JPS5851768B2 - 形鋼圧延機におけるロ−ル軸方向位置制御方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、孔型を割型した一対の水平ロール対によっ
て、形鋼等、形断面を有する金属材を得る圧延を行なう
ときの被圧延材断面の非対称性に起因する水平ロールの
軸方向スラスト力による孔型のずれを抑止すべく、水平
ロールの軸方向位置を制御する方法および装置に関する
。

従来の２０−ル（上、下水平ロール）方式による形鋼製
品の圧延では、 （イ）第１図ａに示した溝形鋼や第１図すに示した山形
鋼のような対称形の形鋼では、理論的４くはスラスト力
の発生はないが、実際には材料の不均一、温度むら、ロ
ールの傾斜などが原因となってスラスト力が発生する。

（ロ）第２図に示した不等辺不等厚山形鋼（インバート
）のような非対称形形鋼では、（イ）の原因に加えてさ
らに材料自身が有している本来の非対称形状が原因とな
って、軸方向に必ず大きなスラスト力が発生する。

第１図中１はスラストカラーを示す。

このように、２０一ル方式の形鋼圧延においい発生する
軸方向のスラスト力は、従来上として第１図、第２図に
示したロールのスラストカラー１１で受けとめロールの
軸方向の移動を防止しでいる。

スラスト力が発生すると、その大きさに従ってロールは
軸方向に移動を開始し、上ロールと下ロールのスラスト
カラーが接触するところで停止する。

そのため、製品の圧延トン数が増加するに従って第３図
に示したようにロールのスラストカラー摩耗量が増大し
、これと共にロールの軸方向移動量は増々大きくなる。

従って孔形の初期セット量は大巾に変化するところとな
り、第４図に示したようにウェブとフランジの厚みが変
化して目的とする寸法の製品を圧延することが困難にな
る。

極端な場合には、圧延製品断面が山倒れと称する、第１
７図ａ部に示すような頂角部が対称形状に成形されない
圧延製品が発生することがある。

以上述べたように現在の圧延法では、形鋼の製品寸法、
形状精度の悪化の原因はその大部分をスラストカラー摩
耗量に依存していると言っても過言ではない。

次に現在行なわれているスラスト力によるロールの軸方
向への移動を調整する方法としては下記の４つの方法が
ある。

（イ）第５図に示すように、スラストカラー３を水平ロ
ール４の軸方向端面に当接させ、クランプゲート２を締
付けることにより調整する方法。

（ロ）第６図に示したようなスラストベアリング方式で
、調整用ネジ６を廻してスラスト圧下スクリュー７を動
かすことにより調整を行なう方法。

（ハ）第７図に示したように、ユニバーサル圧延におけ
るメタルタッチ方式で、竪ロール１１と水平ロール１２
の側部を接触させることによりロールの軸方向の動きを
防止する方法。

に）第８図に示したように、水平ロール１３のネックに
油圧機構を設置し、軸方向のガタを防止すると同時に、
ロールの軸方向への移動を調整する方法。

（イ）のイラストメタル方式はメタルを用いているため
、その摩耗が激しくて圧延におけるスラスト調整作業は
極めて不安定である。

（ロ）のスラストベアリング方式は、ベアリングを用い
ているため圧延による摩耗はないが、スラスト力が圧延
機のポストに対してペンディング力とじて働き、そのた
め軸方向のミル剛性が極めて小さくなる。

（／→のメタルタッチ方式では、軸方向のミル剛性とし
ては竪ロール並みのものが得られるが、スラスト力が一
様でかつ方向性が一定している場合にのみ有効でその適
用が限定される。

に）の油圧機構方式は予め油圧によってプレストレスを
かけることにより軸方向の圧延機のガタを防止すると同
時に軸方向のロールの動きも制御しているが、油圧機構
が上、下ロールとも左右に２個ずつ計４個を必要とし設
備的にコストが高く、かつ４個の油圧機構を同時に制御
することは技術的にも困難な欠点がある。

以上のように種々の方法でロールの軸方向の動きを防止
または調整しているにもかかわらず、それぞれ欠点があ
りあまり有効な方法とは言えない。

第９図にこれまで述べたような方法でロールの軸方向の
動きを調整し圧延した場合の一つの例として、鋼矢板の
孔中、球巾、ウェブ厚の寸法変動を示した。

圧延中に積極的なロールの軸方向の動きを制御しなけれ
ば、一本の材料内でも相当の寸法変動が生じており、寸
法精度があまり良くないことは明らかである。

また第１０図には第二の例として、同一ロールチャンス
における不等辺不等厚山形鋼のフランジ厚みの経時変化
を示したが、前述のような方法で軸方向の調整を行なっ
ているにもかかわらず、ロールのスラストカラーの摩耗
により寸法精度が悪化していることが判る。

この発明は、上に述べた従来の水平ロールの軸方向位置
制御技術における問題を解決し、種々の外乱や圧延条件
に対して安定した状態下での圧延を可能にするとともに
、断面寸法、形状のすぐれた圧延製品を得ることを可能
ならしめる圧延方法および装置を得ることを目的として
なされた。

その特徴とするところは、 ■ 孔型を刻設した水平ロール対と、該水平ロール対の
軸方向端面にその胴部が接する如く竪ロールを配設した
圧延機を用いて形鋼を圧延するに際し、水平ロール軸方
向に発生するスラスト力に起因する水平ロールの軸方向
変位量を、竪ロールの水平ロール軸方向における変位量
として検出し、この検出結果に応じて前記竪ロールを、
前記検出された変位量を消去し或は水平ロール軸方向に
おける所定位置となる如く、水平ロール軸方向における
位置を制御して圧延するようにしたことを特徴とする形
鋼圧延機におけるロール軸方向位置制御方法。

２ 孔型を刻設した水平ロール対と、該水平ロール対の
軸方向端面にその胴部が接する如く竪ロールを配設する
とともに、竪ロールの、水平ロール軸方向位置を変化せ
しめる出力手段と、竪ロールの、水平ロール軸方向位置
検出手段を設け、さらに該位置検出手段による、竪ロー
ルの、水平ロール軸方向における変位量検出信号を入力
され、前記竪ロールの、水平ロール軸方向位置を変化せ
しめる出力手段における所要出力を演算々出する演算装
置とを設けてなる形鋼圧延におけるロール軸方向位置制
御装置。

にある。

以下に、この発明の詳細な説明する。

この発明においでは、孔型を刻設した一対の水平ロール
の少なくとも一方の軸方向端面において、その胴部が当
接するように竪ロールを配設し、この竪ロールの前記水
平ロール軸方向位置を変化させるとともに、水平ロール
軸方向における鋼柱を見掛は上無限大まで高め得る、外
力を竪ロールに与える出力出段、たとえば油圧機構を設
けた圧延機構造とする。

上に述べたように、水平ロールの軸方向端部に配設され
る竪ロールは、その胴部が上下双方の水平ロール軸方向
端面に当接し、水平ロールの軸方向位置を規制するよう
に圧延機を構成したから、水平ロール１本毎ｉζ軸方向
の剛性を制御するための出力手段を設ける場合に比し、
装置を簡潔にすることができる。

またかかる構造であるから、先に述べた従来技術におけ
るスラストカラーは不要となる。

しかしながら、孔型の寸法を判断する（上下ロール対に
より構成されるパスの寸法を判断する）手段としてカラ
ーを設けることはあり得る。

次に、この発明を図面を参照しながらその一実施例に基
づいてさらに詳細に説明する。

第１１図にこの発明になる圧延機の構造の概略を示す。

第１１図において、１６は水平ロールであり、一対で所
定のパスを構成すべく孔型がそれぞれに刻設されている
。

１７は竪ロールであって、その胴部局面が水平ロール対
軸方向端面に当接する如く配設され、回転自在である。

１８は出力出段であって、たとえば油圧機構が適用され
る。

この出力手段１８によって、竪ロールチヨツクを介して
、竪ロール１７を水平ロール１６の軸方向に変位させ、
或は竪ロール１７に水平ロール軸方向への力を与える。

この実施例においては、出力手段１８は水平ロールの作
業側および駆動側双方の竪ロール１１に設けられている
けれども、倒れか一方に設けるだけでもこの発明の目的
は達成され得る。

１９は位置検出端であって、竪ロール１７の水平ロール
軸方向における変位量を検出する。

位置検出端１９としては、たとえば差動トランスが適用
され得る。

２０は圧力変換器、２１は流量調整弁であり、それぞれ
出力手段である油圧機構の作動油の圧力、流量を制御す
る。

第１１図に示す如く構成した圧延機により、たとえば被
圧延材断面形状の非対称性に起因して、水平ロール１６
に軸方向のスラスト力が生じ、これによって水平ロール
が軸方向に変位しようとする場合、竪ロール１Ｔに水平
ロール軸方向の力が加わり、力の方向へ変位するのを位
置検出端１９で検出し、この変位量を消去するに十分な
圧力と流量を以って油圧機構が作動し、究極的に水平ロ
ール１６の軸方向変位を抑え、所要値以上の軸方向（横
）剛性を以って圧延を遂行する。

この発明において、圧延機の構造を、孔型を刻設した一
対の水平ロール１６とこの水平ロール対の軸方向端面に
、その胴部円周面が当接するように配設したものとした
のは、水平ロール１６のスラストカラーを廃止すること
により、スラストカラーの摩耗の問題がなくなり、従っ
てロール（水平ロール）の耐久性が改善され、ロール原
単位を低い水準とすることができるとともに、水平ロー
ル対の軸方向（横）剛性が従来のミルに比し格段に高く
することができるところから、断面形状、寸法精度のす
ぐれた圧延製品を得ることが可能となるからである。

また、水平ロール１６の軸方向（横）剛性を出力手段１
８によって直接制御しようとする場合、水平ロール１６
の作業側および駆動側の各々に２個宛の出力手段が必要
であるけれども、この発明の上記圧延機構造によれば、
少なくとも１個の出力手段、この実施例においても２個
の出力手段で十分である。

このように構成することによって、設備コストの低減を
可能ならしめるのみならず、ハードウェアシステムが簡
潔となることによって作業性が向上する。

次に、第１１図に示した本発明に用いるミルを使用して
軸方向のロールの動きを制御し、不等辺不等厚山形鋼（
インバート）の圧延を行なった場合を代表例として説明
する。

まず、上下水平ロール１６の孔形位置を正規位置にセッ
トし、所定のロール隙にした後、竪ロール１７を出力手
段（流体圧機構）１８により変位せしめて水平ロール側
端の平担部と当接させる。

次にこの出力手段１８によって竪ロール１Ｔにプレスト
レスをかけて軸方向の圧延機のガタを完全に除去すると
同時に同方向のミル剛性を高める。

このプレストレスにより軸方向のミル剛性は竪ロール本
来のミル剛性よりもさらに大きくすることが可能となる
。

以上のことが完了したら圧延を開始することになるが、
圧延中ロール１６．１７は発生するスラスト力の大きさ
に従って水平ロール軸方向に移動する。

このロールの移動量を位置検出端１９で検出し、これを
電気的信号に変換して制御盤にフィードバックする。

制御盤ではこの信号を受けて演算回路により演算を行な
い、ロール１６．１７の位置が初期の一定位置を保持す
るように指令信号が出される。

この信号は流体量を調節するバルブ２１に伝達され、こ
れに従って２１は流体量を調節する。

そのため流体圧機構の圧下機構内の流体圧のバランスが
変化し、それが竪ロール１７に伝達される。

このように圧延中の竪ロール１７の位置を検出し、これ
をフィードバックすることにより竪ロール１７の位置、
すなわち水平ロール１の位置を一定に保つような制御が
行なわれる。

本発明は以上に述べたような各種の要素を有する圧延機
およびその制御系を用いて圧延する圧延法であるため、
次に述べるような特徴および利点がある。

（ａ） ロールの軸方向の移動を防止するスラストカ
ラーを廃止したため、第１３図に示したようにスラスト
カラーの摩耗が皆無となり、ロールの耐久性が向上して
、ロールの原単位が向上する。

（ｂ） 竪ロール１７の胴部円周面が、水平ロール１
６の軸方向端面に当接する圧延機構造としているため、
水平ロール１６の軸方向ミル剛性は竪ロール並みのもの
が得られ、さらに適当なプレストレスを付与することに
よって第１２図に示したように軸方向のミル剛性は従来
ミルの５〜１０倍にも達し、極めて高剛性ミルとなる。

（ｃ） 出力手段１８およびその制御系により圧延中
に発生するスラスト力による水平ロールの軸方向の動き
を検出制御することにより、ロールの軸方向の位置は第
１４図に示したように一定位置に保持される。

その結果第１５図に示したように寸法精度が極めて向上
し、寸法、形状精度の優れた製品の圧延が可能である。

（ｄ） 竪ロール１７の胴部円周面が水平ロール１６
の軸方向端面に当接する圧延機構造としたことにより、
第１６図に示すように従来４個必要としていた油圧圧下
機構か２個の流体圧機構の圧下機構で済み、設備コスト
が低下するとともにこれまで複雑かつ困難であった制御
技術が簡単かつ容易となり制御精度も向上する。

図中２２は水平ロール、２３は竪ロール又はそれに類す
るもの、２４はロールチョック、２５は出力手段を示す
。

なお、本発明は通常の２０一ル形式の形鋼圧延機におい
ては圧延中の水平ロールの軸方向の動きを防止するため
、圧延には直接関与しないスラスト防止専用の竪ロール
状のものを新たに追加して、本発明による４０一ル形式
の形鋼圧延機として使用すればよく、また通常のユニバ
ーサル形式の形鋼圧延機では、その竪ロール設備をその
まま流用することも可能であり、本発明の範囲内に含ま
れていることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】 第１図は対称形形鋼の孔形の例でａは溝形鋼、ｂは山形
鋼の場合を示す図、第２図は非対称形形鋼である不等辺
不等厚山形鋼の孔形の例を示す図、第３図は圧延トン数
とスラストカラー摩耗量との関係を示した一例を示す図
、第４図はスラストカラー摩耗量に対する製品のウェブ
およびフランジの厚み変化量を示した一例を示す図、第
５図はロールのスラスト方向の移動を調整する方法のう
ちのクランプゲート方式を示した図、第６図はロールの
スラスト方向の移動を調整する方法のうちのスラストベ
アリング方式を示した図、第７図はロールのスラスト方
向の移動を調整する方法のうちのメタルタッチ方式を示
した図、第８図はロールのスラスト方向の移動を調整す
る方法のうちの油圧圧下機構方式を示した図、第９図は
鋼矢板の製品のウェブ厚、曲継手および直継手の孔内、
球巾の長手方向の寸法変化の一例を示した図、第１０図
は不等辺不等厚山形鋼の同一ロールチャンスにおけるス
ラストカラー摩耗によるフランジ厚みの経時変化の一例
を示した図、第１１図は本発明の基本的構成要素を示し
た図で、第１２図は本発明による軸方向のミル剛性と従
来ミルの軸方向のミル剛性を比較した図、第１３図は圧
延トン数によるスラストカラー摩耗量に対して本発明と
従来法を比較した図、第１４図は圧延中に発生したスラ
スト力に対する軸方向へのロールの動き量について、本
発明と従来法を比較した図、第１５図は圧延前後の長手
方向のウェブ厚寸法変動についで、本発明の場合と従来
法の場合とを比較した図、第１６図は軸方向の圧下機構
について本発明と従来法を比較した図で、ａは従来法、
ｂは本発明方法の場合であり、第１７図は山倒れの状態
を示す図である。 １はロールの軸方向の移動を防止するスラストカラー、
２はクランプゲート、３はスラストメタル、４は水平ロ
ール、５は締付は用ネジ、６は調整用ネジ、７はスラス
ト圧下スクリュー、８はスラストベアリング、９はチョ
ック、１０は水平ロール、１１は竪ロール、１２は水平
ロール、１３は水平ロール、１４は油圧シリンダー、１
５はチョック、１６は水平ロール、１７は竪ロールまた
はこれに類するもの、１８は出力手段、１９はロール位
置検出端、２０は圧力変換器、２１は流体量を調整する
バルブ、２２は水平ロール、２３は竪ロールまたはこれ
に類するもの、２４はロールチョック、２５は出力手段
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 孔型を刻設した水平ロール対と、該水平ロール対の
   軸方向端面にその胴部が接する如く竪ロールを配設した
   圧延機を用いて形鋼を圧延するに際し、水平ロール軸方
   向に発生するスラスト力に起因する水平ロールの軸方向
   変位量を、竪ロールの水平ロール軸方向における変位量
   として検出し、この検出結果に応じて前記竪ロールを、
   前記検出された変位量を消去し或は水平ロール軸方向に
   おける所定位置となる如く、水平ロール軸方向における
   位置を制御して圧延するようにしたことを特徴とする形
   鋼圧延機におけるロール軸方向位置制御方法。 ２ 孔型を刻設した水平ロール対と、該水平ロール対の
   軸方向端面にその胴部が接する如く竪ロールを配設する
   とともに、竪ロールの、水平ロール軸方向位置を変化せ
   しめる出力手段と、竪ロールの、水平ロール軸方向位置
   検出手段を設け、さらに該位置検出手段による、竪ロー
   ルの、水平ロール軸方向における変位量検出信号を入力
   され、前記竪ロールの、水平ロール軸方向位置を変化せ
   しめる出力手段における所要出力を演算々出する演算装
   置とを設けでなる形鋼圧延におけるロール軸方向位置制
   御装置。