JP4513505B2 - 金属材の圧延機および圧延方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼帯などの金属材を、蛇行を抑制しつつ連続圧延するための圧延機及びこの圧延機を用いた金属材の圧延方法に関する。

熱延鋼帯を製造するための熱間連続圧延では、圧延中に鋼帯に蛇行が生じる問題が未だ完全には解決されておらず、特に、薄物圧延（一般に熱間圧延による最終板厚が２．０ｍｍ未満であるような圧延）では、鋼帯の尾端部が仕上圧延の圧延スタンドから抜ける瞬間に大きく蛇行し、この結果、鋼帯がサイドガイドに衝突して尾端部が折れ込んで圧延されてしまう、いわゆる「絞り込み」が発生する。このような絞り込みが生じると、ワークロールに疵がつき、ワークロールの組み換えを余儀なくされるため、生産能率が著しく低下する。
このような熱間圧延における鋼帯蛇行のメカニズムは、まず、板幅方向での板厚偏差や鋼帯がワークロールに対して板幅方向でどちらかに偏って圧延されるオフセンターなどが直接的な原因となって初期の蛇行が生じ、これにより左右の圧下荷重に差が生じて蛇行した側のロール間ギャップが開くことになるため、鋼帯も蛇行した側へさらに蛇行するという発散現象となり、蛇行量が次第に大きくなる。

従来、このような鋼帯の蛇行対策として、幾つかの方法が検討されてきており、例えば、圧下装置やベンダーなどの制御による蛇行対策などが提案されている。具体的には、鋼帯の蛇行により圧延機の左右の圧下荷重に差が生じる現象を利用してその差荷重値から蛇行量を推定するか、若しくは直接蛇行量を計測し、蛇行を解消すべく、蛇行した側のレベリング操作によりワークロール間ギャップを小さくする蛇行制御技術（平行剛性制御）が提案され、実用化もされている。また、特許文献１や特許文献２などでは、蛇行した側のベンダー圧力を調整することで差荷重を解消するようにした蛇行防止策も提案されている。

これらの従来技術は、蛇行量を直接計測するか、或いは左右圧下荷重の差荷重計測値から蛇行量を推定し、適当な制御ゲインでレベリング若しくはベンダー圧力をフィードバック制御するものである。
特開昭５６−１１１７０号公報 特開平６−２６９８２５号公報

しかし、これらの方法を実現するためには、蛇行量を直接計測する装置が必要であったり、或いは熱間圧延のように高速の圧延を行う圧延装置においては、応答性の高い圧下装置が必要となる。
また、実際に圧延機で蛇行制御を行う場合、制御周期には限界があるとともに、蛇行制御などでは制御のオーバーシュートなどへの配慮から制御ゲインが上げられないのが一般的であり、鋼帯が蛇行し始めても完全に蛇行を止めることができない。このため、手介入と呼ばれる圧延機オペレータの職人的な技術に頼らざるを得ず、十分に蛇行制御機能を活用できていないのが現実である。

したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、簡易な装置構成のもとで、特別な制御システムや蛇行制御技術を用いることなく、熱延鋼帯などの金属材の蛇行を効果的に抑制することができる圧延機及びこの圧延機を用いた金属材の圧延方法を提供することにある。

このような課題を解決するための本発明の特徴は以下のとおりである。
［1］ワークロールとバックアップロールがロールチョックを介して両側のロール支持部に支持された金属材連続圧延用の圧延機において、
前記両側のロール支持部のワークロールチョック−バックアップロールチョック間に、少なくとも両ロールチョックを離間させる方向に駆動力を及ぼし得るように液圧シリンダを設置し、該液圧シリンダは、シリンダ本体内に作動液体を封じ込めることで所定の伸長状態を維持するための封入機構を有することを特徴とする金属材の圧延機。
［2］ワークロールとバックアップロールがロールチョックを介して両側のロール支持部に支持された金属材連続圧延用の圧延機において、
前記両側のロール支持部のワークロールチョック−バックアップロールチョック間に、少なくとも両ロールチョックを離間させる方向に駆動力を及ぼし得るように液圧シリンダを設置し、該液圧シリンダの可動部を機械的にロックするためのロック機構を有することを特徴とする金属材の圧延機。
［3］上記［1］の圧延機において、液圧シリンダの可動部を機械的にロックするためのロック機構を有することを特徴とする金属材の圧延機。

［4］上記［1］〜［3］のいずれかの圧延機を用いた金属材の圧延方法であって、
両側のロール支持部のワークロールチョック−バックアップロールチョック間に設置された液圧シリンダを、所定の略等しい伸長状態にしてこれを維持することにより、両側のロール支持部のワークロールチョック−バックアップロールチョック間を略等しい距離に保持する突っ張り手段とすることを特徴とする金属材の圧延方法。

［5］上記［4］の圧延方法において、両側のロール支持部のワークロールチョック−バックアップロールチョック間に設置された液圧シリンダの初期圧力を、液圧シリンダが、前記ワークロールチョック及びバックアップロールチョックと常に係合しつつ、ワークロールチョック−バックアップロールチョック間距離の変動に追随して伸縮するような圧力に設定しておき、その後、所定の又は任意のタイミングにて、前記両側の液圧シリンダを所定の略等しい伸長状態にしてこれを維持することにより、両側のロール支持部のワークロールチョック−バックアップロールチョック間を略等しい距離に保持する突っ張り手段とすることを特徴とする金属材の圧延方法。

本発明において、「ワークロールチョック−バックアップロールチョック間に … 液圧シリンダを設置する」とは、少なくとも両ロールチョックを離間させる方向に駆動力を及ぼし得るように、液圧シリンダが機能的な意味合いで両ロールチョック間に介在することを意味し、したがって、必ずしも液圧シリンダの本体部そのものが物理的に両ロールチョックの間に配置される必要はない。したがって、例えば、液圧シリンダの本体部（シリンダ本体＋駆動ロッド）を両ロールチョック間の外側に配置し、適当な固定手段を介してシリンダ本体を一方のロールチョックに、駆動ロッドを他方のロールチョックにそれぞれ固定又は係合するような構造としてもよく、このような形態も本発明に含まれる。

本発明の圧延機によれば、両ロール支持部のワークロールチョック−バックアップロールチョック間に、少なくとも両ロールチョックを離間させる方向に駆動力を及ぼし得るように設置された液圧シリンダが、ワークロールチョック−バックアップロールチョック間の距離を保持するための突っ張り手段又はワークロールチョック−バックアップロールチョック間の距離を制御するための制御手段として機能するので、これらの手段によって両ロール支持部におけるワークロールチョック−バックアップロールチョック間を略等しい距離に保持又は制御することにより、圧延機の平行剛性を効果的に高めることができ、これにより被圧延金属材の蛇行を適切に抑えることができる。

また、本発明の圧延機は、ワークロールチョック−バックアップロールチョック間に液圧シリンダを設置し、これを圧延機自体の上位の制御系から独立した簡易な制御系で制御するだけでよいため、既存の圧延機にも簡単に適用することができる。したがって、制御周期がかなり遅い制御システムや応答性が遅い圧下装置しか備えていない既存の圧延機であっても問題なく適用でき、金属材の蛇行を効果的に抑制することができる。一方、高応答な圧下装置を有し、制御周期が早い最新の制御システムを有する圧延機に適用した場合にも、蛇行抑制効果をより高度に実現することができる。

以下、熱延鋼帯を製造するための熱間圧延機を例に、本発明の詳細と好ましい実施形態を説明する。
図１は、本発明を熱間圧延設備の仕上圧延機に適用した場合の一実施形態を示す正面図である。
この圧延機（圧延スタンド）の基本構造は従来装置と同様であり、上下ワークロール１ａ，１ｂと、これらワークロールをそれぞれ上下で支持する上下バックアップロール２ａ，２ｂと、これら各ロールの両端部を支持するロール支持部６（ハウジング）を備えている。上下ワークロール１ａ，１ｂ及び上下バックアップロール２ａ，２ｂは、各々の両ロール軸がロールチョック３，４（上ワークロールチョック３ａ，下ワークロールチョック３ｂ，上バックアップロールチョック４ａ，下バックアップロールチョック４ｂ）で支持され、これら各ロールのロールチョック３，４は、前記ロール支持部６内で上下方向スライド可能に保持されている。

各ロールは、装置下側から、下バックアップロール２ｂ、下ワークロール１ｂ、上ワークロール１ａ、上バックアップロール２ａの順に積み重ねられた構造（なお、図は圧延中の状態を示しているため、上下ワークロール１ａ，１ｂ間に被圧延材である鋼帯ｘが介在している）となっている。また、下バックアップロール２ｂのロールチョック４ｂは、ロール支持部６側の支持手段７で支持され、一方、上バックアップロール２ａのロールチョック４ａはロール支持部６側の圧下手段８（圧下シリンダ等）で上方から拘束・圧下されている。したがって、圧下手段８による圧下荷重は、上バックアップロールチョック４ａ→上バックアップロール２ａ→上ワークロール１ａ→（被圧延金属材）→下ワークロール１ｂ→下バックアップロール２ｂ→下バックアップロールチョック４ｂという経路で伝わり、支持手段７で受けられる。

このような基本構造において本発明の圧延機では、両ロール支持部６のワークロールチョック３（３ａ，３ｂ）とバックアップロールチョック４（４ａ，４ｂ）間に、少なくとも両ロールチョックを離間させる方向に駆動力を及ぼし得るように液圧シリンダ５を設置し、この液圧シリンダ５を、前記ワークロールチョック３−バックアップロールチョック４間の距離を保持するための突っ張り手段又はワークロールチョック３−バックアップロールチョック４間の距離を制御するための制御手段として用いるものである。本実施形態では、両ロール支持部６において、ワークロールチョック３−バックアップロールチョック４間の空間部に液圧シリンダ５が配置されている。

前記液圧シリンダ５は、シリンダ本体５０とこのシリンダ本体５０に対して進退移動する駆動ロッド５１（この駆動ロッド５１はシリンダ本体５０内のピストンに連結されている）を有し、この駆動ロッド５１の進退移動により伸縮する。この液圧シリンダ５は、所定の伸長状態に保持されることでワークロールチョック３−バックアップロールチョック４間の距離を保持するための突っ張り手段として機能し、また、伸縮することでワークロールチョック３−バックアップロールチョック４間の距離を制御するための制御手段として機能することができる。

本実施形態のように液圧シリンダ５をワークロールチョック３−バックアップロールチョック４間の空間部に配置する場合、液圧シリンダ５は、ワークロールチョック３−バックアップロールチョック４間にフリーの状態（すなわち、ロールチョック３，４のいずれにも固定されない状態）で配置してもよいが、通常は、少なくともシリンダ本体５０または駆動ロッド５１のいずれか一方をロールチョック３，４のいずれか一方に固定することにより、配置される。本実施形態の液圧シリンダ５は、シリンダ本体５０がワークロールチョック３に固定され、一方、駆動ロッド５１はバックアップロールチョック４に固定されることなく、単に同ロールチョックに当接するだけの構成となっている。
なお、他の実施形態として、シリンダ本体５０と駆動ロッド５１を、それぞれロールチョック３，４に固定するようにしてもよい。

本発明の圧延機の使用形態（圧延方法）の１つは、両ロール支持部６の液圧シリンダ５を所定の略等しい伸長状態にしてこれを維持する（縮小することなく保持する）ことにより、液圧シリンダ５をワークロールチョック３−バックアップロールチョック４間の距離を保持する突っ張り手段として利用することにある。このように液圧シリンダ５を所定の伸長状態の突っ張り手段として保持するための手段には特別な制限はなく、任意の手段を用いることができるが、本実施形態のように液圧シリンダ５内に作動液体を封じ込める方式が、最も簡便で且つ応答性や精度などの面からも好ましい。また、この方式に加えて、液圧シリンダ５の可動部を機械的にロックするロック機構による保持を併用すれば、液圧シリンダ５の保持をより確実なものとすることができる。これらの方式の具体的な構成については、後に詳しく説明する。
また、場合によっては、上記機械的なロック機構だけで、液圧シリンダ５を所定の伸長状態に保持するようにしてもよい。さらに、液圧シリンダ５内に作動流体を封じ込めるのではなく、液圧シリンダ５の液圧を所定圧力に設定し、圧力制御弁などを用いた圧力制御により、所定の保持力を得るようにしてもよい。

ここで、本発明の圧延機において、上述したようなロールチョック３，４間の突っ張り手段又は距離間隔の制御手段として、特に液圧シリンダを用いるのは、以下のような理由による。
(a) 液圧シリンダにより、両ロール支持部６のロールチョック３，４間の突っ張り手段又は距離間隔の制御手段として強力な駆動力（保持力）が得られ、圧延機の高い平行剛性が確保できる。また、他の流体圧シリンダに較べて応答性に優れているため、ロールチョック３，４間の突っ張り又は距離間隔の制御を迅速且つ高精度に行い、蛇行を的確に抑制することができる。

(b) ワークロールチョック３−バックアップロールチョック４間の距離を保持する手段（突っ張り手段）は、ロールチョック３，４間の距離を保持する必要がないときには、その距離の変動を妨げないものであることが好ましい。例えば、熱間圧延機のワークロールベンダーが作動すると、ワークロールチョック３はベンダーにより押し上げられ、ワークロールチョック３とバックアップロールチョック４間の距離は狭まるが、ロールチョック３，４間の距離を保持する手段は、このような要因によるロールチョック３，４間の距離の変動を妨げず、ベンダーへの影響を与えないように動作するものであることが好ましい。また、圧延が開始されると、後述するように圧延機各部での変形量が変わり、ロールチョック３，４間の距離も変化するが、この場合も、ロールチョック３，４間の距離を保持する必要が生じるまで、ロールチョック３，４間の距離の変動を妨げない方がよい場合もある。この点、液圧シリンダは、ロールチョック３，４間の距離を保持する以外のときには、ロールチョック３，４間の距離の変動に追従して伸縮するなどして、ロールチョック３，４間の距離の変動を妨げない動作を容易に行わせることができる。

(c) ワークロールやバックアップロールは、ロール表面を常に正常な状態に保つために、表面研磨されたロールや新品のロールと頻繁に交換されるが、その都度ロール径は変化し、これに伴いワークロールチョック３−バックアップロールチョック４間の距離も変化する。このようなロールチョック３，４間の初期間隔の変化に対しても、液圧シリンダであれば問題なく対応することができる。
液圧シリンダ５には、油、水、水グリコールなど適宜な液体を作動液体として用いることができるが、熱間圧延機に適用する場合には水グリコールなどを用いることが安全上好ましい。

図２及び図３は、図１の実施形態の構造をより詳細に示したもので、図２は上側のワークロール１ａ及びバックアップロール２ａとそれらの支持構造を示す斜視図、図３は上側のワークロール１ａ及びバックアップロール２ａの各一端部側のロール支持部を、液圧シリンダ５を縦断面した状態で示す正面図である。なお、下側のワークロール１ｂ及びバックアップロール２ｂとそれらの支持構造も、図２及び図３の構造と同様である。

本発明の圧延機に用いる液圧シリンダ５は、単動式（シリンダ本体のヘッド側、ボトム側のいずれか一方にのみ作動液体を圧入する圧力室を有するタイプ）、複動式（シリンダ本体のヘッド側、ボトム側の両方に作動液体を圧入する圧力室を有するタイプ）のいずれでもよいが、本実施形態では複動式シリンダにより構成されている。すなわち、シリンダ本体５０は、ヘッド側とボトム側にそれぞれ作動液体を供給する圧力室５２Ａ，５２Ｂを有するとともに、これらの圧力室５２Ａ，５２Ｂ内外への作動液体の注入・排出を行うための出入口５３Ａ，５３Ｂが設けられている。液圧ポンプ１０からの液体流路５４は、方向切換弁１６を経由して、液体流路５４Ａ，５４Ｂとして前記出入口５３Ａ，５３Ｂに接続されている。シリンダ本体５０の圧力室５２Ａ，５２Ｂには、方向切換弁１６によって液体流路５４Ａ，５４Ｂを切り替えることにより、選択的に作動液体が供給される。なお、５５は作動液体をタンクに戻すための戻し流路である。

本実施形態のように、ロールチョック３，４間の空間部に液圧シリンダ５を配置し、且つこの液圧シリンダ５をロールチョック３，４のうちの一方のロールチョックにのみ固定し、他方のロールチョックには固定しない構造とした場合は、液圧シリンダ５の駆動ロッド５１を伸長させる方向に比較的小さい液圧をかけておくことにより、液圧シリンダ５はロールチョック３，４間の距離が拡がれば液圧で伸長し、距離が狭まれば両ロールチョック３，４に押されて縮小するので、煩雑な圧力制御を行わなくてもロールチョック３，４間の距離の変動に追随して常に両ロールチョック３，４に係合（接触）した状態が維持される。

液圧シリンダ５は、シリンダ本体５０内に作動液体を封じ込めるための封入機構を有し、この作動液体の封じ込めにより、液圧シリンダ５が所定の伸長状態に保持される（少なくとも、その伸長状態から縮まないように保持される）ようにしている。本実施形態の封入機構は、前記液体流路５４Ａ，５４Ｂに各々設けられた電磁仕切り弁９Ａ，９Ｂにより構成されている。図４は、電気信号により制御される電磁仕切り弁９Ａ，９Ｂが流体流路５４Ａ，５４Ｂを遮断し、シリンダ本体５０（圧力室５２Ａ，５２Ｂ）内に作動液体が封じ込められて液圧シリンダ５が所定の伸長状態に保持された状態を示している。
なお、他の実施形態としては、上記電磁仕切り弁９を液体流路５４Ａだけに設けることもでき、この場合には、シリンダ本体５０の圧力室５２Ａ内に作動液体が封じ込められ、液圧シリンダ５が所定の伸長状態から縮まないように保持される。
その他図面において、１１は液体流路５４の途中に設けられる圧力制御弁である。

なお、図２は、上側のワークロール１ａ及びバックアップロール２ａの両端部を支持する両ロール支持部６のうち、一方のロール支持部のみを示しているが、他方のロール支持部においても、ロールチョック３ａ，４ａ間に同様の液圧シリンダ５が設けられ、この液圧シリンダ５に図２と同様の液圧系から作動液体が供給されるようになっている。
また、液圧シリンダ５は、本実施形態（図１）のように上下の各ワークロールチョック３ａ，３ｂとバックアップロールチョック４ａ，４ｂ間に設けることが最も好ましいが、上ワークロールチョック３ａ−上バックアップロールチョック４ａ間、或いは下ワークロールチョック３ｂ−下バックアップロールチョック４ｂ間のいずれか一方に設けても、それぞれにおいて本発明の効果が得られる。
先に述べたように液圧シリンダ５は単動式、複動式のいずれでもよいが、複動式は特に、圧力制御で液圧シリンダを制御する場合にも好適である。
また、液圧シリンダ５は、１箇所のロールチョック３，４間に複数基（例えばロール軸位置を挟んだ両側に２基）設置してもよい。

図５は、本発明の圧延機の他の実施形態を示すもので、上側のワークロール１ａ及びバックアップロール１ｂの各一端部側のロール支持部を、液圧シリンダ５を縦断面した状態で示す正面図である。
この実施形態は、液圧シリンダ５の可動部を機械的にロックするロック機構を設けたもので、本実施形態では、液圧シリンダ５の駆動ロッド５１を任意の伸長状態又は所定の伸長状態でロック（拘束）することができる機械式のロック手段１２を設けたものである。このようなロック手段１２を設けるのは、シリンダ本体５０内での作動液体の封じ込めだけでは、液圧シリンダ５を所定の伸長状態に維持する際の保持力（突っ張り力）が弱い場合があり、このような機械的なロック手段１２を併用することにより、突っ張り手段としての確固たる保持力（剛性）を得ることができる。

ロック手段１２の構成に特別な制限はないが、例えば、駆動ロッド５１に設けられた被係合部（例えば、凹部、孔、ラック部など）と、これに機械的に噛み合うことで駆動ロッド５１を拘束する係合手段などからなるロック手段を用いることができる。この場合、係合手段の駆動にはバネやアクチュエータなどを利用することができる。
その他の構成は、図３に示す実施形態と同様であるので、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
なお、本実施形態は、機械的なロック機構（ロック手段１２）を液圧シリンダ５を所定の伸長状態に保持するための補助手段として設けているが、場合によっては、先に述べたように上記機械的なロック機構だけで、液圧シリンダ５を所定の伸長状態に保持するようにしてもよい。

図１〜図５の実施形態は、ワークロールチョック３−バックアップロールチョック４間の空間部に液圧シリンダ５を配置したものであるが、すでに述べたように本発明の圧延機では、液圧シリンダ５の本体部そのものが物理的に両ロールチョック３，４間に位置している必要はなく、液圧シリンダ５（シリンダ本体＋駆動ロッド）を両ロールチョック３，４間の外側に配置するとともに、適当な固定手段を介してシリンダ本体５０と駆動ロッド５１をそれぞれロールチョック３，４に固定又は係合するような構造をとしてもよい。大型の液圧シリンダ５を用いる際に、両ロールチョック３，４間の空間に液圧シリンダ５を配置できない場合があり、特に、このような場合に上記構造を採用することにより、本発明の構造を実現できる。

図６は、そのような本発明の圧延機の一実施形態を示すもので、上側のワークロール１ａ及びバックアップロール１ｂの各一端部側のロール支持部を示す正面図である。
本実施形態の液圧シリンダ５は、ワークロールチョック３−バックアップロールチョック４間の空間部に配置されるのではなく、両ロールチョック３，４の側部に配置されている。すなわち、液圧シリンダ５のシリンダ本体５０は、固定手段１３などを介してワークロールチョック３の側部に固定され、一方、駆動ロッド５１の先端は、バックアップロールチョック４の側部に固定手段１５を介して固定された受け部材１４に当接し又は接続されている。このような構造により、液圧シリンダ５を、ロールチョック３，４間の空間部に配置したと同様に、両ロールチョック３，４間の距離を保持するための突っ張り手段又は両ロールチョック３，４間の距離を制御するための制御手段として用いることができる。
その他の構成は、図３に示す実施形態と同様であるので、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

次に、本発明の圧延機を用いた圧延方法を、上述した実施形態の圧延機（熱間圧延機）を例に説明する。
一般的に圧延時の圧延機の変形は、図７に示すように、(1)ハウジングの変形、(2)ロールの曲がり（軸心変位と同じ）、(3)ロールの偏平変形（圧延荷重による圧縮を受けたロールの弾性変形）、(4)圧下ねじの縮み（圧延荷重による圧縮を受けた圧下ねじの弾性変形）、(5)軸受部の変形、油膜厚さの変化、(6)ロッカープレートその他の部材の変形、(7)圧下シリンダの変形及び油柱厚さの変形、からなっている。
実測及び計算によると、ロール間ギャップの変化量のなかで各部の占める割合は、ロール部の偏平等のロール変形が４０〜７０％、ハウジングの変形が１０〜１６％、圧下ねじの変形が４〜２０％であり、ロール変形の占める割合が圧倒的に大きいことが知られている。圧延時においては、圧延荷重に応じた変形が各所で発生し、実際に圧延後の熱延鋼帯の板厚を決定するロールギャップ部においては、上記変形量の総和分だけロールギャップが開いていることを意味する。

圧延機内で何らかの原因により鋼帯の蛇行が発生すると、左右の圧延荷重に差が生じて上記に示す各部位での圧延機の幅方向での変形量が変化し、圧延機の左右の変形量に偏差が生じる。図８（Ｂ）に示すように、鋼帯が蛇行すると蛇行した側の変形量が多くなり、バックアップロール１とワークロール２は傾き、蛇行した側のロール間ギャップが開く。このとき、圧延機の各部位の変形のうち、バックアップロール１とワークロール２の接触部のロールの偏平による変形量が多いことから、左右のロール偏平差分だけ、ワークロール１はバックアップロール２に対してさらに傾動し、蛇行した側のロール間ギャップが開くとともに、バックアップロールチョック３−ワークロールチョック４間の距離も左右で差が生じ、蛇行した側のワークロールチョック３−バックアップロールチョック４間の距離はロールの偏平差に相当する量とネック部での軸変形分小さくなる。

一度、圧延機内で鋼帯の蛇行が始まると、鋼帯が蛇行した側の変形量が大きくなりロール間ギャップが大きくなるので、鋼帯は蛇行した側にさらに蛇行する。この現象は蛇行が蛇行をさらに大きくしていく発散現象であるので、結果的に、ワークロールとバックアップロール間の距離も鋼帯の蛇行の悪化とともに小さくなっていく。例えば、１０００ｔｏｎの圧下荷重の圧延機で、蛇行量３０ｍｍのとき、ロール左右の偏平差は２４μｍ、バックアップロールとワークロールの距離は鋼帯の蛇行前に対して約２０μｍ狭まっており、鋼帯の蛇行が悪化するに従って狭まる量は大きくなっていく。
図８（Ａ）は鋼帯が蛇行していない状態を示し、図８（Ｂ）は鋼帯が蛇行したときの状態を示す。

本発明の第一の圧延方法では、上記のような鋼帯の蛇行に対して、両ロール支持部６のワークロールチョック３−バックアップロールチョック４間に設置された液圧シリンダ５を所定の略等しい伸長状態にしてこれを維持する（少なくとも所定の伸長状態から縮まないように保持する）ことにより、液圧シリンダ５を、両ロール支持部６のワークロールチョック３−バックアップロールチョック４間を略等しい距離に保持する突っ張り手段として機能させるものである。

ここで、液圧シリンダ５によりロールチョック３，４間の距離を保持（突っ張る）するタイミングについては後述するが、液圧シリンダ５でロールチョック３，４間の距離を保持するには、例えば、両ロール支持部６に配置された液圧シリンダ５を、必要とされるロールチョック３，４間の距離に応じた所定の略等しい伸長状態とした上で、図４に示すように電磁仕切り弁９Ａ，９Ｂ（又は電磁仕切り弁９Ａ）を閉じて液体流路５４Ａ，５４Ｂ（又は液体流路５４Ａ）を遮断し、液圧シリンダ５の圧力室５２Ａ，５２Ｂ（又は圧力室５２Ａ）内に作動液体を封じ込める。これにより、液圧シリンダ５はその伸長状態に保持され、作動液体の体積弾性係数に応じた剛性を発揮する。この剛性により、両液圧シリンダ５は、両ロール支持部６のワークロールチョック３−バックアップロールチョック４間を略等しい距離に保持する突っ張り手段として機能する。

液圧シリンダ５内に作動液体を封じ込めた際の剛性は、シリンダ径とシリンダ内に封じ込められた液量と液体の体積弾性係数により決まる。図９は作動液体として水グリコールを用いた液圧シリンダの剛性（バネ定数）を示したもので、直径３００ｍｍ、ストローク３０ｍｍ程度であれば、６００ｔｏｎｆ／ｍｍ以上の剛性が得られる。
鋼帯が圧延機内で蛇行して、圧延機に差荷重が発生すると、蛇行した側のロールチョック３，４間の距離も縮まろうとするが、図１０に示すように本発明の圧延方法では、両ロール支持部６において液圧シリンダ５が突っ張り手段となってロールチョック３，４間を保持することで、ロールの弾性変形で偏平する変形量を抑えることが可能となり、この結果、蛇行を抑制することができる。
以上のように本発明の第一の圧延方法では、両ロール支持部６のワークロールチョック３−バックアップロールチョック４間において略等しく伸長した液圧シリンダ５が突っ張り手段になることにより、鋼帯の蛇行が効果的に抑制される。

また、図５に示すように液圧シリンダ５の可動部を機械的にロックするロック機構を有する圧延機の場合には、上述した作動液体の液圧シリンダ５内への封じ込めによる剛性に加えて、このロック機構によりワークロールチョック３−バックアップロールチョック４間の距離を保持する力がさらに大きくなるので、鋼帯の蛇行抑制効果をより確実に得ることができる。このようなロック機構の併用は、ロールチョック３，４間に大きな荷重が作用して液圧シリンダ５の液圧だけではロールチョック３，４間を十分に保持（突っ張り）し切れず、ロールチョック３，４間が縮んでしまう恐れがあるような場合に、特に有効である。
また、液圧シリンダ５を所定の伸長状態に保持する（少なくとも所定の伸長状態から縮まないように保持する）手段としては、液圧シリンダ５内への液圧の封じ込めではなく、液圧シリンダ５の液圧を所定の圧力に設定し、圧力制御弁１１などを用いた圧力制御だけで行うこともでき、また、液圧シリンダ５の可動部をロックする機械的なロック機構だけで行うこともできる。

液圧シリンダ５によりロールチョック３，４間の距離を保持する（突っ張る）タイミングについては、例えば、次のような実施形態を採ることができる。
第一の実施形態では、最初の段階から、両ロール支持部６のワークロールチョック３−バックアップロールチョック４間に設置された液圧シリンダ５を所定の略等しい伸長状態にしてこれを維持することにより、両ロール支持部６のロールチョック３，４間を略等しい距離に保持する突っ張り手段を形成する。
この方法は、最初の段階から液圧シリンダ５による突っ張り手段を形成するものであるため、先に述べたような理由からしてワークロールベンダーなどの機能に影響を与えるものであるが、圧延中に液圧シリンダ５を制御する必要ないという利点がある。

また、第二の実施形態では、最初の段階では液圧シリンダ５を初期圧力に設定し、その後、適宜なタイミングでワークロールチョック３−バックアップロールチョック４間の突っ張り手段となるようにする。この実施形態は、液圧シリンダ５によりロールチョック３，４間の距離を保持する（突っ張る）必要がない圧延期間中は、液圧シリンダ５がロールチョック３，４間の距離の変動を妨げないようにするものである。
この実施形態では、まず、鋼帯が自圧延機（本発明に係る当該圧延機）に噛み込む前の段階から、両ロール支持部６のロールチョック３，４に設置された液圧シリンダ５の初期圧力を、液圧シリンダがロールチョック３，４間の距離の変動に追随して伸縮し、常に両ロールチョック３，４に係合した状態が維持されるような圧力に設定する。このような設定圧力に基づく液圧シリンダ５の圧力制御は、圧力制御弁などにより自動的になされる。

このような初期圧力の設定下では、例えば、圧延機のワークロールベンダーが作動すると、ワークロールチョック３はベンダーにより押し上げられ、ワークロールチョック３とバックアップロールチョック４間の距離は狭まるが、液圧シリンダ５はベンダーへの影響を与えないように伸縮し、ロールチョック３，４の間の距離の変動に追従する。また、自圧延機に鋼帯が噛み込み圧延が開始されると、上述のように圧延機各部で変形量が変り、ロールチョック３，４間の距離も変化するが、これに対しても液圧シリンダ５は伸縮してロールチョック３，４間の距離の変動に追従する。

その後、所定の又は任意のタイミングで、両ロール支持部６のロールチョック３，４間に設置した液圧シリンダ５を所定の略等しい伸長状態にしてこれを維持することにより、ロールチョック３，４間を略等しい距離に保持する突っ張り手段を形成する。このようにロールチョック３，４間で液圧シリンダ５による突っ張り手段を形成するタイミングとしては、例えば、以下のようなものがあり得る。これらのうち、(3)の場合に蛇行が最も発生しやすいことが知られている。
（1）鋼帯の蛇行が検知されたとき
（2）自圧延機に鋼帯が噛みこみ、自圧延機の圧下荷重が制御開始されたとき
（3）自圧延機の前段の圧延機から鋼帯の尾端が抜けたとき
（4）その他のタイミング
上記(1)〜(3)のうち(1)の鋼帯の蛇行は、例えば幅計によるエッジ位置の検出又は差荷重の検出に基づき検知することができ、また、上記(3)は、例えば前段の圧延機のロードオフを検出することで検知することができ、これらの検出信号に基づいて液圧シリンダ５の液圧が高められ、ロールチョック３，４間に突っ張り手段が形成される。

以上のように、両ロール支持部６において液圧シリンダ５によるロールチョック３，４間での突っ張り手段が形成されることにより、先に述べたように圧延機の平行剛性が向上し、蛇行が効果的に抑制される。
なお、液圧シリンダ５が、ロールチョック３，４のうちの一方のロールチョックにのみ固定され、他方のロールチョックに固定されない構造とした場合には、液圧シリンダ５の使用形態としては、他方のロールチョックに固定されていない液圧シリンダ５の部分は、液圧シリンダ５がロールチョック３，４間の突っ張り手段となる以外は、同他方のロールチョックと係合させなくてもよい。

次に、本発明の第二の圧延方法は、ワークロールチョック３−バックアップロールチョック４間に設置された液圧シリンダ５を、上述したようなロールチョック３，４間の突っ張り手段としてではなく、液圧シリンダの圧力制御を通じたロールチョック３，４間の距離間隔制御手段として利用するものである。この方法は、高応答な蛇行制御が必要ない場合などに適した方法である。
この第二の圧延方法の一実施形態では、両ロール支持部６のワークロールチョック３−バックアップロールチョック４間の距離に偏差を生じないように、両ロール支持部６のロールチョック３，４間に設置された液圧シリンダ５の圧力制御を行うものである。この実施形態は、圧延の最初の段階から、両ロール支持部６のロールチョック３，４間の距離に偏差を生じないように、両液圧シリンダ５の圧力制御を行うものである

また、他の実施形態では、両ロール支持部６のワークロールチョック３−バックアップロールチョック４間の距離に偏差を生じた際に、両ロール支持部６のロールチョック３，４間に設置された液圧シリンダ５の圧力制御を行うことで、前記偏差を解消するようにロールチョック３，４間の距離を制御するものである。
この実施形態では、例えば、最初の段階では液圧シリンダ５を初期圧力に設定し、その後、ワークロールチョック３−バックアップロールチョック４間の距離の偏差が検出された際に、上記のような液圧シリンダ５の圧力制御を行ってロールチョック３，４間の距離を制御する。この実施形態も、液圧シリンダ５によりロールチョック３，４間の距離を制御する必要がない圧延期間中は、液圧シリンダ５がロールチョック３，４間の距離の変動を妨げないようにするものである。

この実施形態でも、鋼帯が自圧延機（本発明に係る当該圧延機）に噛み込む前の段階から、両ロール支持部６のロールチョック３，４に設置された液圧シリンダ５の初期圧力を、液圧シリンダがロールチョック３，４間の距離の変動に追随して伸縮し、常に両ロールチョック３，４に係合した状態が維持されるような圧力に設定する。このような設定圧力に基づく液圧シリンダ５の圧力制御は、圧力制御弁などにより自動的になされる。このような初期圧力の設定下では、先に述べたように、例えばワークロールベンダーの作動によるロールチョック３，４間の距離の変動などに対して、液圧シリンダ５は伸縮して追従する。
さきに述べたように、鋼帯の蛇行は、例えば幅計によるエッジ位置の検出又は差荷重の検出に基づき検知することができ、この検出信号に基づいて、上述した液圧シリンダ５の圧力制御が開始される。

金属材の蛇行の問題は、特に熱延鋼帯を製造するための熱間仕上圧延において大きな問題となっており、したがって、本発明の圧延機（及び圧延方法）は、熱延鋼帯を製造するための熱間仕上圧延機に適用した場合に特に大きな効果を発揮するが、これに限定されるものではなく、例えば、冷延鋼板を製造するための冷間圧延機、厚鋼板を得るための厚板圧延機、さらには鋼板以外の金属材の圧延機など、各種の圧延機に適用することができる。
また、本発明を熱延鋼帯製造用の熱間仕上圧延機に適用する場合には、仕上圧延機群のなかで特に蛇行が生じやすいのは、圧延機群後段の圧延機であることから、少なくとも全圧延機数／２の数の圧延機群後段の圧延機（例えば、圧延スタンド数が７スタンドの場合には、Ｎｏ．４〜７スタンド）に本発明を適用することが好ましい。もちろん、全部の圧延機に本発明を適用してもよい。

本発明の圧延機の一実施形態を示す正面図 図１の実施形態において、上側のワークロール及びバックアップロールとそれらの支持構造を示す斜視図 図１の実施形態において、上側のワークロール及びバックアップロールの各一端部側のロール支持部を、液圧シリンダを縦断面した状態で示す正面図 図１の実施形態において、図３の状態から液圧シリンダをロールチョック間の突っ張り手段として作動させた状態を示す正面図 本発明の圧延機の他の実施形態を示すのもので、上側のワークロール及びバックアップロールの各一端部側のロール支持部を、液圧シリンダを縦断面した状態で示す正面図 本発明の圧延機の他の実施形態を示すのもので、上側のワークロール及びバックアップロールの各一端部側のロール支持部を示す正面図 圧延により生じる圧延機各部の変形量に関する説明図 鋼帯が蛇行した際のロール傾動とロール偏平差を示す説明図 液圧シリンダのシリンダ径とバネ定数との関係の一例を示すグラフ 本発明によるロール偏平差緩和作用の原理を示す説明図

符号の説明

１ａ，１ｂ ワークロール
２ａ，２ｂ バックアップロール
３ａ，３ｂ ワークロールチョック
４ａ，４ｂ バックアップロールチョック
５ 液圧シリンダ
６ ロール支持部
７ 支持手段
８ 圧下手段
９Ａ，９Ｂ 電磁仕切り弁
１０ 液圧ポンプ
１１ 圧力制御弁
１２ ロック機構
１３ 固定手段
１４ 受け部材
１５ 固定手段
１６ 方向切換弁
５０ シリンダ本体
５１ 駆動ロッド
５２Ａ，５２Ｂ 圧力室
５３Ａ，５３Ｂ 出入口
５４Ａ，５４Ｂ 流体流路
５５ 戻し流路

Claims (5)

1. ワークロールとバックアップロールがロールチョックを介して両側のロール支持部に支持された金属材連続圧延用の圧延機において、
   前記両側のロール支持部のワークロールチョック−バックアップロールチョック間に、少なくとも両ロールチョックを離間させる方向に駆動力を及ぼし得るように液圧シリンダを設置し、該液圧シリンダは、シリンダ本体内に作動液体を封じ込めることで所定の伸長状態を維持するための封入機構を有することを特徴とする金属材の圧延機。
2. ワークロールとバックアップロールがロールチョックを介して両側のロール支持部に支持された金属材連続圧延用の圧延機において、
   前記両側のロール支持部のワークロールチョック−バックアップロールチョック間に、少なくとも両ロールチョックを離間させる方向に駆動力を及ぼし得るように液圧シリンダを設置し、該液圧シリンダの可動部を機械的にロックするためのロック機構を有することを特徴とする金属材の圧延機。
3. 液圧シリンダの可動部を機械的にロックするためのロック機構を有することを特徴とする請求項１に記載の金属材の圧延機。
4. 請求項１〜３のいずれかの圧延機を用いた金属材の圧延方法であって、
   両側のロール支持部のワークロールチョック−バックアップロールチョック間に設置された液圧シリンダを、所定の略等しい伸長状態にしてこれを維持することにより、両側のロール支持部のワークロールチョック−バックアップロールチョック間を略等しい距離に保持する突っ張り手段とすることを特徴とする金属材の圧延方法。
5. 両側のロール支持部のワークロールチョック−バックアップロールチョック間に設置された液圧シリンダの初期圧力を、液圧シリンダが、前記ワークロールチョック及びバックアップロールチョックと常に係合しつつ、ワークロールチョック−バックアップロールチョック間距離の変動に追随して伸縮するような圧力に設定しておき、その後、所定の又は任意のタイミングにて、前記両側の液圧シリンダを所定の略等しい伸長状態にしてこれを維持することにより、両側のロール支持部のワークロールチョック−バックアップロールチョック間を略等しい距離に保持する突っ張り手段とすることを特徴とする請求項４に記載の金属材の圧延方法。

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