JPS62142002A - 圧延方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、たとえば金属材料の圧延周速が異なる一対の
作業ロールの折損、破損等を防ぎながら圧延する方法に
関する。

〔従来の技術〕

圧延分野における最近の動向として、高圧下圧延、圧延
荷重と圧延動力の減少、材料のエッヂドロップ等を目的
として、作業ロールの径小化が進められている。また、
圧延荷重の減少や圧延材料の材質改善を目的として、実
操業上支障となる仮反り等が発生しない程度の周速差を
もって作業ロールを回転させる異周速圧延も、ツインド
ライブ。

片側駆動等の方式により熱延及び冷延両方の工程で採用
されつつある。また、仮のクラウンを小さくすることや
、仮の形状をフラット化することへの要望も強く、この
ための作業ロールベンディング装置が広く使われるよう
になってきており、またこのベンディング装置のベング
ー力向上も進められている。

更には、前記異周速圧延をより効果的に実施する方法も
、特公昭５１−４７４２１号公報で提案されている。該
特公昭５１−４７４２１号公報には、圧延中に異周速と
なる片側駆動圧延を行うに当たって、上下作業ロールの
非駆動側ロール径を駆動側ロール径より小さくする方法
が掲げられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、このような従来の圧延方法には、次のような
問題があることを、本発明者等が種々の実験を重ねた結
果見出した。すなわち、異周速圧延を行うことにより、
上、下の作業ロールにはそれぞれ圧延機入側及び出側に
向かう互いに逆向きの水平方向の力が加わり、この水平
方向の力は口−ルのネック部やヘアリング部等への負荷
となる。

他方、ロールヘンディング装置のヘンダー力を向上させ
ることが進められている。ところが、異周速圧延におい
ては、前記したように異周速圧延時に発生する水平方向
の力がロールのネック部やベアリング部に負荷として加
わるため、作業ロールの設計強度を考慮してその分ペン
グー力限界が低く押さえられる。したがって、ロールヘ
ンディング装置の本来の機能であるクラウン制御能力が
低下する。また、作業ロールに働く水平方向の力を無視
して、ペングー力を増強させると、異周速圧延時にネッ
ク部やベアリング部に折損や破損が発生する。

前記水平方向の力がもたらす問題は、特に異周速圧延に
おいて表面化するものであるが、その問題はなにも異周
速圧延のみで発生するものではない。たとえば、結果と
して上、下の作業ロールが異なる周速で駆動するとき、
同様にして水平方向の力が生じ作業ロールに対する負荷
となる。このような場合においても、積極的な目的をも
って作業ロールに加えようとするペングー力等の力が制
約される。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、これらの問題を解決した異周速圧延を行うこ
とを可能にするものであり、金属材料の圧延により作業
ロールに作用する水平力と垂直力との合力方向線上又は
該合力方向線の近傍に、補強ロールの回転中心を位置せ
しめて圧延することを手段とする。

すなわち、本発明者等は、種々実験・検討を重ねた結果
、たとえば異周速圧延において発生する上下作業ロール
に働く水平方向の力が上、下それぞれ逆方向に働くこと
を解明し、その発生メカニズムに応じて水平方向の力を
打ち消す方向に、すなわち水平力と垂直力との合力方向
線上又はその近傍に補強ロールの回転中心位置を配置す
ることによって、折損や破損を生じることな（作業ロー
ルの径小化を可能としたものである。また、異周速圧延
においては、異周速圧延機の作業ロール用ベンディング
装置のベングー力限界を増強させることを可能とし、そ
の結果、クラウン制御能力の向上が図られ、作業ロール
ネック部の折損やベアリング部の破損の危険なく安定し
た異周速圧延を可能としたものである。

〔作用〕

次いで、図面に示した圧延機を使用して圧延する場合を
例にとり、本発明の作用を詳細に説明する。

第３図は、一般的な４段圧延機における作業ロール及び
補強ロールの配置を示す。上側作業ロールＷ　ｕ３．下
側作業ロールＷＬｆｆ、上側補強ロールＢＬ１３及び下
側補強ロールＢ、は、それぞれ同一鉛直線ＣＩ上に配置
されている。本発明者等は、このような一般的なロール
配置により異周速圧延を実施すると、各作業ロールに水
平方向の力が働くことを解明した。その力の発生メカニ
ズムを、第４図に示す同周速圧延と比較して、第５図の
片側駆動による異周速圧延及び第６図のツインドライブ
による異周速圧延の場合それぞれについて説明する。

ｆｉ＋　　同周速圧延〔第４図〕 上・下同径作業ロールＷｕ、、　ＷＬ、を同速度で駆動
する場合、それぞれのロールに対して同トルクを逆方向
にかけているので、全体の系としては力が釣り合い、作
業ロールＷＵ、、　　ＷＬ、には垂直力Ｓ□、ＳＬのみ
で水平力が発生しない。

（２）片側駆動による異周速圧延〔第５図〕非駆動用の
作業ロールＷｌｌＳはトルクを外部から与えられずに回
転しているので、圧延反力はロールの中心を通る必要が
ある。したがって、この場合には、第５図に示すように
圧延力には垂直力成分Ｓ　１．ｌ−７，Ｓ　ｔ−ｓに水
平力成分Ｈｕ−ｓ、　ＨＬ−５が存在する合力ａ、−，
，ｃＬ−，となる。その合力Ｇ、−，。

ＧＬ−３の方向は、非駆動側の作業ロールＷｕ、では圧
延出側方向５駆動側の作業ロールＷＬ、では圧延入側方
向である。

（３）　　ツインドライブによる異周速圧延（第６図）
上下作業ロールＷい、　ＷＬ、をそれぞれ独立に駆動し
、上下いずれか一方のロールに圧延出側と逆方向のトル
クを与えることにより異周速圧延を行う場合、圧延力の
合力Ｇ、−，，Ｇ、−，は、第５図の片側駆動の場合に
比べて更に水平方向に傾き、水平力Ｈｋｌ−６，ＨＬ−
６も大きくなり、該合力Ｇ、−，。

ＧＬ−６の方向は、逆駆動用作業ロールＷＩＩｔｈで圧
延出側方向となり、正駆動用作業ロールＷＬ、で圧延入
側方向となる。

以上に述べたように、片側駆動を含む異周速圧延を行う
ときには、低周速側の作業ロールには圧延材出側方向に
、また高周速側の作業ロールには圧延材入側方向に合力
が発生する。ところで、作業ロールの径小化及びペンデ
ィング力の増強が近年進められているが、このような作
業ロールの径小化又はペンディング力の増強を加味した
異周速圧延を実施するとき、作業ロールのネックやチョ
ックに更に大きな水平力が加わるため、作業ロールのネ
ック部における折損やベアリングの破損等が発生する傾
向が強くなる。そこで、作業ロールに印加されるペンデ
ィング力の制限を余儀無くされていた。

そこで、本発明においては、補強ロールの回転中心位置
を対象とする作業ロールの中心位置よりも当該作業ロー
ルに働く水平力と垂直力との合力方向線上又はその近傍
に位置せしめるごとにより、水平力を相殺するものであ
る。しかし、その合力方向は圧下率、圧延サイズ等によ
って変動するものであるので、変動域の範囲内に補強ロ
ールをオフセントすることが実用的である。あるいはま
た、合力方向を検出し、その検出結果に応じて補強ロー
ルの配置位置を自動的に変更することが可能な設計とす
ることも考えられる。

第７図は、上述した補強ロールの回転中心位置を、該合
力方向線上に自動的に変更する制御装置の一例を示すも
のである。

本例は、上下一対の作業ロールＷ、、ＷＬと補強ロール
Ｂｕ、ＢｔをハウジングＨＷに組み込んだ四重圧延スタ
ンドにおいて、前記上側作業ロールＷｕを非駆動側の従
動ロールとし、下側作業ロールｗＬを駆動側の正駆動ロ
ールとして異周速圧延を行う例に適用したものである。

図において、ＢＣｕは上側補強ロールＢｕのロールチョ
ック、ＢＣＬは下側補強ロールＢＬのロールチョック、
ぽ。は上側作業ロールＷｕのロールチョック、ＷＣＬは
下側作業ロールＷＬのロールチョック、Ｈ，は上側作業
ロールＷｕに働く横荷重ｐｌ＋ρ２をロールチョックＷ
Ｃｕを介して検出するロードセルｚ１、ｚ２からの該横
荷重１）ＩＩ　Ｐｉを入力して（ｐｚ−ｐ＋）の水平力
Ｐｔ＋を算出する第１演算゛部、Ｈｈは下作業ロールＢ
、に働（横荷重ｐａ、ρ、をロールチョック−ＣＬを介
して検出するロードセル２４＋　２５からの横荷重Ｐ４
１　ｐ、を入力して（ｐｓ−ｐｎ）の水平力ＰＬを算出
する第２演算部、ｚ３は上側作業ロールＷ、に働く垂直
力ｐｖｕ　　を上側補強ロールＢｕ、ロールチョンクＢ
Ｃ，、圧下スクリューシャフトＳＳ及びスクリューナツ
トＳＮを介して検出するロードセル、ｚ６は下側作業ロ
ールＷＬに働く垂直力ＰｖＬを下側補強ロールＢＬ及び
ロールチョックＢＣＬを介して検出するロードセル、Ｓ
ｌは上下作業ロールＷｕ、ＷＬの回転中心Ｃ，−１，Ｃ
，，を結ぶ鉛直線の延長線に対する上側補強ロールＢ。

の回転中心ＣＬＩ−２の水平方向オフセット位置１ｕ６
をロールチョックＢＣ。

を介して検出する中心位置検出器、Ｓ２はＳｌと同様に
下側補強ロールＢＬの回転中心ＣＬ−ｚの水平方向オフ
セット位置ＩＬ６をロールチョックＢＣＬを介して検出
する中心位置検出器、θ１及びθ２は上側補強ロールＢ
ｕの回転中心Ｃ，，の水平方向オフセント位１　ｚ　Ｕ
ｏをロールチョックＢＣ，を介して移動調整する油圧シ
リンダー、θ、及びθ４は下側補強ロールＢＬの回転中
心ＣＬ−Ｚの水平方向オフセット位ＷｔｉＬ−をロール
チョックＢＣ，を介して移動調整する油圧シリンダーを
示す。

また、ｌは現在の上下補強ロールＢＬＩ、ＢＬそれぞれ
の回転中心位置のオフセットにより補償されている上下
作業ロールＷ　ｕ、　Ｗ　Ｌそれぞれの水平力ｐ、ｏｐ
ｐ−エ及びＰｏ０ＦＦ−ｔを算出する第３演算部、２は
現在の該オフセットにより上下作業ロールＷ、、ＷＬそ
れぞれに実際に働いている水平力Ｐ　ｕ、　Ｐ　Ｌ及び
上記水平力Ｐｏ０ＦＦ−ｕ、　ＰＯＯＦＦ−Ｌのそれぞ
れを入力して（ＰＬＩ　＋　ＰＯＯＦＦ−１１）及び（
ＰＬ　＋　Ｐｏ０ＦＦ−ｔ）の演算を行い、上下補強ロ
ールＢＬＩ、ＢＬそれぞれの回転中心ＣＩ＋−２とＣ１
−２とを結ぶ鉛直線の延長線上に位置させた際に上下作
業ロールＷｕ、ＷＬのそれぞれに働くべき水平力ＰＬ、
、、ＰＬ、Ｌを　算出する第４演算部、３は該水平力Ｐ
Ｌ＋−ｕ、　ＰＬ＋−ｔのそれぞれを補償する上下補強
ロールＢＬＩ、ＢＬの回転中心ＣＬＩ−２，ＣＬ−２そ
れぞれについてのオフセット位置ｌｏ及びβ、を算出す
る第５演算部、４は該オフセット位置１ｔｕ、ＩＬ及び
現在のオフセント位置７！１１０．　　ＲＬＯを基にし
て’ｕ　　１１ｕｏ＝Ｏ及び！！１−”ＬＯ”’Ｏとな
るように油圧シリンダー〔θ１．θ２〕。

〔θ３．θ４〕の油圧制御装置５ａ、５ｂにオフセット
位置調節指令を行う制御部である。

第３演算部においては、水平力Ｐｏ０ＦＦ−ｕ及びＰ０
第５演算部においては、ｌｕ及びＩＬをそれぞを次の式
（３）〜（４）及び（５）〜（６）により算出する。

ＬＩ−１１ １−ｕ＝　（Ｒ＋　＋Ｒｚ）Ｘｃｏｓθｕ　・−・・−
＋４１Ｐ１．、−Ｌ Ｉ　Ｌ　＝　（Ｒ３＋　Ｒａ）　ｘ　ｃｏｓθ、・・・
・・・（６）但し、上記式＋１１〜（６）において、Ｒ
１：上側の補強ロールＢｕの直径 Ｒ２：上側の作業ロール圓。の直径 Ｒ１：下側の補強ロール［ＩＬの直径 Ｒ４：下側の作業ロールｌＩＬの直径 θ、：上側の作業ロール−１の回転中心ｃｕ−１を通る
圧延合力（垂直力と水平力との合力）方向角変であり、
本例においては水平力方向線となす内角で表す。

θＬ：下側の作業ロール−１の回転中心Ｃ１，−１を通
る圧延合力方向角度であり、本例においては水平力方向
線となす内角で表す。

〔実施例〕

次に、第１図及び第２図に示した実施例と第３図に示し
た比較例との結果を、表１に掲げる。

表１から明らかなように、実施例１．及び２．において
は、いずれも比較例に比べて作業ロールのロールネック
部やベアリング部に折損、破ｔｒ４等を生じることなく
、ベングー力限界を大幅に高くすることができた。この
結果、クラウン制御範囲を有利に拡大することができる
ようになった。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明によるとき、異なる周速
で回転する作業ロールを用いて圧延を行うとき、その作
業ロールに対応する補強ロールの回転中心位置を該水平
力方向側に配置することにより、すなわち、低周速側作
業ロールに対する補強ロールは圧延出側に、また高低周
速側作業ロールに対する補強ロールは圧延入側に配置す
ることにより、各作業ロールに働く水平力を打ち消し、
作業ロールのロールネック部やベアリング部に折損、破
損等が発生することを防ぐことができる。

またこのように水平力を打ち消すように補強ロールを配
置することによって、作業ロールの設計強度を向上させ
ることができるので、ロールネック部やベアリング部に
折損、破損等が生ずることのないベングー力限界を大幅
に高めることが可能となり、クラウン制御範囲が大幅に
拡大されるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を片側駆動による異周速圧延に適用した
場合の実施例を示し、第２図は本発明をツインドライブ
による異周速圧延に適用した場合の実施例を示し、第３
図は通常の作動ロールおよび補強ロールの配置関係を示
し、第４〜６図はそれぞれ同周速圧延８片側駆動による
異周速圧延及びツインドライブによる異周速圧延の場合
に圧延反力がかかる状態を説明するものであり、これら
第１〜６図のいずれにおいても上下補強ロールの図示は
省略されている。また、第７図は、本発明方法に一例を
自動的に実施するための制御装置例を示す説明図である
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、金属材料の圧延により作業ロールに作用する水平力
   と垂直力との合力方向線上又は該合力方向線の近傍に、
   補強ロールの回転中心を位置せしめて圧延することを特
   徴とする圧延方法。