JPH0796122B2 - 多段圧延機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、優れた平坦度制御機能を有する多段圧延機
に関するものである。

（従来の技術） 圧延板成品に要求される形状品質には厳しいものがあ
り、したがって圧延における板厚精度が高いことが望ま
れる。板厚精度のうち長手方向については、熱間または
冷間圧延工程にて自動板厚制御（AGC）を行うことによ
って、要求精度を確保している。

一方幅方向の板厚精度は圧延板成品の形状制御に不可欠
で、精度を高めて腹伸び、耳伸びおよびクオーター伸び
（板側端から板幅の1/4中央寄り付近での伸び）、さら
にはこれらが混在した複合伸び等の形状不良を回避する
ことが肝要である。

ところが幅方向の板厚精度については、その要求を満足
し得る技術が確立されておらず、種々の圧延方法や圧延
機が提案されている。

その一つとして、最外側のバックアップロールを軸方向
に複数に分割し、各分割ロールの変位量を調整すること
によって圧延材の形状制御を行う方法がある。

しかしながらこの方法は、バックアップロールとワーク
ロールとの間に中間ロールが数多く存在すればするほ
ど、その効力は減殺されるために、例えばステンレス鋼
およびけい素鋼などの難加工材料の冷間圧延に用いられ
る、12段や20段のような多くの中間ロールをそなえる多
段圧延機では、とりわけその能力を十分に発揮すること
がはできなかった。

この点を改善するものとして、特公昭58-50108号公報等
にて、ワークロールベンダーや中間ロールベンダーを、
上記バックアップロールの変位量調整法と併用する方法
が提案された。しかしながらこの方法は、装置が複雑に
なるという欠点のほか、ロールが細くなるほど、またロ
ールバレルが長くなるほどベンディング力は中央部まで
作用しなくなるため、制御力は圧延材端部のみに留まる
という問題があった。

また特公昭63-207405号公報等には、中間ロールの片側
端部を先細り形状とし、それぞれ単独に軸方向にシフト
する方法が提案されている。しかしながらこの方法にお
いても、制御力が及ぶ範囲はテーパー部周辺だけであ
り、しかも鋼種および板幅などに応じて逐一テーパー形
状の変更を要するといった煩雑さが加わる。

さらに特公昭63-30104号公報等では、ロールに３次式で
近似できるＳクラウンを付与し、かつ軸方向にシフト可
能とした縦型配列の圧延機が提案されている。しかしな
がらこの方法にしても、制御できるのは圧延材の端部お
よび中央部だけであり、クオーター伸び、さらには腹伸
びや耳伸びなどが混合した複合伸びの制御については無
力に等しかった。

（発明が解決しようとする課題） この発明は、上記の問題を克服するもので、クオーター
伸びや複合伸びなど複雑な形状不良の修正が可能な、優
れた形状制御能力をそなえる多段圧延機を提案すること
を目的とする。

（課題を解決するための手段） すなわち、この発明は、一対のワークロールの背後に、
それぞれ第１中間ロールおよび第２中間ロールとバック
アップロールとを順次に配置した圧延機であって、該第
２中間ロールおよびバックアップロールからなるロール
群の中から選んだ少なくとも２本一組のロールに、互い
に同じ正弦曲線からなる波形曲線の少なくとも２波長分
にわたるロールクラウンを付与し、しかも上記の各クラ
ウン付与ロール対それぞれにつき、ロール軸方向が互い
に逆向きとなる配置とし、かるロール軸方向への移動可
能としてミルハウジングに組み込んだことを特徴とする
多段圧延機である。

またこの発明は、上記の圧延機にロールベンディング装
置を組み込んだ多段圧延機である。

以下、この発明を図面に基づいて具体的に説明する。

第１図（ａ）および（ｂ）に、この発明に従う、20段圧
延機のロール配置を、側面および正面で示す。

同図において、１は圧延材、２はワークロール、３は第
１中間ロール、４は第２中間ロール、５は分割式のバッ
クアップロールであり、圧延材１を挟んで、上下に１対
のワークロール２が配置され、これらのワークロール２
の背後にそれぞれ２本ずつ合計４本の第１中間ロール３
が、また第１中間ロール３の背後には上下各３本ずつ合
計６本の第２中間ロール４が、さらに第２中間ロール４
の背後には分割式バックアップロール５が上下各４本ず
つ合計８本設置されていて、これらで20段圧延機を構成
している。

なお、６はロールベンディング装置である。

このうち第１図に斜線で示した第２中間ロール４には、
正弦曲線２ピッチ分で近似できる波形曲線からなるロー
ルクラウンが付与され、またロール軸方向にシフト可能
な構造になっている。

ここに正弦曲線２ピッチ分で近似できる波形曲線を付与
すべきロールは、上記の例に限るものではなく、残る第
２中間ロール４、さらにバックアップロールが一体式の
ものにあってはバックアップロールの中から自由に選
択、組合わせが可能である。

さらにロールのシフト装置は、油圧式でも電動式でも何
れでも良い。

（作用） 第２図（ａ）〜（ｃ）に、正弦曲線２ピッチ分で近似で
きる波形ロールクラウンを付与したロール対を、ロール
軸方向に逆向きに設置し、軸方向にシフトした場合にお
けるロールギャップ変化を示す。

同図（ａ）は、該ロール対を対向配置とし、軸方向でロ
ールギャップを一定とした場合である。同図（ｂ）は
（ａ）の状態から各ロールを矢印の方向に移動させた場
合であるが、クオーター部が狭く、また中央部および端
部で広くなるロールギャップになっている。また同図
（ｃ）は、同図（ｂ）とは逆の方向に各ロールを移動さ
せた場合であるが、クオーター部が広く、また中央部お
よび端部で狭くなるロールギャップになっている。

従って、かような正弦曲線２ピッチ分で近似できる波形
ロールクラウンを付与したロール対を、ロール軸方向に
適宜にシフトすることにより、クオーター伸びや耳腹複
合伸びの効果的な修正が可能となる。

第３図に、前掲第１図に示した20段圧延機の第２中間ロ
ール（2 IMR）として、正弦曲線２ピッチ分で近似でき
るような波形ロールクラウン（以下単にＷクラウンとい
う）を付与したロール対を用い、ロール軸方向に適宜に
シフトしたときの、形状制御能力について調べた結果
を、同様に正弦曲線１ピッチ分で近似できるような波形
ロールクラウン（以下単にＳクラウンという）を付与し
たロール対をシフトした場合、片側に先細り研削を施し
たいわゆる片テーパーロールをシフトした場合および分
割バックアップロールを押し出した場合と比較して示
す。

なお形状制御能力は、圧延材の中央部と端部との伸び差
率Λ２および中央部とクオーター部との伸び差率Λ４で
評価した。

同図より明らかなように、片テーパーロールシフトおよ
びＳクラウンシフトの場合は、耳伸びおよび腹伸びにつ
いてはそれなりの制御はできるけれども、クオーター伸
びや耳腹複合伸び制御についてはほとんど期待できな
い。

なお分割バックアップロール押し出しは、クオーター伸
びや耳腹複合伸びについてわずかの制御が期待できるに
止まる。

これに対し、Ｗクラウンシフトの場合は、クオーター伸
びおよび耳腹複合伸び制御につき、格段の効果が期待で
きる。

この発明において、Ｗクラウンを付与すべきロール対
は、第２中間ロールおよびバックアップロールからなる
ロール群の中から選んだ少なくとも２本一組のロール対
であれば、何れのロールであっても良いが、各ロール対
はそれぞれ、同種のロール群、すなわち第２中間ロール
群およびバックアップロール群の中から選ぶことが一層
好ましい。さらに制御効果は、Ｗクラウン付与ロールが
被圧延材に近いほど、また各ロール対の配置が、被圧延
材を中心として、点対象、上下対象、左右対象の順に大
きい。

また、20段の多段圧延機においてバックアップロールを
分割式にするにのはバックアップロールの押し出しによ
る形状制御を期待するためで、従来の多段圧延機に分割
式のバックアップロールは不可欠であった。しかし上述
のように、この発明を適用すればとくにクオーター伸び
や耳腹複合伸びの制御が実現できるため、バックアップ
ロールを分割式にする必要はなく、一体式のバックアッ
プロールを用いることができる。

従って、高圧下力付与というバックアップロール本来の
働きを充分に期待することができるほか、スカム付着な
どにより圧延材へのロールマーク転写がなくなり、また
分割式のバックアップロールに不可欠な偏心機構の省略
も可能となる。さらに一体化したバックアップロールに
Ｗクラウンを付与すれば、形状制御範囲をより拡大する
ことができ有利である。

なお、ロールに付与すべき波形曲線を高次関数とするこ
とも考えられるが、正弦曲線を用いて波形ロールクラウ
ンを付与した場合と比較すると、正弦曲線に従う場合は
その振幅および周期を与えるだけでロールクラウン量と
波形ピッチの設定を行うことができ、したがって広い形
状制御範囲を容易にとれる。一方高次関数に従う場合
は、ロールクラウン量および波形ピッチを設定すること
が複雑で難しい。例えば第４図に示すように、ロールバ
レル中央を座標原点として、この原点を挟んで点対称と
した波形曲線を付与した場合における高次関数は次式
（１）のように示すことができる。

ｆ（ｘ）＝a₁x＋a₃x³＋a₅x⁵＋……＋a_nxⁿ …（１） そしてロールクラウン量およびピッチを任意に設定する
には、表１に示す方程式（２）‐１〜６をそれぞれ満た
すように、係数a₁〜a_nを決定する必要がある。

特に、ｎ＝５の場合、すなわち（１）′式のように５次
の奇関数で表わす場合には、未知数がa₁,a₃,a₅の３つな
ので、表１に示した（２）式の内で３つの条件式しか考
慮することができない。

ｆ（ｘ）＝a₁x＋a₃x³＋a₅x⁵ …（１）′ 例えば、クラウン量を規定するため表１に示す（２）‐
1,（２）‐２式を考慮すると、ピッチを規定するための
条件は４つの条件式（２）‐3,（２）‐4,（２）‐5,
（２）‐６の中から１つを選択するしかなく、したがっ
てクラウンのピッチを任意に変えることができなくな
る。

以上のように、正弦曲線を適用することによって任意の
クラウンが容易に得られかつその後の制御も容易である
ことがわかり、広い形状制御範囲で安定した圧延が、正
弦曲線２ピッチ分のクラウンを付与したロールを用いる
ことによって実現される。

（実施例） 実施例１ 前掲第１図に示した20段圧延機において、第５図（ａ）
に示すように、第２中間ロールとして第６図に示す正弦
曲線２ピッチ分で近似できるクラウン（Ｗクラウン）を
有するロールを配置し、この第２中間ロールを軸方向に
シフトさせかつ分割バックアップロール押し出しを併用
して、板幅1000mmのステンレス鋼板を板厚1.2mmから1.0
0mmに圧延した。

このときの形状制御能力を第５図（ｂ）に示す。

また第５図（ｂ）には、第７図に示すような片テーパ形
状になるロールを同様に第２中間ロールとして使用した
場合（従来装置イ）として、片テーパロールを軸方向に
シフトさせかつ、分割バックアップロール押し出しを併
用して、同様の圧延を行った場合の形状制御能力につい
て調査した結果についても、併せて示す。なお、両圧延
機ともロールベンディング装置を付加して圧延を行っ
た。

第５図（ｂ）から明らかなように、従来装置では複合伸
びやクオーター伸びに追随する形状制御能力が著しく小
さい。

これに対し、この発明装置を用いた場合には、複合伸び
やクオーター伸びに充分対応可能な広範囲な制御範囲を
得ることができ、しかも多種の圧延材に対して中間ロー
ルの形状を変更することなく良好な形状の板を得ること
が可能であった。

実施例２ 第８図（ａ）および（ｂ）に示す一体型のバックアップ
ロールをそなえる20段圧延機において、そのバックアッ
プロールとして第６図に示した正弦曲線２ピッチ分で近
似できるクラウン（Ｗクラウン）を有するロールを第８
図（ａ）のように配置し、実施例１と同様の圧延を行っ
たときの形状制御能力について調査した結果を同図
（ｃ）に示す。

第８図（ｃ）より明らかなように、一体型のバックアッ
プロールにＷクラウンロールを適用した場合にも上記実
施例と同様、クオーター伸びおよび複合伸びに対する制
御能力を確保できる。

実施例３ 同じく20段圧延機において、従来の形状制御機能に加え
て第６図に示すようなＷクラウンロールを使用し、最も
良好な形状が得られるよう各ロールを適切な位置にシフ
トして、板幅1000mmのステンレス鋼板を板厚1.2mmから
1.0mmに圧延した。

なお、良好な形状とは、幅方向における、以下に定義さ
れる伸び差率分布の変動が少ないことを言う。

すなわち、伸び差率Λは以下の式で定義される（例えば
「板圧延の理論と実際」日本鉄鋼協会編、P96御参
照）。

Λ＝（l_i−l_o）／l_o ここで、l_iは板幅方向のそれぞれの位置での圧延材の伸
び（mm）、l_oは圧延材の中央部の伸び（mm）である。伸
び差率が正の場合、圧延材のその部分が圧延材の中央部
より伸びており、負の場合伸びていないことを表す。す
なわち、幅方向の伸び差率が等しければ圧延材の形状が
平坦であることを意味する。

従来装置としてＷクラウンロールを使用しない場合を第
９図に、Ｗクラウンロールを中央の第２中間ロールに使
用した場合を第10図に、外側の第２中間ロールに使用し
た場合を第11図にそれぞれ示す。

これらの図から明らかなように、従来装置ではクオータ
ー伸びが発生しており、これを抑制することができな
い。これに対し、この発明装置を用いた場合にはクオー
ター部の伸びを制御して圧延材の形状を平坦化すること
が可能となる。この場合、制御量は中央の第２中間ロー
ル（第10図）、外側の第２中間ロール（第11図）の順に
大きくなる。したがって、例えば入側の圧延材のクオー
ター部の伸びが大きくて、クオーター部の制御量が大き
く必要な場合にはＷクラウンロールを圧延材の近くに位
置するロールに適用すると良く、逆に、入側圧延材のク
オーター伸びがあってもその伸びが小さくクオーター部
の制御が敏感になり過ぎるような場合には、圧延材から
遠ざかる位置に用いることが望ましい。このようにこの
発明は種々のクオーター伸びに対して最適な制御が可能
となる。

（発明の効果） かくしてこの発明に従う多段圧延機によれば、とくにク
オーター伸びおよび耳腹複合伸びに対して優れた修正能
力が得られ、従って広範囲にわたる平坦度制御を実現で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）は、それぞれこの発明を適用
した20段圧延機のロール配置を示す側面図および正面
図、 第２図（ａ）〜（ｃ）は、それぞれＷクラウンロールを
逆向きに平行に設置し、ロール軸方向にシフトした場合
のロールギャップ変化を示した図、 第３図は、20段圧延機の第１中間または第２中間ロール
にＳクラウンロール対またはＷクラウンロール対をそれ
ぞれ単独で適用した場合の、形状制御能力を示した図、 第４図は、高次式で近似できるＷクラウンの説明図、 第５図（ａ），（ｂ）は、それぞれ20段圧延機における
Ｗクラウンロールの配置を示すロール配置図ならびに形
状制御範囲図、 第６図は、正弦曲線２ピッチ分で近似できる好適Ｗクラ
ウンを示した図、 第７図は、片テーパーロールのテーパー形状を示した
図、 第８図（ａ），（ｂ）は、それぞれ20段圧延機のロール
配置を示す側面図および正面図、同図（ｃ）は形状制御
範囲図、 第９図は、従来の20段圧延機を用いた場合の伸び差率分
布を示した図、 第10図は、Ｗクラウンロールを、20段圧延機の中央の第
２中間ロールに使用した場合の伸び差率分布を示した
図、 第11図は、Ｗクラウンロールを、20段圧延機の外側の第
２中間ロールに使用した場合の伸び差率分布を示した図 である。 １…圧延材 ２…ワークロール ３…第１中間ロール ４…第２中間ロール ５…バックアップロール ６…ロールベンディング装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−244501（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−23895（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−282710（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−30104（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対のワークロールの背後に、それぞれ第
   １中間ロールおよび第２中間ロールとバックアップロー
   ルとを順次に配置した圧延機であって、 該第２中間ロールおよびバックアップロールからなるロ
   ール群の中から選んだ少なくとも２本一組のロールに、
   互いに同じ正弦曲線からなる波形曲線の少なくとも２波
   長分にわたるロールクラウンを付与し、 しかも上記の各クラウン付与ロール対それぞれにつき、
   ロール軸方向が互いに逆向きとなる配置とし、かつロー
   ル軸方向への移動可能としてミルハウジングに組み込ん
   だことを特徴とする多段圧延機。
2. 【請求項２】請求項１において、ロールベンディング装
   置をそなえる多段圧延機。