JPH0534083B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は、連続鋳造法で製造された厚み20〜50
mmの薄鋳片を強圧下圧延して熱延鋼帯を得る強圧
下圧延機に関するものである。

(ロ) 従来技術 近年、連続鋳造における技術向上により、従来
より数分の１の厚み（20〜50mm）の薄鋳片が製造
されるようになつた。この薄鋳片を安価な設備費
で熱延鋼帯に圧延するコンパクトな圧延機の開発
が望まれている。

通常のホツト・ストリツプ・ミルに替るものと
して、プラネタリ・ミル、プラニツシング・ミル
からなる圧延機がある。この圧延機の場合は、ホ
ツト・ストリツプ・ミルに比べ安価で小規模生産
に適している反面、プラネタリ・ミルは機構的に
ロールによる鍛造に誓いため発生騒音が非常に大
きく、さらに圧延材のエツジがＶ形になるのでト
リムせざるを得ず、歩留低下をきたす欠点があ
る。

第１図に示す従来の４重式間圧延機において、
圧下率70〜90％の強圧下圧延を１パスで行う場
合、圧延荷重と圧延トルクとが非常に大きくな
り、圧延機のパワーおよび強度不足を生じ、圧延
が不可能になる。そこで、ワーク・ロール１ａ，
１ｂを小径にすれば、圧延荷重、圧延トルクは大
幅に軽減されるが、ワーク・ロールを小径にする
ことで２つの問題が新たに生じる。

まず、第１の問題は、被圧延材２の先端のかみ
込み角αが増大し、かみ込みが不可能となること
である。また、第２の問題は、通常の圧延機のよ
うにワーク・ロール駆動圧延機とした場合、小径
ワーク・ロールのロール軸径では所要の圧延トル
クを伝達することは不可能となることである。な
ぜならば、ワーク・ロールの小径化による圧延ト
ルクの減少効果は、ロール・バレル部の直径にほ
ぼ反比例し、一方、伝達可能なトルクはロール軸
径の３乗にほぼ反比例するからである。そして、
通常、ロール軸径はロール・バレル部の径にほぼ
比例した値となるため、小径ワーク・ロール駆動
が不可能となる。

これらの問題の解決策として、被圧延材入側で
押込み応力を付加する方法がある。一般に、かみ
込み性の改善策としては、押込み応力σは１Kg／
mm²以下で十分な効果があることが判明している。
一方、前述の第２の問題対策としての押込み応力
の効果は圧延機入側で押込み応力を与えることに
より、圧延トルクを減少させる点にある。

例えば、1250mm幅、30mm厚、1000℃の薄鋳片
を、直径300mmのワーク・ロールで圧下率73％で
圧延する場合について検討した。その結果、通常
の圧延のように、押込み応力σ＝０の場合の上下
ロール２本分の所要圧延トルクG₀は、115ton・
ｍであつた。一方、押込み応力σ＝６Kg／mm²を与
えた場合の上下ロール２本分の所要圧延トルク
G₁は100ton°ｍである。したがつて、σ＝６Kg／
mm²の場合は、σ＝０の場合にくらべて、13％の圧
延トルク減少効果がある。

しかし、この場合、これらの圧延トルクをワー
ク・ロール軸より与えることは不可能であり、バ
ツクアツプ・ロール駆動とせざるをえない。この
場合、ワーク・ロールとバツクアツプ・ロールと
の間のスリツプが実際上問題となる。

この圧延トルクをバツクアツプ・ロールからワ
ーク・ロールに伝えるに要する必要な最小摩係数
μminは下式で与えられる。

μmin＝Ｇ／P.D ………(1) ここで、 Ｇ：所要圧延トルク（ロール２本分） Ｐ：圧延荷重 Ｄ：ワーク・ロール直径 この場合、前述のように、入側で押込み応力を
付加すると、前述のように圧延トルクＧが減少す
るとともに圧延荷重Ｐは増大する。そのため、(1)
式のμminは押込み応力付加でかなり低下する。
実際に、前記圧延条件で(1)式のμmin値を検討し
たところ、 σ＝０、μmin＝0.13 σ＝６Kg／mm²、μmin 0.10 となる。μminが小さいということは、実際に期
待できるロール間摩擦係数μが上記μmin値より
大きければロール間のスリツプが生じない訳であ
り、μmin＝0.13から0.10への改善効果は実際上か
なり大きいといえる。

また、入側で押込み応力を付加する場合の他の
効果としては、次のことが挙げられる。通常、強
圧下圧延を行うと、スリツプ現象と呼ばれる圧延
不安定現象が生ずる。このスリツプ現象とは被圧
延材のワーク・ロールに対する先進率が小さくな
つて、遂には被圧延材の出側速度がロール周速よ
り小さくなる（この場合、先進率が負となる。）
現象である。このスリツプを生ずるまでには至ら
なくも、強圧下圧延では被圧延材がロール軸方向
に不安定となり蛇行を生じ、出側でキヤンバ（横
曲り形状）を生ずる傾向が強くなる。このような
スリツプを含む被圧延材の不安定現象に対して
も、入側押込み応用を付加することにより安定化
作用を及ぼすことができるのである。すなわち、
スリツプに対して入側で押込み応力を付加すると
中立点（被圧延材速度とロール速度とが一致する
点）が入側へ移行し、先進率が正となり、安定化
する。また、入側で押込み力付加に伴い被圧延材
をロール軸方向移動に対し拘束する効果により被
圧延材の蛇行およびキヤンバの発生が防止され
る。

以上、強圧下圧延の場合は、入側で押込み応力
を付加することが有効である。しかし、前記のよ
うに単に被圧延材先端のかみ込み性の改善の目的
のみではσ＝１Kg／mm²未満の比較的小さな押込み
応力で十分であるが、圧延トルクの減少に対して
はσ＝６Kg／mm²程度の高い押込み応用を付加する
ことが必要となる。

このような押込み応力付加方法として、例えば
特公昭53‐24172号公報に示されているように、
２台の圧延機の間に圧縮力を付与させる方法（第
２図Ａ）が提案されている。しかし、この方法
は、本発明の場合のように薄鋳片を強圧下圧延す
る目的で、しかも前記のように押込み応力として
高い値を必要とする場合に対してはまつたく不適
当である。すなわち、このような方法では、圧延
機３のワーク・ロール３ａ，３ｂと押込み用圧延
機４のワーク・ロール４ａ、４ｂとの間の距離が
長くなり、第２図Ｂに示すように、軽度の押込み
力（例えば、σ＜１Kg／mm²）を付加した場合でも
被圧延材２に座屈（バツク・リング）を生じ、十
分な押込み力を与えることができない。

(ハ) 発明の目的 本発明の目的は、連続鋳造法で製造された厚み
20〜50mmの薄鋳片を安価な設備で熱延鋼帯に仕上
げることができる強圧下圧延機を提供することに
ある。

(ニ) 発明の構成 本発明の薄鋳片用強圧下圧延機は、１対のフイ
ード・ロールと、該ロールの出側に設置されてい
て１対の小径ワーク・ロールを有する多重式ロー
ルと、前記フイード・ロールおよび多重式ロール
を支持する共通ハウジングと、前記フイード・ロ
ールと多重式ロールとの間に設置されていて被圧
延材の進行方向にそつて該材料を湾曲させるロー
ラ・ガイドとからなつている。

本発明の強圧下圧延機では、フイード・ロール
と多重式ロールとの間で被圧延材に座屈（バツク
リング）を発生させることなく、多重式ロール入
側で被圧延材に高い押込み応力を与えることによ
り、被圧延材先端のかみ込みを可能にし、かつ、
多重式ロールの圧延トルクの軽減を図り、多重式
ロールのロール間スリツプ発生を防止している。

次に、本発明の強圧下圧延機の構造を第３図を
参照して説明する。多重式ロール１０は、１対の
小径ワーク・ロール１１ａ、１１ｂと１対のバツ
クアツプ・ロール１２ａ、１２ｂとからできてい
る。多重式ロール１０の入側には１対のフイー
ド・ロール１３ａ、１３ｂが設置されている。多
重式ロール１０およびフイード・ロール１３ａ、
１３ｂは圧延機のハウジング１４内に設置され
る。多重式ロール１０とフイード・ロール１３
ａ、１３ｂとの間にはローラ・ガイド９，２３，
２６，２７が設けられる。上側のバツクアツプ・
ロール１２ａおよび上側のフイード・ロール１３
ａは、それぞれ圧下スクリユ１８および１９によ
つて圧下量が調節される。

被圧延材２は、フイード・ロール１３ａ、１３
ｂで10〜50％の圧下率で圧延された後、ロール出
側直近のローラ・ガイド２３で下方に曲げられ、
ローラ・ガイド２６，２７およびワーク・ロール
１１ａ入側に設置したローラ・ガイド９によつて
進路を修正され、ワーク・ロール１１ａ、１１ｂ
にかみ込む。フイード・ロール１３ａ、１３ｂと
ワーク・ロール１１ａ、１１ｂとの間に被圧延材
２には、両ロールの駆動モータ（図示せず）の速
度を適当に調節することにより被圧延材の降伏応
力より小さい圧縮力（押込み応力）を加える。ま
た、この場合の両ロール間での被圧延材２の湾曲
形状としては、最大湾曲量Δl（第３図）を200mm
以下とする。

このような湾曲形状を与える目的は、被圧延材
の座屈発生を防止するためである。この点に関
し、実験的検討を行つた効果を以下に示す。

本実験装置の概略を第４図に示す。ロール径
130mmの２重式ロール２８の入側に押込み装置と
して油圧ジヤツキ２９を設置し、このロール２８
と押込み装置２９との間にロール中央から入側70
mmの位置を先頭に45mmピツチで直径30mmの５本の
ローラ・ガイド３０を配置したものを用いた。実
験は、ロール・ギヤツプ５mmで板厚８mm、板幅80
mm、900℃の熱間鋼板３１の先端のみをロール２
８で圧延した後、ロール２８を停止し、熱間鋼板
３１をローラ・ガイド３０にそうように下方に湾
曲させ、座屈が生じるまで圧縮力を加えた。

ロール２８と押込み装置２９先端との間の距離
ｌを370mmとして押込み力を与えた場合の結果を
第５図に示す。第５図の横軸は第４図に示す最大
湾曲Δlを表わし、縦軸は座屈（バツクリング）
限界応力σを示す。図中×印はローラ・ガイド３
０を使用せずに熱間鋼板に押込み力を加えた場合
の座屈限界応力を示す。

ロール２８と押込み装置２９との間の各部の曲
げモーメントは、各位置での湾曲量と押込力との
積に比例するので、最大湾曲量Δlが大きすぎる
と座屈が生じやすくなり、座屈限界応力σが低下
する。

この実験結果から明らかなように、第３図にお
いて、下部のみにローラ・ガイドを設置し、被圧
延材２に適切な下に凸な湾曲を与えて、このロー
ラ・ガイド２６，２７で被圧延材２を保持すれ
ば、フイード・ロール１３ａ、１３ｂとワーク・
ロール１１ａ、１１ｂとの間の被圧延材を座屈さ
せることなしに相当大きな押込み応力を負荷でき
る。さらに大きな押込み力を負荷する場合には、
押込み応力の増加につれて、曲率の率化が大きい
ロール・バイト近傍で曲げモーメントがしだいに
大きくなる。このためもしローラ・ガイド２３が
ないと仮定すると、遂にはフイード・ロール１３
ａ、１３ｂとローラ・ガイド２６またはワークロ
ール１１ａ、１１ｂとローラ・ガイド２７との間
で被圧延材に座屈が生じる。すなわち、ローラ・
ガイド２３は、被圧延材２に湾曲形状を与えるだ
けでなく、フイード・ロール１３ａ、１３ｂとロ
ーラ・ガイド２６との間の座屈防止の効果もあ
る。同様に、ワーク・ロール１１ａ、１１ｂとロ
ーラ・ガイド２７との間の被圧延材の座屈防止の
目的で、第３図のようにワーク・ロール１１ａ、
１１ｂの入側にローラ・ガイド９を設置すること
も有効である。

この点を考慮して、さらに、板厚、押込み長さ
について種々の実験を行つた。その結果、厚み、
20〜50mmの熱間薄スラブを本発明の強圧下圧延機
で圧延する場合、フイード・ロールと多重式ロー
ルとの間の距離（１〜２ｍ）および厚み（10〜30
mm）から考えて最大湾曲量Δlは200mm以下が適切
であることがわかつた。Δlが200mmを超えるとロ
ール・バイト近傍での被圧延材の曲率の変化が過
大となり、この部分で曲げモーメントが大となり
被圧延材に座屈が生じる。

ところで、被圧延材に対し下に凸な湾曲形状を
与える場合には、第６図に示すように、ローラ・
ガイド２３を上側フイード・ロール１３ａよりも
下方（ΔB＝０〜600mm）に設置することが好ま
しい。ローラ・ガイド２３の設置方法としては、
第６図に示すように、フイード・ロール１３ａの
出側に設置されたストリツパ・ガイド２４に非駆
動ロール２３を設置する方法が望ましい（特開昭
51‐149152号公報参照）。

これまで、上下部にローラ・ガイドを設置した
場合（第３図）を中心に圧延機構造、特に下に凸
な湾曲形状を被圧延材に与える座屈防止方法につ
いて述べてきたが、上に凸な湾曲形状を同様な方
法で与えても同じ座屈防止効果が得られる、ま
た、押込み力が、小さい場合では湾曲形状を与え
る方向、すなわち上部または下部のみにローラ・
ガイドを設置するだけで十分な座屈防止効果が得
られることが実験により判明している。

(ホ) 実施例 第３図に示す圧延機と同じ機構である。ロール
直径300mm、ロール胴長1700mmのワーク・ロール
１１ａ，１１ｂ、ロール直径1200mm、ロール胴長
1700mmのバツクアツプ・ロール１２ａ，１２ｂと
から構成された４重式ロール２１と、ロール直径
1000mm、ロール胴長1700mmのフイード・ロール１
３ａ，１３ｂを同一ハウジング内に組み込んだ構
造になつている。ワーク・ロール１１ａ，１１ｂ
とフイード・ロール１３ａ，１３ｂとの間に直径
200mmのローラ・ガイド２３，２６，２７および
直径100mmのローラ・ガイド９を設けた圧延機に
より、厚み40mm、幅1250mmの薄鋳片を熱間圧延し
た。

その結果、座屈を生じることなく最大80％の圧
下率が得られ、厚み８mmまで圧延することができ
た。そのときのフイード・ロール１３ａ，１３ｂ
の圧下量は15mmであり、フイード・ロール１３
ａ，１３ｂとワーク・ロール１１ａ，１１ｂとの
周速はそれぞれ8.8ｍ／min、26ｍ／minであり、
また、押込み応力αは５Kg／mm²であつた。

第７図は本発明の他の実施例を示す。本実施例
では、強圧下用ロールを６重式ロールにしてい
る。この場合、中間ロール１４ａ，１４ｂを第８
図に示すように、ロールの片側端部の径を小さく
した１対のロールに形成し、被圧延材２の板幅に
応じてロール軸方向にシフトさせることにより、
圧延荷重と圧縮力とによるワーク・ロール１１
ａ，１１ｂのたわみを軽減できる。

なお、第８図に示す形状のロールを第３図に示
す４重式ロールのワーク・ロール１１ａ，１１ｂ
に用い、ロール軸方向にシフトさせるようにすれ
ば、圧延後の幅方向不均一厚み分布を表わす板ク
ラウン量およびエツジ・ドロツプ量を軽減できる
効果がある。

さらに、第９図はフイード・ロールを比較的ワ
ーク・ロール径の大きい４重式ロールとして、ワ
ーク・ロール２５ａ，２５ｂを出側の方向にオフ
セツトし、圧延荷重と圧縮力との合力の方向を、
バツクアツプ・ロール１３ａ，１３ｂの軸心とワ
ーク・ロール２５ａ，２５ｂの軸心とを結ぶ線の
方向に向けることにより、効果的な押込み圧延を
実現することができ、また、押込み用ロールおよ
び強圧下用ロールのワーク・ロール１１ａ，１１
ｂおよび２５ａ，２5bの軸心間距離を短かくす
ることができる。

次に、本発明の強圧下圧延機を薄鋳片の連続鋳
造装置の出側に設置した場合の実施例について以
下に説明する。

第１０図において、薄鋳片連続鋳造機３２（例
えば、特願昭57−30931号に開示された連続鋳造
機）から鋳造された熱間薄鋳片３３を高周波加熱
炉３４で圧延可能な状態にまで加熱する。薄鋳片
３３の温度が高く、鋳造速度が早い場合には高周
波加熱炉３４は必ずしも必要とせず、保温カバー
程度のものでよい。次に、薄鋳片３３を幅圧下装
置３５で所定の幅に悪化した後、第３図に示す本
発明の強圧下圧延機３６で強圧下を施す。強圧下
した後の被圧延材は冷却帯３７で目標の巻取り温
度まで冷却され、コイラー３８で巻き取られる。
コイラー３８の直前には走間切断機３９があり、
連続して圧延されるストリツプを走間切断機３９
で所定の長さに切断し、２つのコイラーに交互に
巻き取る。

第１０図に示すラインにおいて、厚み40mm、幅
1250mmの薄鋳片を強圧下圧延機で出側厚み７mmに
安定して圧延することができた。また、厚み20
mm、幅1250mmの薄鋳片では出側厚み３mmに安定し
て圧延することができた。

(ヘ) 効果 上記の実施例からも明らかなように、本発明に
係る圧延機は１スタンドで強圧下圧延が可能であ
るため、圧延ラインの簡素化が図られ、連続鋳造
法で製造される20〜50mm厚の薄鋳片を安価な投資
でホツト・ストリツプに圧延することができる。
また、構造的にもプラネタリ・ミルのような騒音
や歩留り低下等の問題もない。さらに、被圧延材
の温度低下を極力小さくでき、加熱エネルギの大
幅な低減が達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の４重式圧延機を示す説明図。第
２図は同じく従来の圧延機で押込み圧延を行つた
場合の説明図。第３図は本発明の強圧下圧延機の
側面図。第４図は被圧延材の座屈について検討し
た実験装置の説明図。第５図は第４図に示す装置
によつて得た実験結果を示すグラフ。第６図はロ
ーラ・ガイドの設置例を示す部分拡大図。第７図
は本発明の他の実施例を示す説明図。第８図は第
７図に示す６重式ロールの中間ロール形状を示す
概略図。第９図は本発明の他の実施例を示す説明
図。第１０図は薄鋳片連続鋳造機出側に本発明の
強圧下圧延機を設置した場合の実施例を示す説明
図。 ２：被圧延材、１１ａ，１１ｂ：ワーク・ロー
ル、１０：多重式ロール、１２ａ，１２ｂ：バツ
クアツプ・ロール、１３ａ，１3b：フイード・
ロール、１４ａ，１４ｂ：中間ロール、１８，１
９：圧下スクリユ、９，２３，２６，２７，３
０：ローラ・ガイド、２４：ストリツパ・ガイ
ド、２５ａ，２５ｂ，２８：ワーク・ロール、２
９：油圧ジヤツキ、３２：薄鋳片連続鋳造機、３
３：熱間薄鋳片、３４：高周波加熱炉、３５：幅
圧下装置、３６：強圧下圧延機、３７：冷却帯、
３８：コイラ、３９：走間切断機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ １対のフイード・ロールと、該ロールの出側
   に設置されていて１対の小径ワーク・ロールを有
   する多重式ロールと、前記フイード・ロールおよ
   び多重式ロールを支持する共通ハウジングと、前
   記フイード・ロールと多重式ロールとの間に設置
   されていて被圧延材の進行方向にそつて該材料を
   湾曲させるローラ・ガイドとからなる薄鋳片用強
   圧下圧延機。