JP4998685B2

JP4998685B2 - 圧延材の腰折れ抑制装置

Info

Publication number: JP4998685B2
Application number: JP2006244999A
Authority: JP
Inventors: 伸行紫垣; 由紀雄高嶋
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2006-09-11
Filing date: 2006-09-11
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2026-09-11
Also published as: JP2008062287A

Description

本発明は、厚鋼板等の圧延を行う際、下反りした圧延材の先端がテーブルロールへ衝突することにより発生する圧延材先端部の腰折れを抑制するための圧延材の腰折れ抑制装置に関する。

圧延機で被圧延材（以下、圧延材）を圧延する際、上下方向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厚い材料を圧延する際において顕著に現れる。特に圧延機出側直近で圧延材の先端が下側に反った場合、図３に示すように、圧延材１の先端が出側の搬送ロール（テーブルロール）３へ衝突して持ち上げられることにより圧延材１の先端部が途中で折れ曲がる現象（以下、腰折れ）が発生し、以降の矯正工程において深刻な矯正不良をもたらす。特に板厚４０ｍｍを超える程度の厚物材はホットレベラーやコールドレベラーで矯正することが難しいため、厚物材で腰折れが生じた場合、ほぼ全量プレス矯正に回り、矯正工程がネックになって大量生産が極めて困難となる。加えて、調整圧延から幅出し圧延にかけての板厚２００ｍｍ程度の圧延パスで腰折れが発生した場合、テーブルロールによる圧延板の９０度転回を行う際に、転回不良により圧延能率が低下するという点も圧延能率面で問題となっている。

このような腰折れの発生を抑制する方法として、例えば特許文献１〜特許文献５のような技術が開示されている。特許文献１及び特許文献２は、圧延機入出側のテーブルロールを昇降可能として圧延時のピックアップ量を調整する方法であり、特許文献３は圧延機への進入角度を上下可変とするものである。これらの方法は、圧延材の圧延機への進入位置を調整することで圧延機出側の反り制御を行う方法である。また、特許文献４は上下ワークロールの異速率を調整して反り制御を行いテーブルロールへの衝突を抑制する方法であり、特許文献５は、圧延前の圧延材上下面の温度差を調整することで反り制御を行う方法である。
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

しかしながら、圧延材の下反りは、圧延時のピックアップ、圧延材の上下面温度差、圧延ロールの上下異速率、上下摩擦係数差、等の様々な要因に影響を受けて発生するため、上記特許文献１〜５に開示される個別の対策のみでは完全に反りを抑制することができないのが現状である。また、腰折れの発生防止に関して、例えば特許文献２では圧延機直近のテーブルロールをダイナミックに昇降させる機構が開示されているものの、テーブルロール上方がむき出しであるため、圧延材が下反りになって圧延機出側に出た際に先端がテーブルロールに衝突する現象は避けられず、仮に荷重計で先端衝突荷重が検出できたとしても、その時点で既に腰折れ現象が発生していると考えられるので、腰折れ抑制という観点では効果的ではない。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、厚鋼板等の圧延を行う際に、下反りした圧延材の先端がテーブルロールへ衝突することにより発生する圧延材の腰折れを的確に抑制することができる圧延材の腰折れ抑制装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。

［１］圧延機の出側でワークロールに最も近いテーブルロールとワークロールに近接して設置されている圧延機近接ガイドとの間に、前記テーブルロールに近接して、下反りした圧延材の先端をその上面に沿って前記テーブルロールに向けて誘導するテーブルロール近接ガイドを備え、該テーブルロール近接ガイドの上面が平坦でかつその延長線が前記テーブルロールに接していることを特徴とする圧延材の腰折れ抑制装置。

［２］前記テーブルロール近接ガイドの上面の圧延機側端部は、前記圧延機近接ガイドに近接していることを特徴とする前記［１］に記載の圧延材の腰折れ抑制装置。

［３］前記テーブルロール近接ガイドの上面の圧延機側端部は曲面形状を有していることを特徴とする前記［１］または［２］に記載の圧延材の腰折れ抑制装置。

本発明においては、厚鋼板等の圧延を行う際に、下反りした圧延材の先端がテーブルロールへ衝突することにより発生する圧延材の腰折れを的確に抑制することができる。したがって、ホットレベラー等のレベラー矯正によって腰折れの矯正を適切に行うことができるようになるので、プレス矯正を大幅に低減することができ、生産能率向上および製造コスト低減の何れにおいても極めて有用である。

まず、厚鋼板等の圧延を行う際に発生する圧延材の腰折れの発生状況について述べる。

図１に、圧延機の側断面の概略図を示す。図中の６は圧延機ハウジング、２は下ワークロール、７はワークロール軸受けを示している。図中の下ワークロール軸受け７には、圧延時の圧延材先端の巻き込み防止のために、圧延機のワークロールに近接した位置に圧延機近接ガイド４が挿入されている。圧延機のワークロールは圧延に伴う磨耗進展により頻繁に交換される。ワークロール交換の際は、軸受け７ごと側方に引き抜く形でワークロールをハウジング６から引き抜く。そのため、圧延機近接ガイド４の大きさは軸受け７内に収まる程度に制約される。

図２は、この圧延機近接ガイド４と直近テーブルロール３の部分を拡大して示したものであるが、上記のような圧延機近接ガイド４の寸法制約があるため、圧延機近接ガイド４と直近テーブルロール３の間に圧延材１の先端が自由に落ち込める間隙８を有する場合が多い。このような間隙８を有する場合、図３のように圧延時に圧延機出側で下反りが発生した際に、間隙８に圧延材１の先端が落ち込んで直近テーブルロール３と衝突することにより、腰折れが発生しやすくなる。

図３のような圧延により発生した腰折れ材の形状を図４に示す。特に圧延材が急峻に折れている図中の点線部分の曲率が大きい（＝曲率半径Ｒが小さい）ほど、以降の矯正工程での平坦化が困難になる。例として図５〜図７に、板厚１０ｍｍ×板幅２５０ｍｍ×板長５００ｍｍのアルミ板をＲ＝１２５ｍｍ、Ｒ＝４００ｍｍの２条件で曲げ加工した後、φ７８ｍｍ×９本ロールのローラーレベラーによる矯正を行った結果について示す。図５はアルミ板の矯正前曲げ加工位置を示しており、図６はレベラー矯正前後の板形状を比較したものである。図６の結果より、矯正前の曲率半径Ｒが小さい場合、レベラー矯正を行っても腰折れ部近傍に小波状の形状不良が残存している。これは図７に示すように、腰折れ部の曲率が急峻な場合、局所的に非常に大きな強加工が加わるため、その変形に起因して腰折れ部近傍が変形を起こして小波状となるからである。このような小波形状が発生すると、プレスによる矯正も困難となるため、レベラー矯正を行う前の腰折れ部の曲率を十分に低減させることが望まれる。

そこで、本発明においては、下反りした圧延材１の先端が圧延機直近テーブルロール３へ衝突することにより発生する圧延材先端部の腰折れを抑制するために、圧延機直近テーブルロール３と圧延機近接ガイド４との間に、圧延機直近テーブルロール３に近接して、下反りした圧延材の先端をその上面に沿って圧延機直近テーブルロール３に向けて誘導するテーブルロール近接ガイドを備えるようにしている。

例えば、その一実施形態を図９に示すように、圧延機直近テーブルロール３と圧延機近接ガイド４との間で、圧延機直近テーブルロール３の上端より低い位置に、圧延機直近テーブルロール３に近接して、その上面が平坦でかつその延長線が圧延機直近テーブルロール３に接するテーブルロール近接ガイド５を備えている。

これによって、下反りした圧延材１の先端がテーブルロール近接ガイド５の上面で受け止められ、その上面に沿って圧延材１の先端が圧延機直近テーブルロール３に向けて誘導されるようになる。その結果、下反りした圧延材１の先端が圧延機直近テーブルロール３に衝突することを回避でき、圧延材先端部の腰折れを的確に抑制することが可能となる。

すなわち、本発明によるテーブルロール近接ガイド５を有しない場合、図８に示すように、圧延機近接ガイド４を飛び越えるような圧延下反りが生じた場合、一般に圧延機近接テーブルロール３は表面がむき出しの状態で設置されているため、圧延材１の先端が非常に大きい受け角αで圧延機直近テーブルロール３に衝突する。このような場合、圧延機直近テーブルロール３からの反力が大きくなる上に、圧延材進行方向の急激な変化が生じるため、腰折れが発生し易い。一方、図９に示すように、本発明によるテーブルロール近接ガイド５を有する場合、図８と同様な圧延下反りが生じた場合でも、テーブルロール近接ガイド５によりαよりも遥かに小さい受け角βにて圧延材１の先端が圧延機直近テーブルロール３に向けて誘導される。これにより、圧延材１の先端と圧延機直近テーブルロール３との接触による衝撃も小さく、圧延材進行方向の変化も緩やかになるため、結果として腰折れ部の曲率（腰折れ曲率）が低減される。

なお、上記のテーブルロール近接ガイド５においては、圧延機近接ガイド４とテーブルロール近接ガイド５との間隔を極力小さくして、圧延材先端の巻き込みを防止することが望ましい。図１０に示すように、両ガイドの間隔ｄが大きい場合、その間隙に圧延材先端が巻き込まれた場合、テーブルロール近接ガイド５に圧延材先端が衝突して圧延不良を招く恐れがある。圧延材先端巻き込みによる圧延不良を起こさないためには、図１１のように、テーブルロール近接ガイド５の受け角βを大きく取ればいいが、この場合、βがαに近づくことにより、テーブルロール近接ガイド５の効果そのものが低減する。よって、図９で示したように、圧延機近接ガイド４とテーブルロール近接ガイド５の間隔ｄを極力小さくし、両ガイドの間を圧延板先端がスムーズに進行できるようにすることが望ましい。

また、圧延機近接ガイド４とテーブルロール近接ガイド５の間隔ｄを極力小さくした場合でも、極薄材等の特に剛性が小さい材料の場合、圧延材先端の巻き込みが非常に起こり易く、図１２のようにテーブルロール近接ガイド５のコーナー部５ａに引っかかる懸念もある。よって、このような場合も想定して、図１３のようにテーブルロール近接ガイド５のコーナー部５ａに曲面加工を施して曲面形状とすることが望ましく、これによって、極薄材等の先端をコーナー部５ａに引っかかることなく上方へ誘導することが可能となる。

なお、圧延機が可逆式圧延機の場合は、圧延機の入側と出側が圧延パス毎に入れ替わるので、圧延機の上流側と下流側のそれぞれに上記のテーブルロール近接ガイド５を設置するようにすればよい。

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約１／１０スケールにてモデル圧延実験を実施した。図１４にその概要を示す。圧延機はφ１２０ｍｍのロールを使用し、純鉛板は板厚５ｍｍ×板幅１００ｍｍのものを使用した。圧延の際、実際の圧延と同程度の圧延下反りが再現良く発生するように、圧延機下ワークロールの表面粗さ調整を行った。そして、下ワークロール２直近には、パスラインから退避距離（ピックアップ量）ｈを設けた位置に圧延機近接ガイド４を配置した。一方、下ワークロール２と直近テーブルロール３の軸心間水平距離が１１５ｍｍとなる位置に直近テーブルロール３が位置させ、テーブルロール近接側ガイド４が有る場合（本発明例）と無い場合（比較例）の両方について実験を行った。実験条件を図１５に示す。実験条件として、圧延機近接ガイド４の退避距離ｈの影響をみるために２水準変化させ、その退避距離ｈに対応してテーブルロール近接ガイド５の上面の先端（圧延機側端部）が圧延機近接ガイド４の上面の後端（テーブルロール側端部）と同程度の高さになるように、テーブルロール近接ガイド５の受け角βの調整を行った。

各条件での圧延後の鉛板形状を測定して比較を行った結果を図１６及び図１７に示す。図１６は圧延材長手方向プロフィール測定結果であり、特に腰折れ部分を拡大して並べて示したものである。この結果より、各退避距離ｈの条件において、テーブルロール近接ガイド（ＴＲ近接ガイド）が有る本発明例の場合は、腰折れ部の曲率が低減されているのが分かる。図１７は、図１６の形状より、腰折れ部の曲率を計算した結果である。この結果より、ピックアップ量の調整による腰折れ曲率低減効果が比較的小さい一方、テーブルロール近接ガイド（ＴＲ近接ガイド）の設置による腰折れ曲率低減効果が非常に大きいことが分かる。

このように、本発明においては、下反りした圧延材の先端がテーブルロールへ衝突することにより発生する圧延材の腰折れを的確に抑制することができる。したがって、ホットレベラー等のレベラー矯正によって、小波形状を発生することもなく腰折れの矯正を適切に行うことができるようになるので、プレス矯正を大幅に低減することができ、生産能率向上および製造コスト低減の何れにおいても極めて有用である。

圧延機の側断面を示す概略図。圧延機側断面概略図のうち、下ワークロール及びテーブルロール近傍を示す拡大図。圧延材の腰折れの発生過程を示す図。腰折れ形状と腰折れ部の位置を示す図。アルミ板を用いたレベラー矯正実験を行った際の、アルミ板の矯正前曲げ加工位置を示す図。アルミ板を用いたレベラー矯正実験を行った際の、矯正前後のアルミ板形状を比較した図。腰折れ材のレベラー矯正時の小波形状発生過程を示す図。テーブルロール近接ガイドが無い場合の圧延下反り材先端と直近テーブルロールとの接触状態を示す図。テーブルロール近接ガイドが有る場合の圧延下反り材先端と直近テーブルロールとの接触状態を示す図。圧延機近接ガイドとテーブルロール近接ガイドとの間隙ｄを示す図。圧延機近接ガイドとテーブルロール近接ガイドとの間隙ｄを一定として受け角βを変更した場合を示す図。テーブルロール近接ガイドのコーナー部に曲面加工を行わない場合の極薄材等の下反り時における先端巻き込みを示す図。テーブルロール近接ガイドのコーナー部に曲面加工を行った場合の効果を示す図。本発明の実施例における鉛モデル圧延実験方法を示す図。本発明の実施例における実験条件を示す図。本発明の実施例における鉛モデル圧延実験後の圧延材の形状比較結果を示す図。本発明の実施例における鉛モデル圧延実験後の腰折れ曲率計算結果を示す図。

符号の説明

１圧延材
２圧延機下ワークロール
３圧延機直近テーブルロール
４圧延機近接ガイド
５テーブルロール近接ガイド
６圧延機ハウジング
７ワークロール軸受け
８間隙

Claims

圧延機の出側でワークロールに最も近いテーブルロールとワークロールに近接して設置されている圧延機近接ガイドとの間に、前記テーブルロールに近接して、下反りした圧延材の先端をその上面に沿って前記テーブルロールに向けて誘導するテーブルロール近接ガイドを備え、該テーブルロール近接ガイドの上面が平坦でかつその延長線が前記テーブルロールに接していることを特徴とする圧延材の腰折れ抑制装置。
前記テーブルロール近接ガイドの上面の圧延機側端部は、前記圧延機近接ガイドに近接していることを特徴とする請求項１に記載の圧延材の腰折れ抑制装置。
前記テーブルロール近接ガイドの上面の圧延機側端部は曲面形状を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の圧延材の腰折れ抑制装置。