JPH08155503A - 圧延装置 - Google Patents

圧延装置

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JPH08155503A
JPH08155503A JP6302046A JP30204694A JPH08155503A JP H08155503 A JPH08155503 A JP H08155503A JP 6302046 A JP6302046 A JP 6302046A JP 30204694 A JP30204694 A JP 30204694A JP H08155503 A JPH08155503 A JP H08155503A
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roll
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Fumio Fujita
文夫 藤田
Hajime Tanaka
一 田中
Naoki Ikeuchi
直樹 池内
Hisaaki Kataoka
久明 片岡
Shigefumi Hosoya
成史 細谷
Tatsuo Toyofuku
達生 豊福
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、上下小径ワークロールを各々水平
方向または水平から若干垂直方向にずれた位置でたわま
せる制御を行うかまたは支持する装置を有する圧延装置
に関するものである。 【構成】 上下小径ワークロールと、前記上下小径ワー
クロールを各々水平方向または水平から若干垂直方向に
ずれた位置で前記ワークロールを水平方向にたわませる
か支持する装置と、上下1段以上のバックアップロール
を備え、前記バックアップロールに圧延中も上下動可能
な圧下装置を備えたことを特徴とする圧延装置である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、上下小径ワークロール
を各々水平方向または水平から若干垂直方向にずれた位
置で撓ませる制御を行うかまたは支持する装置を有する
圧延装置に関するものである。
【0002】
【従来技術】近年、圧延装置の板幅方向の形状を微細か
つ正確に補正することおよび従来材に比較して変形抵抗
が高い材料に対し従来材とほぼ同等の圧下率の圧延を行
うことを目的として、6Hi圧延機として上下の控ロー
ル5,6,7,8、又は4Hi圧延機として5,6に支
持されるワークロール3,4を強度上許容し得る範囲で
400mm以下の小径とし、圧延荷重が付与された上下
のワークロール3,4を各々水平方向または水平から若
干垂直方向にずれた位置で支持するワークロール水平方
向支持装置を、少なくとも圧延方向の同一方向に有する
圧延装置が開発されている。上記板圧延装置は、図4
(a)および(b)に(図4(b)は図4(a)のB−
B矢視で4,10,12,14断面の詳細図である)例
示するように、圧延装置1へ上下に対向配置されて圧延
材2を上下から圧下するワークロール3,4を各々略水
平方向から支持することで、ワークロール3,4の水平
たわみによる形状の乱れを防止して圧延する機能に加え
て、ワークロール3,4を支点に略水平方向から積極的
に押し力を付与することで、ワークロール3,4を水平
方向に支持するワークロールチョックの曲げ力を発生さ
せる水平抑えロール11,12をn分割し、分割したi
番目のロール11-iと11-i+1および12-iと12-i+1
の間の軸の部分または/およびロール端の軸にハウジン
グに埋設した油圧シリンダ13-i,14-iで水平押し力
を任意に配分してかけることでワークロール3,4に自
由度の高い水平曲げを発生させ、この自由度の高い水平
曲げが垂直方向控えロール7,8に沿って自由度の高い
板厚方向曲げに変換されることで圧延材2の形状を制御
することで圧延材2の形状を制御する機能も有するもの
である。前記圧延装置1の例ではワークロール3,4を
水平方向出側に曲げれば上下ワークロール3,4間のロ
ールギャップはロール端部に対して中心が狭まって、圧
延材2の形状を中伸び方向に変化させることができる
し、ワークロール3,4を水平方向入り側に曲げれば上
下ワークロール3,4間のロールギャップは中心に対し
てロール端部が狭まり、圧延材2の形状を耳波方向へ変
化させることができる。
【0003】このような圧延装置1ではワークロールネ
ック部の強度やワークロール3,4を水平方向に支持す
るワークロールチョック31(図示しない上側),41
内の例えばラジアルベアリング強度によって水平曲げの
許容限度荷重が制限されており、ワークロール3,4を
小径としているために、この許容限度荷重が通常の大径
圧延装置に比べ格段に低い値(数10ton 程度)であ
る。そのため上下のワークロールチョック31,41に
かかる水平曲げ力が異なると、上下の曲げ力の差の分だ
け水平曲げ許容限度荷重に達しやすいため、水平曲げの
制御範囲が狭まることになる。図5は上ワークロールチ
ョック31のセンター位置のみに曲げ力がかかった状態
からさらに上下ワークロール3,4に等しく曲げ力を加
える、または減じた場合であるが、曲げ力を加えた場合
には上ワークロール3が、曲げ力を減じた場合には下ワ
ークロール4が先に許容限度荷重に達してしまい、許容
限度荷重に達していないもう一方のワークロールに目標
としている曲げ力をかけることは設備の強度上危険にな
り、曲げ力利用可能範囲が本来の曲げ力利用範囲よりも
狭くなってしまうという不具合がある。また、圧延装置
1で積極的にワークロール3,4の水平曲げを形状制御
に利用せず、単にワークロール3,4を水平方向から支
持する場合、例えば初期のセット不良、次に述べる圧下
位置によるパスライン変化時などでも、上下ワークロー
ル3,4にそれぞれ大きさの異なる曲げ力を発生させて
しまう場合がある。上下のワークロール3,4の水平曲
げ力が異なると、上下ワークロール3,4の水平たわみ
が異なり、ワークロール3,4同士が圧延方向にオフセ
ットしている状態となるため、圧延材2の横剛性が変化
して形状制御が難しくなったり、圧延材2に反りが生じ
る等の不具合も発生する。このような不具合をなくすに
は、上下ワークロールチョック31,41にかける水平
曲げ力が等しくなるように水平押しシリンダ13-0〜1
3-n,14-0〜14-nの設定を行うことが必要であり、
従来の圧延装置では、 (1)零調などの基準位置設定からの上下の水平支持装置
の移動量を等しくする。 (2)上下の水平支持装置の押し力を等しくする。 ような水平支持装置の設定を行っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】通常圧延装置の圧下用
油圧シリンダは圧延装置の下部、または上部のどちらか
一方に取り付けられているため、圧延荷重の付加によっ
てロールギャップの垂直位置、いわゆるパスラインに変
化が生ずる。例えば圧下用油圧シリンダが圧延装置の下
部にある時に、油圧シリンダを押上げて荷重を増加させ
ると、パスラインが上昇し、ワークロール3,4間オフ
セットが一時的に発生する。従って上ワークロール3が
出側に、下ワークロール4が入り側にたわんだとする
と、 上ワークロール3を曲げるために必要な曲げ力を発生
させる分だけ上側の押し力は大きくなるので、上押し力
を大きくする方向に押し力上下差が発生する。即ち、上
ワークロールを出側に曲げるために必要な曲げ力を発生
させる分だけ上側の押し力は大きくなり、下ワークロー
ルを入側に曲げるのに必要な曲げ力を圧延方向入側に発
生させる分だけ下側の押し力は小さくなる。だけでな
く、 ワークロール3,4間のオフセットを拡大する方向
(上ワークロール3は出側、下ワークロール4は入側方
向)にワークロール間水平力が作用する。また、抑えロ
ール5,6からの反力も上ワークロール3のオフセット
が小さくなった分だけ上側が小さく、下側が大きくなる
ように作用する。これらの力によって上側押し力を小さ
く、下側押し力を大きくする方向に押し力に上下差が発
生する。という特性がある。
【0005】この結果、図6に示すように、上述の力
は上押し力を大きくする方向に作用するが、上述の力
は上押し力を小さくする方向に働く。また、によって
発生する押し力の上下差はその時の圧延荷重の値によら
ないが、による押し力上下差は圧延荷重によって変化
する。そのため、とによる押し力の効果がちょうど
釣り合って、どんなワークロール3,4間オフセットが
発生しても上下の水平押し力には変化がないという特異
点圧延荷重が存在する。ワークロール3,4間オフセッ
トが発生した時には、特異点荷重よりも低荷重ならば上
側の押し力が大きくなり、高荷重なら下側の押し力が大
きくなる。また、ワークロール3,4が小径であると、
ワークロール3,4が曲がりやすいために上述の効果
によって発生するワークロール水平曲げ力の上下差、ひ
いては水平押し力の上下差は比較的小さな値となり、逆
に、のワークロール間水平力はワークロール径に反比
例して大きくなるために小径ワークロール圧延装置では
比較的大きな値となるため、小径ワークロールの圧延装
置では、上で述べた特異点荷重が、圧延装置の圧延可能
荷重域内に存在する。そのため、上記の水平押しシリン
ダ設定方法では、次のような問題点があった。・上下の
水平押し力を等しく設定した場合には、押し力が大きく
なった側の押し力を小さくする方向、つまり水平支持装
置を引き方向に、押し力が小さくなった側の押し力を大
きくする方向、つまり水平支持装置を押し方向に水平支
持装置が作用するが、上記の特異点(S点)荷重以上の
圧延荷重では、の効果の方が大きいため、パスライン
の変化によってワークロール3,4間に一時的にオフセ
ットが発生しても、下押し力が大きくなる。そのため、
水平支持装置はワークロール3,4間オフセットを収束
させる方向ではなく、拡大させる方向に作用するため、
かえってワークロール3,4間オフセットを増加させて
しまうという問題があった。
【0006】図7は圧延装置1で、ワークロール3,4
間にあるオフセットが存在した時に発生する水平押し力
の上下差の荷重による変化を示したものである。上下の
水平押し力が等しくなるように水平支持装置を設定した
場合には、S点以下の荷重では、上押し力が下押し力よ
りも大きくなるため、上ワークロール3を入り側に、下
ワークロール4を出側に変位させるように水平支持装置
が作用し、ワークロール3,4間オフセットをなくすこ
とができるが、図中S点はいかなるワークロール3,4
間オフセットが存在しても押し力の上下差は発生しない
特異点であるため、ワークロール3,4間のオフセット
をなくすことができない。従って、上下ワークロール3
の水平曲げ力の値を等しく設定することが不可能であ
る。また、S点以上の荷重では上ワークロール3が出側
にあっても、下押し力が大きいために上ワークロール3
を出側に、下ワークロール4を入り側に変位させるよう
に水平支持装置が作用するために、ワークロール3,4
間オフセットは拡大し、やがては圧延が不可能になる。
よって上下の押し力を等しくする制御ではワークロール
3,4間のオフセットを防止することは不可能であるこ
とがわかる。・また、上下の水平支持装置移動量を等し
く設定すると、パスラインの移動に関わらず、上下の水
平支持装置の設定位置が等しいため、上ワークロール3
は上分割ロール10-iに沿って出側に変位し、下ワーク
ロール4は下分割ロール11-iに沿って入側に変位す
る。つまり上ワークロール3は圧延方向出側に、下ワー
クロール4は圧延方向入側に撓むため、ワークロール間
オフセットが残ることになる。また図7の太線は、水平
押し力の上下差を測定した例である。荷重の増加ととも
にパスラインが上昇し、ワークロール3,4間のオフセ
ットが増加する。従って、押し力の上下差は太線に示す
ように圧延荷重ごとに異なるワークロール3,4間オフ
セットが存在する曲線上を変化するため複雑な挙動を示
す。
【0007】図8は圧延装置1で、荷重200tonで
上下ワークロール3,4を接触させ、この時に上下の水
平支持装置の位置を固定し、以降ワークロール3,4を
空転し垂直圧下荷重を増減した時に、上下ワークロール
3,4の水平たわみを測定した例である。荷重の増加と
ともにパスラインが上方向に変化し、上ワークロール3
が出側に、下ワークロール4が入り側に変位し、上下ワ
ークロール3,4の水平たわみの差が増加していくが、
上下ワークロール3,4の水平たわみ差はパスライン変
化量に比例していることがわかる。更に、従来の水平支
持装置の設定では、パスラインPが変化した時に、図9
のようにワークロール幅方向でオフセットが異なり、圧
延装置本来の横剛性以上に形状が耳波になり、圧延装置
の形状制御が難しくなったり、圧延材2に反りが生じる
という問題がある。このように、ワークロール3,4の
水平曲げを形状制御に利用する場合には上下のワークロ
ールチョックにかかる曲げ力に差が生じた状態であるた
め、水平曲げを有効に利用できなくなるという問題があ
る。図9(b)はワークロール3,4の水平たわみ分布
図であり、図9(c)は同じく垂直たわみ分布図であ
る。本発明は、上記問題点を解決するべく成されたもの
で、パスラインの変化に関わらず上下ワークロールの水
平方向相対位置を所定の位置に設定することが可能な板
圧延方法を提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の圧延装置は、上
下小径ワークロールと、前記上下小径ワークロールを各
々水平方向または水平から若干垂直方向にずれた位置で
前記ワークロールを水平方向に撓ませるか支持する装置
と、上下1段以上のバックアップロールを備え、前記バ
ックアップロールに圧延中も上下動可能な圧下装置を備
えたものである。
【0009】
【作用】本発明の圧延装置においては、上下小径ワーク
ロールと、前記上下小径ワークロールを各々水平方向ま
たは水平から若干垂直方向にずれた位置で前記ワークロ
ールを水平方向に撓ませるか支持する装置と、上下1段
以上のバックアップロールを備え、前記バックアップロ
ールに圧延中も上下動可能な圧下装置を備えたので、パ
スラインが上下に変化したとき、前記変化分だけ上下の
圧下装置を作動させて、前記パスラインの変化を相殺
し、パスラインを所定位置に維持させる。
【0010】
【実施例】
実施例1.以下、図面を参照して本発明の1実施例を説
明する。図1は本発明を適用した1実証例の圧延装置の
概略構成を示す説明図である。図において、1は圧延装
置で、この装置の全体構成を示す。2は圧延材である。
3,4はワークロールで、前記圧延材2を延伸する。
5,6は中間ロールで、ワークロール3,4を直接バッ
クアップする。7,8はバックアップロールで、中間ロ
ール5,6を介してワークロール3,4を間接的にバッ
クアップする。この場合、上下ワークロール3,4は、
強度上許容し得る範囲で小径に形成されている。さら
に、上下ワークロール3,4には、各々その通板方向入
り側から押圧する抑えロール9,10と、さらに前記抑
えロール9,10をワークロール3,4の方向に押圧す
る分割ロール11,12が順次一直線上に並ぶように配
列されている。前記分割ロール11,12はその軸上に
複数個のロール部11-i,12-i(i= 1〜 n、本実施例
では n=5)が分散配置されたものである。そして、前記
分割ロール11,12はその両端部および各ロール部間
の軸が、ハウジングへ配設した水平シリンダ13-i,1
4-i(i= 0〜n 、本実施例では n=5)の各ロッドによっ
て、前記上下ワークロール3,4方向へ別個に押し力を
各々付与されるようになっている。各水平シリンダ13
-i,14-iにはその移動量を検出する位置検出器15-
i,16-i(i= 0〜n 、本実施例では n=5)が取り付け
られている。ワークロール水平方向支持装置は、前記抑
えロール9、10,分割ロール11-i,12-i、水平シ
リンダ13-i,14-i、位置検出器15-i,16-iによ
って形成されている。前記水平シリンダ13-i,14-i
は圧油を供給するサーボ弁17-i,18-iが取り付けら
れている。
【0011】上バックアップロール7は、そのチョック
31へロードセル21を介して圧下用油圧シリンダ19
が配設されている。下バックアップロール8は、そのチ
ョック32へ圧下用油圧シリンダ20が配設され垂直方
向に押圧されるようになっている。従って、ワークロー
ル3,4間には、上下の何れからも垂直方向の圧下力を
発生させ得るようになっている。この圧下力は前記ロー
ドセル21によって検出する。また、圧下用油圧シリン
ダ19,20にはその垂直方向移動量を示す変位計2
2,23が取り付けられている。圧延材2の延伸後の板
厚は、板厚計29で計測するようになっている。また、
圧下用油圧シリンダ19,20はサーボ弁25,26が
接続され、変位計22,23からのデータに基づいて作
動するパスライン変化量演算装置27で制御するように
なっている。なお、パスラインの変化は、ワークロール
3,4のチョックまたは胴部に取り付けた変位計28
で、圧延装置1のハウジングと間の垂直方向相対位置を
測定することできまる。
【0012】この圧延装置による圧延動作は以下の通り
である。 圧延装置の伸びと初期設定時からの板厚変化に基づく
方法 パスライン変化の要因は、本実施例の場合、圧下用油圧
シリンダ20により、下バックアップロール8を上昇さ
せて圧下すると、板をはさんだ圧延装置1の上側および
下側には次のようなパスライン変化が生じる。 ・圧延装置上側:(イ)圧延荷重付与による圧延装置の
伸び ・圧延装置下側:(ロ)圧延荷重付与による圧延装置の
伸び、および(ハ)初期設定からの板厚変化 上記(イ),および(ロ)は以下によって求めることが
できる。圧延装置の伸び(イ),(ロ)を加算したもの
が、荷重付与による圧延装置全体の伸びである。圧延装
置全体の伸び量増加分δは、ミル定数Mと、基準圧延荷
重(初期設定時の圧延荷重)からの荷重変化分ΔPとす
れば、 δ=ΔP/M=(イ)+(ロ) 従って、(イ),(ロ)のどちらか一方がわかれば他方
もわかる。一方、圧下用油圧シリンダ20による下バッ
クアップロール8の上昇と同時にハウジングに埋設され
た水平方向支持装置も上昇する。上下の水平方向支持装
置はハウジングのほぼ上下対称位置に取り付けられてい
ることから、上下の水平方向支持装置の上昇量はほぼ同
じである。なお、ハウジング自体の伸び量は圧延装置全
体の10%程度と小さいから、水平方向支持装置の上昇
量も小さい。上記より、例えば(イ)については i)水平方向支持装置の上昇量を無視し、圧延装置全体
の伸びの半分として、 (イ)=1/2×ΔP/M とする。 ii)予めオフラインにて荷重変化に対する圧延装置上側
の変化量、水平方向支持装置の変化量を測定し、これよ
り (イ)=k×ΔP/M となるように定数kを求める。
【0013】上記(ハ)は以下によって求めることがで
きる。圧延装置下側は、荷重の変化がなくても板厚
(h)が変化した分だけ圧下装置が動き、パスラインが
変化する。従って、板厚の変化量を考慮する必要があ
る。板厚変化量Δhを求める方法としては、板厚計29
での検出値、および圧下装置の変化量ΔSと荷重変化分
ΔPから、 Δh=ΔS−ΔP/M として求める。なお、本発明はワークロールに接する控
ロールまたは中間ロールと、ワークロール間のオフセッ
トのない場合も適用できる。
【0014】上記構成による圧延動作は以下のとおりで
ある。パスラインの演算を以下により実施する。パスラ
イン変化の要因を、 上ロール側:圧延機上側の伸び+上側圧下装置の移動量
(変位計29の信号) 下ロール側:圧延機下側の伸
び+初期設定時からの板厚変化 と分け、圧延装置1のハウジング全体の伸び(上側+下
側)および板厚変化については前述したように求める。
パスライン変化量演算装置27には、ロードセル21で
検出した圧延荷重、変位計22,23で検出した圧下位
置変化、板厚計27で検出した板厚の各信号が入力さ
れ、圧延機上側、下側のパスライン変化量が演算され
る。前記演算結果はサーボ弁25,26に出力される。 パスラインの変化を実測する方法 圧延装置1に設けた水平方向支持装置を形成性する抑え
ロール9、10のごく近傍に取り付けた変位計28で、
上下ワークロールチョック(図示せず)またはワークロ
ール3,4の変位を測定することによって、荷重変化に
よる水平方向支持装置の上昇を相殺した状態でパスライ
ンの変化を計測することができる。ワークロールチョッ
ク(図示せず)またはワークロール3,4胴部と圧延装
置のハウジングとの間の垂直方向相対変位を測定する変
位計28,で検出する。パスライン変化量は変位計2
2,23で計測され、検出された信号は、パスライン変
化量演算装置27に入力され、圧延機上側、下側のパス
ライン変化量が演算される。前記演算結果はサーボ弁2
5,26に出力される。かかる動作にてパスラインを変
化させないようにして圧延を行う際には、 ・圧延機上側の圧下装置の応答性が下側に比べ同等ある
いは鈍い時は、圧延機上側の圧下装置は上側パスライン
変化量分の圧下を用い、下側圧下装置は板厚を制御する
等他の制御に利用して作動する。 ・圧延機上側の圧下装置の応答性が下側と同等の時は、
パスラインの変化をなくすだけでなく、板厚を制御する
等他の制御にも利用しつつ上下の圧下装置を作動する。 この操作の制御を行うのに十分短い時間ごとに行うこと
により、パスラインの変化が防止できるので、水平支持
装置を従来通りに設定しても上下ワークロール間の水平
方向相対位置を保ったまま、圧延を行うことが可能であ
る。図2は荷重200 tonで上下のワークロールを接触
させ、このときに上下の水平シリンダの位置を固定し、
ワークロールを空転し垂直方向の圧下荷重を増減して水
平方向の押し力の上下差の測定結果である。従来の場
合、押し力の上下差は−・−印で表示するように、複雑
な挙動が現れる。これに対して、本発明によれば○印の
ように、押し力の上下差にほとんど変化しないことがわ
かる。また、図3は上下のワークロールの水平撓みを測
定した結果を示したものである。荷重変化によるパスラ
インの上昇が起こっているにも拘らず、本発明によれ
ば、上下の水平撓みは殆ど変化しないことがわかる。以
上の通り本発明によれば、パスラインの変化によるワー
クロールのオフセット増加を防止できることが明らかで
ある。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、小
径ワークロールをもつ圧延装置において、上下に圧延中
に圧下変更して、パスラインの水平方向相対位置差の増
加を防止して、上下ワークロールの水平方向相対位置を
所定の値に保つことができるため、圧延装置本来の横剛
性に基づいて圧延材の形状が得られるし、圧延材の反り
の発生等の不具合の発生も防止できる。また、水平曲げ
を形状制御に利用する場合には、上下のワークロールの
たわみ差に基づく水平曲げ利用範囲の拘束がなくなるた
め有効に水平曲げを利用できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の圧延装置の一実施例の概略構成を示す
説明図である。
【図2】圧延措置の押し力の上下差と圧下荷重の関係を
示す説明図である。
【図3】圧延措置のワークロールの撓みを測定した結果
を示すグラフ図でる。
【図4】従来の圧延装置の一実施例の概略構成を示す説
明図である。
【図5】従来の圧延装置のワークロールの許容曲げ力に
対する曲げ力利用範囲を示す説明図である。
【図6】従来の圧延装置のワークロール間オフセット量
の変化を示す説明図である。
【図7】従来の圧延措置の押し力の上下差と圧下荷重の
関係を示す説明図である。
【図8】圧延措置の圧延荷重とワークロールの水平方向
たわみとの関係を示す説明図である。
【図9】従来の圧延装置のパスラインに対するワークロ
ールのたわみ状態の概略を示す説明図である。
【符号の説明】 1 圧延装置 2 圧延材 3,4 ワークロール 5,6 抑えロール 7,8 バックアップロール 9,10 抑えロール 11,12 分割ロール 19,20 圧下装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B21B 37/00 BBH 37/28 (72)発明者 池内 直樹 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 片岡 久明 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 細谷 成史 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 豊福 達生 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上下小径ワークロールと、前記上下小径
    ワークロールを各々水平方向または水平から若干垂直方
    向にずれた位置で前記ワークロールを水平方向に撓ませ
    るか支持する装置と、上下1段以上のバックアップロー
    ルを備え、 前記バックアップロールに圧延中も上下動可能な圧下装
    置を備えたことを特徴とする圧延装置。
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CN113853256A (zh) * 2019-05-23 2021-12-28 钢铁普蓝特克股份有限公司 轧制机、轧制方法及工作辊的运用方法
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