(57)【要約】【課題】ユニバーサル圧延を行うにあたり、多大な投資を伴うことなく、比較的簡単な構成でありながら被圧延材の左右の曲がりを確実且つ疵を形成することなく矯正することができるユニバーサル圧延機及びユニバーサル圧延機における被圧延材の矯正方法を得る。【解決手段】上下一対の水平ロール２，３と、左右一対の竪ロール４，５と、該一対の竪ロールを回動自在にそれぞれ軸支する一対の竪ロールチョック６，７とを有するユニバーサル圧延機１において、上記一対の竪ロールチョック６，７における竪ロール４，５よりも出側の位置に、該竪ロール４，５の回転方向と同じ方向に回転自在に軸支されて、圧延された被圧延材８の左右方向の曲がりを矯正する矯正ロール９，１０を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下一対の水平ロールと、左右一対の竪ロールと、該一対の竪ロールを回動自在にそれぞれ軸支する一対の竪ロールチョックとを有し、入側から移動してきた被圧延材を圧延して出側から送り出すユニバーサル圧延機において、
上記一対の竪ロールチョックは、竪ロールよりも出側の位置に、該竪ロールの回転方向と同じ方向に回転自在に軸支されて、上記水平ロール及び竪ロールによって圧延された被圧延材の左右方向の曲がりを矯正する矯正ロールをそれぞれ備えていることを特徴とするユニバーサル圧延機。
【請求項２】
上記竪ロールチョックは、外周面が上記矯正ロールの外周面と接した状態で回転自在に軸支された、該矯正ロールに作用する負荷を受けるための矯正ロール用バックアップロールを備えていることを特徴とする請求項１に記載のユニバーサル圧延機。
【請求項３】
上記矯正ロール用バックアップロールは、上記竪ロールに作用する圧延荷重を受けるための竪ロール用バックアップロールを兼ねていることを特徴とする請求項２に記載のユニバーサル圧延機。
【請求項４】
上下一対の水平ロールと、左右一対の竪ロールと、該一対の竪ロールを回動自在にそれぞれ軸支する一対の竪ロールチョックとを有し、入側から移動してきた被圧延材を圧延して出側から送り出すユニバーサル圧延機の、上記竪ロールチョックにおける上記竪ロールよりも出側の位置に設けた、該竪ロールの回転方向と同じ方向に回転自在に軸支された矯正ロールによって、上記水平ロール及び竪ロールによる圧延によって被圧延材に生じた左右方向の曲がりを矯正して、被圧延材が直線的になるように修正することを特徴とするユニバーサル圧延機における被圧延材の矯正方法。
【請求項５】
上記矯正ロールに作用する負荷を、外周面が該矯正ロールの外周面と接した状態で上記竪ロールチョックに回転自在に軸支された矯正ロール用バックアップロールで受けさせることを特徴とする請求項４に記載のユニバーサル圧延機における被圧延材の矯正方法。
【請求項６】
上記矯正用バックアップロールに、上記竪ロールに作用する圧延荷重を受ける竪ロール用バックアップロールを兼ねさせることを特徴とする請求項５に記載のユニバーサル圧延機における被圧延材の矯正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被圧延材を圧延してＨ形鋼等の各種形鋼を成形するユニバーサル圧延において、被圧延材を圧延したことによって生じる該被圧延材の左右方向の曲がりを矯正するユニバーサル圧延機及びユニバーサル圧延機における被圧延材の矯正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ｈ形鋼やＩ形鋼、軌条等の各種形鋼は、通常、ユニバーサル圧延機によって圧延製造されており、このユニバーサル圧延機は、上下一対の水平ロール及び左右一対の竪ロールによって被圧延材を圧延することにより、所定の形状の形鋼に成形するようになっている。
上記形鋼を成形するにあたっては、長手方向の真直性の確保が重要となってくるが、上記ユニバーサル圧延機においては、圧延した被圧延材に上下方向の反りや左右方向の曲がりを生じることが多いため、従来から様々な手段によって被圧延材の真直性の確保が図られていた。特に、左右方向の曲がりについては、形鋼の剛性上、上下の反りに比べて矯正するのに大きな荷重が必要であり、プレス等により改めて被圧延材を直線的に修正することが非常に面倒であることから、特許文献１〜３に示すように圧延の段階で左右方向の曲がりを矯正する手段が開発されている。
【０００３】
即ち、特許文献１及び特許文献２には、ユニバーサル圧延機における被圧延材の入側及び出側に、左右一対の拘束ローラをそれぞれ設け、入側及び出側において被圧延材の左右を拘束しながら圧延することにより、被圧延材の左右方向の曲がりを防止するものが記載されている。
しかしながら、この特許文献１，２に記載のものは、上記拘束ローラを竪ロールが配置されている左右一対のチョックの外に設けた構成であるため、構造上該竪ロールと拘束ローラとが比較的離れた状態となる。そのため、該竪ロールと拘束ローラとの間の距離だけ鋼材の先端部の曲がりを矯正できないという欠点があった。また、先端の曲がった鋼材が拘束ローラに接触すると鋼材が左右方向に振られるため、ユニバーサル圧延での左右方向対称性に影響を与え、鋼材の左右方向曲がりが圧延によってさらに発生することも予想されるという問題点がある。
【０００４】
また、特許文献３には、ユニバーサル圧延機の竪ロールのチョックにおける該竪ロールの出側近傍に、左右一対の板体状の第１ガイドを配設すると共に、圧延機の出側の位置に、圧延機から出てきた被圧延材の左右を拘束する複数の拘束ローラを備えた左右一対の第２ガイドを設けたものが記載されている。この特許文献３に記載の技術では、第１ガイドによって被圧延材の先端から曲がりが抑えられるため、特許文献１，２にあったような問題は回避できる可能性がある。但し、第１ガイドは竪ロールに近接することから、被圧延材の曲がりを押さえるためには、第１ガイドの表面と被圧延材の表面が可能な限り近接あるいは接触するように第１ガイドの位置設定をすることが必要となり、その結果、板状の第１ガイドに接触した被圧延材が擦れ、該被圧延材の表面に疵が発生する可能性がある。
一方で、被圧延材表面の疵の発生を抑制するために、第１ガイドの表面と被圧延材の表面との間に一定のギャップを設定すると、第１ガイドによる曲がりの矯正が不十分となり、第２ガイドによる曲がり矯正が必須となる。この場合、特許文献３に記載の第２ガイドは構造的に複雑である上、曲がり抑制のためには確実な位置決めと被圧延材が接触した際に撓み等が発生しないための高い剛性も必要であることから、設備製造に多大な投資が必要になるという問題がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１４０９２５号公報
【特許文献２】特開２０００−１７６５０２号公報
【特許文献３】特開２００７−１９６２７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の技術的課題は、ユニバーサル圧延を行うにあたり、多大な投資を伴うことなく、比較的簡単な構成でありながら被圧延材の左右の曲がりを確実且つ疵を形成することなく矯正することができるユニバーサル圧延機及びユニバーサル圧延機における被圧延材の矯正方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明のユニバーサル圧延機は、上下一対の水平ロールと、左右一対の竪ロールと、該一対の竪ロールを回動自在にそれぞれ軸支する一対の竪ロールチョックとを有し、入側から移動してきた被圧延材を圧延して出側から送り出すユニバーサル圧延機において、上記一対の竪ロールチョックは、竪ロールよりも出側の位置に、該竪ロールと同じ方向に回転自在に軸支されて、上記水平ロール及び竪ロールによって圧延された被圧延材の左右方向の曲がりを矯正する矯正ロールをそれぞれ備えていることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明においては、上記竪ロールチョックは、外周面が上記矯正ロールの外周面と接した状態で回転自在に軸支された、該矯正ロールに作用する負荷を受けるための矯正ロール用バックアップロールを備えているものとすることができる。
また、この場合において、上記矯正ロール用バックアップロールは、上記竪ロールに作用する圧延荷重を受けるための竪ロール用バックアップロールを兼ねていることが好ましく、これにより竪ロールチョックをコンパクトな構造とすることができる。
【０００９】
また、本発明のユニバーサル圧延機における被圧延材の矯正方法は、上下一対の水平ロールと、左右一対の竪ロールと、該一対の竪ロールを回動自在にそれぞれ軸支する一対の竪ロールチョックとを有し、入側から移動してきた被圧延材を圧延して出側から送り出すユニバーサル圧延機の、上記竪ロールチョックにおける上記竪ロールよりも出側の位置に設けた、該竪ロールの回転方向と同じ方向に回転自在に軸支された矯正ロールによって、上記水平ロール及び竪ロールによる圧延によって被圧延材に生じた左右方向の曲がりを矯正して、被圧延材が直線的になるように修正することを特徴とする。
【００１０】
本発明においては、上記矯正ロールに作用する負荷を、外周面が該矯正ロールの外周面と接した状態で上記竪ロールチョックに回転自在に軸支された矯正ロール用バックアップロールで受けさせることができ、これにより、矯正ロールに大きな負荷がかかるような操業条件でも、矯正ロールや竪ロールチョック等の損傷を防止して、高剛性化による矯正ロール設定位置の精度の向上を図ることができる。
また、この場合、上記矯正用バックアップロールに、上記竪ロールに作用する圧延荷重を受ける竪ロール用バックアップロールを兼ねさせることが好ましく、これにより竪ロールチョックのコンパクト化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、各竪ロールチョックにおける竪ロールよりも出側の位置に、該竪ロールの回転方向と同じ方向に回転自在に軸支させた矯正ロールを設けて、該矯正ロールにより被圧延材の左右方向の曲がりを矯正するようにしたため、該竪ロールと矯正ロールとの距離を狭めて、圧延された被圧延材の先端が曲がる前に矯正ロールで曲がりを確実に矯正することができるだけでなく、矯正ロールが回転しながら被圧延材の曲がりを矯正することから、被圧延材に疵が形成されることなくスムーズに矯正が行うことができる。また、仮に竪ロールに大きな負荷が作用して竪ロールチョックが左右方向にずれたり撓んだりしてしまったとしても、矯正ロールはチョックに設けられていることから矯正ロールと竪ロールとの位置関係は変わらず、したがって、被圧延材の左右方向の曲がりの矯正を確実に行うことができる。
さらに、従来のものに比べて全体として簡単な構成であり、部品点数も少ないため、多大な投資を伴うことなく、比較的安価に被圧延材の曲がりの矯正を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１及び図２は、本発明のユニバーサル圧延機の一実施の形態を示すもので、この実施の形態のユニバーサル圧延機１は、上下一対の水平ロール２，３と、左右一対の竪ロールと４，５と、該一対の竪ロール４，５を回動自在にそれぞれ軸支する一対の竪ロールチョック６，７とを有し、入側から移動してきた被圧延材８を圧延して出側から送り出すことにより形鋼を成形する構成となっている。なお、この実施の形態においては、Ｈ形鋼を成形する場合について説明する。
【００１３】
上記上下一対の水平ロール２，３は、入側から移動してきた被圧延材８の上面側及び下面側を挟んで圧延してＨ形鋼のウェブ部分を成形するもので、被圧延材８の送り出し方向と直交する水平方向に延びる駆動軸２ａ，３ａが図示しない水平ロールチョックに回転自在に軸支され、駆動手段によって該駆動軸２ａ，３ａが回転駆動されることにより被圧延材８を出側方向に送り出す方向（図２中の矢印方向）に回転する構成となっている。
一方、上記左右一対の竪ロール４，５は、被圧延材８の左右両側を圧延してＨ形鋼のフランジ部分を成形するもので、鉛直方向に延びる回転軸４ａ，５ａが上記竪ロールチョック６，７に回転自在にそれぞれ軸支されていて、入側から入ってきた被圧延材８を出側に送り出す方向に回転自在となっている。また、各竪ロール４，５は、外周面が各竪ロールチョック６，７にそれぞれ配設された後述のバックアップロール１１〜１４の外周面と当接しており、それぞれバックアップロール１１〜１４に当接する竪ロール４，５の圧延荷重を受け止めさせて、これらの竪ロール４，５の回転軸４ａ，５ａや竪ロール４，５自体の破損、あるいは竪ロール４，５の大きな撓みを可及的に防止するようにしている。
なお、この実施の形態においては、上記上下の水平ロール２，３は相互に同径で同形のものを用い、また左右の竪ロール４，５も相互に同径で同形のものを用いている。
【００１４】
上記一対の竪ロールチョック６，７には、上記竪ロール４，５よりも出側であって該竪ロール４，５と接触しない位置に、各竪ロール４，５の回転方向と同じ方向に回転自在に軸支された、上記水平ロール２，３及び竪ロール４，５によって圧延された被圧延材８の左右方向の曲がりを矯正する矯正ロール９，１０がそれぞれ配設されている。
上記各矯正ロール９，１０は、上記竪ロール４，５の回転軸４ａ，５ａと同じ方向、即ち鉛直方向に延びる回転軸９ａ，１０ａをそれぞれ有していて、各回転軸９ａ，１０ａが上記各竪ロールチョック６，７に回転自在に軸支されることにより、同じ竪ロールチョックに配設された竪ロール６，７と同じ方向に回転自在となっており、圧延されて送り出されてきた被圧延材８の側面に接し、回転しながら該圧延材の左右の曲がりを矯正して直線状に修正し、その直線状になった被圧延材８を圧延機１の出側にスムーズに送り出すようになっている。
なお、この実施の形態においては、上記矯正ロール９，１０は竪ロール４，５よりも小径のものを用いており、また左右の矯正ロール９，１０は相互に同径で同形のものを用いている。
【００１５】
また、同じ竪ロールチョックに配設された上記矯正ロールの頂点（被圧延材８の当接部分）と竪ロールの頂点との間の距離、即ち、左側の竪ロールチョック６の場合は矯正ロール９の頂点９ｂと左側の竪ロール４の頂点４ｂと間の距離、右側の竪ロールチョック７の場合は矯正ロール１０の頂点１０ｂと竪ロール５の頂点５ｂとの間の距離は、これらの矯正ロール９（１０）と竪ロール４（５）とが接触しない範囲内でできるだけ近いことが望ましく、矯正ロール９，１０及び竪ロール４，５の径にもよるが、最大でも３００ｍｍ以内が好ましい。
この場合において、被圧延材８の先端部の左右方向の曲がりを確実に矯正するためには、左右の矯正ロール９，１０の頂点９ｂ，１０ｂを結んだ直線の中点と左右の竪ロール４，５の頂点４ｂ，５ｂを結んだ直線の中点を結んだ直線が圧延方向と一致するか、圧延方向からの傾きの偏差を極めて小さくすることが肝要である。また、竪ロール４，５の頂点４ｂ、５ｂ間の距離と、矯正ロール９，１０の頂点９ｂ，１０ｂ間の距離を同じとして矯正をおこなうことを基本とするが、矯正ロール９，１０の頂点９ｂ，１０ｂ間の距離を調整して、左右の矯正ロール９，１０で被圧延材８を拘束して該被圧延材８の弾性領域内で圧下したり、あるいは被圧延材８をわずかに塑性変形させるように圧延したりすることにより被圧延材８の曲がりの矯正を行うようにしてもよい。さらに、被圧延材に許容される曲がりが比較的大きい場合には、許容される曲がり量に応じて、上記９ｂ，１０ｂ間の距離を竪ロールの４ｂ，５ｂ間の距離より大きく設定して、ゆるやかな矯正をおこなうようにしてもよい。
【００１６】
ところで、上記左右一対の竪ロールチョック６，７には、２本１組の上述したバックアップロール１１，１２、１３，１４がそれぞれ配設されている。
具体的に、左側の竪ロールチョック６に係る構成について説明すると、相互に同径で同形の２本のバックアップロール１１，１２でそれぞれ１本の竪ロール４を支持し、該竪ロール６に作用する圧延荷重をこれらのバックアップロール１１，１２で均等に受ける構成となっている。また、各バックアップロール１１，１２は、上記竪ロール４の回転軸４ａと同じ方向、即ち、鉛直方向に延びる回転軸１１ａ，１２ａを有しており、この回転軸１１ａ，１２ａが上記竪ロールチョック６に回転自在に軸支され、各バックアップロール１１，１２の外周面が上記竪ロールの外周面とそれぞれ当接した状態で回転自在となっている。さらに、これらのバックアップロール１１，１２は、相互に非接触状態となるように配設されていて、他方のバックアップロール１２，１１の回転を阻害しないようになっている。
この実施の形態においては、図２に示すように、バックアップロール１１，１２は、上記竪ロール６より大径で相互に同形のものを用い、竪ロールチョック６の入側と出側とに相互に平行なるように並設している。
なお、右側の竪ロールチョック７の場合は、該竪ロールチョック６に回転軸１３ａ，１４ａが回転自在に軸支されたバックアップロール１３，１４（バックアップロール１１，１２と同径・同形）でそれぞれ竪ロール５を支持しており、基本的に上述の左側の竪ロールチョック６と同じ構成・作用であることから詳細な説明は省略する。
【００１７】
また、各竪ロールチョック６，７に配設したバックアップロール１１〜１４のうち、各竪ロールチョック６，７の出側に位置するバックアップロール１２，１４の外周面には、上記矯正ロール９，１０の外周面もそれぞれ当接させており、そのバックアップロール１２，１４を該矯正ロール９，１０用のバックアップロールとして、矯正ロール９，１０に作用する負荷を受けさせている。即ち、各竪ロールチョック６，７の２本のバックアップロールのうちの１本に、竪ロール用のバックアップロールと矯正ロール用のバックアップロールとの両方の機能を兼ねさせている。
これにより、被圧延材８の曲がりの矯正に係る部品の点数を少なくすることができるため、構成の単純化及びコンパクト化（特に竪ロールチョック６，７）を図ることができるだけでなく、低コスト化を図ることが可能である。
また、被圧延材８の曲がり具合によっては矯正ロール９，１０に大きな負荷が作用することが考えられるが、この矯正ロール・竪ロール兼用のバックアップロール１２，１４が矯正ロール９，１０を支持するため、そのような矯正ロール９，１０に大きな負荷がかかるような操業条件でも、該矯正ロール９，１０の回転軸９ａ，１０ａや矯正ロール９，１０自体の破損、あるいは竪ロールチョック６，７における回転軸９ａ，１０ａの軸受け部の損傷を防止することが可能であり、高剛性化による矯正ロール設定位置の精度の向上も期待できる。特に、上述のように矯正ロール９，１０で被圧延材８を大きな力で圧下したり圧延したりすることにより曲がりを矯正するような場合には非常に有効である。
さらに、上記矯正ロール９，１０は、矯正ロール・竪ロール兼用のバックアップロール１２，１４の回転によって竪ロール４，５と同期して回転するため、被圧延材８を左右の矯正ロール９，１０間の空間内にスムーズに導くことができ、これにより、被圧延材８に疵をつくらずに、被圧延材８の曲がりの矯正及び出側への送り出しをきわめて的確に行うことができるという利点がある。
【００１８】
なお、上記矯正ロール９，１０と矯正ロール・竪ロール兼用のバックアップロール１２，１４とは、平面視における各ロールの回転の中心が、被圧延材８の移動方向と直交する水平な直線上に位置するような位置関係に配設することが好ましく、これより、バックアップロール１２，１４が矯正ロール９，１０の負荷を的確に受け止めてより確実に矯正ロール９，１０の破損や大きな撓み等を防止することができる。
【００１９】
上記構成を有するユニバーサル圧延機１を用いて被圧延材８の圧延を行うに際しては、被圧延材８を圧延機の入側から入れて上下一対の水平ロール２，３及び左右一対の竪ロール４，５により圧延し、圧延された被圧延材８の左右方向の曲がりを竪ロールチョック６，７にそれぞれ設けた矯正ロール９，１０により矯正して、被圧延材８が直線的になるように修正した状態で圧延機１の出側から送り出す。
このとき、上記矯正ロール９，１０は、各竪ロールチョック６，７における竪ロール４，５よりも出側の位置に、該竪ロール４，５の回転方向と同じ方向に回転自在に軸支されているため、該竪ロール４，５と矯正ロール９，１０との距離を可及的に狭めて、圧延された被圧延材８の先端が曲がる前に矯正ロール９，１０で曲がりを確実に矯正することができる。また、矯正ロール９，１０は回転しながら被圧延材８の曲がりを矯正するため、被圧延材８に疵を形成することなくスムーズな矯正を行うことができる。
さらに、仮に竪ロール４（５）に大きな負荷が作用して竪ロールチョック６（７）が左右方向にずれたり撓んだりしてしまっても、矯正ロール９（１０）が竪ロールチョック６（７）に設けられていることにより、竪ロール４（５）と矯正ロール９（１０）との相対的な位置は変わらないため、被圧延材８の左右方向の曲がりの矯正を確実に行うことができる。しかも、一度矯正ロール９，１０を竪ロールチョック６，７の所定の位置に配設してしまえば、厳密な位置調整を度々行う必要がないため、面倒な位置調整を行わなくてもよいという利点もある。
また、被圧延材８の曲がりを矯正する矯正ロール９，１０を竪ロールチョック６，７に配置するという比較的簡単な構成であり、全体の部品点数を少なく抑えることができるため、多大な投資を伴うことなく、比較的安価に被圧延材８の曲がりの矯正を行うことができる。
【００２０】
上記実施の形態においては、Ｈ形鋼を成形する場合について述べているが、Ｉ形鋼、軌条等の各種形鋼を成形する場合であっても同様の構成を用いることができる。ただし、この場合には、各種形鋼に適応した外周面を有する水平ロールや竪ロール、矯正ロールを用いる必要がある。
【００２１】
また、上記実施の形態においては、２本１組のバックアップロールを相互に同径のものを用いているが、異なる径のものを用いても良く、圧延条件等によって適宜選択することができる。
さらに、上記実施の形態においては、上記各竪ロールチョックの２本のバックアップロールのうち、出側のバックアップロールを竪ロール・矯正ロール兼用のものとしているが、竪ロール用のバックアップロールと矯正ロール用のバックアップロールとを別々に設けて、それぞれのロールを独立して支持するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係るユニバーサル圧延機の一実施の形態を概略的に示す平面図である。ただし、上側の水平ロールの駆動軸は省略している。
【図２】同斜視図である。ただし、竪ロールチョック及びバックアップロールは省略している。
【符号の説明】
【００２３】
１          ユニバーサル圧延機
２，３      水平ロール
４，５      竪ロール
６，７      竪ロールチョック
８          被圧延材
９，１０    矯正ロール
１１，１３  バックアップロール（竪ロール用）
１２，１４  バックアップロール（矯正ロール・竪ロール兼用）
【図１】
2010012497.tif 000003
【図２】
2010012497.tif 000004