(57)【要約】【課題】  竪圧延機のロール開度の零点を簡単に、しかも精度良く設定することのできる、竪圧延機のロール開度の零点設定方法を提供すること。【解決手段】  鋼板等を圧延する竪圧延機において、ロール開度の零点を設定するにあたり、該竪圧延機における圧延荷重から算出されたロール開度とロール開度の設定値とを比較して、ロール開度の零点設定誤差を算出することで、ロール開度の零点を設定することを特徴とする、竪圧延機のロール開度の零点設定方法。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板等を圧延する竪圧延機における竪ロール開度の零点を設定するにあたり、該竪圧延機における圧延荷重から算出されたロール開度とロール開度の設定値とを比較して、ロール開度の零点設定誤差を算出することで、ロール開度の零点を設定することを特徴とする、竪圧延機のロール開度の零点設定方法。
【請求項２】
ロール開度の零点設定誤差を算出するに際し、竪圧延機入側の被圧延材の板幅と設定ロール開度とから算出した板幅圧下量の設定値と、竪圧延機のミル伸び量と、竪圧延機の圧延荷重の実測値から求めた板幅圧下量の実測値と、に基づいて零点設定誤差を算出することを特徴とする、請求項１記載の竪圧延機のロール開度の零点設定方法。
【請求項３】
ロール開度の零点設定誤差を算出してロール開度の零点を設定するにあたり、ロール開度の零点設定誤差に加え、被圧延材の変形抵抗と、被圧延材とロールとの間の摩擦係数との少なくともいずれか一方を未知数とし、異なる２以上の圧延データを用いて零点設定誤差を求めることを特徴とする、請求項１又は２に記載の竪圧延機のロール開度の零点設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、竪圧延機のロール開度の零点設定方法に関するもので、特に、高精度の零点設定を行うことができる設定方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
鋼板などを圧延する圧延機において、ロール開度を設定するにあたり、まず、ロール開度の基準点（零点）を設定する必要がある。水平圧延機においては、上下ロールをキスさせた上で、所定の荷重Ｐ′まで締め込み、このときのロール間隙を零と設定する。任意のロール開度Ｓとして圧延を行った場合の真のロール開度Ｇは、別途測定したミル定数Ｋと、このときの圧延荷重Ｐとを用いて、次式のように表される。
Ｇ＝Ｓ＋Ｋ（Ｐ−Ｐ′）
【０００３】
ところが、竪圧延機の場合、上記した水平圧延機のようにキスロールさせることが構造上不可能なことが多い。これは、竪圧延機は、一般に被圧延材を幅方向に圧下するために用いられており、対象となる被圧延材の幅の最小値よりも小さい竪ロール開度に設定する必要がないので、左右ロールをキスさせるに十分なストロークを有しないこと、また、左右ロール間に被圧延材をガイドするために取り付けたエプロン等が干渉することなどが原因として挙げられる。
【０００４】
そのため、竪圧延機においては、下記のように左右ロールをキスさせずに零点設定作業を行っている。
（Ａ）左右ロール間隙をメジャー等で、直接測定する。
（Ｂ）例えば、左右ロール軸芯間の距離をセルシン等で測定し、ロール径を補正することにより、左右ロール間隙を、間接的に測定する。
（Ｃ）左右ロール間に基準材を挿入し、これを左右ロールで締め込むことにより、左右ロールに荷重を作用させ、これが所定荷重となった点を零点と設定する。
【０００５】
以上の３方法のうち、（Ａ）、（Ｂ）の方法は、圧下系のガタを吸収できないので、精度が低い。一方、（Ｃ）の方法は圧下系のガタを吸収できるため、その精度は高くなるものの、左右ロール間に挿入する基準材を用意しておく必要があり、また、該基準材の搬送を必要とするため、調整に時間を要してしまうという問題点がある。
更にこのような問題点を改善するために、特許文献１には、左右ロール間のエプロンに突起を設けることにより、この突起に左右ロールを当接させることでロール開度の零点を設定する方法が示されている。また、特許文献２には、竪圧延機の入側で被圧延材の板幅を測定し、これを真のロール開度とみなすことで、該竪圧延機のロール開度の零点設定誤差を推定する方法が示されている。
【特許文献１】特開昭５９−１５３５０９号公報
【特許文献２】特開平８−９００３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の発明では、圧下系のガタを吸収するに十分な荷重に耐えうる突起を設けた場合、その寸法は巨大なものとなり、本来の圧延時に被圧延材の通材を阻害してしまう可能性がある。
また、特許文献２に記載の発明では、竪圧延機の入側における被圧延材の板幅をロール開度に等しいと見なすためには、該竪圧延機における圧延荷重は被圧延材に塑性変形を与えないレベルの小さな範囲に限定されてしまい、圧下系のガタを吸収するに十分な荷重とは言えない。
つまり、従来においては、竪圧延機のロール開度の零点を簡単に、しかも精度良く設定する方法は見当たらない。
そこで、本発明は、竪圧延機のロール開度の零点を簡単に、しかも精度良く設定する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１の発明は、鋼板等を圧延する竪圧延機において、ロール開度の零点を設定するにあたり、任意の被圧延材を該竪圧延機で圧延した際の圧延荷重からロール開度を算出し、該ロール開度とロール開度の設定値とを比較して、ロール開度の零点設定誤差を算出することで、ロール開度の零点を設定することを特徴とする竪圧延機のロール開度の零点設定方法である。
請求項２の発明は、請求項１に記載した方法において、ロール開度の零点設定誤差を算出するに際し、竪圧延機入側の被圧延材の板幅と設定ロール開度とから算出した板幅圧下量の設定値と、竪圧延機のミル伸び量と、竪圧延機の圧延荷重の実測値から求めた板幅圧下量の実測値と、に基づいて零点設定誤差を算出することを特徴とする竪圧延機のロール開度の零点設定方法である。
更に、請求項３の発明は、請求項１又は２に記載した方法において、圧延荷重からロール開度の零点設定誤差を算出してロール開度の零点を設定するにあたり、ロール開度の零点設定誤差に加え、被圧延材の変形抵抗と、被圧延材とロールとの摩擦係数との少なくともいずれか一方を未知数とし、異なる２以上の圧延データを用いて零点設定誤差を求めることを特徴とする竪圧延機のロール開度の零点設定方法である。
上記請求項３の発明によれば、被圧延材の変形抵抗および被圧延材とロールとの間の摩擦係数は被圧延材の圧延荷重に対し大きな影響を及ぼすものの、これらを予め精度良く把握することは困難な場合、被圧延材の変形抵抗と、被圧延材とロールとの間の摩擦係数との少なくともいずれか一方を未知数とすることにより、ロール開度の零点を精度良く算出することができる。
【発明の効果】
【０００８】
以上、説明したとおり、本発明では、鋼板等を圧延する竪圧延機において、ロール開度の零点を設定するにあたり、該竪圧延機における圧延荷重から算出されたロール開度とロール開度の設定値とを比較して、ロール開度の零点設定誤差を算出することで、ロール開度の零点を設定するので、従来に比べ飛躍的にロール開度の零点設定精度を向上させるという効果が得られる。これにより、圧延荷重の予測精度、被圧延材の板幅の制御精度が向上し、歩留を向上させるという効果も得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明者らは、竪圧延機における零点設定誤差と圧延荷重との関係について、数多くの理論検討および実験検討を行った結果、以下の知見を得た。
水平圧延機においては、キスロール締め込みによるロール開度の零点設定作業を行っており、比較的高精度にロール開度の零点を設定できる。しかし、竪圧延機の場合、一般に、左右ロールをキスさせることが困難なため、キスロール締め込みによるロール開度の零点設定作業が不可能であり、そのため、ロール開度の零点設定精度が比較的悪い。そのため、設定した圧下量と真の圧下量との間の誤差が存在し、これが圧延荷重の予測誤差となることが判明した。換言すれば、圧下量の誤差に応じて圧延荷重に誤差が生じてしまう。
【００１０】
ここで、圧延荷重の予測誤差と圧下量の誤差との間に非常に大きな相関が存在することが判明した。このことから、圧延荷重の予測誤差をもとに、圧下量の誤差が推定でき、これより竪圧延機の竪ロール開度の零点設定誤差が求められることが判明した。
上記の知見に基づき、以下に説明する方法で、従来に比してより高精度に竪圧延機の零点設定誤差を把握し、零点を精度良く設定する方法を発明した。以下、本発明のロール開度の零点設定方法について説明する。
【００１１】
本発明では、竪圧延機で被圧延材を圧延している際に、被圧延材情報と圧延荷重、ロール開度設定値から、図１のフロー図に示すように、以下の手順で、ロール開度の零点設定誤差を算出し、ロール開度の零点を設定する。
（１）竪圧延機入側における被圧延材の板幅と該竪圧延機のロール開度の設定値とから、該竪圧延機における板幅圧下量の設定値を算出する。
（２）圧延荷重の実測値と該竪圧延機のミル定数とから、該竪圧延機のミル伸び量を算出する。
（３）被圧延材の鋼種、温度等の情報から、被圧延材の変形抵抗を算出する。
（４）圧延荷重の予測式に対し、（３）で求めた被圧延材の変形抵抗を用いて、圧延荷重の実測値と一致する板幅圧下量を求める。
（５）（１）で求めた板幅圧下量の設定値、（２）で求めたミル伸び量および（４）で求めた板幅圧下量から、零点設定誤差を求める。
（６）（５）で求めた零点設定誤差を補正して、ロール開度の零点を再設定する。
【００１２】
このとき、被圧延材の変形抵抗と、被圧延材とロールとの摩擦係数との少なくともいずれか一方の予測精度が良くない場合、異なる２つ以上の圧延データを用いて、ロール開度の零点設定誤差だけでなく、被圧延材の変形抵抗と、被圧延材とロールとの間の摩擦係数との少なくともいずれか一方を未知数として、ロール開度の零点設定誤差を求める方法を採用することが、より精度を向上させる上で好ましい。
【００１３】
以上、本発明におけるロール開度の零点設定の過程を示したが、本発明では、該竪圧延機における圧延荷重から算出されたロール開度とロール開度の設定とを比較して、ロール開度の零点設定誤差を算出することで、ロール開度の零点を設定するので、従来に比して高精度にロール開度の零点の設定が実現できる。
【実施例１】
【００１４】
以下、本発明をその一実施例を示す図面に基づいて説明する。
図２に示す、竪圧延機１に本発明を適用する場合を考える。竪圧延機１の竪ロール２、２′は、それぞれハウジング３、３′で支持され、図示しない駆動装置で回転される。ハウジング３、３′にはそれぞれロードセル４、４′が具備されており、該ロードセルによって圧延荷重が検出される。これらのハウジング３、３′は、圧下装置５、５′により、被圧延材１０を挟んで互いに接近・離反するように駆動される。また、それぞれの圧下装置５、５′に取り付けられた位置センサ６、６′により、ロール開度が検出される。ロール開度の演算制御装置７には、ロードセル４、４′により検出された圧延荷重、位置センサ６、６′により検出されたロール開度が入力されるとともに、圧下装置５、５′の制御信号が出力される。また、ロール開度の演算制御装置７には、竪圧延機１の上流側に配された板幅計８および温度計９により計測された被圧延材１０の板幅および温度も入力される。
【００１５】
まず、板幅計８により計測された被圧延材１０の板幅ｗと、位置センサ６、６′により検出されたロール開度Ｓとから、竪圧延機１における被圧延材１０の板幅圧下量の設定値Δｗsetを算出する。
Δｗset＝Ｓ−ｗ                      （１）
また、ロードセル４、４′により検出された圧延荷重の実測値Ｐexpと、竪圧延機１のミル定数Ｋとから、該竪圧延機１のミル伸び量δを算出する。ここでは、以下の式を用いてミル伸び量δを算出した。
δ＝ＫＰexp                          （２）
【００１６】
次に、温度計９により計測された被圧延材１０の温度から、竪圧延機１における被圧延材の温度Ｔを算出する。これと被圧延材１０の鋼種情報とから、被圧延材１０の変形抵抗ｋを算出する。ここでは、被圧延材の変形抵抗式として、以下の式を用いた。
ｋ＝ｆ１（Ｃ，Ｔ）                    （３）
ここで、ｆ１（  ）は、（  ）内のパラメータを引数とする関数であることを意味する。また、Ｃは被圧延材１０の炭素含有量である。
これを圧延荷重の予測式に代入し、圧延荷重Ｐが圧延荷重の実測値Ｐexpと一致する板幅圧下量Δｗexpを算出する。ここでは、圧延荷重Ｐの予測式として、以下の式を用いた。
Ｐ＝ｆ２（ｋ，μ，Ｄ，ｈ，Δｗ）        （４）
ここで、ｆ２（  ）は、（  ）内のパラメータを引数とする関数であることを意味する。また、Ｄは竪ロール２、２′のロール径の平均値、μは被圧延材１０と竪ロール２、２′との間の摩擦係数である。
【００１７】
式（１）で求められた板幅圧下量の設定値Δｗset、式（２）で求められたミル伸び量δ、式（４）の関係を用いて算出された板幅圧下量の実測値Δｗexpから、竪圧延機１の零点設定誤差ｇを以下のようにして算出する。
ｇ＝Δｗexp−（Δｗset−δ）            （５）
以降の圧延では、ロール開度の設定値Ｓを、以下のように更新した値Ｓ′を用いた。
Ｓ′＝Ｓ＋ｇ                          （６）
【００１８】
以上の方法でロール開度の零点を再設定した場合（本方法）と再設定しなかった場合（従来法）とで、圧延荷重の予測誤差を比較した。対象とした圧延材は１００本である。
その結果、従来法では圧延荷重の予測誤差が平均で±１０％あったのに対し、本方法では圧延荷重の予測誤差が平均で±２％となり、格段に圧延荷重の予測精度が向上した。これは、本方法により、竪圧延機のロール開度の零点の設定精度が飛躍的に向上したことにより、竪圧延機１により被圧延材１０に与えた板幅圧下量が精度良く算出できたことによるものである。
加えて、従来法では板幅の実測値と目標値との差の標準偏差が２．５ｍｍであったが、本発明の適用により、該標準偏差が１．５ｍｍと、板幅制御精度も向上することが確認された。これも、本方法により、竪圧延機のロール開度の零点設定精度が飛躍的に向上し、被圧延材１０に対し、所望の板幅圧下量を竪圧延機１で与えることができるようになったためである。
【００１９】
以上、本発明をその一実施例をもとに説明したが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更することもできる。例えば、ここでは、被圧延材１０の板幅ｗとして、竪圧延機１の上流側に配された板幅計８による実測値を用いた場合を例として説明したが、本発明は被圧延材１０の板幅ｗの算出方法をこれに限定するものではなく、例えば、竪圧延機１の上流側における被圧延材１０の板幅の予測値を用いても良い。また、ここでは被圧延材の変形抵抗式として式（３）を用いた場合を例として説明したが、本発明は被圧延材の変形抵抗式をこれに限定するものではなく、例えば、低炭素鋼に対する熱間変形抵抗式として、日本塑性加工学会編「板圧延」（１９９３年発行）の第７７頁に示されている種々の式を用いても良い。さらに、ここでは圧延荷重の予測式として式（４）を用いた場合を例として説明したが、例えば、日本塑性加工学会編「最新塑性加工要覧  第２版」（２０００年発行）の第６頁に示されている種々の式を用いても良い。
また、本実施例は、ロール開度の零点設定誤差を１回の圧延条件から算出したが、例えば、ある圧延パスに対し、該圧延パス以前の複数回の圧延条件に対し、圧延荷重の予測誤差の自乗和が最小となるようにロール開度の零点設定誤差を算出しても良いし、また、それらに重みを付けてロール開度の零点設定誤差を逐次、学習しても良い。
【実施例２】
【００２０】
実施例１と同様に、図２に示す竪圧延機１に本発明の他の例を適用する場合を考える。本実施例は、被圧延材の変形抵抗が精度良く予測できない場合に好適である。
本実施例では、被圧延材の変形抵抗式として、以下の式を用いた。
ｋ＝αｆ１（Ｃ，Ｔ）                  （７）
ここで、αは鋼種により変化するパラメータであり、未知数である。
また、式（５）を変形すると、式（８）が得られる。
Δｗexp＝ｇ＋（Δｗset−δ）            （８）
式（７）におけるパラメータαおよび式（８）におけるロール開度の零点設定誤差ｇを未知数とし、式（４）で求められる圧延荷重Ｐの予測値と実測荷重との自乗誤差が最小となるパラメータαおよびロール開度の零点設定誤差ｇを５本の圧延データから求めた。
【００２１】
このようにして求められたロール開度の零点設定誤差ｇを用いて、ロール開度の零点を再設定した場合（本方法）と再設定しなかった場合（従来法）とで、圧延荷重の予測誤差を比較した。対象とした圧延材は１００本である。
その結果、従来法では圧延荷重の予測誤差が平均で±１０％あったのに対し、本方法では圧延荷重の予測誤差が平均で±１．５％となり、格段に圧延荷重の予測精度が向上した。これは、本方法により、竪圧延機のロール開度の零点の設定精度が飛躍的に向上したことにより、竪圧延機１により被圧延材１０に与えた板幅圧下量が精度良く算出できたことによるものである。
加えて、従来法では板幅の実測値と目標値との差の標準偏差が２．５ｍｍであったが、本発明の適用により、該標準偏差が１．２ｍｍと、板幅制御精度も向上することが確認された。これも、本方法により、竪圧延機のロール開度の零点設定精度が飛躍的に向上し、被圧延材１０に対し、所望の板幅圧下量を竪圧延機１で与えることができるようになったためである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る零点設定方法における零点設定誤差の算出とその再設定の演算の流れを表す図である。
【図２】本発明に係る零点設定方法を実施するために用いた竪圧延機の概要を表す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１        竪圧延機
２、２′    竪ロール
３、３′    ハウジング
４、４′    ロードセル
５、５′    圧下装置
６、６′    位置センサ
７        ロール開度の演算制御装置
８        板幅計
９        温度計
【図１】
2005118839.tif 000003
【図２】
2005118839.tif 000004