(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下少なくともどちらか一方のロールアセンブリーが、軸方向に３分割以上に分割された分割補強ロールによって作業ロールを支持する機構を有し、各分割補強ロールには独立した荷重検出装置と圧下装置とを配置した板圧延機において、圧延機入側の分割補強ロールと圧延機出側の分割補強ロールを、各分割補強ロールの胴長に対して重なるように配置し、前記分割補強ロールに支持された作業ロールのロール径をＤ1 とした場合、圧延機入側の分割補強ロールと圧延機出側の分割補強ロールの重なり量を、［Ｌmin ＝Ｄ12／５０００−０．１５Ｄ1 ＋３２］以上、［Ｌmax ＝Ｄ12／５００−１．２Ｄ1 ＋２２０］以下にすることを特徴とする板圧延機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、板状の金属製品あるいは帯状の金属製品を製造する際に用いる圧延機に関するものである。
図４に本発明の出願人が先に提案した特開平０６−２６２２１３号公報に記載の板圧延機の例を示す。この図４において、（Ａ）は全体の説明図で、（Ｂ）は上ロールアセンブリーの分割補強ロールの配置を示す平面図である。例えば、上ロールアセンブリーは、軸方向に３分割以上（図４では７分割）に分割した分割補強ロール、３Ａ〜３Ｃ、４Ａ〜４Ｄによって、作業ロール１を支持する機構とし、各々の分割補強ロール３Ａ〜３Ｃ、４Ａ〜４Ｃにはそれぞれ独立に荷重検出装置と独立した分割補強ロール圧下装置とが配置されている。
【０００２】
図４は軸方向に、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄに７分割した分割補強ロールの例であるが、この分割数は３以上であれば良い。なお、図中２は下側の作業ロール、５は下補強ロール、６は圧延材である。
例えば、図４に示した圧延機では上側のロールアセンブリーにおいて、各々の分割補強ロールのロール胴長、ロール径およびその位置は等しいけれども圧延機の前後での分割補強ロールの数が３分割と４分割というように異なる。
【０００３】
このような圧延機を用いて圧延材を圧延する場合、圧延材の変形抵抗や圧下率が大きいと、分割補強ロールのロール端部における応力が大きくなり、作業ロールの表面において分割補強ロールのロール端部に対応する部分の局部摩耗が進行する。その結果、作業ロールの外周に筋条の模様が生じその模様が圧延材の表面に転写される。このように圧延材に転写された筋条の模様はロールマークと呼ばれ、製品の品質を著しく損なうことになる。この模様は、通常の圧延機で２０〜３０％程度の圧下率を付与する圧延を行うことにより消すことはできる。従って、上述した圧延機がタンデム圧延機の前段に適用される場合には大きな問題とはならないが、最終スタンドに適用する場合や単スタンドに適用する場合には問題となる。
【０００４】
ロールマークを防止するために、例えば作業ロールと分割補強ロールの表面硬度に差を付ける（分割補強ロールの表面硬度を低くする）ことや、分割補強ロールの端部にＲを付けることが考えられるが大きな効果は得られない。
また、特開平５−１５４５０６号公報に開示されているように、圧延中に作業ロールをロール軸方向に移動させることによって作業ロールの局部摩耗を防止しロールマークを防止することは可能であるが、設備コストが増大するという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、図４に示したような圧延機において、設備コストの増大を招かずにロールマークを防止させることによって、圧延材の表面に疵のない製品の製造する板圧延機の提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上下少なくともどちらか一方のロールアセンブリーが、軸方向に３分割以上に分割された分割補強ロールによって作業ロールを支持する機構を有し、各分割補強ロールには独立した荷重検出装置と圧下装置とを配置した板圧延機において、圧延機入側の分割補強ロールと圧延機出側の分割補強ロールを、各分割補強ロールの胴長に対して重なるように配置し、前記分割補強ロールに支持された作業ロールのロール径をＤ1 とした場合、圧延機入側の分割補強ロールと圧延機出側の分割補強ロールの重なり量を、［Ｌmin ＝Ｄ12／５０００−０．１５Ｄ1 ＋３２］以上、［Ｌmax ＝Ｄ12／５００−１．２Ｄ1 ＋２２０］以下にすることを特徴とする板圧延機である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を図面を以って詳細に説明する。図１は本発明による板圧延機を示したもので、（Ａ）は板圧延機の断面図で、（Ｂ）はその平面図である。
図１（Ａ），（Ｂ）において、上ロールアセンブリーは、軸方向に７分割に分割した分割補強ロール、３Ａ〜３Ｃ、４Ａ〜４Ｄによって作業ロール１を支持する機構とし、各々の分割補強ロール３Ａ〜３Ｃ、４Ａ〜４Ｄにはそれぞれ独立に荷重検出装置と独立した分割補強ロール圧下装置とが配置されている。これらの分割補強ロールと荷重検出装置および圧下装置と作業ロールは図示はしていないが一つのインナーハウジング内に収まっている。７分割に分割した分割補強ロール、３Ａ〜３Ｃ、４Ａ〜４Ｄの胴長はそれぞれ同じ長さＬであり、隣り合う分割補強ロール４Ａと３Ａ、３Ａと４Ｂ、４Ｂと３Ｂ、３Ｂと４Ｃ、４Ｃと３Ｃ、３Ｃと４Ｄとは長さＬ′だけ重なって配置されている。作業ロール１のロール径はＤ1 である。
【０００８】
ところで、特開平０６−２６２２２８号公報にはこのような圧延機の圧延制御方法が示されている。
すなわち、第ｉ分割バックアップロールに作用する荷重分布をｑi 、その位置に対応する圧延材〜ワークロール間荷重分布をｐi とし、ワークロール軸心撓みの変形マトリクスをＫW ij、バックアップロール系の変形マトリクスをＫB ij、ロールクラウンの形式で表現したワークロールプロフィルをＣW i 、分割バックアップロールプロフィルをＣB i 、上ワークロール軸心撓みをｙWTi とすると、分割バックアップロールとワークロールの適合条件より、式（１）が得られる。
【０００９】
ｙWTi ＝ＫB ijｑj ＋ＣW i ＋ＣB i ………（１）
なお、本明細書の数式では、同添字の繰り返しがある場合にはアインシュタインの総和規約を用いて表現する。また、ＫB ijは第ｊ分割バックアップロールに単位荷重が負荷された時の第ｉ分割バックアップロールの変位を表す影響係数マトリクスであるが、ここでは、ハウジングの変形およびワークロール〜分割バックアップロールの接触による両ロールの偏平変形を含めた変形マトリクスを表す。ＫB ij，ＫW ij，ｙW i はすべてミルセンターからの相対位置のみを抽出する。
【００１０】
一方、上ワークロール軸心たわみｙWTi は、変形マトリクスＫW ijおよび圧延材〜ワークロール間に作用する圧延荷重分布ｐi を用いて、式（２）で表される。
ｙWTi ＝ＫW ij（ｐj −ｑj ）………（２）
式（１）、式（２）よりｙWTiを消去し、整理すると式（３）が得られる。この式は、第ｉ分割バックアップロールに作用する荷重分布ｑi とその位置に対応する圧延材〜ワークロール間荷重分布ｐi との関係を表している。
【００１１】
ｑi ＝［ＫB ＋ＫW ］-1ij（ＫW jkｐk −ＣW j −ＣB j ）………（３）
上式の右辺で、［ＫW ＋ＫB ］-1ijはＫW ＋ＫB の逆マトリクスの成分である。
ところで、圧延荷重分布ｐi は、一般に、入側板厚Ｈ、出側板厚ｈ、変形抵抗ｋ、摩擦係数μ、平均入側張力σb 、平均出側張力σf 、板形状を表現する伸び歪み差Δεの関数であり、式（４）で与えられる。
【００１２】
ｐi ＝ｐi （Ｈ，ｈ，ｋ，μ，σb ，σf ，Δε）………（４）
ここで、ロールバイト中のｋ、μは板幅方向にほとんど一定であり計算および実験によって求めることができ、入側板厚Ｈと出側板厚ｈと平均入側張力σb と平均出側張力σf は所望とする圧延条件を入力することによって与えられる。
式（３）中の左辺である第ｉ分割バックアップロールに作用する荷重分布ｑi は、ロードセルによって直接測定することができる。
【００１３】
従って、式（４）と式（３）から、圧延中の板形状を表現する伸び歪み差Δεを求めることによって、圧延中の板形状が推定できる。
図２は、図１に示す圧延機を用いてロール径や分割補強ロールの胴長を変化させることによって実験から求めた、ロールマーク発生率（分割補強ロールの重ならない場合の圧下率を変えて１００条件圧延し、ロールマークが発生した条件数を基準としたもの）に及ぼす分割補強ロールの重なり具合を示すラップ長Ｌ′とロール径Ｄ1 との関係を示す図であり、図３は上述の方法で推定した圧延中の板形状の板端部の急峻度（λ2S）と同じタイミングで圧延機出側に設置された接触式の板形状検出器７によって測定された板形状の板端部の急峻度（λ2E）と差の絶対値の平均値の比較を示す。
【００１４】
図２より、ラップ長を大きくすることによってロールマークの発生率は低下することが分かる。ロールマークが発生しなくなるラップ長は作業ロール径の影響を受け、ロール径２００mmでは１０mm以上、ロール径２５０mmでは７mm以上、ロール径３００mmでは５mm以上であることが分かった。
この関係から、作業ロール径Ｄ1 （mm）の際必要最低限のラップ長Ｌmin （mm）は式（５）で表される。
【００１５】
Ｌmin ＝Ｄ12／５０００−０．１５Ｄ1 ＋３２………（５）
図３より、ラップ長が増大するにつれて板形状の推定精度が悪化していること、作業ロール径が大きいほど推定精度は悪いことが分かる。板形状の推定精度の誤差が１％以上あると問題が生じるので、推定精度の誤差は１％以内に留める必要がある。推定精度の誤差が１％になるラップ長は作業ロール径の影響を受け、ロール径２００mmでは６０mm、ロール径２５０mmでは４５mm、ロール径３００mmでは４０mmであることが分かった。
この関係から、作業ロール径Ｄ1 （mm）の場合、最大限のラップ長Ｌmax （mm）は式（６）で表される。
【００１６】
Ｌmax ＝Ｄ12／５００−１．２Ｄ1 ＋２２０………（６）
以上の結果から、作業ロール径Ｄ1 の場合、分割補強ロールのラップ長を式（５）から求められる必要最低限のラップ長Ｌmin （mm）以上、式（６）から求められる最大限のラップ長Ｌmax （mm）以下にすることによって、ロールマークが発生せず、しかも板形状の推定精度が低下しない圧延が可能となる。
【００１７】
【実施例】
＜実施例１＞
次に、図１を用いて本発明の実施例を説明する。
図１（Ａ）は、本発明を適用する板圧延機であり、その仕様と圧延条件を表１に示した。図１（Ａ）において、上ロールアセンブリーは、軸方向に７分割に分割した分割補強ロール、３Ａ〜３Ｃ、４Ａ〜４Ｄによって作業ロール１を支持する機構とし、各々の分割補強ロール、３Ａ〜３Ｃ、４Ａ〜４Ｄにはそれぞれ独立に荷重検出装置と独立した分割補強ロール圧下装置とが配置されており、１は上作業ロール、２は下作業ール、３は上分割補強ロール（３分割）、４は上分割補強ロール（４分割）、５は下補強ロール、６は圧延材である。また、上部の分割補強ロールの角度はそれぞれ４５度であり、分割補強ロールの胴長は１５０mmである。作業ロール１のロール径は２４０mmなので、式（５）より必要最低限のラップ長Ｌmin （mm）は７．５２mm以上、式（６）より最大限のラップ長Ｌmax （mm）は４７．２mm以下になる。従って、本実施例ではラップ長を１０mmとした。
【００１８】
この状態で、１００コイルの圧延を実施したがロールマークの発生は認められなかった。また、圧延中の板形状の推定値と実測値は急峻度推定誤差０．８％以内で良く一致した。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の圧延機を用いることにより、ロールマークを解消することができるとともに、高精度な圧延中の板形状の推定値を得ることができる。
【００２０】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧延機の例の説明図。
【図２】ロールマーク発生率とラップ長およびロール径の関係を示す図。
【図３】板形状の推定誤差とラップ長およびロール径の関係を示す図。
【図４】先行技術の説明図。
【符号の説明】
１…上作業ロール
２…下作業ロール
３…上分割補強ロール（３分割）
４…上分割補強ロール（４分割）
５…下補強ロール
６…圧延材
７…形状検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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