JP2012516777A - 圧延材を圧延するために少なくとも１個のワークロールを準備するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、第２ロール４、５、特に中間ロールまたはバックアップロールと協働し、この中間ロールまたはバックアップロールによって支持するために、ワークロール１、２が設けられ、第２ロール４、５がその軸方向端領域に削り取り部６を備えている、帯状圧延材３を圧延するために少なくとも１個のワークロール１、２を準備するための方法に関する。圧延された帯材の品質を高めるために、本発明に係る方法は次のステップ：ａ）協働する２個のワークロール１、２の間に生じるロール間隙断面を計算するステップ、この場合少なくとも一部が第２ロール４、５の削り取り部６の範囲内に延在している圧延材３の所定の幅Ｂに基づいて計算が行われ；ｂ）ワークロール１、２を通過する際の圧延過程によって発生する所望な圧延材輪郭を定めるステップ；ｃ）ステップａのロール間隙断面から、ステップｂ）で定めた圧延材輪郭を差し引き、かつ計算された差に減衰定数Ｋを掛けることにより、ワークロール１、２のための補正削り部を計算するステップ；ｄ）ステップｃ）によって計算された補正削り部を、少なくとも１個のワークロール１、２に少なくとも部分的に形成するステップを含む。

Description

本発明は、第２ロール、特に中間ロールまたはバックアップロールと協働し、この中間ロールまたはバックアップロールによって支持するために、ワークロールが設けられ、第２ロールがその軸方向端領域に削り取り部（Ｒｕｅｃｋｓｃｈｌｉｆｆ）を備えている、好ましくは帯状の圧延材を圧延するために少なくとも１個のワークロールを準備するための方法に関する。

特に非常に幅広の（例えば３０００ｍｍの幅を超える）板を圧延する際に、帯材の不所望な断面形状、すなわちＷ字状断面およびエッジ近くのビード形成並びに最終製品の平面度欠陥（４分の１波長）が時として発生する。

これは特に、幅広の帯材または板を圧延する際に、圧延材の外側領域がバックアップロールの削り取り部または中間ロールの削り取り部の領域内にあるかまたはワークロールが延長されている場合にはバックアップロール胴エッジまたは中間ロール胴エッジの外にあることに起因すると考えられる。この領域でワークロールが反るので、これに基づいてロール間隙内に非放物線状の断面形状、すなわち例えば上記のビード形成を生じることになる。大きな圧延力およびワークロール曲げ力はこの作用を増幅する。

圧延材断面、すなわち圧延材の幅に対する圧延材の厚さの分布は、放物線形状から大きく逸脱していると、一般的に不所望である。というのは、この圧延材断面が圧延プロセスまたは後続のプロセスの非平面度をもたらし得るからである。さらに、製品の寸法精度がこれによって悪くなり得る。

ロール間隙断面に適切に影響を及ぼすためにワークロールに対してロール削り部を形成することが知られている。例えば特許文献１が参照される。この特許文献１では、ワークロールが多項式で描かれる断面を有する。特許文献２では、類似の解決策が提案されている。この場合、いわゆるＣＶＣ断面が設けられている。他の類似の解決策または他の解決策は特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８、特許文献９および特許文献１０に開示されている。ワークロールに形成される断面は放物線状の輪郭であるかまたは多項式によって描かれる輪郭である。後者の場合、軸方向ワークロールスライド装置が設けられかつ断面アジャスタとしてスライドが利用されるときに、上記の多項式によって描かれるＳ字状輪郭がロールに形成される（ＣＶＣ削り部）。

さらに、エッジが鋭くならないようにするためあるいはビード形成を回避するために特別な輪郭を形成することが知られている。この場合、目的は、ロール間隙内のワークロール偏平化の作用あるいはロール間隙断面に対するワークロール熱膨張の作用を補正するために、圧延材断面輪郭のエッジ領域に直接的に影響を及ぼすことである。

バックアップロールまたは中間ロールが削り取り部を備えているにもかかわらず、良好な圧延結果を達成するための具体的な指摘が、上記の先行技術には開示されていない。これによって、特に非常に幅広の帯材の場合に、上記問題が生じる。

欧州特許第０２９４５４４Ｂ１号明細書 欧州特許第１３０７３０２Ｂ１号明細書 欧州特許第１７０３９９９Ｂ１号明細書 欧州特許第０９３７５１５Ｂ１号明細書 日本国特許出願公開第３０３２４１２号公報 日本国特許出願公開第９２５３７２６号公報 独国特許出願公開第３９１９２８５Ａ１号明細書 日本国特許出願公開第８３３２５０９号公報 日本国特許出願公開第６０１５３２２号公報 日本国特許出願公開第２１７９３０８号公報

そこで、本発明の根底をなす課題は、バックアップロールまたは中間ロールの相応する削り取り部の場合にも、最適な圧延を可能にする、すなわち品質が高く形状が所望である帯材を圧延することができる、冒頭に述べた種類のワークロールを準備するための方法を提案することである。従って、ロール間隙断面形状に対する、バックアップロール削り取り部または中間ロール削り取り部の不所望な非放物線的な作用を、十分に補正すべきである。ワークロールが特別な削り部（例えばＣＶＣ削り部）を備えていることについては悪影響を及ぼさないようにすべきである。

本発明によるこの課題の解決策は、帯材状の圧延材を圧延するために少なくとも１個のワークロールを準備するための方法が、次のステップ
ａ）協働する２個のワークロールの間に生じるロール間隙断面を計算するステップ、この場合少なくとも一部が第２ロールの削り取り部の範囲内に延在している圧延材の所定の幅に基づいて計算が行われ、
ｂ）ワークロールを通過する際の圧延過程によって発生する所望な圧延材輪郭を定めるステップ、
ｃ）ステップａ）のロール間隙断面から、ステップｂ）で定めた圧延材輪郭を差し引き、かつ計算された差に減衰定数を掛けることにより、ワークロールのための補正削り部を計算するステップ、
ｄ）ステップｃ）によって計算された補正削り部を、少なくとも１個のワークロールに少なくとも部分的に形成するステップを含むことを特徴とする。

その際、ステップｃ）に係る補正削り部は、ワークロールの他の断面形成に重ね合わせることが可能である。ワークロールのこの他の断面形成は好ましくは、放物線状の断面形成またはＳ字状の断面形成（いわゆるＣＶＣ断面形成）である。

ステップｃ）の計算のための減衰定数は、０．３〜０．９、好ましくは０．４〜０．８である。０．６の値が特に有効である。定数は、幅広の帯材または製品にとって、ビード状断面形状が生じないようにまたはビードを大幅に低減するようにおよび幅の狭い寸法の帯材にとって障害作用を生じないようにまたはあまり生じないように選定される。

ステップａ）の計算は、有利な実施形態に従って、ワークロールによって圧延される圧延材の最大幅に基づいて行われる。

ステップａ）の計算が、定められた圧延力に基づいておよび定められたワークロール曲げ力に基づいて行われると有利である。ステップｂ）の定義が、ステップａ）の場合と同じパラメータに基づいて行われると有利である。

ステップｂ）による断面の定義が、オフラインで計算されたロール間隙断面に基づいて行われると有利である。この場合、オフラインで計算されたロール間隙断面が延長したバックアップロール胴に基づいており、従って圧延材エッジが第２ロールの削り取り部の領域内に存在しない。

これに応じて、提案された方法により、バックアップロール削り取り部の領域内のワークロールの曲げ状態を補正するためのワークロール削り部が準備される。場合によっては所望である特別なロール削り部（例えばＣＶＣ削り部）が本発明に従って設けられる補正削り部に重ね合わされる。

提案した削り部の重要な特性は、削り取り部補正作用がワークロール相互の軸方向スライド位置にほとんど無関係であり、それによってワークロールがスライド可能である場合にスライド範囲全体にわたって有効であることである。

補正削り部は軸方向にスライド可能なワークロールにもスライド不能なワークロールにも適用可能である。

補正削り部は１個のワークロールだけにあるいは上側と下側のワークロールに部分的に形成可能である。

補正削り部は任意のすべてのロール削り部と組み合わせ可能である、すなわちこの任意のすべてのロール削り部と重ね合わせることが可能である。削り部の高さは実際のワークロール直径に依存して変更可能である。高さはさらに、実際のバックアップロール輪郭または中間ロール輪郭（摩耗に関して）に適合させることが可能である。

削り部は例えば点列によってあるいは数学的関数によって（例えば多項式関数によって）描くことが可能である。

図には本発明の実施形態が示してある。

帯状の圧延材を圧延する際の四重圧延スタンドのワークロールとバックアップロールを圧延方向に見た概略図である。 本発明に係る方法を使用しないで圧延材を圧延する際の圧延材の幅に対する、ロール間隙の変化、すなわち２個のワークロール間の中央のロール間隙の高さを差し引いて幅に対するロール間隙の高さを示す。 目標輪郭（理想的な断面形状）として、圧延材の幅に対する、２個のワークロール間のロール間隙の変化を示す。 図３の目標輪郭と図２の変化との間の輪郭の差として、圧延材の幅に対する、ワークロール間のロール間隙の変化を示す。 圧延材の幅に対する、ワークロール用補正削り部の変化を示す。 無負荷ロール間隙上のいろいろな軸方向スライド位置における、圧延材の幅に対する、補正削り部（追加削り部）の作用を示す。 図５の補正削り部を適用する際の圧延材の幅に対する、２個のワークロール間のロール間隙の変化を示す。

図１には、四重圧延スタンド（図示せず）の構成部材である２本のワークロール１、２が示してある。このワークロール１、２は公知のごとくバックアップロール４、５によって支持されている。ワークロール１、２の間には、圧延すべき圧延材３、本実施形態の場合には幅Ｂが３１００ｍｍの帯材が存在する。

バックアップロール４、５は側方領域、すなわち軸方向の端領域に、削り取り部６を有する。すなわち、断面が純円筒体に対して後退している。これは図１では誇張して示してある。

従って、本実施形態について次のことが生じる。バックアップロール４、５によるワークロール１、２の完全支持は、２０５０ｍｍの長さにわたって中央領域においてのみ行われる。というのは、側方領域においてそれぞれ５００ｍｍにわたって削り取り部６が延在しているからである。３４５０ｍｍのロール長さを有するワークロールは３１００ｍｍの圧延材３の幅Ｂを越えている。

ワークロール１、２には、バックアップロール４、５の支持力のほかに、ワークロール曲げ力Ｆ_Ｂと圧延力自体が作用するので、矢印７で示すワークロール反りを生じることになる。

すなわち、ワークロール反りはバックアップロール削り取り部６の領域において、圧延材３の圧延幅と、加えられる圧延力と、発生したワークロール曲げ力Ｆ_Ｂに依存する。従って、削り部の設計のために、非常に多く圧延される圧延材の大きな幅と、ロールパス計画の最後のロールパスにとって普通である平均圧延力と、低いレベルの曲げ力（バランス力）を選択するのが有利である。その際先ず最初に、平均ロール直径から出発することができる。ロールクラウンはそれぞれ、予め計算されたロール間隙断面が通常の範囲内（約０．０００〜０．２００ｍｍ）にあるように選択される。

ワークロール設計またはワークロール提供の第１ステップでは、考察すべき圧延スタンドについて、圧延すべき最大幅に関する上記境界条件の下で、予想されるロール間隙断面が計算される。この計算の結果は図２に例示されている。ここでは、圧延材幅が３１００ｍｍの場合の、削り取り部作用を補正しないロール間隙断面形状が示されている。ワークロール反りの結果帯材の側方範囲において不所望な断面変化を生じることが明らかである。

この断面を検出した後で、同じケースについて理想的な圧延材輪郭が定められる。これは例えば、延長されたバックアップロール胴の仮定のもとでのオフラインで計算されたロール間隙断面であってもよい。従って、圧延材のエッジはバックアップロール削り取り部６の範囲内に位置しない。目標輪郭としてのこの理想的な断面形状は、３１００ｍｍの幅を有する帯材について、図３に例示的に記載されている。

次のステップにおいて、（図２の）補正削り部なしのロール間隙形状から（図３の）目標輪郭を差し引くことによって、反りの作用によって生じた不所望な断面部分が求められる。これは図４に示してある。すなわち、ここでは、目標輪郭と補正をしていないロール間隙形状との輪郭の差が、３１００ｍｍの幅の帯材について示してある。その際、実線の曲線は補正削り部なしのロール間隙形状であり、一点鎖線の曲線は目標輪郭を示している。従って、破線の曲線は、反りの作用を相殺するために必要な輪郭の差を示している。

ワークロール用補正削り部は図４の輪郭の差によって生じる。この場合、求められた差には例えば０．７の減衰定数Ｋが掛けられる。この定数は、幅広の帯材の場合にビード状の断面形状を生じないように、かつ幅が狭い場合に好ましくない作用を生じないかまたは少しだけしか生じないように選定される。

両ワークロール１、２に適用するための補正削り部が図５に示してある。胴長さに対する半径偏差（Δｒ）が図示されている。

補正削り部がワークロールにのみ形成されるときには、この高さは２倍になる。

胴エッジの方の圧延材の隣の範囲内において、図５の参照数字８で示すように、輪郭が調和的に終わっている。

負荷されていないロール間隙に対する追加削り部の作用は図６において、いろいろな軸方向スライド位置で示してある。軸方向にスライドしていないワークロール１、２の場合の曲線の経過が実線で示してある。破線で記入した曲線は、上側のワークロールと下側のワークロールが互いに１５０ｍｍだけスライドしているときの経過を示している。すなわち、図６は軸方向のスライド位置に依存して、負荷されていないロール間隙に対する影響を示している。ロールの軸方向スライドが比較的に大きい場合にも、得ようとする作用が十分に一定のままであることが明らかである。

図７には、補正削りを適用した場合に生じる合成ロール間隙形状が示してある。断面形状の達成された改善は、この輪郭を、図２の補正削りをしていない出発輪郭と比較する際に示される。

図示した四重スタンドの代わりに六重スタンドが使用されるときにも同様のことが当てはまる。この場合、バックアップロールは中間ロールによって置き換え可能である。

１ ワークロール
２ ワークロール
３ 圧延材
４ 第２ロール（中間ロール、バックアップロール）
５ 第２ロール（中間ロール、バックアップロール）
６ 削り取り部
７ 曲げ方向（ワークロール反り）
８ 調和的な終端部
Ｂ 圧延材の幅
Ｋ 減衰定数
Ｆ_Ｂ ワークロール曲げ力

Claims (10)

1. 第２ロール（４、５）、特に中間ロールまたはバックアップロールと協働し、この中間ロールまたはバックアップロールによって支持するために、ワークロール（１、２）が設けられ、前記第２ロール（４、５）がその軸方向端領域に削り取り部（６）を備えている、圧延材（３）を圧延するために少なくとも１個の前記ワークロール（１、２）を準備するための方法において、
   この方法が次のステップ
   ａ）協働する２個の前記ワークロール（１、２）の間に生じるロール間隙断面を計算するステップ、この場合少なくとも一部が前記第２ロール（４、５）の前記削り取り部（６）の範囲内に延在している前記圧延材（３）の所定の幅（Ｂ）に基づいて計算が行われ、
   ｂ）前記ワークロール（１、２）を通過する際の圧延過程によって発生する所望な圧延材輪郭を定めるステップ、
   ｃ）前記ステップａ）のロール間隙断面から、前記ステップｂ）で定めた前記圧延材輪郭を差し引き、かつ計算された差に減衰定数（Ｋ）を掛けることにより、ワークロール（１、２）のための補正削り部を計算するステップ、
   ｄ）前記ステップｃ）によって計算された補正削り部を、少なくとも１個のワークロール（１、２）に少なくとも部分的に形成するステップを含むことを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の前記ステップｃ）の補正削り部が前記ワークロール（１、２）の他の断面形成に重ね合わされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記ワークロール（１、２）の他の前記断面形成が放物線状の断面形成またはＳ字状の断面形成（ＣＶＣ断面形成）であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 請求項１に記載の前記ステップｃ）の計算のための前記減衰定数（Ｋ）が、０．３〜０．９、好ましくは０．４〜０．８であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 請求項１に記載の前記ステップａ）の計算が、前記ワークロール（１、２）によって圧延される前記圧延材（３）の最大幅（Ｂ）に基づいて行われることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 請求項１に記載の前記ステップａ）の計算が、定められた圧延力に基づいて行われることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 請求項１に記載の前記ステップａ）の計算が、定められたワークロール曲げ力（Ｆ_Ｂ）に基づいて行われることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 請求項１に記載の前記ステップｂ）の定義が、前記ステップａ）の場合と同じパラメータに基づいて行われることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 請求項１に記載の前記ステップｂ）がオフラインで計算されたロール間隙断面に基づいて行われることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. オフラインで計算された前記ロール間隙断面が延長したバックアップロール胴に基づいており、従って圧延材エッジが前記第２ロール（４、５）の削り取り部（６）の領域内に存在しないことを特徴とする請求項９に記載の方法。

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