(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークロールに曲げ力を付加するロールベンド装置と、上下ワークロールを互いに反対方向に軸方向にシフトさせるロールシフト装置と、を備え、かつワークロールがバックアップロール又は中間ロールにより支持された圧延機の圧延方法において、
ワークロールの母線のカーブ形状が、ロールの軸方向中心部から端縁方向に向かってロール径が軸方向の一方から他方に向かって変化していく第１の領域と、第１領域の外側にあってロール径の変化が逆転する第２の領域と、第２領域の外側にあってロール径が第１領域のロール径の変化方向と反対方向に変化し且つそのロール径変化の勾配が前記第１の領域のロール径変化の勾配より急な部分を持つ第３の領域と、第３領域の外側にあってロール径の変化が第３領域の変化方向と同じであり、かつその変化勾配が第３領域に比べて緩い第４の領域と、第４領域の外側にあってロール径の変化がほとんど無くロール形状がほぼ円筒状であるか、或いはロール径の変化が再び逆転して第１領域と同じ変化方向を有する第５の領域と、からなり、ロールシフトによる中幅板での板クラウン制御効果を高めるようにワークロールの変曲点の位置が中央に寄っており、
これにより、中幅又は狭幅の被圧延材のロールシフトによる板クラウン変化能力が大きく構成されており、
かつ、広幅板の圧延であってもワークロールの輪郭形状と、ロールベンドによるロール撓み変位とが重畳されて、ワークロールの外表面が被圧延材と接する側のロールの幅方向変位はなだらかな変化形状となるように、被圧延材の板幅に応じてロールシフト量とロールベンド力の組合せを演算指令する制御装置により、ロールシフトとロールベンドの連動を制御して圧延する、ことを特徴とする圧延方法。
【請求項２】
ワークロールに曲げ力を付加するロールベンド装置と、上下ワークロールを互いに反対方向に軸方向にシフトさせるロールシフト装置と、を備え、かつワークロールがバックアップロール又は中間ロールにより支持された圧延機において、
ワークロールの母線のカーブ形状が、ロールの軸方向中心部においてロール径が軸方向の一方から他方に向かって変化していく第１の領域と、第１領域の外側にあってロール径の変化が逆転する第２の領域と、第２領域の外側にあってロール径が第１領域のロール径の変化方向と反対方向に変化し且つそのロール径変化の勾配が前記第１の領域のロール径変化の勾配より急な部分を持つ第３の領域と、第３領域の外側にあってロール径の変化が第３領域の変化方向と同じであり、かつその変化勾配が第３領域に比べて緩い第４の領域と、第４領域の外側にあってロール径の変化がほとんど無くロール形状がほぼ円筒状であるか、或いはロール径の変化が再び逆転して第１領域と同じ変化方向を有する第５の領域と、からなり、ロールシフトによる中幅板での板クラウン制御効果を高めるようにワークロールの変曲点の位置が中央に寄っており、更に、
広幅板の圧延であってもワークロールの輪郭形状と、ロールベンドによるロール撓み変位とが重畳されて、ワークロールの外表面が被圧延材と接する側のロールの幅方向変位はなだらかな変化形状となるように、被圧延材の板幅に応じてロールシフト量とロールベンド力の組合せを演算指令する制御装置を備えた、ことを特徴とするロールシフトとロールベンドを併用した圧延機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は上下のワークロールを軸方向へ互い違いにシフトさせて被圧延材を圧延するロールシフトと、ワークロールに曲げ力を付加して被圧延材を圧延するロールベンドとを併用した圧延方法と圧延機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧延板の幅方向の断面を形状制御して平坦な形状の板製品を得るための圧延機として、図８に概略を示す如く、上下のワークロール１をロール軸方向へ互い違いに適宜シフトさせた状態で被圧延材２を圧延するようにしたロールシフト式圧延機が知られている（特公昭６３−６２２８３号公報、特開平１−２６６９０２号公報）。
【０００３】
しかし、かかる従来のロールシフト式圧延機の場合、広幅から狭幅の生産板幅のすべてに対してクラウン（図７参照）の制御効果を発揮するように、ワークロール１にイニシャルクラウンを付けているので、狭幅または中幅板でクラウン制御効果を増そうとすれば図８のロール形状をそのまま拡大することになり、ロールの軸方向でのロール径差が過大となり、ロール周速差・面圧差が過大となり振動、傷発生をおこす等の問題があった。また、図９のようにロールベンド機構によるクラウン制御もロール撓みカーブの特性から中幅・狭幅板では効果が小さい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、かかる従来の圧延機では中幅、狭幅でのクラウン制御効果が小さい問題点があった。
すなわち、図１１（Ａ）に示すように、▲１▼ロールシフトによる板クラウン制御効果は、広幅の被圧延材では大きいが、中幅、狭幅と小さくなる。また、図１１（Ｂ）に示すように、▲２▼ロールベンドの場合も、図９の形状のために、板クラウン制御効果は広幅で大きく、中幅、狭幅と小さくなるので、図１１（Ｃ）に示すように、合算しても中幅、狭幅では制御効果が小さく、広幅ではクラウン制御効果はむしろ過大である。
【０００５】
更に、図１２に示すように、▲３▼従来のロールシフトのみで、中幅、狭幅の被圧延材でのクラウン制御効果を大きくするため中央部のロールカーブ変化を大きくすると、ロールの大径部分（図でＤ３とＤ４）と小径部分（図でＤ２とＤ１）の差が大きくなり、バックアップロール６との接触圧が過大となりキズの原因となる問題点があった。
【０００６】
そこで、本願発明と同一の発明者等は、圧延時の被圧延材を傾斜させることにより、ロールバレルの外表面に付与する曲線の自由度が大きく、クラウン制御量が大きく、かつ板の振動要因が少ない圧延機用ロールを創案し、出願した（特願平６−２７０８５号、平成６年２月２５日出願）。
この圧延機用ロールは、図１０に例示するように、ロールバレルの中央部に設けられたストレート領域３と、両端部に設けられた副クラウン制御領域４と、ストレート領域と副クラウン制御領域の間に設けられた主クラウン制御領域５とを有し、ロールバレルの外表面は、母線がストレート領域３ではバレルの軸心に対して傾斜した直線であり、主クラウン制御領域５には急な凸カーブ及び凹カーブが形成され、副クラウン制御領域４には緩い凸カーブ及び凹カーブが形成されており、かつ両端部の直径がほぼ等しい構成になっていた。この発明（特願平６−２７０８５号）により、中幅板・狭幅板のクラウン制御効果を大きくし、かつロール径差の過大も防げるが、広幅板での幅方向板厚分布に凹凸が出てなだらかでない幅方向板厚分布となる危険がある。
【０００７】
本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、直径差が小さく、かつ中幅及び狭幅の被圧延材でも板クラウン制御効果を大きくできるとともに広幅板でも幅方向の板厚分布のなだらかな板を生産できる圧延方法と圧延機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ワークロールに曲げ力を付加するロールベンド装置と、上下ワークロールを互いに反対方向に軸方向にシフトさせるロールシフト装置と、を備え、かつワークロールがバックアップロール又は中間ロールにより支持された圧延機の圧延方法において、ワークロールの母線のカーブ形状が、ロールの軸方向中心部から端縁方向に向かってロール径が軸方向の一方から他方に向かって変化していく第１の領域と、第１領域の外側にあってロール径の変化が逆転する第２の領域と、第２領域の外側にあってロール径が第１領域のロール径の変化方向と反対方向に変化し且つそのロール径変化の勾配が前記第１の領域のロール径変化の勾配より急な部分を持つ第３の領域と、第３領域の外側にあってロール径の変化が第３領域の変化方向と同じであり、かつその変化勾配が第３領域に比べて緩い第４の領域と、第４領域の外側にあってロール径の変化がほとんど無くロール形状がほぼ円筒状であるか、或いはロール径の変化が再び逆転して第１領域と同じ変化方向を有する第５の領域と、からなり、ロールシフトによる中幅板での板クラウン制御効果を高めるようにワークロールの変曲点の位置が中央に寄っており、これにより、中幅又は狭幅の被圧延材のロールシフトによる板クラウン変化能力が大きく構成されており、かつ、広幅板の圧延であってもワークロールの輪郭形状と、ロールベンドによるロール撓み変位とが重畳されて、ワークロールの外表面が被圧延材と接する側のロールの幅方向変位はなだらかな変化形状となるように、被圧延材の板幅に応じてロールシフト量とロールベンド力の組合せを演算指令する制御装置により、ロールシフトとロールベンドの連動を制御して圧延する、ことを特徴とする圧延方法が提供される。
【０００９】
また、本発明によれば、ワークロールに曲げ力を付加するロールベンド装置と、上下ワークロールを互いに反対方向に軸方向にシフトさせるロールシフト装置と、を備え、かつワークロールがバックアップロール又は中間ロールにより支持された圧延機において、ワークロールの母線のカーブ形状が、ロールの軸方向中心部においてロール径が軸方向の一方から他方に向かって変化していく第１の領域と、第１領域の外側にあってロール径の変化が逆転する第２の領域と、第２領域の外側にあってロール径が第１領域のロール径の変化方向と反対方向に変化し且つそのロール径変化の勾配が前記第１の領域のロール径変化の勾配より急な部分を持つ第３の領域と、第３領域の外側にあってロール径の変化が第３領域の変化方向と同じであり、かつその変化勾配が第３領域に比べて緩い第４の領域と、第４領域の外側にあってロール径の変化がほとんど無くロール形状がほぼ円筒状であるか、或いはロール径の変化が再び逆転して第１領域と同じ変化方向を有する第５の領域と、からなり、ロールシフトによる中幅板での板クラウン制御効果を高めるようにワークロールの変曲点の位置が中央に寄っており、更に、広幅板の圧延であってもワークロールの輪郭形状と、ロールベンドによるロール撓み変位とが重畳されて、ワークロールの外表面が被圧延材と接する側のロールの幅方向変位はなだらかな変化形状となるように、被圧延材の板幅に応じてロールシフト量とロールベンド力の組合せを演算指令する制御装置を備えた、ことを特徴とするロールシフトとロールベンドを併用した圧延機が提供される。
【００１０】
【作用】
本発明は、ロールシフトとロールベンドの併用により、広幅の被圧延板ではロールベンドによるロールの撓みカーブが加わる分だけロールシフト用のロールのカーブを端部にむかってあらかじめゆるく構成し、かつ中央部では変曲点の間隔を近づけたロール形状を採用することにより、中幅又は狭幅の被圧延材のロールシフトによる板クラウン変化能力を大きくして目的を達成するものである。
【００１１】
すなわち、上述した本発明の構成によれば、ワークロールの母線の形状が、第１領域から第５領域までの５つの領域からなり、中幅又は狭幅の被圧延材の圧延ではロールベンド（ワークロールベンディング）の効果はもともと小さめなので、ロールシフト（ワークロールシフト）による板クラウン制御効果が大きく発揮できるよう、ワークロールの変曲点の位置が中央に寄った形となっている。
【００１２】
また、広幅の被圧延材の圧延ではロールベンドによる板クラウン制御効果が大きいので、ロールシフトによる板クラウン制御効果が広幅では減じさせるように、両ワークロール端の近傍ではロールカーブの増減が緩く水平に近づくか、或いはもう一度逆の変曲点を与えるような輪郭形状を採用することによりロールの直径差が大きくならないようになっている。従って、ワークロール端に近い側ではロールベンドによる撓みカーブとロールシフト時のロール端部近傍のゆるいカーブとが加算されて被圧延材と接する側では板厚の変化がなだらかとなるとともに、ワークロール中央両側の変曲点を近づけることができるので、中幅、狭幅板のクラウン制御効果を大きくできる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は、本発明によるロールシフトとロールベンドを併用した圧延機の全体構成図である。この図において、本発明の圧延機１０は、ワークロール１１に曲げ力を付加するロールベンド装置１２と、上下のワークロール１１を互いに反対方向に軸方向にシフトさせるロールシフト装置１４と、を備えている。また、ワークロール１１はバックアップロール１５（又は図示しない中間ロール）により支持されている。かかる構成により、ロールベンド装置１２とロールシフト装置１４とを併用し、被圧延材９にロールベンドとロールシフトを同時に行うことができる。
【００１４】
本発明の圧延機１０は更に、被圧延材９の板幅に応じてロールシフト量とロールベンド力の組合せを演算指令する制御装置１６を備えている。この制御装置１６により、被圧延材９の板幅に応じてワークロールのシフト量とワークロールに付加するベンド力を最適に設定することができる。
【００１５】
図２は、図１のワークロール１１の形状を示す図である。この図に示すように、本発明による圧延機のワークロール１１の母線のカーブ形状は、第１領域２１から第５領域２５までの５つの領域からなる。
第１領域２１は、ロールの軸方向中心部においてロール径が軸方向の一方から他方に向かって変化している。第２領域２２は、第１領域２１の外側にあり、ロール径の変化が逆転する。第３領域２３は、第２領域２２の外側にあってロール径が第１領域２１のロール径の変化方向と反対方向に変化する。第４領域２４は、第３領域２３の外側にあってロール径の変化が第３領域２３の変化方向と同じであり、かつその変化勾配が第３領域２３に比べて緩い。第５領域２５は、第４領域２４の外側にあってロール径の変化がほとんど無くロール形状がほぼ円筒状であるか、或いは図に破線で示すように、ロール径の変化が再び逆転して第１領域２１と同じ変化方向を有する。
【００１６】
かかる構成のワークロール１１により、中幅又は狭幅の被圧延材のロールシフトによる板クラウン変化能力が大きく構成されており、かつロールシフトとロールベンドの併用により、ワークロールの輪郭形状と、ロールベンドによるロール撓み変位とが重畳されて、ワークロールの外表面が被圧延材と接する側のロールの幅方向変位はなだらかな変化形状となる。
【００１７】
すなわち、ワークロール１１の形状を図２のような起伏の多い型にしているのは、ロールシフトそのものによる形状変位と、ロール撓みによる変位とを合成した結果をなだらかな変位とし、しかも中幅の被圧延材ではロールシフトによる板クラウンの変化を大きくしようとしているので、このような起伏の多い形状となっている。
【００１８】
図３は、図２に示したワークロール１１を用いたクラウン制御効果を示す図である。この図において、（Ａ）はロールシフトをしない時であり、フラットクラウン状態であり、（Ｂ）と（Ｃ）はロールシフトとロールベンドを併用した状態を示している。図３（Ａ）に示すように、ロールシフトをしない状態で、圧延負荷がなければ、２つのワークロール１１の間隙を幅方向に一定にすることができる。
【００１９】
また、図３（Ｂ）に示すように、上側のワークロール１１を右方に、下側のワークロール１１を左方にシフトし、かつロールベンドを外向きに作用させることにより、被圧延材の中央部が凹む凹クラウン制御を行うことができる。また、逆に、図３（Ｃ）に示すように、上側のワークロール１１を左方に、下側のワークロール１１を右方にシフトし、かつロールベンドを内向きに作用させることにより、被圧延材の中央部が凸になる凸クラウン制御を行うことができる。このように幅方向板厚分布を凸にも凹にも大きく変化しうる能力が圧延機に要求されている。
【００２０】
更に、図２に示したように、ワークロールの変曲点の位置が中央に寄った形となっているので、中幅又は狭幅の被圧延材の圧延でロールシフトによる板クラウン制御効果を大きく発揮することができる。
【００２１】
図４は、本発明の圧延機における板厚変化（クラウン量）の計算結果である。この図において、ワークロール１１は、図２に示したカーブ形状を有する直径７３０、長さ１８３０ｍｍのワークロールで幅１６５０ｍｍの被圧延材（広幅板）を圧延する場合を示している。
図４（Ａ）は、ロールベンドなしでロールシフトを−４０ｍｍした場合であり、板厚変化は最大で約０．２ｍｍにすぎないとともに板厚分布に凹凸がみられる。図４（Ｂ）は、ロールシフトをせずにロールベンドを内向きに１８０トン負荷した場合であり、板厚変化は最大で約０．４ｍｍとなる。図４（Ｃ）は、ロールシフトを−４０ｍｍと併用してロールベンドを内向きに１８０トン負荷した場合であり、板厚変化は最大で約０．５ｍｍとなる。従って、図４から、ロールシフトとロールベンドの併用により、広幅の被圧延板ではロールベンドによるロールの撓みカーブが加わる分だけロールシフト時のロールの形状をゆるくできることがわかる。
【００２２】
図５は、本発明の効果を模式的に示す図である。この図に示すように、本発明の構成によれば、ロールシフトによるクラウン制御効果を中幅および狭幅対象で大きくできる。従って、本発明のロールカーブを使用して、ロールベンドとロールシフトを併用することにより中幅板でもクラウン制御効果大きく、しかもロール直径差は大きくないのでロールキズを付きにくくすることができる。一方、このような効果をもつロール形状でありながら広幅の被圧延材での板端部で生じがちな板幅方向の板厚不均一をロールベンドを併用することにより防止することができる。
【００２３】
なお本発明の効果を大きくするためにいくつかの工夫がある。例えば請求範囲で述べる第３の領域２３のロールの径変化の勾配を第１の領域の径変化の勾配よりも急にすることによって中幅板での板クラウン（図７参照）の変化効果をより大きくシャープにできる。これは中幅板での板端部方向の板厚分布がシャープになるからである。
【００２４】
また図１のシフトとベンディングの連動については、例えば図６の如き例で行う。あらかじめロールベンディング、ロールシフトの計算により、板幅内で凸凹を生じないロールシフト量とロールベンディング量の組合わせを求めておく。例えば、図４の計算例では、この圧延機の例では板幅１６５０ｍｍの時、シフト−４０ｍｍ、内向きベンディング１８０トンの組合わせが良いことになる。
【００２５】
このような計算を板幅ごとに繰り返すことにより、ワークロールベンディング荷重ＰB とシフトストロークＳt の組合わせ曲線が得られる。あらかじめベンディングＰB とシフトストロークＳt をそれぞれ定数ＰB0とＳt0で割って無次元化しておくと、前記組合わせ曲線よりＰB/ＰB0＝α・Ｓt ／Ｓt0を定める数値カーブαを図６のようにあらかじめ作ることができる。
【００２６】
この連動は板断面形状にある所定のなめらかさを保つための連動条件であり、板の断面形状の希望によってはこの連動条件をずれてベンディングやシフト量を追加的に定めてよいことはもちろんである。また、本発明は、上述した実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００２７】
【発明の効果】
上述したように本発明の構成によれば、ワークロールの母線の輪郭形状が、第１領域から第５領域までの５つの領域からなり、中幅又は狭幅の被圧延材の圧延ではロールベンドの効果はもともと小さめなので、ロールシフトによる板クラウン制御効果が大きく発揮できるよう、ワークロールの変曲点の位置が中央に寄った形となっている。
【００２８】
また、広幅の被圧延材の圧延ではロールベンドによる板クラウン制御効果が大きいので、ロールシフトによる板クラウン制御効果が広幅では減じさせるように、両ワークロール端の近傍ではロールカーブの増減が緩く水平に近づくか、或いはもう一度逆の変曲点を与えるような形状を同時に採用することによりロールの直径差が大きくならないようになっている。従って、ワークロール端の近傍にむかってはロールベンドによる撓みカーブがロールシフト時のカーブと加算されて被圧延材と接する側では板厚の変化がなだらな形に保たれる。
【００２９】
従って、本発明のロールシフトとロールベンドを併用した圧延方法と圧延機は、直径差が小さく、ロール傷がおきにくいにもかかわらず、かつ中幅及び狭幅の被圧延材でも板クラウン制御効果を大きくできる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるロールシフトとロールベンドを併用した圧延機の全体構成図である。
【図２】本発明のワークロールの輪郭形状を示す図である。
【図３】本発明のワークロールのクラウン制御効果を示す図である。
【図４】本発明の圧延機における板厚変化（クラウン量）の計算結果である。
【図５】本発明の効果を模式的に示す図である。
【図６】板幅と無次元数αとの関係図である。
【図７】クラウンを模式的に示す図である。
【図８】従来のロールシフト式圧延機の一例を示す概要図である。
【図９】ワークロールベンディングによる撓み制動を模式的に示す図である。
【図１０】同一出願人による圧延機用ロールを示す図である。
【図１１】従来の圧延機による中幅、狭幅でのクラウン制御効果を模式的に示す図である。
【図１２】従来の圧延機により中幅、狭幅でのクラウン制御効果を高めた場合の問題点を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１  ワークロール
２  被圧延材
３  ストレート領域
４  副クラウン制御領域
５  主クラウン制御領域
６  バックアップロール
９  被圧延材
１０  圧延機
１１  ワークロール
１２  ロールベンド装置
１４  ロールシフト装置
１５  バックアップロール
１６  制御装置
２１  第１領域
２２  第２領域
２３  第３領域
２４  第４領域
２５  第５領域
【図１】
0003659263.tif 000002
【図２】
0003659263.tif 000003
【図３】
0003659263.tif 000004
【図４】
0003659263.tif 000005
【図５】
0003659263.tif 000006
【図６】
0003659263.tif 000007
【図７】
0003659263.tif 000008
【図８】
0003659263.tif 000009
【図９】
0003659263.tif 000010
【図１０】
0003659263.tif 000011
【図１１】
0003659263.tif 000012
【図１２】
0003659263.tif 000013