JPH07102377B2 - 軸方向に移動可能なロールを備えたロールスタンド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、少なくとも作業ロールを有し、少なくとも作
業ロールが相互に軸方向に移動可能で、ロールを軸方向
において互いに逆方向へ移動させることにより、形成さ
れるロール間隙の横断面の修正を行なえるように、ロー
ルボディが交互に凸及び凹の輪郭を備え、輪郭がロール
の少なくとも１つの軸方向位置で互いに補完しあってい
るロールスタンドに関するものである。

従来技術 完成製品として冷間パスを離れる帯状圧延材にはいくつ
かの重要な要求がなされる。帯材の表面が織物状になる
のを防ぐばかりでなく、帯材は全長にわたって一定の厚
さを有していなければならない。さらに非平坦性を防止
するためには、幅方向で帯材を均一に圧延して、望まし
くない中央波形、縁波形或いは四半分波形の原因になる
内部応力を阻止しなければならない。この非平坦性の防
止は、ロール間隔の横断面が調整機構による荷重のもと
に正確に適合される場合にだけ可能である。

例えば圧延の際のロール荷重の影響で生じるロールのた
わみとロールの偏平性とを補償するために、ロールの表
面にわずかに膨らみをもたせることが知られている。し
かしながらロールを膨らませることは、主に圧延材の幅
と行なわれるべきパスと生じる圧延力とによって決定さ
れる荷重特性を予め設定した場合にだけ有効である。こ
の荷重特性からずれると不完全な補償が行なわれること
になる。従って実際にはカットが異なるロールが準備さ
れ、必要に応じて交換される。しかし比較的小さな修正
であればロールベンディング及び場合によっては特定領
域を冷却することによって得られる。

軸方向に移動可能なロールをカットしたものとしてはド
イツ特許第3038865号公報から公知である。この場合２
つのロールの輪郭の効果は、これらのロールを軸方向へ
相互に移動させることによって決定される。従って任意
の放物線状のロールボディを必要に応じて負のボディカ
ットから正のボディカットへ調整させることができ、そ
の結果荷重特性が著しく変化した場合ですら異なるロー
ルセットを用意したり交換したりする必要がない。しか
しながら“CVC原理”にしたがって作動する上記の“フ
ラスコロール”を用いると、主に２乗成分によって決定
されボディ全長にわたって延在する放物線状のたわみを
補償することはできるが、縁波形や四半分波形の原因に
なる縁領域や四半分領域の過度の伸長は付加的なベンデ
ィング装置や特定領域を冷却しないと減少させることが
できない。

目的 本発明の目的は、ロールを軸方向へ相互に移動させるだ
けでロール間隙を修正してひずみや波形のない帯材が得
られるようなロールスタンドを提供することである。

構成 本発明は、上記目的を達成するため、ロールのニュート
ラルな位置で、ロール中央部の両側にあるロール側面の
長手領域においてそれぞれロール側面の稜線の勾配が最
大及び最小になるようにロールの輪郭が関数的に設定さ
れていること、ロールの輪郭がロールの半径ｒと軸方向
の位置ｘとの関係を表す式 ｒ（ｘ）＝ａ＋bx＋cx²＋dx³＋ex⁴＋fx⁵に対応している
こと、所定の固定値を上記の方程式に代入することによ
ってロールの輪郭が決定されていることを特徴とするも
のである。

効果 上記の構成は、ロールのたわみの大部分が放物線状に行
なわれ、従ってロールボディを放物線状にカットするこ
とによってこれを補償することができるという認識に基
づくものである。このようなロールの輪郭は２次の多項
式によって表すことができる。この２次成分の変化をド
イツ特許第3038865号公報に従った移動により生じさせ
るロールの輪郭は、３次の多項式によって表される。同
じ修正をロールの移動により可能にする調整は、本発明
によれば例えば四半分波形の原因になる誤差成分に対し
ても生じさせることができる。この認識によれば、四半
分波形を生じさせるロール間隙の横断面の誤差はロール
の包絡線形状によって補償することができ、ロールの包
絡線は４次の多項式によって表すことができる。本発明
によれば、４次の多項式によって表されるような曲線
は、２つのロールが５次の多項式によって表すことがで
きる鏡対称な包絡線を有することによって可変にするこ
とができる。ここで重要なことはある特定の複数の方程
式だけを用いることができることである。従って複数の
値を方程式に代入することによって５次の多項式を決定
することが重要であることが判明した。この５次の多項
式は所定の変動幅を与え、他方ロールの正規の対称面か
らの所望の間隔で得られる最大と最小を有している。こ
のようなロールを用いると、ロールのたわみの２乗成分
を補償することができるばかりでなく、４乗の誤差成分
にも調整可能に作用を及ぼし、その結果可能な限り十分
な修正を達成するためにベンディング装置が完全に不必
要になるわけではないが、かなり負担が軽くなる。とり
わけ修正の可能性が従来よりもかなり広がり、従って荷
重特性が異なっても同じ厚さのひずみのない帯材が得ら
れ、所望の小さな公差が得られる。

実施例 次に、本発明の実施例を添付の図面を用いて説明する。

第１図は、通常のいわゆるCVCロール対を使用した場合
の位置調整範囲を図示したものである。この位置調整範
囲には、縦軸に象徴符号１と２で示したようにロール間
隙の２次的影響量と、これらの象徴符号の間にあってロ
ール間隙の中心の変化を表すスケールとが含まれてい
る。横軸のスケールはロール間隙の非２次的な変化を示
し、正の変化に対しては象徴符号３で、負の変化に対し
ては象徴符号４で示した。作用の効果をわかりやすくす
るため、横軸のスケールを縦軸のスケールよりも大きく
した。

ロールを軸方向にて互いに逆方向に移動させることによ
って作業ロールのクラウンを連続的に変化させることが
できるロール対を使用する場合には、例えば作業ロール
５と６のクラウンを第２図のようにすると、帯域幅Ｉが
一定の場合、点７のようにロールの極端な移動位置の１
つでは量−ａだけロール間隙の横断面に２次的な影響を
与えることができ、点９のように逆の極端な位置では＋
ｂだけロール間隙の横断面に２次的な影響を与えること
ができる。点７と点９を結ぶ線は、曲げ力が一定の場合
の移動システムの調整特性を表している。曲げ力を変化
させることによって点７は点８の方向へ、点９は点10の
方向へ変位し、その結果点７乃至９によって囲まれる調
整範囲が得られる。点７と点８を結ぶ線或いは点９と点
10を結ぶ線はベンディングシステムの調整特性を表して
いる。この場合非２次の調整成分は少ない。点７乃至10
によって形成される斜方形の内側にある点、即ち２次修
正と非２次修正との組合せは、移動と曲げ力とを適当に
組合せることによって得られる。得られた調整範囲７乃
至10は比較的上下に長く、幅は狭くなっている。従って
２次変化は比較的広範囲に修正することができるが、非
２次変化がわずかしか変化させることができない。幅が
狭い帯材に適用する場合には点11で始まるかなり小さな
調整範囲が得られ、非２次調整は不可能である。

修正の可能性を改善するため、第３図に図示したような
作業ロール12と13が提案されている。作業ロール12と13
の表面を画成している輪郭は５次の多項式によって表さ
れる。図を見て明らかなようにこの輪郭には勾配、即ち
転向点の３つの極大があり、そのうち１つの極大はほぼ
中央にあり、他の２つの極大は中心面に対して対称に位
置している。これらの転向点はそれぞれ最も強い勾配を
表し、転向点の前方では勾配が増大し、転向点の後方で
は勾配が減少している。しかしながら最も強い勾配の位
置はロール移動時の最大作用を制限する。たとえて言え
ば、それぞれ２つの楔面を相互に移動させ、上部の楔部
材を送り方向に応じて持ち上げたり降ろしたりするよう
なものである。しかしながら段差がない連続した作用曲
線を得るためには、ロールの正規の中心面からの軸方向
における距離をｘ、輪郭の半径をｒとしたとき、ｒがｘ
の関数であるような５次の多項式で輪郭が表されるよう
に構成することが必要である。

例えば従来CVC作用と呼ばれている作用が中央に存在
し、中心面からどの程度の側方間隔で他の作用最大が得
られるかが決定されるとすると、上記の作用曲線の詳細
は表面的な問題であると見なすことができる。同様に実
際には作用曲線の１つだけを考慮し、平均直径を予め決
定し、転向点の位置と転向点における勾配とを考慮すれ
ばよい。しかしより正確な結果を得るためには、５次の
方程式をたてる場合に適当な点を設定し、輪郭そのもの
を考慮するのではなく、相互に作用せしめられる輪郭の
差が実際に考慮される。この場合第６の変数として相互
移動が考慮される。

第５図の調整範囲は有利な作用を示している。この調整
範囲では等しいスケールが選定され、説明のため第１図
の調整範囲と同様の象徴符号が図示されている。第１の
帯域幅Ｉでは、点14と図面には図示していない点15とが
得られ、曲げを適用することにより点14から点16へ達
し、或いは図面外の点15から点17へ達する。第１図の調
整範囲と比較して明らかなことは、ここではかなり広い
調整可能性が提供され、特に非線形的な誤差範囲に関す
る修正可能性は20ファクター以上改善されている。２次
誤差の修正可能性は小さいが、それでも２ファクター改
善されている。他の、より小さないくぶん旋回した斜方
形は、より小さな帯域幅IIとIIIに対する修正値を示し
ている。

第４図には他のロール対18、19が図示されている。包絡
線の輪郭の特徴を明確に示すため、ここでもゼロ点を抑
えることによって半径差をかなりオーバーに図示した。
実際には、例えばロールの直径が300乃至700mmの平均的
な値の場合、半径差は通常1mm以下であり、特殊な場合
にだけ1mmをわずかに越える。しかしこのような直径或
いは半径の変化は縮尺どうりに図示しなかった。

第６図と第７図は他の実施例である。第６図によれば、
上部の作業ロール20は下部の作業ロール21に対し観察者
から見て左方へずらして図示されている。これに応じて
圧延材22も両縁部よりも中心部でより強く圧延されてい
る。縁領域の直前では縁よりも弱く圧延されている。

このように構成されたロールは、曲線23に応じた等価的
なロール反りを荷重なしに提供する。４次の多項式によ
って表される曲線25はベンディング装置の荷重或いは作
用を受けて、または他のCVC支持ロールの調整の作用を
受けて、曲線24にしたがった正方形成分の重畳による結
果生じたものである。

第７図は、間に圧延材22を挟持した第６図と同一のロー
ル20と21を図示したものである。しかし曲げ力は逆にな
っており、またロールはそれぞれ反対側の極端位置へ変
位している。

この場合ロールの輪郭により修正曲線26が得られる。例
えばベンディング装置により曲げ曲線27が得られる。そ
の結果２つの曲線から28で示したような曲線が得られ
る。従って図に示すように、中央部への影響なしに波形
領域の四分の一が選択に応じてより強く或いはより弱く
圧延される。これに応じてベンディング装置に影響が与
えられると、中央部はより強く或いはより弱く圧延さ
れ、従って２次成分の修正が付加的に生じる。

位置調整の可能性は、これまで説明したロールによるも
のだけに限定されるものではない。基本的には、２次の
多項式によって表すことができる通常のクラウンを付し
た輪郭を適用することができる。この輪郭は、３次の多
項式によって表すことができ通常はロール中心面に１つ
の転向点を有しているいわゆるCVCカットを導入するこ
とにより得られる。CVCカットにより２次誤差を連続的
に修正することができる。さらに本発明によれば、５次
の多項式に従い少なくとも２つの転向点を有している輪
郭が得られる。この場合２つの転向点は正規の中心面か
らほぼ等間隔に設けられる。

このような種々の輪郭は、異なるロール対の包絡線とし
て利用することができる。例えば六段式ロールスタンド
の場合には、支持ロールは通常のクラウンに対応して正
方形の輪郭を有することができ、中間ロールは、３次の
多項式によって表されCVCカットとして得られる輪郭を
有することができる。作業ロールは５次の多項式に対応
する輪郭を有することができる。他方次数が異なる、場
合によっては次数が同じ２つまたは３つの多項式の和に
相当する輪郭をロール対に備えさせることもできる。例
えば５次の多項式では、転向点は、即ち作用の最大は正
規の中心面から異なった距離にある。最後に、同種のロ
ールだけが同種の輪郭を有する必要はない。例えば作業
ロールはある一定の輪郭を有することができ、この作業
ロールを支持している支持ロールは作業ロールの輪郭に
対応して鏡対称な輪郭を有することができる。他方対向
する作業ロールと支持ロールは例えば第２の他の輪郭を
有することができる。さらに、１つのロール対の互いに
対応しているロールに２つまたはそれ以上の多項式の和
に対応する輪郭を備えさせることができる。

ロールの移動は制御可能であり、その結果検出された調
整誤差を取り除くことができる。しかしながら移動駆動
装置を次のような原理に従って作動する調整装置の位置
調整要素として制御するのが有利である。まず走入する
帯材の輪郭を分析し、このとき輪郭を検知している測定
点が入り口側に設けた測定システムにより得られ、或い
はこれ以前の作業行程で測定点を検出し記憶させる。こ
の分析の際に、どのような線形的なずれ、正方形のず
れ、及びロールパス内にある或いはロールスタンド内に
進入している帯材の４乗のずれがあるかが決定される。
この場合に検知された値に基づいて位置調整要素が操作
され、圧下の旋回位置と、移動されるべきロールの移動
量と、曲げ力とが決定される。この場合最後のロールス
タンドばかりでなく、ロールパスのすべてのロールスタ
ンドをパスプランパラメータを考慮して検知し、その都
度荷重により生じるロール間隙の輪郭を帯材の輪郭に適
合させるのが合目的である。調整範囲は、パスの内部及
び／またはパスの最後のスタンドの後方に設けられる帯
材引張り分布測定装置により閉じられる。このとき得ら
れる測定値は調整装置に返送され、調整範囲を閉じたと
きに位置調整要素を介してロール間隔の輪郭を帯材の輪
郭に適合させる。

いずれにせよ、特にベンディング装置とか特定領域冷却
装置のような調整要素を補完的に設ける場合にロール間
隙の横断面を高精度に且つ安価に修正することができ
る。しかも修正そのものが調整可能で、帯材の応力の変
化を最小にして、従って最適な計画性で帯材を圧延する
ことができる。

次に、本発明の実施態様を列記しておく。

（１）１つ以上のロール対がそれぞれ凹と凸の輪郭を交
互に有し、異なるロール対が異なる輪郭を有している。

（２）作業ロールに加えて設けられる１つのロール対の
輪郭が少なくとも２つの関数の和であり、この関数の和
が以下の関数のうち少なくとも２つを被加数として含
み、即ち ａ）通常のロールボディの関数 ｒ（ｘ）＝ｇ＋hx＋ix² ｂ）すべての２乗効果を調整するために凹または凸また
は凹・凸に形成される通常のロールの関数 ｒ（ｘ）＝ｊ＋kx＋1x²＋mx³ ｃ）縁波形または四半分波形を補正するためのx⁴次数： ｒ（ｘ）＝ａ＋bx＋cx²＋dx³＋ex⁴＋fx⁵ を含み、それぞれの因数が固定値と極値の位置及び大き
さを予め与えることによって決定されている。

（３）ロール対の少なくとも１つがベンディング装置を
具備している。

（４）ロールスタンドが調整装置を有し、該調整装置
が、予め与えられる帯材の厚さと、走入する帯材の幅方
向に検知された厚さ（帯材の横断面）及び／または走出
する帯材の応力分布の測定とに基づいて帯材の横断面を
分析し、この分析に基づいてロールの最適な圧下と、軸
方向に移動可能なロールの軸方向における最適な移動
と、ひずみのない圧延帯材を得るための曲げ力と、場合
によっては特定領域の冷却値とを検出し、これらの値を
適当な調整部材に伝送する。

【図面の簡単な説明】

第１図は可変なクラウンを有している公知のロールの調
整範囲を説明する図、第２図はロールを軸方向に移動さ
せることによってクラウンを調整可能なロール対を示す
図、第３図と第４図は非正方形の誤差を補正するための
ロールの図、第５図は第３図のロールにより得られる調
整範囲を示す図、第６図は軸方向に相互に移動可能な他
のロール対にしてロールの移動によって生じるロール間
隙をも併せて示したロール対の図、第７図は第６図のロ
ール対を逆の側の極端位置で示しこれによって生じる影
響をも示した図である。 5,6,12,13,20,21……作業ロール、22……圧延材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ユルゲン クレックナー ドイツ連邦共和国 ネートフェン・エーシ ェン バッハ シースベルクシュトラーセ １アー (56)参考文献 特開 昭63−36912（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも作業ロールを有し、少なくとも
   作業ロールが相互に軸方向に移動可能で、ロールを軸方
   向において互いに逆方向へ移動させることにより、形成
   されるロール間隙の横断面の修正を行なえるように、ロ
   ールボディが交互に凸及び凹の輪郭を備え、輪郭がロー
   ルの少なくとも１つの軸方向位置で互いに補完しあって
   いるロールスタンドにおいて、 ロール（12,13;18,19;20,21）のニュートラルな位置
   で、ロール中央部の両側にあるロール側面の長手領域に
   おいてそれぞれロール側面の稜線の勾配が最大及び最小
   になるようにロール（12,13;18,19;20,21）の輪郭が関
   数的に設定されていること、 ロール（12,13;18,19;20,21）の輪郭が、ロールの半径
   ｒと軸方向の位置ｘとの関係を表す式 ｒ（ｘ）＝ａ＋bx＋cx²＋dx³＋ex⁴＋fx⁵に対応している
   こと、 所定の固定値を上記の方程式に代入することによってロ
   ール（12,13;18,19;20,21）の輪郭が決定されているこ
   と、 を特徴とするロールスタンド。