JP2521571B2 - 圧延機および圧延方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、鉄製，非鉄の分野で用いられるもので、鋼
板等の板材の形状修正およびクラウン修正装置を有する
圧延機および圧延方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来の４段式圧延機を第８図ないし第11図に示す。図
において、一定厚みの板材を通して所望する板厚のスト
リップ材の圧延に直接供される上下１対のワークロール
1,2が、その両端をそれぞれワークロール軸受15,16で回
転自在に軸承されている。この上部ワークロール１と下
部ワークロール２の径はともに、ワークロール1,2の軸
心方向に通常は不変となっている。

この１対の上部と下部のワークロール1,2をサンドイ
ッチする形でクラウン形状（バックアップロール3,4の
中央部径が大きく、両端で径が小さくなる）を有した１
対の上部と下部のバックアップロール3,4の両端が、そ
れぞれ、バックアップロール軸受17,18で回転自在に軸
承されている。また、前記した上部と下部のバックアッ
プロール3,4の径は、上部と下部のワークロール1,2の径
より大きく構成されており、さらに、対をなしたバック
アップロール3,4またはワークロール1,2は、ともに同一
径を有している。

この圧延時には、ハウジング10に内設された圧下シリ
ンダ８に、図示しない圧油供給装置から圧油が導入され
ると、第10図に示すように下部バックアップロール４の
両端部の下部バックアップロール軸受18部を上方に押圧
される。この下部バックアップロール４からの押圧力Ｐ
が、当接して反対方向に回転する小径の下部ワークロー
ル２に伝達され、上部と下部のワークロール1,2間に挿
入された板材５の圧延力となる。

また、上下ワークロール1,2間に挿入された板材５の
圧延時の反力Ｒによって、上部ワークロール１は凸状
に、逆に、下部ワークロール２は凹状を呈した形に曲げ
られる。これらの反力Ｒは、上下１対のワークロール1,
2を上下両側から挟み、かつ、当接しつつ反対方向に回
転するバックアップロール3,4へ伝達されるものの、バ
ックアップロール3,4はワークロール1,2より大径で剛性
を有しており、ワークロール1,2から伝達された反力Ｒ
は、ここで緩和されるようになっている。この圧延時
は、第12図に示すように、板材５の端部厚さｈと、中央
部厚さＨとの間に、厚みの差（Ｈ−ｈ）が生じており、
板材５の送り方向と直交する方向に切断した横断面図で
は、上下ワークロール1,2間から圧延されてでてきたス
トリップ材5aの上下の形状が平坦でなく、ストリップ材
5aの中央部の厚みは厚くなり、両端部で薄くなるといっ
た、いわゆる耳波状のストリップ材5aに圧延されること
になる。

従来より、ストリップ材5aがこうした耳波形状になる
ことを防止しつつ、かつ、上下面が平坦な圧延がなされ
るように各種の提案がなされている。

その一つは、ロールネックにベンディングシリンダを
取付けたロールベンディング法と呼ばれている方法であ
る。この方法は、主として４重圧延機に適用され、外力
により強制的にワークロールを曲げてロールクラウンを
変える方法である。この方法には、ワークロールベンデ
ィング法とバックアップロールベンディング法とがあ
る。

また、VCロール法と呼ばれるもので、圧延ロール内に
油室を設け、ここに作用される油圧を調節してワークロ
ールのクラウンを変える方法もある。

この他に、ワークロールを部分的に加熱膨張させクラ
ウンを変えるヒートクラウン法や、ロールクーラントを
かける量を部分的に調節して膨張量を調節する方法等が
ある。

［発明が解決しようとする課題］ 前記したように、ロールベンディング法は、即応性お
よびある程度の柔軟性に富んだ方法であるが、第13図
（ａ）および第13図（ｂ）に示すようにワークロールが
バックアップロール全面に拘束されているため、ワーク
ロールに充分なたわみを与えることが困難であり、絶対
能力に欠けるばかりか板材の幅，強度，形状等によりバ
ックアップロールを組替えてバックアップロールのクラ
ウンを変更する必要がある。また、VC法はワークロール
が極めて高価となり、保守も面倒である。

また、ヒートクラウン法やロールクーラントをかける
量を部分的に調整する方法は、極めて柔軟性があるが応
答性が悪いという問題がある。

以上各種の従来方法について説明したが、これらの従
来技術の検討からも明らかなように、クラウン制御で重
要な点は高速圧延で刻々変化する条件に対応できる即答
性があることと、広範囲に可能な能力を有することであ
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、以上のような従来の欠点を除去するために
なされたもので、即答性があり、広範囲な条件の変化に
対応することができるように構成した圧延機における形
状制御法およびクラウン制御法を提供することを目的と
している。

すなわち、上記目的を達成するために、本発明に係る
圧延装置では、上方より下方に向かってサポートロー
ル、上部バックアップロール、上部ワークロール、下部
ワークロールおよびバックアップロールの順に配し、バ
ックアップロール径は軸心方向に不変をなすとともに前
記上部ワークロールと下部ワークロールより大径を有
し、上部ワークロールの上部外周面上に断面が円形形状
を有し左右に接離自在な一対のサポートロールをバック
アップシャフトに挿通した後回転自在に当接して配し、
さらに、前記サポートロールを上部ワークロールの軸心
方向に前進・後退自在な移動手段を配した構成にした。
また、本発明に係る圧延方法については、製品板形状に
応じてサポートロール位置およびロールベンディング用
ロッドと係合したロールベンディング用シリンダへの作
動流体の導入量の制御を行ない、前記上部ワークロール
とサポートロールの当接面を支点として上部ワークロー
ルを上方へ押し曲げるとともに、下部ワークロールを下
方へ押し曲げて、バックアップロール表面に押付けるよ
うにした。

［作用］ 圧延される製品板形状に応じて、サポートロール位置
は、上部ワークロール軸心方向へ移動手段によって前後
進される。さらに、ロールベンディング用シリンダへ導
入される作動流体導入量および圧力調整をすることによ
り、上部ワークロールのプロフィールを、ロールベンデ
ィング力で適宜調整されるとともに、下部ワークロール
を下方へ押し曲げてバックアップロール表面に押付けら
れる。

こうして、圧延された製品板形状の修正が容易に、か
つ、迅速に行なわれ、所望する圧延製品板が得られる。

［実施例］ つぎに、図面に示した実施例によって、本発明をさら
に詳細に説明する。

第１図ないし第７図は本発明の１実施例を示し、第１
図は４段式圧延機の正面図、第２図は第１図のII−IIか
らみた側面図、第３図（ａ）は第２図のIII−IIIからみ
た部分拡大断面図、第３図（ｂ）は第３図（ａ）のＡ−
Ａからみた断面側面図、第４図は第２図のIV−IVからみ
た圧延機の要部拡大断面図、第５図は第４図のＶ−Ｖか
らみたロールベンディング用シリンダ拡大断面図、第６
図および第７図は本発明を適用した４段式圧延機の上部
ワークロールの制御に係るプロフィールを示す。第１図
ないし第７図を用いて本発明の圧延機の構成を説明す
る。

本発明における圧延機20は、サポートロール12,上下
部ワークロール1,2、バックアップロール６、上下部ワ
ークロール軸受15,16、バックアップロール軸受19、バ
ックアップシャフト軸受37、圧下シリンダ８、ロールベ
ンディング用装置９、および、ハウジング10から構成さ
れている。なお、５は板材を示す。

符号1,2は、板材５の圧延に直接供されるワークロー
ルであり、上部ワークロール１と下部ワークロール２の
径は軸心方向に通常不変となしたフラット形状を有して
いる。上部ワークロール１と下部ワークロール２は所望
する板材５の厚みに圧延するため圧下シリンダ８にて調
整される。

符号15,16は前記上下部ワークロール1,2を回転自在に
軸承するための上下部ワークロール軸受であり、上部ワ
ークロール１の両端は、圧延機20の両側に立設されたハ
ウジング10内に内設された１対の上部ワークロール軸受
15によって回転自在に軸承されている。また、下部ワー
クロール２の両端も上部ワークロール１と同様に下部ワ
ークロール軸受16によって回転自在に軸承された状態で
ハウジング10内に内設されている。

符号19はバックアップロール６を回転自在に軸承する
ためのバックアップロール軸受であり、他軸受と同様
に、圧延機20の両側に立設されたハウジング10内に内設
されており、圧延時には、圧下シリンダ８に導入された
圧油によって圧下シリンダヘッド8aが上方へ押上げられ
ると、圧下シリンダヘッド8aと当接したバックアップロ
ール軸受19も押圧され、この押圧力はバックアップロー
ル６から下部ワークロール２を介して板材５の圧延に寄
与されるようになっている。

符号33はバックアップシャフトであり、両端は圧延機
20の両側に立設されたハウジング10内に内設されたバッ
クアップシャフト軸受37によって軸承されている。

つぎに、本発明のサポートロール調整装置14について
説明する。なお、本発明におけるサポートロール調整装
置14は、上部ワークロール１の上部域に配設されてい
る。

サポートロール調整装置14は、サポートロール12、サ
ポートロール用ベアリング21、スラストベアリング22,2
3、内輪24、スラストベアリングサポート25、ケーシン
グ26、ガイドロッド27、移動スクリュ28および電動モー
タ29から構成されている。

円形形状を有した１対のサポートロール12は共にバッ
クアップシャフト33で挿通されており、このサポートロ
ール12とバックアップシャフト33間に介在されたサポー
トロール用ベアリング21によって上部ワークロール１に
回転自在に軸承されており、圧延時は、サポートロール
12と上部ワークロール１の外周面とは当接しつつ反対方
向に回転している。スラストベアリング22,23は、圧延
時にサポートロール12に生ずるスラスト力を受ける。

また、板材５の幅寸法ならびに板形状に応じて１対の
サポートロール12の位置を、相互に上部ワークロール１
の外周面に沿って軸方向に接近したり離反したり移動可
能なように配されている。第３図（ｂ）に示すように、
サポートロール12が保持されているケーシング26の中心
部域に、サポートロール12の移動方向に挿通されたスク
リュ溝が刻設されており、このケーシング26内孔のスク
リュ溝と噛合されて挿通された移動スクリュ28の両端部
が、ハウジング10内に内設されたバックアップシャフト
軸受37に回転自在に軸承されている。ケーシング26を挿
通した移動スクリュ28の両側には、ガイドロッド27が併
設され、立設された１対のハウジング10間に張架され保
持されている。

また、前記移動スクリュ28は、軸心方向の中心部から
左右に、右スクリュと左スクリュに分けて刻設されてい
る。この移動スクリュ28の一端には電動モータ29が直結
されており、電動モータ29の正逆の回転方向によって、
１対のサポートロール12を接離可能なようになってお
り、板材５の幅寸法に応じて電動モータ29を回転し、両
者のサポートロール12の離間位置を適宜決めることが可
能である。

符号９はロールベンディング用装置であって、上部ロ
ールベンディング用ロッド9aと下部ロールベンディング
用ロッド9bおよびロールベンディング用シリンダ9cおよ
びピストン9dから構成される。

上部ロールベンディング用ロッド9aの下端部は、ピス
トン9dに固着され、上端部が上部ワークロール軸受15と
接離自在に配されている。また、下部ロールベンディン
グ用ロッド9bは、前記上部ロールベンディング用ロッド
9aと逆に、上端部にピストン9dが固着され、下端部が下
部ワークロール軸受16と接離自在に配されている。

ロールベンディング用シリンダ9cの中央部には、小径
の連通孔9eが設けられ、ここに、図示しない圧油供給装
置から圧油を導入すると、ロールベンディング用シリン
ダ9cに係合した上下ロールベンディング用ロッド9a,9b
はお互いに離反し、ロールベンディング用ロッド9a,9b
のそれぞれの先端部は上下部ワークロール軸受15,16を
押圧することになる。

押圧時には、ロールベンディング用シリンダ9cの外周
壁の上下部ワークロール軸受15,16側にライナ9fが装着
してあり、さらに、上下部ワークロール軸受15,16のロ
ールベンディング用シリンダ9c側外周面にライナ9gがそ
れぞれ装着してあるため、この両ライナ9f,9gの当接面9
hに沿って上部および下部ワークロール軸受15,16は上方
および下方へそれぞれ押上げられる形となり、サポート
ロール12と上部ワークロール１との当接面を支点として
曲げモーメントが作用しやすいようになっており、フラ
ット形状を有した小径の上部ワークロール１のプロフィ
ールは、圧延時には矯正され、凸状から平坦状になるよ
うに構成されている。

符号８は圧下シリンダであって、圧下シリンダ８内に
は、この圧下シリンダ８と係合して上下移動可能に圧下
シリンダ用ヘッド8aが配されており、圧延時には、図示
しない圧油供給装置から圧下シリンダ８に圧油を導入す
ると、圧下シリンダ用ヘッド8aの上昇に伴って、圧下シ
リンダ用ヘッド8aの先端部はバックアップロール軸受18
の下部に当接して押圧し、バックアップロール６を上方
へ押上げるようになっており、当接しつつ反対方向に回
転する下部ワークロール２を介してストリップ材5aの修
正用圧延力として供される。

以上のように構成された圧延機の動作について説明す
る。

板材５の圧延前に、板材５の幅に合わせてサポートロ
ール12の位置を予め決めておく。

圧延機20の一連の準備が完了すると、上部ワークロー
ル１と下部ワークロール２間に板材５が挿入される。上
下１対のワークロール1,2間を通過時に、板材５は所望
する上下平坦な面を有したストリップ材5aに圧延され
る。この時、ストリップ材5aの形状判定は、従来よりの
目視の方法で行なわれるが、個人差を無くし、検査精度
を上げるため、センサロールによる接触方式や、光ある
いは磁気などを利用した非接触方式によって行なうこと
もできる。

このストリップ板材5aの形状が所望する形状になるよ
うに、サポートロール12を板材５の外側に適宜位置決め
する。次いで、ロールベンディング用ロッド9a,9bと係
合したロールベンディング用シリンダ9cへ作動流体を導
入しつつ導入量の制御を行なうことで、前記ロールベン
ディング用ロッド9aおよびロールベンディング用ロッド
9bをロールベンディング用シリンダ9cより適宜突き出
し、前記上部ワークロール１と上部バックアップロール
支持部3aの当接面を支点として曲げモーメントを作用さ
せて上部ワークロール１を上方へ押し曲げると同時に、
前記下部ワークロール２と下部バックアップロール支持
部4aの当接面を支点として曲げモーメントを作用させて
下部ワークロール２を下方へ押し曲げて上下部ワークロ
ール1,2のプロフィールを調整することにより、耳波
（ストリップ材5aの中央部が厚く、両端部が薄い）や中
伸び（ストリップ材5aの中央部が薄く、両端部が厚い）
を防止できる。

以上述べた本発明の圧延機20を用いて板材５を圧延し
た場合、上下部ワークロール1,2のプロフィールが、ベ
ンディング力の大きさによってどのような推移するかを
まとめたテスト結果を第６図および第７図に示す。

第６図に、ロール径600mm、圧延力600TON、サポート
ロール12間距離を1400mmに設定し、ロールベンディング
力を0TONから125TONまで調整した場合の上部ワークロー
ル１のプロフィールの変化を示す。

第７図に、ロール径600mm、圧延力600TON、サポート
ロール12間距離を1600mmに設定し、ロールベンディング
力を0TONから125TONまで調整した場合の上部ワークロー
ル１のプロフィールの変化を示す。

第６図および第７図より明らかなように、本発明の圧
延機20によれば、上部ワークロール１はベンディング
力、およびサポートロール12位置により、凸形から凹形
まで自由に調整可能であり、きわめて広範囲の形状制御
能力およびクラウン制御能力を有することがわかる。

本発明においては、サポートロール12を挿通している
バックアップシャフト33に装着されたサポートロール用
ベアリング21の内輪24上を左右に移動させているが、オ
イルインジェクションなどの油圧を利用してバックアッ
プシャフト33とサポートロール用ベアリング21の内輪24
に隙間をもたせて移動させる構成にしてもよい。

また、前記ロールベンディング用ロッド9a,9bの前後
進を行なう際には、作動流体として圧油を用いた場合に
ついて述べたが、空気，窒素ガスなどの圧縮ガスを用い
てもよい。

さらに、サポートロール12を上部ワークロール１の軸
心方向に移動させる際には、サポートロール移動用電動
モータ29を駆動源として用いたが、油圧シリンダなどの
他の移動手段を用いてもよい。

さらに、上部と下部のワークロール1,2の径が軸心方
向に不変の場合について述べたが、若干の中高を有した
クラウン形状のロールを用いても同様な結果が得られ
る。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、上
方より下方に向かってサポートロール、上部バックアッ
プロール、上部ワークロール、下部ワークロールおよび
バックアップロールの順に配し、バックアップロール径
は軸心方向に不変をなすとともに前記上部ワークロール
と下部ワークロールより大径を有し、上部ワークロール
の上部外周面上に断面が円形形状を有し左右に接離自在
な一対のサポートロールをバックアップシャフトに挿通
した後回転自在に当接して配し、さらに、前記サポート
ロールを上部ワークロールの軸心方向に前進・後退自在
な移動手段を配したことにより、上部および下部ワーク
ロールのプロフィールを広範囲にわたって確実で容易、
かつ、迅速に制御できるため、板材の圧延ならびに修正
も容易に行なえる。さらに、従来、板幅に合わせて異な
るイニシャルクラウン形状のワークロールならびにバッ
クアップロールを多数用意していたが、その必要もな
く、わずかな数のワークロールならびにバックアップロ
ールでよく、製品サイクルが大幅に向上する。製品板形
状に応じてサポートロール位置およびロールベンディン
グ用ロッドと係合したロールベンディング用シリンダへ
の作動流体の導入量の制御を行ない、前記上部ワークロ
ールとサポートロールの当接面を支点として上部ワーク
ロールを上方へ押し曲げるとともに、下部ワークロール
を下方へ押し曲げて、バックアップロール表面に押付け
るようにしたことにより、上部ワークロールや下部ワー
クロールのプロフィールが容易に変更でき、これに伴っ
て板材の圧延と修正が容易、かつ迅速にできる。

また、従来、高価なバックアップロールの全面を使用
毎に研摩していたが、本発明においては、研摩個所はサ
ポートロール部だけでよく、研摩時間が大巾に減少し、
作業時間が少なくてすむ。

さらに、サポートロールの位置を板幅より常に外側に
配置すれば、サポートロールに若干のキズがあっても板
材に転写されることがないため、サポートロールの研摩
も必要なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は本発明の１実施例を示し、第１図
は４段式圧延機の正面図、第２図は第１図のII−IIから
みた側面図、第３図（ａ）は第２図のIII−IIIからみた
部分拡大断面図、第３図（ｂ）は第３図（ａ）のＡ−Ａ
からみた断面側面図、第４図は第２図のIV−IVからみた
圧延機の要部拡大断面図、第５図は第４図のＶ−Ｖから
みたロールベンディング用シリンダ拡大断面図、第６図
および第７図は本発明を適用した４段式圧延機の上部ワ
ークロールの制御に係るプロフィールを示す。 また、第８図ないし第13図は本発明に類似した従来例を
示し、第８図は、４段式圧延機の正面図、第９図は第８
図のIX−IXからみた縦断面図、第10図は第９図のＸ−Ｘ
からみた圧延機の要部拡大断面図、第11図は第10図のXI
−XIからみたロールベンディング用シリンダの拡大断面
図、第12図は誇張して図示された圧下シリンダから押圧
力によるロールたわみ、第13図はクラウンの増加ならび
に減少状態を示す模式図を示す。 １……上部ワークロール、 ２……下部ワークロール、 ３……上部バックアップロール、 ４……下部バックアップロール、 ５……板材、5a……ストリップ材、 ６……バックアップロール、 ８……圧下シリンダ、 ９……ロールベンディング用装置、 9a……上部ロールベンディング用ロッド、 9b……下部ロールベンディング用ロッド、 9c……ロールベンディング用シリンダ、 10……ハウジング、12……サポートロール、 14……サポートロール調整装置、 15,35……上部ワークロール軸受、 16,36……下部ワークロール軸受、 17……上部バックアップロール軸受、 18……下部バックアップロール軸受、 19……バックアップロール軸受、 20……圧延機、27……ガイドロッド、 28……移動スクリュ、29……電動モータ、 33……バックアップシャフト、 37……バックアップシャフト軸受。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上下に対向して上方より下方に向かって、
   上部バックアップロール、上部ワークロール、下部ワー
   クロールおよび下部バックアップロールの順に配し、前
   記上部ワークロールを軸承する上部ワークロール軸受
   と、下部ワークロールを軸承する下部ワークロール軸受
   を前記上部ワークロールと下部ワークロールの両端部に
   それぞれ配し、さらに、前記上部ワークロール軸受と下
   部ワークロール軸受間にロールベンディング用シリンダ
   を配するとともに、前記ロールベンディング用シリンダ
   と係合して上部ワークロールを上方に押圧する上部ロー
   ルベンディング用ロッドと、下部ワークロールを下方に
   押圧する下部ロールベンディング用ロッドをそれぞれ配
   し、前記上部ワークロールと下部ワークロール間に板材
   を通して圧延されたストリップ材を得る圧延機におい
   て、上方より下方に向かってサポートロール、上部バッ
   クアップロール、上部ワークロール、下部ワークロール
   およびバックアップロールの順に配し、バックアップロ
   ール径は軸心方向に不変をなすとともに前記上部ワーク
   ロールと下部ワークロールより大径を有し、上部ワーク
   ロールの上部外周面上に断面が円形形状を有し左右に接
   離自在な一対のサポートロールをバックアップシャフト
   に挿通した後回転自在に当接して配し、さらに、前記サ
   ポートロールを上部ワークロールの軸心方向に前進・後
   退自在な移動手段を配したことを特徴とする圧延機。
2. 【請求項２】請求項第１項の圧延機を用いて製品板形状
   に応じてサポートロール位置およびロールベンディング
   用ロッドと係合したロールベンディング用シリンダへの
   作動流体の導入量の制御を行ない、前記上部ワークロー
   ルとサポートロールの当接面を支点として上部ワークロ
   ールを上方へ押し曲げるとともに、下部ワークロールを
   下方へ押し曲げて、バックアップロール表面に押付ける
   ようにしたことを特徴とする圧延方法。