JP2733836B2 - 圧延物、特に圧延板材の製造のための圧延装置 - Google Patents
圧延物、特に圧延板材の製造のための圧延装置Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- 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
- B21B13/142—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 by axially shifting the rolls, e.g. rolls with tapered ends or with a curved contour for continuously-variable crown CVC
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は圧延材料、特に圧延板材の製造のための圧延
装置にして、ワークロールを備え（２段）、ワークロー
ルは場合によってはバックアップロール（４段又は５
段）又はバックアップロール及び中間ロールで支持され
（６段）、その際ワークロール及び又はバックアップロ
ール及び又は中間ロールはロールスタンドにおいて軸線
方向に移動可能に配設されており、かつワークロールは
ロール胴全長に亘って湾曲した輪郭を備えている、圧延
装置に関する。 （従来の技術） ヨーロッパ特許明細書0,091,540号から上記の種類の
圧延装置であって、湾曲した輪郭が実質的に凸面部分及
び凹面部分から構成されており、かつ相互に協働するロ
ールの表面輪郭がロールの特定された相対的な軸線方向
位置においてかつロールの軸線方向の移動によって補完
される圧延装置が公知である。この公知の圧延装置にお
いては、２つのロールの接触長さに亘る押圧力の分布の
均一化の改良及びロール隙間の形態の輪郭の機械的な影
響を高めることが必要とされる。 （発明の課題） 本発明の課題は公知の圧延装置を特にロールの接触長
さに亘る均一な押圧力分布及び特定の圧延ロールの形態
及び圧延ロール隙間の保持についての改良と簡単化にあ
る。 （課題を解決のための手段） 上記の課題は、ワークロール対の少なくとも一方のロ
ールがワークロールのロール胴全長に亘って数学的関数
としてのｎ次の多項式関数、指数関数若しくは三角関数
又はこれらの相異なる数学的関数の組み合わせから成る
輪郭曲線をロール中心に対して非対称に備え、出発状態
又は負荷されていない状態で、ワークロール対のロール
胴直径の和のロールの軸線方向の経過がこれらのロール
の軸線に対して一定の直線から偏した曲線を占めかつこ
の曲線は小から大へ及び又は大から小へ関数的になって
おり、その際前記非対称のワークロールを他方のワーク
ロールに対して軸線方向に移動させることにより、前記
曲線の小から大へ及び又は大から小へ関数関係を保った
まま、その大小の比率を変えることを特徴とする前記圧
延装置によって解決される。 （発明の効果） 本発明によるロール胴輪郭の構成によって、ロールの
運転中に生ずる熱、ロール撓み、ロールの偏平化、摩耗
等のような全ての影響が、非常に有利に、始めから即ち
無負荷状態から、負荷状態、即ちロールの運転中に補償
されるように考慮されている。この前記影響を運転中に
補償するために、どんな場合でもロール又はロール対の
僅かな追加的な軸線方向の自動しか必要とされない。本
発明により構成されたロール胴輪郭では無負荷状態では
補完されず、むしろ負荷状態、即ち圧延装置の運転中に
初めて、特に板材幅の範囲において殆ど完全に補完され
るロール胴輪郭を対象とする。予め設定されたロール隙
間を保持してロール胴の全接触長さに亘る最適の押圧力
分布が得られることができる。 ロール胴直径の和の一定の直線から偏した軸線方向の
経過が他の有利な構成により数学的関数、特に多項式関
数、指数関数又は三角関数に相応するので、該曲線はい
つでも計算で容易に求められることができる。多項式関
数は一般式で求められ、ｉは多項式関数の各項を示す添
字である。 Ｄ（ｚ）＝Σaizi ｉ＝０〜ｎ 公知のように、２次の多項式関数の和は次のように表さ
れる。 Ｄ（ｚ）＝az2＋bz＋ｃ 三角関数は Ｄ（ｚ）＝Σ〔a1cos（２πiz）＋bisin（２πiz）〕
ｉ＝０〜1n 簡単な解は Ｄ（ｚ）＝acos（２πｚ）＋ｃ 指数関数は Ｄ（ｚ）＝Σaiexp（biz） ｉ＝０〜ｎ 簡単な解は Ｄ（ｚ）＝aexp（ｚ）＋aexp（−ｚ） Ｄはロール胴直径の和、ｚはロールの軸線方向の座標位
置、ｎはロールの数、そしてａ、ｂ、ｃは定数である。 本発明の他の構成において、ロール胴直径の和の軸線
方向の経過が部分毎に相異なる数学的関数から構成され
る。その際例えば、ロール胴直径の和は、ロール曲線の
第１の部分では放物線、第２の部分は正弦曲線又は余弦
曲線、そして第３の部分は第１の部分に対して鏡像的に
放物線として形成され得る。相異なる数学的関数の連結
条件は、平滑な連結例えば直交座標における該連結点の
勾配が等しくなければならない。 また、ロール胴直径の和の軸線方向の経過は和、平均
値又は多数の数学的関数の線形結合の形で得られる。こ
の種のロール形態の輪郭曲線は、例えば方程式 Ｄ（ｚ）＝az2＋bcos（２πｚ）＋ｃ で表わされる。 本発明の他の有利な構成によれば、ロール、特にワー
クロールの輪郭は僅かに湾曲した凸面部分及び著しく湾
曲した凹面部分であって、その変化が多項式関数及び指
数関数から構成されるものから成る。このロール形状は
協働するロール直径の和がロール中心に対して対称的な
好適な数学的関数となるため、圧延板材に対するロール
の押圧力分布がロール中心では比較的大きくロール端に
向かうに従って減少するような一般的な傾向を有し、か
つロール中心に対して対称的となり、かかるロール曲線
自体及びロール曲線間相互の協働による形態的特徴は、
ロールと圧延材料との間の著しく異なる温度状態の補償
又はロール及びロール隙間に対する温度変化の補償の達
成に著しく寄与する。 （実施例） 第１図には圧延装置の２つのワークロール10、11が示
され、その輪郭は僅かに湾曲した凸面部分12及び著しく
湾曲した凹面部分13から成る。ここでは凸面部分12は多
項式関数から、そして凹面部分13は指数関数から構成さ
れている。この際上部ワークロール10は下部ワークロー
ル11に対して中央位置から軸線方向右方に予め特定され
た量だけ（ｖ＝＋100mm;軸線方向右方を＋、軸線方向左
方向を−とする；以下同様）移動している。この位置に
おいて、ワークロール10、11は放物線の輪郭を備えた従
来同様にクラウンに研削されたロール対に相応してお
り、かつ圧延板材14はロール隙間15に相応した両凹面形
態を有する。 第２図に示した実施例では、上部ワークロール10は下
部ワークロール11に対して第１図と同様の量（ｖ＝−10
0mm）だけ中央位置から軸線方向左方に移動している。
第１図及び第２図中のワークロールは同一なので、これ
らは同一符号で表す。第２図に示したワークロール10、
11の位置において、ロール隙間16が形成されており、ロ
ール隙間16は圧延板材17に面した僅かに円形にされた辺
から構成される矩形断面を有する。下部ワークロール11
に対する上部ワークロール10の第１図に示した右外位置
（ｖ＝＋100mm）から第２図に示した左外位置（ｖ＝−1
00mm）に軸線方向に移動することによって、相応した帯
板断面を備えた矩形ロール隙間まで、非常に有利に選択
的に無段階に調整されかつ保持されることができる。第
１図及び第２図に示したワークロールの相互位置は上部
ワークロール10に対する下部ワークロール11の軸線方向
の移動によっても達成されることができる。ワークロー
ル10、11は相応して形成された図示しないバックアップ
ロール及び場合によっては中間ロールを介して支持され
ることもできる。本発明による構成の本質的な利点は特
許請求の範囲第１項に記載された構成、即ち協働するロ
ールのロール直径の和の軸線方向の経過がロール中心に
対して対称的で好適な関数曲線であるという構成が、そ
の形態的要因に基づいて圧延材料とワークロール10、11
との相異なる温度状況の補償のために寄与することにあ
る。ロール形態が機械的に特定された表面輪郭によって
のみ決定される場合、冷間圧延に対してはワークロール
10、11の第１図に示した位置によって実現されるような
ロール胴がロール対の弾性変形の補償のために必要であ
る。しかし通常ロールの温度上昇によってロール胴の中
央範囲では一定温度で、ロール胴の端では下降するよう
な温度分布になる。しかし温度変化に相応して相異なる
熱膨張率に基づいて第１図及び第２図に示したロール形
態の熱的輪郭湾曲が相応する。必要なロールの機械的に
特定された必要な輪郭湾曲は相応して減少される。同時
にロール胴端の範囲において変化されたロール胴直径の
補償が必要である。両作用は下部ワークロール11に対す
る上部ワークロール10の第１図及び第２図に示した軸線
方向の移動により無段階に極限点（ｖ＝−100）まで調
整される。 第３図は２つのワークロール18、19と２つのバックア
ップロール20、21とを備えた圧延装置を示し、その際本
発明によれば、圧延板材22の平面の上方にあるロール18
及び20はロール中心に対して非対称なロール胴形態を有
する。この際ワークロール18及びバックアップロール20
は合理的に相互に垂直に（力作用方向に見て矢印23、24
方向）重ねて配置されている。 ロール隙間25の形態即ち圧延方向に対して横方向のロ
ール隙間25の形態はロール胴形態によって影響される。
各ロールの局部的直径Diの増大は局部的にロール隙間25
の高さｈを減少させ、その際個々のロールの食い込み
（圧下量）は相異なる。実施例中次の多項式関数により
ロール胴直径を決定することができる。 Ｚ軸線に沿うロール隙間25の高さｈの変位Δｈは次の
多項式関数で表される。 −Δｈ（ｚ）＝C1D1（ｚ）＋C2D2（ｚ）＋C3D3（ｚ）＋
C4D4（ｚ） 上記の式における定数Ciは相異なるロール胴直径によ
る相異なる弾性撓み量、ロール胴長さ、ロールの弾性率
及び負荷の大きさ等に従って相違して定められる定数で
あり、バックアップロール20、21に対してはC1＝0.4、C
4＝0.45、そしてワークロール18、19に対してはC2＝0.
7、C3＝0.95である。 従って出発状態においてロール形態又は輪郭は、協働
作用するロールのロール胴直径の和のロールの軸線方向
に連続的に測定した輪郭曲線がこれらのロールの相対的
に変化する軸線方向位置で一定の曲線からずらされた曲
線を占めかつこの曲線がロール中心に対して対称的な数
学的関数に従うように形成されている。 ワークロールの軸線方向（ｚ）における移動の際には
ロール隙間25の高さｈの変位（Δｈ）は以下の数式によ
り求められる。 −Δｈ（ｚ）＝C1D1（ｚ−v1）＋C2D2（ｚ−v2）、 この際v1とv2はロールの移動量を示す。 一般に圧延物に接触しないロールは補強された輪郭を
備えかつ両ロールのロール胴直径比は以下の通りであ
る、 （D1max−D1min）：（D2max−D2min）＝c2：c1 追加的にロールの移動両v1、v2を相違して選択するこ
と（略v1＞v2）は意味がある。その極端な場合が、一方
のロールの移動量が０（例えばv2＝０）である場合であ
る。 第４図に示す２つのワークロール26、27と３つのバッ
クアップロール28、29及び30を備えた５段圧延装置で
は、上方のバックアップロール28、29は力作用方向（矢
印32、33）に見て並んで位置するようにされる。 第３図に示す４段圧延装置と同様にロール隙間形態は
全てのロール胴直径関数によって影響される。しかしロ
ールの食い込み（圧下量）は第３図によるロールに対し
て力作用線の方向余弦に減少される。第３図についての
記載と関連して前に説明したロール直径の総和はロール
隙間に対して支配的である。対称の配置では両バックア
ップロール28、29はロール隙間に同一組み込み（圧下
量）を有するので、同一形態を有する第３図による圧延
装置とは異なり、ロール隙間形態の対称的な影響が達成
される。第３図及び第４図に示した本発明による圧延装
置の固有の特別な利点はワークロール、特にロールの胴
に亘る応力の均一な経過が得られることにある。 場合によっては、第５図に示すように、６個のロール
を備えた圧延装置では本発明によりワークロール35、36
及びワークロールと協働するバックアップロール37、38
又は39、40の鏡像的又は対称的配置をすることも合理的
であり得る。この圧延装置でも、ロール胴輪郭が本発明
により形成されており、ロール、特にワークロールが他
のロールに対して一側で、即ち圧延板材34の上方又は下
方でのみ軸線方向に移動することが行われ得る。 その他、第６図に示すように、６個のロールを備えた
圧延装置ではロールの配置を非常に有利に、ワークロー
ル41が圧延板材42の下方でバックアップロール43によっ
てのみ支持され、一方圧延板材42の上方にあるワークロ
ール44の支持は中間ロール45及び中間ロール45と協働す
る２つのバックアップロール46、47とを介して行うよう
に実施されることができる。 第７図に例示するロール胴幅、即ちワークロールのロ
ール胴直径mmの相異なる輪郭が座標により示されてい
る。図中において２つの対称的な上下のロールに対し
て、単一ロールの輪郭曲線として３次の多項式の関数曲
線Ａが表わされ、方程式は次の通りである。 D1（ｚ）＝250−0.15z−0.20z2＋0.15z3 尚関数曲線Ａをロールの輪郭曲線とする２つのロール
の輪郭曲線の線形結合として第８図には２つのロールの
いずれもがロール軸線方向にシフトされない状態をＡ
（０）、一方のロールをロール軸線方向右方へ0.1mm移
動させた場合の２つのロールの輪郭曲線の線形結合をＡ
（＋0.1）、そして他方のロールをロール軸線方向左方
へ0.1mm移動させた場合の２つのロールの輪郭曲線の線
形結合をＡ（−0.1）で表わす。 第７図のＢで単一ロールの輪郭曲線としての３角関数
曲線が表わされ、方程式は次の通りである。 D1（ｚ）＝250＋0.25cos（２πｎ）＋0.10sin（２π
ｚ）＋0.08sin（４πｚ） 尚関数曲線Ｂをロールの輪郭曲線とする２つのロール
に輪郭曲線の線形結合として第９図には２つのロールの
いずれもがロール軸線方向にシフトされない状態をＢ
（０）、一方のロールをロール軸線方向右方へ0.1mm移
動させた場合の２つのロールの輪郭曲線の線形結合をＢ
（＋0.1）、そして他方のロールをロール軸線方向左方
へ0.1mm移動させた場合の２つのロールの輪郭曲線の線
形結合をＢ（−0.1）で表わす。 第７図のＣでは単一ロールの輪郭曲線としての指数関
数曲線が表わされ、方程式は次の通りである。 D1（ｚ）＝250−0.35exp（ｚ）−0.12exp（−2z）＋0.2
7exp（−ｚ）＋0.06exp（2z） 尚関数曲線Ｃをロールの輪郭曲線とする２つのロール
の輪郭曲線の線形結合として第10図には２つのロールの
いずれもがロール軸線方向にシフトされない状態をＣ
（０）、一方おロールをロール軸線方向右方へ0.1mm移
動させた場合の２つのロールの輪郭曲線の線形結合をＣ
（＋0.1）、そして他方のロールをロール軸線方向左方
へ0.1mm移動させた場合の２つのロールの輪郭曲線の線
形結合をＣ（−0.1）で表わす。 第７図に示す関数曲線以外の関数曲線をロールの輪郭
曲線として採用して、第８図、第９図及び第10図に相応
する２つのロールの輪郭曲線の線形結合を得ることも可
能である。 従来技術では関数曲線をロール輪郭曲線とし、その関
数曲線をロール輪郭にロール中心に対して非対称に備
え、ロール直径の和の軸線方向の経過がロール中心に対
して対称的な関数曲線とされるという技術思考は存在し
ない。 更に任意の他の変形、特にバックアップロール及び中
間ロールの配置に関する多数の変形がロール隙間の片側
又は両側で、図示の圧延装置と同様な利点を可能にす
る。同様なことが多段圧延装置での任意の配置にも通用
する。本発明による圧延装置のワークロールを圧延物平
面内で旋回可能に又は各協働するロール対の軸線を圧延
物平面に対して横に傾斜して調整可能に配置することも
可能である。しかしロールに相応した本発明による輪郭
付けをロールが負荷状態において完全で、無負荷状態に
おいては不完全であるのが本質的なことである。
装置にして、ワークロールを備え（２段）、ワークロー
ルは場合によってはバックアップロール（４段又は５
段）又はバックアップロール及び中間ロールで支持され
（６段）、その際ワークロール及び又はバックアップロ
ール及び又は中間ロールはロールスタンドにおいて軸線
方向に移動可能に配設されており、かつワークロールは
ロール胴全長に亘って湾曲した輪郭を備えている、圧延
装置に関する。 （従来の技術） ヨーロッパ特許明細書0,091,540号から上記の種類の
圧延装置であって、湾曲した輪郭が実質的に凸面部分及
び凹面部分から構成されており、かつ相互に協働するロ
ールの表面輪郭がロールの特定された相対的な軸線方向
位置においてかつロールの軸線方向の移動によって補完
される圧延装置が公知である。この公知の圧延装置にお
いては、２つのロールの接触長さに亘る押圧力の分布の
均一化の改良及びロール隙間の形態の輪郭の機械的な影
響を高めることが必要とされる。 （発明の課題） 本発明の課題は公知の圧延装置を特にロールの接触長
さに亘る均一な押圧力分布及び特定の圧延ロールの形態
及び圧延ロール隙間の保持についての改良と簡単化にあ
る。 （課題を解決のための手段） 上記の課題は、ワークロール対の少なくとも一方のロ
ールがワークロールのロール胴全長に亘って数学的関数
としてのｎ次の多項式関数、指数関数若しくは三角関数
又はこれらの相異なる数学的関数の組み合わせから成る
輪郭曲線をロール中心に対して非対称に備え、出発状態
又は負荷されていない状態で、ワークロール対のロール
胴直径の和のロールの軸線方向の経過がこれらのロール
の軸線に対して一定の直線から偏した曲線を占めかつこ
の曲線は小から大へ及び又は大から小へ関数的になって
おり、その際前記非対称のワークロールを他方のワーク
ロールに対して軸線方向に移動させることにより、前記
曲線の小から大へ及び又は大から小へ関数関係を保った
まま、その大小の比率を変えることを特徴とする前記圧
延装置によって解決される。 （発明の効果） 本発明によるロール胴輪郭の構成によって、ロールの
運転中に生ずる熱、ロール撓み、ロールの偏平化、摩耗
等のような全ての影響が、非常に有利に、始めから即ち
無負荷状態から、負荷状態、即ちロールの運転中に補償
されるように考慮されている。この前記影響を運転中に
補償するために、どんな場合でもロール又はロール対の
僅かな追加的な軸線方向の自動しか必要とされない。本
発明により構成されたロール胴輪郭では無負荷状態では
補完されず、むしろ負荷状態、即ち圧延装置の運転中に
初めて、特に板材幅の範囲において殆ど完全に補完され
るロール胴輪郭を対象とする。予め設定されたロール隙
間を保持してロール胴の全接触長さに亘る最適の押圧力
分布が得られることができる。 ロール胴直径の和の一定の直線から偏した軸線方向の
経過が他の有利な構成により数学的関数、特に多項式関
数、指数関数又は三角関数に相応するので、該曲線はい
つでも計算で容易に求められることができる。多項式関
数は一般式で求められ、ｉは多項式関数の各項を示す添
字である。 Ｄ（ｚ）＝Σaizi ｉ＝０〜ｎ 公知のように、２次の多項式関数の和は次のように表さ
れる。 Ｄ（ｚ）＝az2＋bz＋ｃ 三角関数は Ｄ（ｚ）＝Σ〔a1cos（２πiz）＋bisin（２πiz）〕
ｉ＝０〜1n 簡単な解は Ｄ（ｚ）＝acos（２πｚ）＋ｃ 指数関数は Ｄ（ｚ）＝Σaiexp（biz） ｉ＝０〜ｎ 簡単な解は Ｄ（ｚ）＝aexp（ｚ）＋aexp（−ｚ） Ｄはロール胴直径の和、ｚはロールの軸線方向の座標位
置、ｎはロールの数、そしてａ、ｂ、ｃは定数である。 本発明の他の構成において、ロール胴直径の和の軸線
方向の経過が部分毎に相異なる数学的関数から構成され
る。その際例えば、ロール胴直径の和は、ロール曲線の
第１の部分では放物線、第２の部分は正弦曲線又は余弦
曲線、そして第３の部分は第１の部分に対して鏡像的に
放物線として形成され得る。相異なる数学的関数の連結
条件は、平滑な連結例えば直交座標における該連結点の
勾配が等しくなければならない。 また、ロール胴直径の和の軸線方向の経過は和、平均
値又は多数の数学的関数の線形結合の形で得られる。こ
の種のロール形態の輪郭曲線は、例えば方程式 Ｄ（ｚ）＝az2＋bcos（２πｚ）＋ｃ で表わされる。 本発明の他の有利な構成によれば、ロール、特にワー
クロールの輪郭は僅かに湾曲した凸面部分及び著しく湾
曲した凹面部分であって、その変化が多項式関数及び指
数関数から構成されるものから成る。このロール形状は
協働するロール直径の和がロール中心に対して対称的な
好適な数学的関数となるため、圧延板材に対するロール
の押圧力分布がロール中心では比較的大きくロール端に
向かうに従って減少するような一般的な傾向を有し、か
つロール中心に対して対称的となり、かかるロール曲線
自体及びロール曲線間相互の協働による形態的特徴は、
ロールと圧延材料との間の著しく異なる温度状態の補償
又はロール及びロール隙間に対する温度変化の補償の達
成に著しく寄与する。 （実施例） 第１図には圧延装置の２つのワークロール10、11が示
され、その輪郭は僅かに湾曲した凸面部分12及び著しく
湾曲した凹面部分13から成る。ここでは凸面部分12は多
項式関数から、そして凹面部分13は指数関数から構成さ
れている。この際上部ワークロール10は下部ワークロー
ル11に対して中央位置から軸線方向右方に予め特定され
た量だけ（ｖ＝＋100mm;軸線方向右方を＋、軸線方向左
方向を−とする；以下同様）移動している。この位置に
おいて、ワークロール10、11は放物線の輪郭を備えた従
来同様にクラウンに研削されたロール対に相応してお
り、かつ圧延板材14はロール隙間15に相応した両凹面形
態を有する。 第２図に示した実施例では、上部ワークロール10は下
部ワークロール11に対して第１図と同様の量（ｖ＝−10
0mm）だけ中央位置から軸線方向左方に移動している。
第１図及び第２図中のワークロールは同一なので、これ
らは同一符号で表す。第２図に示したワークロール10、
11の位置において、ロール隙間16が形成されており、ロ
ール隙間16は圧延板材17に面した僅かに円形にされた辺
から構成される矩形断面を有する。下部ワークロール11
に対する上部ワークロール10の第１図に示した右外位置
（ｖ＝＋100mm）から第２図に示した左外位置（ｖ＝−1
00mm）に軸線方向に移動することによって、相応した帯
板断面を備えた矩形ロール隙間まで、非常に有利に選択
的に無段階に調整されかつ保持されることができる。第
１図及び第２図に示したワークロールの相互位置は上部
ワークロール10に対する下部ワークロール11の軸線方向
の移動によっても達成されることができる。ワークロー
ル10、11は相応して形成された図示しないバックアップ
ロール及び場合によっては中間ロールを介して支持され
ることもできる。本発明による構成の本質的な利点は特
許請求の範囲第１項に記載された構成、即ち協働するロ
ールのロール直径の和の軸線方向の経過がロール中心に
対して対称的で好適な関数曲線であるという構成が、そ
の形態的要因に基づいて圧延材料とワークロール10、11
との相異なる温度状況の補償のために寄与することにあ
る。ロール形態が機械的に特定された表面輪郭によって
のみ決定される場合、冷間圧延に対してはワークロール
10、11の第１図に示した位置によって実現されるような
ロール胴がロール対の弾性変形の補償のために必要であ
る。しかし通常ロールの温度上昇によってロール胴の中
央範囲では一定温度で、ロール胴の端では下降するよう
な温度分布になる。しかし温度変化に相応して相異なる
熱膨張率に基づいて第１図及び第２図に示したロール形
態の熱的輪郭湾曲が相応する。必要なロールの機械的に
特定された必要な輪郭湾曲は相応して減少される。同時
にロール胴端の範囲において変化されたロール胴直径の
補償が必要である。両作用は下部ワークロール11に対す
る上部ワークロール10の第１図及び第２図に示した軸線
方向の移動により無段階に極限点（ｖ＝−100）まで調
整される。 第３図は２つのワークロール18、19と２つのバックア
ップロール20、21とを備えた圧延装置を示し、その際本
発明によれば、圧延板材22の平面の上方にあるロール18
及び20はロール中心に対して非対称なロール胴形態を有
する。この際ワークロール18及びバックアップロール20
は合理的に相互に垂直に（力作用方向に見て矢印23、24
方向）重ねて配置されている。 ロール隙間25の形態即ち圧延方向に対して横方向のロ
ール隙間25の形態はロール胴形態によって影響される。
各ロールの局部的直径Diの増大は局部的にロール隙間25
の高さｈを減少させ、その際個々のロールの食い込み
（圧下量）は相異なる。実施例中次の多項式関数により
ロール胴直径を決定することができる。 Ｚ軸線に沿うロール隙間25の高さｈの変位Δｈは次の
多項式関数で表される。 −Δｈ（ｚ）＝C1D1（ｚ）＋C2D2（ｚ）＋C3D3（ｚ）＋
C4D4（ｚ） 上記の式における定数Ciは相異なるロール胴直径によ
る相異なる弾性撓み量、ロール胴長さ、ロールの弾性率
及び負荷の大きさ等に従って相違して定められる定数で
あり、バックアップロール20、21に対してはC1＝0.4、C
4＝0.45、そしてワークロール18、19に対してはC2＝0.
7、C3＝0.95である。 従って出発状態においてロール形態又は輪郭は、協働
作用するロールのロール胴直径の和のロールの軸線方向
に連続的に測定した輪郭曲線がこれらのロールの相対的
に変化する軸線方向位置で一定の曲線からずらされた曲
線を占めかつこの曲線がロール中心に対して対称的な数
学的関数に従うように形成されている。 ワークロールの軸線方向（ｚ）における移動の際には
ロール隙間25の高さｈの変位（Δｈ）は以下の数式によ
り求められる。 −Δｈ（ｚ）＝C1D1（ｚ−v1）＋C2D2（ｚ−v2）、 この際v1とv2はロールの移動量を示す。 一般に圧延物に接触しないロールは補強された輪郭を
備えかつ両ロールのロール胴直径比は以下の通りであ
る、 （D1max−D1min）：（D2max−D2min）＝c2：c1 追加的にロールの移動両v1、v2を相違して選択するこ
と（略v1＞v2）は意味がある。その極端な場合が、一方
のロールの移動量が０（例えばv2＝０）である場合であ
る。 第４図に示す２つのワークロール26、27と３つのバッ
クアップロール28、29及び30を備えた５段圧延装置で
は、上方のバックアップロール28、29は力作用方向（矢
印32、33）に見て並んで位置するようにされる。 第３図に示す４段圧延装置と同様にロール隙間形態は
全てのロール胴直径関数によって影響される。しかしロ
ールの食い込み（圧下量）は第３図によるロールに対し
て力作用線の方向余弦に減少される。第３図についての
記載と関連して前に説明したロール直径の総和はロール
隙間に対して支配的である。対称の配置では両バックア
ップロール28、29はロール隙間に同一組み込み（圧下
量）を有するので、同一形態を有する第３図による圧延
装置とは異なり、ロール隙間形態の対称的な影響が達成
される。第３図及び第４図に示した本発明による圧延装
置の固有の特別な利点はワークロール、特にロールの胴
に亘る応力の均一な経過が得られることにある。 場合によっては、第５図に示すように、６個のロール
を備えた圧延装置では本発明によりワークロール35、36
及びワークロールと協働するバックアップロール37、38
又は39、40の鏡像的又は対称的配置をすることも合理的
であり得る。この圧延装置でも、ロール胴輪郭が本発明
により形成されており、ロール、特にワークロールが他
のロールに対して一側で、即ち圧延板材34の上方又は下
方でのみ軸線方向に移動することが行われ得る。 その他、第６図に示すように、６個のロールを備えた
圧延装置ではロールの配置を非常に有利に、ワークロー
ル41が圧延板材42の下方でバックアップロール43によっ
てのみ支持され、一方圧延板材42の上方にあるワークロ
ール44の支持は中間ロール45及び中間ロール45と協働す
る２つのバックアップロール46、47とを介して行うよう
に実施されることができる。 第７図に例示するロール胴幅、即ちワークロールのロ
ール胴直径mmの相異なる輪郭が座標により示されてい
る。図中において２つの対称的な上下のロールに対し
て、単一ロールの輪郭曲線として３次の多項式の関数曲
線Ａが表わされ、方程式は次の通りである。 D1（ｚ）＝250−0.15z−0.20z2＋0.15z3 尚関数曲線Ａをロールの輪郭曲線とする２つのロール
の輪郭曲線の線形結合として第８図には２つのロールの
いずれもがロール軸線方向にシフトされない状態をＡ
（０）、一方のロールをロール軸線方向右方へ0.1mm移
動させた場合の２つのロールの輪郭曲線の線形結合をＡ
（＋0.1）、そして他方のロールをロール軸線方向左方
へ0.1mm移動させた場合の２つのロールの輪郭曲線の線
形結合をＡ（−0.1）で表わす。 第７図のＢで単一ロールの輪郭曲線としての３角関数
曲線が表わされ、方程式は次の通りである。 D1（ｚ）＝250＋0.25cos（２πｎ）＋0.10sin（２π
ｚ）＋0.08sin（４πｚ） 尚関数曲線Ｂをロールの輪郭曲線とする２つのロール
に輪郭曲線の線形結合として第９図には２つのロールの
いずれもがロール軸線方向にシフトされない状態をＢ
（０）、一方のロールをロール軸線方向右方へ0.1mm移
動させた場合の２つのロールの輪郭曲線の線形結合をＢ
（＋0.1）、そして他方のロールをロール軸線方向左方
へ0.1mm移動させた場合の２つのロールの輪郭曲線の線
形結合をＢ（−0.1）で表わす。 第７図のＣでは単一ロールの輪郭曲線としての指数関
数曲線が表わされ、方程式は次の通りである。 D1（ｚ）＝250−0.35exp（ｚ）−0.12exp（−2z）＋0.2
7exp（−ｚ）＋0.06exp（2z） 尚関数曲線Ｃをロールの輪郭曲線とする２つのロール
の輪郭曲線の線形結合として第10図には２つのロールの
いずれもがロール軸線方向にシフトされない状態をＣ
（０）、一方おロールをロール軸線方向右方へ0.1mm移
動させた場合の２つのロールの輪郭曲線の線形結合をＣ
（＋0.1）、そして他方のロールをロール軸線方向左方
へ0.1mm移動させた場合の２つのロールの輪郭曲線の線
形結合をＣ（−0.1）で表わす。 第７図に示す関数曲線以外の関数曲線をロールの輪郭
曲線として採用して、第８図、第９図及び第10図に相応
する２つのロールの輪郭曲線の線形結合を得ることも可
能である。 従来技術では関数曲線をロール輪郭曲線とし、その関
数曲線をロール輪郭にロール中心に対して非対称に備
え、ロール直径の和の軸線方向の経過がロール中心に対
して対称的な関数曲線とされるという技術思考は存在し
ない。 更に任意の他の変形、特にバックアップロール及び中
間ロールの配置に関する多数の変形がロール隙間の片側
又は両側で、図示の圧延装置と同様な利点を可能にす
る。同様なことが多段圧延装置での任意の配置にも通用
する。本発明による圧延装置のワークロールを圧延物平
面内で旋回可能に又は各協働するロール対の軸線を圧延
物平面に対して横に傾斜して調整可能に配置することも
可能である。しかしロールに相応した本発明による輪郭
付けをロールが負荷状態において完全で、無負荷状態に
おいては不完全であるのが本質的なことである。
【図面の簡単な説明】
第１図は僅かに湾曲した凸面部分及び著しく湾曲した凹
面部分の輪郭のワークロール対の相互に軸線方向に移動
した位置、第２図は第１図によるワークロール対のロー
ルが反対方向に移動した位置、第３図は圧延板材平面の
上方で軸線方向に移動可能に配置された連続的輪郭のロ
ールを備えた４段圧延装置、第４図は圧延板材平面の上
方で軸線方向に移動可能に配置されたロールを備えた５
段圧延装置の横断面図、第５図、第６図は圧延板材平面
の上及び下のロールの相異なる配置を有する６段圧延装
置の横断面図、そして第７図は２つのワークロールのロ
ール胴直径の和の経過に対応する個々のロールの相異な
る関数曲線を示す図、第８図は第７図の関数曲線Ａを備
えたロール輪郭による２つのワークロールのロール胴直
径の和の軸線方向の経過を示す図、第９図は第７図の関
数曲線Ｂを備えたロール輪郭による２つのワークロール
のロール胴直径の和の軸線方向の経過をを示す図、そし
て第10図は第７図の関数曲線Ｃを備えたロール輪郭によ
る２つのワークロールのロール胴直径の和の軸線方向の
経過を示す図である。 図中符号 10……ワークロール 11……ワークロール 14……圧延板材 15……ロール隙間 16……ロール隙間 17……圧延板材 18……ワークロール 19……ワークロール 20……バックアップロール 21……バックアップロール 22……圧延板材 25……ロール隙間 26……ワークロール 27……ワークロール 28……バックアップロール 29……バックアップロール 30……バックアップロール 31……圧延板材 34……圧延板材 35……ワークロール 36……ワークロール 37……バックアップロール 38……バックアップロール 39……バックアップロール 40……バックアップロール 41……ワークロール 42……圧延板材 43……バックアップロール 44……ワークロール 45……中間ロール 46……バックアップロール 47……バックアップロール
面部分の輪郭のワークロール対の相互に軸線方向に移動
した位置、第２図は第１図によるワークロール対のロー
ルが反対方向に移動した位置、第３図は圧延板材平面の
上方で軸線方向に移動可能に配置された連続的輪郭のロ
ールを備えた４段圧延装置、第４図は圧延板材平面の上
方で軸線方向に移動可能に配置されたロールを備えた５
段圧延装置の横断面図、第５図、第６図は圧延板材平面
の上及び下のロールの相異なる配置を有する６段圧延装
置の横断面図、そして第７図は２つのワークロールのロ
ール胴直径の和の経過に対応する個々のロールの相異な
る関数曲線を示す図、第８図は第７図の関数曲線Ａを備
えたロール輪郭による２つのワークロールのロール胴直
径の和の軸線方向の経過を示す図、第９図は第７図の関
数曲線Ｂを備えたロール輪郭による２つのワークロール
のロール胴直径の和の軸線方向の経過をを示す図、そし
て第10図は第７図の関数曲線Ｃを備えたロール輪郭によ
る２つのワークロールのロール胴直径の和の軸線方向の
経過を示す図である。 図中符号 10……ワークロール 11……ワークロール 14……圧延板材 15……ロール隙間 16……ロール隙間 17……圧延板材 18……ワークロール 19……ワークロール 20……バックアップロール 21……バックアップロール 22……圧延板材 25……ロール隙間 26……ワークロール 27……ワークロール 28……バックアップロール 29……バックアップロール 30……バックアップロール 31……圧延板材 34……圧延板材 35……ワークロール 36……ワークロール 37……バックアップロール 38……バックアップロール 39……バックアップロール 40……バックアップロール 41……ワークロール 42……圧延板材 43……バックアップロール 44……ワークロール 45……中間ロール 46……バックアップロール 47……バックアップロール
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 テイルマン・シユルテス
ドイツ連邦共和国、ゾーリンゲン 19、
ベツヒエルミユーレ （番地無し)
(72)発明者 ゲルト・バイゼマン
ドイツ連邦共和国、デユツセルドルフ、
アム・ゼーブリツク、19
(56)参考文献 特開 昭56−30014（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．圧延材料、特に圧延板材の製造のための圧延装置に
して、ワークロールを備え、ワークロールは場合によっ
てはバックアップロール又はバックアップロール及び中
間ロールで支持され、その際ワークロール及び又はバッ
クアップロール及び又は中間ロールはロールスタンドに
おいて軸線方向に移動可能に配設されており、かつワー
クロールはロール胴全長に亘って湾曲した輪郭を備えて
いる、圧延装置において、 ワークロール対（10、11;18、19;35、36;41、44）の少
なくとも一方のロールがワークロールのロール胴全長に
亘って数学的関数としてのｎ次の多項式関数、指数関数
若しくは三角関数又はこれらの相異なる数学的関数の組
み合わせから成る輪郭曲線をロール中心に対して非対称
に備え、出発状態又は負荷されていない状態で、ワーク
ロール対のロール胴直径の和のロールの軸線方向の経過
がこれらのロールの軸線に対して一定の直線から偏した
曲線を占めかつこの曲線は小から大へ及び又は大から小
へ関数的になっており、その際前記非対称のワークロー
ルを他方のワークロールに対して軸線方向に移動させる
ことにより、前記曲線の小から大へ及び又は大から小へ
関数関係を保ったまま、その大小の比率を変えることを
特徴とする前記圧延装置。 ２．ワークロール対（10、11;18、19;35、36;41、44）
の双方のロールがワークロールのロール胴全長に亘って
数学的関数としてのｎ次の多項式関数、指数関数若しく
は三角関数又はこれらの相異なる数学的関数の組み合わ
せから成る輪郭曲線をロール中心に対して非対称に備
え、出発状態又は負荷されていない状態で、ワークロー
ル対のロール胴直径の和のロールの軸線方向の経過がこ
れらのロールの軸線に対して一定の直線から偏した曲線
を占めかつこの曲線はロール中心で大でロール端に向か
って小となる関数的になっており、その際前記ワークロ
ールの一方又は双方を軸線方向に移動させることにより
前記曲線のロール中心で大でロール端に向かって小とな
る関数関係を保ったまま、その大小の比率を変える、請
求項１記載の圧延装置。 ３．ロール胴直径の和の軸線方向の経過が、複数の数学
的関数の和、平均値又は線形結合として得られる、特許
請求の範囲第２項記載の圧延装置。 ４．ロール、特にワークロール（10、11）の輪郭が僅か
に湾曲した凸面部分（12）と著しく湾曲した凹面部分
（13）から成り、この輪郭曲線は多項式関数及び指数関
数から構成される、特許請求の範囲第２項又は第３項記
載の圧延装置。 ５．ワークロール対（10、11;18、19;35、36;41、44）
の少なくとも一方のロールがワークロール対のロールの
ロール胴全長に亘って数学的関数としてのｎ次の多項式
関数、指数関数若しくは三角関数又はこれらの相異なる
数学的関数の組み合わせから成る輪郭曲線をロール中心
に対して非対称に備え、他方のロールがワークロール対
のロールのロール胴全長に亘って輪郭曲線をロール中心
に対して対称的に備え、出発状態又は負荷されていない
状態で、ワークロール対のロール胴直径の和のロールの
軸線方向の経過がこれらのロールの軸線に対して一定の
直線から偏した曲線を占めかつこの曲線は大から小へ又
は小から大へ関数的になっており、その際前記非対称の
ワークロールを前記対称のワークロールに対して軸線方
向に移動させることにより前記曲線が大から小へ又は小
から大へのいずれかの関数関係を保ったままその大小の
比率を変える請求項１記載の圧延装置。 ６．バックアップロール及び又は中間ロールの輪郭曲線
も、数学的関数としてのｎ次の多項式関数、指数関数若
しくは三角関数又はこれらの相異なる数学的関数の組み
合わせから成る、請求項１から５までのうちのいずれか
１つに記載の圧延装置。
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|---|---|
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