(57)【要約】【課題】被矯正材の反りや波形状の平坦化を、過大な設備によることなく安定的に行うためのローラレベラおよびローラ矯正方法を提供する。【解決手段】複数本のロールを上下に千鳥状に配置し、そのロール間に被矯正材を通して繰り返し曲げを与えることによって、被矯正材の反りや波形状を平坦化するローラレベラにおいて、入側から４本目のロールから下流側のロールピッチのうちの少なくとも一つのロールピッチが、最入側ロールを含む連続する３本の入側ロールのロールピッチの平均値よりも長いことを特徴とし、好ましくは入側から４本目のロールから下流側の各ロールピッチが、上流側から下流側に向かって漸増することを特徴とするローラレベラ、およびそれによるローラ矯正方法。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本のロールを上下に千鳥状に配置し、そのロール間に被矯正材を通して繰り返し曲げを与えることによって、被矯正材の反りや波形状を平坦化するローラレベラにおいて、入側から４本目のロールから下流側のロールピッチのうちの少なくとも一つのロールピッチが、最入側ロールを含む連続する３本の入側ロールのロールピッチの平均値よりも長いことを特徴とするローラレベラ。
【請求項２】
入側から４本目のロールから下流側の各ロールピッチが、上流側から下流側に向かって漸増することを特徴とする請求項１に記載のローラレベラ。
【請求項３】
入側から４本目のロールから下流側の各ロールピッチ、および入側から４本目以降の各ロールのロール径が、上流側から下流側に向かって漸増することを特徴とする請求項１に記載のローラレベラ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のローラレベラを用いて被矯正材を矯正することを特徴とするローラ矯正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数本のロールを上下に千鳥状に配置し、そのロール間に被矯正材を通して繰り返し曲げを与えることによって、被矯正材を平坦化するローラレベラおよびそのローラ矯正方法に関するものである。
なお、本明細書で単にロールという場合は、被矯正材に直接接触して、これに曲げを加える「ワークロール」を意味し、ワークロールを支持するバックアップロールと区別するときのみワークロールと呼ぶことにする。
また、本明細書で用いる「ロールピッチ」とは、あるロールとそれに隣接する下流側のロールとの軸芯間の通材方向距離を指す。
【０００２】
【従来の技術】
板材、形材、管材、線材等の圧延や冷却などで発生した反りや波形状を平坦化するために、複数本のロールを上下に千鳥状に配置したローラレベラが用いられる。
ローラレベラは、下ロールに対し上ロールを押し込んだ状態で、被矯正材を通材し、被矯正材に繰り返し曲げを与えることによって、被矯正材の反りや波形状を平坦化する。このとき、ローラレベラの各ロール押込量は、被矯正材の寸法、材料定数やローラレベラの剛性（ゼロ点設定誤差を含む）、被矯正材の反り・波形状の変動範囲などを考慮して、所望の平坦度を得るために必要な値となるように設定される。ここで、ロール押込量とは、該ロールの頂点と、該ロールの上下流側に隣接するロールの頂点を結ぶ直線との距離から被矯正材の厚みを差し引いたものであり、以下では、該ロールの頂点と、該ロールの上下流側に隣接するロールの頂点を結ぶ直線との距離が被矯正材の厚みよりも小さくなる場合を正として説明する。
【０００３】
一般的なローラレベラは、各ロールピッチが一定で、しかも、上下一方のロール群の位置が固定され、他方のロール群を傾動することで、各ロールにより被矯正材に押し込みを与える機構のものが多い。このような機構を持つローラレベラでは、可動のロール群の入側および出側のロール位置を設定して操業する。
しかし、このようなローラレベラでは、被矯正材の寸法、材料定数、反り・波形状などのバラツキやローラレベラのロール位置のゼロ点設定誤差などが被矯正材の矯正効果に及ぼす影響が大きく、必ずしも安定的な矯正効果が得られるとは限らない。
これに対し、特開平８−２６７１４０号公報には、各ロール押込量を入側から出側に向かって小さく、かつ入側と出側との間で下に凸の分布形状に設定することにより、安定的な矯正効果を得る発明が示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術の特開平８−２６７１４０号公報に記載の発明では、ローラレベラの各ロール押込量は被矯正材の寸法、材料定数に応じて変化させる必要があるが、入出側ロール押込量は入出側押込装置により設定できるものの、入側と出側との間でのロール押込量の分布を被矯正材の寸法、材料定数に応じて変化させるためには、少なくとも各上ロールもしくは各下ロールにそのロール押込量を独立して設定できるようなロール押込装置を具備する必要があり、設備が過大となってしまうという問題を有している。
そこで、本発明は、被矯正材の寸法、材料定数、反り・波形状などのバラツキやローラレベラのロール位置のゼロ点設定誤差に対して、過大な設備によることなく安定的に矯正効果を発揮できる、ローラレベラおよびそのローラ矯正方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、ローラ矯正中の被矯正材の変形挙動について、数多くの理論検討および実験検討を行った結果、以下の知見を得た。
ローラレベラによる矯正作用は、入側で強い曲げを与えることにより、被矯正材の反りを均一化ならびに波形状を平坦化し、後段に向けての漸減曲げにより被矯正材の残留曲率をゼロとするものである。ローラレベラの各ロールにより与えられる被矯正材の曲げ量は、各ロール押込量により決定されるが、被矯正材の反り・波形状を平坦化するために必要な曲げ量、すなわち各ロール押込量は、被矯正材の寸法、材料定数やローラレベラの剛性、被矯正材の反り・波形状の変動範囲などにより変化する。言い換えると、被矯正材の寸法、材料定数、反り・波形状やローラレベラの剛性に予測誤差やバラツキが存在すると、被矯正材の矯正効果が少なからず変動してしまう。
【０００６】
これらの検討結果を踏まえ、本発明者らは、被矯正材の寸法、材料定数、反り・波形状やローラレベラの剛性などの予測誤差やバラツキなどが被矯正材の矯正効果に及ぼす影響を鈍感にするためには、ローラレベラ前段（＃１〜＃３ロール）の平均ロールピッチに比し、ローラレベラ後段（＃４ロール以降）の少なくとも一つのロールピッチを長くすることが有効なことを見出した。
【０００７】
本発明は、以上の知見に基づくものであり、その要旨とするところは以下のとおりである。
（１）　複数本のロールを上下に千鳥状に配置し、そのロール間に被矯正材を通して繰り返し曲げを与えることによって、被矯正材の反りや波形状を平坦化するローラレベラにおいて、入側から４本目のロールから下流側のロールピッチのうちの少なくとも一つのロールピッチが、最入側ロールを含む連続する３本の入側ロールのロールピッチの平均値よりも長いことを特徴とするローラレベラ。
（２）　入側から４本目のロールから下流側の各ロールピッチが、上流側から下流側に向かって漸増することを特徴とする上記（１）に記載のローラレベラ。
（３）　入側から４本目のロールから下流側の各ロールピッチ、および入側から４本目以降の各ロールのロール径が、上流側から下流側に向かって漸増することを特徴とする上記（１）に記載のローラレベラ。
（４）　上記（１）ないし（３）のいずれか１項に記載のローラレベラを用いて被矯正材を矯正することを特徴とするローラ矯正方法。
【０００８】
本発明によれば、固定の下ロール群（もしくは上ロール群）に対し、一体の上ロール群（もしくは下ロール群）を傾動して押し込むことで、被矯正材の寸法、材料定数、反り・波形状やローラレベラの剛性に予測誤差やバラツキが存在しても、安定的に矯正効果を発揮することができる。しかも、各ロールの押込量を独立して設定する必要がないので、入出側押込装置を具備するだけで、各ロールに押込装置を具備する必要がなく、設備が過大となることもない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態をその実施例に基づいて説明する。
［実施例１］
本実施例に用いたローラレベラは、図１にその概念側面図を示すように、合計９本のロール１〜９からなるローラレベラであり、４本の上ロール２、４、６、８と５本の下ロール１、３、５、７、９とがそれぞれ千鳥状に配置されている。このとき、表１に示すように、＃１ロール１から＃３ロール３の各ロールピッチは２００．０ｍｍと等しいが、＃４ロール４に対するロールピッチ（＃４ロール４と＃５ロール５との軸芯間の通材方向距離）は、その前段のロールピッチの平均値（＃１ロール１と＃３ロール３との間のロールピッチの平均値）の１．１倍となるようにしている。＃５ロール以降のロール５〜９についても、同様にその前段のロールピッチの１．１倍となるようにしている。
【００１０】
【表１】
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【００１１】
５本の下ロールからなる下ロール群は、下ロールハウジング１１にその位置が固定された固定ロール群であり、一方、４本の上ロールからなる上ロール群は、上ロールハウジング１０とメインハウジング１４との間にある入側押込装置１２と出側押込装置１３とを用いて、下ロール群に対して傾動押し込みを行うことが可能となっている。なお、ロール１〜９のロール径は３８０ｍｍである。
【００１２】
一方、比較例に用いたローラレベラは、図３にその概念側面図を示すように、合計９本のロール１〜９からなるローラレベラであり、４本の上ロールと５本の下ロールとがそれぞれ千鳥状にかつ等ロールピッチ（２００．０ｍｍ）に配置されている。
５本の下ロールからなる下ロール群は、下ロールハウジング１１にその位置が固定された固定ロール群であり、一方、４本の上ロールからなる上ロール群は、上ロールハウジング１０とメインハウジング１４との間にある入側押込装置１２と出側押込装置１３とを用いて、下ロール群に対して傾動押し込みを行うことが可能となっている。いずれのロール１〜９のロール径も３８０ｍｍである。
【００１３】
まず、被矯正材の入側曲率のバラツキが被矯正材の残留曲率に及ぼす影響を数値解析で検討した。被矯正材として板厚２０ｍｍ、板幅３０００ｍｍの普通鋼板（降伏応力３９２ＭＰａ）を用いており、初期曲率がゼロの被矯正材に対して、最大加工度（被矯正材に与える最大曲率の絶対値を被矯正材の降伏曲率で除した値）５を与えられるように、本実施例では＃２ロール押込量が６．７ｍｍ、＃８ロール押込量が１．５ｍｍとなるように、比較例では＃２ロール押込量が６．７ｍｍ、＃８ロール押込量が０．１ｍｍとなるように入出側押込装置１２、１３を作動させた。このローラ矯正条件に対して、被矯正材の入側曲率を変化させることで、被矯正材の入側曲率のバラツキが残留曲率に及ぼす影響を検討した。その結果、図４に示すように、比較例（従来法）に対し、本実施例では、被矯正材の入側曲率のバラツキに対する残留曲率の変化が鈍感になっており、本発明により安定的な矯正効果が得られることがわかる。
【００１４】
次に、被矯正材の降伏応力のバラツキ（予測誤差）が被矯正材の残留曲率に及ぼす影響を数値解析で検討した。前述の例と同様に、被矯正材として板厚２０ｍｍ、板幅３０００ｍｍの普通鋼板を用いて、降伏応力が３９２ＭＰａの被矯正材に対して、最大加工度５を与えられるように、本実施例では＃２ロール押込量が６．７ｍｍ、＃８ロール押込量が１．５ｍｍとなるように、比較例では＃２ロール押込量が６．７ｍｍ、＃８ロール押込量が０．１ｍｍとなるように入出側押込装置１２、１３を作動させ、被矯正材の降伏応力を変化させることで、被矯正材の降伏応力のバラツキ（予測誤差）が残留曲率に及ぼす影響を検討した。その結果、図５に示すように、比較例（従来法）に対し、本実施例では、被矯正材の降伏応力のバラツキ（予測誤差）に対する残留曲率の変化が鈍感になっており、本発明により安定的な矯正効果が得られることがわかる。
【００１５】
最後に、ロール設定位置のゼロ点設定誤差が被矯正材の残留曲率に及ぼす影響を数値解析で検討した。前述の例と同様に、被矯正材として板厚２０ｍｍ、板幅３０００ｍｍの普通鋼板（降伏応力３９２ＭＰａ）を用いて、ロール位置のゼロ点設定誤差がゼロの場合に、最大加工度５を与えられるように、本実施例では＃２ロール押込量が６．７ｍｍ、＃８ロール押込量が１．５ｍｍとなるように、比較例では＃２ロール押込量が６．７ｍｍ、＃８ロール押込量が０．１ｍｍとなるように入出側押込装置１２、１３を作動させ、ロール位置のゼロ点設定誤差を与える（入出側押込量を一律に増減させる）ことで、ロール位置のゼロ点設定誤差が残留曲率に及ぼす影響を検討した。その結果、図６に示すように、比較例（従来法）に対し、本実施例では、ロール設定位置のゼロ点設定誤差に対する残留曲率の変化が鈍感になっており、本発明により安定的な矯正効果が得られることがわかる。
【００１６】
以上のように、本発明では、従来法に比し、被矯正材の寸法、材料定数、反り・波形状やローラレベラの剛性に予測誤差やバラツキが矯正効果に及ぼす影響を鈍感にできるので、安定的な矯正効果が得られることがわかる。
なお、本実施例ではローラレベラの＃４ロール以降のロールピッチを等比級数状に漸増させたが、本発明はロールピッチの変化の様式をこれに限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更することもできる。
【００１７】
［実施例２］
本実施例に用いたローラレベラは、図２にその概念側面図を示すように、合計９本のロール１〜９からなるローラレベラであり、４本の上ロールと５本の下ロールとがそれぞれ千鳥状に配置されている。このとき、表２に示すように、＃１ロール１から＃３ロール３の各ロールピッチは２００．０ｍｍと等しいが、＃４ロール４のロールピッチ（＃４ロール４と＃５ロール５との軸芯間の通材方向距離）は、その前段のロールピッチの平均値（＃１ロール１と＃３ロール３との間のロールピッチの平均値）の１．１倍となるようにしている。＃５ロール以降のロール５〜８についても、同様にその前段のロールピッチの１．１倍となるようにしている。また、＃１ロール１から＃３ロール３のロール径は３８０．０ｍｍと等しいが、＃４ロール以降のロール４〜９のロール径は、該ロールと、該ロールの上下流側に隣接するロールとのロールピッチに応じて漸増させた。
【００１８】
【表２】
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【００１９】
５本の下ロールからなる下ロール群は、下ロールハウジング１１にその位置が固定された固定ロール群であり、一方、４本の上ロールからなる上ロール群は、上ロールハウジング１０とメインハウジング１４との間にある入側押込装置１２と出側押込装置１３とを用いて、下ロール群に対して傾動押し込みを行うことが可能となっている。
一方、比較例に用いたローラレベラは、図３にその概念側面図を示す、実施例１の比較例に用いたものと同一のものである。
【００２０】
まず、被矯正材の入側曲率のバラツキが被矯正材の残留曲率に及ぼす影響を数値解析で検討した。被矯正材として板厚２０ｍｍ、板幅３０００ｍｍの普通鋼板（降伏応力３９２ＭＰａ）を用いており、初期曲率がゼロの被矯正材に対して、最大加工度５を与えられるように、本実施例では＃２ロール押込量が６．７ｍｍ、＃８ロール押込量が１．６ｍｍとなるように、比較例では＃２ロール押込量が６．７ｍｍ、＃８ロール押込量が０．１ｍｍとなるように入出側押込装置１２、１３を作動させた。このローラ矯正条件に対して、被矯正材の入側曲率を変化させることで、被矯正材の入側曲率のバラツキが残留曲率に及ぼす影響を検討した。その結果、図７に示すように、比較例（従来法）に対し、本実施例では、被矯正材の入側曲率のバラツキに対する残留曲率の変化が鈍感になっており、本発明により安定的な矯正効果が得られることがわかる。
【００２１】
次に、被矯正材の降伏応力のバラツキ（予測誤差）が被矯正材の残留曲率に及ぼす影響を数値解析で検討した。前述の例と同様に、被矯正材として板厚２０ｍｍ、板幅３０００ｍｍの普通鋼板を用いており、降伏応力が３９２ＭＰａの被矯正材に対して、最大加工度５を与えられるように、本実施例では＃２ロール押込量が６．７ｍｍ、＃８ロール押込量が１．６ｍｍとなるように、比較例では＃２ロール押込量が６．７ｍｍ、＃８ロール押込量が０．１ｍｍとなるように入出側押込装置１２、１３を作動させ、被矯正材の降伏応力を変化させることで、被矯正材の降伏応力のバラツキ（予測誤差）が残留曲率に及ぼす影響を検討した。その結果、図８に示すように、比較例（従来法）に対し、本実施例では、被矯正材の降伏応力のバラツキ（予測誤差）に対する残留曲率の変化が鈍感になっており、本発明により安定的な矯正効果が得られることがわかる。
【００２２】
最後に、ロール設定位置のゼロ点設定誤差が被矯正材の残留曲率に及ぼす影響を数値解析で検討した。前述の例と同様に、被矯正材として板厚２０ｍｍ、板幅３０００ｍｍの普通鋼板（降伏応力３９２ＭＰａ）を用いており、ロール位置のゼロ点設定誤差がゼロの場合に、最大加工度５を与えられるように、本実施例では＃２ロール押込量が６．７ｍｍ、＃８ロール押込量が１．６ｍｍとなるように、比較例では＃２ロール押込量が６．７ｍｍ、＃８ロール押込量が０．１ｍｍとなるように入出側押込装置１２、１３を作動させ、ロール位置のゼロ点設定誤差を与える（入出側押込量を一律に増減させる）ことで、ロール位置のゼロ点設定誤差が残留曲率に及ぼす影響を検討した。その結果、図９に示すように、比較例（従来法）に対し、本実施例では、ロール設定位置のゼロ点設定誤差に対する残留曲率の変化が鈍感になっており、本発明により安定的な矯正効果が得られることがわかる。
【００２３】
以上のように、本発明では、従来法に比し、被矯正材の寸法、材料定数、反り・波形状やローラレベラの剛性に予測誤差やバラツキが矯正効果に及ぼす影響を鈍感にできるので、安定的な矯正効果が得られることがわかる。
なお、本実施例ではローラレベラの＃４ロール以降のロール径を、該ロールと該ロールに隣接する上下流側ロールとのロールピッチの増加割合に応じて漸増させたが、本発明では、ロール径の変化の様式をこれに限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更することもできる。
【００２４】
［実施例３］
本実施例に用いたローラレベラは、図１に示す、実施例１で用いたものと同一のものである。また、比較例（従来法）に用いたローラレベラは、図３に示す、実施例１〜２で用いたものと同一のものである。
被矯正材として、板厚１０〜４０ｍｍ、板幅１０００〜４５００ｍｍ、降伏応力２４５〜５８８ＭＰａの鋼板を用いた。被矯正材の板厚・板幅、降伏応力などの情報に応じて、最適な＃２ロール押込量および＃８ロール押込量となるように入出側押込装置１２、１３を作動させて矯正を行った。図１０に、本実施例および比較例（従来法）に対する、矯正合格率（全矯正本数（ここでは１０００本）に対し、矯正後の被矯正材の平坦度が許容範囲内であった本数の割合をいう。）を示す。本実施例では、比較例（従来法）に比し、高い矯正合格率が得られており、本発明により安定的な矯正効果が得られることがわかる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、ローラレベラ各ロールの押込量を独立して設定する必要がないので、入出側押込装置を具備するだけで、各ロールに押込装置を具備する必要がなく、ローラレベラ設備が過大となることもない。すなわち、固定の下ロール群（もしくは上ロール群）に対し、一体の上ロール群（もしくは下ロール群）を傾動して押し込むだけで、被矯正材の寸法、材料定数、反り・波形状やローラレベラの剛性に予測誤差やバラツキが存在しても、安定的に矯正効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１および実施例３に用いたローラレベラを概略的に示す側面図である。
【図２】本発明の実施例２に用いたローラレベラを概略的に示す側面図である。
【図３】本発明の実施例１〜３の比較例に用いたローラレベラを概略的に示す側面図である。
【図４】実施例１で得られた、被矯正材の入側曲率のバラツキが残留曲率に及ぼす影響を示す図である。
【図５】実施例１で得られた、被矯正材の降伏応力のバラツキ（予測誤差）が残留曲率に及ぼす影響を示す図である。
【図６】実施例１で得られた、ロール位置のゼロ点設定誤差が残留曲率に及ぼす影響を示す図である。
【図７】実施例２で得られた、被矯正材の入側曲率のバラツキが残留曲率に及ぼす影響を示す図である。
【図８】実施例２で得られた、被矯正材の降伏応力のバラツキ（予測誤差）が残留曲率に及ぼす影響を示す図である。
【図９】実施例２で得られた、ロール位置のゼロ点設定誤差が残留曲率に及ぼす影響を示す図である。
【図１０】実施例３で得られた、本発明の実施例および比較例に対する矯正合格率を示す図である。
【符号の説明】
１　＃１ロール　　　　　　　　　　　２　＃２ロール
３　＃３ロール　　　　　　　　　　　４　＃４ロール
５　＃５ロール　　　　　　　　　　　６　＃６ロール
７　＃７ロール　　　　　　　　　　　８　＃８ロール
９　＃９ロール　　　　　　　　　　１０　上ロール群ハウジング
１１　下ロール群ハウジング　　　　１２　入側押込装置
１３　出側押込装置　　　　　　　　１４　メインハウジング
【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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