JPH0551364B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、クラウン調整ロール、特にロール垂
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。

（従来の技術） 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、つまり
形状制御が重要な課題であり、この形状制御を目
的に種々の新方式圧延機が開発されてきた。すな
わち、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、上記スリー
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。こ
れは、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
てもクラウン制御量が不足してくることがある。
特に、アルミの熱間圧延における粗圧延機や鉄鋼
の熱間圧延の粗圧延機、厚板圧延機等では、現行
の２〜３倍のクラウン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、現状能力ではクラウン制御量が不足気味であ
る。

前述のような他型式の圧延機では、形状制御能
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。

このような要望に応じて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、常に
単一ロールで前荷重を受ける、主として、４段式
ロール垂直配列型圧延機であるロール垂直配列型
多段圧延機で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、熱間圧延を対象にした形状制御技術には利用
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る
ことにより、圧延材における張力分布を変更した
り、ワークロールの水平撓みを調整する方法をと
つている。

さらに、特公昭55−35202号公報の開示する圧
延機では、スリーブを３分割してロール本体に遊
嵌し、中央部軸新をロール本体の軸心より偏心さ
せることにより、ロールクラウンを変化させる機
構をとつている。

しかし、かかる機構のロールはロールの母線に
段差がつくので、ワークロールとの非接触部分が
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
を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るが、かかる構造では機
構が複雑となりメインテナンスも面倒である。

（発明が解決しようとする課題） かくして、本発明の目的は、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
として比較的多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提供する
ことにある。

（課題を解決するための手段） ここに、本発明は、真直のアーバに複数のベア
リングを左右対称形に傾斜させて内輪を固定する
とともに、その全外輪上に、前記アーバに対して
自由回転する円筒状のスリーブを嵌装するととも
に該アーバの両端部で回転自在に支持する構造と
なし、該スリーブのスラスト力を受ける機構を両
端部に設けるとともに、アーバの両端部にはシー
ル機構を設け、前記アーバに設けた油孔からの給
油を密閉できるようにしたロールであつて、前記
アーバの端部に取り突けたアーバ角度調整装置を
さらに設けたクラウン調整ロールである。

また、本発明の好適態様にあつては、前記クラ
ウン調整ロールの円筒スリーブ内面の、傾斜ベア
リング分離部との当接位置に面取り加工を施こ
す、つまりスリーブ内面に凹部を設けるようにし
てもよい。

本発明にかかる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
リーブの凹み変形サポート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
を変えてロールクラウンを変える。また、クラウ
ンの変化を一層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両端部は回転自在に
支持させるのである。

ここに、本発明におけるクラウン調整ロールの
一つの特徴は、アーバとスリーブとの間にシール
機構を設けたことであり、これによりスリーブ内
部に供給される油はより高い圧力を維持すること
ができ、そのため次のような効果が得られる。

スリーブ内面とベアリング外面の摩擦力が低
下し摩耗が減少するとともに回転が滑らかにな
る。

焼突きや疲労クラツク発生防止に有効であ
る。

ベアリングの耐久性が一層向上する。

ところで、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。

すなわち、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が、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。そこで、本発明をこの薄肉大型ベ
アリングに適用することにより、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構
成し、第３図Ａ〜Ｆ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）に少なくも１本導入し、既設のロー
ルベンダと組み合わせて形状・プロフイルを制御
する。

本発明の好適適用例にあつては、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、本発明にかかる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、圧延材のクラウン検出器
からの信号に応じて圧延材の形状および／または
プロフイルの制御をするのである。

このように、本発明にかかるロールでは、ロー
ルクラウン量が大きくとれるのであつて、例えば
直径1500mmのロールでは、1.0mm程度のロールク
ラウン量が容易に得られる。VCロールのそれが
0.2〜0.4mmであるのにくらべて、３〜５倍の変化
量が得られる。本発明の効果の顕著であることが
分かる。

（作用） 次に、本発明を添付図面を参照してさらに具体
的に説明する。

本発明の基本ロール構造を第１図に示す。

第１図に示す基本ロールではアーバ１に傾斜嵌
めしたスリーブ７１，７２の外側に大型薄型ベア
リング２１，２２の内輪を固定する。スリーブ７
１，７２とアーバ１、ベアリング２１，２２内輪
とスリーブ７１，７２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の外輪とその全外周
にかぶせたスリーブ３である。スリーブ３の両端
部はベアリング４１，４２で回転自在に支持さ
れ、スラスト力はスラストベアリング５１，５２
でサポートされる。６１，６２はロツクナツトで
ある。

アーバ１には油を供給する油孔８が設けられベ
アリング２１，２２の回転給油とベアリング２
１，２２の外輪とスリーブ３の内面の間の潤滑給
油が行われる。９１，９２，９３，９４は給油を
密閉したシール機構でシールリング、サポートリ
ング等で構成される。１０は油を外部より供給す
るための回転継手であるが油密閉型としても良
い。

アーバ１の一端にはアーバ角度調整装置１１が
設けられアーバの回転角度、換言すればロールク
ラウンを任意に選定できる。内側スリーブ７１，
７２の傾斜角をα、ベアリング幅をｌとすれば、
クラウンδ＝lαになる。第１図の下側にワークロ
ールがあるとすれば凹クラウンとなりアーバ１を
180°回転すると凸クラウとなる。従つて、−δか
ら＋δまでほぼ2δの範囲でロールクラウン調整が
アーバ１の周方向角度を調整することにより可能
となる。

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３が弾性変形に
よりベアリング外輪に接触しそれらと一体となつ
て円筒スリーブ３が回転するのでベアリング外輪
が形勢するロールクラウン−δから＋δまでの制
御が可能となる。

なお、第１図には２分割のベアリング配置を示
したが、第２図のように内側スリーブを７１，７
２，７３、ベアリングを２１，２２，２３のよう
に３分割し、中央のベアリング２２は水平に、両
側のベアリング２１，２３は傾斜させて固定しク
ラウン＋δ〜−δを形成しても良いし、更に多く
に分割しても良い。またスリーブ７１，７２，７
３を省略し、ベアリング２１，２２，２３を直接
アーバに固定しても良い。その際ベアリング２
１，２３の内輪に所望の傾斜加工を施こせば同じ
であることは云うまでもない。

更に、本発明の好適態様にあつては、上記ロー
ル構造においてスリーブ３の内面が傾斜ベアリン
グの分離部、すなわち切れ目に当接する位置では
ベアリングのコーナ部とスリーブ内面とで面圧が
異常に高くなり、内面のスポーリング等が発生す
ることがあるので、第４図ａ，ｂのようにスリー
ブ内面がベアリング分離部と当接する位置に面取
りをして凹部を形成し、ベアリングコーナ部とス
リーブ内面の直接接触を避けることが好ましい。
第４図ａは第１図の２分割ベアリングの中央部分
離部の位置のスリーブ内面を面取りした例であ
り、同ｂは第２図の３分割ベアリングの２ケ所の
分離部の位置のスリーブ内面を面取りした例であ
る。

なお、さらに別の変更例としては、上述のよう
にスリーブ内面に凹部を設ける代わりに、当該ス
リーブ面取り箇所に対応するベアリング部分の角
部に面取り加工を施してもよい。

前述のごとく、この回転スリーブ３は両端部を
ベアリング４１，４２で回転支持され、スラスト
ベアリング５１，５２でスラストを受ける構造で
あるが、変更例としては、ベアリング４１，４２
に円錐コロ軸受や複列玉軸受を用い、スリーブ３
とベアリング４１，４２の外輪とを固着し、スリ
ーブの回転支持とスラスト荷重を受ける機能を同
時にもたせる構造がシンプルで好ましい。

また、ベアリング４１，４２に自動調心軸受を
用いてラジアル荷重、アキシヤル荷重を同時に受
けさせるとともにスリーブ３が外荷重により撓ん
だ際に、ベアリング外輪から滑らかにスリーブ傾
きに合致するように作用する構造が望ましい。

かくして、本発明にかかるロールを利用した圧
延操作にあつては、以上詳述したクラウン調整ロ
ールを、第３図にＡ〜Ｆに示す垂直型ロール配列
のバツクアツプロール少なくとも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）を組み合せて板の形状・プロ
フイルを制御する。圧延機の入側および／また出
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。

本発明にかかるクラウン調整ロールを使用する
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。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のベンデイング
力とバツクアツプロールのクラウン量とを同時に
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１のジヤーナル端に設けたアー
バ角度調整装置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。

次に、実施例によつて本発明の作用効果を確認
する 実施例 第１図に示す本発明にかかるクラウン調整ロー
ルを第３図Ａの構造のロール垂直配列型多段圧延
機にバツクアツプロールとして組み込み、圧延を
実施した。

第５図はワークロール直径760mm、バツクアツ
プロール直径1600mm、バレル長1800mmの圧延機を
対象としてスリーブ厚を50〜150mmまで可変とし、
スリーブ長1500mmの位置に1ton／mmの荷重を負荷
した時のスリーブの撓み量の計算結果である。

荷重レベルが変わればそれに比例して各撓み曲
線をシフトすれば良い。δ＝１mmのクラウン変化
がほしければδ＝１mmとなるようなベアリング２
１，２２の長さと傾斜角を送定する。ｌ＝750mm
としてα＝0.076°でδ＝１mmとなる。圧延荷重
1ton／mmでスリーブ厚100mmでは中央撓みは1.8
mm、スリーブ厚125mmでは1.2mmであるからいずれ
もスリーブ内面がベアリング２１，２２の外輪に
接触するのでスリーブ凹みはアーバ１で受けるこ
とになり、圧延中はスリーブ３とベアリング２
１，２２の外輪が回転し、アーバ１の角度調整に
よりクラウンコントロールが可能である。即ちこ
の場合はスリーブ厚100〜125mm程度が望ましい。

但し、圧延荷重が仮に半分の0.5ton／mmとなつ
たとすれば撓みも半分になるのでスリーブ厚100
〜125mmではスリーブ内面とベアリング外輪は接
触せずにスリーブ３のみが回転する。スリーブ内
面応力が高くなるので高級材質が必要だが、スリ
ーブ肉厚を薄くし、75〜85mmにすれば0.5ton／mm
でもスリーブが撓んでベアリングに当たることに
なるので応力的に設計が楽となる。

しかも、シール機構を設けたため、耐摩耗性、
耐久性の優れた作用効果もえられ、さらにスリー
ブ内面に傾斜ベアリンブの分離部に相当する箇所
に凹部を形成することにより、著しい寿命延長を
図ることができる。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、クラウ
ン制御効果の大きなロールが得られるのであつ
て、その顕著な作用効果からその意義は大きい。

特に、先行する特許出願昭和62年108495号（特
開昭63−273504号公報参照）において提案したク
ラウ調整ロールに比較して、前述のシール機構を
設けたことから、ロールの耐久性、耐摩耗性、耐
スポーリング性、耐事故性の優れた効果が得られ
るのであつて、その意義は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかるクラウン調整ロール
の略式断面図；第２図は、変更例の第１図に同様
な略式断面図；第３図Ａないし第３図Ｆは、本発
明を適用する圧延機構造を示す略式説明図；第４
図ａおよび第４図ｂは、スリーブの面取りの様子
を示す説明図；第５図は、実施例におけるデータ
を示すグラフ；第６図は、従来例のロール構造を
示す略式説明図；第７図は、第６図の−線に
沿つた断面図；第８図は、同じく別の例を示す略
式説明図；および第９図は、第８図の−線に
沿つた断面図である。 １：アーバ、３：スリーブ、２１，２２：ベア
リング、４１，４２：ベアリング、５１，５２：
スラストベアリング、７１，７２：スリーブ、９
１，９２，９３，９４：シール機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 真直ぐなアーバと、 該アーバに左右対称形に傾斜させて内輪を固定
   された複数のベアリングと、 該ベアリングの外輪上に嵌装され、両端部で回
   転自在に支持された、ロール軸に対して自由回転
   する円筒状のスリーブと、 該スリーブの両端部に設け、該スリーブのスラ
   スト力を受ける機構と、 前記アーバとスリーブとの間における、アーバ
   に設けた油孔からの給油を密閉できるようにした
   シール機構と、そして 前記アーバの端部に設けたアーバ角度調整装置
   と を備えたことを特徴とするクラウン調整ロール。