JPH01241325A - 形状矯正方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は平坦度を向上させる形状矯正方法およびその装
置に関する。

〔従来の技術〕

厚鋼板の製造工程において、鋼板の使用者側からの平坦
度向上要求に応じるため、熱間圧延、冷却、熱処理など
の各工程の改善が進んでいるが、現状技術ではやはり形
状矯正工程が不可欠となっている。

形状矯正には、通常ローラーレベリング装置（ローラー
レベラー）が用いられるが、ローラーレベラーは仮反り
を無くす効果、残留応力を軽減する効果は大きいが、３
次元的な形状不良（中伸び、耳波、２番伸び、中端伸び
など）を矯正する能力は高くない。この３次元的な形状
不良の矯正のため板厚の薄い帯鋼分野では、繰り返し曲
げ中に高い張力を付加するテンションレベラーが用いら
れて来た。

ところが、断面積の大きい板厚の分野では、与えるべき
張力の絶対値が大きいこと、切板状態の厚鋼板に張力を
与える困難性もあり、テンションレベラーは実用化され
ていなかったが、最近になり、昭和６１年塑性加工春季
講演会論文集、　（１９８６）　。

３１１〜３１４頁に示されるような２台のレベラー間で
速度差を付けて張力を与える方法とか、特開昭６１−１
１１７２０号公報に示される様にレベラー出側に備えた
ピンチロールとレベラー本体の駆動モータを電流制御し
て張力を発生させる方法などが開発され、通常のローラ
ーレベラーよりはるかに形状矯正能力が高いことが報告
されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、これらの張力を付加する設備改造は、矯正す
べき対象の厚鋼板が板厚、板幅とも大きいため、巨大な
設備投資を伴うことと、レベラーだけで構成される従来
設備に対して張力を与える装置の設置場所が新たに必要
となるなどの欠点を有する。

また、張力付加により形状矯正能力は高まっていても、
上記２台のレベラーを使う方法、ブレーキを使う方法と
も、張力の掛からない部分が各装置間距離程度は必ずで
きるため、この部分の形状矯正をどうするかなどの問題
を含んでいる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、通常のギヤトレインで１台の電動機で駆
動されるローラーレベラーで発生するトルク循環の解決
策を検討する中で、通常のローラーレベラーに大幅な改
造を加えずとも、繰り返し曲げ中に張力を付加できる方
法を見出し、３次元的な形状不良を矯正する能力を大幅
に向上させることができたものであり、また、張力のか
からない範囲も大幅に下げることができたのである。即
ち、本発明の要旨とするところは、ローラーレベラーを
用いて形状矯正を行うに際し、ギヤトレインで連結され
たレベラーの作動ロール径を、入側の最初のロール径を
出側最終のロール径より０．６〜２．４％小さくし、入
出側間のロールは、入側から出側にかけてロール径比を
直線的比率で大きくしたローラーレベラーを用い、ロー
ルスピンドルトルクを計測し、入側ロールトルクを負、
出側ロールトルクを正の圧下条件で圧下する形状矯正方
法、及び、ギヤトレインで連結されたローラーレベラー
の作動ロール径を、入側の最初のロール径を出側最終の
ロール径より０．６〜２．４％小さくし、入出側間のロ
ーラーは、入側から出側にかけてロール径比を直線的比
率で大きくした形状矯正装置に関するものである。

〔作　用〕

通常のローラーレベラーでは、出側ロール群がブレーキ
として板を止める力を与えるため、入側Ｊ に位置するロール群に余計トルクがかかり、スピンドル
折損などの問題を起こすトルク循環の問題がある。その
原因を考察してみると、ローラーレベラー中の鋼板は繋
がっているため、どのように曲げられていても各ロール
上を単位時間に通過する体積は一定となるが、ロールと
鋼板の関係でみると、いつも鋼板がロールによって凹型
になって曲がった部分でロールと鋼板が接触している。

つまり、曲げの圧縮側でロールと板が接触するため、板
の平均速度（板厚中心速度）は人与出側で同一であるが
、入側の大きい曲率を持った条件では、ロール側の圧縮
ひずみ分だけ板速度が遅いことになる。つまり、従来レ
ベラーのように、同一径で、ギヤトレインで各ロールを
連結されたローラーレベラーにおいては、入側でロール
速度が板速度より早くなり、板はロールによりレベラー
に押し込まれることになる。レベラー出側では、板がほ
ぼ平坦になっているので、板の平均速度とロール側表面
速度はほぼ一敗するが、ロールが板を抑える力が不足す
るため、入側から板を押し込まれると板速度の方がロー
ル速度より早くなり、滑りが発生することになる。

つまり、入側を強く曲げ、出側の曲げを小さくして形状
矯正を行うローラーレベラーでは木質的に、出側ロール
がブレーキ（トルクが負：鋼板を進行させない方向のト
ルク）となって板を止め、入側ロールが板を押し込む（
トルクが正：鋼板を進める方向のトルク）現象が発生す
る。従って、通常レベラーでは板は圧縮応力が掛かった
状態で矯正されている。

繰り返し曲げ中に、張力、圧縮力などの軸力を加えて矯
正する場合を曲げ理論で計算すると張力と圧縮力は同じ
効果を持ち、曲げだけでは、変形しない板厚中心部付近
にも変形を与えることができる結果が得られるが、レベ
リングロール上の板の挙動を考察してみると、張力が掛
かった状態では、ロールに板が巻きついていく方向の力
は掛かるが、圧縮力が掛かった状態では板はロールから
離れる方向の力となる。つまり、矯正に必要な繰り返し
曲げの曲率が、張力側では大きくなるが、圧縮力側では
曲げの曲率が十分得られない方向の変形となる。つまり
、圧縮力側の矯正では、矯正能力が落ちる方向と考えら
れる。

次に、ロール径差の必要量について述べる。材料の降伏
応力をＹＳ（ｋｇｆ／ｍｍ２）、弾性定数をＥ（Ｅ＝２
１０００ｋｇｆ／ｎｕｎ２）とすると、降伏ひずみε。

は、ε。

＝　ＹＳ／　Ｅ　で求められる。−船釣な厚鋼板のＹＳ
の範囲はＹＳ＝２０〜８０ｋｇｆ／ｍｍ２なので、この
ｙｓの範囲に対応してε。・０．１〜０．４χとなる。

形状矯正に必要な曲げひずみ量εｂはε、鋤３×εａ　
＝０．３〜１．２χである。ロール径差をトルク循環を
防止するに必要なこの曲げひずみ量以上の値とすれば、
ローラーレベラー内で張力を与えた状態での矯正が可能
となる。

張力を与えるだけなら、幾らロール径差が大きくてもよ
いが、駆動用スピンドル強度、ギヤ系強度などから決ま
るトルク制限がある。従来のローラーレベラーの矯正可
能範囲と本発明の矯正可能範囲を同程度とするなら、ロ
ール径差を上記曲げひずみ量ε５の２倍、即ち０．６〜
２．４ｚの範囲に収めればればよい。なぜなら、必要曲
げひずみ量ε。

をロール径差として与えれば、入り出側でのトルク循環
が防止できるわけであるから、曲げひずみ量ε、の２倍
のロール径差を与えると、ロール径差０の時に入側ロー
ルにかかるトルクと同じ程度の大きさのトルクが出側ロ
ールに掛がるようになり、従来レベラーの入側トルクネ
ックが本発明では出側トルクネックとなるからである。

このようにして入側と出側のロール径差を上記の如き関
係にするものであるが、その途中のロール径については
、通常レベラー操業では圧下量（曲げ変形けに比例）を
入側から出側にかけて直線的に減少させるので曲げ矯正
に必要な柵板の矯正ひずみ分のロール径差を入側から出
側にかけて直線的比率で与える事が重要である。これに
よりローラーレベラーの出側ロール群は、トルクが正と
なり、鋼板をレベラーから引っばり出す方向の力を与え
、入側ロール群は、トルクが負となりブレーキ（鋼板を
進行させない方向のトルク）として働かせることができ
る。このため人出側でのトルクＷ１環が確実に防止でき
る。

しかしてレベラー強度に余裕がある場合、ロール径差を
本発明範囲の上限２．４χより高くしても差支えないこ
とになるが、過大のロール径差は仮とロールがスリップ
する問題などを招くため、実質上、本発明範囲の上限２
．４％以上取っても無意味である。

一般的な厚鋼板工場での平均的な材質は、ＹＳ情４０ｋ
ｇｆ／ｍｍｚなので、ε。＝０．２χから、ε、　＝０
．６χとなり、したがって、その２倍の１．２χのロー
ル径差を人出側でのロールに与えておけば、平均的な矯
正条件を張力側での矯正とすることができる。

ここで述べたロール径差のつけ方は、レベラーの最大面
げひずみ量εゎを降伏ひずみε。０３倍程度になるよう
にし、レベラー最出側曲げひずみは、板の残留そり防止
の観点からほぼ０近くに設定した時に、入側ロール群と
出側ロール群の間で鋼板に張力を与えられる必要条件を
示したもので、このようなレベラー条件を満足しないと
効果を発揮しない。例えば１．２χのロール径差をつけ
たレベラーで、レベラー最出側の圧下量をほぼ０（鋼板
が上下ロールにはさまれるだけで、曲げられる分だけ圧
下しない条件二ロールギャップは板厚に等しい）にして
おいて板反りのない条件にし、入側のロール圧下量を極
端に大きく、たとえば曲げひずみ量で３％もとったとす
ると、入側ロール径差よりも曲げひずみ量が大きいため
、鋼板には圧縮応力がかかる条件での矯正となり形状改
善の効果を発揮しない。

したがって、本発明で限定する量のロール径差をつけた
レベラーにおいて、入側、出側のロールスピンドルトル
クを計測し、入側ロール群のトルクを負、出側ロール群
のトルクを正で大きさがほぼ等しくなる条件の圧下をす
ればそれがほぼ最適の矯正条件となる。

この時のトルク測定点は、入側から数えて２〜３本目本
口側から数えて２〜３本目本口都合である。即ち、最大
、出側の１本口のトルクは不安定であるため避けた方が
良い。また２〜３本目本口中央寄りのロールはロールト
ルクが小さくなることに加え、正・負が逆転する可能性
があるためである。

また本発明では、本質的にロールトルクの正・負だけを
知ればよく、トルクの絶対値は板厚、板幅、鋼板材質、
圧下条件などで非常に変化するため、正・負だけを本発
明に従って設定するだけで適正な矯正条件となる。

しかして本願第２発明のロール径差をつけたレベラーで
は、必ずロールトルクが入側で負、出側で正の条件があ
り、その条件が適正圧下■となるものである。

〔実施例〕

実施例１ 本発明装置の実施例を第１図に示す。咳図は綱板を通板
している状態を示す全体概略図である。

図において、１．３．５．７．９．１１はローラーレベ
ラーを構成する千鳥配置の下ロール、２．４．６゜８．
１０は同じく千鳥配置の上ロール、１２−１．１２−２
゜・・・１２−１１は上下各ロールに駆動力を与えるス
ピンドル、１３は駆動モータ１４の回転力を減速して各
スピンドルに伝達するギヤトレイン、１５．１６は夫々
人側から２木目、出側から２木目のロール駆動スピンド
ル１２−２及び１２−１０に配置したトルク計、１７は
鋼板である。

しかして上下の各ロールは１台の駆動モータ１４とギヤ
トレイン１３及びスピンドル１２−１　、・・・１２−
１１を介して駆動されている。

上、下各ロール径は次の通りである。

本実施例はロール本数が上５本、下６本の場合を示した
が、このロール本数はこれに限るものでなく、増減して
良いことは云うまでもない。また宜選択すれば良い。

実施例２ １台の駆動モータからギヤトレインで分枝した１１本の
スピンドルで駆動される入側作業ロール径φ２００１、
ロール幅５０００１ＩＩＩｌｌ、作業ロール本数１１本
（上５本、下６本、ロールピッチ１０７．５＋ｎｍ）の
厚柵板用ローラーレヘラーを用いて以下の実験を行った
。

板厚１０ｍｍ　、板幅３０００ｍｍ　、降伏応力４０ｋ
ｇｆ／ｍｍ２で、中伸びの形状不良があり、°象、峻度
（・波高さ／波のピッチ）が１．５χの厚鋼板を実験材
料とし、鋼板表面に設けた穴の底にひずみゲージをはり
つけてレベラー通板中の曲げひずみを測定した。

入側での最大表面ひずみを０．６χ（降伏ひずみの３倍
）とし、出側は板そりが無くなるようほぼ表面ひずみが
Ｏになるようにレベラーの圧下条件を設定し、ロール径
差を従来法の０から、本発明の２．４χまで変えて矯正
した。その結果を第２図に示す。

第２図においてロール径差−０のときは、トルク循環に
より圧縮応力が働いており、ロール径差０．６χでは、
はぼ、無張力での矯正、ロール径差１．２χでの矯正で
は、引っ張り応力が十分に働く条件となっている。この
ときの矯正後の急峻度は従来レベラーに比べて非常に好
転している。

鋼板の前後端で、張力が掛からず形状がｗＪＦｉ、中央
に比べて良くなかった鋼板の長さは、ロール径差１．２
χの矯正条件で、ローラーレベラーのロールピッチの４
倍の４００ｍｍ程度であり、２台のレベラーを並べた張
力付加レベラーで想定されるスタンド間隔１０００ｍｍ
より少ない。

実施例３ １台の駆動モータからギヤトレインで分枝した９本のス
ピンドルで駆動される入側作業ロール径φ２５０１、ロ
ール幅５０００ｍｍ、作業ロール本数９本（上４本、下
５本、ロールピッチ１５２．５ｍｍ）の厚鋼板用ホット
ローラーレベラーを用いて以下の実験を行った。

５Ｓ４１鋼を用い、板厚１５ｍｍ　、板幅４０００ｍｍ
の寸法に熱間圧延した。熱間圧延で耳波の形状不良、急
峻度（・波高さ／波のピッチ）が約１χの鋼板を作り、
レベラー通過時の温度が６００°Ｃ−になる条件で実験
した。

レベラーのロール径差を、本発明の１．２χとし、入側
の２木目ロールと出側から２木目ロールのトルクを測定
した。

レベラーの圧下条件を軽圧下から強圧下まで変化させて
量比側のロールの圧下量をほぼＯｍｍ（ロール隙間が板
厚にほぼ等しい）とし、入側の圧下量を０から１２１１
１１１１　（下側の１木目、３木目ロールに乗った仮が
、上側２木目ロールに１２ｍｍ押し込まれる条件）まで
変更した。

このときの人出側のトルク変化の矯正後の形状変化の関
係を調べ、その結果を第３図に示した。

入側ロールトルク３４（入側より２木目）がブレーキ側
、出側ロールトルク３５（出側より２木目）が駆動側に
なる圧下条件の時、形状矯正能力が高くなり、その内で
も、入側ロールトルクが最大のブレーキになる点の矯正
効果が最も高かった。

〔発明の効果〕

本発明の方法でローラーレベラー入側から、出側にかけ
順次ロール径を大きくしてゆくことで、出側ロールは板
をレベラーから引っ張りだす方向の力を与え、入側ロー
ルはブレーキとして働かせることができる。本発明は、
ロールの研磨だけで済むため、設備改造が不要であるば
かりでなく、ローラーレベラー内で遺り取りするので、
従来提案の２台のレベラーを使う方法よりも、無張力の
部分を大幅に減らすことができる。また、本発明では、
全部のロールが駆動されているので、従来提案の入側に
ブレーキ装置を備えた張力付加レベラーと異なり、鋼板
の噛み込み、灰抜は時の複雑な圧下調整などが不要とな
っている。しかも、従来の同径ロールからなるローラー
レベラーでは矯正不可能であった３次元的な形状不良の
矯正も可能である。

ただし、従来レベラーのトルク循環の方向を逆になるよ
うにしたため、いままで入側ロールトルクがネックにな
っていたのが、出側ロールトルクネックとなるが、厚物
、広幅、高強度の鋼板についての矯正範囲は従来レベラ
ーと同様の範囲である。

また、本方法で一度、被矯正材にあった矯正条件（板厚
、板幅、降伏応力で決まる）を見つけておけば何度もト
ルクを測定する必要はないが、時々測定することで、ロ
ール摩耗の進み具合をチエツクできるメリットもある。

また本発明法は、実施例２のように鋼板の曲げひずみ量
を測定する必要もなく条件設定が可能である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は形状矯正装置の
構成を示す説明図、第２図は実施例２におけるロール径
差と象、峻度の関係を示す説明図、第３図は実施例３に
おけるレベラー矯正条件と急峻度及びスピンドルトルク
の関係を示す説明図である。 １〜１１：　　レベラーロール、 １２−１〜１２−１１ニスピンドル、 Ｉ３：ギヤトレイン、　　　１４：駆動モータ、１５、
１６：スピンドルトルク計、 １７：ｗＪ板、　　　　　　　Ｄ、二人側ロール径、Ｄ
、：出側ロール径、　　　２Ｉ：矯正前の急峻度、２２
：従来ローラーレベラーの急峻度、２３：本発明による
急峻度、 ３１：矯正条件が最適値より軽圧下側の場合、３３：矯
正条件が最適値より強圧下側の場合、３４：入側より２
木目のロールトルク、３５：出側より２木目のロールト
ルク。 第１図 ロール径差（’／、） 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ローラーレベラーを用いて形状矯正を行うに際し
   、ギヤトレインで連結されたレベラーの作動ロール径を
   、入側の最初のロール径を出側最終のロール径より０．
   ６〜２．４％小さくし、入出側間のロールは、入側から
   出側にかけてロール径比を直線的比率で大きくしたロー
   ラーレベラーを用い、ロールスピンドルトルクを計測し
   、入側ロールトルクを負、出側ロールトルクを正の圧下
   条件で圧下することを特徴とする形状矯正方法。
2. （２）ギヤトレインで連結されたローラーレベラーの作
   動ロール径を、入側の最初のロール径を出側最終のロー
   ル径より０．６〜２．４％小さくし、入出側間のローラ
   ーは、入側から出側にかけてロール径比を直線的比率で
   大きくしたことを特徴とする形状矯正装置。