JP5086786B2 - 板圧延方法および板圧延機 - Google Patents

Description

この発明は、無駆動の分割バックアップロールを備えた板圧延機による板圧延方法およびその板圧延機に関する。

金属板材または金属ストリップの板圧延機で、バックアップロールを軸（板幅）方向に複数に分割した板圧延機が知られている。分割バックアップロールはそれぞれ圧下調整が可能であり、高精度で板形状をすることができる。このような板圧延機として、上下少なくとも一方のロールアセンブリーは軸方向３分割以上に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とし、各分割バックアップロールには独立な荷重検出装置と分割バックアップロール圧下装置が配された圧延機、いわゆる知能型板圧延機がある（例えば、特許文献１参照）。

上記知能型板圧延機の構造と同様の板圧延機において、板圧延時に測定した各分割バックアップロールの荷重および圧下位置に基づいて板圧延時の板形状を推定し、推定結果に基づいて目標板形状となるように板形状制御装置を制御することが知られている（例えば特許文献２参照）。

また、知能型板圧延機以外の板圧延機として、分割バックアップロールを備えたクラスター圧延機がある（例えば、特許文献３参照）。この圧延機は１２段圧延機であり、上下一対のワークロールと該ワークロールを支持する無駆動の中間ロールと、該中間ロールを支持するバックアップロールとを有する。前記バックアップロールは、軸方向に分割され、各分割ロールは、アクチュエーターにより個別に押し出され、このアクチュエーターは駆動装置により制御され、クラウン調整を可能とされている。
特開平０６−２６２２１３号公報（段落［０００９］および図１参照） ２００５−１１８８４１号公報（請求項１参照） ２００１−２０５３１９号公報（段落［００１４］および図１）

上記従来の知能型板圧延機において分割バックアップロールが無駆動の場合、ワークロールと分割バックアップロールとの間の接触圧が低下すると、両ロール間の摩擦力が低下する。その結果、ワークロールと分割バックアップロールと間に速度差つまりスリップを引き起こすことがあり、ワークロール表面に周方向のスリップ疵が発生する問題があった。また、前記クラスター圧延機はワークロールと分割バックアップロールとは中間ロールを介して接触している。中間ロールと分割バックアップロールとの間にスリップが生じることがあり、中間ロールにスリップ疵が生じ、このスリップ疵がワークロールに転写するという問題があった。

この発明は、無駆動の分割バックアップロールを備えた板圧延機においてワークロールに発生するスリップ疵を防止する板圧延方法および板圧延機を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明者は分割バックアップロールどうしの回転伝達について研究を行った。そして、圧延機のスペース上の制約とコストの関係上、最適な分割バックアップロール回転伝達手段として、複数の分割バックアップロールに跨る連れ廻りロールを用意し、これら連れ廻りロールを２個以上の分割バックアップロールに接触させ、接触摩擦力により少なくとも一つの分割バックアップロールの回転伝達をその他の分割バックアップロールに伝達する方法を見出した。

この発明は上記知見に基づいてなされたもので、この発明の要旨は、次のとおりである。
（１）少なくとも上下一方のロールアセンブリーが、軸方向に３以上に分割された無駆動の分割バックアップロールを備え、当該分割バックアップロールによってワークロールが支持される機構を備えた板圧延機による板圧延方法において、連れ廻りロールを軸方向に隣り合う２個以上の分割バックアップロールに跨るように接触させて押圧し、少なくとも１個の分割バックアップロールの回転に合わせて回転させ、その回転をロール表面の摩擦力を介してその他の分割バックアップロールに伝達し、これらの分割バックアップロールを同時にかつ同じ回転速度で回転伝達させることを特徴とする板圧延方法。
（２）少なくとも上下一方のロールアセンブリーが、軸方向に３以上に分割された無駆動の分割バックアップロールを備え、ワークロールと分割バックアップロールとの間に中間ロールが介在する板圧延機による板圧延方法において、連れ廻りロールを軸方向に隣り合う２個以上の分割バックアップロールに跨るように接触させて押圧し、少なくとも１個の分割バックアップロールの回転に合わせて回転させ、その回転をロール表面の摩擦力を介してその他の分割バックアップロールに伝達し、これらの分割バックアップロールを同時にかつ同じ回転速度で回転伝達させることを特徴とする板圧延方法。
（３）少なくとも上下一方のロールアセンブリーが、軸方向に３以上に分割された無駆動の分割バックアップロールを備え、当該分割バックアップロールによってワークロールが支持される機構を備えた板圧延機において、軸方向に隣り合う２個以上の無駆動の分割バックアップロールに跨り接触して回転する連れ廻りロールと、少なくとも１個の分割バックアップロールの回転をロール表面の摩擦力を介してその他の分割バックアップロールに伝達し、これらの分割バックアップロールを同時にかつ同じ回転速度で回転するように前記連れ廻りロールを分割バックアップロールに押圧する連れ廻りロール押圧装置とを備えたことを特徴とする板圧延機。
（４）少なくとも上下一方のロールアセンブリーが、軸方向に３以上に分割された無駆動の分割バックアップロールを備え、ワークロールと分割バックアップロールとの間に中間ロールが介在する板圧延機において、軸方向に隣り合う２個以上の無駆動の分割バックアップロールに跨り接触して回転する連れ廻りロールと、少なくとも１個の分割バックアップロールの回転をロール表面の摩擦力を介してその他の分割バックアップロールに伝達し、これらの分割バックアップロールを同時にかつ同じ回転速度で回転するように前記連れ廻りロールを分割バックアップロールに押圧する連れ廻りロール押圧装置とを備えたことを特徴とする板圧延機。
なお、連れ廻りロールは、軸方向に３以上に分割された分割ロールのうち、軸方向に隣り合う２個以上の分割ロールに跨り接触して、少なくとも１個の分割ロールの回転をその他の分割ロールに伝達するロールである。

この発明は、胴長／ロール径比が大きいワークロールにより、鋼、Ｔｉその他比較的硬い材質の金属板材または金属ストリップを冷間圧延する、例えば圧延最終工程での仕上圧延、調質圧延などに適用することができる。

複数の無駆動の分割バックアップロールを配備した板圧延機において、隣り合う２個以上のバックアップロールに跨る連れ廻りロールにより、少なくとも１個の分割バックアップロールの回転がロール表面の摩擦力を介して１個または複数のその他の分割バックアップロールに伝達されるので、これらの分割バックアップロールが同時にかつ同じ回転速度で回転する。この結果、ワークロールと分割バックアップロールとの間、または中間ロールと分割バックアップロールの間の速度差が無くなり、ワークロールのスリップ疵を防ぐことができる。

図１〜４は、この発明の一形態を示している。図１に示すように、板圧延機１は主として、ハウジング１０、上、下ロールアセンブリー１６、１７および入、出側分割バックアップロール回転伝達装置４０、４５からなっている。図１では入、出側分割バックアップロール回転伝達装置４０、４５のうち、連れ廻りロール４１、４６が図示されている。

ハウジング１０は、図１に示すように、頂部に油圧式主圧下装置１３が設けられている。ハウジング１０の内部に上、下インナーハウジング１１、１２が昇降可能に取り付けられている。上インナーハウジング１１は、主圧下装置１３で圧下力が加えられる。下インナーハウジング１２は、油圧シリンダー１４を介してハウジング１０に支持されている。

上ロールアセンブリー１６は上インナーハウジングに１１に、下ロールアセンブリー１７は下インナーハウジング１２にそれぞれ配置されている。上ロールアセンブリー１６は、図２、３に示すように上ワークロール１９、３個の入側分割バックアップロール２２ａ、２２ｂ、２２ｃおよび４個の出側分割バックアップロール２３ａ〜２３ｄからなっている。３個の入側分割バックアップロール２２ａ、２２ｂ、２２ｃと４個の出側分割バックアップロール２３ａ〜２３ｄとは、図３に示すように互いに千鳥形となるように配置されている。下ロールアセンブリー１７は、下ワークロール２０および非分割バックアップロール２４からなっている。入、出側分割バックアップロール２２、２３および非分割バックアップロール２４は、無駆動である。入、出側分割バックアップロール２２、２３は、圧下装置（図示しない）で上ワークロール１９を所定の荷重で圧下している。各側分割バックアップロール保持フレーム３０、３５には、圧下荷重測定装置３２、３７が設けられ、入、出側分割バックアップロール２２、２３に負荷される荷重を検出している。

上インナーハウジング１１には、図４に示すように各分割バックアップロール２２、２３ごとに入、出側分割バックアップロール保持フレーム３０、３５が、上ワークロール１９に対し進退可能に取り付けられている。各分割バックアップロール２２、２３は、上インナーハウジング１１に固定されたバックアップロール圧下装置（図示しない）により進退駆動される。なお、バックアップロール圧下装置は、偏芯機構を用いており、上ロールアセンブリー上部に取り付けたシリンダーで偏芯軸（いずれも図示しない）を移動させて分割バックアップロールを圧下する機構となっている。各分割バックアップロール保持フレーム３０、３５にそれぞれ入、出側分割バックアップロール軸２６、２７が固定されており、各分割バックアップロール軸２６、２７に分割バックアップロール２２、２３がそれぞれ回転可能に取り付けられている。

入、出側分割バックアップロール回転伝達装置４０、４５は、上ロールアセンブリー１６に取り付けられている。各分割バックアップロール回転伝達装置４０、４５は、入、出側連れ廻りロール４１、４６および入、出側連れ廻りロール押圧装置４４、４９を備えている。

連れ廻りロール４１、４６は、隣り合う分割バックアップロール２２、２３の端部寄りに接している。連れ廻りロール４１、４６は、軸受台４３，４８に固定されたロール軸４２、４７に回転可能に取り付けられている。軸受台４３、４８には、連れ廻りロール押圧装置４４、４９が連結されている。連れ廻りロール押圧装置４４、４９の作動により、連れ廻りロール４１、４２は分割バックアップロール２２、２３に向かって押し出され、分割バックアップロール２２，２３を押圧する。連れ廻りロール４１、４６が分割バックアップロール２２、２３を押圧する力は、下限が摩擦力で回転伝達される複数個の他の分割バックアップロール２２、２３が同時にかつ同じ回転速度で回転するような大きさであり、上限が分割バックアップロール２２、２３および連れ廻りロール４１、４６の疲労限度を超えない力であり、かつ、分割バックアップロール２２、２３の圧下荷重に影響を与えない程度の範囲内に設定されている。入側連れ廻りロール４１は、上下ワークロールの接線と圧延ラインの交点を基準点として、圧延ラインから反時計方向に測って７／８πの位置で入側分割バックアップロール２２に接触し、出側連れ廻りロール４６は出側分割バックアップロール２３に１／８πの位置で接触している。

連れ廻りロール押圧装置４４、４９は、ばねで前記軸受台４３、４８を押す機構となっている。連れ廻りロール４１、４６が分割バックアップロール２２、２３を押圧する力、つまり上ワークロール１９と分割バックアップロール２２、２３との接触圧の大きさが前記範囲内となるように、ばねはあらかじめ圧縮されている。

上記のように構成された板圧延機１において、入、出側連れ廻りロール４１、４６をそれぞれ、入、出側分割バックアップロール２２、２３に跨るように接触させる。そして、入、出側連れ廻りロール４１、４６を入、出側連れ廻りロール押圧装置４４、４９で入、出側分割バックアップロール２２、２３に向かって押し出し、分割バックアップロール２２、２３は上ワークロール１９を任意の圧力で押圧する。

前述のように入、出側分割バックアップロール２２、２３には圧下力が加えられているが、圧延板Ｓの形状などによって圧下力の大きさはすべての分割バックアップロール２２、２３で同じではない。したがって、上ワークロール１９と分割バックアップロール２２、２３との接触圧も同じではないが、上記圧下力のために必ず入、出側のそれぞれで少なくとも１個の分割バックアップロールがワークロール周速度と同じものがある。分割バックアップロール２２、２３の最大周速度はワークロール周速度であるから、接触圧が小さい、つまり周速度がワークロール周速度より小さい分割バックアップロールは、ワークロール周速度で回転する分割バックアップロールから連れ廻りロール４１、４６を介して伝達される回転により、上ワークロール１９と同じ周速度で回転する。例えば、入側で左端の分割バックアップロール２２ａが上ワークロール１９との接触による摩擦力により回転伝達され、分割バックアップロール２２ａの周速度が上ワークロール１９の周速度に等しい周速度で回転したとする。この摩擦力による回転は、連れ廻りロール４１ａ、４１ｂを介して他の分割バックアップロール２２ｂ、２２ｃに順次伝達され、結局すべての分割バックアップロール２２ａ、２２ｂ、２２ｃが、同時にかつワークロール周速度と等しい周速度で回転する。すべての分割バックアップロール２２ａ、２２ｂ、２２ｃの周速度はワークロール周速度と同じとなるので、上ワークロール１９にスリップ疵は生じない。出側分割バックアップロール２３も入側分割バックアップロール２２と同様に作動し、上ワークロール１９にスリップ疵は生じない。

なお、連れ廻りロールが分割バックアップロールに跨る上記の形態のように、軸方向に隣り合う２個の分割バックアップロールに跨る形態が最良であるが、分割バックアップロールの個数が例えば２０個を超えるような多数個の場合、軸方向に連続する３個以上の分割バックアップロールに跨るようにしてもよい。また、すべての分割バックアップロールに連れ廻りロールを配置することが望ましい。しかし、常に確実にワークロールと接触し、ワークロール周速と同じ周速度で回転することが、予め知られている分割バックアップロールについては連れ廻りロールを配置しなくてもよい。

図５は、この発明の他の形態を示しており、ロール配置とバックアップロール回転伝達装置を示す側面図である。この板圧延機２は、図１の板圧延機１から分割バックアップロールの圧下荷重測定装置を省略したものである。以下、図１〜４に示す部材、装置と同様のものには同じ参照符号を付け、その詳細な説明は省略する。

知能型板圧延機２は、３個の入側分割バックアップロール２２が、１本の入側分割バックアップロール軸２８に回転可能に取り付けられている。入側分割バックアップロール軸２８は、上インナーハウジング１１に固定されており、上ワークロール１９から３個の入側分割バックアップロール２２に負荷される荷重を支える。４個の出側分割バックアップロール２３も同様に、１本の出側分割バックアップロール軸２９に回転可能に取り付けられている。出側分割バックアップロール軸２９は上ワークロール１９から４個の入側分割バックアップロール２３に負荷される荷重を支える。各入、出側分割バックアップロール回転伝達装置４０、４５は、入、出側連れ廻りロール４１、４６および入、出側連れ廻りロール押圧装置４４、４９を備えている。連れ廻りロール４１、４６は、軸方向に隣り合う２個の分割バックアップロール２２、２３を跨ぐように接触している。

上記のように構成された知能型板圧延機２において、図５に示すように、連れ廻りロール押圧装置４４、４９で連れ廻りロール４１、４６を分割バックアップロール２２、２３に向かって押し出し、分割バックアップロール２２、２３を押圧する。知能型板圧延機１と同様に、分割バックアップロール２２、２３を介して上ワークロール１９に加わる圧下力のために、入、出側のそれぞれで少なくとも１個の分割バックアップロールがワークロール周速度と同じものがある。分割バックアップロール２２、２３の最大周速度はワークロール周速度であるから、上ワークロール１９と分割バックアップロール２２、２３との接触圧が小さい、つまり周速度がワークロール周速度より小さい分割バックアップロールは、ワークロール周速度で回転する分割バックアップロールから連れ廻りロール４１、４６を介して伝達される回転により、上ワークロール１９と同じ周速度で回転する。分割バックアップロールの周速度は、上ワークロール１９の周速度と同じであるから、上ワークロール１９にスリップ疵は生じない。

図６は、この発明の更に他の形態を示している。クラスター型板圧延機３は、１２段のクラスター圧延機である。クラスター型板圧延機３は、ロール配置がワークロール中心を通る鉛直線に対して入出側が対称となっており、圧延ラインに対して上下が対称となっている。なお、下側のロールは参照符号を省略している。

３本の入側、中央、および出側バックアップロール５５、５６、５７はそれぞれ、軸方向に３以上分割された分割バックアップロールからなっており、無駆動である。分割バックアップロール５５、５６、５７は、圧下装置（図示しない）により無駆動の中間ロール５２、５３を介して上ワークロール５０を圧下している。入側、中央、および出側連れ廻りロール６１、６６、７１がそれぞれ、軸方向に隣り合う２個の分割バックアップロール５５、５６、５７を跨ぐように接触している。入側、中央、および出側分割バックアップロール回転伝達装置６０、６５、７０はそれぞれ、入側、中央、および出側連れ廻りロール６１、６６、７１、ならびに入側、中央、および出側連れ廻りロール押圧装置６４、６９、７４を備えている。

上記のように構成されたクラスター型板圧延機３において、連れ廻りロール押圧装置６４、６９、７４で連れ廻りロール６１、６６、７１を押し出し、分割バックアップロール５５、５６、５７を押圧する。知能型板圧延機１と同様に、分割バックアップロール５５、５６、５７を介して上ワークロール５０に加わる圧下力のために、入側、中央、出側のそれぞれで少なくとも１個の分割バックアップロールが中間ロール周速度と同じものがある。分割バックアップロール５５、５６、５７の最大周速度は中間ロール周速度であるから、中間ロール５２、５３とバックアップロール５５、５６、５７との接触圧が小さい、つまり周速度が中間ロール周速度より小さい分割バックアップロールは、中間ロール周速度で回転する分割バックアップロールから連れ廻りロール６１、６６、７１を介して伝達される回転により、中間ロール５２，５３と同じ周速度で回転する。分割バックアップロールの周速度は、中間ロール５２、５３の周速度と同じであるから、中間ロール５２、５３にスリップ疵は生じない。中間ロール５２、５３にスリップ疵が発生しないので、上ワークロール５０に中間ロール５２、５３のスリップ疵が転写されることはない。下側のワークロール、中間ロール、分割バックアップロールおよび連れ廻りロールも同様に作動する。

実施例に用いた板圧延機の仕様は表１のとおりであり、圧延条件は表２のとおりである。

ロール配置は、図３に示すとおりである。隣り合う２個の隣り合うバックアップロールは、ばね力によって均等にワークロールに押圧されている。押圧力は連れ廻りロール１個当たり１ｋＮ、つまりバックアップロールと連れ廻りロールの接触面当り０．５ｋＮに設定した。バックアップロールと連れ廻りロールの材質は、ＳＵＪ２鋼であり、両者には８０Ｈｖ程度の硬度差を付けている。転動摩耗防止のため、バックアップロールの方が若干硬めとしてある。

連れ廻りロールなしの状態で２００ｍ程度、コイル材圧延実験を行ったところ、ワークロールにバックアップロール接触位置に周方向の疵が目視で確認された。このときコイル材への疵の転写は確認されなかった。これに対し、本板圧延機において連れ廻りロールを配置し、同様の実験を行ったところ、ワークロールのバックアップロール接触位置に疵は確認できなかった。

この発明は、上記実施の形態および実施例に限られるものではない。上記実施形態では分割バックアップロールは入側３個、出側４個に軸方向に分割されていたが、例えば分割バックアップロールは、５個以上に分割されたものであってもよい。連れ廻りロール押圧装置は、ばねに代えて油圧シリンダーであってもよい。実施の形態のクラスター圧延機は１２段であったが、８段、２０段などであってもよい。

この発明の板圧延機が知能型板圧延機である例を示す側面図である。 図１に示す板圧延機のロール配置を圧延機出側から見た正面図である。なお、図の簡略化のために入側分割バックアップロールと連れ廻りロールは省略している。 図１に示す板圧延機のロール配置を示す平面図である。 図１に示す板圧延機のロール配置と分割バックアップロール回転伝達装置を示す側面図である。 図１に示す板圧延機であって、他のロール配置例を示す側面図である。 この発明の他の例であって、板圧延機がクラスター圧延機であり、ロール配置を示す側面図である。

符号の説明

１、２ 知能型板圧延機 ３ クラスター型板圧延機
１０ ハウジング １１、１２ インナーハウジング
１３ 主圧下装置 １４ 油圧シリンダー
１６、１７ ロールアセンブリー １９、２０ ワークロール
２２、２３ 分割バックアップロール
３０、３５ 分割バックアップロール支持フレーム ３２，３７圧下荷重測定装置
４０、４５ 分割バックアップロール回転伝達装置
４２、４７ 軸 ４３、４８ 軸受台
４１、４６ 連れ廻りロール ４４、４９ 連れ廻りロール押圧装置
５０ ワークロール ５２、５３ 中間ロール
５５〜５７ 分割バックアップロール
６０、６５、７０ 分割バックアップロール回転伝達装置
６１、６６、７１ 連れ廻りロール
６４、６９、７４ 連れ廻りロール押圧装置

Claims (4)

1. 少なくとも上下一方のロールアセンブリーが、軸方向に３以上に分割された無駆動の分割バックアップロールを備え、当該分割バックアップロールによってワークロールが支持される機構を備えた板圧延機による板圧延方法において、連れ廻りロールを軸方向に隣り合う２個以上の分割バックアップロールに跨るように接触させて押圧し、少なくとも１個の分割バックアップロールの回転に合わせて回転させ、その回転をロール表面の摩擦力を介してその他の分割バックアップロールに伝達し、これらの分割バックアップロールを同時にかつ同じ回転速度で回転伝達させることを特徴とする板圧延方法。
2. 少なくとも上下一方のロールアセンブリーが、軸方向に３以上に分割された無駆動の分割バックアップロールを備え、ワークロールと分割バックアップロールとの間に中間ロールが介在する板圧延機による板圧延方法において、連れ廻りロールを軸方向に隣り合う２個以上の分割バックアップロールに跨るように接触させて押圧し、少なくとも１個の分割バックアップロールの回転に合わせて回転させ、その回転をロール表面の摩擦力を介してその他の分割バックアップロールに伝達し、これらの分割バックアップロールを同時にかつ同じ回転速度で回転伝達させることを特徴とする板圧延方法。
3. 少なくとも上下一方のロールアセンブリーが、軸方向に３以上に分割された無駆動の分割バックアップロールを備え、当該分割バックアップロールによってワークロールが支持される機構を備えた板圧延機において、軸方向に隣り合う２個以上の無駆動の分割バックアップロールに跨り接触して回転する連れ廻りロールと、少なくとも１個の分割バックアップロールの回転をロール表面の摩擦力を介してその他の分割バックアップロールに伝達し、これらの分割バックアップロールを同時にかつ同じ回転速度で回転するように前記連れ廻りロールを分割バックアップロールに押圧する連れ廻りロール押圧装置とを備えたことを特徴とする板圧延機。
4. 少なくとも上下一方のロールアセンブリーが、軸方向に３以上に分割された無駆動の分割バックアップロールを備え、ワークロールと分割バックアップロールとの間に中間ロールが介在する板圧延機において、軸方向に隣り合う２個以上の無駆動の分割バックアップロールに跨り接触して回転する連れ廻りロールと、少なくとも１個の分割バックアップロールの回転をロール表面の摩擦力を介してその他の分割バックアップロールに伝達し、これらの分割バックアップロールを同時にかつ同じ回転速度で回転するように前記連れ廻りロールを分割バックアップロールに押圧する連れ廻りロール押圧装置とを備えたことを特徴とする板圧延機。
   
   

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