JPH0824919A - ロールシフトとロールベンドを併用した圧延方法と圧延機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直径差が小さく、かつ中幅板及び狭幅板でも
板クラウン制御効果を大きくできる圧延方法と圧延機を
提供する。 【構成】 ワークロール１１に曲げ力を付加するロール
ベンド装置１２と、上下ワークロールを互いに反対方向
に軸方向にシフトさせるロールシフト装置１４とを備
え、ワークロールがバックアップロール１５（又は中間
ロール）により支持されている。ワークロール１１の母
線のカーブ形状が、第１領域２１から第５領域２５まで
の５つの領域からなり、これにより、中幅又は狭幅の被
圧延材のロールシフトによる板クラウン変化能力が大き
く構成されており、かつロールシフトとロールベンドの
併用により、ワークロールのカーブ形状と、ロールベン
ドによるロール撓み変位とが重畳されて、ワークロール
の外表面が被圧延材と接する側のロールの幅方向変位は
なだらかな変化形状となるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は上下のワークロールを軸
方向へ互い違いにシフトさせて被圧延材を圧延するロー
ルシフトと、ワークロールに曲げ力を付加して被圧延材
を圧延するロールベンドとを併用した圧延方法と圧延機
に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧延板の幅方向の断面を形状制御して平
坦な形状の板製品を得るための圧延機として、図８に概
略を示す如く、上下のワークロール１をロール軸方向へ
互い違いに適宜シフトさせた状態で被圧延材２を圧延す
るようにしたロールシフト式圧延機が知られている（特
公昭６３−６２２８３号公報、特開平１−２６６９０２
号公報）。

【０００３】しかし、かかる従来のロールシフト式圧延
機の場合、広幅から狭幅の生産板幅のすべてに対してク
ラウン（図７参照）の制御効果を発揮するように、ワー
クロール１にイニシャルクラウンを付けているので、狭
幅または中幅板でクラウン制御効果を増そうとすれば図
８のロール形状をそのまま拡大することになり、ロール
の軸方向でのロール径差が過大となり、ロール周速差・
面圧差が過大となり振動、傷発生をおこす等の問題があ
った。また、図９のようにロールベンド機構によるクラ
ウン制御もロール撓みカーブの特性から中幅・狭幅板で
は効果が小さい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる従来の
圧延機では中幅、狭幅でのクラウン制御効果が小さい問
題点があった。すなわち、図１１（Ａ）に示すように、
ロールシフトによる板クラウン制御効果は、広幅の被
圧延材では大きいが、中幅、狭幅と小さくなる。また、
図１１（Ｂ）に示すように、ロールベンドの場合も、
図９の形状のために、板クラウン制御効果は広幅で大き
く、中幅、狭幅と小さくなるので、図１１（Ｃ）に示す
ように、合算しても中幅、狭幅では制御効果が小さく、
広幅ではクラウン制御効果はむしろ過大である。

【０００５】更に、図１２に示すように、従来のロー
ルシフトのみで、中幅、狭幅の被圧延材でのクラウン制
御効果を大きくするため中央部のロールカーブ変化を大
きくすると、ロールの大径部分（図でＤ３とＤ４）と小
径部分（図でＤ２とＤ１）の差が大きくなり、バックア
ップロール６との接触圧が過大となりキズの原因となる
問題点があった。

【０００６】そこで、本願発明と同一の発明者等は、圧
延時の被圧延材を傾斜させることにより、ロールバレル
の外表面に付与する曲線の自由度が大きく、クラウン制
御量が大きく、かつ板の振動要因が少ない圧延機用ロー
ルを創案し、出願した（特願平６−２７０８５号、平成
６年２月２５日出願）。この圧延機用ロールは、図１０
に例示するように、ロールバレルの中央部に設けられた
ストレート領域３と、両端部に設けられた副クラウン制
御領域４と、ストレート領域と副クラウン制御領域の間
に設けられた主クラウン制御領域５とを有し、ロールバ
レルの外表面は、母線がストレート領域３ではバレルの
軸心に対して傾斜した直線であり、主クラウン制御領域
５には急な凸カーブ及び凹カーブが形成され、副クラウ
ン制御領域４には緩い凸カーブ及び凹カーブが形成され
ており、かつ両端部の直径がほぼ等しい構成になってい
た。この発明（特願平６−２７０８５号）により、中幅
板・狭幅板のクラウン制御効果を大きくし、かつロール
径差の過大も防げるが、広幅板での幅方向板厚分布に凹
凸が出てなだらかでない幅方向板厚分布となる危険があ
る。

【０００７】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、直
径差が小さく、かつ中幅及び狭幅の被圧延材でも板クラ
ウン制御効果を大きくできるとともに広幅板でも幅方向
の板厚分布のなだらかな板を生産できる圧延方法と圧延
機を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、ワーク
ロールに曲げ力を付加するロールベンド装置と、上下ワ
ークロールを互いに反対方向に軸方向にシフトさせるロ
ールシフト装置と、を備え、かつワークロールがバック
アップロール又は中間ロールにより支持された圧延機の
圧延方法において、ワークロールの母線のカーブ形状
が、ロールの軸方向中心部から端縁方向に向かってロー
ル径が軸方向の一方から他方に向かって変化していく第
１の領域と、第１領域の外側にあってロール径の変化が
逆転する第２の領域と、第２領域の外側にあってロール
径が第１領域のロール径の変化方向と反対方向に変化す
る第３の領域と、第３領域の外側にあってロール径の変
化が第３領域の変化方向と同じであり、かつその変化勾
配が第３領域に比べて緩い第４の領域と、第４領域の外
側にあってロール径の変化がほとんど無くロール形状が
ほぼ円筒状であるか、或いはロール径の変化が再び逆転
して第１領域と同じ変化方向を有する第５の領域と、か
らなり、これにより、中幅又は狭幅の被圧延材のロール
シフトによる板クラウン変化能力が大きく構成されてお
り、かつロールシフトとロールベンドの併用により、広
幅板の圧延であってもワークロールの輪郭形状と、ロー
ルベンドによるロール撓み変位とが重畳されて、ワーク
ロールの外表面が被圧延材と接する側のロールの幅方向
変位はなだらかな変化形状となるように構成された圧延
機をロールシフトとロールベンドを併用して圧延する、
ことを特徴とする圧延方法が提供される。

【０００９】また、本発明によれば、更に、被圧延材の
板幅に応じてロールシフト量とロールベンド力の組合せ
を演算指令する制御装置を備えた、ことを特徴とするロ
ールシフトとロールベンドを併用した圧延機が提供され
る。

【００１０】

【作用】本発明は、ロールシフトとロールベンドの併用
により、広幅の被圧延板ではロールベンドによるロール
の撓みカーブが加わる分だけロールシフト用のロールの
カーブを端部にむかってあらかじめゆるく構成し、かつ
中央部では変曲点の間隔を近づけたロール形状を採用す
ることにより、中幅又は狭幅の被圧延材のロールシフト
による板クラウン変化能力を大きくして目的を達成する
ものである。

【００１１】すなわち、上述した本発明の構成によれ
ば、ワークロールの母線の形状が、第１領域から第５領
域までの５つの領域からなり、中幅又は狭幅の被圧延材
の圧延ではロールベンド（ワークロールベンディング）
の効果はもともと小さめなので、ロールシフト（ワーク
ロールシフト）による板クラウン制御効果が大きく発揮
できるよう、ワークロールの変曲点の位置が中央に寄っ
た形となっている。

【００１２】また、広幅の被圧延材の圧延ではロールベ
ンドによる板クラウン制御効果が大きいので、ロールシ
フトによる板クラウン制御効果が広幅では減じさせるよ
うに、両ワークロール端の近傍ではロールカーブの増減
が緩く水平に近づくか、或いはもう一度逆の変曲点を与
えるような輪郭形状を採用することによりロールの直径
差が大きくならないようになっている。従って、ワーク
ロール端に近い側ではロールベンドによる撓みカーブと
ロールシフト時のロール端部近傍のゆるいカーブとが加
算されて被圧延材と接する側では板厚の変化がなだらか
となるとともに、ワークロール中央両側の変曲点を近づ
けることができるので、中幅、狭幅板のクラウン制御効
果を大きくできる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は、本発明によるロールシフトとロールベン
ドを併用した圧延機の全体構成図である。この図におい
て、本発明の圧延機１０は、ワークロール１１に曲げ力
を付加するロールベンド装置１２と、上下のワークロー
ル１１を互いに反対方向に軸方向にシフトさせるロール
シフト装置１４と、を備えている。また、ワークロール
１１はバックアップロール１５（又は図示しない中間ロ
ール）により支持されている。かかる構成により、ロー
ルベンド装置１２とロールシフト装置１４とを併用し、
被圧延材９にロールベンドとロールシフトを同時に行う
ことができる。

【００１４】本発明の圧延機１０は更に、被圧延材９の
板幅に応じてロールシフト量とロールベンド力の組合せ
を演算指令する制御装置１６を備えている。この制御装
置１６により、被圧延材９の板幅に応じてワークロール
のシフト量とワークロールに付加するベンド力を最適に
設定することができる。

【００１５】図２は、図１のワークロール１１の形状を
示す図である。この図に示すように、本発明による圧延
機のワークロール１１の母線のカーブ形状は、第１領域
２１から第５領域２５までの５つの領域からなる。第１
領域２１は、ロールの軸方向中心部においてロール径が
軸方向の一方から他方に向かって変化している。第２領
域２２は、第１領域２１の外側にあり、ロール径の変化
が逆転する。第３領域２３は、第２領域２２の外側にあ
ってロール径が第１領域２１のロール径の変化方向と反
対方向に変化する。第４領域２４は、第３領域２３の外
側にあってロール径の変化が第３領域２３の変化方向と
同じであり、かつその変化勾配が第３領域２３に比べて
緩い。第５領域２５は、第４領域２４の外側にあってロ
ール径の変化がほとんど無くロール形状がほぼ円筒状で
あるか、或いは図に破線で示すように、ロール径の変化
が再び逆転して第１領域２１と同じ変化方向を有する。

【００１６】かかる構成のワークロール１１により、中
幅又は狭幅の被圧延材のロールシフトによる板クラウン
変化能力が大きく構成されており、かつロールシフトと
ロールベンドの併用により、ワークロールの輪郭形状
と、ロールベンドによるロール撓み変位とが重畳され
て、ワークロールの外表面が被圧延材と接する側のロー
ルの幅方向変位はなだらかな変化形状となる。

【００１７】すなわち、ワークロール１１の形状を図２
のような起伏の多い型にしているのは、ロールシフトそ
のものによる形状変位と、ロール撓みによる変位とを合
成した結果をなだらかな変位とし、しかも中幅の被圧延
材ではロールシフトによる板クラウンの変化を大きくし
ようとしているので、このような起伏の多い形状となっ
ている。

【００１８】図３は、図２に示したワークロール１１を
用いたクラウン制御効果を示す図である。この図におい
て、（Ａ）はロールシフトをしない時であり、フラット
クラウン状態であり、（Ｂ）と（Ｃ）はロールシフトと
ロールベンドを併用した状態を示している。図３（Ａ）
に示すように、ロールシフトをしない状態で、圧延負荷
がなければ、２つのワークロール１１の間隙を幅方向に
一定にすることができる。

【００１９】また、図３（Ｂ）に示すように、上側のワ
ークロール１１を右方に、下側のワークロール１１を左
方にシフトし、かつロールベンドを外向きに作用させる
ことにより、被圧延材の中央部が凹む凹クラウン制御を
行うことができる。また、逆に、図３（Ｃ）に示すよう
に、上側のワークロール１１を左方に、下側のワークロ
ール１１を右方にシフトし、かつロールベンドを内向き
に作用させることにより、被圧延材の中央部が凸になる
凸クラウン制御を行うことができる。このように幅方向
板厚分布を凸にも凹にも大きく変化しうる能力が圧延機
に要求されている。

【００２０】更に、図２に示したように、ワークロール
の変曲点の位置が中央に寄った形となっているので、中
幅又は狭幅の被圧延材の圧延でロールシフトによる板ク
ラウン制御効果を大きく発揮することができる。

【００２１】図４は、本発明の圧延機における板厚変化
（クラウン量）の計算結果である。この図において、ワ
ークロール１１は、図２に示したカーブ形状を有する直
径７３０、長さ１８３０ｍｍのワークロールで幅１６５
０ｍｍの被圧延材（広幅板）を圧延する場合を示してい
る。図４（Ａ）は、ロールベンドなしでロールシフトを
−４０ｍｍした場合であり、板厚変化は最大で約０．２
ｍｍにすぎないとともに板厚分布に凹凸がみられる。図
４（Ｂ）は、ロールシフトをせずにロールベンドを内向
きに１８０トン負荷した場合であり、板厚変化は最大で
約０．４ｍｍとなる。図４（Ｃ）は、ロールシフトを−
４０ｍｍと併用してロールベンドを内向きに１８０トン
負荷した場合であり、板厚変化は最大で約０．５ｍｍと
なる。従って、図４から、ロールシフトとロールベンド
の併用により、広幅の被圧延板ではロールベンドによる
ロールの撓みカーブが加わる分だけロールシフト時のロ
ールの形状をゆるくできることがわかる。

【００２２】図５は、本発明の効果を模式的に示す図で
ある。この図に示すように、本発明の構成によれば、ロ
ールシフトによるクラウン制御効果を中幅および狭幅対
象で大きくできる。従って、本発明のロールカーブを使
用して、ロールベンドとロールシフトを併用することに
より中幅板でもクラウン制御効果大きく、しかもロール
直径差は大きくないのでロールキズを付きにくくするこ
とができる。一方、このような効果をもつロール形状で
ありながら広幅の被圧延材での板端部で生じがちな板幅
方向の板厚不均一をロールベンドを併用することにより
防止することができる。

【００２３】なお本発明の効果を大きくするためにいく
つかの工夫がある。例えば請求範囲で述べる第３の領域
２３のロールの径変化の勾配を第１の領域の径変化の勾
配よりも急にすることによって中幅板での板クラウン
（図７参照）の変化効果をより大きくシャープにでき
る。これは中幅板での板端部方向の板厚分布がシャープ
になるからである。

【００２４】また図１のシフトとベンディングの連動に
ついては、例えば図６の如き例で行う。あらかじめロー
ルベンディング、ロールシフトの計算により、板幅内で
凸凹を生じないロールシフト量とロールベンディング量
の組合わせを求めておく。例えば、図４の計算例では、
この圧延機の例では板幅１６５０ｍｍの時、シフト−４
０ｍｍ、内向きベンディング１８０トンの組合わせが良
いことになる。

【００２５】このような計算を板幅ごとに繰り返すこと
により、ワークロールベンディング荷重ＰB とシフトス
トロークＳt の組合わせ曲線が得られる。あらかじめベ
ンディングＰB とシフトストロークＳt をそれぞれ定数
ＰB0とＳt0で割って無次元化しておくと、前記組合わせ
曲線よりＰB/ＰB0＝α・Ｓt ／Ｓt0を定める数値カーブ
αを図６のようにあらかじめ作ることができる。

【００２６】この連動は板断面形状にある所定のなめら
かさを保つための連動条件であり、板の断面形状の希望
によってはこの連動条件をずれてベンディングやシフト
量を追加的に定めてよいことはもちろんである。また、
本発明は、上述した実施例に限定されず、本発明の要旨
を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。

【００２７】

【発明の効果】上述したように本発明の構成によれば、
ワークロールの母線の輪郭形状が、第１領域から第５領
域までの５つの領域からなり、中幅又は狭幅の被圧延材
の圧延ではロールベンドの効果はもともと小さめなの
で、ロールシフトによる板クラウン制御効果が大きく発
揮できるよう、ワークロールの変曲点の位置が中央に寄
った形となっている。

【００２８】また、広幅の被圧延材の圧延ではロールベ
ンドによる板クラウン制御効果が大きいので、ロールシ
フトによる板クラウン制御効果が広幅では減じさせるよ
うに、両ワークロール端の近傍ではロールカーブの増減
が緩く水平に近づくか、或いはもう一度逆の変曲点を与
えるような形状を同時に採用することによりロールの直
径差が大きくならないようになっている。従って、ワー
クロール端の近傍にむかってはロールベンドによる撓み
カーブがロールシフト時のカーブと加算されて被圧延材
と接する側では板厚の変化がなだらな形に保たれる。

【００２９】従って、本発明のロールシフトとロールベ
ンドを併用した圧延方法と圧延機は、直径差が小さく、
ロール傷がおきにくいにもかかわらず、かつ中幅及び狭
幅の被圧延材でも板クラウン制御効果を大きくできる、
等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるロールシフトとロールベンドを併
用した圧延機の全体構成図である。

【図２】本発明のワークロールの輪郭形状を示す図であ
る。

【図３】本発明のワークロールのクラウン制御効果を示
す図である。

【図４】本発明の圧延機における板厚変化（クラウン
量）の計算結果である。

【図５】本発明の効果を模式的に示す図である。

【図６】板幅と無次元数αとの関係図である。

【図７】クラウンを模式的に示す図である。

【図８】従来のロールシフト式圧延機の一例を示す概要
図である。

【図９】ワークロールベンディングによる撓み制動を模
式的に示す図である。

【図１０】同一出願人による圧延機用ロールを示す図で
ある。

【図１１】従来の圧延機による中幅、狭幅でのクラウン
制御効果を模式的に示す図である。

【図１２】従来の圧延機により中幅、狭幅でのクラウン
制御効果を高めた場合の問題点を模式的に示す図であ
る。

【符号の説明】

１ ワークロール ２ 被圧延材 ３ ストレート領域 ４ 副クラウン制御領域 ５ 主クラウン制御領域 ６ バックアップロール ９ 被圧延材 １０ 圧延機 １１ ワークロール １２ ロールベンド装置 １４ ロールシフト装置 １５ バックアップロール １６ 制御装置 ２１ 第１領域 ２２ 第２領域 ２３ 第３領域 ２４ 第４領域 ２５ 第５領域

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２１Ｂ 29/00 Ｚ 37/00 ＢＢＨ 37/42 37/38 8315−4Ｅ Ｂ２１Ｂ 37/00 １１６ Ｂ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークロールに曲げ力を付加するロール
   ベンド装置と、上下ワークロールを互いに反対方向に軸
   方向にシフトさせるロールシフト装置と、を備え、かつ
   ワークロールがバックアップロール又は中間ロールによ
   り支持された圧延機の圧延方法において、 ワークロールの母線のカーブ形状が、ロールの軸方向中
   心部から端縁方向に向かってロール径が軸方向の一方か
   ら他方に向かって変化していく第１の領域と、 第１領域の外側にあってロール径の変化が逆転する第２
   の領域と、 第２領域の外側にあってロール径が第１領域のロール径
   の変化方向と反対方向に変化する第３の領域と、 第３領域の外側にあってロール径の変化が第３領域の変
   化方向と同じであり、かつその変化勾配が第３領域に比
   べて緩い第４の領域と、 第４領域の外側にあってロール径の変化がほとんど無く
   ロール形状がほぼ円筒状であるか、或いはロール径の変
   化が再び逆転して第１領域と同じ変化方向を有する第５
   の領域と、からなり、 これにより、中幅又は狭幅の被圧延材のロールシフトに
   よる板クラウン変化能力が大きく構成されており、かつ
   ロールシフトとロールベンドの併用により、広幅板の圧
   延であってもワークロールの輪郭形状と、ロールベンド
   によるロール撓み変位とが重畳されて、ワークロールの
   外表面が被圧延材と接する側のロールの幅方向変位はな
   だらかな変化形状となるように構成された圧延機をロー
   ルシフトとロールベンドを併用して圧延する、ことを特
   徴とする圧延方法。
2. 【請求項２】 ワークロールに曲げ力を付加するロール
   ベンド装置と、上下ワークロールを互いに反対方向に軸
   方向にシフトさせるロールシフト装置と、を備え、かつ
   ワークロールがバックアップロール又は中間ロールによ
   り支持された圧延機において、 ワークロールの母線のカーブ形状が、ロールの軸方向中
   心部においてロール径が軸方向の一方から他方に向かっ
   て変化していく第１の領域と、 第１領域の外側にあってロール径の変化が逆転する第２
   の領域と、 第２領域の外側にあってロール径が第１領域のロール径
   の変化方向と反対方向に変化する第３の領域と、 第３領域の外側にあってロール径の変化が第３領域の変
   化方向と同じであり、かつその変化勾配が第３領域に比
   べて緩い第４の領域と、 第４領域の外側にあってロール径の変化がほとんど無く
   ロール形状がほぼ円筒状であるか、或いはロール径の変
   化が再び逆転して第１領域と同じ変化方向を有する第５
   の領域と、からなり、 更に、被圧延材の板幅に応じてロールシフト量とロール
   ベンド力の組合せを演算指令する制御装置を備えた、こ
   とを特徴とするロールシフトとロールベンドを併用した
   圧延機。