WO2009093509A1 - 圧延機及びそれを備えたタンデム圧延機 - Google Patents

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Takashi Norikura
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Mitsubishi-Hitachi Metals Machinery, Inc.
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    • B21B3/02Rolling special iron alloys, e.g. stainless steel

Definitions

  • the present invention relates to a rolling mill capable of reducing the diameter of a work roll and a tandem rolling mill equipped with the rolling mill.
  • the minimum value of the work roll diameter is that there are no support rolls in both the outer and outer widths of the work roll that can be rolled.
  • the work roll deflection rigidity value withstands the tangential force of the intermediate roll drive is determined.
  • the width is ⁇ 180 to ⁇ 380 when driven by a 4-width material (4 feet) and an intermediate roll.
  • Patent Document 1 discloses that a work roll is subjected to horizontal bending.
  • the 6-stage mill having the support roll within the roll width of the work roll has a small space for the support roll, and it is difficult to ensure sufficient strength and rigidity. Since there is a support bearing that supports the support roll, depending on the material, there is a problem that the mark of the support bearing is transferred and generated on the plate through the support roll and the work roll.
  • the present invention has been proposed in view of such circumstances, and its purpose is to make it possible to use a work roll having a smaller diameter for hard material rolling, and to obtain a strip having high productivity and high product quality. It is providing a rolling mill and a tandem rolling mill provided with the rolling mill.
  • the rolling mill according to the present invention for solving the above problems is as follows.
  • Support rollers or support bearings are arranged in a staggered arrangement between a pair of upper and lower work rolls on both the input and output sides on the operation side and drive side outside the rollable plate width of the pair of upper and lower work rolls.
  • a plurality of slabs are provided at a predetermined interval in the roll axis direction.
  • the minimum roll diameter of the work roll is between a minimum diameter upper limit Dmax1 and a minimum diameter lower limit Dmin1, which are expressed by the following formula.
  • Minimum diameter upper limit Dmax1 D4max ⁇ B / 5 (1/4)
  • Minimum diameter lower limit Dmin1 D4min ⁇ B / 5 (1/4)
  • the tandem rolling mill according to the present invention for solving the above problems is In the tandem rolling mill in which a plurality of rolling mill stands are arranged, at least one of the rolling mills is provided.
  • upper and lower staggered arrangements are arranged on both sides of the entry and exit sides outside the rollable sheet width of the pair of upper and lower work rolls so that the support at both ends of the work roll is equivalent to the fixed support from simple support.
  • a support roller or support bearing it is possible to suppress the deflection of the work roll caused by the tangential force of the intermediate roll drive.
  • the work roll diameter can be reduced, reducing edge drop and surface gloss. Improvement is possible.
  • the upper and lower support rollers or support bearings can be wrapped in a staggered arrangement, resulting in a larger size.
  • a large-capacity support roller or support bearing can be applied, and as a result, it can also be applied to a high-load, high-torque rolling mill for hard materials.
  • the work roll diameter can be further reduced by using a work roll made of high longitudinal elastic material carbide or ceramics.
  • FIG. 1 is a front sectional view of a six-stage mill showing Example 1 of the present invention
  • FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG. 1
  • FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III in FIG.
  • a strip 1 as a material to be rolled is rolled by a pair of upper and lower work rolls 2.
  • the pair of upper and lower work rolls 2 are each contacted and supported by a pair of upper and lower intermediate rolls 3, and the pair of upper and lower intermediate rolls 3 are each supported by a pair of upper and lower reinforcing rolls 4.
  • the upper reinforcing roll 4 is supported by bearing housings 17a and 17c via bearings (not shown).
  • These bearing housings 17a and 17c are pass line adjusting devices 5a such as worm jacks or tapered wedges and stepped rocker plates. , 5b through the housings 7a, 7b.
  • a load cell may be built in the pass line adjusting devices 5a and 5b to measure the rolling load.
  • the lower reinforcing roll 4 is supported by bearing housings 17b and 17d through bearings (not shown), and the bearing housings 17b and 17d are supported by housings 7a and 7b through hydraulic cylinders 6a and 6b. .
  • a pair of upper and lower work rolls 2 are each of a plurality of support bearings 8a to 8f and 9a to 9f that are arranged in a staggered manner vertically on the entry side in the rolling direction outside the roll width that can be rolled. It is supported by a plurality of support bearings 10a to 10f and 11a to 11f, which are arranged in a staggered manner on the outer side in the rolling direction.
  • the plurality of support bearings are attached to the brackets 22 and 23 via the shafts 18, 19 and 20 and 21, respectively, and the brackets 22 and 23 are attached to the housing 7.
  • Each of the plurality of support bearings 8a to 8f and 9a to 9f in the upper and lower zigzag arrangement on the entry side in the rolling direction has a structure in which the upper and lower wraps.
  • each of the plurality of support bearings 10a to 10f and 11a to 11f in the upper and lower staggered arrangement on the exit side in the rolling direction has a structure in which the upper and lower wraps.
  • the pair of upper and lower work rolls 2 are provided with thrust bearings 12a and 12b for receiving axial thrust force at both shaft ends.
  • bearing boxes 13a to 13d are attached to the roll necks of the pair of upper and lower work rolls 2 via bearings (not shown). These bearing boxes 13a to 13d are provided with bending cylinders 14a to 14d for applying roll bending. Thus, roll bending is applied to the pair of upper and lower work rolls 2.
  • the bearing boxes 13a to 13d may be omitted.
  • the work roll 2 without the bearing housings 13a to 13d has an advantage that the structure is simple and the workability is good.
  • the rolling load is applied by the hydraulic cylinders 6a and 6b, and the rolling torque is transmitted by the intermediate roll 3 from a spindle (not shown).
  • the pair of upper and lower intermediate rolls 3 have roll shoulders 3a each having a roll diameter decreasing at a roll barrel end position symmetrical with respect to the upper and lower points with respect to the center of the width of the band plate 1.
  • the pair of upper and lower intermediate rolls 3 are supported by bearing boxes 15a to 15d via bearings (not shown).
  • the pair of upper and lower intermediate rolls 3 can be moved in the axial direction by a shift device (not shown) via drive-side bearing boxes 15c and 15d.
  • these bearing housings 15a to 15d are provided with bending cylinders 16a to 16d for applying roll bending. This gives roll bending to the intermediate roll 3.
  • the upper and lower staggered support bearings 8a to 8f and 9a to 9f on the entry side in the rolling direction, and the upper and lower staggered support bearings 10a to 10f and 11a to 11f on the exit side in the rolling direction have the width of the strip 1.
  • it may be shifted in the roll axis direction. That is, if the plate width is narrow, the distance between the operation side and the drive side of each support bearing in the upper and lower staggered arrangement on the input and output sides may be reduced accordingly. In this case, since the support interval is shortened, there is an advantage that the deflection of the pair of upper and lower work rolls 2 can be suppressed.
  • the support bearings 8a to 8f and 9a to 9f, 10a to 10f and 11a of the upper and lower staggered arrangements on both the input and output sides outside the rollable plate width of the pair of upper and lower work rolls 2 are provided. Since .about.11f are provided, the deflection of the work roll 2 generated by the tangential force of the intermediate roll drive can be suppressed, and as a result, the diameter of the work roll can be reduced.
  • the staggered arrangement allows the upper and lower support bearings 8a to 8f and 9a to 9f, 10a to 10f, and 11a to 11f to be wrapped so that a large size and large capacity support bearing can be applied. It can also be applied to high-load, high-torque rolling mills.
  • Example 2 of the present invention will be described.
  • the feature of this embodiment is that a material having a high longitudinal elastic modulus is used for the pair of upper and lower work rolls 2 in the first embodiment.
  • the material having a high longitudinal elastic modulus include cemented carbide such as tungsten carbide (longitudinal elastic modulus: 53,000 kg / mm 2 ) and ceramics (longitudinal elastic modulus: 31,000 kg / mm 2 ).
  • the upper and lower pair of work rolls 2 are provided with support bearings in a staggered arrangement on both the entrance and exit sides outside the rollable plate width, and have a high longitudinal elastic modulus. Since the work roll 2 made of a ceramic material is used, the work roll diameter can be further reduced, and the strip 1 having high productivity and high product quality can be obtained in the hard material rolling.
  • Example 1 the deflection of the work roll due to the drive tangential force will be described with reference to FIGS. 4, 5A, and 5B.
  • the horizontal deflection ⁇ s of the work roll is expressed by the following equation (1).
  • the driving tangential force per unit length is F
  • the support interval is L
  • the diameter of the conventional work roll 2 is Dc
  • the cross-sectional second moment of the conventional work roll diameter is Ic
  • the pair of upper and lower work rolls are provided with a plurality of upper and lower staggered support bearings on both the entry and exit sides outside the plate width that can be rolled on the operation side and the drive side.
  • This is the support condition of the fixed support shown in FIG. 5B.
  • the horizontal deflection ⁇ f of the work roll is expressed by the following equation (2).
  • the diameter of the work roll of Example 1 is Df
  • the cross-sectional secondary moment of the diameter of the work roll of Example 1 is If.
  • the minimum roll diameter of the work roll is between the minimum diameter upper limit Dmax1 and the minimum diameter lower limit Dmin1, and these are expressed by the following expression from the above expression (3).
  • Minimum diameter upper limit Dmax1 D4max ⁇ B / 5 (1/4) (4) where D4max; Conventional work roll minimum diameter upper limit of 1,300 mm: ⁇ 380 B; Plate width (mm) / 1,300mm
  • the minimum diameter upper limit Dmax1 for each plate width of Example 1 is shown in FIG.
  • Minimum diameter lower limit Dmin1 D4min x B / 5 (1/4) (5) where D4min; Minimum roll diameter lower limit for conventional rolls of 1,300 mm: ⁇ 180
  • the minimum diameter lower limit Dmin1 for each plate width in Example 1 is shown in FIG.
  • the upper and lower work rolls are provided with a plurality of upper and lower staggered support bearings on both the entry and exit sides of the outer width of the plate width that can be rolled on the operation side and the drive side. It becomes the support conditions of the fixed support shown to 5B.
  • the pair of upper and lower work rolls 2 uses a material having a high longitudinal elastic modulus. Examples of the material having a high longitudinal elastic modulus include cemented carbide and ceramic.
  • the horizontal deflection ⁇ fr of the work roll 2 in this case is expressed by the following equation.
  • the diameter of the work roll 2 of Example 2 is Dfr
  • the sectional moment of the work roll diameter of Example 2 is Ifr
  • the longitudinal elastic modulus of the work roll material of Example 2 is Er.
  • the minimum roll diameter of the work roll is between the minimum diameter upper limit Dmax2 and the minimum diameter lower limit Dmin2, and these are expressed by the following equation (8).
  • Minimum diameter upper limit Dmax2 D4max ⁇ B / (5 ⁇ K) (1/4) (8) where D4max; Minimum upper limit of work roll diameter of conventional plate width 1,300mm: ⁇ 380 B; Plate width (mm) / 1,300mm K: Ratio of high longitudinal elastic material to conventional material (longitudinal elastic modulus of high longitudinal elastic material / longitudinal elastic modulus of conventional material (21,000kg / mm 2 ))
  • the work roll 2 may be variably offset to the horizontal rolling direction exit side in accordance with the driving torque.
  • the drive tangential force F is reduced by the offset horizontal component Fa of the rolling load Q, and the total horizontal force applied to the work roll 2 is reduced.
  • Fb represents the offset vertical component force.
  • Fw F ⁇ Q ⁇ ⁇ / ((Dw + DI) / 2) (10) where the work roll diameter is Dw and the intermediate roll diameter is DI.
  • the intermediate roll 3 may be variably offset to the horizontal rolling direction entry side according to the driving torque.
  • the drive tangential force F is reduced by the offset horizontal component Fa of the rolling load Q, and the total horizontal force applied to the work roll 2 is reduced.
  • Fb represents the offset vertical component.
  • the small diameter work roll rolling mill of the present invention when applied to a tandem rolling mill, as shown in FIG.
  • the small-diameter work roll 2 When applied to one stand, the small-diameter work roll 2 enables strong pressure reduction.
  • the final stand NO.
  • the rolling mill according to the present invention and the tandem rolling mill equipped with the rolling mill are suitable for use in a high-load, high-torque rolling mill for hard materials.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

 硬質材及び薄板材圧延のため、より小径の作業ロールが使用でき、エッジドロップ低減や表面光沢向上が可能な圧延機を提供する。そのために、帯板(1)を圧延する上下1対の作業ロール(2)と、この上下1対の作業ロールを支持する各々上下1対の中間ロール(3)と、この上下1対の中間ロールを支持する各々上下1対の補強ロール(4)とを備えた圧延機において、上下1対の作業ロールは、圧延可能な板幅の外部位置の圧延方向入側に上下千鳥配列の各々複数個の支持ベアリング(8a~8f及び9a~9f)、更に圧延方向出側に上下千鳥配列の各々複数個の支持ベアリング(10a~10f及び11a~11f)で支持されると共に、これらの各々複数個の支持ベアリングは、上下でラップした構造となっている。

Description

圧延機及びそれを備えたタンデム圧延機
 本発明は、作業ロールの小径化が図れる圧延機及びそれを備えたタンデム圧延機に関する。
 従来の所謂中間ロール駆動の6段式の圧延機(以下6段ミルと称す)において、作業ロール径の最小値は、当該作業ロールの圧延可能な板幅内,外両部にサポートロールが無い場合、中間ロール駆動の接線力に耐える作業ロールたわみ剛性値により決まる。例えば、非特許文献1によると、4幅材(4feet)、中間ロール駆動でφ180~φ380となっている。
 また、6段ミルとしては、従来、作業ロールの圧延可能な板幅内にサポートロールを有するものもあり、さらには、作業ロールの圧延可能な板幅外に支持ベアリングを設け、この支持ベアリングを介して作業ロールに水平曲げを加えるものが特許文献1で開示されている。
「産業機械」1991年5月号(56~60頁) 特開平5-50109号公報
 ところで、最近のニーズに対応するため、より硬いステンレス鋼等の特殊鋼を、作業ロールの圧延可能な板幅内にサポートロールを有しない6段ミルで圧延しようとすると、前述した作業ロール径では、大き過ぎ、荷重が高く、必要な圧下量がとれないという問題や光沢不良等の問題があった。
 一方、作業ロールの圧延可能な板幅内にサポートロールを有する6段ミルは、サポートロール部のスペースが少なく、十分な強度及び剛性確保が難しく、また、作業ロールの圧延可能な板幅内にサポートロールを支持するサポートベアリングが有るため、材料によってはそのサポートベアリングのマークがサポートロール及び作業ロールを介して板に転写・発生するという問題があった。
 また、作業ロールの圧延可能な板幅外に支持ベアリングを設けた圧延機は、いずれも上下同位相の支持ベアリングのため、サイズの大きなベアリングが使用できず、大きな水平力が生じる高荷重、高トルクの硬質材の圧延には採用することができないという問題があった。
 本発明は、このような実情に鑑み提案されたもので、その目的は、硬質材圧延のためより小径の作業ロールを使用可能とし、高い生産性や高い製品品質の帯板を得ることができる圧延機及びそれを備えたタンデム圧延機を提供することにある。
 上記の課題を解決するための本発明に係る圧延機は、
 金属帯板を圧延する上下1対の作業ロールとその作業ロールを支持する上下1対の中間ロールと更にこの上下1対の中間ロールを支持する上下1対の補強ロールから成り、前記作業ロールの圧延可能な板幅内に支持ロールを有しない6段式の圧延機において、
 前記上下1対の作業ロールの圧延可能な板幅外の操作側及び駆動側の入,出側両側に、上下1対の作業ロール間で上下に千鳥配列となるように、支持ローラ又は支持ベアリングをロール軸方向に所定間隔離間して複数個設けたことを特徴とする。
 また、前記作業ロールの最小ロール径は、最小径上限Dmax1と最小径下限Dmin1間にあり、これらは下記式で表されることを特徴とする。
 最小径上限Dmax1= D4max × B/5(1/4)
  ここで、D4max ; 従来板幅1,300mmの作業ロール最小径上限:φ380 
         B ; 板幅(mm)/1,300mm
 最小径下限Dmin1= D4min × B/5(1/4)
  ここで、D4min ; 従来板幅1,300mmの作業ロール最小径下限:φ180 
 また、前記作業ロールは高い縦弾性係数の材質を使用し、その作業ロールの最小ロール径は、最小径上限Dmax2と最小径下限Dmin2間にあり、これらは下記式で表されることを特徴とする。
 最小径上限Dmax2= D4max × B/(5 × K)(1/4)
  ここで、D4max ; 従来板幅1,300mmの作業ロール最小径上限:φ380 
         B ; 板幅(mm)/1,300mm
         K ; 高縦弾性材の従来材との比
         (高縦弾性材の縦弾性係数/従来材の縦弾性係数(21,000kg/mm2))
 最小径下限Dmin2= D4min × B/(5 × K)(1/4)
  ここで、D4min ; 従来板幅1,300mmの作業ロール最小径下限:φ180
 上記の課題を解決するための本発明に係るタンデム圧延機は、
 複数の圧延機スタンドを並べたタンデム圧延機において、前記何れか一つの圧延機を少なくとも1スタンド設けたことを特徴とする。
 本発明の構成によれば、作業ロールの両端の支持を単純支持から固定支持相当となるように、上下1対の作業ロールの圧延可能な板幅外の入,出側両側に上下千鳥配列の支持ローラ又は支持ベアリングを設けることにより、中間ロール駆動の接線力により発生する作業ロールのたわみを抑えることができ、結果として、その作業ロール径を小径にすることができ、エッジドロップ低減や表面光沢向上が可能となる。
 また、作業ロールの圧延可能な板幅外に上下同位相の支持ローラ又は支持ベアリングを設けた圧延機に比べ、千鳥配置のため上下の支持ローラ又は支持ベアリングをラップさせることができ、サイズが大きく容量の大きな支持ローラ又は支持ベアリングが適用可能となり、その結果、硬質材用の高荷重、高トルクの圧延機にも適用可能となる。
 また、高縦弾性材の超硬やセラミックス材質の作業ロールを使用することにより、作業ロール径を更に小径にできる。
本発明の実施例1を示す6段ミルの正断面図である。 図1のII-II線断面図である。 図2のIII-III線断面図である。 駆動接線力の説明図である。 作業ロールのたわみの説明図である。 作業ロールのたわみの説明図である。 本発明の実施例1,2の作業ロール最小径上限Dmaxを示すグラフである。 本発明の実施例1,2の作業ロール最小径下限Dminを示すグラフである。 本発明のその他の実施例を示す作業ロールオフセットの説明図である。 本発明のその他の実施例を示す作業ロールオフセットの説明図である。 本発明のその他の実施例を示す中間ロールオフセットの説明図である。 本発明のその他の実施例を示す中間ロールオフセットの説明図である。 本発明のタンデム圧延機への適用説明図である。
符号の説明
 1 帯板
 2 作業ロール
 3 中間ロール
 4 補強ロール
 5a,5b パスライン調整装置
 6a,6b 油圧シリンダー
 7a,7b ハウジング
 8a~8f及び9a~9f 圧延方向入側の上下千鳥配列の複数の支持ベアリング
 10a~10f及び11a~11f 圧延方向出側の上下千鳥配列の複数の支持ベアリング
 13a~13d 作業ロール軸受箱
 15a~15d 中間ロール軸受箱
 17a~17d,19a~19d 補強ロール軸受箱
 14a~14d 作業ロールベンディングシリンダー
 16a~16d 中間ロールベンディングシリンダー
 以下、本発明に係る圧延機及びそれを備えたタンデム圧延機を実施例により図面を用いて詳細に説明する。
 図1は本発明の実施例1を示す6段ミルの正断面図、図2は図1のII-II線断面図、図3は図2のIII-III線断面図である。
 図示のように、被圧延材である帯板1は、上下1対の作業ロール2にて圧延される。この上下1対の作業ロール2は、各々上下1対の中間ロール3に接触支持され、この上下1対の中間ロール3は、各々上下1対の補強ロール4に接触支持される。
 上記上方の補強ロール4は、図示されていないベアリングを介して軸受箱17a,17cに支持され、この軸受箱17a,17cは、ウォームジャッキ又はテーパウエッジ及び段付ロッカープレート等のパスライン調整装置5a,5bを介してハウジング7a,7bに支持されている。ここで、このパスライン調整装置5a,5bの内部にロードセルを内蔵させ圧延荷重を計測させても良い。
 上記下方の補強ロール4は、図示されていないベアリングを介して軸受箱17b,17dに支持され、この軸受箱17b,17dは、油圧シリンダー6a,6bを介してハウジング7a,7bに支持されている。
 ここで、上下1対の作業ロール2は、圧延可能な板幅外の圧延方向入側に上下に千鳥配列された各々複数個の支持ベアリング8a~8f及び9a~9f、更に圧延可能な板幅外の圧延方向出側に上下に千鳥配列された各々複数個の支持ベアリング10a~10f及び11a~11fで支持されている。
 これらの複数の支持ベアリングは、各々シャフト18,19及び20,21を介してブラケット22,23に取り付けられ、更に、このブラケット22,23は、ハウジング7に取り付けられている。これらの圧延方向入側における上下千鳥配列の各々複数個の支持ベアリング8a~8f及び9a~9fは、上下でラップした構造となっている。また、これらの圧延方向出側における上下千鳥配列の各々複数個の支持ベアリング10a~10f及び11a~11fは、上下でラップした構造となっている。
 また、この上下1対の作業ロール2は、その両軸端に軸方向スラスト力を受けるためスラスト軸受け12a,12bが設けられている。更に、この上下1対の作業ロール2のロールネック部には、図示されていないベアリングを介して軸受箱13a~13dが取り付けられている。これらの軸受箱13a~13dには、ロールベンディングを付与するベンディングシリンダー14a~14dが備え付けられている。これにて上下1対の作業ロール2にロールベンディングを付与する。ここで、本実施例では、軸受箱13a~13dがある場合を示したが、この軸受箱13a~13dが無くてもよい。この軸受箱13a~13dが無い作業ロール2の場合、構造がシンプルで作業性が良いというメリットがある。
 ここで、圧延荷重は、油圧シリンダー6a,6bにて付与され、圧延トルクは図示されていないスピンドルより中間ロール3にて伝達される。上下1対の中間ロール3は、前記帯板1の板幅中心に対して上下点対称のロール胴端部位置にロール径が減少するロール肩3aをそれぞれ有している。
 また、上下1対の中間ロール3は、図示されていないベアリングを介して軸受箱15a~15dに支持されている。上下1対の中間ロール3は、駆動側軸受箱15c,15dを介して図示されていないシフト装置にて、軸方向に移動可能となっている。更に、これらの軸受箱15a~15dには、ロールベンディングを付与するベンディングシリンダー16a~16dが備え付けられている。これにて中間ロール3にロールベンディングを付与する。
 また、前記圧延方向入側における上下千鳥配列の支持ベアリング8a~8f及び9a~9f、及び圧延方向出側における上下千鳥配列の支持ベアリング10a~10f及び11a~11fは、帯板1の板幅に合わせ、ロール軸方向にシフトさせても良い。即ち、前記板幅が狭ければ、それに合わせ前記入,出側における上下千鳥配列の各々の支持ベアリングの操作側と駆動側の間隔を狭くしても良いのである。この場合、支持間隔が短くなるので、上下1対の作業ロール2のたわみが抑えられるメリットがある。
 このようにして、本実施例では、上下1対の作業ロール2の圧延可能な板幅外の入,出側両側に上下千鳥配列の支持ベアリング8a~8f及び9a~9f、10a~10f及び11a~11fを設けたので、中間ロール駆動の接線力により発生する作業ロール2のたわみ抑えることができ、結果として、その作業ロール径を小径にすることができる。
 また、千鳥配置により、上下の支持ベアリング8a~8f及び9a~9f、10a~10f及び11a~11fをラップさせることができ、サイズが大きく容量の大きな支持ベアリングが適用可能となり、その結果、硬質材用の高荷重、高トルクの圧延機にも適用可能となる。
 これらの結果、硬質材圧延のため、より小径の作業ロール2を使用可能とし、エッジドロップ低減や表面光沢向上を図って高い製品品質の帯板1を得ることができると共に、高い生産性が得られる。
 次に、本発明の実施例2を説明する。
 本実施例の特徴は、前記実施例1において、上下1対の作業ロール2に、高い縦弾性係数の材質を使用することである。この高い縦弾性係数の材質としては、タングステンカーバイド(縦弾性係数;53,000kg/mm2)等の超硬やセラミックス(縦弾性係数;31,000kg/mm2)等がある。
 このようにして、本実施例では、前記上下1対の作業ロール2の圧延可能な板幅外の入,出側両側に上下千鳥配列の支持ベアリングを設け、且つ高い縦弾性係数の超硬やセラミックス材質の作業ロール2を使用するので、作業ロール径を更に小径にでき、硬質材圧延において高い生産性や高い製品品質の帯板1を得ることができる。
 ここで、まず実施例1について、図4及び図5A,図5Bを用いて駆動接線力による作業ロールのたわみについて述べる。
 まず、図4に示されるように、中間ロール3から駆動トルクを作業ロール2に伝達させる場合、作業ロール2には駆動接線力Fが加わる。従来の作業ロールの軸受けは、操作側と駆動側各1個であるため図5Aに示す単純支持の支持条件となる。この場合の作業ロールの水平方向のたわみδsは、次の(1)式で表される。ここで、単位長さ当たりの駆動接線力をF、支持間隔をL、従来の作業ロール2の直径をDc、従来の作業ロール径の断面2次モーメントをIc、従来の作業ロールの材質(特殊鍛鋼)の縦弾性係数(21,000kg/mm2)をEcとする。
 δs=5×F×L4/(384×Ec×Ic)        (1)式
  ここで、Ic=π×Dc4/64
 同様に実施例1の場合、上下一対の作業ロールは、操作側と駆動側とで圧延可能な板幅外の入,出側両側に上下千鳥配列の支持ベアリングを各々複数個設けられているため、図5Bに示す固定支持の支持条件となる。この場合の作業ロールの水平方向のたわみδfは、次の(2)式で表される。ここで実施例1の作業ロールの直径をDf、実施例1の作業ロールの径の断面2次モーメントをIfとする。
 δf=F×L4/(384×Ec×If)            (2)式
  ここで、If=π×Df4/64
 ここで、δf=δsとすると、Dfは下記の(3)式で表される。
 Df=Dc/5(1/4)               (3)式
 一方、作業ロールの最小ロール径は、最小径上限Dmax1と最小径下限Dmin1間にあり、これらは上記の(3)式から下記式で表される。
 最小径上限Dmax1= D4max × B/5(1/4)     (4)式
  ここで、D4max ; 従来板幅1,300mmの作業ロール最小径上限:φ380 
         B ; 板幅(mm)/1,300mm
 実施例1の板幅毎の最小径上限Dmax1を図6に示す。
 最小径下限Dmin1= D4min × B/5(1/4)     (5)式
  ここで、D4min ; 従来板幅1,300mmの作業ロール最小径下限:φ180 
 実施例1の板幅毎の最小径下限Dmin1を図7に示す。
 実施例2の場合、上下作業ロールは、操作側と駆動側とで圧延可能な板幅の外部位置の入,出側両側に上下千鳥配列の支持ベアリングを各々複数個設けられているため、図5Bに示す固定支持の支持条件となる。それに、上下1対の作業ロール2は、高い縦弾性係数の材質を使用する。この高い縦弾性係数の材質としては、超硬やセラミック等がある。この場合の作業ロール2の水平方向のたわみδfrは、次の式で表される。実施例2の作業ロール2の直径をDfr、実施例2の作業ロール径の断面2次モーメントをIfr、実施例2の作業ロールの材質の縦弾性係数をErとする。
 δfr=F×L4/(384×Er×Ifr)        (6)式
  ここで、Ifr=π×Dfr4/64
 ここで、δfr=δsとすると、Dfrは下記の(7)式で表される。
 Dfr=Dc/(5×K)(1/4)           (7)式
 一方、作業ロールの最小ロール径は、最小径上限Dmax2と最小径下限Dmin2間にあり、これらは下記の(8)式で表される。
 最小径上限Dmax2= D4max × B/(5 × K)(1/4)  (8)式
  ここで、D4max ; 従来板幅1,300mmの作業ロール最小径上限:φ380 
         B ; 板幅(mm)/1,300mm
         K ; 高縦弾性材の従来材との比
         (高縦弾性材の縦弾性係数/従来材の縦弾性係数(21,000kg/mm2))
 実施例2の板幅毎の最小径上限Dmax2を図6に示す。ただし作業ロール材質は、超硬の場合としてK=2.5とした。
 最小径下限Dmin2= D4min × B/(5 × K)(1/4)  (9)式
  ここで、D4min ; 従来板幅1300mmの作業ロール最小径下限:φ180
 実施例2の板幅毎の最小径下限Dmin2を図7に示す。ただし作業ロール材質は、超硬の場合としてK=2.5とした。
 また、図8A,図8Bに示されるように、作業ロール2を水平方向の圧延方向出側に、駆動トルクに応じ可変にオフセットさせても良い。これにより、駆動接線力Fは圧延荷重Qのオフセット水平方向分力Faにより減ぜられ、作業ロール2にかかる水平方向のトータルの力は減ぜられる。図8B中Fbはオフセット垂直方向分力を示す。
 その結果、作業ロール2のたわみを小さくできるメリットがある。
 作業ロール2にかかる水平方向のトータルの力;Fwは、次の(10)式で示される。
 Fw=F-Q×α/((Dw+DI)/2)                (10)式
  ここで、作業ロール径はDw、中間ロール径はDIとする。
 また、図9A,図9Bに示されるように、中間ロール3を水平方向の圧延方向入側に、駆動トルクに応じ可変にオフセットさせても良い。これにより、駆動接線力Fは圧延荷重Qのオフセット水平方向分力Faにより減ぜられ、作業ロール2にかかる水平方向のトータルの力は減ぜられる。図9B中Fbはオフセット垂直方向分力を示す。
 その結果、作業ロール2のたわみを小さくできるメリットがある。
 作業ロール2にかかる水平方向のトータルの力;Fwは、次の(11)式で示される。
 Fw=F-Q×β/((Dw+DI)/2)                (11)式
  ここで、作業ロール径はDw、中間ロール径はDIとする。
 また、本発明の小径作業ロール圧延機をタンデム圧延機に適用する場合、図10に示されるように、NO.1スタンドに適用すると、小径作業ロール2により、強圧下が可能となる。また、最終スタンド、図ではNO.4スタンドに適用すると、小径作業ロール2により、より薄い板が圧延可能となる。無論NO.1スタンド~NO.4スタンドの全スタンドについて本発明の小径作業ロール2圧延機を適用しても良い。これにより、より薄くて硬い材料が圧延可能となる。
 本発明に係る圧延機及びそれを備えたタンデム圧延機は、硬質材用の高荷重、高トルクの圧延機に用いて好適である。
                                                                                

Claims (6)

  1.  金属帯板を圧延する上下1対の作業ロールとその作業ロールを支持する上下1対の中間ロールと更にこの上下1対の中間ロールを支持する上下1対の補強ロールから成り、前記作業ロールの圧延可能な板幅内に支持ロールを有しない6段式の圧延機において、
     前記上下1対の作業ロールの圧延可能な板幅外の操作側及び駆動側の入,出側両側に、上下1対の作業ロール間で上下に千鳥配列となるように、支持ローラ又は支持ベアリングをロール軸方向に所定間隔離間して複数個設けたことを特徴とする圧延機。
  2.  前記作業ロールの最小ロール径は、最小径上限Dmax1と最小径下限Dmin1間にあり、これらは下記式で表されることを特徴とする請求項1に記載の圧延機。
     最小径上限Dmax1= D4max × B/5(1/4)
      ここで、D4max  ; 従来板幅1,300mmの作業ロール最小径上限:φ380 
            B ; 板幅(mm)/1,300mm
     最小径下限Dmin1= D4min × B/5(1/4)
      ここで、D4min ; 従来板幅1,300mmの作業ロール最小径下限:φ180 
  3.  前記作業ロールは高い縦弾性係数の材質を使用し、その作業ロールの最小ロール径は、最小径上限Dmax2と最小径下限Dmin2間にあり、これらは下記式で表されることを特徴とする請求項1に記載の圧延機。
     最小径上限Dmax2= D4max × B/(5 × K)(1/4)
      ここで、D4max  ; 従来板幅1,300mmの作業ロール最小径上限:φ380 
            B ; 板幅(mm)/1,300mm
             K ; 高縦弾性材の従来材との比
             (高縦弾性材の縦弾性係数/従来材の縦弾性係数(21,000kg/mm2))
     最小径下限Dmin2= D4min × B/(5 × K)(1/4)
      ここで、D4min ; 従来板幅1,300mmの作業ロール最小径下限:φ180
  4.  複数の圧延機スタンドを並べたタンデム圧延機において、前記請求項1に記載の圧延機を少なくとも1スタンド設けたことを特徴とするタンデム圧延機。
  5.  複数の圧延機スタンドを並べたタンデム圧延機において、前記請求項2に記載の圧延機を少なくとも1スタンド設けたことを特徴とするタンデム圧延機。
  6.  複数の圧延機スタンドを並べたタンデム圧延機において、前記請求項3に記載の圧延機を少なくとも1スタンド設けたことを特徴とするタンデム圧延機。
                                                                                    
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