JPS63215311A - 極薄金属帯の製造方法 - Google Patents

極薄金属帯の製造方法

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JPS63215311A
JPS63215311A JP62045298A JP4529887A JPS63215311A JP S63215311 A JPS63215311 A JP S63215311A JP 62045298 A JP62045298 A JP 62045298A JP 4529887 A JP4529887 A JP 4529887A JP S63215311 A JPS63215311 A JP S63215311A
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roll
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Shigeo Matsubara
茂雄 松原
Akinobu Takezoe
竹添 明信
Kenji Hara
健治 原
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
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Nisshin Steel Co Ltd
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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、電気・電子機器などの小型、軽量化に伴い需
要が急増しつつある板厚が0.2tm以下であるような
極薄金属帯を所定回数圧延機にパスさせて圧延により製
造する極薄金属帯の製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、極薄金属帯を圧延により製造する方法は。
Cu合金やMやM合金を除いた大部分が小径のワークロ
ールを用いた小型精密圧延機によって実施されている。
これはロール偏平に起因する圧延圧力の増大によって圧
延可能な最小板厚限界が引き上げられるのをワークロー
ルを小径化してロール偏平の程度を低く抑えようとして
いるからである。
しかしながら、このような小径のワークロールを使用し
た圧延法では、生産性が低く且つ圧延された金属帯の形
状が悪くしかも広幅の極薄金属帯の圧延を実施すること
が出来ないという重大な問題点があった。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者等は、上記従来技術の問題点を解決し。
大径のワークロールを使用した圧延法で極薄金属帯の圧
延を実施すべく鋭意研究の結果、大径のワークロールを
使用して極薄金属帯の圧延を実施出来ない理由は大径の
ワークロールの弾性変形によって上下のワークロールが
接触し、その接触部分の発生により圧延荷重が急増する
現象の解明がなされていなかったことを究明した。
そこで、本発明者等は金属帯素材を所定回数圧延機にパ
スさせて極薄金属帯を製造するための圧延機ロールの諸
元及び圧延条件を先ず決定し、次にワークロールをその
軸方向に分割して各分割区域における、出側における金
属帯の幅方向の張力分布、金属帯とワークロールとの間
のワークロールの偏平変形量分布及び圧延圧力分布、ワ
ークロールとバックアップロールとの接触圧力分布の各
分布を仮定し、ワークロールを中央を固定端とし曲げと
剪断力とが作用する片持ち梁として上下ワークロールの
開度分布を算出し、この算出したロール開度分布がワー
クロール端に向って漸減して符号が逆転すると、そのパ
ス回において上記計算のうちの符号が逆転したロール開
度に上下ワークロール間接触偏平変形時のバネ定数を乗
じた上下ワークロール間の接触荷重分布を加えて計算結
果が収束するまで計算して上下ワークロールの開度分布
を算出すれば、その計算結果は実際の極薄金属帯の圧延
状態と良く一致することを実験で確認して本発明を完成
したのである。
すなわち本発明は、金属帯素材を所定回数圧延機にパス
させて極薄金属帯を製造するに際し、圧延機ロールの諸
元及び圧延条件を決定すると共に、ワークロールをその
軸方向に分割して各分割区域における。出側における金
属帯の幅方向の張力分布、金属帯とワークロールとの間
のワークロールの偏平変形量分布及び圧延圧力分布、ワ
ークロールとバックアップロールとの接触圧力分布の各
分布を仮定し、ワークロールを中央を固定端とじ曲げと
剪断力とが作用する片持ち梁として上下ワークロールの
開度分布を算出し、この算出したロール開度分布がワー
クロール端に向って漸減して符号が逆転するパス回にお
いて上記計算に更に上下ワークロール間の接触荷重分布
を加えて計算結果が収束するまで計算して上下ワークロ
ールの開度分布を算出し、しかる後に前記計算上のロー
ル開度分布において符号の逆転するパス回で少なくとも
上下のワークロールの計算上の接触位置から始まりロー
ル端側に計算結果のロール開度以上で且つ最終パスまで
の間の最大ロール開度以下のテーパを設けた上下ワーク
ロールを使用して圧延を行うことを特徴とする極薄金属
帯の製造方法に関するものである。
〔構成の説明〕
以下、本発明に係る極薄金属帯の製造方法を詳細に説明
する。
先ず、本発明方法において実施する計算の概略について
説明する。
圧延機においてワークロールを中央を固定端として1曲
げと剪断力とが作用する片持ち梁としてロール形状を計
算すると、曲げによるたわみybは曲げモーメントをM
、ワークロールの縦弾性係数をE、ワークロールの断面
2次モーメントをIとすると、 dX”EI で表わされ、初期条件は dX となり、また剪断力によるたわみYsは剪断力をS、ワ
ークロールの横弾性係数をG、ワークロールの断面積を
Aとすると、 dX   3GA で表わされ、初期条件は X=O,Ys=0 となり、この(1)式と(2)式で求めた各たわみyb
とYsとを重ね合わせの原理により重ね合わせると、ワ
ークロールの軸心たわみYwrは下式のように求めるこ
とが出来るのである。
Ywri==(Ybi+Ysi)p−(Ybi+Ysi
)q+(Ybi+Ysi)f  (3)この(3)式以
降において添字iはワークロールの軸心に沿った分割区
画番号であり、Pt qt fはそれぞれ圧延される金
属帯からワークロールに作用する圧延圧力、バックアッ
プロールからワークロールに作用する接触圧力、ワーク
ロールに作用する曲げ力である。
また、同様な計算方法でバックアップロールの軸心たわ
みも求めることが出来る。
この(3)式で求めたワークロール及びバックアップロ
ールの軸心たわみ’l wri及・びY briに、ワ
ークロール及びバックアップロールのイニシアルクラウ
ン及びサーマルクラウンのクラウン量Cvr及びCbr
を加え更にロール中心での接触偏平変形量δ。を加える
と、ワークロール・バックアップロール接触偏平変形量
分布δを求めることが出来る。
δi=Ywri+cwri/2−(Ybri−Cbr/
2)+δ、(4)ここでδ。は繰返し計算により求まる
定数である。
ワークロール・バックアップロール間接触圧力分布qは
ワークロールとバックアップロールとの間のバネ定数を
に%Ibとすると qi=Kvbδj(5) で求まり、バネ定数に%+bはワークロール及びバック
アップロールの直径をDvr及びDbrとすると、He
 r t zの円柱と円柱との接触変形に関する理論式
を変形して得られる に%1b=Bvb(0,1182+In(Dwr+Db
r)−1nBwb−1nQ)   (6)により求めら
れ、ここで Bwb= (1−νwr”)/Ewr+ (1−v b
r”)/EbrQ=Σp i/ Q wb で表わされ、ν%lr及びヤbrはワークロール及びバ
ックアップロールのポアソン比、Ewr及びEbrはワ
ークロール及びバックアップロールの縦弾性係数、Qt
zbはワークロールとバックアップロールとの接触長さ
である。
次に、圧延される金属帯が存在する部分での圧延される
金属帯とワークロールとの接触圧力すなりち圧延圧力分
布Piは、圧延機の前方張力と後方張力との平均値をt
i、圧延される金属帯の重み付き変形抵抗をKm、投影
接触長さをLi、圧下力関数をfpiとすると、 Pi= (Km −t i)・Li−f pi    
     (7)で表わされ、ここで Kwr=(K工+2に2)/3 ただしに1は入側、に2は出側の変形抵抗fpi=(1
−5ri/4+μLi/2 Hi)/(1−ri)ただ
しμは摩擦係数、riは圧延機の前方及び後方での圧延
される金属帯の板厚をHi及びhiとしたときにri=
(Hi−hi)/h’iで表わされる。
Li=(Km−ti)・2 R/Ewr+v’R4・(
Hi−hi)ただしRはワークロールの半径、R1は偏
平時のワークロールの半径であって Ri=R(1+(16(1−ywr2)PL)/πEw
r/(Hi−hi))である。
また、ワークロールの偏平量分布VはHitchcoc
kのロール偏平理論より Vi=(C/8) Pi・In(2Dwr/(Hi−h
i+CPi))    (8)により求められ、ここで C=16(1−vwr2)/πEtzrである。
ロール出側の圧延される金属帯の張力分布t2は分割モ
デルにおける各分割区間の相互作用として、ひずみ差比
ηの概念を導入することによりt21=t2)11+Δ
t2i           (9)により求められ、
ここで ΔεQi η =− Δεhi であり、tzt。は板幅中央の前方ユニット張力、EP
は圧延される金属帯の縦弾性係数、ΔiQiは板幅中央
を基準とした第1番目の分割区間での伸びひずみ偏差、
Δεhiは板厚ひずみ偏差である。
この計算で、ロール出側の圧延される金属帯の全張力T
2が判明していれば、分割モデルにおける各分割区間毎
の張力の和がして、全張力と等しくなるようにtip。
を下式により繰返し計算すれば良いのである。
T、=Σt 2i−ΔX              
  (10)ここでΔXは分割区間の幅である。
次に、ロール偏平のない上下のワークロールの開度差θ
iは。
θi= 2 Ywri −Cwri で表わされるが、実際にはワークロールは圧延される金
属帯との接触部分で偏平変形するのであり、ロール中央
での偏平量をV。、その分布をViとし、ロール中央で
の開度り。を与えると、上下のワークロールのロール開
度分布Giは G x=h o + B x + ViVo     
   (11)で表わされる。ただし、圧延される金属
帯と接触しない部分でのロール偏平量はVi=Oとし、
且つ(11)式における圧延される金属帯が存在する部
分においては圧延される金属帯の板厚分布hiと上下の
ワークロールのロール開度分布Giとは一致するものと
する。
上述した各式を利用して計算を行うには、先ず金属帯素
材を所定回数圧延機にパスさせて極薄金属帯を製造する
圧延機のロール径、ロール長、ロール形状(クラウンの
ある場合にはクラウン形状を含む)、ロールの縦弾性係
数及び横弾性係数というロールの諸元、入側板厚と出側
板厚、入側張力と出側張力、金属帯素材の変形抵抗、金
属帯素材の幅といったパススケジュール、及び圧延時の
摩擦係数から成る圧延条件を決定する。
これらの条件は計算における定数として使用される。
次に、ワークロールをその軸方向に分割して各分割区域
において、図面に示したフローチャートに従って、出側
における金属帯の幅方向の張力分布、金属帯とワークロ
ールとの間のワークロールの偏平変形量分布及び圧延圧
力分布、ワークロールとバックアップロールとの接触圧
力分布の各分布を仮定し、仮定を計算結果によって修正
しながら繰返し計算を行って順次ワークロールの中央側
からループを収束させて仮定と計算結果が全て収束する
まで各パスについて計算を行うのである。
このフローチャートにおいて右上に付した記号”は計算
結果であることを示し、mはワークロールの胴長分割区
間のm番目で金属帯が存在しない領域における最大の分
割番号であり、nはワークロールの胴長半分をn等分割
したことを示している。
そして、この算出したロール開度分布がワークロール端
に向って漸減して符号が逆転するパス回において、上記
計算に更に上下ワークロール間の接触荷重分布PL’を
加えて計算結果が収束するまで計算して上下ワークロー
ルの開度分布を算出するのであり、上下ワークロール間
の接触荷重分布Pi′は によって算出するのであり、ここでに%ivは次式で表
わされるワークロール間接触偏平時のバネ定数である。
Kww−”=Bww(0,1182+1n(2d wr
)−1nBww−1nQ)/πここでBvvは次式で表
わされる。
Bww=(1−vwr”)/Ewr かくして上下ワークロールの開度分布を算出すると、計
算上のロール開度分布において符号の逆転するパス回で
少なくとも上下のワークロールの計算上の接触位置から
始まりロール端側に計算結果のロール開度以上で且つ最
終パスまでの間の最大ロール開度以下のテーパを設けた
上下ワークロールを製作してこの上下ワークロールを使
用して圧延を行って極薄金属帯を製造すればよいのであ
る。
すなわち、圧延機としてリバースタイプの圧延機を使用
する場合には、上下のワークロールとして最終パスまで
のパス回で最もロール中心側に位置する上下のワークロ
ールの計算上の接触位置から始まる最大ロール開度のテ
ーパを設けた上下ワークロールを使用すればよく、圧延
機としてタンデムタイプの圧延機を使用する場合には、
上下のワークロールとしてそれぞれのパス回での上下の
ワークロールの計算上の接触位置から始まりそれぞれの
パス回でのロール開度のテーパを設けた上下ワークロー
ルを使用すればよいのである。
〔効果〕
以上詳述した如き本発明方法は、板厚が0.2mm以下
であるような極薄金属帯を所定回数圧延機にパスさせて
圧延により製造するに際し、算出したロール開度分布が
ワークロール端に向って漸減して符号が逆転するパス回
において、その計算に更に上下ワークロール間の接触荷
重分布を加えて計算結果が収束するまで計算して上下ワ
ークロールの開度分布を算出して計算上のロール開度分
布において符号の逆転するパス回で少なくとも上下のワ
ークロールの計算上の接触位置から始まりロール端側に
計算結果のロール開度以上で且つ最終パスまでの間の最
大ロール開度以下のテーパを設けた上下ワークロールを
使用して圧延を行うことにより、上下ワークロールが圧
延される金属帯のエツジから離れた位置で接触して圧延
荷重が急増して良好な圧延を実施出来なくなる現象を防
止する画期的な方法であり、この方法の効果は本発明者
らが実機において実施した場合に良好な結果を得ている
ことから立証済みであり、良好な品質の極薄金属帯の供
給に寄与するところの非常に大きな工業的価値の極めて
高いものである。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明に係る極薄金属帯の製造方法を実施するた
めの計算を行うフローチャートである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 金属帯素材を所定回数圧延機にパスさせて極薄金属
    帯を製造するに際し、圧延機ロールの諸元及び圧延条件
    を決定すると共に、ワークロールをその軸方向に分割し
    て各分割区域における、出側における金属帯の幅方向の
    張力分布、金属帯とワークロールとの間のワークロール
    の偏平変形量分布及び圧延圧力分布、ワークロールとバ
    ックアップロールとの接触圧力分布の各分布を仮定し、
    ワークロールを中央を固定端とし曲げと剪断力とが作用
    する片持ち梁として上下ワークロールの開度分布を算出
    し、この算出したロール開度分布がワークロール端に向
    つて漸減して符号が逆転するパス回において上記計算に
    更に上下ワークロール間の接触荷重分布を加えて計算結
    果が収束するまで計算して上下ワークロールの開度分布
    を算出し、しかる後に前記計算上のロール開度分布にお
    いて符号の逆転するパス回で少なくとも上下のワークロ
    ールの計算上の接触位置から始まりロール端側に計算結
    果のロール開度以上で且つ最終パスまでの間の最大ロー
    ル開度以下のテーパを設けた上下ワークロールを使用し
    て圧延を行うことを特徴とする極薄金属帯の製造方法。 2 圧延機としてリバースタイプの圧延機を使用し、上
    下のワークロールとして最終パスまでのパス回で最もロ
    ール中心側に位置する上下のワークロールの計算上の接
    触位置から始まる最大ロール開度のテーパを設けた上下
    ワークロールを使用する特許請求の範囲第1項に記載の
    極薄金属帯の製造方法。 3 圧延機としてタンデムタイプの圧延機を使用し、上
    下のワークロールとしてそれぞれのパス回での上下のワ
    ークロールの計算上の接触位置から始まりそれぞれのパ
    ス回でのロール開度のテーパを設けた上下ワークロール
    を使用する特許請求の範囲第1項に記載の極薄金属帯の
    製造方法。
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