JP2008173645A - 金属板の圧延における下反り防止装置および下反り防止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属板の圧延において、金属板先端の下反りを効果的に防止することができる下反り防止装置および下反り防止方法を提供する。
【解決手段】ストリッパーガイド１０の側面上部に、ガイド部材４０が内蔵されており、必要に応じて、ガイド部材４０をフィードローラ３０に向かって突き出すことができるようになっている。また、金属板の下反りによりガイド部材に加わる荷重の予測値がガイド部材の強度以下の場合に、ガイド部材を突き出すようになっている。
【選択図】図１

Description

本発明は金属板の圧延、特に可逆式圧延機を用いた圧延において、下反りを効果的に防止することが可能な装置と方法に関する。

一般に、厚鋼板等の金属板の圧延においては、可逆圧延機を用いたリバース圧延により所定の製品厚さまで圧延している。このとき、金属板の噛み込み直後に先端に反りが発生し、操業ならびに平坦度を始めとする製品の品質に悪影響を及ぼしている。このような先端反りの原因としては、金属板の上面及び下面の温度差、上下圧延ロールの周速差や表面性状の差、下ロールピックアップ量、電動機インパクトドロップによる上下作業ロールの速度差、板厚や圧下率等があり、反りは様々な要因が複雑に絡み合って発生するため、その発生量を一定の許容値以下に抑制することは、極めて困難である。

このような反りの発生を防止するための技術としては、例えば特許文献１に開示されたものがある。この技術は、圧延機入出側のフィードローラを昇降可能として圧延時のピックアップ量を制御することにより、反りを抑制するものである。
特開平７−１６４０１４号公報

特許文献１に開示されている技術では、フィードローラの高さを変化させることによって反りの制御を行うが、前述したように反りは種々の圧延条件が複雑に絡み合って発生しており、それらを全て考慮した上で操作量を決定することは非常に困難であると言わざるを得ない。したがって、従来技術では、反りの抑制効果が不十分であった。

図７に示すように、圧延機出側で被圧延材（金属板）１の先端が下側に反った場合、出側フィードローラ３０へ被圧延材先端が衝突して持ち上げられる事により被圧延材が途中で折れ曲がる現象が発生する。図８に示すように、このような急峻な曲り部分５０が形成された金属板１は、以降の矯正工程において矯正不良となる可能性が高い。特に板厚４０ｍｍを超える程度の厚物材はコールドレベラで矯正する事が難しいため、ほぼ全量プレス矯正に回ることになり、プレス矯正能力による生産量の制約や、製造コストの増加という問題を引き起こしていた。

被圧延材の急峻な曲り部分の形成を防止する方法としては、ストリッパーガイド１０の高さを上昇させて、被圧延材先端の下反りを抑制することが考えられるが、ストリッパーガイド１０と出側フィードローラ３０の間に隙間が残り、この隙間では下反りを抑えることができないため、効果には限界がある。ストリッパーガイド１０と出側フィードローラ３０の間隔は狭く、支持部材を設置することが困難であるため、この隙間を埋めるようなガイドを設置することも難しい。また、可逆式圧延機で往復圧延する場合には、圧延初期の被圧延材板厚が厚いときに下反りが発生すると、隙間ガイドに大きな負荷がかかり、ガイドが破損する危険性がある。

一方、往復圧延では全パスでフィードローラ３０とストリッパーガイド１０の間の隙間を埋める必要はなく、少なくとも最終圧延パスにおいて下反りを防止できればよいと考えられる。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、金属板の圧延において、金属板先端の下反りを効果的に防止することができる下反り防止装置および下反り防止方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。

［１］金属板を圧延する圧延機の下圧延ロールに近接して設置した入出側ストリッパーガイドのフィードローラ側の側面上部に、フィードローラ上面に向かって突き出す伸縮可能な棒状または板状のガイド部材を内蔵し、必要に応じて該ガイド部材を突き出して金属板の下反りを防止するようになっていることを特徴とする金属板の圧延における下反り防止装置。

［２］金属板の下反りによりガイド部材に加わる荷重の予測値がガイド部材の強度以下の場合に、ガイド部材を突き出すようになっていることを特徴とする前記［１］に記載の金属板の圧延における下反り防止装置。

［３］金属板を圧延する圧延機の下圧延ロールに近接して設置された入出側ストリッパーガイドに伸縮可能なガイド部材を内蔵させ、必要に応じて該ガイド部材をフィードローラ側に突き出して金属板の下反りを防止することを特徴とする金属板の圧延における下反り防止方法。

［４］金属板の下反りによりガイド部材に加わる荷重の予測値がガイド部材の強度以下の場合に、ガイド部材を突き出すことを特徴とする前記［３］に記載の金属板の圧延における下反り防止方法。

本発明は、ストリッパーガイドのフィードローラ側の側面上部に、フィードローラに向かって突き出すガイド部材を内蔵させ、下反りを防止したい圧延パスにおいて、ガイド部材を伸ばして、下反りしようとする被圧延材（金属板）を支持しつつフィードローラ上面方向に誘導するので、被圧延材の先端がフィードローラに衝突することを防止する、あるいは、フィードローラ上部への軽微な衝突に留めることができる。その結果、被圧延材に急峻な曲りが発生することを防止することができるため、平坦度に優れた金属板を圧延することができる。

また、内蔵させたガイド部材を伸縮する構造のため、圧延される金属板の板厚が厚く、下反りによってガイド部材に加わる荷重がガイド部材の耐荷重よりも大きい場合には、ガイド部材を収納して被圧延材に接触しないようにすることができ、過度の負荷によるガイドの破損を防ぐことができる。

さらに、ストリッパーガイドにガイド部材を収納した状態では、ガイド部材がストリッパーガイドの表面よりも突出しないようにしているため、圧延機のワークロールを交換するためストリッパーガイドごとハウジング横方向に引き出す際に邪魔にならず、従来どおりのロール交換作業が可能となる。

図１〜図４に本発明の一実施形態に係る下反り防止装置の概要を示す。

図１に側面図を示すように、下圧延ロール２０に近接してストリッパーガイド１０があり、その先にフィードローラ３０が設置されている。ストリッパーガイド１０の側面上部には、ガイド部材４０が内蔵されている。ガイド部材４０は必要に応じてフィードローラ３０に向かって突き出すことができるようになっている。図２は、ガイド部材４０が突き出した状態を示す側面図である。

ガイド部材４０の形状は棒状または板状とするのが最も簡単であるが、剛性を高めるためにＩ形などの複雑断面形状としてもよい。また、ガイド部材の突出に必要な動力源としては、油圧や電動機が使用できるが、ガイド部材を動作させることが可能ならば、どのような手段を用いても良い。ガイド部材は図１および図２では継ぎ目のない一体のものを用いているが、突き出し量を大きくするために多段式に伸縮する構造としてもよい。

図３、図４は、この実施形態に係る下反り防止装置におけるストリッパーガイド１０の立体図である。ここでは、ガイド部材４０として棒状のガイド部材４０ａを用いており、図３は、棒状ガイド部材４０ａがストリッパーガイド１０内に格納された状態を示しており、図４は、棒状ガイド部材４０ａがストリッパーガイド１０から突き出した状態を示している。なお、ここでは、棒状ガイド部材４０ａを幅方向に５本設けているが、棒状ガイド部材４０ａの本数は必要に応じて増減することができ、偶数であってもよい。また、棒状ガイド部材４０ａの間隔は任意に適切な寸法とすればよく、等間隔に配置する必要はない。

そして、この実施形態においては、ガイド部材４０をストリッパーガイド１０内に格納することができるので、被圧延材（金属板）１が厚く下反りしたときにガイド部材４０へ働く荷重が大きいと予測される場合には、ガイド部材４０をストリッパーガイド１０内に引き込み、突き出ない状態で圧延する。往復圧延が進んで被圧延材が薄くなり、下反りによってガイド部材４０に作用する荷重がガイド部材４０の強度以下になると予測される圧延パスにおいて、ガイド部材４０を突き出させて下反りを防止する。製品の平坦度を向上させる観点からは、少なくとも最終の圧延パスにおいて下反りを防止できれば良く、ガイド部材４０の強度を過度に大きくする必要はない。

このようにして、この実施形態では、ガイド部材４０を格納式にしたことにより、その強度を小さくすることができ、ストリッパーガイド１０のような狭いスペース内に組込むことが容易になった。さらに、ガイド部材４０を格納した状態では、ストリッパーガイド１０から突き出た部分がないため、圧延機のワークロールを交換する際に邪魔になることがなく、従来どおりのロール交換作業が行える。

なお、図１〜４ではガイド部材４０の先端が長手方向に直角な平面となっているが、被圧延材１の誘導をより効果的に行うため、先端形状をフィードローラ３０に沿う傾斜した平面または曲面とすれば、一層の平坦度向上効果が得られる。

また、ガイド部材４０を内蔵したストリッパーガイド１０が下圧延ロール２０の片側のみに設置されているが、可逆式圧延機で往復圧延する場合には下圧延ロール２０の両側に設置することが好ましい。

本発明の効果を確認するため、前述の実施形態に基づいて、純鉛板を用いて実際の厚鋼板圧延機の約１／１０スケールのモデル圧延実験を実施した。圧延機にはφ１２０ｍｍのロールを組込み、被圧延材となる純鉛板の寸法は板厚５ｍｍ×板幅１００ｍｍとした。実験において同程度の圧延下反りが再現良く発生するように、圧延機下ワークロール２０の表面粗さ調整を行った。圧延機下ワークロール２０出側直近には約１／１０スケールのストリッパーガイド１０を配置した。ストリッパーガイド１０には板幅中央と板幅両端から内側に１５ｍｍの位置の３箇所に、伸縮可能な円柱状（棒状）のガイド部材４０を配置した。また圧延機出側で下ワークロール２０から水平距離１１５ｍｍ離れた位置にフィードローラ３０を設置した。

以上の実験装置を用い、圧延実験を行った。本発明例として、図２のようにストリッパーガイドからガイド部材を伸ばした状態で純鉛板を圧延し、反り形状を測定した。続いて従来技術による比較例として、図１のようにストリッパーガイドにガイド部材を内蔵した状態、すなわち従来のガイド部材のない状態で圧延を行い、同様に反り形状を測定した。

その結果を図５に示す。曲り部分のカーブを比較すると、本発明例は比較例よりも緩やかな曲りとなっていることがわかる。図６は曲り部分５０の曲率を測定し、比較したグラフである。本発明例で圧延した場合の曲率は、比較例の約１／９となっており、曲りを大幅に平坦化することができた。

このように曲り部分５０の曲率が小さくなったことにより、被圧延材の平坦度が大幅に向上した。さらに、実際の圧延を想定すると、圧延後の被圧延材（厚鋼板）１はホットレベラ等によりオンライン矯正される。曲り部分５０の曲率が小さい場合にはレベラ矯正により曲り部分５０を平坦化しやすいため、プレス矯正を必要とするような形状不良のない厚鋼板を製造することが容易になると考えられる。

以上のように、本発明の下反り防止装置および下反り防止方法を用いれば、従来技術に比べて、金属板（例えば、厚鋼板）の先端に発生する形状不良を大幅に低減することが可能となる。これによって、金属板を冷間で矯正する必要がなくなり、工程を省略できる場合が増え、または矯正が必要な場合であっても形状不良の程度が軽いことから簡単に矯正することができるため、製造コストの低減や製造期間の短縮による納期遅延の減少など、金属板を製造するに当たって有益な多くの効果が得られる。

本発明の一実施形態においてガイド部材を格納した状態を示す側面図。 本発明の一実施形態においてガイド部材を突き出した状態を示す側面図。 本発明の一実施形態においてガイド部材を格納した状態を示す立体図。 本発明の一実施形態においてガイド部材を突き出した状態を示す立体図。 本発明の実施例において圧延後の被圧延材の反り形状を比較した図。 本発明の実施例において曲り部分の曲率を比較した図。 従来の圧延設備において急峻な曲り部分が形成される原因を示す説明図。 下反りが発生した場合の圧延後の被圧延材形状を示す図。

符号の説明

１ 被圧延材（金属板）
１０ ストリッパーガイド
２０ 下圧延ロール
３０ フィードローラ
４０ ガイド部材
４０ａ 棒状ガイド部材
５０ 曲り部分

Claims (4)

1. 金属板を圧延する圧延機の下圧延ロールに近接して設置した入出側ストリッパーガイドのフィードローラ側の側面上部に、フィードローラ上面に向かって突き出す伸縮可能な棒状または板状のガイド部材を内蔵し、必要に応じて該ガイド部材を突き出して金属板の下反りを防止するようになっていることを特徴とする金属板の圧延における下反り防止装置。
2. 金属板の下反りによりガイド部材に加わる荷重の予測値がガイド部材の強度以下の場合に、ガイド部材を突き出すようになっていることを特徴とする請求項１に記載の金属板の圧延における下反り防止装置。
3. 金属板を圧延する圧延機の下圧延ロールに近接して設置された入出側ストリッパーガイドに伸縮可能なガイド部材を内蔵させ、必要に応じて該ガイド部材をフィードローラ側に突き出して金属板の下反りを防止することを特徴とする金属板の圧延における下反り防止方法。
4. 金属板の下反りによりガイド部材に加わる荷重の予測値がガイド部材の強度以下の場合に、ガイド部材を突き出すことを特徴とする請求項３に記載の金属板の圧延における下反り防止方法。

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