JPS6018243B2 - 圧延ロ−ル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ロール軸方向に移動可能なロールを含み、こ
のロールを圧延材の板中に応じて移動調節することによ
り圧延材の形状制御を行い得るようにした圧延機に使用
される圧延ロールに関し、特にこの移動ロールの且同端
部の形状寸法に関する。

近年、益々厳しくなる板状圧延材の板厚精度や平坦度（
形状）向上の要求に応えるべく、本発明者等はすでに上
作業ロールと上補強ロール間及び下作業ロールと下補強
ロール間にそれぞれ互に逆方向に移動可能な中間ロール
を配置すると共に作業ロールベンダを設けた圧延機を提
案している（袴公昭５０−１９５１び号参照）。

このような圧延機は、ロールの鍬方向移動のよりロール
間の接触長を変化させて作業ロールのたわみを制御しよ
うとするものでロール軸方向移動と作業ロールベンダに
より圧延機の形状制御性を飛躍的に向上させることがで
きるばかりでなく、圧延設備全体の効率向上、操業性向
上、製品歩留向上、省力、省エネルギー等に関しても優
れた効果がある。

ところで、軸方向移動ロールを含む圧延機では、圧延機
の中心線に対しロール配置が左右対称となるため、軸方
向移動ロールをこれに接するロールとの間の。

−ル軸方向接触荷重分布も非対称となり、特に軸方向移
動ロ−ルの胴端部で荷重が最大となる。更に、耳同端部
の形状を端部がステップ状に変化する段付状とした場合
には、この部分でロールが急激に非接触となるためロー
ル表面付近に極端な応力集中が生じる。このように鞠方
向移動ロールの８同端部は、従来型ミルのロールに比し
荷重の面で二重の悪条件下におかれことになり、ロール
の寿命低下やスポーリングが発生し易い。更に又、移動
ロールの胴端部が段付状の場合には、この端部により隣
接したロールに筋状の傷が付き、ひいてはロールの寿命
を低下させるほか、この筋が圧延材の板中の内側に生じ
た場合は圧延材にも筋が転写され・圧延成品としての価
値が著しく低下する。従来、圧延機のロール材質は金裏
鋼あるいは鏡鋼であるが、この悪条件を解決するためこ
れらの材質を用いたロールの強度を一気に飛躍的に高め
ようとしても現実には困難であり、また高価な材質を選
定することはロールの乎ストアップにつながり、不経済
である。

従って従来のロール材質強度を用いながら、なおかつ十
分なロール寿命、耐スボーリング性及び傷付等のない高
品質の圧延成品を確保することが、このようなミルにお
ける重要な課題の一つある。更に又、この種の圧延機で
は、文質的に形状制御特性が増加するが、この形状制御
能力を維持あるいは向上させるような形状寸法に移動ロ
ールの胴端部を選定することも極めて重要である。

尚、本発明者等は、ロール８同端部を円弧状に形成する
ことを前提とし、その曲率半径をロール径との比で無次
元表示して特定することについてすでに検討している（
特公昭５３−１６７８４号公報参照）。しかしながら、
この検討結果は、耳同端部起点に対する解決方法を得た
にすぎない。すなわち移動ロールの耳同端部が隣接ロー
ルの胴中央に接した状態で荷重が加えられると、両ロー
ルの接触部分で偏平変形が生じ、両ロール間の雛方向接
触長が荷重のない時よりも長くなる。

この時、前述の胴端部形状を曲率半径Ｒの円弧状として
いても、これによって確かに接触部起点での応力集中や
筋付は防止できるが、荷重により伸びた部分の形状寸法
が不適当であれば、ここでロール間の接触が急激に断た
れ、その結果、あたかも段付状胴端部を用いたと同様の
問題が生じること）なる。特に上述した圧延機は、圧延
荷重や圧延材板幅が変っても常に良好な圧延が可能であ
り、このため約５０％の圧下率での高圧下圧延も十分可
能であるが、このような高圧下圧延においてはロール間
の扇平変形量が無視できず、単にロール８同端部を円弧
状としただけでは問題を解決できない。

本発明は、上述した問題点を解消するもので圧延荷重が
作用してロール間の接触長が伸びても常に移動ロールの
胴端部による応力集中を緩和し、スポーリングの発生や
ロールへの傷付を防止してロール寿命を向上させると共
に圧延機の形状制御能力を向上し得るようにした圧延ロ
ールを提供することを目的とする。本発明は、圧延材を
圧延すべく圧延材に接触し、かつロール面長の１５％以
上の直径を有する曲げ剛性の高い上下一対の作業ロール
と、上記作業ロールの中心を結ぶ線上にほぼ（同一中心
線上を含む）位置するように作業ロールの上下あるいは
片側に配置され、且つ圧延材の板中に応じてロール軸方
向に移動し得るように構成された一対の移動ロールを含
み、上記移動ロールの鞠方向移動調節によって圧延材の
形状制御を行い得るようにした圧延機に使用される圧延
ロールにおいて、前記移動ロールの胴端部をその先端に
向って漸次小径となるように形成せしめると共に腕端部
の起点より先端に向って１０仇肋以内で小径化量を半径
で０．３柳以上としたことを特徴とする。

以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図及び第２図は、本発明に係る圧延ロールを備えた
６段圧延機で、第１図は圧延機の断面図、第２図は第１
図の側面図である。圧延材１を直接圧延する上下一対の
作業ロール２，３は、ロールハウジング４内に保持され
たメタルチョック５，６によって両端軸支されている。

また各メタルチョツク５，６はロールハウジング４に設
けられた左右の突出部７，８の内側に各々上下動できる
ように配置されており、かつ突出部７，８には、上下作
業ロールのペンディング用油圧ラム９，１０を内蔵して
いる。作業ロール２，３にそれぞれ接触する上下一対の
中間ロール１１，１２は上下作業ロール２，３とほぼ同
一中○線上に位置するように配置され、かつその両端は
メタルチョック１３，１４に支持されている。

各中間ロール１１，１２は、互いに反対側の耳同端部が
円弧状に形成されて先細になっている。中間ロール１１
，１２の上下には各ロールをほぼ同一中心線上に位置す
るよう上下一対の補強ロール１５，１６が配置され、か
つその両端はロールハウジング４内に設けられたメタル
チョック１７，１８に支えられている。

またメタルチョック１８の下部にはロールの圧下操作を
司る油圧ラム１９とそのシリンダ２０が設けられている
。尚、上記中間ロール用メタルチョック１３，１４は中
間ロール１１，１２が上下及びロール軸方向に移動し得
るようにそれぞれ上記補強ロール用メタルチョック１７
，１８の凹所２１，２２内に収納保持されている。上記
中間ロール１１，１２は、それぞれ一端に連結された軸
２３，２４を介して図示しない中間ロール軸方向移動手
段により互いに逆方向に移動可能となっている。

又、上記作業ロール２，３は、それぞれ自在継手２５，
２６及び回転軸２７，２８を介して図示しない駆動装置
に連結され回転されるようになっている。この圧延機は
上述したように構成されているので圧延材の板幅に応じ
て中間ロールの胴端部をずらす（例えば先細りとなって
ゆく胴端部の起点を圧延材の端あるいはその近傍に設定
する）ことにより、補強ロールとの接触荷重によるモー
メントによって作業ロールが変形するのを防止し、これ
により作業ロール両端部で圧延材を過度に圧延するのを
防止すると共に各作業ロールの一方端部が補強ロールに
よって拘速されないため、ペンディング用油圧ラムによ
るロールペンディング効果も顕著ならしめることができ
る。

以下、軸万向に移動可能な圧延ロールの８同機部の形状
寸法について詳細に説明する。

第３図は、中間ロール眼端部の拡大図で、耳両端部のロ
ール軸方向長さｘ、曲率半径Ｒ、耳両端部先端の小径化
量（逃げ量）ｙ、月岡部の直径Ｄ及び耳両端部の起点（
開始位置）Ｓとする。

第４図は、各ロールの関係を示す図で、第４図Ａは圧延
荷重が零の状態、第４図Ｂは圧延荷重が作用した結果Ｂ
同端部が全長に亘つて他のロールと接触している状態及
び第４図Ｃは圧延荷重が作用しても胴機は他のロールと
接触していない状態をそれぞれ示している。

ところで本発明の目的を達成するには、ｍ第４図Ｃに示
すように鞠方向移動ロールの月岡端部において圧延荷重
下でも接触状態にならない十分な逃げ寸法ｙを有するこ
と、■圧延荷重下でロール間接触長が伸び、これにより
移動ロール胴端部の接触部と非接触部の境界が移動して
もロール強度や傷付等の問題を生じないような８同端部
形状とすること及び｛３！詳細は後述するが、圧延機の
形状制御能力を向上しうるような胴端部にすることが必
要である。

まず上記（１ーの逃げ寸法ｙを求めるためには、荷重下
で生じるロール間の接触変形量を求める必要がある。

このロール間変形量には２つの種類が存在する。

その１つはいわゆるヘルツ縁平と呼ばれる変形である。
第５図は２つのロール２９，３０間に生じるヘルツ局平
量６とこれらのロールに加えられる線荷重ｐ（ロール藤
方向単位長さ当りの荷重）との関係を理論的に求めた結
果で、理論式は次のように表わせる。

６＝鼻Ａ（貧小竹（法王Ｚ−ｌｎｐ） 但し Ａ＝父１青２） ここに Ｅ：ヤング率 ｙ：ポアソン比 この結果によれば２つのロール２９，３０の直径の和（
ｄ，十ｄ２）の実用上の範囲では、ほぼ下記の式で表示
できる。

６主３ＸＩＯ‐４ｐ ここに ６：肌 Ｐ：ｋ９／側 現実の圧延機で採用されるロール間線圧ｐは、ほゞ下記
の範囲にある。

‘ａｌ ｐ＝２００〜５００ｋ９／側：小型圧延機、ア
ルミ用圧延機、鉄用スキンパス圧延機等【ｂ’ ｐ＝８
００〜１０００ｋｇ／側：大型圧延機、硬質材用圧延機
従って【列こ属する圧延機では６＝０．０６〜０．１５
肋、｛ｂ｝‘こ属する圧延機では６＝０．２４〜０．３
側となる。

従って、圧延荷重下でヘルツ局平が生じても２つのロー
ルが確実に非接触となる様、片側のロールのみに逃げ量
ｙをつけるとすれば、ｙ≧〇，３柳 となる。

ロールの逃げ量ｙを左右するもう１つのロール変形はロ
ールのたわみによるロール間接触長の増加である。

すなわち第６図に示す如く、もし相手の作業ロール２の
蚤が小さくその剛性が低いと相手のロール２は大きくた
わみ十分なる逃げ量ｙがなければロール間接触長が極端
に長くなってくる可能性があり、ｙを大きくする必要が
生じる。

しかし本出願に係る圧延機の如く、ロールの軸方向移動
によりロールの接触を完全に断つ部分を生じさせること
を目的とした圧延機では相手ロール、特に相手ロールが
作業ロールの如く小淫ロールである場合、ある四定の最
小限界値が存在する。

第７図は、補強ロール径１４０仇舷め、中間ロール径６
５仇仰ぐ、ロール面長１４２仇岬なるロール寸法の圧延
機を対象として理論計算により求めた板幅と最小作業ロ
ール蓬との関係を示すもので、作業ロール直径ひと板幅
Ｂとの間にはＯＺＯ．波なる関係を満足する必要がある
。この関係は実用的ロール寸法範囲では一般に成立する
。尚、この関係式は、いわゆる圧延材が複合伸びになら
ないための限界に相当し、換言すればロール軸方向移動
によりその後方に支持部を失った部分で相手のロールが
急激にたわまないようにするための限界値でもある。と
ころで、実際の圧延機においては、圧延中の圧延材の蛇
行を考慮し、圧延材の板中より１００〜１５０伽程度大
きなロール面長を有する圧延機が適用される。

例えば最大板中８００肋の圧延材の場合、必要な作業ロ
ール径は１６仇舷、ロール面長は９００〜９５０側であ
るからロール面長に対する作業ロール径の比に暦換えて
表わすと１７〜１８％になる。本発明は、ロール面長に
対する作業ロール径の比が少くとも１５％以上である曲
げ剛性の高い作業ロールを備えた圧延機に適用されるの
で作業ロールは１本のロール（第１図の場合上下に各１
本配置された中間ロール）で支えることができる。従っ
て上記最少限界値以上のロール径を相手ロールに選定す
る限りそのロールの急激なたわみによる接触部の伸長は
考える必要がないことになる。以上をまとめると軸方向
の移動を行うロール胴端における逃げ量は半径で０．３
側以上あれば良いこととなる。

次に上記■の月岡端部形状に関して述べる。圧延荷重下
においては、前述の如く胴端部へ０．３肋以上の逃げ量
ｙを与えれば、耳同機部に隣接ロールと接触する部分と
接触しない部分とが生じる。この接触部と非接触部の境
界部での応力集中や筋付を防止するには、移動ロール月
同端部を胴端に向ってできるだけ緩やかに小径化する程
よく、耳同織部を円弧で形成する場合２０仇吻以上の曲
率半径が望ましい。特に月同端部の起点は応力集中が発
生し易い箇所であるため曲率半径２０仇岬以上の円弧で
漸次小径となるように形成するのが望ましい。次に上記
【３１の点について述べる。

上述したとおり応力集中や傷付の点では、眼端部をでき
るだけ緩やかに小径化するのが望ましいが、余りに緩や
かにしすぎると圧延荷重の作用により鯛方向移動ロール
と隣鞍ロール間の接触長が大きく変化するため圧延材端
に対する移動ロール眼端部を正確に位置決めしたことに
はならず「十分な形状制御特性が確保できなくなるとい
った問題がある。本発明者等の検討結果によれば、ロー
ル間線圧ｐが８００〜１０００ｋｇ／帆の大型圧延機の
場合、ロール間の接触部と非接触部の境界点のロール軸
方向移動量は１仇吻以内が望ましいことが判明している
。以下このような軸方向移動量に収めるための条件につ
いて検討する。今ロール間線圧ｐが８００ｋ９／側の場
合の鞠方向移動量を均、ｐ＝１０００ｋｇ／肌の場合の
軸方向移動量をｘ，とし、更に以後の計算を簡単化する
ため胴端部形状が曲率半径Ｒの円弧とすると次式のよう
に表わせる。尚すでに述べたようにｐ＝８００ｋ９／肋
の場合のヘルツ馬平量６＝０．２４側、ｐ＝１０００ｋ
ｇ／柳の場合の６＝０．３帆である。ｏ‐３巻ｏ‐２４
＝袋＝凶暴ｌｏ〆 これら２式よりｘ，を求めると９４．７肋になるので目
安として胴端部の起点より先端に向って１００側内で逃
げ量ｙを半径で０．３肋以上とすればよいことになる。

尚圧延荷重作用下における胴端部の接触部と非接触部の
境界点は、胴端部の起点Ｓより先端側に位置しているが
、先端側に移行する程ロール間線圧は低くなるので８同
端部の先端側を胴端部起点における曲率半径Ｒより小さ
なＲとしたり、急勾配の直線で逃がすようにしてもよい
。この場合、８同端部の起点から半径で０．３側以上の
逃げ量を有するロール軸方向位置までの長さはより短か
くできる。できるだけ耳同端部のロール軸方向長さを短
かくし、しかも胴端部起点における強度上の問題を解消
しうる好適な実施例としては、曲率半径が３００〜４０
００肋程度の円弧が望ましい。尚、小型圧延機について
の同様な計算は省略するが、同じ圧延機についての圧延
荷重変化分は小さくなるので胴端部の起点から半径で０
．３肋以上の逃げ量を有するロール軸方向位置までの長
さをｌｏｗ帆より小さな値とするのが望ましい。第８図
及び第９図は、耳同端部の他の形状を具体的に説明する
ための図で、第８図はほゞ逃げ量ｙが０．５側までの部
分を５００比凧Ｒとし、それより遠方を５０仇奴Ｒとし
て５００仇吻Ｒ部と５０仇伽Ｒ部をなめらかに継ぎ急速
に逃がした例、第９図は同様にして遠方を直線状で逃が
した例である。このような形状とすれば、胴端部の起点
から先端までの長さを短かくできるのでロール研磨作業
がしづらいロール胴機部の研磨時間を短縮できるといっ
た効果がある。更に短かし、８同端部長さで大きな逃げ
量（例えば圧延事故時等の最悪状態で瞬間的に発生する
１肌程度のヘルツ局平量）に形成し得る。尚、上述した
実施例では、移動する中間ロールの胴端についてのみ説
明したが、第１０図に示すように移動する中間ロールに
隣接するロールの耳同端部が中間ロールの胴機に接する
ことになる。これらの接触部では第１０図に示す如く、
ロール間接触荷重分布は小さな値となりロール強度上の
問題は少ないが、傷付の点を考慮すれば上述したと同様
に、隣接ロールの胴端部を漸次小蓬とすればよい。尚、
同図においては、作業ロール端を円弧状に形成した場合
を示している。更に又、上述した実施例においては、上
下作業ロールと上下補強ロール間にそれぞれ互に逆方向
に移動可能な中間ロールを備えた６段ミルについて説明
したが、第１１図に示すような補強ロールが軸方向に移
動可能な４段ミルあるいは、第１２図に示すような上作
業ロールと上補強ロ−ル間に、互に逆方向に移動可能な
２本の中間ロールを備えた多段ミル等種々のタイプのミ
ルに本発明に係る圧延ロールを適用できること勿論であ
る。

尚、圧延ロールの全長に亘つてクラウンが付与されてい
るようなロールであっても良く、この場合圧延ロール月
両端部の起点はクラウンの曲率あるいはテーパの度合が
急に変る点と考えればよい。以上詳述した如く、本発明
になる圧延ロ−ルによれば、軸方向移動ロールの胴端部
を先端に向って漸次小径とし、かつ月同端部の起点より
先端に向つて１０Ｑ吻以内での小淫化量を半径で０．３
肋以上となるよう形成するものであるから、所定の位置
に耳同端部起点を設定することにより、圧延荷重の作用
に伴い移動ロールと隣接ロール間の接触部、非接触部の
境界点がロールのヘルツ扇平により変動しても良好な形
状制御を行い得ると共に応力集中の緩和、スポーリング
やロールの傷付をも防止できる。更に、上述した形状寸
法を移動ロールの胴端部に備えているので圧延機のサイ
ズや用途（例えばアルミ用、鉄用、硬質材用等）の異な
る種々の圧延機に対して広範囲に利用できると共に一般
に使用される金顔鋼あるいは銭鋼といった材質や強度の
ロールで構成でき、以ってコストアップにつながらない
経済的な圧延ロールが提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる圧延ロールを備えた圧延機の断面
図、第２図は第１図の側面図、第３図は圧延ロール８両
端部の拡大図、第４図Ａ，Ｂ，Ｃは各ロールの関係を示
す配置図、第５図はロール間ヘルツ属平量とロール間線
荷重との関係を示す図、第６図は小径ロールの変形状態
を示す図、第７図は板幅と最小作業ロール蓬の関係を示
す図、第８図及び第９図は圧延ロール８同端部の他の形
状を示図、第１０図はロールに加わる荷重分布説明図、
第１１図及び第１２図は他の形式の圧延機に本発明にな
る圧延ロールが適用された例を示す。 １・・・・・・圧延材、２，３・・・・・・作業ロール
、１１，１２・・・・・・中間ロール、１５，１６・・
・…補強ロール、ｘ・・・・・・移動ロール胴端部のロ
ール軸方向長さ、ｙ・・・・・・胴端部先端の小径化量
、Ｓ・・・・・・胴端部起点。 第３図 第６図 努’図 豹２図 菊子図 第７図 第８図 多５図 豹？図 豹／０図 菊／／図 努ノ２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧延材を圧延すべく圧延材に接触し、かつロール面
   長の１５％以上の直径を有する曲げ剛性の高い上下一対
   の作業ロールと、上記作業ロールの中心を結ぶ線上にほ
   ぼ（同一中心線上を含む）位置するように作業ロールの
   上下あるいは片側に配置され、且つ圧延材の板巾に応じ
   てロール軸方向に移動し得るように構成された一対の移
   動ロールを含み、上記移動ロールの軸方向移動調節によ
   つて圧延材の形状制御を行い得るようにした圧延機に使
   用される圧延ロールにおいて、前記移動ロールの胴端部
   をその先端に向つて漸次小径となるように形成せしめる
   と共に胴端部の起点より先端に向つて１００ｍｍ以内で
   の小径化量を半径で０．３ｍｍ以上としたことを特徴と
   する圧延ロール。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記胴端部の起点
   が曲率半径２００ｍｍ以上の円弧で漸次小径化するよう
   に形成されていることを特徴とする圧延ロール。 ３ 特許請求の範囲第２項において、前記曲率半径は３
   ００〜４０００ｍｍであることを特徴とする圧延ロール
   。 ４ 圧延材を圧延すべく圧延材に接触し、かつロール面
   長の１５％以上の直径を有する曲げ剛性の高い上下一対
   の作業ロールと、上記作業ロールに接触すべく作業ロー
   ルの上下に各１本配置され、且つ圧延材の板巾に応じて
   ロール軸方向に移動し得るように構成された一対の中間
   ロールと、上記中間ロールと接触すべく中間ロールの上
   下に配置された補強ロールと、前記作業ロールにロール
   ベンデイングを作用せしめる手段とから成り、前記中間
   ロールの軸方向移動調節とロールベンデイング作用の併
   用によつて圧延材の形状制御を行い得るようにした圧延
   機に使用される圧延ロールにおいて、前記中間ロールの
   胴端部をその先端に向つて漸次小径となるように形成せ
   しめると共に胴端部の起点より先端に向つて１００ｍｍ
   以内での小径化量を半径で０．３ｍｍ以上としたことを
   特徴とする圧延ロール。 ５ 特許請求の範囲第４項において、前記胴端部の起点
   が、曲率半径２００ｍｍ以上の円弧で漸次小径化するよ
   うに形成されていることを特徴とする圧延ロール。 ６ 特許請求の範囲第５項において、前記曲率半径は３
   ００〜４０００ｍｍであることを特徴とする圧延ロール
   。 ７ 圧延材を圧延すべく圧延材に接触し、かつロール面
   長の１５％以上の直径を有する曲げ剛性の高い上下一対
   の作業ロールと、上記作業ロールに接触すべく作業ロー
   ルの上下に各１本配置され、且つ圧延材の板巾に応じて
   ロール軸方向に移動し得るように構成された一対の補強
   ロールと、前記作業ロールにロールベンデイングを作用
   せしめる手段から成り、前記補強ロールの軸方向移動調
   節により圧延材の形状制御を行い得るようにした圧延機
   に使用される圧延ロールにおいて、前記補強ロールの胴
   端部をその先端に向つて漸次小径となるように形成せし
   めると共に胴端部の起点より先端に向つて１００ｍｍ以
   内での小径化量を半径で０．３ｍｍ以上としたことを特
   徴とする圧延ロール。 ８ 特許請求の範囲第７項において、前記胴端部の起点
   が、曲率半径２００ｍｍ以上の円弧で漸次小径化するよ
   うに形成されていることを特徴とする圧延ロール。 ９ 特許請求の範囲第８項において、前記曲率半径は３
   ００〜４０００ｍｍであることを特徴とする圧延ロール
   。 １０ 圧延材を圧延すべく圧延材に接触し、かつロール
   面長の１５％以上の直径を有する曲げ剛性の高い上下一
   対の作業ロールと、上記作業ロールを支持する補強ロー
   ルと、少くとも作業ロールと補強ロール間の一方には、
   圧延材の板巾に応じて互に逆方向に移動可能に構成され
   た一対の中間ロールを配置せしめ、この中間ロールの軸
   方向移動調節により圧延材の形状制御を行い得るように
   した圧延機に使用される圧延ロールにおいて、前記中間
   ロールの胴端部をその先端に向つて漸次小径となるよう
   に形成せしめると共に胴端部の起点より先端に向つて１
   ００ｍｍ以内での小径化量を半径で０．３ｍｍ以上とし
   たことを特徴とする圧延ロール。 １１ 特許請求の範囲第１０項において、前記胴端部の
   起点が、曲率半径２００ｍｍ以上の円弧で漸次小径化す
   るように形成されていることを特徴とする圧延ロール。 １２ 特許請求の範囲第１１項において、前記曲率半径
   は３００〜４０００ｍｍであることを特徴とする圧延ロ
   ール。