JP2002292402A - 圧延方法 - Google Patents

圧延方法

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JP2002292402A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ストリップ形状を良好にしてストリップの破
断を有利に防止することができ、あるいはさらにワーク
ロールに係るコストを低減することができる圧延方法を
提供する。 【解決手段】 上、下のワークロールを互いにクロスさ
せてストリップを圧延できるように構成された圧延機に
おける圧延方法において、圧延機に組み込んだバックア
ップロールの摩耗量に応じて、上、下のワークロールの
クロス角度を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも上、下
のワークロールを互いにクロスさせて形状制御を行うこ
とが可能な鋼帯等のストリップを圧延する圧延機におけ
る圧延方法に係り、特にバックアップロールの摩耗に起
因する問題を有利に解決できる圧延方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、冷間圧延機等として、少なくとも
上、下のワークロールを互いにクロスさせる機構を有す
る圧延機が開発され、上、下のワークロールを互いにク
ロスさせて形状抑制を行いつつ、鋼帯などのストリップ
を圧延することが行われるようになった。
【0003】このようなワークロールクロス機能を有す
る圧延機は、例えば、図1に示すような4段圧延機にワ
ークロールクロス機構(図示していない)を設けたもの
であり、バックアップロール3はクロスさせず、上、下
のワークロール2を互いにクロスさせるか、もしくはワ
ークロール2およびバックアップロール3を上下でペア
にし、ペアにしたものを上下で互いにクロスさせ、スト
リップ1を圧延できるように構成してある。
【0004】ここでは、このようなワークロールクロス
機能を有する圧延機を単にワークロールクロス圧延機と
呼ぶ。図2は、上記のワークロールクロス圧延機のクロ
ス状態を模式的に示す平面図であって、上、下のワーク
ロール2が圧延機の中心Oの回りに互いに反対回りにク
ロス角度θだけクロスしている。2Aはワークロールの軸
芯、Oは圧延機の中心であり、クロス角度θは、ストリ
ップ1の板面に垂直の方向から見てクロス前後における
上下それぞれのワークロール2の軸芯2Aのなす角度であ
る。
【0005】このように、上、下のワークロール2を互
いにクロスさせた場合には、図3に図示する幾何学的関
係からわかるように、幅方向位置が0である圧延機の中
心Oにおける上、下のワークロール2のロールギャップ
Gを0(図3(a)参照)としたときに、その位置から
幅方向に距離xだけ離れた位置(図3(b)参照)での
ロールギャップG(θ、x)は下記式(1)で表され
る。
【0006】すなわち、クロス角度θを大きくするほ
ど、また圧延機の中心Oから幅方向に向かうほど、ロー
ルギャップが開くようになる。 G(θ、x)=√((2・R)2 +(2・x・tan θ)2)−2 ・R ・・・・・・・・・・(1) 従って、ワークロールクロス圧延機においては、クロス
角度θを変更してストリップ1を圧延することにより、
ストリップ1の板幅方の板厚偏差(ストリップのプロフ
ィルともいう)等を制御できるのである。
【0007】一方、従来鋼帯等のストリップを圧延する
冷間圧延機等においては、被圧延材であるストリップの
表面性状を良好に保つためにワークロールの交換は比較
的頻度良く行われるが、バックアップロールに関しては
ストリップの表面性状に直接影響せず、また交換に時間
がかかるため、ワークロールに比べ長時間圧延機に組み
込み、使用されている。しかしながら、バックアップロ
ールを組み込んでからの処理量が多くバックアップロー
ルの摩耗量が多くなると、その摩耗量に応じてワークロ
ールのたわみ量が変化し、ストリップの形状に影響を与
えるので問題となる。ワークロールのたわみ量は、ある
程度ロールベンディングにより調できるが、バックアッ
プロールの摩耗が進むと、ロールベンディングによる調
整可能範囲を超えてしまう。したがって被圧延材である
ストリップを所定の形状とするために、バックアップロ
ールの摩耗量に合わせてワークロールのロールクラウン
を変更する必要があり、バックアップロールの摩耗量を
補償する形でワークロールのロールクラウンを調整して
いた。
【0008】すなわち、バックアップロール3を組み込
んでから当該バックアップロール3を交換するまでの
間、例えば図4(a)に示すバックアップロールの摩耗
量ΔYに応じてロールクラウンを変えて、ワークロール
のロールカーブを決定し、図4(b)に示すようなロー
ルカーブfを有する上、下一対のワークロール2を組み
込んでいたのである。図4(b)において、Lはワーク
ロール2の胴長であり、研削により付与したロールカー
ブf(f=d(S))は、胴部中央における直径d0
最大で、左右の胴端部における直径de が最小である凸
カーブであり、この凸カーブのロールクラウン量ΔCは
(d0 −de )で表される。
【0009】そして、ワークロールクロス圧延機におい
ては、ストリップ1を圧延する際に、上、下のワークロ
ール2のクロス角度θをストリップ1のプロフィル等へ
の要求に応じて適宜変更していたのである。しかしなが
ら、上記のようにして圧延を行った場合、バックアップ
ロール3の摩耗量ΔYまたはワークロール2のロールカ
ーブfによっては、ストリップ1の形状が悪化して、ス
トリップ1が幅方向に座屈した状態で圧延される絞りが
発生してストリップが破断したり、ストリップ1の形状
が悪化した状態で圧延を継続していくと、ストリップ1
が幅方向に移動して破断に至るという問題があった。
【0010】また、使用後の上、下のワークロール2を
次の圧延に供する際に、ロールカーブfをバックアップ
ロールの摩耗量ΔYに応じて付与するために、ロールカ
ーブfを変更しなければならず、研削の作業負荷が増え
ると共に、ロールカーブfを変更するので、ワークロー
ルに係るコストが増大するという問題もあった。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、上記従来技術の圧延方法における問題点を解消する
ことにあり、前述のようなワークロールクロス圧延機に
おける圧延方法において、ストリップ形状を良好にして
ストリップの破断を有利に防止することができ、あるい
はさらにワークロールに係るコストを低減することがで
きる圧延方法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、上、下のワー
クロールを互いにクロスさせてストリップを圧延できる
ように構成された圧延機における圧延方法において、前
記圧延機に組み込んだバックアップロールの摩耗量に応
じて、前記上、下のワークロールのクロス角度を調整す
ることを特徴とする圧延方法である。
【0013】また、本発明では、前記圧延機にバックア
ップロールを組み込んでからバックアップロールを交換
するまでの間、ワークロール交換時に、所定のロールカ
ーブがそれぞれ付与された上、下のワークロールを、ロ
ールカーブをそれぞれ変更することなく前記圧延機に組
み込むことを特徴とする。またさらに、本発明では、前
記圧延機にバックアップロールを組み込んでからの摩耗
量を前記圧延機にバックアップロールを組み込んでから
の累積圧延量に基づいて予測することを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明を図5に示す冷間タンデム
ミルに適用した場合を例にして説明する。なお、ここで
はワークロールクロス圧延機は第1スタンドにのみ配置
されている。図5中で、4はロールベンダー力であり、
上、下のワークロール2に曲げモーメントを付与するこ
とにより、ストリップ1の形状を高応答で制御できるも
のであり、5はストリップ1の形状を測定できる形状検
出器である。また、6はワークロールのチョック(choc
k )であり、2Aはワークロールの軸芯である。
【0015】また、51はクロス角度θを演算する演算処
理手段であり、演算して求めたクロス角度θを図示しな
いワークロールクロス機構に出力し、上、下ワークロー
ル2を相反する方向に移動し、上記クロス角度θにクロ
スさせることができる。この第1スタンドに配置したワ
ークロールクロス圧延機における圧延方法を図6に示
す。
【0016】図6中に示したバックアップロール(BU
R)摩耗予測曲線は、第1スタンドにバックアップロー
ルを組み込んでからの当該スタンドの累積圧延量とし
て、当該スタンドの累積圧延長さを採用し、図8中の○
印で示したバックアップロールの摩耗量ΔYの測定値
を、前記当該圧延スタンドでの累積圧延長さをパラメー
ターとして回帰した近似曲線である。また、図6中に示
したクロス角度の曲線は、上、下ワークロールともロー
ルクラウン量ΔCがC0 である凸カーブを組み込んでス
トリップ1を圧延する際に、バックアップロールの摩耗
量ΔYのワークロールのたわみ量の影響を補償でき、ス
トリップ1の形状を良好とすることができる角度θを予
めバックアップロールの摩耗量に基づいて求めたもので
ある。なお、図中WRはワークロールを表す。
【0017】また、ここで当該スタンドの累積圧延長さ
とは、当該スタンド出側のストリップの処理長さに先進
率を考慮して求めたものである。ここで、上記の第1ス
タンドに配置したワークロールクロス圧延機には、バッ
クアップロールを組み込んでからこのバックアップロー
ルを交換するまでの間、所定のロールカーブがそれぞれ
付与された上、下のワークロールを、ロールカーブをそ
れぞれ変更することなく組み込んである。
【0018】そのうえで、組み込んだ上、下のワークロ
ールのクロス角度をバックアップロールの摩耗量に基づ
いて求め、得られたクロス角度に、組み込んだ上、下の
ワークロールをクロスさせてストリップを圧延してい
る。この場合、いずれのワークロールにもロールクラウ
ン量ΔCがC0 である凸カーブを研削により付与してあ
る。ここでは上、下ワークロールのロールカーブを同じ
にして説明しているが、上、下のロールカーブは異なっ
てもよい。
【0019】なお、板幅方向の板厚精度等への厳格な要
求がなく、バックアップロールの摩耗量からのみワーク
ロールのクロス角度を設定できるストリップを圧延する
場合、すなわち別途ストリップのプロフィル制御の面か
らのワークロールのクロスの指示が無いストリップを圧
延する場合には、前記のようにして求めたクロス角度に
ワークロールをクロスさせればよい。
【0020】また、板幅方向の板厚精度等が厳格に要求
され、別途ストリップのプロフィル制御の面からのワー
クロールのクロスの指示があるストリップを圧延する場
合には、前記のようにして求めたクロス角度を与えてい
る状態を初期状態とし、前記形状制御の指示に則ったク
ロス角度を与えればよい。すなわち、ストリップの形状
制御の面からのワークロールのクロスの指示がある場合
あるいは無い場合、いずれの場合においてもバックアッ
プロールの摩耗量に応じてワークロールのクロス角度を
調整するようにすればよいのである。
【0021】上記のようにして、出側板厚0.18〜0.20m
m、板幅 950〜1080mmの低炭素鋼ストリップを圧延した
結果を図7に示す。本発明の実施の形態においては、予
め、所定のロールカーブが付与された上、下のワークロ
ールを組み込んで圧延したときの、ワークロールのクロ
ス角度θがバックアップロールの摩耗量に応じて決めて
あり、ストリップ1を圧延する際には、先ず、ストリッ
プ1を圧延する時のバックアップロールを組み込んでか
らの当該圧延機での前記累積圧延長さと上記のバックア
ップロール(BUR)摩耗予測曲線とからバックアップ
ロールの摩耗量ΔYを求め、次いで、求めた摩耗量ΔY
に応じてクロス角度θを調整し、上、下のワークロール
をクロスさせるようにしているから、ワークロールベン
ダーによるワークロールの矯正量が少なくでき、第1ス
タンドの圧延機でのストリップの形状を良好にすること
ができるのである。
【0022】そのうえさらに本発明の実施の形態におい
ては、ワークロールクロス圧延機にバックアップロール
を組み込んでからバックアップロールを交換するまでの
間、ワークロール交換の際に、所定のロールカーブがそ
れぞれ付与された上、下のワークロールを、ロールカー
ブをそれぞれ変更することなく組み込むようにしている
ので、所定のロールカーブをワークロールに付与してお
けばよく、上、下ワークロールのロールカーブをそれぞ
れ統一してワークロールに係るコストを低減できる。
【0023】これに対して上記の発明の実施の形態と同
様な寸法の低炭素鋼を圧延した場合の従来例では、図8
に示すように、ワークロール交換の際、バックアップロ
ールの摩耗量ΔYに応じて異なったロールカーブが付与
されたワークロールを組み込んだうえで、ストリップの
プロフィル制御の指示に応じて、上、下のワークロール
のクロス角度θを決めていたので、図9に示すように、
ワークロールを交換する前にバックアップロールの摩耗
量の増大に伴って、ワークロールのたわみ量を調整する
ためロールベンダー力を上昇せざる得ず、ロールベンダ
ー力が上限に達し、ストリップ1の形状が許容範囲を外
れ悪化している。
【0024】なお、本発明のワークロールクロス圧延機
における圧延方法においては、前述のような圧延機にバ
ックアップロールを組み込んでからの、累積圧延長さあ
るいは圧延したストリップの累積圧延量といった累積圧
延量に基づいて求めたクロス角度にプリセットすること
が、プリセットした直後からストリップの形状を良好に
でき、破断の確率を小さくできるから好ましい。プリセ
ットはオペレータが手入力してもよいし、プロセスコン
ピュータでストリップの圧延スケジュールに基づき前記
累積圧延量を求め、ストリップの圧延前にプリセットす
るようにしてもよい。その際に、バックアップロールの
摩耗量を累積圧延長さに基づいて予測することが、バッ
クアップロールの摩耗量を精度良く予測できて、ストリ
ップの形状をより良好にすることができるので好まし
く、バックアップロールの摩耗量ΔYを精度良く予測す
るためには、当該圧延機における圧延荷重や、ストリッ
プの材質並びに寸法等を考慮するのが望ましい。
【0025】また本発明では、ストリップ1の形状を良
好とすることができるバックアップロールの摩耗量ΔY
とクロス角度θの関係は、所定のロールカーブが付与さ
れた上、下のワークロールを組み込んで圧延することに
より、実験的に決めてもよいし、上記の式(1)で表さ
れるクロス角度θとロールギャップG(θ、x)との関
係を用い、4段圧延機等の圧延機に関する弾性理論より
導いた理論式により決めることもできる。ストリップ1
の形状を良好とすることができるバックアップロールの
摩耗量ΔYとクロス角度θとの関係は、補正係数を導入
し、当該圧延機出側のストリップ形状と一致するよう
に、この補正係数を適宜修正するようにもできる。
【0026】また、ワークロールとバックアップロール
を上下でペアにし、ペアにしたものを上下で互いにクロ
スさせる場合は、バックアップロールにはペアとなるワ
ークロールのクロス角度と同じクロス角度を与え、すな
わちバックアップロールとワークロールとの相対的な位
置関係は変更しないようにすればよい。さらに、本発明
では、当該圧延機の出側に配置した形状検出器5により
検出したストリップ1の形状によって、フィードバック
制御を行う場合には、応答の早いロールベンダー力を変
えるのが望ましく、ロールベンダー力が許容範囲の上下
限に近くなったときには、ロールベンダー力に余裕が生
じるように、プリセットしたクロス角度θを変更するよ
うにすることが望ましい。
【0027】以上の説明では、ワークロールシフト圧延
機を冷間タンデムミルの第1スタンドに配置した場合に
ついて説明したが、本発明の圧延方法は上記に限定され
ず、第1スタンド以外のスタンドにワークロールシフト
圧延機を配置した場合にも、複数スタンドに配置した場
合にも適用できる。もちろん、1つのワークロールシフ
ト圧延機にも適用することができる。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、ストリップの形状を良
好にすることができ、さらにワークロールに付与するロ
ールカーブを統一することができる。この結果、ストリ
ップの形状の不良に起因するストリップ破断を防止する
ことができ、さらに所定のロールカーブをそれぞれ上、
下のワークロールに研削して付与するから、研削作業の
負荷を軽減でき、かつロール原単位を削減できるという
産業上格段の効果を奏するのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】4段圧延機のロール配置図である。
【図2】ワークロールのクロス状態を模式的に示す平面
図である。
【図3】ワークロールのクロス状態におけるロールギャ
ップを示す模式図である。
【図4】(a)はバックアップロールの摩耗量を示す模
式図であり、(b)はワークロールのロールカーブを説
明する模式図である。
【図5】本発明を適用したタンデムミルの構成図であ
る。
【図6】本発明の圧延方法を説明する一例のグラフであ
る。
【図7】本発明の圧延方法での圧延結果を示す1例のグ
ラフである。
【図8】従来の圧延方法を説明する一例のグラフであ
る。
【図9】従来の圧延方法での圧延結果を示す1例のグラ
フである。
【符号の説明】
1 ストリップ 2 ワークロール 3 バックアップロール 4 ロールベンダー力 2A ワークロールの軸芯 O 圧延機の中心 θ クロス角度 ΔY 摩耗量 L 胴長 S 胴部中央からの距離 d、d0 、de 直径 5 形状検出器 6 チョック(chock) 51 演算処理手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4E002 AD05 BB18 CB09

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上、下のワークロールを互いにクロスさ
    せてストリップを圧延できるように構成された圧延機に
    おける圧延方法において、前記圧延機に組み込んだバッ
    クアップロールの摩耗量に応じて、前記上、下のワーク
    ロールのクロス角度を調整することを特徴とする圧延方
    法。
  2. 【請求項2】 前記圧延機にバックアップロールを組み
    込んでから該バックアップロールを交換するまでの間、
    ワークロール交換時に、所定のロールカーブがそれぞれ
    付与された上、下のワークロールを、ロールカーブをそ
    れぞれ変更することなく前記圧延機に組み込むことを特
    徴とする請求項1に記載の圧延方法。
  3. 【請求項3】 前記圧延機にバックアップロールを組み
    込んでからの摩耗量を前記圧延機にバックアップロール
    を組み込んでからの累積圧延量に基づいて予測すること
    を特徴とする請求項1または2に記載の圧延方法。
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