(57)【要約】【課題】小径ワークロールを備えた多段圧延機において、小径ワークロールが不用意に移動したり撓んだりすることを防ぎつつ、変形抵抗の大きな圧延材を圧延可能とする多段圧延機を提供する。【解決手段】本発明の多段圧延機１は、圧延材Ｗを圧延する一対のワークロール２と、前記ワークロール２を支持する中間ロール７乃至はバックアップロール３とを有する多段圧延機１において、ワークロール２に接すると共にワークロール２に隣接する中間ロール７乃至はバックアップロール３に接し且つパスラインに沿った上流側と下流側とに配備されたサポートロール１０と、サポートロール１０を支持する一体型のフレーム１１とからなるサポートユニット１２を有しており、サポートユニット１２がワークロール２とワークロール２に隣接する中間ロール７乃至はバックアップロール３との間に配備されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延材を圧延する一対のワークロールと、前記ワークロールを支持する中間ロール乃至はバックアップロールとを有する多段圧延機において、
前記ワークロールに接すると共に前記ワークロールに隣接する中間ロール乃至はバックアップロールに接し且つパスラインに沿った上流側と下流側とに配備されたサポートロールと、前記サポートロールを支持する一体型のフレームとからなるサポートユニットを有しており、
前記サポートユニットが、ワークロールと前記ワークロールに隣接する中間ロール乃至はバックアップロールとの間に配備されていることを特徴とする多段圧延機。
【請求項２】
前記サポートロールは、その軸心方向に複数分割された分割ロールからなることを特徴とする請求項１に記載の多段圧延機。
【請求項３】
前記サポートユニットの一体型のフレームは、多段圧延機に対して非支持状態とされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の多段圧延機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サポートロールユニットを備えた多段圧延機に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の如く、圧延材を圧延する際には、複数のロールを組み合わせた多段圧延機が用いられる。この多段圧延機の一例として、ワークロールを支持する中間ロールと中間ロールを支持するバックアップロールとを有する６段圧延機などがある。
さて、このような多段圧延機において、変形抵抗が大きな圧延材、例えばステンレス、チタン、チタン合金、高強度ハイテンなどを圧延することを考える。その場合、圧延時の変形抵抗が大きくなるため、圧延材に対する接触面積が小さい小径のワークロールを用いて圧延荷重を低減するなどの手法が採用される。小径ワークロールで圧延する場合は、ワークロールの軸心間に距離的な余裕がほとんどないため、ユニバーサルスピンドルなどを介してワークロールの軸端に回転駆動力を入力することが構造的に困難になる。それゆえ、小径のワークロールを用いる多段圧延機では、ワークロールよりも軸心間の距離に余裕がある中間ロールにまず回転駆動力を伝え、次に中間ロールからワークロールに回転駆動力を伝えて、ワークロールを駆動する中間ロール駆動方式が採用されることが一般的である。
【０００３】
また、小径ワークロールを用いる場合には、小径ワークロールが不用意に移動することを防いだり、小径ワークロールが撓んだりする可能性が大きくなる。斯かる不都合を防ぐために、小径ワークロールに対して前後（パスラインに沿った上流側と下流側）から中間ロールやバックアップロールを２本配置して小径ロールを安定にサポートする方法が知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、バックアップロールを側面視でX型（クロス型）に配置し、１本の小径ワークロールを支持する方法が開示されている。このような構造の圧延機とするためには、バックアップロールの構造自体が非常に複雑に成らざるを得ない。
その一方で、バックアップロールや中間ロールとは別のロール、すなわちサポートロールワークを用いて、ワークロールを圧延機の前後（パスラインに沿った上流側と下流側）から保持する方法も知られている。例えば、特許文献２には、ワークロールを圧延機のハウジングの側面からサポートロールにてサポートする構造が開示されている。このような構造では、サポートロール自体も小径となるため、さらにそれを支えるバックアップロールも必要となり、複数のロールを支持する複雑な構造をもった圧延機と成らざるを得ない。
【０００５】
特許文献１の技術と特許文献２の技術の中間的な位置づけとなる技術としては、特許文献３に開示されたものがある。特許文献３の技術は、分割された中間ロールをオーバーラップさせるように配置し、それをハウジングからサポートロールにより保持する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２７７１０７号公報
【特許文献２】特開昭６３−６３５０４号公報
【特許文献３】特開昭６２−１６６００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
多段圧延機において小径のワークロールを用いるに際し、特許文献１〜３の技術を採用することで、小径ワークロールが不用意に移動したり、撓んだりすることを防止することが可能かもしれない。
しかしながら、既存の圧延機に対して、特許文献１〜３の技術を採用しようとした場合、バックアップロールの構造自体を変えたり、ワークロールをサポートするサポートロールの支持機構を新設する必要があったりなど大幅な改造が必要である。加えて、既存の圧延機には、新たにサポートロールを設置するためのスペースがほとんど無いことが多い。
【０００８】
つまり、特許文献１〜３の技術を新規の圧延機には適用出来ても、既存の圧延機へ適用することは困難であり、結局大幅なコストと工期が掛かってしまう。
本発明は、上記問題点に鑑みて為されたものであって、小径ワークロールを備えた多段圧延機において、小径ワークロールが不用意に移動したり撓んだりすることを防ぎつつ、変形抵抗の大きな圧延材を圧延可能とする多段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】
【０００９】
上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明に係る多段圧延機は、圧延材を圧延する一対のワークロールと、前記ワークロールを支持する中間ロール乃至はバックアップロールとを有する多段圧延機において、前記ワークロールに接すると共に前記ワークロールに隣接する中間ロール乃至はバックアップロールに接し且つパスラインに沿った上流側と下流側とに配備されたサポートロールと、前記サポートロールを支持する一体型のフレームとからなるサポートユニットを有しており、前記サポートユニットが、ワークロールと前記ワークロールに隣接する中間ロール乃至はバックアップロールとの間に配備されていることを特徴とする。
【００１０】
好ましくは、前記サポートロールは、その軸心方向に複数分割された分割ロールからなるとよい。
好ましくは、前記サポートユニットの一体型のフレームは、多段圧延機に対して非支持状態とされているとよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る多段圧延機によれば、小径ワークロールが不用意に移動したり撓んだりすることを防ぎつつ、変形抵抗の大きな圧延材を圧延することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の多段圧延機を模式的に示した図である。
【図２】サポートユニットの正面図である。
【図３】サポートユニットの側面図である。
【図４】サポートロールの隙間と、サポートロールを支持するフレームの最小肉厚との関係を示した図である。
【図５】サポートロールの隙間と、サポートロールを支持するフレームに作用する水平荷重との関係を示した図である。
【図６】本発明の多段圧延機の変形例を示した図である。
【図７】本発明の多段圧延機による圧延を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る多段圧延機の実施形態を、図を基に説明する。
なお、以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
［第１実施形態］
図１は、本発明の多段圧延機の第１実施形態を示したものである。なお、図１の多段圧延機１は４段型とされているが、本発明が適用される多段圧延機１の段数は４段に限定されない。６段、１２段、２０段などの多段圧延機でもよい。
【００１４】
多段圧延機１は、ステンレス材や特殊鋼などの金属材料からなる圧延材Ｗを板材などに圧延するもので、上下に配置された一対のワークロール２，２を有している。各ワークロール２は、バックアップロール３で支持されている。
バックアップロール３は、軸受ベアリング等を内蔵した軸支持部を介して、ミルハウジングに回転自在に支持されている。このバックアップロール３には、モータ等からなる駆動機構が接続されており、ワークロール２に回転力を伝達する。
【００１５】
図７に示すように、この多段圧延機１の左側には圧延材Ｗを巻き出す巻出リール４が配備され、多段圧延機１の右側には圧延を巻き取る巻取リール５が配備されている。巻出リール４、巻取リール５に対して、圧延材Ｗは上側巻き出し、上側巻き取りとなっている。
この多段圧延機１は、圧延材Ｗを右向きに送りつつ圧延を行なった後、圧延方向を左向きに切り替えて次の圧延を行うというように、圧延方向を正逆交互に切り替えながらリバース圧延できるようになっている。
【００１６】
巻出リール４及び巻取リール５は、巻き出し・巻き取り速度を調整することで、圧延材Ｗに対して張力を付与できるようになっている。すなわち、テンションリールとしての機能を有している。
また、多段圧延機１と巻出リール４との間には、巻出リール４から巻き出された圧延材Ｗの搬送方向を変更しつつ圧延材Ｗをワークロール２に送る巻出側のデフレクタロール６が設けられている。さらに、多段圧延機１と巻取リール５との間には、ワークロール２から巻き出された圧延材Ｗの搬送方向を変更しつつ圧延材Ｗを巻取リール５に送る巻取側のデフレクタロール６が設けられている。
【００１７】
ところで、本発明の多段圧延機１には、ワークロール２に接すると共に、バックアップロール３にも接するサポートロール１０が備えられている。このサポートロール１０はサポートロール１０を支持する一体型のフレーム１１に回転自在に取り付けられており、サポートロール１０と一体型フレーム１１とでサポートユニット１２を構成している。
サポートロール１０は、その軸心方向に複数分割された分割ロールからなり、サポートユニット１２の一体型フレーム１１は、多段圧延機１に対して非支持状態とされている。
【００１８】
詳しくは、図２（ａ）に示すように、基本例となるサポートユニット１２に設けられた一体型フレーム１１は、矩形乃至は長方形のブロックから構成されており、高強度鋼等で構成されている。なお、サポートユニット１２を説明するに際しては、図２に示した方向を用いて話を進める。前後方向は、パスラインに沿った方向であり、左右方向（幅方向）は、パスラインに直交する方向である。
【００１９】
図２（ａ）に示す如く、一体型フレーム１１の前側部（前後方向の一方端側）には、幅方向に沿って３つの開口１３が形成されている。開口１３は略長方形とされ、この開口１３のそれぞれには、短尺ロール１４（短尺の分割ロール）が嵌り込んで（遊嵌して）いる。この開口１３内において、短尺ロール１４は幅方向を向く軸心回りに回転自在となっている。幅方向に並ぶ３つの短尺ロール１４は、圧延機の入側においてワークロール２を支持するサポートロール１０となる。すなわち、サポートロール１０は、３つの短尺ロール１４で構成されていることになる。
【００２０】
同様に、図２（ａ）に示すように、一体型フレーム１１の後側部（前後方向の他方端側）にも、幅方向に沿って３つの開口１３が形成されている。この開口１３のそれぞれには、短尺ロール１４が嵌り込んで（遊嵌して）いる。この開口１３内において、短尺ロール１４は幅方向を向く軸心回りに回転自在となっている。左右方向に並ぶ３つの短尺ロール１４は、圧延機の出側においてワークロール２を支持するサポートロール１０となる。このサポートロール１０は、３つの短尺ロール１４（分割ロール）で構成されていることになる。各短尺ロール１４は、同径であり、軸心方向の長さは略同じとされている。
【００２１】
図３はサポートユニット１２を側面から見た状態を示している。
この図に示すように、サポートロール１０（言い換えれば、分割ロールの各々）は、一体型フレーム１１の厚み方向略中央で回転自在に枢支されており、サポートロール１０の上部分は、一体型フレーム１１の上面より突出状に張り出しており、サポートロール１０の下部分は、一体型フレーム１１の下面より突出状に張り出している。
【００２２】
この構成により、サポートロール１０の上部分がバックアップロール３に接触し、サポートロール１０の下部分がワークロール２に接触するように配備されたとしても、バックアップロール３及びワークロール２に対して、一体型フレーム１１が接することはなく、圧延に伴う各ロールの回転を阻害することはない。
ところで図３に示すように、本実施形態の場合、前側のサポートロール１０と後側のサポートロール１０との間のフレーム１１部分の上下部は、円弧状に切り欠いてあるものとされている。この切り欠き部１５により、サポートロール１０に接するワークロール２と、当該サポートユニット１２（一体型フレーム１１）とが干渉することを防ぐことが可能となっている。
【００２３】
ところで、多段圧延機１に備えられた小径ワークロール２とバックアップロール３の間隔は幾何学的に決まってしまうため、この隙間はなるべく広い方が一体型フレーム１１の剛性が高くできる。
図４は、ワークロール２とバックアップロール３の隙間から決まるフレーム１１の最小肉厚とサポートロール１０間の間隔である。図中の各線は、サポートロール１０のロール径であり、バックアップロール３の径はφ４００ｍｍ、ワークロール２の径はφ５０ｍｍとしている。サポートロール１０間の間隔が短くなるほど、フレーム１１の最小肉厚Ｄは厚く出来るため、フレーム１１の剛性には有利である。また、サポートロール１０のロール径は大きいほどフレーム１１の最小肉厚Ｄは厚くすることができる。
【００２４】
なお、上記したように、ワークロール２とバックアップロール３とは上下方向に離間しており、互いは接していない。この非接触とされたワークロール２とバックアップロール３の間にサポートユニット１２が嵌り込む構造とされている。
多段圧延機１において、変形抵抗の大きな圧延材Ｗを圧延する際には、小径のワークロール２を使用することとなる。小径ワークロール２には、スピンドル機構を設けることができず、駆動機構側からの駆動力を伝達することができない。それ故、駆動機構側からの駆動力をバックアップロール３へ入力し、バックアップロール３を回転駆動させるようにする。バックアップロール３の回転駆動力は、サポートユニット１２のサポートロール１０へ伝えられ、サポートロール１０に伝えられた回転駆動力をワークロール２へと伝達するようにしている。
【００２５】
小径ワークロール２は、チョック部で支持されているものの、力学的には無支持の状況下（フリーロール）である。そのため、圧延時にワークロール２が前後に移動したりする可能性があり、この移動は圧延にとっては好ましくないものとなる。しかしながら、サポートユニット１２のサポートロール１０でパスラインに沿って前後から支持される構造となっているため、サポートロール１０の移動を抑制できるようになっている。
【００２６】
特に、サポートユニット１２のサポートロール１０に作用する水平荷重は、前側に位置するサポートロール１０の場合、パスラインに沿った上流側を向く水平荷重となり、後側に位置するサポートロール１０の場合、パスラインに沿った下流側を向く水平荷重となって、両荷重は略等しいものとなる。それ故、サポートユニット１２は、上流側乃至は下流側に一方的に移動することが無く、自立的にワークロール２の略直上に位置することとなる（自動位置調整機能）。このため、サポートロール１０によるワークロール２の支持、位置固定は確実なものとなる。なお、サポートユニット１２は、前述した自動位置調整機能を有するため、サポートユニット１２を圧延機のフレーム１１やチョック部に固定する必要が無くなる。とはいえ、安全性を考えた場合、サポートユニット１２のフレーム１１の一部を圧延機のフレーム１１やチョック部にボルトなどの締結具で固定することは、非常に好ましい。
【００２７】
図５は、一体型フレーム１１に作用する水平方向の荷重の変化を示した図である。なお、水平方向の荷重は、多段圧延機１で付与される圧延荷重に対しての比率で示してある。この図から明らかなように、サポートロール１０の間隔が短いほど、サポートロール１０に働く水平荷重を小さくすることができるので、サポートロール１０の間隔は短いほど良く、サポートロール１０が小径ほど水平荷重を下げることができる。これらの寸法（サポートロール１０の径、間隔）は圧延荷重に依存した水平分力により決定するので、具体的には目標の圧延条件によって設計される。
【００２８】
一方で、変形抵抗の大きな圧延材Ｗを圧延する場合、平面視でワークロール２が撓むようになることも否めない。すなわち、パスライン（圧延材Ｗの移送方向）に沿って、ワークロール２が撓むようになる。しかしながら、本実施形態の場合、サポートロール１０を一本のロールで構成せずに、分割された短尺ロール１４を連ねた構成としているため、個々の分割ロールは短尺なる故に撓み変形に強く、サポートロール１０全体としての撓み変形を確実に抑制できるものとなっている。
［第２実施形態］
次に、本発明の多段圧延機の第２実施形態、詳しくは、第１実施形態で述べたサポートユニット１２の変形例を第２実施形態として述べる。
【００２９】
図２（ｂ）に示すように、第２実施形態に係るサポートユニット１２も、サポートロール１０と、このサポートロール１０を支持する一体型のフレーム１１とを有している。サポートロール１０は、その軸心方向に複数分割された短尺ロール１４からなり、サポートユニット１２の一体型フレーム１１は、多段圧延機１に対して非支持状態とされている。
図２（ｂ）に示すように、一体型フレーム１１は平面視で矩形乃至は長方形のブロックから構成されており、高強度鋼等で構成されている。一体型フレーム１１には、前側部（前後方向の一方端側）から後側部（前後方向の他方端側）に亘る長方形状の開口１３が形成されている。この開口１３は、一体型フレーム１１の幅方向に３つ（複数）形成されている。
【００３０】
それぞれの開口１３の前側部（前後方向の一方端側）には、短尺ロール１４が嵌り込んで（遊嵌して）いる。この開口１３内において、短尺ロール１４は幅方向を向く軸心回りに回転自在となっている。同様に、それぞれの開口１３の後側部（前後方向の他方端側）にも、短尺ロール１４が嵌り込んで（遊嵌して）いる。この開口１３内において、短尺ロール１４は幅方向を向く軸心回りに回転自在となっている。
【００３１】
各開口１３の前側部に位置する短尺ロール１４は、それぞれ同軸となるように配備され、３つの短尺ロール１４が連なることで、１つのサポートロール１０（前側のサポートロール１０）が形成されている。同様に、各開口１３の後側部に位置する短尺ロール１４は、それぞれ同軸となるように配備され、３つの短尺ロール１４が連なることで、１つのサポートロール１０（後側のサポートロール１０）が形成されている。
【００３２】
このように、一体型フレーム１１の大きな開口１３を有する第２実施形態のサポートユニット１２であれば、第１実施形態のサポートユニット１２に比して軽量とすることができ、サポートユニット１２の交換においてメリットがある。
なお、第２実施形態のサポートユニット１２の側面から見た構成、奏する他の作用効果は、第１実施形態のサポートロール１０と略同様であるため、説明を省略する。
［第３実施形態］
次に、本発明の多段圧延機の第３実施形態について述べる。
【００３３】
第１実施形態で説明したサポートユニット１２は、４段圧延機に設置されるものとされていたが、他の段数の圧延機に設置するようにしてもよい。
例えば、図６（ａ）には、６段圧延機が示されている。６段圧延機は、上下に配置された一対のワークロール２、２と、このワークロール２を支持する中間ロール７とを有している。さらに、中間ロール７はバックアップロール３で支持されている。
【００３４】
この６段圧延機において、ワークロール２と中間ロール７と間に、サポートユニット１２が配備されることとなっている。つまり、パスラインより上側に位置するサポートロール１０の上部分が中間ロール７に接触し、サポートロール１０の下部分がワークロール２に接触するように配備されている。同様に、パスラインより下側に位置するサポートロール１０の上部分がワークロール２に接触し、サポートロール１０の下部分が中間ロール７に接触するように配備されている。
【００３５】
すなわち、図６（ａ）に示す６段圧延機では、圧延材Ｗの上側に位置するワークロール２と中間ロール７と間に、サポートユニット１２が配備されると共に、圧延材Ｗの下側に位置するワークロール２と中間ロール７と間に、サポートユニット１２が配備される構成とされている。しかしながら、図６（ｃ）に示す６段圧延機のように、圧延材Ｗの上下側のいずれか一方に、サポートユニット１２を配備してもよい。
【００３６】
また、図６（ｂ）に示す４段圧延機のように、圧延材Ｗの上側のみに小径ワークロール２が配備される場合、圧延材Ｗの上側のみにサポートユニット１２を配置するとよい。図示はしないものの、圧延材Ｗの下側のみに小径ワークロール２が配備される場合、圧延材Ｗの下側のみにサポートユニット１２を配置するとよい。
以上述べたように、本発明に係る多段圧延機１によれば、小径ワークロール２が不用意に移動したり撓んだりすることを防ぎつつ、変形抵抗の大きな圧延材Ｗを圧延することが可能となる。
【００３７】
ところで、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
【００３８】
例えば、本発明が適用される多段圧延機としては、図７に示すようなシングル型の圧延機１には限定されない。パスラインに沿って複数配備された圧延機（タンデム型の圧延機）にも本発明は採用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１    多段圧延機
２    ワークロール
３    バックアップロール
４    巻出リール
５    巻取リール
６    デフレクタロール
７    中間ロール
１０  サポートロール
１１  一体型フレーム
１２  サポートユニット
１３  開口
１４  短尺ロール
１５  切り欠き部
Ｗ    圧延材
【図３】
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【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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