(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向端部にテーパーが形成され、作業ロールと支持ロールの間に、軸方向にシフト可能な状態で配設される中間ロールを備えた、中間ロールのベンダー機能を持たない圧延機において、
前記中間ロールのテーパー以外の部分に、上下の中間ロールで点対称となる５次又は、それ以上の多次曲線からなる軸方向ロールプロフィルが付与され、
該中間ロールの軸方向へのシフトにより、ロールギャップが可変とされていることを特徴とする圧延機。
【請求項２】
軸方向端部にテーパーが形成され、作業ロールと支持ロールの間に、軸方向にシフト可能な状態で配設される中間ロールを備えた圧延機の制御方法において、
前記中間ロールのテーパー以外の部分に、上下の中間ロールで点対称となる５次又は、それ以上の多次曲線からなる軸方向ロールプロフィルを付与し、
該中間ロールの軸方向へのシフトにより、中間ロールの両端を曲げることなく、ロールギャップを可変とすることを特徴とする圧延機の制御方法。
【請求項３】
軸方向端部にテーパーが形成され、作業ロールと支持ロールの間に、軸方向にシフト可能な状態で配設される中間ロールを備えた圧延機を用いて圧延する際に、
前記中間ロールのテーパー以外の部分に、上下の中間ロールで点対称となる５次又は、それ以上の多次曲線からなる軸方向ロールプロフィルを付与し、
前記中間ロールの軸方向シフト位置を、圧延材の板幅に応じてプリセットし、
圧延機出側の圧延材形状に応じて修正することにより、
中間ロールの両端を曲げることなく、板幅クォータ部の局部伸びを制御することを特徴とする圧延形状制御方法。
【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、その制御方法及び圧延形状制御方法に係り、特に、６段ＨＣ（高クラウン）ミルに用いるのに好適な、板幅クォータ部の局部伸びを制御することが可能な圧延機、その制御方法及び圧延形状制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、冷間薄板圧延において、薄物や硬質材を圧延するための圧延機として、図１１に例示する如く、圧延材８を圧延する作業ロール１２と、該作業ロール１２を支持する支持ロール１６の中間に、軸方向一端にテーパー部１４Ａが形成された中間ロール１４を配置した６段ＨＣミル１０が用いられるようになってきている。
【０００３】
このような６段ＨＣミル１０により、圧延材８の形状を制御する際には、図１２に例示する如く、▲１▼作業ロール１２や中間ロール１４の両端を曲げるロールベンダー（図１２では作業ロールベンダー２０）、▲２▼ロール左右の傾きをレベル調整する圧下レベリング２２、▲３▼作業ロール１２や中間ロール１４の軸方向へのロールシフト（図１２では中間ロールシフト２４）、▲４▼ミル１０の出側で圧延材８を冷却するクーラントの制御（ゾーンクーラント２６又はスポットクーラント２８）等が知られており、ミル１０の出側に設置された形状検出器３０により検出される圧延材８の幅方向伸び率差に基づく形状判定器３２での判定結果、あるいは、目視による形状判定結果により、それぞれの伸び成分に対応して、適切なアクチュエータを用いた制御を実施している。例えば、形状判定結果の１次関数成分は、圧下レベリング２２で制御され、同じく２次関数成分は、作業ロールベンダー２０で制御され、局部伸びは、スポットクーラント２８の圧延材幅方向（ロール軸方向）噴射位置で制御される。又、前記ゾーンクーラント２６及び中間ロールシフト２４は、初期設定モデル３４によって制御される。図において、１８は、圧延後の圧延材８を巻き取るための巻取機である。
【０００４】
このように、従来のＨＣミルにおいては、非対称１次、対称２次の形状不良に関しては、それぞれ圧下レベリング２２、作業ロールベンダー２０、中間ロールシフト２４により修正が可能である。一方、局部伸びや板幅クォータ部の複合伸びに対しては、スポットクーラント２８やゾーンクーラント２６等のクーラント制御を併用して対応している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、クーラント制御は応答性が劣るため、これだけでは、圧延材の局部伸びや複合伸びに対して、十分な修正能力が得られないという問題点があった。
【０００６】
一方、作業ロールや中間ロール等の圧延ロールに初期クラウンを付けて、圧延材８の形状品質を向上させる試みとしては、特開昭６２−２６３８０５に、作業ロールに、３次関数曲線のＳ字状初期クラウンを付与して、板幅クォータ（１／４）部の複合伸びの発生を防止する方法が提案され、特公平５−７１３２３に、作業ロールや中間ロールに３次曲線のＳ字状初期クラウンを付与することが記載され、特公平５−４１３２３に、中間ロールに２周期分の正弦波状初期クラウンを持たせることが記載され、特開平３−１３２１８に、作業ロールと中間ロールの両者に３次曲線や５次曲線の初期クラウンや、２周期分の正弦波状初期クラウンを持たせることが記載されている。
【０００７】
しかしながら、これらの圧延ロールに初期クラウンを付ける試みも、十分な効果を上げていなかった。
【０００８】
更に、作業ロール１２だけでなく中間ロール１４にベンダーを設けて、作業ロールベンダー２０との組合せで板幅クォータ部の局部伸びを制御することも提案されているが、圧延機の大幅な改造が必要となり、コストアップするため、既存の中間ロールベンダー機能を持たないＨＣミルに適用するのは困難であった。
【０００９】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、中間ロールベンダー機能を持たないＨＣミルにおいても、中間ロールのプロフィールを変更するのみで、局部伸びや複合伸びの修正能力を高めることを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、軸方向端部にテーパーが形成され、作業ロールと支持ロールの間に、軸方向にシフト可能な状態で配設される中間ロールを備えた、中間ロールのベンダー機能を持たない圧延機において、前記中間ロールのテーパー以外の部分に、上下の中間ロールで点対称となる５次又は、それ以上の多次曲線からなる軸方向ロールプロフィルを付与し、該中間ロールの軸方向へのシフトにより、ロールギャップを可変とすることにより、前記課題を解決したものである。
【００１１】
又、軸方向端部にテーパーが形成され、作業ロールと支持ロールの間に、軸方向にシフト可能な状態で配設される中間ロールを備えた圧延機の制御方法において、前記中間ロールのテーパー以外の部分に、上下の中間ロールで点対称となる５次又は、それ以上の多次曲線からなる軸方向ロールプロフィルを付与し、該中間ロールの軸方向へのシフトにより、中間ロールの両端を曲げることなく、ロールギャップを可変とするようにして、同じく前記課題を解決したものである。
又、軸方向端部にテーパーが形成され、作業ロールと支持ロールの間に、軸方向にシフト可能な状態で配設される中間ロールを備えた圧延機を用いて圧延する際に、前記中間ロールのテーパー以外の部分に、上下の中間ロールで点対称となる５次又は、それ以上の多次曲線からなる軸方向ロールプロフィルを付与し、前記中間ロールの軸方向シフト位置を、圧延材の板幅に応じてプリセットし、圧延機出側の圧延材形状に応じて修正することにより、中間ロールの両端を曲げることなく、板幅クォータ部の局部伸びを制御するようにして、同じく前記課題を解決したものである。
【００１２】
発明者等は、特に広幅冷間圧延鋼板で問題となっているクォータ伸びの制御を目的として、中間ロールに５次以上の高次の初期クラウンを付与して軸方向にシフトした場合の板形状に及ぼす影響を調査した。
【００１３】
クォータ伸びを制御するので、５次以上の高次曲線を付与する必要があり、まず、中間ロール形状を、図１に示す如く、軸方向位置の５次式とした場合について検討した。作業ロールのバレル長で正規化された座標をｘ（−１≦ｘ≦１）、作業ロールのバレル長の半分の長さで正規化された上ロールのシフト量をＳu 、同じく作業ロールのバレル長の半分の長さで正規化された下ロールのシフト量をＳL とし、図１で右に移動する場合を正とすると、上ロールの下面形状ｙU 、下ロールの上面形状ｙL 、ロールギャップ形状ｇは、それぞれ次の（１）、（２）、（３）式で表わされる。
【００１４】
0003803761.tif 000002
【００１５】
ここで、ａｉ、ｂｉは定数である。
【００１６】
今、上ロール下面形状ｙU と下ロール上面形状ｙL が点対称であるという条件を使って、ａｉ＝ｂｉ≡ｃｉ（ｉ＝０〜５）、ＳU ＝−ＳL ≡Ｓとすると、ロールギャップ形状ｇ（ｘ）は、次式で表わされる。
【００１７】
0003803761.tif 000003
【００１８】
この（４）式を座標ｘについて整理すると、次式のようになる。
【００１９】
0003803761.tif 000004
【００２０】
ここで、（５）式の右辺第１項が０次項、第２項が２次項、第３項が４次項であり、０次項は圧下レベリングにより修正され、２次項は作業ロールベンダーにより修正できるので、４次項がクォータ部を制御するための項となる。
【００２１】
点対称条件が適用できる限り、ロールギャップ形状ｇ（ｘ）は左右対称となり、座標ｘの偶数時の項のみが残る。ここで、ｇ（ｘ）の極値は、ｇ′（ｘ）＝０より、次式に示す如くとなる（図２参照）。
【００２２】
0003803761.tif 000005
【００２３】
即ち、極値の位置は、ロール曲線の２次以上の係数及びシフト位置で変化する。従って、クォータ部に極値が来るようにし、且つ極値の位置を変化させることによって、クォータ部の局部伸びを制御することができる。
【００２４】
なお、４次以下の曲線では、ロールギャップ形状ｇ（ｘ）に３次の項までしか残らないので、クォータ部の制御には適さない。特に、３次曲線であると、ロールギャップ形状が２次の曲線となるため、ロールベンダーで制御でき、意味がない。
【００２５】
なお、高次曲線の次数が奇数次である場合には、ロールギャップ形状が偶数次となり、左右対称形となるので、左右同時に制御することができる。
【００２６】
一方、高次曲線の次数が偶数次であると、ロールギャップ形状が奇数次となるため、左右非対称となり、制御は複雑となるが、左右別々のクォータ制御を行うことが可能となる。
【００２７】
中間ロールに５次曲線を付与した場合の上下中間ロールのロールプロフィールの例を図３に、そのときのロールシフト時のロールギャッププロフィールの変化を図４に示す。
【００２８】
このように、上下中間ロールに点対称となるように５次以上の曲線からなる、わずかな初期クラウンを付与することによって、図４に示した如く、板幅中央部に比べてクォータ部におけるロールギャップが広がり、クォータ伸びの発生を防止すると共に、中間ロールシフトにより、クォータ部のロールギャップを変化させ、高応答でクォータ伸びに対する制御を行うことが可能となる。
【００２９】
なお、中間ロールのシフト位置は、例えば板幅に応じてプリセットし、ミル出側の形状検出器の実績に応じて修正することができる。
【００３０】
この際、シフト及びベンダー条件は、従来の操業とさほど変える必要がない。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００３２】
本発明の第１実施形態は、図５に示す如く、従来例と同様の６段ＨＣミルにおいて、テーパー以外の部分４０Ｂに、上下中間ロールで点対称となる５次曲線からなる軸方向ロールプロフィールが付与された中間ロール４０を組み込んだものである。他の点に関しては、従来例と同様であるので、説明は省略する。
【００３３】
前記中間ロール４０の軸方向のクラウン量は、形状制御性及び操業性を考慮して、５０〜２０００μｍの範囲とすることができる。
【００３４】
又、該中間ロール４０のシフト位置は、圧延材８の板幅に応じてプリセットし、ミル出側の形状検出器３０の実績に応じて、制御する。
【００３５】
本実施形態においては、５次曲線部４０Ｂの山なり側にテーパー部４０Ａが設けられているので、５次曲線とテーパーが滑らかに繋がり、砥石等による中間ロールの加工（研磨）が容易である。
【００３６】
なお、５次曲線とテーパーの関係は、第１実施形態に限定されず、図６に示す第２実施形態のように、５次曲線部４０Ｂの平坦側にテーパー部４０Ａを設けることも可能である。
【００３７】
【実施例】
図７乃至図９に、従来の平坦形状の中間ロール１４を使用した場合（図７）と、本発明により５次曲線形状を付与した中間ロール４０を使用した場合（図８、９）における、圧延材の幅方向伸び率差を板幅毎に比較して示す。
【００３８】
実験は、母板厚３．２ｍｍ／製品板厚０．７０ｍｍ、板幅８００〜１６００ｍｍの各サイズで実施し、中間ロールの初期クラウンは、最大振幅２００μｍのものを使用した。その他の実験条件は、図１０に示すとおりである。
【００３９】
従来の条件では、板幅に依らずクォータ伸びを生じ、広幅になるほど、幅方向伸び率差が大きくなる傾向にある。これに対して本発明による場合には、中間ロールに５次曲線形状を付与することにより、ロール間ギャップを４次関数として制御することができるため、図８に示す如く、圧延材形状を、クォータ伸びから単純腹伸び（対称二次成分）へと変えることができる。又、圧延材の幅方向伸び率差を測定したデータをフィードバックして、作業ロール（ＷＲ）ベンダーを最適化することにより、図９に示す如く、幅方向伸び率差を従来の１／３以下のレベルまで低減できるという良好な結果が得られた。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、高価な中間ロールベンダーを用いることなく、中間ロールのプロフィールを変更するのみで、板幅クォータ部における複合伸び形状を単純腹伸び形状へと修正でき、作業ロールベンダーとの併用でフラットな形状を得ることができる。従って、中間ロールベンダーの追加という設備改造が不要であり、比較的安価に実施が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を説明するための、上下ロールのプロフィールとロールギャップ形状の関係の例を示す線図
【図２】同じくロールギャップ形状の極値を示す線図
【図３】本発明により５次曲線が与えられた中間ロールのプロフィールの例を示す線図
【図４】図３の中間ロールをシフトさせたときのロール間ギャップの変化状態の例を示す線図
【図５】本発明に係る中間ロールの第１実施形態が組み込まれた６段ＨＣミルの構成を示す正面図
【図６】中間ロールの第２実施形態の形状を示す正面図
【図７】従来例における圧延材の幅方向伸び率差の例を示す線図
【図８】本発明の実施例における作業ロールベンダー最適化前の圧延材の幅方向伸び率差の例を示す線図
【図９】同じく作業ロールベンダー最適化後の圧延材の幅方向伸び率差の例を示す線図
【図１０】図７乃至図９のデータを得る際の実験条件を示す図表
【図１１】従来の中間ロールが組み込まれた６段ＨＣミルの構成例を示す正面図
【図１２】６段ＨＣミルの形状制御系の構成を示すブロック線図
【符号の説明】
８…圧延材
１０…ミル
１２…作業ロール
１４、４０…中間ロール
１４Ａ、４０Ａ…テーパー部
１６…支持ロール
２４…中間ロールシフト
３０…形状検出器
４０Ｂ…５次曲線部
【図１】
0003803761.tif 000006
【図２】
0003803761.tif 000007
【図３】
0003803761.tif 000008
【図４】
0003803761.tif 000009
【図５】
0003803761.tif 000010
【図６】
0003803761.tif 000011
【図７】
0003803761.tif 000012
【図８】
0003803761.tif 000013
【図９】
0003803761.tif 000014
【図１０】
0003803761.tif 000015
【図１１】
0003803761.tif 000016
【図１２】
0003803761.tif 000017