョック、１５ａ，１５ｂ…ロールベンディング装置、１００…ゼロピンチロール装置、２００…仕上圧延機、３００…ランアウトテーブル、４００…捲取機、５００…捲取機前ピンチロール。 1a, 1b...pinch roll, 2...rolled plate, 3a, 3b...reduction device, 4a, 4b...pinch roll load, 5...electric motor, 6a, 6b...spindle, 7...pinion stand, 8a, 8b...roll bending force, 9a, 9b...inner roll chock, 10...line load distribution, 11...line load distribution, 12...width direction distribution of horizontal force, 13...moment due to horizontal force, 14a, 14b...outer roll chock, 15a, 15b...roll bending device, 100...zero pinch roll device, 200...finishing rolling mill, 300...runout table, 400...winding machine, 500...pinch roll before winding machine.
Claims (5)
該ゼロピンチロールが圧延板を挟持し、且つ該仕上圧延機が該圧延板を挟持している第１期間には、該仕上圧延機と該ゼロピンチロールとの間において該圧延板に張力が作用する範囲で、該ゼロピンチロールの駆動装置により該ゼロピンチロールに常時制動トルクを与え、
該ゼロピンチロールが圧延板を挟持し、且つ該仕上圧延機が該圧延板を挟持していない第２期間には、該捲取機と該ゼロピンチロールとの間において該圧延板に張力が作用するように、該ゼロピンチロールに常時制動トルクを与えることを特徴とする圧延板の搬送方法。 In a thin steel plate hot rolling facility having a finishing mill, a run-out table, a zero pinch roll, and a winder, a rolled plate is clamped by the zero pinch roll in a state in which the average value of the load per unit width at both ends of the rolled plate is higher than the load per unit width at the center of the plate, with respect to the width direction distribution of the load acting between the zero pinch roll and the rolled plate,
during a first period in which the zero pinch rolls hold the rolled plate and the finishing mill holds the rolled plate, a braking torque is constantly applied to the zero pinch rolls by a driving device of the zero pinch rolls within a range in which tension acts on the rolled plate between the finishing mill and the zero pinch rolls ;
A method for transporting a rolled plate, characterized in that during a second period in which the zero pinch rolls are clamping the rolled plate and the finishing rolling mill is not clamping the rolled plate, a braking torque is constantly applied to the zero pinch rolls so that tension acts on the rolled plate between the winder and the zero pinch rolls .
該ゼロピンチロールに圧延板を挟持させる圧下装置と、
該ゼロピンチロールが圧延板を挟持している間は該ゼロピンチロールに常時制動トルクを与える駆動装置と、を備え、
該ゼロピンチロールと圧延板の間に作用する荷重の幅方向分布について、該圧延板の板端両端部の単位幅あたり荷重の平均値が板中央部の単位幅あたり荷重より高い状態で該ゼロピンチロールにより該圧延板を挟持するため、該ゼロピンチロールに凹クラウンが付与されており、
該駆動装置は、
該ゼロピンチロールが圧延板を挟持し、且つ仕上圧延機が該圧延板を挟持している第１期間には、該仕上圧延機と該ゼロピンチロールとの間において該圧延板に張力が作用する範囲で、該ゼロピンチロールの駆動装置により該ゼロピンチロールに常時制動トルクを与え、
該ゼロピンチロールが圧延板を挟持し、且つ該仕上圧延機が該圧延板を挟持していない第２期間には、該捲取機と該ゼロピンチロールとの間において該圧延板に張力が作用するように、該ゼロピンチロールに常時制動トルクを与えることを特徴とするゼロピンチロール装置。 a zero pinch roll provided between the runout table and the winding machine;
A reduction device for clamping a rolled plate between the zero pinch rolls;
a drive device that constantly applies a braking torque to the zero pinch roll while the zero pinch roll is holding the rolled plate,
Regarding the width direction distribution of the load acting between the zero pinch roll and the rolled plate, the zero pinch roll holds the rolled plate in a state in which the average value of the load per unit width at both ends of the rolled plate is higher than the load per unit width at the center of the plate, so that a concave crown is imparted to the zero pinch roll ,
The drive device is
During a first period in which the zero pinch rolls hold the rolled plate and the finishing mill holds the rolled plate, a braking torque is constantly applied to the zero pinch rolls by a driving device of the zero pinch rolls within a range in which tension acts on the rolled plate between the finishing mill and the zero pinch rolls;
A zero pinch roll device characterized in that during a second period in which the zero pinch rolls clamp the rolled plate and the finishing rolling mill does not clamp the rolled plate, a braking torque is constantly applied to the zero pinch rolls so that tension acts on the rolled plate between the winder and the zero pinch rolls .
該ゼロピンチロールに圧延板を挟持させる圧下装置と、
該ゼロピンチロールが圧延板を挟持している間は該ゼロピンチロールに常時制動トルクを与える駆動装置と、
該ゼロピンチロールと圧延板の間に作用する荷重の幅方向分布について、該圧延板の板端両端部の単位幅あたり荷重の平均値が板中央部の単位幅あたり荷重より高い状態で該ゼロピンチロールにより該圧延板を挟持するため、該ゼロピンチロールにロールベンディング力を付与するロールベンディング装置と、を備え、
該駆動装置は、
該ゼロピンチロールが圧延板を挟持し、且つ仕上圧延機が該圧延板を挟持している第１期間には、該仕上圧延機と該ゼロピンチロールとの間において該圧延板に張力が作用する範囲で、該ゼロピンチロールの駆動装置により該ゼロピンチロールに常時制動トルクを与え、
該ゼロピンチロールが圧延板を挟持し、且つ該仕上圧延機が該圧延板を挟持していない第２期間には、該捲取機と該ゼロピンチロールとの間において該圧延板に張力が作用するように、該ゼロピンチロールに常時制動トルクを与えることを特徴とするゼロピンチロール装置。 a zero pinch roll provided between the runout table and the winding machine;
A reduction device for clamping a rolled plate between the zero pinch rolls;
a drive device that constantly applies a braking torque to the zero pinch roll while the zero pinch roll is clamping the rolled plate;
a roll bending device that applies a roll bending force to the zero pinch roll so that the rolled plate is held by the zero pinch roll in a state in which an average value of the load per unit width at both ends of the rolled plate is higher than the load per unit width at the center of the plate with respect to a width direction distribution of the load acting between the zero pinch roll and the rolled plate,
The drive device is
During a first period in which the zero pinch rolls hold the rolled plate and the finishing mill holds the rolled plate, a braking torque is constantly applied to the zero pinch rolls by a driving device of the zero pinch rolls within a range in which tension acts on the rolled plate between the finishing mill and the zero pinch rolls;
A zero pinch roll device characterized in that during a second period in which the zero pinch rolls clamp the rolled plate and the finishing rolling mill does not clamp the rolled plate, a braking torque is constantly applied to the zero pinch rolls so that tension acts on the rolled plate between the winder and the zero pinch rolls .
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