JP4622907B2 - 圧延下反り時の腰折れ発生抑制装置 - Google Patents

圧延下反り時の腰折れ発生抑制装置 Download PDF

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Description

本発明は、厚鋼板等の金属板の圧延を行う際、圧延下反り材がテーブルローラに衝突することにより発生する圧延材先端部腰折れ発生の抑制技術に関する。
圧延機により厚鋼板等の金属板(以下「圧延材」という)を圧延する際、上下に反りが発生する現象は以前からよく知られており、特にワークロール径に対して厚みの比較的大きい材料の場合において顕著である。例えば図13は圧延機付近を示す模式図で、1は下ワークロール、2は搬送ローラである。この図13において、下反り傾向の圧延材Pの先端部が出側の搬送ローラ2に衝突し、破線のように持ち上げられて途中から折れ曲がるのが腰折れと呼ばれる現象である。この図に示すように、衝突後の圧延材Pの先端が上向きに屈折されるため、ローラの反力FによるモーメントMが圧延機のロールバイトに作用して腰折れとなるのである。腰折れを抑制するには、圧延材P先端部の水平面との屈折角θと、ローラの反力Fとの双方を小さくすることが必要である。
腰折れは、以後の製造工程において矯正することが必要であるが、板厚40mmを超える厚物材になると圧延後のホットレベラやコールドレベラでは矯正が困難であるため、ほぼ全量がプレス矯正に回り、これがネックとなって生産能力が低下してしまう。さらに、調整圧延から幅出し圧延にかけての板厚200mm程度のパスで腰折れが生じた場合、テーブルローラによる板の90度転回を行う際に転回不良により作業能率が低下するという問題点もある。
特許文献1および特許文献2には、腰折れの発生を抑制する方法として、圧延機入出側のテーブルローラを昇降可能として、圧延の際のピックアップ量を制御することが記載されている。また、特許文献3には、圧延機への圧延材の進入角度を上下に可変とし、圧延材の進入位置を制御することにより圧延機出側の反りを制御することが記載されている。
また特許文献4には、上下ワークロールの異速率を制御して反りを抑制し、テーブルローラへの衝突を防止することが記載されている。さらに特許文献5には、圧延前の圧延材上下面の温度差を抑制することで反りを制御することが記載されている。
しかしながら、圧延材の下反りは、圧延時のピックアップ、圧延材の上下面の温度差、上下ワークロールの異速率、上下摩擦係数差等のさまざまな要因に影響されて発生するため、これらの特許文献に示される個別の対策のみでは完全な抑制はできない。また、腰折れの発生防止に関して、特許文献2には圧延機直近のテーブルローラをダイナミックに昇降させる機構が示されているものの、テーブルローラ上方がむき出しであるから、圧延材が下反りに出た際に先端がテーブルローラに衝突することは避けられず、かりに荷重計によって先端衝突荷重が計測できたとしても、その時点ですでに腰折れは発生していると考えられ、腰折れ抑制の効果は少ない。
特開平3−35805号公報 特開平7−164014号公報 特開平3−32404号公報 特開平9−206810号公報 特開昭62−45403号公報
本発明は、複数の要因がからまって発生する腰折れ現象に対して、各要因に対して個別の対策を講ずることではなく、テーブルローラへの衝突を緩和することで腰折れ発生を抑制することを目的とする。
本発明の圧延下反り時の腰折れ発生抑制装置は、圧延機の出側に配置された搬送ローラのうち、圧延機に最も近いものを含む少なくとも1本の搬送ローラにおいて、圧延直後に圧延材に下反りが発生した際の圧延材先端部が前記の搬送ローラに衝突しないように、前記圧延材先端部を前記搬送ローラの接線方向に誘導する昇降可能なガイド装置を前記搬送ローラ直近に設けるとともに、前記の搬送ローラおよびガイド装置に加えて、圧延機直近に別の独立に昇降可能な直近ガイドを設けたことを特徴とするものであり、望ましくは前記搬送ローラを、圧延幅方向に段差を有する段付きローラとし、ローラと圧延材が接触しない部分に前記のガイド装置を配置したことを特徴とする前記の圧延下反り時の腰折れ発生抑制装置であり、あるいはまた、前記の搬送ローラおよびガイド装置を、圧延機に対して接近および後退方向に移動可能とした前記の圧延下反り時の腰折れ発生抑制装置である。
本発明の圧延下反り時の腰折れ発生抑制方法は、前記搬送ローラおよびガイド装置を用いて圧延材先端部を前記搬送ローラの上方または後方まで誘導した後、前記ガイド装置を下降させることを特徴とする前記のガイド装置を使用する圧延下反り時の腰折れ発生抑制方法であり、また、本発明の金属板の製造方法は、前記のいずれかに記載の圧延下反り時の腰折れ発生抑制装置を使用する金属板の製造方法である。
本発明によれば、いかなる状況下においても腰折れが発生しなくなるので、品質が向上して操業が円滑化するのに加え、矯正工程の負荷も軽減され、品質面および生産性のいずれにおいても向上が図られるという、すぐれた効果を奏する。
以下本発明の好ましい実施形態について図面により説明する。第1の実施形態は、腰折れ発生の主要因である圧延材先端部と搬送ローラとの衝突を緩和するためのガイド装置に関するもので、図1および図2にその例を示す。図1の例は下ワークロール1と、これに最も近い第1の搬送ローラ2との間に、圧延材先端部を前記搬送ローラの接線方向に誘導する昇降可能なガイド装置3を設けたもの、図2の例はさらに第2、第3の搬送ローラ2の中間にも同様の昇降可能なガイド装置3を設けたものである。ガイド装置3は、上昇したときに上面高さが搬送ローラ2のそれとほぼ等しくなる。これにより、腰折れの予想されるパスにおいて圧延材先端部と搬送ローラ2との衝突が抑制され、腰折れ発生が防止できる。また、第1の実施形態は、図8に示すように、これまでのガイド装置3aの他に下ワークロール1の直近に別の直近ガイド4を設けたものである。圧延材の先端部をまずこの直近ガイドでガイドし、引き続いてこれまでのガイド装置3aでガイドするのである。直近ガイド4は固定式でもよいが、昇降、接近を兼ねて下ワークロール1の外周に沿って移動するようにするのがより好ましい。
第2の実施形態は同じくガイド装置に関するものであるが、図3に示すように搬送ローラ2aを圧延幅方向に段差を有する構造とし、一方ガイド装置3aは連結して櫛状とし、搬送ローラ2aの段差により生じた隙間に、ガイド装置3aを組み込むようにした。図4はこれらを組み立てた状態を示す斜視図である。また図5はガイド装置3aが上昇している状態を示す正面図、図6は同じく下降している状態を示す正面図である。図2に示したように複数基のガイド装置3を個々に昇降させるよりも昇降機構が簡単になり、かつ誤動作も少なくなる。
第3の実施形態は、段差を有する段付きの搬送ローラ2a、およびガイド装置3aの構造そのもの第2の実施形態のものと同様であるが、ガイド装置3aは図7に示すようにこれまでと同じ昇降動作のほか、圧延機、すなわち下ワークロールに対して接近および後退方向に移動可能である。例えば厚板圧延機のようにさまざまな板厚の鋼板をリバース方式で圧延する場合、正転、逆転の違いや板厚の違いに応じてピックアップ量を変更する必要があるが、単純な昇降動作のみでは上昇時にガイド装置3aの先端と下ワークロール1との間に隙間が生じてしまうから、水平方向にも移動させてできるだけ下ワークロール1に近づけるようにすることが好ましい。
の実施形態は、図9に示すように、前記搬送ローラ2aおよびガイド装置3aを用いて圧延材Pの先端部を前記搬送ローラの上方または後方まで誘導した後、前記ガイド装置3aを下降させることを特徴とする前記のガイド装置を使用する圧延下反り時の腰折れ発生抑制方法である。圧延材Pの先端部は最終的にクロップとして切断除去され、製品には残らないので下面がガイド装置3aと接触してこすれても問題がないが、これにつづく製品の部分がガイド装置3aと接触することは好ましくない。したがって、先端部のガイドが終わり、先端部搬送ローラ2aの上方または後方まで誘導されたら、ガイド装置3aは必要ないどころかむしろ有害であるから、すみやかに下降させることが望ましい。ガイド装置3aが下降すれば、圧延材Pは搬送ローラ2aによって回転支持されるから、すり疵発生のおそれは少なくなる。
の実施形態は、特に図示しないが、以上の各実施形態で説明した圧延下反り時の腰折れ発生抑制装置を使用する金属板の製造方法である。
本発明の効果を確認するため、純鉛板を用いて実際の厚鋼板圧延機の1/10スケールのモデル圧延を実施した。図10にその概要を示す。圧延機は直径120mmのロールを使用し、図10(a)に示すように、本発明によらない通常のミル直近ガイドおよび搬送ローラテーブルを備えたものと、図10(b)に示すような本発明による昇降可能な直近ガイドと、上面に誘導ガイドを有する搬送ローラテーブルを備えたものの2種類を用意し、純鉛板は板幅100mm、板厚は10mmと20mmの2種として圧延を行った。通常のミル直近ガイドは昇降機能を有しないため、圧延機の下ワークロール頂部よりも低い位置に設定したのに対し、本発明では直近ガイド4は昇降可能であるため、下ワークロール1の頂部と同じ高さに設定した。圧下率は18%で、圧延によって確実に下反りが発生するよう、下ロール表面のみに粗さを付与し、条件を同じにして比較を行った。図11は板厚10mmの場合、図12は板厚20mmの場合の結果で、破線が従来法を想定した図10(a)の装置によるもの、太線が本発明の図10(b)の装置によるものである。従来法では2種類の板厚のいずれもの場合について腰折れが発生しているのに対し、本発明法では良好な圧延形状が得られており、実機においても腰折れを完全に抑制することが可能であることがわかる。
本発明の第1の実施形態における圧延機付近の正面図である。 同じく本発明の第1の実施形態における圧延機付近の正面図である。 本発明の第2の実施態様における搬送ローラおよびガイド装置の斜視図である。 本発明の第2の実施態様における圧延機付近の斜視図である。 本発明の第2の実施態様における圧延機付近の正面図である。 同じく本発明の第2の実施態様における圧延機付近の正面図である。 本発明の第3の実施態様における圧延機付近の正面図である。 本発明の第4の実施態様における圧延機付近の正面図である。 本発明の第5の実施態様における圧延機付近の正面図である。 本発明の効果を確認するためのモデル圧延を示す説明図である。 本発明の効果を確認するためのモデル圧延の結果を示すグラフである。 同じく本発明の効果を確認するためのモデル圧延の結果を示すグラフである。 本発明に係わる圧延機付近を示す模式図である。
符号の説明
1 下ワークロール
2 搬送ローラ
2a 分割ないし段付きローラ
3 ガイド装置
3a ガイド装置(櫛状ガイド)
4 直近ガイド
P 圧延材

Claims (5)

  1. 圧延機の出側に配置された搬送ローラのうち、圧延機に最も近いものを含む少なくとも1本の搬送ローラにおいて、圧延直後に圧延材に下反りが発生した際の圧延材先端部が前記の搬送ローラに衝突しないように、前記圧延材先端部を前記搬送ローラの接線方向に誘導する昇降可能なガイド装置を前記搬送ローラ直近に設けるとともに、前記の搬送ローラおよびガイド装置に加えて、圧延機直近に別の独立に昇降可能な直近ガイドを設けたことを特徴とする圧延下反り時の腰折れ発生抑制装置。
  2. 前記搬送ローラを、圧延幅方向に段差を有する段付きローラとし、ローラと圧延材が接触しない部分に前記のガイド装置を配置したことを特徴とする請求項1に記載の圧延下反り時の腰折れ発生抑制装置。
  3. 前記の搬送ローラおよびガイド装置を、圧延機に対して接近および後退方向に移動可能とした請求項1または2に記載の圧延下反り時の腰折れ発生抑制装置。
  4. 前記搬送ローラおよびガイド装置を用いて圧延材先端部を前記搬送ローラの上方または後方まで誘導した後、前記ガイド装置を下降させることを特徴とする請求項1ないしのいずれかに記載のガイド装置を使用する圧延下反り時の腰折れ発生抑制方法。
  5. 請求項1ないしのいずれかに記載の圧延下反り時の腰折れ発生抑制装置を使用する金属板の製造方法。
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