JP2000334503A - 逆対称性クラウン可変ロールおよび操作方法 - Google Patents

逆対称性クラウン可変ロールおよび操作方法

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JP2000334503A JP2000146154A JP2000146154A JP2000334503A JP 2000334503 A JP2000334503 A JP 2000334503A JP 2000146154 A JP2000146154 A JP 2000146154A JP 2000146154 A JP2000146154 A JP 2000146154A JP 2000334503 A JP2000334503 A JP 2000334503A
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rolls
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backup
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Vladimir B Ginzburg
ビー ギンズバーグ ブラディミアー
Roy J Issa
ジェイ イッサ ロイ
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DANIELI UNITED A DIVISION OF DANIELI CORP
INTERNATL ROLLING MILL CONSULTANTS Inc
Danieli United Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 板材の大きな変動を修正するために、ロール
圧延装置にて板材プロファイルのファミリーを形成する
こと。 【解決手段】 ロールを取りつけるためのハウジング
と、逆対称プロファイルを有する少なくとも１つの上部
バックアップロールと、該少なくとも１つの上部バック
アップロールと対向し、かつ該少なくとも１つの上部バ
ックアップロールと接するように配置され、逆対称プロ
ファイルを有する上部ワークロールと、該上部ワークロ
ールから離間され、円筒状のプロファイルを有する下部
ワークロールと、該ワークロールと対向し、該ワークロ
ールと接触するように配置され、逆対称プロファイルを
有する少なくとも１つの下部バックアップロールと、ロ
ールシフト位置の関数としてストリップのプロファイル
のファミリーを生成するように前記ハウジング内におけ
る少なくとも１つの上部バックアップロールおよび下部
バックアップロールに対して上部ワークロールおよび下
部ワークロールをシフトさせるための手段とを備えてな
ることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧延装置のロール
の局所的な磨耗の低減、および、圧延装置における金属
板のプロファイル変動の修正の方法および装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】圧延
板材には、平板、長方形板、軽重度の中央凹凸板などの
多くのプロファイルがある。また、断面が凸プロファイ
ルの完成圧延板の製造が、要望される場合もある。さら
に、重要なのは凸状プロファイル自体ではなく、凸状の
プロファイルの寸法である。その点において、多項式に
よる凸プロファイルの製造が好ましい。言い換えれば、
凸プロファイルつまり上面と底面の端の曲率が、多項式
関数にて数学的に求めることができるのである。
【０００３】そのような多項式の凸プロファイルは、一
般的に、２つの周知方法の少なくとも１つの方法、ロー
ル曲げまたはロールシフトにより実行できる。ロール曲
げは、圧延装置のワークロールを反らせて金属板材のプ
ロファイルを修正するため、そのワークロール、普通は
上部ワークロールのジャーナル部に負荷をかけて行な
う。
【０００４】能動的ロール曲げの基本機能とは、金属板
材の中央部のへこみを多くして端部のへこみを少なくす
ることである。反対に、逆ロール曲げでは、板材の端部
のへこみを多くして、中央部のへこみを少なくするので
ある。
【０００５】金属板材のプロファイルを修正する別の方
法であるロールシフトでは、圧延装置における少なくと
も１本の非筒状ロールを軸方向に移動させる。その少な
くとも１本の非筒状ロールを軸方向に移動により、ワー
クロール間の間隔のプロファイルを変化させるのであ
る。ワークロール間の隙間を、ロール間隙と呼ぶ。ロー
ルシフトによりロール間隙を変化させることにより、多
項式プロファイルを形成するための板材プロファイルの
「修正」を行なえる。板材プロファイルの修正では、金
属板材のゲージ厚を変更することなく板材の表面の曲率
を変えるのである。板材プロファイルの変更は、シフト
ロール、ワークロール、中間ロール、バックアップロー
ルのプロファイルによってそれぞれ異なる。しかし、ロ
ールプロファイルやロール組み合わせだけでは、多項式
プロファイルの板材を修正するためのロール間隙を形成
できない。ロールシフトによる板材プロファイルの修正
は、シフトする単数や複数の非筒状ロールのプロファイ
ルと共に、修正する板材のプロファイルにも依存するの
である。
【０００６】ロール曲げとロ―ルシフトにより、多様な
板材プロファイルを形成できる。ロール曲げとロ―ルシ
フトにより圧延装置で形成される多様な板材プロファイ
ルを、板材プロファイルファミリーという。板材プロフ
ァイルファミリーは、板材プロファイルエンベロープで
構成される。板材プロファイルエンベロープが大きくな
るほど、所定のプロファイルを形成する圧延装置のサイ
ズも大きくなる。
【０００７】従来のロールシフトの一例として、連続ク
ラウン可変ロール法、つまり、ＣＶＣロール法と呼ばれ
るものがあり、ワークロールやバックアップロールが、
ロールの双方向移動によりロール間隙プロファイルの調
整を行なえるようＳ字形またはビンプロファイルをして
いる。ＣＶＣシステムの短所は、特殊な非対称ロール研
磨が必要であり、結果として非対称バックアップロール
磨耗が発生することである。さらに、所定の圧延装置で
圧延できる範囲の板材を圧延するために数種のロール組
み合わせが必要となる不便を、充分に改善していない。
【０００８】板材を上部と下部のワークロールの曲面ク
ラウン部間で圧延するさい、上部と下部のワークロール
を軸方向に移動してもロール間隙の変動は小さいため、
ロール曲げでその変動を補正することにより、ワークロ
ールを所定の範囲内で周期的に軸方向へ移動させること
が可能である。そうすることにより、圧延によるワーク
ロールの磨耗を拡散し、ワークロールのクラウンプロフ
ァイルを長期にわたって維持できるのである。その結
果、幅狭の板材の圧延作業の終了後に幅広の板材の圧延
作業を行なうことが可能となり、圧延する板材の幅に関
する圧延加工の手順における制限が解消できる。
【０００９】本発明の主たる目的は、板材の大きな変動
を修正するために、ロール圧延装置にて板材プロファイ
ルのファミリーを形成する方法と装置を提供することで
ある。
【００１０】本発明の別の目的は、ロール圧延装置のワ
ークロールの局所的磨耗を低減するための方法と装置を
提供することである。
【００１１】本発明のまた別の目的は、経済的かつ効率
的な手段により正確な加工物のプロファイル制御を行な
うことができる方法と装置を提供することである。
【００１２】本発明のさらに別の目的は、従来のロール
圧延装置技術と互換性のある圧延装置を提供することで
ある。
【００１３】本発明のさらなる目的は、大きな板材プロ
ファイルエンベロープを提供することである。
【００１４】本発明のその他の目的、特徴、長所など
は、付随の図面をともなったつぎの詳細な説明から明白
になるであろう。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様は、
ロールを取りつけるためのハウジングと、逆対称プロフ
ァイルを有する少なくとも１つの上部バックアップロー
ルと、該少なくとも１つの上部バックアップロールと対
向し、かつ該少なくとも１つの上部バックアップロール
と接するように配置され、逆対称プロファイルを有する
上部ワークロールと、該上部ワークロールから離間さ
れ、円筒状のプロファイルを有する下部ワークロール
と、該ワークロールと対向し、該ワークロールと接触す
るように配置され、逆対称プロファイルを有する少なく
とも１つの下部バックアップロールと、ロールシフト位
置の関数としてストリップのプロファイルのファミリー
を生成するように前記ハウジング内における少なくとも
１つの上部バックアップロールおよび下部バックアップ
ロールに対して上部ワークロールおよび下部ワークロー
ルをシフトさせるための手段とを備えてなる圧延装置で
ある。
【００１６】本発明の第２の態様は、ロールを取りつけ
るためのハウジングと、逆対称プロファイルを有する少
なくとも１つの上部バックアップロールと、該少なくと
も１つのの上部バックアップロールと対向し、かつ該少
なくとも１つの上部バックアップロールと接触するよう
に配置された上部ワークロールと、該上部ワークロール
から離間され、円筒状プロファイルを有する下部ワーク
ロールと、該下部ワークロールと対向し、かつ該下部ワ
ークロールと接触するように配置され、逆対称プロファ
イルを有する少なくとも１つの下部バックアップロール
と、ロールシフト位置の関数としてストリップのプロフ
ァイルのファミリーを生成するようにハウジングにおい
て、前記少なくとも１つの上部および下部バックアップ
ロールに対して前記上部ワークロールおよび下部ワーク
ロールをシフトさせるための手段と、前記少なくとも１
つの上部バックアップロールの垂直方向の位置を調整す
るため手段とを有する圧延装置を設ける工程、前記上部
ワークロールを第１の位置から第２の位置までシフトす
る工程、前記第１の位置から第２の位置までの距離を測
定する工程、前記工程において測定された距離にもとづ
いて第１の出力信号を発生する工程、前記少なくとも１
つの上部バックアップロールの垂直方向の位置を調整す
るための手段からの２つの基準信号を計算する工程、前
記２つの基準信号を２つの実際の位置信号に加え、前記
少なくとも１つの上部バックアップロールの垂直方向の
位置を調整するための手段の実際の位置を表わし、２つ
のトータル信号を発生する工程、前記２つのトータル信
号と、２つの実際のシリンダのフィードバック信号とを
比較し、ワークロールのシフト後の前記垂直方向の位置
を調整するための手段の実際の位置を表わす工程、前記
２つのトータル信号と２つの実際のシリンダのフィード
バック信号との比較にもとづき異なる信号を発生する工
程、および前記異なる信号にもとづき上部バックアップ
ロールの垂直方向の位置を調整する工程からなる圧延装
置の操作方法である。
【００１７】本発明は、ロール圧延装置におけるロール
の局所的磨耗を低減し、同圧延装置における金属板材の
プロファイル変動を修正するための方法と装置に関す
る。それは、逆対称のプロファイルのロールを利用する
ことにより達成できる。逆対称プロファイルとは、ロー
ルの中心線に対してロールの左右側が同じ多項式で示せ
るが、反対の符号の多項式であるようなプロファイルの
ことである。本発明の装置と方法は、逆対称プロファイ
ルのロールをもつ圧延装置であり、それを使う方法であ
る。金属板材プロファイルファミリーは、本発明の装置
と方法にて形成でき、ロールシフト処理前の板材プロフ
ァイルファミリーは、好ましくはｎが１から５の数であ
るｎ個の項をもつ多項式関数で示すことのできるプロフ
ァイルであって、逆対称プロファイルをもつ少なくとも
１本の上部ロールと、および、逆対称プロファイルをも
つ少なくとも１本の下部ロールとを移動させることによ
り形成した板材プロファイルのファミリー（family）
は、好ましくはｎが１から５の数である（ｎ−１）個の
項をもつ多項式関数で示すことのできるプロファイルで
示せる。
【００１８】本発明は、異なる可変多項式関数で特徴付
けられる板材プロファイルを修正するための効率的で柔
軟性のある装置と方法に関するものである。本発明の装
置と方法では、逆対称クラウン可変（ＩＶＣ）ロールと
呼ぶ逆対称プロファイルをもつ、ワークロール、中間ロ
ール、バックアップロールのうちの少なくとも２本のロ
ールがロール軸受部で軸受けできるよう取り付けられた
ハウジングを備えた圧延装置を使用する。ＩＶＣロール
をもつ圧延装置は、逆対称クラウン可変ロール圧延装置
（ＩＶＣ圧延装置）と呼ばれる。逆対称プロファイルと
は、ロール中心線に対してロールの左右側が、互いに符
号が反対の同じ多項式で示せるプロファイルという。言
い換えれば、ロールの左右側の筒状プロファイルからの
偏差が、同じ値であるが互いに反対方向に偏差するもの
である。
【００１９】金属板材、とくに、鉄鋼板材の製造業者に
とっては、板材プロファイルの断面が変位しているよう
な完成板材のプロファイルを制御することが重要な課題
である。金属板材の熱間ロール圧延では、加熱した金属
は加工しやすく、熱間ロール圧延にて金属板材を成形で
きるため、成形つまり板材のプロファイルの直接的な制
御が可能である。反対に、冷間ロール圧延においては、
金属板材のプロファイルの変動は平坦化問題を起こすた
め、板材の相対プロファイル（板材の中央の厚さに対す
るクラウン部の比率）の修正を行なわない。その代わり
に、板材は仕上げ圧延装置により「修正」するのであ
る。
【００２０】金属板材の修正は、板材のゲージ厚を変更
することなく板材の表面の曲率を変えることにより行な
う。ゲージ厚の変更や、クラウン部の一の変更により板
材プロファイルを修正すれば、平坦化の問題が発生する
ので、そのような方式での変更は避けるのが望ましい。
【００２１】金属板材は、上面と底面、左右の両側面、
２つの端面を有する。板材の上面と底面が、最も大きな
面である。ここでいう金属板材の断面で特定する板材プ
ロファイルとは、板材の上面と底面に対応する上辺と底
辺と、両左右側面に対応する２つの側辺との、４つの辺
で構成される。
【００２２】多様で異なる圧延ロールのプロファイルや
それらの組み合わせが存在する。最も一般的な圧延ロー
ルは、図４２から４８で示す、つぎのようなｘがロール
中心からの距離である多項式の関数ｆ（Ｙ）で表わすこ
とができるものである。
【００２３】線形：Ｙ＝０．０２ｘ ２次式形：Ｙ＝０．００２ｘ2 ３次式形：Ｙ＝０．０００１ｘ3 ４次式形：Ｙ＝０．０００００２ｘ4 ＣＶＣロール：Ｙ＝０．０００１６３４ｘ3−０．３０
２１ｘ ＵＰＣロール：Ｙ＝−０．００００２３７４ｘ3＋０．
００２５９０ｘ2＋０．０５６４０ｘ Ｋ−ＷＲＳロール：Ｙ＝０．００００００８１ｘ4−
０．００００３４ｘ3−０．０００２９５ｘ2＋０．０１
５ｘ
【００２４】ロールプロファイルの設計において、４つ
の主要な要素を考慮しなければならない。１番目の要素
は、ロールシフトに起因するロール間隙プロファイルの
変動の、板材の所望修正との適合性である。ｎ項の多項
式プロファイルのロールを移動させると、（ｎ−１）項
の多項式で示せる板材プロファイルの変動が発生する。
たとえば、ＣＶＣロール（図４６）のプロファイルは、
ａn（ｎ＝０から３）が定数であるつぎの等式（１）の
ような、第１と第３の項を含む多項式で示せる。 ｙ＝ａ3ｘ3−ａ1ｘ （１）
【００２５】ＣＶＣロールのシフトにより、つぎの等式
（２）のような、第２の項を含む多項式で示せる板材プ
ロファイルの変更が可能となる。 ｙ＝ａ2ｘ2 （２）
【００２６】しかしながら、実際の板材プロファイルに
は、多項式の下位や上位の項も含まれている。実践的観
点において、板材プロファイルは、ａが定数であるつぎ
の等式（３）のような、第１項、第２項、第３項、第４
項からなる多項式で正確に示すことができる。 ｙ＝ａ4ｘ4＋ａ3ｘ3＋ａ2ｘ2＋ａ1ｘ （３）
【００２７】板材プロファイルが第１項、第２項、第３
項、第４項を含む多項式で示すことができるなら、ロー
ルプロファイルの多項式も、つぎの等式（４）のよう
に、第１項、第２項、第３項、第４項、第５項を含まな
ければならない。 ｙ＝ａ5ｘ5＋ａ4ｘ4＋ａ3ｘ3＋ａ2ｘ2＋ａ1ｘ （４）
【００２８】周知のロールプロファイル（図４２から４
８）の多項式のいずれも、前記に示したように第４項よ
り上の項を含んでいない。
【００２９】第２番目の要素とは、ロールシフトの効果
性Ｅである。この要素は、つぎの等式（５）で示すよう
に、ロールシフトのスロトーク量に対する板材プロファ
イルの変動幅△ｃの比率として表わせる。
【００３０】
【数５】
【００３１】板材プロファイルの同じ変動幅△ｃを形成
するのにロールシフトｓのストローク長が小さいほど、
ロールシフト動作がよりいっそう効果的となる。ロール
シフト効果性Ｅを上げるためには、ロール軸に対して上
下にカールするロールプロファイルを利用する必要があ
る。周知ロールプロファイルの中では、３次式プロファ
イルとＣＶＣプロファイルだけがその要件を満たすこと
ができる。
【００３２】第３番目の要素は、ロール間の接触プロフ
ァイルである。局所的接触ストレス負荷を低減するため
には、２次式ロール（図４３）、ＣＶＣロール（図４
６）、ＵＰＣロール（図４７）などに一般的に見られる
「バルジプロファイル」を避けることが望ましい。
【００３３】第４番目の要素は、ロールプロファイルの
研磨の安易性である。従来のロールでは、ロールプロフ
ァイルはロール中心線に対して対称性をもっている。そ
のため、高精度でロールプロファイルを経済的に作成で
きる一般的な研磨器を使うことが可能となる。ロールシ
フトで使うことができる周知のロールプロファイルのす
べてが、非対称性プロファイルである。そのようなプロ
ファイルを研磨するには、非常に高価な研磨器が必要と
なる。非対称性のロールプロファイルは、板材プロファ
イルにおけるロールシフトの効果をもたらすためには避
けることができない。しかしながら、ロールの中心線に
対して右側と左側が、ａが定数であるつぎのような、符
号が反対の同じ多項式で示すことができる逆対称プロフ
ァイルを利用することにより研磨工程を単純化すること
が可能である。 ロール左側：ｙ＝ａ4ｘ4＋ａ3ｘ3＋ａ2ｘ2＋ａ1ｘ （６） ロール右側：ｙ＝−ａ4ｘ4−ａ3ｘ3−ａ2ｘ2−ａ1ｘ （７）
【００３４】逆対称プロファイルは、一般的な研磨機で
非常に高精度で形成することが可能である。簡単にいう
と、周知のロールプロファイルのいずれも、前記で説明
した４つの要件を満たしていない。しかし、逆対称プロ
ファイルのロールはそれら要件を満たすことができるの
である。
【００３５】本発明のロール圧延の装置や方法は、その
逆対称プロファイル（ＩＶＣロール）を利用するもので
ある。ＩＶＣロールを使うことにより、ロール圧延装置
でのロールの局所的磨耗を低減できると同時に、金属板
材プロファイルの変動も修正することが可能となる。
【００３６】まず最初に、図４９に４段式圧延装置で概
略的に示されるような、米国特許第４、６５６、８５９
号に記載のクラウン可変ロールを使った従来のロール圧
延装置を説明する。上部バックアップロール２は、逆対
称となっており、縦方向軸４に対して回転可能である。
言い換えれば、上部バックアップロール２は、外方向に
凸状に膨らんだ凸部６と隣接する凹部８とを備える。ま
た、上部バックアップロール２は、小径端１０から大径
端１２へ膨らんでいる。図に示すように、中心線で示す
上部バックアップロール２の中心からの距離ｘでは、ロ
ール２の右側と左側の両方でｘ＝０である中心からの垂
直方向偏差がｙとなっている。
【００３７】前記の上部バックアップロール２の接触で
きるよう設置してある上部ワークロール１４は、縦方向
軸１６に対して回転可能である。上部ワークロール１４
は、上部バックアップロール２の凹部８と接触する凸部
１８を備えている。また、上部ワークロール１４は、そ
の凸部６と接触する筒状部２０を備える。
【００３８】前記の上部ワークロール１４の下方には、
縦方向軸２４に対して回転可能な下部ワークロール２２
が配備されている。下部ワークロール２２は、片方端に
は筒状部２６、他方端には凹部２８を備えている。下部
ワークロール２２は、縦方向軸３２を有し、凹部３４と
凸部３６とを備えた下部バックアップロール３０と接触
できる。その凹部３４は、下部ワークロール２２の筒状
部２６と接触でき、凸部３６は、同じロールの凹部２８
と接触できるようになっている。図で示すように、中心
線で示す下部バックアップロール３０の中心からの距離
ｘにおいて、ロール３０の右側と左側の両方でＸ＝０で
ある中心からの垂直方向偏差はｙである。
【００３９】この周知システムでは、上部ワークロール
１４と下部ワークロール２２が、ほぼ平坦あるいは凹凸
のある金属板材に多様なプロファイルを形成できるよう
移動可能となっている。図４９の圧延装置の動作を、図
５０から図５４に示す。この従来式圧延装置では、上部
ワークロール１４と下部ワークロール２２の双方向移動
により、図５１から５５に示すような多様な板材プロフ
ァイルを形成することができる。図５０では、上部ワー
クロール１４と下部ワークロール２２が、金属板材３９
から図５１のほぼ平坦な板材プロファイル３８を形成で
きるよう配置されている。図５２では、上部ワークロー
ル１４と下部ワークロール２２が、金属板材３９から図
５３に示す凸状の板材プロファイル４０を形成するため
シフトしており、図５４では、上部ワークロール１４と
下部ワークロール２２が、金属板材３９から図５５に示
す凹状の板材プロファイル４２を形成するためシフトし
ている。図５２と図５４で示す圧延装置の欠点は、上部
ワークロール１４と下部ワークロール２２とをシフトさ
せねばならず、とくに、それら上部ワークロール１４と
下部ワークロール２２とのあいだの金属板材の端部付近
の位置において、ロールが磨耗してしまうことである。
それらロールの局所的磨耗は、ロール移動により発生す
るのである。
【００４０】一般的に、ロール圧延装置のロールの軸方
向の移動は、つぎのような機能を実行するため利用され
ている。 （１）板材端部付近のロールの局所的磨耗を低減する。 （２）ロール間隙に可変性を与える。
【００４１】その第１の目的は、ほぼ筒状のロールを用
意して、所定数のコイルにロール圧延した後、周期的に
軸方向移動させることにより達成できる。移動量やつぎ
のシフト前のコイル加工数は、その作業の効率に大きく
影響する。それらパラメータは、ロール圧延された製品
の寸法や堅さに依存するものである。標準的なロール移
動パターンは、１つのコイル加工後に２０ｍｍだけロー
ルを移動させるものである。
【００４２】前記の第２の目的は、非筒プロファイルの
圧延ロールを利用することで達成できる。上部と下部の
ロールを軸方向に、同じ方向または反対方向に移動させ
る、別の言葉で言えば、ロールを相互に接近または離間
させるのである。
【００４３】図４９から５４で示すように、双方向移動
に使うワークロールは、一般的に、前記に説明した多項
式関数の１つ（図４２から４８）で示すプロファイルを
備える。そのシステムの主要な問題は、両方のワークロ
ールの移動が必要なことである。また別の問題として、
最適な板材プロファイルを形成するためのワークロール
の移動のパターンが、ロールの局所的磨耗を最大限に低
減するのに要するロール移動パターンと一致しないとい
う事実がある。それゆえ、双方向移動は、一度に１つの
機能だけしか達成できない。
【００４４】図４９に示す周知のシステムでは、可変板
材プロファイルはＩＶＣバックアップロールを使えば形
成できる。しかしながら、ワークロールのプロファイル
はそれらと異なる。ワークロールの片側は非筒状であ
り、拡大または縮小しているが、他方側では筒状となっ
ている。バックアップロールに対する両方のワークロー
ルの単方向移動により（図５０から５４）、可変板材プ
ロファイルが形成できる。単方向移動は、双方向移動に
比べて、簡単なロール移動メカニズムで行なえる。それ
でも、ワークロールの局所的磨耗の問題は解消すること
ができない。
【００４５】
【発明の実施の形態】本発明によれば、作業中に、可変
板材プロファイルを形成すると、同時に、ロールの局所
的磨耗を低減できる。板材プロファイルを修正し、ロー
ルの局所的磨耗を低減する本発明の装置（図１）は、１
本の筒状ワークロール４４と１本のＩＶＣワークロール
４６とを備える。また、装置には、上部ＩＶＣバックア
ップロール４８と下部ＩＶＣバックアップロール５０と
が備わっている。装置に、１本以上の上部や下部のバッ
クアップロールを備えても構わない。さらにまた、措置
は、前記ロールを取り付けるためのハウジング（図示し
ない）と、少なくとも上部ＩＶＣバックアップロール４
６を移動させるための手段とを備える。各ＩＶＣロール
とも、中心線で示すロールの中心からの距離Ｘにおい
て、ＩＶＣロールの右側と左側の両方でＸ＝０である中
心からの垂直方向偏差はｙとなっている。
【００４６】図１の圧延装置の動作を、図２から図６に
示す。図２において、筒状ワークロール４４とＩＶＣワ
ークロール４６が、金属板材４５から図３で示すほぼ平
坦な板材プロファイル５２を形成できるよう配置されて
いる。図４では、ＩＶＣワークロール４６が、図４に示
すように凸状板材プロファイル５４を形成するためシフ
トしており、図６では、同じＩＶＣワークロール４６
が、図７で示すように凹状の板材プロファイル５６を形
成するためシフトしている。図１から６で示すように本
発明においては、上部ＩＶＣバックアップロール４８、
下部ＩＶＣバックアップロール５０、および、ＩＶＣワ
ークロール４６が、ＩＶＣプロファイルになっている
が、他方の筒状ワークロール４４は全体に筒プロファイ
ルである。このため、ＩＶＣワークロール４６を移動さ
せるだけで可変板材プロファイルを得ることができる。
筒状ワークロール４６は、ロールの局所的磨耗を低減す
るため、異なる移動パターンを使ってシフト移動させる
ことができる。図２から６に示すように、ＩＶＣロール
は、互いに反対方向に向けられている。
【００４７】図８は、ロール移動ストローク長がｓであ
る、本発明の４段式ＩＶＣ圧延装置の概略断面図であ
る。図８の４段式圧延装置は、図１から６に示した圧延
装置と同じであるが、上部ワークロール移動用アクチュ
エータ５８と下部ワークロール移動用アクチュエータ６
０とが追加図示されている。移動用アクチュエータ５
８、６０は、それぞれ上部ワークロール４６と下部ワー
クロール４４とを軸方向に移動させるための手段であ
る。その他の構成部品は、図１から６に示す同じものに
対応する。ＩＶＣワークロール４６を距離ｓだけ移動さ
せると、そのＩＶＣワークロール４６と金属板材４５と
のあいだに隙間ができる。その隙間がロール間隙であっ
て、金属板材４５の長さ方向において厚さを変化させ
る。つぎのパラメータは、図８に示すように、δ1はロ
ール左端でのロール間隙の変動値、δ2はロール右端で
のロール間隙の変動値、δ0はロール中間部でのロール
間隙の変動値である。
【００４８】表１は、図８に示すロール間隙の主要パラ
メータ、および、相互間の関係を示すものである。
【００４９】
【表１】
【００５０】表１中δ1は左側のロール端部におけるロ
ールギャップの変化であり、δ2は右側のロール端部に
おけるロールギャップの変化であり、δ0はロールの中
央におけるロールギャップの変化であり、δ12はδ1−
δ2であり、Ｃｒは等価ワークロールクラウンであり、
ｓはワークロールのシフトストロークであり、ｘはロー
ルの有効バレル長の半分であり、ｙはロールプロファイ
ルの変化であり、ｂはロールプロファイルの多項係数で
ある。
【００５１】表１に示すように、移動中において、ＩＶ
Ｃワークロール４６の中間部でのロール間隙はδ0だけ
変動する。また、ロール間隙差δ12により、ロール間隙
はわずかに非対称となる。ロール移動ストローク長ｓの
全長にわたった変動値δ0を、最大板材幅が１７３０ｍ
ｍでｂが０．０００００１０５５の例で、図９のグラフ
に示す。変動値δ0は、移動ストローク長が−１５０ｍ
ｍから１５０ｍｍまでのとき、それぞれ約０．０５ｍｍ
から約−０．０５ｍｍまでのスムーズな逆対称曲線によ
り表わされている。ロールの移動ストローク長ｓの全長
にわたったロール間隙差δ12の変動を、最大板材幅が１
７３０ｍｍでｂが０．０００００１０５５の例で、図１
０に示す。比較のため、ロールの移動ストロークｓの全
長にわたった同等ワークロールクラウン値Ｃrを、最大
板材幅が１７３０ｍｍでｂが０．０００００１０５５の
例で、図１１に示してある。同等ワークロールクラウン
値Ｃｒは、ロール移動することなく同等の板材プロファ
イルを形成するのに要するワークロールのクラウン形態
を表わすものである。
【００５２】本発明の装置や方法にて市販品質をもつ金
属板材を形成するためには、金属板材４５とＩＶＣワー
クロール４６とのあいだの可変ロール間隙を修正しなけ
ればならない。その間隙を修正するのに使う装置や制御
システムが、図１２に図示されており、ロール移動装
置、ロール曲げ装置、および、関連制御装置をともなっ
た本発明の簡略ＩＶＣ圧延装置の概略断面図である。
【００５３】図１２の装置は、図８の圧延装置と同じで
あり、制御装置がブロック図で図示されている。図１２
の圧延装置６２は、上部ＩＶＣバックアップロール６
４、下部ＩＶＣバックアップロール６６、ＩＶＣワーク
ロール６８、筒状ワークロール７０を備えている。ＩＶ
Ｃワークロール６８と筒状ワークロール７０のあいだに
は、金属板材７２が挟まっている。ＩＶＣワークロール
７０は、ワークロール軸受７８と８０にて軸受部で支持
されている。上部ＩＶＣバックアップロール６４は、バ
ックアップロール軸受８２と８４で支持されており、下
部ＩＶＣバックアップロールは、バックアップロール軸
受８６と８８で支持されている。
【００５４】前記のＩＶＣワークロール６８を移動さ
せ、そのＩＶＣワークロール６８と金属板材７２のあい
だの間隙を修正するためのシステムは、以下のとおりで
ある。ＩＶＣワークロール６８は、ロール移動ストロー
ク長ｓの間隔だけ第１位置から第２位置まで移動され
る。そのロール移動ストローク長ｓを測定する位置変換
器９０で出力信号Ｕｓが作成され、処理コントローラ９
２へ送られる。処理コントローラ９２では、油圧シリン
ダー９４と９６の位置を制御するための２つの基準信号
Ｕ1 とＵ2 とが算出される。油圧シリンダー９４、９６
は、少なくとも１本の上部バックアップロール６４の縦
方向位置を決めるための手段である。空圧式またはネジ
式の制御装置などの別の制御機器を備えても、構わな
い。基準信号Ｕ1 とＵ2 は、２個の位置制御器９８、１０
０により、２本の油圧シリンダーの実際の位置を示す２
つの実際のシリンダー位置基準信号Ｕgr1 とＵgr2 とに統
合信号を作成するためそれぞれ付加される。統合信号
は、２個のシリンダー位置変換器１０２と１０４でそれ
ぞれ作成された２つのシリンダーフィードバック位置信
号Ｕ ga1 とＵga2 と比較する。信号の比較は、２個の位置
制御器９８と１００で行なわれる。前記の２つの統合信
号と、２つのシリンダーフィードバック位置信号
Ｕga 1 、Ｕga2 との比較から、２つの出力差信号△Ｕ1 と
△Ｕ2 が作成される。それら２つの出力差信号△Ｕ1 と△
Ｕ2 は、前記の２つの統合信号と、２つのシリンダーフ
ィードバック位置信号Ｕga1 、Ｕga2 との差を示している
ため差信号である。そして、２つの出力差信号△Ｕ1 と
△Ｕ2 は、位置制御器９８、１００から２個のサーボバ
ルブ１０６と１０８にそれぞれ送られる。それにより、
サーボバルブ１０６、１０８が２個の油圧シリンダー９
４と９６の入出流量の制御を行なって、上部ＩＶＣバッ
クアップロール６４とＩＶＣワークロール６８の位置が
調整制御されるのである。
【００５５】本発明の別の実施例においては、図１の筒
状ワークロールがＩＶＣワークロールに代替される。図
１３に、上部ＩＶＣバックアップロール１１０と、下部
ＩＶＣバックアップロール１１２と、上部ＩＶＣワーク
ロール１１４と、下部ＩＶＣバックアップロール１１６
とを備える本発明の別の４段式圧延装置を示す。図１３
のＩＶＣ圧延装置は４段式装置に限定されるものではな
く、上部や下部のバックアップロールは１本以上でもよ
いし、中間ロール（図示しない）を備えることもでき
る。また装置は、ロールを取り付けるためのハウジング
（図示しない）やロールを移動させる手段も備えてい
る。各ロールとも、中心線で示すロールの中心からの距
離ｘにおいて、ロールの右側と左側の両方でＸ＝０であ
る中心からの垂直方向偏差はｙに等しくて、逆対称形で
ある。
【００５６】図１３の４段式圧延装置の主要なロール移
動パターンを、図１４から図１８に示す。図１４は、完
全に接触をしており、金属板材１１８を凸プロファイル
に形成するため移動された上部ＩＶＣワークロール１１
４と下部ＩＶＣ作用１１６とを備える本発明の４段式圧
延装置の概略断面図である。図１５は、ロール間隙をも
った図１４の圧延装置の概略断面図である。図１６は、
完全に接触をしており、金属板材１２０をほぼ平坦プロ
ファイルに形成するため配置された上部ＩＶＣワークロ
ール１１４と下部ＩＶＣ作用１１６とを備える本発明の
４段式圧延装置の概略断面図である。図１７は、ロール
間隙をもった図１６の圧延装置の概略断面図である。図
１８は、完全に接触をしており、金属板材１２２に凹プ
ロファイルを形成するため移動された上部ＩＶＣワーク
ロール１１４と下部ＩＶＣ作用１１６とを備える本発明
の４段式圧延装置の概略断面図である。図１９は、ロー
ル間隙をもった図１８の圧延装置の概略断面図である。
【００５７】図１３から図１８では、上部ロールと底側
ロールが逆対称プロファイルとなるよう研磨されてい
る。両側の組み合わせたワークロールとバックアップロ
ールは、同じプロファイルに加工されているが、上部ロ
ールプロファイルは底側ロールプロファイルと１８０度
オフセットされており、対称ロール間隙輪郭を形成する
よう互いに補完している。言い換えれば、前記ロールは
互いに反対方向に向いているのである。
【００５８】図１３のＩＶＣロールのロールプロファイ
ルは、第２項および／または第４項をもつ２つの多項式
関数で数学的に示すことができる。各多項式関数はロー
ル長の片半分のプロファイルを示し、ロール長はロール
のバレル長さとして参照される。２つの関数は共にロー
ルバレル長の中心に原点があって、片方の関数は上方向
の弧曲線であり他方は下方向の弧曲線である。このシス
テムでは、ロールの局所的磨耗を低減し可変プロファイ
ルを形成するため、図１４から１８で示すように、双方
向移動メカニズムを利用して水平方向に距離ｓだけロー
ルをシフト移動させることができる。
【００５９】図２０から２４には、４本のＩＶＣロール
が完全接触している本発明の４段式圧延装置のＩＶＣロ
ール移動位置と同等のワークロールのクラウン形態の関
係を示す３つの例が図示されている。３つの例とは、 １．負クラウン形態：ＩＶＣワークロールをＩＶＣバッ
クアップロールに対して内側に移動させた場合のクラウ
ン形態の発生（図２０）。 ２．ゼロ移動クラウン形態：軸方向移動のない場合のク
ラウン形態（図２２）。 ３．正クラウン形態：ＩＶＣワークロールをＩＶＣバッ
クアップロールに対して外側に移動させた場合のクラウ
ン形態の発生（図２４）。
【００６０】図２０から２４のそれぞれで、圧延装置に
は２本のＩＶＣバックアップロール１２４、１２６、お
よび、２本のＩＶＣワークロール１２８、１３０が備わ
っている。図示にように、ワークロール１２８と１３０
の移動（負クラウン形態）により作成される金属板材１
３２のプロファイルは、４段式ＩＶＣ圧延装置の前記の
ＩＶＣワークロール１２８と１３０の移動による形成さ
れるクラウン形態と同様に研磨されたワークロール１３
８、１４０および筒状バックアップロール１３４、１３
６を備えた図２１から２５に図示されている４段式圧延
装置を使っても形成できるのである。図２０から２４の
ＩＶＣ圧延装置と図２１から２５の圧延装置とを比較す
るにおいて、点線で示す中心線がバックアップロール全
部の中心を横切っており、ｂで示すのはロールバレル長
の半分長であり、Ｓmはワークロールの最大移動ストロ
ーク長である。
【００６１】図２６においての、上部ＩＶＣロール１４
２と下部ＩＶＣロール１４４のＩＶＣプロファイルの数
学的偏差は、以下のようになる。
【００６２】前記の上部ＩＶＣロール１４２と下部ＩＶ
Ｃロール１４４のプロファイルは、放物線部分（図４
３）および／または４次多項式部分（図４５）をもつ２
つの関数で示せる。２つの関数は、図２６の点線で示す
ようにワークロール中心（ｘ＝０）でスムーズに接続し
ている。片方の関数が上方向弧曲線形であるのに対し
て、他方の関数は下方向弧曲線形である。図２６におけ
る上部ＩＶＣロール１４２と下部ＩＶＣロール１４４は
移動された状態にある。
【００６３】ＩＶＣロールプロファイルｙは、つぎのよ
うに示せる。 上方向弧曲線 ｙ＝ａ1ｘ4＋ａ2ｘ2 下方向弧曲線 ｙ＝−ａ1ｘ4−ａ2ｘ2
【００６４】ただし、 ａ１＝多項式の第４項の係数、 ａ２＝多項式の第２項の係数、 ｘ＝ロール中心間の距離、である。
【００６５】係数ａ１とａ２は、つぎの等式（８）と
（９）からそれぞれ演算できる。
【００６６】
【数６】
【００６７】ただし、 ｓm＝ワークロールの最大移動ストローク長、 Ｃecm＝最大移動ストローク長のための同等ワークロー
ルの最大クラウン量、 ｎ＝ロールプロファイルの２次式部分と４次式部分のあ
いだの分布係数、 ｂ＝バックアップロール長の半分値である。 ｎ＝０のとき、ａ１＝０となり、ロールプロファイルは
２次式部分のみで示せる。また、ｎ＝∞のとき、ａ２＝
０となり、ロールプロファイルは４次式部分のみで示せ
る。
【００６８】図２１から２５で示すような、移動ストロ
ーク長Ｓに対する同等のワークロールプロファイルＣｅ
は、以下のように表わす。
【００６９】１）Ｓｍ≦ｘ≦ｂのとき Ｃｅ＝ｃ1ｘ3＋ｃ2ｘ＋ｃ3 （１０） ただし、ｃ1＝１６ａ1ｓ、ｃ2＝８ｓ（２ａ1ｓ2＋
ａ2）、ｃ3＝−４ｓ2（ａ1ｓ2＋ａ2）である。
【００７０】２）０≦ｘ≦Ｓｍのとき Ｃｅ＝ｄ1ｘ4＋ｄ2ｘ2 （１１）
【００７１】ただし、ｄ1＝４ａ1、ｄ2＝４（６ａ1ｓ2
＋ａ2）である。
【００７２】図２８に図示のように、板材プロファイル
エンベロープは、つぎの等式（１２）と（１３）で示す
パラメータＵ１とＵ２を使って演算できる。
【００７３】
【数７】
【００７４】ただし、図２７に示す以下のパラメータ
は、ｈo＝板材の中心厚さ、ｈｑ’、ｈq”＝中間点q’
とq”での板材の厚さ、ｈi’、ｈi”＝位置点i’とi”
での板材の厚さ（i’、i”は、板材端から２５．４ｍｍ
と仮定する）。
【００７５】パラメータＵ1，Ｕ2は、板材プロファイル
エンベロープの区域を決めるものである。異なる板材プ
ロファイルは、異なる区域を有する。板材プロファイル
エンベロープは、ロール圧延装置で形成できる板材プロ
ファイルのファミリーを示すものである。
【００７６】本発明のＩＶＣ圧延装置を使えば、シフト
移動前に形成される板材プロファイルファミリーは、好
ましくはｎが１から５の数であるｎ項の多項式関数で示
せ、逆対称プロファイルの少なくとも１本の上部ロー
ル、および、逆対称プロファイルの少なくとも１本の下
部ロールを移動させて形成した板材プロファイルファミ
リーは、好ましくはｎが１から５の数である（ｎ−１）
項の多項式関数で示せる。
【００７７】本発明のＩＶＣ圧延装置のさらなる長所を
提示するため、つぎのパラメータを使って実施作業を行
なった。
【００７８】ＩＶＣワークロールとＩＶＣバックアップ
ロールを備えた４段式圧延装置を使用し、 ワークロール径＝５８４ｍｍ、 バックアップロール径＝１４２２ｍｍ、 ワークロールバレル長＝１９７６ｍｍ、 バックアップロールバレル長＝１６７６ｍｍ、 板材の幅＝１２３２ｍｍ、 板材の入口厚さ＝１．５７５ｍｍ、 板材の出口厚さ＝０．９７５ｍｍ、 ロール圧延圧＝１３７８トン、 ワークロール曲げ圧ＢＦ＝±８０メートルトン、 ワークロール移動ストローク長Ｓ＝±１５０ｍｍ（ＩＶ
Ｃロールのみ） であった。
【００７９】図２８は、全部が筒状ロールである圧延装
置と、全部がＩＶＣロールである別の圧延装置の２つの
４段式圧延装置の板材プロファイルエンベロープ分布の
２次式グラフであり、分布係数ｎがＩＶＣ圧延装置では
５となっている。グラフの各点での、ワークロール曲げ
圧（ＢＦ）と移動ストローク長（Ｓ）はつぎのとおりで
ある。
【００８０】
【表２】
【００８１】図中の多角形ＣＤＥＦは、前記で説明した
ワークロールの曲げと移動による本発明の４段式ＩＶＣ
圧延装置で形成可能な板材プロファイルエンベロープ域
を示すものである。多角形ＣＤＥＦの区域は、板材プロ
ファイルのパラメータＵ1とＵ2の分布により決まる。図
２８の２次式グラフ中の多角プロファイルが大きいほ
ど、板材プロファイルエンベロープも大きくなり、圧延
装置で修正できる板材プロファイルの数も多くなる。図
２８では、ｎの値が小さいほど多角形の区域が大きくな
り、ｎの値が大きくなると多角形区域が小さくなってし
まう。ｎの値が大きいと、板材プロファイルより４次式
に近くなる。比較すれば、図２８の線ＡＢが、全部が筒
状のロールの４段式圧延装置によるプロファイルを示
す。その線は、板材プロファイルの範囲が２次式に限定
されることを示している。全部のプロファイルが２次式
プロファイルであって、ロール曲げ圧によってのみ異な
るのである。
【００８２】前記のＩＶＣロールでは、適用される曲げ
圧により、多角形ＣＤＥＦの区域で示す広い範囲の板材
クラウンプロファイルの制御を行なえる。ＩＶＣロール
のプロファイルのおかげで、移動ストローク長や曲げ圧
の組み合わせにより、幅広い板材クラウンプロファイル
の形成が可能となる。多角形の各辺は、ワークロールの
正負移動量、または、ワークロールの正負曲げ量に対応
している。筒状ロールの場合、ロール曲げでは線形の変
化のみの板材クラウンプロファイルの制御に限定されて
しまう。
【００８３】図２９は、前記のパラメータで示す曲げ圧
とロール移動の条件下での、本発明の４段式圧延装置に
おける板材厚の変化とワークロール中心から距離との関
係を示すグラフである。その例では、ｎ＝５で、板材の
厚さやプロファイルが３次元有限要素法を使って演算し
ている。曲げ圧により金属板材が放物線状に曲げられる
ため、上部ワークロールに付加される曲げ圧により２次
式プロファイル修正が可能となる。図１８と図１９に示
すワークロールの１５０ｍｍの正方向移動では、正クラ
ウン形態制御が行なえ、つまり、凹状板材プロファイル
を形成できるのである。図２９では、白い四角形をつな
ぐ線は、曲げ圧が８０トンでワークロールの１５０ｍｍ
正方向移動による結果を示している。その結果、金属板
材の中央部に比べて、端部での厚さがわずかに増えてい
る。これは、正方向クラウン制御により凹プロファイル
板材が形成できることを意味する。端部でのクラウンが
わずかなため、ロール移動のほうが曲げ圧操作より効果
が大きい。
【００８４】曲げ圧が８０トンでの負方向クラウン制御
で、図１４および１５に示すように、ワークロールを互
いに１５０ｍｍ移動させると、グラフ中の黒い三角形の
線で示す中央部クラウンプロファイルの金属板材を形成
できる。その場合のクラウンプロファイルは、曲げ圧が
負値の８０トンを付加したグラフ中の黒い四角形の線で
示す場合ほどシャープではない。
【００８５】図３０は、全部が筒状ロールの４段式圧延
装置における板材厚の変化とワークロールの中心からの
距離との関係を示すグラフである。筒状ロールが移動し
ないため、グラフにはロール移動なしでの曲げ圧の結果
が示されている。当然ながら、凹プロファイル板材が形
成される。グラフ中に白い円と黒い円をつなぐ線で示す
ように、８０トンの負圧のほうが８０トンの正圧よりも
よりシャープばクラウンプロファイルとなっている。
【００８６】再度、前記のパラメータによる本発明のＩ
ＶＣ圧延装置に戻って、図３１は、ワークロールが正方
向に１５０ｍｍ移動の場合の、パラメータｎの関数とし
てのワークロールプロファイルを示しており、図３２
は、ワークロールが負方向に１５０ｍｍ移動の場合を示
す。ｎ＝０のとき、ａ1＝０であり、ＩＶＣロールプロ
ファイルは放物線状となり、シフトすると三角ロールプ
ロファイルとなる。０＜ｎ＜∞の場合、ＩＶＣロールプ
ロファイルは放物線と４次式の組み合わせとなり、シフ
トすると３次式プロファイルとなる。Ｓｍがワークロー
ルの最大移動ストローク長であるｂ＞＞ｓmでは、ｓm≦
ｘ≦ｂのときのプロファイルのほうが、０≦ｘ≦ｓmの
場合よりも効果が大きい。図３８＄と図３４は、ｎの関
数としての係数ａ1とａ２の変化を示している。図３５
は、移動ストローク長Ｓの関数としてのワークロールの
クラウン形態を図示している。承知のように、グラフは
逆対称性となっている。
【００８７】前記のＩＶＣ圧延装置の、２段式、４段
式、６段式の場合の概略例を表２に示す。表２中のｘ
は、ＩＶＣロールを示す。ｘで示さないロールは、筒プ
ロファイルのものである。
【００８８】
【表３】
【００８９】表２では、つぎのような略符号を使ってい
る。 ＷＲ＝ワークロール、 ＩＲ＝中間ロール、 ＢＵＲ＝バックアップロール、 ＢＯＴ＝底側または下部、 ＴＯＰ＝最上部または上部
【００９０】たとえば、事例１０は図３６から４０に図
示されている。事例１０は、ＩＶＣバックアップロール
１４６と１４８、中間ロール１５０と１５２、ワークロ
ール１５４よ１５６を備えた圧延装置である。ワークロ
ール１５４と１５６間には、金属板材１５８が挿入され
ている。図３７から４１には、図３６から４０に示す圧
延装置にロール間隙をつけたものが図示されている。
【００９１】前記のＩＶＣ圧延装置ファミリーは、ＩＶ
Ｃロールと筒状ロールを備えた圧延装置をも含むもので
ある。さらにまたＩＶＣ圧延装置ファミリーには、８段
式や１０段式などの、表２に示していないような別の圧
延装置も含まれる。２段式、４段式、６段式のほうがよ
り一般的ではあるが、本発明のＩＶＣ圧延装置は２本ワ
ークロール、オプションとしての、２本中間ロール、２
本バックアップロールなどに制限されるものではない。
本発明のＩＶＣロールに、バックアップロールが２本以
上または中間ロール２本以上を備えても構わない。
【００９２】表２に示すＩＶＣ圧延装置ファミリーで
は、ロール間隙をつけないほうが好ましい、つまり、ロ
ール間に隙間を空けずに接触させるほうが好ましい。ロ
ール間の隙間は、ロールに接触ストレスを与える場合が
ある。ロール間の隙間を低減するためには、全部のＩＶ
Ｃロールを同じ逆対称プロファイルにすることが望まれ
る。しかしながら、ＩＶＣ圧延装置ファミリーには、異
なる多項式関数で示す多様な逆対称プロファイルのロー
ルを備えた圧延装置も含まれる。
【００９３】以上、本発明のいくつかの実施例を説明し
てきたが、その他の変更や修正が可能なのは当業者には
明白であろう。付随の発明の請求範囲で意図するよう
に、そのような変更や修正のすべてが本発明の真の精神
や範囲でカバーされている。
【００９４】
【発明の効果】本発明によれば、板材の大きな変動を修
正するために、ロール圧延装置にて板材プロファイルの
ファミリーを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の２本のパックアップロールと２本のワ
ークロールのプロファイル図である。
【図２】ほぼ平坦な板材を形成できるようワークロール
が配置された本発明の４段式ＩＶＣ圧延装置の概略断面
図である。
【図３】図２の圧延装置で形成した板材断面図である。
【図４】凸プロファイルの板材を形成できるようワーク
ロールを移動させた本発明の４段式ＩＶＣ圧延装置の概
略断面図である。
【図５】図４の圧延装置で形成した板材断面図である。
【図６】凹プロファイルの板材を形成できるようワーク
ロールが配置された本発明の４段式ＩＶＣ圧延装置の概
略断面図である。
【図７】図６の圧延装置で形成した板材断面図である。
【図８】ロールの移動ストローク長がＳである本発明の
４段式ＩＶＣ圧延装置の概略断面図である。
【図９】本発明の４段式ＩＶＣ圧延装置におけるワーク
ロールの中心線ロール間隙の変化とロール移動ストロー
ク長との関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の４段式ＩＶＣ圧延装置におけるワー
クロールのロール間隙差とロール移動ストローク長との
関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の４段式ＩＶＣ圧延装置におけるワー
クロールのロールシフトのストロークと等価ワークロー
ルクラウンとの関係を示すグラフである。
【図１２】ロール移動装置、ロール曲げ装置、および、
関連制御装置をともなった本発明の簡略ＩＶＣ圧延装置
の概略断面図である。
【図１３】本発明の別の実施例の２本のパックアップロ
ールと２本のワークロールのプロファイル図である。
【図１４】凸プロファイルの板材を形成できるようワー
クロールが完全接触しつつ移動された本発明の４段式Ｉ
ＶＣ圧延装置の概略断面図である。
【図１５】図１４の圧延装置にロール間隙をつけた概略
断面図である。
【図１６】ほぼ平坦プロファイルの板材を形成できるよ
うワークロールが完全接触しつつ移動された本発明の４
段式ＩＶＣ圧延装置の概略断面図である。
【図１７】図１６の圧延装置にロール間隙をつけた概略
断面図である。
【図１８】凹プロファイルの板材を形成できるようワー
クロールが完全接触しつつ移動された本発明の４段式Ｉ
ＶＣ圧延装置の概略断面図である。
【図１９】図１８の圧延装置にロール間隙をつけた概略
断面図である。
【図２０】凸プロファイルの板材を形成できるようワー
クロールが移動された本発明の４段式ＩＶＣ圧延装置の
概略断面図である。
【図２１】図２０と比較するため、同じく凸プロファイ
ルの板材を形成するのに必要なワークロールを備えた従
来の圧延装置の概略断面図である。
【図２２】ほぼ平坦プロファイルの板材を形成できるよ
うワークロールが配置された本発明の４段式ＩＶＣ圧延
装置の概略断面図である。
【図２３】図２２と比較するため、同じくほぼ平坦プロ
ファイルの板材を形成するのに必要なワークロールを備
えた従来の圧延装置の概略断面図である。
【図２４】凹プロファイルの板材を形成できるようワー
クロールが移動された本発明の４段式ＩＶＣ圧延装置の
概略断面図である。
【図２５】図２４と比較するため、同じく凹プロファイ
ルの板材を形成するのに必要なワークロールを備えた従
来の圧延装置の概略断面図である。
【図２６】本発明の２本のワークロールのプロファイル
図である。
【図２７】中央部がクラウン状の板材の断面図である。
【図２８】４段式ＩＶＣ圧延装置と筒状ロールの４段式
圧延装置の板材プロファイルエンベロープを示す２次式
グラフである。
【図２９】本発明の４段式ＩＶＣ圧延装置における板材
厚の変化とワークロールの中心からの距離との関係を示
すグラフである。
【図３０】筒状ロールを備えた４段式ＩＶＣ圧延装置に
おける板材厚の変化とワークロールの中心からの距離と
の関係を示すグラフである。
【図３１】本発明の４段式ＩＶＣ圧延装置におけるワー
クロールの正方向移動によるワークロールプロファイル
とワークロールの中心からの距離との関係を示すグラフ
である。
【図３２】本発明の４段式ＩＶＣ圧延装置におけるワー
クロールの負方向移動によるワークロールプロファイル
とワークロールの中心からの距離との関係を示すグラフ
である。
【図３３】本発明の４段式ＩＶＣ圧延装置におけるａ１
とｎとの関係を示すグラフである。
【図３４】本発明の４段式ＩＶＣ圧延装置におけるａ２
とｎとの関係を示すグラフである。
【図３５】本発明の４段式ＩＶＣ圧延装置におけるワー
クロールクラウン量とワークロール移動ストローク量と
の関係を示すグラフである。
【図３６】凸プロファイルの板材を形成できるようワー
クロールが完全接触しつつ移動された本発明のＩＶＣワ
ークロールとＩＶＣバックアップロールを備えた６段式
圧延装置の概略断面図である。
【図３７】図３６の圧延装置にロール間隙をつけた概略
断面図である。
【図３８】ほぼ平坦プロファイルの板材を形成できるよ
うワークロールが完全接触しつつ配置された本発明のＩ
ＶＣワークロールとＩＶＣバックアップロールを備えた
６段式圧延装置の概略断面図である。
【図３９】図３８の圧延装置にロール間隙をつけた概略
断面図である。
【図４０】図４０は、凹プロファイルの板材を形成でき
るようワークロールが完全接触しつつ移動された本発明
のＩＶＣワークロールとＩＶＣバックアップロールを備
えた６段式圧延装置の概略断面図である。
【図４１】図４０の圧延装置にロール間隙をつけた概略
断面図である。
【図４２】２本の線形ロールのプロファイル図である
【図４３】２本の２次式形ロールのプロファイル図であ
る。
【図４４】２本の３次式形ロールのプロファイル図であ
る。
【図４５】２本の４次式形ロールのプロファイル図であ
る。
【図４６】２本のＣＶＣロールのプロファイル図であ
る。
【図４７】２本のＵＰＣロールのプロファイル図であ
る。
【図４８】２本のＫ−ＷＲＳロールのプロファイル図で
ある。
【図４９】従来の２本のバックアップロールと２本のワ
ークロールのプロファイル図である。
【図５０】ほぼ平坦な板材を形成できるようワークロー
ルが配置された従来の４段式圧延装置の概略断面図であ
る。
【図５１】図５０の圧延装置で形成した板材断面図であ
る。
【図５２】凸プロファイルの板材を形成できるようワー
クロールを移動させた従来の４段式圧延装置の概略断面
図である。
【図５３】図５２の圧延装置で形成した板材断面図であ
る。
【図５４】凹プロファイルの板材を形成できるようワー
クロールが配置された従来の４段式圧延装置の概略断面
図である。
【図５５】図５４の圧延装置で形成した板材断面図であ
る。
【符号の説明】
４４ 筒状ワークロール ４５ 金属板材 ４６、４８、５０ ＩＶＣバックアップロール ５２ 板材プロファイル ５４ 凸状板材プロファイル ５８、６０ アクチュエータ ６２ 圧延装置 ６４、６６ ＩＶＣバックアップロール ６８ ＩＶＣワークロール ７０ 筒状ワークロール ９４、９６ 油圧シリンダ ９８、１００ 位置制御器 １０２、１０４ シリンダ位置変換器 １０６、１０８ サーボバルブ １１０、１１２ ＩＶＣバックアップロール １１４、１１６ ＩＶＣワークロール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２１Ｂ 37/42 Ｂ２１Ｂ 37/00 １１６Ｔ １１７Ｃ (71)出願人 592229340 インターナショナル ローリング ミル コンサルタンツ インコーポレイテッド ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＲＯＬＬＩ ＮＧＭＩＬＬ ＣＯＮＳＵＬＴＡＮＴＳ, ＩＮＣ. アメリカ合衆国 15222 ペンシルベニア, ピッツバーグ・フォート ドゥケーン ブ ルバード 948 (72)発明者 ブラディミアー ビー ギンズバーグ アメリカ合衆国、15238 ペンシルベニア 州、ピッツバーグ、ドリフトウッド ドラ イブ 612 (72)発明者 ロイ ジェイ イッサ アメリカ合衆国、15220 ペンシルベニア 州、ピッツバーグ、チャットハム パーク ドライブ 216−２エー

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ロールを取りつけるためのハウジング
    と、逆対称プロファイルを有する少なくとも１つの上部
    バックアップロールと、該少なくとも１つの上部バック
    アップロールと対向し、かつ該少なくとも１つの上部バ
    ックアップロールと接するように配置され、逆対称プロ
    ファイルを有する上部ワークロールと、該上部ワークロ
    ールから離間され、円筒状のプロファイルを有する下部
    ワークロールと、該ワークロールと対向し、該ワークロ
    ールと接触するように配置され、逆対称プロファイルを
    有する少なくとも１つの下部バックアップロールと、ロ
    ールシフト位置の関数としてストリップのプロファイル
    のファミリーを生成するように前記ハウジング内におけ
    る少なくとも１つの上部バックアップロールおよび下部
    バックアップロールに対して上部ワークロールおよび下
    部ワークロールをシフトさせるための手段とを備えてな
    る圧延装置。
  2. 【請求項２】 前記逆対称プロファイルをもつロールが
    異なる多項式の関数によって定義された逆対称プロファ
    イルを有してなる請求項１記載の圧延装置。
  3. 【請求項３】 シフトに先立ち生成された前記ストリッ
    プのプロファイルのファミリーが、ｎ次の項を有する多
    項式の関数によって表現されたすトリッププロファイル
    であり、当該ｎが１以上５以下であり、逆対称プロファ
    イルを有する前記上部ワークロールをシフトさせること
    によって製造されたストリップのプロファイルのファミ
    リーが、（ｎ−１）次の項を有する多項式の関数によっ
    て表現されたストリッププロファイルであり、当該ｎが
    １以上５以下である請求項１記載の圧延装置。
  4. 【請求項４】 逆対称プロファイルを有するロールが、
    それぞれ４次の項と２次の項とを有する２つの多項式に
    よって定義されてなる請求項１記載の圧延装置。
  5. 【請求項５】 ロールを取りつけるためのハウジング
    と、圧延されるべき金属ストリップ上に位置づけられ
    た、逆対称プロファイルを有する上部ワークロールと、
    該上部ワークロールと対向するように配置された圧延さ
    れるべき金属ストリップの下に位置づけられた、逆対称
    プロファイルを有する下部ワークロールと、ロールシフ
    ト位置の関数としてストリップのプロファイルのファミ
    リーを生成するように前記ハウジング内で上部および下
    部ワークロールを互いにシフトさせるための手段とから
    なり、シフトに先立って生成された前記ストリップのプ
    ロファイルのファミリーがｎ次の項を有する多項式の関
    数によって表現されたストリップのファイルであり、該
    ｎが１以上５以下であり、逆対称プロファイルを有する
    上部および下部ワークロールをシフトさせることによっ
    て製造されたストリップのプロファイルのファミリーが
    （ｎ−１）次の項を有する多項式の関数によって表現さ
    れたストリップのプロファイルであり、該ｎが１以上５
    以下である２段圧延装置。
  6. 【請求項６】 逆対称プロファイルをもつ前記ロール
    が、異なる多項式の関数によって定義された逆対称プロ
    ファイルを有してなる請求項５記載の２段圧延装置。
  7. 【請求項７】 逆対称プロファイルを有する前記ロール
    が、それぞれ４次の項と２次の項とを有する２つの多項
    式の関数によって定義される請求項５記載の２段圧延装
    置。
  8. 【請求項８】 前記逆対称のロールのプロファイルｙ
    が、上向きの凹面については ｙ＝ａ1ｘ4＋ａ2ｘ2 によって表現され、下向きの凹面については ｙ＝ａ1ｘ4−ａ2ｘ2 によって表現され、前記ａ１が４次の項の係数であり、
    ａ２が２次の項の係数であり、前記ｘがロールの中心か
    らの距離であり、該係数ａ１およびａ２が、 【数１】 および 【数２】 によってそれぞれ計算され、前記Ｓｍがワークロールの
    最大シフトストロークであり、前記Ｃｅｃｍが最大シフ
    トストロークに対する最大等価ワークロールクラウンで
    あり、前記ｎがロールプロファイルの２次および３次要
    素間の分布係数であり、前記ｂがバックアップロール本
    体の長さの半分値である請求項５記載の２段圧延装置。
  9. 【請求項９】 ロールを取りつけるためのハウジング
    と、圧延されるべき金属ストリップの上に位置づけられ
    た、逆対称プロファイルを有する上部ロールと、逆対称
    プロファイルをもつロールと円筒状ロールとからなる群
    から選択された、圧延されるべき金属ストリップの上の
    少なくとも１つの他のロールと、圧延されるべき金属ス
    トリップの下に位置づけられた、逆対称プロファイルを
    有する下部ロールと、逆対称プロファイルをもつロール
    と円筒状ロールとからなる群から選択された、圧延され
    るべき金属ストリップの下の少なくとも１つの他のロー
    ルと、ロールシフト位置の関数としてストリッププロフ
    ァイルのファミリーを生成するように前記ハウジング内
    において、圧延されるべき金属ストリップの上に逆対称
    プロファイルを有する少なくとも１つのロールと、圧延
    されるべき金属ストリップの下に逆対称プロファイルを
    有する少なくと１つの下部ロールとを互いにシフトさせ
    るための手段とからなり、シフトに先立って生成された
    ストリップのプロファイルの前記ファミリーがｎ次の項
    を有する多項式の関数によって表現されたストリップの
    プロファイルであり、該ｎが１以上５以下であり、逆対
    称プロファイルを有する少なくとも１つの上部ロール
    と、逆対称プロファイルを有する少なくとも１つの下部
    ロールとをシフトさせることによって製造されたストリ
    ップのプロファイルの前記ファミリーが、（ｎ−１）次
    の項を有する多項式の関数によって表現され、該ｎが１
    以上５以下である圧延装置。
  10. 【請求項１０】 前記圧延装置が４段圧延装置である請
    求項９記載の圧延装置。
  11. 【請求項１１】 前記圧延装置が、逆対称プロファイル
    をもつ２つのワークロールおよび２つの円筒状バックア
    ップロールを有する圧延装置と、２つの円筒状ワークロ
    ールおよび逆対称プロファイルをもつ２つのバックアッ
    プロールを有する圧延装置と、逆対称プロファイルをも
    つ２つのワークロールおよび逆対称プロファイルをもつ
    ２つのバックアップロールを有する圧延装置とからなる
    群から選択されてなる請求項１０記載の圧延装置。
  12. 【請求項１２】 前記圧延装置が６段圧延装置である請
    求項９記載の圧延装置。
  13. 【請求項１３】 前記圧延装置が、逆対称プロファイル
    をもつ２つのロール、２つの円筒状ロールおよび２つの
    円筒状バックアップロールを有する圧延装置と、２つの
    円筒状ワークロール、逆対称プロファイルをもつ２つの
    中間ロールおよび２つの円筒状ワークバックアップロー
    ルを有する圧延装置と、２つの円筒状ワークロール、２
    つの円筒状の中間ロールおよび逆対称プロファイルをも
    つ２つのバックアップロールを有する圧根装置と、逆対
    称プロファイルをもつ２つのワークロール、逆対称プロ
    ファイルをもつ２つの中間ロールおよび２つの円筒状バ
    ックアップロールを有する圧延装置と、２つの円筒状ワ
    ークロール、逆対称プロファイルをもつ２つの中間ロー
    ル、逆対称プロファイルをもつ２つのバックアップロー
    ルを有する圧延装置と、逆対称プロファイルをもつ２つ
    のワークロール、２つの円筒状の中間ロールおよび逆対
    称プロファイルをもつ２つのバックアップロールを有す
    る圧延装置と、逆対称プロファイルをもつ２つのワーク
    ロール、逆対称プロファイルをもつ２つの中間ロールお
    よび逆対称プロファイルをもつ２つのバックアップロー
    ルを有する圧延装置とからなる群から選択されてなる請
    求項１２記載の圧延装置。
  14. 【請求項１４】 前記逆対称のロールのプロファイルｙ
    が、上向きの凹面については ｙ＝ａ1ｘ4＋ａ2ｘ2 によって表現され、下向きの凹面については ｙ＝ａ1ｘ4−ａ2ｘ2 によって表現され、前記ａ１が４次の項の係数であり、
    ａ２が２次の項の係数であり、前記ｘがロールの中心か
    らの距離であり、該係数ａ１およびａ２が、 【数３】 および 【数４】 によってそれぞれ計算され、前記Ｓｍがワークロールの
    最大シフトストロークであり、前記Ｃｅｃｍが最大シフ
    トストロークに対する最大等価ワークロールクラウンで
    あり、前記ｎがロールプロファイルの２次および３次要
    素間の分布係数であり、前記ｂがバックアップロール本
    体の長さの半分値である請求項９記載の圧延装置。
  15. 【請求項１５】 ロールを取りつけるためのハウジング
    と、逆対称プロファイルを有する少なくとも１つの上部
    バックアップロールと、該少なくとも１つのの上部バッ
    クアップロールと対向し、かつ該少なくとも１つの上部
    バックアップロールと接触するように配置された上部ワ
    ークロールと、該上部ワークロールから離間され、円筒
    状プロファイルを有する下部ワークロールと、該下部ワ
    ークロールと対向し、かつ該下部ワークロールと接触す
    るように配置され、逆対称プロファイルを有する少なく
    とも１つの下部バックアップロールと、ロールシフト位
    置の関数としてストリップのプロファイルのファミリー
    を生成するようにハウジングにおいて、前記少なくとも
    １つの上部および下部バックアップロールに対して前記
    上部ワークロールおよび下部ワークロールをシフトさせ
    るための手段と、前記少なくとも１つの上部バックアッ
    プロールの垂直方向の位置を調整するため手段とを有す
    る圧延装置を設ける工程、前記上部ワークロールを第１
    の位置から第２の位置までシフトする工程、前記第１の
    位置から第２の位置までの距離を測定する工程、前記工
    程において測定された距離にもとづいて第１の出力信号
    を発生する工程、前記少なくとも１つの上部バックアッ
    プロールの垂直方向の位置を調整するための手段からの
    ２つの基準信号を計算する工程、前記２つの基準信号を
    ２つの実際の位置信号に加え、前記少なくとも１つの上
    部バックアップロールの垂直方向の位置を調整するため
    の手段の実際の位置を表わし、２つのトータル信号を発
    生する工程、前記２つのトータル信号と、２つの実際の
    シリンダのフィードバック信号とを比較し、ワークロー
    ルのシフト後の前記垂直方向の位置を調整するための手
    段の実際の位置を表わす工程、前記２つのトータル信号
    と２つの実際のシリンダのフィードバック信号との比較
    にもとづき異なる信号を発生する工程、および前記異な
    る信号にもとづき上部バックアップロールの垂直方向の
    位置を調整する工程からなる圧延装置の操作方法。
  16. 【請求項１６】 前記少なくとも１つの上部バックアッ
    プロールの垂直方向の位置を調整するための手段が油空
    圧シリンダである請求項１５記載の操作方法。
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