JP2004314146A

JP2004314146A - 圧延装置及び圧延方法

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Publication number: JP2004314146A
Application number: JP2003114129A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Nakayama; 勝巳中山; Yuji Abe; 勇次阿部; Masayoshi Satou; 全佳佐藤; Masahiro Kuchi; 誠寛口; Mamoru Yanagawa; 守柳川
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2003-04-18
Filing date: 2003-04-18
Publication date: 2004-11-11
Anticipated expiration: 2023-04-18
Also published as: JP4103670B2

Abstract

【課題】大圧下圧延処理を効率良く円滑に行うことができる圧延装置を提供する。
【解決手段】圧延装置Ｓは、圧下装置１０の入口側に近接して設けられ、圧延材Ｗを所定の力で挟んで搬送可能な入口側ピンチロールユニット２０と、圧下装置１０の出口側に近接して設けられ、圧延材Ｗを所定の力で挟んで搬送可能な出口側ピンチロールユニット３０と、入口側及び出口側ピンチロールユニット２０、３０のピンチロールの動作を制御する制御装置ＣＯＮＴとを備え、制御装置ＣＯＮＴは、圧下装置１０による圧延材Ｗに対する圧延動作中に、入口側及び出口側それぞれのピンチロールを制御して圧延材Ｗの張力を調整する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧延装置及び圧延方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
圧延工程においては１パス当たりの圧下量を大きくした大圧下圧延をすることで材料の結晶性が向上し、圧延材は高強度になる。一方、大圧下圧延では圧延材を作業ロール間に送る際、圧延材が作業ロール間で噛み込み難くなるという不都合が生じる。この噛み込みを可能にするために、例えば下記特許文献１、２には圧延前に圧延材の先端部をウェッジ状（テーパ状）に予成形してから作業ロール間に送る技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６０−２３８００４号公報
【特許文献２】
特開平１１−４７８０５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術には以下に述べる問題が存在する。
圧延材の先端部をテーパ状に形成することで噛み込みを可能にすることができるが、上記従来技術は、作業ロールで圧延材の先端部をテーパ状に成形してから一旦後退させ、再度作業ロール間に噛み込ませる方法であるため、時間ロスがあり生産性が低下する。一方、作業ロールの上流側に圧延材の先端部をテーパ状に成形する予成形装置を設けることも考えられるが装置構成が複雑化する。また、過度な予成形は圧下量を低下することになり、所望の材料特性を得ることができなくなる。また、大圧下圧延では圧下量の増大により作業ロールに大きな負荷がかかるので、作業ロールの強度の観点から圧延荷重が制約される場合がある。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、大圧下圧延処理を効率良く円滑に行うことができる圧延装置及び圧延方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明の圧延装置は、圧延材を圧延する圧延機を有する圧延装置において、前記圧延材を入れる前記圧延機の入口側に近接して設けられ、前記圧延材を所定の力で挟んで搬送可能な入口側搬送ロールと、前記圧延機の出口側に近接して設けられ、前記圧延材を所定の力で挟んで搬送可能な出口側搬送ロールと、前記入口側及び出口側搬送ロールの動作を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記圧延機による前記圧延材に対する圧延動作中に、前記入口側及び出口側搬送ロールの少なくともいずれか一方を制御して前記圧延材の張力を調整することを特徴とする。本発明によれば、圧延機の入口側（上流側）に近接して入口側搬送ロールを設けたので、この入口側搬送ロールで圧延材を座屈させることなく圧延機に押し込むことができる。座屈荷重は圧延材の長さの二乗に反比例するため、圧延材を圧延機に押し込む入口側搬送ロールを圧延機に近接して設けることにより、座屈の発生を抑えた状態で圧延材を圧延機に押し込むことができる。ここで、入口側搬送ロールは、圧延材を圧延機に押し込み可能な程度に高トルクを発生できる大径であることが好ましく、例えば圧延機の作業ロールより大径であることが好ましい。また、大圧下圧延では、圧延荷重の増大により作業ロールに発生する面圧が大きくなり、作業ロールに対する負荷が大きくなって圧延荷重（圧下量）の制約を受ける可能性があるが、出口側搬送ロールで圧延材を挟み込み、圧延動作中に入口側あるいは出口側搬送ロールで圧延材に張力（特に出口側張力）を加えることにより、作業ロールの圧延荷重を低減しつつ所望の圧下量を得ることができる。この場合において、出口側搬送ロールも高トルクを発生できる大径であることが好ましく、例えば圧延機の作業ロールより大径であることが好ましい。
【０００７】
本発明の圧延装置において、前記入口側搬送ロールは前記圧延材の先端部を前記所定の力より大きい力で挟んで該先端側に向けて漸次小さくなるようにテーパ状に成形することを特徴とする。そして、前記圧延材を前記圧延機に入れる際、前記入口側搬送ロールは前記圧延材を前記圧延機に対して前記先端部より押し込むことを特徴とする。本発明によれば、圧延材の先端部をテーパ状に成形することにより、圧延機の作業ロール間で圧延材が噛み止めるといった不都合の発生をより確実に防止することができる。
【０００８】
本発明の圧延装置において、前記制御装置は前記張力に応じて前記圧延機による前記圧延材に対する圧延荷重を調整することを特徴とする。本発明によれば、圧延材に作用する張力に応じて圧延荷重を調整することで、圧延機の作業ロールに多大な負荷をかけることなく大圧下圧延を行うことができる。
【０００９】
本発明の圧延装置において、前記入口側搬送ロールを収容する入口側ハウジング部と、前記出口側搬送ロールを収容する出口側ハウジング部と、前記圧延機を収容する圧延機ハウジング部とを備え、前記入口側、出口側、及び圧延機ハウジング部のそれぞれは連結されていることを特徴とする。本発明によれば、各ハウジング部を連結することにより、圧延材の押し込み時や引っ張り時の反力をキャンセルすることができ、基礎強度を下げて装置構成を簡略化できる。
【００１０】
本発明の圧延装置は、圧延材を圧延する圧延機を有する圧延装置において、前記圧延機の上流側に設けられ、前記圧延材の先端部を該先端側に向けて漸次小さくなるようにテーパ状に成形する予成形装置と、前記圧延材を前記圧延機に対して前記先端部より押し込む押し込み装置と、前記圧延機で圧延されている状態の圧延材の張力を調整する張力調整装置とを備えることを特徴とする。本発明によれば、予成形装置で圧延材の先端部をテーパ状に予成形してから圧延機に押し込むことにより噛み止め等の不都合の発生を抑えることができる。また、押し込み装置を設けたことにより、大圧下圧延を円滑に行うことができ、張力調整装置で圧延されている状態の圧延材の張力を調整することで、圧延機の作業ロールの負荷を低減しつつ所望の圧下量を得ることができる。
【００１１】
本発明の圧延方法は、圧延材を圧延する圧延方法において、前記圧延材の先端部を該先端側に向けて漸次小さくなるようにテーパ状に成形する工程と、前記圧延材を圧延機に対して押し込む工程と、前記圧延機に押し込まれた圧延材の張力を調整しつつ該圧延材を圧延する工程とを有することを特徴とする。本発明によれば、圧延材の先端部をテーパ状に成形することで圧延機の作業ロール間における噛み止め等の不都合の発生を抑制できる。また、圧延機に対して圧延材を押し込むことにより、大圧下圧延を円滑に行うことができる。そして、圧延材の張力を調整しつつ圧延することで、圧延機の作業ロールの負荷を低減しつつ所望の圧下量を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の圧延装置について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の圧延装置の一実施形態を示す概略構成図である。図１において、圧延装置Ｓは、圧延材Ｗを圧延する圧下装置（圧延機）１０と、圧下装置１０の圧延材Ｗに対する入口側（圧延材Ｗの搬送方向上流側）に近接して設けられ、圧延材Ｗを所定の力で挟んで搬送可能な入口側ピンチロールユニット（入口側搬送ロール）２０と、圧下装置１０の出口側（下流側）に近接して設けられ、圧延材Ｗを所定の力で挟んで搬送可能な出口側ピンチロールユニット（出口側搬送ロール）３０と、入口側ピンチロールユニット２０、出口側ピンチロールユニット３０、及び圧下装置１０を含む圧延装置Ｓ全体の動作を統括制御する制御装置ＣＯＮＴとを備えている。
【００１３】
入口側ピンチロールユニット２０は、圧延材Ｗを上下から挟む上ピンチロール２１及び下ピンチロール２２と、これらを収容するハウジング部２３とを有している。ハウジング部２３は圧延材Ｗを通過させる開口を有している。上下ピンチロール２１、２２のそれぞれはロール軸受に回転可能に支持され、不図示の駆動装置により回転する。上下ピンチロール２１、２２の動作は制御装置ＣＯＮＴに制御されるようになっている。
【００１４】
出口側ピンチロールユニット３０は、圧延材Ｗを上下から挟む上ピンチロール３１及び下ピンチロール３２と、これらを収容するハウジング部３３とを有している。ハウジング部３３は圧延材Ｗを通過させる開口を有している。上下ピンチロール３１、３２のそれぞれはロール軸受に回転可能に支持され、不図示の駆動装置により回転する。上下ピンチロール３１、３２の動作は制御装置ＣＯＮＴに制御されるようになっている。
【００１５】
そして、これらピンチロールユニット２０、３０は上下ピンチロールにより圧延材Ｗを第１の力（所定の力）で挟み込んで搬送する。ここで、各ピンチロールユニット２０、３０の上下ピンチロールは互いに接近・離間方向に移動可能に設けられている。特に、入口側ピンチロールユニット２０は、上下ピンチロール２１、２２間に圧延材Ｗを配置した状態でこれら上下ピンチロール２１、２２を互いに接近方向に移動することにより、圧延材Ｗを上記第１の力より大きい力である第２の力で挟み込むことができるようになっている。
【００１６】
圧下装置１０は、上作業ロール１１と、下作業ロール１２と、上作業ロール１１の撓みを抑える上補強ロール１３と、下作業ロール１２の撓みを抑える下補強ロール１４と、これら各ロールを収容するハウジング部１５とを備えている。圧下装置１０は圧延材Ｗを上下作業ロール１１、１２間に配置した状態で所定の圧延荷重で圧延する。
【００１７】
また、入口側ピンチロールユニット２０のハウジング部２３と、出口側ピンチロールユニット３０のハウジング部３３と、圧下装置１０のハウジング部１５とはそれぞれ連結されている。具体的には、ボルト等の締結部材により、これらハウジング部どうしが締結されている。
【００１８】
なお本実施形態において、圧延材Ｗは板材であって、圧延装置Ｓは、板材（圧延材）Ｗを厚さ方向に圧延する水平圧延装置である。また、本実施形態の圧延装置Ｓは圧下率を例えば８０％程度とする大圧下圧延を実行可能であって、例えば材料の結晶性が問われる所謂「スーパーメタル」等を製造する際に適用される。
【００１９】
次に、本発明の圧延装置の動作について図２を参照しながら説明する。図２は圧延装置Ｓの動作模式図であって簡略化して図示してある。圧延装置Ｓに圧延材Ｗが投入されると、入口側ピンチロールユニット２０を含む複数のピンチロール（不図示）が圧延材Ｗを第１の力（所定の力）で挟んで搬送する。そして、図２（ａ）に示すように、圧延材Ｗの先端部Ｗａが入口側ピンチロールユニット２０の上下ピンチロール２１、２２間に配置されたら、制御装置ＣＯＮＴは、ピンチロールによる圧延材Ｗの搬送を一旦停止する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、入口側ピンチロールユニット２０の上下ピンチロール２１、２２を互いに接近させ、圧延材Ｗの先端部Ｗａを搬送動作における第１の力より大きい第２の力で挟み込む。
【００２０】
図３は、入口側ピンチロールユニット２０の上下ピンチロール２１、２２で圧延材Ｗの先端部Ｗａが挟み込まれている状態を示す模式図である。図３に示すように、ピンチロール２１、２２で挟み込まれることにより、圧延材Ｗの先端部Ｗａの所定範囲ＡＲは、先端側に向けて漸次小さくなるように（薄くなるように）略テーパ状に予成形される。ここで、テーパ角度θは圧下装置１０において噛み止めが生じない程度に可能な限り大きいことが好ましく、換言すればテーパ状に形成される予成形範囲（所定範囲）ＡＲは可能な限り小さいことが好ましい。同様に、先端部Ｗａの厚さＢも可能な限り厚いことが好ましい。これにより、圧下装置１０での圧延材Ｗにおける圧下量の小さい範囲を少なくすることができ、所望の材料特性を有する範囲（すなわち予成形された以外の範囲）を広くすることができる。このように、入口側ピンチロールユニット２０は上下ピンチロール２１、２２で圧延材Ｗの先端部Ｗａを第１の力より大きい第２の力で挟んで先端側に向けて漸次小さくなるようにテーパ状に成形する。これにより、圧下装置１０の作業ロール１１、１２間に圧延材Ｗを入れる際の噛み止めといった不都合の発生を抑制することができる。
【００２１】
図２に戻って、圧延材Ｗの先端部Ｗａがテーパ状に成形されたら、図２（ｂ）に示すように、圧延材Ｗが圧下装置１０の作業ロール１１、１２間に対して先端部Ｗａより押し込まれる。制御装置ＣＯＮＴは、圧延材Ｗを変形（予成形）しない程度に、ピンチロール２１、２２により圧延材Ｗを第１の力より大きい第３の力で挟み込むとともにピンチロール２１、２２の回転力（単位時間あたりの回転量）を上昇させ、圧延材Ｗの先端部Ｗａを作業ロール１１、１２間に押し込む。なお第３の力は第２の力より小さい。このとき、ピンチロール２１、２２は少なくとも作業ロール１１、１２より大径であって高トルクを出力可能であり、圧下装置１０の作業ロール１１、１２に対して近接した位置に設けられているため、圧延材Ｗを座屈させることなく予成形されている先端部Ｗａより作業ロール１１、１２間に円滑に押し込むことができる。
【００２２】
そして、圧延材Ｗの先端部Ｗａが作業ロール１１、１２間に押し込まれたら、圧下装置１０が圧延材Ｗの圧延処理を行う。このとき、制御装置ＣＯＮＴは、ピンチロールによる圧延材Ｗに対する挟み込み力を前記第１の力に設定し、回転力（単位時間あたりの回転量）を圧延材Ｗの搬送時と同等の回転力に戻す。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、圧下装置１０による圧延動作中において圧延材Ｗの押し込み動作を停止する。圧延材Ｗは圧延されつつ作業ロール１１、１２の回転により搬送されるため、ピンチロールによる押し込み動作を停止しても搬送される。そして、圧延動作中に押し込む動作を停止することで、圧延材Ｗの座屈の発生を抑制できる。
【００２３】
やがて、図２（ｃ）に示すように、圧延材Ｗの先端部Ｗａが出口側ピンチロールユニット３０の上下ピンチロール３１、３２に挟まれる。制御装置ＣＯＮＴは、出口側ピンチロールユニット３０の上下ピンチロール３１、３２により圧延材Ｗを挟む。これと同時に、制御装置ＣＯＮＴは、入口側ピンチロールユニット２０及び出口側ピンチロールユニット３０それぞれのピンチロールの回転力（単位時間あたりの回転量）を制御し、圧下装置１０による圧延材Ｗに対する圧延動作中における圧延材Ｗの張力を調整する。なおこのとき、入口側及び出口側ピンチロールユニットのピンチロールは圧延材Ｗを第３の力で挟み込んでもよい。制御装置ＣＯＮＴは、入口側及び出口側ピンチロールユニット２０、３０の上下ピンチロールによる圧延材Ｗに対する挟み込み力や回転力を調整し、圧延材Ｗの張力を調整する。ここでは、制御装置ＣＯＮＴは、特に出口側ピンチロールユニット３０を用いて出口側張力を調整する。
【００２４】
そして、制御装置ＣＯＮＴは、調整した圧延材Ｗの張力に応じて、圧下装置１０による圧延材Ｗに対する圧延荷重を調整する。すなわち、圧延材Ｗの張力を大きくすることにより、所定の圧下量を得るための圧延荷重を小さくすることができるので、圧延材Ｗに張力を作用させることにより、圧下装置１０の圧延荷重を小さくでき、作業ロール１１、１２に対する負荷を低減できる。
【００２５】
以上説明したように、圧下装置１０の入口側に近接して入口側ピンチロールユニット２０を設けたので、この入口側ピンチロールユニット２０のピンチロール２１、２２で圧延材Ｗを座屈させることなく圧下装置１０に押し込むことができる。また、大圧下圧延では、圧延荷重の増大により作業ロール１１、１２に発生する面圧が大きくなり、作業ロール１１、１２に対する負荷が大きくなって圧延荷重（圧下量）の制約を受ける可能性があるが、出口側ピンチロールユニット３０のピンチロール３１、３２で圧延材Ｗを挟み込み、圧延動作中に特に出口側ピンチロールで圧延材Ｗに所定の張力を加えることにより、作業ロール１１、１２の圧延荷重を低減しつつ所望の圧下量を得ることができる。
【００２６】
そして、大圧下圧延を円滑に行うことができるので、圧延材Ｗは所望の材料特性を得ることができる。また、予成形動作に加えて押し込み動作を行うようにしたので、圧延材Ｗの予成形を軽度に留めることができ、圧延材Ｗのうち上記所望の材料特性となる部分を大きくすることができる。
【００２７】
また、本実施形態では、各ハウジング部２３、３３、１５のそれぞれは互いに締結されているので、圧延材Ｗを押し込んだり引っ張ったりする際の反力をキャンセルすることができ、基礎強度を下げることも可能となる。
【００２８】
そして、本実施形態では、入口側ピンチロールユニット２０が、圧下装置１０の上流側に設けられ、圧延材Ｗの先端部Ｗａを先端側に向けて漸次小さくなるようにテーパ状に成形する予成形装置の一部を構成し、同じく入口側ピンチロールユニット２０が、圧延材Ｗを圧下装置１０に対して先端部Ｗａより押し込む押し込み装置の一部を構成し、入口側及び出口側ピンチロールユニット２０、３０及びこれらのピンチロールの回転制御を行う制御装置ＣＯＮＴが、圧下装置１０で圧延されている状態の圧延材Ｗの張力を調整する張力調整装置の一部を構成しており、これにより、従来の装置構成を大幅に変更することなく予成形装置で圧延材Ｗの先端部Ｗａをテーパ状に成形してから圧下装置１０に押し込むことができ、噛み止め等の不都合の発生を抑えることができる。また、押し込み装置により、圧延材Ｗを圧下装置１０の作業ロール１１、１２間に円滑に押し込んで大圧下圧延を良好に行うことができ、張力調整装置により、圧延されている状態の圧延材Ｗの張力を調整して圧下装置１０の作業ロール１１、１２に負荷される圧延荷重を低減することができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、圧延機の作業ロールの負荷を低減しつつ大圧下圧延処理を円滑且つ効率良く行うことができ、所望の材料特性を有する圧延材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧延装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明の圧延装置の動作模式図である。
【図３】入口側搬送ロールにより圧延材の先端部が成形されている状態を示す模式図である。
【符号の説明】
１０…圧下装置（圧延機）、１１…作業ロール、１２…作業ロール、１５…圧延機ハウジング部、２０…入口側ピンチロールユニット（入口側搬送ロール、押し込み装置）、２１、２２…ピンチロール（予成形装置）、２３…入口側ハウジング部、３０…出口側ピンチロールユニット（出口側搬送ロール、張力調整装置）。
３１、３２…ピンチロール（張力調整装置）、３３…出口側ハウジング部、ＣＯＮＴ…制御装置、Ｓ…圧延装置、Ｗ…圧延材、Ｗａ…先端部

Claims

圧延材を圧延する圧延機を有する圧延装置において、
前記圧延材を入れる前記圧延機の入口側に近接して設けられ、前記圧延材を所定の力で挟んで搬送可能な入口側搬送ロールと、
前記圧延機の出口側に近接して設けられ、前記圧延材を所定の力で挟んで搬送可能な出口側搬送ロールと、
前記入口側及び出口側搬送ロールの動作を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記圧延機による前記圧延材に対する圧延動作中に、前記入口側及び出口側搬送ロールの少なくともいずれか一方を制御して前記圧延材の張力を調整することを特徴とする圧延装置。
前記入口側搬送ロールは前記圧延材の先端部を前記所定の力より大きい力で挟んで該先端側に向けて漸次小さくなるようにテーパ状に成形することを特徴とする請求項１記載の圧延装置。
前記圧延材を前記圧延機に入れる際、前記入口側搬送ロールは前記圧延材を前記圧延機に対して前記先端部より押し込むことを特徴とする請求項１記載の圧延装置。
前記制御装置は前記張力に応じて前記圧延機による前記圧延材に対する圧延荷重を調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の圧延装置。
前記入口側搬送ロールを収容する入口側ハウジング部と、
前記出口側搬送ロールを収容する出口側ハウジング部と、
前記圧延機を収容する圧延機ハウジング部とを備え、
前記入口側、出口側、及び圧延機ハウジング部のそれぞれは連結されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の圧延装置。
圧延材を圧延する圧延機を有する圧延装置において、
前記圧延機の上流側に設けられ、前記圧延材の先端部を該先端側に向けて漸次小さくなるようにテーパ状に成形する予成形装置と、
前記圧延材を前記圧延機に対して前記先端部より押し込む押し込み装置と、
前記圧延機で圧延されている状態の圧延材の張力を調整する張力調整装置とを備えることを特徴とする圧延装置。
圧延材を圧延する圧延方法において、
前記圧延材の先端部を該先端側に向けて漸次小さくなるようにテーパ状に成形する工程と、
前記圧延材を圧延機に対して押し込む工程と、
前記圧延機に押し込まれた圧延材の張力を調整しつつ該圧延材を圧延する工程とを有することを特徴とする圧延方法。