JP2001314903A - 鋼板の圧延方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、被圧延材の幅方向の板厚分布（板
クラウン）を高精度に制御するための鋼板の圧延方法を
提供する。 【解決手段】 上，下のバックアップロールと、上，下
ワークロールを有し、該上，下のワークロールに余弦関
数、正弦関数、３次元以上の曲線で形成したクラウンを
互いに点対称となるべく付与し、前記上，下ワークロー
ルを互いに軸方向に相対移動しつつ被圧延材を圧延し
て、該被圧延材の板クラウンを制御する圧延方法におい
て、前記上，下ワークロールのクラウンを前記関数と１
次元の関数を加算した関数の曲線で成形して、１次元の
関数の係数を圧延荷重が付与されたバックアップロール
とワークロールの接触状態におけるバックアップロール
軸心とワークロールの軸心が平行となるような値を付与
し、前記被圧延材を圧延することを特徴とする鋼板の圧
延方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被圧延材の幅方向
の板厚分布（板クラウン）を高精度に制御するための鋼
板の圧延方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】被圧延材、例えば、鋼板の圧延において
該鋼板の幅方向の板クラウンを高精度に制御することは
歩留り、圧延形状、生産性において重要であり、この制
御方法として、余弦関数、正弦関数、３次元以上の関数
等の各種曲線のクラウンをワークロールに付与する方法
や、ワークロールを軸方向に移動させる方法、ワークロ
ールを互いにクロスさせる方法、ロールベンディングを
不要する方法等がある。

【０００３】例えば特開平６−２８５５１８号公報によ
れば、「ロール軸心方向距離ｘに関する最高次の項が３
次以上である多項式関数をプロフィルとする上下ワーク
ロールを点対称に配置し、この上下ワークロールをその
軸心方向で互いに逆方向へ相対移動して被圧延材３の板
形状や板クラウンを制御するようにした圧延機におい
て、前記プロフィルで表されるロール半径Ｒ（ｘ）とロ
ール中心からのロール軸心方向距離ｘとの積を前記プロ
フィルで表されるロールとこれに接触しているロールと
の軸心方向接触域全長に渡って積分したときの積分値が
０となるように、前記上下ワークロールのプロフィルを
決定する」との記載がある。

【０００４】また、ワークロールの相対移動で板クラウ
ン制御能力を確保するため、例えば特開平２０００−１
５３０８号公報で提案のように、ワークロールに高次元
の関数の曲線よりなるクラウンを付与する方法がある。
この技術の概要は、「上，下のバックアップロールと
上，下のワークロールを有し、該上，下のワークロール
に余弦関数、正弦関数、３次元以上の関数等のクラウン
制御可能な関数の曲線で形成したクラウンを互いに点対
称となるべく付与し、前記上，下ワークロールを互いに
軸方向に相対移動ししつつ被圧延材を圧延して、該被圧
延材の板クラウンを制御する圧延方法において、前記
上，下ワークロールのクラウンが前記クラウン制御可能
な関数と偶数次の関数を加算した関数の曲線で成形して
前記被圧延材を圧延することを特徴とする圧延方法」に
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来方法においては、
それなりの利点を有する反面、ワークロールにおいてロ
ール軸心方向で径差分布があると、ワークロールに接触
しているバックアップロールがフラットを含む種々のの
曲線を有する場合、両ロールの間に軸心方向における周
速差分が生じる。

【０００６】一般に、バックアップロールの曲線はフラ
ットでないことや、圧延の継続によって生じる摩耗の進
行によりその曲線は変化することなどで、ワークロール
とバックアップロール間の接触状態は一定ではなく、そ
のため、軸心方向における周速差も一律ではない。かか
る周速差分布があるとワークロールとバックアップロー
ルとが相対的にクロスすることになり、それぞれのロー
ルにスラスト力が作用する。そして、このようなスラス
ト力が定常的に作用すると、ロールベアリングや駆動用
スピンドル等に無理な力が加わり、その結果これらの装
置が破壊され易くなり、常時、高次元の関数のワークロ
ールを用いて圧延を行うことが困難となる。

【０００７】例えば、ワークロールのクラウンが、特開
平６−２８５５１８号公報で提案の関数の場合には、前
記バックアップロールの曲線によらず一定のワークロー
ル曲線を付与しており、バックアップロールの曲線の違
いによって生じるワークロールとバックアップロール間
の接触状態については考慮されていない。

【０００８】本発明は、上記問題を有することなく、ワ
ークロールに付与するクラウンをバックアップロールの
曲線に対応して設定することを課題とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上，下のバッ
クアップロールと上，下ワークロールを有し、該上，下
のワークロールに余弦関数、正弦関数、三次元以上の関
数等のクラウン制御可能な関数の曲線で形成したクラウ
ンを互いに点対称となるべく付与し、前記上，下ワーク
ロールを互いに軸方向に相対移動しつつ被圧延材を圧延
して、該被圧延材の板クラウンを制御する圧延方法にお
いて、前記上，下ワークロールのクラウンが前記クラウ
ン制御可能な関数と１次元の関数を加算した関数の曲線
で成形して、１次元の関数の係数をワークロールスラス
ト力調整関数として圧延荷重付与されたバックアップロ
ールとワークロールの接触状態でのバックアップロール
軸心とワークロールの軸心が平行となるような値を付与
し、前記被圧延材を圧延することを特徴とする圧延方法
である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明者らは、上述したスラスト
力を低減するために種々の検討を行い、その発生原理を
考慮したとき、高次元関数で曲線が形成されているワー
クロールとバックアップロールとが、相対的にクロスす
るのを抑える必要があるとの知見を得た。それには、圧
延荷重が付与され高次元関数により形成されたワークロ
ールとバックアップロールが接触した状態で、高次元関
数により形成されたワークロール軸心とバックアップロ
ール軸心が平行になるようにして、高次元関数により形
成されたワークロールとバックアップロール間の左右周
速差を０とすることが最適であるとの結論を得たもので
ある。

【００１１】次に本発明の実施の形態を図１から図４を
参照して説明する。図１中で、１は矢印方向に移動可能
に設けた下ワークロール、２は矢印方向に移動可能に設
けた上ワークロール、３は下バックアップロール、４は
上バックアップロールである。この上，下ワークロール
１、２のロールクラウンは下記（１）式で表される図２
（ａ）に示す高次元関数（曲線５）と下記（２）式で表
される図２（ｂ）に示す１次元関数（曲線６）の和の曲
線、即ち、（３）式で表される図２（ｃ）に示す和関数
の曲線７で与えられる。

【００１２】 ｆ１（Ｘ）＝ａ・Ｘ・（Ｘ² −ｂ² ）・ ｛Ｅ×Ｐ（ｃ・Ｘ² ）＋Ｅ×Ｐ（ｄ・Ｘ² ）｝・・・（１） ｆ２（Ｘ）＝ｍ・Ｘ ・・・（２） ｆ（Ｘ）＝ｆ１（Ｘ）＋ｆ２（Ｘ） ・・・（３） 但し、ａ，ｂ，ｃ，ｄはワークロール胴長や板クラウン
制御能力機能によって決まる係数。ｍはワークロールと
バックアップロールの接触状態によって決まる係数。Ｘ
はワークロールの軸方向の長さで、ワークロールの中心
を０とする。

【００１３】（２）式の関数はワークロールスラスト力
調整関数であり、係数ｍについては、圧延荷重が付与さ
れワークロールとバックアップロールの接触状態におい
てワークロール軸心とバックアップロール軸心が平行と
なるような値を設定する。

【００１４】上記接触状態は、図３に示したようにワー
クロールとバックアップロールのモデル化を行い、圧延
荷重Ｆを付与した状態でのワークロールとバックアップ
ロール間のヘルツ接触によるロール扁平を有限要素法で
解析し、ワークロール軸心とバックアップロール軸心の
平行度θを求める。種々のｍについて平行度θを求め、
ｍを平行度θが０となるような値に決定する。

【００１５】ｍは、クラウン制御能力への影響度はな
く、ワークロール軸心とバックアップロール軸心の平行
度θのみを変更することができるので、高次元関数ｆ１
（Ｘ）によってクラウン制御能力を決定した後、１次元
関数ｆ２（Ｘ）のｍの設定でスラスト力を低減できる曲
線に容易に調整可能である。

【００１６】これを図示したのが図４であり、θを縦軸
にとりｍを横軸にとって表したもので、θ＝０となすの
が本発明の狙いである。即ち、θが０となるようなｍの
値を選択することにより、スラスト力が生じないロール
曲線が容易に実現できる。なお、このｍの値を変えても
元々の曲線のクラウン制御能力自体は変わることはな
い。これは上，下ロールがお互いに両者一緒に傾くだけ
なので、ギャップの間隔は変わらないためである。した
がって、本発明ではクラウン制御能力を予め決め、スラ
スト力低減のためだけを考慮すればよい。

【００１７】

【実施例】本発明例を、表１を参照して説明する。これ
は、胴長５８００ｍｍ、径１２００ｍｍの上下ワークロ
ール１、２と胴長５３００ｍｍ、径２４００ｍｍのバッ
クアップロール３、４を備えた四重逆転式で、ワークロ
ール１、２の設備許容範囲最大相対移動量が１５０ｍｍ
の圧延機を用いて、板厚１０ｍｍ、板幅３５００ｍｍ、
板長６００００ｍｍの熱間圧延鋼板を圧延した実施例で
ある。

【００１８】

【表１】

【００１９】従来例（ｍ＝０．００００）では、表１に
示すように、ワークロール軸心とバックアップロール軸
心の平行度が０．００００５ｄｅｇで平行でないため、
ロール左右に周速差が生じ、ワークロールとバックアッ
プロールとが相対的にクロスし、スラスト力が１２０ｔ
ｏｎ発生していた。このスラスト力によりロールベアリ
ング等の設備が破損しやすい状態となっており、この対
策として設備の修理を常に心掛ける必要があった。

【００２０】これに対し、本発明例（ｍ＝−０．０００
１）によれば、表１に示すように、ワークロール軸心と
バックアップロール軸心の平行度が０．０００００ｄｅ
ｇと平行であるため、ロール左右に周速差が生じること
がなく、そのため、ワークロールとバックアップロール
とが相対的にクロスすることがなくなった。このため、
本発明によればロールにかかっていたスラスト力が低減
でき、ロールベアリングや駆動用スピンドル等に加わる
余分の負荷が低下し、これら装置の摩耗が少なくなり、
その結果として圧延鋼板のキャンバーの発生量を低下せ
しめることができた。

【００２１】例えば従来法での設計によるロールでは５
０ｍｍ程度のキャンバーの発生がみられたが、本発明で
は２０ｍｍ程度までに抑えることができるため、歩留り
も０．２％程度向上させることが可能となった。また、
スラスト力の作用によりロールベアリング等の破損も抑
制され、ロールベアリングの交換回数も従来法に比して
１／４程度まで低減できた。そのため設備保全のための
費用が大幅に節減できるようになった。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
高次元関数のワークロールを使用する圧延に際して、ワ
ークロールとバックアップロールに作用するスラスト力
を低減することができ、スラスト力により損傷した設備
の修理やスラスト力に耐えうるための大幅な設備改造を
行うことなく、高次元関数のワークロールを用いた圧延
を常時行うことが可能となる。また、その方法はワーク
ロールのクラウン形状の曲線である１次元関数の係数を
調整することのみで対応できることから容易に実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】上，下ワークロールおよびバックアップロール
を備えた圧延機の説明図

【図２】ワークロールクラウンを与える関数形の説明
図。

【図３】ワークロールとバックアップロールの接触状態
を解析するモデルの説明図

【図４】１次元関数の係数ｍとワークロール軸心とバッ
クアップロール軸心の平行度θを示す図。

【符号の説明】

１ 下ワークロール ２ 上ワークロール ３ 下バックアップロール ４ 上バックアップロール ５ ワークロール曲線（高次元関数ｆ１（Ｘ）） ６ ワークロール曲線（１次元関数ｆ２（Ｘ）） ７ ワークロール曲線（高次元関数ｆ１（Ｘ）と１次元
関数ｆ２（Ｘ）の和の関数ｆ（Ｘ）） ８ バックアップロールモデル ９ ワークロールモデル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上，下のバックアップロールと、上，下
   ワークロールを有し、該上，下のワークロールに余弦関
   数、正弦関数、３次元以上の曲線で形成したクラウンを
   互いに点対称となるべく付与し、前記上，下ワークロー
   ルを互いに軸方向に相対移動しつつ被圧延材を圧延し
   て、該被圧延材の板クラウンを制御する圧延方法におい
   て、前記上，下ワークロールのクラウンを前記関数と１
   次元の関数を加算した関数の曲線で成形して、１次元の
   関数の係数を圧延荷重が付与されたバックアップロール
   とワークロールの接触状態におけるバックアップロール
   軸心とワークロールの軸心が平行となるような値を付与
   し、前記被圧延材を圧延することを特徴とする鋼板の圧
   延方法。