JP6841264B2 - Abnormal vibration detection method in cold rolling - Google Patents
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Description
本発明は、冷間圧延機で金属板の冷間圧延中に発生するチャタリングの検知に好適な冷間圧延における異常振動検出方法に関する。 The present invention relates to a method for detecting abnormal vibration in cold rolling, which is suitable for detecting chattering generated during cold rolling of a metal plate in a cold rolling machine.
一般的に、自動車や飲料缶等に使用される鋼板は、連続鋳造、熱間圧延、冷間圧延を施され、焼鈍、鍍金工程を経た後に、各々の形に即した加工が行われる。ここで、冷間圧延工程は、製品としての鋼板板厚を決定する最終工程である。近年は鍍金厚みを薄くすることがより多く行われており、鍍金前の鋼板表面が鍍金後の最終製品の表面を決定してしまうことから、表面欠陥を防止する機能も冷間圧延工程に求められてきている。 Generally, steel sheets used for automobiles, beverage cans, etc. are continuously cast, hot-rolled, and cold-rolled, annealed, and plated, and then processed according to each shape. Here, the cold rolling process is the final process for determining the thickness of the steel plate as a product. In recent years, it has become more common to reduce the plating thickness, and since the surface of the steel sheet before plating determines the surface of the final product after plating, a function to prevent surface defects is also required in the cold rolling process. Has been done.
冷間圧延工程で発生する表面欠陥の一つに、チャタマークが挙げられる。このチャタマークは、金属帯の幅方向に延びる線状のマークが金属帯の長手方向に沿って周期的に現れる模様のことであり、主に冷間圧延機の振動(以降、チャタリングと称す)により発生するとされている。非常に軽度のチャタマークは、圧延後の目視検査や板厚測定等で判明せず、鍍金工程後に初めて判明するため、製品の生産性を大きく阻害する要因となる。また、特に缶用鋼板や電磁鋼板等の薄物材料では、チャタリングによる板厚、張力の急激な変動により、板が破断するなどの現象が発生し生産を阻害することが知られている。
このため、従来にあっては、生産性の阻害や表面欠陥の防止の観点から、チャタリングの検出方法や防止方法が多く提案されている。
Chatter mark is one of the surface defects generated in the cold rolling process. This chatter mark is a pattern in which linear marks extending in the width direction of the metal band appear periodically along the longitudinal direction of the metal band, and are mainly vibrations of a cold rolling mill (hereinafter referred to as chattering). It is said that it is caused by. Very mild chatter marks are not found by visual inspection or plate thickness measurement after rolling, but are found only after the plating process, which is a factor that greatly impairs product productivity. Further, it is known that especially in thin materials such as steel sheets for cans and electromagnetic steel sheets, phenomena such as breakage of the plates occur due to sudden fluctuations in plate thickness and tension due to chattering, which hinders production.
For this reason, in the past, many methods for detecting and preventing chattering have been proposed from the viewpoint of inhibiting productivity and preventing surface defects.
例えば、特許文献1には、圧延機各部の1箇所以上に振動検出器を設置して運転中の圧延機各部の振動を検出し、圧延機各部の検出した振動から圧延機のチャタリングを検出する方法において、ミル固有振動数、ギヤの噛合い不良、ベアリング不良、スピンドルとロールのカップリングのガタ、ロール疵より発生する固有の振動周波数をそれぞれ計算してチャタマーク発生原因毎の基本周波数とし、圧延機各部の振動変位、振動速度または振動加速度を検出し、検出した各部の振動変位、振動速度または振動加速度の周波数分析を行うとともに、張力、圧延トルク、圧延速度、圧延荷重、板厚変動の圧延パラメータの実測値の周波数分析を行った結果が、チャタマーク発生原因毎の基本周波数の整数倍の周波数において設定値を超えたとき、チャタリング発生と判定し、その発生原因を基本周波数から特定する圧延機のチャタリング検出方法が開示されている。
For example, in
また、特許文献2には、冷間圧延機の各スタンド間または冷間圧延機出側の小径ロールの内、少なくとも1つの小径ロールで検出した振動信号を収集する、振動信号収集ステップと、収集した振動信号の高速フーリエ変換方式の周波数解析を行い、振動信号に含まれる周波数成分とそのスペクトル値を得る、FFT周波数解析の実行ステップと、FFT周波数解析の実行ステップで得た周波数成分の内、鋼板の弦振動の周波数と同じ周波数成分のスペクトル値が、予め設定した閾値を超過した場合に振動異常が生じていると判定する、振動異常判定ステップとを有する冷間圧延における振動異常検出方法が開示されている。
Further,
更に、特許文献3には、冷間圧延機の固有振動数と、冷間圧延機の最終スタンドと冷間圧延機出側で鋼板に最初に接触する小径ロールとの間を弦長とする鋼板の弦振動の周波数とが一致しないようにするとともに、鋼板表面に生じる曲げ歪みを、鋼板が塑性変形しない大きさとなるようにする鋼板のチャタマーク防止方法が開示されている。 Further, Patent Document 3 describes a steel sheet having a chord length between the natural frequency of the cold rolling mill and the small diameter roll that first contacts the steel plate on the exit side of the cold rolling mill from the final stand of the cold rolling mill. Disclosed is a method for preventing chatter marks on a steel sheet so that the frequencies of the chord vibrations of the steel sheet do not match and the bending strain generated on the surface of the steel sheet is set to a size that does not cause plastic deformation of the steel sheet.
しかしながら、特許文献1に示す圧延機のチャタリング検出方法、特許文献2に示す冷間圧延における振動異常検出方法、及び特許文献3に示す鋼板のチャタマーク防止方法にあっては、以下の問題点があった。
即ち、特許文献1に示す圧延機のチャタリング検出方法の場合、圧延機本体により発生する振動のみに着目しており、各圧延スタンドの入側及び出側に設置されている、一定値以上の角度で金属帯が巻きついている小径ロールの駆動系などに起因する振動に対応することができない。
However, the chattering detection method of the rolling mill shown in
That is, in the case of the chattering detection method of the rolling mill shown in
本発明者らの研究により、上記のような小径ロールの振動がチャタマークに影響することが明らかになった。また、圧延機本体で発生する振動においても、圧延機本体のうちハウジング等に設置した振動計で検知できず、小径ロールの振動により検知できる場合が多くあることも知見した。
また、特許文献2に示す冷間圧延における振動異常検出方法及び特許文献3に示す鋼板のチャタマーク防止方法の場合、弦振動による振動の発生を抑制することができるものの、各圧延スタンド間及び最終圧延スタンドの出側に配置され、一定値以上の角度で金属帯が巻きついている小径ロールの駆動系または駆動軸に起因する振動によるチャタマークの発生を防止することができない。
The research by the present inventors has clarified that the vibration of the small-diameter roll as described above affects the chatter mark. It was also found that the vibration generated in the rolling mill main body cannot be detected by the vibrometer installed in the housing or the like in the rolling mill main body, but can be detected by the vibration of the small diameter roll in many cases.
Further, in the case of the vibration abnormality detection method in cold rolling shown in
従って、本発明は、これら従来の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、冷間圧延においてチャタマークを発生させる、各圧延スタンド間及び最終圧延スタンドの出側に配置され、一定値以上の角度で金属帯が巻きついている小径ロールの駆動系または駆動軸に起因する異常振動を精度よく検出することができる、冷間圧延における異常振動検出方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made to solve these conventional problems, and an object thereof is arranged between each rolling stand and on the exit side of the final rolling stand, which generates chatter marks in cold rolling. It is an object of the present invention to provide a method for detecting abnormal vibration in cold rolling, which can accurately detect abnormal vibration caused by a drive system or a drive shaft of a small-diameter roll in which a metal band is wound at an angle of a certain value or more.
先ず、本発明者らは、図12に示すようなタンデム圧延機である冷間圧延設備100により、種々の調査をした結果、従来の方法(特許文献1による方法)では、誤検出が多くなることを見出した。すなわち、圧延後や鍍金後に表面欠陥として現れないにもかかわらず、振動値の高い例が多く発生することが判明した。これは、タンデム圧延機では、周辺設備が多いために周囲のノイズの影響を受けてしまい、特定の周波数帯において振動値が大きくなってしまうものと推定される。また、誤検出を減らすために閾値を高く設定すると、今度はチャタマークが発生する条件で異常振動を検知することができないことが判明した。
First, as a result of various investigations by the cold
そこで、先ず、本発明者らは、チャタマークが発生する原因となる異常振動の振動源を調査した。その結果、冷間圧延機の固有振動やギヤボックス103に格納されたギヤの噛合いは常に大きな振動を発生しているものの、その振動によるチャタマークは発生しないことを見出した。また、特にチャタマークに大きな影響を与えている因子として、圧延現象とは直接関係しない、各圧延スタンドSTi(i=1〜5)間及び最終圧延スタンドST5の出側に配置され、一定値以上の角度で金属帯が巻きついているロール104(以降、小径ロールと称する)の駆動系または駆動軸に起因する振動が影響することが判明した。これは、小径ロール104が金属帯に直接触れていることから、小径ロール104が直接マークを作り出していることが推定される。
Therefore, the present inventors first investigated the vibration source of the abnormal vibration that causes the chatter mark. As a result, it was found that although the natural vibration of the cold rolling mill and the meshing of the gears stored in the
従って、上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る冷間圧延における異常振動検出方法は、一基以上の圧延スタンドを有する冷間圧延機により金属帯を圧延する冷間圧延における異常振動検出方法であって、各圧延スタンドの少なくとも1箇所以上に設置された振動検出器と、各圧延スタンド間及び最終圧延スタンドの出側に配置され、前記金属帯が一定値以上の角度で巻きついている各小径ロールに設置された振動検出器とにより、各圧延スタンドの各部及び各小径ロールの振動変位、振動速度または振動加速度を検出する振動検出ステップと、前記小径ロールあるいは前記圧延スタンドの圧延ロールに設置された速度検出器により、各小径ロールの回転速度を検出するロール回転速度検出ステップと、前記振動検出ステップで検出した各圧延スタンドの各部及び各小径ロールの振動変位、振動速度または振動加速度の周波数解析を行う周波数解析ステップと、前記振動検出ステップで検出した各小径ロールの振動変位、振動速度または振動加速度と前記ロール回転速度検出ステップで検出した各小径ロールの回転速度に基づいて、各小径ロールの駆動系または駆動軸に起因する基本周波数を算出する基本周波数算出ステップと、前記周波数解析ステップの結果が、前記基本周波数算出ステップで算出された各小径ロールの駆動系または駆動軸に起因する基本周波数の整数倍を中心とする振動周波数領域において閾値を超えたとき、異常振動と判定する異常振動判定ステップとを含むことを要旨とする。 Therefore, in order to achieve the above object, the abnormal vibration detection method in cold rolling according to one aspect of the present invention is an abnormality in cold rolling in which a metal strip is rolled by a cold rolling machine having one or more rolling stands. A vibration detection method in which vibration detectors installed at at least one location on each rolling stand are placed between each rolling stand and on the exit side of the final rolling stand, and the metal strip is wound at an angle of a certain value or more. A vibration detection step for detecting vibration displacement, vibration velocity or vibration acceleration of each part of each rolling stand and each small diameter roll by a vibration detector installed on each small diameter roll, and rolling of the small diameter roll or the rolling stand. A roll rotation speed detection step that detects the rotation speed of each small diameter roll by a speed detector installed on the roll, and vibration displacement, vibration speed or vibration of each part of each rolling stand and each small diameter roll detected in the vibration detection step. Based on the frequency analysis step for performing frequency analysis of acceleration, the vibration displacement, vibration velocity or vibration acceleration of each small diameter roll detected in the vibration detection step, and the rotation speed of each small diameter roll detected in the roll rotation speed detection step. The results of the basic frequency calculation step for calculating the basic frequency caused by the drive system or drive shaft of each small diameter roll and the result of the frequency analysis step are applied to the drive system or drive shaft of each small diameter roll calculated in the basic frequency calculation step. The gist is to include an abnormal vibration determination step of determining abnormal vibration when the threshold is exceeded in the vibration frequency region centered on an integral multiple of the resulting fundamental frequency.
駆動系などに起因する振動としては、駆動軸に使用している歯車異常による振動、駆動軸のユニバーサルジョイントによる振動の他、軸受異常による振動も含まれる。
また、小径ロールとしては、外力駆動のないものに加え、形状計ロールなどのように外力駆動のあるものも含まれる。
Vibrations caused by the drive system and the like include vibrations caused by abnormal gears used in the drive shaft, vibrations caused by the universal joint of the drive shaft, and vibrations caused by bearing abnormalities.
Further, the small diameter roll includes a roll having an external force drive such as a shape meter roll in addition to a roll having no external force drive.
本発明に係る冷間圧延における異常振動検出方法によれば、冷間圧延においてチャタマークを発生させる、各圧延スタンド間及び最終圧延スタンドの出側に配置され、一定値以上の角度で金属帯が巻きついている小径ロールの駆動系または駆動軸に起因する異常振動を精度よく検出することができる、冷間圧延における異常振動検出方法を提供できる。 According to the method for detecting abnormal vibration in cold rolling according to the present invention, the metal strips are arranged between each rolling stand and on the exit side of the final rolling stand, which generate chatter marks in cold rolling, and the metal strip is formed at an angle of a certain value or more. It is possible to provide a method for detecting abnormal vibration in cold rolling, which can accurately detect abnormal vibration caused by a drive system or a drive shaft of a wound small diameter roll.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、図面は模式的なものであり、各要素の寸法関係、各要素の比率等は、現実的なものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the drawings are schematic, and the dimensional relationship of each element, the ratio of each element, etc. may differ from the realistic ones. Even between drawings, there may be parts that differ in dimensional relationship and ratio from each other.
先ず、図1には、本発明の第1実施形態及び第2実施形態に係る冷間圧延における異常振動検出方法を適用し得る冷間圧延設備の概略構成が示されており、冷間圧延設備10には、5つの圧延スタンドST1〜ST5が所定間隔を保って一列に配置されている。
各圧延スタンドSTi(i=1〜5)は、ミルハウジング11内に、金属帯(鋼帯)12を冷間圧延するための一対の圧延ロールであるワークロール13及び各ワークロール13を支持する一対のバックアップロール14を備えている。
そして、各ワークロール13は、ギヤボックス15内に設けられた減速機(図示せず)に連結されている。
First, FIG. 1 shows a schematic configuration of a cold rolling facility to which the abnormal vibration detection method in cold rolling according to the first and second embodiments of the present invention can be applied. In 10, five rolling stands ST1 to ST5 are arranged in a row at predetermined intervals.
Each rolling stand STi (i = 1 to 5) supports a
Each
また、各圧延スタンド間(ST1〜ST2間、ST2〜ST3間、ST3〜ST4間及びST4〜ST5間)及び、最終圧延スタンドST5の出側には、テンションメータロール16及びパスラインロール17が配置されている。これらテンションメータロール16及びパスラインロール17には、金属帯12が一定値以上の角度(例えば5°以上)で巻きついている。テンションメータロール16及びパスラインロール17は、ワークロール13に比べて直径が小さいので、以降、小径ロール16、17と称する。
また、各圧延スタンドSTiのミルハウジング11の上部に振動検出器18が設置され、各ギヤボックス15の上部に振動検出器19が設置されるとともに、各小径ロール16、17にも振動検出器20が設置されている。各振動検出器18は、各圧延スタンドSTiのミルハウジング11の振動変位、振動速度または振動加速度を検出する。また、各振動検出器19は、各ギヤボックス15の振動変位、振動速度または振動加速度を検出する。更に、各振動検出器20は、各小径ロール16、17の振動変位、振動速度または振動加速度を検出する。
Further, tension meter rolls 16 and pass line rolls 17 are arranged between the rolling stands (between ST1 and ST2, between ST2 and ST3, between ST3 and ST4 and between ST4 and ST5) and on the exit side of the final rolling stand ST5. Has been done. A
Further, a
更に、冷間圧延設備10の出側における最終圧延スタンドST5のワークロール13には、ワークロール13の回転速度を検出することで各小径ロール16、17の回転速度を検出する速度検出器21が設置されている。
各振動検出器18、19、20で検出した、圧延スタンドSTiのミルハウジング11の振動変位、振動速度または振動加速度、各ギヤボックス15の振動変位、振動速度または振動加速度、各小径ロール16、17の振動変位、振動速度または振動加速度は、振動検出信号として振動信号処理計算機22に入力される。
Further, on the
Vibration displacement, vibration velocity or vibration acceleration of the
また、速度検出器21で検出した各小径ロール16、17の回転速度は、ロール回転速度検出信号として振動信号処理計算機22に入力される。
そして、振動信号処理計算機22は、所定のサンプリング周期T1で収集した振動検出信号について個別に異常振動検出処理を行う。
なお、振動信号処理計算機22は、パーソナルコンピュータやワークステーション等の演算処理装置によって実現されるものであり、例えば、CPU、ROM、RAMなどを主要構成部品としている。
Further, the rotation speeds of the small diameter rolls 16 and 17 detected by the
Then, the vibration
The vibration
(第1実施形態)
次に、第1実施形態に係る冷間圧延における異常振動検出方法について、図2に示す振動検出器、速度検出器及び振動信号処理計算機で実行される処理の流れを説明するためのフローチャートを参照して説明する。
各振動検出器18,19,20は、振動検出ステップである以下に示すステップS1を実行する。速度検出器21は、ロール回転速度検出ステップであるステップS2を実行する。振動信号処理計算機22は、周波数解析ステップであるステップS3、基本周波数算出ステップであるステップS4、異常振動判定ステップであるステップS5及びステップS6を実行する。
(First Embodiment)
Next, regarding the abnormal vibration detection method in cold rolling according to the first embodiment, refer to a flowchart for explaining the flow of processing executed by the vibration detector, the speed detector, and the vibration signal processing computer shown in FIG. I will explain.
Each of the
先ず、ステップS1において、各振動検出器18は、各圧延スタンドSTiのミルハウジング11の振動変位、振動速度または振動加速度を検出する。また、各振動検出器19は、各ギヤボックス15の振動変位、振動速度または振動加速度を検出する。更に、各振動検出器20は、各小径ロール16、17の振動変位、振動速度または振動加速度を検出する。
また、ステップS2において、速度検出器21は、冷間圧延設備10の出側における最終圧延スタンドST5のワークロール13の回転速度を検出することで各小径ロール16、17の回転速度を検出する。
First, in step S1, each
Further, in step S2, the
そして、ステップS3において、各振動検出器18、19、20で検出した、圧延スタンドSTiの各ミルハウジング11の振動変位、振動速度または振動加速度、各ギヤボックス15の振動変位、振動速度または振動加速度、各小径ロール16、17の振動変位、振動速度または振動加速度は、振動検出信号として振動信号処理計算機22に入力される。
また、ステップS3において、速度検出器21で検出した各小径ロール16、17の回転速度が入力される。
Then, in step S3, the vibration displacement, vibration velocity or vibration acceleration of each
Further, in step S3, the rotation speeds of the small diameter rolls 16 and 17 detected by the
そして、ステップS3において、振動信号処理計算機22は、周波数解析を実行し、入力された各圧延スタンドSTiの各ミルハウジング11の振動変位、振動速度または振動加速度、各ギヤボックス15の振動変位、振動速度または振動加速度、及び各小径ロール16、17の振動変位、振動速度または振動加速度の周波数解析を行う。
この周波数解析ステップでは、特定時間t1内における各圧延スタンドSTiの各ミルハウジング11の振動変位、振動速度または振動加速度、各ギヤボックス15の振動変位、振動速度または振動加速度、及び各小径ロール16、17の振動変位、振動速度または振動加速度の周波数解析を行った結果を複数個保持する。周波数解析を行うに当たり、振動データに現れる周波数の分解能は、サンプリング周期T1と解析するデータの特定時間t1とに依存するため、その分解能を上げて異常振動の鋭さを見るために、特定時間t1をなるべく大きくとること、例えばサンプリング周波数2kHz以上の場合、特定時間t1は、0.15sec以上とすることが望ましい。
Then, in step S3, the vibration
In this frequency analysis step, the vibration displacement, vibration velocity or vibration acceleration of each
そして、複数個保持された結果のうち、各小径ロール16,17の回転速度が特定範囲(操業速度に対してバラつきと認識されるほど小さな速度偏差、例えば30m/sec)内となる連続特定時間t2(例えば、10sec)内に測定された複数のデータを選び出し、選び出された複数のデータの同一の周波数の振幅を平均化する。
次いで、ステップS4において、振動信号処理計算機22は、入力された各圧延スタンドSTiの各ミルハウジング11の振動変位、振動速度または振動加速度、各ギヤボックス15の振動変位、振動速度または振動加速度、及び各小径ロール16、17の振動変位、振動速度または振動加速度と、入力された各小径ロール16、17の回転速度とに基づいて、各小径ロール16、17の駆動系または駆動軸に起因する基本周波数を算出する。
Then, among the results of holding a plurality of the small diameter rolls 16 and 17, the continuous specific time in which the rotation speeds of the small diameter rolls 16 and 17 are within a specific range (a speed deviation small enough to be recognized as a variation with respect to the operating speed, for example, 30 m / sec). A plurality of data measured within t2 (for example, 10 sec) are selected, and the amplitudes of the same frequency of the selected data are averaged.
Next, in step S4, the vibration
そして、ステップS5において、振動信号処理計算機22は、各圧延スタンドSTiの各ミルハウジング11の振動変位、振動速度または振動加速度、各ギヤボックス15の振動変位、振動速度または振動加速度、及び各小径ロール16、17の振動変位、振動速度または振動加速度の周波数解析を行った結果が、算出された各小径ロール16、17の駆動系または駆動軸に起因する基本周波数の整数倍を中心とする振動周波数領域において閾値を超えたか否かを判定する。ここで、閾値は、周波数毎に異なる値を用いることが好ましい。これは、小径ロール16,17の構造や振動検出器18,19,20を構成する振動測定子の特性により、振動に現れやすい周波数、現れにくい周波数等があるからである。更に、金属帯12の硬度が大きいと、チャタマークが出にくい傾向にあることから、硬度によっても変更することが好ましい。
Then, in step S5, the vibration
この判定に際し、以下3つの条件を満足した場合に、周波数解析結果が閾値を超えたと判定して判定結果がYESとなり、ステップS6に以降し、そうでない場合は判定結果がNOとなって処理を終了する。
1.周波数解析の結果である平均化された、選び出された複数のデータの同一の周波数の振幅が、算出された各小径ロール16、17の駆動系または駆動軸に起因する基本周波数の整数倍を中心とする振動周波数領域において閾値を超えたとき。
2.前述の閾値を超えた周波数における振幅値の70%の振幅値の周波数幅が10Hz以下である場合。
3.前述の閾値を超える各小径ロール16、17の駆動系または駆動軸に起因する基本周波数の整数倍となる周波数が、少なくとも2つ存在する場合。
そして、ステップ6では、振動信号処理計算機22は、異常振動と判定し、処理を終了する。
In this determination, when the following three conditions are satisfied, it is determined that the frequency analysis result exceeds the threshold value, the determination result becomes YES, the process proceeds to step S6, and if not, the determination result becomes NO and the process is performed. finish.
1. 1. The amplitude of the same frequency of the averaged and selected data, which is the result of the frequency analysis, is an integral multiple of the fundamental frequency due to the drive system or drive axis of each of the calculated small diameter rolls 16 and 17. When the threshold is exceeded in the central vibration frequency region.
2. 2. When the frequency width of the amplitude value of 70% of the amplitude value at the frequency exceeding the above threshold value is 10 Hz or less.
3. 3. When there are at least two frequencies that are integral multiples of the fundamental frequency due to the drive system or drive shaft of each of the small diameter rolls 16 and 17 exceeding the above threshold value.
Then, in step 6, the vibration
このように、第1実施形態に係る冷間圧延における異常振動検出方法によれば、各圧延スタンドSTiのミルハウジング11、ギヤボックス15各部及び各小径ロール16,17の振動変位、振動速度または振動加速度を検出し、各小径ロール16,17の回転速度を検出し、各圧延スタンドSTiのミルハウジング11、ギヤボックス15各部及び各小径ロール16,17の振動変位、振動速度または振動加速度の周波数解析を行い、各小径ロール61,17の振動変位、振動速度または振動加速度と各小径ロール16,17の回転速度に基づいて、各小径ロール16,17の駆動系または駆動軸に起因する基本周波数を算出し、周波数解析の結果が、基本周波数算出ステップで算出された各小径ロール16,17の駆動系または駆動軸に起因する基本周波数の整数倍を中心とする振動周波数領域において閾値を超えたとき、異常振動と判定する。
As described above, according to the abnormal vibration detection method in cold rolling according to the first embodiment, the vibration displacement, vibration speed or vibration of the
これにより、冷間圧延においてチャタマークを発生させる、各圧延スタンドSTi間及び最終圧延スタンドST5の出側に配置され、一定値以上の角度で金属帯12が巻きついている小径ロール16、17の駆動系または駆動軸に起因する異常振動を精度よく検出することができる。
また、異常振動判定ステップにおいて、周波数解析の結果である平均化された、選び出された複数のデータの同一の周波数の振幅が、算出された各小径ロール16、17の駆動系または駆動軸に起因する基本周波数の整数倍を中心とする振動周波数領域において閾値を超えたときに、異常振動と判定するので、周波数信号におけるノイズの比率を下げ、当該異常振動をより精度よく検出することができる。
As a result, the small diameter rolls 16 and 17, which are arranged between the rolling stands STi and the exit side of the final rolling stand ST5 and around which the
Further, in the abnormal vibration determination step, the amplitude of the same frequency of the averaged and selected data obtained as a result of the frequency analysis is applied to the calculated drive system or drive shaft of each of the small diameter rolls 16 and 17. When the threshold is exceeded in the vibration frequency region centered on an integral multiple of the resulting fundamental frequency, it is determined to be abnormal vibration, so the ratio of noise in the frequency signal can be reduced and the abnormal vibration can be detected more accurately. ..
つまり、短時間のデータの周波数解析結果をみると、各小径ロール16、17の駆動系または駆動軸に起因する振動はノイズに埋もれて大きく見えない場合があるので、周波数解析ステップでは、特定時間t1内における各圧延スタンドSTiの各ミルハウジング11の振動変位、振動速度または振動加速度、各ギヤボックス15の振動変位、振動速度または振動加速度、及び各小径ロール16、17の振動変位、振動速度または振動加速度の周波数解析を行った結果を複数個保持し、そして、複数個保持された結果のうち、各小径ロール16,17の回転速度が特定範囲(操業速度に対して±15m/sec)内となる連続特定時間t2内に測定された複数のデータを選び出し、選び出された複数のデータの同一の周波数の振幅を平均化する。そして、異常振動判定ステップにおいて、周波数解析の結果である平均化された、選び出された複数のデータの同一の周波数の振幅が、算出された各小径ロール16、17の駆動系または駆動軸に起因する基本周波数の整数倍を中心とする振動周波数領域において閾値を超えたときに、異常振動と判定するようにしている。
That is, when looking at the frequency analysis results of short-time data, the vibration caused by the drive system or drive shaft of each of the small diameter rolls 16 and 17 may be buried in noise and may not look large. Therefore, in the frequency analysis step, the specific time Vibration displacement, vibration velocity or vibration acceleration of each
また、異常振動判定ステップにおいて、周波数解析の結果である平均化された、選び出された複数のデータの同一の周波数の振幅が、算出された各小径ロール16,17の駆動系または駆動軸に起因する基本周波数の整数倍を中心とする振動周波数領域において前述の閾値を超えている場合において、前述の閾値を超えた周波数における振幅値の70%の振幅値の周波数幅が10Hz以下である場合に、異常振動と判定するので、チャタマークにつながる異常振動をより精度よく検知することができる。
つまり、本発明者らは、各小径ロール16,17の駆動系または駆動軸に起因する周波数においても、チャタマークにつながる異常振動は、周波数解析結果の中で鋭利なピークを持ち、逆にブロードな周波数帯を持つ振動はチャタマークとして現れないことを見出した。そこで、周波数解析の結果である平均化された、選び出された複数のデータの同一の周波数の振幅が、算出された各小径ロール16,17の駆動系または駆動軸に起因する基本周波数の整数倍を中心とする振動周波数領域において前述の閾値を超えている場合において、前述の閾値を超えた周波数における振幅値の70%の振幅値の周波数幅が10Hz以下である場合に、異常振動と判定するようにした。
Further, in the abnormal vibration determination step, the amplitude of the same frequency of the averaged and selected data obtained as a result of the frequency analysis is applied to the calculated drive system or drive shaft of each of the small diameter rolls 16 and 17. When the above-mentioned threshold is exceeded in the vibration frequency region centered on an integral multiple of the resulting fundamental frequency, and the frequency width of the amplitude value of 70% of the amplitude value at the frequency exceeding the above-mentioned threshold is 10 Hz or less. In addition, since it is determined to be abnormal vibration, abnormal vibration leading to the chatter mark can be detected more accurately.
That is, the present inventors have found that the abnormal vibration leading to the chatter mark has a sharp peak in the frequency analysis result even at the frequency caused by the drive system or the drive shaft of each of the small diameter rolls 16 and 17, and conversely, it is broad. It was found that vibrations with various frequency bands do not appear as chatter marks. Therefore, the amplitude of the same frequency of the averaged and selected data, which is the result of the frequency analysis, is an integer of the basic frequency due to the drive system or drive shaft of each of the calculated small diameter rolls 16 and 17. When the above-mentioned threshold is exceeded in the vibration frequency region centered on the double, and the frequency width of the amplitude value of 70% of the amplitude value at the frequency exceeding the above-mentioned threshold is 10 Hz or less, it is determined as abnormal vibration. I tried to do it.
なお、前述の判定に用いる振幅値は70%に限らず50〜90%の範囲内で設定してもよく、また周波数幅は10Hz以下に限らず、一定値以下である場合に、異常振動と判定するようにしてもよい。
更に、異常振動判定ステップにおいて、周波数解析の結果である平均化された、選び出された複数のデータの同一の周波数の振幅が前述の閾値を超える各小径ロール16、17の駆動系または駆動軸に起因する基本周波数の整数倍となる周波数が、少なくとも2つ存在する場合に、異常振動と判定するので、当該小径ロール16、17の駆動系または駆動軸に起因する振動以外の外部振動による誤検出を精度よく防止することができる。
The amplitude value used in the above determination is not limited to 70% and may be set within the range of 50 to 90%, and the frequency width is not limited to 10 Hz or less and is not limited to a certain value or less. It may be determined.
Further, in the abnormal vibration determination step, the drive system or drive shaft of each of the small diameter rolls 16 and 17 in which the amplitude of the same frequency of the averaged and selected data which is the result of the frequency analysis exceeds the above-mentioned threshold value. When there are at least two frequencies that are integral multiples of the fundamental frequency caused by, it is determined to be abnormal vibration. Therefore, an error due to external vibration other than the vibration caused by the drive system or drive shaft of the small diameter rolls 16 and 17 is erroneous. Detection can be prevented with high accuracy.
つまり、外部の電源や潤滑剤ポンプ、ファン等から発生する振動は、特定の周波数に非常に強いノイズとして振動検出器に現れることがある。通常、これらの周波数はバンドストップフィルタによりカットする等の対策が取られるが、当該小径ロール16、17の駆動系または駆動軸に起因する異常振動の周波数が前述の外部振動の周波数に一致した場合、当該小径ロール16、17の駆動系または駆動軸に起因する異常振動を検出することができない。そこで、本発明者らは、チャタマークにつながる異常振動を発生させる各小径ロール16、17の駆動系または駆動軸に起因する振動は、基本周波数のみならず、その整数倍、特に、10倍程度までの周波数では以上に述べた周波数の振動ピークが複数個、同時に発生することに着目し、各小径ロール16、17の駆動系または駆動軸に起因する基本周波数の整数倍の周波数ピークを複数個検知したときに異常振動と判定するようにし、当該小径ロール16、17の駆動系または駆動軸に起因する振動以外の外部振動による誤検出を精度よく防止するようにしている。 That is, the vibration generated from the external power supply, the lubricant pump, the fan, etc. may appear in the vibration detector as very strong noise at a specific frequency. Normally, measures such as cutting these frequencies with a band stop filter are taken, but when the frequency of abnormal vibration caused by the drive system or drive shaft of the small diameter rolls 16 and 17 matches the frequency of the above-mentioned external vibration. , Abnormal vibration caused by the drive system or drive shaft of the small diameter rolls 16 and 17 cannot be detected. Therefore, the present inventors consider that the vibration caused by the drive system or the drive shaft of each of the small diameter rolls 16 and 17 that generate the abnormal vibration leading to the chatter mark is not only the fundamental frequency but also an integral multiple, particularly about 10 times. Focusing on the fact that a plurality of vibration peaks having the frequencies described above occur at the same time, a plurality of frequency peaks that are integral multiples of the fundamental frequency caused by the drive system or drive shaft of each of the small diameter rolls 16 and 17 are generated. When it is detected, it is determined to be abnormal vibration, and erroneous detection due to external vibration other than vibration caused by the drive system or drive shaft of the small diameter rolls 16 and 17 is accurately prevented.
(第2実施形態)
次に、第2実施形態に係る冷間圧延における異常振動検出方法について、説明する。第2実施形態に係る冷間圧延における異常振動検出方法は、第1実施形態に係る冷間圧延における異常検出方法と基本構成は同様であるが、振動検出ステップ(ステップS1)で振動検出の対象となる圧延スタンドSTi及び小径ロール16,17が以下のように限定される点で第1実施形態に係る冷間圧延における異常検出方法と異なっている。
即ち、振動検出ステップ(ステップS1)で振動検出の対象となる圧延スタンドSTiを、最終圧延スタンドST5とその一つ前の圧延スタンドST4とし、振動検出ステップ(ステップS1)で振動検出の対象となる小径ロール16,17を、最終圧延スタンドST5とその一つ前の圧延スタンドST4との間及び最終圧延スタンドST5の出側に設置された小径ロール16,17としている。
(Second Embodiment)
Next, the method for detecting abnormal vibration in cold rolling according to the second embodiment will be described. The abnormal vibration detection method in cold rolling according to the second embodiment has the same basic configuration as the abnormality detection method in cold rolling according to the first embodiment, but is subject to vibration detection in the vibration detection step (step S1). The rolling stand STi and the small diameter rolls 16 and 17 are limited as follows, which is different from the abnormality detection method in cold rolling according to the first embodiment.
That is, the rolling stand STi that is the target of vibration detection in the vibration detection step (step S1) is the final rolling stand ST5 and the rolling stand ST4 immediately before it, and is the target of vibration detection in the vibration detection step (step S1). The small-diameter rolls 16 and 17 are small-diameter rolls 16 and 17 installed between the final rolling stand ST5 and the previous rolling stand ST4 and on the exit side of the final rolling stand ST5.
本発明者らは、前段スタンド、具体的には特に最終的な板厚とならない圧延スタンドST1〜ST3において発生する異常振動は、板厚変動としては、製品に問題とならないレベルで現れるが、チャタマークとしては数多く現れないことに着目した。そこで、振動検出ステップ(ステップS1)で振動検出の対象となる圧延スタンドSTiを、後段スタンドに絞り、最終圧延スタンドST5とその一つ前の圧延スタンドST4とし、振動検出ステップ(ステップS1)で振動検出の対象となる小径ロール16,17を、最終圧延スタンドST5とその一つ前の圧延スタンドST4との間及び最終圧延スタンドST5の出側に設置された小径ロール16,17とした。 The present inventors have stated that the abnormal vibration generated in the pre-stage stand, specifically, the rolling stands ST1 to ST3, which do not have the final plate thickness, appears at a level that does not cause a problem in the product as the plate thickness fluctuation. I paid attention to the fact that many marks did not appear. Therefore, the rolling stand STi, which is the target of vibration detection in the vibration detection step (step S1), is narrowed down to the subsequent stand to be the final rolling stand ST5 and the rolling stand ST4 immediately before it, and vibration is generated in the vibration detection step (step S1). The small-diameter rolls 16 and 17 to be detected were the small-diameter rolls 16 and 17 installed between the final rolling stand ST5 and the previous rolling stand ST4 and on the exit side of the final rolling stand ST5.
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、周波数信号におけるノイズの比率があまり問題とならない場合には、周波数解析ステップ(ステップS3)において、特定時間t1内における各圧延スタンドSTiの各ミルハウジング11の振動変位、振動速度または振動加速度、各ギヤボックス15の振動変位、振動速度または振動加速度、及び各小径ロール16、17の振動変位、振動速度または振動加速度の周波数解析を行った結果を複数個保持し、複数個保持された結果のうち、各小径ロール16,17の回転速度が特定範囲内となる連続特定時間t2内に測定された複数のデータを選び出し、選び出された複数のデータの同一の周波数の振幅を平均化する必要は必ずしもない。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to this, and various modifications and improvements can be made.
For example, when the ratio of noise in the frequency signal does not matter so much, in the frequency analysis step (step S3), the vibration displacement, vibration velocity or vibration acceleration of each
そして、この場合、異常振動判定ステップ(ステップS5)において、振動信号処理計算機22は、各圧延スタンドSTiの各ミルハウジング11の振動変位、振動速度または振動加速度、各ギヤボックス15の振動変位、振動速度または振動加速度、及び各小径ロール16、17の振動変位、振動速度または振動加速度の周波数解析の結果が、基本周波数算出ステップ(ステップS4)で算出された各小径ロール16、17の駆動系または駆動軸に起因する基本周波数の整数倍を中心とする振動周波数領域において閾値を超えたか否かを判定すればよく、異常振動判定ステップ(ステップS5)において、周波数解析ステップの結果である平均化された振幅が、基本周波数算出ステップ(ステップS4)で算出された各小径ロール16、17の駆動系または駆動軸に起因する基本周波数の整数倍を中心とする振動周波数領域において閾値を超えたか否かを判定する条件は必ずしも必要ない。
In this case, in the abnormal vibration determination step (step S5), the vibration
また、異常振動判定ステップ(ステップS5)において、周波数解析の結果である平均化された、選び出された複数のデータの同一の周波数の振幅が、算出された各小径ロール16,17の駆動系または駆動軸に起因する基本周波数の整数倍を中心とする振動周波数領域において前述の閾値を超えている場合において、前述の記閾値を超えた周波数における振幅値の50%〜90%の振幅値の周波数幅が一定値以下(例えば、10Hz以下)である場合に、異常判定とする条件は必ずしも必要ない。
更に、異常振動判定ステップ(ステップS5)において、周波数解析の結果である平均化された、選び出された複数のデータの同一の周波数の振幅が前述閾値を超える各小径ロール16、17の駆動系または駆動軸に起因する基本周波数の整数倍となる周波数が、少なくとも2つ存在する場合に異常振動と判定する条件は必ずしも必要なく、当該周波数が1つ存在する場合に異常振動と判定してもよい。
Further, in the abnormal vibration determination step (step S5), the drive system of each of the small diameter rolls 16 and 17 is calculated by calculating the amplitude of the same frequency of the averaged and selected plurality of data which is the result of the frequency analysis. Alternatively, when the above-mentioned threshold value is exceeded in the vibration frequency region centered on an integral multiple of the basic frequency caused by the drive shaft, the amplitude value of 50% to 90% of the amplitude value at the frequency exceeding the above-mentioned notation threshold value. When the frequency width is equal to or less than a certain value (for example, 10 Hz or less), the condition for determining an abnormality is not always necessary.
Further, in the abnormal vibration determination step (step S5), the drive systems of the small diameter rolls 16 and 17 in which the amplitude of the same frequency of the averaged and selected data, which is the result of the frequency analysis, exceeds the above-mentioned threshold value. Alternatively, the condition for determining abnormal vibration when there are at least two frequencies that are integral multiples of the fundamental frequency caused by the drive shaft is not always necessary, and even if it is determined that there is one such frequency, it is determined to be abnormal vibration. Good.
また、第1実施形態及び第2実施形態に係る冷間圧延における異常振動検出方法において、周波数解析ステップ(ステップS3)にて周波数解析の対象となる小径ロール16,17は、金属帯12が一定値以上の角度で巻きついている各小径ロール16,17のうち、金属帯12の張力が一定以上(例えば、120MPa以上)となる小径ロール16,17に限定してもよい。
本発明者らは、小径ロール16,17が直接金属帯12にマークを作り出していることに着目し、小径ロール16,17にかかる金属帯12の張力が一定値未満(例えば、120MPa)未満の低い張力の場合には、チャタマークが発生しにくいことを実験的に確認したことに基づくものである。
Further, in the abnormal vibration detection method in cold rolling according to the first embodiment and the second embodiment, the
The present inventors have focused on the fact that the small diameter rolls 16 and 17 directly create marks on the
本発明の効果を検証すべく、比較例1乃至4に係る方法及び本発明例1乃至5に係る振動異常検出方法で異常検出を行った。
(第1実施例)
実験を行うのは、図1に示した圧延設備、即ち5圧延スタンドST1〜ST5からなるタンデム圧延機であり、各圧延スタンドSTiのミルハウジング11に圧電素子からなる振動検出器18を、減速機を格納する各ギヤボックス15に圧電素子からなる振動検出器19を、各圧延スタンド間及び最終圧延スタンドST5の出側に配置された各小径ロール16、17に圧電素子からなる振動検出器20を取り付けた。
In order to verify the effect of the present invention, abnormality detection was performed by the method according to Comparative Examples 1 to 4 and the vibration abnormality detection method according to Examples 1 to 5 of the present invention.
(First Example)
The experiment is carried out in the rolling equipment shown in FIG. 1, that is, a tandem rolling mill composed of 5 rolling stands ST1 to ST5, and a
供試材は、低炭素鋼を用いており、圧延スタンドST1の入側厚み2.9mm、圧延スタンドST5の出側厚み0.8mm、鋼板幅1240mmのものを複数用い、圧延速度は10m/secとした。
第1実施例においては、比較例1及び2に係る振動異常検出方法及び本発明例1及び2に係る振動異常検出方法とを比較した。
比較例1および2に係る振動異常検出方法は、特許文献1の手法を小径ロールに適用した方法(各ベアリング等の異常による周波数成分に対して、一律の閾値を設けて判定を行う方法)であり、圧延スタンドST3〜ST4間の小径ロールの振動速度の周波数解析を行った。
Low carbon steel is used as the test material, and a plurality of rolling stands ST1 with an inlet thickness of 2.9 mm, a rolling stand ST5 with an outlet thickness of 0.8 mm, and a steel plate width of 1240 mm are used, and the rolling speed is 10 m / sec. And said.
In the first embodiment, the vibration abnormality detection method according to Comparative Examples 1 and 2 and the vibration abnormality detection method according to Examples 1 and 2 of the present invention were compared.
The vibration abnormality detection method according to Comparative Examples 1 and 2 is a method in which the method of
また、本発明例1に係る振動異常検出方法は、第1実施形態に係る振動異常検出方法であり、圧延スタンドST3〜ST4間の小径ロール16,17の振動速度の周波数解析を行った。この周波数解析を行う際に、特定時間t1を10secとし、この特定時間t1=10sec内における圧延スタンドST3〜ST4間の小径ロール16,17の振動速度の周波数解析を行った結果を複数個保持し、複数個保持された結果のうち、各小径ロール16,17の回転速度が特定範囲(操業速度に対して±15m/sec)内となる連続特定時間t2(10sec)内に測定された複数のデータを選び出し、選び出された複数のデータの同一の周波数の振幅を平均化した。そして、異常振動判定の際に、周波数解析の結果である平均化された、選び出された複数のデータの同一の周波数の振幅が、算出された各小径ロール16、17の駆動系または駆動軸に起因する基本周波数の整数倍を中心とする振動周波数領域において閾値を超えたときに、異常振動と判定した。 Further, the vibration abnormality detection method according to Example 1 of the present invention is the vibration abnormality detection method according to the first embodiment, and frequency analysis of the vibration velocities of the small diameter rolls 16 and 17 between the rolling stands ST3 to ST4 was performed. When performing this frequency analysis, the specific time t1 is set to 10 sec, and a plurality of results of frequency analysis of the vibration velocities of the small diameter rolls 16 and 17 between the rolling stands ST3 and ST4 within the specific time t1 = 10 sec are retained. Among the results of holding a plurality of these, a plurality of small diameter rolls 16 and 17 measured within a continuous specific time t2 (10 sec) in which the rotation speed is within a specific range (± 15 m / sec with respect to the operating speed). Data were selected and the amplitudes of the selected data at the same frequency were averaged. Then, at the time of determining the abnormal vibration, the amplitude of the same frequency of the averaged and selected plurality of data which is the result of the frequency analysis is calculated by the drive system or the drive shaft of each of the small diameter rolls 16 and 17. When the threshold was exceeded in the vibration frequency region centered on an integral multiple of the fundamental frequency caused by the above, it was determined to be abnormal vibration.
また、本発明例2に係る振動異常検出方法は、第1実施形態に係る振動異常検出方法であり、圧延スタンドST3〜ST4間の小径ロール16,17の振動速度の周波数解析を行った。この周波数解析を行う際に、周波数解析の結果である平均化された、選び出された複数のデータの同一の周波数の振幅が、各小径ロール16,17の駆動系または駆動軸に起因する基本周波数の整数倍を中心とする振動周波数領域において閾値を超えている場合において、前述の記閾値を超えた周波数における振幅値の70%の振幅値の周波数幅が10Hz以下である場合に、異常判定とした。 Further, the vibration abnormality detection method according to Example 2 of the present invention is the vibration abnormality detection method according to the first embodiment, and frequency analysis of the vibration velocities of the small diameter rolls 16 and 17 between the rolling stands ST3 and ST4 was performed. When performing this frequency analysis, the amplitude of the same frequency of the averaged and selected data, which is the result of the frequency analysis, is basically caused by the drive system or the drive shaft of each of the small diameter rolls 16 and 17. When the threshold is exceeded in the vibration frequency region centered on an integral multiple of the frequency, and the frequency width of the amplitude value of 70% of the amplitude value at the frequency exceeding the above-mentioned threshold is 10 Hz or less, an abnormality is determined. And said.
異常振動の評価では、振動を検知して異常振動と判定しているか、圧延後の鋼板を500mm程度採取し、接触式板厚計で板厚を測定した上で、板厚変動が該当周波数のピッチでどの程度発生しているか、また合金化亜鉛鍍金後に砥石掛け検査を行い、該当周波数のピッチのチャタマークを目視で評価した。評価結果を表1に示す。 In the evaluation of abnormal vibration, either the vibration is detected and it is judged as abnormal vibration, or the rolled steel plate is sampled about 500 mm, the plate thickness is measured with a contact type plate thickness gauge, and the plate thickness fluctuation is the corresponding frequency. A grindstone inspection was performed after alloying zinc plating to see how much the pitch was generated, and the chatter marks of the pitch of the corresponding frequency were visually evaluated. The evaluation results are shown in Table 1.
表1において、評価結果の×は振動を検知し、異常判定としたもの、板厚変動が1μm以上発生しているもの、チャタマークが明瞭に見えるもの、△は板厚変動が1μm未満のもの、チャタマークが薄く見えるもの、○は振動を検知せず、異常判定としないもの、チャタマークが確認できなかったものとした。 In Table 1, x in the evaluation result detects vibration and determines an abnormality, the plate thickness fluctuation is 1 μm or more, the chatter mark is clearly visible, and Δ is the plate thickness fluctuation of less than 1 μm. , The chatter mark looks faint, ○ indicates that vibration is not detected and is not judged as abnormal, and the chatter mark cannot be confirmed.
また、比較例1に係る振動異常検出方法の周波数解析の結果を図3に、本発明例1に係る振動異常検出方法の周波数解析の結果を図4に、比較例2に係る振動異常検出方法の周波数解析の結果を図5に、本発明例2に係る振動異常検出方法の周波数解析の結果を図5に示す。図3乃至図5において、ベアリングの外輪疵周波数の整数倍ピッチを矢印にて示している。
図3を参照すると、比較例1に係る振動異常検出方法では、ノイズNが閾値を超えているため、表1に示すように、振動を検知し、異常判定をしたが、チャタマークは確認できず、ノイズNにより誤検出となった。比較例1に係る振動異常検出方法では、振動にノイズ成分が多く、閾値を高く設定すると、チャタマークの検出ができず、また閾値を低く設定ずるとノイズにより誤検出が多く発生する結果となる。
Further, the result of frequency analysis of the vibration abnormality detection method according to Comparative Example 1 is shown in FIG. 3, the result of frequency analysis of the vibration abnormality detection method according to Example 1 of the present invention is shown in FIG. 4, and the result of frequency analysis of the vibration abnormality detection method according to Comparative Example 2 is shown in FIG. The result of the frequency analysis of the above is shown in FIG. 5, and the result of the frequency analysis of the vibration abnormality detecting method according to Example 2 of the present invention is shown in FIG. In FIGS. 3 to 5, the pitch of an integral multiple of the outer ring defect frequency of the bearing is indicated by an arrow.
With reference to FIG. 3, in the vibration abnormality detection method according to Comparative Example 1, since the noise N exceeds the threshold value, vibration is detected and an abnormality is determined as shown in Table 1, but the chatter mark can be confirmed. However, it was erroneously detected due to noise N. In the vibration abnormality detection method according to Comparative Example 1, there are many noise components in the vibration, and if the threshold value is set high, the chatter mark cannot be detected, and if the threshold value is set low, many false detections occur due to noise. ..
これに対し、本発明例1に係る振動異常検出方法では、図4に示すように、周波数解析の結果である平均化された振動速度の振幅が、ベアリングの外輪疵周波数の整数倍ピッチ(4倍と5倍)の周波数領域において閾値を超えており、各小径ロール16、17の駆動系または駆動軸に起因する異常振動を検知した。表1を参照すると、本発明例1に係る異常振動検出方法では、振動を検知し、異常判定としていることから、チャタマークが明瞭に確認できた。
そして、本発明例1に係る振動異常検出方法では、データが平均化されているため、図4に示すように、異常振動以外のノイズ成分を低減することができ、閾値をある程度低くしても異常振動を検出することが可能となる。
On the other hand, in the vibration abnormality detection method according to Example 1 of the present invention, as shown in FIG. 4, the amplitude of the averaged vibration velocity, which is the result of frequency analysis, is an integral multiple pitch (4) of the outer ring defect frequency of the bearing. Abnormal vibration caused by the drive system or drive shaft of each of the small diameter rolls 16 and 17 was detected because the threshold value was exceeded in the frequency range of 2 times and 5 times). With reference to Table 1, in the abnormal vibration detection method according to Example 1 of the present invention, the vibration was detected and the abnormality was determined, so that the chatter mark could be clearly confirmed.
In the vibration abnormality detection method according to Example 1 of the present invention, since the data are averaged, noise components other than abnormal vibration can be reduced as shown in FIG. 4, and even if the threshold value is lowered to some extent. It is possible to detect abnormal vibration.
また、図5を参照すると、比較例2に係る振動異常検出方法では、小径ロール16,17の固定方法の影響で特定の周波数(500Hz近辺)の振幅が高くなっており、そのノイズNの影響で閾値を超えているため、表1に示すように、振動を検知し、異常判定としたが、チャタマークは確認できず、誤検出となった。
これに対して、本発明例2に係る振動異常検出方法では、図5に示すように、閾値を超えた周波数における振幅値の70%の振幅値の周波数幅が50Hzであるため、異常判定とされず、除外される。このため、表1に示すように、振動を検知せずに異常判定としなかった。また、チャタマークは確認できず、精度よく異常振動でないことを判定できた。
Further, referring to FIG. 5, in the vibration abnormality detection method according to Comparative Example 2, the amplitude of a specific frequency (around 500 Hz) is increased due to the influence of the fixing method of the small diameter rolls 16 and 17, and the influence of the noise N. As shown in Table 1, vibration was detected and an abnormality was determined, but the chatter mark could not be confirmed, resulting in an erroneous detection.
On the other hand, in the vibration abnormality detection method according to Example 2 of the present invention, as shown in FIG. 5, since the frequency width of the amplitude value of 70% of the amplitude value at the frequency exceeding the threshold value is 50 Hz, the abnormality determination is performed. Not excluded, excluded. Therefore, as shown in Table 1, the abnormality was not determined without detecting the vibration. In addition, the chatter mark could not be confirmed, and it was possible to accurately determine that there was no abnormal vibration.
(第2実施例)
実験を行うのは、図1に示す圧延設備であるが、振動検出の対象となる圧延スタンドを、最終圧延スタンドST5とその一つ前の圧延スタンドST4とし、振動検出の対象となる小径ロールを、最終圧延スタンドST5とその一つ前の圧延スタンドST4との間及び最終圧延スタンドST5の出側に設置された小径ロール16,17とした。そして、全ての圧延スタンドSTi間の張力が120MPa以上、最終圧延スタンドST5の出側で50MPaであった。
供試材は、低炭素鋼を用いており、圧延スタンドST1の入側厚み2.9mm、圧延スタンドST5の出側厚み0.8mm、鋼板幅1240mmのものを複数用い、圧延速度は10m/secとした。
(Second Example)
The rolling equipment shown in FIG. 1 is used for the experiment. The rolling stands to be detected for vibration are the final rolling stand ST5 and the rolling stand ST4 immediately before it, and the small diameter rolls to be detected for vibration are used. , Small diameter rolls 16 and 17 installed between the final rolling stand ST5 and the previous rolling stand ST4 and on the exit side of the final rolling stand ST5. The tension between all the rolling stands STi was 120 MPa or more, and 50 MPa on the exit side of the final rolling stand ST5.
Low carbon steel is used as the test material, and a plurality of rolling stands ST1 with an inlet thickness of 2.9 mm, a rolling stand ST5 with an outlet thickness of 0.8 mm, and a steel plate width of 1240 mm are used, and the rolling speed is 10 m / sec. And said.
第2実施例においては、比較例3及び4に係る振動異常検出方法及び本発明例3乃至5に係る振動異常検出方法とを比較した。
比較例3に係る振動異常検出方法は、特許文献1の手法を小径ロールに適用した方法(各ベアリング等の異常による周波数成分に対して、一律の閾値を設けて判定を行う方法)であり、圧延スタンドST4〜ST5間及び最終圧延スタンドST5の出側の小径ロール16、17の振動速度の周波数解析を行った。
比較例4に係る方法も、同じく特許文献1の手法を小径ロールに適用した方法であり、圧延スタンドST4〜ST5間の小径ロール(張力が120MPa以上と高いロール)及び最終圧延スタンドST5の出側の小径ロール(張力が120MPa未満で低いロール)の振動速度の周波数解析を行った。
In the second embodiment, the vibration abnormality detection method according to Comparative Examples 3 and 4 and the vibration abnormality detection method according to Examples 3 to 5 of the present invention were compared.
The vibration abnormality detection method according to Comparative Example 3 is a method in which the method of
The method according to Comparative Example 4 is also a method in which the method of
また、本発明例3に係る振動異常検出方法は、第2実施形態に係る異常振動検出方法であり、圧延スタンドST4〜ST5間及び最終圧延スタンドST5の出側の各小径ロール16,17の振動速度の周波数解析を行った。この周波数解析を行う際に、周波数解析の結果である平均化された、選び出された複数のデータの同一の周波数の振幅が閾値を超える各小径ロール16、17の駆動系または駆動軸に起因する基本周波数の整数倍となる周波数が、少なくとも2つ存在する場合に、異常振動と判定するようにした。
また、本発明例4に係る振動異常検出方法は、第2実施形態に係る異常振動検出方法であり、圧延スタンドST4〜ST5間及び最終圧延スタンドST5の出側の各小径ロール16,17の振動速度の周波数解析を行った。この周波数解析を行う際に、周波数解析の結果である平均化された、選び出された複数のデータの同一の周波数の振幅が閾値を超える各小径ロール16、17の駆動系または駆動軸に起因する基本周波数の整数倍となる周波数が、少なくとも2つ存在する場合に、異常振動と判定するようにした。
Further, the vibration abnormality detection method according to Example 3 of the present invention is the abnormality vibration detection method according to the second embodiment, and the vibration between the rolling stands ST4 to ST5 and the vibrations of the small diameter rolls 16 and 17 on the exit side of the final rolling stand ST5. Frequency analysis of velocity was performed. When performing this frequency analysis, the result of the frequency analysis is due to the drive system or drive shaft of each
Further, the vibration abnormality detection method according to Example 4 of the present invention is the abnormality vibration detection method according to the second embodiment, and the vibration between the rolling stands ST4 to ST5 and the vibrations of the small diameter rolls 16 and 17 on the exit side of the final rolling stand ST5. Frequency analysis of velocity was performed. When performing this frequency analysis, the result of the frequency analysis is due to the drive system or drive shaft of each
更に、本発明例5に係る振動異常検出方法は、第2実施形態に係る異常振動検出方法において、周波数解析の対象となる小径ロール16,17を、金属帯12が一定値以上の角度で巻きついている各小径ロール16,17のうち、金属帯12の張力が一定以上(120MPa以上)となる圧延スタンドST4〜ST5間の小径ロール16,17に限定し、最終圧延スタンドST5の出側の小径ロール16,17(張力が120MPa未満で低い)を周波数解析の対象から除外したものである。
異常振動の評価では、振動を検知しているか、圧延後の鋼板を500mm程度採取し、接触式板厚計で板厚を測定した上で、板厚変動が該当周波数のピッチでどの程度発生しているか、また合金化亜鉛鍍金後に砥石掛け検査を行い、該当周波数のピッチのチャタマークを目視で評価した。評価結果を表2に示す。
Further, in the vibration abnormality detection method according to Example 5 of the present invention, in the abnormality vibration detection method according to the second embodiment, the small diameter rolls 16 and 17 to be frequency-analyzed are wound by the
In the evaluation of abnormal vibration, vibration is detected, or about 500 mm of rolled steel plate is sampled, the plate thickness is measured with a contact type plate thickness gauge, and then the plate thickness fluctuation occurs at the pitch of the corresponding frequency. After the alloying zinc plating, a grindstone inspection was performed to visually evaluate the chatter marks of the pitch of the corresponding frequency. The evaluation results are shown in Table 2.
表2において、評価結果の×は振動を検知し、異常判定としたもの、板厚変動が1μm以上発生しているもの、チャタマークが明瞭に見えるもの、△は板厚変動が1μm未満のもの、チャタマークが薄く見えるもの、○は振動を検知せず、異常判定としないもの、チャタマークが確認できなかったものとした。 In Table 2, x in the evaluation result detects vibration and determines an abnormality, the plate thickness fluctuation is 1 μm or more, the chatter mark is clearly visible, and Δ is the plate thickness fluctuation of less than 1 μm. , The chatter mark looks faint, ○ indicates that vibration is not detected and is not judged as abnormal, and the chatter mark cannot be confirmed.
また、比較例3に係る振動異常検出方法の周波数解析の結果(圧延スタンドST4〜ST5間の小径ロールの周波数解析の結果)を図7に、本発明例3に係る振動異常検出方法の周波数解析の結果(圧延スタンドST4〜ST5間の小径ロールの周波数解析の結果)を図8に、本発明例4に係る振動異常検出方法の周波数解析の結果(圧延スタンドST4〜ST5間の小径ロールの周波数解析の結果)を図9に、比較例4に係る振動異常検出方法の周波数解析の結果(最終圧延スタンドST5の出側の小径ロールの周波数解析の結果)を図10に、本発明例5に係る振動異常検出方法で最終圧延スタンドST5の小径ロール(張力が低いロール)の振動速度の周波数解析をした結果を図11に示す。図7乃至図11において、ベアリングの外輪疵周波数の整数倍ピッチを矢印にて示している。 Further, the frequency analysis result of the vibration abnormality detection method according to Comparative Example 3 (the result of the frequency analysis of the small diameter roll between the rolling stands ST4 and ST5) is shown in FIG. 7, and the frequency analysis of the vibration abnormality detection method according to Example 3 of the present invention is shown in FIG. (Result of frequency analysis of small diameter roll between rolling stands ST4 and ST5) is shown in FIG. 8, and the result of frequency analysis of the vibration abnormality detection method according to Example 4 of the present invention (frequency of small diameter roll between rolling stands ST4 and ST5). The result of the analysis) is shown in FIG. 9, and the result of the frequency analysis of the vibration abnormality detection method according to Comparative Example 4 (the result of the frequency analysis of the small diameter roll on the exit side of the final rolling stand ST5) is shown in FIG. FIG. 11 shows the result of frequency analysis of the vibration velocity of the small diameter roll (roll with low tension) of the final rolling stand ST5 by the vibration abnormality detection method. In FIGS. 7 to 11, the pitch of an integral multiple of the outer ring defect frequency of the bearing is indicated by an arrow.
図7を参照すると、比較例3に係る振動異常検出方法では、各小径ロール16、17の駆動系または駆動軸に起因する振動以外の外部振動源によるノイズN1が閾値を超えているため、表2に示すように、圧延スタンドST4〜ST5間の小径ロールで振動を検知したが、チャタマークは確認できず、外部振動源によるノイズN1により誤検出となった。比較例1に係る振動異常検出方法では、外部の振動源によるノイズN1が乗り、各小径ロール16、17の駆動系または駆動軸に起因する振動以外の振動を異常振動として誤検知してしまっている。 Referring to FIG. 7, in the vibration abnormality detection method according to Comparative Example 3, the noise N1 caused by an external vibration source other than the vibration caused by the drive system or the drive shaft of each of the small diameter rolls 16 and 17 exceeds the threshold value. As shown in 2, vibration was detected by the small diameter roll between the rolling stands ST4 and ST5, but the chatter mark could not be confirmed, and the noise N1 from the external vibration source caused an erroneous detection. In the vibration abnormality detection method according to Comparative Example 1, noise N1 from an external vibration source rides on the vibrations, and vibrations other than the vibrations caused by the drive system or drive shaft of the small diameter rolls 16 and 17 are erroneously detected as abnormal vibrations. There is.
これに対し、本発明例3に係る振動異常検出方法では、図8に示すように、周波数解析の結果である平均化された、選び出された複数のデータの同一の周波数の振幅が閾値を超える各小径ロール16、17の駆動系または駆動軸に起因する基本周波数の整数倍となる周波数が、少なくとも4つ(2倍、3倍、4倍及び5倍)存在し、表2で示すように、圧延スタンドST4〜ST5間の小径ロールで振動を検知し、異常振動と判定した。そして、チャタマークが確認され、精度よく異常振動が検出された。
また、本発明例4に係る振動異常検出方法では、図9に示すように、周波数解析の結果である平均化された、選び出された複数のデータの同一の周波数の振幅が閾値を超える各小径ロール16、17の駆動系または駆動軸に起因する基本周波数の整数倍となる周波数が、1つ(3倍)だけ存在し、表2で示すように、圧延スタンドST4〜ST5間の小径ロールで振動を検知できず、異常振動と判定されなかった。そして、チャタマークが確認されておらず、精度よく異常振動でなかったことを判定できた。
On the other hand, in the vibration abnormality detection method according to Example 3 of the present invention, as shown in FIG. 8, the amplitude of the same frequency of the averaged and selected data, which is the result of the frequency analysis, sets the threshold value. There are at least four (2x, 3x, 4x and 5x) frequencies that are integral multiples of the fundamental frequency due to the drive system or drive shaft of each of the smaller diameter rolls 16 and 17 that exceed, as shown in Table 2. In addition, vibration was detected by a small-diameter roll between the rolling stands ST4 and ST5, and it was determined to be abnormal vibration. Then, the chatter mark was confirmed, and the abnormal vibration was detected with high accuracy.
Further, in the vibration abnormality detection method according to Example 4 of the present invention, as shown in FIG. 9, each of the averaged and selected data having the same frequency amplitude exceeds the threshold value as a result of frequency analysis. There is only one (three times) frequency that is an integral multiple of the fundamental frequency caused by the drive system or drive shaft of the small diameter rolls 16 and 17, and as shown in Table 2, the small diameter roll between the rolling stands ST4 and ST5. The vibration could not be detected and it was not judged as abnormal vibration. Then, the chatter mark was not confirmed, and it was possible to accurately determine that the vibration was not abnormal.
また、比較例4に係る振動異常検出方法では、最終圧延スタンドST5の出側の小径ロールに巻きつく金属帯12の張力が低い(120MPa未満)であるにもかかわらず、図10に示すように、各小径ロール16、17の駆動系または駆動軸に起因する基本周波数の整数倍(10倍)となる周波数における振動の振幅が閾値を超え、表2に示すように、最終圧延スタンドST5の出側の小径ロールの振動が検知され、異常振動と判定された。しかし、この際に、チャタマークは確認されておらず、誤検出となった。
Further, in the vibration abnormality detecting method according to Comparative Example 4, although the tension of the
これに対して、本発明例5に係る異常振動検出方法では、最終圧延スタンドST5の出側の小径ロールに巻きつく金属帯12の張力が低い(120MPa未満)である場合に、図11に示すように、各小径ロール16、17の駆動系または駆動軸に起因する基本周波数の整数倍(10倍)となる周波数における振動の振幅が閾値を超えている場合であっても、周波数解析の対象となる小径ロール16,17を金属帯12の張力が一定以上(例えば、120MPa以上)となる小径ロール16,17に限定しているため、最終圧延スタンドST5の出側の小径ロールに巻きつく金属帯12の張力が低い(120MPa未満)場合には周波数解析の対象とならず、表2に示すように、最終圧延スタンドST5の出側の小径ロールの振動は検知されず、異常振動と判定されない。また、チャタマークは確認されておらず、精度よく異常振動でなかったことを判定できた。
On the other hand, in the abnormal vibration detection method according to Example 5 of the present invention, when the tension of the
10 冷間圧延設備
11 ミルハウジング
12 金属帯
13 ワークロール
14 バックアップロール
15 ギヤボックス
16 テンションメータロール(小径ロール)
17 パスラインロール(小径ロール)
18,19,20 振動検出器
21 速度検出器
22 振動信号処理計算機
ST1〜ST5 圧延スタンド
10
17 Pass line roll (small diameter roll)
18, 19, 20
Claims (3)
各圧延スタンドの少なくとも1箇所以上に設置された振動検出器と、各圧延スタンド間及び最終圧延スタンドの出側に配置され、前記金属帯が一定値以上の角度で巻きついている各小径ロールに設置された振動検出器とにより、各圧延スタンドの各部及び各小径ロールの振動変位、振動速度または振動加速度を検出する振動検出ステップと、
前記小径ロールあるいは前記圧延スタンドの圧延ロールに設置された速度検出器により、各小径ロールの回転速度を検出するロール回転速度検出ステップと、
前記振動検出ステップで検出した各圧延スタンドの各部及び各小径ロールの振動変位、振動速度または振動加速度の周波数解析を行う周波数解析ステップと、
前記振動検出ステップで検出した各小径ロールの振動変位、振動速度または振動加速度と前記ロール回転速度検出ステップで検出した各小径ロールの回転速度に基づいて、各小径ロールの駆動系または駆動軸に起因する基本周波数を算出する基本周波数算出ステップと、
前記周波数解析ステップの結果が、前記基本周波数算出ステップで算出された各小径ロールの駆動系または駆動軸に起因する基本周波数の整数倍を中心とする振動周波数領域において閾値を超えたとき、異常振動と判定する異常振動判定ステップとを含み、
前記周波数解析ステップでは、特定時間内における前記振動検出ステップで検出した各圧延スタンドの各部及び各ロールの振動変位、振動速度または振動加速度の周波数解析を行った結果を複数個保持し、複数個保持された周波数解析の結果のうち、前記ロール回転速度検出ステップで得られた各小径ロールの回転速度が特定範囲内となる連続特定時間内に測定された複数のデータを選び出し、選び出された複数のデータの同一の周波数の振幅を平均化し、
前記異常振動判定ステップでは、以下a,b,cの3つの条件を満足した場合に、異常振動と判定すること特徴とする冷間圧延における異常振動検出方法。
a.前記周波数解析ステップの結果である平均化された振幅が、前記基本周波数算出ステップで算出された各小径ロールの駆動系または駆動軸に起因する基本周波数の整数倍を中心とする振動周波数領域において閾値を超えたとき。
b.前記周波数解析ステップの結果である平均化された振幅が、各小径ロールの駆動系または駆動軸に起因する基本周波数の整数倍を中心とする振動周波数領域において前記閾値を超えている場合において、前記閾値を超えた周波数における振幅値の50〜90%の範囲内で設定する特定の振幅値の周波数幅が一定値以下である場合。
c.前記周波数解析ステップの結果である平均化された振幅が前記閾値を超える、前記基本周波数算出ステップで算出された各小径ロールの駆動系または駆動軸に起因する基本周波数の整数倍となる周波数が、少なくとも2つ存在する場合。 An abnormal vibration detection method in cold rolling in which a metal strip is rolled by a cold rolling machine having one or more rolling stands.
Vibration detectors installed at at least one location on each rolling stand, and installed on each small-diameter roll that is placed between each rolling stand and on the exit side of the final rolling stand, and the metal band is wound at an angle of a certain value or more. A vibration detection step for detecting the vibration displacement, vibration velocity or vibration acceleration of each part of each rolling stand and each small diameter roll by the vibration detector.
A roll rotation speed detection step of detecting the rotation speed of each small diameter roll by a speed detector installed on the small diameter roll or the rolling roll of the rolling stand.
A frequency analysis step for frequency analysis of vibration displacement, vibration velocity or vibration acceleration of each part of each rolling stand and each small diameter roll detected in the vibration detection step, and
Due to the drive system or drive shaft of each small diameter roll based on the vibration displacement, vibration velocity or vibration acceleration of each small diameter roll detected in the vibration detection step and the rotation speed of each small diameter roll detected in the roll rotation speed detection step. The fundamental frequency calculation step to calculate the fundamental frequency to be performed, and
When the result of the frequency analysis step exceeds the threshold value in the vibration frequency region centered on an integral multiple of the fundamental frequency caused by the drive system or drive shaft of each small diameter roll calculated in the fundamental frequency calculation step, abnormal vibration occurs. Including the abnormal vibration determination step to determine
In the frequency analysis step, a plurality of results of frequency analysis of vibration displacement, vibration speed, or vibration acceleration of each part of each rolling stand and each roll detected in the vibration detection step within a specific time are retained, and a plurality of results are retained. From the results of the frequency analysis performed, a plurality of data measured within a continuous specific time in which the rotation speed of each small-diameter roll obtained in the roll rotation speed detection step is within a specific range are selected, and a plurality of selected data are selected. Average the amplitudes of the same frequency of the data in
The abnormal vibration determining step, following a, b, when satisfying the three conditions c, abnormal vibration detection method in to that cold rolling, wherein determining that abnormal vibration.
a. The averaged amplitude resulting from the frequency analysis step is a threshold in the vibration frequency region centered on an integral multiple of the fundamental frequency due to the drive system or drive shaft of each small diameter roll calculated in the fundamental frequency calculation step. When it exceeds.
b. When the averaged amplitude resulting from the frequency analysis step exceeds the threshold in the vibration frequency region centered on an integral multiple of the fundamental frequency caused by the drive system or drive shaft of each small diameter roll, the said. When the frequency width of a specific amplitude value set within the range of 50 to 90% of the amplitude value at a frequency exceeding the threshold value is not more than a certain value.
c. The frequency at which the averaged amplitude resulting from the frequency analysis step exceeds the threshold value and is an integral multiple of the fundamental frequency due to the drive system or drive shaft of each small diameter roll calculated in the fundamental frequency calculation step is If there are at least two .
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