JP2565693B2 - 圧延装置 - Google Patents

圧延装置

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JP2565693B2
JP2565693B2 JP61262577A JP26257786A JP2565693B2 JP 2565693 B2 JP2565693 B2 JP 2565693B2 JP 61262577 A JP61262577 A JP 61262577A JP 26257786 A JP26257786 A JP 26257786A JP 2565693 B2 JP2565693 B2 JP 2565693B2
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    • B21B13/00—Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories
    • B21B13/14—Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories having counter-pressure devices acting on rolls to inhibit deflection of same under load; Back-up rolls

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、荷重により生成された好ましくない撓みを
自己補償する、フラット圧延製品を処理するための機械
装置に使用する改良されたロールに関する。
フラットに圧延された帯状製品、たとえば熱間および
冷間炭素鋼ストリップ，ゴム，プラスチックス，紙等の
圧延に際して、その材料を処理するために用いるロール
は、該ロールの中央部が前記材料と係合する際に、それ
らの対向保持端間で撓む。この撓みは、横断面の均一性
すなわちストリップのプロフィルおよび平坦度への影響
のために受け入れ難い製品条件ならびに端部の減縮（エ
ッジ・ドロップ）をもたらし、更にこれらの条件を満足
すべきものに修正する手段がないという結果をもたら
す。
過去においては、そして特に本発明を説明する目的を
もって以下に述べる圧延機産業において、圧延工程中の
これらの不利な条件の若干または全てを排除する試みが
為されて来た。これらの試みは、所定の機械圧延クラウ
ン（crown）と組合せたロール・ベンディング（roll be
nding）、特別にシェープ（shaped）した作業ロールお
よび／または流体伸長性ロール（fluid expandable rol
ls）、移動可能性ロール（shiftable rolls）、および
熱的ロール・クラウン制御（thermal roll frown cntro
l）等を含むバックアップ・ロールの使用を包含してい
た。
本発明をより良く評価し、かつまたそのより良い理解
のための背景情報として供するために、２種類の特定の
従来技術フォームをより詳細に述べることにする。第１
のものは米国特許第4,299,109号の開示であり、そこに
はバックアップ・ロール構造のソリッド・アーバおよび
ルーズな外方スリーブを備えるスリーブ移動装置が示さ
れており、このスリーブは圧延されるストリップの端縁
を越えて延びる作業ロールの部分の撓みの減少を企てる
ために移動可能となっている。第２の型の従来技術は米
国特許第4,407,151号に関し、これはバックアップ・ロ
ール構造の内部移動アーバを示しており、このものは第
１に述べた従来技術構造と同一結果を得ることを試みる
ものである。
本発明において、ツー・ピース構造の形態におけるア
ーバおよびスリーブは互いに固着的に固定されていて、
ストリップの幅の広い範囲をカバーするように設計され
たスリーブの幾何学的形状に関する適切な構成により２
種類の従来技術フォームと同一の目的を達成するもので
ある。
しかしながら、これらの試みのいずれも全く成功せ
ず、特に通常の圧延作業に伴う多くの変数、たとえば圧
延されるストリップの幅に関する変化、一方から他方の
ストリップへの減縮度、連続ストリップの温度における
変化、ならびに圧延中のストリップの温度および圧延機
自体の温度における変化に基因して成功しなかった。
受容不能製品に関する向上をもたらす条件の一つの特
徴ならびにその主な部分を代表するものは、温度および
荷重において定常的な変化を受けたとき圧延機の作業ロ
ールの圧延面の形状乃至輪郭において生ずる定常的な変
化である。ある程度プロフィルの不均一な製品の製造を
望む場合ですら、過去においては圧延条件の所望安定性
を得ることならびに特に作業ロールの圧延面の形状乃至
輪郭に関してストリップの全体に亘り、またストリップ
からストリップに及んで所望プロフィルを得ることは非
常に困難であった。
更に、本質的に同一の理由により、過去においては、
平坦なストリップ、すなわちバックル（buckles）およ
びウェーブ（waves）の無いストリップを得ること、な
らびに上述の修正手段および方法により端縁の過剰減縮
を阻止することは非常に困難であった。
本発明はロールの提供に際してこれらの問題に対し少
なくとも実質的な解決をもたらすものであり、それはロ
ールの性質そのものによって、もし排除することができ
なくても、上に述べた状況におけるロールの撓みを大幅
に減少させることにより平坦にするか、あるいは所望に
より圧延面、またはマルチ・ハイロール・アレンジメン
ト（multi high roll arrangement）の場合には第２の
ロールを係合する面となる可能性のあるロールの接触面
の平坦さまたは制御された度合いのプロフィルを得ると
いうものである。
本発明の他の特徴は、圧延処理中に実質的に変化しな
い圧延面を提供することであり、その結果、平坦な圧延
面または制御された輪郭圧延面を得るために実行しなけ
ればならない外部的な変更の度合を著しく減少させるも
のである。
本発明の更に他の目的は、その輪郭に関して制御され
た圧延面を提供することにあり、これは知られた外部的
手段、たとえばロール・ベンディングとの組合わせによ
って圧延条件に及ぶロール撓みの悪影響を補償するもの
であり、前記圧延条件には広範囲に及ぶ変数、たとえば
ストリップの幅または型における変化、減縮の量、温度
変化等が含まれる。
本発明のこれら目的ならびに他の特徴および効果は、
本発明の好ましい実施態様の以下の記載を添付図面と共
に参照することにより更に良く理解されるであろう。
まず最初に第１図を参照すると、ストリップＳと係合
する圧延面を備え、通常の方法により構成された鋳鉄作
業ロール10が示されている。作業ロール10はまた、通常
の方法により鋳鉄バックアップ・ロール12により係合さ
れ、そのジャーナル14,16はギャップ設定部材、たとえ
ば２個の符号F/2により示されるねじ閉め部（screwdou
n）により保持され、このことはまた、バックアップ・
ロール12の各端部がストリップＳの厚さにおける所望減
縮を得るために必要とされる全力圧力Ｆの1/2に抵抗す
ることを示唆している。
第１図はまた、誇張された形態における両ロールの通
常の撓みを示しており、この場合作業ロールの直径は遥
かに小さく、その結果バックアップ・ロール12よりも実
質的に剛性ではなく、これはバックアップ・ロールの撓
みの度合いに左右される撓みを有していた。更に示され
ている事実は、作業ロールの撓みがストリップＳに付与
されて、ストリップ中に圧延される受け入れ難い特性、
たとえば不均一プロフィル、非フラットネスおよびエッ
ジ・ドロップをもたらすということである。これはカー
ブf1によって示される作業ロールに関する圧延中の不均
一荷重分布およびカーブf2によって示されるストリップ
Ｓに関する圧延中の不均一荷重分布に基困する。
第２図においては、以下に述べるように、本発明に従
って構成されるバックアップ・ロールが概略的に示され
ており、同様な参照符号が第１図に示される同一のエレ
メントを同定するために使用されるものとする。バック
アップ・ロール18に注意を向けると、この場合該ロール
は２つの別々のエレメント、すなわち中実の合金鋳鉄ア
ーバ20および鍛造合金鋼スリーブ22から作られている。
スリーブ22の対向端には対抗するくぼみ24,26が設けら
れている。くぼみはおおむね円筒形であり、かつバック
アップ・ロール18のスリーブ22およびアーバ20の中心交
軸に向かい、おおむね消滅点に向って減少する軸方向形
状を有している。スリーブは周知の焼ばめ法によりアー
バに固定してもよいが、所望により他の知られた方法を
用いることもできる。更に、バックアップ・ロール18は
「スリーブ効果」をもたらすように機械加工またはそれ
以外の方法によりロール中に形成されたくぼみ24,26を
備える一体的中実ロールとし得ることが理解されよう。
くぼみ24,26の生成は注意深く行われ、それによりバ
ックアップ・ロールの撓みが自己補償されて、作業ロー
ル10に関しフラットまたは実質的にフラットな接触面を
生成することになる。この自己補償に際して、圧延荷重
下のスリーブの「自由」対抗端は、もしくぼみが設けら
れていないとすばそれらが通常撓む方向の反対方向に、
かつアーバの撓みに実質的に等しい量をもって撓みを生
ずることになり、それによって２本のロールの接触面を
第２図に示すように実質的に「フラット」とし、その結
果作業ロール10とストリップＳ間の接触面は略「フラッ
ト」となる。
更に第２図を参照すれば、この図はストリップＳによ
り達成される圧延力の分布を一連の平行な力矢印および
力カーブf3により示している。更に示されているのは、
圧延力に対するスリーブ22の反作用であり、これによっ
てくぼみ24および26の部分ならびに特に作業ロール10に
隣接する外方端は内方に、すなわちバックアップ・ロー
ルの軸に向って撓められ、その撓みはストリップＳの幅
の面積に対しスリーブ22の外面を「フラット」に維持す
るような圧延力下で生ずるものであり、その場合これは
カーブ28によりその中央前後軸に沿って示されるバック
アップ・ロールアーバ20の撓みには従わない。第２図の
カーブf3およびカーブf4は、第１図のカーブf1およびf2
と比較したとき、ロール18の自己補償特性を示し、いか
に作業ロール10のストリップ接触面およびストリップＳ
が実質的に均一な圧延荷重分布により特徴づけられるか
を示すものであり、これに対し第１図においてそれは実
質的に不均一である。
圧延荷重の範囲、圧延すべき材料のタイプおよび幅等
に左右される所定の圧延機の作業に関するくぼみ24およ
び26の特定プロフィルおよび軸方向長さは、数種の周知
エンジニアリング技法に由来するものでもよく、例示し
たくぼみはソフトウェアプログラム、たとえば「スワン
ソン・アナリシス（Swanson Analysis）」から供給され
る「アンシス（ANSYS）」を包含する有限要素分析法に
より決定されたものである。
有限要素分析法手順の利用に関して第３図を参照する
と、そこでくぼみの所望形状、厚さおよび長さの決定に
際して包含されるロール18の一端におけるくぼみのパラ
メータが同定され、かつそれらは図面から明白である。
更に、参照符号W1,…W2,Wi,…Wn,により示されるのは、
圧延すべきストリップの幅の特定範囲を表すものであ
る。
くぼみの設計に際する有限要素分析法の利用に関する
簡単な要約は以下のようなものである。
第３図に関し、バックアップ・ロール18のくぼみ部に
ついて狭いストリップおよび短い長さを考える。両者と
も同一の幅W1を有することが理解されるであろう。有限
要素分析法を利用することにより、厚さt1を選定するこ
とが可能なので、ストリップの中心および端縁の撓みは
同一である。望ましくないストリップ・クラウンはこの
条件下で排除される。
第3B図に関して、ストリップ幅はW2に増加しており、
その結果バックアップ・ロールのスリーブについてのく
ぼみ部の長さも増加している。厚さt2を決定することが
できるので、ストリップ・クラウンはW1の場合における
ようにゼロである。第3Cおよび第3D図においても同一手
順に従って、スリーブ…t1,…tnの厚さ分布を連続的に
解明することが可能である。
この特別に構成したバックアップ・ロールを用いれ
ば、特定圧延機の異なったストリップ幅についてストリ
ップ・プロフィルを再計算することができる。
第４図を参照すれば、アーバの端部においてくぼみの
一方内に配置される角停止部材（angular stop membe
r）30が示されており、この部材はアーバ上に焼ばめす
ることができ、また剛性材料、たとえば鋼から調製する
ことが可能である。停止部材はオーバーロード状態が発
生するような場合に、くぼみ24,26の先端の動きを制限
するように設計されるものであり、そうでないとそれは
スリーブ20のくぼみ部を損傷することになる。停止部材
に当接し、かつ半径方向に延在するガスケット部材32が
存在し、これはまたアーバ上に適当に嵌着されている。
このガスケット部材は埃およびその他の異物の量を制限
する。類似の部材が他方のくぼみについて設けられるこ
とになる。
或る種の圧延機用途において、たとえば圧延すべきス
トリップの広い範囲の幅に基づいて製造される場合のよ
うに、特に圧延荷重の非常に広い範囲をカバーすること
を要する際、本発明の十分な利点は或る種の形式のロー
ル・ベンディング、好ましくは当該技術分野において周
知タイプの作業ロール・ベンディングを使用することに
より最も良好に利用可能である。ロールの撓みを減少さ
せるために設計された他の公知のロール構成を超える本
発明の効果の一つは、本発明が実質的にロール・ベンデ
ィングに依存せねばならない修正量を減少させたことで
ある。従来のロール・ベンディング構成は、それが実際
にはロールの剛性を実質的に減少させる影響を有してい
るので、ロール・ベンディングにより行わねばならない
修正量を実質的に増加させたいのである。本発明におい
て、少なくとも実質的に「フラット」な圧延面を得るた
めのロールの能力は第２図において２方向矢印34により
示されるロール・ベンディングの修正必要性を、くぼみ
のプロプィルおよび長さに関する設計において考慮され
なかった機械または操作メンテナンス・エラー等の非常
に小さい量に減少させるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来技術による誇張した状態における圧延荷重
下のロールの内在的で通常の撓みを示す協動する作業お
よびバックアップ・ロールの概略図、第２図は本発明に
より構成されたバックアップ・ロールを示す第１図に類
似する図であって、バックアップ・ロールによる撓みの
自己補償に基因するフラットな圧延面を有する作業ロー
ルをもたらす２本のロール間の相互作用を示すもの、ま
た、第3A,B,CおよびＤ図はロールくぼみの設計を説明す
るための第２図に幾分類似する概略図、そして第４図は
ロール・スリーブ中に組み込まれた停止およびシール部
材を示す概略図である。 10……作業ロール、12,18……バックアップ・ロール、2
0……アーバ、Ｓ……ストリップ、22……スリーブ、24,
26……くぼみ、30……角停止部材。
フロントページの続き (72)発明者 ブラディマー、ビー、ギンズバーグ アメリカ合衆国 ペンシルバニア州 ピ ッツバーグ、ドリフトウッド ドライブ 612 (72)発明者 リーン、ミン、グオ アメリカ合衆国 ペンシルバニア州 モ ンロービル、ペンドルトン ドライブ 2140 (56)参考文献 特開 昭60−244410（ＪＰ，Ａ) 特公 昭56−12201（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭61−27126（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭63−51761（ＪＰ，Ｂ２) 米国特許4299109（ＵＳ，Ａ) 米国特許4407151（ＵＳ，Ａ)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】各種の幅を有するストリップ状材料を圧延
    するために使用される圧延装置であって、接触面を介し
    て該材料に圧延荷重を負荷する作業ロールと、該作業ロ
    ールよりも実質的に大きい曲げ抵抗を有しかつ圧延中不
    均一圧延荷重分布を受ける作業ロール用バックアップロ
    ールとを備え、該バックアップロールは実質的に中実の
    内部軸方向部分と外周部分とを有するほぼ円筒形の本体
    に形成された外側接触面を備えるとともに該本体から軸
    方向に延長するロールネックにおいて支持され、該内部
    軸方向部分と該外周部分は、該本体の両端部において、
    該内部軸方向部分において該外周部分に沿って軸方向に
    延長する開口くぼみを形成し、該バックアップロールの
    中央部には該両端部のくぼみの間にかつ該くぼみに隣接
    して延長する剛性接触長さを有し、該各くぼみの横断面
    における壁の厚みは該バックアップロールの該中央部か
    ら外側に該バックアップロールの該各端部に向けて該く
    ぼみの軸方向の長さに沿って漸減し、さらに該各くぼみ
    の該壁の厚みは、圧延荷重の増加および該材料の幅の増
    加の少くとも一方に伴って該内部軸方向部分と該外周部
    分との間の該接触長さが漸増しかつ該くぼみの長さが漸
    減するように設定されることによって、該作業ロールに
    接触するバックアップロールの外側接触面の長さ方向を
    横断して実質的に均一な圧延荷重分布を生じさせ、実質
    的に均一な平坦な圧延材料を得ることを特徴とする圧延
    装置。
  2. 【請求項２】該バックアップロールは、該外周部分の軸
    方向最外端部が該内部軸方向部分に向ってかたよること
    を防止するために該各くぼみの最外端部に位置する停止
    部材をさらに有することを特徴とする特許請求の範囲第
    １項記載の圧延装置。
  3. 【請求項３】該バックアップロールは、外部からの異物
    の侵入を防ぐため該各くぼみの最外端部に位置するシー
    ル手段をさらに有することを特徴とする特許請求の範囲
    第１項記載の圧延装置。
JP61262577A 1985-11-06 1986-11-04 圧延装置 Expired - Lifetime JP2565693B2 (ja)

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