JPH09216005A - 圧延機および圧延方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 上下一対のクラウン付き作業ロールを軸方向
にロールシフト可能な２段以上の金属板圧延機におい
て、ロール摩耗が少なく、且つ、圧延材のクラウンを小
さくする圧延機及び圧延方法を提供する。 【解決手段】 作業ロールが下記の条件を満足する圧延
機である。ａ．クラウン付きロールが同一形状で圧延機
の中心に対して点対称に配置され、ｂ．ロール胴長Ｌの
中心から距離δ離れた位置で径が最大となり、その位置
が胴長の６０〜８０％の位置にあり、ｃ．径が最大とな
る位置から左右の端に向い単調に減少し、且つ、ロール
クラウンが径の最大位置から左右の端までの間におい
て、左右一方または双方に変曲点を少なくとも１つ以上
有する曲線で構成されている。圧延方法は作業ロールを
下式１のようにシフトさせて圧延する。 ０．８≦δ／Ｓｆｍ（ロールの軸方向最大シフト量）≦
１．２

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼板等の金属板の
圧延に際し、金属板のクラウンを大幅に低減でき、しか
も高い生産効率で圧延可能な圧延機および圧延方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】鋼板等の金属板圧延において、製品であ
る金属板クラウンを低減し、形状を高精度に制御するた
め、ロールに各種形状のロールクラウンを付与し、ロー
ルを軸方向にシフトさせる方法、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】ロールを軸方向にシフトさせて板厚や形状
を制御する方法として、特開昭５６−３００１４号公報
や特開昭５７−９１８０７号公報には、上下の作業ロー
ル、または中間ロール各々に同一形状のロールクラウン
を付与し、このロールを互いに圧延機中心に対して点対
称となるように配置した、いわゆるＣＶＣ型のロールを
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】また、この方法に更にロールベンディング
機能を組合わせることにより、少ないロールシフト量で
も板クラウンや形状制御が可能になることが示されてい
る。

【０００５】ロールに各種形状のロールクラウンを付与
する方法として、特開昭６３−２０１０６号公報や特開
平５−１７７２１８号公報には、形状制御能力を高める
ことが可能なロールクラウンの関数形が示されている。

【０００６】しかし、上記特許公報に記載の方法では、
いずれも一種類の関数（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
を付与しているので、単位ロール幅当たりのロール径変
化量を増すとロール端近くのロール径が極端に大きくな
り、ロール間の接触面圧が増大して局部的なロール損傷
が生じ易くなる。したがって、ロール幅方向の上下ロー
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。

【０００７】また、特開平３−２３０８０２号公報に
は、上下作業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
の低減や良好な形状制御を行うことが可能となる。

【０００８】しかし、ロール胴長全体を大きな凸形状と
するだけでは、ロール端近くのロール径が極端に大きく
なり、ロール間の接触面圧が増大して局部的なロール損
傷が生じ易くなる。従って、板クラウンの低減や形状の
向上に限界がある。

【０００９】厚板圧延においては、通常、狭幅材から広
幅材までの各種の板材が一つの圧延機で製造方法され
る。このうち、狭幅材の場合にはロールの軸方向シフト
量を大きく変化させることができるので、点対称ロール
クラウンを付与した作業ロールまたは中間ロールを軸方
向に相対シフトさせる際に、ロール径最大点を板幅中央
近辺にシフトさせることにより、圧下率を大きくして圧
延能率を向上させた場合でも、板クラウンの低減が可能
となる。

【００１０】しかし、ロールの軸方向シフトがほとんど
できない広幅材の場合には、ロールの最大径部分が板幅
クオータ部付近に位置するため、クオータ波等の形状不
良が発生することがある。こうした事情により、狭幅材
から広幅材までの広い範囲で板クラウンや形状を制御可
能な技術が強く求められている。

【００１１】更に、ロールシフトを行う圧延機において
は、ロールベンダーの効果を大きくして板のクラウン、
形状の制御能力を高くするために、最終仕上げ圧延のパ
スに近くなると軸方向シフト可能な範囲で、ロールのシ
フト量を大きくする。そこで板幅に依らずロール端部付
近の位置が圧延材と接触するため、この位置が極端に摩
耗しやすい。そこで、金属板の形状制御が最大に発揮さ
れ、かつロールの摩耗が少なくロール寿命が長く、ロー
ル原単位の少ない圧延機と圧延方法が望まれている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、狭幅材から
広幅材までの広い範囲において、圧延能率を向上させる
ため圧延荷重を大きくした場合でも、被圧延材の板クラ
ウンや形状を精度良く制御することが可能であり、しか
も局部的な面圧上昇によるロール損傷の生じない圧延機
および圧延方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】発明者等が鋭意検討を重
ねた結果、上記の課題は、作業ロールのクラウン形状を
最適化し、且つ板幅に応じたロールシフトを行うことに
より解決されることを見いだした。

【００１４】第１の発明は、上下一対のクラウン付き作
業ロールを軸方向に互いに相対シフト可能な２段以上の
金属板の圧延機において、該作業ロールが下記の条件を
満足することを特徴とする圧延機である。 （ａ）前記クラウン付き上下一対の作業ロールが同一形
状で互いに圧延機の中心に対して点対称に配置され、
（ｂ）前記作業ロールのロール胴長（Ｌ）の中心から距
離δ離れた位置でロール径が最大となり、該距離δ離れ
た位置がロール全長に対して（０．６〜０．８）×Ｌの
位置にあり、（ｃ）前記作業ロールのロール径が、前記
ロール径が最大となる位置から左右のロール端に向い単
調に減少し、且つ、前記ロールクラウンが、前記ロール
径の最大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
曲線で構成されている。

【００１５】このようなロールクラウンを備えた圧延機
においては、作業ロールのロール胴長（Ｌ）の中心から
距離δ外れた位置でロール径が最大となっているので、
最終パスにおいてロール径が最大位置に板幅の中心をも
ってくることができ、板クラウンを最小にすることがで
きる。また、ロールクラウンは左右一方または双方に変
曲点を少なくとも１つ以上有する曲線で構成されている
ので、ロール径の最大値を大きく採ることができ、従っ
て板クラウンを最小にすることができる。

【００１６】第２の発明は、上記の圧延機を用いて金属
板を圧延するに際して、前記一対の作業ロールを、相互
に下式（１）のようにロールシフトさせて圧延すること
を特徴とする圧延方法である。 ０．８≦δ／Ｓｆｍ≦１．２ ・・・（１） ここで、δ：ロールクラウンの最大径のロール中心（Ｌ
／２）からの位置 Ｓｆｍ：前記ロールの軸方向シフト量

【００１７】この圧延方法は、ロール径が最大位置に板
幅の中心をもってくる圧延方法であり、従って、板クラ
ウンを最小にすることができる。

【００１８】第３の発明は、上記の圧延機を用いて金属
板を圧延するに際して、前記一対の作業ロールを、相互
に以下のようにロールシフトさせて圧延することを特徴
とする圧延方法である。 （ａ）Ｓｆｍ（前記ロールの軸方向シフト量）を圧延の
パス回数の順に０から大きくし、（ｂ）最終の圧延パス
において、０．８≦δ／Ｓｆｍ≦１．２とする。 ここで、δ：ロールクラウンの最大径のロール中心（Ｌ
／２）からの位置 Ｓｆｍ：前記ロールの軸方向シフト量

【００１９】このような圧延方法では、圧延材である板
幅の中心をロールの中心位置から順にロールの最大径に
位置にシフトさせながら圧延するため、ロールの摩耗を
分散させてロール寿命を延長させることができると共
に、板のクラウンを最小にすることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明においては、上下の作業ロ
ールを互いに軸方向に相対シフトさせるが、これらの作
業ロールには、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。このよ
うなロールではロールシフトが可能である。

【００２１】このロールクラウンの形状は、ロール胴長
の中心から距離δ外れた位置にロール径の最大点を有
し、この位置は十分なロールシフトを可能にするため、
ロール全長に対して（０．６〜０．８）×Ｌの位置とす
る。この範囲にロール径の最大の位置とすることによ
り、ロールの最大の撓みに位置を避けることができ、か
つ圧延材の板クラウンを小さくすることができるためで
ある。

【００２２】また、ロールのクラウンは最大の位置から
ロール端まで単調にロール径が減少し、かつロール径の
最大点から左右又は少なくとも一方のロール端までの間
に一つ以上の変曲点を有する曲線とする。変曲点を少な
くとも一つ以上を有することによりロールの最大径を可
能な限り大きくすることができると共に、ロールの両端
部におけるロール摩耗を小さくすることができる。

【００２３】変曲点を少なくとも一つ以上を有する曲線
とは、具体的には例えば、振幅が等しく波長の異なる二
つのサイン曲線で、次のように上下ロール各々のロール
クラウンを形成する。この二つ以上のサイン曲線の接続
点は各々のサイン曲線の極大点であり、ロール径が最大
となる点である。ロールの両端は、各々のサイン曲線の
極小点とする。すなわち、ロール径が最大点となる点に
対して、左右一方のサイン曲線の波長を２・（Ｌ／２＋
δ）とし、もう一方を２・（Ｌ／２−δ）とする。

【００２４】このような曲線でロールクラウンを構成す
ると、ロール径最大点が被圧延材の板幅中心に位置する
ように上下ロールを互いに相対シフトさせることによっ
て、板幅中心の上下ロール隙間と板幅端の上下ロール隙
間との差を大きくすることが可能となる。そのため、圧
下率を大きくして圧延荷重が増大した場合でも、ロール
軸の撓みや偏平によって生じる板クラウンを小さくする
ことができ、耳波発生等の形状不良も改善される。

【００２５】上記のような作業ロールを備えた圧延機は
２段圧延機でも、また更にバックアップロールを備えた
４段、若しくは６段圧延機でもよい。この種の圧延機は
通常所謂板圧延機であり、この圧延機は特に板のクラウ
ンを小さくすることができる。

【００２６】次に、上記圧延機における圧延方法を説明
する。板クラウンの低減には、上記δとロールの軸方向
最大シフト量Ｓｆｍが関係していることを見いだした。
鋼板を上記圧延機でロールシフトを変化させて圧延した
結果、図１に示すように、δ／Ｓｆｍを下式（１）の範
囲に規定すれば、板クラウンを最小にすることができ
る。 ０．８≦δ／Ｓｆｍ≦１．２ ・・・（１）

【００２７】ここで、ロールの軸方向最大シフト量Ｓｆ
ｍは、図２に示すように、ロール胴長Ｌとロール端余裕
幅ε、板幅Ｂに依存し、式（２）のように表せる。 Ｓｆｍ＝（（Ｌ−２・ε）−Ｂ）／２ ・・・（２）

【００２８】式（１）の意味するところは、上下ロール
の軸方向シフトを行ったときにロール径最大点が被圧延
材の板幅中心付近にくるように、ロールシフトを行う必
要があるということである。即ち、板クラウン低減のた
めロールを軸方向に相対シフトさせる場合、その制御能
力を最大限に発揮させるには、少なくとも最終仕上圧延
パス付近ではロール軸シフト量を板幅の制御範囲内でで
きるだけ大きくするのが有利であることを意味する。

【００２９】ところで、上記のように、作業ロールを軸
方向に相対シフトさせる効果を最大限に発揮されるため
には、最終仕上圧延パス付近ではロール軸シフト量を板
幅の制御範囲内でできるだけ大きくするのが有利である
が、これを忠実に実行すると、どのような板幅であって
もロール端の一定部分が必ず板幅端付近と接触するよう
になり、この部分の摩耗が急激に進行する。

【００３０】しかし、本発明のように、作業ロールのシ
フト量を式（１）を満足するようにすると、ロール摩耗
量を少なくすることができ、従ってロール組替え周期を
延長できる。図３にその原理を模式的に示す。即ち、図
３（Ａ）にはロールの初期クラウンとロールの摩耗量を
示し、図３（Ｂ）にはロールクラウンとδ／Ｓｆｍの変
化に伴う摩耗量との関係を示す。この図から、ロールク
ラウンの形状がロール摩耗プロフィールをロール軸方向
に対して反転させた形状となるので、摩耗の進行する部
分の初期のロール径を大きくできることが判る。

【００３１】更に、上記のような局部的なロール摩耗を
分散させるためには最終仕上げ圧延パスに行く過程にお
いて図７に示すように、パス毎に段階的にロールシフト
量を増加させて、最終仕上げパスにおいて板幅毎に異な
る最大ロールシフト量になるようにロールシフトスケジ
ュールを採用することが望ましい。

【００３２】

【実施例】４段逆転式圧延機において、作業ロール径１
２００ｍｍ、胴長４７００ｍｍで、δを５００ｍｍ，９
００ｍｍ，１２００ｍｍに変化させた作業ロールを用
い、その軸方向シフト量を上下ロールともに最大１００
０ｍｍ、板幅から外側１００ｍｍの位置にロール端がく
るように板幅の異なる炭素鋼鋼板を圧延し、板クラウン
を測定した。

【００３３】このとき作業ロールのクラウン形状は、図
４に示すような形状をしている。具体的な関数であらわ
すと、図５に示すように、ｆ₁ （ｘ）とｆ₂ （ｘ）の関
数からなるとし、次の（３）、（４）式の関数で与えら
れる。

【００３４】１．０≦ｘ≦（Ｌ／２＋δ）の場合 ｘ′＝πｘ／（Ｌ／２＋δ）−π／２ ｆ₁ （ｘ′）＝（ａ／２）・（ｓｉｎｘ′＋１） ・・・（３）

【００３５】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′） ・・・（４） ここで、ａはクラウンの大きさを表す係数であり、０．
１２ｍｍとした。

【００３６】図６に、各板幅においてδを変えたときの
板クラウンを示す。いずれの板厚においても、δが９０
０ｍｍのとき、最も板クラウンが小さくなっている。板
幅２２００ではＳｆｍは１１５０ｍｍ、板幅３０００ｍ
ｍではＳｆｍは７５０ｍｍであるので、いずれも式
（１）を満足している。

【００３７】表１に、各δにたいしてロール原単位を比
較した結果を示す。δが９００ｍｍの場合が最もロール
原単位が向上しているが、これは上記したように、ロー
ル摩耗が最も均一化されるためである。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の圧延機、及
び本発明の方法により金属板を圧延することにより以下
のような効果が得られる。 本発明のロールクラウンを備えた圧延機は、ロールク
ラウンの形状がロール摩耗プロフィールをロール軸方向
に対して反転させた形状となるので、摩耗の進行する部
分の初期のロール径を大きくでき、ロール組替えまでの
許容摩耗量が増大し、組替え周期を延長できる。すなわ
ち、ロール原単位が向上し、経済的効果が大きい。 本発明の圧延方法によれば、圧下率を大きくしてもロ
ールクラウンが少なく、且つ、耳波等の形状が良好な金
属板が得られ、また所定の板厚までの圧延パスの低減が
可能となり、生産効率が改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】δ／Ｓｆｍと板クラウンの関係を示す図であ
る。

【図２】ロール胴長Ｌ、ロール端余裕幅ε、板幅Ｂとロ
ールの軸方向最大シフト量Ｓｆｍの関係を示す図であ
る。

【図３】ロールクラウンとロール摩耗の関係を示す図で
ある。

【図４】作業ロールの形状を示す図である。

【図５】作業ロールの形状を表す関数を示す図である。

【図６】各板幅においてδを変えたときの板クラウンを
示す図である。

【図７】パススケジュールとロールシフト量の関係を示
す図である。

フロントページの続き (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 (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下一対のクラウン付き作業ロールを軸
   方向に互いに相対シフト可能な２段以上の金属板の圧延
   機において、該作業ロールが下記の条件を満足すること
   を特徴とする圧延機。 （ａ）前記クラウン付き一対の上下の作業ロールが同一
   形状で互いに圧延機の中心に対して点対称に配置され、
   （ｂ）前記作業ロールのロール胴長（Ｌ）の中心から距
   離δ離れた位置でロール径が最大となり、該距離δ離れ
   た位置がロール全長に対して（０．６〜０．８）×Ｌの
   位置にあり、（ｃ）前記作業ロールのロール径が、前記
   ロール径が最大となる位置から左右のロール端に向い単
   調に減少し、且つ、前記ロールクラウンが、前記ロール
   径の最大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
   曲線で構成されている。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の圧延機を用いて金属板
   を圧延するに際して、前記一対の作業ロールを、相互に
   下式（１）のようにロールシフトさせて圧延することを
   特徴とする圧延方法。 ０．８≦δ／Ｓｆｍ≦１．２ ・・・（１） ここで、δ：ロールクラウンの最大径のロール中心（Ｌ
   ／２）からの位置、 Ｓｆｍ：前記ロールの軸方向最大シフト量
3. 【請求項３】 請求項１に記載の圧延機を用いて金属板
   を圧延するに際して、前記一対の作業ロールを、相互に
   以下のようにロールシフトさせて圧延することを特徴と
   する圧延方法。 （ａ）Ｓｆｍ（前記ロールの軸方向最大シフト量）を圧
   延のパス回数の順に０から大きくし、（ｂ）最終の圧延
   パスにおいて、０．８≦δ／Ｓｆｍ≦１．２とする。 ここで、δ：ロールクラウンの最大径のロール中心（Ｌ
   ／２）からの位置 Ｓｆｍ：前記ロールの軸方向最大シフト量