JP2001276909A

JP2001276909A - 異径ロール圧延機

Info

Publication number: JP2001276909A
Application number: JP2000091387A
Authority: JP
Inventors: Masanori Takahashi; 昌範高橋; Akio Adachi; 明夫足立; Shinji Takaoka; 真司高岡; Naohisa Takeda; 直久武田
Original assignee: Nakayama Steel Works Ltd; Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Nakayama Steel Works Ltd; Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-03-29
Filing date: 2000-03-29
Publication date: 2001-10-09
Anticipated expiration: 2020-03-29
Also published as: JP3205326B1

Abstract

(57)【要約】【課題】片ゲージや蛇行等の圧延トラブルを自動的に回
避することができる異径ロール圧延機を提供する。【解決手段】上側及び下側ワークロール２，３のロール
ベンディング、ロールフラットニング、摩耗クラウン及
びヒートクラウンに基づき、メカニカルクラウンの左右
非対称量を演算する。圧下シリンダ１６，１７を制御し
て、メカニカルクラウンの左右非対称量に基づいて圧下
量を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、異径ロール圧延
機、１対のワークロールを軸線方向に互いに逆にシフト
させるロールシフト手段を備える異径ロール圧延機に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数台の圧延機群からなるタンデ
ム圧延機により圧延材、特に薄板を圧延する場合におい
て、後段に位置する任意の圧延機の上下一対の作業ロー
ルのうち、上下いずれか一方の作業ロールを小径とする
一方、前記大径とした作業ロールのみを、圧延動力の大
部分を出力する駆動装置に連結して、大トルクで駆動さ
せるようにすると共に、小径側の作業ロールをアイドラ
とすることにより、圧延荷重を減少でき、これに伴い圧
延に使われる仕事量の減少をもたらし、ロールへ働く圧
力、トルク等を減少できて、省エネルギー化が図れるよ
うにした異径ロール圧延機は知られている（例えば特開
昭６０−１８７４０８号公報参照）。このように、上下
作業ロールを異径として、大径側作業ロールのみを駆動
させる異径ロール圧延機によれば、小さい圧延荷重で容
易に極薄材の圧延ができるという利点がある。

【０００３】ところで、作業ロールの径が同径であるロ
ール圧延機の場合には、メカニカルクラウン、すなわ
ち、圧延材の板幅方向の厚み形状を制御するためのロー
ルのたわみであるロールベンディング、圧延材との接触
部分の扁平量であるロールフラットニング、圧延材の伝
熱による熱膨張であるヒートクラウン、摩耗による変形
である摩耗クラウンを総合したものが上下対称となる
が、前述した異径ロール圧延機においては、作業ロール
の径が異なるため、メカニカルクラウンが上下非対称と
なる。

【０００４】また、圧延材幅方向の断面形状を良好にす
るため、上下一対の作業ロールを軸線方向に互いに逆に
シフトさせて圧延するようにしたロール圧延機も知られ
ている（例えば特開昭６０−１８０６０５号公報参
照）。この圧延機によれば、圧延材が通過する位置が変
化するので、摩耗する部分や熱により膨らむ部分が分散
される。

【０００５】そこで、異径ロール圧延機において、上下
一対の作業ロールを軸線方向に互いに逆にシフトさせて
圧延するようにし、ヒートクラウン、摩耗クラウンを分
散させると共に、形状制御能力を高めることが考えられ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、異径ロール
圧延機において、上下一対の作業ロールを軸線方向に互
いに逆にシフトさせるようにすると、前述したメカニカ
ルクラウンが、上下非対称となるばかりか、左右非対称
にもなる。

【０００７】その結果、次のような問題が生じる。（１）圧延材の厚さがばらつく片ゲージや、圧延材がギ
ャップの広い方向に逃げて行く蛇行等の圧延トラブルが
発生することになるため、オペレータが先行圧延材の動
きを見て左右の圧下量を修正する必要があるが、オペレ
ータの判断には限界があり、大幅な板厚変化、板幅変化
に対応することができない。（２）しかも、そのようにオペレータによる制御では、
メカニカルクラウンの左右非対称量を予測することは困
難であり、従ってそれに基づいて圧下量を設定すること
はできない。

【０００８】この発明は、メカニカルクラウンの左右非
対称量に基づき、ワークロールの圧下軸の圧下量を調整
し、片ゲージや蛇行等の圧延トラブルを回避することが
できる異径ロール圧延機を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る異径ロール
圧延機は、ロール軸が回転可能に支持される小径及び大
径のワークロールと、該両ワークロールを軸線方向に互
いに逆方向にシフトさせるロールシフト手段とを備え、
前記大径のワークロールを駆動することで、板状の圧延
材をロール圧延する異径ロール圧延機であって、前記小
径及び大径のワークロールのたわみであるロールベンデ
ィングを計算する第１の手段と、前記小径及び大径のワ
ークロールの、前記圧延材と接触する部分の扁平量であ
るロールフラットニングを計算する第２の手段と、前記
小径及び大径のワークロールの圧延中のロールプロフィ
ールを計測して、摩耗による変形である摩耗クラウン及
び前記圧延材よりの伝熱による熱膨張であるヒートクラ
ウンを分離して検出あるいは予測式により計算する第３
の手段と、前記第１〜第３の手段よりの信号を受け、前
記小径及び大径のワークロールのロールベンディング、
ロールフラットニング、摩耗クラウン及びヒートクラウ
ンに基づき、それらを総合したメカニカルクラウンの左
右非対称量を計算する第４の手段と、該第４の手段より
の信号を受け、前記メカニカルクラウンの左右非対称量
に基づいて、前記ロールの圧下軸の圧下量を調整する第
５の手段とを備えるものである。ここで、（１）ロールベンディングは、一般にはクラウンの制御
に用いられるもので、ワークロールベンダーを用いてワ
ークロールを撓ませることをいう。（２）ロールフラットニングは、ワークロールの扁平を
意味する。（３）ヒートクラウンは、圧延材の熱による膨張を意味
し、圧延材と接触している部分が膨張することになる。（４）摩耗クラウンは、ロール径が小さいほど大きい。

【００１０】前記（１）〜（４）の合計である上下非対
称のメカニカルクラウンが、ワークロールのシフトによ
り、左右も非対称となる。そして、第４の手段にて、上
側及び下側ワークロールのロールベンディング、ロール
フラットニング、摩耗クラウン及びヒートクラウンに基
づき、それらを総合したメカニカルクラウンの左右非対
称量が計算される。それから、第５の手段によって、メ
カニカルクラウンの左右非対称量に基づいて、ロールの
圧下軸の圧下量が調整され、メカニカルクラウンの左右
非対称の影響が回避され、片ゲージや蛇行等の圧延トラ
ブルが回避される。また、ロールシフトさせることで、
摩耗クラウンの分散、ヒートクラウンの分散が可能とさ
れる。

【００１１】また、前記ロールシフト手段としては、軸
方向に外径の連続的変化をもたせて形成されている１対
のロールを有するロールシフト手段（例えば実開平３−
１２９０３号公報参照）を用いることができる。ここ
で、外径の連続的変化とは、ロールの外周面を滑らかな
曲面にし、後述するように外形寸法が一箇所で極小値を
とり他の一箇所で極大値をとることを意味する。この場
合、軸方向に外径の連続的変化をもつロールを用いるＣ
ＶＣ（Continuously Variable Crown）ロールシフト手
段のほか、軸方向に外径の連続的変化をもたせて形成し
たスリーブがロール軸に嵌合されると共にその嵌合面間
に対して圧力流体供給手段が設けられているＣＶＣロー
ルシフト手段（例えば実開平３−１２９０３号公報参
照）を用いることもできる。

【００１２】これにより、ロールが軸方向に相対的に移
動することにより圧延材を挟むそれらの外周面間のロー
ルギャップが変更され、クラウン、形状制御機能が有効
に発揮される。

【００１３】さらに、前記ロールシフト手段には、前記
両ワークロールのスラスト力又は左右の圧延荷重の差荷
重を検出する第６の手段が連係され、前記第５の手段
が、前記第６の手段からの信号を受け、前記両ワークロ
ールのスラスト力又は左右の圧延荷重の差荷重に応じ
て、前記圧下量の誤差（計算誤差）を修正するようにし
てもよい。なお、前記スラスト力の測定は、例えば、下
側ワークロールに連係されたロードセル又は圧力発信器
で測定され、前記左右の圧延荷重の差荷重は左右の圧下
軸のロードセルにより測定される。

【００１４】このようにすれば、片ゲージがあると、ワ
ークロールのスラスト力又は左右の圧延荷重の差荷重が
生ずるので、これを検出して、片ゲージによるスラスト
力又は左右の圧延荷重の差荷重に応じて前記圧下量の計
算誤差を修正することで、片ゲージや板の蛇行を回避す
ることが可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に沿って説明する。

【００１６】図１は本発明に係る異径ロール圧延機の概
略構成図である。

【００１７】図１に示すように、異径ロール圧延機１
は、大径の下側ワークロール２と、該下側ワークロール
２より小径の上側ワークロール３との間を通過するスト
リップ４（圧延材）を、前記下側ワークロール２を駆動
することでロール圧延を行うように構成されている。前
記上側ワークロール３は、下側ワークロール２が駆動さ
れることで回転される従動ロールである。また、前記下
側ワークロール２の下側には下側バックアップロール５
が、上側ワークロール３の上側には上側バックアップロ
ール６がそれぞれ、ワークロール２，３をバックアップ
するために設けられている。

【００１８】また、前記両ワークロール２，３は、ロー
ル部２ａ，３ａと、該ロール部２ａ，３ａと一体の軸端
部２ｂ，３ｂとを有する。これにより、図２に誇張して
示すように、ストリップ４との接触部２ｃ，３ｃには、
ストリップ４よりの伝熱にて膨張してヒートクラウンＨ
Ｃが、摩耗により摩耗クラウンＷＣがそれぞれ生成され
る。

【００１９】さらに、前記下側及び上側ワークロール
２，３の軸端部２ｂ，３ｂには、それぞれ、下側及び上
側シフトシリンダ１１，１２が下側及び上側ロードセル
１３，１４を介して連結され、前記両ワークロール２，
３を、ロール軸線方向に互いに逆方向にシフトできるよ
うになっている。この両シフトシリンダ１１，１２によ
って、ロールシフト手段が構成されている。

【００２０】また、上側バックアップロール６の左右の
軸端部６ａ，６ｂには、それぞれ、左右の圧下シリンダ
１６，１７が左右のロードセル１８，１９を介して連係
され、左右の圧下量を調整できるように構成されてい
る。左右のロードセル１８，１９は圧延荷重を検出する
もので、それらの差を計算することで左右の圧延荷重の
差荷重を計算することができる。

【００２１】圧延に際しては、下側及び上側ワークロー
ル２，３を軸線方向に適宜シフトさせ、ストリップ４の
幅方向の一端を下側ワークロール２の接触部２ｃ（上面
部）に、他端を上側ワークロール３の接触部３ｃ（下面
部）に位置させ、下側ワークロール２を駆動装置（図示
せず）により駆動することになる。これにより、下側ワ
ークロール２は、大きなトルクで回転せしめられて、ス
トリップ４は前進せしめられる。

【００２２】そして、前記上側バックアップロール６に
支持されている従動側の小径の上側ワークロール３が、
前記ストリップ４の前進に伴いフリクションにより回転
せしめられ、ストリップ４を圧延することになる。

【００２３】この圧延の際に、次に説明するように、上
側ワークロール３をバックアップする上側バックアップ
ロール６の圧下量Ｆが、圧下シリンダ１６，１７にて、
メカニカルクラウンに基づいて自動的に調整され、ワー
クロール２，３間の隙間は左右で略同一の状態となり、
片ゲージ、蛇行等の圧延トラブルは生じないことにな
る。なお、圧下量の調整は、前記圧下シリンダ１６，１
７を用いる場合に限らず、例えば電動のスクリュー手段
を用いることも可能である。

【００２４】続いて、上記異径ロール圧延機１の制御の
流れについて、図３に沿って説明する。なお、このよう
な制御は、通常、圧延機１の作動を制御するコンピュー
タによって自動的に行われるものである。以下の説明に
おいて、一例として、下側ワークロール２の径は６００
ｍｍ、上側ワークロール３の径は４５０ｍｍ、ストリッ
プ４の板幅は１２００ｍｍ、圧延荷重は１５００ｔｏ
ｎ、ベンド力は５０ｔｏｎとした場合について説明す
る。

【００２５】スタートすると、まず、ロールベンディン
グ量ＲＢ（図１参照）、ロールフラットニング量ＲＦ
（図１参照）、ヒートクラウンＨＣ（図２参照）及び摩
耗クラウンＷＣ（図２参照）によるロール摩耗量が順に
計算又は検出される（ステップＳ１〜Ｓ４：第１〜第３
の手段）。

【００２６】ここで、ロールベンディング量ＲＢ（ロー
ルたわみ量）は、例えばはりのたわみ計算式で求めるこ
とができる。ロールフラットニング量ＲＦは、扁平量計
算式で求めることができる。ヒートクラウンＨＣ及び摩
耗クラウンＷＣは、ストリップ４の圧延中に、オンライ
ンプロフィールメータによりロールプロフィールを計測
して、分離把握して、実測することができる。また、実
測することができない場合（オンラインプロフィールメ
ータがない場合）には、予測式によりヒートクラウンＨ
Ｃ及び摩耗クラウンＷＣが計算される。

【００２７】その後、それらのすべてに基づいて、メカ
ニカルクラウンの左右非対称量（絶対値）が計算される
（ステップＳ５：第４の手段）。ここで、下側ワークロ
ール２（ロール径６００ｍｍ）のロールプロフィール
は、例えば図５又は図８に太い実線で示すようになる一
方、上側ワークロール３（ロール径４５０ｍｍ)のロー
ルプロフィールは、例えば図４又は図７に太い実線で示
すようになる。

【００２８】このようなロールプロフィールであれば、
ロール軸とロールギャップとの関係は、ロールシフトの
ない場合には、例えば図６に示すようになり、ロールシ
フト量が１００ｍｍの場合には、例えば図９に示すよう
になる。

【００２９】それから、そのメカニカルクラウンの非対
称量に基づき、片ゲージや蛇行などの圧延トラブルがな
くなるような値に、圧下量が修正されて（ステップＳ
６：第５の手段）、終了する。

【００３０】例えば片ゲージをなくす一例について説明
すると、前記ロールシフト量が１００ｍｍの場合におい
ては、図９に示すように、ｈ_ds（ドライブサイド）−ｈ
_ws（ワークサイド）＝４８．６μｍ（板厚差）となる。
そのため、ロールシフト量が１００ｍｍの場合は、図１
０に示すように、板端位置で、ＤＳ（ドライブサイド）
をＬ₁＝２４．３μｍ圧下し、ＷＳ（ワークサイド）を
Ｌ₂＝２４．３μｍ開放するように圧下軸を調整すれ
ば、ワークサイドＤＳ及びドライブサイドＤＳの板厚差
がなくなり、片ゲージや蛇行等の圧延トラブルがなくな
る。

【００３１】具体的には、ワークサイドＤＳ及びドライ
ブサイドＤＳの板厚差がなくなるように、例えば図１０
に示すように、ワークロール２，３（あるいはバックア
ップロール５，６）を回転可能に支持するチョック２
１，２２の圧下軸をレベリングすることで、片ゲージや
ストリップの蛇行を防止することができる。

【００３２】前記実施の形態において、前記ロールシフ
ト手段として、軸方向に外径の連続的変化をもたせて形
成されている１対のロールを有するＣＶＣロールシフト
手段を用いることができる。この場合、図１１に誇張し
て示すように、下側及び上側ワークロール２Ａ，３Ａの
状態を、ワークロール２Ａ，３Ａ間の間隙が一様である
ニュートラル位置（図１１（ａ）参照）、中央付近で間
隙が小さくなるポジティブ位置（図１１（ｂ）参照）、
及び中央付近で間隙が大きくなるネガティブ位置（図１
１（ｃ）参照）の間で変化させることができる。よっ
て、ワークロール２Ａ，３Ａ間の軸方向の間隙の分布を
連続的に変化させることができ、クラウン、形状制御能
力を増強することが可能となる。

【００３３】また、前述したように、メカニカルクラウ
ンの左右非対称量に基づいて圧下量（計算値）を求める
場合には、計算誤差が生ずるので、前記ロールシフト手
段に、前記両ワークロールのスラスト力を検出する手段
を連係し、その両ワークロールのスラスト力に応じて、
前記圧下量の計算誤差を修正するようにすることも可能
であるし、左右の圧延荷重の差荷重を検出して前記圧下
量の計算誤差を修正することも可能である。その場合に
は、前記圧下量をオペレータが圧延コイルに対して修正
したり、次回のコイルの設定に利用したりすることがで
き、精度を向上させる上で有利となる。ここで、スラス
ト力の測定は、例えば図１に示すように、ワークロール
２，３とシフトシリンダ１１，１２との間に設けたロー
ドセル１３，１４にて測定することができるし（第６の
手段）、シフトシリンダ１２に圧力発信器１５ａ，１５
ｂを設けて、下側シフトシリンダ１２が受ける反力によ
り測定することもできる。また、前記左右の圧延荷重の
差荷重は、左右の圧下軸のロードセル１８，１９の荷重
差により測定することができる（第６の手段）。

【００３４】

【発明の効果】この発明は、以上に説明したように実施
され、以下に述べるような効果を奏する。

【００３５】本発明に係る異径ロール圧延機は、上側及
び下側ワークロールのロールベンディング、ロールフラ
ットニング、摩耗クラウン及びヒートクラウンに基づ
き、メカニカルクラウンの左右非対称量を演算し、その
メカニカルクラウンの左右非対称量に基づいてロールの
圧下軸の圧下量を調整するようにしているので、簡単
に、片ゲージや蛇行等の圧延トラブルを自動的に回避す
ることができる。よって、異径ロール及びロールシフト
による圧延トラブルの心配がなくなる。

【００３６】また、前記ロールシフト手段としては、Ｃ
ＶＣロールシフト手段を用いれば、摩耗クラウンの分
散、ヒートクラウンの分散が可能となるのに加えて、ク
ラウン、形状制御機能を持たせることが可能になる。

【００３７】さらに、前記両ワークロールのスラスト力
又は左右の圧延荷重の差荷重を検出し、それに応じて、
前記圧下量の計算誤差を修正することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る異径ロール圧延機を示す概略構成
図である。

【図２】上側及び下側ワークロールとストリップとの関
係を拡大して示す説明図である。

【図３】本発明に係る異径ロール圧延機の制御の流れを
示すフローチャート図である。

【図４】本発明に係る上側ワークロール（ロールシフト
量＝０ｍｍ）の胴長方向におけるロールプロフィールの
変化を示す図である。

【図５】本発明に係る下側ワークロール（ロールシフト
量＝０ｍｍ）の胴長方向におけるロールプロフィールの
変化を示す図である。

【図６】ロールシフト量が０ｍｍである場合におけるロ
ールの胴長方向におけるロールギャップを示す図であ
る。

【図７】本発明に係る上側ワークロール（ロールシフト
量＝１００ｍｍ）の胴長方向におけるロールプロフィー
ルを示す図である。

【図８】本発明に係る下側ワークロール（ロールシフト
量＝１００ｍｍ）の胴長方向におけるロールプロフィー
ルを示す図である。

【図９】ロールシフト量が１００ｍｍである場合におけ
るロールの胴長方向におけるロールギャップを示す図で
ある。

【図１０】圧下量調整の説明図である。

【図１１】（ａ）はワークロールがニュートラル位置に
ある状態の図、（ｂ）はワークロールがポジティブ位置
にある状態の図、（ｃ）はワークロールがネガティブ位
置にある状態の図である。

【符号の説明】

１異径ロール圧延機２下側ワークロール２Ａ下側ワークロール２ｃ溝部３上側ワークロール３Ａ上側ワークロール３ｃ溝部４ストリップ（圧延材）１１下側シフトシリンダ１２上側シフトシリンダ１３ロードセル１４ロードセル１６圧下シリンダ１７圧下シリンダ１８ロードセル１９ロードセル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２１Ｂ 37/38 Ｂ２１Ｂ 37/00 １１６Ｂ (72)発明者足立明夫兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者高岡真司兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者武田直久大阪府大阪市大正区船町１丁目１番66号株式会社中山製鋼所内Ｆターム(参考） 4E024 AA03 CC02 CC04 DD05 DD07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロール軸が回転可能に支持される小径及
び大径のワークロールと、該両ワークロールを軸線方向
に互いに逆方向にシフトさせるロールシフト手段とを備
え、前記大径のワークロールを駆動することで、板状の
圧延材をロール圧延する異径ロール圧延機であって、前記小径及び大径のワークロールのたわみであるロール
ベンディングを計算する第１の手段と、前記小径及び大径のワークロールの、前記圧延材と接触
する部分の扁平量であるロールフラットニングを計算す
る第２の手段と、前記小径及び大径のワークロールの圧延中のロールプロ
フィールを計測して、摩耗による変形である摩耗クラウ
ン及び前記圧延材よりの伝熱による熱膨張であるヒート
クラウンを分離して検出あるいは予測式により計算する
第３の手段と、前記第１〜第３の手段よりの信号を受け、前記小径及び
大径のワークロールのロールベンディング、ロールフラ
ットニング、摩耗クラウン及びヒートクラウンに基づ
き、それらを総合したメカニカルクラウンの左右非対称
量を検出する第４の手段と、該第４の手段よりの信号を受け、前記メカニカルクラウ
ンの左右非対称量に基づいて、前記ロールの圧下軸の圧
下量を調整する第５の手段とを備えることを特徴とする
異径ロール圧延機。
【請求項２】前記ロールシフト手段は、軸方向に外径
の連続的変化をもたせて形成されている１対のロールを
有するＣＶＣロールシフト手段である請求項１記載の異
径ロール圧延機。
【請求項３】さらに、前記ロールシフト手段には、前
記両ワークロールのスラスト力又は左右の圧延荷重の差
荷重を検出する第６の手段が連係され、前記第５の手段は、前記第６の手段からの信号を受け、
前記両ワークロールのスラスト力又は左右の圧延荷重の
差荷重に応じて、前記圧下量の誤差を修正するものであ
る請求項１又は２記載の異径ロール圧延機。