JPH024375B2

JPH024375B2 -

Info

Publication number: JPH024375B2
Application number: JP9341685A
Authority: JP
Inventors: Nobunari Matsubara; Tooru Takeuchi
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1985-04-30
Filing date: 1985-04-30
Publication date: 1990-01-29
Also published as: JPS61253123A

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】

本発明は、差厚板材の矯正方法及びその装置に
係り、特に、船舶の外板等の構造物用差厚鋼板を
矯正する際に採用して好適な、差厚板材の矯正方
法及びその装置に関する。

【従来の技術】

船舶の外板等の構造物においては、作用する外
力の大きさに応じて板厚の異なる、いわゆる差厚
鋼板を用いることが多い。この差厚鋼板は、差厚
部分での溶接を必要としないため、工数削減等の
効果が大きく需要が増加しており、この差厚鋼板
の製造方法についても各種の方法が提案されてい
る。この差厚鋼板には、第６図に示す如く、両面に
段差部２が形成され、長手方向において複数の厚
さの異る板厚部３，４を有する両面差厚鋼板１
と、第７図に示す如く、片面にのみ段差部２が形
成され長手方向において複数の厚さの異る板厚部
３，４を有する片面差厚鋼板５とがある。ところで、周知のように、一般的に鋼板の反
り、歪み等を取り除く矯正は、第８図に示す如
く、千鳥状に配設した複数個の矯正ロール６間に
鋼板７を通板することにより行つている。この鋼板７の歪み、反りを矯正するには、鋼板
７の歪み、反りに応じた塑性加工率（板厚に対す
る塑性深さの割合）を鋼板７に与えればよい。従
つて、圧延方向に板厚が一定の鋼板７を矯正する
には、鋼板７を一定の矯正パターンに設定された
矯正機の矯正ロール６間に通板させればよい。しかしながら、圧延方向に異なつた板厚３，４
を持つ差厚鋼板１，５を矯正する場合には、１枚
の鋼板を一定の矯正パターンで矯正を行うと、板
厚の厚い部分、薄い部分でそれぞれ塑性加工率が
異なるため、鋼板内での矯正効果が異なつてしま
うという問題点を有する。従つて、これに対処すべく、従来は、板厚の異
なる部分３，４でそれぞれ異なつた矯正パターン
により矯正する方法をとつている。即ち、例え
ば、第９図ａに示す如く、まず矯正ロール６で鋼
板１の板厚の薄い部分３をある矯正パターンによ
り矯正する。次に、第９図ｂに示す如く、鋼板１
の板厚の厚い部分４が矯正ロール６間に入る時点
を目視で判断し、この時点で一旦鋼板１の移動を
停止して、前記矯正パターンを板厚の厚い部分４
に合せて変更する。その後、第９図ｃに示す如
く、この変更した矯正パターンで板厚の厚い部分
４を矯正ロール６間に通板して矯正するものであ
る。一方、片面差厚鋼板の製造方法として、本出願
人は特願昭59−34376で、第１０図に示す如く、
両面差厚鋼板１の板厚の薄い部分３に鋼板治具８
を載置して、これを矯正ロール６間に通板させる
ことにより、片面差厚鋼板５を製造するものを提
案しており、これによれば、片面差厚鋼板５の製
造に伴つて矯正効果も得られるという利点を有す
る。

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、前出第９図に示した従来の差厚
板材の矯正方法にあつては、数多くの工程を必要
とし、従つて、操業上の能率が低下したり、更に
は、段差部を認識するため人手を要する等の問題
点を有する。又、前記特願昭59−34376で提案したものは片
面差厚鋼板の製造方法であつて両面差厚鋼板には
適用できず、又、片面差厚鋼板が他の方法（例え
ば本出願人が既に提案している。特願昭57−
226219等）により製造された場合は、矯正のため
には鋼板治具が必要なこと、作業が複雑になるこ
と等の問題があり、適用し難いという問題点を有
する。以上のように、差厚鋼板の矯正は製品の高品質
化を図る上で重要な技術であるにも拘わらず、ま
た有効な方法は確立されていない。従つて、差厚
鋼板の効率の良い矯正方法の早期開発が望まれて
いるのが現状である。

【発明の目的】

本発明は、前記従来の問題点を解消するべくな
されたもので、板厚の厚い部分及び薄い部分を同
一のパス内で段差部においた圧下設定値をその都
度変更することなく矯正することができ、これに
より、差厚板材の矯正に必要とされる多くの工程
を省略してその簡素化を図り、操業上の能率を低
下させることなく、効果的な矯正を可能とする差
厚板材の矯正方法及びその装置を提供することを
目的とする。

【問題点を解決するための手段】

本発明は、圧延方向に板厚の薄い部分と板厚の
厚い部分の２種類の板厚を有する差厚板材をロー
ル矯正機を用いて矯正する差厚板材の矯正方法に
おいて、第１図にその要旨を示す如く、前記矯正
機の圧下ねじとロールフレームとを接続する、ア
キユムレータに接続された油圧シリンダの圧力
を、板厚の薄い部分の矯正反力に見合つた圧力に
設定し、上下矯正ロールの間隔を板厚の薄い部分
の矯正に必要な間隔とし、矯正反力が前記油圧シ
リンダの設定圧力を上廻る場合に、前記圧下ねじ
とロールフレームとを油圧シリンダの油を介する
ことなく直接係合させるストツパにより、板厚の
厚い部分を矯正する際の上下ロール間隔を設定
し、板厚の薄い部分と板厚の厚い部分とを同一パ
スで矯正することにより、前記目的を達成したも
のである。又、本発明は、差厚板材の矯正装置を、パスラ
インの上下に配設された、複数の矯正ロールを軸
架してなる上ロールフレーム及び下ロールフレー
ムと、上下矯正ロールの間隔を板厚の薄い部分の
矯正に必要な間隔とすべく、前記矯正ロールの圧
下位置を調整する圧下ねじと、前記上ロールフレ
ーム及び圧下ねじを接続する油圧シリンダと、該
油圧シリンダに接続され、油圧シリンダ内の圧力
を板厚の薄い部分の矯正反力に見合つた圧力に設
定する、圧力調整可能なアキユムレータと、上ロ
ールフレームと圧下ねじとの間に配設され、矯正
反力が油圧シリンダの油圧力を上廻るとき上ロー
ルフレームと圧下ねじとに油圧シリンダの油を介
することなく直接係合して、板厚の厚い部分の矯
正に必要な上下矯正ロールの間隔を設定する位置
調整可能なストツパと、から構成することによ
り、同じく前記目的を構成したものである。

【作用】

以下、本発明の作用を説明する。矯正効果の基準となる塑性加工率ηは、鋼板の
板厚をｔ、降伏応力をσy、縦弾性係数をＥ、鋼
板の曲率をＫとしたとき、次式により表わされ
る。 η＝１−2σy／KEt ………(1) 又、第２図に示す如く、鋼板１０が矯正ロール
１１の軸心線を通る鉛直線R₁、R₂上で矯正ロー
ル１１と接触し、且つ矯正ロール１１間の中央点
で変曲点を持ち、曲率中心は鉛直線R₁を線分
の垂直２等分線R₃の交点Oiであると仮定した場
合、曲線半径σは次式により表わされる。 ρ＝l²／４（ｔ−ｇ）＋（ｔ−ｇ）／４
………(2) ここで、ｌは上下ロールのピツチ、ｇはロール
ギヤツプ、ｔは鋼板１０の板厚である。なお、曲率Ｋは曲率半径ρの逆数で表わされる
から、板厚ｔと塑性加工率ηの関係は次式で表わ
される。 η＝１−（σy／Et） ×［｛l²＋（ｔ−ｇ）²｝／２（ｔ−ｇ）］………(3) 従つて、この(3)式の関係から、鋼厚ｔの異なる
鋼板１０に同一の塑性加工率ηを与えるためには
ロールギヤツプｇを板厚の異なる部分で変更して
やればよいことが判る。即ち、板厚がｔと（ｔ＋
Δt）の２種類の差厚鋼板の場合、ロールギヤツ
プ差Δgは前出(3)式の関係に基づいて求められる
次式で表わされる。 Δg＝f₁（Δt、η、Ｅ、ｌ、σy、ｔ）
………(4) 従つて、板厚差Δtに応じたロールギヤツプ差
Δgを異つた板厚部に与えればよいことが判る。更に、矯正力Ｐは、次式の関係に基づいて求め
ることができる。Ｐ＝f₂（ｎ、8M／2l） ………(5) ここで、ｎは矯正ロールの本数、ｌは第２図に
示す上下ロールのピツチ、Ｍは曲げモーメント、
ｂは板幅、ｔは板厚（この場合は薄い方の板厚）
である。又、前記曲げモーメントＭは次式により
算出する。Ｍ＝σybt²［１−（１−η）²／３］／４
………(6) 以上のようにして矯正力Ｐは求めることができ
るが、一般に矯正時には、前出第８図に示す如
く、矯正機の入側及び出側で圧下量を変えて矯正
するため、矯正機の入側及び出側それぞれでの矯
正力Ｐを求める必要がある。この場合、例えば、
前出(6)式に、矯正機入側及び出側での塑性加工率
ηを代入し、入側及び出側の曲げモーメントM_a、
M_bを求め、これら曲げモーメントM_a、M_bから
その平均値Mmを求め、該平均値Mmから前出(5)
式により矯正力の平均値Pmを求める。次に、こ
の平均値Pmに、所定の係数α、βを乗じて、矯
正機の入側及び出側それぞれの矯正力P_a、P_bを
求める。即ち、矯正機の入側の矯正力P_aと矯正
機出側の矯正力P_bを、次式の関係から算出する。 P_a＝αPm ………(7) P_b＝βPm ………(8) 本発明が採用される鋼板の矯正機Ｌは、第３図
に示す如く、複数の矯正ロール１１を軸架した上
ロールフレーム１２及び下ロールフレーム１４
と、上下矯正ロール１１の間隔を板厚の厚い部分
の矯正に必要な間隔とすべく、前記矯正ローラの
圧下位置を調整する圧下ねじ１６と、前記上ロー
ルフレーム１２及び圧下ねじ１６を接続する油圧
シリンダ２０と、該油圧シリンダ２０内の圧力を
板厚の薄い部分の矯正反力に見合つた圧力に設定
する、圧力調整自在なアキユムレータ２２と、前
記圧下ねじ１６及び上ロールフレーム１２の間に
配設され、矯正反力が油圧シリンダ２０の油圧力
を上廻るとき圧下ねじ１６及び上ロールフレーム
１２を油圧シリンダ２０の油２１を介することな
く直接係合して、板厚の厚い部分の矯正に必要な
上下矯正ロール１１の間隔を設定する位置調整可
能なストツパ２４とで構成される。従つて、前出(7)、(8)式で算出された矯正機Ｌの
入側及び出側の矯正力P_a、P_bを、油圧シリンダ
２０の内径面積で除し、アキユムレータ２２の設
定圧力P_a、P_bを求める。その後、矯正機Ｌの圧
下ねじ１６を所定の入側及び出側の圧下位置にな
るように調整する。更に、ストツパ２４と油圧シ
リンダ２０間の間隔が差厚鋼板の差厚量ΔTとギ
ヤツプ差Δgに見合つた量ΔHとなるようストツパ
２４の位置を調整する。このようにして、アキユムレータ２２の内圧
p_a、p_bと、矯正ロール１１の圧下位置Ｈと、スト
ツパ２４の位置ΔHとを設定して、差厚鋼板１０
の板厚の薄い方から矯正機Ｌに通板すると、段差
部までは設定されたロールギヤツプを保持しつつ
アキユムレータ２２の油圧により所定の圧下力で
矯正が行われる。段差部以降の板厚の厚い方は矯
正反力が大きくなるため、アキユムレータ２２の
設定圧力よりも油圧シリンダ２０の圧力が高くな
り、油圧シリンダ２０内の作動油はアキユムレー
タ２２に押し戻されて油柱２１の高さは減少し、
最終的にはストツパ２４が作用して間隔ΔHが零
になり、板厚の厚い方に与えるべきロールギヤツ
プを保持した状態で矯正することができる。以上のようにして矯正することにより、前出(4)
式で求められたギヤツプ差Δgが矯正中に油圧力
の変動によつて自然に与えられ、板厚の厚い部分
も板厚の薄い部分と同じ塑性加工率ηで矯正する
ことが可能となる。従つて、板厚の異なる部分に
おいても圧下設定値を変更する手間もなくなり、
両面又は片面差厚鋼板の区別なく同一パスで矯正
が行え、操業上の能率を著しく向上することがで
きる。

【実施例】

以下、図面を参照して、本発明が採用された差
厚板材としての鋼板の矯正機Ｌの実施例を詳細に
説明する。本実施例は、第３図乃至第５図に示す如く、複
数の矯正ロール１１を軸架してなり、パスライン
の上下に配設される上ロールフレーム１２及び下
ロールフレーム１４と、上下矯正ロール１１の間
隔を板厚の薄い部分の矯正に必要な間隔とすべ
く、図示しない圧下装置により上下方向に位置制
御され、矯正ロール１１の圧下位置を入側、出側
それぞれ異つたロールギヤツプに調整する圧下ね
じ１６と、板厚の薄い部分を所定の矯正反力で矯
正するための矯正力調整装置１８と、板厚の厚い
部分を矯正する際所定のロール間隔に保つための
ストツパ２４とを備えている。前記矯正力調整装置１８は、上ロールフレーム
１２及び圧下ねじ１６を接続する油圧シリンダ２
０と、該油圧シリンダ２０内の油２１の圧力を板
厚の薄い部分の矯正反力に見合つた圧力に設定す
る、圧力調整可能なアキユムレータ２２と、で構
成され、更にストツパ２４は圧下ねじ１６及び上
ロールフレーム１２の間に配設され、矯正反力が
油圧シリンダ２０の油圧力を上廻るとき圧下ねじ
１６と上ロールフレーム１２とに油圧シリンダ２
０の油を介することなく直接係合して、板厚の厚
い部分の矯正に必要な上下矯正ロール１１の間隔
を設定するためのものである。この矯正力調整装置１８及びストツパ２４は、
第４図に示す如く、矯正機Ｌの入側の左右両側
（以下、第３図において矯正機Ｌの出側に向かつ
て右側を、矯正ロール１０の駆動モータ等が配設
される駆動側と呼び、出側に向かつて左側を、操
作側と呼ぶ）及び矯正機Ｌの出側の駆動側及び操
作側それぞれ４箇所の圧下ねじ１６の位置に設け
られる。以下、特に説明上位置関係を明確にした
い場合には、図中の符号にその設置位置を示す添
字ｄ、ｗ、ａ、ｂを添える。なお、添字ｄは矯正
機Ｌの駆動側、添字ｗは同じく操作側、添字ａ、
は同じく入側、添字ｂは同じく出側を示す。前記ストツパ２４は、第５図に示す如く、上ロ
ールフレーム１２に左右方向で軸架され、中央部
を境として操作側部分とに互いのねじ向きを逆と
したおねじ部２８を形成したスクリユ軸２６と、
該スクリユ軸２６の各おねじ部２８に螺合するめ
ねじ部３０を有し、上面を斜面３２そして形成し
たウエツジ３４と、該ウエツジ３４をスクリユ軸
２６上で回動することがないようスクリユ軸２６
の軸方向に沿つて移動自在に保持する案内溝３６
と、前記ウエツジ３４の斜面３２に当接し、スク
リユ軸２６の軸方向でのウエツジ３４移動に伴な
い斜面３２に係合して上下動するストツパ本体３
８と、該ストツパ３８の下端をウエツジ３４の斜
面３２に弾発的に押圧するコイルばね４０と、前
記スクリユ軸２６を回動する駆動装置４２とで構
成する。次に、本実施例の作用を説明する。まず、アキユムレータ２２の油圧を差厚鋼板の
薄い方の矯正力に見合つた圧力に設定する。この
場合に、矯正機Ｌの上ロールフレーム１２の重量
は圧下力に加算されて作用するのでこれを考慮す
る必要がある。なお、上ロールフレーム１２の重
量による各矯正力調整装置１８への負荷は実測す
ることにより簡単に求めることができる。従つ
て、実際に各油圧シリンダ２０に加えるべき矯正
力P_wa、P_da、P_wb、P_dbは、次式の関係から求める
ことができる。 P_wa＝p_a／２−W_wa P_da＝P_a／２−W_da P_wb＝P_b／２−W_wb P_db＝P_b／２−W_db ………(9) ここで、W_waは、矯正機Ｌの入側で且つ操作側
に配設された矯正力調整装置１８_waの上部ロール
フレーム１２の重量による負荷実測値であり、
W_daは、矯正機Ｌの入側で且つ駆動側に配設され
た矯正力調整装置１８_daの上ロールフレーム１２
の重量による負荷実測値であり、W_wbは、矯正機
Ｌの出側で且つ操作側に配設された矯正力調整装
置１８_wbの上ロールフレーム１２の重量による負
荷実測値、同様に、W_dbは、矯正機Ｌの出側で且
つ駆動側に配設された矯正力調整装置１８_dbの上
ロールフレーム１２の重量による負荷実測値であ
る。従つて、この矯正力P_wa、P_da、P_wb、P_dbを、各
油圧シリンダ２０の内径面積で除し、それぞれの
アキユムレータ２２の設定圧力Ｐを求める。その後、圧下ねじ１６を所定の入側及び出側の
圧下位置Ｈになるように調整する。更に、ストツパ２４と油圧シリンダ２０との間
隔が差厚鋼板の差厚量Δtとギヤツプ差Δgに見合
つた量ΔHになるようストツパ２４を調整する。即ち、前記駆動装置４２を作動させて、スクリ
ユ軸２６を回転し、このスクリユ軸２６に螺合す
るウエツジ３４を内方向に移動して互いに接近さ
せ、これによりストツパ２４を上昇させる。又、
スクリユ軸２６を逆回転することにより、ウエツ
ジ３４が互いに離れるよう移動させてストツパ２
４を下降させる。以上のようにして、アキユムレータ２２の内圧
ｐと矯正ロール１０の圧下位置Ｈとストツパ２４
の位置ΔHを設定して、差厚鋼板の板厚の薄い方
から矯正機Ｌに通板すると、段差部までは設定さ
れたロールギヤツプｇを保持してアキユムレータ
２２の油圧により所定の圧下力で矯正が行われ、
段差部以降の板厚の厚い方は矯正反力が大きくな
るためアキユムレータ２２の設定圧力よりも油柱
２１Ａの圧力が高くなり、油圧シリンダ２０内の
作動油２１はアキユムレータ２２に押し戻されて
油柱２１Ａの高さは減少し、最終的にはストツパ
２４が作用して間隔ΔHが零になり、板厚の厚い
方に与えるべきロールギヤツプｇを保持した状態
で矯正される。従つて、ギヤツプ差Δgが矯正中
に油圧力の変動によつて自然に与えられて、板厚
の厚い部分も板厚の薄い部分と同じ塑性加工率η
で矯正することが可能となる。なお、初期圧下位置H₀は前出(3)式より求めた
ギヤツプに基づき次式の関係から求めることがで
きる。 H₀＝ｇ−δ ………(10) ここで、δは矯正力Ｐによる矯正機Ｌ本体の延
びのための修正量である。又、ストツパ２４の設定位置ΔHは、板厚差Δt
とギヤツプ差Δgに基づき、次式の関係に基づい
て求めることができる。 ΔH＝Δt＋Δg−Δδ ………(11) ここで、Δδは矯正力の増加分に対するハウジ
ングの伸びの修正量である。なお、それぞれの板厚部において、塑性加工率
ηを変える必要がある場合は、前出(3)式を用いて
それぞれのロールギヤツプｇを求め、前出(10)式、
(11)式に基づいて矯正ロール１０の圧下位置Ｈとス
トツパ２４の設定位置ΔHを算出することができ
る。次に、本実施例による実施結果を説明する。幅
が3200mm、板厚t18mm及び22mm、差厚Δtが４mmの
両面差厚鋼板を、ロールピツチ2lが300mm、ロー
ル径220mm、上ロール本数の熱間矯正機で矯正す
る際、各矯正力調整装置１８_da、１８_wa、１８_db、
１８_wbの位置における各設定条件を下記第１表の
ようにして矯正した。

【表】この結果、充分な矯正効果を得ることができ、
板厚の薄い部分も厚い部分も平坦度の良好な両面
差厚鋼板を得ることができた。

【発明の効果】

以上説明した通り、本発明によれば、従来、多
大な工程及び人手を要し操業の能率低下をきたし
ていた差厚板材の矯正を、予め求めたそれぞれの
板厚のロールギヤツプ差を油圧シリンダ及び高さ
調整自在なストツパにより設定することで、両面
又は片面差厚鋼板の区別なく同一パス内で一定の
矯正パターンにより矯正することが可能となり、
操業上の能率の向上、省力化を図ることができる
という優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る差厚板材の矯正方法の
要旨を示す流れ図、第２図は本発明の原理を説明
するための、矯正ロールと被矯正板材との位置関
係を示す側面図、第３図は、本発明に係る差厚板
材の矯正装置の実施例を示す一部切欠正面図、第
４図は、同実施例における矯正力調整装置の配置
を示す平面図、第５図は、同じく、ストツパの構
成を示す断面図、第６図及び第７図は、差厚板材
としての差厚鋼板の例を示す側面図、第８図は、
従来の矯正ロールによる板材の矯正方法を示す側
面図、第９図は、同じく、従来の差厚板材の矯正
方法を示す側面図、第１０図は、同じく、片面差
厚板材の製造方法を示す側面図である。１０……差厚鋼板、１１……矯正ロール、１２
……上ロールフレーム、１６……圧下ねじ、１８
……矯正力調整装置、２０……油圧シリンダ、２
２……アキユムレータ、２４……ストツパ。

Claims

【特許請求の範囲】１圧延方向に板厚の薄い部分と板厚の厚い部分
の２種類の板厚を有する差厚板材をロール矯正機
を用いて矯正する差厚板材の矯正方法において、前記矯正機の圧下ねじとロールフレームとを接
続する、アキユムレータに接続された油圧シリン
ダの圧力を、板厚の薄い部分の矯正反力に見合つ
た圧力に設定し、上下矯正ロールの間隔を板厚の薄い部分の矯正
に必要な間隔とし、矯正反力が前記油圧シリンダの設定圧力を上廻
る場合に、前記圧下ねじとロールフレームとを油
圧シリンダの油を介することなく直接係合させる
ストツパにより、板厚の厚い部分を矯正する際の
上下ロール間隔を設定し、板厚の薄い部分と板厚の厚い部分とを同一パス
で矯正するようにしたことを特徴とする差厚板材
の矯正方法。２パスラインの上下に配設された、複数の矯正
ロールを軸架してなる上ロールフレーム及び下ロ
ールフレームと、上下矯正ロールの間隔を板厚の薄い部分の矯正
に必要な間隔とすべく、前記矯正ロールの圧下位
置を調整する圧下ねじと、前記上ロールフレーム及び圧下ねじを接続する
油圧シリンダと、該油圧シリンダに接続され、油圧シリンダ内の
圧力を板厚の薄い部分の矯正反力に見合つた圧力
に設定する、圧力調整可能なアキユムレータと、上ロールフレームと圧下ねじとの間に配設さ
れ、矯正反力が油圧シリンダの油圧力を上廻ると
き上ロールフレームと圧下ねじとに油圧シリンダ
の油を介することなく直接係合して、板厚の厚い
部分の矯正に必要な上下矯正ロールの間隔を設定
する位置調整可能なストツパと、を備えたことを特徴とする差厚板材の矯正装置。