JP4943811B2

JP4943811B2 - 板形状矯正装置

Info

Publication number: JP4943811B2
Application number: JP2006292205A
Authority: JP
Inventors: 裕二池本; 彰佐古; 寛治林; 和人山村; 茂小川; 久隆宇都; 邦彦若月
Original assignee: Nippon Steel Corp; Mitsubishi Hitachi Metals Machinery Inc
Current assignee: Nippon Steel Corp; Primetals Technologies Holdings Ltd
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2006-10-27
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2026-10-27
Also published as: JP2008105077A

Description

本発明は、個別に荷重検出及び圧下制御可能な分割バックアップロールを備えた所謂知能型圧延機の一種である板形状矯正装置に関する。

近年、３分割以上に分割された分割バックアップロールのそれぞれについて荷重分布を検出して、広幅材〜ワークロール間の荷重分布を推定し、推定した荷重分布に基づいて板形状を制御する圧延機が注目されている（例えば、特許文献１参照）。このような圧延機では、原理的に圧延機出側で板形状を検出してフィードバックする必要はなく、したがって時間遅れなく直接的に板形状を制御することができる。また、このような圧延機によれば、良好な板品質、つまり良好な板クラウンおよび平坦度を得ることができる。そして、このような圧延機を知能型圧延機という。

特開２０００−１５８０１９号公報特開２００５−１１８８２２号公報

しかしながら、上述したような単独圧下機能を有する分割バックアップロールを備えた知能型圧延機おいて、例えば５ｍを超える広幅材を対象とする圧延機（ロール矯正機を含む）では、単独圧下機構を有するバックアップロールのフレームが大きく、重量物になることから、以下のような問題点があった。
１）点検用のクレーン等搬送機器や治具が、巨大・高容量となる。
２）バックアップロールの点検・交換作業が、煩雑となる。
３）単独圧下機構の保守・点検作業が、煩雑となる。

そこで、例えば図５の（ａ）に示すように、フレーム１００の一部をキャリッジ（ロールチョック）１０１として分割形成し、このキャリッジ１０１に分割バックアップロールを支持させると共にフレーム１００とキャリッジ１０１に単独圧下機構を分担して支持させると、キャリッジ１０１の小型・軽量化が図れる一方で、必要に応じてフレーム１００とキャリッジ１０１を分離させられ、バックアップロール組替や単独圧下機構等の保全作業性を向上させると共に輸送機器や治具等の軽量化・低容量化が実現できて有効であることが解る。

ところが、上記構成によれば、フレーム１００の両端部に圧下力（図中矢印参照）を付与して広幅材１０２を圧下する際には、変形特性の異なるフレーム１００とキャリッジ１０１との間で変形に応じて互いの接触面で滑りが発生する（図中Ａ₁，Ａ₂参照）という虞れがある。

即ち、接触面の滑りは、図６の（ａ）に示すように、弾性変形からスベリを含む変形へと急激な曲げ変形を招来し、ミル（圧延機）のヒステリシス（以下、ミルヒステリシスと称す）を大きく、不安定なものにするのである。このミルヒステリシスは、ロールギャップを制御する板厚制御や板形状制御の精度に大きく影響するため、極力ミルヒステリシスを小さくする必要がある。

そこで、本発明の目的は、フレームの一部をキャリッジとして分割形成してバックアップロール組替や単独圧下機構等の保全作業性を向上させると共に輸送機器や治具等の軽量化・低容量化が実現できる一方で、ミルヒステリシスも低減することができる板形状矯正装置を提供することにある。

前記目的を達成するための本発明に係る板形状矯正装置は、少なくとも上下いずれか一方において、軸方向に３分割以上複数分割した分割バックアップロールによってワークロールを支持する機構を有し、各々の分割バックアップロールに対しそれぞれ独立に荷重を検出し得る荷重検出装置とそれぞれ独立して圧下力を付与し得る圧下装置とを設けた板形状矯正装置において、前記各々の分割バックアップロールを前記荷重検出装置とともにキャリッジに支持させ、該キャリッジを板幅方向に出入り可能にフレームに支持させると共に、前記フレームとキャリッジの上下方向接触面を、フレーム曲げ変形の中立軸から前記接触面上方のフレーム厚さの１／４以下の距離に配置し、フレーム曲げ変形の中立軸とキャリッジの中立軸を一致させることを特徴とする。

また、前記キャリッジの曲げ剛性をフレームに対し小さくして、フレームとキャリッジの合体の曲げ変形特性をフレームの変形特性に近付けることを特徴とする。

また、前記キャリッジの曲げ剛性をフレームに対し小さくする手段として、板幅方向に所定間隔離間して切れ目を入れたことを特徴とする。

また、前記フレームは、ブロック状の本体部下方に前後一対の脚部を有し、これら脚部間に前記キャリッジが支持されることを特徴とする。

前記構成の本発明に係る板形状矯正装置によれば、点検・交換頻度の高い分割バックアップロールをキャリッジに支持させ、該キャリッジを点検・交換頻度の低いフレームに支持させるようにしたので、キャリッジの小型・軽量化が図れる一方で、必要に応じてフレームとキャリッジを分離させられ、バックアップロール組替や単独圧下機構等の保全作業性を向上させると共に輸送機器や治具等の軽量化・低容量化が実現できる。また、フレームとキャリッジの上下方向接触面をフレーム厚さの１／４以下の距離に配置し、フレーム曲げ変形の中立軸とキャリッジの中立軸を一致させたので、フレームとキャリッジの互いの接触面での曲げ変形特性を近付けることができ、フレームとキャリッジの互いの滑りを抑制してミルヒステリシスを低減することができる。

また、前記キャリッジの曲げ剛性をフレームに対し小さくする手段として、板幅方向に所定間隔離間して切れ目を入れたので、圧下荷重に十分耐えつつ簡単な構造でキャリッジの曲げ剛性を低減し、フレームの変形に効果的に追従させられる。

また、前記フレームは、ブロック状の本体部下方に前後一対の脚部を有し、これら脚部間に前記キャリッジが支持されるので、脚部の長さを増減することでフレームの中立軸を効果的に調整することができる。

以下、本発明に係る板形状矯正装置を実施例により図を用いて詳細に説明する。

図１は本発明の一実施例を示す板形状矯正装置の側断面図、図２は上キャリッジの側断面図、図３は分割上バックアップロール側の圧下装置の圧延（矯正）時の作用説明図、図４は同圧下装置のキャリッジ組替時の作用説明図、図５はフレーム及び上キャリッジの圧下時におけるスベリ量の比較説明図、図６はフレーム及び上キャリッジの圧下時におけるミルヒステリシスの比較説明図である。

図１に示す板形状矯正装置１０は、個別に荷重検出及び圧下制御可能な分割バックアップロールを備えた所謂知能型圧延機の一種である。

これを詳述すると、架構体を呈するミルハウジング１１内に上下一対のワークロール１２ａ，１２ｂがそれぞれ上下一対のワークロールチョック１３ａ，１３ｂを介して回転自在支持され、この上下一対のワークロール１２ａ，１２ｂ間を適当数のサポートロール１４を介して、板形状矯正装置１０の入側（前側：図中左方）から板形状矯正装置１０の出側（後側：図中右方）へと板材の通板が可能になっている。

下ワークロール１２ｂを支持する下ワークロールチョック１３ｂは下キャリッジ５２に支持され、ミルハウジング１１上に下キャリッジ５２と一体で支持される。下キャリッジ５２には前後一対の分割下バックアップロール５０が回転自在に支持されている。一方、上ワークロール１２ａを支持する上ワークロールチョック１３ａは、下ワークロールチョック１３ｂに内蔵される前後一対のリフトシリンダ５４で下方より支持される。

上記ミルハウジング１１には、前後一対の油圧等流体圧タイプのバランスシリンダ１９によりフレーム１８が上下動可能に支持される。また、フレーム１８は、ミルハウジング１１に下向きに支持された左右一対の油圧等流体圧タイプの圧下シリンダ２０により、バランスシリンダ１９の付勢力に抗して下方へ付勢され、所定の圧下力を上ワークロール１２ａ及び下ワークロール１２ｂに付与し得るようになっている。

そして、フレーム１８はブロック状の本体部１８ａ下方に前後一対の脚部１８ｂを有し、これら前，後両脚部１８ｂ間に、上キャリッジ２１が圧延ラインの作業側から出入り可能に支持されると共に前後一対の油圧等流体圧タイプのリフトシリンダ２２により上下動可能に支持される。

上記上キャリッジ２１は、フレーム１８の前面における板幅方向中央部に設けたクランプ機構２３により、当該位置でフレーム１８に対し位置決め・固定されるようになっていると共に、図１中に吹き出しで示すように、フレーム１８に内蔵された左右一対の押付けシリンダ５６によって上キャリッジ２１をフレーム１８の後脚部１８ｂにおける基準面に押し付けることでライン方向の位置決めも可能になっている。

上記上キャリッジ２１の下面部には、板形状矯正装置１０の入側と出側に位置して、ロールチョック２７が板幅方向（軸方向）に３個以上複数配置され、これらロールチョック２７に分割上バックアップロール２８が回転自在に支持されている。

上記各ロールチョック２７は、図２に示すように、正面視で二股状の本体部２７ａと該本体部２７ａの二股状部にそれぞれボルト等で結合される左右一対のキャップ２７ｂとからなり、その本体部２７ａにおいて上キャリッジ２１に対し当該本体部２７ａに結合されたロッド２９と該ロッド２９の先端部に巻装されたスプリング３０により荷重方向に摺動可能に支持される。また、各ロールチョック２７の本体部２７ａと上キャリッジ２１との荷重方向に沿った対向面間には、リニアガイド等の低摩擦のガイド機構６０が左右一対介装される。

前記本体部２７ａの二股状部とキャップ２７ｂとで形成される円孔部に、分割上バックアップロール２８を同芯で支持する偏心軸３３の両端部がそれぞれ図示しないベアリングを介して回転自在に支持される。図中Ｃ₁は偏心軸３３の回転中心で、Ｃ₂は分割上バックアップロール２８の回転中心であり、Ｌがその偏心距離である。

そして、各ロールチョック２７の本体部２７ａの上面と上キャリッジ２１の下面との間に、各分割上バックアップロール２８に加わる荷重を検出する例えばロードセル等の荷重検出装置３１が介装される。この荷重検出装置３１は、板幅方向（軸方向）へ複数個並べて配置される。

また、上記フレーム１８と上キャリッジ２１間に、各分割上バックアップロール２８に対し個別に圧下力を付与する圧下装置３２が設けられる（図１参照）。

即ち、圧下装置３２は、上キャリッジ２１において各分割上バックアップロール２８を回転自在に支持する偏心軸３３の一端面に、隣接する各分割上バックアップロール２８間の隙間を利用して、ボルトで結合されたアーム３５と、図１に示すように、フレーム１８において当該フレーム１８上に水平に取り付けられた油圧等流体圧タイプの圧下力調整シリンダ（アクチュエータ）３６により揺動自在に支持されたレバー３７と、を有すると共に、各アーム３５の上端部と各レバー３７の下端部とはピンレス構造で連係される。

図示例では、上記ピンレス構造として、各アーム３５の上端部にピン３８で支持されたコロ３９が各レバー３７の下端部に形成されたＵ字状の受け口（ワニ口）４０に微小隙間を有して挿入されている。また、各レバー３７の中間部はフレーム１８の本体部１８ａに付設された左右一対のブラケット間にピン４２で結合されると共に、その上端部に上述した圧下力調整シリンダ３６のピストンロッド先端がピン４３で結合されている。

なお、圧下装置３２は、板形状矯正装置１０の入側の分割上バックアップロール２８用と板形状矯正装置１０の出側の分割上バックアップロール２８用とが、フレーム１８及び上キャリッジ２１において前後方向に互いに反転した状態で、かつ左右方向に交互に配設されている。尚、後述する作用説明に用いる図３及び図４中４４は、各圧下力調整シリンダ３６の原点位置を検出するためにその伸限位置を規制するストッパで、図４中４５は、各アーム３５の無負荷時（キャリッジ組替時）における倒れ位置を規制するストッパである。

そして、圧下装置３２は、図３に示すように、圧延（矯正）時には、圧下力調整シリンダ３６が伸縮することで、レバー３７がピン４２を中心に例えば図３の（ｂ）の状態から時計方向（図３の（ｃ）参照）或いは反時計方向（図３の（ａ）参照）に揺動し、これによりアーム３５を介して偏心軸３３（図３中には図示せず）が分割上バックアップロール２８と共に反時計方向（図３の（ｃ）参照）或いは時計方向（図３の（ａ）参照）に偏心回転することにより、上ワークロール１２ａに対する圧下力が調整（増減）されるようになっている。この際、コロ３９は受け口４０内を上下方向に転動し、偏心軸３３及び分割上バックアップロール２８を円滑に偏心回転させる。

一方、上キャリッジ組替時は、図４に示すように、圧下力調整シリンダ３６を例えば図３の（ａ）の状態から所定ストロークだけ収縮させてアーム３５を偏心軸３３の回転中心Ｃ₁を中心に時計方向に揺動させた後（図４の（ａ）参照）、リフトシリンダ２２を収縮して上キャリッジ２１をフレーム１８に対し下降させれば（図４の（ｂ）参照）、コロ３９が受け口４０から下方へ抜け出し、フレーム１８に対し上キャリッジ２１が分離されるようになっている。コロ３９の抜出し後、アーム３５は自重で時計方向に倒れるが、やがてストッパ４５で倒れ位置が規制されるので、その後上キャリッジ２１が圧延ラインの作業側へ搬出されるときの動作に支障をきたすことがない。

また、下ワークロール１２ｂに圧下力を付与する分割下バックアップロール５０は、分割上バックアップロール２８と同様に、板形状矯正装置１０の入側と出側に位置して、板幅方向に複数配置されるが、これらは板形状矯正装置１０の入側と出側とでそれぞれ１本のロール支持軸５１上に所定の偏心量を有した後述する偏心ブッシュを介して回転自在に支持される点で、個別に圧下力を調整することができる上述した分割上バックアップロール２８とは構造が異なる。なお、このような分割下バックアップロール５０は、特許文献１等で既に公知である。

そして、上記ロール支持軸５１の両端部は下キャリッジ５２に回転自在に支持され、圧延ラインの駆動側において、図示しない駆動源によりスピンドル等を介して所要の角度宛回転されるようになっている。

上記下キャリッジ５２は、ミルハウジング１１に対し圧延ラインの作業側から出入り可能に支持されると共に、板幅方向の所定位置で、上述したクランプ機構２３と同様のクランプ機構５３により、ミルハウジング１１に対し位置決め・固定されるようになっている。また、下キャリッジ５２の下方に位置したミルハウジング１１には、下キャリッジ５２の組立時に当該下キャリッジ５２を持ち上げるための前後一対のリフトシリンダ５５が内蔵される。

このように構成されるため、圧延（矯正）時には、フレーム１８がバランスシリンダ１９の収縮で図１の状態から下降された状態となり、この状態下で板材が上，下両ワークロール１２ａ，１２ｂ間を通板される。

この際、上，下両ワークロール１２ａ，１２ｂには、左右一対の圧下シリンダ２０によりフレーム１８がミルハウジング１１に対し下方に付勢されることで所定の圧下力が付与される。また、板形状矯正装置１０の入側及び出側に配置した分割上バックアップロール２８と分割下バックアップロール５０によって、板幅方向の圧下力が調整される。

分割上バックアップロール２８にあっては、荷重検出装置３１により個々に荷重が検出される。そして、図示しない制御装置により、分割上バックアップロール２８の個々の荷重が目標荷重になるように、圧下装置３２を介して分割上バックアップロール２８の個々の圧下力が調整される。

分割下バックアップロール５０にあっては、図示しない制御装置により、ロール支持軸５１が図示しない駆動源によりスピンドル等を介して所要の角度宛回転され、この時の各偏心ブッシュの偏心量に見合った圧下力に個々に調整される。

従って、特に、分割上バックアップロール２８にあっては、板形状矯正装置１０の出側で板形状を検出してフィードバックする必要はなく、時間遅れなく直接的に板形状を制御することができる。また、複数分割された分割上バックアップロール２８及び分割下バックアップロール５０によって板幅方向に細かい調整が可能となり、良好な板品質、つまり良好な板クラウンおよび平坦度を得ることができる。

そして、本実施例では、点検・交換頻度の高い分割上バックアップロール２８を上キャリッジ２１に支持させ、該上キャリッジ２１を点検・交換頻度の低いフレーム１８に支持させると共に、圧下装置３２をフレーム１８と上キャリッジ２１とに分割して支持させている。

これにより、フレーム１８及び上キャリッジ２１の軽量化が図れると共に上キャリッジ２１を可及的に小型化できる一方で、必要に応じてフレーム１８と上キャリッジ２１とを分離して取り扱うことができる。

この結果、分割上バックアップロール２８の分割数が多くなってフレーム１８や上キャリッジ２１等の構造物が大きく、重量物となっても、分割上バックアップロール２８の組替や圧下装置３２（単独圧下機構）等の保全作業性を向上させると共にクレーン等の輸送機器や治具等の軽量化・低容量化が実現できる。

加えて、図５の（ｂ）に示すように、フレーム１８の本体部１８ａ下面と上キャリッジ２１の上面との接触面をフレーム曲げ変形の中立軸Ｃ付近に配置し、かつ上キャリッジ２１の曲げ剛性をフレーム１８に対し小さくし接触面側に近付けた曲げ変形の中立軸Ｃ₁をフレーム曲げ変形の中立軸Ｃに近付けたので、フレーム１８と上キャリッジ２１の互いの接触面での曲げ変形特性を近付けることができ、フレーム１８と上キャリッジ２１の互いの滑りを抑制して（図中Ｂ₁，Ｂ₂参照）ミルヒステリシスを低減することができる（図６の（ｂ）参照）。尚、フレーム曲げ変形の中立軸Ｃは断面形状により異なるので、接触面は、許容ヒステリシス量から上キャリッジ２１とフレーム１８の相対スベリ量を導びき、その量以内のスベリとなることを目的に、中立軸Ｃを中心にフレーム１８の厚み（Ｔ）１／４長さの範囲に配置した。

また、上キャリッジ２１の曲げ剛性をフレーム１８に対し小さくする手段として、板幅方向に所定間隔離間して切れ目４８を入れたので、圧下荷重に十分耐えつつ簡単な構造でキャリッジ２１の曲げ剛性を低減し、その中立軸Ｃ₁を接触面方向へ移動させ、フレーム１８の変形に効果的に追従させられる。また、フレーム１８と上キャリッジ２１の合体の変形特性の主体がフレーム１８の変形特性となることから、上キャリッジ２１が交換されても変形特性が変化しにくい。

また、上キャリッジ２１は、フレーム１８に内蔵したクランプ機構２３により板幅方向中央部で位置決めされ、中央部固定両端自由の曲げ変形となるので、フレーム１８と上キャリッジ２１の両端部の変形差を均等かつ小さくできる。

また、フレーム１８は、ブロック状の本体部１８ａ下方に前後一対の脚部１８ｂを有し、これら脚部１８ｂ間にキャリッジ２１が支持されるので、脚部１８ｂの長さを増減することでフレーム１８の中立軸Ｃを効果的に調整することができる。

尚、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、圧下装置３２（単独圧下機構）を分割下バックアップロールに適用したり、キャリッジ２１の曲げ剛性を低減する手段として、切れ目４８に代えて他の肉抜き構造等を採用する等各種変更が可能であることはいうまでもない。

本発明の一実施例を示す板形状矯正装置の側断面図である。上キャリッジの側断面図である。分割上バックアップロール側の圧下装置の圧延（矯正）時の作用説明図である。同圧下装置のキャリッジ組替時の作用説明図である。フレーム及び上キャリッジの圧下時におけるスベリ量の比較説明図である。フレーム及び上キャリッジの圧下時におけるミルヒステリシスの比較説明図である。

符号の説明

１０厚板矯正機、１１ミルハウジング、１２ａ上ワークロール、１２ｂ下ワークロール、１３ａ上ワークロールチョック、１３ｂ下ワークロールチョック、１４サポートロール、１６スクリュージャッキ、１７昇降テーブル、１８フレーム、１８ａ脚部、１８ｂ本体部、１９バランスシリンダ、２０圧下シリンダ、２１上キャリッジ、２２リフトシリンダ、２３クランプ機構、２７ロールチョック、２７ａ本体部、２７ｂキャップ、２８分割上バックアップロール、２９ロッド、３０スプリング、３１荷重検出装置、３２圧下装置、３３偏心軸、３５アーム、３６圧下力調整シリンダ、３７レバー、３８ピン、３９コロ、４０受け口、４２ピン、４３ピン、４４ストッパ、４５ストッパ、４８切れ目、５０分割下バックアップロール、５１ロール支持軸、５２下キャリッジ、５３クランプ機構、５４リフトシリンダ、５５リフトシリンダ、５６押付けシリンダ、６０ガイド機構。

Claims

少なくとも上下いずれか一方において、軸方向に３分割以上複数分割した分割バックアップロールによってワークロールを支持する機構を有し、各々の分割バックアップロールに対しそれぞれ独立に荷重を検出し得る荷重検出装置とそれぞれ独立して圧下力を付与し得る圧下装置とを設けた板形状矯正装置において、
前記各々の分割バックアップロールを前記荷重検出装置とともにキャリッジに支持させ、該キャリッジを板幅方向に出入り可能にフレームに支持させると共に、
前記フレームとキャリッジの上下方向接触面を、フレーム曲げ変形の中立軸から前記接触面上方のフレーム厚さの１／４以下の距離に配置し、フレーム曲げ変形の中立軸とキャリッジの中立軸を一致させることを特徴とする板形状矯正装置。
前記キャリッジの曲げ剛性をフレームに対し小さくして、フレームとキャリッジの合体の曲げ変形特性をフレームの変形特性に近付けることを特徴とする請求項１記載の板形状矯正装置。
前記キャリッジの曲げ剛性をフレームに対し小さくする手段として、板幅方向に所定間隔離間して切れ目を入れたことを特徴とする請求項２記載の板形状矯正装置。
前記フレームは、ブロック状の本体部下方に前後一対の脚部を有し、これら脚部間に前記キャリッジが支持されることを特徴とする請求項１，２又は３記載の板形状矯正装置。