JP4263486B2 - 圧延処理並びにスタンド並びにスクリューダウン機構 - Google Patents

Description

本発明は、鉄金属、非鉄金属並びに合金の熱間圧延／冷間圧延、及び、非金属材料の圧延のためのミル内で用いられ得るロールに関する。

当分野では、圧延処理（１９９９年１０月１０日に公開された特許ＲＵＮｏ.２１３９１５３、Ｂ２１Ｂ １／２２）が知られている。これに従うと、ロールのバレルに沿って分布される圧延力が、磁束ベクトルを横切る外部の電磁界により与えられる電磁吸引力もしくは反発力を利用して発生される。この公知の処理に従えば、ロールの水平軸は、電磁極の対称軸と一致し、特定の場合には、極に向かうロールの吸引力は、圧延面に対してほぼ平行である。まさにこの理由で、ロールは、圧延力を発生させずに対向する極に引き付けられる。この公知の処理では、磁界エネルギーの大部分が、圧延力を発生させるのを助けない。ここでは、圧延力は、磁化されたときに、互いのロールの吸引力によってのみ発生される。この状態は、可能な限り圧延力を発生させるように全磁束を使用することが不可能なことから、公知の圧延処理の欠点である。

また、知られているのは、縦方向の圧延処理と、これを実現するスタンドとである（２０００年３月２７日に公開された特許ＲＵＮｏ.２１４６９７１、Ｂ２１Ｂ １／２２）。この処理に係れば、ロールは、フィールドのベクトルが圧延面に対して平行なロールの直径面に沿って向けられるように、外部の電磁界、もしくは、磁界内に位置している。この所で、電流はロールを通る。ロールでの圧力は、ロールのバレルの母線に沿う磁束密度を変えることによって分布される。圧延力は、用いられるロールの吸引力と、これの反発力とによって発生される。ロール相互の吸引力を発生させるために、電磁手段もしくは磁石手段の極は、ロールの直径面と圧延面との間に位置されている。ロールの反発力を発生させるように、電磁手段もしくは磁石手段には、水平面内での回転力によって、互いに同じ極が与えられる。この発明のスタンドには、少なくとも１対のプレスロールが設けられている。後者は、垂直面内で自由に動くように、電磁手段もしくは磁石手段の極の間に位置されている。磁石手段は、水平面内で動くようにされている。少なくとも１対の永久磁石もしくは電磁石は、水平及び垂直面内で動くことができる。磁気回路が、永久磁石によって形成され、これには、異なる補正方向のパルス電流が供給される制御コイルが設けられている。公知の技術的な解決法の欠点は、強い電流が直接ロールを通って流れる必要があり、また、圧延中のストリップの厚さの調節の精度が低いことから、スタンドの構造が複雑なことである。

知られているのは、ハウジングと、ロールと、ロール駆動手段と、ねじの形のスクリューダウン機構とを有するスタンドである（Ａ．Ｎ．Tselikovの“Machines and Aggregates of Metallurgical Plants”のVol.3、Moscow、METALLURGIYA Publishers、1981年）。

公知のスタンドのスクリューダウン機構の欠点は、ロール間の間隙の調節の速度が遅いことと精度が低いことである。熱間圧延の最終加工ミルのグループ２０００のQUARTOのスタンドのハウジングねじの移動速度は、０．５乃至１ｍｍ／ｓである（P.I．Poloukhin “Rolling”,Moscow,METALLURGIYA Publishers、1982年、386頁）。圧延の精度が低いことは、このスタンドのスクリューダウン機構の構成要素のかなりの量のばねによって説明されている。

更に知られているのは、ハウジングねじに代わるかこれと共働する油圧スクリューダウンである（Firm CMC-Demag,the Third Congress of Rolling Mill Operators,Lipetsk,19-22 October,1999.このレポートはII-Eによる。Pelking,pp.1-10,”The Latest Technologies in Cold Rolling” ,The technological instruction TI 105- PHL16-96 OAO Severstal “Rolling of Strips on Five-Stand Cold-Rolled Sheet Production Mill 1700”,1996）。

油圧スクリューダウン（HS）の移動速度は、これらの情報源に従えば、２．５ｍｍ／ｓである。調節の精度は、油圧スクリューダウンの部品の跳躍によって制限され、油の弾性的な変形の程度は、約０．５乃至１％を占める。

当分野で知られているのは、互いに接触する周縁部に位置された同じ極性を有する２つの永久磁石を有し、これらの一方はプレスロールの近くに、他方はスタンドハウジングの近くに位置され、両磁石に、磁化し、消磁し、磁化の方向を逆にし、磁界を中立化させるフィールドコイルと、反発磁石手段を上下させる油圧シリンダーとが設けられているスタンドである（１９９９年９月２７日に公開された特許RF２１３８３４６、Bulletin No 27）。

最後に説明した公知のスクリューダウン機構の欠点は、電気機械的な駆動手段を備えたハウジングねじが設けられた既存のスタンドと、チャックによってロールに直接悪影響を与える油圧スクリューダウンとを更新して使用することができない点である。

本発明の目的は、スタンドのデザインを単純にし、ロール間の間隙の調節速度及び精度を上げ、圧延処理で発生される力を正確に調節することである。

この目的は、スタンドのロールと共働する電磁システムによって圧延力を発生させて調節する圧延処理において、圧延力は、Ш形状の（３つの上方への突出部を有する）コアを有する電磁石によって発生され、これらコアは、Ш形状のコアの極が圧延面の側で圧延面に対して平行な直径面の下でロールを囲み、内側極が作業ロールを囲み、外側極がプレスロールを囲むように圧延面に対して対称に位置されており、また、圧延力は、Ш形状のコアのコイル内の電流の強さを変えることによって調節されることによって果たされる。

圧延力は、補助的なプレスロールに発生された電磁効果によって強くされる。

圧延力が微細に調節されるように、電気機械的、油圧的及び電磁的効果をロールに与える結合されたスクリューダウン機構を用いると効果的である。

前記圧延力の微細な調節は、電流のレベルを変えるか、並びに／もしくは、スクリューダウン機構の可動及び静止ユニット、即ち、油圧システムのユニットが設けられたスクリューダウン機構の電磁システム中に電流のパルスを供給することによって果たされる。

非磁性体で形成されたハウジングと、作業ロールと、プレスロールと、ロール駆動手段と、電磁システムとを具備し、前記ロールは垂直面内で動くようにされているスタンドにおいて、前記電磁システムは、コアの内側極を囲むコイルを備えた少なくとも１対のШ形状のコアとして構成され、作業ロールとプレスロールとは、Ш形状のコアの極の間に位置され、Ш形状のコアは、圧延面に対して対称に設けられ、Ш形状のコアの極は、圧延面の側で圧延面に平行な直径面の下でロールを囲み、内側極が作業ロールを囲み、外側極がプレスロールを囲んでいる。

スタンドには、好ましくは、油圧シリンダーのような移動機構が設けられ得る電磁システムの支持部が設けられている。

圧延力を増すために、スタンドには、１対の補助的なプレスロールと、この補助的なプレスロールと共働する補助的なプレスロールの電磁システムとが設けられている。

スタンドの補助的なプレスロールの電磁システムは、好ましくは、ハウジングに対して垂直方向に動き得る。

圧延力を微細に調節できるように、スタンドには、共働する電磁システムをいずれも収容した可動ユニットと静止ユニットとを備えた油圧スクリューダウンを有するスクリューダウン機構が設けられている。

スクリューダウン機構は、電磁システムと結合された電気機械的な、並びに／もしくは、油圧的なスクリューダウン機構であってもよい。

本発明に係るスタンドのスクリューダウン機構は、互いに共働する電磁システムを備えた可動ユニットと静止ユニットとを備えた油圧スクリューダウンを有する。

好ましくは、スタンドのスクリューダウン機構の電磁システムは、各々に少なくとも２つのコイルを有し、この内の一方は、直流電源（d.e.源）に接続可能で、他方は、インダクターの形をしており、制御システムに結合されたコンデンサーバンクなどの排出装置に接続可能で、静止ユニットは、電気機械的なスクリューダウン機構のハウジングねじもしくはスタンドのハウジングと共働するようにされ、可動ユニットは、プレスロールのチャックと連接して共働するようにされている。

かくして、本発明は、ロール首部に集中される負荷をなくし、圧延されるストリップの範囲を広げ、サイズに関する拒否を少なくし、スクリューダウン機構の応答速度を早くして圧延の精度を向上させることによって、圧延ストリップのスタンドの技術上の可能性を相当に広げることができる。請求されたスタンドの構成では、圧延力の大部分は、電磁的な容積測定力（８０〜９０％）によって発生され、残りの部分（１０〜２０％）は、結合されたスクリューダウン機構（ねじーHS）＋（電磁石）＋（HS＋電磁石）によって発生される。変形（ねじ＋電磁石）（〜１００−２００tc）も可能であり、かくして、ロール首部への負荷は、相当に減じられる。これによって、プレルロール及び作業ロールの首部の直径を短くし、ロールと軸受けとの寿命を長くさせ、ストリップの厚さの長手方向及び横方向の変形を減じることが可能になる。本発明は、添付図面を参照し、例を用いて説明される。

圧延処理の実施形態の１つが、図１に概略的に示されたスタンドである。

このスタンドは、非磁性体で形成されたハウジングＩと、作業ロール２と、プレスロール３及び補助的なプレスロール４と、コイル６を備えたШ形状のコア５と、ソレノイド７と、可動支持部８と、油圧シリンダー１０の支持部９と、ハウジングねじ１１と、補助的なプレスロール４のチャック１２と、電気機械機構１３とを有する。

Ш形状の電磁手段は、圧延面ｌに直交すると共にプレスロール及び作業ロールの中心を通る垂直面に対して対称に位置付けられている。Ш形状の電磁手段のコアが、圧延面に対して平行な作業ロールとプレスロールの直径面の間に位置されており、これによって、Ш形状の電磁手段の極に最大の圧延吸引力を与えることができる。また、前記垂直面に対する極の相対的な位置は、Ｎ−Ｓ−ＮもしくはＳ−Ｎ−Ｓのダイヤグラムに対応していなくてはならない（他は不可能）。Ш形状の電磁手段のコアとロールとの間の距離“ｂ”は、最小である必要があるが、ロールが磨耗するので、これらの接触を不可能にしている。時間の経過によるロールの磨耗と、これの下降とに従って、間隙“ｂ”が徐々に大きくなり、圧延力と誘導Ｂとが少しずつ減少する。間隙“ｂ”の変化がロールの対称垂直軸に対して対称である限り、Ш形状の電磁手段のコイルに電流を与えることが、ロールと極との間の間隙内の所定の磁束密度を維持する点で、圧延力を所定の範囲内に維持する助けとなる。垂直及び水平面内で動き得るШ形状の電磁手段のコアを実現する場合、空隙の大きさは、機械的に、これの平均値を一定レベルに保つことによって調節され得る。

スクリューダウン機構は、オイル１５で満たされ、ロール４のチャック１２とねじ１１との間に設けられた本体１４と、油圧システム１６とを有する。可動ユニット１７（ピストンの形）と静止ユニット１８とが、本体１４内に配置されており、これらユニットは、本体に対称に、直流電源（従来は示されず）に接続されるように設けられたコイル１９と、インダクターの形のコイル２０とを有する。スクリューダウン機構は、一方でトラバース（traverse）２１を介してねじ１１と、他方でトラバース２２によってチャック１２のボディと接続されている。スクリューダウン機構は、連絡ネットワーク２４のハウジングIに設けられたガイドスリーブ２３の助けによって、ねじ１１とチャック１２と共に垂直面上を動き得る。

スタンドは、QUARTOとSEXTO両方のダイヤグラムに従って作動される。第１の例では、スクリューダウン機構の役割は、ロール３によって果たされ、ロール４は、異なる信号の電流をソレノイドに供給する際にストリップの厚さを微細に調節する機構の役割を果たす。SEXTOダイヤグラムの場合と同様に、スクリューダウン機構の役割は、ロール３及び４によって果たされ、ストリップ部の厚さの微細な調節は、コイル１９への電流供給と、インダクター２０への異なる電気信号のインパルスの供給とによって果たされる。

図１に関れば、充分な圧延力は以下に等しい。

ここでは、

ここでは、
Ｂ−ロールと極との間の間隙内の誘導（ＴＬ）、
Ｓ_１―作業ロールを囲む極領域（Ｍ^２）、
Ｓ_２―プレスロールを囲む極領域（Ｍ^２）、
Ｓ_３―ソレノイドウインドーの領域（Ｍ^２）、
Ｄｐ−ピストンＭＧＥＭＮＹの直径（dia.）（Ｍ）、
Ｐｈ−油圧（Ｐａ）、
Ｐ_ｅｌ−ピストン面の電磁圧力（Ｐａ）、
Ｐ_ｍｆ―誘導電磁界のパルス圧力、
μ＝４・π・１０^−７Ｇ／ｍ−真空透磁率、
α―ベクトルＱとＰとの間の角度（ＤＥＧ）であり、
以下を得ることができる。

ここでは、

ここでは、

―係数、ここでは、Ｈ_Ｚ―軸方向の強さの要素（Ｈ_Ｚ＝Ｈ_０とβ_２＝１のとき）；（“Mechanical Interactions in Strong Magnetic Fields”.Mezhvouzovsky Sbornik,Leningrad,1974,88頁）。

ｎは、インダクターの巻数、J_ｉｎはインダクターの電流、
ａは、インダクターの電流のバンド幅である。

SEXTOダイヤグラムに関れば、スタンドは以下のように機能する。

電流が、圧延面上方から設けられたソレノイド７に供給され、このソレノイドが、可動支持部８の助けで上方プレスロール３上にこれを捕えるように降下していく。続いて、電気機械装置がオンにされ、上方のロール４が、ねじ１１の助けで結合されたスクリューダウン機構によって上昇される。同時に、上方のロール３が、ねじ１１と一致された可動支持部８によって上昇される。

プレスロール３と作業ロール２との間に所望の間隙を与えることで、ストリップが作業ロール中に供給され、作業ロール２が、ロール３を押すように分かれる。この状態で、スタンドは作業可能になる。ロール駆動手段を接続すると、圧延動作が行われる。ロール間の間隙は、Ш形状のコアのコイル６もしくはソレノイド７内の電流の強さを変えることによって調節される。

ストリップの厚さと断面との自動微細調節が、短い電気インパルス

をコイル１９と強さ及び信号が異なるインダクター２０との中に供給することによって果たされる。

以下に、スクリューダウン機構の動作が詳しく説明されている。

ロール間の間隙の大雑把な調節は、電気機械的な駆動手段によってハウジングのねじを介して行われる。

また、本体１４のキャビティ“Ａ”は、ドレン管路と接続されており、電流は、互いに面している可動ユニットと静止ユニットとが異なる極性（Ｎ−Ｓ）を有するときに方向の直流電源からコイル１９中へと供給される。

このようにして、可動ユニットは静止ユニットに引き付けられ、スクリューダウン機構がチャック１２とロール１４と共に、ねじ１１が動く方向に（上下に）動く。間隙が調節されて被圧延製品がロール４中に供給されると、キャビティ“Ａ”が圧力ラインと結合され、圧延作業が、力Ｐ_ｐ＝Ｐ_ｈ＋Ｐ_ｅｍによって行われる。この数式のＰ_ｈは、油圧の助けで油圧シリンダーによって発生される力であり、Ｐ_ｅｍは、可動ユニットを静止ユニットから離れるように押す際に、同じ極性（Ｎ−ＮもしくはＳ−Ｓ）の極が作り出された場合に方向のコイル１９中に電流を供給することから発生される電磁力である。ロール間の間隙の大きさ、即ち、ストリップの厚さの通常の調節は、油圧を増減させることによって果たされ、より正確な調節は、コイル１９の電流の強度の高低によって成される。値が許容範囲を超えることによってストリップの厚さが急に変化した場合は、ストリップの厚さを自動調節するシステムが、強い電流のパルス（放電）を、１方向もしくは異なる方向

のインダクター２０中に送る。ストリップの縦の厚さの一瞬の許容されない変化を正すことが可能である。

かくして、本発明は、既存のスタンドで、より正確な圧延作業に貢献するスクリューダウン機構の使用を可能にすると論理的に結論付けられる。

本発明に係るスタンドの図である。 図１をＡから見た図である。 スタンドのスクリューダウン機構の図である。

Claims (2)

1. スタンドの作業ロール、プレスロール、及び補助的なプレスロールと各々に共働する複数の電磁システムを利用して、圧延力を発生させ、これを調節する工程を有し、前記補助的なプレスロールは、垂直面内で自由に動き得るように設けられている圧延方法において、
   前記圧延力は、圧延面に対称に設けられたШ形状のコアを備えた電磁手段によって発生され、前記Ш形状のコアの複数の極が、前記圧延面の側で前記圧延面に平行な複数のロールの直径の平面の真下で前記複数のロールを囲み、前記圧延面の側において内側極が前記作業ロールを囲み、外側極が前記プレスロールを囲み、
   前記圧延力は、前記補助的なプレスロールの電磁システムと、互いに共働する電磁システムを備えた可動ユニットと静止ユニットとを備えた油圧スクリューダウン機構を使用すると共に、前記Ш形状のコアのコイル内の電流の強さを変えることによって調節されることを特徴とする圧延方法。
2. 非磁性体で形成されたハウジングと、作業ロールと、プレスロールと、ロール駆動手段と、電磁システムとを具備し、前記作業ロール及びプレスロールは垂直面内で動くようにされているスタンドにおいて、
   前記電磁システムは、コアの内側極を囲むコイルを備えた少なくとも１対のШ形状のコアとして構成され、前記Ш形状のコアの複数の極の間に、作業ロールとプレスロールとは位置され、前記Ш形状のコアは圧延面に対して対称に設けられ、前記Ш形状のコアの複数の極が、前記圧延面の側で前記圧延面に平行な複数のロールの直径の平面の真下で前記複数のロールを囲み、前記圧延面の側において内側極が前記作業ロールを囲み、外側極が前記プレスロールを囲んでおり、
   前記スタンドは、１対の補助的なプレスロールと、この補助的なプレスロールと共働する補助的なプレスロールの電磁システムとを備え、
   前記補助的なプレスロールの電磁システムは、ハウジングに対して垂直方向に動き得るように設けられており、
   互いに共働する電磁システムを備えた可動ユニットと静止ユニットとを備えた油圧スクリューダウン機構が設けられている、
   ことを特徴とするスタンド。

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