JPH0763731B2

JPH0763731B2 - 圧延機

Info

Publication number: JPH0763731B2
Application number: JP1126226A
Authority: JP
Inventors: 馨白石; 浩大藤; 秀一岩藤
Original assignee: 日本鋼管株式会社
Priority date: 1989-05-19
Filing date: 1989-05-19
Publication date: 1995-07-12
Anticipated expiration: 2010-07-12
Also published as: JPH02303611A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、金属板または金属帯を圧延するための、テ
ーパーピストン式可変ロールクラウン機構を有するバッ
クアップロールを備えた圧延機に関するものである。

〔従来の技術〕例えば、ブリキ用として使用される薄鋼帯には、ブリキ
として要求される品質水準を満たすため、または、通板
性を高めて生産能率を上げるため、品質面からみて、そ
の平坦度の高いことが要求されている。このような薄鋼
帯の平坦度を高めるために、ワークロールのロールクラ
ウンが可変となるようなロールクラウン可変機構を圧延
機に設け、これによりワークロールのロールクラウンを
変化させて薄鋼帯の平坦度を制御する（以下形状制御と
いう）ことが行なわれている。

上述した鋼帯の形状制御圧延を行なう方法の一つとし
て、アーバーと、アーバーに嵌められたスリーブと、ア
ーバーの間に設けられた、アーバーとスリーブで構成さ
れたテーパーピストンを有する油圧室とからなり、テー
パーピストンの軸方向の移動によってロールクラウンを
可変になし得る機構（以下、テーパーピストン式可変ロ
ールクラウン機構と定義する。）を有するバックアップ
ロールを備えた４重式圧延機を使用することが、例え
ば、特公昭63−41642号公報等によって知られている。

この圧延機に使用するバックアップロールの構造の一例
を第８図に縦断面図で示す。第８図に示すように、バッ
クアップロール２は、アーバー３と、アーバー３に焼き
嵌められたスリーブ４と、アーバー３の両端部に位置
し、アーバー３とスリーブ４とで構成される油圧室５
と、油圧室５内に配置したテーパーピストン７とからな
っている。このバックアップロール２をさらに詳述する
と、アーバー３には、作動油供給通路10が設けられてお
り、アーバー３の軸端に配置したロータリージョイント
11を通して、テーパーピストン７を作動させる作動油
が、作動油油圧ユニット12から油圧室５に送られ、テー
パーピストン７がロール軸方向に移動し得るようになっ
ている。また、アーバー３の他の軸端には、スリップリ
ング13が設けられており、油圧室５の中にはピストン位
置センサー14が設けられている。そして、ピストン位置
センサー14の位置信号が、アーバー３に設けられたピス
トン位置センサー信号線15およびスリップリング13を通
って、テーパーピストン制御盤16に送られるようになっ
ている。圧延機のオペレーターは、この信号を確認しな
がら、操作スイッチ17により、テーパーピストン制御を
行なう。

第９図は、テーパーピストン７を装備したバックアップ
ロール２の研削手順を示している。まず第９図（ａ）に
示すように、油圧室５内のテーパーピストン７を、作動
油により、ロール軸の中心方向に押し込み、バックアッ
プロール２をきね形に変形させる。次に、この状態でロ
ール表面の研削を行ない、第９図（ｂ）に示すように、
バックアップロール２の表面をフラットな形状にする。
そして、第９図（ｃ）に示すように、テーパーピストン
７をロール軸の両端部方向に移動せしめ、ロールの表面
に凸クラウンが形成されるようにする。

第10図は、このように研削加工したバックアップロール
２を用いて薄鋼帯９を形状制御した場合における、油圧
室５内のテーパーピストン７のロール軸方向の位置とロ
ールプロフィル、ワークロール１のプロフィルおよび薄
鋼帯９の板形状の関係を示している。なお、第10図にお
いて、19はバックアップロールプロフィルで、圧延荷重
のない状態でのクラウン状態を示す。20はワークロール
プロフィルで、圧延荷重がかかった状態でのロールプロ
フィル状態を示す。

（１）第10図（ａ）に示すように、油圧室５内のテーパ
ーピストン７がロール中心から一番外側にあるときは、
バックアップロールプロフィル19は最も凸な状態にな
り、ワークロールプロフィル20は凸クラウンの状態にな
り、そして、板形状21は中伸びの状態になる。

（２）第10図（ｂ）に示すように、油圧室５内のテーパ
ーピストン７が中間位置にあるときは、バックアップロ
ールプロフィル19はやや凸のプロフィルになり、圧延中
はロールのたわみにより、ワークロールプロフィル20は
フラットになり、そして、板形状21もフラットになる。

（３）第10図（ｃ）に示すように、油圧室５内のテーパ
ーピストン７が最もロール中心方向に押し込まれている
ときは、バックアップロールプロフィル19はフラットな
プロフィルになり、圧延中はロールのたわみにより、ワ
ークロールプロフィル20は凹クラウンになり、そして、
板形状21は耳波の状態になる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来のテーパーピストン式可変ロールク
ラウン機構を有するバックアップロールを備えた圧延機
には、次のような問題がある。すなわち、第１図（ａ）
〜（ｃ）の、下バックアップロール2bのロールプロフィ
ルの変化にともなう下ワークロール1bのロールプロフィ
ルの変化の関係図に示すように、下バックアップロール
2bのロールプロフィルが凸プロフィルになるにつれて、
次のような現象が生じる。

すなわち、第11図（ａ）に示すように、下バックアップ
ロール2bがフラットプロフィル（テーパーピストンが押
込まれている状態）のときは、下ワークロール1bもフラ
ットプロフィルであるが、第11図（ｂ）に示すように、
下バックアップロール2bがやや凸のプロフィルになる
と、下ワークロール1bもやや凸のプロフィルになるとと
もに、下バックアップロール2bと下ワークロール1bと
は、胴部全面にわたって密着している状態になる。さら
に、下バックアップロール2bが、より大きな凸のプロフ
ィルになると、第11図（ｃ）に示すように、ロール両端
部に凹のプロフィル22が発生する結果、下バックアップ
ロール2bと下ワークロール1bとは、胴部全面で密着して
いるのではなくて、胴部中央23と下バックアップロール
2bの両端部2cとしか密着していない状態になり、特に下
バックアップロール2bの両端部2cと下ワークロール1bの
両端部1cとが接触している部分には集中荷重がかかる。
この結果、鋼帯にロール疵が発生したり、ロールにスポ
ーリングが発生し、鋼帯の形状制御が円滑に行なえない
問題が生ずる。上バックアップロールと上ワークロール
についても同様の問題が生ずる。第12図は上述したバッ
クアップロールの両端部に部分的に凹クラウンが生じる
状態を、テーパーピストンの押込み量と、バックアップ
ロールプロフィルとの関係を示したグラフである。

鋼板圧延用バックアップロールは、四重式圧延機または
六重式圧延機の何れにおいても、第13図に示すように、
圧延荷重によって変形することが知られている。このよ
うな変形の発生により、バックアップロールのロールバ
レルの端部には、４重式圧延機の場合にはワークロール
の、または、６重式圧延機の場合には中央ロールの各々
のバレル表面との間に、集中応力の生ずることが知られ
ている。

このような集中応力の発生を防止するために、第２図に
示す、バックアップロール２のロールバレル端部８から
ロール２の中央に向けて30から150mmの長さｘ（以下、
キャンファ幅という）の間、ロール径をその中央部より
も次第に小径となるようにテーパー状に形成したチャン
ファ６を設けることが知られている。ロール２の中央部
の直径Ｄと、バレル端部即ちチャンファ６の端部の直径
Ｄ′との差、即ち、Ｄ−Ｄ′（以下、チャンファ量とい
う）をｙとすると、従来のチャンファ量ｙは、500〜100
0μｍである。

第４図（ａ），（ｂ）は、テーパーピストン型バックア
ップロールにおいて、ロールバレル長（胴長）が1400m
m、圧延荷重が1000〜2000tonであって、第４図（ａ）は
上記チャンファ幅ｘが30mm、チャンファ量ｙが500μ
ｍ、第４図（ｂ）は上記チャンファ幅ｘが150mm、チャ
ンファ量ｙが1000μｍのときの、バックアップロールバ
レル端部からの距離とロールバレル線圧との関係を示す
グラフである。第４図（ａ）、（ｂ）から明らかなよう
に、バックアップロールのバレル端部には、ピーク状の
応力集中が発生する。この応力集中の発生は、バックア
ップロールの損傷を進めるため、テーパーピストン型バ
ックアップロールの使用を困難にしている。

更に、テーパーピストン型バックアップロールにおい
て、そのバレル端部に亀裂、スポーリング等の損傷が生
ずると、油圧室内の油が漏出し、被圧延材上に落下して
被圧延材に疵が発生し、損傷が甚だしい場合には、圧延
が不可能になる。また、圧延油を使用する冷間圧延機
や、冷却水を使用する熱間圧延機においては、漏出した
油圧室内の油が、圧延油または冷却水に混入する結果、
これらの品質に著しい悪影響を及ぼす。

この発明の目的は、上述した従来の問題を解消し、金属
帯にロール疵が発生したり、ロールにスポーリングが発
生することなく、かつ金属帯の形状制御が円滑に行ない
得るテーパーピストン式可変ロールクラウン機構を有す
るバックアップロールを備えた圧延機を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者等は、上述した目的を構成すべく、鋭意研究を
重ねた。その結果、次の知見を得た。

第８図に示すように、テーパーピストン式可変ロールク
ラウン機構を有するバックアップロール２においては、
エンドプレート18が、スリーブ４とアーバー３とを連結
しており、エンドプレート18の部分においてテーパーピ
ストン７の移動が行なわれる。このエンドプレート18の
部分は、スリーブ４の幅方向の各直径が変化しても、径
の変化が行なわれず、または、弾性変形の範囲内でのみ
変形が行なわれる。

エンドプレート18に固定されているスリーブ４の端部
は、肉厚を大にすることができず、強度的には、スリー
ブ４の幅方向でもっとも弱い部分である。このような、
スリーブ４の端部付近における強度上もっとも弱い部分
を、４重式圧延機におけるワークロールまたは６重式圧
延機における中間ロールと接触しないように保つこと
が、バックアップロール２を、長期間、高い圧延荷重で
連続的に使用するために必要である。

前述の第４図（ａ），（ｂ）に示した応力集中は、テー
パーピストン型バックアップロールをフラット形状に保
っているときには発生せず、テーパーピストン７をエン
ドプレート18側に移動させ、バックアップロール２を凸
形のロールクラウンにしたときに生ずる。

このようなことから、テーパーピストン型バックアップ
ロールにおいて、かかる応力を、バレル内側、即ち、バ
ックアップロールのバレル端部からロール中央に向けて
160mm以上移行させれば、ロールバレルの線圧が均一化
され、ロールの損傷を防止することができる。

この発明は、上述した知見に基づいてなされたものであ
って、テーパーピストン式可変ロールクラウン機構を有
するバックアップロールを備えた四重式または六重式圧
延機において、前記バックアップロールのバレル端部からロール中央に
向けて、160から250mmの長さの間、ロール径を、ロール
中央部の径よりもロールバレル端部の径が500から2000
μｍの範囲内で小径となるように次第に縮小するテーパ
ー状に形成したことに特徴を有するものである。

次に、この発明を、図面を参照しながら説明する。この
発明においては、第２図に示すバックアップロール２の
バレル端部８からロール２の中央部に向けて、160から2
50mmの長さ即ちチャンファ幅（ｘ）の間、ロール径を、
ロール２の中央部の径（Ｄ）よりもバレル端部８の径
（Ｄ′）が500から2000μｍの範囲内で小径となる即ち
チャンファ量（ｙ）が500から2000μｍの、次第に縮小
するテーパー状に形成したチャンファ６が設けられてい
る。

チャンファ６は、直線状でも、なだらかな凸彎曲状また
は凹彎曲状であってもよい。ロール２の平坦部からチャ
ンファ６のテーパー状に移行する点は、例えば直径が50
0〜1500mmのなだらかなアール状とすることが好まし
い。

バックアップロール２を上述のように構成したことによ
って、圧延荷重500〜2000ton、ロールバレル幅1300〜22
00mmの範囲内での圧延時における、バレル端部の非接触
化を達成することができる。

第５図（ａ），（ｂ）は、この発明の圧延機におけるテ
ーパーピストン型バックアップロールにおいて、バレル
長（胴長）が1400mm、圧延荷重が1000〜2000tonであっ
て、第５図（ａ）は上記チャンファ幅ｘが160mm、チャ
ンファ量ｙが500μｍのとき、第５図（ｂ）は上記チャ
ンファ幅ｘが250mm、チャンファ量ｙが2000μｍのとき
の、バックアップロールバレル端部からの距離とロール
バレル線圧との関係を示すグラフである。第５図
（ａ），（ｂ）からわかるように、ロールバレル線圧は
小さく且つ均一化しており、ピーク状の応力集中は生じ
ていない。

第５図（ａ），（ｂ）と第４図（ａ），（ｂ）とを比較
すれば明らかなように、この発明により、上記チャンフ
ァ幅ｘを160〜250mmとし、上記チャンファ量ｙを500〜2
000μｍとすれば、バレル端部８から150mm以内のロール
バレル線圧は小さく且つ均一化され、バレル端部８にお
いて非接触の状態に保つことができ、これによって、バ
ックアップロールの端部の損傷は防止される。

第６図は、四重式圧延機においてワークロールがシフト
しない場合の、チャンファ幅ｘと、ワークロールクラウ
ンの調整範囲との関係を示すグラフで、ロール中央部の
径とロールバレル端部の径との差、即ちチャンファ量ｙ
が500μｍ、1000μｍ、1500μｍおよび2000μｍの場合
毎に示している。なお、ロールの平坦部からチャンファ
に移行する部分には、直径30mmのオールが形成されてい
る。第６図から明らかなように、チャンファ量ｙが500
μｍのときはチャンファ幅ｘが160mm以上、チャンファ
量ｙが1000μｍのときはチャンファ幅ｘが175mm以上、
チャンファ量ｙが1500μｍのときはチャンファ幅ｘが21
0mm以上、そして、チャンファ量ｙが2000μｍのときは
チャンファ幅ｘが250mmが、安定した制御域である。

第７図は、上述した圧延機の下記条件における、ワーク
ロールとバックアップロールが接触するチャンファ肩部
の面応力とチャンファ量ｙとの関係を示すグラフで、チ
ャンファ幅ｘが100mm（△印）,150mm（○印）,200mm
（×印）および250mm（□印）毎に示している。

a,ロール幅:1420mm b,ロール径：バックアップロール 1420mm ワークロール 600mm c,圧下力:1000tonf d,ワークロールベンダー:Max 65tonf 第７図から明らかなように、チャンファ量ｙを500μｍ
以上にしないと面応力を小にすることができない。許容
し得る面応力を200kgf/mm²以下とすると、チャンファ幅
ｘが250mmのときは、チャンファ量ｙを2000μｍ以下に
することが必要である。

上記第６図および第７図から、有効な形状制御能力を得
るためには、チャンファ幅ｘが160mm以上で、チャンフ
ァ量ｙが500μｍ以上であることが必要であり、そし
て、ロール面圧を許容応力以下にするためには、チャン
ファ幅ｘが250mm以下で、チャンファ量ｙが2000μｍ以
下であることが必要である。

更に、チャンファ量ｙが2000μｍを超えると、ロールの
平坦部からチャンファに移行する部分のロール径の変化
率が大になる結果、四重または六重式圧延機において、
ワークロールに、または、中間ロールからワークロール
に、線状模様が転写され、ロール疵が発生する。これ
は、特に、冷間圧延または冷間調質圧延時に多い。ま
た、チャンファ幅ｘが250mmを超えると、チャンファ肩
部の面圧が高くなって許容応力を超え、スポーリング、
ロール疵等の欠陥が発生する。

上述したことから、この発明においては、バックアップ
ロールのロールバレル端部からロール中央に向けたチャ
ンファ幅ｘを160から250mmの範囲内に限定し、そして、
チャンファにおける、ロール中央部の径とロールバレル
端部の径との差即ちチャンファ量ｙを500から2000μｍ
の範囲内に限定した。

この発明の圧延機は、通常の四重式圧延機、ワークロー
ルがシフト可能な四重式圧延機、通常の六重式圧延機、
ワークロールおよび／または中間バックアップロールが
シフト可能な六重式圧延機の何れにも通用することがで
きる。

次に、この発明の実施例を図面を参照しながら説明す
る。

〔実施例〕

第１図は、この発明の、テーパーピストン式可変ロール
クラウン機構を有するバックアップロールを備えた四重
式圧延機のロール部分を示す概略正面図である。第１図
に示すように、圧延機は、上ワークロール1aの上に配置
した上バックアップロール2aおよび下ワークロール1bの
下に配置した下バックアップロール2bと、アーバー３
と、アーバー３に焼き嵌めたスリーブ４とから構成され
ている。ワークロール1a,1bは、バックアップロール2a,
2bよりも、バレルが25mm長く、ワークロール1a,1bおよ
びバックアップロール2a,2bは共にシフトしない構造に
なっている。

アーバー３の両端には、アーバー３とスリーブ４に設け
た凹部とにより油圧室５が構成され、油圧室５内にテー
パーピストン７が配置されている。油圧室５の壁面には
テーパーが設けられており、油圧室５に油圧をかけてテ
ーパーピストン７をロールの中心方向に差し込むと、ス
リーブ４のテーパーピストン７を配置した側のスリーブ
外径が、押込み前の外径に比べ、最側端で1500μｍ程度
大きくなる。即ちロールプロフィルの変化量が1500μｍ
であるように構成されている。

バックアップロール2a,2bのロールレベル端部からロー
ル中央に向けて、160から250mmの長さの間、ロール径
を、ロール中央部の径よりもロールバレル端部の径が50
0から2000μｍの範囲内で小径となるチャンファ６が形
成されている。

第３図は、バックアップロールのロールバレル長を1370
mm、チャンファ６の幅ｘを200mmとし、チャンファ６
を、ロールバレル端部から50mm部分とそれ以後の150mm
部分との２段に形成し、且つ、ロールの平坦部からチャ
ンファに移行する部分に直径1000mmのアールを形成した
場合における、テーパーピストンの押込量とバックアッ
プロールプロフィルとの関係を示すグラフである。な
お、テーパーピストン７は、第10図（ｃ）に示すような
完全な押込み状態ではない。

この結果、テーパーピストン７を胴部両端方向に移動し
てバックアップロール2a,2bのロールプロフィルを凸ク
ラウンとしても、バックアップロール2a,2bの両端部が
ワークロール1a,1bの両端部に強く当たることはなく、
バックアップロール2a,2bとワークロール1a,1bとは、胴
部全長にわたって密着した。従って、鋼帯にロール疵が
発生したり、ロールにスポーリングが発生したり、鋼帯
の形状制御が円滑に行なえないということはなかった。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明の、テーパーピストン式
可変ロールクラウン機構を有するバックアップロールを
備えた圧延機によれば、金属帯にロール疵が発生した
り、ロールにスポーリングが発生することがなく、金属
帯の形状制御を円滑に行ない得る工業上有用な効果がも
たらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明のテーパーピストン式可変ロールク
ラウン機構を有するバックアップロールを備えた四重式
圧延機のロール部分を示す概略正面図、第２図はバック
アップロールの正面図、第３図はこの発明のバックアッ
プロールのテーパーピストンの押込み量とバックアップ
ロールプロフィルとの関係を示すグラフ、第４図
（ａ），（ｂ）は、従来のテーパーピストン型バックア
ップロールのバレル端部からの距離とロールバレル線圧
との関係を示すグラフ、第５図（ａ），（ｂ）は、この
発明のテーパーピストン型バックアップロールのバレル
端部からの距離とロールバレル線圧との関係を示すグラ
フ、第６図はチャンファ幅とワークロールクラウン調整
範囲との関係を示すグラフ、第７図は面応力とチャンフ
ァ量との関係を示すグラフ、第８図は従来のテーパーピ
ストン式可変ロールクラウン機構を有するバックアップ
ロールの縦断面図、第９図は従来の上記バックアップロ
ールの研削手順を示す説明図、第10図は従来の上記バッ
クアップロールを備えた四重式圧延機による形状制御圧
延を説明する説明図、第11図はバックアップロールのク
ラウンの大きさの変化にともなうバックアップロールと
ワークロールの接触状況の変化を示す説明図、第12図は
テーパーピストンの押込み量とバックアップロールプロ
フィルの関係を示すグラフ、そして、第13図は四重式圧
延機のバックアップロールの変形を示す説明図である。
図面において、１……ワークロール、２……バックアップロール３……アーバー、４……スリーブ５……油圧室、６……チャンファ７……テーパーピストン、８……バレル端部９……薄鋼帯、10……作動油供給通路 11……ロータリジョイント、12……油圧ユニット 13……スリップリング、14……ピストン位置センサ 15……位置センサ信号線、16……テーパーピストン制御
盤 17……操作スイッチ、18……エンドプレート 19……バックアップロールプロフィル 20……ワークロールプロフィル 21……板形状、22……プロフィル 23……胴部中央

フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−96307（ＪＰ，Ａ) 特開平２−290604（ＪＰ，Ａ) 特開平１−181906（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−209408（ＪＰ，Ａ) 特公昭63−41642（ＪＰ，Ｂ２) 特公昭63−38241（ＪＰ，Ｂ２) 特公昭63−62284（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】テーパーピストン式可変ロールクラウン機
構を有するバックアップロールを備えた４重式または６
重式圧延機において、前記バックアップロールのロールバレル端部からロール
中央に向けて、160から250mmの長さの間、ロール径を、
ロール中央部の径よりもロールバレル端部の径が500か
ら2000μｍの範囲内で小径となるように、次第に縮小す
るテーパー状に形成したことを特徴とする圧延機。