(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下ワークロールと、前記上ワークロールに接し、当該ワークロールを入側及び出側から支持するロール軸方向に３分割以上に分割された分割バックアップロールと、前記下ワークロールに接する非分割型の下バックアップロールとを備え、前記分割バックアップロールならびに分割バックアップロールごとに設けられた圧下装置、荷重検出装置、および圧下位置検出装置からなる複数の分割バックアップロール・ユニットが、それぞれ独立してインナーハウジングに取り付けられた５重板圧延機において、前記下バックアップロールに駆動装置が連結されており、かつ、ロールギャップを板幅方向に一定に保つように前記上分割バックアップロールを制御しながら前記下ワークロールの水平方向の撓みを小さくする方向に下ワークロールを水平方向に支持するサポートロールの押し込み位置を制御する制御装置を配備したことを特徴とする反りが発生しない板圧延機。
【請求項２】
請求項１記載の板圧延機において、上ワークロールのロール断面の中心位置と下バックアップロールのロール断面の中心位置を結ぶ鉛直方向の位置から下ワークロールを圧延機出側の方向にオフセットして配置することを特徴とする反りが発生しない板圧延機。
【請求項３】
被圧延材の板厚が４ｍｍ以上または板幅が１５００ｍｍ以上の鋼板であることを特徴とする請求項１または２に記載の反りが発生しない板圧延機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の板圧延機を用いて、圧延時に各分割バックアップロールごとに設けられた圧下装置および荷重検出装置によって検出された各分割バックアップロールの押し込み量および荷重を基に上ワークロールの水平方向の撓みを推定し、該上ワークロールの水平方向の撓みと等しくなるように、前記サポートロールの押し込み位置を制御することによって、下ワークロールの水平方向の撓みを制御することを特徴とする反りが発生しない板圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、設備費を低減し、ロール組替作業を簡単化し、ワークロールのスピンドル自重が分割バックアップロールの荷重分布に与える影響をなくすことができる板圧延機で、反りの発生しない板圧延機とその板圧延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、３分割以上に分割された分割バックアップロールのそれぞれについて荷重分布を検出して、圧延材とワークロール間の荷重分布を推定し、推定した荷重分布に基づいて板形状を制御する板圧延機が注目されている。例えば、特開平５−４８３７５号公報に開示されている板圧延機では、原理的に圧延機出側で板形状を検出してフィードバックする必要はなく、したがって時間遅れなく直接的に板形状を制御することができる。この板圧延機によれば、良好な板品質、つまり良好な板クラウンおよび平坦度を得ることができる。以下、このような板圧延機を知能型板圧延機という。
【０００３】
この知能型板圧延機の、設備費を低減し、ロール組替え作業を簡単化し、ワークロールのスピンドル自重が分割バックアップロールの荷重分布に与える影響をなくし板形状推定精度の高い知能型板圧延機として、例えば特開２０００−１５８０１１公報に開示されている板圧延機がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図１に、特開２０００−１５８０１１公報に開示されている５重式の知能型板圧延機を示す。
図１の（ａ）において、知能型板圧延機１０は、ミルハウジング１１内に上、下のインナーハウジング１２、１３が昇降可能に支持されている。上のワークロール２０は、ワークロールチョック１５を介して上のインナーハウジング１２に上下方向および水平方向に変位可能に支持されている。また、下のワークロール２１は、ワークロールチョック１５を介して下のインナールハウジング１３に上下方向に変位可能に支持されている。
【０００５】
図１の（ｂ）において、３組の入側分割バックアップロール・ユニット２７および４組の出側分割バックアップロール・ユニット２８がそれぞれ、板幅方向（図１で左右方向）に一列となって上インナーハウジング１２に独立して取り付けられている。入出側分割バックアップロール・ユニット２７、２８はそれぞれ、分割バックアップロール３３、３４、圧下装置３６、荷重検出装置３７および圧下位置検出装置３８からなっている。上ワークロール２０と、入出側分割バックアップロール列３０、３１とは、逆ピラミッド型に配置されている。また、入側分割バックアップロール３３と出側分割バックアップロール３４とは、板幅方向に交互に配置されている。圧下装置３６は、荷重検出装置３７を介し各分割バックアップロール３３、３４にそれぞれ独立して圧下力を加える。圧下装置３６は、例えば油圧シリンダーが用いられる。荷重検出装置３７は、各分割バックアップロール３３、３４に加わる圧下荷重を検出する。荷重検出装置３７として、例えばロードセルが用いられる。油圧シリンダーの圧力を検出して、圧下荷重を求めてもよい。圧下位置検出装置３８は、分割バックアップロール３３、３４の基準位置（例えば、無負荷時のロール位置）からの変位を検出する。例えば、容量形変位センサー、誘導形変位センサーなどで、圧下装置３６のシリンダー位置を検出する。
【０００６】
下インナーハウジング１３には、非分割型の下バックアップロール４０が支持されている。上インナーハウジング１２はパスライン調整装置１７により昇降され、圧延材Ｓのパス位置が調整される。下インナーハウジング１３は、圧下装置１８により圧下力が加えられる。
上記のように構成された知能型板圧延機１０において、上下のワークロール２０、２１および分割バックアップロール３３、３４は非駆動であり、下バックアップロール４０は駆動装置４５によって回転駆動される。
【０００７】
この型式の知能型板圧延機では、下ワークロール２１は下バックアップロール４０から駆動力を与えられる。従って、下ワークロール２１は下バックアップロールとの接点で水平方向に圧延に必要なトルクに相当する力が作用することとなる。また、圧延時には圧延材Ｓと下ワークロール２１間で水平方向の力が作用するけれども、その大きさは下ワークロールと下バックアップロールとの接点で水平方向に圧延に必要なトルクに相当する力の方がはるかに大きい。
【０００８】
従って、この知能型板圧延機で、あまり圧延トルクの必要としない板厚が薄く、変形抵抗が小さく、板幅が狭く、圧下率の小さい圧延時には何ら問題が無いものの、大きな圧延トルクを必要とする板厚が厚くかつ／または変形抵抗が大きくかつ／または板幅が広くかつ／または圧下率の大きい圧延時には下ワークロールの水平方向の撓みが大きくなり、上下のワークロールは図２に示すような位置と形となる。
【０００９】
即ち、上ワークロールの水平撓みは分割バックアップロール３４によって拘束されるのであまり大きな撓みは生じないが、下バックアップロールから圧延方向と逆方向にトルクを伝達される下ワークロールではロール胴端のワークサイドおよびドライブサイドのチョックで支持されているだけで、下ワークロールのロール中央部の水平撓みを拘束されるものが無いため下ワークロールは大きく撓むことになる。従って、図２の（ｂ）に示すように下ワークロールの水平撓みの分だけロールギャップが開いたのと等価となり、あたかも下ワークロールの中央部の直径がロール胴端部よりも小さい凹クラウンを付けたような形となる。板形状をフラットで圧延するためにはロールギャップは板幅方向で一定である必要があるので、分割バックアップロールは凸クラウン分布になるようにその位置は制御される。
【００１０】
このような圧延が行われると、Ｃ反りと呼ばれる板幅方向の反りが発生する。また、図２の（ｃ）に示すように圧延機入出側において圧延材Ｓのロールバイトに進入する進入角およびロールバイトから出る進出角が板幅方向で異なるので、Ｌ反りと呼ばれる圧延方向に対しての反りが発生することとなる。このような状況から、反り（Ｃ反りおよびＬ反り）の発生しない知能型板圧延機および圧延方法が望まれていた。
【００１１】
この発明は、設備費を低減し、ロール組替え作業を簡単化し、ワークロールのスピンドル自重が分割バックアップロールの荷重分布に与える影響をなくし板形状推定精度の高い板圧延機でかつ反りのない鋼板を安定して製造可能な板圧延機とその圧延方法を提供することを課題としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は、上下ワークロールと、前記上ワークロールに接し、当該ワークロールを入側及び出側から支持するロール軸方向に３分割以上に分割された分割バックアップロールと、前記下ワークロールに接する非分割型の下バックアップロールとを備え、前記分割バックアップロールならびに分割バックアップロールごとに設けられた圧下装置、荷重検出装置、および圧下位置検出装置からなる複数の分割バックアップロール・ユニットが、それぞれ独立してインナーハウジングに取り付けられた５重板圧延機において、前記下バックアップロールに駆動装置が連結されており、かつ、ロールギャップを板幅方向に一定に保つように前記上分割バックアップロールを制御しながら前記下ワークロールの水平方向の撓みを小さくする方向に下ワークロールを水平方向に支持するサポートロールの押し込み位置を制御する制御装置を配備したことを特徴とする反りが発生しない板圧延機であり、
本発明の請求項２は、請求項１記載の板圧延機において、上ワークロールのロール断面の中心位置と下バックアップロールのロール断面の中心位置を結ぶ鉛直方向の位置から下ワークロールを圧延機出側の方向にオフセットして配置することを特徴とする反りが発生しない板圧延機であり、
本発明の請求項３は、請求項１または２に記載の板圧延機において、被圧延材の板厚が４ｍｍ以上または板幅が１５００ｍｍ以上の鋼板であることを特徴とする請求項１または２に記載の反りが発生しない板圧延機であり、
本発明の請求項４は、請求項１〜３のいずれかに記載の板圧延機を用いて、圧延時に各分割バックアップロールごとに設けられた圧下装置および荷重検出装置によって検出された各分割バックアップロールの押し込み量および荷重を基に上ワークロールの水平方向の撓みを推定し、該上ワークロールの水平方向の撓みと等しくなるように、前記サポートロールの押し込み位置を制御することによって、下ワークロールの水平方向の撓みを制御することを特徴とする反りが発生しない板圧延方法である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図３は、この発明の知能型板圧延機の概略を示している。図３の（ａ）は側面図を、（ｂ）は下ワークロール位置における上面図を示す。
図３において、知能型板圧延機は、ミルハウジング１１（ここでは入側のみを表示）内に上、下のインナーハウジング１２、１３が昇降可能に支持されている。上のワークロール２０は、ワークロールチョックを介して上のインナーハウジングに上下方向および水平方向に変位可能に支持されている。また、下のワークロール２１は、ワークロールチョックを介して下のインナーハウジングに上下方向に変位可能に支持されている。さらに、下のワークロール２１の水平方向はロール１（以降、サポートロールと記す）によって支持されている。このサポートロール１は下ワークロールの胴長方向に５個（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ）配置されており、各サポートロールは図示してはいないがインナーチョック方式となっており、各サポートロールのインナーチョックは油圧シリンダーで直結されており、その位置は図示していないが油圧シリンダーに設置されたマグネスケールによって、また、油圧シリンダーに作用している力は図示していないが油圧シリンダー内に設置された圧力センサーによって測定される。これら５個のサポートロールはマグネスケールによって位置制御が行われている。
【００１４】
これらの５個のサポートロールを収納した支持台２は支持台を収納する収納台３に納められており、収納台３はハウジング１１に固定されている。この収納台には図示していないが押しつけ装置が具備されており、押しつけ装置としては収納台３に設置された電動モータで押しつけスクリュウ４を回転させることによってサポートロール１を下ワークロール２１に接触させたり、または、サポートロール１をハウジングポスト１１内にまで移動させることが可能である。これによって、ワークロール交換やバックアップロール交換等が容易に行える。
【００１５】
この例では、サポートロールとして各サポートロールが独立にその押し込み量が制御可能でかつ押し込み位置と押し込み荷重の双方が測定可能な構造を示しているが、必ずしもそうでなくても良い。例えば、上記サポートロールの位置または荷重だけでも良く、さらには、各サポートロールを共通の主軸に偏芯量を変えて配置し、主軸を回転させることによって各サポートロールの押し込みパターンを有る制限を設けながら制御することも可能である。
【００１６】
さて、圧延時に上ワークロールは分割バックアップロールによって作用する力とその位置が検出されているので、上ワークロールの水平方向の撓みはこれらの検出値から推定することができる。圧延時の下ワークロールの撓みもサポートロールに作用する力とその位置が検出されているので、上ワークロールの水平方向の水平方向の撓みはこれらの検出値から推定することができる。
【００１７】
但し、図３に示したワークロールチョック１５と下インナーハウジング１３とがサポートロール側で接触している場合にはその部分で水平方向の力を受けることになるので、下ワークロールの水平方向に作用する全ての力が検出される訳ではないから、上記下ワークロールの水平方向の撓みの推定値は若干悪くなる。
【００１８】
この問題を解決するのが本発明の第２の発明である。即ち、下ワークロール２１のロール断面の中心位置を上ワークロールのロール断面の中心位置と下バックアップロールのロール断面の中心とを結ぶ鉛直方向の位置よりも、サポートロールの無い方へオフセットさせて配置させる。これによって、図３に示したワークロールチョック１５と下インナーハウジング１３とがサポートロール側で接触することを回避することができ、下ワークロールの水平方向に作用する全ての力が検出される。この場合、図３に示したワークロールチョック１５と下インナーハウジング１３とがサポートロールの無い方側で接触することとなり、その力は、水平方向の力の釣り合いとモーメントの釣り合いを用いることで容易に推定できる。
【００１９】
本発明の第３の発明は、圧延時の上下のワークロールの水平方向の撓みを比較し、形状制御を実施している上ワークロールの水平方向の撓みに等しくなるように、下ワークロールの水平方向のサポートロール位置を制御することによって上下のＷＲの水平方向の撓みはほぼ等しくなるので、図２に示したような反りは防ぐことができる。
【００２０】
【実施例】
（実施例１）
図３に示す知能型板圧延機で、図１に示すロール構成で下バックアップロール（ロール径６５０ｍｍ）を駆動して試験を行った。圧延時の板形状を予測し上バックアップロールの押し込み量を制御して圧延時の形状制御を行った。その際、上ワークロールの水平方向の撓みを推定し、この水平方向の撓みにほぼ等しくなるように下ワークロールのサポートロールの押し込み位置を制御した。
なお、従来技術としては図３に示したサポートロールを下ワークロールに接触しないように押し込み位置を変化させて比較した。圧延機の仕様および圧延条件を表１に示す。
【００２１】
【表１】
0004383018.tif 000002
【００２２】
従来技術では、板厚が２mmの場合には０〜０．１mm／ｍのＬ反りと０〜０．１mm／ｍのＣ反りが、板厚が４mmの場合には２〜４mm／ｍのＬ反りと１〜２mm／ｍのＣ反りが、板厚が６mmの場合には５〜８mm／ｍのＬ反りと２〜４mm／ｍのＣ反りが発生したのに対し、本発明では、板厚が２mm〜６mmの場合でも０〜０．１mm／ｍのＬ反りおよびＣ反りしか発生しなかった。即ち、格段に反りの減少が認められる。
【００２３】
【発明の効果】
この発明の板圧延機および板圧延方法では、ワークロールの圧延トルク低下を防ぎながら、設備費を低減し、ロール組替え作業を簡単化し、ワークロールのスピンドル自重が分割バックアップロールの荷重分布に与える影響をなくすことができ、かつＬ反りの発生しないフラットな板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の板圧延機の概略図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図２】図１に示した板圧延機の圧延時におけるロールと板の概念図であり、
（ａ）は上下ワークロールの水平方向の撓みの概念図で、
（ｂ）は上下ワークロールの水直方向の撓みの概念図で、
（ｃ）は上下ロールの水平方向幾何学的位置の概念図である。
【図３】本発明の板圧延機の模式図である。
【符号の説明】
１、１ａ〜１ｅ  サポートロール
２  サポートロールを収納した支持台
３  収納台                        ４  押しつけスクリュウ
１０  知能型板圧延機              １１  ミルハウジング
１２、１３  インナーハウジング    １７、１８  圧下装置
２０  上ワークロール              ２１、２３  下ワークロール
２６  ワークロール駆動装置
２７、２８  分割バックアップロールユニット
３０、３１  分割バックアップロール列
３３、３４  分割バックアップロール
３６  油圧シリンダー              ３７  荷重検出装置
３８  ロール位置検出装置          ４０  下バックアップロール
４５  バックアップロール駆動装置  ４７  モーター
４８  動力分配歯車装置              Ｓ  圧延材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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