TWI527636B

TWI527636B - 多級軋製機

Info

Publication number: TWI527636B
Application number: TW100105800A
Authority: TW
Inventors: 上杉憲一
Original assignee: 神戶製鋼所股份有限公司
Priority date: 2010-03-11
Filing date: 2011-02-22
Publication date: 2016-04-01
Also published as: EP2364787A1; JP2011183450A; CN102189101A; KR20110102829A; US20110219840A1; JP5578892B2; KR101271845B1; TW201201919A

Description

多級軋製機

本發明係關於用於薄板的軋製等的多級軋製機。

眾所周知，在對不銹鋼、鈦、特殊鋼、銅等軋製材料進行冷軋時，使用多級軋製機。作為多級軋製機，一般使用支撐工作輥的輥群像一串葡萄那樣呈扇形擴展的“群集型的多級軋製機”。

作為支撐該工作輥的輥群，是包含支承輥和中間輥，根據用於群集型的多級軋製機的輥的數量，12級、14級、20級等的種類是已知的。根據如下的理由而將群集型的多級軋製機分成這樣的級數。

在群集型的多級軋製機中，在軋製材料的表面和背面，通常具備對該軋製材料進行軋製的上下一對工作輥。而且，支撐該工作輥的輥群分別配備在工作輥的上側和下側。關於該輥群，例如僅著眼於上側的輥群，為了防止內側的輥的撓曲而設置外側的輥，因而例如以在上側的工作輥的外側(上側)附近為2根，在更外側(上側)為3根的方式隨著從工作輥離開而使所配備的輥的數量逐漸增加，又，一般而言，外側的輥的輥徑比內側的輥更大。

如圖4(a)所示，如果將工作輥105的上側附近的中間輥106作為驅動輥，在該中間輥的上側配備3根支承輥108的話，就成為12級的多級軋製機。又，如圖4(b)所示，如果在中間輥(驅動輥)106的上側配備4根支承輥108的話，就成為14級的多級軋製機。另一方面，如果將在配備於工作輥的外側附近的2根第1中間輥的上側所配備的3根第2中間輥中的兩端的2根作為驅動輥，在這3根第2中間輥的上側配備4根支承輥的話，就成為如圖4(d)那樣的20級的多級軋製機。

作為上述12級的多級軋製機，“R&D神戶製鋼技報Vol.58 No.2，2008年8月發行(參照KT軋機(12級軋機)和KST軋機(20級軋機))”所記載的KT軋機是已知的，又作為14級的多級軋製機，日本特開2004-136328號所記載的軋製機是已知的，而且作為20級的多級軋製機，上述文獻所記載的KST軋機是已知的。

可是，近來對於由多級軋製機生產的薄板製品的軋製形狀的精度的要求逐年變嚴格，有重視多級軋製機的形狀控制性能的傾向。關於多級軋製機的形狀控制致動器的構造和性能，例如揭露在上述文獻的14頁~15頁。

特別是，在將支承輥作為形狀控制致動器來使用的情況，是經由中間輥、工作輥來控制軋製材料的形狀。

為了使形狀控制性良好，較佳為減少介於中間的輥間的接觸所導致的輥扁平變形的影響少。因此，由於介於其間的中間輥的級數少，因而像12級軋製機和14級軋製機那樣從支承輥經由中間輥、工作輥而控制軋製材料的形狀的情況，相較於像20級軋製機那樣從支承輥經由第2中間輥、第1中間輥、工作輥而控制軋製材料的形狀的情況，輥扁平變形的影響少，形狀控制的效果大。

可是，關於需要高的軋製轉矩的硬質材料的寬幅軋製，基於驅動輥之間的空間的關係，使得20級軋製機能夠比12級軋製機和14級軋製機傳遞更高的轉矩，因而能夠確保高的生產性而有利。

如果將使用相同輥徑的工作輥的20級軋製機和12級、14級軋製機相比，在20級軋製機中，兩側的第2中間輥成為驅動輥，相對於此，在12級、14級軋製機中，工作輥的外側附近的中間輥成為驅動輥，與20級軋製機相比，驅動輥間的間隔於上下方向和左右方向均較小(例如，參照本說明書的圖4)。

結果，在驅動輥間的間隔窄的12級和14級軋製機中，受到驅動輥的驅動系統之設置空間的限制，難以傳遞與20級軋製機同等的驅動轉矩。

在12級和14級軋製機中，為了增大傳遞驅動轉矩，例如，有改變傳遞驅動轉矩的萬向接軸的交叉部的板寬方向(本說明書的圖5的橫方向)的位置而採用更大尺寸的萬向接軸的情況，但即使使用該方法，傳遞驅動轉矩也不及20級軋製機。

因此，在欲以每1道次25%的程度以上的高減縮比對例如1300~1600mm的寬幅且4~5mm的板厚較厚的硬質不銹鋼材料(硬質寬幅材料)進行軋製的情況，是犧牲形狀控制性而使用20級軋製機。

本發明是鑒於上述問題點而開發完成的，其目的在於提供一種多級軋製機，該多級軋製機具有與12級、14級軋製機同等的良好的形狀控制能力，而且，具有與20級軋製機同等或更高的驅動轉矩。

為了達成上述目的，本發明的多級軋製機採用以下的技術手段。

本發明的多級軋製機，由以下構件構成：上下一對的工作輥，對軋製材料進行軋製；上下各2根的第1中間輥，以與前述工作輥接觸的方式配備在前述工作輥的外側；上下各3根的輥，以與前述第1中間輥接觸的方式配備在前述第1中間輥的外側，在此，前述3根輥中的中央的輥是作為驅動輥的第2中間輥，兩端的2根輥是支撐前述第1中間輥的第1支承輥；以及上下各1根以上的第2支承輥，以支撐前述第2中間輥的方式配備在前述第2中間輥的外側。

本發明人考慮到，不是將配備在工作輥的外側的2根輥作為驅動輥，而是將配備在這2根輥的更外側的3根輥的任一個作為驅動輥而進行驅動。而且認識到將3根輥中的中央的輥驅動，並且在該被驅動的輥設置支承輥，藉此能夠兼顧生產性和形狀控制性能而完成本發明。

即，在習知12級軋製機、14級軋製機中，是將4根第1中間輥作為驅動輥，但藉由使驅動輥為2根第2中間輥，使得驅動輥間的間隔在上下方向變大，又藉由使在左右方向使用上2根、下2根的驅動輥成為上1根、下1根，在左右方向也能夠確保充分的空間，因而能夠採用擺動直徑大的萬向接軸。因此，能夠附加與20級軋製機同等或更高的驅動轉矩。

如果驅動12級軋製機的中央的支承輥，雖能夠得到與上述多級軋製機相同的驅動轉矩，但在這種情況為了進行驅動，12級軋製機的中央的支承輥不可採用由多個軸承和鞍座構成的板寬方向分割式的輥，而必須採用與12級軋製機的中間輥相同之一體物的輥。

在這樣的情況，由於中央部的支承輥不是由多個鞍座沿板寬方向支撐在殼體，因而工作輥撓曲大，變得難以得到良好的板形狀。由於支承輥是分割輥，且分割輥所具備的鞍座是沿板寬方向被支撐在殼體，因而多級軋製機的工作輥撓曲小，關於這一點，例如揭露在“R&D神戶製鋼技報Vol.59 No.2，2009年8月發行”的60頁~61頁。

又，第1中間輥的外側附近的3根輥中的兩側的2根第1支承輥是與習知12級、14級軋製機的支承輥採用相同的構造，藉此能夠在本發明的多級軋製機也設置作為形狀控制致動器的凸度調整裝置，因而能夠堅持12級、14級軋製機所具備的良好的形狀控制性。

此外，在上述多級軋製機，為了將第2中間輥作為驅動輥，是使第2中間輥成為一體物的輥，因而必須在第2中間輥的外側設置由多個軸承和鞍座構成的板寬方向分割式的第2支承輥，使工作輥撓曲最小化。

能夠使用在上述第2中間輥的外側分別具備各2根第2支承輥而構成為16級的多級軋製機。

又，能夠使用在上述第2中間輥的外側分別具備各1根上述第2支承輥而構成為14級的多級軋製機。

藉由使用本發明的多級軋製機，即使是上述的硬質寬幅材料，也能夠維持習知12級、14級軋製機的形狀控制性，且具有與20級軋製機同等或更高的驅動轉矩，而對硬質寬幅材料以高減縮比進行軋製。

以下，基於附圖，說明本發明的多級軋製機1的本實施方式。

首先，以下，舉例說明設有多級軋製機1的軋製裝置2，詳細地說明本發明的多級軋製機1。

如圖1所示，軋製裝置2具有將所軋製的軋製材料W進行捲放的捲放部3和對所軋製的軋製材料W進行捲繞的捲繞部4，在捲放部3和捲繞部4之間，設有對軋製材料W進行軋製的多級軋製機1。該軋製裝置2能夠將板通過方向進行正反切換(使板通過方向在圖1的塗黑箭頭和空白箭頭之間反轉)，而對軋製材料W進行反向軋製。

如圖2所示，本發明的多級軋製機1，是將工作輥5、第2中間輥(驅動輥)6、第1中間輥7以及支承輥8予以多根組合而構成，將多根輥組合的樣子看起來正好像一串葡萄，因而被稱為群集型的多級軋製機，適用在對由不銹鋼、鈦、特殊鋼、銅等構成的板狀的軋製材料W進行軋製加工時。

此外，以圖2的紙面上的上下作為說明多級軋製機1時的上下。又，以圖2的紙面上的左右作為說明多級軋製機1時的左右。這些方向與從驅動側(drive side)觀看多級軋製機1時的方向一致。又，在以下的說明中，對相同的構件標記相同的符號。這些構件的名稱和功能也相同。所以，不重複關於這些構件的詳細的說明。

首先，對構成多級軋製機1的各輥進行說明。

在多級軋製機1，以沿上下方向的中央水平地移送的軋製材料W為基準，以在軋製材料W的上側和下側互相成為鏡像(對稱)的配置而具備多根輥(以下，將這些多根輥稱為輥群9)。於是，在以下的說明中，以上側的輥群9為代表例而說明構成輥群的各輥。

上側的輥群9由1根工作輥5、2根第1中間輥7、1根第2中間輥(驅動輥)6以及4根支承輥8構成，本實施方式的多級軋製機1成為16級構成。

如圖2所示，工作輥5是直徑比其他輥小的輥，如果是對不銹鋼的軋製材料W進行冷軋的設備的情況，則形成為20~100mmΦ左右的直徑。工作輥5由上下一對構成，將軋製材料W夾入輥間並施加軋製負荷。

第1中間輥7L、7R是與工作輥5的左上側和右上側(外側)鄰接而配備的輥，互相隔開距離而配備有2根。第1中間輥7L、7R是直徑大於工作輥5的輥，配置成外周面分別與工作輥5的外周面接觸。在第1中間輥7L、7R的上側，配備有第2中間輥(驅動輥)6，能夠經由該第1中間輥7L、7R而將第2中間輥(驅動輥)6的驅動力傳遞至工作輥5。

第2中間輥(驅動輥)6以與左右的第1中間輥7L、7R分別接觸的方式在從左側的中間輥7L觀看時配備在右上側，在從右側的中間輥7R觀看時配置在左上側，在各輥群9各設有1根。第2中間輥(驅動輥)6是直徑比第1中間輥7L、7R更大的輥，設置成可繞軸心旋轉自如。第2中間輥(驅動輥)6在軸端部連結圖中未顯示的萬向接軸，成為能夠利用由電動機產生的驅動力來驅動旋轉的構造。

以上述的工作輥5為基準，在第2中間輥(驅動輥)6和第1中間輥7L、7R的更外側，配備有支撐這些輥的支承輥8。支承輥8係包含：支撐第1中間輥7的第1支承輥10L、10R和支撐第2中間輥(驅動輥)6的第2支承輥11L、11R。

第1支承輥10L、10R是在從左側的中間輥7L觀看時配備在左上側，在從右側的第1中間輥7R觀看時配備在右上側的輥，均形成為比第1中間輥7L、7R更大的直徑。這些第1支承輥10L、10R從第2中間輥(驅動輥)6隔開距離而配備，形成在左側的第1支承輥10L和第2中間輥(驅動輥)6之間的間隔設定為與形成在右側的第1支承輥10R和第2中間輥(驅動輥)6之間的間隔大致相同。而且，左側的第1支承輥10L與左側的第1中間輥7L抵接，同時，右側的第1支承輥10R與右側的第1中間輥7R抵接，成為分別能夠從上方壓緊並支撐第1中間輥7L、7R的構造。

第2支承輥11L、11R在從第2中間輥(驅動輥)6觀看時分別配備在左上側和右上側。這些第2支承輥11L、11R分別與第2中間輥(驅動輥)6的上側接觸，以從上方壓緊的方式支撐第2中間輥(驅動輥)6。

接著，加入與圖4~圖5所示的習知多級軋製機1的對比，說明本發明的多級軋製機所具備的作用效果。此外，以下所說明的作用效果均是具備相同直徑的工作輥的多級軋製機彼此相比的情況的作用效果，圖4所示的12級、14級以及20級的多級軋製機均具備直徑與本發明的多級軋製機1相同的工作輥。

例如，在圖4(a)所示的12級的多級軋製機101中，在工作輥105的外側附近配置有2根中間輥106，該2根中間輥106的外側為3根支承輥108。又，在圖4(b)所示的14級的多級軋製機101中，雖然支承輥108為4根，但共同點在於，在工作輥105的外側附近設有2根中間輥106，均以工作輥105的外側附近的中間輥106作為驅動輥而進行驅動。

當然，在這樣地以工作輥105的外側附近的中間輥106作為驅動輥而進行驅動的構造，驅動輥間的間隔容易在上下方向和左右方向變小。例如，如果以驅動輥之間的上下方向的間隔為例，其等的間隔L2、L3非常小。由於在這些成為驅動輥的中間輥106的軸端部設有將驅動力傳遞至中間輥106的萬向接軸，如果欲使萬向接軸彼此如上述般在窄的間隔L2、L3內旋轉，相互的交叉部彼此有可能互相干涉而使旋轉變得困難。於是，在12級或14級的多級軋製機101中，如圖5所示，會有將萬向接軸的交叉部的軸方向的位置錯開(成為所謂的交錯配置)，而使萬向接軸彼此能夠上下或左右不干涉地旋轉的情況。

可是，像圖4(c)所示的本發明的多級軋製機1那樣，藉由將第2中間輥6作為驅動輥，第2中間輥(驅動輥)6、6間的間隔L1(L1>L2、L3)變寬，也不存在左右方向的萬向接頭的干涉，因而能夠使用擺動直徑大的萬向接軸，能夠對第2中間輥(驅動輥)6賦予大的驅動轉矩。結果，對第2中間輥(驅動輥)6賦予大的驅動轉矩，即使是在12級或14級的多級軋製機101中難以軋製的軋製材料，例如1300~1600mm的寬幅且4~5mm厚的不銹鋼鋼板，也能夠以每1道次25%左右以上的高減縮比進行軋製。

又，在習知12級軋製機、14級軋製機中，是將4根第1中間輥106作為驅動輥，但在本發明的多級軋製機1中，是將2根(上下各1根)第2中間輥6作為驅動輥。由此，第2中間輥(驅動輥)6之間的間隔能夠在上下方向變大。又，在習知12級軋製機、14級軋製機中，是在左右方向使用上2根、下2根的驅動輥，在本發明的多級軋製機1中，驅動輥為上1根、下1根，藉此也能夠在左右方向確保充分的空間。因此，能夠採用擺動直徑大的萬向接軸。所以，能夠附加與20級軋製機同等或更高的驅動轉矩。

可是，在本發明的多級軋製機1如上述般，在12級的多級軋製機101將原先發揮支承輥108作用的中央部的輥作為驅動輥，因而圖2的6成為一體物的輥。因此，必須在該輥的外側如圖2或圖3所示地設置多個由軸承和鞍座構成的板寬方向分割式的第1支承輥，使工作輥撓曲最小化。

又，在圖4(d)所示的20級的多級軋製機101中，在工作輥105的外側附近配置有2根中間輥107，配備在該2根中間輥107的外側的3根輥中的兩端的中間輥106成為2根驅動輥。即，在20級的多級軋製機101中，與12級或14級的多級軋製機101相比，中間輥(驅動輥)106間的間隔在上下方向變成較大的L4(L1≧L4>L2、L3)，與12級和14級相比，在左右方向也變大，即使不採用交錯配置等，也能夠直接將擺動直徑大的萬向接軸連接至中間輥(驅動輥)106，與12級和14級的多級軋製機101相比，能夠對中間輥(驅動輥)106賦予大的驅動轉矩。

可是，在20級的多級軋製機101中，配備在中間輥107的外側的3根輥中的兩端的2根為中間輥(驅動輥)106，在這些中間輥(驅動輥)106的更外側，配置有4根支承輥108。因此，在由支承輥進行形狀控制的情況(凸度控制)，位於從上部外側的支承輥108至工作輥105的路徑上之輥間的接觸點(圖4(a)、(b)以及(d)中由黑點表示的點)的數量，在12級和14級的多級軋製機101為左右各2處，相對於此，在20級的多級軋製機101為左右各3處。如此，在20級的多級軋製機101中，非常容易受到輥間的接觸點處的彈性變形的影響，形狀控制性差。在本發明中，由第1支承輥10L、10R進行形狀控制(凸度控制)。因此，如圖4(c)所示，位於從第1支承輥10L、10R至工作輥5的路徑上之輥間的接觸點為2處，與20級的多級軋製機101相比，形狀控制性優異。

又，在20級的多級軋製機101，基於各輥相互間的大小的平衡而使得第1中間輥107的直徑比12級和14級的多級軋製機101、本發明的多級軋製機1的中間輥更小，其空間變侷促，推力軸承的尺寸等受到限制。所以，在使中間輥沿軸方向移位之中間輥的形狀控制(橫向調整裝置)中，20級的多級軋製機101之第1中間輥107的驅動力受限，因而20級的多級軋製機101的橫向的移動速度的限制比12級、14級、本發明的多級軋製機更嚴格，難以迅速地控制形狀。

如此般，在支承輥所進行的形狀控制(凸度控制)中，20級軋製機的輥間的接觸點多於12級、14級、本發明的多級軋製機，形狀控制性差。又，在與工作輥接觸的中間輥所進行的形狀控制(橫向調整)中，中間輥徑小的20級軋製機101的軋製形狀控制能力比12級、14級、本發明的多級軋製機差。

相對於此，本發明的多級軋製機1，能夠確實地控制軋製形狀，且以良好的狀態對軋製材料W進行軋製。

[實施例]

接著，以使用16級的多級軋製機1的情況作為實施例，以使用12級和20級的多級軋製機101的情況作為比較例1和比較例2，以使用能夠傳遞至各多級軋製機1的驅動轉矩的萬向接軸的疲勞強度為例而進行比較，藉此進一步詳細地說明本發明的作用效果。

此外，在以下所說明的實施例、比較例1以及比較例2的多級軋製機均使用相同直徑的(30mmΦ)的工作輥的情況，以相同的基準比較驅動轉矩。

又，作為傳遞驅動轉矩的手段雖以萬向接軸為例，但也可以使用齒輪式接軸等其他的驅動轉矩傳遞手段。

[比較例1]

如圖4(a)所示的比較例1的多級軋製機101，是在30mmΦ的工作輥105的外側附近設有2根中間輥(驅動輥)106的12級的多級軋製機。在這種情況，由於中間輥(驅動輥)106間的間隔在上下方向和左右方向非常窄，必須在極小的空間配備4根萬向接頭。因此，即使接軸為交錯配置，萬向接軸也只能使用擺動直徑最大100mm的接軸。

由於該擺動直徑100mm的接軸的扭轉方向的疲勞轉矩為160Kgm/根，因而即使4根接軸均等地傳遞驅動轉矩，傳遞至多級軋製機1的驅動轉矩最大也只是640Kgm。

[比較例2]

另一方面，如圖4(d)所示的比較例2的多級軋製機101，是在30mmΦ的工作輥105的外側附近透過中間輥107而設有2根作為驅動輥的中間輥106的20級的多級軋製機。在這種情況，作為驅動輥的中間輥106間的間隔在上下方向上和左右方向均較寬，萬向接軸能夠使用擺動直徑為最大125mm的接軸。

由於該擺動直徑125mm的接軸的扭轉方向的疲勞轉矩為280Kgm/根，如果4根接軸均等地傳遞轉矩，傳遞至多級軋製機1的驅動轉矩為1120Kgm，能夠產生比較例1的接近2倍的驅動轉矩。

[實施例]

相對於上述的比較例1和比較例2，實施例1是採用以下的16級的多級軋製機：如圖4(c)所示，在工作輥5和作為驅動輥的第2中間輥6之間設有2根第1中間輥7，僅位於2根第1中間輥7的外側附近的3根輥中的中央的1根是作為驅動輥的第2中間輥6。在這種情況，在第2中間輥(驅動輥)6間，在上下方向產生寬的間隔，同時，由於左右方向上不存在驅動輥，因而沒有尺寸限制。

所以，能夠使用在比較例1和比較例2中難以採用的擺動直徑180mm的接軸。

由於該擺動直徑180mm的接軸的扭轉方向的疲勞轉矩為1500Kgm/根，因而雖然接軸的數量只有2根，但傳遞至多級軋製機1的驅動轉矩為3000Kgm，能夠傳遞比較例1的約4.6倍、比較例2的約3倍的驅動轉矩。

此外，像這樣在驅動輥間在上下方向產生寬的間隔，雖然比較例2的多級軋製機(20級)也是相同的，但在比較例2中，中間輥(驅動輥)106是左右並排地設置，必須在這些中間輥(驅動輥)106間設置中間輥107或接軸的支撐構件。因此，在比較例2的多級軋製機，難以充分地確保在左右方向設置萬向接軸的空間。因此，不能像實施例那樣安裝擺動直徑大至180mm的接軸，能夠傳遞的驅動轉矩無法像實施例的多級軋製機1那麼大。

又，在比較例1和比較例2中，用於多級軋製機101的接軸均是4根，特別是，由於比較例1的接軸為交錯配置，因而接軸有2個種類。因此，在備用品的保有和維護的方面，比僅使用1個種類的2根接軸的實施例的多級軋製機1差。

此次揭露的實施方式的所有方面均是例示而不是限制。本發明的範圍不是藉由上述的說明，而是藉由申請專利的範圍表示，並包括與申請專利的範圍均等的意義和範圍內的所有變更。

在上述實施方式，對第2中間輥(驅動輥)6設置2根第2支承輥11，但是，第2支承輥11的數量也可以是1根。在這種情況下，如圖3所示，以第2支承輥11的旋轉軸心位於工作輥5的旋轉軸心和第2中間輥(驅動輥)6的旋轉軸心的連接線上的方式配備第2支承輥11即可。

1．．．多級軋製機

2．．．軋製裝置

3．．．捲放部

4．．．捲繞部

5．．．工作輥

6．．．第2中間輥(驅動輥)

7、7R、7L．．．第1中間輥

8．．．支承輥

9．．．輥群

10R、10L．．．第1支承輥

11R、11L．．．第2支承輥

101．．．多級軋製機

105．．．工作輥

106、107．．．中間輥

108．．．支承輥

W．．．軋製材料

第1圖是示意地顯示具備本發明的多級軋製機的軋製裝置的前視圖。

第2圖是顯示本實施方式的多級軋製機的輥配置的圖。

第3圖是顯示另一實施方式的多級軋製機的輥配置的圖。

第4圖是將使用同一工作輥徑的情況的習知多級軋製機的輥排列例和本發明的第1實施方式的排列例進行對比的圖，第4(a)圖是12級，第4(b)圖是14級，第4(c)圖是本發明的第1實施方式的排列例的16級，第4(d)圖是20級。

第5圖是顯示習知多級軋製機(12級、14級)的驅動中間輥的驅動系統例的圖。