JP4427303B2

JP4427303B2 - ローラ矯正方法

Info

Publication number: JP4427303B2
Application number: JP2003396636A
Authority: JP
Inventors: 剛志比護; 健二山田; 茂小川
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2003-11-27
Filing date: 2003-11-27
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2023-11-27
Also published as: JP2005152964A

Description

本発明は、複数本のロールを上下に千鳥状に配置し、そのロール間に被矯正材を通して繰り返し曲げを与えることによって、被矯正材を平坦化するローラレベラにおけるローラ矯正方法に関するものである。
なお、本明細書で単にロールという場合は、被矯正材に直接接触して、これに曲げを加える「ワークロール」を意味し、ワークロールを支持するバックアップロールと区別するときのみワークロールと呼ぶことにする。

板材、形材、管材、線材等の圧延や冷却などで発生した反りや波形状を平坦化するために、複数本のロールを上下に千鳥状に配置したローラレベラが用いられる。
ローラレベラは、下ロールに対し上ロールを押し込んだ状態で、被矯正材を通材し、被矯正材に繰り返し曲げを与えることによって、被矯正材の反りや波形状を平坦化する。このとき、ローラレベラの各ロール押込量は、被矯正材の寸法、材料定数やローラレベラの剛性（ゼロ点設定誤差を含む）、被矯正材の反り・波形状の変動範囲などを考慮して、所望の平坦度を得るために必要な値となるように設定される。ここで、ロール押込量δとは、該ロールの頂点と該ロールの上下流側に隣接するロールの頂点を結ぶ直線との距離をｘとすると、このｘを被矯正材の厚みｈから差し引いたものであり、δ＝ｈ−ｘで表される。以下では、ロール押込量δは、該ロールの頂点と、該ロールの上下流側に隣接するロールの頂点を結ぶ直線との距離が被矯正材の厚みよりも小さくなる方向を正として説明する。

このようにロール位置を設定して被矯正材をローラレベラに通材すると、矯正反力に伴うローラレベラ自身の弾性変形に伴い、実際のロール位置は設定位置から変位してしまう。この対策の一つとして、ローラレベラの剛性と矯正反力とから、ロール位置の変位を推定し、ロール位置が所望の値となるように、ロール押込装置を作動させるローラ矯正方法が示されている（例えば、特許文献１参照。）。
また、このようにして、ロール位置を所望の値に制御したとしても、被矯正材の材料定数の推定誤差により、所望の矯正効果が得られない場合がある。この対策の一つとして、ローラレベラ出側に配置した反り計による被矯正材の反り量から、最適なロール位置を演算し、このロール位置となるようにロール押込装置を作動させる方法が示されている（例えば、特許文献２参照。）。
さらに、被矯正材に強い曲げを与える場合など、被矯正材の通材性を確保するために、被矯正材の先端がローラレベラを通過した後に、ロール押込装置を作動させる場合がある。この方法の一つとして、ローラレベラのロールを開放しておき、被矯正材の先端がローラレベラを通過した後にロール押込装置を作動させる方法が示されている（例えば、特許文献３参照。）。

このように、様々な理由により、より安定的、効果的なローラレベラによる矯正効果を得るためには、被矯正材の通材中にローラレベラのロール位置を変更する必要がある。しかしながら、被矯正材を通材中にロール押込装置を作動させることにより、被矯正材の表面品位が損なわれたり、あるいは、迅速に所望の矯正効果が得られないという問題を有している。
特開平１１−１９２５１０号公報特開昭６１−２９３６１２号公報特開２００３−１３６１０９号公報

本発明は、被矯正材を通材中にロール押込装置を作動させても、被矯正材の表面品位を損なわず、また、迅速に所望の矯正効果を得ることができるローラ矯正方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、通材中にロール位置を変更した場合のローラ矯正中の被矯正材の変形挙動について、数多くの理論検討および実験検討を行った結果、以下の知見を得た。
通材中にロール押込装置を作動させてロール位置を変更した場合、あるロールと被矯正材との接触点と、該ロールに隣接するロールと被矯正材との接触点との距離が変化してしまう。これを図２および図３を用いて、より詳しく説明する。図２はロール押込量が０の状態、図３はロール押込量がδの状態を示す。ここでは、本発明の概念を理解し易くするため、ロール２〜４と被矯正材１とはそれぞれロール直下（直上）で接触すると仮定する。ロール２〜４の直径はＤ、ロールピッチはＬ、被矯正材１の板厚はｈとする。以下では、ロール２とロール３および被矯正材１との位置関係に着目する。図２では、被矯正材１とロール２との接触位置の板厚中心Ａと、被矯正材１とロール３との接触位置の板厚中心Ｂとの距離はＬに等しい。ところが、図３では、被矯正材１とロール２との接触位置の板厚中心Ａ′と、被矯正材１とロール３との接触位置の板厚中心Ｂ′との直線距離は、√（Ｌ^２＋δ^２）になる。例えば、ロールピッチＬ＝２５ｍｍの場合、ロール押込量δを０ｍｍから５ｍｍへと変化させることにより、約２％の伸びが生じることになる。実際には、被矯正材のロール間の変形形状は直線状ではなく、Ｓ字曲線状になるため、より大きな伸びが発生する。このような接触点間の距離の変化に応じて、被矯正材１とロール２もしくはロール３との間の摩擦係数が比較的大きい場合には、被矯正材１には軸力が発生してしまう。このようにして被矯正材１に作用した軸力は、操作者が意図して付与したものではなく、また、発生する軸力の大きさは、ロール押込量、被矯正材とロールとの摩擦状態等により変化するため、任意の被矯正材、あるいは、矯正条件に対して所望の矯正効果を直ちに得ることができず、それゆえ、試行錯誤を繰り返しながら所望の矯正効果が得られるロール押し込み条件を探索することになる。あるいは、被矯正材１とロール２もしくはロール３との間の摩擦係数が比較的小さい場合には、この軸力を緩和するために、被矯正材１とロール２もしくはロール３との間にすべりが発生し、被矯正材１の表面に疵が発生してしまう。

これらの検討結果を踏まえ、本発明者らは、図１に示すように、被矯正材を通材中にローラレベラのロール位置を変更させる場合には、ローラレベラのロールのうち、少なくとも１本以上を無駆動とすることが有効なことを見出した。
本発明は、以上の知見に基づくものであり、その要旨とするところは以下のとおりである。
（１）複数本のロールを上下に千鳥状に配置し、そのロール間に被矯正材を通して平坦化するローラ矯正方法において、被矯正材をローラレベラに通材しつつ、ロール位置を変化させる際に、少なくとも１本以上のロールを無駆動状態とすることを特徴とするローラ矯正方法。
本発明によれば、例えば、矯正反力に伴うローラレベラの弾性変形や、被矯正材の材料定数の推定誤差、被矯正材の通材性の確保等の理由により、被矯正材を通材中にロール位置を変更する必要がある場合にも、被矯正材の表面品位を損なうことなく、また、迅速に所望の矯正効果を得ることができる。

本発明によれば、板材、形材、管材、線材等の圧延や冷却などで発生した反りや波形状をローラレベラを用いて平坦化する際、被矯正材を通材しつつ、ローラレベラのロール位置を変更させた場合も、被矯正材の表面品位を損なうことなく、また、矯正効果を安定的に発揮できる。そのため、ローラレベラ矯正の負荷の軽減や製品歩留の向上を実現できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態をその実施例に基づいて説明する。

まず、実施例に用いたローラレベラ５は、図４にその概念側面図を示すように、合計１１本のロール１１〜２１からなるローラレベラであり、５本の上ロールと６本の下ロールとがそれぞれ千鳥状に配置されている。また、ロール１１〜２１のロール径は４０ｍｍ、ロールピッチは２５ｍｍであり、板厚０．８〜５ｍｍ、板幅６００〜１８００ｍｍ、降伏応力２００〜６００ＭＰａの被矯正材を対象としている。６本の下ロールからなる下ロール群は、下ロールハウジング１０にその位置が固定された固定ロール群であり、一方、５本の上ロールからなる上ロール群は、上ロールハウジング９とメインハウジング８との間にある入側押込装置２２と出側押込装置２３とを用いて、下ロール群に対して傾動押し込みを行うことが可能となっている。また、ローラレベラの前後面には、被矯正材１を搬送するためのローラテーブル６、７が配設されている。

まず、被矯正材として、板厚１ｍｍ、板幅１２００ｍｍの普通鋼板を用い、実施例１としての矯正実験を行った。被矯正材の先端がローラレベラ５の出側に達するまでローラレベラの各上ロールは開放し、その後、入側押込装置２２を＃２ロール（１２）押込量が５ｍｍ、出側押込装置２３を＃１０ロール（２０）押込量が０ｍｍとなるまで作動させた。実施例１では、図１に示すように、入出側押込装置２２、２３を作動させている間は、各ロール１１〜２１は無駆動とし、所望のロール位置に設定した後、各ロール１１〜２１を駆動させた。このとき、実施例１では、被矯正材の表面品位を損なわず、また、十分な矯正効果を得ることが出来た。

一方、比較例１として、入出側押込装置２２、２３を作動させている間も、各ロール１１〜２１は駆動させて矯正実験をおこなった。このとき、比較例１では、被矯正材の表裏面に微細なすり疵が発生し、また、特に被矯正材の先端側で十分な矯正効果を得ることもできなかった。加えて、ローラレベラ５の各ロール１１〜２１の表面にもすり疵が発生したため、ロール手入（再研削）が必要となった。
また、比較例２として入側押込装置２２を＃２ロール（１２）押込量が５ｍｍ、出側押込装置１７を＃１０ロール（２０）押込量が０ｍｍとなるまで作動させた後に、被矯正材１をローラレベラ５に通材させた。このとき、被矯正材がローラレベラに噛み込まなかった。
以上のように、本発明では、従来法に比し、被矯正材の表面品位を損なうことなく、また、所望の矯正効果を迅速に得られることがわかる。

実施例２では、ローラレベラ５を用いて、被矯正材１に板厚２．５ｍｍ、板幅９００ｍｍの普通鋼板を用いて矯正実験を行った。実施例１と同様に、被矯正材の先端がローラレベラ５の出側に達するまではローラレベラ５の各上ロールは開放したが、その後、実施例２では、＃２ロール（１２）押込量が２ｍｍ、＃１０ロール（２０）押込量が０．２ｍｍとなるまで入出側押込装置２２、２３を作動させた。さらに、実施例２では、入出側押込装置２２、２３を作動させている間、＃４ロール（１４）のみを無駆動とし、所望のロール位置に設定した後、＃４ロール（１４）を駆動させた。＃４ロール（１４）を除く各ロール１１〜２１は入出側押込装置２２、２３を作動させている間も駆動させた。このとき、実施例２では、被矯正材の表面品位を損なわず、また、十分な矯正効果を得ることが出来た。

一方、比較例３として、入出側押込装置２２、２３を作動させている間も、＃４ロール（１４）を含む各ロール１１〜２１を駆動させて矯正実験をおこなった。このとき、比較例３では、被矯正材の表裏面に微細なすり疵が発生し、また、特に被矯正材の先端側で十分な矯正効果を得ることもできなかった。

さらに、実施例３として板厚０．８〜５ｍｍ、板幅６００〜１８００ｍｍ、降伏応力２００〜６００ＭＰａの広範囲な被矯正材について本発明の矯正方法を多数実施した。実施例３では、被矯正材を通材中にロール位置を変更するためにローラレベラのロール押込装置を作動させる間、全ロールを無駆動とした。一方、比較例４として、ロール位置を変更する場合にも全ロールを駆動させ、実施例３と比較した。
その結果、本実施例３・比較例４ともに通材トラブルは生じなかったものの、矯正の合格率に関しては、実施例３では１００％を達成した一方、比較例４では表面品位や平坦度の観点で合格率が８５％と悪化した。なお、実施例３と比較例４との間で、被矯正材の板厚・板幅・鋼種、さらには、平坦度や表面性状の合格基準に大きな偏りは見られなかった。また、実施例３と比較例４との間の合格率の差異にも、被矯正材の板厚・板幅・鋼種に対するきわだった差は見られなかった。

なお、実施例１〜３では、ロール駆動／無駆動の切換タイミングを、ロール押込装置の作動／停止タイミングに一致させたが、本発明はロール駆動／無駆動の切換タイミングをロール押込装置の作動／停止の切換タイミングに一致させる場合に限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々選択できる。例えば、ロール駆動／無駆動の切換タイミングをロール押込装置の作動／停止タイミングよりも早くすることも可能であるし、また、ロール駆動／無駆動の切換タイミングをロール押込装置の作動／停止タイミングよりも遅くすることも可能である。
また、ロール径、ロールピッチ、ロール本数などのローラレベラの仕様、板厚、板幅、鋼種等の被矯正材の仕様についても、ここに掲げた実施例１〜３の範囲に限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々選択できる。

本発明におけるロール駆動およびロール押込の作動状態を示す概念図である。ロール押込量が０の場合の被矯正材とロールとの位置関係を概略的に示す側面図である。ロール押込量がδの場合の被矯正材とロールとの位置関係を概略的に示す側面図である。本発明の実施例１〜３と比較例１〜３に用いたローラレベラを概略的に示す側面図である。

符号の説明

１被矯正材
２下ロール１
３上ロール１
４下ロール２
５ローラレベラ
６入側ローラテーブル
７出側ローラテーブル
８メインハウジング
９上ロールハウジング
１０下ロールハウジング
１１＃１ロール
１２＃２ロール
１３＃３ロール
１４＃４ロール
１５＃５ロール
１６＃６ロール
１７＃７ロール
１８＃８ロール
１９＃９ロール
２０＃１０ロール
２１＃１１ロール
２２入側押込装置
２３出側押込装置

Claims

複数本のロールを上下に千鳥状に配置し、そのロール間に被矯正材を通して平坦化するローラ矯正方法において、被矯正材をローラレベラに通材しつつ、ロール位置を変化させる際に、少なくとも１本以上のロールを無駆動状態とすることを特徴とするローラ矯正方法。