JPH08276205A - 圧延機および圧延方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、上下のワークロールをシフトする
圧延機において、望ましい被圧延材のクラウンと形状が
得られるようなワークロールのクラウンの形状を課題と
する。 【解決手段】 （ａ）上下のワークロールのクラウン
が、同一形状で互いに圧延機の中心に対して点対称とな
るようにワークロール胴長の中心から外れた位置にワー
クロール径の最大の位置を有し、（ｂ）前記ワークロー
ルのクラウンが滑らかに連続した曲線を構成し、そのワ
ークロール径の最大の位置から左右のワークロール端に
向いワークロールが単調に減少し、（ｃ）かつ前記曲線
がワークロール径の最大径の位置から左右のワークロー
ル端までの間において、左右一方または双方に変曲点を
少なくとも１つ以上有する。前記ワークロールクラウン
の構成する曲線はサイン関数を連続してなる曲線が望ま
しい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼板等の熱間又は
冷間圧延に際し、被圧延材である板のクラウンや形状を
高精度に制御することが可能なワークロールを備えた熱
間又は冷間圧延機および圧延方法に関するものである。
以下ワークロールについて主に述べるが、本発明の原理
は中間ロールに付いても適用できるものである。即ち、
四段圧延機においては、そのワークロールについて本発
明の原理を適用できるが、六段圧延機については、その
ワークロール及び中間ロールにも適用できる原理であ
る。

【０００２】

【従来の技術】鋼板等の圧延において、鋼板の幅方向の
板厚分布（板クラウン）や形状を高精度に制御する方法
として、各種形状のクラウンをワークロールに付与する
方法や、ワークロールを軸方向に移動させる方法、ワー
クロールを互いにクロスさせる方法、ロールベンディン
グを付加する方法等が広く実施されている。

【０００３】このうち、ワークロールを軸方向に移動さ
せて板厚や形状を制御する方法については、特開昭５７
−９１８０７号公報に開示されているように、上下のワ
ークロール、または中間ロール各々にボトル形状のロー
ルクラウンを互いに圧延機中心に対して点対称となるよ
うに付与した、いわゆるＣＶＣ型のワークロールを用い
て被圧延材の板クラウンや形状を制御する方法が提案さ
れている。

【０００４】この方法では、ロールベンディング機構と
組み合わせることにより、少ないロール移動量でも板ク
ラウンや形状を制御する能力が高くなる。特開昭６３−
２０１０６号公報、特開平５−１７７２１８号公報等に
おいては、形状制御能力が高くなるロールクラウンの関
数形が提示されている。

【０００５】上記ＣＶＣ型のワークロールにおいては、
一種類の関数（３次式、３次式と２次式の組合せ、サイ
ン関数等）でロール胴長全体のロールクラウンを付与し
ている。

【０００６】そのため、ロール幅方向における単位ロー
ル幅当たりのロール径の変化量、すなわちロール径変化
率を大きくしようとすると、ロール端近くのロール径が
極端に増大することがあるため、ロール間の接触面圧が
増大して局所的なロール損傷を生ずることがある。

【０００７】従って、ロール幅方向の上下のロール隙間
の変化を大きくすることが困難であり、板クラウンの低
減や形状精度の向上に限界がある。ここで板クラウンと
は、板幅の中央の厚さと端部厚さとの差である。

【０００８】また、特開平３−２３０８０２号公報に
は、上下のワークロールのロールクラウンを互いに圧延
機中心に対して点対称となるように付与する際、ロール
胴長全体に対して外側に凸形状となるようにする方法が
開示されている。この方法によれば、ロール端付近の局
部的な面圧増大がないためロール損傷が少なく、かつ板
クラウンや形状を精度良く制御できる。

【０００９】しかし、ロール胴長全体を外側に凸形状と
するだけでは、ロール径の変化率を大きくすることがで
きないため、板クラウンの低減や形状の向上に限界があ
るのは、前記ＣＶＣ型ワークロールの場合と同様であ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ワークロー
ルを軸方向に相対移動させても、局部的な面圧上昇によ
るロール損傷が起こらず、しかも被圧延材の板クラウン
低減および形状の高精度制御が可能な熱間又は冷間圧延
用の圧延機および圧延方法を提供しようとするものであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め発明者等が鋭意検討を重ねた結果、上下のワークロー
ルを互いに軸方向に相対移動させて被圧延材の板クラウ
ンや形状を制御する圧延機において、板クラウン制御能
力の高いワークロールのクラウン形状を着想した。

【００１２】（１）請求項１の発明は、上下のワークロ
ールを軸方向に互いに相対移動させて、被圧延材のクラ
ウンと形状を制御する圧延機において、前記ワークロー
ルが下記のクラウンを備えたことを特徴とする圧延機で
ある。 （ａ）上下のロールのクラウンが、同一形状で互いに圧
延機の中心に対して点対称となるようにロール胴長の中
心から外れた位置にロール径の最大の位置を有し、
（ｂ）前記ロールのクラウンが滑らかに連続した曲線を
構成し、そのロール径の最大の位置から左右のロール端
に向いロール径が単調に減少し、（ｃ）かつ前記曲線が
ロール径の最大の位置から左右のロール端までの間にお
いて、左右一方または双方に変曲点を少なくとも１つ以
上有する。

【００１３】（２）請求項２の発明は、前記ワークロー
ルのクラウンを構成する曲線が下記の特徴を備えた請求
項１に記載された圧延機である。 （ａ）前記ロール径の最大の位置から両端部に向かっ
て、それぞれ振幅が等しく又は異なり、かつ、波長の異
なる１つ以上のサイン関数で構成されており、（ｂ）前
記曲線は、前記ロール径の最大の位置において、一方の
サイン関数の極大点と他方のサイン関数の極大点とが接
続している。

【００１４】（３）請求項３の発明は、前記圧延機がワ
ークロールベンディング機構を備えていることを特徴と
する請求項１又は２に記載された圧延機である。

【００１５】（４）請求項４の発明は、下記の形状を備
えたことを特徴とする圧延機用のワークロールである。 （ａ）ロールの最大径をロール胴長の中心から離れた位
置に有し、（ｂ）さらに、ロールのクラウンを構成する
曲線が、そのロール径の最大の位置から左右のロール端
に向いロール径が単調に減少し、（ｃ）かつ、前記曲線
がロール径の最大の位置から左右のロール端までの間に
おいて、左右一方または双方に変曲点を少なくとも１つ
以上有する。

【００１６】（５）請求項５の発明は、前記ワークロー
ルのクラウンを構成する曲線が下記の特徴を備えた請求
項４に記載された圧延機用のワークロールである。 （ａ）前記ロール径の最大の位置において、前記曲線
は、一方のサイン関数の極大点と隣接するサイン関数の
極大点で接続しており、（ｂ）前記ロール径の最大の位
置から両端部に向かって、それぞれ振幅が等しく又は異
なり、かつ、波長の異なる１つ以上のサイン関数で構成
されている。

【００１７】（６）請求項６の発明は、請求項１から請
求項３のいずれか１項に記載の圧延機を用い、前記圧延
機のワークロールを、前記ワークロールのロール径最大
点が被圧延材の幅中央付近に位置するように、相対移動
させて圧延することを特徴とする圧延方法である。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明においては、上下のワーク
ロールを互いに軸方向に相対移動させるが、これらのワ
ークロールには、同一形状で互いに圧延機の中心に対し
て点対称となるロールクラウンが付与されている。既に
述べた通り、以下においてワークロールというときはワ
ークロールの他に六段圧延機における中間ロールも含む
ものとする。

【００１９】このロールクラウンの形状は、ロール胴長
の中心から外れた位置にロール径の最大点を有し、しか
もロール端まで単調にロール径が減少し、かつロール径
の最大点からロール端までの曲線を、左右一方または双
方において、一つ以上の変曲点（ワークロールの軸方向
の距離をｘ、クラウンをｆ（ｘ）とするとき、ｆ″
（α）＝０で、ｘ＝αの前後でｆ″（ｘ）の符号が変わ
るようなｘ＝αが存在する場合）を有するような関数と
する。

【００２０】このようなクラウン形状にすると、ロール
の最大径近傍の曲線の勾配を大きくすることが可能であ
るため、ロールを軸方向に相対的に移動すると被圧延材
の板幅中央における上下ロール間隔（ｈｃ）と、板端部
の上下ロール間隔（ｈｅ）との差（Δｈ＝ｈｃ−ｈｅ、
但しΔｈは絶対値である）を大きくすることが可能とな
る。そのため、圧延荷重によってロールに撓みや偏平が
生じても被圧延材の板幅中央と板端部との差（板クラウ
ン）を小さくすることができる。

【００２１】例えば後述する図１に示すようにロールの
最大径近傍の曲線の勾配を大きくし、ロール端部で曲線
の勾配を小さくするようなクラウンにすると、板の両端
部では板中央部よりもロール間隔が拡大し、その結果、
板のクラウンは減少し、またロール中央部のロール摩耗
が減少する。

【００２２】上記変曲点を有する曲線としては特にサイ
ン関数が望ましい。サイン関数は下式で表すことができ
る。 ｆ（ｘ）＝ａ・ｓｉｎｘ ここで、−π／２≦ ｘ ≦ π／２ である場合に
は、ｘ＝０において変曲点を有する。

【００２３】このようなサイン関数を接続してワークロ
ールのクラウンを構成すると極大点の回りの勾配を大き
くすることができ、軸方向の上下ロールの間隔の変化を
大きくすることができる。なお、ｆ（ｘ）＝ａ・ｓｉｎ
ⁿ ｘ（ｎは１以上の実数）でもよい。ここでａは振幅で
ある。

【００２４】しかし、ロール径の最大の位置において
は、前記曲線は、一方のサイン関数の極大点と隣接する
サイン関数の極大点で接続する。このロール径の最大の
位置から両端部に向かっては、それぞれ振幅が等しく又
は異なり、かつ、波長の異なる１つ以上のサイン関数で
構成する。この場合、ロールの一端部又は両端部でサイ
ン関数が極少点を取るようにクラウンを定めてもよい。

【００２５】また、上記の様なワークロールを備えた圧
延機において、インクリーズ型又はディクリーズ型等の
ワークロールベンディング機構を追加した場合には、ワ
ークロール隙間の調整範囲が増加するので、上記の板ク
ラウン制御能力はさらに増大する。

【００２６】さらに、ロールクラウンの大きさやロール
径の最大の位置のロール中心からのオフセット量を調整
したり、ロールの軸方向における相対移動量を制御する
ことにより、ロール幅方向に対する上下のロール隙間を
大きく変化させることができるため、特定の板幅範囲
（例えば、最も生産量の多い板幅範囲）での板クラウン
低減効果を大きくすることも可能となる。

【００２７】ところで、板クラウン低減や形状制御のた
めワークロールを軸方向に相対移動させる場合には、そ
の効果が最大限に発揮されるロール移動量のスケジュー
ルを採用するので被圧延材と定常的に接触する部分が存
在することになる。このためロールの摩耗は胴長方向で
均一とはならないのが通常である。

【００２８】本発明の圧延機を用い、そのワークロール
を、ロール径最大点が被圧延材の幅中央付近に位置する
ように、相対移動させて圧延すると、摩耗が大きく進行
する被圧延材の幅中央付近のロールの初期径を大きくと
れるので、ロール組替えまでの許容摩耗量を増大でき、
組替え周期を延長させることが可能となる。

【００２９】

【実施例】（実施例１）本発明の１実施例である上下の
ワークロールの形状を図１に示す。ロールクラウンの曲
線は、ロール径の最大点の左右双方ともサイン関数の１
／２波長を用い、図２に示すようにロール胴長（Ｌ）中
心からのロール径の最大点までの距離をδとして、次の
（１）、（２）式の関数で与えられる。

【００３０】１．０≦ｘ≦（Ｌ／２＋δ）の場合 ｘ′＝πｘ／（Ｌ／２＋δ）−π／２ ｆ₁ （ｘ′）＝（ａ／２）・（ｓｉｎｘ′＋１） −−−−−−（１）

【００３１】２．（Ｌ／２＋δ）＜ｘ≦Ｌの場合 ｘ′＝π｛ｘ−（Ｌ／２＋δ）｝／（Ｌ／２−δ）−π／２ ｆ₂ （ｘ′）＝（ａ／２）・（１−ｓｉｎｘ′） −−−−−−（２） ただし、ａはクラウンの大きさを表す係数である。

【００３２】このような曲線で構成されたロールクラウ
ンのワークロールを備えた四重逆転式圧延機を用い、板
厚２０ｍｍ、板幅１６００〜４４００ｍｍの鋼板を熱間
圧延した。

【００３３】他方、従来のワークロールクラウンは、図
５に示すように、点対称であるが、外側に凸形状を有
し、変曲点を有しない。このロールクラウンの曲線とし
ては、図６に示すように、次の（３）、（４）式の関数
を用いた。

【００３４】１．０≦ｘ≦（Ｌ／２＋δ）の場合 ｘ′＝πｘ／｛２（Ｌ／２＋δ）｝ ｆ₃ （ｘ′）＝ａ・ｓｉｎｘ′ −−−−−−（３）

【００３５】２．（Ｌ／２＋δ）＜ｘ≦Ｌの場合 ｘ′＝π｛ｘ−（Ｌ／２＋δ）｝／｛２（Ｌ／２−δ）｝＋π／２ ｆ₄ （ｘ′）＝ａ・ｓｉｎｘ′ −−−−−−（４）

【００３６】上記四重逆転式圧延機にて適用したワーク
ロールベンダー（インクリーズ型）の荷重の大きさは、
図３の例が２００トン、図４の例が６００トンである。
また各板幅でのワークロール移動量は、上下のワークロ
ールとも１０００ｍｍを最大として、板端から外側方向
の１５０ｍｍの位置にワークロール端が位置するように
移動させている。

【００３７】なお、本発明および従来の圧延機とも、点
対称のワークロールクラウンであり、その形状を定める
係数は、ａ＝０．１ｍｍ、δ＝９００ｍｍである。ロー
ルの寸法が作業ワークロール胴長Ｌ＝４７００ｍｍ、作
業ワークロール径１２１０ｍｍの四重逆転式圧延機にて
圧延を実施した。

【００３８】圧延後の板クラウンの比較を図３および図
４に示す。本発明のロールクラウンの場合は、ほぼすべ
ての板幅範囲について、従来のロールクラウンよりも板
クラウンが大きく低減されている。板幅２６００〜３２
００ｍｍの範囲で、特に板クラウン低減効果が大きい。
この範囲は生産量が多くなっているので、全体の形状不
良率が改善され、再矯正率が大きく低減した。

【００３９】（実施例２）次に、ロール径の最大点から
ロール端までの距離が長い方にサイン関数の１／２波長
を用い、短い方にサイン関数の１／４波長を用いてロー
ルクラウンを付与した場合の実施例である。この場合
は、サイン関数の１／２波長を用いた側のみが変曲点を
持つ曲線であり、図７のような形状であり、下記の
（１）、（４）式の関数で表せる。

【００４０】１．０≦ｘ≦（Ｌ／２＋δ）の場合 ｘ′＝πｘ／（Ｌ／２＋δ）−π／２ ｆ₁ （ｘ′）＝（ａ／２）・（ｓｉｎｘ′＋１） −−−−−−（１） ２．（Ｌ／２＋δ）＜ｘ≦Ｌの場合 ｘ′＝π｛ｘ−（Ｌ／２＋δ）｝／｛２（Ｌ／２−δ）｝＋π／２ ｆ₄ （ｘ′）＝ａ・ｓｉｎｘ′ −−−−−−（４）

【００４１】その他の実験条件は実施例１の場合と同様
である。図８は、上記ワークロールクラウンを適用した
場合における板クラウン低減効果を示したものである。
このようなワークロールを用いた場合の板クラウンは、
サイン関数の１／２波長を２つ用いた実施例１と比較し
て、板クラウンの低減量は小さいがすべての板幅で従来
法よりも板クラウンが低減されており、形状不良率も改
善された。

【００４２】（実施例３）次に、ロール径の最大点から
左右のロール端までの間にそれぞれ三つの変曲点を有す
るように、ロールクラウンを付与した場合の実施例につ
いて述べる。このときのロール形状を図９に示す。ロー
ルクラウンを付与する関数は、図１０に示すように、４
つのサイン関数１／２波長で構成されている。その他の
実験条件は実施例１の場合と同様である。

【００４３】表１は、図５の従来法と本発明のロールク
ラウンを適用した場合における板クラウン、形状を比較
したものである。板幅３０００、４０００ｍｍのいずれ
の場合にも、本発明のロールクラウンを適用した場合の
方が板クラウンが小さく、形状も良好であった。特に、
ロールの軸方向移動量を大きくできない板幅の場合の形
状不良防止に効果的である。

【００４４】

【表１】

【００４５】

【発明の効果】本発明に係るワークロールクラウンを備
えた圧延機を用い、上下のワークロールを被圧延材の幅
に応じて軸方向に相対移動させた場合、板幅中心位置と
板端部位置の上下ワークロールの間隔の差を大きくする
ことができるので、板クラウンを減少できる。また、こ
れにより圧下率を大きくしても耳波発生等の形状不良を
少なくできるため、所定の板厚までの圧延パス回数の低
減が可能となり、生産能率も大幅に改善することができ
る。

【００４６】ＣＶＣ型ワークロールのように、ロールを
軸方向に相対移動させた際に、ロール端近傍に局部的な
荷重が負荷されることもないので、ロール損傷も小さく
経済的効果も大きい。また、この場合、この圧延機がイ
ンクリーズ型又はディクリーズ型のワークロールベンデ
ィング機構を備えていると更に板クラウンを減少でき
る。また、これにより圧下率を大きくしても耳波発生等
の形状不良を少なくできる。既に述べた通り、上記の原
理はワークロール以外に中間ロールにクラウンを付与す
る場合にも適用できる。本発明の圧延機を用い、そのワ
ークロールを、ロール径最大点が被圧延材の幅中央付近
に位置するように、相対移動させて圧延すると、ロール
組替えまでの許容摩耗量をが増大でき、組替え周期を延
長させることが可能となる

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例である圧延機の上下ワークロ
ールの説明図である。

【図２】本発明の１実施例である圧延機のワークロール
クラウンを与える関数形の説明図である。

【図３】本発明の圧延機を用い、ベンダー荷重２００ト
ンを適用した場合の板幅と板クラウンとの関係を示す説
明図である。

【図４】本発明の圧延機を用い、ベンダー荷重６００ト
ンを適用した場合の板幅と板クラウンとの関係を示す説
明図である。

【図５】従来の圧延機の上下のワークロールの説明図で
ある。

【図６】従来の圧延機のワークロールクラウンを与える
関数形の説明図である。

【図７】本発明の他の実施例である圧延機のワークロー
ルクラウンを与える関数形の説明図である。

【図８】本発明の他の実施例である圧延機を用い、ベン
ダー荷重２００トンの場合の板幅と板クラウンとの関係
を示す説明図である。

【図９】本発明の他の実施例である圧延機の上下のワー
クロールの説明図である。

【図１０】本発明の他の実施例である圧延機のワークロ
ールクラウンを与える関数形の説明図である。

【符号の説明】

１ 被圧延材 ２ 本発明の１実施例である圧延機の上ワークロール ３ 本発明の１実施例である圧延機の下ワークロール ４ 従来の圧延機の上ワークロール ５ 従来の圧延機の下ワークロール ６ 本発明の他の実施例である圧延機の上ワークロー
ル ７ 本発明の他の実施例である圧延機の下ワークロー
ル

───────────────────────────────────────────────────── 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 37/00 ＢＢＨ Ｂ２１Ｂ 37/00 ＢＢＨ 37/38 8315−4Ｅ １１６Ｂ 8315−4Ｅ １１７Ｂ (72)発明者 田中 敏隆 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 福岡 和也 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下のワークロールを軸方向に互いに相
   対移動させて、被圧延材のクラウンと形状を制御する圧
   延機において、前記ワークロールが下記のクラウンを備
   えたことを特徴とする圧延機。 （ａ）上下のロールのクラウンが、同一形状で互いに圧
   延機の中心に対して点対称となるようにロール胴長の中
   心から外れた位置にロール径の最大の位置を有し、
   （ｂ）前記ロールクラウンが滑らかに連続した曲線を構
   成し、そのロール径の最大の位置から左右のロール端に
   向いロール径が単調に減少し、（ｃ）かつ前記曲線がロ
   ール径の最大の位置から左右のロール端までの間におい
   て、左右一方または双方に変曲点を少なくとも１つ以上
   有する。
2. 【請求項２】 前記ワークロールのクラウンを構成する
   曲線が下記の特徴を備えた請求項１に記載された圧延
   機。 （ａ）前記ロール径の最大の位置から両端部に向かっ
   て、それぞれ振幅が等しく又は異なり、かつ、波長の異
   なる１つ以上のサイン関数で構成されており、（ｂ）前
   記曲線は、前記ロール径の最大の位置において、一方の
   サイン関数の極大点と他方のサイン関数の極大点とが接
   続している。
3. 【請求項３】 前記圧延機がワークロールベンディング
   機構を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記
   載された圧延機。
4. 【請求項４】 下記の形状を備えたことを特徴とする圧
   延機用のワークロール。 （ａ）ロールの最大径をロール胴長の中心から離れた位
   置に有し、（ｂ）さらに、ロールのクラウンを構成する
   曲線が、そのロール径の最大の位置から左右のロール端
   に向いロール径が単調に減少し、（ｃ）かつ、前記曲線
   がロール径の最大の位置から左右のロール端までの間に
   おいて、左右一方または双方に変曲点を少なくとも１つ
   以上有する。
5. 【請求項５】 前記ワークロールのクラウンを構成する
   曲線が下記の特徴を備えた請求項４に記載された圧延機
   用のワークロール。 （ａ）前記ロール径の最大の位置において、前記曲線
   は、一方のサイン関数の極大点と隣接するサイン関数の
   極大点で接続しており、（ｂ）前記ロール径の最大の位
   置から両端部に向かって、それぞれ振幅が等しく又は異
   なり、かつ、波長の異なる１つ以上のサイン関数で構成
   されている。
6. 【請求項６】 請求項１から請求項３のいずれか１項に
   記載の圧延機を用い、前記圧延機のワークロールを、前
   記ワークロールのロール径最大点が被圧延材の幅中央付
   近に位置するように、相対移動させて圧延することを特
   徴とする圧延方法。