JP2015009261A - 冷間圧延機のチャタリング検出方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷間圧延機におけるチャタリングの発生を的確に検出することができる、冷間圧延機のチャタリング検出方法および装置を提供する。【解決手段】冷間圧延機の振動を測定し、測定された振動を周波数解析して、得られた振動強度が予め設定した強度閾値より大きい場合にチャタリングが発生していると判断することとし、その際に、強度閾値を周波数帯ごとに設定する。【選択図】図４

Description

本発明は、冷間圧延機の振動に起因して発生するチャタリングを検出する方法および装置に関するものである。

鋼板を冷間圧延する際に発生するチャタリングは、冷間圧延機の振動現象であり、数１０Ｈｚから６００Ｈｚ程度の振動数(周波数)にわたって複数の振動数(周波数)で発生することが知られている（例えば、非特許文献１参照）。

すなわち、チャタリングの発生原因としては、冷間圧延機の固有振動と圧延ロールなどの回転系の振動との共振のほか、圧延ロールと鋼板との間のスリップ現象、ロールチョックのフレーキングなどによる冷間圧延機の振動が考えられ、それぞれの発生原因に応じて異なる周波数で発生すると言われている。

そして、チャタリングの振動強度（振幅または振動加速度）が大きいほど、鋼板の板厚への影響が大きく、それによって板厚変動が発生する。

このようなチャタリングの発生を直接的に検出する方法としては、冷間圧延直後の鋼板の板厚（板厚変動）を測定し、その測定結果に基づいて検出する方法が考えられるが、圧延速度が速いため、冷間圧延機出側に設けられた板厚計では、チャタリングの発生を検出することは困難である。そのため、チャタリングの発生を間接的に検出する方法を取らざるを得ない。

そこで、チャタリングの発生を間接的に検出する方法としては、冷間圧延機の振動を測定する方法がしばしば取られる。

例えば、特許文献１では、振動センサーを冷間圧延機のハウジングの上部に設置して、冷間圧延機の振動を測定し、測定した振動波形を周波数変換（周波数解析）した後、発生強度と強度閾値との比較により、チャタリングの発生を検出する方法を行っている。

ちなみに、図１は、特許文献１記載の検出方法の具体例を示すものである。図１（ａ）は、測定された振動波形であり、図１（ｂ）は、それを周波数解析（ここでは、高速フーリエ変換ＦＦＴ：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）した結果である。

特開２０１０−２３４４２２号公報 特開２００１−２５８１２号公報

板圧延の理論と実際（改訂版） 社団法人日本鉄鋼協会 ２０１０

しかしながら、特許文献１に記載の方法には、以下のような問題がある。

すなわち、特許文献１に記載の方法では、図１に示したように、周波数解析して得られた振動強度（発生強度）に対して、１個の強度閾値を用いてチャタリングの発生を検出している。

これに対して、実際にチャタリングが発生する際には、常に一定の振動強度（強度閾値）以上の場合に発生するとは限らず、特に低い周波数領域では振動強度が高くてもチャタリングが発生しにくい。例えば、図２（ｂ）に示すように、発生周波数が１２４Ｈｚで発生強度が０．０３６の場合にはチャタリングが発生しているのに対して、図２（ａ）に示すように、発生周波数が７６Ｈｚで発生強度が０．０５の場合はチャタリングが発生していない。

また、例えば、図３は、チョックフレーキングによる振動（チャタリング発生）の場合について、周波数解析後の振動強度を示したものであるが、チョックフレーキングによる振動の強度よりも、低周波数領域に生じた回転系による振動の強度の方が高くなっている。すなわち、常にチャタリングが最も高い強度を示すわけではない。

したがって、特許文献１に記載の方法のように、１個の強度閾値を用いてチャタリングの発生を検出する方法では、チャタリングを過剰検出（誤検出）したり、逆に、検出すべきチャタリングを見逃したりする可能性がある。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、冷間圧延機におけるチャタリングの発生を的確に検出することができる、冷間圧延機のチャタリング検出方法および装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。

［１］冷間圧延機のチャタリングを検出する方法であって、冷間圧延機の振動を測定し、測定された振動を周波数解析して、得られた振動強度が予め設定した強度閾値より大きい場合にチャタリングが発生していると判断することとし、前記強度閾値を周波数帯ごとに設定することを特徴とする冷間圧延機のチャタリング検出方法。

［２］前記周波数帯と強度閾値は、圧延する鋼帯の鋼種、幅、板厚によって変更可能にすることを特徴とする前記［１］に記載の冷間圧延機のチャタリング検出方法。

［３］冷間圧延機の振動を測定する際には、ミルハウジングの上下方向の振動を測定することを特徴とする前記［１］または［２］に記載の冷間圧延機のチャタリング検出方法。

［４］冷間圧延機のチャタリングを検出する装置であって、冷間圧延機の振動を測定する振動測定装置と、測定された振動を周波数解析する周波数解析装置と、得られた振動強度が予め設定した強度閾値より大きい場合にチャタリングが発生していると判断する発生判断装置を備え、前記強度閾値が周波数帯ごとに設定されていることを特徴とする冷間圧延機のチャタリング検出装置。

［５］前記周波数帯と強度閾値は、圧延する鋼帯の鋼種、幅、板厚によって変更可能になっていることを特徴とする前記［４］に記載の冷間圧延機のチャタリング検出装置。

［６］前記振動測定装置は、ミルハウジングの上下方向の振動を測定することを特徴とする前記［４］または［５］に記載の冷間圧延機のチャタリング検出装置。

本発明においては、冷間圧延機におけるチャタリングの発生を的確に検出することができる。

従来技術（特許文献１）を示す図である。 周波数解析結果とチャタリング発生の関係について例示した図である。 チョックフレーキング発生時の周波数解析結果を示す図である。 本発明の一実施形態における周波数解析結果と強度閾値を示す図である。 本発明の一実施形態におけるシステム構成を示す図である。

本発明においては、冷間圧延機の振動を測定し、測定された振動を周波数解析して、得られた振動強度が予め設定した強度閾値より大きい場合にチャタリングが発生していると判断することとし、その際に、強度閾値を周波数帯ごとに設定するようにしている。

以下に、本発明の一実施形態について述べる。

なお、ここでは、ワークロール径６００ｍｍ、バックアップロール径１４９０ｍｍの４段冷間圧延機によって、鋼種ＳＰＣＥＵ材の鋼帯を、入側板厚３．５ｍｍ、出側板厚０．７５ｍｍ、圧延速度１０００ｍｐｍで圧延した。その際に、ミルハウジング上部に振動計を設置しておき、冷間圧延機の上下方向の振動を測定した。

図４は、振動計によって得られた振動波形を周波数解析装置によって周波数解析した結果と、予め設定した強度閾値を示す図である。

図４に示すように、この実施形態においては、周波数領域を第１周波数帯（０〜１００Ｈｚ）、第２周波数帯（１００〜２５０Ｈｚ）、第３周波数帯（２５０〜７５０Ｈｚ）の三つの周波数帯に分け、それぞれの周波数帯ごとに強度閾値を設定している。

ここで、周波数帯ごとに強度閾値を設定する際には、前述したように、低い周波数領域では振動強度が高くてもチャタリングが発生しにくいということを考慮して、低周波数帯（第１周波数帯）から高周波数帯（第３周波数帯）に向かって、順次、強度閾値を小さく設定している。

また、周波数帯と強度閾値の設定は、これまでの操業実績や実験結果等に基づいて行えばよく、圧延する鋼帯の鋼種、寸法（幅、板厚）によって、周波数帯と強度閾値を変更できるようにしておくことが好ましい。

図５は、圧延する鋼帯の鋼種、寸法に合わせて周波数帯と強度閾値を設定する際のシステム構成を示すものである。

図５の場合は、Ｏ／Ｃ（オンラインコンピュータ）で周波数帯と強度閾値を設定し、それをＰ／Ｃ（プロセスコンピュータ）を介して、振動計の測定値と周波数解析結果と照合するようにしている。

なお、Ｐ／Ｃ（プロセスコンピュータ）で周波数帯と強度閾値を設定するようにしてもよい。

本発明の実施例として、ワークロール径６００ｍｍ、バックアップロール径１４９０ｍｍの４段冷間圧延機を用いて、鋼種ＳＰＣＥＵ材の鋼帯を、入側板厚３．５ｍｍ、出側板厚０．７５ｍｍ、圧延速度１０００ｍｐｍで圧延を行い、チャタリングの検出を実施した。

その際に、本発明例として、上記の本発明の一実施形態に基づいて、チャタリングの検出を行った。一方、比較例として、前述した特許文献１に記載の方法を用いて、チャタリング発生の検出を行った。

そして、圧延後の鋼帯を巻き戻して、実際にチャタリングが発生したか否かを調べて、それぞれの検出結果と突き合わせた。

その結果、比較例では、実際にはチャタリングが発生した形跡がないのに、チャタリングが発生したと判断したり、実際にはチャタリングが発生しているのに、チャタリングは発生していないと判断したりする誤検出がかなりあった。

これに対して、本発明例では、上記のような誤検出は無く、的確にチャタリングが発生を検出することができた。

Claims (6)

1. 冷間圧延機のチャタリングを検出する方法であって、冷間圧延機の振動を測定し、測定された振動を周波数解析して、得られた振動強度が予め設定した強度閾値より大きい場合にチャタリングが発生していると判断することとし、前記強度閾値を周波数帯ごとに設定することを特徴とする冷間圧延機のチャタリング検出方法。
2. 前記周波数帯と強度閾値は、圧延する鋼帯の鋼種、幅、板厚によって変更可能にすることを特徴とする請求項１に記載の冷間圧延機のチャタリング検出方法。
3. 冷間圧延機の振動を測定する際には、ミルハウジングの上下方向の振動を測定することを特徴とする請求項１または２に記載の冷間圧延機のチャタリング検出方法。
4. 冷間圧延機のチャタリングを検出する装置であって、冷間圧延機の振動を測定する振動測定装置と、測定された振動を周波数解析する周波数解析装置と、得られた振動強度が予め設定した強度閾値より大きい場合にチャタリングが発生していると判断する発生判断装置を備え、前記強度閾値が周波数帯ごとに設定されていることを特徴とする冷間圧延機のチャタリング検出装置。
5. 前記周波数帯と強度閾値は、圧延する鋼帯の鋼種、幅、板厚によって変更可能になっていることを特徴とする請求項４に記載の冷間圧延機のチャタリング検出装置。
6. 前記振動測定装置は、ミルハウジングの上下方向の振動を測定することを特徴とする請求項４または５に記載の冷間圧延機のチャタリング検出装置。

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