WO2021220367A1 - 熱間圧延機および熱間圧延方法 - Google Patents

熱間圧延機および熱間圧延方法 Download PDF

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達則 杉本
健治 堀井
彰夫 黒田
彰 佐古
信弥 金森
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    • B21B37/58—Roll-force control; Roll-gap control

Definitions

  • the present invention relates to a hot rolling mill and a hot rolling method.
  • Patent Document 1 a pair of upper work rolls and upper backup rolls and a pair of lower work rolls and lower backup rolls are inclined along the plate material surface around the vertical center line of the rolling mill, and the center line of the plate material is set. Arbitrarily offset from the vertical centerline of the rolling mill, and added to the tilt angle of each pair of rolls and the gap formed between the left and right ends of each work roll and the left and right roll axes of each work roll.
  • the bending force is adjusted according to the rolling conditions set by the dimensional specifications such as the plate width and thickness of the plate material to be rolled, the material such as ordinary steel and special steel, and the above deviation amount, and the plate material is adjusted. It is described that the life of the upper and lower work rolls is extended to more than twice that of the conventional one by rolling into a predetermined cross-sectional shape.
  • a pair cross mill controls a plate crown and a plate shape by pairing a work roll and a backup roll and crossing the axis lines of each pair of rolls with each other in a horizontal plane. It is a method.
  • the pair cross angle is set by preset and the control during rolling is mostly performed by work roll bending, but in the case of long rolling campaign such as endless rolling, during rolling.
  • a dynamic pair cross mill that changes the pair cross angle has also been put into practical use.
  • the work roll diameter D W and the maximum rolled plate width L b are used.
  • the ratio D W / L b was larger than 0.30, and 0.32 was the minimum level in terms of the maximum work roll diameter of the pair cross mill.
  • the roll cloth method such as pair cloth and work roll cloth is controlled by combining the bending of the work roll
  • the low-order shape control that is close to the second order of each other has no difference in the order, so that the composite elongation is achieved. I could't control such a complicated shape.
  • the present invention provides a hot rolling mill and a hot rolling method capable of controlling a complicated shape as compared with the conventional one.
  • the present invention includes a plurality of means for solving the above problems.
  • a pair of upper and lower work rolls a pair of upper and lower backup rolls supporting the work rolls, and the work rolls.
  • a bending actuator that applies a bending force
  • a work roll horizontal actuator that moves the work roll horizontally
  • a backup roll horizontal actuator that moves the backup roll horizontally
  • an upper backup roll and an upper work roll The work is provided with an angle control device for adjusting the angle between the upper pair and the lower pair with the upper pair in a parallel state and the lower pair of the lower backup roll and the lower work roll in a parallel state.
  • the work roll is characterized in that D W / L b satisfies the condition of 0.30 or less.
  • FIG. 1 It is a side view which shows the apparatus structure of the rolling mill of the Example of this invention. Of the rolling mills shown in FIG. 1, it is a top view showing an outline of the configuration of equipment around the upper work roll. It is a figure which shows the state of the change of the control order of a plate crown by the difference of the work roll diameter in the rolling mill of an Example. It is a figure which shows the state of the influence of the work roll diameter with respect to the control order of a pair cloth in the rolling mill of an Example. It is a figure which shows the state of the influence of the work roll diameter with respect to the plate crown change amount by a pair cloth in the rolling mill of an Example. It is a figure which shows the crown control range in the rolling mill of a reference example.
  • the drive side (also referred to as “DS (Drive Side)”) refers to the side where the motor for driving the work roll is installed when the rolling mill is viewed from the front, and the work side (“DS (Drive Side)”).
  • WS (Work Side) shall mean the opposite side.
  • FIG. 1 is a side view of the rolling mill of this embodiment
  • FIG. 2 is a top view showing an outline of the configuration of equipment around the upper work roll among the rolling mills shown in FIG.
  • the hot rolling mill 1 is a four-stage cross-roll rolling mill that rolls a rolled material S, and has a housing 100, a control device 20, and a hydraulic device 30.
  • the rolling mill is not limited to the one-stand rolling mill as shown in FIG. 1, and may be a rolling mill consisting of two or more stands.
  • the housing 100 includes a pair of upper and lower work rolls 110A and lower work rolls 110B, and a pair of upper and lower backup rolls 120A and lower backup rolls 120B that support these work rolls 110A and 110B.
  • the reduction cylinder device 170 is a cylinder that applies a reduction force to the upper backup roll 120A, the upper work roll 110A, the lower work roll 110B, and the lower backup roll 120B by pressing the upper backup roll 120A.
  • the reduction cylinder device 170 is provided on the working side and the driving side of the housing 100, respectively.
  • the load cell 180 is provided at the lower part of the housing 100 as a rolling force measuring means for measuring the rolling force of the rolled material S by the work rolls 110A and 110B, and outputs the measurement result to the control device 20.
  • the upper work roll bending cylinder 190A is provided on the entry side and the exit side of the housing 100 on both the operation side and the drive side.
  • the upper work roll bending cylinder 190A applies a bending force in the vertical direction to the bearing of the upper work roll 110A by appropriately driving these cylinders 190A.
  • the lower work roll bending cylinder 190B is provided on the entry side and the exit side of the housing 100 on both the operation side and the drive side, and the lower work roll 110B can be driven by appropriately driving these cylinders 190B. Bending force is applied to the bearing in the vertical direction.
  • the backup roll sliding device 200A is provided in the upper part of the upper backup roll 120A in the vertical direction, and the backup roll sliding device 200B is provided in the lower part of the lower backup roll 120B in the vertical direction.
  • the hydraulic device 30 includes hydraulic cylinders of work roll pressing devices 130A and 130B and work roll fixed position control devices 140A and 140B, hydraulic cylinders of backup roll pressing devices 150A and 150B, backup roll fixed position control devices 160A and 160B, and a work. It is also connected to the roll bending cylinders 190A and 190B. In FIG. 1, for convenience of illustration, a part of the communication line and the pressure oil supply line is omitted.
  • the control device 20 receives input of measurement signals from the position measuring instruments of the load cell 180, the work roll fixed position control devices 140A and 140B, and the backup roll fixed position control devices 160A and 160B.
  • the control device 20 controls the operation of the hydraulic device 30 and supplies and discharges pressure oil to the hydraulic cylinders of the work roll pressing devices 130A and 130B and the work roll fixed position control devices 140A and 140B to supply and discharge the pressure oil to the work roll pressing devices 130A and 130B and the work. It controls the operation of the roll fixed position control devices 140A and 140B.
  • control device 20 operates and controls the hydraulic device 30, and supplies and discharges pressure oil to the hydraulic cylinders of the backup roll pressing devices 150A and 150B and the backup roll fixed position control devices 160A and 160B to supply and discharge the pressure oil to the backup roll pressing device 150A and 150A. It controls the operation of the 150B and the backup roll fixed position control devices 160A and 160B.
  • control device 20 adjusts the angle by the work roll pressing devices 130A and 130B, the work roll fixed position control devices 140A and 140B, and the backup roll pressing devices 150A and 150B and the backup roll fixed position control devices 160A and 160B. Controls the angle adjustment by.
  • control device 20 controls the operation of the work roll bending cylinders 190A and 190B by supplying and discharging pressure oil to the work roll bending cylinders 190A and 190B.
  • the upper backup roll 120A, the lower work roll 110B, and the lower backup roll 120B also have the same configuration as the upper work roll 110A, and the detailed description thereof is substantially the same as that of the upper work roll 110A. , Omitted.
  • housings 100 are provided on both ends of the upper work roll 110A of the hot rolling mill 1 and are erected perpendicular to the roll axis of the upper work roll 110A.
  • the upper work roll 110A is rotatably supported by the housing 100 via the work side roll chock 112A and the drive side roll chock 112B, respectively.
  • the work roll pressing device 130A is arranged between the entrance side of the housing 100 and the work side roll chock 112A and the drive side roll chock 112B on the work side and the drive side, respectively, and determines the roll chock 112A of the upper work roll 110A in the rolling direction. Press with the pressure of.
  • the work roll fixed position control device 140A is arranged between the exit side of the housing 100, the work side roll chock 112A, and the drive side roll chock 112B on the work side and the drive side, respectively, and reverses the roll chock 112A of the upper work roll 110A. It has a hydraulic cylinder (pressing device) that presses in the rolling direction.
  • the work roll fixed position control device 140A includes a position measuring device (not shown) for measuring the operating amount of the hydraulic cylinder, and controls the position of the hydraulic cylinder.
  • the fixed position control device measures the oil column position of the hydraulic cylinder as a pressing device using a position measuring instrument built in the device, and controls the oil column position until it reaches a predetermined oil column position. It means a device that does.
  • These work roll pressing devices 130A and 130B, backup roll pressing devices 150A and 150B, and fixed position control devices 140A, 140B, 160A and 160B serve as angle adjusters for adjusting the cross angle of the roll.
  • FIGS. 1 and 2 show an example in which a hydraulic device is used as the work roll fixed position control devices 140A and 140B and the backup roll fixed position control devices 160A and 160B, which are actuators of the cross device. It is not limited to the above, and an electric device or the like can be used.
  • the pressing device is provided on the entrance side and the fixed position control device is provided on the exit side of the rolled material S, it may be arranged in the opposite direction, and the arrangement is limited to the patterns shown in FIGS. 1 and 2. is not it.
  • FIGS. 1 and 2 an example in which a pressing device is provided on the opposite side of the fixed position control device is shown, but this is not essential and can be configured only by the fixed position control device.
  • the pressing device by installing the pressing device, the backlash between the roll chock 112A and 112B and the housing 100 can be removed, and the horizontal position of the roll chock 112A and 112B can be stabilized.
  • FIG. 3 is a diagram showing a change in the control order of the plate crown due to a difference in the work roll diameter
  • FIG. 4 is a diagram showing the effect of the work roll diameter on the control order of the pair cloth
  • FIG. 5 is a diagram showing the amount of change in the plate crown due to the pair cloth. It is a figure which shows the state of the influence of the work roll diameter with respect to.
  • FIG. 6 is a diagram showing a crown control range in a rolling mill of a reference example
  • FIG. 7 is a diagram showing a shape control range.
  • 8 is a diagram showing a crown control range in the rolling mill of the embodiment
  • FIG. 9 is a diagram showing a shape control range
  • FIG. 10 is a diagram showing the influence of D W / L b on the crown control and shape control range. Is.
  • the work rolls 110A and 110B when the diameters of the work rolls 110A and 110B are D W and the maximum rolled plate width of the rolled material S is L b , the work rolls 110A and 110B have D W / L b. It satisfies the condition of 0.30 or less, and more preferably the condition of 0.15 or more and the condition of 0.28 or less.
  • the upper pair and the lower pair of the upper backup roll 120A and the upper work roll 110A are parallel to each other, and the lower pair of the lower backup roll 120B and the lower work roll 110B are parallel to each other.
  • Rolling is performed in a so-called pair cloth state in which the angle between the two is adjusted. It is assumed that the angle adjustment in this pair cloth is performed during rolling. It should be noted that it may be performed before the start of rolling, not during rolling.
  • the ratio D W / L b of the work roll diameter D W to the maximum rolled plate width L b is in the range of 0.32 or more, and the control order in this range is approximately 1.7 to 1.9. Is. That is, under the same rolling conditions, there is no significant difference from the control order of 1.7 for changing the cross angle.
  • FIG. 3 are diagrams showing the simulation results of the amount of change in the plate crown and plate shape under the condition that a rolled material having a hardness of 20 kgf / mm 2 is rolled by 20% to form a plate of 2 mm.
  • a rolled material having a hardness of 20 kgf / mm 2 is rolled by 20% to form a plate of 2 mm.
  • the simulation result of the plate crown is shown here.
  • FIG. 3 shows the relationship between D W / L b and the control order of the plate crown by work roll bending. As shown in FIG. 3, it can be seen that the control order of the plate crown tends to increase as D W / L b decreases.
  • the crown control order by the pair cloth is about 1.7, and it can be seen that the influence of the ratio D W / L b of the work roll diameter D W and the maximum rolled plate width L b is extremely small. .. This order is considered to be slightly affected by rolling conditions due to roll flattening, shaft bending, etc., but the control order is approximately 2.0 regardless of the work roll diameter.
  • the difference in plate thickness between the plate edge and the center of the plate is defined as crown Ch25, and the roll diameter is changed with respect to the amount of change ⁇ Ch25 of crown Ch25 when the angle of the pair cloth is changed from 0 ° to 1.0 °.
  • the controllable range becomes wider because the gap geometrically generated becomes larger as the diameter becomes smaller.
  • FIGS. 6 to 9 show the results of estimating the control range of the plate crown and the control range of the secondary and quaternary plate shapes by simulation.
  • FIGS. 6 and 8 the relationship between the plate crown change amount ⁇ Ch1 / 4 at the width 1/4 position (quarter position) with respect to the plate crown change amount ⁇ Ch25 at the position 25 mm from the end is shown in FIGS. 7 and 9.
  • the relationship between the change amount ⁇ C4 of the quaternary component with respect to the change amount ⁇ C2 of the secondary component of the elongation strain deviation in the rolling direction is shown.
  • DerutaCh25 the ⁇ Ch1 / 4 as an indicator of range ⁇ C2 and ⁇ C4 the can each individually controlled, DerutaCh25 and ⁇ Ch1 / 4 of the area in the parallelogram graph S C, parallelogram graphs ⁇ C2 and ⁇ C4 the area in the shape is defined as S S. Sonouede, D W / L b is the area at 0.35 S C0.35, the results of plotting the ratio of S S0.35 respect Plot D W / L b shown in FIG. 10.
  • a motor is generally connected to a work roll and driven to rotate.
  • the spindle diameter becomes smaller, so that the torque that can be transmitted also becomes smaller.
  • the limit torque of the spindle will be greater at the transmission limit of the spindle due to the effect of reducing the diameter of the work roll. That is, it is considered that it becomes difficult to mechanically establish a work roll having an excessively small diameter, and the demerit outweighs the merit.
  • the rolling torque depends on the rolling conditions, but in a general hot rolling plant, the D W / L b can be substantially set to at least 0.15 or more so that the demerits can be outweighed by the merits. Judged as possible. Therefore, it is desirable that the lower limit of D W / L b is 0.15.
  • the D W / L b range is preferably 0.30 or less, more preferably 0.15 or more, and 0.28 or less.
  • the upper pair of the upper backup roll 120A and the upper work roll 110A is parallel to each other, and the lower pair of the lower backup roll 120B and the lower work roll 110B is parallel to each other.
  • the diameters of the work rolls 110A and 110B are D W
  • the maximum rolled plate width of the rolled material is L b .
  • the work rolls 110A and 110B satisfy the condition that D W / L b is 0.30 or less.
  • the pair cloth can be used for shape control corresponding to the lower order, and the work roll can be bent.
  • control sensitivity of the cross angle can be improved, and the control range and responsiveness can be improved.
  • the effect that the rolling load is reduced by the small diameter work roll can be obtained.
  • the plate shape control must be controlled according to the rolling load fluctuation that changes during rolling, but the rolling load itself is reduced, that is, the rolling load fluctuation is also considered to be reduced proportionally, and therefore during rolling. It shows that the plate shape itself that must be controlled becomes smaller. Therefore, in the present invention, the effect that the shape of the product can be remarkably improved as compared with the prior art can be obtained.
  • the work rolls 110A and 110B satisfy the condition that D W / L b is 0.28 or less, the order of the terms of the approximate expression that can be formed by bending is 2.0 or more, and the order can be further increased, which is more complicated. The effect that the shape can be controlled can be obtained.
  • the work rolls 110A and 110B can be set in a practical range by satisfying the condition that the D W / L b is 0.15 or more.
  • control device 20 can execute control for obtaining a more desired plate shape by performing angle adjustment between the upper pair and the lower pair during rolling of the rolled material.

Landscapes

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Abstract

熱間圧延機１は、上バックアップロール１２０Ａおよび上ワークロール１１０Ａの上側ペアを平行な状態で、かつ下バックアップロール１２０Ｂおよび下ワークロール１１０Ｂの下側ペアを平行な状態で上側ペアと下側ペアとのなす角度を調整する制御装置２０を備え、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂの直径をＤＷ、圧延材の最大圧延板幅をＬｂとしたときに、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂは、ＤＷ／Ｌｂが０．３０以下の条件を満たす構成とし、ワークロールに対してベンディング力を付与した状態で圧延を行う。

Description

熱間圧延機および熱間圧延方法
　本発明は、熱間圧延機および熱間圧延方法に関する。
　特許文献１には、上部ワークロール及び上部バックアップロールの一対と下部ワークロール及び下部バックアップロールの一対とを圧延機の垂直中心線を中心に板材面に沿って傾斜させるとともに、板材の中心線を圧延機の垂直中心線から任意の距離ずらして、且つ、上記各対のロールの傾斜角と上記各ワークロールの左右端部間に形成されるギャップと同各ワークロールの左右ロール軸に加えられるベンディング力とを、圧延対象の板材の板幅・板厚等の寸法諸元と普通鋼・特殊鋼等の材質と上記ずれ量とにより設定される圧延時の条件に合わせ調整して、板材を所定の断面形状に圧延することにより、上下ワークロールの寿命を従来の２倍以上に延長することが記載されている。
特公昭５８－２３１６１号
　上下のロールをクロスすることで板クラウンと板形状を制御するロールクロス式４段圧延機は、大別してペアクロスミルとワークロールクロスミルの２つのタイプが開発されており、広い制御範囲を持つことで知られている。
　ペアクロスミルとは、特許文献１に記載されるように、ワークロールとバックアップロールをペアとして、各ペアのロール組を水平面内で軸線を相互にクロスさせることで板クラウンと板形状を制御する方式である。
　通常のバッチ圧延方式では、ペアクロス角度はプリセットで設定され、圧延中の制御はワークロールベンディングで行われることがほとんどであるが、エンドレス圧延のように、長い圧延キャンペーンになる場合には、圧延中にペアクロス角度を変更するダイナミックペアクロスミルも実用化されている。
　ここで、一般的な熱間圧延プロセスでは、圧延中において、ワークロールのベンディングにより板中央までに及ぶ２次成分の板形状制御を行うため、ワークロール径ＤＷと最大圧延板幅Ｌｂとの比ＤＷ／Ｌｂは０．３０よりも大きくしており、ペアクロスミルのワークロール最大径で言うと０．３２が最小レベルであった。
　そのため、ペアクロスやワークロールクロスといったロールクロス方式とワークロールのベンディングを組み合わせて制御しているにも関わらず、互いに２次に近い低次の形状制御で、次数に差がないため、複合伸びのような複雑な形状を制御できなかった。
　本発明は、従来に比べて複雑な形状を制御することが可能な熱間圧延機および熱間圧延方法を提供する。
　本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、上下一対のワークロールと、前記ワークロールをそれぞれ支持する上下一対のバックアップロールと、前記ワークロールに対してベンディング力を付与するベンディングアクチュエータと、前記ワークロールを水平方向に移動させるワークロール水平方向アクチュエータと、前記バックアップロールを水平方向に移動させるバックアップロール水平方向アクチュエータと、上バックアップロールおよび上ワークロールの上側ペアを平行な状態で、かつ下バックアップロールおよび下ワークロールの下側ペアを平行な状態で前記上側ペアと前記下側ペアとのなす角度を調整する角度制御装置と、を備え、前記ワークロールの直径をＤＷ、圧延材の最大圧延板幅をＬｂとしたときに、前記ワークロールは、ＤＷ／Ｌｂが０．３０以下の条件を満たすことを特徴とする。
　本発明によれば、従来に比べて複雑な形状を制御することができる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。
本発明の実施例の圧延機の装置構成を示す側面図である。 図１に示す圧延機のうち、上ワークロール周辺の設備の構成の概要を示す上面図である。 実施例の圧延機において、ワークロール径の違いによる板クラウンの制御次数の変化の様子を示す図である。 実施例の圧延機における、ペアクロスの制御次数に対するワークロール径の影響の様子を示す図である。 実施例の圧延機において、ペアクロスによる板クラウン変化量に対するワークロール径の影響の様子を示す図である。 参考例の圧延機における、クラウン制御範囲を示す図である。 参考例の圧延機における、形状制御範囲を示す図である。 実施例の圧延機における、クラウン制御範囲を示す図である。 実施例の圧延機における、形状制御範囲を示す図である。 実施例の圧延機における、クラウン制御、形状制御範囲に対するＤＷ／Ｌｂの影響を示す図である。
　本発明の熱間圧延機および熱間圧延方法の実施例について図１乃至図１０を用いて説明する。
　なお、本明細書で用いる図面において、同一のまたは対応する構成要素には同一、または類似の符号を付け、これらの構成要素については繰り返しの説明を省略する場合がある。
　また、以下の実施例や図面では、駆動側（「ＤＳ（Ｄｒｉｖｅ　Ｓｉｄｅ）」とも記載）とは圧延機を正面から見てワークロールを駆動する電動機が設置されている側を、作業側（「ＷＳ（Ｗｏｒｋ　Ｓｉｄｅ）」とはその反対側を意味するものとする。
　最初に、熱間圧延機の全体構成について図１および図２を用いて説明する。図１は本実施例の圧延機の側面図であり、図２は図１に示す圧延機のうち、上ワークロール周辺の設備の構成の概要を示す上面図である。
　図１において、熱間圧延機１は、圧延材Ｓを圧延する４段のクロスロール圧延機であって、ハウジング１００と、制御装置２０と、油圧装置３０とを有している。なお、圧延機は図１に示すような１スタンドの圧延機に限られず、２スタンド以上からなる圧延機であってもよい。
　ハウジング１００は、上下一対の上ワークロール１１０Ａ及び下ワークロール１１０Ｂ、これらワークロール１１０Ａ，１１０Ｂを支持する上下一対の上バックアップロール１２０Ａおよび下バックアップロール１２０Ｂを備えている。
　圧下シリンダ装置１７０は、上バックアップロール１２０Ａを押圧することで、上バックアップロール１２０Ａや上ワークロール１１０Ａ，下ワークロール１１０Ｂ，下バックアップロール１２０Ｂに対して圧下力を付与するシリンダである。圧下シリンダ装置１７０は、ハウジング１００の作業側と駆動側にそれぞれ設けられている。
　ロードセル１８０は、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂによる圧延材Ｓの圧延力を計測する圧延力計測手段としてハウジング１００の下部に設けられており、計測結果を制御装置２０に出力している。
　上ワークロールベンディングシリンダ１９０Ａは、操作側および駆動側のいずれにおいても、ハウジング１００の入側および出側に設けられている。上ワークロールベンディングシリンダ１９０Ａは、適宜これらのシリンダ１９０Ａを駆動することで上ワークロール１１０Ａの軸受に対して鉛直方向にベンディング力を付与する。
　同様に、下ワークロールベンディングシリンダ１９０Ｂは、操作側および駆動側のいずれにおいても、ハウジング１００の入側および出側に設けられており、適宜これらのシリンダ１９０Ｂを駆動することで下ワークロール１１０Ｂの軸受に対して鉛直方向にベンディング力を付与する。
　バックアップロール摺動装置２００Ａは上バックアップロール１２０Ａの鉛直方向の上部分に、バックアップロール摺動装置２００Ｂは下バックアップロール１２０Ｂの鉛直方向の下部分に、それぞれ設けられている。
　油圧装置３０は、ワークロール押圧装置１３０Ａ，１３０Ｂやワークロール定位置制御装置１４０Ａ，１４０Ｂの油圧シリンダ、バックアップロール押圧装置１５０Ａ，１５０Ｂやバックアップロール定位置制御装置１６０Ａ，１６０Ｂの油圧シリンダ、更にはワークロールベンディングシリンダ１９０Ａ，１９０Ｂにも接続されている。なお、図１では、図示の都合上、通信線や圧油の供給ラインの一部は省略している。
　制御装置２０は、ロードセル１８０やワークロール定位置制御装置１４０Ａ，１４０Ｂ、バックアップロール定位置制御装置１６０Ａ，１６０Ｂの位置計測器からの計測信号の入力を受けている。
　制御装置２０は油圧装置３０を作動制御し、ワークロール押圧装置１３０Ａ，１３０Ｂやワークロール定位置制御装置１４０Ａ，１４０Ｂの油圧シリンダに圧油を給排することでワークロール押圧装置１３０Ａ，１３０Ｂやワークロール定位置制御装置１４０Ａ，１４０Ｂの作動を制御している。
　同様に、制御装置２０は油圧装置３０を作動制御し、バックアップロール押圧装置１５０Ａ，１５０Ｂやバックアップロール定位置制御装置１６０Ａ，１６０Ｂの油圧シリンダに圧油を給排することでバックアップロール押圧装置１５０Ａ，１５０Ｂやバックアップロール定位置制御装置１６０Ａ，１６０Ｂの作動を制御している。
　これらの作動制御により、制御装置２０は、ワークロール押圧装置１３０Ａ，１３０Ｂ，ワークロール定位置制御装置１４０Ａ，１４０Ｂによる角度調整、およびバックアップロール押圧装置１５０Ａ，１５０Ｂ，バックアップロール定位置制御装置１６０Ａ，１６０Ｂによる角度調整を制御する。
　更に、制御装置２０はワークロールベンディングシリンダ１９０Ａ，１９０Ｂに圧油を給排することでワークロールベンディングシリンダ１９０Ａ，１９０Ｂの作動を制御している。
　次に、図２を用いて上ワークロール１１０Ａに関係する構成について説明する。なお、上バックアップロール１２０Ａや下ワークロール１１０Ｂ，下バックアップロール１２０Ｂについても、上ワークロール１１０Ａと同等の構成を有しており、その詳細な説明も上ワークロール１１０Ａのものと略同じであるため、省略する。
　図２に示すように、熱間圧延機１の上ワークロール１１０Ａの両端側にハウジング１００があり、上ワークロール１１０Ａのロール軸に対して垂直に立てられている。
　上ワークロール１１０Ａは、ハウジング１００にそれぞれ作業側ロールチョック１１２Ａ及び駆動側ロールチョック１１２Ｂを介して回転自在に支持されている。
　ワークロール押圧装置１３０Ａは、作業側および駆動側のそれぞれにおいて、ハウジング１００の入側と作業側ロールチョック１１２Ａ，駆動側ロールチョック１１２Ｂとの間に配置され、上ワークロール１１０Ａのロールチョック１１２Ａを圧延方向に所定の圧力で押し付ける。
　ワークロール定位置制御装置１４０Ａは、作業側および駆動側のそれぞれにおいて、ハウジング１００の出側と作業側ロールチョック１１２Ａ，駆動側ロールチョック１１２Ｂの間に配置されており、上ワークロール１１０Ａのロールチョック１１２Ａを反圧延方向に押圧する油圧シリンダ（押圧装置）を有している。ワークロール定位置制御装置１４０Ａは、油圧シリンダの動作量を計測する位置計測器（図示省略）を備えており、油圧シリンダの位置制御を行う。
　ここで、定位置制御装置とは、装置内に内蔵されている位置計測器を用いて押圧装置としての油圧シリンダの油柱位置を測定し、所定の油柱位置となるまで油柱位置を制御する装置のことを意味する。
　これらワークロール押圧装置１３０Ａ，１３０Ｂや、バックアップロール押圧装置１５０Ａ，１５０Ｂ、定位置制御装置１４０Ａ，１４０Ｂ，１６０Ａ，１６０Ｂは、ロールのクロス角を調整する角度調整器の役割をなす。
　なお、図１および図２では、クロス装置のアクチュエータであるワークロール定位置制御装置１４０Ａ，１４０Ｂや、バックアップロール定位置制御装置１６０Ａ，１６０Ｂとして油圧装置を用いる例を示したが、これは油圧装置に限ったものでなく、電動式等の構成の装置を用いることができる。
　また、圧延材Ｓの入側に押圧装置、出側に定位置制御装置を配備した形態としているが、反対に配備されることもあり、配置は図１、図２に示すパターンに限られるものではない。
　更に、図１および図２では、定位置制御装置の反対側に押圧装置を具備した例としているが、これは必須ではなく、定位置制御装置のみで構成することができる。ただし、押圧装置を設置することによってロールチョック１１２Ａ，１１２Ｂとハウジング１００とのガタ取りが可能となり、ロールチョック１１２Ａ，１１２Ｂの水平位置を安定させることができる。
　次に、本実施例に係る圧延機の特徴的な構成について、図３乃至図１０を参照して説明する。
　図３はワークロール径の違いによる板クラウンの制御次数の変化の様子を示す図、図４はペアクロスの制御次数に対するワークロール径の影響の様子を示す図、図５はペアクロスによる板クラウン変化量に対するワークロール径の影響の様子を示す図である。図６は、参考例の圧延機における、クラウン制御範囲を示す図、図７は、形状制御範囲を示す図である。図８は、実施例の圧延機における、クラウン制御範囲を示す図、図９は、形状制御範囲を示す図、図１０は、クラウン制御、形状制御範囲に対するＤＷ／Ｌｂの影響を示す図である。
　本実施例の熱間圧延機は、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂの直径をＤＷ、圧延材Ｓの最大圧延板幅をＬｂとしたときに、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂは、ＤＷ／Ｌｂが０．３０以下の条件を満たすものであり、より好適には０．１５以上の条件や、０．２８以下の条件を満たすものとなっている。
　また、制御装置２０により、上バックアップロール１２０Ａおよび上ワークロール１１０Ａの上側ペアを平行な状態で、かつ下バックアップロール１２０Ｂおよび下ワークロール１１０Ｂの下側ペアを平行な状態で上側ペアと下側ペアとのなす角度を調整する、いわゆるペアクロスの状態で圧延を行う。このペアクロスでの角度調整を圧延中に実行するものとする。なお、圧延中ではなく、圧延開始前に行うものとすることができる。
　更には、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂに対してベンディング力を付与した状態で圧延を行うものとする。
　以下、ＤＷ／Ｌｂの範囲の限定の詳細について説明する。
　通常のクロスミルでは、ワークロール径ＤＷと最大圧延板幅Ｌｂとの比ＤＷ／Ｌｂが０．３２以上の範囲であり、この範囲での制御次数は概ね１．７～１．９である。つまり、同一の圧延条件では、クロス角変更の制御次数１．７と大きな差異が無い。
　図３以降に示す図は、２０ｋｇｆ／ｍｍ２の硬さの圧延材を２０％圧延し、２ｍｍの板にする、という条件で板クラウン、板形状の変化量のシミュレーション結果を示す図である。ここで、板形状制御に着目しているが、長手方向の伸び偏差で表される板形状は板クラウンとの対応しているため、ここでは板クラウンのシミュレーション結果を示す。
　図３では、ＤＷ／Ｌｂとワークロールベンディングによる板クラウンの制御次数の関係を示す。この図３に示すように、板クラウンの制御次数は、ＤＷ／Ｌｂが減少するほど増大する傾向があることがわかる。
　また、図４に示すように、ペアクロスによるクラウン制御次数は約１．７であり、ワークロール径ＤＷと最大圧延板幅Ｌｂとの比ＤＷ／Ｌｂの影響は極めて小さいことがわかる。この次数は、ロール扁平や軸曲がり等のため、圧延条件の影響を若干受けるものと考えられるが、ワークロール径に関わらず、制御次数は概ね２．０である。
　クォータ伸びを含めた複雑な形状を制御するためには、２次に近い項の形状を制御するのみではなく、次数の離れたさらに高次数の項の形状を制御する機構と組み合わせて制御ができるようにすることが望ましい。
　ここで、図３に示すように、ペアクロスでは達成できない、次数が１．７よりも大きい次数をワークロールベンディングで達成するのは、ＤＷ／Ｌｂが０．３２よりも小さい、ＤＷ／Ｌｂが０．３０以下の範囲である。
　従って、ＤＷ／Ｌｂを０．３０以下の条件とすることで、ワークロールベンディングによって１．９以上の制御次数を得ることができ、水平方向アクチュエータによるペアクロスでの角度の調整と垂直方向アクチュエータによるベンディング荷重の調整によって、低次と高次の組み合わせた式で表される複雑な板形状の制御を実現することができることが明らかとなった。
　図５は、板端から２５ｍｍ位置と板中央の板厚差をクラウンＣｈ２５とし、ペアクロスの角度を０°→１．０°に変更した場合におけるクラウンＣｈ２５の変化量ΔＣｈ２５についてロール径を変更してシミュレートした結果である。この図５に示すように、小径化に伴い幾何学的に発生するギャップが大きくなるため、制御できる範囲も広くなることがわかる。
　図６乃至図９に、板クラウンの制御範囲と２次と４次の板形状の制御範囲をシミュレーションによって見積もった結果を示す。
　図６および図７では、ペアクロス（０．４５°－０．５５°）、ＤＷ＝６５０ｍｍ、ＤＷ／Ｌｂ＝０．３５の条件とし、図８および図９では、ペアクロス（０．４５°－０．５５°）、ＤＷ＝４５０ｍｍ、ＤＷ／Ｌｂ＝０．２４の条件とした。
　そして、図６、および図８では、端から２５ｍｍ位置の板クラウン変化量ΔＣｈ２５に対する幅１／４位置（クォータ位置）の板クラウン変化量ΔＣｈ１／４の関係を、図７、および図９では、圧延方向の伸び歪み偏差の２次成分の変化量ΔＣ２に対する４次成分の変化量ΔＣ４の関係を示す。
　図６および図７に示すＤＷ／Ｌｂ＝０．３５という従来範囲の条件では、ペアクロスのクロス角を変更する場合も、或いは、ワークロールベンディングを増減させる場合のいずれも、ΔＣｈ２５に対するΔＣｈ１／４の値や、ΔＣ２に対するΔＣ４の値は概ね等しい勾配で変化し、ΔＣｈ２５とΔＣｈ１／４、或いは、ΔＣ２とΔＣ４をそれぞれ個別で制御できる範囲が非常に狭いことがわかる。
　それに対して、図８および図９に示すように、ＤＷ／Ｌｂを０．２４と、本発明の条件とした場合には、ペアクロスのクロス角を変更する場合とワークロールベンディングを増減させる場合とでは、ΔＣｈ２５に対するΔＣｈ１／４の値や、ΔＣ２に対するΔＣ４の値は異なる勾配で変化する。そのため、ワークロールベンディングの増加、０．４５°→０．５５°へのペアクロス角の変更、ワークロールベンディングの減少、０．５５°→０．４５°へのペアクロス角の変更、を順に追った軌跡は平行四辺形の形となり、ΔＣｈ２５とΔＣｈ１／４、或いは、ΔＣ２とΔＣ４をそれぞれ個別で制御できる範囲が格段に広がることがわかる。
　ここで、ΔＣｈ２５とΔＣｈ１／４、ΔＣ２とΔＣ４をそれぞれ個別に制御できる範囲の指標として、ΔＣｈ２５とΔＣｈ１／４のグラフの平行四辺形の中の面積をＳＣ、ΔＣ２とΔＣ４のグラフの平行四辺形の中の面積をＳＳと定義する。そのうえで、ＤＷ／Ｌｂが０．３５での面積ＳＣ０．３５、ＳＳ０．３５に対する比率をプロットＤＷ／Ｌｂに対してプロットした結果を図１０に示す。
　図１０に示すように、従来技術であるＤＷ／Ｌｂ＝０．３５に比べて、ＤＷ／Ｌｂ＝０．２８以下とすることで、約２倍以上の複合伸びの制御範囲を持つことができ、格段に形状制御性を向上できることが明らかとなった。
　ここで、熱間圧延プロセスでは、一般的にはワークロールにモータをつなぎ、回転駆動させている。その場合、ワークロールが小径化するとスピンドル径が細くなるため、伝達可能なトルクも小さくなる。
　ワークロールの小径化によって圧延トルクも減少することにはなるが、スピンドルの限界トルクは、ワークロール小径化の影響は、スピンドルの伝達限界の方が大きい。すなわち、あまりに小径のワークロールでは機械的に成立させることに困難が生じてきて、デメリットがメリットを上回ると考えられる。
　圧延トルクは、圧延条件に依存するが、一般的な熱延プラントでは、ＤＷ／Ｌｂは実質的には、少なくとも０．１５以上とすることでデメリットをメリットが上回る形態で成立させることが可能と判断される。このため、ＤＷ／Ｌｂの下限は０．１５とすることが望ましい。
　以上まとめると、ＤＷ／Ｌｂ範囲は、０．３０以下、より好適には０．１５以上で、また０．２８以下とすることが望ましい。
　次に、本実施例の効果について説明する。
　上述した本発明の実施例１の熱間圧延機１は、上バックアップロール１２０Ａおよび上ワークロール１１０Ａの上側ペアを平行な状態で、かつ下バックアップロール１２０Ｂおよび下ワークロール１１０Ｂの下側ペアを平行な状態で上側ペアと下側ペアとのなす角度を調整する制御装置２０と、を備え、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂの直径をＤＷ、圧延材の最大圧延板幅をＬｂとしたときに、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂは、ＤＷ／Ｌｂが０．３０以下の条件を満たす。
　このように、ワークロール径を従来一般に用いていたよりも小径、ＤＷ／Ｌｂが０．３０以下を採用することで、ペアクロスを低次の項に該当する形状制御に、ワークロールのベンディングを更に高次の項に該当する形状制御に使うことが可能となる、という本発明者らによって初めて発見された知見により、従来のままでは到達できなかった形状制御ができるようになる、との効果が得られる。
　また、このような効果に加えて、クロス角の制御感度を改善することができ、制御範囲と応答性を向上することができる。
　更に、小径ワークロールによって圧延荷重が低減する、との効果が得られる。板形状制御は、圧延中に変化する圧延荷重変動に合わせて制御を行わなければならないが、圧延荷重自体が低減する、すなわち、圧延荷重変動もそれに比例して低減すると考えられるため、圧延中に制御しなければならない板形状自体が小さくなることを示す。従って、本発明では、従来技術に比べて製品の形状を格段に向上させることができる、との効果が得られる。
　また、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂは、ＤＷ／Ｌｂが０．２８以下の条件を満たすため、ベンディングで形成できる近似式の項の次数が２．０以上となり、さらに大きくできるので、より複雑な形状の制御を行うことができる、との効果が得られる。
　更に、小径のワークロールほど高次数の項を含む近似式の形状のものを造れるが、小径にするほどワークロールに動力を伝えるスピンドル等も小径となるため、実用的な材料や動力を前提にすると伝達可能なトルクも小さくなることから、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂは、ＤＷ／Ｌｂが０．１５以上の条件を満たすことで、実用的な範囲とすることができる。
　また、制御装置２０は、上側ペアと下側ペアとの角度調整を、圧延材の圧延中に実行することにより、より所望の板形状を得るための制御を実行することができる。
　＜その他＞　
　なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
Ｓ…圧延材
１…熱間圧延機
２０…制御装置（角度制御装置）
３０…油圧装置
１００…ハウジング
１１０Ａ…上ワークロール
１１０Ｂ…下ワークロール
１１２Ａ…作業側ロールチョック
１１２Ｂ…駆動側ロールチョック
１２０Ａ…上バックアップロール
１２０Ｂ…下バックアップロール
１３０Ａ，１３０Ｂ…ワークロール押圧装置
１４０Ａ，１４０Ｂ…ワークロール定位置制御装置
１５０Ａ，１５０Ｂ…バックアップロール押圧装置
１６０Ａ，１６０Ｂ…バックアップロール定位置制御装置
１７０…圧下シリンダ装置
１８０…ロードセル
１９０Ａ…上ワークロールベンディングシリンダ
１９０Ｂ…下ワークロールベンディングシリンダ
２００Ａ，２００Ｂ…バックアップロール摺動装置

Claims (5)

  1. 　上下一対のワークロールと、
    　前記ワークロールをそれぞれ支持する上下一対のバックアップロールと、
    　前記ワークロールに対してベンディング力を付与するベンディングアクチュエータと、
    　前記ワークロールを水平方向に移動させるワークロール水平方向アクチュエータと、
    　前記バックアップロールを水平方向に移動させるバックアップロール水平方向アクチュエータと、
    　上バックアップロールおよび上ワークロールの上側ペアを平行な状態で、かつ下バックアップロールおよび下ワークロールの下側ペアを平行な状態で前記上側ペアと前記下側ペアとのなす角度を調整する角度制御装置と、を備え、
    　前記ワークロールの直径をＤＷ、圧延材の最大圧延板幅をＬｂとしたときに、前記ワークロールは、ＤＷ／Ｌｂが０．３０以下の条件を満たす
    　ことを特徴とする熱間圧延機。
  2. 　請求項１に記載の熱間圧延機において、
    　前記ワークロールは、ＤＷ／Ｌｂが０．２８以下の条件を満たす
    　ことを特徴とする熱間圧延機。
  3. 　請求項１に記載の熱間圧延機において、
    　前記ワークロールは、ＤＷ／Ｌｂが０．１５以上の条件を満たす
    　ことを特徴とする熱間圧延機。
  4. 　請求項１に記載の熱間圧延機において、
    　前記角度制御装置は、前記上側ペアと前記下側ペアとの角度調整を、前記圧延材の圧延中に実行する
    　ことを特徴とする熱間圧延機。
  5. 　上下一対のワークロールと、
    　前記ワークロールをそれぞれ支持する上下一対のバックアップロールと、
    　前記ワークロールに対してベンディング力を付与するベンディングアクチュエータと、
    　前記ワークロールを水平方向に移動させるワークロール水平方向アクチュエータと、
    　前記バックアップロールを水平方向に移動させるバックアップロール水平方向アクチュエータと、を備えた熱間圧延機による熱間圧延方法であって、
    　前記ワークロールの直径をＤＷ、圧延材の最大圧延板幅をＬｂとしたときに、前記ワークロールは、ＤＷ／Ｌｂが０．３０以下の条件を満たすものとし、
    　上バックアップロールおよび上ワークロールの上側ペアを平行な状態で、かつ下バックアップロールおよび下ワークロールの下側ペアを平行な状態で前記上側ペアと前記下側ペアとのなす角度を調整し、
    　前記ワークロールに対してベンディング力を付与した状態で圧延を行う
    　ことを特徴とする熱間圧延方法。
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