JP3511750B2 - 圧延方法および圧延機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、上下ワークロー
ルのみをクロスさせて圧延する圧延方法および圧延機に
関する。

【０００２】

【従来の技術】圧延製品の板幅方向の厚み精度に対する
要求が厳しくなっており、これに対応できる圧延機の一
つとして、ワークロールをわずかにクロスさせて圧延す
るクロスロール圧延機がある。

【０００３】これまでに実用化されているクロスロール
圧延機では、例えば特開昭５７−１９０７０４号公報な
どに開示されているように、上ワークロールと上バック
アップロールを１組とすると共に、下ワークロールと下
バックアップロールを１組とし、上下それぞれ１組のロ
ールをペアでクロスするペアクロス方式が採用されいて
いる。

【０００４】しかしながら、ペアクロス方式のクロスロ
ール圧延機では、上下ワークロールに加え、上下バック
アップロールにクロス機構が必要となり、構造が複雑に
なったり、圧延加重を加える圧下スクリューとのずれな
どの問題があり、かかる問題を解消するため、ワークロ
ールのみをクロスして圧延するワークロールクロス圧延
機が提案されている。

【０００５】例えば、特開平５−５０１１０号公報に開
示されているワークロールクロス圧延機では、図７
（ａ）に示すように、上下ワークロール１、２のロール
チョック３、４に対応してハウジング５のプロジェクト
ブロック６に油圧ジャッキ７を設け、油圧ジャッキ７を
駆動することでロールチョック３、４を水平方向にスラ
イドさせて上下ワークロール１、２をクロス状態にする
ようにしている。

【０００６】そして、このワークロール１、２のクロス
状態では、図７（ｂ）に平面状態を示すように、上下バ
ックアップロール８、９の軸線Ｌｂの幅方向中心（ミル
中心）Ｏをクロス中心Ｏｃとして、上下ワークロール
１、２が水平面（圧延送り方向と同一面）でクロスした
状態となる。

【０００７】さらに、このクロスロール圧延機では、ロ
ールクロスに伴って発生するスラスト力を小さくしてワ
ークロールクロス圧延機を実用化できるように、上下ワ
ークロール１、２と上下バックアップロール８、９との
間を潤滑する潤滑油供給装置１０および余剰潤滑油を掻
き取るスクレーパ１１が設けてある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このようなワークロー
ルクロス圧延機では、上ワークロール１は、上バックア
ップロール８の外周の最下点（頂点）を結ぶ線上の１点
と接した状態で傾斜されると共に、下ワークロール２
は、下バックアップロール９の外周の最上点（頂点）を
結ぶ線上の１点と接した状態で傾斜されて、ワークロー
ルクロス状態となっており、平行な上下バックアップロ
ール８、９に対して傾斜した姿勢で上下ワークロール
１、２が接触するため、上下ワークロール１、２と上下
バックアップロール８、９とのロール間に作用する線圧
分布（実質的には面圧分布）は、図８に示すように、接
触点となる中央部が最大で両端部が小さくなる。

【０００９】そして、この線圧分布の最大値と最小値を
比較すると、２倍程度の差があり、中央部の高い面圧に
よってロール表面の疲労破壊や摩耗の増大を招く、とい
うペアクロス方式の圧延機では生じない新たな問題があ
る。

【００１０】この発明は、上記事情を考慮し、ワークロ
ールクロス圧延を行う場合にもロール間の線圧分布を均
一化でき、ロールの疲労破壊やロール摩耗を防止できる
圧延方法および圧延機を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の発明の圧延方法は、上下バックアップロ
ールを平行状態にしたまま上下ワークロールをわずかに
クロスさせて圧延するに際し、前記上下バックアップロ
ールに、上下ワークロールのクロス角に応じて外周面の
凹状の曲面を変化させた凹クラウンを与えてワークロー
ルクロス圧延するようにしたことを特徴とする。

【００１２】請求項２の発明の圧延方法は、上下バック
アップロールを平行状態にしたまま上下ワークロールを
わずかにクロスさせて圧延するクロスロール圧延機にお
いて、前記上下バックアップロールに、上下ワークロー
ルのクロス角に応じて変化させるクラウン可変機構を設
けた凹クラウンを形成したことを特徴とする。

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【作用】請求項１の発明では、上下バックアップロール
を平行状態にしたまま上下ワークロールをわずかにクロ
スさせて圧延する場合に、上下バックアップロールに凹
クラウンを与えて、かつ上下バックアップロールの凹ク
ラウンを、上下ワークロールのクロス角が大きいほど大
きく、上下ワークロールのクロス角が小さいほど小さく
制御することにより、クロス角の大きさによらず、ワー
クロールをクロスさせたときに発生するワークロールと
バックアップロール間の線圧分布をより平滑化すること
ができる。

【００１６】

【００１７】請求項２の発明では、上下ワークロールの
みをわずかにクロスさせて圧延するクロスロール圧延機
の上下バックアップロールに凹クラウンを形成し、かつ
クラウン可変機構によって上下バックアップロールの凹
クラウンを、上下ワークロールのクロス角が大きいほど
大きく、上下ワークロールのクロス角が小さいほど小さ
く制御することにより、クロス角の大きさによらず、ワ
ークロールをクロスさせたときに発生するワークロール
とバックアップロール間の線圧分布をより平滑化するこ
とができる。

【００１８】

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図面に
基づいて説明する。図１はこの発明を４段圧延機に適用
した第１実施例の概略斜視図である。

【００２０】このクロスロール圧延機２０は、上下ワー
クロール２１、２２と上下バックアップロール２３、２
４を備えた４段圧延機であり、上下ワークロール２１、
２２のみをわずかにクロスさせて圧延するワークロール
クロスミルとして構成されている。

【００２１】ワークロール２１、２２は、通常のワーク
ロールと同様に円柱状に形成され、必要に応じて予めロ
ールクラウンが形成されたり、ロールベンディングが与
えられて使用される。

【００２２】一方、上下バックアップロール２３、２４
はクロスすることなく使用され、圧延送り方向と直交す
る方向（圧延幅方向）と平行に配置され、その外周面
が、軸線方向中央部が凹んだ凹状の曲面に形成されてい
る。つまり、外周面に凹クラウンが与えられている。

【００２３】この上下バックアップロール２３、２４の
凹クラウンは、上下ワークロール２１、２２をクロス状
態として圧延する場合に、上下ワークロール２１、２２
に生じる凸形のクラウンを相殺する凹形とされている。

【００２４】具体的には、上下バックアップロール２
３、２４の凹クラウンは、上下ワークロール２１、２２
をクロス状態として圧延する場合に、クロス角を０度か
ら最大値（通常３度程度）までクロスさせたときに、上
ワークロール２１と上バックアップロール２３との間、
または、下ワークロール２２と下バックアップロール２
４との間のロール間の接触部の線圧分布が、できる限り
平滑化されるように決定されている。

【００２５】例えば、この上下バックアップロール２
３、２４の凹クラウンを、図２（ａ）に示すように、ク
ロス角の最大値の１／２の角度である１．５度に上下ワ
ークロール２１、２２をクロスさせたときに、上下バッ
クアップロール２３、２４の外周と隙間無く線接触する
状態になるように設定する。

【００２６】そうすると、このクロス角の最大値の１／
２の角度である１．５度に上下ワークロール２１（２
２）をクロスさせた状態では、ワークロール２１（２
２）のみのクロス状態であるにも拘らず、バックアップ
ロールもクロスさせるペアクロスの場合と同じように、
ワークロール２１（２２）とバックアップロール２３
（２４）とのロール間の接触状態が、完全な線接触状態
となって、ワークロール２１（２２）に生じる凸形のク
ラウンを相殺することになり、ロール間線圧分布がほぼ
均一な直線状になる。

【００２７】一方、このクロス角の最大値の１／２の角
度である１．５度より小さいクロス角（０〜１．５度）
に上下ワークロール２１（２２）をクロスさせた状態で
は、図２（ｂ）に示すように、バックアップロール２３
（２４）の外形が凹状の曲面となっているので、ワーク
ロール２１（２２）とバックアップロール２３（２４）
の両端部が接触し、中央部に隙間が形成される状態とな
る。しかし、この場合のロール間隙は、バックアップロ
ールを従来の円柱状にした場合と比べると小さく、線圧
分布の最大値と最小値の比が１．１程度と小さくなって
いる。

【００２８】反対に、このクロス角の最大値の１／２の
角度である１．５度より大きいクロス角（１．５〜３
度）に、上下ワークロール２１（２２）をクロスさせた
状態では、図２（ｃ）に示すように、バックアップロー
ル２３（２４）の外形が凹状の曲面となっていても、ワ
ークロール２１（２２）とバックアップロール２３（２
４）の両端部に隙間が形成され、中央部が接触した状態
となる。しかし、この場合のロール間隙も、バックアッ
プロールを従来の円柱状にした場合に比べると小さく、
線圧分布の最大値と最小値の比が１．１程度と小さくな
っている。

【００２９】以上のように、バックアップロール２３、
２４に適当な大きさの凹クラウンを与えることで、従来
のワークロールクロス圧延機では線圧分布の最大値と最
小値の比が２倍程度と非常に大きくなっていたのに対
し、その比を１．１倍程度まで小さくして平滑化するこ
とができる。

【００３０】従って、ワークロール２１、２２のロール
表面の面圧が局部的に大きくなって疲労破壊の原因とな
ったり、ロールの摩耗増大や損傷を防止することができ
る。また、ロール間の線圧分布が平滑化されることか
ら、ロールクロス機構に加わる荷重も軽減でき、構造を
単純化することが可能となると共に、保守点検が容易と
なり、圧延機のコスト低減を図ることもできる。

【００３１】一方、このようなバックアップロール２
３、２４の外形を凹状の曲面に形成し、あるクロス角、
例えば最大クロス角度の１／２のときにワークロールと
完全に線接触するようにすると、この状態では、ペアク
ロス式のクロスロール圧延機と同様になるとともに、こ
の状態からクロス角を小さくしたり、大きくするいずれ
の場合でも、円柱状のバックアップロールを用いる場合
に比べてワークロールとの接触長が増大する分だけワー
クロール両端部のクラウン調整のための制御量が減少す
ることが懸念されるが、図３に示すように、線圧分布の
最大値を１／２程度とするようなバックアップロールの
外形とする場合でもワークロールのクラウン調整のため
の制御量の減少は１０％程度となり、実用上問題なくク
ラウン制御を行うことができる。

【００３２】そして、このようなクロスロール圧延機を
用いるクロスロール圧延方法によって、ワークロール２
１、２２をクロス状態とすることによって発生する凸形
クラウンをバックアップロール２３、２４に形成した凹
形のクラウンで相殺するようにしてワークロールクロス
圧延を行うようにすることで、ワークロール２１、２２
とバックアップロール２３、２４との間のロール間の線
圧分布を平滑化することができる。

【００３３】従って、このクロスロール圧延方法によっ
ても同様にロールの疲労破壊を防止できると共に、摩耗
や破損を防止することができる。

【００３４】また、このバックアップロールに凹状のク
ラウンを与えることで、バックアップロールをワークロ
ールと共にクロスするペアクロスのロール間線圧分布の
均一化の特徴を生かしつつ、ワークロールのみをクロス
するワークロールクロス圧延機の特徴であるワークロー
ルのクラウン制御量の増大での影響を極力減らして両立
することができる。

【００３５】次に、この発明の第２実施例を説明する。
図４は実施例の圧延機２０Ａの概略構成図、図５は同圧
延機２０Ａに用いる上下バックアップロール２３Ａ、２
４Ａの断面を示す。この実施例では、外周面に与える凹
クラウンを調整することのできるバックアップロール２
３Ａ、２４Ａを用いたことを特徴としている。

【００３６】このクラウン量を調整可能なバックアップ
ロール２３Ａ、２４Ａは、図５に示すように、ロールア
ーバ３１と、予め所定の大きさの凹クラウンが与えられ
てロールアーバ３１の外周に嵌合されたスリーブ３２と
を備える。スリーブ３２の軸方向両端部内周には、それ
ぞれ端部側に行くほど大径になるテーパ面３３が形成さ
れ、このテーパ面３３とロールアーバ３１の外周との間
に、テーパ筒状の中空部３４が画成されている。中空部
３４は外端部がスクリューリング３５で塞がれており、
中空部３４内には、中空部３４に導入される油圧によっ
てロール軸線方向にスライドさせられるテーパリング状
の２種のピストン３８ａ、３８ｂが収容されている。ピ
ストン３８ａ、３８ｂの外周のテーパ面は、スリーブ３
２のテーパ面３３と同じテーパ角に設定されている。中
空部３４には、ピストン３８ａ、３８ｂを軸線方向両側
にそれぞれ移動できるよう、ロールアーバ３１側よりそ
れぞれ別系統の圧油通路３９ａ、３９ｂ、３９ｂが連通
されている。

【００３７】そして、ピストン３８ａ、３８ｂの移動に
よるくさび作用により、バックアップロール２３Ａ、２
４Ａの外形（例えば両端部）を直径方向に二点鎖線で示
すように膨張させたり縮径させることができ、それによ
り凹クラウンを変化させ得るようになっている。ここで
は、中空部３４とピストン３８ａ、３８ｂにより、クラ
ウン可変機構３０が構成されている。

【００３８】図６（ａ）〜（ｃ）は、ピストン３８ａ、
３８ｂの移動位置による、凹クラウンの変化を示す。
（ａ）のように、両方のピストン３８ａ、３８ｂを共に
外側に移動してくさび作用を発生しないようにした場合
は、最もクラウン量が小さくなる。（ｂ）のように、一
方のピストン３８ａのみ内側に移動して、くさび作用を
発生させた場合は、中間のクラウン量となる。また、
（ｃ）のように、両方のピストン３８ａ、３８ｂを共に
内側に移動して、くさび作用を発生させた場合は、最も
クラウン量が大きくなる。

【００３９】図４に示すように、この実施例の圧延機２
０Ａでは、上述した凹クラウンを調節できるバックアッ
プロール２３Ａ、２４Ａを使用しており、少なくともワ
ークロール２１、２２のクロス角θに応じて、ピストン
３８ａ、３８ｂの位置を制御し、凹クラウンを調節する
ようにしている。

【００４０】そのため、油圧制御弁４０からは、ベンデ
イング機構４３、４４やクロスシリンダ４５、４６への
油圧供給路の他に、クラウン可変機構３０へも油圧供給
路４１、４２が接続されている。また、クロス角センサ
４７、４８からの信号を演算手段４９を介して制御装置
５０に取り込み、この信号とピストン３８ａ、３８ｂの
位置信号、ベンディング圧信号に基づいて、油圧制御弁
４０を制御するようになっている。

【００４１】この実施例では、上下バックアップロール
２３Ａ、２４Ａの凹クラウンを、上下ワークロール２
１、２２のクロス角が大きいほど大きく、上下ワークロ
ール２１、２２のクロス角が小さいほど小さく制御する
ことにより、クロス角の大きさによらず、ワークロール
２１、２２をクロスさせたときに発生するワークロール
２１、２２とバックアップロール２３Ａ、２４Ａ間の線
圧分布を、第１実施例よりも更に平滑化することができ
る。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、上下バックアップロールを平行状態にしたまま
上下ワークロールをわずかにクロスさせて圧延する場合
に、上下バックアップロールに凹クラウンを与えて、か
つ前記凹クラウンを、上下ワークロールのクロス角に応
じて変化させるので、クロス角の大きさによらず、ワー
クロールとバックアップロール間の線圧分布をより平滑
化することができる。

【００４３】

【００４４】請求項２の発明によれば、上下ワークロー
ルのみをわずかにクロスさせて圧延する圧延機の上下バ
ックアップロールに凹クラウンを形成し、上下バックア
ップロールの凹クラウンを、上下ワークロールのクロス
角に応じてクラウン可変機構によって変化させるように
したので、クロス角の大きさによらず、ワークロールと
バックアップロール間の線圧分布をより平滑化すること
ができる。

【００４５】

【００４６】そして、これら圧延方法および圧延機によ
れば、ロール間の線圧分布が均一化されることから、ロ
ールクロス機構に加わる加重も軽減でき、構造を単純か
することが可能になると共に、保守点検が容易となり、
圧延機のコスト低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を４段圧延機に適用した第１実施例の
概略斜視図である。

【図２】この発明の圧延方法および圧延機の第１実施例
にかかるクロス角を変えた場合のロール間線圧分布の説
明図である。

【図３】この発明の圧延方法および圧延機の第１実施例
にかかるワークロールクラウンの制御量を従来と比較し
た説明図である。

【図４】この発明の第２実施例の概略斜視図である。

【図５】第２実施例に用いるバックアップロールの断面
図である。

【図６】同バックアップロールの凹クラウンの変化を示
す概略図である。

【図７】従来のクロスロール圧延機にかかる断面図およ
びワークロールのクロス状態の平面図である。

【図８】従来のワークロールクロス圧延機のロール間線
圧分布の説明図である。

【符号の説明】 ２０，２０Ａ クロスロール圧延機 ２１ 上ワークロール ２２ 下ワークロール ２３，２３Ａ 上バックアップロール ２４，２４Ａ 下バックアップロール ３０ クラウン可変機構 θ クロス角

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｂ２１Ｂ 31/16 Ｂ２１Ｂ 31/16 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21B 1/00 - 1/46 B21B 13/14 B21B 27/00 - 29/00 B21B 31/16

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下バックアップロールを平行状態にし
   たまま上下ワークロールをわずかにクロスさせて圧延す
   るに際し、前記上下バックアップロールに、上下ワーク
   ロールのクロス角に応じて外周面の凹状の曲面を変化さ
   せた凹クラウンを与えてワークロールクロス圧延するよ
   うにしたことを特徴とする圧延方法。
2. 【請求項２】 上下バックアップロールを平行状態にし
   たまま上下ワークロールをわずかにクロスさせて圧延す
   るクロスロール圧延機において、前記上下バックアップ
   ロールに、上下ワークロールのクロス角に応じて変化さ
   せるクラウン可変機構を設けた凹クラウンを形成したこ
   とを特徴とする圧延機。