(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置になる一対のワークロールと該ワークロール対を保持する二組のワークロールチョック対をハウジングに組み込んだ圧延機において、各ワークロールチョックのハウジング対向面の少なくとも一方を、該ハウジングに対し、0.1〜５mm厚みの流体膜を介して接触させたことを特徴とする減衰強化型圧延機。
【請求項２】
前記流体膜の形成手段として、流体膜を形成する流体の滴下装置を備えていることを特徴とする請求項１に記載の減衰強化型圧延機。
【請求項３】
前記流体膜を介在させるべきワークロールチョックのハウジング対向面、または該ハウジング対向面に対応するハウジング面の少なくとも一方にライナーを設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の減衰強化型圧延機。
【請求項４】
前記ワークロールチョック、前記ハウジングおよび前記ライナーの少なくとも１箇所に流体膜を形成する流体の供給溝を設けると共に、該流体の供給装置を設置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の減衰強化型圧延機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延機のワークロールを保持するワークロールチョックと、圧延機のハウジングとの間に生じる振動を効果的に減衰させる減衰強化型の圧延機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被圧延材を圧延する際に、異常振動であるチャタリングが発生すると、被圧延材の板厚が変動してしまう。そのため、従来から圧延機のチャタリングを防止するための技術が数多く提案されてきた。
例えば、特許文献１、特許文献２および特許文献３には、チャタリングの直接的な発生原因となる圧延バイト部の潤滑状態を適正に保つ技術が提案されている。
【０００３】
また、チャタリングの直接的な発生原因に対する対策ではないが、チャタリングの拡大を抑制するための圧延機の構造も提案されている。
例えば、特許文献４には、圧延機のハウジングの固有振動に一致する周波数を有するばね定数に設定した吸振器をハウジング上に設置することで、ワークロールの上下振動を防止する技術が開示されている。
また、特許文献５には、圧延機の上下ワークロール間にダンパーを取付けることで上下振動を防止する技術が開示されている。
これらの技術は、チャタリングが圧延機の固有振動であることを利用し、複数存在する固有振動モードのうち、ワークロールの上下逆位相の振動モードによってチャタリングを相殺しようというものである。
【０００４】
上述したワークロールの上下逆位相の振動モードは、圧延機に対して垂直方向の振動現象であるが、実際には、チャタリングが発生すると、垂直方向だけでなく水平方向の振動も連成して生じる。また、一般に、３次元構造物の振動は、構造物全体で連成して振動モードを形成する。
従って、所望の部位の振動を抑制することがその機構上難しい場合には、連成して発生している別の部位の、任意の方向の振動を制振することで、その振動モードの固有振動数や減衰比を変化させることができ、その結果、所望の部位の振動を減衰させることができる、ということが分かっている。
【０００５】
上記した技術は、圧延機のチャタリングの軽減にも適用することができる。
例えば、上掲特許文献４には、この技術も示されている。
また、特許文献６には、垂直方向の振動を抑制するために、ロールチョックの水平方向の振動を低減する技術が開示されている。
【０００６】
また、圧延機のロールを交換する時には、同時に、ロールユニット（ワークロールまたはバックアップロールとベアリングとロールチョック（軸受箱））と呼ばれる部品を圧延機のハウジングから取り出して新品と交換する。
この交換作業を簡便にするために、ロールユニットとハウジングとの間には、隙間が設けてある。
【０００７】
圧延時には、ロールチョックがこの隙間内で動いてしまうので、これを抑制するために、一般的には楔状のライナーを挿入したり、あるいは隙間を埋めるような直動シリンダを装備したロールチョッククランプ装置を用いている（例えば、特許文献７、特許文献８）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭５２−８１０５４号公報
【特許文献２】特開昭５７−１５６８０７号公報
【特許文献３】特開昭６０−１８２１９号公報
【特許文献４】特開平５−１０４１１７号公報
【特許文献５】特開平９−１７４１２２号公報
【特許文献６】特開２００１−１３７９１５号公報
【特許文献７】特開昭６１−１２９２０８号公報
【特許文献８】特開平８−１７４００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前掲特許文献１〜３に開示された圧延ロールバイト（圧延ロールと被圧延材との間）の潤滑状態を適正に保つ技術は、圧下荷重、被圧延材の変形抵抗、ロールの変形、摩擦、圧延油の濃度、圧延油の粘度および圧延油の温度など、多岐にわたる要因が複雑に関係し、刻々と変化する圧延状況下で、常に適正な状態を保つというのは大変に難しいものであった。
【００１０】
また、前掲特許文献４に開示の圧延機に吸振器を取り付ける技術や、前掲特許文献５に開示の上下ワークロール間をダンパーで接続する技術は、被圧延材の板厚変動、すなわちワークロールの上下振動を直接減衰させることを狙った技術であるが、装置が複雑で大規模となり、実操業で頻繁に行われるロールの交換作業が阻害されるため、現実的とはいえなかった。
【００１１】
特許文献６に記載の技術は、チャタリング防止に対し有効な技術として開示されているものの、発明者らの検討の結果、当該文献中、「ロールチョックとハウジングとの間に水平方向に設置するダンパー装置または剛体の押し付け装置」旨の記載となっているが、ダンパー装置、剛体の押し付け装置のいずれか一方では、チャタリングの抑制機能が必ずしも十分ではないことが判明した。
さらに、特許文献６に記載の機構を検討した結果、チャタリングの抑制機能を十分に発揮させるためには、ダンパーおよび押し付け装置の両機能を同時に発揮させなければならないが、特許文献６に開示の技術では、上記したダンパーおよび押し付け装置の両機能を同時に発揮させることが難しいことも分かった。
【００１２】
また、特許文献７および特許文献８に示されたロールチョッククランプ装置では、装置の構成が複雑になり、結果的に、その装置自身のメンテナンスに長時間を要し、作業能率の低下を招くという問題があった。
【００１３】
本発明は、上記の現状に鑑み開発されたもので、チャタリングを効果的に抑制して、たとえ高速圧延を施した場合であっても、チャタリングを効果的に抑制することができる減衰強化型の圧延機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
１．対向配置になる一対のワークロールと該ワークロール対を保持する二組のワークロールチョック対をハウジングに組み込んだ圧延機において、各ワークロールチョックのハウジング対向面の少なくとも一方を、該ハウジングに対し、0.1〜５mm厚みの流体膜を介して接触させたことを特徴とする減衰強化型圧延機。
【００１５】
２．前記流体膜の形成手段として、流体膜を形成する流体の滴下装置を備えていることを特徴とする前記１に記載の減衰強化型圧延機。
【００１６】
３．前記流体膜を介在させるべきワークロールチョックのハウジング対向面、または該ハウジング対向面に対応するハウジング面の少なくとも一方にライナーを設けたことを特徴とする前記１または２に記載の減衰強化型圧延機。
【００１７】
４．前記ワークロールチョック、前記ハウジングおよび前記ライナーの少なくとも１箇所に流体膜を形成する流体の供給溝を設けると共に、該流体の供給装置を設置したことを特徴とする前記１〜３のいずれかに記載の減衰強化型圧延機。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の圧延機によれば、ロールの振動を減衰する機能が付与されているので、水平垂直振動が連成しているチャタリングを効果的に減衰することができる。また、実操業中、チャタリングを抑制するためのバイト部潤滑条件等を考慮する必要がなく、しかも高速での圧延操業が可能な圧延機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】固体２面間の微小隙間における流体の流れの模式図である。
【図２】流体膜（スクイズ膜）の厚さと減衰係数との関係の一例を表したグラフである。
【図３】本発明に従う圧延機の模式図である。
【図４】本発明に従う圧延機の流体膜の形成要領を示した図である。
【図５】本発明に従う圧延機で圧延した時のチャタリング振動の状態を圧延時間とチョック振動変位との関係で示したグラフである。
【図６】従来型の圧延機で圧延した時のチャタリング振動の状態を圧延時間とチョック振動変位との関係で示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について具体的に説明する。
図１に、固体２面間の微小隙間における流体の流れを示す。図中、Ａは粘度ηの流体をはさむ固体、Ｆは固体Ａにかかる力、Ｓは流体と接触している固体Ａの面積、Ｂは流体と接触している固体Ａの進行方向の長さ、Ｖは固体Ａの速度、ｈは流体の厚みである。
図中に示す境界条件で、レイノルズ方程式を解くと、次式（１）となる。
Ｆ＝±（ηＳＢ２／ｈ３）Ｖ  …  （１）
【００２１】
ここで、ｈがほぼ一定の場合、この式はＦがＶに比例する。すなわち、固体Ａにかかる力Ｆが弱くなれば動きも遅くなるという減衰の効果を示している。このとき、Ｖにかかる定数部分が減衰係数となる。この減衰係数を計算した一例を図２に示す。なお、図中、万CSは、粘性の単位万mm2/secと同じであり、必要減衰値とあるのは、この計算例における圧延機で、最低限必要とされる減衰値である。なお、以下、流体部分（流体膜）のことをスクイズ膜という。
【００２２】
図２より、スクイズ膜の厚みが薄いほど、また流体の粘性が高いほど、減衰係数は大きくなることが分かる。また、粘性のある流体を振動する物体に差し挟むことにより、適当な振動の減衰が得られることも分かる。
ここに、上述した考察は、水平方向で行ったが、流体を縦方向、すなわち垂直面としても同じ式が成立し、同じ作用が発生する。ただし、垂直面とした場合は、スクイズ膜が流れてしまわないように、ある程度粘性を大きくする必要があることは言うまでもない。
【００２３】
図３に、本発明に従う圧延機の模式図を断面で示す。図中、１は圧延機、２はハウジング、3a,3bはワークロール、4a,4bはワークロールチョック、５は被圧延材、6a,6bはバックアップロール、7a,7bはバックアップロールチョック、8a,8bはシリンダブロック（ロールバランスシリンダ、ワークロールシフトシリンダ等）であり、9a,9bがスクイズ膜（流体膜）（膜厚が薄いため線で表示）、10a,10bがハウジング側のライナー、11a,11bがワークロールチョックライナーである。また、図中の右向き矢印は、被圧延材の圧延方向を示している。
なお、図示はしていないが、図面の裏側に当たる面にも、上記したワークロールチョック、バックアップロールチョック、シリンダブロック、スクイズ膜、ハウジング側のライナーおよびワークロールチョックライナーと同様の対になる組合せが存在する。
【００２４】
図３に示した設備のうち、スクイズ膜（流体膜）9a,9b、ハウジング側のライナー10a,10b、ワークロールチョックライナー11a,11bを除いては、従来公知の圧延機の設備が使用できる。
以下、本発明を図３によって説明するが、本発明は、図に示した４段ロールの圧延機に限らず、２段、６段、さらには８段以上のロールがロールチョックに組み込まれるタイプの圧延機であれば、いずれの段数の圧延機にも適用することができる。
【００２５】
まず、本発明にかかる対向配置になる一対のワークロールは、図中3a,3bであり、ワークロール対を保持するワークロールチョック対は4a,4bである。上述したように二組のワークロールチョックの他方の一組は図中の裏面となり図示されていないが、同様の形状と構造を有している。
また、図中、10a,10bと11a,11bとの間で示される各ワークロールチョックのハウジング対向面の少なくとも一方（図３ではライナーを介しているが、ハウジング側面に直接でもよい）を、ハウジング２（シリンダブロック8a,8b）に対し、スクイズ膜9a,9bを介して接触させている。
これらの組合せについても、他方の一組は図中の裏面となり図示されていないが、同様の配置となっている。
【００２６】
本発明では、図３に示したように、ワークロールチョックおよびハウジング側の接触領域のいずれか一方または双方にライナーを設けることが、後述する溝加工等の簡便さから好ましい。
【００２７】
本発明に従う接触領域は、圧延方向から見て、圧延機の入り口側、出口側のどちら側に設けても、また両側に設けても良いが、通常、圧延する際に、ワークロールチョックには出口側方向に向かって力がかかる。そのため、図３に示したように、ワークロールチョック出口側のハウジング側ライナー10a,10bとワークロールチョックライナー11a,11bとの隙間に接触領域ひいてはスクイズ膜9a,9bを形成することが好ましい。
【００２８】
スクイズ膜を形成するための潤滑剤は、スクイズ膜を膜として保持できれば特に限定はないが、粘性が30万mm2/sec程度のシリコン油等が有利に適合する。というのは、このシリコン油を用いた場合、上述の隙間が0.5mmであれば、必要減衰値に対して、105倍程度の大きな減衰係数を得ることができるからである。
また、スクイズ膜の厚みも特に制限はないが、0.1〜５mm程度の範囲が好適である。
【００２９】
図４にスクイズ膜の形成要領を示す。図中、２１で潤滑剤の滴下位置を示し、２２は潤滑剤の供給溝、２３は供給溝２２へ潤滑剤を供給する供給装置である。
流体膜であるスクイズ膜を形成するための好適な手段として、以下の二つが挙げられる。
（１）ワークロールチョックとハウジングとの隙間へその上部から潤滑剤を滴下する。
（２）ワークロールチョックおよび／またはハウジングにライナーを設け、このライナーに流体供給溝を設け、供給装置で潤滑剤を供給する。
さらに、圧延機の使用状況に応じて、他の適切な位置、例えば、ワークロールチョックのハウジング対向面、またはそのハウジング対向面に対応するハウジング面のいずれかに流体供給溝を設けることもできる。
【００３０】
まず、上記（１）に記したワークロールチョックとハウジングとの隙間へ、その上部から潤滑剤を滴下する場合は、特に複雑な装置は必要とせず、適正量の潤滑剤を隙間に供給できればよい。例えば、径：７mm程度の銅の給油管等をワークロールチョックとハウジングとの隙間の上に載置して、図４の滴下位置２１から、市販の自動給油装置等で滴下すればよい。
【００３１】
次に、本発明は、上記（２）に記したように、ワークロールチョックまたはハウジングにライナー10a,11aを設け、このライナーに油の供給溝２２を設け、供給装置２３で潤滑剤を供給することもできる。
なお、ライナーを、ワークロールチョック側、ハウジング側の、両側に設ける場合は、ともに同じ仕様であることが望ましいが、異なった仕様のものでもよい。
【００３２】
上記したライナーは、以下に例示されるような材質等から適宜選択することができる。
まず、ライナーの材質としては、金属やプラスチック等、一般の潤滑剤の供給配管用に使用することができる材料であれば良い。また、ライナーに施す溝加工は、ライナー材に応じた通常の溝加工方法でよく、溝の断面形状や、その幅、深さ等の大きさも特に制限はない。
また、ライナーの大きさは、図４に示したように、ワークロールチョックのハウジング対向面程度の大きさが好適で、その厚みは、30ｍｍ程度がよい。
【００３３】
さらに、上記したライナーは、図４に示したように、ワークロールチョック側およびハウジング側のいずれか一方にのみに上記した溝加工を施し、溝加工をしないライナー面と摺動させる形が望ましいが、溝加工をライナーの両面に施すこともできる。また、溝加工を施したライナー面をワークロールチョック面、ハウジングの面の所定の領域で直接に摺動させることもできる。さらに、ワークロールチョック面とハウジングの面とのギャップが狭い場合には、上記したライナーを用いなくてもよい。
なお、上記したライナーに潤滑剤を供給する流体のポンプＰは特に制限はなく、従来公知の送液ポンプがいずれも好適に使用できる。
【実施例１】
【００３４】
図３および４に示した圧延機を用い、次の条件で圧延を行った。これにより、ハウジング側のライナー10a,10bとワークロールチョックライナー11a,11bとの隙間に、スクイズ膜9a,9bを形成することができる。
幅：800mm
厚み：0.15mmから0.17mm
潤滑剤：シリコン油
（スクイズ膜）：500μm
【００３５】
本実施例では、上記の図３および４に示した圧延機の大きさを、ワークロール径：580mm、バックアップロール径：1380mm、ワークロールチョックライナー：265×480mmおよびハウジング側のライナーとの隙間：0.5mmとした。
【００３６】
図５に示すとおり、圧延機のラインスピードを1500mpmまで上昇させても、チャタリングの発生は抑制され、被圧延材の厚みにも変動は見られなかった。
これにより、本発明に従う圧延機は安定して高速圧延が可能であることが分かる。
【００３７】
また、比較のため、スクイズ膜を形成させない従来の圧延機を用いて、圧延を行ったところ、図６に示すように、ラインスピードが600mpmに上昇させたとき、チャタリング振動が激しく発生した。このときの被圧延材の厚みを測定したところ、３μm程度の板厚のばらつきが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明によれば、圧延速度の制限を大幅に上げることができ、圧延機のモーターの能力を最大限に生かした圧延および通板が可能となる。そのため、飛躍的に鋼板の生産性を向上させることができ、もって、鋼板製造における省力化、低コスト化に貢献できる。
【符号の説明】
【００３９】
１  圧延機
２  ハウジング
3a,3b  ワークロール
4a,4b  ワークロールチョック
５  被圧延材
6a,6b  バックアップロール
7a,7b  バックアップロールチョック
8a,8b  シリンダブロック（ロールバランスシリンダ、ワークロールシフトシリンダ等）
9a,9b  スクイズ膜（流体膜）  
10a,10b  ハウジング側のライナー
11a,11b  ワークロールチョックライナー
２１  潤滑剤の滴下位置
２２  供給溝
２３  供給装置
【図１】
0005564857.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0005564857.tif 000005
【図５】
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【図６】
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