JPWO2011122069A1 - 金属板材の圧延機および圧延方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、上下作業ロール間の開度を大きく取ることができるとともに、高応答かつ強力なロールベンディング力を付与できる圧延機を提供することを課題とする。課題を解決するために、本発明が提供する圧延機は、上下一対の作業ロールとこれらをそれぞれ支持する上下一対の補強ロールを有する金属板材の圧延機であって、前記上下作業ロールにそれぞれインクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーが、圧延機ハウジングの内側に突出したプロジェクトブロックに配備され、下作業ロール胴部に負荷される圧延方向力が、前記プロジェクトブロックと下作業ロールチョックとの接触面によって支持され、上作業ロール胴部に負荷される圧延方向力が、前記プロジェクトブロックの上方に位置する圧延機ハウジングウィンドウと上作業ロールチョックとの接触面によって支持されることを特徴とする金属板材の圧延機である。

Description

本発明は、金属板材の圧延機であって、高応答性を有し、強力なロールベンディング力を付与できる圧延機に関する。特に、厚板圧延機あるいは薄板熱間圧延の粗圧延機に好適な、上下作業ロール間の最大開度を大きく取ることができるとともに、強力なロールベンディング力を付与できる圧延機に関する。
さらに、本発明は、高応答で、かつ強力な板クラウン・形状制御機能を付与できる、上記圧延機を用いた圧延方法にも関する。

金属板材の圧延作業においては、圧延板のクラウンおよび形状が重要な品質指標となっており、板クラウン・形状制御に関する技術が数多く開示されている。
しかしながら、例えば、厚板圧延機あるいは薄板熱間圧延の粗圧延機のように板厚の厚い製品を多パスのリバース圧延で製造する圧延機では、上下作業ロール間の間隙（ロール開度）を圧延素材の板厚よりも大きくとる必要がある。このため板クラウン・形状制御装置には圧延機設備設計上の制約が課せられる。

例えば、特許文献１には、複数パスで所定の板厚に圧延する厚板圧延において、形状制御装置として作業ロールベンディング装置を用い、前パスでの圧延実績値を基にロールベンディング力を制御する圧延方法が開示されている。
特許文献１に開示されている圧延機型式は４段圧延機であり、その圧延機形式は図１４に示す構造である。図１４の圧延機にディクリースベンディング装置を配置したのが図１０に示す圧延機となる。両圧延機は、基本的には同じ構造である。すなわち、上作業ロールチョック３−１を上補強ロールチョック４−１に繋がるアーム部が保持する形式である。このアーム部に上作業ロール１−１のインクリースベンディング装置６−１、６−２が組み込まれている。このような形式とすることで、大きなロール開度をとることができる。

図１０や図１４の圧延機では、下作業ロール１−２のインクリースベンディング装置６−３、６−４は圧延機ハウジング９に繋がるプロジェクトブロックに組み込まれている。これ以外に大きなロール開度をとることができる圧延機形式としては、図１１に示すように、上下とも補強ロールチョック４−１、４−２が作業ロールチョック３−１、３−２を保持する圧延機も存在する。

なお、インクリースベンディング装置とは、ロール開度を大きくする方向の力を作業ロールチョックに与える油圧装置を意味している。インクリースベンディング装置とは、そのアクチュエータである油圧シリンダーを含む装置の総称である。しかし、本発明では、説明を簡単にするため、インクリースベンディング装置とは、特に断りの無い限り、そのアクチュエータである油圧シリンダーを指すものとする。インクリースベンディング装置によって作業ロールに負荷される力をインクリースベンディング力と称する。
一方、ロール開度を小さくする方向の力を作業ロールチョックに与える油圧装置をディクリースベンディング装置、そして、これによって作業ロールに負荷される力をディクリースベンディング力と称する。また、ディクリースベンディング装置とは、そのアクチュエータである油圧シリンダーを含む装置の総称である。しかし、本発明では、説明を簡単にするため、ディクリースベンディング装置とは、特に断りの無い限り、そのアクチュエータである油圧シリンダーを指すものとする。

特許文献２には、図１２に示すように、作業ロールのインクリースベンディング装置６−１、６−２が作業ロールチョック３−１、３−２に組み込まれた圧延機が開示されている。

特許文献３は、ロールクロス方式の圧延機が開示されている。この圧延機も、図１２に示すようにインクリースベンディング装置６−１、６−２が作業ロールチョック３−１、３−２に組み込まれている。

特許文献４には、図１３に示すように、作業ロールシフト機能を有する圧延機が開示されている。この圧延機は、インクリースベンディング装置６−１、６−２が圧延機ハウジングと一体のプロジェクトブロック５−１、５−２に組み込まれている。なお、特許文献４に開示されている圧延機では、インクリースベンディング装置の油圧シリンダーがロール軸方向に複数個配備され、作業ロールシフト時に偏荷重がかからないように工夫されている。
なお、一般的に厚鋼板の圧延機は、図１４に示すようにディクリースベンディング装置がない。（特許文献１、２、３，４参照）
しかし、本発明に係る圧延機は、強力な板クラウン・形状制御機能を付与するため、ディクリースベンディング装置を有することを前提としている。そのため、図１０、図１１、図１２、図１３は、ディクリースベンディング装置を有している場合を示している。

特開平６−８７０１１号公報 特開昭６２−２２０２０５号公報 特開平６−１９８３０７号公報 特開平４−５２０１４号公報

特許文献１に開示されているような典型的な厚板圧延機（図１０、図１１に示す圧延機）は、ロール開度を大きくとれることを最優先として設計されている。すなわち、圧下装置１１によって上下位置が設定・制御される上補強ロールチョック４−１に繋がるアーム部が上作業ロールチョック３−１を保持する構造となっている。そして、構造上大きさに制約のある当該アーム部にインクリースベンディング装置６−１、６−２を組み込むため、大容量の油圧シリンダーを組み込むことが困難である。このため、強力なロールベンディング力を付与することができない。

例えば、作業ロール直径８００ｍｍ程度のホットストリップミル仕上圧延機でも２００ｔｆ／ｃｈｏｃｋを超える能力の作業ロールベンディング装置が実用化されている。これに対して、作業ロール直径１０００ｍｍ程度の厚板圧延機でも２００ｔｆ／ｃｈｏｃｋ程度の作業ロールベンディング装置しか実用化されていない。ロール直径の対比から、もっと大容量のロールベンディング力が必要なことは明白である。

ここで、ロールベンディング効果の指標となるロールたわみは、負荷された曲げモーメントが同じであればロールの断面二次モーメントに反比例する。したがって、作業ロール直径１０００ｍｍの厚板圧延機のロールベンディング効果は、作業ロール直径８００ｍｍのホットストリップミル仕上げ圧延機に比べて約６０％も劣ることになる。

このため、厚板圧延機の板クラウン・形状制御装置としては、ロールクロス機能やロールシフト機能が実用化され主に活用されている。作業ロールベンディング装置が使用されることはあまりない。
しかしながら、ロールクロス機能やロールシフト機能は、圧延中に迅速に設定変更することが困難である。従って、圧延中の外乱因子を取り除くことが不可能であるため、形状制御端としては不完全と言わざるを得ない。

一方、特許文献２および３に開示されている圧延機（図１２）のすようにインクリースベンディング装置６−１、６−２が作業ロールチョック３−１、３−２に組み込まれている場合は、油圧シリンダーのストロークを長くとることができる。これによって大きなロール開度を実現できる。さらに大容量の油圧シリンダーを組み込むことも可能となるので、厚板圧延機でも実用的な作業ロールベンディング効果を期待できる。
一方、作業ロール１−１、１−２は圧延操業によって補強ロールより損耗しやすいために定期的なロール組み替えが必要である。このため、その組み替え作業の度にインクリースベンディング装置の油圧配管を着脱しなければならない。これによってロール組み替え時間が長くなるだけでなく、配管着脱時に油圧配管内に微小異物が混入する可能性が高くなる。
このため、この圧延機では、高応答油圧制御のためのサーボバルブを採用することができない。また、配管着脱を容易にするために柔構造かつ着脱自在な油圧配管（フレキシブル配管等）を介してそれぞれの油圧制御弁に接続しなければならない。また、フレキシブル配管を採用すると、柔構造であるが故に油圧の変動を吸収緩和してしまうこともある。したがって、応答性の高いロールベンディング装置とすることが困難となる。

他方、特許文献２および４に開示されている圧延機は（図１３）インクリースベンディング装置６−１、６−２が圧延機ハウジング９に繋がるプロジェクトブロック５−１、５−２に組み込まれている。このため、ロール組み替え作業の度にインクリースベンディング装置の油圧配管を着脱する必要がない。したがって、この圧延機は、応答性の高いロールベンディング装置とすることができる。そのため、ホットストリップミル仕上圧延機に多用されている。
しかしながら、この圧延機は、上作業ロール１−１に作用するオフセット分力等の圧延方向力を支持するのは作業ロールチョック３−１とプロジェクトブロック５−２との接触面である。そのため、圧下装置１１を操作してロール開度を大きくすると、作業ロールの回転中心が該接触面の外側となって作業ロールチョック３−１の姿勢が不安定となる。結果として、大きなロール開度をとることができない。このため、大きなロール開度が必要な厚板圧延機ではこの圧延機が採用されることはほとんどない。

上記のように、ロール開度を大きくとることのできる圧延機において、応答性が高く強力な作業ロールベンディング装置を組み込むことのできる圧延機は従来技術では存在しない。本発明の解決すべき課題は、上下作業ロール間の開度を大きく取ることができるとともに、高応答かつ強力なロールベンディング力を付与できる圧延機を提供することである。

本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意検討を重ねた結果、ハウジングからその内側方向に突出するプロジェクトブロックを、パスラインに対して下側にシフトし、パスラインに対して上下非対称にするように設置することにより、以下のことが可能となることを見出した。
（ａ）上作業ロールチョックにかかる圧延方向力を常にハウジングで受ける構造とできること。これにより、ロール開度にかかわらず安定して作業ロールチョックを支えることができる。
（ｂ）上記プロジェクトブロックに、上下インクリースベンディング装置を組み込むことができること。これにより、大容量・大ストロークの強力ベンディング装置を備えることができる。
（ｃ）また、インクリースベンディング装置をプロジェクトブロックに組み込むことで、油圧配管を固定化でき、サーボバルブを適用することができること。これにより高応答のインクリ−スベンディング力の制御が可能となる。
また、これらの装置上の発明により、以下の圧延機操業方法が可能となることも見出した。
（ｄ）応答性の低いディクリースベンディング装置であっても、応答性の速いインクリースベンディング装置との協働により、高応答のベンディング力制御が可能となること。これにより、製品品質、圧延歩留が大きく改善される。
本発明は、これら知見を基に成されたものであり、その要旨は、以下のとおりである。

（１）上下一対の作業ロールとこれらをそれぞれ支持する上下一対の補強ロールを有する金属板材の圧延機であって、上下作業ロールにそれぞれインクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーが、圧延機ハウジングの内側に突出したプロジェクトブロックに配備され、下作業ロール胴部に負荷される圧延方向力が、前記プロジェクトブロックと下作業ロールチョックとの接触面によって支持され、上作業ロール胴部に負荷される圧延方向力が、前記プロジェクトブロックの上方に位置する圧延機ハウジングウィンドウと上作業ロールチョックとの接触面によって支持されることを特徴とする金属板の圧延機。
前記したように、インクリースベンディング装置とは、そのアクチュエータである油圧シリンダーを含む装置の総称である。しかし、本発明では、説明を簡単にするため、インクリースベンディング装置とは、特に断りの無い限り、そのアクチュエータである油圧シリンダーを指すものとする。

（２）上作業ロールにインクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーと、下作業ロールにインクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーとが、前記プロジェクトブロック内において平面図上で異なる位置に配備されていることを特徴とする（１）に記載の金属板の圧延機。

（３）上作業ロールにディクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーが、上補強ロールチョックに配備されていることを特徴とする（１）または（２）に記載の金属板の圧延機。
インクリースベンディング装置と同様に、本発明では、ディクリースベンディング装置とは、そのアクチュエータである油圧シリンダーを含む装置の総称である。しかし、本発明では、説明を簡単にするため、ディクリースベンディング装置とは、特に断りの無い限り、そのアクチュエータである油圧シリンダーを指すものとする。
（４）下作業ロールにディクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーが、下補強ロールチョックまたは前記プロジェクトブロックの下方に位置する第２のプロジェクトブロック（例えば、図４の５−３，５−４）に配備されていることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の金属板の圧延機。

（５）前記（３）に記載の金属板材の圧延機を用いて行う金属板材の圧延方法であって、
圧延開始前に、インクリースベンディング力とディクリースベンディング力の双方を作用させ、合力としてロールバランス力に相当するロールベンディング力を作業ロールチョックに作用させる。
その後、ディクリースベンリング力を所定の圧延中ディクリースベンディング力になるように変化させつつ、ディクリースベンディング力とインクリースベンディング力の合力がロールバランス力を維持するようにインクリースベンディング力を、変化させる。このステップは、最初からディクリースベンリング力を所定の圧延中ディクリースベンディング力とし、ディクリースベンディング力とインクリースベンディング力の合力がロールバランス力となるようにインクリースベンディング力を作業ロールチョックに作用させておけば、省略することができる。
その後、圧延開始時に、ディクリースベンディング力を前記所定の圧延中ディクリースベンディング力を保持する制御を継続しつつインクリースベンディング力を変化させ、合力として所定の圧延中作業ロールベンディング力が作業ロールチョックに作用する状態にする。
圧延中は、前記所定の圧延中作業ロールベンディング力を維持するように圧延を行い、
その後、圧延終了時に、インクリースベンディング力を変化させ、ディクリースベンディング力との合力としてロールバランス力に相当するロールベンディング力を作業ロールチョックに作用させ、この状態で金属板材の圧延を終了する。
その後、前記合力としてのロールバランス力を維持するように、ディクリースベンディング力とインクリースベンディング力を減少させる。このステップも、ディクリースベンリング力を所定の圧延中ディクリースベンディング力を維持するようにし、ディクリースベンディング力とインクリースベンディング力の合力がロールバランス力となるようにインクリースベンディング力を作業ロールチョックに作用するのであれば、省略することができる。
以上のことを特徴とする金属板材の圧延方法である。

（６）ディクリースベンディング力を発生する油圧シリンダー内あるいは該油圧シリンダーにつながる油圧配管内の油圧を測定し、その測定値に基づき、合力として作業ロールチョックに作用するロールベンディング力が所定の値になるようにインクリースベンディング力を制御することを特徴とする（５）に記載の金属板材の圧延方法。

本発明に係る圧延機は、図１に示すように、上作業ロール１−１の胴部に負荷される圧延方向力を、上作業ロールチョック３−１とプロジェクトブロック５−２より上方のハウジングウィンドウとの接触面によって支持する構造である。そのため、大きなロール開度をとることができるとともに、強力なロールベンディング力も得ることができる。
そして、作業ロールの組み替え作業の度にインクリースベンディング装置の油圧配管を着脱する必要がない。このために、インクリースベンディング装置に固定油圧配管を介してそれぞれの油圧制御弁に接続することができ、高応答油圧制御のためのサーボバルブを採用することができ、応答性の高いインクリースベンディング装置とすることができる。

本発明に係る圧延方法は、応答性の低いディクリースベンディング装置を配備せざるを得ない場合であっても、これを応答性の高いインクリースベンディング装置が補償して、高応答かつ強力な板クラウン・形状制御機能を付与することができる。
したがって、圧延材入側板厚や圧延材温度等の圧延中に変動する外乱に対しても良好な板クラウン・形状を造り込むことが可能であり、製品品質および歩留を大きく改善することができる。

本発明に係る圧延機の構造の一例を示す側面図である。 上下のインクリースベンディング装置の配置例を示す透視平面図である。 上下のインクリースベンディング装置の配置例を示す透視平面図である。 本発明に係る圧延機の構造の別の一例を示す側面図である。 本発明に係る圧延方法の操作フローの一例を示す図である。 図５の操作フローに伴うロールベンディング力等の時系列変化を示す図である。 ディクリースベンディング装置の応答性が低い場合のロールベンディング力等の時系列変化を示す図である。 本発明に係る圧延方法の操作フローの別の一例を示す図である。 図８の操作フローに伴うロールベンディング力等の時系列変化を示す図である。 従来技術に係る圧延機の構造を示す側面図である。 従来技術に係る圧延機の構造を示す側面図である。 従来技術に係る圧延機の構造を示す側面図である。 従来技術に係る圧延機の構造を示す側面図である。 従来技術に係る圧延機の構造を示す側面図である。

以下、図１〜１３を参照して、本発明に係る圧延機および該圧延機を用いた圧延方法について説明する。
図１は本発明に係る圧延機の構造の一例を示す側面図である。当該図に示すように、本発明に係る圧延機は、上下一対の作業ロール１−１、１−２とこれらをそれぞれ支持する上下一対の補強ロール２−１、２−２を備えた圧延機である。
そして、本発明に係る圧延機は、上作業ロール１−１にインクリースベンディング力を負荷する上インクリースベンディング装置６−１、６−２と、下作業ロール１−２にインクリースベンディング力を負荷する下インクリースベンディング装置６−３、６−４を、ハウジング９の内側に突出したプロジェクトブロック５−１、５−２に配備した圧延機である。

この点については、図１３に示す従来の圧延機と同じである。しかしながら、本発明に係る圧延機は、抜本的な見直しを行って、図１３に示す従来の圧延機の問題点を解決している。即ち、圧延機の構造設計上の観点、特にロール開度を大きくとるための観点から、プロジェクトブロック５−１、５−２の位置、ならびに上作業ロールチョック３−１の形状などを変えた。

図１３に示す従来の圧延機では、大きなロール開度をとることができない。この圧延機は、プロジェクトブロック５−１、５−２を被圧延材１０の通過する位置（パスライン）に対してほぼ上下対称になるように配置している。このため、上作業ロールチョック３−１とプロジェクトブロック５−２とが接触する接触面によって、上作業ロール１−１に作用するオフセット分力等の圧延方向力、すなわち、被圧延材１０や上補強ロール２−１等から上作業ロール１−１の胴部に負荷される圧延方向力を支持する構造だからである。
この構造では、ロール開度を大きくするにしたがい、上作業ロール１−１の回転中心位置（圧延方向力の作用点）と上作業ロールチョック３−１が上方に移動し、前記圧延方向力を支持するプロジェクトブロック５−２との接触面積が減少する。したがって、ロール開度を大きくするにしたがって上作業ロールチョック３−１の姿勢が不安定となり、大きなロール開度をとることができない。

本発明に係る圧延機は上記問題点を解決する。本発明に係る圧延機は、図１に示すように、ハウジング９からその内側方向に突出するプロジェクトブロック５−１、５−２を、パスラインに対して下側にシフトした位置に配置する。すなわち、図１３に示す従来の圧延機とは異なり、パスラインに対して上下非対称になるように、プロジェクトブロック５−１、５−２を配置する。さらに、上作業ロールチョック３−１は、プロジェクトブロック５−２に接触し圧延力を支えるのではなく、ハウジングウィンドウに接触して圧延力を支えるようにした。

これにより、本発明に係る圧延機では、上作業ロールチョック３−１とプロジェクトブロック５−２より上方のハウジングウィンドウ１２との接触面によって、上作業ロール１−１に作用するオフセット分力等の圧延方向力、すなわち、被圧延材１０や上補強ロール２−１等から上作業ロール１−１の胴部に負荷される圧延方向力を支持する。
このような構造にすれば、圧延機の圧下装置１１を操作してロール開度を大きくしても、上作業ロールチョック３−１とハウジングウィンドウとが接触する面積は一切変化しない。したがって、上作業ロールチョック３−１の姿勢は、ロール開度にかかわらず常に安定して保持されることになる。

図１３に示すように、上下のインクリースベンディング装置をプロジェクトブロックに配備した圧延機は周知ではある。しかし、本発明に係る圧延機は、プロジェクトブロック５−１、５−２の位置、ならびに上作業ロールチョック３−１の形状について抜本的な見直しを行って、上作業ロール１−１の胴部に負荷される圧延方向力を、上作業ロールチョック３−１とプロジェクトブロック５−２の上方のハウジングウィンドウ１２との接触面で支持する構造としたので、大きなロール開度をとることができる。
さらに、本発明に係る圧延機では、上作業ロール１−１にインクリースベンディング力を負荷する上インクリースベンディング装置６−１、６−２と、下作業ロール１−２にインクリースベンディング力を負荷する下インクリースベンディング装置６−３、６−４を、ハウジング９の内側に突出したプロジェクトブロック５−１、５−２に配備している。そのため、作業ロールの組み替え作業の度にインクリースベンディング装置の油圧配管を着脱する必要がなく、応答性の高いインクリースベンディング装置とすることができる。これは、固定配管された油圧配管を介してそれぞれの油圧制御弁に接続することができ、高応答油圧制御のためのサーボバルブを採用することができるからである。

なお、本発明に係る圧延機において、下作業ロール１−２の胴部に負荷される圧延方向力は、下作業ロールチョック３−２とプロジェクトブロック５−２との接触面によって支持される。このため、図１に示す本発明に係る圧延機は、下作業ロールチョック３−２のプロジェクトブロック５−１、５−２に挟み込まれる部分の高さを大きくしている。
また、ロール開度は、主に上作業ロールチョックを上下に移動させることにより調整するので、下作業ロールチョックの上下の移動量は少ない。そのため、ロール開度が大きくなるにしたがい、下作業ロールの姿勢が不安定になることはない。

図２は上下のインクリースベンディング装置の配置例を示す断面平面図である。つまり、プロジェクトブロック５−１、５−２のパスライン高さの断面図である。
本発明に係る圧延機では、上下のインクリースベンディング装置を、プロジェクトブロックの断面平面図上で互いにずらして配備することが望ましい。例えば、図２に示すように、上インクリースベンディング装置６−１、６−２と、下インクリースベンディング装置６−３、６−４とを、作業ロール１−２の軸方向にシフトした位置関係となるように配備することが望ましい。このようにすれば、上下のインクリースベンディング装置が互いに干渉しない。上インクリースベンディング装置６−１、６−２のストロークを大きくして、さらに大きなロール開度をとることができる。
なお、図２では下インクリースベンディング装置６−３、６−４は入側、出側それぞれ油圧シリンダーを２本としている。しかし、油圧シリンダーを１本として上インクリースベンディング装置６−１、６−２と干渉しないように作業ロール１−２の軸方向に異なる位置に配置することでも同様の効果を得ることができる。

図３も上下のインクリースベンディング装置の配置例を示す断面平面図である。つまり、プロジェクトブロック５−１、５−２のパスライン高さの断面図である。当該図に示すように、上インクリースベンディング装置６−１、６−２と、下インクリースベンディング装置６−３、６−４とを、圧延方向にシフトした位置関係としてもよい。このような配置でも上下のインクリースベンディング装置は互いに干渉しない。上インクリースベンディング装置６−１、６−２のストロークを大きくして、さらに大きなロール開度をとることができる。

ここまでは、主に解決課題の一つである大きなロール開度を得る観点から、本発明に係る圧延機の構造について説明してきた。次に、この構造によれば、もう一つの解決課題である強力なロールベンディング力の付与についても容易に達成できることを説明する。

図１０、図１１はいずれも従来技術に係る圧延機であり、いずれの圧延機もロール開度を大きくとることができる。
しかしながら、これらの従来の圧延機では、強力なロールベンディング力を付与することができない。これは、上補強ロールチョック４−１から下方に突出したアーム部に、上インクリースベンディング装置６−１、６−２を組み込む構造であるため、大容量および大ストロークの上インクリースベンディング装置６−１、６−２を配備することができないからである。また、これらの圧延機は、上補強ロールチョックからアーム部を出すため、上ディクリースベンディング装置の設置スペースがロールの軸心に寄ってしまう。そのため、上補強ロールの軸受けと干渉するので、大容量の上ディクリースベンディング装置７−１、７−２を配備することができないからである。

一方、図１に示すように本発明に係る圧延機では、圧延機のハウジング９からその内側方向に突出するプロジェクトブロック５−１、５−２に、大容量・大ストロークの上インクリースベンディング装置６−１、６−２を配備することができる。
また、本発明に係る圧延機は、上補強ロールチョック４−１には図１０、図１１に示す圧延機のようなアーム部を備えない。このため、上補強ロールチョック４−１の上補強ロールの軸受けと干渉しない位置に、大容量の上ディクリースベンディング装置７−１、７−２を配備することができる。これにより、上作業ロール１−１に大きなディクリースベンディング力を負荷することが可能となる。

すなわち、プロジェクトブロック５−１、５−２の位置、ならびに上作業ロールチョック３−１の形状について抜本的な見直しを行って、上作業ロール１−１の胴部に負荷される圧延方向力を、上作業ロールチョック３−１とハウジングウィンドウ１２との接触面によって支持する構造とした本発明に係る圧延機によれば、大きなロール開度をとることができるとともに、強力なロールベンディング力の付与もできる。
また、作業ロールの組み替え作業の度にインクリースベンディング装置の油圧配管を着脱する必要がない。このために、それぞれのインクリースベンディング装置６−１〜６−４には、固定油圧配管を介してそれぞれの油圧制御弁に接続することができ、高応答油圧制御のためのサーボバルブを採用することができる。したがって、応答性の高いインクリースベンディング装置とすることができる。

図４は本発明に係る圧延機の別の一例を示す側面図である。図４に示す圧延機は、上ロール系は図１と同じ構成であるが、下ロール系が異なる構成となっている。図１に示す圧延機は、下作業ロールにディクリースベンディング力を負荷する下ディクリースベンディング装置７−３、７−４を下補強ロールチョック４−２に配備している。それに対し、図４に示す圧延機は、下ディクリースベンディング装置７−３、７−４を、プロジェクトブロック５−１、５−２の下方に位置する専用のプロジェクトブロック５−３、５−４に配備している。

ところで、図１に示す圧延機のように下ディクリースベンディング装置７−３、７−４を下補強ロールチョック４−２に配備すると、下補強ロール２−２を組み替える際にはディクリースベンディング装置の油圧配管を着脱しなければならない。つまり、着脱時には油圧配管内に微小な異物が混入する可能性が高い。
このために、一般に高応答油圧制御のためのサーボバルブを採用することが困難となる上、フレキシブル配管を一部に採用しなければならない場合もある。
したがって、固定配管やサーボバルブを採用した場合と比較すると、ロールベンディング装置の応答性は低くならざるを得ない。

これに対し、図４に示す圧延機によれば、下補強ロール２−２を組み替える際に生じる上記問題を解決することができる。専用のプロジェクトブロックに配備する下ディクリースベンディング装置の油圧配管には高応答油圧制御のためのサーボバルブを採用でき、フレキシブル配管を使用せずに済むからである。このために、下補強ロール２−２の組み替えが容易になるとともに応答性の高いロールベンディング装置とすることができる。

次に、本発明に係る圧延方法について説明する。図１、図４に示すように上ディクリースベンディング装置７−１、７−２を上補強ロールチョック４−１に配備した場合、上補強ロール２−１を組み替える際にはディクリースベンディング装置の油圧配管を着脱しなければならず、着脱時には油圧配管内に微小な異物が混入する可能性が高い。
このため、一般に高応答油圧制御のためのサーボバルブを採用することが比較的困難となる。また、配管着脱を容易にするためにフレキシブル配管等のように柔構造かつ着脱自在な油圧配管を介してそれぞれの油圧制御弁に接続しなければならない。フレキシブル配管等の柔構造かつ着脱自在な油圧配管を採用する場合には、柔構造であるが故に油圧の変動を吸収し、または緩和してしまうこともある。
したがって、上ディクリースベンディング装置７−１、７−２を上補強ロールチョック４−１に配備したような場合には、固定配管やサーボバルブを採用した場合と比較すると、ロールベンディング装置の応答性は低くならざるを得ない。

ところで、ディクリースベンディング力は圧延荷重が負荷されていないアイドル時に負荷することができない。そのため、ディクリースベンディング力を適用する場合は、ロールバランスをとるアイドル状態から圧延開始までに、迅速にディクリースベンディング力を設定し、さらに圧延終了時に迅速にロールバランス状態に戻す必要がある。
したがって、ロールベンディング力の変更を応答性に劣るディクリースベンディング装置による制御で実施すると、圧延材の先尾端において所定のディクリースベンディング力が負荷されずに形状不良部が長くなる可能性がある。

本発明に係る圧延方法は上記課題を解決するものである。すなわち、上ディクリースベンディング装置７−１、７−２を上補強ロールチョック４−１に配備した本発明に係る圧延機を用いた圧延方法であって、当該圧延機に生じ得る上記課題を解決する圧延方法である。

前記したように、上ディクリースベンディング装置７−１、７−２を上補強ロールチョック４−１に配備した圧延機においては、ディクリースベンディング装置の応答性が悪くなる場合がある。
しかし、本発明に係る圧延機では、ハウジング９からその内側方向に突出するプロジェクトブロック５−１、５−２に、上インクリースベンディング装置６−１、６−２を配備する構造であるため、大容量・大ストロークの上インクリースベンディング装置６−１、６−２とすることができる。
しかもロール組み替え作業の度にインクリースベンディング装置の油圧配管を着脱する必要がないので、固定油圧配管やサーボバルブを採用することができ、これにより応答性の高いインクリースベンディング装置とすることができる。
本発明に係る圧延方法は、板クラウン・形状制御の目的で作業ロールにディクリースベンディング力を作用させる場合に、圧延開始時および圧延終了時のロールベンディング力の変更を、応答性の高いインクリースベンディング装置を用いて行い、ディクリースベンディング装置の応答性を補償するものである。

図５は本発明に係る圧延方法の操作フローの一例を示す図である。つまり、応答性の高いインクリースベンディング装置とこれに比べてやや応答性の低いディクリースベンディング装置の操作フローを示す図である。
また、図６にこの圧延方法における、一本の圧延材に対するロールベンディング力等の時系列変化を示す。図６は上から、圧延荷重、インクリースベンディング装置の出力、ディクリースベンディング装置の出力、それらの合力である作業ロールベンディング力の時系列変化を示している。以下、図５、６に基づいて説明する。
まずは圧延開始前に、次に圧延する圧延材に対応する圧延中作業ロールベンディング力の設定値Ｆ_Ｒを演算・出力する。ここではＦ_Ｒが負の値、すなわちディクリースベンディング力と演算されたものとする。なお、本発明では、インクリースベンディング力（インクリース方向（ロールを開く方向）の力）を正の値、ディクリースベンディング力（ディクリース方向（上下作業ロールを押し付ける方向）の力）を負の値とする。

圧延開始前は、インクリースベンディング力とディクリースベンディング力の双方を作用させ、合力としてロールバランス力（Ｆ_Ｂ）に相当するインクリース側のロールベンディング力が作業ロールチョックに作用するようにする。
すなわち、圧延前のアイドル時には、インクリースベンディング装置出力をＩ_Ｂ（＞０）、ディクリースベンディング装置出力をＤ_Ｂ（＜０）とし、Ｉ_Ｂ＋Ｄ_Ｂがロールバランス力Ｆ_Ｂ（＞０）として作用する。
ロールバランス力Ｆ_Ｂは、空転状態においても電動機で駆動される作業ロールと従動となる補強ロールがスリップしない力として決められている。この時Ｄ_Ｂはディクリースベンディング装置のアクチュエータが作業ロールチョックから離れてしまわない程度の最小の油圧で設定すればよい。

そして圧延開始前のあるタイミング（時間軸上のａ点）において、圧延中作業ロールベンディング力Ｆ_Ｒを作用させるのに十分な所定の圧延中ディクリースベンディング装置出力Ｄ_ＳをＤ_Ｓ＝Ｆ_Ｒ−Ｉ_Ｒによって演算する。そして、ロールバランス力（Ｆ_Ｂ）が一定となるように、Ｄ_ＳおよびＩ_Ｓを同時に出力する。ここで、Ｉ_Ｒは圧延中のインクリースベンディング装置出力であり、Ｄ_Ｓの絶対値が過大にならないように制御可能な最小値に近い値を予め決めておく。Ｉ_ＳはＩ_Ｓ＋Ｄ_Ｓ＝Ｆ_Ｂとなるインクリースベンディング装置出力である。したがって、設定タイミングにおいては、合力としての作業ロールベンディング力はＦ_Ｂのままで実質的に変化しない。

次に、圧延開始時に、ディクリースベンディング力は一定値を保持しつつ、インクリースベンディング力を低下させ、合力として所定の圧延中作業ロールベンディング力Ｆ_Ｒが作業ロールチョックに作用するようにする。
すなわち、圧延開始時（時間軸上のｂ点）において、インクリースベンディング装置出力をＩ_ＳからＩ_Ｒに変更する。このようにすることで応答の遅いディクリースベンディング装置出力はＤ_Ｓのままで、応答の速いインクリースベンディング装置の制御によって、合力としての作業ロールベンディング力をロールバランス力Ｆ_Ｂ（＞０）から圧延中作業ロールベンディング力Ｆ_Ｒ（＜０）に迅速に切り換えることができる。
なお、圧延開始時（ｂ）とは、圧延を開始した時点をさし、その検出は、例えば圧延機の圧延荷重測定用ロードセルによって検出される荷重が、予測圧延荷重の、３０％を超えた時とする方法で決めれば良い。

そして、圧延終了時に、ロールベンディング力を圧延開始前の状態に戻すため、合力としてロールバランス力（Ｆ_Ｂ）に相当するロールベンディング力を作業ロールチョックに作用させ、圧延を終了する。
すなわち、圧延終了時（時間軸上のｃ点）において、ディクリースベンディング装置出力はＤ_Ｓのままで応答の速いインクリースベンディング装置出力をＩ_ＲからＩ_Ｓに変化させる。このようにすることで、合力としての作業ロールベンディング力を圧延中作業ロールベンディング力（Ｆ_Ｒ（＜０））からロールバランス力（Ｆ_Ｂ（＞０））に迅速に切り換えることができる。
なお、圧延終了時（ｃ）とは、圧延終了時点をさし、その検出は、例えば圧延機の圧延荷重測定用ロードセルによって検出される荷重が、実績圧延荷重平均値の、５０％を下回ったタイミングとする方法で決めれば良い。

そして圧延終了時（ｃ）から、例えば、１〜３秒経過した時点を作業完了タイミング（時間軸上のｄ点）とし、このタイミングで、インクリースベンディング装置出力をＩ_Ｂに、ディクリースベンディング装置出力をＤ_Ｂに変更する。この変更でも、合力としての作業ロールベンディング力はロールバランス力（Ｆ_Ｂ）にほぼ維持される。

図５、６に示すように、本発明に係る圧延方法では、圧延開始時および圧延終了時のロールベンディング力の変更を、応答性の高いインクリースベンディング装置を用いて行う。このために、比較的応答性の低いディクリースベンディング装置を配備せざるを得ない場合であっても、これを応答性の高いインクリースベンディング装置が補償するので、高応答かつ強力な板クラウン・形状制御機能を付与することができる。
さらに、圧延中に種々の要因（外乱）により圧延荷重が変化する場合であっても、高応答なインクリースベンディング装置で、最適な作業ロールベンディング力を維持するように迅速に制御することが可能である。この場合、圧延中作業ロールベンディング力を，例えば圧延荷重の実測値に応じて，変化させる制御を実施すればよい。
すなわち、本発明に係る圧延方法によれば、圧延材入側板厚や圧延材温度等の圧延中に変動する外乱に対しても良好な板クラウン・形状を造り込むことが可能である。これにより、製品品質および歩留を大きく改善することができる。

図７はディクリースベンディング装置の応答性が低い場合（特に反力が抜けると圧力が下がってしまう油圧特性を持つ場合）のロールベンディング力等の時系列変化を示す図である。図６と同様に、図５に示すインクリースベンディング装置とディクリースベンディング装置の操作フローに従い一本の圧延材に対する圧延操業に伴うロールベンディング力等の時系列変化を示している。すなわち、図５、６の場合に比べてディクリースベンディング装置の応答速度が遅い場合の例を示している。

図７の場合，タイミングｂおよびｃにおいて応答性の高いインクリースベンディング装置の出力が急激に変化するため、応答性の悪いディクリースベンディング装置の出力が変動する。その結果、合力としての作業ロールベンディング力は、タイミングｂでＦ_Ｒに到達するのが遅れ、タイミングｃでＦ_Ｂに到達するのが遅れることになる。図８に示す圧延方法は、この問題を解決するものである。

図８は、応答性の高いインクリースベンディング装置と応答性の低いディクリースベンディング装置を有する場合の操作フローを示す図である。以下、当該図に基づいて説明する。
図８に示す圧延方法では、ディクリースベンディング装置に設置したロードセルでディクリースベンディング力を、あるいは該装置につながる油圧配管内の油圧を常時測定し、この測定値に基づいてインクリースベンディング装置を制御する。すなわち、圧延前後は作業ロールベンディング力がロールバランス力Ｆ_Ｂとなるように、圧延中は作業ロールベンディング力がＦ_Ｒとなるように、インクリースベンディング装置の出力を、ディクリースベンディング力またはディクリースベンディング装置の油圧に応じて制御する。なお、これ以外の制御は図５に示す圧延方法と同様である。
図８に示す圧延方法で圧延することで、図９に示すように、ディクリースベンディング装置の出力の変動をインクリースベンディング装置が補償して、作業ロールベンディング力を最適に、高応答な制御を実現することができる。
また、圧延中のディクリースベンディング力の測定や、油圧測定によるフィードバック制御をしなくても、ディクリースベンディング装置の出力の変動を予め予測し、それを補償するインクリースベンディング装置の出力を設定することでも、同様の効果を得ることができる。

本発明は、鋼板の圧延、特に大開度を必要とするリバース圧延機などに利用することができる。

１−１ 上作業ロール
１−２ 下作業ロール
２−１ 上補強ロール
２−２ 下補強ロール
３−１ 上作業ロールチョック
３−２ 下作業ロールチョック
４−１ 上補強ロールチョック
４−２ 下補強ロールチョック
５−１ 入側プロジェクトブロック
５−２ 出側プロジェクトブロック
５−３ 入側下プロジェクトブロック
５−４ 出側下プロジェクトブロック
６−１ 入側上インクリースベンディング装置
６−２ 出側上インクリースベンディング装置
６−３ 入側下インクリースベンディング装置
６−４ 出側下インクリースベンディング装置
７−１ 入側上ディクリースベンディング装置
７−２ 出側上ディクリースベンディング装置
７−３ 入側下ディクリースベンディング装置
７−４ 出側下ディクリースベンディング装置
８−１ 入側補強ロールバランス装置
８−２ 出側補強ロールバランス装置
９ ハウジング
１０ 被圧延材
１１ 圧下装置
１２ ハウジングウィンドウ

Claims (6)

1. 上下一対の作業ロールとこれらをそれぞれ支持する上下一対の補強ロールを有する金属板材の圧延機であって、
   前記上下作業ロールにそれぞれインクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーが、圧延機ハウジングの内側に突出したプロジェクトブロックに配備され、
   下作業ロール胴部に負荷される圧延方向力が、前記プロジェクトブロックと下作業ロールチョックとの接触面によって支持され、
   上作業ロール胴部に負荷される圧延方向力が、前記プロジェクトブロックの上方に位置する圧延機ハウジングウィンドウと上作業ロールチョックとの接触面によって支持されることを特徴とする金属板材の圧延機。
2. 前記上作業ロールにインクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーと、前記下作業ロールにインクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーとが、前記プロジェクトブロック内において平面図上で異なる位置に配備されていることを特徴とする請求項１に記載の金属板材の圧延機。
3. 前記上作業ロールにディクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーが、前記上補強ロールの上補強ロールチョックに配備されていることを特徴とする請求項１または２に記載の金属板材の圧延機。
4. 前記下作業ロールにディクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーが、前記下補強ロールの下補強ロールチョックまたは前記プロジェクトブロックの下方に設置する第２のプロジェクトブロックに配備されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属板材の圧延機。
5. 請求項３に記載の金属板材の圧延機を用いて行う金属板材の圧延方法であって、
   圧延開始前に、インクリースベンディング力とディクリースベンディング力の双方を作用させ、合力としてロールバランス力に相当するロールベンディング力を作業ロールチョックに作用させ、
   その後、圧延開始時に、ディクリースベンディング力を前記所定の圧延中ディクリースベンディング力を保持する制御を継続しつつインクリースベンディング力を変化させ、合力として所定の圧延中作業ロールベンディング力が作業ロールチョックに作用する状態にし、
   圧延中は、前記所定の圧延中作業ロールベンディング力を維持するように圧延を行い、
   その後、圧延終了時に、インクリースベンディング力を変化させ、ディクリースベンディング力との合力としてロールバランス力に相当するロールベンディング力を作業ロールチョックに作用させ、この状態で金属板材の圧延を終了することを特徴とする金属板材の圧延方法。
6. 前記ディクリースベンディング力を発生する油圧シリンダー内あるいは該油圧シリンダーにつながる油圧配管内の油圧を測定し、その測定値に基づき、合力として作業ロールチョックに作用するロールベンディング力が所定の値になるように前記インクリースベンディング力を制御することを特徴とする請求項５に記載の金属板材の圧延方法。

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