JP4535401B2 - ストリップを圧延するためのロールスタンド、圧延ライン及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、特に鋼、アルミニウム、銅又は銅合金から成るストリップを段状に圧延するためのロールスタンドに関する。更に、本発明は、少なくとも１つのこのようなロールスタンドを有する圧延ラインと相応の方法に関する。

帯状のストリップの幅に段状の厚さプロフィルを形成するためのロールスタンドと方法は、従来技術から、例えば特許文献１及び２から基本的に公知である。所望の厚さプロフィルを、例えば段付きプロフィルを形成するため、これら両特許文献は、当初は典型的に矩形の横断面を備えるストリップを、圧延方向に位置をずらして配設した複数のプレスロールによって圧延することを推奨する。この場合、ストリップの搬送方向に位置をずらしてもしくは相並んで配設したプレスロールは、それぞれ支持装置によって支持されたストリップに押し込まれ、このようにして所望の形状に幅方向にストリップを変形させる。

前記の特許文献で使用の提案がされたプレスロールは、それぞれ場所を非常に制限された、幅方向の狭い範囲のストリップの加工しか可能にせず、従って、前記のように、例えば幅の広い段をストリップに圧延成形するためには、このような多数のプレスロールの位置をずらした配設が必要である。多数のプレスロールが必要であることや、これらプレスロール位置をずらして配設することに基づいて、このような公知のロールスタンドの構成は、ストリップに段付きプロフィルを実現するために全く費用がかかる。
独国特許出願公開第１９８ ３１ ８８２号明細書 独国特許第１０１ １３ ６１０号明細書

この従来技術から出発して、本発明の根本にある課題は、長手方向にストリップ上に起伏を生じさせることなく、段状に予備成形されたストリップの段の高さを圧延することにより縮小することにある。

この課題は、請求項１の対象によって解決される。この対象は、隣接する少なくとも２つの部分ロールが、それぞれシリンダ状に形成され、支持装置と共にそれぞれ隣接する異なった大きさｈ_ｉ，ｈ_ｉ＋１の、但しｈ_ｉ≠ｈ_ｉ＋１でｉ＝１，２．．．Ｉの部分ロール間隙を決定し、隣接する部分ロール間隙が、共に段状に形成された全ロール間隙横断面を定義すること、隣接するそれぞれ２つの部分ロール間隙の大きさｈ_ｉとｈ_ｉ＋１が、全ロール間隙に入るストリップを顧慮して以下の法則性

Δｈ_ｉ／ｈ_ｉ＝Δｈ_ｉ＋１／ｈ_ｉ＋１＝ε＝一定

を満足するように個別に選択されており、この場合、ストリップが、圧延前に全ロール間隙横断面と同様に形状を段状に予備成形され、部分ロール間隙（ｉ）よりもそれぞれ大きな、ｈ_ｉ＋Δｈ_ｉ及びｈ_ｉ＋１＋Δｈ_ｉ＋１の、但しｈ_ｉ＋Δｈ_ｉ≠ｈ_ｉ＋１＋Δｈ_ｉ＋１でΔｈ_ｉ＞０及びΔｈ_ｉ＋１＞０の段高さを備えること、
圧下装置が、各部分ロールを個別に圧下するため、従って法則性に従って部分ロール間隙の大きさを段高さが変化した入側のストリップに柔軟に適合させるために設けられていること
を特徴とする。

法則性に従って段状に予備成形したストリップの厚さの縮小をする際、ストリップの高さから押しのけられた材料もしくはこれから生じる物質流は、ストリップの長手方向に一様に分配され、しかも有利なことに起伏を生じさせることなく分配される。

本発明によりこのために必要なロールスタンドは、ストリップの走行方向に対して横に配設した部分ロールだけを備えるが、走行方向に位置をずらして配設した部分ロールは備えないので、構造的に単純で省スペースに構成されている。

部分ロールが「同じ高さ」で相並んで配設されているという概念は、相並んで配設した部分ロールがストリップの一方の側でストリップの搬送方向に互いに位置をずらして配設されていないことを意味する。

本発明によるロールスタンドの段状の全ロール間隙横断面に適合させたストリップの段状の予備成形が必然的に必要である。これは、さもなければ異なった大きさの段高さが、入側のストリップの搬送方向に対して横に何ら異なることがなく、その際、ストリップがその搬送方向に対して横にｈ_ｉ＝ｈ_ｉ＋１＝一定の画一的な厚さだけを備えるからである。その場合、法則性に従って、Δｈ_ｉ＝Δｈ_ｉ＋１が当て嵌まらなければならないが、これは、ストリップの幅全体に渡って画一的な厚さの縮小をする場合であり、しかしながら、この厚さの縮小は、本発明の対象ではない。これに対して、本発明は、予備成形された段付きプロフィルの厚さの縮小だけに関するものであり、ストリップの搬送方向に対して横の個々の段のための厚さの縮小が法則性を顧慮して個別に計算及び実施される場合にだけ、生じるストリップに起伏がないという有利な効果が得られる。

第１の実施例によれば、部分ロール間隙の大きさの調整が、段状に予備成形された入側のストリップの段高さを知ることによって圧下装置により自動的に行なわれる場合が有利である。その場合、入側のストリップの段高さが変化した場合、部分ロール間隙の大きさの適合を圧下装置により非常に迅速に行なうことができる。

ロールスタンドの有利な形成は、従属請求項に記載されている。

有利なことに、ロールスタンドは、ストリップの熱間圧延又は冷間圧延をするために形成されている。

本発明の前記の課題は、更に、圧延ラインによって解決される。この場合、この圧延ラインは、ストリップを段状に予備成形するために成形ロール又は較正ロールを有する第１のロールスタンドを有する。この場合、ストリップの走行方向で第１のロールスタンドもしくは予備スタンドの後には、少なくとも１つの第２のロールスタンドが接続されており、この第２のロールスタンドは、本発明により形成されている。この場合、少なくとも１つの後続のロールスタンドで、段状のストリップの厚さの縮小が行なわれ、隣接する個々の段の高さは、法則性に従って個別に縮小される。第２のロールスタンドの後には、本発明による別のロールスタンドを接続させることができる。この場合、本発明によりそれぞれ形成された前に接続されたロールスタンドは、それぞれ後に接続された本発明によるロールスタンドに対してストリップの段状の予備成形の必要な準備を担う。相前後して配設された多数の本発明にるロールスタンドは、特に、ストリップが非常に激しくその厚さを縮小されるべき場合に必要である。選択的に、激しい厚さの縮小は、本発明により形成された個々の可逆スタンドによって実現してもよい。

前記の課題は、更に、ストリップを圧延するための方法によって解決される。圧延ライン及び方法の利点は、ロールスタンドに関連させて説明した前記の利点に一致する。

図に関連させた実施例を基にして本発明を詳細に説明する。全ての図において、同じ構造要素は、同じ符号で標示する。

図１は、本発明によるロールスタンド１００の第１の実施例を示す。ロールスタンド１００は、ここでは模範的にストリップ２００の搬送方向（紙面に対して垂直）に対して横に配設された３つの部分ロール１１０−ｉ、但しｉ＝１，２及び３を有する。部分ロールは、同じ高さで相並んで配設されており、これは、部分ロールがストリップの搬送方向に位置をずらされてないということである。３つの部分ロール１１０−ｉは、向かい側に配設された、例えば支持ロールの形態の支持装置１２０と共にそれぞれ隣接する、大きさｈ_ｉ、但しｉ＝１，２及び３を有する部分ロール間隙ｉ＝１，ｉ＝２及びｉ＝３を決定する。この場合、それぞれ隣接する少なくとも２つの部分ロール間隙ｉ，ｉ＋１は、それぞれ異なった大きさｈ_ｉ，ｈ_ｉ＋１、但しｈ_ｉ≠ｈ_ｉ＋１を備えることが重要である。外側の２つの部分ロール１１０−１，１１０−３は、図１では模範的に共通の軸Ａに支承され、従って場合によってはそれぞれ同じ方式及び同じ程度で支持装置１２０に対して圧下される。支持装置１２０に対する個々の部分ロール１１０−ｉの圧下は、有利なことに自動的に圧下装置１３０により行なわれるが、但し常に法則性

Δｈ_ｉ／ｈ_ｉ＝Δｈ_ｉ＋１／ｈ_ｉ＋１＝ε＝一定 （１）

この場合、Δｈ_ｉ：第ｉの部分ロールもしくは段の領域内での本発明によるロールスタン
ドによるストリップの厚さの縮小
ｈ_ｉ：第ｉの段の領域内での本発明によるロールスタンドから出るストリッ
プの第ｉの部分ロール間隙もしくは厚さの大きさ

を顧慮して行なわれる。

図２は、図１に示した本発明によるロールスタンド１００の第１の実施例の側面を示す。図１で既に認められるように、中央の部分ロール１１０−２は、軸１１２−５支承されていない。その代りに、この部分ロール１１０−２は、図２に示すように、独立したローラケージ１１２内に回転可能に支承されている。加えて、部分ロール１１０−２は、圧下装置１３０により個別に支持装置１２０に対して外側の両部分ロール１１０−１及び１１０−３に依存せずに圧下可能である。図２で、ストリップの搬送方向は、矢印により右に向かって図示されており、加えて、特に中央の部分ロール１１０−２の領域内で生じる厚さの縮小が明らかに認識可能である。

図３ａ及び３ｂは、本発明によるロールスタンド１００から出た後のストリップ２００の可能なプロフィルを示す。これらプロフィルは、隣接する部分ロール間隙ｉ＝１，２，３によって構成されるロールスタンド１００の全ロール間隙横断面にそれぞれ相当する。

図４は、本発明によるロールスタンド１００の第２の実施例を示す。この実施例は、支持装置１２０がもはや画一的なシリンダの形態ではなく、部分ロールに対して鏡面対称にストリップの向かい側に形成されていることによって、第１の実施例とは異なる。部分ロール１２０−１，１２０−２及び１２０−３は、それぞれ鏡面対象にこれら部分ロールの向かい側に位置する部分ロール１１０−１，１１０−２及び１１０−３と同じロール胴長さを有する。部分ロール１２０−ｉ、但しｉ＝１，２．．．Ｉも優れたことに全てがストリップ２００に対して個別に圧下可能である。単に模範的に、外側の両部分ロール１２０−１及び１２０−３は、共通の軸１２０−５を介してストリップ２００もしくは向かい側に位置する金属ロールに対して圧下される。部分ロール１１０−１，１２０−１；１１０−２，１２０−２；１１０−３，１２０−３を向かい側に配設することから生じる部分ロール間隙は、ｈ_１，ｈ_２及びｈ_３の高さを有する。

図５は、中央の両部分ロール１１０−２及び１２０−２がそれぞれ適当なローラケージ１１２内に支承されていることを示す。

図６は、最後に、第２の実施例によるロールスタンドから出たストリップ２００横断面図を示す。

以下で、前記のロールスタンドによりストリップを圧延するための本発明による方法を説明する。

この方法によれば、第１のステップで、当初典型的に矩形に形成された成形されてないストリップが、先ず粗スタンドで段状に予備成形される。この予備成形は、後続の本発明によるロールスタンド１００の全ロール間隙横断面に形状を適合させるように行なわれる。特に、ストリップ２００の段の形成は、少なくとも近似的に後続のロールスタンドの個々の部分ロール１１０−１，１１０−２及び１１０−３のロール胴長さに一致する段幅によって行なわれる。但し、予備成形後のストリップの段の高さｈ_ｉ＋Δｈ_ｉ、但しｉ＝１，２，３．．．は、後続のロールスタンド１００での隣接する部分ロール間隙ｉ，ｉ＋１の大きさｈ_ｉ，ｈ_ｉ＋１よりも未だ大きい。このようにして段状に予備成形されたストリップは、次に本発明によるロールスタンド１００に入り、そこで個々のそれぞれの部分ロール１１０−ｉの領域が、方程式（１）に応じてその厚さを縮小される。方程式（１）を顧慮した厚さの縮小は、本発明によるロールスタンドから出た後のストリップがいかなる起伏も長手方向に備えないという利点を提供する。

本発明による公式の適用を、以下で一例をもって説明する。ストリップが、図１の本発明によるロールスタンドを通過し、相応にその搬送方向に対して横に２つの段を備えると仮定する。予備成形部から出た後のストリップの個々の段の高さは、第１の外側の部分ロール１１０−１の領域についてはＨ１＝Δｈ_１＋ｈ_１＝１０ｍｍに設定され、中央の部分ロール１１０−２の領域についてはＨ２＝Δｈ_２＋ｈ_２＝７ｍｍに設定され、第２の外側の部分ロール１１０−３の領域についてはＨ３＝Δｈ_３＋ｈ_３＝１０ｍｍに設定されている。

本発明による方法の適用するため、本発明によるロールスタンドを通過した後の１つの部分ロール１１０−ｉもしくは段の領域について所望されるストリップ２００の厚さｈ_ｉが固定設定されていることを前提とする。ここでは、模範的に、本発明によるロールスタンドを通過した後の第１の外側の部分ロール１１０−１の領域内のストリップの厚さがｈ_１＝７ｍｍでしかないと仮定する。この領域内の入側のストリップの段高さがＨ１＝１０ｍｍであることを知ることによって、これから必然的に簡単な減算によってΔｈ_１＝Ｈ１−ｈ_１＝１０−７＝３ｍｍの大きさの必要な厚さの縮小が行なわれる。

Δｈ_１とｈ_１を知ることは、式（１）に従った大きさεの計算を可能にし、

ε＝Δｈ_１／ｈ_１＝３／７

が求まる。

隣接する部分ロール間隙ｉ＝２もしくは隣接する部分ロール１１０−２の領域内での厚さの縮小は、本発明によれば決して任意ではなく、前記の式（１）に従って正確に確定されている。具体的には、この領域内での必要な厚さの縮小Δｈ_２の計算もしくはこの領域内でのストリップ２００の必然的に生じる段高さｈ_２については、方程式（３）及び（４）の以下の連立方程式が使用可能である。即ち、

Ｈ２＝Δｈ_２＋ｈ_２ （３）

∧

Δｈ_２／ｈ_２＝ε （４）

である。

この連立方程式の解は、以下の結果を導く。即ち、

ｈ_２＝Ｈ２／（ε＋１） （５）

及び

Δｈ_２＝Ｈ２−ｈ_２ （６）

である。

前記の例に対して設定された値Ｈ２＝７と中間結果として計算された値ε＝３／７を方程式（５）に挿入して、

ｈ_２＝７／（３／７＋１）＝４．９ｍｍ

が得られ、このｈ_２を方程式（６）に挿入して、

Δｈ_２＝７−４．９＝２．１ｍｍ

が得られる。

従って、ストリップ２００が本発明によるロールスタンド１００から起伏なく出るためには、第１の部分ロール１１０−１の領域内のストリップをＨ１＝１０ｍｍからｈ１＝７ｍｍに縮小すべき場合、中央の部分ロール１１０−２の領域内のストリップは、予備成形されたＨ２＝７ｍｍのその当初厚さに対して２．１ｍｍだけ縮小してその厚さを４．９ｍｍとすることが必要である。

ストリップの搬送方向に対して横に多数の部分ロールを相並んで配設した場合、今行なったこの模範的な各対のための相対的なロール間隙の大きさの計算は、隣接する部分ロール間隙から切り離して実施すべきである。

本発明は、１０ｍｍよりも小さい当初厚さの薄いストリップにおいて特に有利に適用される。本発明による方法は、ストリップの熱間圧延及び冷間圧延に適用することができる。しかしながら熱間圧延に対する本発明によるこの方法の適用は、非常に早期の段階でストリップの起伏のない段付きプロフィルを実現することができるので、非常に有利である。適用分野は、例えば自動車産業用のエンジンベースフレームの製造である。冷間圧延では、生産コストが僅かな場合の今日公知の形態の柔軟なストリップの圧延の代替をすることができるストリップ形状を実現することができる。模範的な適用範囲は、ここでも自動車産業であり、特に自動車用のアンダボディの製造である。

本発明によるロールスタンドの第１の実施例を示す。 図１の本発明によるロールスタンドの第１の実施例の横断面を示す。 第１の実施例の本発明によるロールスタンドから出た後のストリップの横断面を示す。 ロールスタンドから出た後のストリップの選択的な横断面を示す。 本発明によるロールスタンドの第２の実施例を示す。 第２の実施例の本発明によるロールスタンドの横断面を示す。 第２の実施例の本発明によるロールスタンドから出た後のストリップの横断面を示す。

符号の説明

１００ ロールスタンド
１１０−ｉ 部分ロール
１１２ ローラケージ
１１２−５ 軸
１２０ 支持装置
１２０−ｉ 部分ロール
１２０−５ 軸
１３０ 圧下装置
２００ ストリップ
Ａ 軸
ｉ 部分ロール間隙
ｈ_ｉ 大きさ

Claims (7)

1. ストリップの搬送方向に対して横に同じ高さで相並んで配設された少なくとも２つの部分ロール（１１０−ｉ、但しｉ＝１，２．．．Ｉ）と、これら少なくとも２つの部分ロールの向かい側に配設され、これら部分ロールと共に全ロール間隙横断面を有する全ロール間隙を決定する１つの支持装置（１２０）とを有する、ストリップ（２００）を圧延するためのロールスタンド（１００）において、
   隣接する少なくとも２つの部分ロール（１１０−ｉ、但しｉ＝１，２．．．Ｉ）が、それぞれシリンダ状に形成され、支持装置と共にそれぞれ隣接する異なった大きさｈ_ｉ，ｈ_ｉ＋１の、但しｈ_ｉ≠ｈ_ｉ＋１でｉ＝１，２．．．Ｉの部分ロール間隙（ｉ，ｉ＋１）を決定し、隣接する部分ロール間隙が、共に段状に形成された全ロール間隙横断面を定義すること、
   隣接するそれぞれ２つの部分ロール間隙（ｉ，ｉ＋１）の大きさｈ_ｉとｈ_ｉ＋１が、全ロール間隙に入るストリップ（２００）を顧慮して以下の法則性
   
   Δｈ_ｉ／ｈ_ｉ＝Δｈ_ｉ＋１／ｈ_ｉ＋１＝ε＝一定
   
   を満足するように個別に選択されており、この場合、ストリップ（２００）が、圧延前に全ロール間隙横断面と同様に形状を段状に予備成形され、部分ロール間隙（ｉ）よりもそれぞれ大きな、ｈ_ｉ＋Δｈ_ｉ及びｈ_ｉ＋１＋Δｈ_ｉ＋１の、但しｈ_ｉ＋Δｈ_ｉ≠ｈ_ｉ＋１＋Δｈ_ｉ＋１でΔｈ_ｉ＞０及びΔｈ_ｉ＋１＞０の段高さを備えること、
   圧下装置（１３０）が、各部分ロール（１１０−１，１１０−２，１１０−３）を個別に圧下するため、従って法則性に従って部分ロール間隙の大きさｈ _ｉ を段高さが変化した入側のストリップ（２００）に柔軟に適合させるために設けられていること
   を特徴とするロールスタンド。
2. ストリップの幅に渡って全部で３つの部分ロールが外側に２つと中央に１つの部分ロール（１１０−１，１１０−２，１１０−３）の形態で配設されており、両方の外側の部分ロール（１１０−１，１１０−３）が、共通の軸（Ａ）を介して互いに結合されていることを特徴とする請求項１に記載のロールスタンド。
3. 中央の部分ロール（１１０−２）が、外側の部分ロール（１１０−１，１１０−３）と比べて小さな直径を備え、中央の部分ロール（１１０−２）の支持装置（１２０）によって決定された第２の部分ロール間隙ｉ＝２の大きさｈ_２が隣接する両方の外側の部分ロール間隙ｉ＝１及びｉ＝３の大きさｈ１及びｈ３よりも小さく又は大きくなるように、両方の外側の部分ロールの間のローラケージ（１１２）内に支承されていることを特徴とする請求項２に記載のロールスタンド。
4. 支持装置（１２０）が、同様に部分ロール（１２０−ｉ、但しｉ＝１．．．Ｉ）の形態で形成されており、この部分ロールが、ストリップの向かい側の部分ロール（１１０−ｉ）と同じ寸法を備え、ストリップ（２００）の中心面に対してストリップと鏡面対称に支承されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のロールスタンド。
5. ロールスタンド（１００）が、ストリップ（２００）の熱間圧延又は冷間圧延をするために形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のロールスタンド。
6. ストリップの走行方向に相前後して配設された多数のロールスタンドを有するストリップを圧延するための圧延ラインにおいて、
   未だ厚いストリップを段状に予備成形するために、成形ロール又は較正ロールを有する第１のロールスタンドが形成されていること、
   第１のロールスタンドの後に接続された少なくとも１つの第２のロールスタンド（１００）が、請求項１〜５のいずれか１つに従って形成されていること、
   第１のロールスタンドによるストリップの段状の予備成形が、後続の第２のロールスタンドの全ロール間隙の段状の横断面に形状が適合されるように、但し、第ｉ及び第ｉ＋１の部分ロール間隙の領域内でｈ_ｉ＋Δｈ_ｉ及びｈ_ｉ＋１＋Δｈ_ｉ＋１の、但しｈ_ｉ＋Δｈ_ｉ≠ｈ_ｉ＋１＋Δｈ_ｉ＋１の大きさの段高さを有するように行なわれることを特徴とする圧延ライン。
7. 後続のロールスタンド（１００）の全ロール間隙の段状の横断面に形状が適合されるように、但し、ｈ_ｉ＋Δｈ_ｉ及びｈ_ｉ＋１＋Δｈ_ｉ＋１の、但しｈ_ｉ＋Δｈ_ｉ≠ｈ_ｉ＋１＋Δｈ_ｉ＋１でΔｈ_ｉ＞０及びΔｈ_ｉ＋１＞０の大きさの段高さを有するようにストリップの段状の予備成形をするステップと、
   請求項１〜５のいずれか１つに記載の後続のロールスタンド（１００）で予備成形したストリップを圧延することによって、予備成形したストリップ（２００）の個々の段高さをΔｈ_ｉだけ縮小してｈ_ｉに、但しｉ＝１．．．Ｉにするステップと
   を有することを特徴とする、ストリップを圧延するための方法。

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