JPS6340605A - 熱間圧延方法および熱間圧延機 - 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 この発明はアルミニウム合金等の金属材料をストリップ
状に熱間圧延する方法、およびその方法に使用される熱
間圧延機に関し、特に圧延板の板クラウンを高精度で制
御しくｑるようにした熱間圧延方法および熱間圧延機に
関するものである。

従来の技術 一般にアルミニウム合金等の金属材料をストリップ状に
圧延するに必たっては、圧延機のワークロールに大ぎな
荷重が作用するため、ワークロールに撓みが発生する。

また特に熱間圧延機においては高温の被圧延材からワー
クロールに相当な入熱が加わってワークロールの温度分
布が不均一となり、ワークロールの不均一熱膨張が生じ
る。そしてこれらの現象によって圧延時におけるワーク
ロール間の間隙がス１〜リップ幅方向に不均一となり、
ストリップの幅方向板厚分布が不均一となることが知ら
れている。

上述のような圧延板ストリップの幅方向板厚分布を一般
にクラウンと称しており、ストリップのクラウンの代表
的な例を第６図に示す。正常なストリップでは、第６図
に示されるように端部の板厚１＝かやや薄く、中央部の
板厚ｔｃがわずかに厚くなって全体的に緩やかなカーブ
を描くようなりラウン形状となる。ここで一般に（ｔｃ
−ｔＥ＞の値をクラウン量と称している。

ところで最終圧延製品のクラウン■が異常に大きければ
、製品の品質や歩留りの点から好ましくなく、したがっ
てクラウン量は可及的に小さいことが望ましい。またク
ラウン形状が第６図に示すような単一の方向の曲率を有
する緩やかなカーブを描いてあらず、複雑な曲線を描い
たり局部的に変化したりする異常なりラウンがある場合
も製品の品質や歩留の点から好ましくなく、したがって
前述のような単一方向の曲率を有する緩ヤがなカーブを
描くクラウン形状に制御することが望ましい。

従来、ストリップ圧延において板のクラウン量を減少さ
せる方法としては、次の（△）〜（Ｄ）にｊホペるよう
な方法が実用化されている。

（Ａ）　　予めワークロールにクラウンを与えておく方
法。すなわちワークロールの中央部の直径が両端部の直
径よりもやや大きくなるような鼓型のワークロールとし
てあく方法である。

（Ｂ）　　ロールベンディング装置によってワークロー
ルに板クラウン方向とは逆方向の撓みを与える方法。

（Ｃ）　　前記の（Ａ）、（Ｂ）の方法を組合せた方法
。

（Ｄ）　　クラウン制御専用ミル、例えば６Ｈｉミル、
ＶＣミルなどを用いる方法。

発明が解決すべき問題点 前述のような従来の板クラウン制御方法においては、例
えば第６図に示したような単一方向の曲率を有する緩や
かなカーブのクラウンについてはそのクラウン量を小ざ
くすることが可能であるが、局部的な板厚変化がおる異
常なりラウンを制御することは困難である。すなわちア
ルミニウム合金ストリップの熱間圧延においては、本発
明者等の経験によれば第７図に示す如くストリップの幅
方向両端部の板厚が局部的に厚くなるような形状の仮ク
ラウンが発生することが判明しており、このような異常
な形状のクラウンが発生すれば圧延仮装品の品質を著し
く悪化さＵることが確認されているが、前述のような従
来の方法だけではこのような異常な形状のクラウンの発
生を防止することができない。

この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、第
７図に示したような幅方向両端部の板厚が局部的に厚く
なるような形状の異常クラウンの発生を可及的に防止し
１ｑるようにした熱間圧延方法およびその熱間圧延方法
に使用される熱間圧延機を提供することを目的とするも
のである。

問題点を解決するための手段 本発明者等は第７図に示されるような根端部が局部的に
厚くなる形状の板クラ「ノンの発生原因を追及するべく
種々実験検討を重ねた結果、熱間圧延時、特に圧延休止
後あるいはワークロール組替後の圧延開始初期における
ワークロールの熱膨張の不均一に起因していることが判
明した。すなわち、後に改めて詳細に説明するように、
熱間圧延時には高温の被圧延材からワークロールに入熱
されるが、圧延開始初期においてはワークロールの温度
が未だ均一とならず、ストリップの幅方向両端部付近の
ワークロール温度が中央部よりも低くなっているため、
その部分でのワークロールの熱膨張がワークロール中央
部の熱膨張よりも小ざく、そのため板幅方向両端部で局
部的に厚くなる形状の異常な板クラウンが発生すること
が判明した。

本発明者等は当初ワークロール冷却水のスプレィ担の調
整によりワークロールの熱膨張形状を制御しようと試み
たが、それだけでは充分な効果が得られなかった。そこ
でざらに本発明者等がざらに実験・検討を重ねた結果、
ワークロール表面のうち、ス］〜リップ幅方向両端部の
内側もしくは外側でかつその両端部に近接する部分を局
部的に加熱することによって、ワークロールの熱膨張形
状を通りに制御し、これによって前述のような根端部の
厚みが局部的に厚くなる形状の異常なタラウンの発生を
防止することを見出し、この発明をなすに至ったのであ
る。

すなわち第１発明の熱間圧延方法は、ワークロール冷却
装置およびワークロールベンディング装置を備えた熱間
圧延機によって金属材料をス１へリップ状に熱間圧延す
るにあたり、上下一対のワークロールのいずれか一方ま
たは双方のワークロールにおける、ストリップの幅方向
両端部の内側もしくは外側の部分でしかもそのストリッ
プ両端に近い部分の表面を局部的に加熱しながら熱間圧
延することを特徴とするものである。

また第２発明の熱間圧延機は、ワークロール冷五〇装置
およびワークロールベンディング装置を備えた熱間圧延
機において、ワークロール表面の一部を局部的に加熱す
るための加熱装置を、上下一対のワークロールのうちい
ずれか一方または双方について各々少なくとも２基設け
、かつそれらの加熱装置をワークロールの長さ方向に移
動調整可能に閏成したことを特徴とするものである。

作　　　用 先ず熱間圧延時のワークロールの熱膨張について第１図
を参照して説明する。

第１図は熱間圧延時、特に圧延開始初期にお（プるスト
リップ１からワークロール２Ａ、２Ｂへの入熱によるワ
ークロールの温度分布を示すものでおって、第１図の上
段において破線は従来法の場合の温度分布を、実線はこ
の発明による場合の温度分布を示す。

ワークロール２Ａ、２Ｂの長さ方向の中心位置Ｃからロ
ールＤＭＤまでの間のワークロール全体はロール冷却水
によって平均的に冷却されており、一方中心位置Ｃから
板端（ストリップ幅方向端部位置）Ｅまでの間はストリ
ップ１からワークロール２△、２Ｂに定常的に入熱があ
る。したがってワークロールの長さ方向（バレル方向）
の熱伝導については、中心位置Ｃでは実質的に零でおる
が、従来法の場合、板ＯＲＥの付近ではストリップ１に
接しているＧＥの側からストリップに接していないＥＤ
の側への熱伝導が生じる。そのため従来法では第１図の
温度分布の破線で示すように、板端の付近でワークロー
ルの温度が低下している。本発明者等のシミュレーショ
ン結果によれば、ストリップ１に接しているＣＥの側で
熱伝導によってロール中心位置Ｃよりも温度が低くなる
領域は、仮１’ａＥからロール中心側へ必る距離！まで
の領１或ＡＥに限られ、その領域ＡＥの距離！は約１５
０ｎｕｎでほぼ一定であることが判明している。

このように従来法ではス１〜リップ１に接する領域ＧＥ
のうち板端Ｅ付近の八Ｅの領域で局部的にワークロール
温度が低くなっており、そのためＡＥの領域でのワーク
ロールの熱膨張量がＣＡの領域の熱膨張量よりも局部的
に小さくなる。その結果、従来法では第７図に示したよ
うに一対のワークロールの表面間の間隙は、ストリップ
に接している範囲内でも特に板端付近で局部的に大きく
なり、製品板の仮クラウン形状も幅方向両端付近で局部
的に厚くなる形状を里することになる。

なおロール組替直後や圧延休止後の圧延再開時の如く、
一旦ワークロールが冷却されてしまった後に改めて熱間
圧延を開始した場合でも、圧延本数が進めばストリップ
からの度重なる入熱によってワークロール全体がその内
部まで次第に温度上昇してその温度分布も次第に均一と
なって行くが、熱間圧延開始初期にはワークロール全体
がその内部まで未だ均一に温度上昇していないため、上
述のような傾向が強く表われる。本発明者等の実験によ
っても、第８図に示すように圧延開始直後の数本の圧延
時おいて前述のような異常クラウンが強く発生すること
が認められている。

一方、この発明の方法の場合、ワークロール表面におけ
るストリップの幅方向端部の内側もしくは外側でかつ板
端に近い位置、すなわち第１図にあけるＡＥの領域もし
くはＥＢの領域内を局部的に加熱している。このように
することによって、ストリップの幅方向両端位置近くで
ワークロールに入熱があることになり、そのため熱伝導
によってワークロール温度が低下する位置がス１〜リッ
プ板端Ｆよりも外側にずれ、第１図の実線で示すように
Ｂを中心とする位置で温度が低下する状態となる。すな
わち、Ａ　Ｆ　（７）領域でもＧＥの領域とはぼ等しい
ワークロール温度となり、その結果ＡＥの領域のワーク
ロール熱膨張φは０口の領域の熱膨張量とほぼ同等とな
る。したがって従来法場合の如＜ＡＥの領域でワークロ
ール表面間の間隙が急激に大ぎくなることがなく、第２
図上段に示すように、ワークロールの間隙は、ストリッ
プに接する全領域にわたって緩かなカーブを描き、その
結果ス１へリップのクラウン形状も特に板端において局
部的に厚くなるような異常な形状を呈することなく、第
２図下段に示すように全体的に緩かなカーブを描いたも
のとなる。　なお圧延荷重によるワークロールの撓みに
起因する全体的な板クラウンは、通常のワークロールベ
ンディング装置などによって制御され、したがって前述
のようなワークロールの局部加熱によって異常なりラウ
ンか抑制されると同時に、全体的なりラウン量も小ざい
値に制御することができるのである。

なおここで、前述のようにストリップの幅方向両端部付
近で局部的に加熱を施すワークロールは、上下一対のワ
ークロールのうちいずれか一方だけてあっても良いか、
もちろん双方について局部加熱を行なっても良い。

またワーロールに対し局部加熱を施す位置は、前述のよ
うにス１−リップの幅方向両端部の内側もしくは外側で
かつその両端に近接した位置であれば良いが、具体的に
はス１〜Ｉノツプの幅方向両端から内側１５０Ｍ以内、
外側２００順以内の範囲内が望ましい。内側１５０簡を
越える位置で加熱すれば逆に異常な板クラウンを発生さ
せることになり、一方性側２００ｍを越える位置で加熱
してもストリップ幅方向両端付近での熱膨張量を前述の
ように制御して異常な仮クラウンの発生を防止し１ｑる
効果が充分に１ｑられなくなり、いたずらに加熱のため
のエネルキコストが増すだけでおる。

ところで実際の熱間圧延機においては、同じ熱間圧延機
で種々の幅のストリップを圧延する必要がある。一方前
）ホのように仮クラウン制御のためのワークロール局部
加熱の位置は、ス１〜リップの幅方向両端に近接した位
置（望ましくは内側１５０馴〜外側２００馴以内の位置
）で必るから、ストリップの幅に応じてワークロール局
部加熱位置を変える必要がある。そこでこの発明の方法
を実施するための熱間圧延機、すなわち第２発明の熱間
圧延機においては、ワークロール局部加熱のための加熱
装置を、ワークロールの長さ方向に位置調整可能に設置
しておく。このようにすることによって、スｌ〜リップ
の幅が変わった場合でも、そのストリップ幅に応じて局
部加熱装置をワークロールの長さ方向に移動調整して、
そのストリップの幅方向両端部の内側もしくは外側でか
つス１ヘリツブ両端に近接した位置にセットし、その位
置でワークロールを局部加熱することができる。したが
って種々の異なる幅のストリップを圧延する場合も、ワ
ークロールにおけるストリップ幅方向両端近くの部分で
の熱膨張量を制御して、異常な板クラウンの発生を確実
に防止することが可能となる。

実施例 以下にアルミニウムス１〜リップの熱間圧延にこの発明
を適用した実施例を記す。

第３図にこの実施例で使用した熱間圧延機の具体的構成
を略解的に示す。第３図に示される熱間圧延機は上下一
対のワークロール２Ａ、２Ｂ、上下一対の中間ロール３
Ａ、３Ｂ、上下一対のバックアップロール４Ａ、４Ｂか
らなる６重式圧延機（６）（ｉミル）の構成とされてお
り、各ワークロール２Ａ、２Ｂのバレル面に対向する位
置には、ワークロールバレル面の局部加熱を行なうため
の加熱装置として、ワークロールバレル面に高温蒸気を
局部的に吹付ける蒸気噴霧ノズル５がそれぞれ１本のワ
ークロールに対し２台ずつ対設されている。これらの各
蒸気噴霧ノズル５は、ワークロール２Ａ、２Ｂに対し平
行に設けられた支持案内軸６にワークロール２Ａ、２Ｂ
の長さ方向に囲動・固定可能に取付けられている。そし
て各蒸気噴霧ノズル５には、高温蒸気源７から蒸気配管
８を介して高温蒸気が供給されるにうになっている。

なお蒸気配管８の中途には蒸気流儀調整弁９が設けられ
ている。なおまた、各ワークロール２Ａ、２Ｂには、図
示しないロールベンディング装置によりロールペンディ
ングカＦが与えられるようになっており、また各ワーク
ロール２Ａ、２Ｂは図示しないロール冷却装置によって
ほぼ全長にわたり均一に冷却されるようになってる。

以上のような熱間圧延機を用いて第１表に示すような条
件で熱間圧延を行なった。なお蒸気＠霧ノズル５による
ロークロール局部加熱位置は、第４図に示すようにスト
リップ１の両端から外側へ１５０ｔｒ踊の位置とした。

また噴霧蒸気の温度は１５０〜２００’Ｃ程度とした。

ざらに噴霧蒸気流山の調整については、第５図に示すよ
うに圧延されたストリップの板厚をＸ線厚み計１０にて
オンラインで計測して幅方向両端の仮クラウンｆｆ１（
Ｅ値）を実測し、そのＥ値に応じて制御装置１１により
蒸気流用制御弁９の開度を制御し、これによってＥ値に
応じた最適な量の高温蒸気を吹付けることとし第１表 以上のようにして熱間圧延を実施した結果、第２図に示
すように、ストリップ両端付近で板厚みが急激に増大す
るような異常な板クラウンの発生を招くことなく、滑ら
かに一方向への曲率を描く正常な板クラウンを得ること
ができた。なお全体的なりラウンについては、ロールベ
ンディング装置および中間ロールシフトによって制御し
た。

なお以上の実施例においては、ワークロール局部加熱の
ために高温蒸気をロール表面に局部的に噴霧することと
したが、それに限らず、バーナによる加熱、誘導ｈＯ熱
等を適用できることは勿論である。なお高温水による加
熱も考えられるが、実際上ワークロールの表面温度は８
０〜１２０°Ｃでおり、したがって高温水では充分な加
熱効果は１９られない。

また局部加熱のための加熱装置は、前述の実施例ではワ
ークロール２Ａ、２Ｂと平行に配設された支持案内軸６
に取付けた構成としているが、これに限らず例えば通常
の圧延波に付属されている畳ナイドガイドにロール長さ
方向へ位置調整可能に取付けても良い。

ざらに、前記実施例では６重式圧延機に適用した場合を
示したが、４重式圧延機、あるいはＶＣミルに適用して
も良いことは勿論で市る。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明の熱間圧延方法
によれば、ストリップの幅方向両端で板厚が厚くなるよ
うな異常な仮クラウンの発生を防止して、滑らかかつ緩
やかな一方向の曲率を描く正常な仮クラウンを（％るこ
とかでき、したがって異常なりラウンによる製品圧延板
の品質不良などの発生を有効に防止できる。

またこの発明の熱間圧延機によれば、ストリップの幅が
異なってもそれに応じてワークロール局部加熱位置を調
整できるため、いずれの板幅のストリップの圧延の場合
も前述のように滑らかかつ緩やかな一方向の曲率を描く
正常な仮クラウンをｊ５することか可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法および従来法における熱間圧延
時のワークロールの長さ方向の温度弁イ「を示す線図、
第２図はこの発明の方法におけるクラウン形状を示す線
図、第３図はこの発明の方法の実施に使用される熱間圧
延機の一例の主要部を示す略解的な斜視図、第４図は同
上熱間圧延機の位置関係を示す略解的な正面図、第５図
は実施例における蒸気流小制御系統を示す略解図、第６
図は一般的な正常クラウン形状を示す斜視図、第７図は
従来法による異常クラウン形状を示す線図、第８図は従
来法による異常なワークロール間の間隙を示す線図でお
る。 １・・・ストリップ、　２Ａ、２Ｂ・・・ワークロール
、３Ａ、３Ｂ・・・中間ロール、　４Ａ、４Ｂ・・・バ
ックアップロール、　５・・・局部加熱装置の一例とし
ての蒸気噴霧ノズル。 出願人　　スカイアルミニウム株式会社代理人　　弁理
士　費　１）武　久 （ほか１名） 第１図 １１・ 第２図 第４図 第５図 第６図 クツラン最＝　ｔ、Ｃ−に 第７図 、スト）ワ７°幅力向仇ｌ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワークロール冷却装置およびワークロールベンデ
   ィング装置を備えた熱間圧延機によって金属材料をスト
   リップ状に熱間圧延するにあたり、上下一対のワークロ
   ールのいずれか一方または双方のワークロールにおける
   、ストリップの幅方向両端部の内側もしくは外側の部分
   でしかもそのストリップ両端に近い部分の表面を局部的
   に加熱しながら熱間圧延することを特徴とする熱間圧延
   方法。
2. （２）ワークロール冷却装置およびワークロールベンデ
   ィング装置を備えた熱間圧延機において、ワークロール
   表面の一部を局部的に加熱するための加熱装置を、上下
   一対のワークロールのうちいずれか一方または双方につ
   いて各々少なくとも２基設け、かつそれらの加熱装置を
   ワークロールの長さ方向に移動調整可能に構成したこと
   を特徴とする熱間圧延機。