JP5669403B2 - ロールオフセット機構を備えたクラスタ型多段圧延機 - Google Patents

Description

本発明は、ワークロールを主に水平方向に移動させるロールオフセット機構を備えたクラスタ型多段圧延機に関する。

周知の如く、箔材などの圧延材を圧延する際には多段圧延機が用いられる。多段圧延機としては、ワークロールを支持する中間ロールと中間ロールを支持するバックアップロールとが葡萄の房のように扇状に広がる「クラスタ型の多段圧延機」が用いられることが一般的である。このようなクラスタ型多段圧延機としては、６段、１２段、１４段、２０段のものがある（例えば、特許文献１参照）。

特公平７−１２４８３号公報

ところで、特許文献１に開示された多段圧延機を用いて、圧延材を圧延する際には、圧延機の出側（下流側）において、圧延材の圧延方向（長手方向）の端部が上方向又は下方向に反ったりする「長手方向の板曲がり」や、圧延材の幅方向の端部が上方向又は下方向に反ったりする「幅方向の板曲がり」が発生する場合がある。これは、薄板圧延において、圧延材の上面と下面との潤滑状態の差異などにより、上面と下面との伸びが異なることが原因の１つと考えられる。

このような長手方向の板曲がりや幅方向の板曲がり（以降、両者を併せて「板曲がり」と呼ぶ）は、ステンレス材など単一材料で構成された圧延材でも発生するが、異形断面の圧延材や２種以上の異なる材料を板厚方向に積層した積層材においては顕著となる場合が多く、問題となっていた。
しかしながら、特許文献１に開示されるような従来からのクラスタ型多段圧延機は、上述した板曲がりを解決するものとはなっていなかった。

そこで、本発明は、上記問題点を鑑み、圧延後の圧延材が上方向又は下方向に反る「板曲がり」を可及的に抑制できる機構を備えたクラスタ型多段圧延機を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明に係るクラスタ型多段圧延機は、圧延材を圧延するワークロールと、該ワークロールを支持するバックアップロールとを有するクラスタ型多段圧延機であって、前記ワークロールを圧延材の圧延方向に沿った水平方向に移動させるべく、前記バックアップロールを当該バックアップロールの軸支持部とともに水平方向にシフトさせるロールオフセット機構が備えられていることを特徴とする。

本願出願人は、板曲がりを防止すべく鋭意研究を重ね、過去の操業実績における圧延状況の解析などを行った。その結果、上下のワークロールを圧延材の圧延方向に沿った水平方向に移動させオフセットすれば、板曲がりが防止できることを知見した。
しかしながら、従来からあるクラスタ型多段圧延機には、上下のワークロールを水平オフセットさせる機構は備えられていない。そのため、従来の多段圧延機に備えられているクラウンコントロール装置を用いて、ワークロールを水平オフセットすることも考えられるが、クラウンコントロール装置は、板形状を制御するための装置であり、板曲がり防止のためのオフセットと板形状の制御とを同時に行う、すなわち複数の目的を一種類のアクチュエータで達成しようとしても、各種制約条件が伴い困難であった。

そこで、本発明のクラスタ型多段圧延機には、バックアップロールを水平方向にシフトさせるロールオフセット機構を設けるようにし、この機構でバックアップロールを水平シフトさせることで、連鎖的にワークロールを水平方向のみに移動可能とし、「板曲がり」を可及的に抑制可能としている。
なお、好ましくは、前記ロールオフセット機構は、前記ワークロールから最も離れた位置にある最外側のバックアップロールを水平方向にシフトさせるように構成されているとよい。

さらに好ましくは、前記ロールオフセット機構は、最外側のバックアップロールのうち、圧延方向に沿って最も上流側のバックアップロールと最も下流側のバックアップロールとを同方向にシフトさせるように構成されているとよい。
前記ロールオフセット機構を、圧延材より下方側のバックアップロール及び／又は上方側のバックアップロールに配設するとよい。
なお、本発明にかかるクラスタ型多段圧延機の最も好ましい形態は、圧延材を圧延する
ワークロールと、該ワークロールを支持するバックアップロールとを有するクラスタ型多段圧延機であって、前記ワークロールを圧延材の圧延方向に沿った水平方向に移動させるべく、前記バックアップロールを当該バックアップロールの軸支持部とともに水平方向にシフトさせるロールオフセット機構が備えられ、前記ロールオフセット機構は、前記ワークロールから最も離れた位置にある最外側のバックアップロールを水平方向にシフトさせ、前記最外側のバックアップロールのうち、圧延方向に沿って最も上流側のバックアップロールと最も下流側のバックアップロールとを同方向にシフトさせるように構成されていることを特徴とする。

本発明のクラスタ型多段圧延機を用いることで、圧延後の圧延材の板曲がりを可及的に抑制できる。加えて、板厚制御も良好に行える。

クラスタ型多段圧延機（１２段）を模式的に示した正面図である。 ロールオフセット機構の一例を示した斜視図である。 バックアップロールの水平シフトに伴い、ワークロールが水平にオフセットする様子を１２段のクラスタ型多段圧延機で模式的に示した図である。 他のクラスタ型多段圧延機を模式的に示した図であり、（ａ）は２０段多段圧延機、（ｂ）は１４段多段圧延機、（ｃ）は６段多段圧延機を示す。 バックアップロールの水平シフトに伴い、ワークロールが上下にオフセットする様子を１２段のクラスタ型多段圧延機で模式的に示した図である。

以下、本発明の実施形態を、図を基に説明する。
なお、以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
図１は、本発明に係るクラスタ型多段圧延機１（以降、単に多段圧延機と呼ぶこともある）を示したもので、１２段圧延機となっている。

多段圧延機１は、ステンレス材など単一材料や２種以上の異なる材料を板厚方向に積層した積層材などの圧延材２を箔材などの薄板に圧延加工するもので、上下一対に配置されたワークロール３を有している。
各ワークロール３は、複数（２つ）の中間ロール４で支持され、中間ロール４は、最外側に位置する複数（３つ）のバックアップロール５で支持されている。言い換えるならば、図１に示すように、中間ロール４及びバックアップロール５は、ワークロール３，３を中心として葡萄の房のように扇状に広がった配置（クラスタ型）とされている。なお、ここでいう最外側は、ワークロール３から最も離れた位置にあるという意味である。

最外側のバックアップロール５は、軸受ベアリング等を内蔵した軸支持部６を介して、ミルハウジング７に回転自在に支持されており、他のロールは遊転状態となっている。なお、本実施形態のクラスタ型多段圧延機１は、ワークロール３に接する中間ロール４を駆動モータ（図示せず）で駆動している。
前述した一対のワークロール３，３間を上流側（図１の左側）から下流側（図１の右側）に向けて圧延材２が通過しその厚み方向に圧延される。ワークロール３の入側及び出側のそれぞれに、圧延パスラインに沿って圧延材２を円滑に案内するためのストリップガイド機構８が設けられている。

加えて、本実施形態のクラスタ型多段圧延機１には、ワークロール３，３を圧延材２の圧延方向に沿った方向（以降、単に水平方向とのみ記することもある）に移動させるべく、バックアップロール５を水平方向にシフトさせるロールオフセット機構１０が備えられている。
図１に示すように、ロールオフセット機構１０はバックアップロール５ａに備えられている。このバックアップロール５ａは、圧延材２の下側に位置する最外側のバックアップロールであって、圧延方向に沿って最も上流側に位置するものである。同様に、最も下流側のバックアップロール５ｂにもロールオフセット機構１０が備えられている。

各ロールオフセット機構１０を連動するように制御することで、バックアップロール５ａ，５ｂを同方向にシフトさせるように構成されている。すなわち、図１において、「＋」で中心が示されているバックアップロール５ａ，５ｂが、ロールオフセット機構１０により水平シフトされる。
図２には、最上流側のバックアップロール５ａを動かすロールオフセット機構１０が斜視で示されている。図２の紙面左斜め下の部分が本機構の正面であり、図１に現れている部分である。

この図に示すように、バックアップロール５ａは、長尺状の第１支持体１１に沿った形で当該第１支持体１１に軸支持部６を介して回転自在に支持されている。この第１支持体１１の裏面側（バックアップロール５ａとは反対側）は、バックアップロール５ａの軸心方向に沿った傾斜面１２とされている。この傾斜面１２と所定間隔をおいて、長尺の平板状に形成され且つミルハウジング７に固定された第２支持体１３が配備されている。第１支持体１１（第１支持体１１の傾斜面１２）と第２支持体１３との間には、長手方向にくさび形状をしたウエッジ部材１４が、バックアップロール５ａの軸心方向に沿って出退自在となっている。

ウエッジ部材１４は、その基端側に設けられている駆動部１５により出退駆動され、ウエッジ部材１４が進出（支持体１１，１３間に挿入）すれば、第１支持体１１と第２支持体１３との隙間が開き、ひいては、矢印Ａ側（圧延方向下流側）にバックアップロール５ａが移動することとなる。ウエッジ部材１４が退出（支持体１１，１３間から引き抜かれる）すれば、第１支持体１１と第２支持体１３との隙間が小さくなり、ひいては、矢印Ｂ側（圧延方向上流側）にバックアップロール５ａが移動することとなる。

なお、ロールオフセット機構１０としては、他の構成も採用可能であって、バックアップロール５ａ，５ｂの軸支持部６を水平移動可能に構成し、当該軸支持部６を油圧シリンダ等で移動させるようにしてもよい。また、前述の特許文献１に開示されているような、バックアップロール５に備えられているロール偏心装置（クラウン量調整装置）を利用してもよい。すなわち、軸支持部６（サドル）内の偏心リングの偏心量を全て同じとした上で、バックアップロール５ａ，５ｂを回転させると、バックアップロール５ａ，５ｂが所定量だけ水平方向にシフトするようになる。

図３に示すように、上述した一対のロールオフセット機構１０を用いて、最上流側のバックアップロール５ａと最下流側のバックアップロール５ｂとを同じ方向（例えば、上流側）にシフトさせると、最外側のバックアップロール５ａの上に接載している中間ロール４が上流側に移動し、それに連動して、中間ロール４に接載しているワークロール３が上流側に移動する。これは、山積された丸太材において、下層側の丸太材を水平に移動させた場合、それに連動して上側の丸太材の位置が移動することと同じ状況である。

ワークロール３のオフセット量、言い換えるならば、最外側のバックアップロール５ａ，５ｂの水平移動量は、圧延材２の材質（単一材か積層材か）、圧延材２の断面形状（異形断面か否か）、潤滑の状況などにより異なる。例えば、下層が延びやすく上層が延びにくい積層材であって、多段圧延機１の出側（下流側）で上に反るような板曲がり状況の場合、多くは、下側のバックアップロール５を上流側にオフセットさせると好ましい結果が得られる。

ところで、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
例えば、実施の形態において、一対のロールオフセット機構１０を、圧延材２の下方側に位置するバックアップロール５ａ，５ｂに取り付けた多段圧延機１を例示したが、それに限定はされない。圧延材２より上方側のバックアップロール５に配設し、図１で「×」を記したバックアップロール５ｃ、５ｄを水平方向に移動させてもよい。ロールオフセット機構１０を、圧延材２より下方側のバックアップロール５ａ，５ｂと上側のバックアップロール５ｃ，５ｄとの両方に取り付けてもよい。

また、図１における「＋」を記したバックアップロール５ａ，５ｂの代わりに、最上流側又は最下流側に位置しないバックアップロール５ｅ（△を記したロール）を水平方向シフトさせてもよい。
図４に示すように、２０段、１４段、６段のクラスタ型多段圧延機にロールオフセット機構を設け、本発明の技術を採用することも可能である。その場合、「＋」及び／又は「×」を中心に記したバックアップロールを水平方向にシフトさせ、下側及び／又は上側のワークロールを水平方向にオフセットさせるとよい。

なお、本発明におけるワークロール３を水平方向オフセットに関しては、若干の上下方向（板厚方向）の移動や上下方向のオフセットが伴っていても何ら問題はない。
ところで、本発明の技術は、バックアップロール及びワークロールがクラスタ型に配備されていない多段圧延機（例えば、バックアップロール及びワークロールが略垂直に配備されている圧延機）への適用は難しいと考える。

ところで、図５に示すように、本発明に係る一対のロールオフセット機構１０を用いて、最上流側のバックアップロール５ａと最下流側のバックアップロール５ｂとを水平方向で且つ互いに反対方向（近接方向又は離反方向）にシフトさせることも可能である。
例えば、最外側のバックアップロール５ａを下流側に向けて水平シフトすると共に最外側のバックアップロール５ｂを上流側に向けて同量だけ水平シフトすると、中間ロール４が上方側に移動し、中間ロール４に接載しているワークロール３が上方（圧延材の圧延方向に略垂直方向で上側）に移動する。

逆に、最外側のバックアップロール５ａを上流側に向けて水平シフトすると共に最外側のバックアップロール５ｂを下流側に向けて同量だけ水平シフトすると、中間ロール４が下方側に移動し、中間ロール４に接載しているワークロール３が下方に移動する。
このように、一対のロールオフセット機構１０を同時に同量だけ反対方向に水平移動させることで、ワークロール３を上下動させることができ、板厚制御を行うことが可能となる。

ロールオフセット機構１０の作動、すなわちワークロール３の上下移動は、圧延中に行うことが好ましいが、圧延開始前に行うことも可能である。なお、ロールオフセット機構１０によるワークロール３の水平移動は、圧延開始前に行うことが好ましいが、圧延中に行うことも可能である。
なお、ロールオフセット機構１０をバックアップロール５ａ，５ｂではなく、下側バックアップロール５ｅの下方側及び／又は上側バックアップロールの上方側に取り付け、バックアップロール５ｅを上下動可能とすることで、板厚制御を意図したワークロール３の上下動も実現可能である。

本発明は、クラスタ型多段圧延機に好適である。

１ クラスタ型多段圧延機
２ 圧延材
３ ワークロール
４ 中間ロール
５ バックアップロール
５ａ，５ｃ 最上流側のバックアップロール
５ｂ，５ｄ 最下流側のバックアップロール
６ 軸支持部
７ ミルハウジング
８ ストリップガイド装置
１０ ロールオフセット機構
１１ 第１支持体
１２ 傾斜面
１３ 第２支持体
１４ ウエッジ部材
１５ 駆動部

Claims (2)

1. 圧延材を圧延するワークロールと、該ワークロールを支持するバックアップロールとを有するクラスタ型多段圧延機であって、
   前記ワークロールを圧延材の圧延方向に沿った水平方向に移動させるべく、前記バックアップロールを当該バックアップロールの軸支持部とともに水平方向にシフトさせるロールオフセット機構が備えられ、
   前記ロールオフセット機構は、前記ワークロールから最も離れた位置にある最外側のバックアップロールを水平方向にシフトさせ、前記最外側のバックアップロールのうち、圧延方向に沿って最も上流側のバックアップロールと最も下流側のバックアップロールとを同方向にシフトさせるように構成されていることを特徴とするクラスタ型多段圧延機。
2. 前記ロールオフセット機構を、圧延材より下方側のバックアップロール及び／又は上方側のバックアップロールに配設することを特徴とする請求項１に記載のクラスタ型多段圧延機。

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