JP4052413B2

JP4052413B2 - 熱間圧延設備のピンチロール

Info

Publication number: JP4052413B2
Application number: JP22281099A
Authority: JP
Inventors: 律男橋本; 三博高木; 雅司吉川
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-08-05
Filing date: 1999-08-05
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2019-08-05
Also published as: JP2001047119A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱間圧延設備のピンチロールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に従来技術による熱間圧延設備１００のピンチロールを示す。ピンチロール１０２、１０４の平坦部１０２ａ、１０４ａが帯板２０を挟み込み回転することにより、帯板２０に張力を付与しながら、該帯板２０が図５の紙面に対して垂直方向に搬送される。これと同時に加圧装置１２０ａ、１２０ｂによりピンチロールの軸受け部への加圧力を左右で調整することにより、帯板２０の搬送位置が制御されると供に、帯板２０へ付与される張力が制御される。従来技術ではピンチロールとしてロール表面が円柱状のフラットロールが採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、図５に示す従来技術によるピンチロールでは、搬送する帯板２０の温度がピンチロール１０２、１０４に比べて高い場合、または、内部水冷型のロールを用いた場合に以下の不具合を生じる。
【０００４】
一般に水冷ピンチロールの場合に、ロールの水冷壁の厚さは圧下力に対する強度を確保するために相応に厚くなっている。そのために、ピンチロール１０２、１０４が帯板２０をかみ込んだ直後は、ピンチロール１０２、１０４と帯板２０が接触した側部１０２ａのみが加熱され、この加熱された側部１０２ａが凸状に、そして加熱されていない側部１０２ｂが凹状に変形する（図６（ａ））。この状態から１８０°回転すると、図６（ｂ）に示すように、帯板２０に対面する凹状に変形した側部１０２ｂはロール中央領域が帯板２０に接することができず、その両端部分１０２ｃ、１０２ｄが帯板２０と接触する。従って、図６（ｂ）の状態になると、凹状に変形した側部１０２ｂの中央領域は加熱されず、その両端部分１０２ｃ、１０２ｄが加熱される。この状態から更に１８０°回転すると、凸状に変形し帯板２０と接触する部分のみが加熱され略Ｗ字形に変形する（図６（ｃ））。このＷ字状の変形はロール回転と共に漸次増大しピンチロール１０２、１０４を大きく振動させる。
【０００５】
また、この状態で帯板２０をピンチロールで搬送すると、ピンチロール１０２、１０４が熱変形しているため、ピンチロール１０２の凸状に変形した側部１０２ａにおいてその中央領域、および、その反対側１０２ｂの両端部１０２ｃ、１０２ｄが交互に帯板２０に衝接し、図７に示すように帯板２０に周期的な圧痕２０ａ、２０ｂ、２０ｃが形成される問題を生じる。
【０００６】
本発明はこうした従来技術の問題点を解決することを技術課題としており、ピンチロールの熱変形およびこの熱変形に伴うピンチロールの振動を防止すると共に、前記ピンチロールの熱変形に起因する帯板の圧痕発生を防止することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、熱間圧延設備のピンチロールにおいて、上下一対のピンチロールに複数の凸クラウンを設けたことを特徴とする熱間圧延設備のピンチロールを要旨とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記凸クラウンは、ピンチロールの表面において軸方向中心を挟んで両側に二山設けられており、両者が少なくとも２００ｍｍの間隔をおいて設けられていることを特徴とする請求項１に記載の熱間圧延設備のピンチロールを要旨とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図１、２を参照して本発明の第１の実施形態の参考として検討した参考例の形態を説明する。本参考例の形態による熱間圧延設備１０は、鉛直面内で上下一対に設けられたピンチロール１２、１４を具備している。ピンチロール１２、１４は、各々の軸部１２ａ、１２ｂ；１４ａ、１４ｂにおいて、軸受またはロールチョック１６ａ、１６ｂ；１８ａ、１８ｂを介して左右一対のスタンド（図示せず）に回転自在に支持されている。ピンチロール１２、１４は中空部１２ｃ、１４ｃを有しており、該中空部１２ｃ、１４ｃを冷却水が流通してピンチロール１２、１４を冷却する所謂内部水冷型のロールを形成している。更に、ピンチロール１２、１４は、ロール表面の中央領域が端部領域よりも半径方向外方へ樽状になだらかに膨出した、つまり中央領域の半径が端部領域の半径よりも大きな凸クラウン１２ｄ、１４ｄを有している。
【０００９】
前記スタンドには、また、左右一対の加圧装置２２ａ、２２ｂが設けられている。加圧装置２２ａ、２２ｂは従来周知の構成を有しており、上側のピンチロール１２のロールチョック１６ａ、１６ｂに係合するスクリュー、該スクリューを回転駆動する電動モータ等を含んで成り、制御装置２４により、左右独立して上側のピンチロール１２の軸部１２ａ、１２ｂに印加される押圧力が制御される。ピンチロール１２、１４の各々の軸部の一方、例えば本参考例の形態では図１において右側（駆動側）の軸部１２ｂ、１４ｂは、自在継手（図示せず）を介して、駆動モータや減速機（図示せず）を含むロール駆動装置に連結されている。そして、加熱炉（図示せず）で所定温度、例えば１２００°Ｃに加熱されたスラブまたは帯板２０が、ピンチロール１２、１４の間に給送され、両者間に挟まれて前方へ圧延機（図示せず）へ向けて押し出される。
【００１０】
既述したように、従来技術のピンチロール１０２、１０４では平坦な円柱状の所謂フラットロールにて形成されていたが、本参考例の形態によるピンチロール１２、１４は、その中央領域に端部領域に比べて半径方向外側に膨出した凸クラウン１２ｄ、１４ｄを有している。ロール中央領域の凸クラウン１２ｄ、１４ｄの高さ、つまり凸クラウンの端部と頂部における各々の半径の差は、ピンチロール１２、１４と帯板２０との温度差、帯板２０の搬送速度によって最適値が異なるが、一例として２００μｍとすることができ、端から中央領域を滑らかな回転対称の曲面でつないだ形状となっている。
【００１１】
図２を参照すると、帯板２０との係合を開始したときのピンチロールの形状が図示されている。図２では、上側のピンチロール１２のみが図示されているが、下側のピンチロール１４も同様に変形する。また、図２では、ピンチロール１２、１４の変形が誇張されていることは理解されよう。
【００１２】
ピンチロール１２、１４が図２（ａ）に示すように、帯板２０をかみ込んだ直後には、ピンチロール１２、１４と帯板２０の接触部のみが加熱される。従って、帯板２０と最初に接触する側部は熱膨張により軸方向に伸び、この側部が更に凸状に半径方向外方へ熱変形する。既述したように、ピンチロール１２、１４は幾何学的に中央領域が半径方向外方へ膨出しているので、図２（ａ）に示すように、ピンチロールにおいて帯板２０に接触する側部が凸となる方向に伸び、その伸びた側部に対して直径を挟んで反対側の部分が軸方向に収縮曲がりを生じても、従来技術のように収縮した部分が凹むことがない。従って、図２（ａ）に示す状態から、ピンチロール１２、１４が１８０°回転したときに、各ロールの中央領域は図２（ｂ）に示すように帯板２０と接触している。従って、本参考例の形態によるピンチロール１２、１４では、ロール中央領域が常時帯板と接するので、圧延工程を継続する間にピンチロール１２、１４は全周にわたって加熱されるようになる。
【００１３】
従って、ロール中央領域凸クラウン１２ｄ、１４ｄでの円周方向での温度差が縮小、収束し、ロールの軸方向の曲げ変形量も時間の経過と共に小さくなり従来技術において説明した振動が防止される。従って、本参考例の形態のピンチロールにより帯板２０をかみ込み押圧、搬送すると、ピンチロール１２、１４がかみ込み当初は若干の偏芯を生じているため、ロールチョック１６ａ、１６ｂ；１８ａ、１８ｂが上下し振動するが、この振動は速やかに収束し小さくなる。さらに、ピンチロール１２、１４から帯板２０への押圧力の変動が無くなるので帯板２０に圧痕等の不具合が生じなくなる。
【００１４】
次に、図３を参照して本発明の第１の実施形態を説明する。上記参考例の形態では、ピンチロール１２、１４では、その中央領域に半径方向外方へ膨出した１つの凸クラウン１２ｄ、１４ｄが設けられていたが、本発明の第１の実施形態では、ピンチロールには２山の凸クラウンが設けられている。すなわち、図３において、第１の実施形態による熱間圧延設備３０のピンチロール３２、３４は、その長手方向中心を挟んで両側に一対のまたは二山の凸クラウン３２ａ、３２ｂ；３４ａ、３４ｂを有している。特に本実施形態では、凸クラウン３２ａ、３２ｂ；３４ａ、３４ｂの高さは１００μｍ、二山間の谷の深さは１００μｍとなっている。その余の構成は前記参考例の形態と同様となっている。
【００１５】
図４を参照すると、圧延を開始したときのピンチロールの形状が図示されている。図４では、上側のピンチロール３２のみが図示されているが、下側のピンチロール３４も同様に変形する。また、図４では、ピンチロール３２、３４の変形が誇張されていることは理解されよう。
【００１６】
ピンチロール３２、３４が図４（ａ）に示すように、帯板２０をかみ込んだ直後には、ピンチロール３２、３４の２つの凸クラウン３２ａ、３２ｂ；３４ａ、３４ｂにおいて帯板２０に接触する部分のみが加熱される。従って、帯板２０と最初に接触する側部熱膨張により軸方向に伸び、この側部が更に凸状に半径方向外方へ熱変形する。既述したように、ピンチロール３２、３４は幾何学的に半径方向外方へ膨出した二山の凸クラウン３２ａ、３２ｂ；３４ａ、３４ｂを有しているので、図４（ａ）に示すように、ピンチロールにおいて帯板２０に接触する側部が凸となる曲がりを生じても、ピンチロール３２、３４が図４（ａ）に示す状態から１８０°回転したときに、各ロールの凸クラウン３２ａ、３２ｂ；３４ａ、３４ｂは図４（ｂ）に示すように帯板２０と接触している。従って、本実施形態によるピンチロール３２、３４では、ロール中央領域の二山の凸クラウン３２ａ、３２ｂ；３４ａ、３４ｂが常時帯板２０と接するので、圧延工程を継続する間にピンチロール３２、３４は、漸次全周にわたって加熱され、前記参考例の形態と同様に、ロールチョックにおける振動が急速に減少する。更に、ピンチロール３２、３４から帯板２０への押圧力の変動が無くなるので帯板２０に圧痕等の不具合が生じなくなる。
【００１７】
二山の凸クラウンの間隔を種々に変更して実験したところ二山の凸クラウンの間隔は広いほうが帯板の進行方向直角方向の位置制御が容易となる結果を得た。更に、二山の凸クラウンの間隔が２００ｍｍを超えると帯板の位置制御性が著しく改善される事が分かった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の参考として検討した参考例の形態による熱間圧延設備の略示正面図である。
【図２】圧延工程の開始状態における図１の熱間圧延設備のピンチロールの変形を示す略図である。（ａ）は、ピンチロール間に帯板がかみ込まれたときのピンチロールの変形を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）の状態から１８０°回転したときのピンチロールの変形を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による熱間圧延設備の略示正面図である。
【図４】圧延工程の開始状態における図３の熱間圧延設備のピンチロールの変形を示す略図である。（ａ）は、ピンチロール間に帯板がかみ込まれたときのピンチロールの変形を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）の状態から１８０°回転したときのピンチロールの変形を示す図である。
【図５】従来技術による熱間圧延設備の略示正面図である。
【図６】従来技術のピンチロールの変形を示す図である。（ａ）は、ピンチロール間に帯板がかみ込まれたときのピンチロールの変形を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）の状態から１８０°回転したときのピンチロールの変形を示す図であり、（ｃ）は、（ｂ）の状態から更に１８０°回転したときのピンチロールの変形を示す図である。
【図７】従来技術のピンチロールにより帯板に形成される圧痕を示す図である。
【符号の説明】
１０…圧延設備
１２…ピンチロール
１２ｄ…凸クラウン
１４…ピンチロール
１４ｄ…凸クラウン
１６ａ…軸受
１６ｂ…軸受
１８ａ…軸受
１８ｂ…軸受
２０…帯板

Claims

熱間圧延設備のピンチロールにおいて、上下一対のピンチロールに複数の凸クラウンを設けたことを特徴とする熱間圧延設備のピンチロール。
前記凸クラウンは、ピンチロールの表面において軸方向中心を挟んで両側に二山設けられており、両者が少なくとも２００ｍｍの間隔をおいて設けられていることを特徴とする請求項１に記載の熱間圧延設備のピンチロール。