JP4322074B2

JP4322074B2 - 圧延機

Info

Publication number: JP4322074B2
Application number: JP2003321661A
Authority: JP
Inventors: 憲一上杉; 哲雄井上; 澄夫本池
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2003-09-12
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2023-09-12
Also published as: JP2005088019A; KR100626247B1; CN1593800A; KR20050027039A; CN1309492C

Description

本発明は、圧延材の端部を好適に圧延できる圧延機に関する。

従来、この種の圧延機として、（１）圧延材をワークロールに通板する際に、通板に支障のないようにロールギャップを開いておき、（２）圧延材が圧延機を通過した後に、油圧圧下装置によりロールギャップを所定の値にし、（３）この圧延材を出側のリールの巻き付け、（４）圧延し、（５）圧延材の後端が入側リールを抜けたときに圧延材の後端側部分を張力付加装置で一定張力を与えるようにしたものがある（特許文献１参照）。
上記従来技術では、圧延材をワークロール（圧延ロール）に通板するときにロールギャップが開かれているので、圧延材の先端部は依然圧延されず、この先端部がスクラップとなる点が指摘されている（特許文献１：段落番号［０００７］参照）。

上記のような、圧延材の先端が圧延されないという問題を解決するために、従来はスティッカーと呼ばれる案内手段によって、圧延材先端を挟み込むのと同時に所定のロールギャップに設定された上下ワークロール間に案内して圧延するようにしていた。
一方、従来の張力付加装置として、上下一対のテンションパッドを用いて圧延材の後端を挟み込んで張力を付与するようにしていた。また、前記スティッカーをテンションパッドとしても活用し、圧延材の先端圧延と後端圧延を兼ねる場合もあった。
しかし、上記のように圧延材の先端圧延と後端圧延をした場合、スティッカー、テンションパッドはいずれも単に圧延材を挟み込んで押さえるだけであるので、これらが圧延材（板材）を上下から押さえることにより、その表面に疵が発生し易くなっていた（圧延を安定させる為には、先端もしくは後端張力を大きくする必要があるが、大きくすればする程圧延材表面に疵が入り易くなる）。

圧延材表面に疵がつくと、軽微な疵であれば次パス以降の圧延により疵がなくなるが、ある程度以上の疵の場合、疵の返りの部分が次パスの圧延により、押し込み疵となり、（疵が残り製品にならず）歩留まり低下となっていた。
一般に圧延材への疵付きを軽減する為に、圧延材に接触する部分（パッド部）には、木片もしくは木片の上に綿布等を巻いたもの、もしくはＭＣナイロンのように圧延材よりも硬度が低い材料を使用する。
しかし、逆に、パッド部を軟質材とすることにより、パッドの損耗が激しくなる為、数コイルの圧延の後に交換する必要があり（１シフトに数回の交換が必要となり）、パッド材の準備及び交換作業によりロスタイムが生じ生産性が低下していた。

先端圧延を行う場合、上スティッカーを下降させ、下スティッカーを上昇させ、上下パッド部で圧延材の先端部を挟んだ後に、スティッカーを前進させて圧延材の先端をワークロール間まで送っていたが、これら一連の動作を連続して行うことは困難であり、通常は、途中で、一旦停止するので、その分生産性が低下していた。
また、一旦停止することにより圧延材の表面に疵（ストップマーク）が発生する場合もあった。
また、圧延材をワークロール間に噛みこませた瞬間にワークロールにより圧延材が引っ張られることで、スティッカーが圧延材の送り方向（出側）に引っ張られてしまい、一瞬スティッカーに無理な力が付加される為、スティッカーのガイド部分（前進する為のガイド）に磨耗を引き起し、スティッカーガイド部の寿命が短くなるという不都合があった。
特開平１０−２６３６１３号公報（第３頁、第２図）

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、スティッカーを使用することなく、圧延材の表面に疵を極力発生させずにその先端部を圧延できる圧延機を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、圧延材の表面に疵を極力発生させることなく、圧延材の尻抜け時にその後端部側に張力を与えて圧延できるようにした圧延機を提供することである。

本発明は、上記の課題を解決するために以下に技術的手段を講じた。
すなわち、圧延機の上下一対のワークロールの近傍の入側に、圧延材の先端部を前記ワークロール間に案内する、上下一対のピンチロールが設けられたことを特徴とする。
前記圧延材の尻抜け時に圧延材の後端部に張力を付与すべく前記ピンチロールを制御する制御装置が設けられていることを特徴とする。
前記上下のピンチロールは接近離反可能に設けられていることを特徴とする。
前記上下のピンチロールは、送り速度をそれぞれ変更可能とされていることを特徴とする。

前記上下のピンチロールは、鋼製であり、その軸心を圧延材の送り方向にオフセット可能に設けられていることを特徴とする。
圧延機は可逆式冷間圧延機であり、該圧延機のミルハウジング内に前記ピンチロールが設けられていることを特徴とする。
なお、課題を解決するための技術的手段の最も好ましいものとしては、一対のリールに巻き取られた圧延材を上下一対のワークロールでリバース圧延する圧延機において、前記上下一対のワークロールの近傍の入側及び出側の各々に上下一対のピンチロールが設けられ、前記上下一対のピンチロールを、前記圧延材の先端部を案内する時には上下方向に接近させ、該先端部がワークロール間に噛み込んだ時には上下方向に離反させ、圧延材の尻抜け時には上下方向に接近させた上で圧延材の後端部に張力を付与するように制御する制御装置が設けられていて、前記上下のピンチロールのそれぞれは、送り速度を独立して変更可能とされているとよい。

さらに好ましくは、前記上下一対のワークロールの近傍の入側及び出側に、前記上下一対のピンチロールがそれぞれ１つずつ設けられているとよい。

本発明によれば、スティッカーを使用することなく、圧延材の表面に疵を極力発生させずにその先端部を圧延できる。
また、圧延材の後端側表面に疵を極力発生させることなく、圧延材の尻抜け時に後端部側に張力を付与して圧延できる。

以下、図面を参照しつつ本発明の最良の実施形態を説明する。
この実施の形態では、圧延機１の例として可逆式冷間圧延機１を示している。図１に示すように、圧延機１は、所定間隔離間された一対のリール２間に、上下一対のワークロール（圧延ロール）３（３Ｕ、３Ｌ）を収容したミルハウジング４を配置した構成となっている。
各リール２とミルハウジング４の間にはデフレクタロール５が一つずつ配置されている。一方のリール２には圧延材６（ストリップ）が巻き取られており、この圧延材６は、各リール２間を往復するときに、各リール２とミルハウジング４の間で前記各デフレクタロール５に支持される。

上下一対のワークロール３は、駆動モータによって正逆回転自在とされている。また、各ワークロール３は上下に位置調整自在とされていて所望のロールギャップを形成可能となっている。そして、一対のワークロール３は、上下一対のバックアップロール７間に配置されていて各バックアップロール７に支承されている。
前記圧延材６は、一方のリール２から繰り出された後、一方のデフレクタロール５を介してミルハウジング４内に送られ、ワークロール３によって圧延された後、他方のデフレクタロール５を介して他方のリール２に巻き取られる。この行程を複数回繰り返すことで、圧延材６は所定の厚さに圧延される。

なお、以下、一方のリール２から他方のリール２に圧延材６が送られる方向を送り方向、または前後方向といい、この送り方向に直交する図１（または図３）の紙面貫通方向を横方向、または圧延材６の幅方向という。
図１〜図３に示すように、ミルハウジング４内において、ワークロール３の近傍位置に圧延材６を挟みこむピンチロール装置８が配置されている。ピンチロール装置８は、ミルハウジング４外またはミルハウジング４内に設けられた制御装置９によってその位置または回転速度等を変更可能に制御される。

図例では、ピンチロール装置８は、ワークロール３の前後両側に配置された前後対となっている。したがって、ワークロール３はミルハウジング４内において前後方向でピンチロール装置８同士の間に位置している。
ピンチロール装置８は、圧延材６（ストリップ）を挟み込む上下一対のピンチロール１０（１０Ｕ、１０Ｌ）と、ピンチロール１０を回転駆動する駆動手段１１と、ピンチロール１０の位置を変更するための位置変更手段１２を有している。
一方、ミルハウジング４の上部および下部には、その横方向の側壁１３内面同士を連結するように上下一対のフレーム１４（１４Ｕ、１４Ｌ）が設けられており、各フレーム１４は各ピンチロール装置８を支持している。前記フレーム１４は鋼製で、四角柱状に形成されている。各フレーム１４Ｕ、１４Ｌには、ピンチロール１０を上下に移動させるための位置変更手段１２（昇降手段）として上下一対の油圧シリンダ１５（１５Ｕ、１５Ｌ）が固定されている。この油圧シリンダ１５は、フレーム１４の側外面から突出して形成された対の板状ブラケット１６に挟持固定されている。

ミルハウジング４の横方向の側壁１３間には、各フレーム１４Ｕ、１４Ｌに支持されて上下にスライドする上下一対のスライドフレーム１７（１７Ｕ、１７Ｌ）が設けられている。各スライドフレーム１７Ｕ、１７Ｌは、ピンチロール１０とこのピンチロール１０の駆動手段１１を支持している。このスライドフレーム１７は前記油圧シリンダ１５を介して前記上下のフレーム１４（１４Ｕ、１４Ｌ）に支持されている。
前記フレーム１４の幅方向各基部にはスライドフレーム１７を上下に案内するためのガイド溝１８が設けられている。

一方、前記スライドフレーム１７の横方向両端部には、前記ガイド溝１８に係合するスライド板１９が設けられている。このスライド板１９には、色物（ＨＢｓＣ３）材を使用している。
スライドフレーム１７は、スライド板１９が前記ガイド溝１８と係合し、前記油圧シリンダ１５を作動させることで前後方向、または横方向の位置を規制されながら上下にスライドするようになっている。
上スライドフレーム１７Ｕは、筒状の胴部２０と、胴部２０の下部に設けられた上ピンチロール１０Ｕのハウジング部２１を有する。

上スライドフレーム１７Ｕの下部に設けられた前記ハウジング部２１は、長方形状の水平板部２２と、この水平板部２２の長手方向各端部からそれぞれ下方に突出して設けられた一対のロール支持板部２３を有する。各ロール支持板部２３には軸受２４が一つずつ設けられており、上ピンチロール１０Ｕの両端に形成された軸部２５が軸受２４により支持されている。これによって、上ピンチロール１０Ｕは上スライドフレーム１７Ｕに回転自在に支持される。
前記上油圧シリンダ１５Ｕのロッド２６の先端は、上スライドフレーム１７Ｕの中空状の胴部２０内を通じて、水平板部２２上面の長手方向中途部に連結固定されている。これによって、上スライドフレーム１７Ｕは前記上油圧シリンダ１５Ｕを介して上フレーム１４Ｕに支持される。また、この上油圧シリンダ１５Ｕを前記制御装置９を介して動作させることで、上スライドフレーム１７Ｕは上フレーム１４Ｕのガイド溝１８を介して昇降することができる。

上スライドフレーム１７Ｕにおいて、ハウジング部２１の上方には、上ピンチロール１０Ｕを回転駆動させる駆動手段１１として油圧モータ２７が設けられている。なお、この油圧モータ２７は、下スライドフレーム１７Ｌにも設けられていて上下一対とされている。
上油圧モータ２７Ｕは、上スライドフレーム１７Ｕのワークロール３側の側外面に形成されたモータ収納部２８に収容されている。
この上油圧モータ２７Ｕの軸の先端には駆動スプロケット２９が設けられている。一方、上ピンチロール１０Ｕの一端の軸部２５先端は、対のロール支持板部２３の一方を貫通してハウジング部２１外に突出されており、この先端に従動スプロケット３０が設けられている。

駆動スプロケット２９と従動スプロケット３０には無端状のチェーン３１が巻回されており、油圧モータ２７からの回転動力を、前記チェーン３１を介して駆動スプロケット２９から従動スプロケット３０に伝達することで、上ピンチロール１０Ｕは正逆回転自在となっている。
油圧モータ２７は、前記制御装置９に組み込まれた油圧回路により、駆動、フリーラン（空転）、バックテンション１（大張力：圧延材６の板厚が厚い場合）、バックテンション２（小張力：圧延材６の板厚が薄い場合）の４種類の回転モードを切り替え可能としている。また、油圧モータ２７は、回転数を自在に変更することができるようになっている。

なお、上ピンチロール１０Ｕが、圧延材６との摩擦力により回されフリーランニングする場合には、従動スプロケット３０、無端状のチェーン３１、駆動スプロケット２９を介して上油圧モータ２７が空転する。
なお、下スライドフレーム１７Ｌは、上スライドフレーム１７Ｕと同じ構成、すなわち、上記構成の上スライドフレーム１７Ｕの上下を逆にした状態で下ピンチロール１０Ｌを昇降させるようになっている。従って、下ピンチロール１０Ｌと下油圧モータ２７Ｌの位置関係、下スライドフレーム１７Ｌの胴部２０とハウジング部２１の位置関係等は、全て上スライドフレーム１７Ｕの場合と上下逆になっている。また、下スライドフレーム１７Ｌは、下フレーム１４Ｌに固定された下油圧シリンダ１５Ｌを介して上下にスライドする。

前記ピンチロール１０は円柱状に形成されている。また、ピンチロール１０は、ロール径が約３００ｍｍとされ、その表面は高周波焼入れを施工して表面硬度をアップさせている。
ピンチロール１０は、金属製（例えば鋼製）、ゴム製等の種々の材料で形成可能であるが、このうち、より強度の高い鋼製とするのが望ましい。ピンチロール１０を鋼製とすることにより、ゴム製等で形成されたものよりも、ピンチロール１０の寿命を長く保つことができるからである。仮に、ピンチロール１０をゴム製ロールとした場合には、圧延材６と接触する部分でゴムの剥がれ、損傷が進み、硬質のゴムを使用したとしても、その寿命は、生産量・圧延材６の材質にもより予想は困難だが、鋼製ロールの１０分の１程度になる。例えば、ゴム製ロールと鋼製ロールについて、ロール径等の諸元を同一として両者を比較した場合、ゴム製ロールは、最大１ヶ月程度の周期でピンチロール１０を交換する必要があるが、鋼製ロールは、１年程度は交換せずに使用することが可能となる。

また、ゴムロールを使用した場合、ゴムの表面変形により、鋼製ロールよりも、圧延材６の横方向に力が作用する可能性が高く、圧延材６の横ずれを発生させやすくなる。圧延材６の横ずれが発生すると、圧延作業側と駆動側の圧延力のバランスがくずれ、圧延材６の幅方向の反りの発生等、製品品質を低下させる場合がある。
上下一対のピンチロール１０Ｕ、１０Ｌは、圧延機１の上下一対のワークロール３の近傍の入側に配置されている。上下ピンチロール１０Ｕ、１０Ｌは、その軸心が圧延材６の送り方向にオフセット可能に設けられていることが望ましい。これによって、圧延材６が上下ピンチローラ１０Ｕ、１０Ｌにより、より多くの接触面積で押さえられ、圧延材６の搬送状態が安定する。上下ピンチロール１０の軸心を圧延材６の送り方向に一致させて圧延材６を挟んだ場合、製作上の誤差及び圧延材６からピンチローラ１０の送り方向に作用する力の不均一により上下ピンチロール１０Ｕ、１０Ｌがクロス（交差）する場合があり、このとき圧延材６が幅方向に蛇行してしまって、圧延材６を安定して押さえにくい場合がある。この点、上記のようにピンチロール１０をオフセットすることにより、このような不具合を防止でき、この点で有利である。

上記のようなピンチロール装置８の構成により、各ピンチロール１０Ｕ、１０Ｌは、別個独立した駆動手段１１によりそれぞれ別々に回転駆動され、また、別個独立した位置変更手段１２（昇降手段）により別々に昇降される。したがって、上下ピンチロール１０Ｕ、１０Ｌは、圧延材６をワークロール３間に送る送り速度を別々に変更できるようになっている。また、上下ピンチロール１０Ｕ、１０Ｌは、前記位置変更手段１２を介してそれぞれ独立して互いに接近離反可能となっている。
前記各ピンチロール装置８は、ミルハウジング４内に送られてきた圧延材６の先端を圧延する場合（以下、先端圧延という）、または圧延材６の後端部を圧延する場合（以下、後端圧延という）に作動する。

先端圧延を行う場合には、圧延材６（板材）が上下ピンチロール１０Ｕ、１０Ｌの間を通過した直後に油圧シリンダ１５を介してピンチロール１０を昇降させて圧延材６（板材）を挟み、且つ油圧モータ２７を駆動モードとして圧延材６の先端を上下のワークロール３間に送る。
上下ワークロール３間に圧延材６の先端が噛み込んだ瞬間に上下ピンチロール１０Ｕ、１０Ｌを開し（上ピンチロール１０Ｕを上方に上げ、下ピンチロール１０Ｌを下方に下げ、圧延材６に当たらないようにする）、これと同時に回転モードをフリーランモードとする。これによって、ピンチロール１０には無理な力がかからず、ピンチロール１０の寿命を長く保つことができる。

圧延材６の先端をワークロール３間に送る場合に、圧延材６の先端が上下方向に反り返っているときには、圧延材６（板材）の反り方向（上下方向の反り）に応じて上下ピンチロール１０Ｕ、１０Ｌの間に速度差を付けることにより、反りを緩和・矯正し、上下ワークロール間に噛みこみ易くすることができる。これにより、反りの有る圧延材６の先端を上下ワークロール３間に噛み込ます際の、噛みこみミス（ワークロール３間への圧延材６の送りこみが失敗し、圧延材６がワークロール３間に入らない）を防止することが可能となる。

例えば、圧延材６が上反りの場合は、下ピンチロール１０Ｌの送り速度（回転数）を上ピンチロール１０Ｕよりも速くする（速度差を付ける）ことにより、圧延材６の上反りを緩和・矯正しながら上下ワークロール３間に圧延材６の先端を送る。逆に、圧延材６が下反りの場合は、上ピンチロール１０Ｕの送り速度を下ピンチロール１０Ｌの送り速度よりも速くする。
後端圧延を行う場合には、圧延材６の尻抜け時に上下ピンチロール１０Ｕ、１０Ｌにより圧延材６の入側部分を挟み、前記制御装置９によって、ピンチロール１０の油圧回路をブレーキ回路に切り替えて油圧モータ２７（駆動手段１１）に負荷を発生させ、この負荷を、前記チェーン３１を介して油圧モータ２７に連結されているピンチローラ１０の回転の際の抵抗とすることで、バックテンションモードとして圧延材６の入側にバックテンションを付加する。

以上のように、ワークロール３の近傍の入側にピンチロール１０を設けて先端圧延または後端圧延を行うことにより、ピンチロール１０の回転により、圧延材６を挟み込んだときのピンチロール１０と圧延材６との摩擦力を極力小さくすることができるので、過大な摩擦力の発生を防止して、圧延材６の表面に疵等が極力発生しないようにできる。また、圧延材６表面疵の発生頼度も少なく、製品歩留まりを向上させることができる。
また、従来使用されていたスティッカー、テンションパッドでは頻繁にパッド部を交換しなければならないが、ピンチロール式ではパッド部がなく交換の必要が無い為、生産性が高く、且つランニングコストも低減できる。

さらに、先端圧延において、ピンチロール１０の昇降動作から、これによる圧延材６先端部の挟み込み動作、および圧延材６のワークロール間への送り込み動作までを、一旦停止させることなく連続して（連続した一連の動作で）できるため、ロスタイムが少なく生産性が高い。且つ、一旦停止させることもないので、停止によるロールマーク（ストップマーク）の発生もなく製品歩留まりも高い。
ピンチロール１０は、先端圧延の際には圧延材６の先端を上下ワークロール３間に案内するものであるので、このワークロール３間に極力近づけて配置するのが望ましい。なお、機器設置スペースの関係で、ミルハウジング４内にピンチロール１０を設けることができない場合には、ミルハウジング４外直近位置に設置してもよい。

また、上述のように、ピンチロール１０を油圧モータ２７を介して回転させる構成にすることによって、ワークロール３による圧延材６の送り速度との同期も容易となり、圧延材６の送りは一旦停止することなく連続した動きの基に行うことができるので、一旦停止による生産性の低下を招くことがなく、この点で有利である。また、この実施形態では、先端圧延の際の圧延材の先端部のロールギャップへの送り込みと、後端圧延とを一つのピンチロール装置８で共用可能としてあるので、装置の多機能化、コンパクト化等に貢献でき、有利なものとなっている。

なお、本発明は上記の実施の形態に限られるものでなく、以下のように種々の変形が可能である。
例えば、駆動手段１１について、油圧モータ２７（２７Ｕ、２７Ｌ）をブレーキ付きの電動モータに替えてピンチロール１０の回転数やバックテンション等の回転モードを変更調整可能とすることができる。
また、上記の実施の形態では、可逆式冷間圧延機１を例示したが、いわゆるタンデム圧延機の入側にピンチロール１０を配置する構成にしてもよく、または、熱間圧延機のワークロール３近傍にピンチロール装置８を配置する構成にしてもよい。圧延材６としては、板材のみでなく棒材を圧延することも可能である。

本発明は、鋼材の冷間（粗）圧延、熱間圧延等に用いる可逆式圧延機、タンデム圧延機等に利用できる。

圧延機の構成図である。ミルハウジング内を示す側面である。ミルハウジング内のピンチロール装置を示す正面図である。

１圧延機
３ワークロール
４ミルハウジング
９制御装置
１０ピンチロール

Claims

一対のリールに巻き取られた圧延材を上下一対のワークロールでリバース圧延する圧延機において、
前記上下一対のワークロールの近傍の入側及び出側の各々に上下一対のピンチロールが設けられ、
前記上下一対のピンチロールを、前記圧延材の先端部を案内する時には上下方向に接近させ、該先端部がワークロール間に噛み込んだ時には上下方向に離反させ、圧延材の尻抜け時には上下方向に接近させた上で圧延材の後端部に張力を付与するように制御する制御装置が設けられていて、
前記上下のピンチロールのそれぞれは、送り速度を独立して変更可能とされていることを特徴とする圧延機。
前記上下のピンチロールは、鋼製であり、その軸心を圧延材の送り方向にオフセット可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧延機。
前記圧延機は冷間圧延機であり、該圧延機のミルハウジング内に前記ピンチロールが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧延機。
前記上下一対のワークロールの近傍の入側及び出側に、前記上下一対のピンチロールがそれぞれ１つずつ設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の圧延機。