(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックアップロールと作業ロールを有する圧延機で金属板を圧延する際に、該金属板の上下面の温度差に応じて上作業ロールと下作業ロールに回転数差を設けることにより金属板先端の上下方向の反りを防止する方法において、該金属板が上下作業ロールに噛み込んだ際に、前記回転数の高い作業ロールを圧延方向にオフセットすることを特徴とする金属板の圧延に於ける反り防止方法。
【請求項２】
バックアップロールと作業ロールを有する圧延機で金属板を圧延する際に、該金属板の上下面の温度差に応じて上作業ロールと下作業ロールに回転数差を設けることにより金属板先端の上下方向の反りを防止する方法において、該金属板が上下作業ロールに噛み込んだ際に、前記回転数の低い作業ロールを圧延方向とは逆方向にオフセットすることを特徴とする金属板の圧延に於ける反り防止方法。
【請求項３】
バックアップロールと作業ロールを有する圧延機で金属板を圧延する際に、該金属板の上下面の温度差に応じて上作業ロールと下作業ロールに回転数差を設けることにより金属板先端の上下方向の反りを防止する方法において、該金属板が上下作業ロールに噛み込んだ際に、前記回転数の高い作業ロールを圧延方向にオフセットすると共に回転数の低い作業ロールを圧延方向とは逆方向にオフセットすることを特徴とする金属板の圧延に於ける反り防止方法。
【請求項４】
前記作業ロールをオフセットする速度Ｖが下記（１）式を満足していることを特徴とする請求項１又は２記載の金属板の圧延に於ける反り防止方法。
Ｖ＝Ｋ×Ｎ（ＲB＋ＲW）／（ＲB／ＲW）                  ・  ・  ・（１）
但し、
Ｎ：作業ロールの設定増加回転数又は設定減少回転数
ＲB：バックアップロールの半径
ＲW：作業ロールの半径
Ｋ：圧延機により決まる定数
【請求項５】
前記作業ロールを圧延方向にオフセットする速度ＶU及び圧延方向とは逆方向にオフセットする速度ＶDが下記（２）（３）式を各々満足していることを特徴とする請求項３記載の金属板の圧延に於ける反り防止方法。
ＶU＝Ｋ×ＮU（ＲB＋ＲW）／（ＲB／ＲW）                ・  ・  ・（２）
ＶD＝Ｋ×ＮD（ＲB＋ＲW）／（ＲB／ＲW）                ・  ・  ・（３）
但し、
ＮU：上作業ロールで分担する設定増加回転数又は設定減少回転数
ＮD：下作業ロールで分担する設定増加回転数又は設定減少回転数
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属板を熱間圧延した際において、該金属板先部に発生する反りを防止する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
被圧延材である金属板、例えば、鋼板の圧延時に発生する上下方向への板反り（以下単に反りと称す）は圧延能率の低下、圧延設備の破損、製品平坦度の不良など、圧延工程の生産性や製品品質低下の原因となっている。一般に、反りは鋼板の板厚方向に於ける上下非対称性に起因して発生することが知られており、上下非対称性をもたらす原因として、鋼板の上下面温度差による変形抵抗の差、上下作業ロール径やロール回転数差によるロール周速差、上下の表面スケール性状差による摩擦係数差などが挙げられる。
【０００３】
従って、反りを防止するために、従来よりこれら非対称要因の解消を図るか、又は非対称要因を特定してこれらを反り防止の手段として積極的に用いる方法が種々提案されている。例えば、特開昭６３―２４８５０６号公報では鋼板の板厚方向温度分布や圧下率などから反りの方向と大きさを予測して、これを解消するように上下ロール周速差を設定する方法が提案されている。
【０００４】
また、圧延機に付帯する冷却装置や加熱炉の燃焼制御装置によって積極的に鋼板に上下温度差を付与することによって反りを防止する方法や油圧延などの手段によって鋼板と作業ロール間の摩擦係数を防止する方法など多数の提案が成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、圧延中の反りは鋼板の先端において、鋼板の噛込みから僅かな時間の内に発生する現象である。しかしながら、上記特開昭６３−２４８５０６号公報などで提案の方法では、鋼板を噛込んだ際のステップ状の負荷トルクによって瞬間的に作業ロールの回転数が急降下する現象、いわゆるインパクトドロップにより、図４に示す様に圧延前に予め設定したロール周速差が消滅して、反りが発生する場合がある。
【０００６】
また、ロール周速差によって上下の中立位置が異なるために、前記インパクトドロップに起因してロール周速の高速側で負荷トルクが増大することから、ミルモータの能力限界付近で圧延する場合にはミルモータの出力トルク限界によっても反りを防止するに足る所定のロール周速差が得られない場合がある。
【０００７】
図５は、板厚：４０ｍｍ、板幅：３０００ｍｍの鋼板を４重圧延機によって板厚：２５ｍｍに減厚したときの上下作業ロールに働く圧延トルクの例である。この図から解る様に、鋼板の噛込前の上下作業ロールに働くトルクは同一であるが、鋼板の噛込直後に乖離し、所定時間（３．２５秒）後に再びほぼ同等となる。この噛込直後に於ける上下作業ロールに働くトルクは上作業ロールの方が下作業ロールより大きくなり、このトルク差により上下作業ロールの回転数の速度低下量が異なる。このため、図４に示す様に、噛込前の上下作業ロールの回転数はそれぞれ３０ｒｐｍと２９ｒｐｍであるにも関わらず、噛込直後の速度低下と同時に回転数差が消滅する。
【０００８】
これを防止するために、冷却装置や加熱炉の燃焼制御装置によって鋼板に上下温度分布を付与する方法もあるが、これは、材質面からの制約やスケール性状による熱伝達係数のばらつきなどの外乱を受けるため、再現性の高い工業的な反り防止手段とはなり得ていないのが実状である。
【０００９】
本発明は、鋼板を噛込んだ際にインパクトドロップが発生しても、上、下作業ロールの回転数差を確実に付与することにより、板反りを再現性高く防止することを課題とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その手段１は、バックアップロールと作業ロールを有する圧延機で金属板を圧延する際に、該金属板の上下面の温度差に応じて上作業ロールと下作業ロールに回転数差を設けることにより金属板先端の上下方向の反りを防止する方法において、該金属板が上下作業ロールに噛み込んだ際に、前記回転数の高い作業ロールを圧延方向にオフセットする金属板の圧延に於ける反り防止方法である。
【００１１】
更に、手段２は、バックアップロールと作業ロールを有する圧延機で金属板を圧延する際に、該金属板の上下面の温度差に応じて上作業ロールと下作業ロールに回転数差を設けることにより金属板先端の上下方向の反りを防止する方法において、該金属板が上下作業ロールに噛み込んだ際に、前記回転数の低い作業ロールを圧延方向とは逆方向にオフセットする金属板の圧延に於ける反り防止方法である。
【００１２】
また、手段３は、バックアップロールと作業ロールを有する圧延機で金属板を圧延する際に、該金属板の上下面の温度差に応じて上作業ロールと下作業ロールに回転数差を設けることにより金属板先端の上下方向の反りを防止する方法において、該金属板が上下作業ロールに噛み込んだ際に、前記回転数の高い作業ロールを圧延方向にオフセットすると共に回転数の低い作業ロールを圧延方向とは逆方向にオフセットする金属板の圧延に於ける反り防止方法である。
【００１３】
手段４は、前記作業ロールをオフセットする速度Ｖが下記（１）式を満足していることを特徴とする手段１又は手段２記載の金属板の圧延に於ける反り防止方法である。
Ｖ＝Ｋ×Ｎ（ＲB＋ＲW）／（ＲB／ＲW）                  ・  ・  ・（１）
但し、Ｎ：作業ロールの設定増加回転数又は設定減少回転数
ＲB：バックアップロールの半径
ＲW：作業ロールの半径
Ｋ：圧延機により決まる定数
【００１４】
手段５は、前記作業ロールを圧延方向にオフセットする速度ＶU及び圧延方向とは逆方向にオフセットする速度ＶDが下記（２）（３）式を各々満足していることを特徴とする手段３記載の金属板の圧延に於ける反り防止方法である。
ＶU＝Ｋ×ＮU（ＲB＋ＲW）／（ＲB／ＲW）                ・  ・  ・（２）
ＶD＝Ｋ×ＮD（ＲB＋ＲW）／（ＲB／ＲW）                ・  ・  ・（３）
ＮU＋ＮD＝Ｎ
但し、
ＮU：上作業ロールで分担する設定増加回転数又は設定減少回転数
ＮD：下作業ロールで分担する設定増加回転数又は設定減少回転数
【００１５】
【発明の実施の形態】
先ず、作業ロールを圧延方向にオフセットすることにより該作業ロールの回転数が調整可能である理由を詳解する。
【００１６】
一般に、鋼板の圧延に用いられる４重圧延機では、作業ロールと補強ロール（バックアップロール）は滑りを生じることのないように所定の押付力で接触しており、作業ロールを電動機で駆動させると補強ロールは作業ロールとの接触点で伝達される駆動トルクによって従動回転する。このような状態下において、作業ロールを補強ロールの外周に沿って公転させた場合、一種の差動減速機を構成することに相当し、作業ロールは補強ロールとの接触位置を変えながら補強ロールの外周を公転することになる。例えば、図１に示すように、作業ロール半径：ＲW［ｍｍ］、補強ロール半径：ＲB［ｍｍ］であれば、作業ロールが補強ロール２を１周公転する毎に、作業ロール１はＲB／ＲW回転することになる。従って、作業ロール１と補強ロール２が互いの中心点ＯＷ、ＯＢを結ぶ中心線上の点ａで垂直に接触している状態で作業ロール１を圧延方向に距離Ｘ［ｍｍ］だけオフセットした場合、作業ロール１と補強ロール２の中心点ＯＷ、ＯＢを結ぶ中心線の傾角、即ち、公転角θ［ｒａｄ］は、式（４）のようになる。
θ≒Ｘ／（ＲB＋ＲW）                                  ・  ・  ・（４）
【００１７】
また、作業ロール１は補強ロール２の外周上を転がりながら移動するため、最初の接触点ａの転がり角度φ［ｒａｄ］は、式（５）のようになる。
φ＝θ×ＲB／ＲW＝（ＲB／ＲW）・Ｘ／（ＲB＋ＲW）      ・  ・  ・（５）
【００１８】
作業ロール１の圧延方向オフセット量Ｘ［ｍｍ］を速度Ｖ［ｍｍ／ｓ］に置き換えれば、作業ロール１には、式（５）により水平方向速度Ｖによって、式（６）に示す転がり角速度：ω［ｒａｄ／ｓ］が発生することになる。
ω＝θ×ＲB／ＲW＝（ＲB／ＲW）・Ｖ／（ＲB＋ＲW）      ・  ・  ・（６）
【００１９】
回転数に変換して、式（７）に示す転がり回転数ｎ［ｒｐｍ］が付与されることになる。
ｎ＝（３０／π）×（ＲB／ＲW）・Ｖ／（ＲB＋ＲW）      ・  ・  ・（７）
この回転数ｎ［ｒｐｍ］は、作業ロール１に連結される駆動軸の回転数Ｎ［ｒｐｍ］に対して加算されることになり、水平方向へのオフセット速度Ｖ［ｍｍ］を変化させることで作業ロール１の回転数を任意に制御することができる。
【００２０】
更に、この作業ロール１を水平方向にオフセットすることにより回転数の増加は、インパクトドロップの影響を受ける度合いが作業ロール１を電動機で回転駆動する場合に比して、少ないために、これを加味してオフセット速度Ｖを調整すれば確実に回転数を増加できることが判明した。
【００２１】
本発明は、このような４重圧延機に於ける物理現象に着目してなされたものであり、鋼板噛込時に、作業ロールを水平方向、即ち、圧延方向又は反圧延方向へのシフト、つまり、オフセット速度Ｖ［ｍｍ］を変化させることで、該作業ロールの回転数を調整して、鋼板噛込み時のインパクトドロップの影響を被ることなく、上下作業ロールに任意の回転数差を付与し、圧延中の鋼板上下面の出側進行速度を異ならしめて鋼板先端の反りを防止するものである。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００２３】
図２に本発明を実現する圧延機の装置構成を示す。
【００２４】
この圧延機は上下作業ロール３，４と上下補強ロール５，６を有する４重式リバース型式であり、該上作業ロール３は上補強ロール５の軸受箱７と上作業ロール３の軸受箱１１に設けられた油圧装置８によって上補強ロール５に接触保持され、また、下作業ロール４はハウジング１７と下作業ロール４の軸受箱１２に設けられた油圧装置１０によって下補強ロール６に接触保持た構造となっている。そして、作業ロール３、４を介して補強ロール５、６に駆動トルクを伝達している。
【００２５】
また、前記オフセットの変更は、上下作業ロール３の軸受箱１１と軸受箱７の間に設けた油圧シリンダ１３、１５、及び、ハウジング１７と軸受箱１２の間に設けた油圧シリンダ１４、１６によって行われ、この油圧シリンダ１３〜１６は圧延中の水平方向荷重と油圧装置８又は１０によって生じる水平方向の摺動抵抗力に抗して上下作業ロール３、４を速度制御可能な押力を有している。
【００２６】
次に、図３を参照して、上下作業ロール３、４を圧延方向にオフセットさせる油圧シリンダ１３〜１６の油圧装置の構成を説明する。
【００２７】
各油圧シリンダ１３〜１６の油圧装置の構成は同じであるので、ここでは油圧シリンダ１６を例にして説明する。この油圧シリンダ１６のロッド１６ａは下作業ロール４の軸受箱１２に連結され、更に、この油圧シリンダ１６の油圧系統の配管にはサーボ流調弁１８を設けている。そして、このサーボ弁１８を制御するために油柱の位置制御装置１９を設け、この位置制御装置１９は電磁式位置センサー２０によるフィードバック制御が可能な構成としている。
【００２８】
また、作業ロール３、４の軸受箱１１、１２と補強ロール５、６の軸受箱７、１との間は作業ロール３、４が圧延方向にオフセット可能なように５０ｍｍ程度の隙間を確保する。
【００２９】
以下に、図１を参照して作業ロール３、４をオフセットする方法について説明する。
【００３０】
ここでは、鋼板の下面温度が上面温度よりも高いために下面の延伸が大きくなることによって上方向に反りが発生する場合を例にして、その反り防止方法につて述べる。
【００３１】
圧延される鋼板は図２に示す油圧シリンダ１５の方向（紙面の右側）から噛込み、油圧シリンダ１３の方向（紙面の左側）へ抜けるものとし、作業ロール３の回転は矢印Ａ方向（時計廻り）で、作業ロール４の回転は矢印Ｂ方向（反時計廻り）とする。
【００３２】
また、鋼板の上下面温度差は温度計による実測、又は、加熱炉の燃焼制御の実績、計算によって予め予測されている。
【００３３】
この場合は、前記の様に鋼板の下面温度が上面温度よりも高いことから、鋼板下面の延伸が大きく上方向に反るわけであるから、上面を下面と同等に延伸させるために上作業ロール３の回転数を下作業ロール４の回転数よりも大きくする必要がある。即ち、鋼板の噛込みと同時に油圧シリンダ１５に押力を与えて上作業ロール３を出側方向（圧延方向）にオフセットさせれば、上作業ロール３には油圧シリンダ１５の油柱速度に応じた回転数が加算されて下作業ロール４の回転数よりも大きくなる。この際のオフセット速度は前記式（１）に従って求めた値とすれば良い。
【００３４】
また、これに変えて、上作業ロール３の回転数を下作業ロール４の回転数よりも小さくして圧延中の鋼板下面の延伸量を低減させても良い。このためには、油圧シリンダ１４で下作業ロール４を入側方向（反圧延方向）にオフセットさせれば、前記同様に下作業ロール４の回転数が減算されるため、上下作業ロールの回転数差は増加する。
【００３５】
更に、例えば、油圧シリンダ１５を動作しても上作業ロール３に加算される回転数が所望の回転増加量に達しない場合は、油圧シリンダ１４で下作業ロール４を入側方向（反圧延方向）にオフセットさせれば、前記同様に下作業ロール４の回転数が減算されるため、上下作業ロールの回転数差は増加する。この際に於ける上作業ロール３と下作業ロール４の各々のオフセット速度は、上作業ロール３の回転数の増加分担量と下作業ロール４の回転数の減少分担量を予め決めておき、この回転数の分担量に基づいて前記式（１）により決定する。そして、この決定したオフセット速度になる様に油圧シリンダ１５と油圧シリンダ１４を動作させれば良い。また、上作業ロール３と下作業ロール４の分担回転数を予め決めておき、これを基に油圧シリンダ１５と油圧シリンダ１４のオフセット速度を決定しても良い。
【００３６】
また、前記とは逆に鋼板の下面温度が上面温度よりも低く、上方向に反りが発生する場合には、油圧シリンダ１３を入側にオフセットさせて作業ロール３の回転数を減算及び／又は、油圧シリンダ１６を出側にオフセットさせて作業ロール４の回転数を加算すれば、下方向の板反りを防止できる。
【００３７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図２、図３を参照して説明する。
【００３８】
本例は、板反り制御装置を作業ロール径１２００ｍｍ、補強ロール径２３５０ｍｍの厚板圧延用４重圧延機に適用した事例について述べる。
【００３９】
図３は、図２で示したハウジング１７に装着された油圧シリンダの内、下作業ロール４を圧延方向にオフセットさせる油圧シリンダ１６の構成を例示したものであり、図３中、該油圧シリンダ１６の設計仕様は、２００tonfの圧延方向抵抗力に対抗して２００ｍｍ／Ｓの油柱速度が達成できるように、元圧３００ｋｇ／ｃｍ2、油圧シリンダ１６のヘッド側内径は２５０ｍｍとした。また、油圧シリンダ１６のロッドは下作業ロール４の軸受箱１２に連結されており、速度並びにオフセット量の制御手段には、７０ｋｇ／ｃｍ2（定格）の差圧で６００ｌ／ｍｉｎの作動油吐出が可能なサーボ流調弁１８を用い、油柱の位置制御装置１９は電磁式位置センサー２０によるフィードバック制御が可能な構成とした。これらの油圧装置は圧延機の作業側並びに駆動側にそれぞれ１対ずつ設置されており、作業ロールの軸受箱と補強ロールの軸受箱との間は圧延方向のオフセットが可能なように５０ｍｍの隙間を確保している。上作業ロール３をオフセットさせる油圧シリンダ１５の仕様並びに構成も前記油圧シリンダ１６と同じであり、上、下作業ロールのオフセット装置によって前記板反り制御装置が構成される。
【００４０】
この様な装置構成の基で、本発明を適用した発明例と本発明を適用しない従来例を表１に示す。発明例１〜３は鋼板の上面温度が下面温度より高く、且つ、発明例１は上作業ロール３のみを鋼板噛込みと同時にオフセットした例、発明例２は下作業ロール４のみを鋼板噛込みと同時にオフセットした例、発明例３は上作業ロール３と下作業ロール４の両方を鋼板噛込みと同時にオフセットした例である。更に、発明例４は上面温度が下面温度より低く、且つ、上作業ロール３と下作業ロール４の両方を鋼板噛込みと同時にオフセットした例である。
【００４１】
また、従来例は作業ロール３、４の何れもオフセットしなかった例である。
【００４２】
この表１から解る様に本発明例１〜４は従来例に比較して、鋼板の反りを大幅に低減できた。
【００４３】
尚、表１の反り高さは圧延機出側テーブルのパスラインからの高さであり、（＋）は上反り、（−）は下反りである。また、作業ロールのオフセット速度は前記（７）式で計算した値である。
【００４４】
【表１】
0003947416.tif 000002
【００４５】
【発明の効果】
以上で説明したように、本発明によれば、被圧延材噛込直後のインパクトドロップの影響を被ることなく、作業ロールを圧延方向にオフセットすることで板反りを制御することができ、板反りによる圧延の能率低下、設備破損、及び製品平坦度不良を低減して圧延の生産性向上、並びに品質向上に多大の効果をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】本発明を適用する４重圧延機の構造を示した簡略図である。
【図３】本発明の反り制御装置の説明図である。
【図４】作業ロールに鋼板が噛込だ際に於ける従来の経過時間と該ロールの回転数の関係を示した図である。
【図５】作業ロールに鋼板が噛込だ際に於ける従来の経過時間と該ロールに働く負荷トルクの関係を示した図である。
【符号の説明】
１：作業ロール
２：補強ロール
３：上作業ロール
４：下作業ロール
５：上補強ロール
６：下補強ロール
７：上補強ロールの軸受箱
８：上作業ロール３を上補強ロールに接触保持するための油圧装置
１０：下作業ロール４を下補強ロールに接触保持するための油圧装置
１１：上作業ロールの軸受箱
１２：下作業ロールの軸受箱
１３、１４、１５、１６：作業ロールを圧延方向にオフセットする装置
１７：４重圧延機のハウジング
１８：サーボ流量調整弁
１９：油柱の位置制御装置
２０：油柱位置検出装置
２１：鋼板
【図１】
0003947416.tif 000003
【図２】
0003947416.tif 000004
【図３】
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【図４】
0003947416.tif 000006
【図５】
0003947416.tif 000007