JP2011200905A - 板圧延機、タンデム式板圧延機及び板圧延方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの板厚分布不良を低減でき、エッジドロップの局部制御が可能な板圧延機、タンデム式板圧延機及び板圧延方法の提供。
【解決手段】軸方向一方側において漸次縮径するテーパー部を備えると共に軸方向にシフト可能なワークロールと、上記ワークロールと径方向側で隣接し、軸方向の上記テーパー部とは他方側に、軸方向のどのシフト位置でもバックアップロールと接しないように縮径されている延長バレル部を備えると共に、上記延長バレル部に寄った位置に凸中心を置いて径方向に膨出する膨出部を備えて、軸方向にシフト可能な中間ロールと、を備える板圧延機を採用する。
【選択図】図２

Description

本発明は、板圧延機、タンデム式板圧延機及び板圧延方法に関するものである。

ワークを圧延する板圧延機として、下記特許文献１〜３に記載の板圧延機が知られている。
特許文献１の第４図には、ワークロールにテーパー部を設けてワークのエッジドロップを制御する板圧延機が開示されている。また、特許文献２の第３図には、上下で互いに補完する形状（凹凸形状）をワークロール及び中間ロールに適用し、ワークロールと中間ロールとを互いに逆方向にシフトさせる板圧延機が開示されている。また、特許文献３には、延長バレル部が設けられる側寄りに凸中心を置く凸形状を備える中間ロールを有する板圧延機が開示されている。

特公平５−５７０４２号公報 特開昭６３−３０１０４号公報 特開２００５−６６６９５号公報

ところで、上記特許文献１〜３には、次のような問題がある。
特許文献１の第４図に示す圧延機は、ワークのエッジドロップの制御は可能であるが、エッジドロップの制御に付随してワークの幅方向全体に亘って生じる板厚分布不良は直すことができない。また、特許文献２の第３図に示す板圧延機は、ワークを全体的に形状制御することが可能であるが、エッジドロップの局部制御は不十分である。さらに、シフトする中間ロールの形状は、上下補完型で凹凸の繰り返しの多いＳ字形状であるため、ワークロールの剛性が変形を阻害しやすく、ワークロールがＳ字に曲がり難くなり、中間ロールのシフトによる全体形状制御の能力が大きくない。また、特許文献３の板圧延機は、シフト可能な中間ロールの形状を工夫したので、中間ロールのシフトによる全体形状制御能力が大きいが、エッジドロップの局部制御は不十分である。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ワークの板厚分布不良を低減でき、エッジドロップの局部制御が可能な板圧延機、タンデム式板圧延機及び板圧延方法の提供を目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、軸方向一方側において漸次縮径するテーパー部を備えると共に軸方向にシフト可能なワークロールと、上記ワークロールと径方向側で隣接し、軸方向の上記テーパー部とは他方側に、軸方向のどのシフト位置でもバックアップロールと接しないように縮径されている延長バレル部を備えると共に、上記延長バレル部に寄った位置に凸中心を置いて径方向に膨出する膨出部を備えて、軸方向にシフト可能な中間ロールと、を備える板圧延機を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、ワークロールをシフトさせてテーパー部でワークのエッジドロップの局部制御を行い、そして、延長バレル部及び膨出部を備える上下の中間ロールとをそれぞれ点対称にシフト位置制御を行うことでワークの全体形状制御をし、エッジドロップの局部制御に付随して生じる板厚分布不良を低減させる。

また、本発明においては、複数の板圧延機を備えてワークを順次圧延するタンデム式板圧延機であって、少なくとも第１段目の上記板圧延機として、先に記載の板圧延機を備えるという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、先に記載の板圧延機によればエッジドロップの局部制御によるテーパー量が大きくできるので、本機をワークの板厚みが大きい第１段目に設けることによって、ワークの破断を防止しつつ形状制御をすることが可能となる。

また、本発明においては、先に記載のタンデム式板圧延機を用い、先に記載の板圧延機で、上記ワークのエッジに凸部を形成し、該板圧延機より下流側の板圧延機で、上記凸部を順次平坦化させて、上記ワークのエッジドロップを制御する板圧延方法を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、先に記載の板圧延機によればエッジドロップの局部制御によるテーパー量が大きくできるので、下流側の板圧延機により順次凸部を平坦化させることで、凸部に急激な変形を加えることなくワークを平坦化することができる。

また、本発明においては、上記下流側の板圧延機は、軸方向一方側において漸次縮径するテーパー部を備えると共に軸方向にシフト可能なワークロールを備え、上記下流側に向かうに従って、上記ワークの幅方向の端部において、上記テーパー部が噛む領域の大きさが上記幅方向で小さくなるようにシフト制御されている先に記載の板圧延方法を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、下流側に向かうに従ってワークロールのシフト量が上記軸方向一方側に大きくなるようにシフトされているので、下流側に向かうに従ってワークのエッジにかかるテーパー部の領域を順次低減させることができ、凸部に急激な変形を加えることなくワークを平坦化することができる。

また、本発明においては、上記下流側の板圧延機は、軸方向一方側において漸次縮径するテーパー部を備えると共に軸方向にシフト可能なワークロールを備え、上記下流側に向かうに従って、上記テーパー部のテーパー勾配が小さくなるようにシフト制御されている先に記載の板圧延方法を採用する。
この構成によっても、凸部に急激な変形を加えることなくワークを平坦化することができる。

本発明によれば、軸方向一方側において漸次縮径するテーパー部を備えると共に軸方向にシフト可能なワークロールと、上記ワークロールと径方向側で隣接し、軸方向の上記テーパー部とは他方側に、軸方向のどのシフト位置でもバックアップロールと接しないように縮径されている延長バレル部を備えると共に、上記延長バレル部に寄った位置に凸中心を置いて径方向に膨出する膨出部を備えて、軸方向にシフト可能な中間ロールと、を備える板圧延機を採用することによって、ワークロールをシフトさせてテーパー部でワークのエッジドロップの局部制御を行い、そして、延長バレル部及び膨出部を備える上下の中間ロールとをそれぞれ点対称にシフト位置制御を行うことでワークの全体形状制御をし、エッジドロップの局部制御に付随して生じる板厚分布不良を低減させる。
したがって、本発明では、ワークの板厚分布不良を低減でき、且つ、エッジドロップの局部制御も可能となる。

本発明の実施形態におけるタンデム式板圧延機を示す構成図である。 本発明の実施形態における板圧延機の構成を示す正面図である。 本発明の実施形態における板圧延機の構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態における第２スタンドの板圧延機の構成を示す正面図である。 本発明の実施形態における板圧延方法によるワークの断面形状を時系列的に示す図である。

以下、本発明の実施形態における板圧延機、タンデム式板圧延機及び板圧延方法について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態におけるタンデム式板圧延機１を示す構成図である。なお、図１において符号×を付されたロールは、軸方向にシフト可能なシフトロールであることを示す。
タンデム式板圧延機１は、熱間圧延あるいは冷間圧延において、ワーク（圧延材）Ｗのエッジドロップを低減させワークＷの断面を矩形化する構成となっている。また、タンデム式板圧延機１は、複数の板圧延機を備えてワークＷを順次圧延する構成となっている。本実施形態のタンデム式板圧延機１は、計６基のスタンド（板圧延機）を備える。

先ず、本実施形態のタンデム式板圧延機１が備える第１スタンド（第１段目）の板圧延機１０の構成について図２及び図３を参照して説明する。
図２は、本発明の実施形態における板圧延機１０の構成を示す正面図である。図３は、本発明の実施形態における板圧延機１０の構成を示す斜視図である。
板圧延機１０は、６段の多段板圧延機であり、符号１１，１２はワークロールを、符号１３，１４は中間ロールを、符号１５，１６はバックアップロールを示す。ワークロール１１，１２及び中間ロール１３，１４には、ワークＷのクラウン形状を制御すべく、ロール軸を支承して曲げ荷重を与える不図示のロールベンディング装置が設けられる。

ワークロール１１，１２は、軸方向にそれぞれシフト可能に軸支されている。
ワークＷを挟んで上側の上部ワークロール１１は、軸方向一方側（図２中右側）のロール端部に、漸次縮径するテーパー部１１ａが設けられている。テーパー部１１ａは、上部ワークロール１１のロール周面の径から軸方向一方側に向かうに従って漸次縮径する構成となっている。
また、ワークＷを挟んで下側の下部ワークロール１２は、上部ワークロール１１と同様の構成を備え、軸方向において逆向きとなって上部ワークロール１１と対向配置されている。すなわち、下部ワークロール１２は、上部ワークロール１１と逆側のロール端部に、上部ワークロール１１と同様にテーパー部１２ａが設けられている。

中間ロール１３，１４は、軸方向にそれぞれシフト可能に軸支されている。また、上下の中間ロール１３，１４は、点対称にシフト可能な構成となっている。
上部ワークロール１１に径方向側で隣接する上部中間ロール１３は、軸方向でテーパー部１２ａの他方側（図２中左側）に、径方向に膨出する膨出部１３ａが設けられている。膨出部１３ａは、上部中間ロール１３のロール周面の径よりも径方向に膨出し、緩やかな陵を構成する。また、膨出部１３ａは、上部中間ロール１３の軸方向でテーパー部１２ａの他方側のロール端部に設けられて軸方向のどのシフト位置においてもバックアップロール１５と接しないよう縮径されている延長バレル部１３ｂの位置寄りに凸中心を置くような形状を有する。なお、延長バレル部の具体的な構成及び作用については、例えば特開２００５−６６６９５号公報に開示されている。

下部ワークロール１２に径方向側で隣接する下部中間ロール１４は、上部中間ロール１３と同様の構成を備え、軸方向において逆向きとなって上部中間ロール１３とワークロール１１，１２を挟んで対向配置されている。すなわち、下部中間ロール１４は、上部中間ロール１３と逆側のロール端部に延長バレル部１４ｂを備え、上部中間ロール１３と同様に延長バレル部１４ｂ寄りに凸中心を置く膨出部１４ａが設けられている。

次に、本実施形態のタンデム式板圧延機１が備える板圧延機１０の下流側に設けられた第２〜第６スタンドの板圧延機（２０，３０，４０，５０，６０）の構成について説明する。板圧延機２０，３０，４０，６０の構成は、同様の構成となっているので、以下では、第２スタンド（第２段目）の板圧延機２０の構成について説明し、その他の板圧延機３０，４０，６０の構成の説明については簡略もしくは省略する。また、第５スタンドの板圧延機５０は、シフトロールを備えていない周知の４段の多段板圧延機であるため、その説明については省略する。

図４は、本発明の実施形態における第２スタンドの板圧延機２０の構成を示す正面図である。
板圧延機２０は、４段の多段板圧延機であり、符号２１，２２はワークロールを、符号２５，２６はバックアップロールを示す。

ワークロール２１，２２は、軸方向にそれぞれシフト可能に軸支されている。
ワークＷを挟んで上側の上部ワークロール２１は、軸方向一方側（図４中右側）のロール端部に、漸次縮径するテーパー部２１ａが設けられている。テーパー部２１ａは、上部ワークロール２１のロール周面の径から軸方向一方側に向かうに従って漸次縮径する構成となっている。
また、ワークＷを挟んで下側の下部ワークロール２２は、上部ワークロール２１と同様の構成を備え、軸方向において逆向きとなって上部ワークロール２１と対向配置されている。すなわち、下部ワークロール２２は、上部ワークロール２１と逆側のロール端部に上部ワークロール２１と同様にテーパー部２２ａが設けられている。

板圧延機３０，４０，６０は、板圧延機２０と同様の構成を備える。図１に示すように、板圧延機３０は、４段の多段板圧延機であり、符号３１，３２はテーパー部を備えるワークロールを、符号３５，３６はバックアップロールを示す。また、板圧延機４０は、４段の多段板圧延機であり、符号４１，４２はテーパー部を備えるワークロールを、符号４５，４６はバックアップロールを示す。また、板圧延機６０は、４段の多段板圧延機であり、符号６１，６２はテーパー部を備えるワークロールを、符号６５，６６はバックアップロールを示す。

本実施形態の第２〜第４スタンドの板圧延機２０，３０，４０は、第１スタンドでエッジドロップの局部制御を行ったものを、下流側に向かうにつれて順次平坦化させるように機能する。すなわち、板圧延機２０，３０，４０は、下流側に向かうにつれて順次、ワークＷのエッジにかかるテーパー部の量が少なくなるように、具体的には、下流側に向かうにつれて順次、ワークロールのシフト量がテーパー部の設けられる側（軸方向一方側）に大きくなるように、シフト制御されている。または、テーパー部のテーパー勾配が順次下流側で小さくなるように構成する。
第５スタンドの板圧延機５０は、ワークＷのボディクラウン形状を調節するように機能する。また、第６スタンドの板圧延機６０は、ワークＷのエッジクラウン形状とボディクラウン形状とを最終調節するように機能する。

続いて、上記構成のタンデム式板圧延機１を用いて、ワークＷのエッジドロップを制御する板圧延方法について、図５を参照しつつ説明する。
図５は、本発明の実施形態における板圧延方法によるワークＷの断面形状を時系列的に示す図である。
なお、図５（ａ）は、板圧延機１０により圧延されたときのワークＷの断面形状を示し、図５（ｂ）は、板圧延機２０により圧延されたときのワークＷの断面形状を示し、図５（ｃ）は、板圧延機３０により圧延されたときのワークＷの断面形状を示し、図５（ｄ）は、板圧延機４０により圧延されたときのワークＷの断面形状を示す。

先ず、第１スタンドの板圧延機１０で圧延するにあたっては、ワークロール１１，１２をワークＷの幅に対応させてシフトし、図２に示すようにワークＷのエッジ（幅方向端部）がちょうどワークロール１１，１２のテーパー部１１ａ，１２ａにかかるように調節し、圧延を行う。このようにして圧延すると、図５（ａ）に示すように、ワークＷは、エッジにテーパー部１１ａ，１２ａに対応した凸部Ｗａを有する断面形状のものとなる。本実施形態においては、ワークロール１１，１２にテーパー部１１ａ，１２ａを設けてワークＷのエッジドロップの局部制御を行うため、従来の中間ロールのシフトによるエッジドロップの局部制御のようにワークロールの剛性が変形を阻害することはなくなり、エッジドロップの局部制御を行うための凸部Ｗａを大きく、且つ、高精度で形成することが可能となる。

ところで、上記のようにシフトさせたワークロール１１，１２でワークＷを圧延すると、テーパー部１１ａ，１２ａで圧延されるワークＷの幅方向端部における板伸び量は小さくなり、一方、テーパー部１１ａ，１２ａでない平坦部で圧延されるワークＷの幅方向中央部における板伸び量は大きくなる。このワークＷの幅方向の端部と中央部との伸び量の差が大きくなると、ワークＷの板厚分布不良が生じ全体板形状の悪化が懸念される。そこで、本実施形態においては、第１スタンドの板圧延機１０で圧延するにあたって、ワークロール１１，１２をワークＷの幅に対応させてシフトすると同時に、上下の中間ロール１３，１４を上下で互いに逆方向にシフトさせる点対称制御を行い、膨出部１３ａ，１４ａの位置をワークＷの中央部を避けた位置、延長バレル部１３ｂ側寄りに位置させることでワークＷの全体形状制御を行う。なお、膨出部１３ａ，１４ａのシフト位置は、ワークＷの形状を観察しながら適切な位置に設定変更する。このように、第１スタンドの板圧延機１０では、エッジクラウンの局部制御を行うと同時に、ワークＷのボディクラウンの全体形状制御を行うことで、ワークの板厚分布不良を低減させる。

本実施形態においては、タンデム式板圧延機１の第１段目の板圧延機として、上記のようにワークＷに対して大きく局部制御できる板圧延機１０が備えられている。通常、ワークＷのエッジの局部制御を大きくすると、ワークＷが切れる虞があるが、この構成によれば、ワークＷの板厚みが大きい上流側においてワークＷの形状制御量を大きくすることができるので、ワークＷの破損を防止しつつ形状制御をすることが可能となる。また、冷間圧延の場合は、焼鈍後の比較的やわらかいワークＷが来るので、上流のスタンドで加工硬化する前にエッジドロップの局部制御をすることは効果が大きい。また、板圧延機１０は、装置構成が比較的大掛かりとなるので、全スタンドに本装置を設けるのはコスト的に現実的ではないため、本実施形態のように板圧延機１０を上流側の適切な位置にのみ配置することはコスト的にも効果がある。

板圧延機１０で圧延されたワークＷは、板圧延機２０，３０，４０で順次圧延される。板圧延機２０，３０，４０では、下流側に向かうに従ってワークロールのシフト量が軸方向一方側に大きくなるようにシフトされているので、下流側に向かうに従ってワークＷのエッジにかかるテーパー部の領域を順次低減させることができ、図５（ｂ）〜（ｄ）に示すように、凸部Ｗａに急激な変形を加えることなくワークＷをほぼ相似形にしつつ平坦化することができる。
そして、板圧延機５０及び板圧延機６０においては、ワークＷがワークロールの間を通板することでワークＷのボディクラウン形状及びエッジクラウン形状を微調節することで、エッジドロップを低減させワークＷの断面を矩形化する。
このように、板圧延機１０の下流側のスタンドに、板圧延機１０ほどには至らないが、ある程度の形状制御能力のある板圧延機２０，３０，４０，５０，６０を設けることによって、板圧延機１０でワークＷのクラウン形状が変化することによる形状変動に対処することができる。

したがって、上述の本実施形態によれば、軸方向一方側において漸次縮径するテーパー部１１ａ，１２ａを備えると共に軸方向にシフト可能なワークロール１１，１２と、ワークロール１１，１２と径方向側で隣接し、軸方向のテーパー部１１ａ，１２ａとは他方側に、軸方向のどのシフト位置でもバックアップロール１５，１６と接しないように縮径されている延長バレル部１３ｂ，１４ｂを備えると共に、延長バレル部１３ｂ，１４ｂに寄った位置に凸中心を置いて径方向に膨出する膨出部１３ａ，１４ａを備えて、軸方向にシフト可能な中間ロール１３，１４と、を備える板圧延機１０を採用することによって、ワークロール１１，１２をシフトさせてテーパー部１１ａ，１２ａでワークＷのエッジドロップの局部制御を行い、そして、膨出部１３ａ，１４ａを備える上下の中間ロール１３，１４を互いに逆方向にシフトさせる点対称制御を行うことでワークＷの全体形状制御をし、エッジドロップの局部制御に付随して生じる板厚分布不良を低減させることが可能となる。
したがって、本実施形態では、ワークの板厚分布不良を低減でき、且つ、エッジドロップの局部制御も可能となる。

また、本実施形態においては、複数の板圧延機を備えてワークＷを順次圧延するタンデム式板圧延機１であって、少なくとも第１段目の上記板圧延機として、板圧延機１０を備えるという構成を採用することによって、板圧延機１０によればエッジドロップの局部制御によるテーパー量が大きくできるので、本機をワークＷの板厚みが大きい第１段目に設けることによって、ワークの破損を防止しつつ形状制御をすることが可能となる。

また、本実施形態においては、先に記載のタンデム式板圧延機１を用い、板圧延機１０で、ワークＷのエッジに凸部Ｗａを形成し、板圧延機１０より下流側の板圧延機２０，３０，４０で、凸部Ｗａを順次平坦化させて、ワークＷのエッジドロップを制御する板圧延方法を採用することによって、板圧延機１０によればエッジドロップの局部制御によるテーパー量が大きくできるので、下流側の板圧延機２０，３０，４０により順次凸部Ｗａを平坦化させることで、凸部Ｗａに急激な変形を加えることなくワークＷを平坦化することができる。

また、本実施形態においては、下流側の板圧延機２０，３０，４０は、軸方向一方側において漸次縮径するテーパー部を備えると共に軸方向にシフト可能なワークロールを備え、上記下流側に向かうに従って、上記ワークロールのシフト量が上記軸方向一方側に大きくなるようにシフト制御されている板圧延方法を採用することによって、下流側に向かうに従ってワークロールのシフト量が上記軸方向一方側に大きくなるようにシフトされているので、下流側に向かうに従ってワークＷのエッジにかかるテーパー部の領域を順次低減させることができ、凸部Ｗａに急激な変形を加えることなくワークＷを平坦化することができる。また、下流側に向かうに従って、テーパー部のテーパー勾配が小さくなるようにシフト制御しても、凸部Ｗａに急激な変形を加えることなくワークＷを平坦化することができる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上述した実施形態では、板圧延機１０を、第１スタンドのみに適用したが、第１及び第２スタンドに本装置を適用する構成であってもよい。

また、例えば、上述した実施形態では、板圧延機１０が６段の多段板圧延機の場合の例について説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、６段以上の多段板圧延機、例えば、多段クラスタ板圧延機に本構成を適用してもよい。

１…タンデム式板圧延機、１０…板圧延機、１１，１２…ワークロール、１１ａ，１２ａ…テーパー部、１３，１４…中間ロール、１３ａ，１４ａ…膨出部、２０，３０，４０…板圧延機（下流側の板圧延機）、Ｗ…ワーク、Ｗａ…凸部

Claims (5)

1. 軸方向一方側において漸次縮径するテーパー部を備えると共に軸方向にシフト可能なワークロールと、
   前記ワークロールと径方向側で隣接し、軸方向の前記テーパー部とは他方側に、軸方向のどのシフト位置でもバックアップロールと接しないように縮径されている延長バレル部を備えると共に、前記延長バレル部に寄った位置に凸中心を置いて径方向に膨出する膨出部を備えて、軸方向にシフト可能な中間ロールと、を備えることを特徴とする板圧延機。
2. 複数の板圧延機を備えてワークを順次圧延するタンデム式板圧延機であって、
   少なくとも第１段目の前記板圧延機として、請求項１に記載の板圧延機を備えることを特徴とするタンデム式板圧延機。
3. 請求項２に記載のタンデム式板圧延機を用い、請求項１に記載の板圧延機で、前記ワークのエッジに凸部を形成し、該板圧延機より下流側の板圧延機で、前記凸部を順次平坦化させて、前記ワークのエッジドロップを制御することを特徴とする板圧延方法。
4. 前記下流側の板圧延機は、軸方向一方側において漸次縮径するテーパー部を備えると共に軸方向にシフト可能なワークロールを備え、前記下流側に向かうに従って、前記ワークの幅方向の端部において、前記テーパー部が噛む領域の大きさが前記幅方向で小さくなるようにシフト制御されていることを特徴とする請求項３に記載の板圧延方法。
5. 前記下流側の板圧延機は、軸方向一方側において漸次縮径するテーパー部を備えると共に軸方向にシフト可能なワークロールを備え、前記下流側に向かうに従って、前記テーパー部のテーパー勾配が小さくなるようにシフト制御されていることを特徴とする請求項３に記載の板圧延方法。

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