JPH0456682B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 一般に、薄板の圧延において１回の圧延で可能
な圧下量又は圧下率は、比較的板厚が厚い場合圧
延機の伝達可能トルクから制限され、又板厚が薄
い場合圧延機の板の形状制御が可能な圧延力で制
限されている。

本発明は２本の作業ロールにかかる圧延トルク
を伝達可能トルク範囲内におさえながら２本の作
業ロールの周速度比を異径ロールの組み合わせに
より変更して圧延を行い圧延力を下げるようにす
る圧延装置に関するものである。

従来、金属の平板圧延は、一般に第１図に示す
如く等径、等速とした２本の作業ロールａ，ｂ間
に金属平板ｃを通過させることにより行われてい
たが、圧延に際し、ロール間隙において巨大な圧
延力が発生するため、圧延機の強度上からも、又
圧延される製品の平坦度を保持する上に圧延機の
弾性変形を減じる必要があることからも、この圧
延力を小さくすることが望まれていた。

上記圧延力を小さくする対策として先ず考えら
れたことは、作業ロールを小径化することであつ
た。これは、圧延力が作業ロール直径の平方根に
ほぼ比例するので作業ロールが小径であるほど効
果があることに着目したからである。その具体例
として第２図に示す４段圧延機がある。これによ
れば、作業ロールａ，ｂを小径化でき、圧延に際
しても巨大な圧延力は大径の控ロールｄ，ｅによ
つて受けることができるので、圧延機の強度上か
らも、又圧延機の剛性の面からも優れたものであ
る。

しかし、作業ロールａ，ｂを更に小径化して行
くと、作業ロールａ，ｂの水平撓みが増大するこ
と、伝達トルクの制限が出てくること、等の理由
によりある限度以下に小径化を図ることができな
かつた。

そこで従来では、作業ロールをより小径化する
ために第３図に示す多段ロール圧延機が開発され
た。これによれば、作業ロールａ，ｂの充分な小
径化が可能となり、圧延力を小さくすることがで
きる。

しかし、この多段ロール圧延機では、作業ロー
ルａ，ｂが小径のため熱容量が小さく、熱の影響
を受け易いこと、ロールの数が非常に多いためロ
ール費用が高くつくこと、等から第２図に示す４
段圧延機に比して作業性が低く、従つて多段ロー
ル圧延機はステンレス鋼やシリコン鋼等の高張力
鋼の圧延にしか使用されていないのが現状であ
る。

以上のことから、４段圧延機のように作業性が
よくしかも多段ロール圧延機のように圧延力の低
い圧延機の出現が従来からの一つの夢であつた。

最近、２本の作業ロールの周速を変えて異速圧
延するRD（Rolling Drawing）圧延法が提案され
ている。このRD圧延法によれば板が薄い場合大
幅にその圧延力を減少させることができることか
ら、上記夢に一歩近づこうとするものである。

即ち、RD圧延法は、第４図に示す如く、入側
の板の速度v₀、出側の速度v₁、上側の作業ロール
（低速側ロール）ａの周速度V₀、下側の作業ロー
ル（高速側ロール）ｂの周速度V₁、入側の板厚
h₀、出側の板厚h₁としたとき、v₀＝V₀、v₁＝V₁
として圧延し且つ作業ロールａ，ｂの速度比
V₁／V₀＝h₀／h₁＝λ（λは板の伸び比）になるよ
うに圧延する方法である。この場合、板の速度と
ロールの周速度が一致する点、即ち、中立点は、
低速側のロールａにおいては圧延の入口Ａ点にあ
り、高速側のロールｂにおいては圧延の出口Ｂ点
にある。このような条件の下で圧延を行うと、第
５図（圧延材の任意の点の力の鈎合の関係を示
す）の如く、水平方向の摩擦力（μprdx／cosθ）が 上下でその方向が逆になり相打消すために、いわ
ゆるフリクシヨンヒルが消滅し、圧延力は数分の
１に減少する。例えば圧延力が1/3に減少したと
すれば、ロール径に換算すればロール径を1/9に
したと同じ効果になり、非常に大きな効果が得ら
れる。即ち、圧延中の圧延材に発生する圧延圧力
分布を示す第８図に示す如く、従来の通常の等速
圧延においては、中立点はＣ点にあり、Ｃ点を頂
点とするいわゆるフリクシヨンヒルA′C′B′がで
き、この場合の圧延力はOA′C′B′O′によつて囲ま
れる面積で表わされる如く巨大なものとなるが、
RD圧延法の場合には、中立点は上記のように
Ａ、Ｂ点にあり、この場合の圧延力は、
OA′B′O′で囲まれる面積で表わされ、面積
A′C′B′で表わされる圧延力が減少したことにな
つて圧延力を減少させる効果がある。

しかし、上記RD圧延法には、次のような欠点
がある。

(1) 中立点を第４図に示す如くＡ点及びＢ点に固
定するためには多くの困難が伴うこと。即ち、
一般に中立点の位置は、圧延材の板厚、変形抵
抗、前後方張力、圧延摩擦係数、等によつて変
化するため、これらの変化に対して常に中立点
をＡ点及びＢ点に保持するにはある種の工夫が
必要である。RD圧延では、第６図に示す如く
板をロールに巻き付け、ロールと板の摩擦力を
利用することによりv₀＝V₀、v₁＝V₁の条件を
達成している。しかしながらこのように板をロ
ールに巻き付かせることは、第２図に示す如き
控ロールを有する圧延機にすることを困難に
し、又圧延作業上からは、圧延面への潤滑剤の
スムーズな供給がむずかしいこと、ロールと板
とのスリツプによるスリツプマークが発生する
こと、通板作業が複雑であること、等の欠点が
ある。

(2) RD圧延を行うと、作業ロールにかかるトル
クが従来の圧延に比べて非常に増大し、強度上
からトルク伝達が不可能になる場合があるこ
と。即ち、圧延に必要なトルクは、第７図に示
すロール表面の接線方向に働く力とロール半径
Ｒとの積の総和で表わされる。第１図に示す等
速圧延の場合には、第７図イに示す如く中立点
Ｃの前後で接線力は矢印のように逆方向に向い
ているが、RD圧延の場合は、第７図ロに示す
如く高速側のロールには常にロールの回転に逆
う方向の接線力が働き、一方低速側のロールに
は常にロールを回転させる方向の接線力が働
く、そのため、各ロール毎に作用するトルクは
通常圧延のそれに比べて増大し、３倍から５倍
に達することもある。このようにトルクが増大
すると、これらのロールを駆動する駆動系が強
度的に耐えられなくなるので、設計上はロール
径を大径化する以外に方法はなく、そうすれば
圧延力を減じるという目的が達せられなくなつ
てしまう。

本発明は、上記RD圧延法の欠点を除去し、且
つ圧延力を減少させて圧延能率を向上させること
を目的とするものである。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。

第９図は本発明の装置の一実施例を示すもの
で、直径がD₁、D₂と互いに異なる２本の作業ロ
ール１，２を組み替え自在に備え、該２本の作業
ロール１，２を、噛合している同一外径の歯車
９，１０にスピンドル４，５を介して連結し、一
方の歯車１０の軸に連結した電動機８の駆動によ
り歯車９，１０を同時に回転させてスピンドル
４，５を介し、２本の作業ロール１，２を同一回
転数で回転駆動させることによつて該作業ロール
１，２が、所定の周速度比で回転させられるよう
にし、且つ上記２本の作業ロール１，２を適宜径
の異なる作業ロールと組み替えて作業ロール１，
２の直径比D₂／D₁を作業ロール１，２の周速度
比V₁／V₀に合せるようにしたものである。６，
７はトルクメータである。

なお、図示していないが、通常の圧延機の如
く、作業ロールは必要に応じて組み替えられる構
造になつている。

圧延に先立つて、このパスで希望する圧延材３
の入側板厚h₀、出側板厚h₁はきまつており、又、
この圧延機における作業ロールが伝達できる最大
可能伝達トルクT₀もわかつている。

これらの数値から D₂／D₁（＝V₁／V₀）＜h₀／h₁） なるロール径比のロールを選定し圧延機に組み込
む。圧延を開始し、圧延トルクをトルクメータ
６，７で測定した結果、いずれかの値がT₀を越
えている場合は、D₂／D₁をより１に近い径比の
ロールに組み替える。逆にT₀より小さな値を示
している場合は、D₂／D₁をよりh₀／h₁に近い径
比のロールに組み替えて圧延する。

勿論準備されたロールの径比の数は有限のもの
であるが、それらの組み合せのうちで最も上記の
条件、即ち、圧延トルクがT₀以内でできるだけ
h₀／h₁に近い径比の圧延ロールの組み合せで圧延
すればよい。

本発明では、上記のように圧延作業条件、即
ち、入側及び出側板厚、入側及び出側テンシヨ
ン、変形抵抗等を一定のままで各ロールの伝達し
得る最大可能伝達トルク内（伝達トルク余裕範囲
内）で２本の作業ロール１，２にロールの径比の
組み合せで周速度比V₁／V₀をつけて圧延するの
で、圧延機の能力と圧延作業条件とに応じて中立
点は、高速側のロール、即ち、下作業ロール２に
おいては第８図においてＣ点とＢ点の間の任意の
点Ｅへ、又低速側のロール、即ち、上作業ロール
１においてはＡ点とＣ点の間の任意の点Ｄへ来、
OA′D′E′B′O′で囲まれる面積で表わされる圧延力
となる。この圧延力は通常の圧延に比べ面積
D′C′E′で表わされる圧延力を減少した圧延力とな
り、従つて本発明では圧延力を大幅に減少させる
ことができる。

又本発明による圧延では、中立点Ｄの位置は第
８図においてＡ点とＣ点との間の任意の点にあれ
ばよく、又中立点Ｅの位置は第８図においてＣ点
とＢ点との間の任意の点にあればよく、中立点
Ｄ、Ｅを固定しないため、圧延作業を非常に安定
にできる。即ち、従来の等速圧延における中立点
Ｃの位置（第８図参照）は、圧延材の板厚、変形
抵抗、前後方張力、圧延摩擦係数等の変化（以
下、圧延条件外乱という）に対応して力学的に安
定な位置へ移行するが、RD圧延の場合は、中立
点の位置を第８図Ａ，Ｂ点に常に固定するために
は、自由度が１つ減るため圧延条件外乱に対し
て、例えば入側張力と出側張力との間に常に一定
の関係を保つ必要が出て来る。そのためRD圧延
においては前記したように板をロールに巻きつけ
なければならない一つの要因となつている。この
点本発明では、中立点Ｄ，Ｅは圧延条件外乱に対
して力学的に安定な位置へ移行するため、板の速
度を規定する必要がなく、圧延作業が極めて容易
となる。

次に、第１０図は圧延条件と圧延トルクとの関
係を示すもので、第１０図イの縦軸は圧延力Ｐ
を、又第１０図ロの縦軸は圧延トルクＴを各々表
わし、又第１０図イ，ロの横軸はいずれも２本の
作業ロールの周速度比V₁／V₀（＝D₂／D₁）を表
わしている。

上述のRD圧延においては、 V₁／V₀＝h₀／h₁＝λ 但し h₀：入側板厚 h₁：出側板厚 λ：板の伸び比 になるように圧延されるので、第１０図において
横軸のλの点がRD圧延に相当する。

第８図に示すフリクシヨンヒルA′C′B′の大き
さは、板厚が薄いほど、又圧延摩擦係数が大きい
ほど、又ロールとの接触弧長が長いほど大きくな
る。即ち、圧延条件によつて大幅に変化する。第
１０図イ，ロに点線で示すスケジユールは板厚
が比較的厚く、フリクシヨンヒルが小さく、圧延
トルクが大きい圧延スケジユールであり、実線で
示すスケジユールは板厚が薄く、フリクシヨン
ヒルが大きく、圧延トルクが小さい圧延スケジユ
ールの例である。今圧延機のロール１本当りの最
大可能伝達トルクをT₀とすると、RD圧延を行え
ば、スケジユール、スケジユールのいずれの
場合にも高速側ロールトルクTa，Tbが第１０図
ロに示す如くこの制限値T₀を越えてしまい、従
つて圧延不可能となる。

本発明においては、最大可能伝達トルクT₀以
内に最大圧延トルクがおさまるように２本の作業
ロール１，２の周速度比V₁／V₀をロール径比に
より選ぶようにするので、各スケジユール，
の場合高速側のロール２の圧延トルクT〓，T〓が
最大可能伝達トルクT₀と等しくなる周速比δ〓，
δ〓となるロール径比を選択することとなり、これ
によつて、各スケジユール，に対する圧延ト
ルクは、第１０図ロでスケジユール（点線で示
す）に対しては高速側のロール２がT〓、低速速
のロール１がT〓′になり、スケジユール（実線
で示す）に対しては高速側のロール２がT〓′、低
速側のロール１がT〓′になる。この場合の圧延力
は第１０図イに示す如くP〓，P〓になり、スケジ
ユールに対しては効果が少ないが、スケジユー
ルに対しては非常に大きな効果が得られること
がわかる。

以上述べたように本発明は、圧延作業条件を一
定にしたままで最大圧延トルクが圧延機の最大許
容トルク内におさまるように２本の作業ロールの
周速度比をロール径比の組み合せでつけ中立点が
従来の等速圧延の場合の中立点とRD圧延の場合
の中立点との間の任意の位置へ来るようにして圧
延するので、 () 従来からある圧延機を大幅に変更すること
なく圧延荷重を大幅に減少できる。

() 圧延力の減少により、より圧下量を大きく
とれ、圧延能率が上る。

() 圧延荷重の減少に伴いロール摩耗量の減
少、板のクラウン量の減少、板厚精度の向上、
等の効果が大である。

() RD圧延法に比し、中立点を固定しないた
め通板作業が容易になる等圧延作業が非常に安
定的であり、又常にトルク伝達が可能で圧延不
可能となることがない。

等の優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は等速圧延の例を示す側面図、第２図は
４段圧延機の例を示す側面図、第３図は多段ロー
ル圧延機の例を示す側面図、第４図はRD圧延法
の例を示す側面図、第５図はRD圧延法における
圧延材の任意の点の鈎合いの関係を示す図、第６
図はRD圧延法で２本の作業ロールの中立点を
各々一点に保持するために板をロールに巻きつけ
る状態図、第７図は圧延時にロール表面に働く接
線力を示すもので、第７図イは等速圧延の場合、
第７図ロはRD圧延の場合の説明図、第８図は圧
延中に圧延材に発生する圧延圧力分布を示す図、
第９図は本発明の装置の一例を示す概略図、第１
０図は圧延条件と圧延トルクとの関係を示す図で
ある。 １……上作業ロール、２……下作業ロール、３
……圧延材、４，５……スピンドル、６，７……
トルクメータ、８……電動機、９，１０……歯
車。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 周速比が、入側、出側の板厚比を越えない範
   囲内となり、且つ、最大圧延トルクが最大許容範
   囲内におさまるようロール径比を選定された直径
   の異なる２本の作業ロールを組み替え自在に備
   え、これらの各作業ロールを同一回転数で駆動さ
   せる歯車装置と、２本の作業ロールの駆動系の伝
   達トルクを計測するための装置とを備えたことを
   特徴とする圧延装置。