JP5253153B2 - 粗圧延ロールスタンドで粗ストリップの幾何学的形状に適切な影響を与える方法と装置 - Google Patents

Description

この発明は、一つの或いは複数の粗圧延ロールスタンドスタンドにおいてスラブが粗ストリップに圧延される、熱間ストリップ圧延ライン或いはステッケル圧延ラインにおいて熱間圧延を行うための方法と装置に関する。

この場合に得られる粗ストリップは直線状、即ち粗ストリップが僅かなキャンバ曲り（Ｓａｅｂｌｉｇｋｅｉｔ）を有し、かつストリップ幅にわたり厚みウエッジ状曲りを有しているのが普通である。この場合は、粗圧延ロールスタンドは粗ストリップの幾何的学形状を得ることを目的としているのみならず、粗圧延ロールスタンドスタンドに入るスラブが既にウエッジ状の曲り或いはキャンバ曲りを有していることから、粗ストリップを適切に改善することを課題にしている。この場合、スラブ厚みが幅に対する比でまだ比較的に大きく、従ってロール隙間内での材料横流れが起こり得るので、粗ストリップの幾何学的形状の変更がとりわけ第一パスにおいて行われる。

熱間ストリップの圧延の場合、圧延操業中に時折種々の度合いのパス低減がロール間隙（ストリップ幅）の全長にわたって行われるが、このパス低減は被圧延材の硬度の変化、ロール間隙自体の変化に帰されるか或いは走入する被圧延材の幾何学的形状に帰される。この種々の度合いの大きさのパス低減は、スタンド内の被圧延材の側方向での偏向と位置ずれした運動や抜出る熱間ストリップの側方向での曲りを招く。

抜出る熱間ストリップを通板制御を行うため或いは曲り修正を行うために、種々の方法と装置が知られている。

ドイツ特許出願公開第１９７０４３３７号明細書（特許文献１）には、圧延ラインを通る通過の際に圧延ストリップの通板制御するために、少なくともロールスタンドにあって圧延ラインの中心に対する圧延ストリップの位置を測定し、測定値の使用の下でこのロールスタンドのロールの長手方向における圧延力分布を所望目標位置に制御することが提案されている。この処置によってより良い圧延ラインの中心に対する圧延ストリップの近似的に対称的な通板が達成され、無論、場合によっては、ウエッジ状の曲り有する圧延ストリップの形成の下で達成される。

ストリップが、幅に応じた影響を与えるためのエッジ圧延装置と厚みに影響を与えるための水平圧延装置とを備えている粗ストリップ圧延ラインを経て連続的に運動させられる、圧延ストリップの側方方向の曲りを阻止する可能な方法は、ドイツ特許第４３１０５４７号明細書（特許文献２）によると、圧延ストリップの側方方向に液圧式に調整可能に側面ガイドが設けられ、これらの側面ガイドはエッジ圧延装置の前後に配置されていて、圧延されたスラブの側方方向への変位を制御し、側面ガイド間隔の交互の狭まりによって圧延ストリップの障害のない走入と走出を可能とする。

ドイツ特許第３１１６２７８号明細書（特許文献３）から、特に仕上げ圧延にあってストリップの通板位置を制御する装置が知られており、この装置にあっては圧延ストリップの傍に配置されたガイド枠が圧延ストリップを側方方向で押圧するガイドローラをもつ曲げビームを有している。これらローラの位置決め制御には、所定目標値を超過する圧縮力の発生の際には開口方向でガイド枠或いはガイドローラの変位を誘起する圧力制御が重複されている。
ドイツ特許出願公開第１９７０４３３７号明細書 ドイツ特許第４３１０５４７号明細書 ドイツ特許第３１１６２７８号明細書

この公知の先行技術から出発して、この発明の課題は、厚みウエッジ状曲りを持たない、かつチャンバ曲りを持たない真っ直ぐな粗ストリップを製造する目的で、従来の熱間ストリップ圧延ライン或いはステッケル圧延ラインで熱間圧延を行う際に粗ストリップの幾何学的形状に適切な影響を与えることである。

上記の課題は、請求項１の特徴とする特徴事項を備える方法により、少なくとも一つの粗圧延ロールスタンドにおいてスラブを粗ストリップに圧延する際に、粗ストリップ幾何学的形状に適切に影響を与えるために、粗圧延ロールスタンドにおいて動力学的に圧下を行うための旋回制御ＲＡＣと、粗圧延スタンドの前後に設けられていて、迅速かつ頑丈な側面ガイド−これらの側面ガイドを調節するためにこれらの側面ガイドを調節するピストンシリンダユニットのピストン位置並びにピストン圧力が使用される−の位置制御と動力制御とが、一つの或いは複数のパスで適切に、可逆的に或いは連続的な操作で、キャンバ曲りを有する或いはウエッジ状曲りを有するスラブが、直線状で、ウエッジ状曲りのない粗ストリップに変形されるように、互いに結合されて実施されることによって解決される。

粗ストリップの幾何学的形状のこの発明による影響は、水平ロールスタンド内における圧下と粗圧延ロールスタンドの前後の両調節可能な側面ガイドの調節とによって実施される。この場合、水平ロールスタンド内の圧下は、ストリップ幅にわたる一定したストリップ厚み（厚みウエッジ状曲りを持たない）が得られるように行われる。この目的で、この圧下は、粗圧延ロールスタンドでは従来は使用されなかった旋回制御ＲＡＣ（ロール整合制御）により、ロール間隙がストリップに端を発する障害があっても平行状態が維持されるように制御される。この場合、障害要因（Ｓｔｏｅｒｅｇｒｏｓｓｅ）とは、とりわけストリップ幅にわたる入側の厚みウエッジ状曲り、ストリップ幅にわたる温度差異、ロール間隙内のストリップの偏心的状態と入側と出側におけるストリップ幅にわたる不均一な引張力分布を称する。

旋回制御の原理は、差圧延力が測定されて、旋回制御によって旋回値が算出されることにある。このとき、この旋回値はその都度半分がスタンドの駆動側と操作側の別々の位置制御のための付加的な目標値として使用される。このとき、液圧式シリンダによる押圧力の調節は適切に行われる。旋回制御は、根本的に動力差に基づいて生じるスタンド横方向の伸びを補正する。

側面ガイドの役割は、ストリップの屈曲或いはねじれ（キャンバ形成）を阻止することである。このことに加えて、側面ガイドは各の側面おいてスタンドの中心に対して平行に且つ同じ間隔に保持されている。側面ガイドの相対する定規様の平行状態は機械により達せられ、電気的或いは液圧式駆動手段による調節が行われる。この明細書に記載されたこの発明による方法に関して言えば、液圧式駆動される側面ガイドが最も良く適している、というのは液圧式駆動手段が非常に動力学的であり且つストリップを直線に保持するために、莫大な費用なしに位置制御の外に動力制御も可能であるからである。位置制御部は、ストリップ幅より幾分大きく、例えば入側ではストリップ幅＋１０ｍｍと出側ではストリップ幅＋４０ｍｍの値である間隔に側面ガイドを維持する。

この位置制御部は、側面ガイドを過負荷から保護し且つ側面ガイドを一定した動力によりストリップを押圧する動力制御部と重複されている。この場合、位置監視部は側面ガイドが広がり運動した際、動力目標値を増大させる。

この調整システムと制御との本発明による協動と制御によって、キャンバ曲りを有する或いはウエッジ曲り有するスラブを直線状に且つウエッジ状の曲りを持たない粗ストリップに変形することが可能である。例えば厚みウエッジ状曲りを持つ直線状のスラブが粗圧延ロールスタンドに走入した場合、ロール間隙が強制的に平行に保持されることによりウエッジ状の曲りを持たない粗ストリップが形成されて走出する。この場合に強制された形状変更により、ストリップがある方向でキャンバ曲りを持って走出し、ストリップは入側でこの方向にねじれた状態で案内されることとなる。側面ガイドはこの運動を阻止し、この場合側面ガイドに対して有効となる反力が生じる。同時に、ストリップにはロール間隙に作用し且つロール間隙内で圧延方向に対して横方向の材料流れを発生させる張力がストリップ幅にわたり生じる。それ故に、被圧延材が適切な厚みを有している場合のみに生じるこの材料流れは、基本的には始めて粗ストリップの幾何学的形状のこの発明による影響を行うことを可能にする。

極端な幾何学的形状の欠陥がある場合の調整システムの過負荷を阻止し且つ複数のパスにわたる幾何学的形状の変更の按分を可能とするために、本発明により、ロールの圧下の制御と側面ガイドの調節の制御とを互いに組合わせることが可能である。この場合、組合せを行うために、前もって以下のことが行われる、即ち
・側面ガイドのその時点での押圧力或いはその時点での位置に依存した差圧延力の或い は最高旋回値の基準値を予め設定すること、
或いは
・その時点での差圧延力或いは差位置に依存する側面ガイドの位置目標値或いは動力目標値を予め設定すること、
が行われる。

以下に、この発明の更なる詳細と利点を概略的図面の図示された実施例にて詳細に説明する。

図１には、複数の制御部のこの発明による組合せの一部が図示されおり、この部分は粗圧延ロールスタンドの水平ロールのロール圧下に関し、しかも旋回制御ＲＡＣの制御綱要に関する。ワークロール２、バックアップロール３とスラブ４と共に正面図で図示した粗圧延ロールスタンド１において、駆動側ＡＳと操作側ＢＳでは上バックアップロール３の軸受に配置された液圧式シリンダ１５によってシリンダの駆動側力Ｆ_ＣＡＳ，操作側力Ｆ_ＣＢＳ が形成され、圧延過程にて生じる力はバックアップロール３の下軸受載置面において連続的に測定される。得られた駆動側動力測定値Ｆ_ＬｃＡＳと操作側動力測定値Ｆ_ＬｃＢＳから差圧延力ΔＦ_ＬＣが検出され、差圧延力の基準値Δ_ＦＲＥＦと共に旋回制御部ＲＡＣに供給され、ここで基準旋回値ΔＳ_ＲＡＣが算出される。次いで、この旋回値ΔＳ _ＲＡＣ は半分に分割さて、追加加目標値として、基準位置Ｓ _ＲＥＦ と共に、それぞれ上バックアップロール３の駆動側ＡＳと操作側ＢＳのための別箇の位置制御部２５のために使用され、この際圧下は側方で液圧式シリンダ１５によって行われる。

図２と３には、複数の制御部のこの発明による組合せの他の一部、しかも圧延ストリップの側方に粗圧延ロールスタンド１の一部として設けられている側面ガイド８、９の制御部が図示されている。この場合、図２はバックアップロール３とワークロール２を備える粗圧延ロールスタンドを平面図で示している。圧延方向７から出発して、ロール２、３の手前で入側ローラテーブル１６上において互いに相対して側面ガイド８が、液圧式駆動手段を有する粗圧延ロールスタンド１の駆動側ＡＳに配置された調節装置１８と共に、設けられている。この調節装置１８は、図３の回路概略図から明らかであるように、共通の液圧機構ユニット１１（液圧式ポンプ）、ピストンシリンダユニット１２、制御弁１３並びに幾つかの液圧導管１０から成る。さらに、ピストン位置を決定する測定装置１４と液圧を決定する測定装置１９が設けられている。スラブの走入とスタンド中心に対する心合せを容易にするために、側面ガイド８の間隔がその前端において楔状に拡大されている。

同じ様式で、ロール２、３の前方において抜出し側ローラテーブル１７（図２）上に互いに相対して側面ガイド９が配置されていて、その互いの間隔はここで変化されるストリップ幅に相応して適合されている（この変更は図面には図示されていない）。この発明により適用されている制御綱要を、図２に図示された側面ガイド９に関して図３に基づいて詳細に説明する。測定装置１４により検出されたその時点でのピストン位置は、位置計算機３０に供給され、測定装置１９により検出されたその時点での押圧力は動力計算機４０に供給される。そこで得られたその時点での位置に関する値Ｓ_ＳＡＣＴは位置制御部３５に供給され、押圧力に関するその時点での値Ｆ_ＳＡＣＴが動力制御部４５に供給される。位置に関する所与の基準値Ｓ _ＳＲＥＦ と液圧押圧力に関する所与の基準値Ｆ _ＳＲＥＦ によって、制御すべき位置と押圧力が検出され、制御弁１３を介してピストンシリンダユニット１２へ伝達される。

図４には、この発明による同時に実施される両制御がその作用に関して概略的に図示されている。圧延方向７においてロールスタンドに走入するスラブ４（ロールスタンドは単にワークロール２によって示される）は、駆動側ＡＳ方向に上昇する厚さをもつ、ｈ_０ により表されるスラブ幅にわたるウエッジ状の厚みプロフィルを有している。圧延過程によってウエッジ状の厚み形状が除去され、厚みプロフィルｈ_１をもつ粗ストリップが得られた。この場合、ワークロール２により形成される圧延力Ｆ_ＷＡＳは駆動側では操作側における圧延力Ｆ_ＷＡＳより大きく、これにより矢印方向６における駆動側から操作側への材料横流れが生じた。

ウエッジ状の厚みプロフィルの除去の際、走入するスラブ４の横ねじれと粗ストリップ５のキャンバ曲り形成を阻止するために、走入するスラブ４が側面ガイド８によって、抜出る粗ストリップ５は側面ガイド９によって側方で支持されている。

圧延スタンドの前後の支持力Ｆ_１とＦ_２は反力として張力形状σ_０を走入するスラブ４に発生させ、張力形状σ_１を走出する粗ストリップ５に発生させる。これら張力形状σ_０、σ_１はロール間隙間に作用し、スラブの幾何学的形状の欠陥の修正を可能とする材料横流れ６を可能とする。

図５には、調節システムの負荷を制限し且つスラブの幾何学的形状の修正の複数のパスへの按分を目標として、ロールの圧下と側面ガイドとの調節とのこの発明による組合せの前記可能性が概略的に図示されている。

この図に、組合せ制御ユニット５０が図示されており、この組合せ制御ユニットにロールスタンドのその時点での値、即ち
・差圧延力ΔＦ_ＬＣ
・差旋回値の差位置ΔＳ_ＲＡＣ
・側面ガイドの位置Ｓ_ＳＡＣＴ
・側面ガイドの押圧力Ｆ_ＳＡＣＴ
が、矢印で示した方向で入力され、そしてこの組合せ制御ユニットから、同様に矢印で示した方向で、次のロールスタンドスタンドにおいて使用する所与基準値が取り出される：
・差圧延力の基準値ΔＦ_ＲＥＦ
・最高旋回値ΔＳ_{ＲＡＣＭＡＸ}
・側面ガイドの位置基準値Ｓ_ＳＲＥＦ
・側面ガイドの力基準値Ｆ_ＳＲＥＦ

この発明は、図示された実施例には限定されることはなく、本発明構成がロールの旋回制御ＲＡＣと被圧延材のための側面ガイドの機械的調節との組合せを基礎としている限り、例えば使用された粗ストリップロールスタンド或いは側面ガイドの使用された駆動手段の構成に相応して変更できる。

ロール圧下の制御概要（旋回制御ＲＡＣ）を示す。 粗圧延ロールスタンドを平面図で示す。 側面ガイドの制御概略を示す。 図１と３の制御概略の組合せを示す。 ロール圧下と側面ガイドの調節の組合せを示す。

圧延スタンド
ＡＳ．．．．．圧延駆動側
ＢＳ．．．．．圧延操作側
１ ．．．．．粗圧延ロールスタンド
２ ．．．．．ワークロール
３ ．．．．．バックアップロール
４ ．．．．．スラブ
５ ．．．．．粗ストリップ
７ ．．．．．圧延方向
８ ．．．．．側面ガイド入側
９ ．．．．．側面ガイド出側
１０．．．．．液圧導管
１１．．．．．液圧ユニット
１２．．．．．側面ガイド用ピストンシリンダユニット
１３．．．．．制御弁
１４．．．．．ピストン調整用測定装置
１５．．．．．旋回制御用液圧シリンダ
１６．．．．．入側ローラテーブル
１７．．．．．出側ローラテーブル
１８．．．．．側面ガイド用調節装置
１９．．．．．液圧圧力用測定装置
２０．．．．．旋回制御ＲＡＣ（ロール整合制御）
２５．．．．．旋回制御用位置制御部
３０．．．．．側面ガイド用位置計算機
３５．．．．．側面ガイド用位置制御部
４０．．．．．側面ガイド用動力計算機
４５．．．．．側面ガイド用動力制御部
５０．．．．．組合せ制御ユニット
圧延ストリップ特性
６ ．．．．．横流れ方向
ｈ_０．．．．．入側厚みプロフィル
ｈ_１．．．．．出側厚みプロフィル
σ_０．．．．．入側張力プロフィル
σ_１．．．．．出側張力プロフィル
位置
Ｓ_ＲＥＦ．．．．基準位置
Ｓ_ＳＲＥＦ．．．．位置基準値
Ｓ_ＳＡＣＴ．．．．側面ガイドのその時点での位置
ΔＳ_ＲＡＣ．．．基準旋回値
ΔＳ_{ＲＡＣＭＡＸ}．．最高旋回値
動力
Ｆ_ＬｃＡＳ．．．．測定された動力、駆動側
Ｆ_ＬｃＢＳ．．．．測定された動力、操作側
Ｆ_ＣＡＳ．．．．シリンダ力、駆動側
Ｆ_ＣＢＳ．．．．シリンダ力、操作側
ΔＦ_ＬＣ．．．．差圧延力
ΔＦ_ＲＥＦ．．．差圧延力の基準値
Ｆ_ＳＲＥＦ．．．．側面ガイドの動力基準値
Ｆ_ＳＡＣＴ．．．．側面ガイドのその時点での押圧力
Ｆ_ＷＡＳ．．．．駆動側の圧延力
Ｆ_ＷＢＳ．．．．操作側の圧延力
Ｆ_１ 、Ｆ_２．．．側面ガイドへの動力

Claims (10)

1. 一つの或いは複数の粗圧延ロールスタンドにおいてスラブが粗ストリップに圧延される熱間ストリップ圧延ライン或いはステッケル圧延ラインにおいて被圧延材を熱間圧延する方法において、
   少なくとも一つの粗圧延ロールスタンド（１）においてスラブ（４）を粗ストリップ（５）に圧延する際に、粗ストリップ幾何学的形状に適切に影響を与えるために、
   粗圧延ロールスタンドにおいて動力学的に圧下を行うための旋回制御ＲＡＣ（２０）と、
   粗圧延スタンド（１）の前後に設けられていて、迅速かつ頑丈な側面ガイド（８、９）−これらの側面ガイド（８、９）を調節するためにこれらの側面ガイド（８，９）を調節するピストンシリンダユニット（１２）のピストン位置並びにピストン圧力が使用される−の位置制御（３５）と動力制御（４５）とが、一つの或いは複数のパスで適切に、可逆的に或いは連続的な操作で、キャンバ曲りを有する或いはウエッジ状曲りを有するスラブ（４）が、直線状で、ウエッジ状曲りのない粗ストリップ（５）に変形されるように、互いに結合されて実施されることを特徴とする方法。
2. 動力学的な圧下を旋回制御（ＲＡＣ［ロール整合制御］）（２０）によって実施し、測定された圧延力差（ΔＦ_ＬＣ）と圧延力差の基準値（ΔＦ_ＲＥＦ）とから最高旋回値（ΔＳ_{ＲＡＣＭＡＸ}）の考慮の下で基準旋回値（ΔＳ_ＲＡＣ）を算出し、この基準旋回値を半分づつ粗圧延ロールスタンド（１）の駆動側（ＡＳ）と操作側（ＢＳ）の個別の位置制御部（２５）用の付加目標値（基準位置Δ_ＲＥＦ）として使用することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 粗圧延ロールスタンド（１）の前後に配置された側面ガイド（８、９）をそれぞれの側面においてピストンシリンダユニット（１２）によってロールスタンド中心に対して平行にかつ同じ間隔に保持し、位置制御（３５）の外に、動力制御（４５）をも行うことを特徴とする請求項１或いは２に記載の方法。
4. 側面ガイド（８、９）の位置制御（３５）を、側面ガイド（８、９）の互いの横間隔がストリップ幅より少し大きくなるように実施し、粗圧延ロールスタンド（１）の入側ではストリップ幅からの側面ガイド（８）の間隔が粗圧延ロールスタンド（１）の出側における側面ガイド（９）のストリップ幅からの間隔より小さいことを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 動力制御（４５）によって側面方ガイド（８、９）を押圧力（Ｆ_１，Ｆ_２）により側方でスラブ（４）或いは粗ストリップ（５）に対して押圧し、その際側面方ガイド（８、９）を過負荷から保護することを特徴とする請求項３或いは４に記載の方法。
6. 側面方ガイド（８、９）が起こり得る退避が行われた際に、位置監視によって動力制御（４５）を動力目標値（Ｆ_ＳＡＣＴ）に相応して増大させることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 旋回制御ＲＡＣ（２０）と側面ガイド（８，９）の動力制御（３５，４５）とを、粗圧延ロールスタンド（１）に走入する被圧延材の幾何学的形状に極端な欠陥がある場合、所望の幾何学的形状への変更が複数のパスわたって行われるように、互いに組合わせることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法において、複数のパスにおいてにスラブ幾何学的形状の修正を按分するために、
   ・圧延力差ΔＦ_ＬＣ（Δは差を、Ｆは力を、Ｌはバックアップロールの軸受面およびＣ はコントロールを意味する。）
   ・基準旋回値ΔＳ_ＲＡＣ
   ・側面ガイドの位置Ｓ_ＳＡＣＴ
   ・側面ガイドの圧縮力Ｆ_ＳＡＣＴ
   に関するロールスタンドの現時点での値を、組合せ制御ユニット（５０）に入力し、次いでこの制御ユニットから次のロールスタンドにおいて使用する所与値、即ち
   ・圧延力差の参照値ΔＦ_ＲＥＦ
   ・最高旋回値ΔＳ_{ＲＡＣＭＡＸ}
   ・側面ガイドの位置基準値Ｓ_ＳＲＥＦ
   ・側面ガイドの力基準値Ｆ_ＳＲＥＦ
   が求められることを特徴とする方法。
9. 少なくとも一つのロールスタンドが旋回可能なロールにより形成され、被圧延材入側において被圧延材に対して側方の圧接力を及す装置を有する様式の、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法を実施するための、被圧延材を熱間ストリップ圧延ライン或いはステッケル圧延ラインにおいて熱間圧延する装置において、
   スラブ（４）を粗ストリップ（５）に熱間圧延するために、一つの旋回制御ＲＡＣ（２０）を備えた少なくとも一つの粗圧延ロールスタンド（１）が形成されていて、そして粗圧延スタンド（１）の被圧延材入側と被圧延材出側に位置制御（３５）と動力制御（４５）を備えた、ピストンシリンダユニット（１２）によって液圧により調節可能な側面ガイド（８、９）が設けられていて、粗圧延ロールスタンド（１）の旋回制御ＲＡＣ（２０）と側面ガイド（８、９）の位置制御（３５）と動力制御（４５）とが、一つの或いは複数のパスにおいて適切に可逆的に或いは連続操作により、キャンバ曲り或いはウエッジ状曲りを有するスラブ（４）が、直線状でかつウエッジ状曲りを持たない粗ストリップ（５）に変形されるように、互いに測定技術的におよび制御技術的に結合されていることを特徴とする装置。
10. 側面ガイド（８）の間隔が、そのスラブの入側における前端部において楔状に拡大されていることを特徴とする請求項９に記載の装置。

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