(57)【要約】【課題】特に薄い金属板の圧延に対し、簡単な構成の特に４段圧延機で安定して、すなわち板張力を圧延荷重との関係を考慮して適切に付与することができ、以って従来製造困難であった極薄板を生産できる圧延機を提供する。【解決手段】両作業ロールは異周速駆動装置によって異周速で駆動され、作業ロール間（Ａ）通過前に、低速側作業ロールと他方の補強ロール間（Ｂ1）を通るように圧延材料を掛け回し、作業ロール間（Ａ）を通過後、高速側作業ロールと一方の補強ロール間（Ｂ2）を通るように圧延材料を掛け回し、圧下装置によって圧延荷重をＡ，Ｂ1，Ｂ2点にかけ、Ａ点では異速圧延、Ｂ1，Ｂ2点では摩擦力により入口側の圧延材料速度は低速側作業ロールの周速に、出口側の圧延材料速度は高速側作業ロールの周速に同調させ、かつ圧延材料速度と作業ロールの周速がＡ点における中立点の存在を消滅させる速度に設定されて圧延に対する摩擦の影響を消失させる。【選択図】図４
2008200731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１組の作業ロールと作業ロールを補強する１組の補強ロールの少なくとも４段ロール構成を備えた圧延機を使用し、両作業ロールの周速を変えて圧延を行う圧延方法において、
両作業ロールを異周速駆動装置によって異周速で駆動してそれぞれ高速側作業ロールと低速側作業ロールとして作動させ、圧延材料を両作業ロール間（Ａ）通過前に、低速側作業ロールとこれを補強する補強ロール間（Ｂ1）を通るように掛け回し、両作業ロール間（Ａ）通過後に、高速側作業ロールと他方の補強ロール間（Ｂ2）を通るように掛け回し、圧下装置によって圧延荷重をＡ，Ｂ1，Ｂ2点にかけ、Ｂ1点，Ｂ2点の摩擦力により入口側の圧延材料速度を低速側作業ロールの周速に、出口側の圧延材料速度を高速側作業ロール周速に同調させることにより圧延材の圧下率を上下作業ロールの周速比で規定し、かつ、Ａ点の圧延材との接触弧から中立点を外すことにより圧延に対する摩擦の影響を消失させ、大径の作業ロールで極薄材を圧延することを特徴とする前述の作業ロールと補強ロールから成る４段ロール構成を有する圧延機による圧延方法。
【請求項２】
請求項１において、圧延に必要なエネルギーはＡ点に於ける出側張力と入側張力の差で与えられ、この張力差は圧延荷重から自律して一定であり、圧延荷重は入出側の張力値で決定され、圧延荷重を変化させると入出側の張力が自動的にこれに対応し、入出側の張力の許容範囲内にて圧延荷重は任意に選択されることを特徴とする４段ロール構成を有する圧延機による圧延方法。
【請求項３】
請求項１または２において、圧延荷重の下限値が出口側板張力に依存し、上限値が入口側板張力に依存した圧延荷重許容範囲が設定され、前記圧延荷重は、該圧延荷重許容範囲内において出口側と入口側の板張力の差に対して自律するようにされることを特徴とする４段ロール構成を有する圧延機による圧延方法。
【請求項４】
請求項１において、前記一組の補強ロールの中心線に対し、上作業ロールと下作業ロールを逆方向にオフセットし、両作業ロール間（Ａ）の圧延荷重による摩擦力の方向と、オフセットによる各作業ロールの接触荷重により生ずる作業ロールの水平分力を同じ方向にする圧延方法。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかにおいて、上下作業ロールをそれぞれロール軸方向に反対向にシフトし、圧延材料の端部を上下作業ロールのロール端部にそれぞれ一致させるようにしたことを特徴とする４段ロール構成を有する圧延機による圧延方法。
【請求項６】
請求項５において、上下作業ロールの上下補強ロールをそれぞれロール軸方向に反対向であって、かつ補強される作業ロールの、ロールシフト方向とは反対向にシフトするようにしたことを特徴とする４段ロール構成を有する圧延機による圧延方法。
【請求項７】
１組の作業ロールと作業ロールを補強する１組の補強ロールの少なくとも４段ロール構成を備え、両作業ロールの周速を変えて圧延を行う圧延機において、
両作業ロールを異周速駆動装置によって異周速で駆動してそれぞれ高速側作業ロールと低速側作業ロールとして作動させ、圧延材料を両作業ロール間（Ａ）通過前に、低速側作業ロールとこれを補強する補強ロール間（Ｂ1）を通るように掛け回し、両作業ロール間（Ａ）通過後に、高速側作業ロールと他方の補強ロール間（Ｂ2）を通るように掛け回し、圧下装置によって圧延荷重をＡ，Ｂ1，Ｂ2点にかけ、Ｂ1点，Ｂ2点の摩擦力により入口側の圧延材料速度を低速側作業ロールの周速に、出口側の圧延材料速度を高速側作業ロール周速に同調させることにより圧延材の圧下率を上下作業ロールの周速比で規定し、かつ、Ａ点の圧延材との接触弧から中立点を外すことにより圧延に対する摩擦の影響を消失させ、大径の作業ロールで極薄材を圧延することを特徴とする前述の作業ロールと補強ロールから成る４段ロール構成を有する圧延機。
【請求項８】
請求項７において、圧延に必要なエネルギーはＡ点に於ける出側張力と入側張力の差で与えられ、この張力差は圧延荷重から自律して一定であり、圧延荷重は入出側の張力値で決定され、圧延荷重を変化させると入出側の張力が自動的にこれに対応し、入出側の張力の許容範囲内にて圧延荷重は任意に選択されることを特徴とする４段ロール構成を有する圧延機。
【請求項９】
請求項７または８において、圧延荷重の下限値が出口側板張力に依存し、上限値が入口側板張力に依存した圧延荷重許容範囲が設定され、前記圧延荷重は、該圧延荷重許容範囲内において出口側と入口側の板張力の差に対して自律するようにされることを特徴とする４段ロール構成を有する圧延機。
【請求項１０】
請求項７において、作業ロールの側方にそれぞれブライドルロールを並設して、圧延材料をブライドルロールに掛ける構成となし、該ブライドルロールにそれぞれ張力計と回転計を設置し、該張力計により圧延荷重許容範囲限度を測定し、該回転計では圧延板の伸率を測定することを特徴とする４段ロール構成を有する圧延機。
【請求項１１】
請求項７において、前記異周速駆動装置は異速ギヤ，ツインドライブ装置または差動歯車装置からなることを特徴とする４段ロール構成を有する圧延機。
【請求項１２】
請求項７おいて、前記異周速駆動装置は円錐ローラ２組あるいは円錐ローラと円筒ローラとの３組の組み合わせからなるローラ群と、上述の円錐ローラあるいは円筒ローラとに胴長接触する他方のローラ群とからなり、接触する特定の円錐ローラあるいは円筒ローラを選択する圧下装置を備えることを特徴とする４段ロール構成を有する圧延機。
【請求項１３】
請求項６において、上下補強ロールをシフトする代りに作業ロールと補強ロールの間に中間ロールを設け、これを作業ロールのシフト方向と反対にシフトすることを特徴とする６段圧延機。
【請求項１４】
請求項７において、上下作業ロールの内、少なくとも１本の作業ロールの端部側のロール面長部を中央面長部に比べて径小としたことを特徴とする４段ロール構成を有する圧延機。
【請求項１５】
１組の作業ロールと作業ロールを補強する補強ロールを備えた圧延機を使用し、両作業ロールの周速を変えて圧延を行う圧延方法において、
補強ロール（Ｓ1），作業ロール（Ｗ1），作業ロール（Ｗ2），補強ロール（Ｓ2），作業ロール（Ｗ3），作業ロール（Ｗ4），補強ロール（Ｓ3），……，作業ロール（Ｗn），補強ロール（Ｓn）のように配列して複数のタンデム構成の圧延機を１つのハウジング内に収納し、すべてのロール間を順次圧延材料が通過するようになし、該ハウジング内に設けた１つの圧下装置によってすべてのロール間に圧延材料を介して圧延荷重をかけ両作業ロールは異周速駆動を行い異周速圧延を、作業ロールと補強ロール間の摩擦力により圧延材料に出口側の板張力と入口側の板張力の差が圧延荷重から自律した状態の板張力を与えることにより作業ロール間の中立点を消滅させると共に圧延に必要なエネルギを供給することを特徴とする４段ロール構成を有する圧延機による圧延方法。
【請求項１６】
１組の作業ロールと作業ロールを補強する補強ロールとを備えた圧延機を使用し両作業ロールの周速を変えて圧延を行う圧延方法において、
補強ロール（Ｓ1），作業ロール（Ｗ1），作業ロール（Ｗ2），補強ロール（Ｓ2），作業ロール（Ｗ3），作業ロール（Ｗ4），補強ロール（Ｓ3），……，作業ロール（Ｗn），補強ロール（Ｓn）のように圧延機を配列して複数のタンデム構成の圧延機を１つのハウジング内に収納した圧延方法において、すべての作業ロールと補強ロール間を順次圧延材料が通過するようになし、該ハウジング内に設けた１つの圧下装置によってすべての作業ロールと補強ロールについて圧延荷重を共通に作用させ、最終段圧延機の作業ロール（Ｗn）を除いて全ての作業ロールを１つの駆動装置によって駆動し、作業ロール（Ｗn）を除く作業ロールの異速比を一定に設定し、少なくとも作業ロール（Ｗn）を他の駆動装置によって可変速度で駆動し、作業ロールと補強ロールを備えた圧延機について請求項１の圧延方法を行うようにしたことを特徴とする４段ロール構成を有する圧延機による圧延方法。
【請求項１７】
１組の作業ロールと作業ロールを補強する補強ロールとを備えた圧延機を使用し両作業ロールの周速を変えて圧延を行う圧延機において、
補強ロール（Ｓ1），作業ロール（Ｗ1），作業ロール（Ｗ2），補強ロール（Ｓ2），作業ロール（Ｗ3），作業ロール（Ｗ4），補強ロール（Ｓ3），……，作業ロール（Ｗn），補強ロール（Ｓn）に各圧延機を配列して複数のタンデム構成の圧延機を１つのハウジング内に収納したタンデム構成の圧延機において、すべての作業ロールおよび補強ロール間を順次圧延材料が通過するようになし、該ハウジング内に設けた１つの圧下装置によってすべての作業ロールと補強ロールについて圧延荷重を共通に作用させ、最終段圧延機の作業ロール（Ｗn）を除いて全ての作業ロールを１つの駆動装置によって駆動し、作業ロール（Ｗn）を除く作業ロールの異速比を一定に設定し、少なくとも作業ロール（Ｗn）を他の駆動装置によって可変速度で駆動し、各圧延機を請求項１の圧延機構成としたことを特徴とするタンデム構成の圧延機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延方法および圧延機、特に薄い金属板を製造するための圧延方法および圧延機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、１スタンドに３本以上のワークロールを備え、該ワークロールのうち少なくとも１本により圧延材を同時に２点以上で圧延するようにした１スタンド多パス圧延機において、４本／スタンドのワークロールを配設し、外側の２本のワークロールに駆動装置を設け、更に、引き出しロールを設置して少なくとも該駆動ワークロールに圧延材料を巻きつけることなく通板を行う如く構成した１スタンド多パス圧延機が記載されている。更に１スタンドに３本以上のワークロールを備え、該ワークロールのうち少なくとも１本により圧延材を同時に２点以上で圧延する１スタンド多パス圧延方法において、配設された４本／スタンドのワークロールのうち、外側の２本のロールを駆動し、少なくとも該駆動ワークロールに圧延材料を巻き付けることなく通板し圧延する際に、該駆動ワークロールの異速比（高速駆動側ワークロール速度／低速駆動側ワークロール速度）を２．０〜３．５とする１スタンド多パス圧延方法が記載されている。
【０００３】
特許文献１で引用されている特許文献２には、３以上のワークロールを相隣るワークロールで圧延パスを形成するようにして１列に配設し、圧延機出口側により近いワークロールほどロール周速が大きくなるようにワークロールの周速を制御し、両側のワークロールの間にあるワークロールの半円周に金属ストリップを巻き付けて連続的に上記圧延パスを通過させ、前記相隣るワークロールでストリップを圧延する方法において、第１番目のパスで低速側ワークロールの周速に対するストリップ進入速度の比が０．８〜１となるように低速側ワークロールを駆動するか、または低速側ワークロールを無駆動とすること、およびその余のパスで高速側ワークロールの周速に対する当該パスからのストリップ放出速度の比が０．８〜１．２の範囲にあって、かつ少なくとも１パスにおいて高速側ワークロールの周速が当該パスからのストリップ放出速度より高くなるようにワークロールを駆動する金属ストリップの圧延方法が記載されている。
【０００４】
特許文献３は、異周速について言及している。
特許文献４には、上側および下側の各圧延ロールの異周速速度を設定する異周速設定手段（回路）について記載している。
【０００５】
特許文献５には、複数台の圧延機を連続的に配設して圧延する連続圧延機において、圧延機の入口側板厚と出口側板厚の比が上下のワークロールの周速比に略等しくかつ前方張力が後方張力より大きくなるように圧延する異速圧延機を最終スタンドに設けた連続圧延機が記載されている。
【０００６】
特許文献６には、少なくとも二本以上の作業ロールを有してなり、隣接する作業ロールを逆方向に相違する周速度で回転させて素材を圧延すると共に、この素材を該作業ロールに巻きつけて圧延するように構成し、前記作業ロールにそれぞれ圧延圧力を支持する補強ロールを設けると共に、これら補強ロールの中央部に前記作業ロールに巻付けた素材が通過する溝部を設けた圧延機が記載されている。
【０００７】
特許文献７には、逆方向に駆動する２本の大径ワークロールの間に、２本の無駆動の小径ワークロールを、その回転軸を前記駆動ワークロールとほぼ同一平面内に合わせて配設し、該小径ワークロールを、補強ロールによって挟圧するようにしたストリップ圧延機が記載され、本圧延機によれば片側ロール駆動，異径ロール圧延あるいは異周速圧延等の効果を得ることができることが記載されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平６−４１６３号公報
【特許文献２】特公昭６０−４９０４４号公報
【特許文献３】特開昭６０−２１３３０１号公報
【特許文献４】特開昭６１−２４２７１３号公報
【特許文献５】特開昭６１−１４００５号公報
【特許文献６】特開昭５９−１８１２６号公報
【特許文献７】特開昭６１−２０６０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、純銅を含む銅合金、更にステンレス板材の極薄物に対する需要が急速に高まっている。アルミ箔のように変形抵抗の低いものは１０μ２枚重ねで５μは以前から簡単な４段圧延機で生産が実現しているが、それより硬い銅合金、更にはステンレス板となると変形抵抗が２〜１０倍前後にもなり難問である。
そのためには従来ロール径を極端に小さくする必要があり、小径作業ロール使用可能なセンヂミアーミルに代表される２０段圧延機が特にステンレス等の圧延に対しては不可欠であった。
それでも業界のニーズである極薄板の生産ということに充分対応できていない。
【００１０】
本発明は、薄板の生産を大径の作業ロールを用いた特に４段圧延機（４段圧延機以上も含む概念で使用する。以下同じ）で可能にするものである。
本発明は特に薄い金属板の圧延に対し、簡単な構成の特に４段圧延機で安定して、すなわち板張力を圧延荷重との関係を考慮して適切に付与することができ、以って従来製造困難であった極薄板を生産できる圧延方法および圧延機を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
先づ数式１に従来の圧延方式で圧延可能な最小板厚を示す。
【数１】
2008200731.tif 000003
【００１２】
例としてステンレスで厚い素材から出発するとすると、約１０μの最終厚みの場合、全圧下率は８０％を超えＳ＝１８０ｋｇ／ｍｍ2となる。テンションリール巻き取る場合通常４０ｋｇ／ｍｍ2位であるがこれを５０ｋｇ／ｍｍ2として、ｈminは次のようになる。
【００１３】
ｈmin＝１７×μＤ（１８０−５０）×１０-5
＝１７×μ×１３０Ｄ×１０-5
問題のμはステンレス圧延等に用いられるミネラル油の場合圧延速度が速い程、ロール径が大きい程小さくなる。
圧延速度を６００ｍ／min以上とすると大径ロール約２００ｍｍ以上の場合μ＝０．０４であり、５０ｍｍの時μ＝０．０５、２０ｍｍの時μ＝０．０６と推定される。
【００１４】
しかるとき、Ｄ＝５０ｍｍの時、
ｈmin＝１７×０．０５×５０×１３０×１０-5＝０．０５５（ｍｍ）
Ｄ＝２０ｍｍの時、
ｈmin＝１７×０．０６×２０×１３０×１０-5＝０．０２６５（ｍｍ）
ただし、小径ロールではロールの冷却能力が高速圧延には耐えられず焼付を起こす心配も生じる。μを下げるのには油の粘度を上げると効果的であるが、逆にロールの冷却能力は低下する。
いずれにしても従来の方法ではステンレス板を２０〜３０μ以下、１０μ、場合によっては５μまでに圧延することは極めて困難といえる。
【００１５】
これに対して本発明の方法は簡単な大径ロールの圧延機で理論的には圧延可能な最小板厚に限界はなくなる。その基本的原理は、１９７５年頃ソ連で開発された２段圧延機による異速圧延である。この考え方は、日本でも応用された。ただし、２段圧延機でロール径が大きすぎるということで４段以上の多段圧延機による開発が行われたが殆ど実用化に成功してはいない。その理由はいろいろあるが、本発明はその問題を解決する案を提供する。
【００１６】
以下、その原理を公知の圧延理論を使って説明する。
もし、圧延ロールのヤング率Ｅが無限大で、かつ圧延ロールと圧延材の間の摩擦係数μが零ならば板幅１ｍｍ当りの圧延荷重Ｐは、材料の拘束変形抵抗をＳ（ｋｇ／ｍｍ2）、前方後方の板張力をσtd，σte、両者の平均をσtmとすると作業ロール径Ｄ、半径Ｒとし、
【数２】
2008200731.tif 000004
【００１７】
しかし、実際はロールのヤング率Ｅは無限大ではないので材料を圧延するロールの圧延面は弾性変形により半径ＲはＲ′に大きくなる。その関係式はロールのＥを２．１×１０4ｋｇ／ｍｍ2として
【数３】
2008200731.tif 000005
【００１８】
これより
【数４】
2008200731.tif 000006
実際は、ロールと圧延材間の摩擦係数μは零ではないのでＰは更に増加する。この数式４は、新しく見つけ出したものであり、μ＝０の場合はＰはこの式によって求めることが出来る。μの影響について以下述べる。圧延理論によれば
2008200731.tif 000007
として
【数５】
2008200731.tif 000008
すなわち、μのためにＰは
2008200731.tif 000009
倍に増加する。これを圧力増加係数（Ｐ．Ｍ．Ｆ）と呼んでいる。
【００１９】
この時のｈmはｈdとｈeの平均値であるが、ロールの外形が円であることより、
2008200731.tif 000010
とするのが妥当である。このＰ．Ｍ．Ｆがどの程度かを見るのに適当なデータがある。それは純銅の圧延で２０μから１２μに圧延するのに１２０ｍｍの作業ロール径で７００ｍｍの板幅の場合、約５０Ｔｆの圧延荷重を要していることである。
【００２０】
この時１ｍｍの幅当りの荷重Ｐ＝５０×１０3／７００＝７１．４ｋｇ／ｍｍ
この時Δｈ＝２０−１２＝８μで、Ｒ′は
2008200731.tif 000011
となる。
すなわち、μのため圧延荷重が７倍になっているが、μ＝０ではＰが減り、Ｒ′は更に減少するため更に圧延荷重は減少する。
【００２１】
このように一般の圧延では摩擦係数μのために圧延荷重を求めることが極めて厄介である。この例では圧延荷重が既知となっているからよいが一般には未知の圧延荷重を計算で求めることになる。これはロールの偏平変形と摩擦係数が関連し、厳密に求めることは極めて厄介である。これをμ＝０とした場合は極めて簡単な数式４で求めうることは工業上極めて価値のある発見と言える。
尚この式の正しいことは実験ミルで実証された。
【００２２】
以上、摩擦の害について述べたが、一般の圧延には有益である。一般に金属板を圧延するのにロールを使う理由は２つある。１つは板を延ばすのに引っ張るだけでは焼鈍材であるならば、３０％前後の伸びが可能であるが加工硬化した材料の伸びは極度に少なくなること、故に一般には張力のみでなく圧力を加えることによって板破断を防ぐことである。すなわちロールは連続プレスの役割を果たしていることである。他の１つは材料に塑性変形エネルギをロールと材料間の摩擦力で与えることである。
【００２３】
材料は入口側速度より出口側速度が圧下率γに応じて
2008200731.tif 000012
だけ速くなる。それに対してロールの周速は一定であるため、中立点の一点を除いてロールと材料は滑る。中立点より入口側はロールが材料に引張力を与え、逆に出口側はブレーキ作用を与え、この差で圧延に必要なエネルギを与える。
【００２４】
従って、摩擦力零ではロールから圧延エネルギを板材に与えることはできないことになる。それ故、その場合は、板の出入口の張力差によって圧延エネルギを与えるしかない。現実には、摩擦係数を零にすることは極めて困難なので摩擦係数が存在しても、その影響を無くしてしまう方法がＰＶ法である。
【００２５】
ＰＶ法では圧延するロールの一方を圧延材の出口速度に合わせ、他方のロール速度を圧延材の入口側に合わせる異周速圧延法である。従って、速いほうのロールの中立点はロールの出口側に位置し、遅いほうのロールの中立点はロールの入口側に位置することになる。このように中立点が圧延材とロールの接触長の中に存在しないため、圧延材が摩擦力によって圧縮応力を受けて変形抵抗が大きくなる現象が消滅する。その代わり一対の作業ロールが板材に与える摩擦力は差引き零となりロールで圧延エネルギを与えることができない。それでこのエネルギの供給は、前後の巻取張力の差でその関係は塑性エネルギの理論より
【数６】
2008200731.tif 000013
とされる。（尚、ここで ｌ は小文字のエルを示す。）
Ｓeは平均拘束変形抵抗で圧延前のＳ＝Ｓ1、圧延後をＳ2とすると近似的に
2008200731.tif 000014
で示される。
【００２６】
ここで、通常圧延方式と異周速圧延方式の特性の違いを説明する。
図１において、図１（Ａ）は通常圧延方式を、そして図１（Ｂ）は異周速圧延方式を表わす。図２はこれらの方式における速度Ｖと摩擦力μＰとの関係を示し、図２（Ａ）は図１（Ａ）に対応し、図２（Ｂ）は図１（Ｂ）に対応する。これらの図において、φは中立角でφによって中立点が示される。この角度φでロールの周速と材料の速度は一致する。ここで、Ｖeは圧延材料の入口側速度、Ｖdは出口側速度、ＶRtは高速側ロール速度、ＶRbは低速側ロール速度を示す。
2008200731.tif 000015
で、Ｒに比べΔｈが小さい時はθ／２μは１に比べ微小になるので近似的にφ≒θ／２となる。
この場合、材料は中立点に向けてμＰの圧縮力を受けるので圧延材の板厚をｈとすれば圧縮応力σcが発生する。
2008200731.tif 000016
となる。
厳密にはこのμＰは接触長の中で一定でなく中立点に向かって増大する。
【００２７】
このσcは板厚が薄い程大きくなる。一般に張力をかけると圧延荷重が低下するが、このσcはそれとは逆に圧延荷重を大きくし、その結果ロールの偏平変形によるロール半径の増大をもたらしてＰが更に増大し、μＰ増大によりσcが更に増えて結局圧延不能に到る。この現象が数１の理論式で示されるように圧延可能最小板厚がμに比例することになる。
【００２８】
この制約をなくするためにはμを零にするか、作業ロール径Ｄを極力小さくするしかない。μを零にすることはできないので現実には作業ロール径を小さくするための複雑高価な圧延機が長年使用されてきている。一方μを零にはできないが、等価的にμ＝０にするのが異周速圧延である。
【００２９】
すなわち、上下ロールの周速比を圧下率に対応して設定し、高速側のロール周速は板の出口側速度以上とし、低速側のロールは板の入口側速度以下とし、中立点はロールと材料の接触領域内には存在させない状態にすることである。
【００３０】
かくすることにより、次の２つの効果が生じる。
１）圧延材の上面と下面で摩擦力が方向反対で互いに打ち消し合い、圧延材に圧延方向
の圧縮応力を与えることはない。すなわち摩擦の影響で圧延荷重が増大し、薄板圧延
に限界が生じることはない。
２）上下面の方向反対の摩擦力は圧縮応力は生じさせないが、この力は材料に剪断力を
与える。その結果、材料の拘束変形抵抗は１／１＋μに低下する。すなわち、等価拘
束変形抵抗Ｓeは、
【数７】
2008200731.tif 000017
となる。
【００３１】
このように、薄板をねらう圧延法としてはこの異周速圧延ＰＶ法は極めて優れた方法であるといえる。ところが、このＰＶ圧延法が発表されて２５年以上も経ってなお実用化に成功していないのは何故か。理論は良いが、実施方法に問題があるためである。本発明はその問題を解決するものである。
【００３２】
図３に従来のＰＶ法を示す。ここでＢは板幅、Ｒは作業ロール半径を示す。
図３でＰＶ圧延をするとすれば、圧下率γで圧延するとして、
2008200731.tif 000018
とし、ＴeとＴdは制御された張力である。その時の条件は次の二式の条件を同時に満足させる必要がある。
2008200731.tif 000019
【００３３】
まず、［１］式の条件を満たすためには拘束変形抵抗Ｓの値を知る必要があるが、累積圧下率によっても変化するため正確な値を知ることは難しい。更に圧延荷重Ｐはσtd−σteは所定値保ったとしても、σtd＋σteによって大きく変化するので圧延荷重の設定が極めて難しい。すなわち、張力設定と圧延荷重の設定が極めて困難でこれが実用化を実現できなかった最大の理由と考えられる。
【００３４】
本発明では、４段圧延機を使用し、圧延荷重の設定に工夫を加えている。その具体的数値計算は後述の具体例でも述べるが、もし圧延荷重が低ければσtd−σteは一定のままでσtd＋σteが上昇して、圧延荷重に適合し、圧延荷重が高すぎれば張力は下がって圧延荷重と釣り合う。その許容範囲はかなり広いが、あまり大きな張力にならないよう、また張力が低すぎて入口側張力が消滅しないよう張力を測定し、張力が高すぎれば圧延荷重を増加させ、逆に張力が低すぎれば圧延荷重を低く設定すればよく、操業は極めて容易となる。
【００３５】
本発明での理念は、各請求項に示されるが、簡単に言えば、圧延ロールの役割は張力のみによる板破断の防止をロールと材料間の摩擦による無用な圧下力の増大を防止して圧力を加える役割を持ち、速度制御に起因する張力制御により板の伸び率、すなわち圧下率を規定し、かつその張力の差により板の塑性変形に必要なエネルギを与えるというものである。
【００３６】
本発明は、１組の作業ロールと作業ロールを補強する１組の補強ロールとを備えた４段以上の圧延機を使用し、両作業ロールの周速を変えて圧延を行う。基本的には、１組の上下作業ロールと上下作業ロールを補強する１組の補強ロールとを備えた４段圧延機を使用し、該作業ロールの周速を変え入口側板速度を低速側作業ロールの周速に、また出口側の板速度を高速側作業ロールの周速に一致させて、圧延を行う。ここで「一致させる」とは「一致させることに基本的に依存」の意味で使用する。ロール周速は板速より出口側では若干速く、また入口側で若干遅くすることができる。その量は適宜選択される。また、１組の作業ロールと作業ロールを補強する１組の補強ロールとを備えた４段圧延機を使用し、両作業ロールの周速を変えて圧延を行う。ここで解決手段においても４段圧延機は、４段圧延機以上を含む概念で使用する。６段圧延機の場合、作業ロールと補強ロールとの間には中間ロールが使用されるが、この場合の中間ロールは補強ロールの意味となる。
【００３７】
この場合に、両作業ロールは異周速で駆動され、圧延材料は、作業ロール間（Ａ）通過前に、低速側作業ロールと他方の補強ロール間（Ｂ1）を通るように圧延材料を掛け回し、例えば低速側作業ロールと補強ロール間（Ｂ1）を通って作業ロール間（Ａ）を通過後、高速側作業ロールと補強ロール間（Ｂ2）を通るように構成される。圧延荷重をＢ1，Ａ，Ｂ2にかけて作業ロールを前記異周速駆動することにより、Ａでは異速圧延がなされ、入口側の圧延材料速度は低速側作業ロールの周速に、出口側の速度は高速側作業ロールの周速に同調される。Ｂ1およびＢ2における摩擦力は、Ａ点での中立点の存在を消滅させるように働く。すなわち、両作業ロール間（Ａ）における圧延機との接触弧から中立点を外すことによって圧延に対する摩擦の影響を消失させることを行う。これによって、上述した圧延材料の作業ロールと補強ロールとに対する掛け回しによって作業ロール間の圧延材料の幅と、作業ロールと補強ロールとを通過する圧延材料の幅が一致し、補強ロールによる作業ロール曲げが排除されて良好なフラット圧延を可能にする。尚、このことにより変形抵抗は１．１５分の１に低下する事実がある。そしてこのことは実験によって証明された。
【００３８】
このような作業ロールおよび補強ロール構成は、出口側と入口側の板張力がそれぞれ圧延荷重に依存し、出口側と入口側の板張力の差が圧延荷重から自律するようになして、該自律した板張力のＡ点における出口側と入口側の差で圧延エネルギが供給されることにより、大径の作業ロールと補強ロールとからなる圧延ロールによって圧延材料を薄い板状に、特に極薄の板材に圧延することが可能になる。
また、作業ロール周速に圧延材料の速度を同調させることによって後述するように板張力の差を自律させる。
【００３９】
ここで、「周速に同調」とは、圧延材料の速度を作業ロールの周速に圧延荷重の作用によって後述するような作用により自動的に合わせることを含む概念であり、周速が一致する場合も含め、若干の速度差の余裕は実際上許容され得る。
【００４０】
本発明は、１組の作業ロールと作業ロールを補強する１組の補強ロールの少なくとも４段ロール構成を備えた圧延機、更にはこの圧延機を使用し、両作業ロールの周速を変えて圧延を行う圧延機および圧延方法において、
両作業ロールを異周速駆動装置によって異周速で駆動してそれぞれ高速側作業ロールと低速側作業ロールとして作動させ、圧延材料を両作業ロール間（Ａ）通過前に、低速側作業ロールとこれを補強する補強ロール間（Ｂ1）を通るように掛け回し、両作業ロール間（Ａ）通過後に、高速側作業ロールと他方の補強ロール間（Ｂ2）を通るように掛け回し、圧下装置によって圧延荷重をＡ，Ｂ1，Ｂ2点にかけ、Ｂ1点，Ｂ2点の摩擦力により入口側の圧延材料速度を低速側作業ロールの周速に、出口側の圧延材料速度を高速側作業ロール周速に同調させることにより圧延材の圧下率を上下作業ロールの周速比で規定し、かつ、Ａ点の圧延材との接触弧から中立点を外すことにより圧延に対する摩擦の影響を消失させ、大径の作業ロールで極薄材を圧延することを特徴とする前述の作業ロールと補強ロールから成る４段ロール構成を有する圧延機およびこの圧延機による圧延方法を提供する。
【００４１】
上述の圧延機および圧延方法は、圧延に必要なエネルギーはＡ点に於ける出側張力と入側張力の差で与えられ、この張力差は圧延荷重から自律して一定であり、圧延荷重は入出側の張力値で決定され、圧延荷重を変化させると入出側の張力が自動的にこれに対応し、入出側の張力の許容値を内にて圧延荷重は任意に選択されるようにしてよい。
【００４２】
上述の圧延機および圧延方法は、圧延荷重の下限値が出口側板張力に依存し、上限値が入口側板張力に依存した圧延荷重許容範囲が設定され、前記圧延荷重は、該圧延荷重許容範囲内において出口側と入口側の板張力の差に対して自律するようにされるようにすることができる。
【００４３】
上述の圧延機および圧延方法は、上下作業ロールをそれぞれロール軸方向に反対向にシフトし、圧延材料の端部を上下作業ロールのロール端部にそれぞれ一致させるようにしてよい。
【００４４】
上述の圧延機および圧延方法は、上下作業ロールの上下補強ロールをそれぞれロール軸方向に反対向であって、かつ補強される作業ロールの、ロールシフト方向とは反対向にシフトするようにしてよい。
【００４５】
上述の圧延機および圧延方法は、作業ロールの側方にそれぞれブライドルロールを並設して、圧延材料をブライドルロールに掛ける構成となし、該ブライドルロールにそれぞれ張力計を設置し、該張力計による圧延荷重許容範囲限度を測定するようにすることができる。
【発明の効果】
【００４６】
作業ロールと補強ロール間および作業ロール間に圧延荷重が作用する４段圧延機で圧延材料を薄板に、特に極薄の板材に圧延できる。圧延材料速度の入口速度を低速の作業ロールの周速に同調させ、出口側速度を高速の作業ロールの周速に同調させ、補強ロールと作業ロール間に圧延荷重が作用することによって、圧延材料速度を作業ロール周速に同調させ、作業ロール間の材料（Ａ）は板張力の差が自律した状態となって圧延荷重は圧下率に実質影響を及ぼさず、自律した板張力のＡ点における出口側と入口側の差で圧延エネルギが供給される。このように圧延荷重は圧下率から自律したものとなる。従って、作業ロールの周速比のみによって圧下率を設定できる。そして、圧延荷重を許容範囲内に設定しておいて、圧下率一定運転を行うことができることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００４８】
本発明の実施例の基本型が図４に示される。この例について説明する。
この図において、圧延機１００は、１組の上下作業ロール２，３、これらを補強する１組の上下補強ロール４，５がハウジング２０内に収納され、圧下装置２１によって圧延荷重が付与されるようにされた４段圧延機である。この例にあっては、４段ロール構成としているが、補強ロール４，５を中間ロールを含めた２段ロールとしたこと、すなわち全体として６段あるいは８段などのロール構成とする圧延機を除外するものではない。
【００４９】
作業ロール２，３にはそれぞれ作業ロール駆動スピンドル６，７が取付けられ、作業ロール駆動方式とされる。
【００５０】
作業ロール駆動スピンドル６，７にはそれぞれ異速ギヤ８，９が取付けられ、異速ギヤ８，９のギヤ比で定まる速度比による速度が作業ロール２，３にそれぞれ付与される。一方の異速ギヤ９には駆動源であるモータ（電動機）が接続されている。この例にあっては異速ギヤ８，９による速度比は予め定めた速度比とされ、設定された速度比が作業ロール２，３に付与される。
【００５１】
上作業ロール２の側方にブライドルロール１５が、そして下作業ロール３の側方にブライドルロール１６が設置され、それぞれのブライドルロール１５，１６に張力計１７，１８が取付けられる。
【００５２】
そして、金属板１Ａは巻出機１１から巻出され、順次補強ロール５と作業ロール（入口側作業ロール）３との間、ブライドルロール１５の外周、作業ロール２，３の間、ブライドルロール１６の外周、補強ロール４と作業ロール（出口側作業ロール）２との間を通り、その間に圧延され、巻取機１２によって巻取られる。
【００５３】
巻出機１１に近接してデフレクタローラ１３が、そして巻取機１２に近接してデフレクタローラ１４が配設されている。
【００５４】
以上のように、両作業ロール２，３は異周速で駆動され、金属板１は低速側作業ロール（例えば作業ロール３）と補強ロール５の間（Ｂ1）を通って作業ロール間（Ａ）を通過後、高速側作業ロール（例えば作業ロール２）と補強ロールの間（Ｂ2）を通るように構成される。この通し方については種々考えられる。
【００５５】
圧下装置１９によって圧延荷重をＢ1，Ａ，Ｂ2点にかけて作業ロールを異周速駆動する。Ａ点では異速圧延、Ｂ1およびＢ2点では摩擦力により入口側の金属板（１Ａ）速度は低速側作業ロールの周速に、出口側の金属板（１Ｂ）速度は高速側作業ロールの周速に同調させる。金属板１Ａは、補強ロール５と作業ロール３を通過した後に、作業ロール２，３間に入り、作業ロール２，３を出ると補強ロール４と作業ロール２との間を通過するようにされ、上下の通過点を構成する作業ロール２，３は圧延作用を行う作業ロール２，３とそれぞれ共通することによって作業ロール周速は自ずと定まる。Ａ点では前述した中立点は図１（Ｂ）に示すθ角の外側（θ角そのものを含む）として設定されるので、中立点の存在は消滅したものとなり、これに伴って圧延に対する摩擦の影響は消失したものとなる。
【００５６】
金属板１の速度が作業ロールの周速への前述した同調および金属板１に接触する補強ロール４，５への圧延荷重の作用する４段圧延機の構成によって作業ロール２，３間の入側と出側に作用する板張力の差はその時の付与圧延荷重に釣り合うことで図４（Ｂ）に示すように自律する。図４（Ｂ）において、σtd−σteの値は一定とされ、圧延荷重Ｐには依存しておらず、自律している。圧延荷重の許容範囲はσtdの最大値とσteの最小値によって設定され、詳細については後述する。
【００５７】
板張力と圧延荷重の自律作用について説明する。板張力がそれ自体を直接制御するのではなくて、自動的に決まるのは次の２つの条件が揃ったときである。
１つめの条件；
σtd，σteを圧延材の出口側、入口側の張力、Ｓを材料の平均変形抵抗（いずれもｋｇ／ｍｍ2）としたときに、
【数８】
2008200731.tif 000020
を満足することである。これだけでは差が決まるだけで絶対値は定まらない。
２つめの条件；
１ｍｍ幅当りの圧延荷重をＰとすれば、
【数９】
2008200731.tif 000021
【００５８】
なお、
2008200731.tif 000022
である。
Ｓ，Ｒ（ロール半径）、Δｈ（圧下量）は一定なので、
【数１０】
2008200731.tif 000023
となる。数９より、
【数１１】
2008200731.tif 000024
数８より、
2008200731.tif 000025
となる。これを数１１に入れて
【数１２】
2008200731.tif 000026
を得る。また、
2008200731.tif 000027
より
【数１３】
2008200731.tif 000028
を得る。すなわち、数８と数１１の関係より、σtdとσteは特定され、その値は圧延荷重Ｐによって決まることになる。
【００５９】
具体例を図５（Ａ）および（Ｂ）に示す。圧延荷重を変えてもそれに板張力がその荷重にふさわしい値に納まって圧下率一定を保つのは何故かということについて説明する。
数９は、数１４の形にして
【数１４】
2008200731.tif 000029
ＰはΔｈの増減によって増減し、σtd＋σteの増減によって減増する。
すなわち、
2008200731.tif 000030
である。逆にΔｈは、Ｐの増減によって増減する。
【００６０】
今、図６において、一定のＰＶ状態から圧延荷重Ｐを小さくしたとする。するとΔｈ、すなわち圧下率γは減少しようとする。
ここで、ＶRtは高速ロール周速、ＶRbは低速ロール周速、Ｖsは圧延材料速度、Ｖs′はＰ減少で、Δｈ，γが減少した場合の仮想速度である。
この場合、出口速度は一定とすると、Ｐの減少によってΔｈ、すなわちγが減ると板の入口速度ＶeはＶRbより速くなろうとする。それを常にＶe＝ＶRbになるようにしておくと設定された状態の張力よりσteは大きくなり、当然σtdも大きくなり、両者の値は新しい低い圧延荷重と釣り合う張力に自律的に納まる。
【００６１】
図５（Ｂ）に示すように、板破断の危険さ，および板のたるみ発生から定められる圧延荷重の許容範囲内においてσtdとσteとは平行となって両者の差は一定であり、すなわち圧下率はこの間において一定である（この範囲を逸れても図に示すように一定であるが、実機に採用され得ない）。すなわち、σtd＋σteの値は増大しても圧下率は一定を保つ。圧延荷重を許容範囲内において設定すると自動的にσtd−σte，σtd＋σteすなわちσtd，σteは一義的に定まる。本発明にあっては、４段圧延機の圧延に当該特性を活用する。
【００６２】
更に、注目されるべきことは、付与圧延荷重の範囲に図５（Ｂ）に示すように許容範囲が存在することの発見である。従来方式によっては圧延荷重を変化させれば直ちに圧下率に影響があり、板張力と圧延荷重とが満足すべき範囲は、ただ一点となっていた。従ってこれは範囲とは言えず、制御が極めて困難であることを示す。しかるに、この実施例によれば、他の要因である板破断の危険さ，および板のたるみ発生の現象を避けることが可能な圧延荷重の許容範囲内において、圧下率の影響を考慮することなく、すなわち圧下率のファクタを除外して圧延荷重を取扱うことができ、圧延荷重の付与が極めて楽となる。
圧延荷重許範囲は、下限値は、出口側の板張力σtdに依存し、上限値は、入口側の板張力σteに依存して定められる。
【００６３】
図５は、板張力の圧延荷重Ｐに対する依存性と自律性を表す。図４（Ａ）においてＡ点
は作業ロール２，３間の異速圧延点であり、作業ロール２，３の周速比と圧下率γとは次の関係となる。
2008200731.tif 000031
Ｂ1点およびＢ2点は４段圧延機における板速規定点である。すなわち、これらの点での規定で圧延材料速度の作業ロール２，３周速への自律的同調がなされる。
【００６４】
図５（Ａ）に示すように、Ｐに応じてσtd，σteの値は自動的に定まる。すなわち、σtd，σteの個々の値はＰに依存して定まる。逆に言えば、σtd，σteの設定からＰを定めることができる。そして、図５（Ｂ）に示すように、σtd−σteの値は一定値を示し、圧延荷重Ｐの増減に関わらず一定である。すなわち、σtd−σteはＰに対して自律性があることになる。
【００６５】
次に計算例を示す。作業ロール直径１３０ｍｍ、ｈe＝０．１ｍｍ、γ＝３０％とし、拘束変形抵抗Ｓを１５０ｋｇ／ｍｍ2、μ＝０．０４と仮定すると、前述の１．１５分の１の効果と摩擦の効果を入れると、拘束変形抵抗Ｓeは
2008200731.tif 000032
となる。および、
2008200731.tif 000033
となる。故に、
σtd＝σte＋４５（kg／mm2）
となる。板幅Ｂが２００ｍｍの場合、圧延荷重Ｐは２５〜４６Ｔｆとなり、安全をみても３０〜４５Ｔｆとなって、１．５倍の裕度がある。
【００６６】
尚、２５Ｔｆを３０Ｔｆに上げることによってＢ2点での摩擦力で与え得る張力は増大し必要板張力σtdは低下し、余裕が増大する。
ブライドルローラ１５，１６に張力計を設けておくことによってσteとσtdの大きさはＰで調整することが可能である。
【００６７】
次に、作業ロール駆動とすることの理由について説明する。トルクの大きい高速側の所要トルクをＴ2とすると、Ａ点にμＰＲのトルクが、そしてＢ2点においてＢhd・σtd・Ｒが摩擦力による伝達トルクとして働く。
Ｔ2＝μＰＲ＋ＢhdσtdＲ
である。もし、補強ロール駆動のみとすると、板に伝える力はμＰとなり、
μＰ＜μＰ＋Ｂhdσtd
となって力が不足する。すなわち、補強ロール駆動のみでは上記の式のようになって成立せず、完全ＰＶは成立しない。作業ロール駆動ではＡ点のμＰは直接駆動で対応し、μＰ＞Ｂhdσtdである限り、作業ロール駆動のみで対応できる。
【００６８】
圧延荷重許容範囲は、圧延材料の破断の危険性および圧延材料のたるみ発生の危険性を最小限界値又は最大限界値として限界値を設定し、この設定された限界値によって定め得る。従って、図４（Ａ）に示すように、張力計１７，１８を設けて設定されたσtdの最大限あるいはσteの最小限を設定し、圧延荷重許容範囲内に圧延荷重を制御することは容易になし得る。
従って、４段圧延機のような大型の作業ロールを使用する場合にあっても安定した圧下率の設定の下に、金属板１を極薄まで圧延することが可能になる。ここでは極薄までの圧延とは、このような状況下における板を極薄にすることを含む概念で使用する。
自律した板張力のＡ点における出口側と入口側の差で圧延エネルギが供給される。そして前述のように圧延荷重の許容範囲で圧下率一定運転を行う。
【００６９】
以上の例は圧下率３０％について示したが、圧下率がそれ以外の値の場合でも前述の特徴は、成立し正常な圧延が行われ得る。
尚この具体的数値例はタンデムミルの最終スタンドで同じ圧延荷重で圧下率を０から４０％まで変化させてもＡ点の入口側と出口側の張力が自律的に圧延荷重に適合することを述べる。
【００７０】
両作業ロール２，３は異周速で駆動され、圧延材料１は低速側作業ロール３と補強ロール５間（Ｂ1）を通って作業ロール２，３間（Ａ）を通過後、高速側作業ロール２と補強ロール４間（Ｂ2）を通るように構成され、圧延荷重をＢ1，Ａ，Ｂ2点にかけて作業ロール２，３を異周速駆動させ、作業ロール２，３間に作用するＡ点での入口側，出口側の板張力を付与圧延荷重に釣り合うことで自律させ、該自律した板張力のＡ点における出口側と入口側の差で圧延エネルギを供給することのできる手段の採用によって他の装置を、例えば他の板張力装置を付加することなく圧延材料を極薄の板材に圧延することができる。
【００７１】
前述のように、この例の圧延機１００は作業ロール２，３と補強ロール４，５からなる４段圧延機で構成され圧延材料１を下補強ロール５と下作業ロール３の間を通過後ブライドルロール１６に掛け通過させ、作業ロール２，３間を通過させ、ブライドルロール１５に掛け通過させ、更に上作業ロール２と上補強ロール４の間を通過させるものである。
【００７２】
以上のように、１組の作業ロールと作業ロールを補強する１組の補強ロールの少なくとも４段ロール構成を備えた圧延機、更にはこの圧延機を使用し、両作業ロールの周速を変えて圧延を行う圧延機および圧延方法は、両作業ロールを異周速駆動装置によって異周速で駆動してそれぞれ高速側作業ロールと低速側作業ロールとして作動させ、圧延材料を両作業ロール間（Ａ）通過前に、低速側作業ロールとこれを補強する補強ロール間（Ｂ1）を通るように掛け回し、両作業ロール間（Ａ）通過後に、高速側作業ロールと他方の補強ロール間（Ｂ2）を通るように掛け回している。そして、圧下装置によって圧延荷重をＡ，Ｂ1，Ｂ2点にかけ、Ｂ1点，Ｂ2点の摩擦力により入口側の圧延材料速度を低速側作業ロールの周速に、出口側の圧延材料速度を高速側作業ロール周速に同調させることにより圧延材の圧下率を上下作業ロールの周速比で規定する。かつ、Ａ点の圧延材との接触弧から中立点を外すことにより圧延に対する摩擦の影響を消失させ、大径の作業ロールで極薄材を圧延することを前述の作業ロールと補強ロールから成る４段ロール構成を有する圧延機によって行うように構成している。
【００７３】
この場合に、圧延に必要なエネルギーはＡ点に於ける出側張力と入側張力の差で与えられ、この張力差は圧延荷重から自律して一定であり、圧延荷重は入出側の張力値で決定され、圧延荷重を変化させると入出側の張力が自動的にこれに対応し、入出側の張力の許容値を内にて圧延荷重は任意に選択される。
【００７４】
また、圧延荷重の下限値が出口側板張力に依存し、上限値が入口側板張力に依存した圧延荷重許容範囲が設定され、前記圧延荷重は、該圧延荷重許容範囲内において出口側と入口側の板張力の差に対して自律するようにされる。
【００７５】
図４に示すようにあっては、圧延材料に接触する補強ロール４，５と作業ロール２，３間への圧延荷重の作用によって、また摩擦力の存在下によって入口側の圧延材料速度は低速作業ロール２の周速に、そして出口側の圧延材料速度は高速側作業ロール２の周速に同調させることを行っており、周速比に合わせるために、圧延材料の速比設定のために圧延機本体以外の所で圧延材料に接触して他の装置を取付ける必要がなく構造が簡単なものとなる。この場合において圧延荷重Ｐの大きさは、同調作用に通常運転の下において実質影響はなく、従って圧延荷重Ｐの大きさは同調作用から自律していると言える。尚、作業ロール２，３の周速比は異速駆動装置として異速ギヤ８，９のギヤ比によって自動的に定まる。図７に示す場合は組み合わせになるギヤ比によって定まる。
【００７６】
ブライドルロール１５，１６の役割は３つある。
１）作業ロール２，３を全面冷却し高速圧延に耐えること。
２）作業ロール２，３間の圧延点Ａを出る所で作業ロール２に巻きつけると塑性変形状
態下で曲げを与えることになり板に曲がりが発生するので直線に引き出すこと。
尚、圧延材を引き出す角度は水平ではなく傾けて材料に曲げ応力を与えることによ
り異周速圧延により発生が想定される板の曲がりや板反りを防止すること。
３）板張力が許容範囲になるように監視するため張力計を設けること。
張力が許容範囲を超えたら圧延荷重（圧下力）Ｐを是正すること。
である。この場合、圧延荷重ＰはＢ1，Ａ，Ｂ2に加わる。Ｂ1は補強ロール５と作業ロール３間、Ｂ2は作業ロール２と補強ロール４間である。作業ロール２と３は、前述のように圧下率に相応する速度比で回動する。機械的に速度比を決めるのが望ましい。その結果、Ａ点では圧延に必要な圧延荷重を、Ｂ1点とＢ2点はＰによる摩擦力で必要な張力を与える。
【００７７】
駆動するのは作業ロール２，３の２点のみで駆動の目的は２つあり、１つは材料とロールの摩擦力に対するもの、もう１つは材料に塑性変形のエネルギを与える張力である。前者はＡ点で後者はＢ（Ｂ1，Ｂ2）点で行われる。この場合に、補強ロール駆動のみではＢ点の仕事はなし得るが、Ａ点の仕事はなし得ないので作業ロール駆動を行う。作業ロールの駆動は不可欠であり、本実施例の主眼とする薄物圧延では作業ロールのみの駆動で十分である。また、圧延材の通板や巻戻しの場合など作業ロールを１本駆動にしてこれらの作業を楽にすることができる。
【００７８】
次に、ロールの異速駆動方式について述べる。ロールの異速を実現する方法はいろいろある。
１）ツインドライブ法
電動機を２台設け、高速側を電動機，低速側を発電機とする方法。これは電動機が大
容量となり、速度制御も精密さを必要とし、経済的ではない。
２）差動歯車を利用する方法
この方式は発電のエネルギは機械的に復元され、電動機の容量は小さくて済み、かつ
速度比も可変にできる特徴があるがそのための駆動装置も必要となりスペースも必要
となる欠点がある。
３）速度比を機械的に決める方法
これは従来上下同一径であったピニオンスタンドの上下の径を圧下率に合わせて変え
る方法である。これは圧下率が固定されてしまう欠点はあるが単純で速度比は正確に
保たれる。この方式が望ましいといえる。
最も一般的なのは上下のロールを別々の電動機で駆動するツインドライブ方式である。この方式には２つの欠点がある。
【００７９】
１つは電動機の全容量が大きくなることである。この方式では近似的に電動機の出力を１００とすれば発電機の容量は約５０となる。これを機械的に連結して電動機１台とすれば１００−５０＝５０で３分の１で済む。
もう１つは、異速の精度を上げるためには制御装置を必要とする。機械的方式は制御無用で正確な異速比を保障してくれる。そのため出口側の板厚は素材の板厚がわかっていれば板厚を測定する必要もなくなる。また、板厚が１０μ以下ともなると厚み計の精度も低下する。機械的方式では素材の厚み精度の％が薄くなっても維持できる強みがある。ギヤ方式では可逆式圧延の場合、正，逆，低圧下率の３つのギヤ比が必要となり構造が複雑となるので設備費は割高となり、モータ２台によるツインドライブが望ましい場合もある。この案では製品板厚を自由に変えられる利点もあることは当然である。
【００８０】
尚、ツインドライブを差動歯車を用いて行う方法もある。しかし、作業ロール駆動ではスペースの問題、また可逆式圧延への対応の他、異速可変のメリットはあるがこれには別電動機を必要とし、制御精度の問題も生じる。
【００８１】
最も簡単な方法を図７に示す。すなわち、２本ロール駆動のピニオンスタンドにおいて上下の歯車の径を変えて異速回転を行うものである。
【００８２】
図７は１つの異速回転歯車を使用した異速回転駆動装置３０（異周速駆動装置）を示す。図７において、ハウジング３１内にはそれぞれ作業ロール２，３に連結され、回転動力を伝える２本のシャフト３２，３３が配設される。シャフト３２には駆動源となるモータ３４が連結装置３５を介して連結されている。また、シャフト３２にはハウジング３１内において、歯数の異なる２つの軸固定歯車３６，３７が固定されている。図においては軸固定歯車３７は軸固定歯車３６よりも大径であり、歯数も多い。
【００８３】
シャフト３３にはハウジング３１内において歯数の異なる２つのフリー歯車３８，３９が転がり軸受け４１，４２を介して回転可能に設けてあり、フリー歯車３８は軸固定歯車３６に、そしてフリー歯車３９は軸固定歯車３７に噛み合う。フリー歯車３８には小径のクラッチ歯車４３が一体的に形成してあり、転がり軸受け４１によってシャフト３３に対してフリー回転としてある。フリー歯車３９には、クラッチ歯車９と同径とした小径のクラッチ歯車４４が形成してあり、転がり軸受け４２によってシャフト３３に対してフリー回転としてある。
【００８４】
また、シャフト３３にはクラッチ歯車４３とクラッチ歯車４４との間において同径とされたクラッチ歯車４５が固定キー４６により固定されている。クラッチ歯車４３，４５，４４の周囲には切換クラッチ４７がクラッチ切換レバー４８の操作によって回転子４８が回転し、これに伴って水平方向に移動するようにして設けてある。
【００８５】
従って、クラッチ切換レバー４８の操作によって切換クラッチ４７は、クラッチ歯車４３とクラッチ歯車４５，クラッチ歯車４４とクラッチ歯車４５とを連結させ、あるいはクラッチ歯車４５のみに噛み合い、クラッチ歯車４３，４４のいずれにもフリーとされる。このように、３点において位置設定がなされる。
【００８６】
ハウジング３１とシャフト３２，３３との間には転がり軸受けが設けられるが、図にあってはシャフト３３とハウジング３１との間に設ける転がり軸受け５１，５２が表示してある。５３，５４，５５、５６は軸受け押えである。このような異速回転駆動歯車装置３０によって作業ロール２，３に切り換え可能な異速並びに制御された速度が付与される。異速切り換えは主として可逆圧延用に、フリーの場合は通板の便のために使用される。
【００８７】
図８および図９は、図７に示す異速回転駆動歯車装置３０の代案を示す。この案では、ローラを円錐形状として採用し、これに接する他方のローラとの円錐比を一定として、胴長部の上下の周速比を一定に保持した状態で、左右の圧下装置の荷重配分により特定のローラ群のみを接触させ、他のローラ群を離間状態にして非接触状態を保つようにしている。以下、図８および図９に基づいて詳細に説明する。
【００８８】
図８は、異周速比２段切り換えを行う例を示す。この例の異速回転駆動装置１３０は、ベッド１４０上に配設された右および左側のハウジング１３１，１３２と、これらのハウジング１３１，１３２に配設された、油圧シリンダ１３５，１３６と油圧ピストン１３７，１３８からなる油圧装置１３３，１３４と、ハウジング１３１，１３２間に上下に設けたセパレータ１４１，１４２と、ハウジング１３１，１３２間に対向してセットで設けた上円錐ローラ群１４３と下円錐ローラ群１４４と、上円錐ローラ群１４３の設けられる軸１４５に上述の油圧ピストン１３７，１３８にそれぞれ接触して設けられる軸受装置１５１，１５２と、下円錐ローラ群１４４に設けられる軸１４６に設けられる軸受装置１５７，１５８とからなる。軸受装置１５１，１５２は、それぞれ軸受箱１５３，１５４および転がり軸受１５５，１５６からなり、軸受装置１５７，１５８は、それぞれ軸受箱１５９，１６０および転がり軸受１６１，１６２からなる。上円錐ローラ群１４４は、軸１４５上に２組のローラ１７１，１７２を有し、下円錐ローラ群１４４は、軸１４６上に離間して２組のローラ１７３，１７４を有する。ローラ１７１は、ローラ１７３に、そしてローラ１７２はローラ１７４にそれぞれ対向配置してある。ローラ１７１は、図において、右端の径が左端の径より小とされ、ローラ１７３も同様に右端の径が左端の径より小とされている。すなわち、ローラ１７１の左端の径はＤ2とされ、右端の径はαＤ2（α＜１）とされている。そして、ローラ１７３の左端の径はＤ1とされ、右端の径はαＤ1（α＜１）とされている。
【００８９】
ローラ１７２およびローラ１７４の場合、ローラ１７２の右径はＤ2′とされ、ローラ１７４の右径はＤ1′とされ、左径はそれぞれαＤ2′，αＤ1′とされる。このような配置構成において、油圧ピストン１３７，１３８に作動する由圧力Ｐ1，Ｐ2によってローラ１７１，ローラ１７２を、図に示すように、そのロール面を全面接触させる。この場合には、ローラ１７２とローラ１７４とは離間して、接触しない。そして、油圧装置１５１，１５２の荷重配分により、今度はローラ１７２とローラ１７４とが接触し、ローラ１７１とローラ１７３とが非接触状態となる。
【００９０】
このようにして、接触するローラの円錐比は一定として、接触する胴長部の上下の周速度を一定に保持することができる。そして、左右の油圧装置１５１，１５２の荷重配分の変更によって特定のローラ群（ローラ１７１，１７３あるいはローラ１７２，１７４）のみが接触し、他のローラ群は離間して非接触状態を保つ。このようにして、特定のローラの組み合わせを選択し、簡単に異周速比を切り換えることができる。
上記の例では、圧下装置として油圧装置を採用しているが、電動装置としても同じ効果が得られる。油圧装置の場合は、切り換えが左右の油圧力の変更によって、そして電動装置の場合は、切り換えが圧下装置の変更によってなされる。
【００９１】
尚、図８において、軸１４５，１４６の左側は図示されないスピンドルに連結され、スピンドルを介して作業ロールを駆動し、軸１４６の右側は図示されない駆動モータに連結され、駆動される。図９は、図８の異速回転駆動装置１３１のローラ群１４３，１４４をローラ群１８１，1８２に変更した例を示す。左右に設けたローラ１７１，１７３およびローラ１７２，１７４は同一構成であり、これらのローラの間に中央ローラの円筒ローラ１８３，１８４が設けてある。この例によれば、３段の切り換えが可能となる。中央ローラである円筒ローラ１８３，１８４の設置によって油圧、又は圧下位置の切り換えによって、すなわち円錐ローラあるいは円筒ローラの選択によって、３種類の異速回転駆動が可能になる。
【００９２】
これらの例によれば、異速比の切り換えを容易に行うことができると共に、異速回転駆動装置に歯車機構を使用したときに懸念され極薄の圧延に際して圧延機に歯車のピッチエラー等による回転誤差に基因する微小なマークが付く恐れがなくなる。このように、ローラの組み合わせによる摩擦駆動の異速制御は大きな利点を有し、最適である。
【００９３】
以上をまとめると図１０に示すようになる。使用される圧延機は、好ましくは４段ロール構成の圧延機であるが、６段ロール構成，８段ロール構成の圧延機、それ以上の多段ロール構成の圧延機を排除しない。使用される両作業ロールは、それぞれＤwt，Ｄwb＝２Ｒwの径を持つ。また、両作業ロールは、それぞれｎt，ｎbで回転する。
〇完全異速圧延実現のための３つの条件に対する対応
条件（１）  板速の自律的決定
高速側作業ロール    Ｖd＝ＶRt
低速側作業ロール    Ｖe＝ＶRｂ
両作業ロールを異周速駆動装置によって異周速で駆動してそれぞれ高速側作業ロールと低速側作業ロールとして作動させ、圧延材料を両作業ロール間（Ａ）通過前に、低速側作業ロールとこれを補強する補強ロール間（Ｂ1）を通るように掛け回し、両作業ロール間（Ａ）通過後に、高速側作業ロールと他方の補強ロール間（Ｂ2）を通るように掛け回す。このようにして圧延材料を掛け回すことによるＢ1，Ｂ2における圧延荷重Ｐによる摩擦力で入口側の圧延材料速度を低速側作業ロールの周速に、出口側の圧延材料速度を高速側作業ロールの周速に同調（一致させる）させる。
【００９４】
圧下率γの決定
圧下率γは下記によって定まる。
2008200731.tif 000034
すなわち、両作業ロールの周速比のみに依存してγが決定される。
条件（２）  ロールと圧延材料間の摩擦トルク供与
高速側作業ロールに    μＰＲw
低速側作業ロールに  −μＰＲw
の摩擦トルクを供与する。このため、作業ロール駆動が必須条件とされる。
条件（３）
圧延エネルギの供与は、出入口の板張力差によって行う。σtdはＢ2において、σteはＢ1おいて圧延荷重Pによる摩擦力で両作業ロールによって圧延材料に伝達する。出口側と入口側における板張力の差は次のようになる。
2008200731.tif 000035
【００９５】
〇圧延特性の特徴
前述のように、出口側と入口側における板張力の差は次のようになる特徴がある。
2008200731.tif 000036
圧延荷重Ｐは、次の式で表される。
ここで、Ｂ，Ｓ，ｈe，γは一定で、
2008200731.tif 000037
従って、
Ｐ＝ｆ1（σtd）又はＰ＝ｆ2（σte）
γ一定のままＰを変えると、Ｐはσte又はσtdに依存し、σtd−σteは右図に示すように自律的に対応する。従って、Ｐは特定の値に限定されることを要しない。従って、Ｐを変えてσtdを変数にすることが容易に可能になる。
【００９６】
〇効果
ｈminは次式で表される。
2008200731.tif 000038
完全異速圧延によりμ＝０とするように作用せしめることが可能であるので、ｈminを限りなく０に近づけ、極薄の板材に圧延することができる。この場合に、本実施例の特徴は、４段式ロール構成の圧延機、すなわち通常の大径の作業ロールを使用して極薄の板材に圧延することが可能であるということである。そして、このことは繰業を大幅に容易にすることを意味する。
尚、ｈmin，Ｋ，Ｄ，μ，Ｓ，σtmの定義は図内に示す。
【００９７】
以上のように、本実施例は、１組の作業ロール２，３と作業ロール２，３を補強する１組の補強ロール４，５の少なくとも４段ロール構成を備えた圧延機を使用し、両作業ロール２，３の周速を変えて圧延を行う圧延方法、圧延機であって、両作業ロール２，３を異周速駆動装置３０および１３０によって異周速で駆動されそれぞれ高速側作業ロール２と低速側作業ロール３として作動させ、圧延材料を両作業ロール間（Ａ）通過前に、低速側作業ロール３とこれを補強する補強ロール５間（Ｂ1）を通るように掛け回し、両作業ロール間（Ａ）通過後に、高速側作業ロール２と他方の補強ロール４間（Ｂ2）を通るように掛け回し、圧下装置１９によって圧延荷重ＰをＡ，Ｂ1，Ｂ2にかけ、入口側の圧延材料速度を低速側作業ロール３の周速に、出口側の圧延材料速度を高速側作業ロール２の周速に同調させ、更にＢ1およびＢ2における摩擦力を、Ａにおける圧延に対する摩擦の影響を消失させるようにして圧延材料の出口側と入口側の板張力をそれぞれ圧延荷重Ｐに依存させ、出口側と入口側の板張力の差σtd−σteを圧延荷重から自律させ、該自律した板張力の出口側と入口側の差σtd−σteで圧延エネルギを供給するようにして作用させ、前述の作業ロール２，３と補強ロール４，５の組み合わせになる４段ロール構成によって圧延材料を極薄の板材に圧延する圧延方法および圧延機を構成する。
【００９８】
また、本実施例は、１組の作業ロール２，３と作業ロール２，３を補強する１組の補強ロール４，５の少なくとも４段ロール構成を備えた圧延機を使用し、両作業ロール２，３の周速を変えて圧延を行う圧延方法、圧延機であって、作業ロール２，３を異周速駆動装置３０および１３０によって異周速で駆動してそれぞれ高速側作業ロール２と低速側作業ロール３として作動させ、圧延材料を両作業ロール間（Ａ）通過前に、低速側作業ロール３とこれを補強する補強ロール５間（Ｂ1）を通るように掛け回し、両作業ロール間（Ａ）を通過後、高速側作業ロール２と他方の補強ロール４間（Ｂ2）を通るように掛け回し、圧下装置１９によって圧延荷重ＰをＡ，Ｂ1，Ｂ2点にかけ、入口側の圧延材料速度を低速側作業ロール３の周速に、出口側の圧延材料速度を高速側作業ロール２の周速に同調させ、かつＢ1およびＢ2における摩擦力を、Ａ点における圧延に対する影響を消失させるようにして圧延材料の出口側と入口側の板張力をそれぞれ圧延荷重に依存させ、出口側と入口側の板張力の差σtd−σteを圧延荷重Ｐから自律させ、圧下率γが両作業ロールの周速比に依存して決定されるように作用させ、前述の作業ロール２，３と補強ロール４，５の組み合わせになる４段圧延ロール構成により圧延材料を極薄の板材に圧延する圧延方法および圧延機を構成する。
【００９９】
また、本実施例は、１組の作業ロール２，３と作業ロール２，３を補強する１組の補強ロール４，５の少なくとも４段ロール構成を備えた圧延機を使用し、両作業ロールの周速を変えて圧延を行う圧延方法、圧延機であって、作業ロール２，３を異周速駆動装置３０または１３０によって異周速で駆動してそれぞれ高速側作業ロール２と低速側作業ロール３として作動させ、圧延材料を両作業ロール間（Ａ）通過前に、低速側作業ロール３とこれを補強する補強ロール５間（Ｂ1）を通るように掛け回し、両作業ロール間（Ａ）を通過後、高速側作業ロール２と他方の補強ロール４間（Ｂ2）を通るように掛け回し、圧下装置１９によって圧延荷重ＰをＡ，Ｂ1，Ｂ2点にかけ、入口側の圧延材料速度を低速側作業ロール３の周速に、出口側の圧延材料速度を高速側作業ロール２の周速に同調させ、かつＢ1およびＢ2における摩擦力を、Ａ点における圧延に対する影響を消失させるようにして圧延材料の出口側と入口側の板張力の和σtd＋σteをそれぞれ圧延荷重Ｐに依存させ、出口側と入口側の板張力の差σtd−σteを圧延荷重Ｐから自律させ、圧下率γが両作業ロールの周速比のみで決定されるように作用させ、圧下率γを一定に保持して、圧延荷重Ｐを出口側の、もしくは及び入口側の板張力σtd，σteの大きさに依存して設定することを特徴とする圧延方法および圧延機を構成する。
【０１００】
また、上述の構成とは別個に、もしくは組み合わせた作業ロールを異周速駆動装置によって異周速で駆動してそれぞれ高速側作業ロールと低速側作業ロールとして作動させ、圧延材料を両作業ロール間（Ａ）通過前に、低速側作業ロールとこれを補強する補強ロール間（Ｂ1）を通るように掛け回し、両作業ロール間（Ａ）通過後、高速側作業ロールと他方の補強ロール間（Ｂ2）を通るように掛け回し、圧下装置によって圧延荷重をＡ，Ｂ1，Ｂ2点にかけ、入口側の圧延材料速度を低速側作業ロールの周速に、出口側の圧延材料速度を高速側作業ロールの周速に同調させ、かつＢ1およびＢ2における摩擦力を、Ａ点における圧延に対する影響を消失させるようにして圧延材料の出口側と入口側の板張力をそれぞれ圧延荷重に依存させ、出口側と入口側の板張力の差を圧延荷重から自律させ、圧下率が両作業ロールの周速比に依存して決定されるように作用させ、前述の作業ロールと補強ロールの組み合わせになる４段圧延ロール構成により圧延材料を極薄の板材に圧延する圧延方法および圧延機を構成する。
【０１０１】
以上説明した圧延機および圧延方法によって、ｈｍｉｎを限りなく薄くすることができる見通しを得、また実験によってこれが立証された。極薄板の圧延を行った場合に、大径の作業ロール同志の端側部の直接接触によって振動が発生し、これに基因してマークや板切れの原因が発生することが懸念される。図１１は、その場合の現象を判り易く示すものである。
【０１０２】
図１１（ａ）に示すように、上作業ロール２と下作業ロール３との間に圧延板（圧延材料）１が置かれて圧延される。圧延板１の板幅をＢ、板厚をｈｄとする。図１１（ａ）に示すように、（Ａ）板厚大の場合には上作業ロール２と下作業ロール３同志の端側部は相接近するものの接触するに至らない場合も、図１１（ｂ）に示すように、（Ｂ）板厚小の場合には上作業ロール２と下作業ロール３同志の端側部においてｌｋの長さに亙って両作業ロールが接触することが発生することが懸念される。この懸念は次のようにして解決され得る。
【０１０３】
（解決法１）
解決法１を図１２に示す。この方法は、上下作業ロール２、３の内、少なくとも１本の作業ロールのロール面は、圧延材板幅（中央面長部に位置する）より広い両側の部分のロール面長部（ロール側のロール面長部）を中央面長に比べて径小構造とし、異周速圧延に供する作業ロール同志の直接接触による振動発生を防止するものである。図１２に示す側の場合、下作業ロールＢには通常の形状を有する作業ロールが使用され、上作業ロールにはロール面長の両側部を角度θで示す傾度で径小とした作業ロールを使用している。このような作業ロールの組み合わせによって図１１（ｂ）に示す作業ロール同志の端部側の接触を容易に回避することができる。下作業ロール３に上作業ロール２と同様の構成の作業ロールを採用しても構わない。
【０１０４】
（解決法２）
図１３は解決法２を示す。この場合は、上下作業ロール２、３をそれぞれロール軸方向の反対向（側）にシフトする構成とし、望ましくは板端部をロール端部に左右側共一致させる構成とするもので、これらの構成によって異周速圧延に供する作業ロール同志の直接接触による振動発生を防止するものである。図１３において、上作業ロール２は上補強ロール４に補強され、下作業ロール３は下補強ロール５によって補強されるタイプの圧延機であって、圧延板１はＡ部，Ｂ１部，Ｂ２部を通過し、前述のように異周速圧延されるが、この場合に上作業ロール２のロール端部（端を含む）１１１は圧延板１の板端部１１２に垂直方向に一致させ、下作業ロール３のロール端部１１３は圧延板１の板端部１１３に一致させるように上下作業ロール２、３をロール軸方向にシフトさせる。なお、図において、Ａ部およびＢ１，Ｂ２部の板端部は一致するので板端部として１１２，１１３のみが表示してあり、上下作業ロール２、３の軸方向シフトには周知の作業ロールシフト装置が使用される。
【０１０５】
（解決法３）
図１４は解決法３を示す。この場合は解決法２に加えて補強ロールについても接触する作業ロールのシフト方向と反対方向にシフトさせ、作業ロールのみをシフトした場合の、Ｂ１部，Ｂ２部での圧力分布不均一による板の蛇行発生の危険を防止するものである。図１４において、上補強ロール４は、圧下スクリュウ１２１の作用する補強ロールチョーク１２２によって保持され、補強ロールシフト装置（図示せず）によって上作業ロール２のシフト方向とは逆方向にシフトされる。図示しないが、下補強ロール５についても同様のシフト構成が援用される。従って、上作業ロール２と下補強ロール５のロール端部は垂直方向において一致する関係にあり、下作業ロール３と上補強ロール４のロール端部は垂直方向において一致する関係にある。
【０１０６】
図１５は、図１４の例の場合の圧力分布状態を示す図である。図１４に示すように、作業ロール２、３および補強ロール４、５を双方シフト構成を採用することによってＡ１部，Ｂ１部，Ｂ２部におのおの発生する圧力分布荷重は幅方向に均一となり、板の蛇行発生の危険を防止することができる。
【実施例２】
【０１０７】
次に本方式の連続式タンデム圧延機への適用について述べる。従来、ブリキ材の冷間圧延では、５〜６スタンドのタンデム圧延機が採用されるのが普通であった。本方式では、従来方式の圧延機を２台程度は必要とするが、それ以降は１つのロールハウジングに３〜４台分の圧延機を納め、圧下装置は１式で駆動モータも１〜２台で済む極めてコンパクトで、かつ安い建設費でより薄板を容易に生産できる方式である。
【０１０８】
その代表的な例を図１６に示す。図１６において、入口側の設備は詳細構造の図示を省略してあるが、圧延の連続化のため材料のホットコイルの接合溶接設備や２台程度の通常圧延機（これは強圧下可能はロールシフト式６段圧延機が望ましい）が配置される。その後に本発明のタンデム圧延機が位置し、その出口側には公知の走間切断機や巻取機が配置される。図１６では１つのハウジング５８の中に３台分の圧延機が設けられている例を示す。
【０１０９】
ロールの駆動は全スタンドの圧下率をそれぞれ一定とすれば、一台の電動機で済むが、製品板厚の変化が上段の通常圧延機で対応できない場合を考えて最終圧延機のみ圧下率可変とするためもう１台の電動機を設けている。しかし、これに限定されない。
この中、各圧延機の圧延条件が異なり、特に最終圧延機では圧下率を変化させるのに各パスの圧延が同じ圧延荷重で圧延できるなど従来予想もされ得なかったことである。
【０１１０】
まず、その点を明らかにする必要があるが、前段は板厚が厚いので通常の圧延機でも支障がないので後段の薄くかつ硬くなってから本方式を適用するとして検討する。
【０１１１】
前段の板厚の厚い所ではＰＶ方式によらず通常の圧延機でも可能なので例として入口側の板厚を１．８ｍｍとし、これを通常圧延機で０．４６ｍｍまで圧延した後、本発明のタンデムミルで０．１ｍｍまで３スタンドで圧延する時の例を表１に示す。
【０１１２】
今、ホットストリップの板厚を１．８ｍｍ、通常圧延機からの出口板厚、すなわち新型タンデムミルの入口のロール６８と６２間を通過する板厚を０．４６ｍｍとして各パスのスケジュールを全パス圧下率４０％として圧延荷重Ｐ（ｋｇ／ｍｍ）を求めると表１のようになる。尚、作業ロール径は５００ｍｍとしてある。ただし、各パスとも入口側張力は２０ｋｇ／ｍｍ2と仮定している。尚、圧延荷重の式は数４を用いる。
【０１１３】
【表１】
2008200731.tif 000039
2008200731.tif 000040
すなわち、各パスによって圧延荷重Ｐは異なる。然るに圧延荷重を一定にすれば入口側張力σteが自動的に変化して圧延荷重に適合する。ただし、σtd−σteは圧下率が一定であれば一定でσteが変化すれば必然的にσtdも変化して圧延荷重に適合する。
【０１１４】
では、３パス目の荷重Ｐ＝２７２ｋｇ／ｍｍが１パスの３５６ｋｇ／ｍｍに一致するためにはσteがどのように変化するかを図１７に示す。すなわち、圧延荷重をＰ＝３５６ｋｇ／ｍｍにおさえると、第３パスの圧延では圧下率が一定の４０％に保持しておくと必然的にσteは２０ｋｇ／ｍｍ2から９．３ｋｇ／ｍｍ2に、σtdは６７ｋｇ／ｍｍ2から５６．３ｋｇ／ｍｍ2に低くなり圧延荷重３５６ｋｇ／ｍｍに適合する。第２パスについては入口側張力σte2が圧延荷重Ｐが３５６ｋｇ／ｍｍになるよう１４．０ｋｇ／ｍｍ2に規定される。このことは前述のシングルスタンドの圧延機でも述べた特性で圧延荷重に対応した板張力が発生し、一定の圧下率を確保する。ただし圧延荷重が所定値より大きくずれた場合は張力が零になるか過大になる。それを監視して適正な圧延荷重に設定するためブライドルロールで板の張力を測定できるようにする方が安全である。
【０１１５】
次に、圧延荷重一定の条件で３パス目の圧下率を変え得るかという問題を明らかにする。
圧延荷重は前述の３５６ｋｇ／ｍｍに規定する表１を引用して表２のようになる。
【表２】
2008200731.tif 000041
すなわち、σteは常にプラスでストリップがたるむことはない。尚、圧下率γ＝０％であればσteは９．５にこだわる必要はないが、極めて小さい圧下率を想定しての値である。これにより、第３パス目は同じ圧延荷重で圧下率を０から４０％まで変化させられることが判る。図１８に表２の張力関係を示す。
【０１１６】
次に、図１６について詳しく説明する。
前段の通常圧延機、例えば６段圧延機１０１を出たストリップである圧延材料４１は作業ロール６２〜６７，補強ロール６８〜７１をめぐって圧延される。これら６本の作業ロールと４本の補強ロールは１つのハウジング５８に納められ、共通の圧下装置５９で圧延荷重を与えられる。尚、６１Ａは入口側における圧延材料を示し、６１Ｂは出口側圧延材料（極薄板）を示す。
【０１１７】
７３〜７７はブライドルロールで、その目的はロールとストリップの冷却を充分に行い、張力計を板張力を測定することである。尚、最終パスでは圧延状態でストリップに曲げを与えて板曲がりが発生することを防止することにある。
ただし、最初の補強ロール６８と作業ロール６２の間ではこれを省略してあるのは張力計は８０の出口側に１７として設けられること、ここでは圧延速度が遅いためロールは片面冷却で充分なことである。駆動系は電動機８１によって作業ロール６２，６３，６４，６５，６６が一定の速度比によって駆動される。電動機８９は作業ロール６７のみを可変速度で駆動する。
【０１１８】
一連の連結されたギヤ８２，８３ａ，８３ｂ，８７，８４，８５，８８，８６は各パスの圧下率に応じたギヤ比になっている。この場合、重要なのは、接触点ＡとＢ，ＣとＤの周速が一致することである。そのため、Ｄ3とＤ4，Ｄ5とＤ6はロール径を正確に一致させる。そして、ギヤ８４と８３ｂ，８５と８６のピッチ円径は一致させておくことが必要である。尚、クラッチ９０，９１，９２は板を通板時各パス等速で通すため各パス等速のロール周速にする駆動をなすためのものである。尚、ロールクーラントは前段は潤滑性の低い油が望ましいが、後段はロールやストリップの昇温を少なくするため潤滑性の高いクーラントにすることが望ましい場合もある。
【０１１９】
以上のように、１組の作業ロールと作業ロールを補強する補強ロールとを備えた圧延機を使用し両作業ロールの周速を変えて圧延を行う圧延方法において、補強ロール（Ｓ１），作業ロール（Ｗ1），作業ロール（Ｗ2），補強ロール（Ｓ2），作業ロール（Ｗ3），作業ロール（Ｗ4），補強ロール（Ｓ3），……，作業ロール（Ｗn），補強ロール（Ｓn）のように配列して複数のタンデム構成の圧延機を１つのハウジング内に収納し、すべてのロール間を順次圧延材料が通過するようになし、該ハウジング内に設けた１つの圧下装置によってすべてのロール間に圧延材料を介して圧延荷重をかけ両作業ロールは異周速駆動を行い異周速圧延を、作業ロールと補強ロール間の摩擦力により圧延材料に出口側の板張力と入口側の板張力の差が圧延荷重から自律した状態の板張力を与えることにより作業ロール間の中立点を消滅させると共に圧延に必要なエネルギを供給することを特徴とする圧延方法および圧延機が提供される。
【０１２０】
尚、補強ロールのＢ1とＢｎを除く中間の補強ロールの軸受には圧延荷重はかからないためこの部分は強度的には小さくしてもよい。ただし、ここの補強ロール径をあまり小さくすると作業ロールと補強ロール間で圧延が起りこのためのエネルギのため作業ロール間に供給する板張力が減少するため圧延する材料の条件を考慮して中間補強ロール径は決める必要がある。
【実施例３】
【０１２１】
図１９には、既設のタンデム圧延機の出口側に本実施例（実施例１）方式の圧延機１００（図１９）を追加または改造する例を示す。この例は、前述した圧延機をタンデム構成最終段圧延機のみに採用して圧延機の圧延を行うことを示している。これにより、より薄い板厚を安定して生産することが可能となる。図に示される各構成については先の実施例が参照されるべきである。
【０１２２】
本発明の実施効果について総合的に記述する。
最大の利点は大径の作業ロールで極薄の圧延が可能であることであるが、
【０１２３】
１）高張力圧延が必要な異周速圧延の張力を巻取機によることなく、同速のロールで与
えることにより板破断のおそれなく、高張力圧延ができ、巻取機の張力は巻取るた
めだけの低い張力でよく、板形状も高価な形状検出器を省略し、肉眼または簡単な
方式のもので形状を観察できる。
【０１２４】
２）圧下率を一定に保持すれば板厚は母材の板厚が判っていれば圧下率によって出口板
厚は求められるので、厚み計も不要、かつ極薄になると厚み計の精度も低下するが
本方式では母材の板厚精度の％がそのまま維持できる。
【０１２５】
３）板形状を安定させ、精度を上げる手段として４段式の欠点である板幅より広い作業
ロールと補強ロールの有害接触部を除去するため板幅に応じてシフト可能な中間ロ
ールを補強ロールと作業ロールに間に設けた６段式圧延機（通称ＨＣ−Ｍｉｌｌと
して知られている。）が１９７５年以来世界的に高評価され広く使用されているが
、本実施例ではＢ1点，Ｂ2点の板が中間ロールの代りを果たす効果がある。
【０１２６】
４）一般の圧延機では材料の変形抵抗は降伏点の１．１５倍として事実と合致していた
のにＨＣ−Ｍｉｌｌでは１．１５倍を１．０にしないと運転データと一致しない事
実がある。このＨＣ効果は本発明でも当然期待できるわけでその効果は大きい。そ
れは、通常の圧延に比べ異周速圧延ではロールと圧延材のスリップ速度は大きく異
なる。
これはロール、特に極薄のストリップの昇温に大きく影響する。異周速圧延のスリ
ップ速度は通常圧延に比べ圧下率３０％で１．６倍、４０％で１．５倍となり、発
熱量はこのスリップ速度と圧延荷重の積に比例する。この圧延荷重は異周速効果で
も大きく低下するがこれに前述のＨＣ効果が加われば大幅に改善でき、極薄圧延で
の最大問題のストリップ昇温が大幅に緩和され、通常圧延以下となる。
【０１２７】
５）焼鈍なしに圧延材料を極薄に圧延することができる。例えば、焼鈍なしに原材料と
しての２００μ前後のステンレス材を２０−１０μの極薄に圧延することが可能で
ある。当然に、これ以上の板厚にも容易に圧延することができる。
更に、Ｂ1，Ｂ2点での板の存在により、圧延荷重による４段圧延機の作業ロールの
軸撓みの最大の原因を除去し、形状のすぐれた板を得ることができる。
【０１２８】
６）タンデム圧延機への応用が可能である。１つのハウジング、１つの圧下装置で３〜
４スタンド分の圧延が可能となる。また、ロールの本数も少なくて済む。作業ロー
ル本数は変わらないが補強ロールは３スタンド６本に対し４本で済む。また、３ス
タンドなら少なくとも３台の電動機が通常のタンデムミルでは必要なのに対して本
方式では１〜２台で済む。このように狭いスペースで、かつ低コストで従来以上の
薄板を容易に生産できる。
尚、既設のタンデムミルの出口側に本方式のものを改造または新設により設置する
ことで薄板圧延を容易実現できる。
以上は冷間圧延を対象として述べたが、調質圧延でも同様の効果を得ることは明らかである。
【０１２９】
前述の実施例１〜実施例３に示す圧延方法によって生ずるおそれのある圧延材の絞りあるいは破断を防止する方法について図２０および図２１を使用して説明する。図２０（Ａ）は正転の場合（Ｖｔ＞Ｖｂ）を、そして図２０（Ｂ）は逆転の場合（Ｖｂ＞Ｖｔ）を示す。図２１は従来方式によるオフセット方法を示す。
【０１３０】
通常の圧延機は上下作業ロールの中心は補強ロール同士を結ぶ垂直線に対し、同じ方向で同じ量オフセットし、圧延荷重による水平分力で軸受函をハウジングに押しつけ、ガタによるロールのクロスを防止している。
【０１３１】
本実施例の圧延機では、従来通りのオフセット方式で圧延前に圧延荷重をかけると、軸受函はオフセット側に押しつけられるが圧延を開始すると異周連圧延のためＡ点における摩擦力が上下で逆方向に働き、この力が圧延荷重の水平分力を上回ると一組の作業ロール図の片方の作業ロールはオフセット方向と逆に移動し、上下作業ロールの平行性が狂って絞り引いては板破断につながるおそれがある。この現象の発生を防止するために、オフセット方向を摩擦力の方向に合わせることを行う。
【０１３２】
すなわち、図２０（Ａ）において、前記一組の補強ロール４、５の中心線Ｌに対し、上作業ロール２と下作業ロール３とを逆方向にオフセットし、両作業ロール２、３間（Ａ）の圧延荷重による摩擦力μＰの方向と，オフセットによる各作業ロールの接触荷重により生ずる作業ロールの水平分力ＰＨとを同じ方向にすることにより圧延材の絞りや破断を防止する圧延を行う。図２０（Ａ）において、作業ロール２、３に作用するＡ点の摩擦力は上作業ロール２の周速が圧延材のＡ点の速度よりも速いため入側の方向に作用し、下作業ロール３の周速は圧延材よりも遅いため出側に作用し、結果として摩擦力のＡ点での方向は上下の作業ロールで逆になる。図においては、上作業ロール２を左方に、そして下作業ロール３を右方にオフセットしており、左方に作用する摩擦力μＰと水平分力ＰＨとを同じ方向としている。
【０１３３】
図２０（Ｂ）は逆転の場合を示し、オフセットの方向は可逆圧延でも変える必要はない。
作業ロール２、３を押しつける力の方向は、圧延前後で変わらず、正逆圧延でも変わらない。
【０１３４】
図２１に示す従来の方法では、作業ロール２、３共に同方向にオフセット（図で右方）してあり、圧延前ＰＨ（圧延荷重の水平分力）が圧延後は、下作業ロール３の水平分力はＰＨ＋μＰと同方向なるも上作業ロール２の水平分力はＰＨからＰＨ−μＰ（μＰ＞ＰＨ）と逆方向となり、作業ロール３は固定なるも作業ロール２はガタ分だけ移動してしまい、ロールガタクロスして板絞り破断を発生する。この方式でこれを防止するためにはオフセット量が過大となる。図２０、図２１において、Ｐは圧延荷重、μは摩擦係数、δはオフセット量を示す。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】通常圧延方式と異周速圧延方式とを説明する図。
【図２】図１に関連して、速度Ｖと摩擦力μＰとの関係を示す図。
【図３】従来のＰＶ法を説明する図。
【図４】本発明の第１の実施例の構成を示す図。
【図５】板張力の圧延荷重への依存性および自律性を説明する図。
【図６】板張力の自律性を説明するための図。
【図７】異速回転駆動装置の構成を示す図。
【図８】図７に示す異速回転駆動装置の代案の構成を示す図。
【図９】図８に示す例の変形を示す図。
【図１０】本発明の概念をまとめて示す図。
【図１１】派生する問題点を説明する図。
【図１２】上記問題点の解決法（１）を示す図。
【図１３】上記問題点の解決法（２）を示す図。
【図１４】上記問題点の解決法（３）を示す図。
【図１５】図１４に示す構成の圧力分布を示す図。
【図１６】第２の実施例である連続式タンデム圧延機の構成を示す図。
【図１７】タンデムでの圧延荷重統一特性を示す図。
【図１８】圧延荷重一定のもとでの圧下率と張力の関係を示す図。
【図１９】第３の実施例である改造した実施例の構成を示す図。
【図２０】本実施例による圧延材の絞りあるいは破断を防止する方法について説明する図。
【図２１】従来方法による圧延材の絞りあるいは破断を防止する方法について説明する図。
【符号の説明】
【０１３６】
１…金属板（圧延材料）、２，３…作業ロール、４，５…補強ロール、１１…巻出機、１２…巻取機、１３，１４…デフレクタローラ、１５，１６…ブライドルロール、１７，１８…張力計、２０，３１…ハウジング、３０…異速回転駆動装置、１００…圧延機、１０１…６段圧延機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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