(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の作業ロールと、この作業ロールを支持する一対の中間ロールと、この中間ロールを支持する一対の補強ロールと、を備えた圧延機であって、前記中間ロールは、ロール軸方向に凸部と凹部とからなる形状を有し、ロールの一方の凸部を有する端部形状は凸部の接線勾配より急な傾斜のテーパ部を形成しその先にロールネック部を有し、ロールベンディング装置とロール軸方向へのシフト装置を備え、前記作業ロールは、ロールベンディング装置を備えていることを特徴とする圧延機。
【請求項２】
前記中間ロールのシフト装置は、一端にテーパ部のある一対のロールが点対称に配置されており、テーパ部が互いに近づくようなシフト量が遠ざかるようなシフト量より大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の圧延機。
【請求項３】
作業ロールと補強ロール、または作業ロールと中間ロールと補強ロールからなる圧延機において、上記ロール群の内のいずれか１対以上のロールがロール軸方向にシフト可能に構成され、かつそれらのシフトロールが対ロール同志では補完し合う形状ではないが点対称に配置され、その各シフトロールの形状は、ロール軸方向に一方から他方へ第１ロール部、凹ロール部、前記第１ロール部より大きな外径の凸部を有する凸ロール部、第１テーパ部、該第１テーパ部より緩やかな傾斜の第２テーパ部からなり、前記作業ロールはロールベンディング装置を備えていることを特徴とする圧延機。
【請求項４】
前記中間ロールは、ロールベンディング装置とロール軸方向へのシフト装置を備えていることを特徴とする請求項３記載の圧延機。
【請求項５】
作業ロールと補強ロール、または作業ロールと中間ロールと補強ロールからなる圧延機において、上記ロール群の内のいずれか１対以上のロールがロール軸方向にシフト可能に構成され、かつそれらのシフトロールが対ロール同志では補完し合う形状ではないが点対称に配置され、その各シフトロールの形状は、ロール軸方向に一方から他方へ第１ロール部、凹ロール部、前記第１ロール部より大きな外径を有する円筒状の第２ロール部、第１テーパ部、該第１テーパ部より緩やかな傾斜の第２テーパ部からなり、前記作業ロールはロールベンディング装置を備えていることを特徴とする圧延機。
【請求項６】
前記中間ロールは、ロールベンディング装置とロール軸方向へのシフト装置を備えていることを特徴とする請求項５記載の圧延機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被圧延材の板幅方向の板厚を変化させることが可能な圧延機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特公平４−１１２８１には、作業ロールの上下にロール軸方向に上下ロールで互いに補完する凹凸形状の中間ロールを備え、この中間ロールの上下に補強ロールを有し、中間ロールをロール軸方向にシフトして、この上下中間ロールの曲線のそれぞれの位置変化によりロールギャップ分布を変化させ、そのシフト量に応じて被圧延材の板幅方向の板厚を変化させることのできる多段圧延機が示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
被圧延材の板幅方向の板厚の変化量は中間ロールの凹凸の大きさに依存する。板厚の変化量を大きくするためには、凹凸の大きさを大きくする必要があるが、これを大きくすると、ロール面圧不均一のため作業ロールの表面が荒れ、この荒れた影響が被圧延材に表れる。また凹凸が大きいと圧延機の振動が大きくなり、作業ロール、中間ロール、補強ロールが傷み易くなる。また、ロールシフトは圧延中はシフトができ難いので、圧延中に板厚分布を変更をすることが難しい。
【０００４】
本発明は上述の問題に鑑みてなされたもので、中間ロールの凹凸を少くすることができ、圧延中も板厚変化が容易な圧延機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】
上記目的を達成するため、請求項１の発明では、一対の作業ロールと、この作業ロールを支持する一対の中間ロールと、この中間ロールを支持する一対の補強ロールと、を備えた圧延機であって、前記中間ロールは、ロール軸方向に凸部と凹部とからなる形状を有し、ロールの一方の凸部を有する端部形状は凸部の接線勾配より急な傾斜のテーパ部を形成しその先にロールネック部を有し、ロールベンディング装置とロール軸方向へのシフト装置を備え、前記作業ロールは、ロールベンディング装置を備えている。
【０００６】
中間ロールに凹凸を設けシフトすることにより被圧延材の板幅方向の板厚を変化することができ、さらに、シフト量を変更することにより板厚を調整することができる。ロールベンディングによるロール曲げ効果を大きくするために右シフト量を大きくするには、テーパ側のロールネック部を長くすればいい。中間ロールと作業ロールのベンディング装置を作動させることにより、板厚の調整をさらに行なうことができる。ベンディング装置は圧延中も作動できるので、圧延中の板厚調整も可能となる。さらに中間ロールのテーパ部に沿って作業ロールをベンディングすることにより、板厚調整機能が増大する。このように、シフトに加え、ベンディング、さらにテーパ部のベンディングを行なうことができるので、中間ロールの凹凸を小さくしても、所望の板厚調整を行なうことができる。またベンディング装置により、圧延中も板厚調整が容易に可能である。
【０００７】
請求項２の発明では、前記中間ロールのシフト装置は、一端にテーパ部のある一対のロールが点対称に配置されており、テーパ部が互いに近づくようなシフト量が遠ざかるようなシフト量より大きくなるように構成されている。
【０００８】
中間ロールのテーパ部は中間ロールの一方の端に設けられ、作業ロールを上下から支持する上下の中間ロールは互いに点対称の位置と方向、つまり、上ロールと下ロールのテーパ部は互いに反対方向になるよう構成されている。シフトは通常上下の中間ロールを共に移動して、テーパ部が互いに離れるように、または近づくように移動するが、テーパ部が互いに近づくようにシフトすると、最初は上下シフトロールの曲線の位置変化によりロールギャップ分布が変化して板厚分布形状が変わるが、さらにシフト量を大きくすると、ロールの曲げ変形を拘束するロール同志の接触長さが大きく減るので、ロールベンディングにより、作業ロールの曲がり変化はこのテーパ部で大きくなる。この結果、近づける量を大きくすると曲げが大きくなるので板厚分布はさらに変わる。遠ざかる場合は、ロール同志の接触長の変化は小さいので曲げは大きくならない。テーパ部が遠ざかる方向での板厚分布変化効果はロール曲線の位置変化による効果だけでよいので、遠ざかる方向でのシフト量は小さい構造とする。
【０００９】
請求項３の発明では、作業ロールと補強ロール、または作業ロールと中間ロールと補強ロールからなる圧延機において、上記ロール群の内のいずれか１対以上のロールがロール軸方向にシフト可能に構成され、かつそれらのシフトロールが対ロール同志では補完し合う形状ではないが点対称に配置され、その各シフトロールの形状は、ロール軸方向に一方から他方へ第１ロール部、凹ロール部、前記第１ロール部より大きな外径の凸部を有する凸ロール部、第１テーパ部、該第１テーパ部より緩やかな傾斜の第２テーパ部からなり、前記作業ロールはロールベンディング装置を備えている。
【００１０】
シフトロールの凹凸により上下ロールをシフトさせた時に被圧延材の板幅方向の板厚を変化することができるが、さらにロールのベンディング装置を作動させることにより、板厚の調整をさらに行なうことができる。ベンディング装置は圧延中も作動できるので、圧延中の板厚調整も可能となる。さらにロールを片側に大きくシフトしてロール同志の接触長を小さくした状態でロールベンディングによりテーパ部にロール曲がりを加えるので、板厚変化が大きくなる。このように、シフトに加え、ベンディング、さらに第１テーパ部のベンディングを行なうことができ、板厚調整能力が増大するので、ロールの凹凸を小さくできる。またベンディング装置により、圧延中も板厚調整が容易に可能である。なお、緩テーパはベンディングを受ける際のロール軸の応力緩和を行う。
【００１１】
請求項４の発明では、請求項３の前記中間ロールは、ロールベンディング装置とロール軸方向へのシフト装置を備えている。
【００１２】
中間ロールをシフトロールとし、作業ロールを第１テーパ部に沿ってベンディングすることにより、大きなベンディングが得られ、板厚調整能力が増大する。
【００１３】
請求項５の発明では、作業ロールと補強ロール、または作業ロールと中間ロールと補強ロールからなる圧延機において、上記ロール群の内のいずれか１対以上のロールがロール軸方向にシフト可能に構成され、かつそれらのシフトロールが対ロール同志では補完し合う形状ではないが点対称に配置され、その各シフトロールの形状は、ロール軸方向に一方から他方へ第１ロール部、凹ロール部、前記第１ロール部より大きな外径を有する円筒状の第２ロール部、第１テーパ部、該第１テーパ部より緩やかな傾斜の第２テーパ部からなり、前記作業ロールはロールベンディング装置を備えている。
【００１４】
請求項５の発明は請求項３の発明の凸ロール部を円筒状の第２ロール部にしたもので、他は同じである。これにより製作が容易になると共に、ロールの凹凸量が減るので、ロール面圧過大が軽減される。
【００１５】
請求項６の発明では、前記中間ロールのシフト装置は、ロールベンディング装置とロール軸方向へのシフト装置を備えている。
【００１６】
中間ロールをシフトロールとし、作業ロールを第１テーパ部に沿ってベンディングすることにより、大きなベンディングが得られ、板厚調整能力が増大する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の第１実施形態の圧延機の構成を示す図である。被圧延材１を挟んで１対の作業ロール２ａ，２ｂが上下に配置されている。各作業ロール２ａ，２ｂには図示しないベンディング装置が設けられ、矢印で示す方向に力を掛けてベンディングモーメントを作業ロール２ａ，２ｂに加える。各作業ロール２ａ，２ｂには上下方向に中間ロール３ａ，３ｂが設けられている。中間ロール３ａ，３ｂは図示しないベンディング装置とシフト装置が設けられており、ベンディング装置により垂直方向の矢印で示す力が加えられ、ベンディングモーメントを中間ロール３ａ，３ｂに加える。また図示しないシフト装置により、水平方向の矢印で示す方向のシフトが行われる。上下の中間ロール３ａ，３ｂは互いに逆方向にシフトする。実線の矢印で示す方向の移動を右シフト、破線の矢印で示す方向の移動を左シフトと称する。中間ロール３ａ，３ｂの上下には補強ロール４ａ，４ｂが設けられ、中間ロール３ａ，３ｂを押さえる働きをする。
【００１８】
図２は中間ロールの形状と構成を示す図である。（Ａ）は本実施形態の形状を示し、（Ｂ）は従来の形状を示す。本実施形態の中間ロール２ａ，２ｂでは、ロール部はテーパー部１０と凸部１１と凹部１２が連続した形状になっており、このロール部の前後にロール軸１３が設けられている。テーパー部１０の勾配は連続している凸部１１の接線の勾配よりも大きくなっている。ロールベンディングによるロール曲げ効果を大きくするために右シフト量を大きくしているので、テーパ側のロールネック部は長くなっている。なお、ロールネック部を長くする効果は、後述する図７，図１３のロールの緩テーパ部の働きに似た働きをする。
【００１９】
次に動作を説明する。図３は中間ロールを水平の実線矢印に示すように右シフトした場合で通常の板厚調整を示す。上下の中間ロール３ａ，３ｂを互いに矢印方向へずらし、作業ロール２ａ，２ｂと中間ロール３ａ，３ｂのどちらかまたは両方のベンディング装置を垂直方向の矢印の方向に作動することにより、被圧延材１の板幅方向の厚み分布を調整することができる。これにより、図３の左側に示すように、被圧延材１を凹状の板厚分布にすることができる。図４は図３の場合よりもベンディングを強くして厚み分布の変化を大きくした場合を示す。図３の場合は作業ロール２ａ，２ｂとテーパー部１０の間隔は開いた状態でベンディングを止めているが、図４の場合は作業ロール２ａ，２ｂがテーパー部１０に接するまでベンディングし、板厚の変化を大きくしている。
【００２０】
図５は中間ロール３ａ，３ｂを基準シフト位置にした場合を示す。ベンディングは作動させない場合と、作業ロール２ａ，２ｂと中間ロール３ａ，３ｂの何れか、または両方を作動させる場合がある。この場合、板厚は、左側に示すように板幅方向にほぼ一様となる。
【００２１】
図６は中間ロール３ａ，３ｂのテーパ部を互いに離れるようにシフトした左シフトの場合を示す。この場合、作業ロール２ａ，２ｂと中間ロール３ａ，３ｂの何れか、または両方を作動させる場合がある。被圧延材１の形状は図６の左側に示すように凸型となる。この場合シフト量は図３，図４の右シフトよりも少くなる。これはテーパー部１０を利用したベンディングが利用できないため大きなシフトは不要となるためである。この場合、ベンディングは作動させない場合と、作業ロール２ａ，２ｂと中間ロール３ａ，３ｂの何れか、または両方を作動させる場合がある。
【００２２】
次に第２実施形態を説明する。図７は第２実施形態の６段圧延機の構造例である。第２実施形態は第１実施形態に対して、ロール形状をより細かく定めて制御範囲の設定を効率的にしている。また、シフトロールを作業ロールにて行う場合と中間ロールで行う場合がある。図７では中間ロールシフトの形態で示し、図８は作業ロールシフトの形態で示す。
【００２３】
次に第２実施形態の動作を説明する。説明は内容を分かりやすくするため、作業ロール２と補強ロール４よりなる４段ロールで、作業ロールがシフトし、凹凸及び急テーパと緩テーパを有する場合を説明するが、これは６段ロールで中間ロール３が凹凸及び急テーパと緩テーパを有し、シフトする場合とほぼ同じである。
【００２４】
図８はシフトによる板厚形状の変化を示す。急テーパ開始線ＥとロールエンドＦとの中心をＣとする。上ロール２ａの急テーパを右、下ロール２ｂの急テーパを左とし、ケースＯに示すように上下ロール２のＣが一致した場合を基準とし、上ロール２ａが右、下ロール２ｂが左にシフトした場合をケースＰとしシフト量を−ｘｐとする。これに対して上ロール２ａが左、下ロール２ｂが右にシフトし、被圧延材１の形状がフラットとなる場合をケースＱとし、シフト量をｘｑとする。更にシフトした場合をケースＲとし、シフト量をｘｒとする。シフト０のケースＯの場合の板厚形状は中央で厚く両端で薄くなる形状であり、ケースＰでは凸型となる。またケースＱでは一様厚みとなり、ケースＲでは凹型となる。このようにシフト方向とその量を変化することにより板幅方向の厚み分布を変化させることができる。図８および他の全ての図において板幅に対して板厚を誇張して大きく描いている。実際の板厚変化は板幅に対して少ないので、ロール間で大きな板の曲がりがあるように描かれているが、実際は小さく問題は起きない。
【００２５】
図８において、板幅方向の板厚分布がフラットになるのはケースＱの位置（シフト位置ｘｑである。この状態で作業ロール２に作業ロールベンディングをかけると、図９に示すようにケースＳとなり、板幅方向の板厚分布は凹型となり、ケースＲと同じくなる。作業ロールベンディングの効果は、図８、図９に示す作業ロール２の大径部端Ｅと補強ロール４の端Ｇとの間隔（図８でｙｑ，ｙｒで示す距離）が大きい程大きくなる。これは、ロール同志の接触長が小さくなりロール曲げ変形を拘束する要因が小さくなるためである。
【００２６】
このように板幅方向板厚分布を凹状に変化させる時は、図８（ケースＱ→ケースＲ）のようにロール凹凸形状が相互にシフトすることによるロールギャップ形状が変わる要因によるものと、図９に示すようなロール接触長がシフトによって短くなった状態でのロールベンディングによるロール曲がり効果の増大による板厚分布凹形状の２要因がある。一方板厚分布を凸にするときは、凹凸ロールの相互シフトの形状効果のみが要因である。
【００２７】
この結果、ロール凹凸形状のシフトによる板厚制御効果は、板厚を凹分布にする場合は小さくてもよいことになる。このことは従来のロール例である図２（Ｂ）のロール形状に対し、本発明のロール形状は、凹部は広く大きめの形状とし、凸部は狭い領域の小さい形状のロール形状となるので、上下ロール対は補完しあう形状関係とはならず、図７のようなロール形状でよいことになる。
【００２８】
図２（Ａ）の形状のロールは、互いに凹凸の程度がほぼ等しい形状のロールで、シフトとベンディングを加えたときは、図３，４，５，６のようになり、板厚分布の制御範囲の中で板厚分布凹のケースが多くなる。これを改良した図７のロール形状では、シフトとベンディングを加えたときは図８，９のようになり、板厚分布凹のケースと凸のケースが全制御範囲の中でより均等にあることになり、より使い易い。
【００２９】
一般に圧延時にロールのシフト位置を変化することは、ロールキズ防止の点から望ましくなく、圧延中に幅方向板厚分布を変えるためには、作業ロールベンディング、中間ロールベンディングによるのがよい。ケースＱから板幅方向板厚を変化させたいときは、次の被圧延材１に対してはケースＲのようにシフト位置を変え、圧延最中ならばケースＳのように作業ロールベンディング荷重を変えるようにすればよい。
【００３０】
一般に狭幅の板ほど板幅方向の板厚分布の変化が起こり難くなるので、シフト量を大きくする。図１０は狭幅板のベンディング効果を示すもので、ケースＵのように狭幅板でシフト量を大きくすると凹型になるが、この調整のため作業ロールベンデイングをかけるとケースＶに示すように板幅方向板厚分布が大きく変化する。狭幅の板ほど板幅方向の板厚分布の変化が起こり難いので、狭幅板の作業ロールベンディング効果が大きくなることは重要である。ロールベンディング効果を大きくするための距離ｙｑ，ｙｒ，ｙｕを長くすることは、ロールの急テーパ部、緩テーパ部が存在することによりロール同志の接触長を小さくすることによって可能となる。
【００３１】
ケースＰ〜ケースＶは４段圧延機の場合で説明したが、６段圧延機の中間ロール３をシフトする場合、あるいは６段圧延機の作業ロール２をシフトする場合にも同様に適用できる。図１１のケースＴは６段圧延機の中間ロール３に適用した場合であり、作業ロールベンディング、中間ロールベンディングをかけると、作業ロールベンディングによる撓み効果、中間ロールの撓み効果が加わるので、ケースＴに示すように板幅方向に複雑に変化する板厚分布が得られる。板の平坦度を守ためにこのような複雑な板厚変化を必要とする場合も多く、多段圧延機に図７に示すロール形状を用いることは効果的である。
【００３２】
図１２（Ａ）に示すように、板幅方向に板厚分布がフラットに見える場合でも、板幅端においては、ロールの弾性凹みカーブのため板厚が局部的に薄くなっている。これをエッジドロップと言う。このエッジドロップを防ぐためには、（Ｂ）に示すように板の幅端にてロールの急テーパ部を当てて、板厚を局部的に厚くするようにしてゆくことが効果的である。このようにロール形状の大径部の隣の急テーパ部は、このエッジドロップ防止に効果がある。
【００３３】
図１３は第３実施形態を示す。本実施形態は図７に示す第２実施形態の大径部の小凸部を円筒状にしたもので、他は同じである。これにより第２実施形態とほぼ同様な機能を有し、ロール研削がし易いと共に、ロール凸部がならされるので高いロール局部面圧の発生が緩和されたロールにすることができる。
【００３４】
第３実施形態のケースは、第２実施形態に対して、板厚分布を凹にする使用領域では、制御効果をシフトによるロールベンディング拡大効果に大きく依存し、ロール形状の相互シフトによるロールギャップ変化効果はあまり使わないケースである。特に、ロール片半分の円筒部はロールギャップの変化効果は少ない。即ち、圧延機の片半分でみると上ロールまたは下ロールのみがロールシフトによって発生するロールギャップ変化による板幅方向板厚分布変化効果を持つことになる。しかし、前述のようなロール運用上のメリットがある。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明は、中間ロールが凹凸の形状を有し、シフト装置、ベンディング装置を備え、作業ロールにもベンディング装置を有するので、板厚形状制御の手段が多くなり、多様な制御が可能となる。またベンディング装置を油圧作動とすることにより、圧延中の板厚制御が容易になる。また中間ロールのテーパー部に接するように作業ロールのベンディングを行なうことにより、板厚変形を大きくすることができる。板厚変化を調整できる装置が中間ロールの凹凸、シフト装置、ベンディング装置というように多いので、中間ロールの凹凸を低くすることができる。これにより圧延機の振動が減少し、凹凸による作業ロール表面に生ずるまだるの模様の発生を押さえることができる。また凹凸を低くするため、中間ロール、作業ロールに発生する傷を少くすることができる。
【００３６】
また、シフトロールが凹凸の形状を有し、シフト装置を有し、、ベンディング装置を備え、作業ロールにもベンディング装置を有し、シフトロールが急テーパ部と緩テーパ部を有するようにしたので、以下の効果を有する。
▲１▼  凹凸ロールのシフトで板厚分布制御を行うミルにおいて、ロールベンディングによる板幅方向板厚制御効果が従来より大きくなるので、凹凸形状を有するシフトロールの凹凸を小さくでき、さらに凹部主体のロール形状にできるので、ロールキズ、板キズが減少する。
▲２▼  シフトミルにおいて、ロールベンディングによる板幅方向板厚分布制御効果を大きくしたので、圧延の最中でもベンディングの設定を変更できるため、板幅方向板厚分布を常に大きく変化することができる。
▲３▼  板幅方向板厚分布を凸にする（太鼓状にする）領域も、凹にする（つづみ状にする）領域も、ともに従来よりも広くなっている。
▲４▼  多段圧延機の場合、板幅方向板厚分布を単純な凹、あるいは凸でない複雑な形状とすることもできる。
▲５▼  エッジドロップに対して、この発生を防止できる。
▲６▼  中間ロールシフトのみでも板幅方向板厚分布を凹凸に変え得るので、中間ロールベンディングを極端に強くしなくてもよく、中間ロール径を細くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の圧延機の構成を示す図である。
【図２】中間ロールの形状を示す図である。
【図３】通常の右シフトをして圧延する場合を示す。
【図４】右シフトでテーパー部を使ってベンディングを大きくした場合を示す図である。
【図５】シフトを使用しない場合の圧延を示す図である。
【図６】左シフトをした場合の圧延を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態の圧延機の構成を示す図である。
【図８】第２実施形態の動作を説明する図である。
【図９】第２実施形態の動作を説明する図である。
【図１０】第２実施形態の動作を説明する図である。
【図１１】第２実施形態の動作を説明する図である。
【図１２】エッジドロップの説明をする図である。
【図１３】本発明の第３実施形態の圧延機の構成を示す図である。
【符号の説明】
１  被圧延材
２ａ，２ｂ  作業ロール
３ａ，３ｂ  中間ロール
４ａ，４ｂ  補強ロール
１０  テーパー部
１１  凸部
１２  凹部
１３  軸部
【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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