JPH0520168B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は、ロール垂直配列型多段式圧延機に用
いるクラウン調整ロールに関するものである。

(ロ) 従来技術 板圧延では、板プロフイル（幅方向板厚分布）
を矩形化し、良好な圧延形状にすることが重要な
課題であり、種々の新方式圧延機が開発されてき
た。形状・プロフイルの改善には、ワークロール
のたわみ防止が必要である。ワークロール・ベン
デイング、バツクアツプロール・ベンデイング、
ダブルチヨツク・ベンデイング、ロールスキユ
ー、ロールシフト、可変クラウンロール（以下、
VCロールという）等が開発されてきた。

このうち、VCロールは既設の圧延機のロール
をVCロールに変更するだけで何ら改造を要しな
い。したがつて、他方式にくらべて安価であり、
既設のロールベンダと組み合せて形状・プロフイ
ル改善に有効活用されてきた。

しかし、VCロールはアーバにスリーブを焼嵌
め、中央部受圧室に高圧油を導入し、スリーブを
膨らませる構造である。そのため、スリーブ応力
の限界から、直径1500mm程度の大型ロールで最大
膨らみ量が0.2〜0.4mm／半径程度である。通常の
軟質薄板の制御には十分である。しかし、板厚の
大きい領域では、ベンダと組み合せても制御量が
不足してくることがある。特に、アルミ熱延の粗
圧延機や鉄鋼熱延の粗圧延機、厚板圧延機等で
は、現行の２〜３倍の制御能力が望ましい。ま
た、薄板でも硬質材や特殊鋼では変形抵抗が高
く、現状能力では不足気味である。

上記他型式の圧延機では、制御能の高いものも
あるが、設備費が膨大となつたり、改造に長期を
要する等の問題がある。そこで、VCロールのよ
うにロールのみを変更すれば、高性能圧延機が得
られるという簡便かつ安価な新型式ロールの開発
が望まれてきた。

ロール偏心を利用したクラウン制御方式がセン
ジミヤミル、異周速多段圧延機等で利用されてい
る。しかし、いずれも多数ロールで荷重を受ける
多段圧延機であり、ロール垂直配列型多段圧延機
（主として、４段式圧延機）では実用化されてい
ない。また、いずれも冷間圧延での形状制御を目
的としたものであり、熱間圧延を対象にプロフイ
ルを変更する技術には利用されていない。

例えば、センジミヤミルにおいては、第６図お
よび第７図に示すように、小径ワークロール１を
支える最終段バツクアツプロール（As−Ｕロー
ル）２に偏心リング３を設け、クラウン調整を行
つている。

また、異周速多段圧延機においては、第８図お
よび第９図に示すように、張力制御用ブライドル
ロール４を偏心ロールにし、シヤフト５の角度を
変え、外径の包絡線クラウンを凹から凸に変え、
ストリツプの張力分布を変更する方式をとつてい
る。

さらに、特公昭55−35202号公報では、スリー
ブを３分割してロール本体に遊嵌し、中央部軸心
をロール本体の軸心より偏心させ、ロールクラウ
ンを変化させる機構をとつている。

しかし、このロールはロールの母線に段差がつ
くので、ワークロールとに非接触部分が起りやす
く、バツクアツプロールの最外輪のコーナ部に力
が集中し、ワークロールに疵が入りやすい。両側
スリーブを球面座で受けても、この問題は若干緩
和させるだけで、本質的な改良にはならない。も
し、段差を少なくしようとするならば、スリーブ
の分割を多くし、各スリーブごとの段差を小さく
する必要が生じ、機構が複雑となりメインテナン
スも面倒である。

(ハ) 発明が解決しようとする問題点 本発明が解決しようとする問題点は、ロール垂
直配列型多段式圧延機において、主として熱間圧
延を対象として比較的大きなロールクラウンを段
差なく滑らかに発生できるクラウン調整ロールを
得ることにある。

(ニ) 問題点を解決するための手段 本発明のクラウン調整ロールは、真直のアーバ
と、テーパ付き肉厚の内輪および等厚の外輪から
なりかつ該内輪を前記アーバに固定した複数のベ
アリングと、前記アーバの端部に取り付けたアー
バ角度調整装置とを具備する構成によつて、上記
問題点を解決している。

本発明のクラウン調整ロールは、湾曲アーバ
と、等厚の内輪および外輪からなりかつ該内輪を
前記アーバに固定した複数のベアリングと、前記
アーバの端部に取り付けたアーバ角度調整装置と
を具備する構成によつても、上記問題点を解決し
ている。

前記クラウン調整ロールにおいて、前記の全外
輪上に円筒スリーブを遊嵌させることによつて
も、上記問題点を解決できる。

(ホ) 作用 本発明のクラウン調整ロールにおいては、アー
バに固定したベアリングの外輪が回転スリーブと
しての働きをする。アーバ角度調整装置によつ
て、アーバの回転角度を変えることによつてロー
ルクラウンを変える。

クラウンをさらに滑らかにするために、ベアリ
ングの外輪にスリーブを遊嵌させてもよい。

本発明のクラウン調整ロールは、一例として次
のような圧延機に利用できる。

近年、厚板圧延の大型圧延機用に薄肉型のロー
ラベアリングが開発された。このベアリングの幅
は800mm程度で、約2000トンの荷重に耐えられる。

本発明では、この薄肉大型ベアリングを利用し
て凹クラウンから凸クラウンまで変化するクラウ
ン調整ロールをつくり、第３図に示すようなロー
ル垂直配置型多段式圧延機のバツクアツプロール
（圧延材と直接接触するロールをワークロールと
すれば、ワークロール以外のロールをすべてバツ
クアツプロールとする。）に少なくとも１本導入
し、既設のロールベンダと組み合せて形状・プロ
フイルを制御する。

以下に詳述する本発明のロールでは、ロールク
ラウン量が大きくとれる。例えば、直径1500mmの
ロールでは、＋1.0〜−1.0のロールクラウン量が
容易に得られる。VCロールのそれが0.2〜0.4で
あるのにくらべて、４〜５倍の変化量が得られ
る。

ロール垂直配列型多段式圧延機のバツクアツプ
ロールに少なくとも１本本発明のクラウン調整ロ
ールを導入し、このロールのアーバ周方向角度を
調整し、スリーブの外径母線形状を凹クラウンか
ら凸クラウンの範囲内の任意のクラウンに調整
し、ロールベンダを組み合せ、検出器からの信号
に応じて圧延材の形状及び／又はプロフイルの制
御をする。

(ヘ) 実施例 本発明の基本ロール構造を第１図Ａ，Ｂに示
す。第１図Ａに示す基本ロールでは、アーバ１０
に大型薄型ベアリング２１，２２の内輪３１，３
２を傾斜嵌めする。内輪３１，３２とアーバ１０
とは焼嵌め、冷し嵌め、しばり嵌め、キー止め等
で固着する。ワークロール、または中間ロールよ
り荷重が伝わり、圧延中回転するのは、ベアリン
グ２１，２２の外輪（スリーブ）４１，４２であ
る。圧延中、アーバ１０は非回転で、外輪４１，
４２のみが回転する。

内輪３１，３２の傾斜角をα、ベアリング幅を
ｌとすれば、クラウン量δ＝lαになる。第１図Ａ
の下側にワークロールがあるとすれば、凸クラウ
ンδとなり、アーバ１０を180°回転すると−δの
クラウン量となる。したがつて、＋δから−δま
で2δの範囲でロールクラウン調整がアーバ１０の
周方向角度を調整することにより可能となる。

第１図Ｂは第１図Ａと同様な構造である。ロー
ルクラウンδはアーバ１０′を軸方向で湾曲させ
るか折れ曲げ構造にし、これに内外輪等厚のベア
リング２１′，２２′を嵌めたものである。ベアリ
ング内輪３１′，３２′はアーバ１０に固着され、
スリーブとしての外輪４１′，４２′がワークロー
ルと接して回転する。

このときも、アーバ１０の周方向角度を変えて
ワークロールと接するバツクアツプロールの位置
を調整すれば、ロールクラウンは＋δから−δま
で2δの範囲で調整可能である。

上述の第１図Ａ，Ｂに示すロール構造では、ワ
ークロールに接する外輪（スリーブ）が２分割さ
れている。中央部のワークロールと非接触部と接
触部とでは、ワークロールの光沢や摩耗情況が異
なり、表面性状や光沢の厳しい成品に対しては不
十分である場合が発生する。

そこでこれら高級品の要請に応えるために、第
２図Ａ，Ｂに示すようにロールを変更することが
できる。第２図Ａ，Ｂに示すように、第１図Ａ，
Ｂに示すベアリング２１，２２，２１′，２２′の
外側に円筒スリーブ５０を挿入する。６０はスラ
ストベアリングである。

圧延荷重がワークロールより伝わると、ワーク
ロールと接する位置で円筒スリーブ５０が弾性変
形により、ベアリング外輪４１，４２，４１′，
４２′に接触し、それらと一体となつて円筒スリ
ーブ５０が回転する。したがつて、前述と同様に
＋δから−δまでのロールクラウンが得られる。
さらに、ワークロールと円筒スリーブとが全面接
触するので、ワークロールの光沢むらや摩耗むら
が解消され、高級仕様や軟質材の圧延でも満足で
きる成品の圧延が可能である。しかし、ロール構
造がそれだけ複雑になることはやむをえない。

第１図Ａ，Ｂに示すロール構造は、粗圧延機や
タンデムミルの上流側では問題にならないが、最
終の仕上圧延では第２図Ａ，Ｂに示すロール構造
が望ましい。また、第１図Ａ，Ｂに示すロール構
造でも第３図に示すように、ワークロールとバツ
クアツプロールとの間に中間ロールを設けた場合
には、バツクアツプロールとしてまつたく問題な
く使用できる。４段式圧延機のように直接ワーク
ロールと接する場合にも、バツクアツプロールま
たはワークロールを軸方向に移動する方法と組み
合せ、光沢むらや摩耗を分散させながら使用すれ
ば、特に問題なく圧延できるようになる。

以上詳述したクラウン調整ロールを第３図Ａ〜
Ｆに示す垂直型ロール配列のバツクアツプロール
に少なくとも１本導入し、既設のロールベンダ
（ワークロールベンデイング、バツクアツプロー
ルベンデイング、ダブルチヨツクベンデイング
等）と組み合せて板の形状・プロフイルを制御す
る。圧延機の入側及び／又は出側に設けた形状計
またはプロフイル計（図示せず）からの信号によ
り、圧延材が所望の形状・プロフイルとなるよう
に、バツクアツプロールの回転角度（クラウン
値）、ロールベンダ力を算出する。この算出値に
なるように、バツクアツプロールの角度とロール
ベンデイング力とを制御して圧延する。

なお本発明のバツクアツプロールの角度調整
は、圧延中に逐次行うこともできる。しかし、通
常は、圧延材寸法、材質、温度等により適正値に
予め設定しておき、圧延中はロールベンデイング
力を主として制御する方式が簡単である。しか
し、冷延薄物の複合伸び形状不良の修正等にはロ
ールベンダとバツクアツプロール・クラウンとを
同時に制御することが望ましい。この場合、バツ
クアツプロールのアーバ１０のジヤーナル端に設
けたアーバ角度調整装置（図示せず）の動きを高
速圧延に追従できるように電動機または油圧装置
で構成し、高速、高精度の角度位置決め制御を行
う。この装置は、通常は、プリセツト用として使
用するので、ウオームとウオームホイールとから
なる安価な位置決め機構で十分である。

〈具体的実施例 １〉 直径80mm×胴長400mmのワークロールと、直径
240mm×胴長400mmのバツクアツプロールとからな
る小型圧延機の片側バツクアツプロールを第２図
Ａのロール構造にした。すなわち、外径170mmの
アーバ１０にテーパローラ型ベアリング２１，２
２（外径240mm×内径170mm×長さ175mm）を挿入
し、キーで固着する。ベアリング内輪３１，３２
の傾斜角αが、0.2°の円筒加工を施してあるの
で、クラウン量 δ＝α・ｌ＝3.14×0.2／180×175＝0.6mm の凸クラウンから凹クラウンまで調整可能とな
る。ベアリング外輪４１，４２の外側に内径250
mm肉厚４mmの円筒スリーブ５０を遊び嵌めする。
スリーブ両端はスラスト荷重を受け得るように当
金で支えた。

アーバ軸端には第４図に示すアーバ角度調整装
置７０を設けた。この装置７０はアーバ１０にウ
オームホイール７１をキー止めし、ウオーム７２
をウオームホイール７１に係合させ、ハンドル７
３を回転させることによつてアーバ１０の角度調
整を行う構造になつている。

このようにして得た圧延機によつてワークロー
ルの撓み制御能を調査した。ワークロール間に厚
み４mm×幅350mmのアルミ板を荷重20tonで圧縮
し、アルミ板の圧痕分布より、ロール撓みの変化
を調べた。その際、アーバ１０の角度を０〜180°
まで変え、ロールクラウン量をδから−δまで５
段階に変化させた。その結果を第５図の実線で示
す。第５図において、横軸は板幅中心よりの距
離、縦軸は板幅中央値を０としたときの板厚偏差
である。

最大凸クラウンが0°の場合には、中央部薄肉の
板厚分布である。最大凹クラウンが180°の場合に
は、中央部厚肉の板厚分布となつている。その間
の任意の角度を選定することにより、自由な板ク
ラウンを設定できることがわかる。またこの制御
範囲は従来のVCロールの５〜10倍の制御範囲と
なつている。

第５図の破線はアーバ角が0°，90°，180°の場合
に既設のベンダを作用させた結果である。ベンダ
効果の分だけ板クラウンは減少する。すなわち、
両者の効果は重畳可能である。ただし、ベンダ効
果にくらべて、本発明のクラウンロールの効果が
はるかに大きいので、板厚、板幅、材質等で圧延
荷重が大幅に変るときは、本発明ロールの角度調
整で、ワークロール撓みを打ち消し、良好な基準
状態を設定した上で、微調整はベンダで行うこと
が望ましい。

なお、冷間圧延等による薄物の圧延では、形状
不良が発生しやすく、しかもベンダが板幅端部に
しか有効に働かない場合がある。この場合でも、
本発明のロールは板幅中央部まで制御効果がある
ので、ベンダとの併用で良好な形状が確保でき
る。

圧延機の入側及び／又は出側に形状及び／又は
プロフイル検出器を設け、本発明のロールの角度
調整とベンダ調整とを自動制御すれば、形状・プ
ロフイルの良好な板が得られることも確認でき
た。

〈具体的実施例 ２〉 前記実施例とほぼ同じである。肉厚４mmの円筒
スリーブ５０を取り外し、直径240mmのベアリン
グ外輪４１，４２を直接ワークロールに接触させ
る方法で、同様の試験を行つた。効果としては若
干大きいながらも、第５図とほとんど同一である
ことを確認した。ただし、アルミ等の光沢の厳し
い圧延では、左右ベアリングの切れ目の位置で、
光沢むらが発生したので、ワークロールをオシレ
ートする方法を併用した。その結果、ほとんど光
沢むらが目視できないレベルまで達することを確
認した。

〈具体的実施例 ３〉 前記実施例１とほぼ同じである。ロール構造を
第２図Ｂの構造とした。このとき、アーバ１０′
の折れ角（曲げ角）は実施例１のロールと同じ
0.2°として同じベアリング（但し内輪傾角なし）
を嵌め、その外に４mmのスリーブを嵌めた。アー
バ角度調整による板クラウン制御効果、ベンダと
の併用効果は第５図と変らなかつた。

〈具体的実施例 ４〉 実施例３とほぼ同じである。第１図Ｂのロール
構造により４mm厚のスリーブを取り外し、ベアリ
ングの外輪４１′，４２′を直接にワークロールと
接触させて、同様の試験を行つた。実施例２とほ
ぼ同じ結果が得られた。

〈具体的実施例 ５〉 実施例１において、スリーブ厚を変えた。スリ
ーブ厚が薄過ぎると、ベアリング２１，２２の隙
間でスリーブ５０にしわが発生することがある。
スリーブ５０が厚過ぎると、極端な場合にはスリ
ーブ剛性だけで荷重を受けて、ベアリングのクラ
ウンにそわない現象が起る。

したがつて、軽荷重圧延機ではスリーブ厚を薄
くし、弾性変形を容易にする必要がある。しか
し、高荷重圧延機では、ロール原単位を考えて適
切な厚みにすることになる。

(ト) 効果 本発明によるクラウン調整ロールをバツクアツ
プロールの少なくとも１つに導入し、既設のロー
ルベンダと組み合せた圧延機で圧延を行えば、形
状・プロフイル制御効果が飛躍的に向上する。他
方式にくらべ、ロールのみ変更するだけで良く、
低コストであり、圧延機停止を必要としない。

また、第２図Ａ，Ｂのスリーブのみ取り代えれ
ば、ロールは半永久的に使用できるので、経済的
である。

なお、第２図Ａ，Ｂのクラウン調整ロールをワ
ークロールとして使用しても効果大であるが、圧
延材と直接接するためにスリーブ厚み、スリーブ
材質、スリーブ硬度等にバツクアツプロール以上
の工夫を必要とする。特に、２段式圧延機では、
制御機能がないので、効果大である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明のクラウン調整ロ
ールの縦断面図。第３図は本発明のクラウン調整
ロールを使用するロール垂直配列型多段式圧延機
の概略説明図。第４図は本発明のロールに用いる
アーバ角度調整装置の正面図。第５図は本発明の
ロールの効果を示すグラフ。第６図は従来のセン
ジミヤミルの一部の正面図。第７図は第６図の
−線からみた横断面図。第８図は異周速多段圧
延機のブライドルロールの縦断面図。第９図は第
８図の−線からみた横断面図。 １０，１０′……アーバ、２１，２２，２１′，
２２′……ベアリング、３１，３２，３１′，３
２′……内輪、４１，４２，４１′，４２′……外
輪、５０……円筒スリーブ、６０……スラスト・
ベアリング、７０……アーバ角度調整装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 真直のアーバと、テーパ付き肉厚の内輪およ
   び等厚の外輪からなりなつ該内輪を前記アーバに
   固定した複数のベアリングと、前記アーバの端部
   に取り付けたアーバ角度調整装置とを備えたクラ
   ウン調整ロール。 ２ 真直のアーバと、テーパ付き肉厚の内輪およ
   び等厚の外輪からなりかつ該内輪を前記アーバに
   固定した複数のベアリングと、前記アーバの端部
   に取り付けたアーバ角度調整装置と、前記の全外
   輪上に遊嵌された円筒スリーブとを備えたクラウ
   ン調整ロール。 ３ 湾曲アーバと、等厚の内輪および外輪からな
   りかつ該内輪を前記アーバに固定した複数のベア
   リングと、前記アーバの端部に取り付けたアーバ
   角度調整装置とを備えたクラウン調整ロール。 ４ 湾曲アーバと、等厚の内輪および外輪からな
   りかつ該内輪を前記アーバに固定した複数のベア
   リングと、前記アーバの端部に取り付けたアーバ
   角度調整装置と、前記の全外輪上に遊嵌された円
   筒スリーブとを備えたクラウン調整ロール。