JPH0938705A - ワークロール移動式圧延機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 目標クラウンや圧延材サイズが等しい圧延条
件が続いても、ロールに生じるサーマルクラウン・摩耗
の分散を行い、圧延材形状不良を防止する。 【解決手段】 一対のワークロールをミル中心に対して
上下点対照に配置し、該ワークロールを各々の軸方向で
互いに逆方向へ相対移動しながら圧延するロール移動式
圧延機において、前記ワークロールは、上下のワークロ
ールの両端を互いに揃えた配置から片側のみに移動範囲
を有すると共に、ロール軸心方向距離に関する最高次の
項が３次以上の関数でかつ前記ワークロールの相対移動
量が大きくなるに従って等価ロールクラウンが小さくな
る関数で表されるプロフィルを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロール軸心方向距
離に関する最高次の項が３次以上の関数（以下、高次関
数と呼ぶ）をプロフィルとする上下一対のワークロール
がロール軸心方向互いに逆方向へ移動しうる構造の圧延
機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、板圧延においては、圧延用ワーク
ロールのサーマルクラウンや摩耗の分散を図るため或い
は板幅中心板厚と板幅端部板厚の偏差である板クラウン
及び圧延材の圧延方向歪差によって生じる形状の制御を
行うために、上下一対のワークロールを互いに逆方向に
ロール軸心方向に移動させる方法が例えば特開昭63−58
12号公報に開示されている。

【０００３】ワークロールを軸心方向に移動可能な圧延
機（ワークロール移動式圧延機）は、ワークロールの移
動方向により、図８に示すように上下ワークロール21の
両端をロール軸心方向に互いに揃えた配置（図中点線で
示す）からは片側方向だけにワークロール21を移動でき
る構造の圧延機20と、図９に示すように両側方向にワー
クロール24を移動できる構造の圧延機23とに分かれる。
又、ワークロール端部に油圧荷重を作用させてワークロ
ールを圧延材からの反力による変形の逆方向にたわませ
るワークロールベンディング装置（以下ベンダーと呼
び、図中△で示す）を設け、板クラウン及び形状を制御
することもできる。以下、このようなワークロールの移
動をシフト、上下ワークロール両端を互いに揃えた配置
からの移動量をワークロールシフト量と呼ぶ。

【０００４】図１０は、板幅1200mm，（圧延荷重:P／板
幅:B）を 1.2ton/mm，ワークロールベンダー荷重を200t
on/chockとした場合のワークシフト量と２次元板クラウ
ンの関係を示す。ここで、２次元板クラウンとは圧延材
からの反力が幅方向均一と仮定した場合のロール変形計
算量の板幅中央部と板端より25mm位置との板厚差であ
る。同図より、シフト量が大きいほど板クラウンが小さ
くなっていることがわかる。これは、シフト量が大きい
とワークロールのたわみに対するバックアプロールの拘
束が小さくなるからである。このように、板クラウン及
び板クラウンの変化に伴って生じる形状の制御範囲を広
くする観点からみると、シフト量が大きいと板クラウン
制御範囲が広くなるため、一般にワークロールを片側方
向だけに移動可能な圧延機が有利と考えられる。

【０００５】更に、例えば特開平6-198313号公報に開示
されているように、図８に示されているようなロール端
部に形成されるテーパ（先細り形状）部22で圧延するこ
とによって、エッジドロップ制御が可能である。このよ
うなテーパ圧延において、板幅が狭い圧延材に対しテー
パ部で圧延を行うには、シフト量が大きいことが必要と
なる。従って、ワークロール移動可能量が一定とする
と、シフト量を大きくするにはワークロールを片側方向
だけに移動可能な圧延機の方が有利である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、シフト
量が大きいほどエッジドロップも含む板クラウンが小さ
くなり、シフト量が小さいほど板クラウンが大きくなる
ため、例えば、ワークロール移動可能量 600mmの場合、
± 300mmシフトする圧延機より 0〜600 mmシフトする圧
延機の方が板クラウン・形状制御範囲が広くなる。しか
し、逆の見方をすると、シフト可能範囲は目標とする板
クラウンによってある程度制限されるということであ
る。従って、目標クラウン及び板幅・板厚等がほぼ同一
条件の圧延材が続くと、シフトをベンダーで補正可能な
限られた範囲でしか行うことができず、サーマルクラウ
ン・摩耗の分散が困難となる場合がある。従来使用され
ているNiグレンロールでこのような圧延を行うと、図１
１（ａ）のように特に摩耗が局所的に大きくなり、圧延
材形状が異常となる。

【０００７】又、このNiグレンロールに代わりハイスロ
ールの使用が近年増加している。ハイスロールはNiグレ
ンロールに比べて耐摩耗性に優れている利点をもつが、
Niグレンロールより熱膨張が大きくサーマルクラウンが
大きくなりやすいという特徴もある。上記のような目標
クラウンと板幅・板厚等が同じ圧延材が続き、限られた
シフト範囲で圧延を続けると、図１１（ｂ）のようにサ
ーマルクラウンが局所的に成長する。サーマルクラウン
が大きくなりすぎると圧延材形状が中伸びになり、板幅
中央部が３枚重なって圧延される中絞りと呼ばれる現象
や圧延材の蛇行が生じやすいという問題があった。

【０００８】例えば、図１０においては、入側板クラウ
ン０μｍの圧延材を圧延後も０μｍにする場合は 100mm
を中心に狭い範囲でしかシフトができなくなる。これに
より、ロールの限られた範囲でしか圧延できなくなり、
目標クラウンと板幅・板厚等が同じ圧延材が続くと上記
と同様の問題が生じる。本発明は、上記のような事情に
鑑みてなされたものであり、目標クラウンや圧延材サイ
ズがほぼ等しい圧延条件が続いても、圧延材の板クラウ
ンを確保しつつワークロールのサーマルクラウン・摩耗
の分散のためのシフトを行い、圧延材形状不良を防止す
るワークロール移動式圧延機を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく、
本発明は次の技術的手段を講じた。すなわち、本発明
は、一対のワークロールがミル中心に対して上下点対照
に配置され、該ワークロールを各々の軸方向で互いに逆
方向へ相対移動しながら圧延するロール移動式圧延機に
おいて、前記ワークロールは、上下のワークロールの両
端を互いに揃えた配置から片側のみに移動範囲を有する
と共に、ロール軸心方向距離に関する最高次の項が３次
以上の関数でかつ前記ワークロールの相対移動量が大き
くなるに従って等価ロールクラウンが小さくなる関数で
表されるプロフィルを有する（請求項１）。

【００１０】先ず、高次関数ロール圧延方法の板クラウ
ン・形状制御原理について説明する。高次関数ワークロ
ールを上下点対称に配置したときの板幅方向ロールギャ
ッププロフィルは、２次元曲線等の偶関数をプロフィル
とする左右対称な凸型或いは凹型のイニシャルクラウン
をもつ上下ワークロールの板幅方向ロールギャッププロ
フィルと同じ分布となり、このイニシャルクラウンを等
価ロールクラウンと呼ぶ。例えば、図３に示すように等
価ロールクラウンが変化すると、シフト量 0mmの場合は
150μｍ／半径のイニシャルクラウンを有する凸型ワー
クロールで圧延することと同じであり、シフト量 600mm
の場合はフラット形状のワークロールで圧延することと
同じである。従って、等価ロールクラウンが小さくなる
と、イニシャルクラウンの小さなワークロールで圧延す
ることになるため、板クラウンが大きくなる。その結
果、シフト量に対する２次元板クラウンの変化が緩くな
る。

【００１１】以下では、ロールプロフィルＲ（ｘ）が、
次のように３次式の場合を例として、本発明の原理を説
明する。

【００１２】

【数１】 Ｒ（ｘ）＝ａｘ³ ＋ｂｘ² ＋ｃｘ＋ｄ … （１） ここで、ｘは、ロール軸方向距離であり、ａ，ｂ，ｃ，
ｄは定数である。上高次関数ロールのロールギャップ面
のプロフィルＲｕ（ｘ）は、Ｒ（ｘ）とロール軸心に関
して線対称であるから、次のように表される。

【００１３】

【数２】 Ｒｕ（ｘ）＝−ａｘ³ −ｂｘ² −ｃｘ−ｄｕ … （２） 下高次関数ロールのロールギャップ面のプロフィルＲｄ
（ｘ）は Ｒｕ（ｘ）と点対称であるから、次式で表さ
れる。

【００１４】

【数３】 Ｒｄ（ｘ）＝−ａｘ³ ＋ｂｘ² −ｃｘ＋ｄｄ … （３） ここで、ｄｕ，ｄｄは上下ロールセンター半径である。
ロール胴長の半分で無次元化されたシフト量ｓづつ上下
ロールが移動すると、シフト方向は上下逆であるから、
それぞれのプロフィルはＲｕ（ｘ−ｓ），Ｒｄ（ｘ＋
ｓ）となる。この場合、ロールギャッププロフィルＧ
（ｘ）は次のようになる。

【００１５】

【数４】 Ｇ（ｘ）＝Ｒｕ（ｘ−ｓ）−Ｒｄ（ｘ＋ｓ） ＝（６ａｓ−２ｂ）ｘ² ＋２ａｓ−２ｂｓ² ＋２ｃｓ−ｄｕ−ｄｄ … （４） ｘに関する０次の項はロール圧下位置設定によって変更
できるため、ｘに関する２次の項が等価ロールクラウン
を決定する。ロール中央位置はｘ＝０、シフト０の場合
のロール端位置ではｘ＝±１であるから、等価ロールク
ラウンＣＲは次のように表される。

【００１６】

【数５】 ＣＲ＝Ｇ（１）−Ｇ（０）＝６ａｓ−２ｂ … （５） このように、最高次が３次の高次関数である場合、等価
ロールクラウンはシフト量に対して線形である。関数の
最高次が３次より大きい場合でも、同様の議論ができ、
等価ロールクラウンをシフトにより変化させることが可
能であることが示される。よって、それぞれの高次関数
ワークロールを軸心方向へ逆向きに移動すると等価ロー
ルクラウンがシフト量に応じて連続的に変化するため、
板クラウン及び板形状を制御することが可能である。

【００１７】従って、高次関数形状にワークロールを研
削してワークロール移動式圧延機にに適用し、シフト量
が大きくなると等価ロールクラウンが減少するようにワ
ークロールを移動して圧延すると、図４に示されている
ようにシフト量に対する板クラウンの傾きが緩くなる。
それによって、同一サイズ，同一目標クラウン材が続く
場合でも、サーマルクラウン・摩耗分散を優先してシフ
トできるために圧延材形状の悪化が防止される。

【００１８】又、圧延時のワークロールは圧延反力によ
り偏平変形を生じ、圧延材の端部で荷重が急激に減少す
るためにエッジドロップが発生する。これに対し、本発
明では、等価ロールクラウンが小さくなる方向のワーク
ロールの移動によりミル中心に近づく側のロール胴端の
端部を該ロール胴端の方向に次第に径小となる形状に形
成することができる（請求項２）。この場合、先細りに
なったロール胴端が圧延材の端部より内側にくるように
シフトすることによって、ワークロールの偏平変形分が
ほぼ相殺され、エッジドロップが低減される。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明を適用した熱延仕上圧延機
は、第１〜第７の７基のスタンドを備えるタンデム圧延
機である。第４〜第７のスタンドはワークロール移動式
の４段圧延機４であり、該圧延機の第４〜第６スタンド
の上下ワークロールとして本発明に係る高次関数ワーク
ロール１を使用する。

【００２０】図１に示すように、本発明に係る高次関数
ワークロール１は、ロール軸心方向距離に関する最高次
の項が３次以上の関数でかつワークロール１の相対移動
量（Ｓ）が大きくなると等価ロールクラウンが小さくな
る関数で表されるプロフィルとされる。又、等価ロール
クラウンが小さくなる方向のワークロール１の移動によ
りミル中心に近づく側のロール胴端２の端部３は、該ロ
ール胴端２の方向に次第に径小となる形状に形成され、
圧延材のエッジドロップ制御を行う。そして、本発明で
は、従来のNiグレンロールやハイスロールを使用するこ
とができ、それぞれを使用した場合でもサーマルクラウ
ンや摩耗の分散が図られるため、圧延材の形状不良が防
止される。

【００２１】ワークロールのプロフィルを表す関数に
は、下記実施形態で採用する３次式に限らず、正弦関数
を採用することもできる。正弦関数ではロール胴長の１
／２で無次元化したシフト量Ｓが-1≦Ｓ≦+1の範囲で関
数の値が単調に変化するため、シフトに対して等価ロー
ルクラウンは単調に変化（増加或いは減少）する。勿
論、最高次が４次式，５次式，６次式等の高次関数で
も、定数を適宜設定して等価ロールクラウンが小さくな
る関数として採用することができる。又、ワークロール
１の端部３の形状は、下記実施形態で採用するテーパ形
状に限らず、先細り形状であれば良い。

【００２２】図２に示すように、ワークロール移動式圧
延機４には、一対の高次関数ワークロール１がミル中心
に対して上下点対称に配置され、各々のワークロール１
の上下方向背後にワークロール１を補強するバックアッ
プロール５，６が設置されている。そして、圧延材から
の圧延反力によるワークロール１のたわみを修正するロ
ールベンディング装置（図示省略）によってワークロー
ルベンディング力（図中△で示す）を与えて圧延時のワ
ークロール１の曲がりを修正しながら、適宜の移動手段
（図示省略）により上下のワークロール１を各々の軸心
方向に互いに逆方向へ相対移動させながら圧延を行う。
尚、図２は上下のワークロール１とバックアップロール
５，６が各々一点のみで接触しているように描かれてい
るが、実際にはそれぞれのロールがたわみ，偏平変形を
生じるために接触している。

【００２３】ワークロール１は上下のワークロール１の
両端を互いに揃えた配置から片側のみに移動させる。そ
して、ワークロール１の移動方向は、ワークロール１の
中心がミル中心から離れるに従って等価ロールクラウン
が小さくなる方向である。又、ワークロール１は、シフ
ト量が圧延機の最大ワークロールシフト量に達した場合
或いはロール端が板端より内側に来る場合はロール移動
方向を反転させ、ワークロール１の両端が揃う配置に戻
った場合は再びロール移動方向を反転させてサイクリッ
クに移動させる。

【００２４】例えば、本実施形態では、図１及び図２に
示すように、ロール胴部の軸心方向片側が凸形状でもう
一方の側では凹形状である３次式の高次関数で表せるプ
ロフィルのハイスロールを採用した。ワークロール１の
寸法はロール胴長2186mm，ロール中央部直径 700mmのも
のを使用した。更に、ワークロール１の移動によりミル
中心に近づく側の端部３を、ロール胴端２より 300mmの
位置からロール胴端２までにロール半径が 0.1mm減少す
るテーパ形状となるように研削した。図３に示すよう
に、本実施形態ではワークロールシフト量 0〜600 mmに
対して、等価ロールクラウンが 150〜0 μｍ／半径の範
囲で変化する３次元形状を採用した。比較のため、従来
ロールとしてフラット形状のハイスロールを使用した。

【００２５】図４に、従来ロールと本発明に係るワーク
ロールを片側のみに移動範囲を有する移動式圧延機に採
用した場合のシフト量に対する２次元板クラウンの変化
を示す。同図より、高次関数ハイスロールを使用するこ
とにより、シフト量に対する２次元板クラウンの傾きが
緩くなることがわかる。従って、目標クラウン，サイズ
がほぼ同一の圧延材が続いても、ワークロールのサーマ
ルクラウン・摩耗を分散するために広範囲のシフトを行
うことができる。

【００２６】図５に、従来ロールと本発明に係るワーク
ロールを両側方向に移動範囲を有する移動式圧延機に採
用した場合のシフト量に対する２次元板クラウンの変化
を示す。この形式の圧延機においては、シフト量に対し
て２次元板クラウンがシフト量０を頂点とする左右対称
な分布となっている。従って、シフト量によって等価ロ
ールクラウンが単調に増加又は減少する高次関数ロール
を使用しても、同図に示すようにシフト量０の両側の傾
きを同時に補正することはできない。

【００２７】図６に、本発明を適用した圧延サイクルの
圧延材板厚，板幅，目標クラウン，第４〜第６スタンド
におけるワークロールシフト量の推移を示す。同図よ
り、従来ロールを用いると、圧延材がほぼ同一サイズで
目標クラウン40μｍの場合には、板クラウンを確保する
ためにシフト量が 300〜500 mmと狭い範囲で圧延が行わ
れ、それによって図１１（ｂ）のようにサーマルクラウ
ンが局所的に成長した。これに対し、本発明を適用する
ことによって、例えば目標クラウン40μｍの場合のよう
に、ほぼ同一サイズで目標クラウンが等しい圧延材が続
いても、 0〜500mmと広い範囲でワークロールのシフト
が可能であり、サーマルクラウン・摩耗が分散された。
圧延終了直後のワークロールのサーマルクラウン及び摩
耗プロフィルを図７に示す。同図より、サーマルクラウ
ンの成長が抑制され、ロールの摩耗が分散されているこ
とがわかる。

【００２８】又、従来ロールによる圧延材には著しいエ
ッジドロップを生じていたが、本発明のロールによる圧
延材には僅かなエッジドロップしか発生しておらず、テ
ーパによるエッジドロップ制御の効果は明らかであっ
た。尚、この実施形態の圧延の際に、製品板クラウンは
目標板クラウンをほぼ達成できた。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
一対のワークロールがミル中心に対して上下点対照に配
置され、該ワークロールを各々の軸方向で互いに逆方向
へ相対移動しながら圧延するロール移動式圧延機におい
て、前記ワークロールは、上下のワークロールの両端を
互いに揃えた配置から片側のみに移動範囲を有すると共
に、ロール軸心方向距離に関する最高次の項が３次以上
の関数でかつ前記ワークロールの相対移動量が大きくな
るに従って等価ロールクラウンが小さくなる関数で表さ
れるプロフィルを有するため、サーマルクラウン成長を
抑制し、ロール摩耗の分散を優先してシフトを行うこと
ができ、圧延材のスタンド間形状の改善による通板安定
化を図ることができる。特に、目標クラウンや圧延材サ
イズがほぼ等しい圧延条件が続いても、圧延材の板クラ
ウンを確保しつつサーマルクラウンや摩耗の分散がで
き、圧延材形状不良を防止することができる。

【００３０】また、等価ロールクラウンが小さくなる方
向のワークロールの移動によりミル中心に近づく側のロ
ール胴端の端部は、該ロール胴端の方向に次第に径小と
なる形状に形成されるため、圧延材からの反力にるワー
クロール偏平変形分を相殺でき、圧延材のエッジドロッ
プを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る高次関数ワークロール概略図であ
る。

【図２】高次関数ワークロールを備えた移動式圧延機の
シフト量とシフトした状態を示す概略図である。

【図３】一実施形態のワークロールの等価ロールクラウ
ン変化を示すグラフである。

【図４】片側のみにシフトする場合の２次元板クラウン
の変化を示すグラフである。

【図５】両側方向にシフトする場合の２次元板クラウン
の変化を示すグラフである。

【図６】圧延サイクルの圧延材板厚，板幅，目標クラウ
ン，シフト量の推移を示すグラフである。

【図７】（ａ）は圧延終了直後のワークロールサーマル
プロフィルを示す概略図であり、（ｂ）は圧延終了直後
のワークロール摩耗プロフィルを示す概略図である。

【図８】片側のみに移動範囲を有する圧延機の側面概略
図である。

【図９】両側に移動範囲を有する圧延機の側面概略図で
ある。

【図１０】従来のワークロールにおける２次元板クラウ
ン変化を示すグラフである。

【図１１】（ａ）はワークロール摩耗プロファイルを示
す概略図であり、（ｂ）はワークロールサーマルプロフ
ァイルを示す概略図である。

【符号の説明】

１ ワークロール ２ ロール胴端 ３ 端部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小松 幹広 兵庫県加古川市金沢町１番地 株式会社神 戸製鋼所加古川製鉄所内 (72)発明者 小林 正宜 兵庫県加古川市金沢町１番地 株式会社神 戸製鋼所加古川製鉄所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対のワークロール（１）がミル中心に
   対して上下点対照に配置され、該ワークロール（１）を
   各々の軸方向で互いに逆方向へ相対移動しながら圧延す
   るロール移動式圧延機において、 前記ワークロール（１）は、上下のワークロール（１）
   の両端を互いに揃えた配置から片側のみに移動範囲を有
   すると共に、ロール軸心方向距離に関する最高次の項が
   ３次以上の関数でかつ前記ワークロール（１）の相対移
   動量が大きくなるに従って等価ロールクラウンが小さく
   なる関数で表されるプロフィルを有することを特徴とす
   るワークロール移動式圧延機。
2. 【請求項２】 等価ロールクラウンが小さくなる方向の
   ワークロール（１）の移動によりミル中心に近づく側の
   ロール胴端（２）の端部（３）は、該ロール胴端（２）
   の方向に次第に径小となる形状に形成されていることを
   特徴とする請求項１に記載のワークロール移動式圧延
   機。