JPH0377703A - 熱間圧延時の最高ヘルツ圧低減装置 - 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、ロールバレルの片半分に凸クラウン、他方側
半分に凹クラウンを付与したボトル形状のプロフィルを
有し、しかも上下ロールのプロフィルが互いに点対称と
なるようなワークロールを軸方向に上下互いに逆向きに
シフトさせて配置した板クラウンを制御する熱間圧延機
において、前記ワークロールとこのワークロールを支持
する補強ロールの間のヘルツ圧力を低減する装置に関す
るものである。

（従来の技術） 近年、熱間圧延における製品の寸法の高精度化、高品質
化が求められており、かかるニーズから板クラウン・形
状制御が非常に重要視されてきている。一方、操業面か
らは短納期・高能率化を達成するためにスケジュールフ
リー化が指向されている。

これらの目的を達成するためには、大きな板クラウン制
御能力をもつ熱間圧延機が必要であり、数々の板クラウ
ン・形状制御機能を有した新しい圧延機が開発されてい
る。

例えば、設備費も安価で、簡易に改造でき、しかも大き
な仮クラウン制御能力を持ちうる方法として、特公昭６
３−６２２８３号公報、特開昭６３−８４７１３号公報
に開示されているようなボトル形状の上下ワークロール
を軸方向に相対移動して、圧延材の仮クラウンを制御す
る方法がある　（以下、ＣｖＣ法と呼ぶ〉。

第１図に示すように、このＣｖＣ法によれば、補強ロー
ル１によってバックアップされたワークロール３は断面
がボトル形状をしており、上下ワークロール３．３の圧
延材４と接触する側のロール表面位置がロールバレル中
央の板厚中心に対して点対称となるように配置されてい
る。圧延材４はワークロールベンダ５のベンダカ変更お
よび後述する上下ワークロールの軸水平方向へのシフト
によって板クラウンが調整される。

ここで、ＣｖＣ法による仮クラウン制御方法について、
第２図（ａＬ　（ｂ）、（Ｃ）を用いて説明する。第２
図（ａ）に示したように上下ロールをシフトせずに中立
位置とした場合には、図中斜線部で示す幅方向のギャッ
ププロフィルは一定となり、クラウンのないフラットな
ロールで圧延した場合に近い圧延となる。これに対し、
本図で上ロールを右方向に、下ロールを左方向にシフト
すると、第２図（ｂ）に示すようなギャッププロフィル
は板幅中央が狭く、板幅端部が広くなり、上下凸形クラ
ウンで圧延した場合と同様、板クラウンは小さくなる。

逆に上ロールを左方向に、下ロールを右方向にシフトし
た場合には、第２図（Ｃ）に示すように、ギャッププロ
フィルは板幅中央が広く、板幅端部が狭くなり、上下凹
形クラウンロールで圧延した場合と同様、牟反クラウン
は大きくなる。

このボトル形状のプロフィルをもつワークロールを用い
た板クラウン制御方法は、ワークロールに付与するボト
ル形状を適切に選べば、シフト量に比例した非常に大き
な板クラウン制御能力が得られることから、効果的な板
クラウン制御手段であると考えられる。

（発明が解決しようとする課題） しかし、ＣｖＣ法では前述したようにボトル形状のクラ
ウンを付与したワークロールを用いるため、多重式圧延
機では該ワークロールを支持する補強ロールと上記ワー
クロールの間に生しるバレル方向ヘルツ圧力分布は、ワ
ークロール径が大きい部分が高くなるボトル形状分布と
なり、通常の圧延機に比ベヘルツ圧力分布が不均一化し
、特にバレル端部のロール径が増大する領域でヘルツ圧
力が高くなる。

ところで、ＣｖＣ法では圧延中のワークロールシフトが
困難であり、圧延中のコイル内板クラウン制御は、ワー
クロールベンダで行う方が容易であることから、ＣＶＣ
法でもワークロールベンダが重要である。さらに、同一
鋼種、同一寸法の製品を連続して圧延する場合には、ワ
ークロール偏摩耗防止のため、板クラウンｗＩＩＩにか
かわらず、ワークロールシフトを行う必要があり、この
ワークロールシフトにより、板クラウンが目ａｉ板クラ
ウンからずれる量を補償するためにもかなり大きなワー
クロールシフトカが必要となる。しかも上述したように
、ＣｖＣ法では通常の圧延に比べてバレル端部のロール
径が増大する領域（第１図中の領域Ｂ）で特にヘルツ圧
が高くなるが、ワークロールベンダを作用させた場合に
は、さらにこの領域でのヘルツ圧が増大する。

このため、特に熱間圧延のように高荷重で圧延を実施す
ると、スポーリング発生等の補強ロール破損が容易に生
じるという問題がある。補強ロール破損が生しると当然
ワークロール表面も損傷され製品品質に悪影響が生しる
のですぐにロール替を行う必要があり、生産能率が低下
する。さらにスポーリング発生による補強ロールの破損
深さが大きいと、研削して再使用することもできず、新
たな補強ロールを製作する必要があり、ランニングコス
トが非常に高くつく。

よって、本発明の目的は、ボトル形状クラウンのワーク
ロールを使用した場合に、ロール端部に生じる局所的な
高ヘルツ圧力を低減し、補強ロールのスポーリング発生
等のロール損傷を防止し、安定した圧延が行える熱間圧
延時の最高ヘルツ圧低減装置を提供することである。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、鋼種、圧下量、圧延温度、圧延速度、板
幅等圧延荷重を左右する条件やワークロールベンダ力、
ワークロールシフト位置等板クラウン制御条件等を種々
変化させ、数値解析により、バレル方向のへツル圧力分
布を検討したところ、ワークロールに凹クラウンをつけ
たバレル側のロール径が増加するバレル端が、補強ロー
ルと接触する領域（第１図中の領域Ｂ）でヘルツ圧が特
に高くなり、圧延条件によっては現状ロールでスポーリ
ング等のロール損傷が発生せず、安定して圧延できるヘ
ルツ圧の限界値である２００　ｋｇｆ／ａｎ＋”を越え
ることが明らかとなった。

ところで、前述したようにワークロール径が大きくなる
部分でヘルツ圧が高くなるのは、補強ロールと接触する
ときのワークロール偏平量が、ワークロール径が大きく
なる領域で大きくなるためであると考えられるから、ワ
ークロールと補強ロールの接触を均一化すれば、ヘルツ
圧分布も均一化し、最高ヘルツ圧が低下する。

そこで、実際に、無負荷時にバレル方向に間隙が生じな
いように、ワークロールと凹凸が逆のクラウン（以下ｒ
　ｃｖｃクラウン」とも称する）を補強ロールに付与し
た場合のヘルツ圧分布を求めたところ、共にフラットな
ワークロールと補強ロールで圧延した場合のヘルツ圧と
同一になり、最大ヘルツ圧は５％前後（ヘルツ圧でｌ０
ｋｇ／ａｕｗ”前後）低下することを確認した。

しかし、前記のごとくワークロールの摩耗分散や、板肉
クラウン制御のためかなり大きなワークロールベンダ力
を用いなければならず、このワークロールベンダ力を負
荷すると、上記のようにワークロールと補強ロール間の
間隙をなくすように補強ロールにＣｖＣクラウンを付与
してもバレル端部でヘルツ圧が非常に大きくなることが
判明した。

したがって、本発明者らが、さらに種々のワークロール
ベンダ条件、ワークロールシフト条件で、ヘルツ圧分布
を検討した結果、上述のようにワークロールベンダ力を
作用させた場合には、ワークロールシフト位置にかかわ
らず、補強ロールに付与するＣｖＣクラウンを、前述の
ようなロール間の間隙がなくなる位置に対して、ワーク
ロールを軸方向にシフトして仮クラウンが大きくなるシ
フト方向と同じ方向にオフセンタさせればヘルツ圧分布
は均一化し、このオフセンタ量に応じて、最高ヘルツ圧
が減少し、ベンダ力に応じであるオフセンタ量でヘルツ
圧分布がほぼ均一となり、バレル方向での最大ヘルツ圧
力が最小の値となることを見い出し、本発明に至った。

ここに、本発明の要旨とするところは、ワークロールバ
レルの操作側半分あるい・は駆動側半分に凸クラウン、
他側に凹クラウンをもつ軸方向断面がボトル形状となる
ワークロールであって、前記ボトル形状の呈するクラウ
ンが上下ワークロールで互いに点対称であるように構成
したワークロールと、板クラウンを制御すべく該上下ワ
ークロールを軸方向に互いに逆向きにシフトする手段と
を備えた多重式熱間圧延機において、前記ワークロール
がシフトによる可動範囲の中央に位置する場合を基準シ
フト位置とするとき、上下ワークロールをそれぞれ支持
する上下補強ロールであって、前記基準シフト位置にあ
るワークロールのバレル方向径偏差分布とは正負が逆の
径偏差分布となるカーブをワークロールカーブに対して
オフセンタして補強ロールに付与することを特徴とする
熱間圧延時のワークロールと補強ロールとの間の最高ヘ
ルツ圧低減装置である。

このように、補強ロールのカーブをワークロールのカー
ブに対してオフセンタさせるには、予めワークロールの
カーブに対してオフセンタさせたカーブを補強ロールに
付与させてもよく、場合によっては補強ロール自体をシ
フトさせてワークロールのカーブと補強ロールのカーブ
とをオフセンタさせてもよい、後者の場合、上記補強ロ
ールを軸方向にシフトさせる手段をさらに備えてもよい
。

ここで、本発明の実施Ｂｍによれば、上記上下補強ロー
ルのカーブのオフセンタ方向は板クラウンを大とする方
向である。また、バレル方向のヘルツ圧分布は、ワーク
ロールベンダ力の影響を受けるので、ヘルツ圧分布を均
一化し、最高ヘルツ圧を低減するための最適オフセンタ
量を決定するには、ワークロールベンダ力を考慮する必
要がある。ベンダ力が大きいほどオフセンタ量は大きく
なる。

（作用） ここで、添付図面を参照してさらに本発明を詳述するが
、まず第３図は本発明の詳細な説明するものである。

図中、ワークロールバレルの操作側半分に凹クラウン、
駆動側半分に凸クラウンをもつ軸方向断面がボトル形状
となる上ワークミール１０は、基準シフト位置にあり、
このワークロールは操作側および駆動側にそれぞれ最大
ΔＳまでシフト可能である。特に本例の場合では、操作
側にシフトすると板クラウンが小さくなるので、操作側
シフト方向を（＋〉方向とし、基準シフト位置を原点（
ソフト位１０ｖｗ）　としてワークロールシフト位置を
表示することにする。

補強ロールには上記シフト位置にあるワークロールのカ
ーブと凹凸が逆（第３図において、ロールバレル方向位
置を示すＸ軸に対して対称）のカーブを（−）方向にＸ
ＩＣだけオフセンタさせて付与している。

前述したように、従来法ではワークロールシフトが（−
）側最大位置でワークロールベンダカ最大の場合に補強
ロール端部のヘルツ圧が最高となるが、第３図に示した
ように補強ロールカーブをオフセンタさせると無負荷時
ではバレル端部の補強ロールとワークロールに間隙を作
ることができ、圧延時にはヘルツ圧分布が均一化するた
め、最高ヘルツ圧を大幅に低減できる。

一方、ワークロールを（＋）側にシフトすると従来法に
比べてバレル中央部のへルッ圧が若干高くなる。このた
め補強ロールにシフト機構を設はワークロールシフト位
置に対してオフセンタ位置ｘ＊Ｃを最適化できるように
すれば、ワークロールの（＋）側シフト時のバレル中央
ヘルツ圧の増加を防止できる。また、最適なＸＩＣはワ
ークロールベンダ力により変化するので、補強ロールの
シフトが可能であれば、ワークロールベンダ力に応じた
より効果的な最高ヘルツ圧低減が可能となる。

したがって、場合によっては、このワークロールには板
クラウンを制御すべく該上下ワークロールを軸方向に互
いに逆向きにシフトする手段とを備えるようにしてもよ
い、それらはモータ駆動式であっても、油圧駆動式であ
ってもよい。

本発明における補強ロールのＣｖＣクラウンのカーブの
オフセンタの方向は、板クラウンを増大させる方向であ
り、そのオフセンタ量は、ロール径などに関連するから
、−概には言えないが、通常の熱間圧延機では５０〜４
０〇−程度であれば十分である。また、この程度の量の
オフセンタであれば、モータ駆動あるいは油圧駆動で容
易に行うことができる。

次に、本発明をその実施例によってさらに具体的に説明
する。

実施例 本発明の実施例については添付図面を参照して説明する
。

本例で使用した熱間圧延機は、第１図に示したと同様の
圧延機で、基準直径１５４０＋ｎ、バレル長１７８０−
の補強ロール１と、１Ｍ　準直径７４０　ｍ　ｍ、バレ
ル長２０８０ＩＩＩｌのワークロール３からなる４重式
圧延機であった。ワークロール３に付与したクラウンは
、基準半径Ｒ工。に対して下式で示される偏差を有して
いた。

Ｒｗ　”’　Ｒ−ｏ＋ΔＲ，−−−（１）ΔＲｗ　＝１
．８４３　　Ｘｌ０−”ｘδＲＸＸ”　　１．４６０　
　Ｘ１０−’ＸδＲＸｘ　　　　　　　−−−（２）た
だし、Ｘは、ワークロールバレル中心を原点とし、ワー
クロールシフトによって板クラウンが小さくなるシフト
方向を正としたバレル方向位置を表わす、δＲは、ワー
クロールの極大・極小半径差でδＲ＝０．２５ｍ−であ
った、基準半径Ｒ，。は、３７０開であり、Ｒ＠は、ｘ
ｌｌ−の位置でのワークロール半径を示す。

また、ワークロール３のロール軸方向のシフト位置Ｓは
、補強ロール１のバレル中央にワークロールバレル中央
が一致する点を原点、つまり基準シフト位置とし、最大
シフト量±ΔＳは、±１５０１１Ｉであった。ただし、
ワークロール３をシフトして、板クラウンが小さくなる
方向を正とする。さらに、ワークロールベンダとしては
、０〜２５０ｔｏｎ／チヲツク負荷可能なインクリーズ
ベンダを装備していた。

本圧延機で熱間圧延を行った場合の補強ロールとワーク
ロールとの間のヘルツ圧分布についての検討結果を説明
する。

第４図および第５図は、板幅１２００−■、圧延荷重１
８００ｔｏｎの通常圧延の場合である。

第４図は、ワークロールシフト位置Ｓ　＝　Ｏｓ＋ｇ＋
、ワークロールベンダカをＯ５１００，２５０ｔｏｎ／
チッックと変化させた場合のヘルツ圧分布を示している
０本例は従来例であって、補強ロールはフラットロール
であった０図から明らかなようにベンダ力を増加すると
、バレル端部のヘルツ圧が著しく増加し、最高ヘルツ圧
は、ｘ＞Ｏ側のバレル端部に発生する。

第５図は、ワークロールシフト位置Ｓを−１５０，０１
１５０−と変化させた場合のヘルツ圧分布を示している
が、板クラウンが大きくなる方向、すなわち（−）側へ
ワークロールをシフトするとやはリバレル端部のヘルツ
圧が増加することが判る。

以上のことから、フラット補強ロールを有する圧延機で
は、バレル方向での最高ヘルツ圧は、（−）側シフト最
大で最大ベンダカ負荷のときに　（＋）倒バレル端部で
最大となることが予測され、スポーリング等のロール損
傷が危惧される。

一方、第６図、第７図、第８図は、補強ロールにワーク
ロールと同様のカーブを付与した場合のヘルツ圧検討例
である。補強ロールに付与したクラウンは、基準半径Ｒ
１゜に対して下式で示されるバレル方向分布をもつ。

Ｒ＊　−Ｒｍ。＋ΔＲ８・・・（３） ΔＲｍ　＝−１，８４３ｘｌＯ−’ｘδＲＸ（ｘ　　Ｘ
ｍｃ）’＋１．４６０　Ｘｌ０−’ＸδＲＸ（Ｘ　　ｘ
ｌｃ）　　・・（４）（２）、（４）式を比べれば判る
ように、カーブオフセンタ量ＸＩＣが０■の時は、ワー
クロールシフト位置Ｓ＝０＋−で無負荷時のワークロー
ルと補強ロールの間隙が０となる。圧延条件は、板幅１
５００ｖｗ。

圧延荷重３０００ｔｏｎの高負荷条件であった。

第６図に示したように、Ｓ＝Ｏｍｍ、ワークロールベン
ダカＰ　Ｊ　＝　Ｏｔｏｎ／チョックの場合フラット補
強口″−ルでは、ワークロール径変化に対応するヘルツ
圧分布となるが、にｍｃ＝０１１−のカーブ付補強ロー
ルではヘルツ圧分布はほぼ均一となり、Ｘｍｃ−４００
−一のカーブ付補強ロールでは、バレル中央部が高くな
るヘルツ圧分布となる。この場合、最高ヘルツ圧はＩｎ
ｃ−Ｏｓｍのカーブ付補強ロールで最も小さく、フラッ
ト補強ロールで最大となるが、いずれの場合もヘルツ圧
は１８０　ｋｇ／＋ｕ＋”以下である。

第７図は、前述したようにフラット補強ロール使用時に
最高ヘルツ圧が最も大きくなる条件であるＳ　＝　　１
５０　ｍｍ、Ｐ　ｚ＝２５０　ｔｏｎ／チタックでのヘ
ルツ圧分布を示した図である０図から判るように本条件
では圧延負荷が同じでも、フラット補強ロールの場合に
は（＋）側バレル端に生じる最高ヘルツ圧は２２０　ｋ
ｇ／ａｍ”に達し、カーブ付補強ロールの場合でも、Ｘ
＊ｃ＝Ｏ＋＋ｎでは最高ヘルツ圧は２００ｋｇ／ｍ＠”
を越える。これに対し、本発明のＸＩｃ−４００ｍ−の
オフセンタを与えたカーブ付補強ロールでは、ヘルツ圧
分布がかなり均一化し、最高ヘルツ圧は１８０　ｋｇ／
ｍｍ”以下となり、本発明の効果が非常に大きいことが
判る。

第８図は、ワークロールシフト位置、ワークロールベン
ｙ’　（Ｗａｓ＞角刈に、オフセンタ量×１と最高ヘル
ツ圧の関係を示した図である。フラット補強ロールを用
いた場合には、ワークロールベンダカＰＪ　＝２５０　
ｔｏｎ／チゴックでは、はとんどのシフト位置で最高ヘ
ルツ圧が２００　ｋｇ／＋ａｍ”を越える。

従って、スポーリング等のロール損傷のない安定した圧
延を行うためには、ワークロールベンダカを下げる必要
があり、板クラウン制御の点で不利となる。カーブ付補
強ロールの場合でもに１．≧−３０ｍｍでは、最高ヘル
ツ圧が２００　ｋｇ／＋ｕ＋”を越える条件があり、ロ
ール損傷防止の点で不適当である。

さらに、補強ロールカーブを（−〉側にオフセンタして
ゆくと、Ｐ、−〇では、最高ヘルツ圧の最大値は増加す
るが、Ｐ　Ｊ　−２５０ｔｏｎ／チゴックの最高ヘルツ
圧は減少し、−４５０≦ｘ０≦−３５０＋＋ｎで、−１
５０≦Ｓ≦１５０■、０≦ＰＪ　≦２５Ｑ　ｔｏｎ／チ
ｑｙりの範囲での最高ヘルツ圧は、１８０　ｋｇ／ａｍ
”以下となり、最小値をとる。この最高ヘルツ圧が最小
値となるオフセンタ量に１ｃは、最大ベンダ力によって
変化する。すなわち、図よりＰＪ＝Ｏでは、×ＩＣ！ニ
ア　　５０ｍｍであり、Ｐ　Ｊ　−２５０ｔｏｎ／チツ
ツクでは、ＸｍＣζ−４００１１１１となり、かなり大
きなオフセンタ量を（−）側にとる必要がある。また、
最高ヘルツ圧を低減することによって、より高負荷な圧
延でも安定して行えるのは云うまでもない。

本発明を第１図と同様の圧延機の熱間圧延仕上圧延機列
の第１圧延機に適用した。ワークロール、補強ロールカ
ーブ、クラウン制御機能は上述の実施例と同様である。

仕上ミル第１圧延機は仕上圧延機の中で最も高負荷な圧
延を行う圧延機であり最大圧延荷重は３０００　ｔｏｎ
であるが、フラット補強ロールを用いた場合、圧地量約
１０万ｔｏｎで補強ロール損傷が発生し、フラット補強
ロール、フラットワークロールの通常圧延機の補強ロー
ル連続使用時間の１７２程度でロール替行う必要があっ
た。

また、オフセンタＸ＊Ｃ＝Ｏでカーブ付補強ロールを用
いた場合では、通常圧延機の補強ロール連続使用時間内
で圧延に支障をきたすほどのロール損傷は発生しなかっ
たが、補強ロールの表面硬度変化や軽微な表面損傷が発
生し、ロール研削量が増加した。一方、本発明のＸ冨。

−４００＋ｕ＋のカーブ付補強ロールを使用した場合に
は、何ら損傷が発生せず、大幅なりラウン制御能力向上
が得られた。

（発明の効果〉 本発明により、ロール損傷が防止でき、安価で大幅な板
クラウン制御能力向上が達成できるので、板厚精度の向
上、スケジュールフリー化実現による圧延能率の向上が
実現され、安価な熱間圧延製品製造が可能となるなど、
本発明の産業上の有用性は明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ボトル形状のワークロールを備えた熱間圧延
機の概略説明図； 第２図（ａ）、（ロ）、（Ｃ）は、ＣＶＣ法による板ク
ラウン制御方法の模式的説明図； 第３図は、ワークロールと補強ロールとのカーブと実施
例で使用した座標系との関連を説明する図； 第４図および第５図は、従来のＣＶＣ法でのロール間ヘ
ルツ圧分布の一例を示すグラフ：第６図、第７図は、お
よび第８図）！、本発明のヘルツ圧低減効果をそれぞれ
従来例と対比して示すグラフである。 １：補強ロール　３：ワークロール

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワークロールバレルの操作側半分あるいは駆動側
   半分に凸クラウン、他側に凹クラウンをもつ軸方向断面
   がボトル形状となるワークロールであって、前記ボトル
   形状の呈するクラウンが上下ワークロールで互いに点対
   称であるように構成したワークロールと、板クラウンを
   制御すべく該上下ワークロールを軸方向に互いに逆向き
   にシフトする手段とを備えた多重式熱間圧延機において
   、前記ワークロールがシフトによる可動範囲の中央に位
   置する場合を基準シフト位置とするとき、上下ワークロ
   ールをそれぞれ支持する上下補強ロールであって、前記
   基準シフト位置にあるワークロールのバレル方向径偏差
   分布とは正負が逆の径偏差分布となるカーブを付与され
   た上下補強ロールを設けるとともに、該上下補強ロール
   の前記カーブを前記ワークロールのカーブに対してバレ
   ル方向にオフセンタさせて付与することを特徴とする熱
   間圧延時のワークロールと補強ロールとの間の最高ヘル
   ツ圧低減装置。
2. （２）上下補強ロールに付与された前記カーブをオフセ
   ンタさせる方向が、板クラウンが増大するワークロール
   シフト方向と同一方向であることを特徴とする請求項１
   記載の最高ヘルツ圧低減装置。
3. （３）圧延機に具備したワークロールベンダ力に応じて
   、上下補強ロールの前記カーブのオフセンタ量を決める
   ことを特徴とする請求項１または２記載の最高ヘルツ圧
   低減装置。