(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも上下いずれか一方のロールアセンブリが軸方向に９以上の分割ロールに分割された分割補強ロールによって作業ロールを支持する機構で、各々の分割ロールが荷重検出装置と圧下機構を備える板圧延機を用いた圧延方法であって、
圧延方向から見て圧延材の板幅をカバーする範囲に位置する分割ロールからなる接触ロール群と、圧延方向から見て当該接触ロール群の両側に位置する少なくとも一対の分割ロールは作業ロールと接触させ、
残りの分割ロールの一部または全部については作業ロールと非接触状態にして圧延することを特徴とする圧延方法。
【請求項２】
少なくとも上下いずれか一方のロールアセンブリが軸方向に９以上の分割ロールに分割された分割補強ロールによって作業ロールを支持する機構で、各々の分割ロールが荷重検出装置と圧下機構を備える板圧延機を用いた圧延方法であって、
圧延方向から見て圧延材の板幅をカバーする範囲に位置する分割ロールからなる接触ロール群と、圧延方向から見て作業ロールの両端側に位置する少なくとも一対の分割ロールは作業ロールと接触させ、
残りの分割ロールの一部または全部については作業ロールと非接触状態にして圧延することを特徴とする圧延方法。
【請求項３】
圧延操業開始前に圧延操業で使用される可能性がある分割ロールの負荷パターンの全てに対してキスロール締め込みテストを行って変形特性同定のためのデータを採取することにより分割補強ロール系の変形特性を予め同定し、
圧延操業時には当該変形特性を用いて圧延材と作業ロールの間に作用している圧延荷重の幅方向分布を推定して圧延することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、個別ロードセルを有する分割補強ロールで作業ロールを直接支持する形式の板圧延機（以下、知能圧延機と称する）を用いた圧延方法に関し、特に９個以上の分割ロールが配備されている知能圧延機を用いた圧延方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８に例示する新型式圧延機は、個別に荷重検出装置５と圧下機構６を備える分割ロールによって作業ロール２を直接支持する機構であり、荷重検出装置５で測定された分割ロール荷重から、作業ロール２と圧延材３の間に作用している圧延荷重分布をリアルタイムに推定して制御することで、非定常部のない高精度、高応答な形状制御をできるのが特徴となっている（例えば、特許文献１〜４、非特許文献１参照）。
【０００３】
図８の例では、分割ロールを圧延機入側に３個、出側に４個の合計７個を配備しているが、圧延対象となる板材の板幅範囲に応じて、さらに多くの分割ロールを配備する場合がある。
例えば、板幅６００〜１８００ｍｍの板材を圧延する場合は、分割ロール胴長は大きくても２２０ｍｍ程度となり、板幅１８００ｍｍの板材を圧延するためには胴長２２０ｍｍの分割ロールを９個配備する必要がある。
また、他の例としては、板幅８００〜５５００ｍｍの板材を圧延する場合は、最小板幅でも３個の分割ロールを大略含むように構成すべきであり、その場合、分割ロール胴長は大きくても３００ｍｍ程度となる。したがって、板幅５５００ｍｍの板材を圧延するためには、胴長３００ｍｍの分割ロールを１９個配備する必要がある。
【０００４】
図１は、この胴長３００ｍｍの分割ロールを１９個配備した知能圧延機を用いた従来技術に係る圧延方法を示す模式図である。この例においては、１９個の胴長３００ｍｍの分割ロールに分割された分割補強ロール１で胴長６０００ｍｍの作業ロール２をサポートして、板幅１４００ｍｍの圧延材３を圧延する。
なお、知能圧延機では、例えば奇数番号の分割ロールは圧延機出側、偶数番号の分割ロールは圧延機入側というように出側、入側交互に配置されるが、図１では理解しやすいように分割ロールの圧下方向を含む面を鉛直面に転写して表現しているので、分割ロールは作業ロールの直上に表記されている。
【０００５】
ところで、この圧延機の場合、作業ロール〜分割ロール間スリップを防止するための最低荷重は１ｔｆ程度であるが、圧延材３の板厚変動や温度変動等の種々の外乱に伴う制御誤差等を考慮すると、常に１ｔｆ以上の荷重をかけるためには、各々の分割ロール荷重の制御目標値を５ｔｆ以上に設定する必要がある。したがって、作業ロール２は、＃１〜１９分割ロールによって各々５ｔｆ以上の力で下方向に押されることになる。
【０００６】
しかしながら、図１に示すように板幅の狭い圧延材３を圧延する場合には、＃１〜７分割ロール、および＃１３〜１９分割ロールの直下には圧延材３が存在しないため、この部分の作業ロール２を下から上に押し返す力は存在しない。このため、作業ロール２は大きく下方向にたわみ、圧延材３の板端部の圧下を助長して耳波形状不良が発生する問題がある。
【０００７】
なお、作業ロールベンディング力４を大きくすれば耳波形状不良を緩和する方向とはなるものの、作業ロールネック部の強度限界のため作業ロールベンディング力の最大値は３０ｔｆ程度であるので、これを最大限に活用したとしても、作業ロールベンディング力による作業ロール２の上方向へのたわみは作業ロール胴端部に限定されてしまい、耳波形状不良を抜本的に解決するには至らなかった。
【０００８】
ここで、このように板幅の狭い圧延材３を圧延する場合に耳波形状不良が発生する問題は、分割ロールを９個配備した知能圧延機を用いた場合についても同様に発生する問題である。すなわち、上記問題は９個以上の分割ロールが配備されている知能圧延機を用いた場合に発生する。
【０００９】
この問題については、特許文献１は、３個以上の分割ロールを備えた知能圧延機を開示してはいるが、分割ロールの数が９個以上となった場合の分割ロールの使用方法については何ら開示していない。
また、特許文献２は、３個以上の分割ロールを有する知能圧延機の圧延制御方法において、分割ロールの測定荷重から推定される圧延材〜作業ロール間の幅方向荷重分布が所望の値になるように該幅方向板厚分布・形状制御装置を制御することを特徴とする知能圧延機の圧延制御方法については開示しているが、分割ロールの数が９個以上となった場合の分割ロールの使用方法については何ら開示していない。
【００１０】
あるいは、特許文献３は、作業ロールと分割ロールとの間のスリップを防止するため、分割ロール荷重を常に一定値以上にするように分割ロールの圧下機構を操作する知能圧延機の制御方法を、そして、特許文献４は、特許文献２に開示されている圧延制御方法を実施するための分割補強ロール系の変形マトリクスの同定方法については開示しているが、特許文献３と４のいずれもが分割ロールの数が９個以上となった場合の分割ロールの使用方法については何ら開示していない。
【特許文献１】特開平５−６９０１０号公報
【特許文献２】特開平６−２６２２２８号公報
【特許文献３】特開平５−１５４５３０号公報
【特許文献４】特開平８−１９２２０５号公報
【非特許文献１】第５８回塑性加工連合講演会講演論文集（２００７）、ｐｐ１５３−１５４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の解決すべき課題は、９個以上の分割ロールが配備されている知能圧延機を用いて比較的板幅の狭い圧延材を圧延する場合に耳波形状不良を発生させない圧延方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、作業ロール〜分割ロール荷重のスリップ限界と、そのスリップ限界を維持するための分割ロール荷重目標値を前提として考察した結果、圧延方向から見て圧延材の外側に位置する分割ロールの一部または全部を最初から非接触状態にして圧延することで、耳波形状不良の発生を防止できるという技術的知見を得た。本発明は、当該知見に基づいて完成されたものであり、その要旨とするところは以下のとおりである。なお、出願当初の請求項１に係る発明は、以下、参考例とする。
【００１３】
（参考例）少なくとも上下いずれか一方のロールアセンブリが軸方向に９以上の分割ロールに分割された分割補強ロールによって作業ロールを支持する機構で、各々の分割ロールが荷重検出装置と圧下機構を備える板圧延機を用いた圧延方法であって、圧延方向から見て圧延材の板幅をカバーする範囲に位置する分割ロールからなる接触ロール群は作業ロールと接触させ、残りの分割ロールの一部または全部については作業ロールと非接触状態にして圧延することを特徴とする圧延方法。
【００１４】
（１）少なくとも上下いずれか一方のロールアセンブリが軸方向に９以上の分割ロールに分割された分割補強ロールによって作業ロールを支持する機構で、各々の分割ロールが荷重検出装置と圧下機構を備える板圧延機を用いた圧延方法であって、圧延方向から見て圧延材の板幅をカバーする範囲に位置する分割ロールからなる接触ロール群と、圧延方向から見て当該接触ロール群の両側に位置する少なくとも一対の分割ロールは作業ロールと接触させ、残りの分割ロールの一部または全部については作業ロールと非接触状態にして圧延することを特徴とする圧延方法。
【００１５】
（２）少なくとも上下いずれか一方のロールアセンブリが軸方向に９以上の分割ロールに分割された分割補強ロールによって作業ロールを支持する機構で、各々の分割ロールが荷重検出装置と圧下機構を備える板圧延機を用いた圧延方法であって、圧延方向から見て圧延材の板幅をカバーする範囲に位置する分割ロールからなる接触ロール群と、圧延方向から見て作業ロールの両端側に位置する少なくとも一対の分割ロールは作業ロールと接触させ、残りの分割ロールの一部または全部については作業ロールと非接触状態にして圧延することを特徴とする圧延方法。
【００１６】
（３）圧延操業開始前に圧延操業で使用される可能性がある分割ロールの負荷パターンの全てに対してキスロール締め込みテストを行って変形特性同定のためのデータを採取することにより分割補強ロール系の変形特性を予め同定し、圧延操業時には当該変形特性を用いて圧延材と作業ロールの間に作用している圧延荷重の幅方向分布を推定して圧延することを特徴とする前記（１）または（２）記載の圧延方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るすべての圧延方法は、圧延方向から見て圧延材の板幅をカバーする範囲に位置する分割ロールからなる接触ロール群と、圧延方向から見て当該接触ロールの両側、または作業ロールの両端側に位置する少なくとも一対の分割ロールは作業ロールに接触させ、残りの分割ロールの一部または全部を非接触状態にして圧延するので、板幅の外側で作業ロールを押す力が大幅に減少し、その結果、板幅の外側の作業ロールのたわみが大幅に緩和されて、圧延材の耳波形状不良の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図２〜７を参照して、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
図２は本発明に係る圧延方法の一形態を示す模式図であり、この例においては、圧延直前に行う設定計算時に、圧延材３の板幅情報を前提として、圧延方向から見て圧延材３の板幅をカバーする範囲に位置する分割ロール、換言すると圧延方向から見てその直下に圧延材３が存在する分割ロール（以下、接触ロール群と称する）、すなわち、図２に示すところの＃８〜１２分割ロールは作業ロール２と接触させ、残りの分割ロールの一部または全部については作業ロール２と非接触状態にして圧延材３を圧延する。
【００１９】
ここでいう残りの分割ロールとは、図２に示すところの＃１〜７分割ロール、および＃１３〜１９分割ロールのことであり、その一部を作業ロール２と非接触状態にするとは、各々の分割ロールが備える独立した圧下機構を用いて、例えば、図２に示すところの＃３〜６分割ロールおよび＃１４〜１７分割ロールを退避させて、作業ロール２と接触しないようにすることを言う。
【００２０】
このように圧延方向から見て圧延材の外側に位置する分割ロールであってその直下に圧延材が存在しない分割ロールの一部または全部を作業ロール２と接触しないようにすることにより、板幅の外側で作業ロール２を下方向に押す力が図１と比較して大幅に減少し、その結果、板幅の外側の作業ロール２のたわみが大幅に緩和されて、圧延材３の耳波形状不良の発生を防止できる。
【００２１】
なお、図２では圧延方向から見て圧延材３の上側に分割ロールを配備しているが、圧延材３の下側に設けてもよいし、双方に設けてもよい。例えば、下側に設ける場合には、圧延方向から見て圧延材の板幅をカバーする範囲に位置する分割ロール、換言すると圧延方向から見てその直上に圧延材が存在する分割ロールからなる接触ロール群は作業ロールと接触させ、残りの圧延方向から見て圧延材の外側に位置する分割ロールであってその直上に圧延材が存在しない分割ロールの一部または全部を作業ロールと接触しないようにすることにより、板幅の外側で作業ロールを上方向に押す力が大幅に減少し、その結果、板幅の外側の作業ロールのたわみが大幅に緩和されて、圧延材の耳波形状不良の発生を防止できる。
【００２２】
ここで、図２の例では、接触ロール群、すなわち、＃８〜１２分割ロールの他に、圧延方向から見て当該接触ロール群の両側に位置する一対の分割ロール、すなわち、＃７および＃１３分割ロールを作業ロール２と接触させている。
これは、圧延材３の板端部の板厚減少、すなわちエッジドロップに沿って作業ロール２をたわませることを意図した好ましい実施形態であり、この場合、残りの分割ロール、すなわち、＃１〜６分割ロールおよび＃１４〜１９分割ロールの一部または全部について作業ロール２と非接触状態にして圧延することにより、エッジドロップに対応しながら圧延材３の耳波形状不良の発生を防止できる。
なお、エッジドロップが大きく、これに対応する場合には、＃６〜７分割ロールおよび＃１３〜１４分割ロールを作業ロール２と接触させてもよいし、＃５〜７分割ロールおよび＃１３〜１５分割ロールを作業ロール２と接触させてもよい。
【００２３】
また、図２の例では、接触ロール群、すなわち、＃８〜１２分割ロールの他に、圧延方向から見て作業ロール２の両端側に位置する二対の分割ロール、すなわち、＃１、＃２、＃１８、および＃１９分割ロールを作業ロール２と接触させている。
これは、作業ロール両端部で作業ロールベンディング力４をサポートして、作業ロール２の振動を防止して安定した作業ロールの回転を実現するための措置であり、この場合、残りの分割ロール、すなわち、＃３〜７分割ロールおよび＃１３〜１７分割ロールの一部または全部について作業ロール２と非接触状態にして圧延することにより、作業ロール２の安定した回転を実現しながら圧延材３の耳波形状不良の発生を防止できる。
なお、この例においては、作業ロール２の両端側に位置する二対の分割ロールを作業ロール２と接触させているが、一対の分割ロール、すなわち、＃１および＃１９分割ロールを接触させるだけでも作業ロール２の振動抑制に所定の効果を発揮するので、この形態であってもよい。
【００２４】
図３は、請求項１に係る本発明の圧延方法の形態を示す模式図であり、より具体的には、９個の胴長２２０ｍｍの分割ロールに分割された分割補強ロール１で胴長２１００ｍｍ、直径２００ｍｍの作業ロール２をサポートする知能圧延機を用いて、板幅６００ｍｍの圧延材３を圧延する場合の図である。
この場合でも＃１〜３分割ロールおよび＃７〜９分割ロールの下には圧延材３が存在しないため、これらを含む全ての分割ロールを作業ロール２と接触させた場合には、圧延材３の外側の作業ロールの下方向へのたわみが過大となって、圧延材３の圧延前のエッジドロップが小さい場合には耳波形状不良が発生する。
そこで図３では、接触ロール群、すなわち、＃４〜６分割ロールの他に、圧延方向から見て当該接触ロール群の両側に位置する二対の分割ロール、すなわち、＃２、＃３、＃７および＃８分割ロールを作業ロール２と接触させ、残りの分割ロール、すなわち、＃１および＃９分割ロールを作業ロール２と非接触状態にして圧延材３を圧延することにより、耳波形状不良の発生を防止している。
【００２５】
また、図４は図３と同じ知能圧延機を用いた圧延方法の別の形態を示す模式図であるが、この例においては作業ロール２の回転を安定化するために、接触ロール群、すなわち、＃４〜６分割ロールの他に、圧延方向から見て作業ロール２の両端側に位置する二対の分割ロール、すなわち、＃１、＃２、＃８、および＃９分割ロールを作業ロール２と接触させ、残りの分割ロール、すなわち、＃３および＃７分割ロールを作業ロール２と非接触状態にして圧延材３を圧延することにより、耳波形状不良の発生を防止している。
【００２６】
ところで、知能圧延機は圧延材〜作業ロール間に作用する圧延荷重分布をリアルタイムに推定して制御するため、分割補強ロール系の変形特性を予め同定しておく必要がある（例えば、特許文献４参照）。
そこで、知能圧延機では、圧延操業開始前にキスロール締め込み状態で、各分割ロールが備える圧下機構を操作して、分割ロール位置を個々または複数個同時に変化させ、分割ロール荷重および位置を検出し、これらのデータに基づいて分割補強ロール系の変形マトリクスを含む変形特性を同定している。
【００２７】
しかしながら、本発明に係る圧延方法のように分割ロールの一部を非接触として圧延操業を実施すると、分割ロールを支持しているフレーム等の構造部材の変形が、すべての分割ロールに荷重が作用する場合とは異なってくる。
したがって、すべての分割ロールに荷重が作用している状態で求めた分割ロールの変形特性を本発明に係る圧延方法に適用しても、分割ロール変形量の推定値に誤差が生じ、圧延荷重分布計算にも誤差が生じることになる。
【００２８】
この問題を解決するため、本発明に係る圧延方法においては、以下に示すように圧延操業で使用される可能性がある分割ロールの負荷パターンの全てに対してキスロール締め込みテストを行って、変形特性同定のためのデータを採取し、圧延操業時には圧延直前に次に圧延する圧延材の板幅データ等から非接触とする分割ロールを決定し、当該分割ロール使用状態に対応する変形特性データを用いて、圧延材〜作業ロール間に作用する圧延荷重の幅方向分布を推定して制御を実行する。
【００２９】
図５は、すべての分割ロールを接触状態としてキスロール締め込みデータを採取している状態を示す。
ここで、図５に示すような９個の分割ロールを配備した知能圧延機の場合には、図３に示したように＃１および＃９分割ロールを非接触として圧延する可能性がある。したがって、図６に示すように＃１および＃９分割ロールを非接触とした状態におけるキスロール締め込みデータについても採取する。
同様に、図４に示したように＃３および＃７分割ロールを非接触として圧延する可能性もある。したがって、図７に示すように＃３および＃７分割ロールを非接触とした状態におけるキスロール締め込みデータについても採取する。
このように全てのパターンに対してキスロール締め込みデータを採取して、分割補強ロール系の変形特性を予め同定しておくことで、実際の圧延操業時には正確な分割補強ロール系の変形特性を用いることができ、これにより圧延荷重分布の推定精度が大幅に向上する。
なお、図５〜７では下補強ロール８が一体ロールの例を示しているが、前記したように下補強ロール８が分割補強ロール形式であっても本発明は同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来技術に係る圧延方法を示す模式図である。
【図２】本発明に係る圧延方法の一形態を示す模式図である。
【図３】本発明に係る圧延方法の別の形態を示す模式図である。
【図４】本発明に係る圧延方法のさらに別の形態を示す模式図である。
【図５】キスロール締め込みデータの採取方法を示す模式図である。
【図６】キスロール締め込みデータの採取方法を示す模式図である。
【図７】キスロール締め込みデータの採取方法を示す模式図である。
【図８】知能圧延機の構成図であり、（ａ）平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）側面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  分割補強ロール          ２  作業ロール
３  圧延材                  ４  作業ロールベンディング力
５  荷重検出装置            ６  圧下機構
７  下作業ロール            ８  下補強ロール
【図１】
0004995118.tif 000002
【図２】
0004995118.tif 000003
【図３】
0004995118.tif 000004
【図４】
0004995118.tif 000005
【図５】
0004995118.tif 000006
【図６】
0004995118.tif 000007
【図７】
0004995118.tif 000008
【図８】
0004995118.tif 000009