JP3270384B2 - 多段圧延機による被圧延材形状制御方法 - Google Patents

多段圧延機による被圧延材形状制御方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、多段圧延機による
被圧延材形状制御方法に係り、特に、一対のワークロー
ルの背後に、それぞれ複数の中間ロール、及び、上下非
対称の分割パターンを持ったバックアップロールを順次
配置した、優れた平坦度制御機能を有する12段、20
段等の多段圧延機による被圧延材形状制御方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】ステンレス鋼やケイ素鋼等の難加工性材
料の冷間圧延は、多くの場合、図1に示すような12段
や20段の多段圧延機(クラスタミルとも称する。ゼン
ジミアミルも含む)20で行われている。図において、
10は被圧延材、12U、12Lは、上下のワークロー
ル(WR)、14U、14Lは、上下の中間ロール(I
MR)、16U、16Lは、上下のバックアップロール
である。
【0003】このような多段圧延機では、ワークロール
12U、12Lを小径化できるので、従来の縦型配列の
圧延機に比べて、小さい圧延荷重で、高圧下が可能であ
るという利点を有する。しかしながら、一方で、ワーク
ロールを小径にすると、ロールの撓みが大きくなるた
め、耳伸び、腹伸び、クォータ伸び等の圧延材の形状不
良が発生し易いという問題点を有していた。
【0004】そこで従来から、このような形状不良の発
生を防止するべく、種々の解決策が提案されている。そ
の1つに、図2に示す如く、最も外側のバックアップロ
ール16U、16Lを軸方向に複数に分割し、各分割ロ
ールの変位量を調整することによって、圧延材の形状制
御を行う方法がある。しかしながら、この方法では、バ
ックアップロールとワークロールの間に中間ロール14
U、14Lが数多く存在すればするほど、その効果が小
さくなり、例えば12段のような多くの中間ロールを備
えた多段圧延機では、その能力を十分に発揮することは
できなかった。
【0005】この点を改善するものとして、特開昭58
−50108等では、ワークロールベンダーや中間ロー
ルベンダーを、上記バックアップロールの変位量調整法
と併用する方法が提案されている。しかしながら、この
方法では、装置が複雑になるという問題点の他、ロール
が細くなるほど、又、ロールバレルが長くなるほど、ベ
ンディング力が中央部まで作用し難くなるため、制御力
は圧延材端部のみに止どまるという問題点を有してい
た。
【0006】又、特開昭63−207405等には、中
間ロール14U、14Lの片側端部を先細り形状とし、
それぞれ単独に軸方向にシフトする方法が提案されてい
る。しかしながら、この方法においても、制御力が及ぶ
範囲は、テーパ部周辺だけに止まるという問題点を有し
ていた。
【0007】更に、特開昭63−30104等では、ロ
ールに3次式で近似できるS字状クラウンを付与し、且
つ、軸方向にシフト可能とした縦型配列の圧延機が提案
されている。このような装置の開発によって、腹伸び及
び耳伸びについては、かなり制御できるようになった。
【0008】しかしそれでも十分とは言い難く、一層の
改善策として、特開平3−13215等では、ワークロ
ール及び中間ロール群の中から選んだ、少なくと2本一
組の上下ロールに、片側端部が先細り状となるクラウン
を付与する一方、同じロール群の中から選んだ少なくと
も2本一組の上下ロールに、互いに同じ波形曲線の少な
くとも1波長分にわたるロールクラウンをそれぞれ付与
することが提案されている。これにより、クォータ伸び
や耳、腹複合伸び等の複雑な形状不良、更にはエッジド
ロップ等の修正も可能となった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これま
での技術は、全て、最も外側のバックアップロール16
U、16Lの軸方向分割数が、上下で対称のものに適用
され、図2に示すような、上下非対称のバックアップロ
ール分割パターンを持つ多段圧延機に適用した際に発生
する、板幅方向の形状非対称については、その制御がほ
とんど期待できないことから、その改善が要望されてい
た。
【0010】ここで、バックアップロールの分割パター
ンを上下で非対称にするのは、上下対称にバックアップ
ロール16U、16Lの分割位置を配置すると、上下ワ
ークロール12U、12Lの同一位置に自由変形部13
が発生し、形状制御のマイナス要因となるためである。
【0011】又、このような上下非対称の分割パターン
を持つバックアップロールを有する多段圧延機で、形状
が非対称になる理由は、次のとおりである。即ち、被圧
延材10における板幅方向の荷重分布は、バックアップ
ロール−中間ロール間、中間ロール−ワークロール間と
ワークロール−被圧延材間の荷重分布の合成により生じ
る。上下非対称のバックアップロールなので、当然、下
バックアップロール−下中間ロール間と、上バックアッ
プロール−上中間ロール間の荷重分布も上下非対称とな
る。しかし、各々板幅方向における荷重分布は、左右対
称であるので、図2に示す如く、左右対称のワークロー
ルを用いて圧延する場合は、形状の板幅方向における非
対称は生じない。ところが、後出図5に示すような、片
テーパを付与した左右非対称なワークロール20U、2
0Lを用いて圧延すると、各々テーパ付与部に荷重のピ
ークが発生するため、下中間ロール−下ワークロール間
と、上中間ロール−上ワークロール間の荷重分布に、板
幅方向の左右非対称が発生する。ここで、上下のワーク
ロール20U、20Lは、左右反対方向に同量シフトさ
れる。
【0012】上下対称ミルのように、バックアップロー
ル−中間ロール間の荷重分布が上下対称であれば、この
中間ロール−ワークロール間の荷重分布の左右非対称
も、被圧延材10の板中央を中心にして点対称になる
が、バックアップロール−中間ロール間の荷重分布が上
下非対称であるため、点対称とならず、板形状の左右非
対称を生じてしまう。
【0013】通常、圧延中の形状は、後出図5に示すよ
うに、圧延機20の出側に設置された形状検出器30に
よって検出される。この形状検出器30は、板幅方向位
置x(例えば両端を±1に正規化)での伸び率分布β
(x)を出力する。この伸び率分布β(x)から、4次
直交関数によって、次式で係数A0 〜A4 を算出する。
【0014】
【数1】
【0015】ここで、図3に示す如く、対称成分の2次
係数A2 は、耳伸び及び腹伸びを示し、4次係数A4
は、複合伸びを表現している。又、非対称成分の1次係
数A1は、オペレータ(OP)側とドライブ(DR)側
の伸び率差を表現し、3次係数A3 は、OP、DRのク
ォータ部分の差を表現している。なお、図3で用いられ
ている急峻度は、図4に示す如く、形状不良の繰り返し
長さlと波高さhを使って、次式により計算される。
【0016】 λ(%)=(h/l)×100 …(2)
【0017】形状制御は、各係数A1 〜A4 の目標値を
予め決めておき、これらと上記(1)式から算出される
検出値との偏差を無くすように行われる。具体的には、
1次係数A1 及び3次係数A3 に対しては、圧下レベリ
ング制御が行われ、2次係数A2 に対しては、左右対称
な中間ロールベンダー制御が行われ、4次係数A4 に
は、バックアップロールによるクラウン制御が行われ
る。
【0018】しかしながら、非対称成分である1次係数
A1 と3次係数A3 の両方を、同一のアクチュエータで
制御するのが困難であり、特に3次係数A3 を制御する
のが困難であった。
【0019】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、上下非対称の分割パターンを持った
バックアップロールを備えた多段圧延機においても、板
幅方向の形状非対称を制御可能とすることを課題とす
る。
【0020】
【課題を解決するための手段】本発明は、一対のワーク
ロールの背後に、それぞれ複数の中間ロール、及び、上
下非対称の分割パターンを持ったバックアップロールを
順次配置した多段圧延機による被圧延材形状制御方法
おいて、該ワークロール及び中間ロールからなるロール
群の中から選んだ少なくとも2本一組の上下ロールに、
互いに同じ波形曲線の少なくとも1波長にわたるロール
クラウンをそれぞれ付与し、しかも、上記の各クラウン
付与ロール対それぞれにつき、ロール軸方向が互いに逆
向きとなる配置とし、且つ、シフト位置を上下で単独に
制御するようにして、前記課題を解決したものである。
【0021】本発明は、又、一対のワークロールの背後
に、それぞれ複数の中間ロール、及び、上下非対称の分
割パターンを持ったバックアップロールを順次配置した
多段圧延機による被圧延材形状制御方法において、該ワ
ークロール及び中間ロールからなるロール群の中から選
んだ少なくとも2本一組の上下ロールに、片側端部が先
細りとなる形状のロールクラウンをそれぞれ付与し、し
かも、上記の各クラウン付与ロール対それぞれにつき、
ロール軸方向が互いに逆向きとなる配置とし、且つ、シ
フト位置を上下で単独に制御するようにして、同じく前
記課題を解決したものである。
【0022】又、前記シフト位置を、直交関数によって
算出される係数A0〜A4のうちのクォータ非対称を表
す3次係数A3を補償すべく、上下で単独に制御するよ
うにしたものである。
【0023】
【0024】本発明によれば、少なくとも2本一組の上
下ロールに、互いに同じ波形曲線の少なくとも1波長に
わたるロールクラウン、片側端部が先細り状となる
状のロールクラウンを付与し、該ロールクラウンを付与
したロールを、それぞれ、ロール軸方向が互いに逆向き
となるように配置し、且つ、上下単独でロール軸方向へ
の移動を可能としたので、例えば先細りクラウンと
延材とのエッジからの接触長さを変化させることがで
き、上下非対称バックアップロールによる板幅方向の形
状非対称を制御できるようになる。従って、ロール軸方
向への移動により、クォータ伸びや耳・腹複合伸び以外
に、圧下レベリングで修正不可能な板幅方向の形状非対
称も制御可能となる。
【0025】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施形態を詳細に説明する。
【0026】本発明を実施するための多段圧延機の実施
形態は、図5に示す如く、先細り形状のロールクラウン
が付与されたワークロール12U、12Lと、従来と同
様の中間ロール14U、14Lと、従来と同様の上下非
対称の分割パターンを持ったバックアップロール16U
(例えば7分割)、16L(例えば6分割)とを備えて
おり、前記ワークロール12U、12Lは、例えば、油
圧シリンダ等を用いて構成されたシフト装置24U、2
4Lによって、上下単独でロール軸方向への移動が可能
とされている。
【0027】前記多段圧延機20の出側には形状検出器
30が設けられ、該形状検出器30の出力が入力される
直交関数演算器32によって、前出(1)式により、1
次〜4次係数A0 〜A4 が算出される。該直交関数演算
器32で演算された各係数のうち、3次係数A3 のオペ
レータ側とドライブ側の差A3op −A3dr が制御器34
に入力され、前記シフト機構24U、24Lによって、
ワークロール12U、12Lのシフト位置が、それぞれ
単独に制御される。
【0028】図6は、上下非対称のバックアップロール
分割パターンを持つ多段圧延機において、片側に先細り
形状となるクラウンを付与して圧延した際に発生する、
板幅方向の形状非対称の一例を示したものである。ここ
で、被圧延材の板幅は1247mm、板厚は入側0.5
09mm、出側0.473mm、鋼種はSUS304、
母板厚は4.0mm、圧延荷重は747tonf、張力は、
入側15.9tonf、出側16.3tonf、ワークロールの
テーパは、上ワークロール12Uがオペレータ側、下ワ
ークロール12Lがドライブ側で、いずれも、 y=1.5sin(180x) の正弦波状テーパ、図7に示される被圧延材10の端面
とワークロール12の肩部の差を表わすEL値は160
mmである。
【0029】図から明らかなように、ドライブ(DR)
側(図の右側)の端部近傍では伸び率が0%となってい
るのに対して、オペレータ(OP)側(図の左側)の端
部近傍のA部では伸び率差が0になっておらず、形状非
対称となっている。
【0030】これに対して、本発明によりワークロール
12Uと12Lのシフト量を変え、ドライブ側のEL値
ELdrを160mm、オペレータ側のEL値ELopを1
57mmとした場合には、図8に示す如く、ドライブ
(DR)側だけでなくオペレータ(OP)側の伸び率も
0となり、図7に示されるような形状非対称を制御し
て、左右対称な形状とすることができた。
【0031】なお、前記実施形態においては、ロールベ
ンディングについての説明は省略されていたが、図9に
示す如く、例えば上下の中間ロール14U、14Lを、
矢印Bに示す如く、ベンディングするための、例えば油
圧シリンダで構成されるロールベンディング装置40を
付加することも可能である。
【0032】又、前記実施形態においては、上バックア
ップロール16Uが7分割、下バックアップロール16
Lが6分割とされていたが、上下のバックアップロール
の分割数や、上下の配置はこれに限定されず、他の分割
数としたり、あるいは上下のバックアップロールの分割
数を逆にすることも可能である。
【0033】又、本実施形態においては、上下のワーク
ロール12U、12Lに先細り形状が付与されていた
が、クラウンを付与するロールの種類やクラウンの形状
は、これに限定されず、中間ロールにクラウンを付与し
たり、先細り形状以外の、同じ波形曲線の少なくとも1
波長にわたるクラウンを付与したりすることも可能であ
る。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、上下非対称のバックア
ップロール分割パターンを持つ多段圧延機において、板
幅方向の形状非対称も制御可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】多段圧延機の構成を示す側面図
【図2】上下非対称のバックアップロール分割パターン
を持つ多段圧延機の構成を示す正面図
【図3】形状不良の種類を示す線図
【図4】図3で用いられている急峻度を説明するための
線図
【図5】本発明を実施するための多段圧延機の実施形態
の構成を示すブロック線図
【図6】上下非対称のバックアップロール分割パターン
を持つ多段圧延機において、片側に先細り状となるクラ
ウンを付与して圧延した際に発生する板幅方向の形状非
対称の一例を示す線図
【図7】図6のワークロールシフト量を説明するための
断面図
【図8】図6と同じ条件で本発明を適用した場合の板幅
方向の形状の一例を示す線図
【図9】本発明を実施するための多段圧延機の変形例を
説明するための正面図
【符号の説明】
10…被圧延材 14U、14L…中間ロール 16U、16L…バックアップロール 20…多段圧延機 12U、12L…ワークロール 24U、24L…シフト装置 30…形状検出器 32…直交関数演算器 34…制御器 40…ロールベンディング装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B21B 37/38 B21B 37/00 116Q 116B (72)発明者 舘野 純一 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎 製鉄株式会社 技術研究所内 (56)参考文献 特開 平8−290209(JP,A) 特開 平8−276204(JP,A) 特開2001−1012(JP,A) 特開 平8−90008(JP,A) 特開 平5−337517(JP,A) 特開 昭58−50108(JP,A) 特開 昭63−207405(JP,A) 特開 平3−13215(JP,A) 実開 平1−139901(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21B 13/14 B21B 27/02 B21B 37/00 B21B 37/38

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一対のワークロールの背後に、それぞれ複
    数の中間ロール、及び、上下非対称の分割パターンを持
    ったバックアップロールを順次配置した多段圧延機によ
    る被圧延材形状制御方法において、 該ワークロール及び中間ロールからなるロール群の中か
    ら選んだ少なくとも2本一組の上下ロールに、互いに同
    じ波形曲線の少なくとも1波長にわたるロールクラウン
    をそれぞれ付与し、 しかも、上記の各クラウン付与ロール対それぞれにつ
    き、ロール軸方向が互いに逆向きとなる配置とし、 且つ、シフト位置を上下で単独に制御することを特徴と
    する多段圧延機による被圧延材形状制御方法
  2. 【請求項2】一対のワークロールの背後に、それぞれ複
    数の中間ロール、及び、上下非対称の分割パターンを持
    ったバックアップロールを順次配置した多段圧延機によ
    る被圧延材形状制御方法において、該ワークロール及び中間ロールからなるロール群の中か
    ら選んだ少なくとも2本一組の上下ロールに、片側端部
    が先細りとなる形状のロールクラウンをそれぞれ付与
    し、 しかも、上記の各クラウン付与ロール対それぞれにつ
    き、ロール軸方向が互いに逆向きとなる配置とし、 且つ、シフト位置を上下で単独に制御する ことを特徴と
    する多段圧延機による被圧延材形状制御方法
  3. 【請求項3】前記シフト位置を、直交関数によって算出
    される係数A0〜A4のうちのクォータ非対称を表す3
    次係数A3を補償すべく、上下で単独に制御することを
    特徴とする請求項1又は2に記載の多段圧延機による被
    圧延材形状制御方法。
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JP5905322B2 (ja) * 2012-04-25 2016-04-20 Primetals Technologies Japan株式会社 作業ロールシフト機能を具備した圧延機
CN114260316B (zh) * 2020-09-16 2024-04-05 宝山钢铁股份有限公司 森吉米尔轧机第二中间辊的从动辊
CN114289522A (zh) * 2021-12-20 2022-04-08 宝钢轧辊科技有限责任公司 基于正交试验的森吉米尔二十辊轧机辊系轧制工艺参数的优化方法
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