JP2003522643A - ロールの撓みが２次元的に制御される圧延機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、ロールがその中央付近で自動的にかつ２次元的に支持されて曲げ変形が抑制される高精度圧延機を提供する。この圧延機は、ロールの集合体と複数のロール支持体とを備えている。ロール支持体は、中間支持体と、水平方向にスライド可能な側面支持体と、及びそれらの間に配された中間支持手段とから構成される。圧延中のロールの曲げ変形を最小化するために、本発明の圧延機はさらに自動２次元中央支持システムを備えている。中央支持システムは、ハウジングと、ロール支持体と、中間ロール支持体と側面支持体との間の第１中間支持手段と、ハウジングとロール支持体との間の第２中間支持手段と、ハウジングと側面支持体との間の第３中間支持手段と、から構成される。中間支持手段は、水平支持ブロックと、鉛直支持ブロックと、中間支持体と側面支持体との間の支持ブロックとを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、概して、板材または帯材を製造するための圧延機に関するものであ
り、より詳しく言えば、ロールの撓みを制御するために２次元中央支持部が自動
的に形成され、圧延板材及び圧延帯材の断面において極めて高い厚さ精度を実現
することができる圧延機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術，及び発明が解決しようとする課題】

板材または帯材を圧延するための圧延機には様々な種類があり、それらは、ロ
ールの数によって２段圧延機、４段圧延機、及びクラスタ圧延機に分類されるが
、最も一般的に用いられているものは、４段圧延機、ＨＣ圧延機、及びクラスタ
圧延機などである。２段圧延機及び４段圧延機に関しては多くの問題点がある。
主要問題点は、下向き駆動装置がロールの根元部に設けられているので、圧延材
が圧延スタンドを通過する際に、ロールには大きな曲げ変形が生じ、ロールの変
形は、圧延材（圧延板材または圧延帯材）の断面における厚さに誤差を生じさせ
ることになり、圧延材の品質に大きな影響を与える。このような問題を解決する
ためには、ロールの直径を大きくする方法をとる必要がある。また、４段圧延機
の場合には、支持ロールの直径を大きくすることも必要である。しかしながら、
ロールの直径が大きくなると圧延力が急激に増大し、圧延力が増大するとロール
の曲げ変形が増大することになる。

【０００３】 クラスタ圧延機には、一体ハウジングタイプと開放タイプとがある（図１，２
に示す）。日本国特許文献５４−１２５９号は、タワー状ロールシステムを採用
したクラスタ圧延機を開示している。この種の圧延機は全て、剛性が高いという
利点を有している。しかし、クラスタ圧延機では、支持ロールに接する圧延機フ
レームの部分が圧延力によってなおも曲げ変形を起こし、ワークロールに曲げ変
形が生じ、その結果、圧延材の厚さが不均一になる。

【０００４】 圧延材の厚さに対するロールの曲げ変形の影響を低減または除去する解決策は
、ワークロールの曲げ変形が圧延力の変化の影響を受けないように、ワークロー
ル間の隙間形状をコントロールする方策を含む。中国特許文献（出願番号891013
93号，発行番号ＣＮ1013250号）によれば、“高剛性小変形ロールを備えた圧延
機”が開示されている。この特許によれば、上記の課題を解決するために、タワ
ー状ロールシステムの最も外側の層にある支持ロールが複数断面梁の形態のロー
ル支持体上に支持され、ワークロールに作用する圧延力はロールシステムを経由
して上ロール支持体と下ロール支持体とにそれぞれ伝達され、ロール支持体に起
因する力の鉛直成分は、下向き駆動装置または上向き駆動装置あるいはパッドの
ような類似部材を介して圧延機フレームに伝達される。下向き駆動装置または上
向き駆動装置は少なくとも２基設けられ、下向き駆動装置または上向き駆動装置
の位置は、ロール支持体上においてワークロールの軸の中央部とされる。この特
許によれば、ロール支持体の鉛直面内における曲げ変形が圧延力と共にほとんど
変化せず、こうして、圧延材の断面における厚さの誤差を効果的に減少させるこ
とが可能であることが分かる。しかし、タワー状ロールシステムを備えたクラス
タ圧延機では、ワークロールから中間ロールに伝達される力は、鉛直成分と水平
成分とを有している。従って、周辺部の支持ロールは、大きな水平分力をも支持
することになる。中国特許文献第89101393号に開示されている圧延機では、水平
分力がロール支持体に曲げ変形を与え、支持ロールの軸、中間ロールの軸、さら
にはワークロールの軸に大きな曲げ変形を生じさせる。

【０００５】 上記に述べたように、クラスタ圧延機においてワークロールの曲げ変形の問題
を解決するためには、鉛直分力に起因する曲げ変形を抑制するだけでなく、水平
分力に起因する曲げ変形をも抑制する必要がある。すなわち、ワークロールを直
線状態に保持して圧延材の断面における厚さ精度を向上させるためには、２次元
方向の変形の問題を解決しなければならない。

【０００６】 従って、本発明の目的は、ロールの２方向曲げ変形の問題を解決すること、す
なわち、鉛直方向の曲げ変形を低減するだけでなく、水平方向の曲げ変形をも低
減可能な圧延機を提供することである。本発明の課題は、圧延力が作用した際の
ロールの曲げ変形が従来の圧延機との比較で顕著に低減され、それによって圧延
材の断面における厚さ誤差が低減され、圧延材の寸法精度を向上させることが可
能な高精度圧延機を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するために本発明は、圧延板材及び帯材を圧延するために圧延
機フレームと；上ロールシステム及び下ロールシステムと；上中間ロール支持体
、上側面ロール支持体、下中間ロール支持体、及び下側面ロール支持体上と；を
備えた圧延機を提供する。圧延機フレームはフレームタイプの一種であり、圧延
力に耐える強度を有し、ロールシステムといった圧延機の全構成部材はフレーム
内に配置される。ロールシステムは、タワー状形態をなすように構成される。ロ
ールシステムは、ワークロール、支持ロール、中間ロールの３部分から構成され
ている。ロールシステムの最外層に配置されている上・下支持ロールはそれぞれ
、複数断面ビームの形態をなす上・下中間ロール支持体及び上・下側面ロール支
持体によって支持されている。ロール間の隙間を調節する必要がある場合には、
上中間ロール支持体及び上側面ロール支持体を上下動させることができる。圧延
機フレームと、ロール支持体と、中間ロール支持体と側面ロール支持体との間に
配設された中央支持手段と、フレームと中間ロール支持体との間に配設された中
央支持手段と、フレームと側面ロール支持体との間に配設された中央支持手段と
、が２次元中央支持システムを構成する。側面ロール支持体は、水平分力の作用
で、自動的にフレームの側壁面に強く押圧される。中央支持手段は、ワークロー
ルのロール本体長さを越えない長さとされ、かつ上・下ロール支持体の少なくと
も一方の上において、ワークロールのロール本体軸の中央部分に配置されている
。中央支持手段は、駆動装置と水平パッドとを備えている。上中間ロール支持体
の上、かつ圧延機フレーム内には、少なくとも２つの駆動装置が配置されている
。下中間ロール支持体は水平パッドによって支持されている。駆動装置及び水平
パッドは共に、ワークロールのロール本体軸の中央部分に配置されている。本発
明による圧延機では、鉛直方向に沿って上・下鉛直パッドが配置されており、こ
れら鉛直パッドはそれぞれ、上・下側面ロール支持体の側面と圧延機フレームと
の間に配置されている。水平分力が作用すると、側面ロール支持体が鉛直パッド
を介して圧延機の内側壁面に強く押圧され、こうして、側面ロール支持体は水平
方向に中央部分で支持され、水平分力に起因する曲げ変形が防止される。本発明
の圧延機では、中間ロール支持体と側面ロール支持体との間に配置された水平パ
ッドによって、側面ロール支持体の鉛直方向におけるさらなる中央支持が実現さ
れる。圧延機フレームの形状は、組合わされたロール支持体の形状に合わせて決
定される。

【０００８】

【発明の実施の形態】

以下、添付図面を参照しながら本発明に係る実施形態を詳細に説明する。本発
明の課題は、この詳細説明によって、より明瞭になる。

【０００９】 図１〜３は、一般的に用いられている従来の圧延機を示す概略図である。これ
らの圧延機では、その構造から、圧延の際のロールの変形が避けられず、このこ
とは圧延材の品質に直接影響を及ぼす。従って、圧延材の面精度、特に板材の厚
さ精度は、要求値を満足することができない。

【００１０】 図４〜６は、ロールの変形が２方向にわたって抑制される本発明による高精度
圧延機を示している。図４から分かるように、２次元中央支持システムは、フレ
ーム１０と、中間ロール支持体８，２８と、側面ロール支持体６，２６と、パッ
ド５，２５，７，２７，２９と、駆動装置９とを備えている。フレーム１０内に
は、主要構成部材、すなわち、上（うえ）ロールシステム、下（した）ロールシ
ステム、上（うえ）中間ロール支持体８、下（うえ）中間ロール支持体２８、上
（うえ）側面ロール支持体６、下（うえ）側面ロール支持体２６などが配設され
ている。フレーム１０は一体型タイプでも、いくつかの部材を溶接またはその他
の接続方法で接続して形成したタイプでもよい。上ロールシステム及び下ロール
システムはそれぞれ、ワークロール１，２１、中間ロール２，２２、支持ロール
３，２３及び４，２４により、タワー状ロールシステムとして構成されている。
圧延材は符号１３で示している。ロールシステムの最外層に位置する支持ロール
３，２３及び４，２４は、一般的には２またはそれ以上の断面形状を有する複数
断面ビーム（図５参照）の形態で、上側面ロール支持体６，下側面ロール支持体
２６、及び上中間ロール支持体８，下中間ロール支持体２８により支持されてい
る。中央支持システムとして、上中間ロール支持体８とフレーム１０の上内壁面
との間に駆動装置９が配設されている。装置９は、上中間ロール支持体の上にお
いて、ワークロール軸の中央領域で、ワークロールのロール本体の長さの範囲に
収まるように配置されている。駆動装置９は上下動可能とされ、上中間ロール支
持体８と上側面ロール支持体６とをフレーム１０内で同時に上下させ、ロール間
の隙間を調節する。自動制御方式とするために、駆動装置に自動シート厚さ制御
装置（図示せず）を設け、圧延力の大きさとロール間の隙間とを正確に検出する
ようにしてもよい。このような構成とすれば、自動生産による高い製品精度を実
現することができる。

【００１１】 下中間ロール支持体２８とフレーム１０の下内壁面との間には、複数の水平パ
ッド２９が配設されている（図４）。水平パッドは、下中間ロール支持体の下に
おいて、ワークロール軸の中央領域で、ワークロールのロール本体の長さの範囲
に収まるように配置されている。つまり、下中間ロール支持体２８は水平パッド
２９によって支持されている。水平パッド２９として異なるサイズのものを用意
することができる。すなわち、水平パッド２９の厚さに関する系列を構成しても
よい。ロール線の調節は、異なる厚さの水平パッド２９を用いることによって実
現することができる。また、水平パッド２９は、油圧装置またはねじ装置によっ
て交換可能とすることができる。

【００１２】 図４，５，６を参照すると、上中間ロール支持体８が駆動装置９によって鉛直
方向に支持される一方で、上側面ロール支持体６はパッド７を介して上中間ロー
ル支持体８によって鉛直方向に支持されかつ水平方向にスライド可能とされてい
ることが図４から明瞭に読取れる。上側面ロール支持体６とフレーム１０との間
には鉛直パッド５が配設されており、上側面ロール支持体６は、水平分力の作用
によって鉛直パッド５を介してフレーム１０に強く押圧される。駆動装置９、パ
ッド７、及び鉛直パッド５は、ワークロール軸の中央領域で、ワークロールのロ
ール本体の長さの範囲に収まるように配置されている。同様に、下中間ロール支
持体２８がパッド２９によって鉛直方向に支持される一方で、下側面ロール支持
体２６はパッド２７を介して下中間ロール支持体２８によって鉛直方向に支持さ
れかつ水平方向にスライド可能とされている。下側面ロール支持体２６とフレー
ム１０との間には鉛直パッド２５が配設されており、下側面ロール支持体２６は
、水平分力の作用によって鉛直パッド２５を介してフレーム１０に強く押圧され
る。パッド２９，２７、及び鉛直パッド２５は、ワークロール軸の中央領域で、
ワークロールのロール本体の長さの範囲に収まるように配置されている。下中間
ロール支持体２８と下側面ロール支持体２６とパッド２７，２９と、鉛直パッド
２５とから構成された下ロール支持部は、圧延機フレーム１０に支持されている
。上中間ロール支持体８と上側面ロール支持体６とパッド７と、駆動装置９と、
鉛直パッド５とから構成された上ロール支持部は、圧延機フレーム１０に支持さ
れている。

【００１３】 本発明の圧延機は、以上述べたように構成されているので、ロールの曲げ変形
が顕著に低減される。これは、フレーム、ロール支持体、中間ロール支持体と側
面ロール支持体との間の中央支持手段、フレームと中間ロール支持体との間の中
央支持手段、及び、フレームと側面ロール支持体との間の中央支持手段が２次元
の中央支持システムを構成しているから、すなわち、鉛直方向及び水平方向の両
方向を支持する中央支持部を構成しているからである。より詳しく言えば、圧延
機の上・下ロール支持部すなわち、支持ロール、中間ロール、ワークロールの全
てが、中央部で鉛直方向及び水平方向の両方向に支持されている。ワークロール
で発生する圧延力は、ワークロール及び中間ロールを経由して支持ロールに伝達
される。支持ロールは、マンドレル上に装着されたいくつかの支持ベアリングを
備えている（図５参照）。ベアリングの外輪は圧延力が伝達されると回転し、圧
延力は、ベアリングを通じて、上中間ロール支持体と上側面ロール支持体とに伝
達される。鉛直分力は、駆動装置を介して最終的にフレームの上内壁面に伝達さ
れ、水平分力は、鉛直パッドを介してフレームの側壁面に伝達される。同様に、
下ワークロールで発生した圧延力は、中間ロールと支持ロールとを経由して下中
間ロール支持体と下側面ロール支持体とに伝達される。この場合、鉛直分力は、
パッド２９を介してフレームの下内壁面に伝達され、水平分力は、鉛直パッド２
５を介してフレームの側壁面に伝達される。圧延力伝達経路を構成する駆動装置
、パッド、及び鉛直パッドは、全て、ワークロール軸の中央領域で、ワークロー
ルのロール本体の長さの範囲に収まるように配置されている。

【００１４】 従って、本発明の圧延機によれば、ワークロールの形状、すなわちワークロー
ルの母線の直線性が、鉛直面内だけでなく、水平面内においても適切に確保され
る。その結果、ワークロールの曲げ変形が圧延力に応じてほとんど変化しなくな
る。従って、ロールの曲げ変形が顕著に低減され、圧延された帯材の厚さ誤差が
低減される。

【００１５】 ロール間の隙間の調節は、上中間ロール支持体８及び上側面ロール支持体６を
フレーム１０の窓部内で同時に上下させることによって行われる。上中間ロール
支持体８及び上側面ロール支持体６は、駆動装置９によって駆動される。

【００１６】 本実施形態の圧延機は、上下を反転させることもできる。その場合、下向きに
作動する駆動装置は、上向きに作動するように構成される。このような変更を行
っても同様の効果が得られる。

【００１７】 下向きに作動する油圧式駆動装置は、ねじ式駆動装置に置き換えることもでき
る。

【００１８】 パッドは、フレーム上またはロール支持体上に設けられたボスまたは突出部に
置き換えることもできる。また、パッドは積層パッドとすることができる。

【００１９】 本発明による圧延機は、従来の圧延機と比較して次のような利点を有している
。

【００２０】 本発明の圧延機は、組合わされたロール支持体の外輪郭に対応した形状を有す
る一体型フレームを備え、フレームの剛性は非常に高く、中間ロール支持体と側
面ロール支持体との間のパッドまたは隙間調節装置、及びロール支持体とフレー
ムとの間のパッドが、ワークロール軸の中央領域でワークロールのロール本体の
長さの範囲に収まるように配置されて自動２次元中央支持システムを構成してい
るので、ワークロールの母線形状が、鉛直方向のみならず水平方向にも保証され
る。その結果、ワークロールの曲げ変形が圧延力と共にほとんど変化せず、圧延
帯材の厚さ誤差が顕著に低減される。

【００２１】 本発明の圧延機では、ロールにおける反りの設定またはロール形状設計、及び
圧延中のロール形状の制御が顕著に簡略化される。本発明の圧延機におけるワー
クロールの曲げ変形は、水平方向にも鉛直方向にも、圧延力と共にほとんど変化
することがない。曲げ変形、熱膨張、摩耗などといった面反りに関係する要因の
うちで最も重要な要因である曲げ変形を考慮する必要がなくなり、また、熱膨張
及び摩耗は時間をかけて変化する要因であるので、ロール形状設計、及び圧延中
のロール形状の制御が顕著に簡略化される。さらに、従来の圧延機において２つ
のワークロールの曲げ変形によって形成される“圧延経路（roll pass）”が排
除されるので、金属の横断方向の流れが容易に行われ、このことは、くさび形ブ
ランクを有する高精度帯材の圧延に有利であり、帯材の“縁部薄肉化（edge att
enuation）”現象を顕著に改善することができる。

【００２２】 上記に説明した本発明の実施形態では、ロールシステムにおけるロールの数の
は１２本であるが、このロールシステムは異なる本数のロールを備えていてもよ
い。加えて、本発明による組合せロール支持体を、従来の圧延機におけるロール
支持体またはロールシステムに組合せてもよい。

【００２３】 本発明は冷間圧延機に限定されることはなく、帯材圧延のための熱間圧延機に
も適用可能である。

【００２４】 以上、本発明の好ましい実施形態について説明してきたが、当業者であれば本
発明の特許請求の範囲を越えることなく、本発明に種々の変更を加えることが可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来の圧延機の概略図である。

【図２】 従来の開放型クラスタ圧延機の概略図である。

【図３】 日本国特許に開示されている従来のクラスタ圧延機を示す概略図
である。

【図４】 本発明による圧延機の断面図である。

【図５】 本発明による圧延機を図４におけるＡ−Ａ線で切断した断面図で
ある。

【図６】 本発明による圧延機を図４におけるＢ−Ｂ線で切断した断面図で
ある。

【符号の説明】

１，２１ ワークロール ２，２２ 中間ロール ３，４，２３，２４ 支持ロール ５，２５ 鉛直パッド ６，２６ 側面ロール支持体 ７，２７ パッド ８，２８ ８，２８ １３ 圧延材 ２９ 水平パッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，Ｇ Ｈ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板材及び帯材を圧延するための圧延機であって、 圧延機フレーム（１０）と、上ロールシステム及び下ロールシステムと、上ロ
   ール支持体及び下ロール支持体と、を備え、 前記上・下ロールシステムはタワー状形態をなすように配置され、 該圧延機のロール支持体は、中間ロール支持体と、側面ロール支持体と、前記
   中間ロール支持体と前記側面ロール支持体との間に配設された第１中央支持手段
   と、から構成され、 前記側面ロール支持体は水平方向にスライド可能とされ、 前記圧延機フレームと、前記ロール支持体と、前記中間ロール支持体と前記側
   面ロール支持体との間に配設された前記第１中央支持手段と、前記フレームと前
   記中間ロール支持体との間に配設された第２中央支持手段と、前記フレームと前
   記側面ロール支持体との間に配設された第３中央支持手段と、が自動２次元中央
   支持システムを構成し、 前記中央支持手段は、ワークロールのロール本体長さを越えない長さとされ、
   かつ前記上・下ロール支持体の少なくとも一方の上において、前記ワークロール
   のロール本体軸の中央部分に配置されていることを特徴とする圧延機。
2. 【請求項２】 前記中央支持手段は、駆動手段（９）と水平パッド（２９）
   とを備え、前記駆動手段及び前記水平パッドはそれぞれ前記圧延機フレーム（１
   ０）の上・下内壁面と中間ロール支持体（８，２８）の端面との間に取付けられ
   、前記中央支持手段はさらに、前記圧延機フレーム（１０）の内側壁面と側面ロ
   ール支持体（６，２６）の側面との間に鉛直方向に向けてそれぞれ配置されかつ
   水平分力の作用で前記フレームの内側壁面と前記側面ロール支持体の側面とに強
   く押圧される鉛直パッド（５，２５）を備え、こうして前記圧延機フレーム（１
   ０）は前記ロール支持体に対して自動２次元中央支持体を構成し、前記中央支持
   手段はさらに、前記中間ロール支持体（８．２８）と前記側面ロール支持体（６
   ，２６）との間に配置されたパッド（７，２７）を備えていることを特徴とする
   請求項１に記載の圧延機。
3. 【請求項３】 前記フレーム（１０）は、一体型鋳造フレーム、または、溶
   接などによって接続されて一体化され外壁内に窓部が形成された組立式フレーム
   であることを特徴とする請求項１に記載の圧延機。
4. 【請求項４】 前記ロールシステムの最外層には支持ロール（３，４，２３
   ，２４）が配置され、該支持ロールは、２つ以上の断面形状を有する複数断面ビ
   ームの形態であることを特徴とする請求項１に記載の圧延機。
5. 【請求項５】 前記駆動手段（９）は、前記フレーム（１０）の中心軸に沿
   って前記ロール支持体を上下動させることが可能であり、こうして前記ロール間
   の隙間が調節されることを特徴とする請求項２に記載の圧延機。
6. 【請求項６】 前記駆動手段（９）は、油圧式駆動手段であることを特徴と
   する請求項２に記載の圧延機。
7. 【請求項７】 前記パッド（５，７，２５，２７，２９）は、前記フレーム
   または前記ロール支持体上に設けられた突出部であることを特徴とする請求項２
   に記載の圧延機。
8. 【請求項８】 前記パッド（５，７，２５，２７，２９）は、積層パッドで
   あることを特徴とする請求項２に記載の圧延機。