(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延材を圧延する上下一対の作業ロールと、
該作業ロールを夫々支持する上下一対の中間ロールと、
該中間ロールを夫々支持する上下一対の補強ロールと、
該作業ロール及び該中間ロール夫々にベンディング力を付与するロールベンディング装置とを備え、
該圧延材の最大使用板幅をＷmax(mm)とし、前記最大使用板幅を１２００〜１５００の範囲とした場合、
該作業ロールの直径Ｄｗを
３００＋５０×（Ｗmax−１２００）／３００≦Ｄｗ≦３７５＋５０×（Ｗmax
−１２００)／３００
の範囲とし、
該中間ロールの直径Ｄｉを
Ｄｗ≦Ｄｉ≦４５０＋７５×（Ｗmax−１２００）／３００
の範囲とし、
該補強ロールの直径Ｄｂを、
１０００＋１００×（Ｗmax−１２００）／３００≦Ｄｂ≦１３００
＋１００×（Ｗmax−１２００）／３００
の範囲とし、
該作業ロールを回転駆動する作業ロール駆動装置を設けることを特徴とする一般炭素鋼用圧延機。
【請求項２】
請求項１において、
該作業ロールの直径Ｄｗを
３００＋５０×（Ｗmax−１２００）／３００≦Ｄｗ≦３５０＋５０×（Ｗmax
−１２００）／３００
の範囲とすることを特徴とする一般炭素鋼用圧延機。
【請求項３】
請求項１において、
該中間ロールの直径Ｄｉを
Ｄｗ≦Ｄｉ≦４２５＋７５×（Ｗmax−１２００）／３００
の範囲とすることを特徴とする一般炭素鋼用圧延機。
【請求項４】
請求項１において、
該補強ロールの直径Ｄｂを
１０００＋１００×（Ｗmax−１２００）／３００≦Ｄｂ≦１１５０
＋１００×（Ｗmax−１２００）／３００
の範囲とすることを特徴とする一般炭素鋼用圧延機。
【請求項５】
圧延材を圧延する上下一対の作業ロールと、
該作業ロールを夫々支持する上下一対の中間ロールと、
該中間ロールを夫々支持する上下一対の補強ロールと、
該作業ロール及び該中間ロール夫々にベンディング力を付与するロールベンディング装置とを備え、
該圧延材の最大使用板幅をＷmax(mm)とし、前記最大使用板幅を１２００〜１５００の範囲とした場合、
該作業ロールの直径Ｄｗを
３００＋５０×（Ｗmax−１２００）／３００≦Ｄｗ≦３７５＋５０×（Ｗmax
−１２００）／３００
の範囲とし、
該中間ロールの直径Ｄｉを
Ｄｗ≦Ｄｉ≦４５０＋７５×（Ｗmax−１２００）／３００
の範囲とし、
該補強ロールの直径Ｄｂを、
１０００＋１００×（Ｗmax−１２００）／３００≦Ｄｂ≦１３００
＋１００×（Ｗmax−１２００）／３００
の範囲とし、
該作業ロールを回転駆動する作業ロール駆動装置を設けた圧延機を少なくとも一台備えたことを特徴とする一般炭素鋼用タンデム式圧延設備。
【請求項６】
圧延材を圧延する上下一対の作業ロールと、
該作業ロールを夫々支持する上下一対の中間ロールと、
該中間ロールを夫々支持する上下一対の補強ロールと、
該作業ロール及び該中間ロール夫々にベンディング力を付与するロールベンディング装置とを備え、
該圧延材の最大使用板幅をＷmax(mm)とし、前記最大使用板幅を１２００〜１５００の範囲とした場合、
該作業ロールの直径Ｄｗを
３００＋５０×（Ｗmax−１２００）／３００≦Ｄｗ≦３７５＋５０×（Ｗmax
−１２００）／３００
の範囲とし、
該中間ロールの直径Ｄｉを
Ｄｗ≦Ｄｉ≦４５０＋７５×（Ｗmax−１２００）／３００
の範囲とし、
該補強ロールの直径Ｄｂを、
１０００＋１００×（Ｗmax−１２００）／３００≦Ｄｂ≦１３００
＋１００×（Ｗmax−１２００）／３００
の範囲とし、
該作業ロールを可逆回転駆動可能な作業ロール駆動装置を設けることを特徴とする一般炭素鋼用可逆式圧延設備。
【請求項７】
圧延材を圧延する上下一対の作業ロールと、
該作業ロールを夫々支持する上下一対の中間ロールと、
該中間ロールを夫々支持する上下一対の補強ロールとを備え、
該圧延材の最大使用板幅をＷmax(mm)とし、前記最大使用板幅を１２００〜１５００の範囲とした場合、
該作業ロールの直径Ｄｗを
３００＋５０×（Ｗmax−１２００）／３００≦Ｄｗ≦３７５＋５０×（Ｗmax
−１２００）／３００
の範囲とし、
該中間ロールの直径Ｄｉを
Ｄｗ≦Ｄｉ≦４５０＋７５×（Ｗmax−１２００）／３００
の範囲とし、
該補強ロールの直径Ｄｂを、
１０００＋１００×（Ｗmax−１２００）／３００≦Ｄｂ≦１３００
＋１００×（Ｗmax−１２００）／３００
の範囲とした一般炭素鋼用圧延機の圧延方法であって、
該作業ロールを回転駆動し、
該作業ロール及び該中間ロール夫々にベンディング力を付与して該圧延材の板クラウンを制御することを特徴とする圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧延機及び圧延設備並びに圧延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開昭５７−２０２９０８号公報及び特開昭６２−２７５５０８号公報には、圧延技術で、特に冷間圧延設備において、作業ロール及び中間ロールに曲げ力を付与するロールベンディング装置と、少なくとも中間ロールをロール軸方向に移動可能とするシフト装置とを備えた６段圧延機（以下、ＵＣミルと称す。）が記載されている。また、他の圧延機として特開平１−１５４８０７号記載のもの等がある。
【０００３】
特開昭５７−２０２９０８号公報には、中間ロール径を作業ロール径の１.１ 倍以上とすれば、作業ロール及び中間ロールベンダの形状修正可能範囲を明確にする効果があることが記載されている。
【０００４】
特開昭６２−２７５５０８号公報では、補強ロール径の０.３ より小さい作業ロール径を使用するとしている。
【０００５】
特開平１−１５４８０７号公報では、作業ロール径が板幅の０.１５ より小さい圧延機が記載されている。また、中間ロール又は補強ロール駆動となり、作業ロールの横たわみを防止するサポートローラが必要とされる。更に中間ロール及び補強ロール径に関しては、板幅の０.２５ より大きいとしており、最大径の説明がなされていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、制御能力向上を考慮した技術であり、制御能力向上を図ると、設備が複雑化及び大型化し、設備費が増加し経済性に課題を残す。
【０００７】
そして、許容できる小径補強ロールを用いて達成できる板クラウン制御特性と略同等、又はそれ以上の特性を保持しながら、且つ作業ロールを駆動するコンパクトな圧延機及び圧延設備並びに圧延方法の提供が望まれる。
【０００８】
本発明の目的は、適切な板クラウン制御能力を有し、且つコンパクトな圧延機及び圧延設備を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、圧延材を圧延する上下一対の作業ロールと、該作業ロールを夫々支持する上下一対の中間ロールと、該中間ロールを夫々支持する上下一対の補強ロールと、該作業ロール及び該中間ロール夫々にベンディング力を付与するロールベンディング装置とを備え、該圧延材の最大使用板幅をＷmax(mm)とし、前記最大使用板幅を１２００〜１５００の範囲とした場合、該作業ロールの直径Ｄｗを３００＋５０×（Ｗmax−１２００）／３００≦Ｄｗ≦３７５＋５０×（Ｗmax−１２００）／３００の範囲とし、該中間ロールの直径ＤｉをＤｗ≦Ｄｉ≦４５０＋７５×（Ｗmax−１２００）／３００の範囲とし、該補強ロールの直径Ｄｂを、１０００＋１００×（Ｗmax−１２００）／３００≦Ｄｂ≦１３００＋１００×（Ｗmax−１２００）／３００の範囲とし、該作業ロールを回転駆動する作業ロール駆動装置を設けることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（実施例）
以下図面を用い説明する。
【００１１】
まず、本発明の一実施例である６段圧延機（ＵＣミル）の概略構造を示す。図４は一実施例である６段圧延機の側面図を示し、図５及び図６は、図４での夫々II，Ｉ方向における断面矢視図を示す。
【００１２】
図４〜図６に示すように、この６段圧延機は、圧延材１に直接接して圧延する上下一対の作業ロール２と、この作業ロール２を夫々支持する上下一対の中間ロール３と、この中間ロール３を夫々支持する上下一対の補強ロール４とを備えている。作業ロール２及び中間ロール３のロール端には各々軸受箱８及び軸受箱９が取り付けられ、図５に示すように、これらの軸受箱８及び軸受箱９に垂直方向の力を作用させることにより各ロールを撓ませる作業ロールベンディング装置１０及び中間ロールベンディング装置１１が設置されている。そして、補強ロール４の軸受箱６を介して、ハウジング５で支持する構造としてある。
【００１３】
ハウジング５の下部には圧下手段として油圧圧下装置７が設置され、この圧下手段によって下補強ロール４の軸受箱６を上下動させて圧延材１を圧下する。
【００１４】
特に、以下では、作業ロール２のギャップを拡大する方向に撓ませる油圧シリンダ１０ａ及び１１ａをインクリーズベンディング装置（インクリーズベンダ）、逆方向に撓ませる油圧シリンダ１０ｂ及び１１ｂをデクリーズベンディング装置（デクリーズベンダ）と称する。
【００１５】
また、上下一対の中間ロール３は、ロール軸方向に移動可能なようにロールシフト装置が設置されている。このシフト装置の例を図６を用い説明する。図６は、中間ロール３の軸受箱９を支持するシフト支持部材１２、及びこれと継合されたシフト部ヘッド１３と、このシフト部ヘッド１３には片側の中間ロール軸受箱９との結合を自在とするためのフック１４、及び結合シリンダ１５からなるシフト着脱装置が設置されている。更に、シフト部ヘッド１３には、ハウジング５に固定されたシフトシリンダ１６が継合された構造としてある。このような構成とすることにより、シフト着脱装置を着状態にして、シフトシリンダ１６を動作させて、中間ロール３及びシフト支持部材１２を、ロール軸方向で自由な位置に移動させることが可能となる。特に、シフト支持部材１２には、中間ロールベンディング装置１１が内蔵してあるため、作業ロール２をシフトしてもベンディング力の作用点は変わらず、シフトストロークを大きく取ることが出来る構造としている。
【００１６】
更に、本実施例では、図４に示されるように、中間ロール３のロール端には、通常先細りとなる１０００Ｒ程度のチャンファー３ａが付けられている。特に、上記チャンファー３ａの開始点と板端１までの距離を、以下ＵＣδと呼称する。上記チャンファー３ａの開始点が、板端の外側にある場合は前記ＵＣδを正で表し、内側にある場合は負で表すものとする。
【００１７】
以上のような６段ミルにおいて、従来の圧延機と同等又はそれ以上の特性を保持しながら、コンパクトな圧延機を提供するために、本発明者らは、各ロール径の組み合わせ仕様に着目した。このような各ロール径の幅広い組み合わせ状態と、形状制御特性の余裕に関しては、従来考慮されていなかった。これは、形状制御とコンパクト化との双方を考慮していなかったことに起因する。そして、このような検討を形状シミュレーションプログラムにより行おうとすると、諸条件に基づく各ロール径の組み合わせ数が非常に複雑になり、困難であった。本発明は、このような状況下において、諸条件のうち影響の高い要因に着目し且つ種々の条件によって、新規な知見事項を得ることによりなし得たものである。
【００１８】
以下の説明ではレべリング制御等により、板クラウン形状は左右対称に制御されているものとし、圧延前の入側板厚は板幅方向に一定であるとする。また板中央を原点とし、板幅で規格化された規格化座標をｘ（＝−１.０〜＋１.０）とし、これを用いて圧延後の出側板厚分布関数をｈ(ｘ)で表す。この時、圧延後の板クラウン形状を表す板クラウン関数Ｃ(ｘ)を、
Ｃ(ｘ)＝ｈ(ｘ)−ｈ(０)                                        （１）
で定義する。即ち、以下板クラウンと言えば、板幅中央を基準とした板厚ｈ(０)と、板幅ｘでの板厚ｈ(ｘ)との板厚偏差を意味する。従って、板中央部より板幅ｘでの板厚が薄い場合、その点での板クラウンＣ(ｘ)は、負で表されることになる。特に、作業ロール及び中間ロールベンディング力（Ｆｗ，Ｆｉ）が作用していない時の板クラウンを基準板クラウンと呼び、この板クラウン関数をＣb(ｘ) で表す。上記の基準板クラウン関数Ｃb(ｘ) は、左右対称圧延が仮定されているため、ｘの遇関数で表すことが出来る。このような関数は、以下の（２）式に示すような２次及び４次式の和で、簡単に近似されることは周知である。
【００１９】
Ｃb(ｘ)＝Ａb2×ｘ2＋Ａb4×ｘ4                                 （２）
ここでＡb2及びＡb4は２次及び４次式の係数であり、各ロール径，板厚，圧延荷重等の圧延条件で決まる定数である。以下上記の２次及び４次式の係数を、基準板クラウンの２次成分及び４次成分と言う。特に板端ではｘ＝±１.０ であることから、前記係数は板端での２次及び４次成分の最大板クラウン量（μ）を意味する。またロールベンダで板クラウンを制御しない状態では、一般に板端に向かうほど出側板厚は薄くなる（凸形状）ため、（２）式の係数Ａb2及びＡb4は負となる。
【００２０】
これに対し、ＵＣミルにおける作業ロール及び中間ロールベンディング力
（Ｆｗ，Ｆｉ）が、板クラウンに与える影響関数を、各々Ｃw(ｘ)及びＣi(ｘ)とする。このようなロールベンディング力の板クラウンに与える効果は、各ロールベンディング力に略比例していると考える。また、各ロールベンディング力の板クラウンに与える効果を、基準板クラウンの場合と同様に２次及び４次式の和で近似すると考える。
【００２１】
そこで、各ロール径で略定まる作業ロール及び中間ロールの最大ベンディング力を各々Ｆｗmax，Ｆｉmaxとし、これを用いて規格化したベンディング力を各々ηw（＝Ｆｗ／Ｆｗmax），ηi（＝Ｆｉ／Ｆｉmax）で表し、各ロールベンダの影響関数Ｃw(ｘ)及びＣi(ｘ)を、
Ｃw(ｘ)＝ηw×（Ａw2×ｘ2＋Ａw4×ｘ4）                        （３）
Ｃi(ｘ)＝ηi×（Ａi2×ｘ2＋Ａi4×ｘ4）                        （４）
で考える。ここで２次及び４次式の各係数Ａw2，Ａw4等は、（２）式と同様に圧延条件で決まる定数であり、以下各ロールベンダの２次及び４次成分と呼称する。また各規格化ロールベンディング力は、板端に向かうほど出側板厚を厚くする作用方向（凹形状）を正として、以下インクリーズ方向（インクリーズベンダ）と呼ぶ。逆をデクリーズ方向（デクリーズベンダ）と呼び、ηw，ηiは負で表す。正確に言えば（３）及び（４）の各係数は、インクリーズ及びデクリーズ方向でその特性が異なるが、その違いは僅かであること、及び以下では主にインクリーズ方向での制御特性を検討するため、この方向での係数値を用いるものとする。
【００２２】
以上により（３），（４）式の各係数は、最大インクリーズベンディング力
ηw＝ηi＝＋１.０ を各々単独に作用させた時、板端ｘ＝±１.０ に生じる２次及び４次成分の板クラウン量を表している。従って一般的には、（３），（４）式の係数Ａw2，Ａw4及びＡi2は正となるが、計算条件によっては、Ａi4及びＡw2は正または負となり得る。
【００２３】
更に各ロール径で略定まる最大ベンディング力Ｆmaxは、ロールネック部の許容応力σで規制され、与えられたロール径Ｄの自乗に略比例する。これはロール径Ｄに対し、ロールネック径ｄは略比例し、例えばｄ＝０.６×Ｄ 程度となる。これに対しロールネック部の曲げ応力σは、そこに作用する曲げモーメントをＭとすると、σ∝Ｍ／ｄ3 ∝Ｍ／Ｄ3 である。また曲げモーメントＭは、最大ベンディング力Ｆmaxの作用点とロールネックまでの距離をＬとすると、Ｌは略ロール径Ｄに比例した寸法となる。従って、σ∝Ｆmax／Ｄ2である。これより最大ベンディング力Ｆmaxとロール径Ｄの関係は、Ｆmax∝Ｄ2と略比例することになる。上記の比例定数は、設計の経験値から鍛鋼ロールの場合、略０.５ 程度である。以下では作業ロール及び中間ロール共簡単に
Ｆmax＝０.５×Ｄ2／１０００                                   （５）
とする。但し、Ｄ（mm）は作業ロール及び中間ロールの直径とし、この時（５）式の最大ベンディング力Ｆmax(ton）は、ロール一本分での値である。
【００２４】
以下では、上記の形状特性モデル式での、２次及び４次式の係数を求める方法に関して説明する。一般の板クラウン形状は、図４０に模式的に示すように、板端近傍で急激に板厚が減少する、所謂エッジドロップ領域が存在する。この領域は、一般に（２）〜（４）式で示すような最大４次式での近似は、誤差が大きく問題となる場合がある。従って、（２）〜（４）式での係数は、上記のエッジドロップ領域を除いた領域での、板クラウンデータを用いて決定する。本検討で用いた近似板クラウン範囲は、全板幅の略９０％区間とした。従って、（２）〜（４）式における板端での各２次及び４次成分量は、前記全板幅の略９０％区間の板クラウンデータを用いて決定された係数による外挿量となる。しかしこれにより、板クラウン特性を問題なく表せることは、十分に確認済みである。上記近似区間での板クラウン形状データを用いて、例えば（１）式の基準板クラウン関数の各係数を求める場合は、作業ロール及び中間ロールの各ベンディング力を零とした板クラウンの近似区間データを用いて、（２）式が最適に適合するように、周知の方法により各係数を定めればよい。また例えば（３）式の作業ロールベンダに関する各係数を求める場合は、ηw＝０の板クラウンを基準として、ηw＝＋１.０ の時の板クラウンとの差をとり、これを前記近似区間で最適近似し、各係数を決定する。
【００２５】
以上で構成されたモデル式（２）〜（４）により、制御後の板クラウンＣ(ｘ)は、十分に広い範囲で略重ね合わせが可能であり、
Ｃ(ｘ)＝Ｃb(ｘ)＋Ｃw(ｘ)＋Ｃi(ｘ)
＝（Ａb2＋ηw×Ａw2＋ηi×Ａi2）ｘ2＋（Ａb4＋ηw×Ａw4＋ηi
×Ａi4）ｘ4                                           （６）
と表せる。上記（６）式右辺の２次及び４次式の各係数に対し、各規格化ベンディング力をηw＝ηi＝１.０として、
ＭＡＲ(Ａ２)＝Ａb2＋Ａw2＋Ａi2                                （７）
ＭＡＲ(Ａ４)＝Ａb4＋Ａw4＋Ａi4                                （８）
と置く。上記のＭＡＲ(Ａ２）及びＭＡＲ(Ａ４）は、作業ロール及び中間ロールの最大インクリーズベンディング力を作用させた状態で、圧延機システムが持つ板クラウン形状制御能力の、２次及び４次成分に対する制御余裕の程度を表していると言える。従って上記の値が負になる場合は、各々の制御成分に対する制御能力が不足していることになる。以下では、上記パラメータＭＡＲ(Ａ２)及び
ＭＡＲ(Ａ４)を２次及び４次成分余裕と呼称する。またコンパクトな圧延機を提供するためには、各種ロール径の最適な組み合わせ条件を明らかにすることが重要であると述べた。これを実施するため、各種圧延条件下における前記２次及び４次成分余裕特性を調べ、好適なロール径の組み合わせ条件を、以下で明らかにする。
【００２６】
前記２次及び４次成分余裕特性を調べるために用いた、板クラウンシミュレーション条件を表１に示す。
【００２７】
【表１】
0004172214.tif 000002
【００２８】
これに示すように、想定した最大板幅は１２００及び１５００mmの２種類とし、これに応じて圧延機のロール面長は１４００及び１６００mmとした。最大板幅で検討する理由は、一般に板幅が広いほど形状制御が難しくなるため、この時の特性を重点的に検討するためである。上記２種類の最大板幅条件に対し、各々別々に２種類の板厚条件を想定しシミュレーションを実施した。板厚条件（Ａ）は、比較的出側板厚が厚く圧延荷重が小さい場合を、これに対して板厚条件（Ｂ）は、板厚条件（Ａ）よりも出側板厚が薄く、圧延荷重が高い場合を想定している。特に、各板厚条件における作業ロール径と圧延荷重との関係を、図７に示す。図７で明らかであるが、入・出側板厚条件を一定としているため、作業ロール径によって圧延荷重が異なっている。これは作業ロール径を変えても、同一の入・出側板厚条件を用いて比較検討するためである。また各ロール径に関しては、幅広い範囲での組み合わせ条件を用いて検討するものとし、これらの条件は、計算結果の説明で順次明らかにする。また中間ロールのシフト位置は、一般には略ＵＣδ＝０又はプラス方向に数十mm程度で設定される事が多い。今回のシミュレーションでは、一律ＵＣδ＝０で与えた。また各ロールとも初期クラウンは与えず、ストレートロールとした。以下表１の条件を、最大板幅１２００mm及び1500mmの場合を、各々４幅ミル相当及び５幅ミル相当と呼び、板厚条件（Ａ）及び（Ｂ）の場合を、各々軟質材及び硬質材条件と呼称する。上記の条件は、本発明が対象とする通常の冷間リバース圧延設備、及びタンデム圧延設備用圧延機の、所謂リダクション圧延設備を想定している。
【００２９】
以下シミュレーション結果に関し、順次説明する。
【００３０】
２次成分余裕について、図８は、補強ロール径Ｄｂ＝１３００mmとし、軟質材５幅ミル相当の条件で計算した２次成分余裕の例を示す。図８の横軸は作業ロール径及び縦軸は中間ロール径とし、２次成分余裕の等しい点を結んだ等高線を、２.５μ の標高差で図示している。以下このような図を、２次成分余裕特性図と呼ぶ。本図から２次成分余裕を最大とする、ある作業ロールと中間ロール径の組み合わせの存在することが直ちに分かる。このような特性は、膨大なシミュレーションを行うことにより、発明者らによって始めて見出されたものである。
【００３１】
上記２次成分余裕特性図上における同一等高線上の点、例えば同図中のＰ１〜Ｐ４で示されたロール径の組み合わせ点は、略同じ程度の２次成分余裕を有していることになる。従って、同じ程度の２次成分余裕特性を保持しながら、コンパクトな圧延機を提供する場合、Ｐ３で示されるロール径の組み合わせが好適であると言える。以上のような基本的な観点から、どのようにして好適なロール径の組み合わせ範囲を決定するかに関し、以下で説明する。
【００３２】
今、図８上のロール組み合わせ領域を、等高線群の略中央を通る水平及び垂直線Ｘ，Ｙで４分割する。本例では、中間ロール径が４５０mmの点と、作業ロール径が３７５mmの点を通る線で分割してある。またこのときに出来る４つの分割領域を、同図上に示すように第一領域〜第四領域と名づける。このように分割された４つの領域内には、略同一の２次成分余裕を持つロール径の組み合わせ点が、各々に存在する。この内、第三領域とすることが望ましい。つまり、最も圧延機をコンパクトに出来る領域が第三領域である。
【００３３】
以上より一般的な考え方として、２次成分余裕等高線群の略中央を通る２本の直線により２次成分余裕特性図を４つの領域に分割した時、第三領域におけるロール組み合わせ範囲が、圧延機のコンパクト化に対し非常に好適であると言える。逆に、上記の第三領域でのロール径の組み合わせとすれば、他の領域でのロール組み合わせ特性と略同等な２次成分余裕を持たせ、且つ圧延機を好適にコンパクト化できることが分かる。以上は、２次成分余裕特性から考えた場合である。
【００３４】
次に、４次成分余裕特性に関し説明する。図９は図８と同一条件で、作業ロール径をパラメータとして、横軸に中間ロール径を、縦軸に４次成分余裕量を示したものである。本図より作業ロール径に係らず、中間ロール径が略４５０mm以上の場合、殆ど４次成分余裕量は変化しないことが分かる。これより４次成分余裕特性からは、中間ロール径を４５０mm以上としても４次成分余裕量は増加せず、逆に圧延機のコンパクト化を阻害すると言える。しかも上記中間ロール径は、前記第三領域における中間ロール径の最大径と略一致している。これは、２次成分余裕特性図から中間ロールの最大径を決定することは、４次成分余裕特性から見ても妥当であることを示している。つまり、４次成分余裕特性を考慮すると前記第三領域とすることが望ましい。更に本図から、作業ロール及び中間ロール径が小径な程、４次成分余裕も大きくなることが分かる。従って、作業ロール及び中間ロールを小径化した第三領域の方が、４次成分余裕量に関しては、他の領域を使用するよりも有利であると言える。このような４次成分は、２次成分と比較してより板端付近で強く作用する特性を持つ。つまり、第三領域のロール径組み合わせ範囲を使用した方が、エッジドロップ及びサーマルクラウン制御に対しても効果的であることを意味する。
【００３５】
但し、作業ロール径に比べて中間ロール径を過度に小径化した場合、別の課題が発生する。一般的に、中間ロールベンダは２次的な板クラウン成分を制御し、作業ロールベンダでは板クラウンの高次成分を制御する、という考え方がある。これは、各ロールベンダの板クラウンに及ぼす役割を明確にし、実際の制御をやり易くするためである。このためには、中間ロールベンダの２次成分制御量は、作業ロールベンダの２次成分制御量と略同等、又はより大きいことが好ましい。従って、作業ロールベンダと中間ロールベンダの２次成分制御量の比（＝Ａw2／Ａi2）を考えた場合、この値が１.０ を大きく超えないことが望まれる。これを検討するために図８と同一条件で、前記２次成分制御量の比（以下２次成分比）の特性を、図１０に示した。図１０は、横軸を作業ロール径及び縦軸を中間ロール径とし、２次成分比が等しくなる等高線を、標高差０.２ ピッチで表したものである。但し、各ロール径の組み合わせ範囲は、図８での略第三領域とし、同図中の直線Ｌで作業ロール径と中間ロール径が等しい点を示した。以下このような図を、２次成分比特性図と呼称する。本図より、直線Ｌの線上で作業ロール径が３７５mm以下の場合は、前記２次成分比は略１.２ 以下となっていることが分かる。従って、実際の制御のやり易さを考えた場合は、中間ロール径は作業ロール径と等しいか、または大きい方が好ましいと言える。以上より、中間ロール径の使用範囲に関しては、作業ロール径以上と規制する。図８に示した直線Ｌは、上記中間ロール径と作業ロール径とが等しい点を図示したものである。従って、好ましいロール径の組み合わせ範囲は、前記第三領域で且つ直線Ｌより上側の範囲となる。
【００３６】
更に、圧延機の操業安定性を考えた場合は、作業ロール駆動が望ましい。これに対し作業ロールを小径化した場合、駆動系の強度から必要な圧延トルクを直接作業ロールに伝達できない場合がある。この時には、中間ロールを駆動することになる。従って作業ロールに必要な圧延トルクは、中間ロールと作業ロール間の摩擦で発生する接線力で与えられる。前記作業ロールに発生する接線力は、作業ロールを水平方向に撓ませる作用を引き起こす。このことは圧延トルク変動などの外乱により、水平方向の撓み量が変動することを意味し、安定した操業を阻害したり、形状に悪影響を及ぼす要因となる。これを極力防止するため、多くの場合例えば特開平５−５０１０９号公報（ＵＳ５４０６８１７）に示されているような、作業ロールにオフセット機構やサポートロールを設置したりすることになる。しかしこの場合は構造が複雑となり、製造コストが高くなるという課題がある。更にこのような圧延機を、繰り返し逆方向に圧延する所謂リバース圧延設備に適用した場合、圧延方向に応じてオフセット位置を変更する必要が生じる。これは圧延設備の生産量を低下させるばかりでなく、オフセット位置の変更に伴う圧下位置調整等の再設定等が必要となり、圧延操業を難しくする課題もある。
【００３７】
上記作業ロール駆動の限界は、一般に駆動系スピンドルの疲労強度で決定される。また必要な圧延トルクは、一般に板厚が厚い所での圧延程大きくなる。例えば、ソルブル圧延油を用いた一般炭素鋼の圧延を想定し、作業ロール径を３００mm、板幅を１２００mmとし、入側板厚を４mm、圧下率を５０％とすると、この時の圧延トルクはロール一本当たり約９.５ｔ・ｍ となった。また前記作業ロールを駆動するスピンドルの疲労強度で許容される伝達トルクは、約１０.０ｔ・ｍ である。従って、この場合の最小作業ロール径は、作業ロール駆動の制約から
３００mm以上とするのが良い。
【００３８】
以下では、上記のような特性が補強ロール径，軟質又は硬質材での圧延、及び最大使用板幅を変えた場合、同様に成立するか否か検討する。図１１〜図１３に軟質材での圧延を示し、図１４〜図１７に硬質材の圧延を示す。夫々４幅ミル相当とした時の２次成分余裕特性図を示している。但し、補強ロール径Ｄｂは、各々図中に示した値としている。また図中の第三領域における斜線部は、図８と同じ領域を示している。これらの図より軟質材及び硬質材共に、補強ロール径を小径にするほど、
１）２次成分余裕量は減少する。
【００３９】
２）２次成分余裕の極大点領域は、作業ロール及び中間ロール径の大径側の組み合わせ領域に移動する傾向が見られるが、補強ロール径が１０００mmまでは、それ程大きな変化ではない。しかし硬質材でＤｂ＝８５０mmの場合、上記極大点領域は、大きく大径側に移動する。
【００４０】
これより補強ロール径が少なくとも１０００mmまでは、図中の斜線領域で得られる２次成分余裕量は、他の領域で得られる余裕量と略等しい余裕量を包含している。従って上記補強ロール径が許容できれば、前記第三領域における斜線部のロール径組み合わせ範囲が、他の領域と略同等な２次成分余裕量を持ち、且つ圧延機のコンパクト化に好適であると言える。
【００４１】
これに対し、図１７に示すように硬質材でＤｂ＝８５０mmとした場合、例えば第一領域で得られる余裕量を、前記斜線部領域がカバーしているとは言い難い。このような場合は、三者の組み合わせが不適当であり、圧延機のコンパクト化に役立たないことを意味している。従って、２次成分余裕特性から言えば、補強ロール径は１０００mm以上が好ましいと言える。更に補強ロール径の組み合わせをも含めた、圧延機のコンパクト化に関する検討は後述する。
【００４２】
以上は、２次成分余裕特性からの説明であった。以下では、４次成分余裕特性に関し説明する。図１８，図１９は軟質材及び硬質材の場合の４次成分余裕特性を、横軸に作業ロール径を取り、中間ロール径Ｄｉをパラメータとして示した。また、図中の実線及び点線は、Ｄｂ＝１３００及び１０００mmの場合である。本図より明らかに、作業ロール径及び中間ロール径が小径である程、４次成分余裕は大きくなっている。更に、中間ロール径を４５０mm以上としても、４次成分余裕は殆ど変化しない。以上のような特性は、少なくとも補強ロール径が１０００mm以上の場合、大きな相違は見られない。従って本特性からも、中間ロール径は４５０mm以下が好適であると言える。
【００４３】
また図２０及び図２１に、補強ロール径を１０００mmとした時の、軟質材及び硬質材における２次成分比特性図を示す。図１０と図２０の軟質材の場合を比較すると、両者は殆ど同一の特性となっている。これから２次成分比特性に関しては、補強ロール径の影響を殆ど受けないことが分かる。これに対し図２０と図２１を比較すると、明らかに硬質材の方が２次成分比は小さくなっている。従って２次成分比特性に関しては、軟質材の場合で検討しておけば良いと言える。以上により図２１から、中間ロール径と作業ロール径の等しい直線Ｌ以上とすれば、作業ロール径が３７５mm以下の場合の２次成分比は略１.２ 以下となっている。これより先の説明と同じ理由で、中間ロール径は作業ロール径と等しいか、大きい領域を組み合わせ使用範囲とする。
【００４４】
但し実際の圧延機では、各ロールの最小及び最大径の使用範囲を、略１０〜１５％程度許容することが多い。従って、この使用最大作業ロール径を３００〜３７５mmの範囲内で決定した場合、最小中間ロール径は前記で決定された使用最大作業ロール径と略等しいか、それ以上にすることが望ましいことになる。
【００４５】
以上の説明を纏めると、補強ロール径が少なくとも１０００mm以上の場合、作業ロールと中間ロール径の組み合わせ領域を第三領域とする。これにより、決定された補強ロール径に対して得られる２次成分余裕に関しては他の領域を用いた場合と同程度、４次成分余裕に関しては他の領域以上の特性が得られ、且つコンパクトな圧延機の提供が可能になる。更に、圧延操業の安定性から作業ロール駆動とする為に、作業ロール径は３００mm以上とし、各ロールベンダの制御をやり易くする観点からは、中間ロール径は作業ロール径と等しいか、またはより大きい範囲とする。以上より補強ロール径が１０００mm以上の場合、２次成分余裕特性図上に示した斜線領域が、コンパクトな圧延機を提供するのに好適な範囲であることが理解された。更に最小中間ロール径に関しては、３００〜３７５mmの範囲内で決定された使用最大作業ロール径と略等しいか、これ以上とすることが望ましい。これにより作業ロール及び中間ロールベンダの、板クラウンに及ぼす役割を明確にし、実際の制御を更にやり易くなる。例えば、使用最大作業ロール径を３７５mmとした場合は、最小中間ロール径は３７５mm以上とすることが好ましい。
【００４６】
更にコンパクト化を図るためには、補強ロール径を小径にすれば良い。以下、この限界に関して説明する。
【００４７】
図２２，図２３は作業ロール径を３５０mmとして、横軸に補強ロール径とし中間ロール径をパラメータとした時の、２次及び４次成分余裕を示したものである。また図２２は軟質材、図２３は硬質材の特性を示す。本図より補強ロール径を小さくすると、２次成分余裕は減少し、４次成分余裕は逆に増加することが分かる。更に補強ロール径を１３００mm以上としても、何れの場合も２次及び４次成分余裕は大きく変化してない。従って、コンパクトな圧延機を提供するためには、補強ロール径は１３００mm以下とする。これに対し図２３の硬質材では、補強ロール径が８００mmで中間ロール径が３５０mm以下の場合、２次成分余裕が殆ど零又は負となっている。これは２次成分の制御が、十分にできないことを意味する。このような２次成分余裕量は、中間ロール径との組み合わせにより異なるが、補強ロール径が９００mm以上であれば、何れの４次成分余裕量も正となっている。従って補強ロール径は、４次成分余裕特性から考えれば、９００mm以上で良い。但し、２次成分余裕特性から言えば、先に述べた通り補強ロール径は1000mm以上が好ましく、これより補強ロール径は１０００mm以上とする。
【００４８】
以上の説明は、最大板幅を１２００mmとした４幅ミル相当の場合であった。以下では、最大板幅を１５００mmとした５幅ミル相当での場合の説明をする。図２４〜図３１に、５幅ミル相当での２次成分余裕特性図を示す。図２４〜図２７は軟質材の場合であり、図２８〜図３１は硬質材の場合を示す。尚補強ロール径は、各図に各々示した。本図で明らかなように、この場合２次成分余裕特性の極大領域が、４幅ミル相当の場合より作業ロール及び中間ロールの大径側に移動することを除けば、特徴的な特性は大差ないと言える。そこでこの場合の第三領域として、中間ロール径を５２５mm以下３５０mm以上、作業ロール径を４２５mm以下３５０mm以上とし、Ｄｉ≧Ｄｗとした領域を斜線で図示した。上記の第三領域の取り方は、４幅ミル相当での考え方と同一である。即ち、Ｄｗ＝４２５mm及びＤｉ＝５２５mmの領域分割線は、２次成分余裕等高線群の略中央部を通る点である。但し、補強ロール径が１０００mmの時は、上記中央部より外れた所に位置しているが、この場合は補強ロール径が過小であることを示している。
【００４９】
また作業ロール径の最小径は、形状制御特性から決定した。一般に板幅が広く作業ロール径が小径である場合、作業ロールベンダの２次成分が負になることがある。一例として、図３２に作業ロールベンダの影響係数関数を示した。条件は作業ロール径を３２５mm、中間ロール及び補強ロール径を各々５００，１１５０mmとし、硬質材の場合で計算した。この時の作業ロールベンダの２次及び４次成分は、各々Ａw2＝−１０.２１μ，Ａw4＝１３６.４２μであった。図３２には、２次及び４次成分を求めた時の板クラウンデータと、実線で上記係数を用いて計算された曲線を同時に示している。本図ではスケーリングの関係で分かり難いが、板中央部の影響係数関数値は負となっている。即ち、作業ロールベンディング力をインクリーズ方向に増加させると、板中央部は凸形状を発生させるような作用が生じると言える。このような場合は、複合伸びの板形状が発生しやすく、また形状制御が難しいものになる。そこで５幅ミル相当の場合、作業ロール径は上記を考慮して３５０mm以上とする。
【００５０】
また４次成分余裕特性を、横軸を中間ロール径とし作業ロール径をパラメータとして、図３３，図３４に示す。図３３は軟質材の場合、図３４は硬質材の場合を示す。本図より５幅ミル相当の場合、中間ロール径を略５２５mm以上としても４次成分余裕は殆ど変わらず、この意味でこれ以上大径化する必要性はないといえる。逆にこれ以下とすることが、４次成分余裕を増加するためには有利である。
【００５１】
更に図３５に、２次成分比特性の一例を示す。条件は補強ロール径を１１５０mmとし、軟質材の場合を示す。本図より、直線Ｌの線上で作業ロール径が４２５mm以下の時は、前記２次成分比は略１.１ 以下となっている。従って、実際の制御のやり易さを考え、中間ロール径の使用範囲は、４幅ミル相当と同様に作業ロール径以上とする。但し最小中間ロール径に関しては、前記作業ロール径の範囲（＝３５０〜４２５mm）で決定された最大作業ロール径と略等しいか、これ以上とする方が望ましいことは、４幅ミル相当での場合と同様である。
【００５２】
以上より５幅ミル相当の場合でも、許容できる補強ロール径を決定した場合、作業ロールと中間ロール径の組み合わせ領域を、第三領域とすることにより、２次成分余裕に関しては他の領域と同程度、４次成分余裕に関しては他の領域以上の特性が得られ、且つコンパクトな圧延機の提供が可能になることが理解された。即ち、少なくとも補強ロール径が１１５０mm以上の場合は、図２４〜図３１の２次余裕特性図上に示された斜線部の領域が、圧延機のコンパクト化に対し、非常に好適であると言える。
【００５３】
更にコンパクト化を図るためには、補強ロール径を小径にすれば良く、以下この点に関して説明する。図３６，図３７は作業ロール径を４００mmとして、横軸に補強ロール径とし中間ロール径をパラメータとした時の、２次及び４次成分余裕を示したものである。また図３６は軟質材、図３７は硬質材の特性を示す。本図より補強ロール径を小さくすると、２次成分余裕は減少し、４次成分余裕は逆に増加する特性は、４幅ミル相当と同様である。更に補強ロール径を１４００mm以上としても、何れの場合も２次及び４次成分余裕は大きく変化しない。従って、コンパクトな圧延機を提供するためには、補強ロール径は１４００mm以下とする。また図３７の硬質材では、補強ロール径が１０００mmで中間ロール径が350mmの場合、２次成分余裕は負となっている。これは２次成分の制御が、十分にできないことを意味する。このような２次成分余裕量は、中間ロール径との組み合わせにより異なるが、補強ロール径が１１００mm以上であれば、何れの２次成分余裕量も正となっている。従って補強ロール径は１１００mm以上とする。
【００５４】
以上を纏めると、最大使用板幅が１２００mmの場合、ロール径の使用組み合わせ条件は、
１）作業ロール径Ｄｗは、３００mm以上且つ３７５mm以下。
【００５５】
また上記１）の範囲内で決定された使用最大作業ロール径をＭＡＸ(Ｄｗ)とすると、
２）中間ロール径Ｄｉは、４５０mm以下且つＤｉ≧ＭＡＸ(Ｄｗ)を満たす範囲。
【００５６】
３）補強ロール径Ｄｂは、１０００mm以上且つ１３００mm以下。
【００５７】
更に、最大使用板幅が１５００mmの場合は、
４）作業ロール径Ｄｗは、３５０mm以上且つ４２５mm以下。
【００５８】
また上記４）の範囲内で決定された使用最大作業ロール径をＭＡＸ(Ｄｗ)とすると、
５）中間ロール径Ｄｉは、５２５mm以下且つＤｉ≧ＭＡＸ(Ｄｗ)を満たす範囲。
【００５９】
６）補強ロール径Ｄｂは、１１００mm以上且つ１４００mm以下。
となり、上記範囲が好適であると言えた。
【００６０】
以上の関係を以下の記号を用いて、数式で表す。
【００６１】
Ｗmax：使用最大板幅（mm）
ＤｗＭａｘ（ＤｗＭｉｎ）：使用最大板幅がＷmaxの時の、最大（最小）作業ロール径（mm）
ＤｉＭａｘ（ＤｉＭｉｎ）：使用最大板幅がＷmaxの時の、最大（最小）中間ロール径（mm）
ＤｂＭａｘ（ＤｂＭｉｎ）：使用最大板幅がＷmaxの時の、最大（最小）補強ロール径（mm）
とすると、条件１）及び４）から作業ロールの最小及び最大ロール径は、使用最大板幅Ｗmaxを変数として、
ＤｗＭａｘ＝３７５＋５０×（Ｗmax−１２００）／３００         （９）
ＤｗＭｉｎ＝３００＋５０×（Ｗmax−１２００）／３００       （１０）
同様に最大及び最小補強ロール径に関しては、条件３）及び６）より、
ＤｂＭａｘ＝１３００＋１００×（Ｗmax−１２００）／３００   （１１）
ＤｂＭｉｎ＝１０００＋１００×（Ｗmax−１２００）／３００   （１２）
最大及び最小中間ロール径に関しては、条件２）及び４）より、
ＤｉＭａｘ＝４５０＋７５×（Ｗmax−１２００）／３００       （１３）
ＤｉＭｉｎ＝ＭＡＸ(Ｄｗ)                                    （１４）
と表せる。但しＭＡＸ(Ｄｗ)は、（９）及び（１０）式の範囲内で決定された、使用最大作業ロール径とする。
【００６２】
上記の関係を、横軸を最大使用板幅とし、縦軸を各最大及び最小ロール径としたグラフを、図１及び図２の実線で示す。図中の直線Ａは（１０）式の最小作業（中間）ロール径、直線Ｂは（９）式の最大作業ロール径、直線Ｃは（１３）式の最大中間ロール径、直線Ｄ及びＥは（１２）及び（１１）式の最小及び最大補強ロール径を表す。以上より、最大使用板幅が指定された場合、作業ロール径の使用範囲は図１の直線Ａ以上且つＢ以下の範囲で決定し、中間ロール径の使用範囲は（１４）式で決定される最小ロール径以上且つＣ以下とし、補強ロール径の使用範囲は、Ｄ以上且つＥ以下となる。このようなロール径の組み合わせ範囲を使用すれば、２次成分余裕特性に関しては選択された補強ロール径で達成できる特性と略同等、４次成分余裕特性に関しては同等またはそれ以上の特性とし、且つコンパクトな圧延機の提供が可能になることは、これまでの説明から明らかである。更に各ロール径の使用範囲を、上記範囲内に限るように決定することは重要である。これにより各ロール径の全使用組み合わせ範囲において、前記特性を維持し且つコンパクトな圧延機の提供が可能となるからである。
【００６３】
更に、圧延機をコンパクト化することを、以下で検討する。先にも述べた通り、実際の圧延機における各ロール径の使用範囲は、略１０〜１５％を許容することが多い。これを以下では、略１５％許容するものと想定する。従って、４幅及び５幅ミル相当の場合の使用最小作業ロール径を各々３００及び３５０mmとした場合、この時の最大使用ロール径は各々３００×１.１５ 〜３５０mm及び３５０×１.１５ 〜４００mmとなる。但し、数値は適当に丸めた値としている。図１の点線Ｂ′は、上記２点を通る直線を表す。この時の使用最大作業ロール径を
ＤｗＭＡＸとして式で表せば、
ＤｗＭＡＸ＝３５０＋５０×（Ｗmax−１２００）／３００      （１５）
となる。また中間ロールの使用最大ロール径ＤｉＭＡＸは、条件１）及び４）の最大作業ロール径に対しても、常に条件２）及び５）が成立するように選ぶと、４幅及び５幅ミル相当の場合各々、３７５×１.１５ 〜４２５mm及び４２５×１.１５ 〜５００mmとなる。上記の２点を通る直線Ｃ′を、図１の点線で示した。上記直線を式で表せば、
ＤｉＭＡＸ＝４２５＋７５×（Ｗmax−１２００）／３００       （１６）
同様に補強ロールの使用最大ロール径ＤｂＭＡＸは、条件３）及び６）の最小ロール径を用い各々、１０００×１.１５ 〜１１５０mm及び１１００×１.１５ 〜１２５０mmとなる。図２の点線で示された直線Ｅ′は、上記の２点を通る直線を示している。同様に上記を式で表すと、
ＤｂＭＡＸ＝１１５０＋１００×（Ｗmax−１２００）／３００   （１７）
となる。各ロールの使用最大ロール径を、以上の点線で表したロール径とすれば、更にコンパクトな圧延機の提供を可能にすることは、自明である。従ってこの場合の使用ロール径の組み合わせ範囲は、作業ロール径に関しては直線Ａ以上且つＢ′以下、中間ロール径に関しては直線Ｂ以上且つＣ′以下、及び補強ロール径に関しては直線Ｄ以上且つＥ′以下、で決定されることになる。上記は、各ロールの使用範囲を１５％とした時の、極限に近いコンパクト化されたミル仕様を与えていると言える。
【００６４】
以上は、各使用ロール径の小径化による、圧延機のコンパクト化を説明した。更に、各使用ロール径を小径化すれば、ミルハウジングもコンパクトになることは当然である。これにより、ミルハウジングの製作コストの低減等が可能になる。またミルハウジングの長さを短くすれば、工場建て屋の必要高さも低くすることが出来る。即ち通常ミルハウジングの搬入・据付に必要な高さは、工場建て屋の高さとして最低限必要となる。これに対しミルハウジングの長さを短くすれば、前記必要高さも低くできる。これにより、工場建て屋建設費の低減が可能となる。更に、輸送費等の低減が図れることは、当然である。また、荷重変動も小さく、ハウジングの振動抑制が可能である。
【００６５】
以上よりミルハウジング長さを短くすることは、トータル的なプラント建設費の低減に寄与する所が大であるといえる。このようなミルハウジングの長さは、各ロール径の和に略比例することは明らかである。従って前記各ロール径の和は、ミルのコンパクト化を表す好適な指標（以下、コンパクト化指標）となる。そこで、（１５）〜（１７）式によりこれらを加え合わせ、前記コンパクト化指標Ｓを考えれば、
Ｓ＝１９２５＋２２５×（Ｗmax−１２００）／３００           （１８）
となる。上記（１８）式のコンパクト化指標Ｓは、明らかに各ロールの使用範囲を１５％とした時の、極限に近いコンパクト化されたミルでの値である。従って、圧延機コンパクト化の尺度であるコンパクト化指標Ｓは、（１８）式以下が望ましい。上記１８式のグラフを、図３の直線Ｓで示した。但しこの場合、各ロール径は（９）〜（１４）式の範囲内で、選ぶものとする。従って、この時の最大作業ロール径と最大中間ロール径の和は、（９）式及び（１３）式の和となり、同様に図３の実線Ｂ＋Ｃで示す。更にこれをコンパクト化する場合は、（１５）式と（１６）式を加え合わせれば良く、これを図３の点線Ｂ′＋Ｃ′で示す。このようにすれば、コンパクト化指標を極力小さく抑え、且つ２次及び４次成分余裕特性に関して、選択された補強ロール径で達成できる特性と略同等、またはそれ以上の特性を保持できる、圧延機の提供が可能となる。但し、上記コンパクト化指標Ｓは、（１０）式，（１２）式及び（１４）式で定まる最小中間ロール径の和以上となることは当然である。
【００６６】
また上記コンパクト化指標Ｓは、既設の例えば４段圧延機を６段圧延機に改造する時に、本質的に重要なものとなる。即ち、改造費を極力低減するためには、既設圧延機のハウジングを流用することが効果的である。このためには、既設圧延機のコンパクト化指標Ｓと改造後の６段圧延機のコンパクト化指標Ｓは、略同じか又は小さいことが必要となる。本発明によれば、６段圧延機のコンパクト化指標Ｓを極力小さく抑え、且つ２次及び４次成分余裕特性に関して、選択された補強ロール径で達成できる特性と略同等、またはそれ以上の特性を保持できるため、特に前記改造のためには好適であると言える。
【００６７】
以上の説明では、各ロールには全てロールクラウンを付けず、ストレートロールを使用した場合であった。この場合補強ロール径の最小径は、特に５幅ミル相当の場合、２次成分余裕が負にならないように決定された。このような２次成分余裕を増加させる手段は、ロールベンディング以外にも各種の方法が考えられる。例えば、補強ロールにロール中央からロール端部に向かって次第に先細りとなる、略２次曲線形状の凸クラウンを与える等である。このようにすれば、基準板クラウンの２次成分が減少することにより、結果的に２次成分余裕を増加させることができるため、補強ロールを更に小径化できることは明らかである。当然上記のようなロールクラウンは、補強ロール以外のロールに与えても同様な効果が得られる。しかしクラウンロールを使用した場合は、ロール研磨作業が難しくなる問題がある。また小径補強ロールとした場合には、圧延荷重変化に対する板クラウンの変化も当然大きくなり、この意味での圧延安定性が低下することになる。更にロールネックの疲労強度，ベアリング寿命なども低下することになり、クラウンロールを使用した場合であっても、最小補強ロール径には自ずと限界があると言える。
【００６８】
しかし先にも述べた通り、特に改造案件に対しては、上記の方法等によりコンパクト化指標Ｓを小さくし、改造費を極力低減することは意味のあることになる。更に主に軟質材の圧延を主体とする圧延設備、及び可逆圧延設備のように圧延パス回数を増加することで、各パスの圧延荷重を小さくすることが出来る等の場合、補強ロール径の最小値は（１２）式以下で使用することも考えられる。特に軟質材を用いた４幅ミル相当で且つストレートロールを用いた場合、図１３の２次成分余裕特性図、及び図２３に示される補強ロール径と２次成分余裕特性から明らかに、補強ロール径は９００mmでも略問題なく適用可能であることが分かる。このような場合には、使用最大作業ロール径と使用最大中間ロール径の和を使用最大板幅に応じて図３の直線Ｂ＋Ｃ以下、好ましくはＢ′＋Ｃ′以下とし、且つ圧延機のコンパクト化指標Ｓを（１８）式以下とする条件下で、極力補強ロール径を小径側で使用する圧延機とすることが出来る。このようにすれば、非常にコンパクトな圧延機の提供が可能になる。
【００６９】
図３８は上記のような圧延機を、バッチ式タンデム圧延設備に適用した場合を示す。圧延材１は巻出機１７にセットされ巻き出され、入側ピンチロール１８を介し設置された４台の圧延機Ｍ１〜Ｍ４方向に搬送され、連続的に圧延される。圧延後の圧延材１は、出側ピンチロール１９を介し巻取機２０で巻き取られる圧延設備としている。このような圧延設備に有っては、設置された圧延機による限られた圧延回数で圧延を行う必要がある。従って、概して強圧下する必要性が高くなる。このような場合には、前段の圧延機で強圧下し、後段特に最終段の圧延機では形状制御を主体とした、比較的軽圧下とした圧延とするのが普通である。これより前段では後段の圧延機と比較して、圧延トルクが大きくなると言える。またバッチ式タンデム圧延設備では、圧延コイルを新たにする度に、各ロールに噛み込み・通板が繰り返えされることになる。この時作業ロールを小径にし、入側板厚が３〜４mm程度と厚い場合、大きな圧下量で圧延すると圧延材がロールに噛み込まなくなることがある。このように、大きなトルクの伝達及び前記噛み込み制限の緩和からは、作業ロール径は大径の方が好ましい。以上より、タンデム圧延設備特にバッチ式圧延設備では、前段の圧延機は必要に応じて後段の圧延機より、作業ロールを大径にする方が有利な場合がある。この意味で、図３８の前段圧延機Ｍ１〜Ｍ２の作業ロール径は、４幅相当ミルの場合例えば３４０〜375mmの使用ロール径範囲とし、後段圧延機Ｍ３〜Ｍ４の作業ロール径は例えば325〜３５０mmのロール径範囲で使用する等が考えられる。またこのようにすると、例えば前段の作業ロール径が最小の３４０mm以下になった場合、これを後段のミルで使用することにより、後段ミルの最小ロール径になるまで更に使用することができる。即ち、実質作業ロール径の使用範囲を拡大した事に相当し、作業ロールの効率的な使用が可能になる。更に、最大作業ロール径と最大中間ロール径の和を、前段と後段で同じ値にすれば、後段の中間ロール径は前段の中間ロール径よりも太くすることを意味する。この時は、後段の中間ロール径が許容最小径に達した場合、これを更に前段の圧延機に流用できることになる。従って、中間ロールの効率的な使用も可能になるといえる。更に後段の中間ロール径を大径にすることは、明らかに２次成分比が後段で小さくなることを意味する。これは今までの説明でも述べた通り、後段の圧延機での形状制御を確実にする効果がある。このように本発明になる圧延機を適用すれば、タンデム圧延設備を効果的にコンパクト化できると言える。
【００７０】
図３９は本発明になる圧延機を、可逆式冷間圧延設備に適用した場合を示す。圧延コイル１は、最初巻出機２１にセットされ、ピンチロール２２等を介して圧延機Ｍ１に搬送される。引き続き圧延機Ｍ１で圧延された圧延材１は、出側に設置された巻取巻出機２３で巻き取られ、圧延材の後端が圧延完了若しくは圧延完了直前になると、直ちに逆方向に圧延されながら入り側に設置された巻取巻出機２４で巻き取られる。この時通常出側巻取巻出機２３の巻き取り圧延材１が、全て巻き出される前に圧延が停止され、直ちに次の逆方向圧延が行われる。このような可逆圧延設備では、生産量の低下が許される限り、圧延パス回数を増やすことができる。従って圧延パス回数を増やすことにより、各パスの圧延荷重及び圧延トルク等を、小さくするスケジュールを組むことが可能になる。逆に上記が可能であれば、特に補強ロール径を小径側で使用することができることは先にも述べた通りである。即ち、使用最大作業ロール径と使用最大中間ロール径の和を、使用最大板幅に応じて図３の直線Ｂ＋Ｃ以下、好ましくはＢ′＋Ｃ′以下とし、且つ圧延機のコンパクト化指標Ｓを（１８）式以下とする条件下で、極力補強ロール径を小径側で使用する圧延機とすることが出来る。このようにすれば、非常にコンパクトな可逆式圧延設備の提供が可能になる。
【００７１】
以上の説明は、各ロールはクラウンを与えない、ストレートロールを使用した場合であった。しかし、移動可能とした一方の作業ロール端付近に次第に先細りとなる局所的クラウンを与えた６段圧延機は、本発明の適用が可能である。上記圧延機における局所的クラウンは、板端近傍で発生するエッジドロップを制御するものである。これに対し圧延材板幅方向全体の板クラウンは、作業ロール及び中間ロールベンダで行われ、この作用効果は本発明と略同じものとなるからである。また本発明になる６段圧延機に、移動可能とした一方の作業ロール端付近に次第に先太りとなる局所的クラウンを与えることもできる。この場合は、板端近傍で発生するサーマルクラウンを制御するものである。以上のような圧延機は何れも、板端近傍に強く発生する局所的な板クラウンを制御する目的で用いられる。このような局所的板クラウンを制御する場合、作業ロール径は小径の方が好ましい。即ち、作業ロールを小径化することにより、作業ロールベンダにより大きな４次制御成分を持たせることができ、板端付近の制御が確実になるからである。従ってこれまでの説明から明らかなように、本発明によれば各ロール径を好適に組み合わせることにより、作業ロール径を効果的に小径化できるため、エッジドロップ及びサーマルクラウン制御に対しても非常に有効であるといえる。このような圧延機を、前記作業ロール端に局所的なロールクラウンを有する圧延機に適用すれば、板端の制御効果を更に高められることは自明である。
【００７２】
また本発明の本質的な効果は、作業ロールベンダ及び中間ロールベンダの特性で生じている。従って、上記の制御手段を持たない圧延機に対しては、６段圧延機であっても本発明の範囲外である。例えば、中間ロールをクロスする圧延機で中間ロールベンダを持たない場合等が、これに相当する。このような圧延機では、中間ロール径の如何に係らず、中間ロールのクロス量により２次成分余裕特性が決定されることになる。従って、本発明で明らかにされた作業ロール及び中間ロール径の、組み合わせ使用で生じる極大特性が生じないからである。しかし前記圧延機においても、作用ロールベンダ及び中間ロールベンダが共に設置された場合には、本発明の適用が可能となる。
【００７３】
【発明の効果】
本発明によると、適切な板クラウン制御能力を有し、且つコンパクトな圧延機及び圧延設備を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である板幅と各ロール径との関係を示す図。
【図２】本発明の一実施形態である板幅と補強ロール径との関係を示す図。
【図３】本発明の一実施形態である板幅とロール径の和との関係を示す図。
【図４】本発明の一実施形態である６段圧延機の横面図。
【図５】本発明の一実施形態である６段圧延機の縦断面図。
【図６】本発明の一実施形態である６段圧延機の上面図。
【図７】作業ロール径と圧延線圧との関係を示す図。
【図８】板幅１２００mmでの２次成分余裕特性図。
【図９】板幅１２００mmでの４次成分余裕特性図。
【図１０】板幅１２００mmでの２次成分比特性図。
【図１１】板幅１２００mmでの２次成分余裕特性図。
【図１２】板幅１２００mmでの２次成分余裕特性図。
【図１３】板幅１２００mmでの２次成分余裕特性図。
【図１４】板幅１２００mmでの２次成分余裕特性図。
【図１５】板幅１２００mmでの２次成分余裕特性図。
【図１６】板幅１２００mmでの２次成分余裕特性図。
【図１７】板幅１２００mmでの２次成分余裕特性図。
【図１８】板幅１２００mmでの４次成分余裕特性図。
【図１９】板幅１２００mmでの４次成分余裕特性図。
【図２０】板幅１２００mmでの２次成分比特性図。
【図２１】板幅１２００mmでの２次成分比特性図。
【図２２】板幅１２００mmでの補強ロール径と２次及び４次成分余裕特性図。
【図２３】板幅１２００mmでの補強ロール径と２次及び４次成分余裕特性図。
【図２４】板幅１５００mmでの２次成分余裕特性図。
【図２５】板幅１５００mmでの２次成分余裕特性図。
【図２６】板幅１５００mmでの２次成分余裕特性図。
【図２７】板幅１５００mmでの２次成分余裕特性図。
【図２８】板幅１５００mmでの２次成分余裕特性図。
【図２９】板幅１５００mmでの２次成分余裕特性図。
【図３０】板幅１５００mmでの２次成分余裕特性図。
【図３１】板幅１５００mmでの２次成分余裕特性図。
【図３２】板クラウンデータと作業ロールベンダ影響関数説明図。
【図３３】板幅１５００mmでの４次成分余裕特性図。
【図３４】板幅１５００mmでの４次成分余裕特性図。
【図３５】板幅１５００mmでの２次成分比特性図。
【図３６】板幅１５００mmでの補強ロール径と２次及び４次成分余裕特性図。
【図３７】板幅１５００mmでの補強ロール径と２次及び４次成分余裕特性図。
【図３８】冷間タンデム圧延設備を示す図。
【図３９】可逆冷間圧延設備を示す図。
【図４０】板クラウン説明模式図。
【符号の説明】
１…圧延材、２…作業ロール、３…中間ロール、４…補強ロール、５…ハウジング、６…補強ロール軸受箱、７…油圧圧下装置、８…作業ロール軸受箱、９…中間ロール軸受箱、１０…作業ロールベンディング装置、１１…中間ロールベンディング装置、１２…シフト支持部材、１３…シフト部ヘッド、１４…シフトフック、１５…結合シリンダ、１６…シフトシリンダ、１７，２１…巻出機、１８，１９，２２…ピンチロール、２０…巻取機、２３，２４…巻取巻出機。
【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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