JPH08215723A - 閉鎖形フレーム構造のロールハウジング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えば金属板材を圧延する重いロールスタン
ド等の架台を収容し案内するハウジングウィンドウ
（６）を内部に形成する垂直ハウジング部材（２，３）
と水平ハウジング部材（４，５）から成る閉鎖形フレー
ム構造のロールハウジング（１）が、水平ハウジング部
材（４，５）に鉛直方向（Ｙ，Ｙ′）の力が加わったと
きに、垂直ハウジング部材（２，３）の内面（７）が内
側に変形して、架台の案内が邪魔されることを防止す
る。 【解決手段】 垂直ハウジング部材（２，３）の外面
（１０）を、中央部（１）が最も深くなるようにへこま
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロール用架台を収
容及び案内するハウジングウィンドウの境界を定める垂
直ハウジング部材を備え、垂直ハウジング部材が、互い
に平行な内面と、前記垂直ハウジング部材を接続する上
部水平ハウジング部材及び下部水平ハウジング部材とを
有する、閉鎖形フレーム構造のロールハウジング、特に
金属板材及び帯材を圧延する重いロールスタンド等のた
めのものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の構造の圧延機は基本的に、２つの
垂直ハウジング部材を備え、これらの垂直ハウジング部
材の中に、架台により支持されている支承素子（軸受
等）の中を走行するロールが収容されている。垂直ハウ
ジング部材は、上部及び下部で互いに接続されている。
水平ハウジング部材及び垂直ハウジング部材は、ロール
ハウジングを形成する。垂直ハウジング部材は、ロール
スタンドの担持構造部品として、圧延工程で発生するす
べての力を受止める。

【０００３】従って垂直ハウジング部材は、僅かな変形
しかせず高い強度を有しなければならず、同時に、ロー
ルハウジングのすべての構成要素が適切に配置されるこ
とを可能にしなければならない。重い圧延機の場合、閉
鎖形フレーム構造でロールハウジングを一体的に形成す
ることが、優先される。

【０００４】前述のように、垂直ハウジング部材の間に
形成されるハウジングウィンドウは、ロールの軸受のた
めの架台を収容し、それに対応するガイドが設けられて
いなければならず、このガイドに沿って架台はスライド
可能でなければならない。これは、ハウジングウィンド
ウの互いに対向して位置する内面が、小さい公差で正確
に平行であることを必要とする、何故ならば架台と垂直
ハウジング部材との間の動きの遊びを可及的に小さくす
ると、圧延製品の誤差が小さくなるからである。

【０００５】例えば前述の閉鎖形フレーム構造のロール
ハウジングの場合、圧延の際に圧延荷重による作用力は
ほぼ垂直方向に向いており、従って全システムに互いに
同一の大きさを有し互いに反対の方向を有する２つの力
が作用し、これにより水平ハウジング部材は互いに遠ざ
かるように押圧される。

【０００６】閉鎖形フレーム構造のロールハウジングは
計算の上で弾性フレームと見なすことができ、この弾性
フレームにおいて、例えば垂直ハウジング部材横断面に
おいて垂直の力方向において、例えば圧延荷重の１／２
の引張り力が作用するが、しかしロールハウジングの隅
（図２）に作用する曲げモーメントも作用する。

【０００７】垂直ハウジング部材と固定接続されている
水平ハウジング部材には、曲げモーメントのみが印加さ
れる。ロールハウジングの中の最大応力は、垂直ハウジ
ング部材におけるハウジングウィンドウ面に発生すると
仮定できる、何故ならば引張り力と共に垂直ハウジング
部材は、曲げモーメントによりハウジングウィンドウへ
向かって湾曲されるからである。ハウジングウィンドウ
は、せまくなる。すなわち垂直ハウジング部材の内面の
間の内法間隔は、圧延荷重により小さくなる。

【０００８】ロールハウジングの必要な剛性を保証しな
ければならないので、各メーカの課題は、ハウジングウ
ィンドウへ向かっての垂直ハウジング部材の湾曲、すな
わちいわゆるロールハウジングの変形をできるだけ小さ
く保持することにある。

【０００９】ロールハウジングの変形が強すぎると、架
台が挟まれて、架台の調整が妨げられることは、容易に
分かる。架台と、ハウジングウィンドウの内面との間の
遊びを大きくすることは不可能である、何故ならばその
ようにすると、架台の案内の安定性が損なわれ、これに
より圧延製品の寸法の誤差が発生するからである。従っ
てロールハウジングの変形により、ハウジングウィンド
ウの後処理が必要となり、これには、時間及びコストが
かかる。

【００１０】ロールハウジングの変形を小さく保持する
ために提案された種々の解決法は、実際の上で制限され
た効果しかなかった。例えば、水平ハウジング部材を大
きくすることにより、垂直ハウジング部材を湾曲させる
曲げモーメントを低減する試験が行われた。垂直ハウジ
ング部材自身を大きくして、これにより、垂直ハウジン
グ部材の湾曲に抗する断面係数を大きくする試験も行わ
れた。どちらの試験でも、ロールハウジングは、大量の
材料が必要であり、従って非常に重くなり、従ってロー
ルハウジングは大きいコストがかかった。

【００１１】ハウジングウィンドウの隅領域内の形状を
異なって形成することにより、ハウジングフレームの剛
性を低減し、実際の上で水平ハウジング部材と垂直ハウ
ジング部材との“関節接続”を有するロールハウジング
をシミュレーションする試験も行われた。しかし、この
ようにハウジングウィンドウの隅領域内の形状を異なっ
て形成すると、これらの領域内でのロールハウジングの
安定性が、大幅に低下し、望んだ成果を収めることはで
きなかった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、前述
の問題を基礎にして、ロールハウジングの中の応力の集
中を回避しながら、圧延荷重に起因する垂直ハウジング
部材の間のハウジングウィンドウの変形を最小化するよ
うに閉鎖形フレーム構造のロールハウジングを形成する
ことにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によ
り、垂直ハウジング部材に形成されハウジングウィンド
ウから背いて位置する外面が、垂直ハウジング部材の横
断面積を減少するように水平ハウジング部材から出発し
てハウジングウィンドウへ向かってへこみ、最小の垂直
ハウジング部材横断面積が、上部水平ハウジング部材と
下部水平ハウジング部材との間の中央領域の中に位置す
ることにより解決される。

【００１４】調査の結果、垂直ハウジング部材の外面を
構造的にへこませることにより、ハウジングウィンドウ
へ向かっての垂直ハウジング部材の変形を大幅に低減で
きることが分かった。垂直ハウジング部材横断面を大き
くすることによりロールハウジングの安定性を高めるこ
とができるとの従来の定説に反して、垂直ハウジング部
材横断面を小さくし、この垂直ハウジング部材横断面の
減少を、垂直ハウジング部材の外面の領域内、すなわち
垂直ハウジング部材に形成されハウジングウィンドウか
ら背いて位置する側面の領域内で行うと、ロールハウジ
ングの安定性が高まることが分かった。

【００１５】本発明の１つの有利な実施例では、各垂直
ハウジング部材の外面が、長手方向に凹状に延在する輪
郭を有し、従って垂直ハウジング部材の横断面領域が、
水平ハウジング部材から出発して連続的に垂直ハウジン
グ部材の中央領域まで減少する。

【００１６】本発明の別の１つの有利な実施例では、各
垂直ハウジング部材の外面が、長手方向に円弧状に延在
する輪郭を有する。輪郭を描く円弧の円の中心は、垂直
ハウジング部材の外部の中央領域内に位置する。

【００１７】本発明の別の１つの有利な実施例では、各
垂直ハウジング部材の外面が、長手方向に放物線状に延
在する輪郭を有する。

【００１８】本発明の別の１つの有利な実施例では、各
垂直ハウジング部材の外面が、長手方向に多角形状の輪
郭を有し、極端な場合、多角形は、３つの点から形成さ
れる。

【００１９】垂直ハウジング部材を本発明により形成す
ることにより、従来のロールハウジングに比して重要な
利点が得られる。垂直ハウジング部材中央の領域内での
垂直ハウジング部材の変形は、零近くに低減でき、従っ
てロールハウジングを大きいコストをかけて後処理する
ことは、不要となる。これにより、時間とコストとを低
減でき、ロールハウジングひいてはロールスタンドを長
く使用できるので、これにより、やはりコスト及び時間
を低減できる。架台は、ハウジングウィンドウの中を非
常に小さい公差で案内でき、これにより、架台の案内が
改善され、軸受の走行が静寂になり、これにより圧延製
品の寸法誤差が大幅に小さくなる。ロール軸受の軸方向
負荷は、ロールの交差の程度が低いので低減される。本
発明の手段は、簡単であり、その上、ロールハウジング
自身の材料コストを低減する。

【００２０】

【発明の実施の形態】次に本発明を実施例に基づき図を
用いて詳細に説明する。

【００２１】図１には、冒頭に従来技術として記載の閉
鎖形フレーム構造の、基本的には３次元構造を有するロ
ールハウジングが非常に簡単化されて示されている。

【００２２】ロールハウジング全体は１により示されて
いる。ロールハウジング１は、２つの垂直ハウジング部
材２及び３を有し、垂直ハウジング部材２及び３は、上
部水平ハウジング部材４及び下部水平ハウジング部材５
を介して互いに接続されている。

【００２３】このハウジング構造により形成されている
閉鎖形フレームの内部にはハウジングウィンドウ６が残
されており、垂直ハウジング部材２及び３に沿っている
ハウジングウィンドウ６の内面７は、平面的に、かつそ
れぞれ対向して位置する垂直ハウジング部材２及び３に
対して平行な平面に形成されている。

【００２４】ロールハウジング１の上部水平ハウジング
部材４は、本発明にとって重要でないねじ締めナットの
ための孔を有する。

【００２５】垂直ハウジング部材２及び３が、上部水平
ハウジング部材４と下部水平ハウジング部材５との間に
同一の寸法の横断面を有することが図から分かる。

【００２６】図２には、垂直方向の圧延荷重Ｙ及びＹ′
がロールハウジング１の上部水平ハウジング部材及び下
部水平ハウジング部材４，５を互いに離れさせるように
湾曲させる場合に発生する、ロールハウジング１の変形
が示されている。

【００２７】この場合、垂直ハウジング部材２及び３
は、破線８により示されているように内方へ湾曲し、ハ
ウジングウィンドウ６の内法を縮小させる。ハウジング
ウィンドウのこの構造的な変形の程度は、作用力Ｙ及び
Ｙ′と、水平ハウジング部材４及び５の寸法Ｌ１及びＬ
２と、垂直ハウジング部材２及び３と、垂直ハウジング
部材２及び３の断面２次モーメントＪ１に依存する。

【００２８】本発明の提案により、図３に示されている
ように、垂直ハウジング部材２及び３をハウジングウィ
ンドウ６へ向かって薄くすると、垂直ハウジング部材
２，３の湾曲すなわち変形の程度が大幅に低下し、ひい
ては零にできることが分かった。

【００２９】例えば垂直ハウジング部材２，３の外面
に、半径Ｒの円弧により描くことができる輪郭を与え
る。ただし半径Ｒの円の中心は、ロールハウジング１の
中央１１を通過する仮想水平線にあり、かつロールハウ
ジング１の外部に位置する。

【００３０】本実施例での半径Ｒの選択は、次のように
行われる、すなわち、双方の垂直ハウジング部材２及び
３の外側部のへこみ程度が、図１のへこんでいない垂直
ハウジング部材の約３０％であるように行われる。この
場合、本実施例では計算する上で、１４９００ｍｍの全
体の高さと９６０ｍｍの垂直ハウジング部材厚さとを基
礎にした。下部水平ハウジング部材と上部水平ハウジン
グ部材との高さは、２３００ｍｍと仮定された。

【００３１】各垂直ハウジング部材の外面のへこみの程
度は、第１例では２４０ｍｍ、第２例では２９５ｍｍと
された。ただし、両方とも、垂直ハウジング部材厚さが
９６０ｍｍであるとの前提のもとに、図１に記載のロー
ルハウジングの垂直ハウジング部材を基にして計算され
た。

【００３２】図４には、ハウジングの高さを変数として
垂直ハウジング部材の水平方向の変形の程度が、線図に
示されている。実線は、従来技術のロールハウジングの
変形を示し、線が長い破線により示されている例１は、
２５０ｍｍのへこみに対応するものを示し、線が短い破
線により示されている例２は、２９５ｍｍのへこみに対
応するものを示す。

【００３３】線図から、本発明により形成されているの
ではない垂直ハウジング部材では水平方向の変形が、ロ
ールハウジング中央ではほぼ２ｍｍとなることが予測さ
れる。本発明の両方の例では、ハウジング高さの全長に
わたり変形が大幅に低減しているのが示され、例２の場
合、すなわち、２９５ｍｍの後退の場合、ハウジング中
央での変形は、１００％の圧延荷重の場合でさえも零に
なる。

【００３４】図５の棒グラフは、前述の内容を確認す
る。本発明のロールハウジングの構造により、従来技術
における７２．６Ｎ／ｍｍ² の応力が、例２では６７．
８Ｎ／ｍｍ² に低減することが分かる。その際、水平ハ
ウジング部材の間隔の増大が、作用力Ｙ及びＹ′の方向
に２．１３ｍｍから２．３９ｍｍに僅かに増加すること
は確かであるが、しかしロールハウジングの垂直方向で
のこの拡大は、ハウジングウィンドウの内面の内側に向
かう変形に比して害がなく、無視できる。

【００３５】図６には、本発明のロールハウジングにお
ける水平方向での変形が、３次元線図で示され、圧延荷
重の％の関数として示されている。この場合にも、圧延
荷重の１００％の場合でさえもハウジングの中央領域内
で変形が、大幅に低減して零に近づいているのが分か
り、従って本発明のロールハウジングは、簡単に上記課
題を解決する。

【図面の簡単な説明】

【図１】基本的には３次元構造を有する閉鎖形フレーム
構造の従来技術のロールハウジングの簡単化された図で
ある。

【図２】圧延荷重が印加されている従来技術によるハウ
ジングウィンドウの予期される変形及び湾曲を示す概念
図である。

【図３】本発明のロールハウジングの概念図である。

【図４】従来技術と本発明とのロールハウジングの水平
方向での変形を示す線図である。

【図５】従来技術と本発明とのロールハウジングの最大
比較応力と水平ハウジング部材の間隔の増大とを示す柱
状図である。

【図６】ロールハウジングの高さと０〜１００％の圧延
荷重を変数とする本発明のロールハウジングの変形の３
次元線図である。

【符号の説明】

１ ロールハウジング ２，３ 垂直ハウジング部材 ４ 上部水平ハウジング部材 ５ 下部水平ハウジング部材 ６ ハウジングウィンドウ ７ 内面 Ｌ１，Ｌ２ 水平ハウジング部材４及び５の寸法 Ｙ，Ｙ′ 作用力

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロール用架台を収容及び案内するハウジ
   ングウィンドウの境界を定める垂直ハウジング部材を備
   え、垂直ハウジング部材が、互いに平行な内面と、前記
   垂直ハウジング部材を接続する上部水平ハウジング部材
   及び下部水平ハウジング部材とを有する、閉鎖形フレー
   ム構造のロールハウジングにおいて、垂直ハウジング部
   材（２，３）に形成され前記ハウジングウィンドウ
   （６）から背いて位置する外面が、前記垂直ハウジング
   部材（２，３）の横断面積を減少するように水平ハウジ
   ング部材（４，５）から出発して前記ハウジングウィン
   ドウ（６）へ向かってへこみ、最小の垂直ハウジング部
   材横断面積が、上部水平ハウジング部材と下部水平ハウ
   ジング部材（４，５）との間の中央領域（１１）の中に
   位置することを特徴とする閉鎖形フレーム構造のロール
   ハウジング。
2. 【請求項２】 各垂直ハウジング部材（２，３）の外面
   （１０）が、長手方向に凹状に延在する輪郭を有するこ
   とを特徴とする請求項１記載の閉鎖形フレーム構造のロ
   ールハウジング。
3. 【請求項３】 各垂直ハウジング部材（２，３）の外面
   （１０）が、長手方向に円弧状に延在する輪郭を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の閉鎖形フレーム構造の
   ロールハウジング。
4. 【請求項４】 各垂直ハウジング部材（２，３）の外面
   （１０）が、長手方向に放物線状に延在する輪郭を有す
   ることを特徴とする請求項１記載の閉鎖形フレーム構造
   のロールハウジング。
5. 【請求項５】 各垂直ハウジング部材（２，３）の外面
   （１０）が、長手方向に多角形状の輪郭を有することを
   特徴とする請求項１記載の閉鎖形フレーム構造のロール
   ハウジング。