JP7495019B1

JP7495019B1 - 圧延機

Info

Publication number: JP7495019B1
Application number: JP2023577914A
Authority: JP
Inventors: 健朗吉本
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2022-08-17
Filing date: 2023-07-19
Publication date: 2024-06-04
Anticipated expiration: 2043-07-19
Also published as: WO2024038725A1

Abstract

本発明の圧延機は、ハウジングに配設される一対の上下ロール及び上下ロールをそれぞれ保持するロールチョックを備えた圧延機であって、ロールチョックのハウジング対向面、または、ハウジング対向面に対応するハウジング面の少なくとも一方に、振動低減機能を有するライナーを設けた。

Description

本発明は、圧延機に関する。

タンデム冷間圧延ライン等の圧延機では、金属帯の圧延を行う際に、圧延速度がある程度速いと、圧延機にチャタリングが発生し、被圧延材に板厚不良やチャタマークと呼ばれる板幅方向の模様が生じて、品質への悪影響を及ぼすことがある。チャタリングに対する一般的な対応としては、圧延機に振動を検出するセンサーを設けてモニタリングし、振動が発生しない速度域まで減速をして圧延を行う手法がとられている。しかしながら、この手法では生産効率を低下させてしまうため、従来から圧延機のチャタリングの原因となる振動を低減させるための数多くの提案がなされている。

特許文献１に記載の圧延機は、バックアップロールの軸受け本体に、バックアップロールを支持するハウジングの出側部材に当接する当接端面を設けている。そして、特許文献１には、軸受け本体の相反する側に上下方向の振動を制振する制振機構を介して、入側から出側になるほど被圧延材から離れる傾斜摺動面と、出側部材に当接する当接端面とを有する楔状部材を設けて、振動を低減させる技術が開示されている。

特許文献２には、圧延機のバックアップロールの２つのロールチョックの間または２つの圧力台の間に取り付けられた弾性を有する梁と、この梁に搭載された付加質量と付加質量の動きを制動するダンパを備えることにより、振動を低減させる技術が開示されている。

特開平８－１０８０７号公報特開平９－２６７１１０号公報

しかしながら、特許文献１及び２に開示された技術では、既設の圧延機への導入には大掛かりな設備改造が必須であり、時間や費用面の観点から困難である。また、特許文献１及び２に開示された技術では、ハウジングやロールチョックへの加工及び改造を伴うために生産ラインを止めることによる生産ロスが発生するという課題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、生産ロスを抑えつつ、安価にチャタリングの原因となる振動を低減させることができる圧延機を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、
（１）本発明に係る圧延機は、ハウジングに配設される一対の上下ロール及び前記上下ロールをそれぞれ保持するロールチョックを備えた圧延機であって、前記ロールチョックのハウジング対向面、または、前記ハウジング対向面に対応するハウジング面の少なくとも一方に、振動低減機能を有するライナーを設けたことを特徴とするものである。

（２）本発明に係る圧延機は、上記（１）の発明において、前記ライナーは、制振材を用いて構成されることを特徴とするものである。

（３）本発明に係る圧延機は、上記（２）の発明において、前記制振材は、粘弾性体であり、前記ライナーは、金属材料からなるライナー本体部と、前記ライナー本体部を覆う前記粘弾性体とによって構成されることを特徴とするものである。

（４）本発明に係る圧延機は、上記（１）乃至（３）のいずれか１つの発明において、前記上下ロールは、被圧延材を挟んで上下に配置される一対のワークロールと、前記一対のワークロールにそれぞれ接する一対の中間ロールと、前記一対の中間ロールにそれぞれ接する一対のバックアップロールと、のうちの少なくとも１つであることを特徴とするものである。

本発明に係る圧延機は、生産ロスを抑えつつ、安価にチャタリングの原因となる振動を低減させることができるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る圧延機の模式図である。図２（ａ）は、ワークロールチョックライナーをおもて側から見た模式図である。図２（ｂ）は、ワークロールチョックライナーを裏側から見た模式図である。図３は、ワークロールチョックライナーの図２（ａ）におけるＡ－Ａ断面を示した図である。図４は、ワークロールチョックにワークロールチョックライナーをボルトによって固定した状態を示す図である。図５は、実施形態に係る圧延機の他例の模式図である。図６（ａ）は、実施形態に係る圧延機で圧延した際の振動のＦＦＴ解析の結果を示したグラフである。図６（ｂ）は、比較例に係る圧延機で圧延した際の振動のＦＦＴ解析の結果を示したグラフである。

以下に、本発明に係る圧延機の実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。

図１は、実施形態に係る圧延機１の模式図である。図１に示すように、実施形態に係る圧延機１は、ハウジング２、上側及び下側にそれぞれ設けられた一対のワークロール３ａ，３ｂ、一対の中間ロール５ａ，５ｂ、及び、バックアップロール７ａ，７ｂなどを備えている。一対の中間ロール５ａ，５ｂは、ワークロール３ａ，３ｂにそれぞれ接している。バックアップロール７ａ，７ｂは、中間ロール５ａ，５ｂにそれぞれ接している。実施形態に係る圧延機１は、被圧延材である鋼板Ｓに対して圧延処理を実施する６段圧延機である。鋼板Ｓの鋼種としては、例えば、自動車外板用鋼板などである。なお、本発明は、６段圧延機に限るものではなく、中間ロールを持たない４段からなる４段圧延機や６段を超える多段圧延機にも適用することができる。

図１に示すように、ハウジング２には、ワークロールチョック４ａとワークロールチョック４ｂと中間ロールチョック６ａと中間ロールチョック６ｂとバックアップロールチョック８ａとバックアップロールチョック８ｂとが配設されている。ワークロールチョック４ａは、上側のワークロール３ａの軸線方向の一端を回転自在に支持する。ワークロールチョック４ｂは、下側のワークロール３ｂの軸線方向の一端を回転自在に支持する。中間ロールチョック６ａは、上側の中間ロール５ａの軸線方向の一端を回転自在に支持する。中間ロールチョック６ｂは、下側の中間ロール５ｂの軸線方向の一端を回転自在に支持する。バックアップロールチョック８ａは、上側のバックアップロール７ａの軸線方向の一端を回転自在に支持する。バックアップロールチョック８ｂは、下側のバックアップロール７ｂの軸線方向の一端を回転自在に支持する。

また、ワークロール３ａ，３ｂの軸線方向と直交する幅方向において、ワークロールチョック４ａ，４ｂのハウジング対向面には、それぞれワークロールチョックライナー９ａ，９ｂが設けられている。ハウジング２において、前記幅方向でワークロールチョック４ａ，４ｂと対向する部分には、ハウジングブロック１０ａ，１０ｂが設けられている。ハウジングブロック１０ａ，１０ｂの前記幅方向において、ワークロールチョック４ａ，４ｂと対向する面には、それぞれハウジングライナー１１ａ，１１ｂが設けられている。なお、ワークロールチョック４ａ，４ｂと対向する面は、ワークロールチョック４ａ，４ｂのハウジング対向面に対応するハウジング面である。そして、ワークロールチョックライナー９ａ，９ｂと、ハウジングライナー１１ａ，１１ｂとは、それぞれ互いの対向する面を接触させて配置されている。また、ワークロールチョックライナー９ａとハウジングライナー１１ａとの間、及び、ワークロールチョックライナー９ｂとハウジングライナー１１ｂとの間には、グリスなどの潤滑油が充填されている。

なお、図１には示していないが、ワークロール３ａ，３ｂの軸線方向の他端にも、それぞれ、ワークロールチョック、ワークロールチョックライナー、ハウジングブロック、及び、ハウジングライナーが配置されている。また、図１には示していないが、中間ロール５ａ，５ｂの軸線方向の他端にも、それぞれ中間ロールチョックが配置されている。また、図１には示していないが、バックアップロール７ａ，７ｂの軸線方向の他端にも、それぞれバックアップロールチョックが配置されている。

また、以下の説明において、ワークロール３ａ，３ｂについて、それぞれ特に区別しない場合には、単にワークロール３とも記す。また、以下の説明において、ワークロールチョック４ａ，４ｂについて、それぞれ特に区別しない場合には、単にワークロールチョック４とも記す。また、以下の説明において、中間ロール５ａ，５ｂについて、それぞれ特に区別しない場合には、単に中間ロール５とも記す。また、以下の説明において、中間ロールチョック６ａ，６ｂについて、それぞれ特に区別しない場合には、単に中間ロールチョック６とも記す。また、以下の説明において、バックアップロール７ａ，７ｂについて、それぞれ特に区別しない場合には、単にバックアップロール７とも記す。また、以下の説明において、バックアップロールチョック８ａ，８ｂについて、それぞれ特に区別しない場合には、単にバックアップロールチョック８とも記す。また、以下の説明において、ワークロールチョックライナー９ａ，９ｂについて、それぞれ特に区別しない場合には、単にワークロールチョックライナー９とも記す。また、以下の説明において、ハウジングブロック１０ａ，１０ｂについて、それぞれ特に区別しない場合には、単にハウジングブロック１０とも記す。また、以下の説明において、ハウジングライナー１１ａ，１１ｂについて、それぞれ特に区別しない場合には、単にハウジングライナー１１とも記す。

図２（ａ）は、ワークロールチョックライナー９をおもて側から見た模式図である。図２（ｂ）は、ワークロールチョックライナー９を裏側から見た模式図である。図３は、ワークロールチョックライナー９の図２（ａ）におけるＡ－Ａ断面を示した図である。なお、本実施形態において、ワークロールチョックライナー９におけるおもて側とは、ワークロールチョックライナー９を圧延機１に装着した際に、ワークロールチョックライナー９の厚み方向でハウジングライナー１１と接触する側である。また、ワークロールチョックライナー９における裏側とは、ワークロールチョックライナー９を圧延機１に装着した際に、ワークロールチョックライナー９の厚み方向でワークロールチョック４と接触する側である。

実施形態に係るワークロールチョックライナー９は、真鍮などの金属材料からなるライナー本体部９１と、振動低減機能を有する振動低減手段としての制振材である粘弾性体９２とによって構成されている。なお、ライナー本体部９１の材質としては、金属材料に限定されるものではなく、ボルトでの固定に耐える強度があればよく、例えば、粘弾性体９２よりも剛性が大きい樹脂材料やセラミクス材料などであってもよい。

ライナー本体部９１は、ワークロール３の軸線方向に長尺な板状部材であって、裏側の縁部が全周にわたって切りかかれて一段下がっており、厚み方向でワークロールチョック４側に凸形状をなしている。

粘弾性体９２は、ライナー本体部９１よりも大きな板状部材であって、ライナー本体部９１を内包可能なようにライナー本体部９１の外郭形状（凸形状）に沿った内部空間を有する。これとともに、粘弾性体９２は、ライナー本体部９１の裏側における縁部以外の面が露出するように、裏側の一部が開口している。そして、粘弾性体９２の裏側の縁部がライナー本体部９１の裏側の一段下がった縁部に引っ掛かるように、粘弾性体９２がライナー本体部９１を覆った状態で、ライナー本体部９１に対して粘弾性体９２が接着剤によって貼り付けられて固定されている。このように、粘弾性体９２の裏側の縁部をライナー本体部９１の裏側の一段下がった縁部に引っ掛かけて、粘弾性体９２がライナー本体部９１を包み込む。これによって、ライナー本体部９１のおもて側の面だけに板状の粘弾性体９２を接着剤で貼り付けて固定させる場合よりも、固定強度を高めることができる。なお、ライナー本体部９１に対して粘弾性体９２を固定する方法としては、例えば、ライナー本体部９１に対して粘弾性体９２をボルトなどの締結部材によって締結して固定するようにしてもよい。また、ライナー本体部９１に対して粘弾性体９２を固定する方法としては、例えば、ライナー本体部９１に対して粘弾性体９２を接着剤と締結部材とによって固定するようにしてもよい。

粘弾性体９２としては、例えば、耐熱性及び耐水性に優れた制振ゴムを使用すればよい。また、粘弾性体９２は、振動低減の効果を得るために、例えば、使用環境温度（冷間圧延の場合は４０［℃］～８０［℃］、好ましくは５０［℃］～６０［℃］）において、低減したい周波数帯（１００～１０００Ｈｚ）で損失係数０．２以上の特性を有するものが好適である。また、図３に示すように、少なくとも厚み方向でハウジング側における粘弾性体９２の厚みｔとしては、例えば、ワークロールチョックライナー９を圧延機１に装着可能な粘弾性体９２の最大の厚みを上限値とすればよい。そして、より十分な制振効果を得るために粘弾性体９２の厚みｔとしては、１［ｍｍ］以上１５［ｍｍ］以下とすることが好ましい。

ライナー本体部９１には、厚み方向で貫通した貫通孔９１１が複数設けられている。粘弾性体９２には、ライナー本体部９１の貫通孔９１１よりも大径であって貫通孔９１１と連通するように、厚み方向で貫通した複数の貫通孔９２２が設けられている。これにより、ワークロールチョックライナー９には、ライナー本体部９１の貫通孔９１１と粘弾性体９２の貫通孔９２２とを連通させて、厚み方向でワークロールチョックライナー９を貫通するボルト孔９４が複数設けられている。そして、図４に示すように、ワークロールチョックライナー９は、複数のボルト孔９４にそれぞれ挿通された複数のボルト９３によって、ワークロールチョック４のハウジングライナー１１と対向する側の側面に固定される。そして、実施形態に係る圧延機１においては、ワークロールチョックライナー９とハウジングライナー１１とを接触させる。これにより、実施形態に係る圧延機１においては、ワークロールチョックライナー９の粘弾性体９２の制振機能により、圧延機１内で発生したチャタリングの原因となる振動を低減させることができる。また、実施形態に係る圧延機１においては、ワークロールチョックライナー９を、金属材料からなるライナー本体部９１と粘弾性体９２とによって構成している。これにより、粘弾性体などの制振材のみでワークロールチョックライナー９を構成する場合よりも、ワークロールチョックライナー９の剛性を高めることができ、長期的に振動に晒されるワークロールチョックライナー９の長寿命化を図ることが可能となる。

また、ワークロールチョックライナー９のおもて側において、粘弾性体９２のおもて面９２１には、２つの円が横並びで交わった形状の溝９２３が設けられている。この溝９２３は、ワークロールチョックライナー９とハウジングライナー１１との間に充填するグリスが留まり易くなるように設けられているが、この形状には特に限定されない。そして、実施形態に係る圧延機１においては、ワークロールチョックライナー９とハウジングライナー１１との間に充填されたグリスによる制振機能によっても、チャタリングの原因となる振動を低減させることができる。なお、溝９２３の深さは、実施形態に係るワークロールチョックライナー９のように粘弾性体９２に溝９２３を設けることにより、金属材料のみからなるワークロールチョックライナーに溝９２３と同様のグリス用の溝を設けた場合よりも浅くすることが可能となる。

図５は、実施形態に係る圧延機１の他の構成例を示した図である。図５に示した圧延機１は、中間ロール５ａ，５ｂの軸線方向と直交する幅方向において、中間ロールチョック６ａ，６ｂのハウジング対向面には、それぞれ中間ロールチョックライナー１２ａ，１２ｂが設けられている。また、ハウジング２において、中間ロール５ａ，５ｂの幅方向で中間ロールチョック６ａ，６ｂと対向する部分には、ハウジングブロック１３ａ，１３ｂが設けられている。ハウジングブロック１３ａ，１３ｂの前記幅方向において、中間ロールチョック６ａ，６ｂと対向する面（中間ロールチョック６ａ，６ｂのハウジング対向面に対応するハウジング面）には、それぞれハウジングライナー１４ａ，１４ｂが設けられている。そして、中間ロールチョックライナー１２ａ，１２ｂと、ハウジングライナー１４ａ，１４ｂとは、それぞれ互いの対向する面を接触させて配置されている。また、中間ロールチョックライナー１２ａとハウジングライナー１４ａとの間、及び、中間ロールチョックライナー１２ｂとハウジングライナー１４ｂとの間には、グリスなどの潤滑油が充填されている。

また、図５に示した圧延機１は、バックアップロール７ａ，７ｂの軸線方向と直交する幅方向において、バックアップロールチョック８ａ，８ｂのハウジング対向面には、それぞれバックアップロールチョックライナー１５ａ，１５ｂが設けられている。また、ハウジング２において、バックアップロール７ａ，７ｂの幅方向でバックアップロールチョック８ａ，８ｂと対向する部分には、ハウジングブロック１６ａ，１６ｂが設けられている。ハウジングブロック１６ａ，１６ｂの前記幅方向において、バックアップロールチョック８ａ，８ｂと対向する面（バックアップロールチョック８ａ，８ｂのハウジング対向面に対応するハウジング面）には、それぞれハウジングライナー１７ａ，１７ｂが設けられている。そして、バックアップロールチョックライナー１５ａ，１５ｂと、ハウジングライナー１７ａ，１７ｂとは、それぞれ互いの対向する面を接触させて配置されている。また、バックアップロールチョックライナー１５ａとハウジングライナー１７ａとの間、及び、バックアップロールチョックライナー１５ｂとハウジングライナー１７ｂとの間には、グリスなどの潤滑油が充填されている。

なお、以下の説明において、中間ロールチョックライナー１２ａ，１２ｂについて、それぞれ特に区別しない場合には、単に中間ロールチョックライナー１２とも記す。また、以下の説明において、バックアップロールチョックライナー１５ａ，１５ｂについて、それぞれ特に区別しない場合には、単にバックアップロールチョックライナー１５とも記す。また、以下の説明において、ハウジングブロック１３ａ，１３ｂ，１６ａ，１６ｂについて、それぞれ特に区別しない場合には、単にハウジングブロック１３，１６とも記す。また、以下の説明において、ハウジングライナー１４ａ，１４ｂ，１７ａ，１７ｂについて、それぞれ特に区別しない場合には、単にハウジングライナー１４，１７とも記す。

また、図５には示していないが、中間ロール５ａ，５ｂの軸線方向の他端、及び、バックアップロール７ａ，７ｂの軸線方向の他端にも、それぞれ、中間ロールチョックライナー、バックアップロールチョックライナー、ハウジングブロック、及び、ハウジングライナーが配置されている。また、図５に示した圧延機１のその他の構成については、図１に示した圧延機１と同様である。

図５に示した圧延機１においては、ワークロールチョックライナー９、中間ロールチョックライナー１２、バックアップロールチョックライナー１５、及び、各ハウジングライナー１１，１４，１７の１つ以上に、図２～図４を用いて説明したような、振動低減機能を有する振動低減手段（粘弾性体）が設けられたチョックライナーまたはハウジングライナーを適用する。これにより、図５に示した圧延機１においては、チャタリングの原因となる振動を低減させることができる。

一方で、チャタリングの原因となる振動の大きさは、圧延機１内で駆動ロールに近い箇所で最も大きくなる。そのため、図５に示すような圧延機１においては、バックアップロールチョックライナー１５よりもワークロールチョックライナー９に、本発明の前記振動低減手段（粘弾性体）が設けられたチョックライナーを適用するのが望ましい。また、図５に示すような圧延機１においては、ハウジングライナー１７よりもハウジングライナー１１へ、本発明の前記振動低減手段（粘弾性体）が設けられたハウジングライナーを適用するのが望ましい。さらには、追加で他の箇所のライナーに、本発明の前記振動低減手段（粘弾性体）が設けられたチョックライナーまたはハウジングライナーを適用することが望ましい。前記他の箇所のライナーとしては、例えば、中間ロールチョックライナー１２、バックアップロールチョックライナー１５、及び、ハウジングライナー１４，１７の少なくとも１つである。

図６（ａ）は、実施形態に係る圧延機１で圧延した際の振動のＦＦＴ解析の結果を示したグラフである。図６（ｂ）は、比較例に係る圧延機で圧延した際の振動のＦＦＴ解析の結果を示したグラフである。なお、実施形態に係る圧延機１は、金属製のライナー本体部９１と粘弾性体９２とで構成されたワークロールチョックライナー９を備えている。また、実施形態に係る圧延機１において、粘弾性体９２の厚みｔは３［ｍｍ］である。一方、比較例に係る圧延機は、金属製のワークロールチョックライナーを備えている。また、実施形態に係る圧延機１と、比較例に係る圧延機とは、それぞれが備えるワークロールチョックライナーが異なる以外は同様の構成である。

実施形態に係る圧延機１と比較例に係る圧延機とを比較すると、品質に影響のある周波数帯における振動強度が、実施形態に係る圧延機１では比較例に係る圧延機に対して約８０［％」低減しており、良好な振動低減の結果が得られた。

以上、実施形態に係る圧延機１においては、圧延条件に適したワークロール３などの交換のタイミングなどで定期的に交換する部品であるワークロールチョックライナー９などの各ライナーに本発明を適用するだけで、次の効果を得ることができる。すなわち、実施形態に係る圧延機１は、圧延機１の大掛かりな改造を伴わずに安価な手段によって、圧延時に発生するチャタリングの原因となる振動を低減することができるとともに、必要以上に生産ラインを止める必要がなく、生産ロスの発生を抑制できる。また、実施形態に係る圧延機１においては、被圧延材である鋼板Ｓが薄いほど圧延速度が上がりチャタリングの原因となる振動の影響が大きくなり、同じ圧延速度であっても鋼板Ｓが硬いほどチャタリングの原因となる振動の影響を受けやすくなる。そのため、実施形態に係る圧延機１においいては、鋼板Ｓとして薄鋼板や硬質鋼板を圧延する際に、本発明を適用することよって上述した効果をより奏することができる。

本発明は、生産ロスを抑えつつ、安価にチャタリングの原因となる振動を低減させることができる圧延機を提供することができる。

１圧延機
２ハウジング
３，３ａ，３ｂワークロール
４，４ａ，４ｂワークロールチョック
５，５ａ，５ｂ中間ロール
６，６ａ，６ｂ中間ロールチョック
７，７ａ，７ｂバックアップロール
８，８ａ，８ｂバックアップロールチョック
９，９ａ，９ｂワークロールチョックライナー
１０，１０ａ，１０ｂハウジングブロック
１１，１１ａ，１１ｂハウジングライナー
１２，１２ａ，１２ｂ中間ロールチョックライナー
１３，１３ａ，１３ｂハウジングブロック
１４，１４ａ，１４ｂハウジングライナー
１５，１５ａ，１５ｂバックアップロールチョックライナー
１６，１６ａ，１６ｂハウジングブロック
１７，１７ａ，１７ｂハウジングライナー
９１ライナー本体部
９２粘弾性体
９３ボルト
９４ボルト孔
９１１貫通孔
９２２貫通孔
９２３溝

Claims

ハウジングに配設される一対の上下ロール及び前記上下ロールをそれぞれ保持するロールチョックを備えた圧延機であって、
前記ロールチョックのハウジング対向面、または、前記ハウジング対向面に対応するハウジング面の少なくとも一方に、振動低減機能を有するライナーを設けており、
前記ライナーは、制振材を用いて構成されており、
前記制振材は、４０［℃］～８０［℃］において、１００～１０００Ｈｚでの損失係数が０．２以上の粘弾性体であり、
前記ライナーは、金属材料からなるライナー本体部と、前記ライナー本体部を覆う前記粘弾性体とによって構成されており、
前記粘弾性体として制振ゴムを用いることを特徴とする圧延機。
前記上下ロールは、被圧延材を挟んで上下に配置される一対のワークロールと、前記一対のワークロールにそれぞれ接する一対の中間ロールと、前記一対の中間ロールにそれぞれ接する一対のバックアップロールと、のうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の圧延機。