JP2000024702A - 圧延機 - Google Patents

圧延機

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JP2000024702A JP11178143A JP17814399A JP2000024702A JP 2000024702 A JP2000024702 A JP 2000024702A JP 11178143 A JP11178143 A JP 11178143A JP 17814399 A JP17814399 A JP 17814399A JP 2000024702 A JP2000024702 A JP 2000024702A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱によるキャンバの結果としてまた荷重を受
けて起きるロールの曲りとそのことによって生じるロー
ル間隙変化との十分な調節および補償を可能とし、この
圧延機の最適な断面・平坦度制御を可能とする、円筒形
または対称に研削されたロールを有する熱間平圧延機を
提供する。 【解決手段】 対のワークロールを有し、これらのワー
クロールが場合によっては直接に、または中間ロールを
介して、やはり対のバックアップロールで支えられてお
り、少なくとも1つのロール対のロールが軸線方向で互
い違いに移動可能となった圧延機、特に熱間平圧延機に
おいて、少なくとも、移動可能なロール対の各ロール
(1, 2)が、中空ロールとして構成されており、それらの
中空室(4, 5)がロール長手軸線(6) を基準に回転対称
に、またロール胴部中心でロール長手軸線(6) に交差す
る想定横平面7を基準に非対称に構成されており、移動
可能なロール対の両方のロール(1, 2)が、同一に構成さ
れた中空室(4, 5)を相互に180°転向させて組込まれ
ていることを特徴とする圧延機。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、対のワークロール
を有し、これらのワークロールが場合によっては直接
に、または中間ロールを介して、やはり対のバックアッ
プロールで支えられており、少なくとも1つのロール対
のロールが軸線方向で互い違いに移動可能となった圧延
機、例えば熱間平圧延機に関する。
【0002】
【従来の技術】前提部分に係る圧延機が例えば欧州特許
明細書第0049798号公報により公知である。この
公知の圧延機のロール対のロールが備えている湾曲輪郭
は両方のロールの胴長全体にわたって延びて、両方の胴
部輪郭が専らこれらのロールの特定の軸線方向相対位置
で補い合う形状を有する。この刊行物の先行技術におけ
る好ましい実施では、ロール対の両方のロールは同一の
S字形に研削されて、組込状態のとき相互に180°転
向させて配置されている。
【0003】熱間圧延鋼帯を圧延するときに圧延材の幅
にわたって発生して、所定の鋼帯断面を有する平鋼帯の
生成を困難にする厚さ誤差をこのような圧延機によって
対処する。このような厚さ誤差は、一方ではロールが圧
延荷重を受けて長さにわたって曲がることによって、他
方では熱間圧延鋼帯に接触したときのロールの膨張によ
って発生し、これらのロール膨張はクラウン(サーマル
クラウン)の増加によって顕在化する。両方の場合ロー
ル間隙断面が変化し、圧延材の幅にわたって−単位時間
当たり通過体積一定の法則に従って−さまざまな鋼帯伸
びが現れる。これらの伸びは鋼帯の波または反りに現れ
る。
【0004】前提部分に係る解決策はこの問題を輪郭付
与ロールによって解決する。ロール胴部を適切に研削し
た場合、ロールを軸線方向で互い違いに移動させること
によって、さまざまなロール間隙横断面を調整し、こう
してロール胴部の変化も補償することが可能となる。例
えば、ロールのS字形輪郭研削と、軸線方向でロールを
互い違いに移動させることによって先行技術において向
き合うロールの組込状態を180°回すことで、等距離
ロール間隙断面の調整も凸面または凹面ロール間隙断面
の調整も可能となる。
【0005】従来一般的なキャンバを与えたワークロー
ルでは、理想的な場合に平坦鋼帯が生じるように、圧下
力を受けたロールの曲りがこの凸面キャンバによって補
償されるようにワークロールの曲率半径が選定された
が、これらのワークロールに対して、公知の解決策によ
って著しい利点が達成された。この解決策の欠点として
は、研削キャンバが常に特定の圧下力および圧延材幅の
ために発生するだけであった。圧下力または圧延材幅が
変化すると、別の球形研削ロールを使用しなければなら
なかった。ロールの熱によるキャンバはこのキャンバで
調節することができない。
【0006】S字形輪郭付与ロールを使った前記解決策
は荷重および温度の影響を受けて生じるロール胴部変化
の或る程度の補償を可能とするが、しかし欠点として、
湾曲研削面を備え、熱の影響および摩耗によって変化す
るロール胴部を製造するのが困難である。なぜならば、
ロールの曲りが実質的に対称で、鋼帯が対称である場
合、ロール中心を基準に非対称な湾曲は、熱膨張と合わ
せて、ロールの移動によっては補償することのできない
非対称な摩耗を引き起こすからである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、熱に
よるキャンバの結果としてまた荷重を受けて起きるロー
ルの曲りとそのことによって生じるロール間隙変化との
十分な調節および補償を可能とし、こうしてこの圧延機
の最適な断面・平坦度制御を可能とする、円筒形または
対称に研削されたロールを有する熱間平圧延機を提供す
ることである。
【0008】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明によれば、少なくとも、移動可能なロール対
の各ロールが、中空ロールとして構成されており、それ
らの中空室がロール長手軸線を基準に回転対称に、また
ロール胴部中心でロール長手軸線に交差する想定横平面
を基準に非対称に構成されており、移動可能なロール対
の両方のロールが、同一に構成された中空室を相互に1
80°転向させて組込まれていることが提案される。
【0009】中空ロールは熱間圧延機に関連して以前か
ら公知であり、例えばドイツ特許第533685号に述
べられている。そこで認められたように、薄板の熱間圧
延時に圧延材に接触してまた摩擦熱の結果としてロール
縁よりも中心部でロール胴部の強い加熱が現れて、これ
がロール中の熱分布を不均一にする。これによりロール
の不均一な膨張もしくは収縮が現れて、ロール表面をそ
れ相応に変化させる。これを防止するために、前記特許
は、空洞の直径が空洞の縁よりも中心部で大きくなった
曲線状中空室断面を円筒形ロールに具備し、好ましくは
ロール中心線とロール軸線に一致した中心垂線との交点
をその中心とした円弧によって中空室断面の曲線を形成
することを提案している。
【0010】一層古いドイツ特許第200734号に円
筒形接触面を有する熱間圧延機用の中空ロールがやはり
述べられており、この中空ロールはロール中心を基準に
対称に延びる空洞によってロールの熱によるキャンバに
対抗して働く。
【0011】両方の公知の解決策では、圧下力の変化の
結果としての曲りの補償を想定していない。しかしこの
曲りは、本発明により提案されるロールによって、ロー
ル胴部の熱的変化と同様に簡単に解消することができ
る。公知の対称中空室構成から離れて本発明は、各ロー
ルのロール胴部有効長さの少なくとも一部にわたって延
びる本発明によるロールの中空室を、ロールを基準に非
対称に、またロール対の他方のロールを基準に鏡像的に
配置し、同時に互い違いのロール移動を設けることを提
案する。荷重を受けてロールが曲ると、ロールの非対称
中空室はその特別の組込状態において、ロール胴部の長
さにわたって非対称な弾性曲線を引き起こし、この弾性
曲線は中空室を適切に形成した場合S字形に延びる。前
提部分を構成する先行技術で提案されたのと同様に、有
効ロール胴部に現れる点対称キャンバは、ロールを互い
違いに移動させて、ロール間隙横断面を任意に変更し、
ロール間隙断面を平坦、凸面、凹面に設定するのに利用
することができる。しかしロール胴部の中心を基準に非
対称に選択された中空室断面は、ロールの外殻が円筒形
に研削されているので、前提部分を構成する先行技術に
おけるようにはワークロールの摩耗を受けない。
【0012】本発明の好ましい構成によれば、ロールが
片側開口中空円筒として構成されており、それらの密閉
正面端にそれぞれ一方のロール首部が同軸で一体に形成
されまたは装着されており、またその反対側の開口端内
には、各ロールのロール内面とロール首部外面との間に
ロール端に向かって開口した隙間が残るように他方のロ
ール首部が同軸で嵌め込まれており、これらのロール首
部と各ロールとの間の結合がロールの内部で各1つの支
持軸受によって行われ、この支持軸受がロール首部とロ
ール内面との間の空間を満たし、この支持軸受とロール
の密閉正面端との間に中空室が形成される。片側の中空
室と反対側の間隙と合わせて支持軸受によるロールの非
対称な支えは、荷重下に望ましいロールのキャンバを引
き起こす。しかしこのようなロールの製造は単純に機能
的である。
【0013】本発明によるロールの中空室断面の制限は
直線の多角形化によって行うことができるが、しかし好
ましくは本発明によれば、ロールの長さにわたってさま
ざまな厚さのロール外殻をロールに付与する湾曲輪郭を
利用することができる。これにより、選択した曲率もし
くはそれから生じるロール外殻直径に合わせて圧延荷重
下でも熱的条件下でもロールの希望する曲げ挙動が得ら
れる。
【0014】好ましい実施では、湾曲輪郭が凸面部分と
凹面部分とで構成される。中空室断面のこれら両方の部
分は、両方のロールの組込位置を180°回した場合、
ロールの互い違いの移動によってロール胴部断面の調整
を特別簡単に可能とし、ロール胴部の或る移動位置では
ロール胴部輪郭が補い合い、別の移動位置ではロール間
隙が凹面から凸面へと変化する。
【0015】しかし、湾曲輪郭がその他では円筒形のロ
ールの一部にわたって延びていることも、本発明の枠内
で考えられる。従って、例えば一方のロール半片または
その一部の上での凹面部分も凸面部分も他方のロール半
片の円筒形部分と交替させることができる。
【0016】湾曲中空室輪郭が奇数次数の多項式、好ま
しくは3次多項式、によって形成されると、特に有利で
ある。3次多項式は、ロールの対称曲りの下で点対称性
に関して変化しない特性を有する。
【0017】本発明の他の好ましい構成では、中空室断
面がロール胴部有効長さの領域内で階段状輪郭によって
限定される。階段状輪郭は容易に製造することができ、
いわば湾曲輪郭と同様に希望する目的を達成する。
【0018】本発明の特に好ましい構成では、ロールの
中心軸線と同軸で円筒形外殻体に嵌め込まれた同一外
径、各種内径のリングによって階段状輪郭が形成され
る。これらのリングは内部で円筒形の外殻に押し込むこ
とができ、場合によっては中空室断面を変更するために
他のリングと取り替えることができる。
【0019】更に、外殻体とリングが異なる材料で形成
されていることが考えられ、例えば外殻体は特別耐摩耗
性の材料から、リングは弾性材料から作製しておくこと
ができる。
【0020】また、本発明の他の特徴により、別の強度
および/または別の熱伝導率の材料でロールの中空室を
充填することも考えられる。既にロール製造時に、即ち
鋳造時に、ロール材料からなる外殻体を、熱的、機械的
ベンディングの要請に対応した別の材料の耐熱性心部と
対にすることが考えられる。また、本発明の構成では、
圧延操作時にロールの熱的変化を付加的に調節するため
にロールの既設中空室に冷媒を導入することが考えられ
る。
【0021】ロールの外殻と中空室を限定する内部部品
が別々に構成されている解決策では、外殻を互換性摩耗
体として構成することが考えられる。
【0022】摩耗した場合に容易に再研削しまたは交換
することのできる円筒形ロール胴部を使用することに本
発明の特別の利点はあるが、ロールの曲りの一部を補償
することのできる公知の対称キャンバを円筒形ロール胴
部に備えることも考えられる。対称キャンバを与えたロ
ールの再研削は摩耗したS字形輪郭付与ロール胴部表面
よりも一層簡単であり、そこでも本発明の利点は完全に
発揮される。
【0023】
【発明の実施の形態】本発明の実施例が図面に示してあ
り、以下に説明される。図1に示したロール対が上ロー
ル1と下ロール2とを有し、これらのロールは矢印3で
示唆したように互いに逆方向に移動可能である。ロール
対の両方のロール1、2は中空ロールとして構成されて
おり、それらの中空室4、5は各ロール1、2のロール
長手軸線6を基準に回転対称に、またロール胴部の中心
でロール長手軸線に交差する想定横平面7を基準に非対
称に構成されている。同一に構成された中空室4、5が
相互に180°転向させて組込まれているようにロール
1、2は組込まれており、圧延操作のときロール1、2
の希望する非対称変形が生じ、この変形が方向3でのロ
ール1、2の移動と合わせて可変ロール間隙を生じる。
【0024】ロール1、2の中空室4、5は、図1に示
したように、圧延材8に接触する領域によって生じるロ
ール胴部有効長さの一部にわたってのみ延ばすことがで
き、またはロール胴部有効長さの全体にわたって延ばす
こともできる。
【0025】ロール1、2の中空室4、5は多種多様な
形状が考えられ、それらが例示的に図2〜図10に示し
てある。簡素化の理由から図2〜図10ではそれぞれロ
ール対の一方のロール1もしくは2のみが示してあるこ
とを指摘しておかねばならない。それぞれ他方のロール
1または2は、図1にのみ示したように、それぞれ18
0°転向させて組込まれており、図示ロールと1対にさ
れている。
【0026】図2ではロール1または2の中空室4また
は5が直線部分で構成されており、回転体として形成さ
れる中空室断面をこれらの直線部分が限定する。中空室
は事実上3つの円錐台で構成されており、そのうち2つ
の円錐台はそれらの底面が合致し、第3円錐台はその上
面が隣接円錐台の上面と合致している。
【0027】しかし、図3に示すように、主請求項の条
件に対応した湾曲輪郭15によってロール1、2の中空
室4、5を限定することも同様に考えられる。湾曲輪郭
は任意に選択可能であり、三角関数の一部、多項式の一
部とすることができ、または螺旋の一部とすることもで
きる。
【0028】図4に示したように、湾曲輪郭15が凸面
部分と凹面部分とで構成され、それらの各部分が円半径
によって決定可能であるとき、好ましい事情が得られ
る。図5に示すように、符号9に示唆したように奇数次
数の多項式、好ましくは3次多項式によって湾曲輪郭1
5が形成されることも、やはり好ましい。
【0029】本発明によるロールの中空室を構成する他
の可能性は、図6に示すように階段状輪郭によってロー
ル胴部有効長さの領域内で中空室を限定することにあ
る。符号10としたこれらの階段状輪郭はリリーフ加工
によって製造することができる。
【0030】図7に示すように、同一外径と各種内径と
を有するリング12を嵌め込んだ円筒形外殻体11を使
用することによって、階段状輪郭の簡単な製造が可能と
なる。更にこの変更態様の利点として、円筒形外殻体は
互換性であり、リング12は再利用することができる。
【0031】ロール1、2の中空室4、5は強度および
/または熱伝導率の異なる材料13で充填されているこ
とが図8に示唆されている。この場合にも、その他の中
空ロールの場合と同様に、互換性摩耗体として役立つ外
殻14を中空ロールに具備することができる。この例が
図9に略示されている。
【0032】請求項1に記載された中空室を装備したロ
ール1、2またはそのロール外殻11または14が対称
キャンバを有し、これらのキャンバを中空室断面に重ね
ることができることを図10は示している。
【0033】図11は本発明によるロールの好ましい実
施態様を示している。ロール1もしくは2は片側開口中
空円筒として構成されており、その密閉正面端に各1つ
のロール首部16が同軸で一体に形成されまたは装着さ
れており、その反対側の開口端には、ロール1もしくは
2のロール内面18とロール首部外面19との間にロー
ル端に向かって開口した間隙21が残るように他方のロ
ール首部17が同軸に嵌め込まれており、ロール首部1
7と各ロール1もしくは2との間の結合はロール内部で
支持軸受20によって行われ、この支持軸受がロール首
部17とロール内面18との間の空間を満たす。支持軸
受20とロールの密閉正面端との間に中空室4もしくは
5が形成される。
【0034】選択された中空室造形においてS字形に延
びる非対称弾性曲線は、請求され図示されたすべてのロ
ール形状で達成可能である。ロール1、2を矢印3の方
向で互い違いに移動させることによって、圧延荷重下に
現れるロールの曲りは、ロール1、2を互い違いに移動
させてロール間隙断面を変えることによって補償するこ
とができる。中空室断面自体はロールの摩耗によっては
変化せず、無負荷ロールの再研削は簡単な手段で容易に
実施することができる。更に、ロール胴部の摩耗は本発
明により提案されたロール外殻の交換によって考慮する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による中空ロールのさまざまな変更態様
を示す。
【図2】本発明による中空ロールのさまざまな変更態様
を示す。
【図3】本発明による中空ロールのさまざまな変更態様
を示す。
【図4】本発明による中空ロールのさまざまな変更態様
を示す。
【図5】本発明による中空ロールのさまざまな変更態様
を示す。
【図6】本発明による中空ロールのさまざまな変更態様
を示す。
【図7】本発明による中空ロールのさまざまな変更態様
を示す。
【図8】本発明による中空ロールのさまざまな変更態様
を示す。
【図9】本発明による中空ロールのさまざまな変更態様
を示す。
【図10】本発明による中空ロールのさまざまな変更態
様を示す。
【図11】本発明による中空ロールのさまざまな変更態
様を示す。
フロントページの続き (72)発明者 ロルフ・ビュンテン ドイツ連邦共和国、デー 40239 デュッ セルドルフ、ハンザプラッツ 1

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対のワークロールを有し、これらのワー
    クロールが場合によっては直接に、または中間ロールを
    介して、やはり対のバックアップロールで支えられてお
    り、少なくとも1つのロール対のロールが軸線方向で互
    い違いに移動可能となった圧延機、例えば熱間平圧延機
    において、 少なくとも、移動可能なロール対の各ロール(1、2)
    が、中空ロールとして構成されており、それらの中空室
    (4、5)がロール長手軸線(6)を基準に回転対称
    に、またロール胴部中心でロール長手軸線(6)に交差
    する想定横平面(7)を基準に非対称に構成されてお
    り、移動可能なロール対の両方のロール(1、2)が、
    同一に構成された中空室(4、5)を相互に180°転
    向させて組込まれていることを特徴とする圧延機。
  2. 【請求項2】 ロール(1、2)が片側開口中空円筒と
    して構成されており、それらの密閉正面端にそれぞれ一
    方のロール首部(16)が同軸で一体に形成されまたは
    装着されており、またその反対側の開口端内には、各ロ
    ール(1、2)のロール内面(18)とロール首部外面
    (19)との間にロール端に向かって開口した隙間(2
    1)が残るように他方のロール首部(17)が同軸で嵌
    め込まれており、これらのロール首部(17)と各ロー
    ル(1、2)との間の結合がロールの内部で各1つの支
    持軸受(20)によって行われ、この支持軸受がロール
    首部(17)とロール内面(18)との間の空間を満た
    し、この支持軸受とロール(1、2)の密閉正面端との
    間に中空室(4、5)が形成されることを特徴とする請
    求項1記載の圧延機。
  3. 【請求項3】 中空室(4、5)が各ロール(1、2)
    のロール胴部有効長さの少なくとも一部にわたって延び
    ていることを特徴とする請求項1または2記載の圧延
    機。
  4. 【請求項4】 中空室(4、5)がロール胴部有効長さ
    の領域内で湾曲輪郭(15)によって限定されることを
    特徴とする請求項1、2または3記載の圧延機。
  5. 【請求項5】 湾曲輪郭(15)が凸面部分と凹面部分
    とで構成されていることを特徴とする請求項1から4ま
    でのいずれか1項記載の圧延機。
  6. 【請求項6】 湾曲輪郭がその他では円筒形のロール
    (1、2)の一部にわたって延びていることを特徴とす
    る請求項1から4までのいずれか1項記載の圧延機。
  7. 【請求項7】 湾曲輪郭(15)が奇数次数の多項式、
    好ましくは3次多項式によって形成されることを特徴と
    する請求項1から4までのいずれか1項記載の圧延機。
  8. 【請求項8】 中空室(4、5)がロール胴部有効長さ
    の領域内で階段状輪郭(10)によって限定されること
    を特徴とする請求項1から3までのいずれか1項記載の
    圧延機。
  9. 【請求項9】 ロール(1、2)の中心軸線(6)と同
    軸で円筒形外殻体(11)に嵌め込まれた同一外径、各
    種内径のリング(12)によって階段状輪郭(10)が
    形成されることを特徴とする請求項8記載の圧延機。
  10. 【請求項10】 外殻体(11)とリング(12)が異
    なる材料で形成されていることを特徴とする請求項9記
    載の圧延機。
  11. 【請求項11】 ロール(1、2)の材料とは異なる強
    度および/または熱伝導率の材料(13)で中空室
    (4、5)が充填されていることを特徴とする請求項1
    から10までのいずれか1項記載の圧延機。
  12. 【請求項12】 ロール(1、2)の中空室(4、5)
    に冷媒が導入可能であることを特徴とする請求項1から
    11までのいずれか1項記載の圧延機。
  13. 【請求項13】 中空ロールが、互換性摩耗体として役
    立つ外殻(11、14)を備えていることを特徴とする
    請求項1から12までのいずれか1項記載の圧延機。
  14. 【請求項14】 ロール(1、2)が、またはロール
    (1、2)の外殻(11、14)が対称キャンバを有す
    ることを特徴とする請求項1から13までのいずれか1
    項記載の圧延機。
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