JP3786065B2 - 圧延ロール及びそれを用いる圧延機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多段圧延機における圧延ロール及びそれを用いる圧延機に関する。尚、圧延ロールとは、被圧延材に接する作業ロール，作業ロールをサポートする中間ロール，及び中間ロールを支持するロールを指す。
【０００２】
【従来の技術】
複数のロールを介して被圧延材を圧下して圧延する多段圧延機においては、被圧延材の幅方向分布を凸状または凹状に自在に制御する能力をもつことは様々の条件の変動の中で所定の板クラウンを得るために必要である。
【０００３】
このような板クラウンを制御する手段として、本出願人は先に特許文献１に開示のごとき圧延機を提案した。
【０００４】
これは、図４（Ａ）に示すように、４段以上の多段圧延機（図は６段）であって、少なくとも１対以上の上下ロール（中間ロール４２）がロール軸方向にシフト可能に且つそれらのロール同士が点対称に配置されると共にワークロール４１にロールベンディング装置を備えて構成され、そのシフトされる上下ロール（中間ロール４２）が図４（Ｂ）に示すようにロール軸方向の一方から他方へ、どのシフト位置でも補強ロール（控えロール４３）と接触しない小径部を主体とする延長バレル部：Ａ、補強ロール（控えロール４３）と接触する円筒ロール部：Ｂ、円筒ロール部の端部から径が漸減していく漸減領域：Ｃ、漸減領域の端部から径が漸増する漸増領域：Ｄ、の４領域の形状部分を有するように構成されたものである。尚、図中ロールの重合部は弾性つぶれによって変形する部分である。
【０００５】
これにより、漸減領域：Ｃと漸増領域：Ｄの両方の外周面がロールの軸線に対して逆方向に傾斜しているので直径の最大変化量を大きく低減でき、板幅の狭い狭幅板のみならず広幅板の場合でも、被圧延材２の凹クラウン制御と凸クラウン制御の両方がロールシフトによってできるばかりでなく、ロール接触面圧を過大にすることなく、クラウン制御範囲を広げることができる。
【０００６】
また、円筒ロール部：Ｂを設けたことで局部面圧を防ぐことができ、更に、延長バレル部：Ａを設けたことで、狭幅板の場合に中間ロール３の軸方向シフトとロールベンディングによって圧延機の弾性変形を通して被圧延材２の板クラウンを自由に制御することができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−９５０５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、圧延機では圧延ロールが圧延作業によって磨耗して初期形状から変化するため、磨耗が進行して形状制御機能が低下すると正規形状のものと交換し、磨耗した圧延ロールはロール研削盤によって所定形状に研削し直して再使用に供される。つまり、複数本のロールを用意し、研削を繰り返して使い回しするものである。
【０００９】
しかしながら、上記のごとき領域Ｂ，Ｃ，Ｄを有する圧延ロールの研削は、径変化のない領域Ｂと領域Ｃ，Ｄとを別工程で研削しなければならず、面倒で時間を要する。多点の数値制御のロール研削盤では一工程で研削することができるが、その場合、多大な設備コストを要すると共に数値の入力が面倒であるという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、設備コストを要することなく容易に研削することのできる圧延ロール及びそれを用いる多段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】
上記目的を達成する本発明に係る圧延ロールは、ロール軸方向の一方から他方へ、７点によって定義される６次関数曲線によって、どのシフト位置でも補強ロールと接触しない小径部を主体とする延長バレル部、補強ロールと接触する円筒ロール部、円筒ロール部の端部から径が漸減していく漸減領域、漸減領域の端部から径が漸増する漸増領域、の４領域の形状部分を有して形成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、上記円筒ロール部は、上記漸減領域及び漸増領域における直径変化量の１／５以内の範囲で径変化する曲面状であることを特徴とする。
【００１３】
更に、上記圧延ロールを用いる圧延機として、４段以上の多段圧延機であって、上記圧延ロールがロール軸方向にシフト可能且つそれらのロール同士が点対称に配置されて構成されていることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明における圧延ロールの一構成例であるシフトロールの外形図である。尚、以下の説明で、ロール軸方向にシフト可能に構成されたロール（ワークロールまたは中間ロール）を単にシフトロールと呼ぶ。
【００１５】
図示シフトロール１は、ロール軸方向の一方から他方へ、どのシフト位置でも補強ロールと接触しない小径部を主体とする延長バレル部：Ａ、補強ロールと接触する円筒ロール部：Ｂ、円筒ロール部の端部から径が漸減していく漸減領域：Ｃ、漸減領域の端部から径が漸増する漸増領域：Ｄ、の４領域の形状部分を有して形成されている。
【００１６】
ここで、延長バレル部：Ａを除く表面形状は、シフトロールの回転軸方向をＸ軸方向，径方向をＹ軸方向とする二次元デカルト座標において、６次以上の高次多項関数で定義される形状となっている。
【００１７】
即ち、円筒ロール部：Ｂの始点をｄ₁，円筒ロール部：Ｂの中間部をｄ₂，円筒ロール部：Ｂと漸減領域：Ｃの境界部（即ち漸減領域：Ｃの始点）をｄ₃，漸減領域：Ｃの中間部をｄ₄，漸減領域：Ｃと漸増領域：Ｄの境界の最小径部（即ち漸増領域：Ｄの始点）をｄ₅，漸増領域：Ｄの中間部をｄ₆，及び漸増領域：Ｄの終点をｄ₇とし（ｄ₁〜ｄ₇各点はそれぞれＸ，Ｙの座標数値を持つ）、
高次多項関数は、
ｙ＝α₁ｘ⁶＋α₂ｘ⁵＋α₃ｘ⁴＋α₄ｘ³＋α₃ｘ²＋α₆ｘ＋α₇＋ｆ（ｘ）…式１
によって定義され、（α₁，α₂，α₃，α₄，α₃，α₆，α₇は、ｄ₁，ｄ₂，ｄ₃，ｄ₄，ｄ₃，ｄ₇のＸ，Ｙ座標値から連立方程式手法によって数値が決まる定数である）
且つ、
｜Ｙｄ₁−Ｙｄ₂｜＝ΔｄＢ
｜Ｙｄ₅−Ｙｄ₇｜＝ΔｄＣＤ として、
ΔｄＢ＜ΔｄＣＤ×０．１…式２
の条件を充たす６次関数によって形成されているものである。尚、式１中のｆ（ｘ）は、ロール撓みを補正する正弦関数等、他の要素を補正するための補正関数である。
【００１８】
このような６次関数によって表面形状を定義することにより、使用によって磨耗したロールを所定形状に研削し直す際に、関数制御によるロール研削盤によって研削することができる。つまり、高価な多点の数値制御のロール研削盤を用いて面倒な数値入力を要することなく研削を行うことができるものである。尚、規定点は上記上記構成例に限らず適宜変更可能なものである。
【００１９】
図２は上記のごときシフトロール１を中間ロールに用いた６段圧延機の概念構成図である。尚、本発明の圧延機は、４段以上の多段圧延機であって、少なくとも１対以上の上下ロールがロール軸方向にシフト可能に構成され、かつそれらのロール同士が点対称に配置されている圧延機に適用できる。
【００２０】
図示圧延機１０は、ワークロール１１と中間ロール１２と補強ロールとしての控えロール１３とを備え、かつ中間ロール１２をロールベンドするロールベンディング装置と、中間ロール１２をロール軸方向へシフトするシフト装置とを備え、上下ロールが点対称に配置されている。図中、下側のロールには上側のロールと同符号に「′（ダッシュ）」を付して示している。ロールベンディング装置とシフト装置は、従来周知の構成のものを適用できる。
【００２１】
このような圧延機１０によれば、中間ロール１２をシフトし、ロールベンディングをかけて板クラウン制御をすることができる。
【００２２】
即ち、図２に示す状態は、中間ロール１２を漸増領域：Ｄ側にシフトし、主に漸減領域：Ｃの部分で被圧延材２を圧延しているので板クラウンは凸クラウンからほぼフラットになっている。これに対し、図３（Ａ）に示すように、中間ロール１２を漸増領域：Ｄ側にシフトし、主に円筒ロール部：Ｂと漸減領域：Ｃとで被圧延材２を圧延しロールベンディングによる弾性変形を大きくして板クラウンを凹クラウン制御を行うことができ、また、図３（Ｂ）に示すように、中間ロール１２を延長バレル部：Ａ側にシフトし、漸減領域：Ｃと漸増領域：Ｂの部分で被圧延材２を圧延することで、凸クラウン制御を行うことができるものである。
【００２３】
ここで、領域Ｂ，Ｃ，Ｄでは中間ロール３のロール形状変化をワークロール１１の撓みに転写させるためには、中間ロール１２の径変化が過大であっては、中間ロール１２と補強ロール１３の間に、あるいは中間ロール１２とワークロール１１の間に空間ができ、圧力分布が伝わらず、中間ロール１２のロール形状の変化をワークロール１１の曲げに効率的に与えにくい。一般に圧延条件によって異なるが、大きい場合でこの空間を防ぐための径変化量は半径で０．３ｍｍ程度といわれているので、領域Ｂ，Ｃ，Ｄでの半径変化量：ΔｄＣＤは０．４ｍｍ程度を越えないように設定する。これに対し、円筒ロール部：Ｂの半径変化量：ΔｄＢは１０％以内（直径で２０％以内）であれば、弾性変形範囲内で無視し得ると共に高次関数近似が容易となる。
【００２４】
また図示のごとき構成で、中間ロール１２の本発明の形状変化を被圧延材２に有効に加えるためには、領域Ｂ，Ｃ，Ｄの部分は控えロール１３、ワークロール１１との弾性接触が望ましため、領域Ｂ，Ｃ，Ｄの合計長さ控えロール１３のロールバレルの長さとほぼ等しいか、それ以上の長さをもつことが有効である。
【００２５】
上記のごときシフトロール（中間ロール１２）を備えて構成された圧延機１０によれば、被圧延材２の凹クラウン制御と凸クラウン制御の両方がシフトロール（中間ロール１２）のロールシフトによってできるばかりでなく、ロール接触面圧を過大にすることなくクラウン制御範囲を広げることができるものである。
【００２６】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論であり、例えばいわゆるクラスタタイプのミルに適用しても良いものである。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の圧延ロールによれば、ロール軸方向の一方から他方へ、７点によって定義される６次関数曲線によって、どのシフト位置でも補強ロールと接触しない小径部を主体とする延長バレル部、補強ロールと接触する円筒ロール部、円筒ロール部の端部から径が漸減していく漸減領域、漸減領域の端部から径が漸増する漸増領域、の４領域の形状部分を有して形成されていることにより、当該圧延ロールのロールシフトによって被圧延材の凹クラウン制御と凸クラウン制御がロール接触面圧を過大にすることなく広い範囲で行うことができると共に、使用によって磨耗したロールを所定形状に研削し直す際に、関数制御によるロール研削盤によって研削することができる。つまり、高価な多点の数値制御のロール研削盤を用いて面倒な数値入力を要することなく、容易に研削を行うことができるものである。
【００２８】
また、上記円筒ロール部は、上記漸減領域及び漸増領域における直径変化量の１／５以内の範囲で径変化する曲面状であることにより、クラウン制御機能を維持したままで６次関数曲線による近似がより容易となる。
【００２９】
更に、上記圧延ロールを用いる多段圧延機によれば、４段以上の多段圧延機であって、上記圧延ロールがロール軸方向にシフト可能且つそれらのロール同士が点対称に配置されて構成されていることにより、圧延ロールのロールシフトによって被圧延材の凹クラウン制御と凸クラウン制御がロール接触面圧を過大にすることなく広い範囲で行うことができると共に、使用によって磨耗したロールを所定形状に研削し直す際に、高価な多点の数値制御のロール研削盤を用いて面倒な数値入力を要することなく関数制御によるロール研削盤によって容易に研削を行うことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明における圧延ロールの一構成例であるシフトロールの外形図である。
【図２】シフトロールを中間ロールに用いた６段圧延機の概念構成図である。
【図３】クラウン制御の説明図である。
【図４】（Ａ）は従来例としての多段圧延機の概念図，（Ｂ）はそのシフトロールの外形図である。
【符号の説明】
１ シフトロール（圧延ロール）
２ 被圧延材
１０ 多段圧延機
１１ ワーククロール
１２ 中間ロール（シフトロール）
１３ 控えロール（補強ロール）
Ａ 延長バレル部
Ｂ 円筒ロール部
Ｃ 漸減領域
Ｄ 漸増領域

Claims (3)

1. ロール軸方向の一方から他方へ、７点によって定義される６次関数曲線によって、どのシフト位置でも補強ロールと接触しない小径部を主体とする延長バレル部、補強ロールと接触する円筒ロール部、円筒ロール部の端部から径が漸減していく漸減領域、漸減領域の端部から径が漸増する漸増領域、の４領域の形状部分を有して形成されていることを特徴とする圧延ロール。
2. 上記円筒ロール部は、上記漸減領域及び漸増領域における直径変化量の１／５以内の範囲で径変化する曲面状であることを特徴とする請求項１に記載の圧延ロール
3. ４段以上の多段圧延機であって、上記圧延ロールがロール軸方向にシフト可能且つそれらのロール同士が点対称に配置されて構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧延ロールを用いる圧延機。

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