JPH11244916A - 多段圧延機、圧延制御方法及びロールクラウン決定方法 - Google Patents

多段圧延機、圧延制御方法及びロールクラウン決定方法

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JPH11244916A
JPH11244916A JP10054590A JP5459098A JPH11244916A JP H11244916 A JPH11244916 A JP H11244916A JP 10054590 A JP10054590 A JP 10054590A JP 5459098 A JP5459098 A JP 5459098A JP H11244916 A JPH11244916 A JP H11244916A
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JP
Japan
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roll
rolls
crown
rolling
work
Prior art date
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Pending
Application number
JP10054590A
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English (en)
Inventor
Atsuro Kamimura
敦朗 上村
Shigeto Mizushima
成人 水島
Masanori Kitahama
正法 北浜
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロール間ヘルツ応力を正確に予測して、ロー
ル損傷事故の発生を未然に防止する。 【解決手段】 ワークロール12や中間ロール14に、
ロール間ヘルツ応力を低減するための凸カーブクラウン
を付与する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、多段圧延機、圧延
制御方法及びロールクラウン決定方法に係り、特に、冷
間・熱間圧延において、ロールにクラックが入る等のロ
ール損傷事故の発生を未然に防止することが可能な、ワ
ークロールと補強ロールの間に中間ロールが配設され、
該中間ロールが軸方向にシフトするようにされた多段圧
延機、該多段圧延機を用いた圧延制御方法、及び、前記
多段圧延機に用いるロールのクラウン量を決定するため
のロールクラウン決定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】圧延する板材の形状制御を行うために、
各種形状の圧延機が開発、実用化されている。中でも、
図11に示すように、ワークロール(WR)12と補強
ロール(BUR)16の間に中間ロール(IMR)14
が配設され、該中間ロール14が軸方向にシフトするよ
うにされた6段ミルでは、中間ロール14の端部を圧延
材10の板端に位置させることによって、いわゆる横剛
性が大きくなるために、荷重の変化による形状の変化が
小さくなり、前記ワークロール12や中間ロール14両
端にベンダ力FwやFmを与えて曲げるロールベンダ効
果が向上するので、広く用いられている。
【0003】このような中間ロールシフト機能を有する
6段ミルを用いた連続圧延では、圧延材10の板幅が異
なるコイルを圧延する場合は、図12に示す如く、中間
ロール14端部の適切なシフト位置と板端の相対関係
が、板幅の変化によって変わり、板形状が乱れるため、
特開昭62−3818に示されるように、先行材の圧延
中に後行材の板幅に合わせて中間ロール位置をシフトさ
せつつ、該中間ロールのシフト位置に関連してロールベ
ンダー力を調整し、クラウン、形状不良を防止する方法
が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
62−3818に示される方法では、先行材と後行材の
板幅差が大きい場合には、中間ロール14の端部位置
が、図13に示す如く、圧延材10の板幅端部より大き
く内側に入り込み、ロール間の接触荷重分布に、破線で
示す如く大きな偏りを生じ、ロールにクラックが入る等
のロール損傷事故が発生する恐れがあった。
【0005】又、板幅変化がある非定常圧延部に限ら
ず、ロール間のヘルツ応力に基づく中間ロールシフト位
置限界を定めていないため、同様にロールにクラックが
入る等のロール損傷事故が発生するという問題点があっ
た。
【0006】なお、特公平3−51481には、被圧延
材の板幅中心からワークロールの先細り研削境界までの
長さと、板幅中心から中間ロール先細り研削境界までの
長さとが同等となるロール配置で圧延を行うことによ
り、ワークロールと中間ロールの間に発生する接触圧力
を軽減することが記載されているが、定量的な目安は示
されておらず、ロールクラウンも使用してはいなかっ
た。
【0007】又、特公平1−23204や特公平4−2
2503には、4段圧延機において、ロールに0.1〜
0.5mmの凸形(特公平1−23204)又はn次式
で近似される曲線状(特公平4−22503)のイニシ
ャルクラウンをつけておき、ワークロールをロール軸方
向にシフトして板クラウンを調整したり、ロールシフト
に伴うクラウン変化を補充するようにロールベンディン
グ力を調節することが記載されているが、6段ミルに関
する記載やロール損傷事故に関する記載は、全く無かっ
た。
【0008】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなさけれたもので、ロール間ヘルツ応力過大によるロ
ール損傷事故の発生を未然に防止することを課題とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、ワークロール
と補強ロールの間に中間ロールが配設され、該中間ロー
ルが軸方向にシフトするようにされた多段圧延機におい
て、前記ワークロールや中間ロールに、ロール間ヘルツ
応力を低減するための凸カーブクラウンを付与すること
により、前記課題を解決したものである。
【0010】又、このような多段圧延機を用いて、ロー
ル間ヘルツ応力が、各ロール固有の限界ヘルツ応力以下
となるように、各ロールのシフト量やベンダ力を制御し
ながら圧延することにより、同じく前記課題を解決した
ものである。
【0011】又、圧延中にシフトされる中間ロールとワ
ークロール間に作用するヘルツ応力σhを、次式 σh=a1 +a2 P+a3 (P/B)δ+a5 δ+a6 Fw +a7 Fm+a8 Crw+a9 Cm …(1) ここで、P:圧延荷重 B:板幅 δ:中間ロールシフト位置 Fw:ワークロールベンダ力 Fm:中間ロールベンダ力 Crw:ワークロールクラウン量 Crm:中間ロールクラウン量 a1 〜a9 :係数 により計算し、計算されるロール間ヘルツ応力σhが、
各ロール固有の限界ヘルツ応力以下となるように、前記
のような多段圧延機に用いるワークロール及び中間ロー
ルのクラウン量Crw、Crmを決定することにより、
前記課題を解決したものである。
【0012】本発明者等が種々調査した結果、中間ロー
ル又はワークロールに凸カーブクラウンを付けることに
より、ロール間ヘルツ応力を低減して、ロール損傷事故
を未然に防止できることが分かった。
【0013】上記問題点を解決するためには、ロール間
に発生するヘルツ応力を求めるモデルが必要である。基
本的には、圧延条件とロール間のヘルツ応力を精度良く
表現できるものであれば、オフラインの厳密モデルの回
帰式、あるいは、実機圧延実績の回帰式等、どのような
モデルを用いてもよい。ここでは、ロールの変形を解析
するオフラインの厳密モデルの計算結果を回帰したモデ
ルを使用した。
【0014】図1に示す如く、ロールクラウンが付与さ
れておらず、一方の端部にのみ半径1000mmのテー
パが付与された、従来のフラットな中間ロールのシフト
位置が変化した場合の、ワークロールベンダ力Fw=2
5tf/チョック、板幅1200mm、荷重1500t
fにおける、ミル中央からの距離と、ワークロール(W
R)と中間ロール(IMR)間のヘルツ応力の関係の例
を図2に示す。図において、δ(mm)は、図3に示す
如く、板幅と中間ロール端部との相対位置である。
【0015】図2から、板端から中間ロールのシフト量
を大きくし、板端より内側にした場合には、中間ロール
端部に応力集中が発生することが分かる。この中間ロー
ル端部のヘルツ応力を圧延条件をパラメータとして回帰
式化すると、前出(1)式が得られる。
【0016】厳密モデルと回帰式によるヘルツ応力の比
較評価を図4に示す。図4から、(1)式は、非常に精
度良く厳密モデルを近似できていることが分かる。
【0017】従って、前記(1)式を用いれば、ロール
間ヘルツ応力を予測することができ、ロール材質等によ
って異なるロール固有の限界ヘルツ応力以下になるよう
に、各パラメータを調整すればよい。
【0018】しかし、各パラメータは、ヘルツ応力を優
先させると、板形状制御が適正にできず、形状不良を発
生させる恐れがある。そこで、中間ロール又はワークロ
ールにクラウンを付けることにより、ヘルツ応力低減と
板形状制御の両者を達成することができる。
【0019】図2と同じ条件で、ワークロールベンダ力
Fwのみ10tf/チョックに変えた場合のWR/IM
R間ヘルツ応力の変化の例を図5に示す。又、図6に示
す如く、両方の端部に半径1000mmのテーパが付与
され、中央部に突出量が0.3mm/直径の放物線状の
凸クラウンが付与された中間ロールを用いた場合の、ワ
ークロールベンダ力Fw=10tf/チョック、板幅1
200mm、荷重1500tfにおける、WR/IMR
間ヘルツ応力の変化の例を図7に示す。又、図6の中間
ロールに、図8に示す如く、1000mmあたり直径で
0.4mmの片テーパを付与した中間ロールを用いた場
合のWR/IMR間ヘルツ応力の変化の例を図9に示
す。いずれにおいても、ワークロールはフラットなまま
とし、補強ロールと共に、軸方向位置は固定している。
【0020】図から、凸クラウンを付けることにより、
ロール間ヘルツ応力のピークを低減できていることが明
らかである。
【0021】このようにして、(1)式を用いて求めら
れるロール間ヘルツ応力が、各ロール固有の限界ヘルツ
応力以下となるようなクラウン量Crw、Crmを
(1)式を用いて逆算することにより、適正なクラウン
量を求めることができる。
【0022】なお、本発明に類似するものとして、特公
昭60−18243には、移動ロールの胴端部を、その
先端に向かって漸次小径となるように形成せしめると共
に、胴端部の起点より先端に向かって100mm以内で
の小径化量を半径で0.3mm以上として、移動ロール
の胴端部による応力集中を緩和し、スポーリングの発生
やロールへの傷付を防止してロール寿命及び圧延機の形
状制御能力を向上することが記載されているが、経験的
な数値に過ぎず、定量的な分析は行われていなかった。
【0023】又、特開平7−324926には、圧延機
のロール間接触荷重によるロール撓みを梁の撓みとして
簡単に計算すると共に、該ロール間接触荷重計算を2次
近似ロールカーブと偏差ロールカーブの項に分けること
により、ロール間偏平量を予測することが記載されてい
るが、本発明のように、ロール間ヘルツ応力を的確に予
測できるものではなかった。
【0024】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施形態を詳細に説明する。
【0025】本発明の第1実施形態は、図11に示した
ような構成の6段ミルにおいて、中間ロール14とし
て、図6に示した如く、0.3mm/直径の凸クラウン
を付与したロールを用いるようにしたものである。
【0026】本発明の第2実施形態は、同様の6段ミル
において、中間ロール14として、図8に示した如く、
更に0.4mm/100mmの片テーパを付与したロー
ルを用いるようにしたものである。
【0027】第1、第2実施形態における中間ロールシ
フト位置δと、WR/IMR間最大ヘルツ応力の関係の
例を、図10にそれぞれ破線C、Dで示す。
【0028】比較のため示した、図1に示したようなフ
ラットな中間ロールを用いた場合の例(実線A…ワーク
ロールベンダ力Fw=25tf/チョックの場合、破線
B…Fw=10tf/チョックの場合)に比べて、ロー
ル間最大ヘルツ応力が大幅に低減されていることが明ら
かである。
【0029】なお、第2実施形態で用いた中間ロールに
よれば、現状圧延での最大値(283kgf/mm2
以下のヘルツ応力に抑えることが可能であるが、ロール
研削や運用上の問題がある場合には、片テーパを設けな
い、第1実施形態で用いた中間ロールを用いて、本発明
によりヘルツ応力を予測し、シフト量に制約を設けるこ
とも可能である。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、ロール間ヘルツ応力を
正確に予測できる。従って、ロール間ヘルツ応力限界を
超えないような適正なクラウン量やロールベンダ力、ロ
ールシフト量を設定することによって、ロールクラック
等のロール損傷事故の発生を未然に防止することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理を説明するための、フラットな中
間ロールの一例の形状を示す正面図
【図2】図1の中間ロールを用いた場合の、ワークロー
ルベンダ力Fw=25tf/チョックの時の、ミル中央
からの距離とロール間ヘルツ応力の関係の例を示す線図
【図3】本発明の原理を説明するための、ワークロー
ル、中間ロール及び補強ロールと圧延材の関係の例を示
す断面図
【図4】同じく、厳密モデルと本発明による回帰モデル
の相関を示す線図
【図5】図2と同じ条件で、ワークロールベンダ力Fw
=10tf/チョックとした時の、ミル中央からの距離
とロール間ヘルツ応力の関係の例を示す線図
【図6】本発明の原理を説明するための、中間ロールの
形状の他の例を示す正面図
【図7】図6の中間ロールを用いた場合の、ミル中央か
らの距離とロール間ヘルツ応力の関係の例を示す線図
【図8】本発明の原理を説明するための、中間ロールの
形状の更に他の例を示す正面図
【図9】図8の中間ロールを用いた場合の、ミル中央か
らの距離とロール間ヘルツ応力の関係の例を示す線図
【図10】本発明の実施形態及び従来例における、中間
ロールシフト位置とロール間最大ヘルツ応力の関係の例
を比較して示す線図
【図11】本発明が適用される6段ミルの構成を示す正
面図
【図12】従来技術の問題点を説明するための、先行材
と後行材の板幅が変化している状態を示す平面図
【図13】同じく、先行材と後行材の板幅差が大きく、
中間ロール端部位置が板幅端部より大きく内側に入り込
んでいる状態を示す断面図
【符号の説明】
10…圧延材 12…ワークロール(WR) 14…中間ロール(IMR) 16…補強ロール(BUR)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B21B 37/42 B21B 37/00 116T 37/38 116B

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ワークロールと補強ロールの間に中間ロー
    ルが配設され、該中間ロールが軸方向にシフトするよう
    にされた多段圧延機において、 前記ワークロールや中間ロールに、ロール間ヘルツ応力
    を低減するための凸カーブクラウンが付与されているこ
    とを特徴とする多段圧延機。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の多段圧延機を用いて、 ロール間ヘルツ応力が、各ロール固有の限界ヘルツ応力
    以下となるように、各ロールのシフト量やベンダ力を制
    御しながら圧延することを特徴とする圧延制御方法。
  3. 【請求項3】圧延中にシフトされる中間ロールとワーク
    ロール間に作用するヘルツ応力σhを、次式 σh=a1 +a2 P+a3 (P/B)δ+a5 δ+a6
    Fw+a7 Fm+a8 Crw+a9 Cm ここで、P:圧延荷重 B:板幅 δ:中間ロールシフト位置 Fw:ワークロールベンダ力 Fm:中間ロールベンダ力 Crw:ワークロールクラウン量 Crm:中間ロールクラウン量 a1 〜a9 :係数 により計算し、 計算されるロール間ヘルツ応力σhが、各ロール固有の
    限界ヘルツ応力以下となるように、ワークロール及び中
    間ロールのクラウン量Crw、Crmを決定することを
    特徴とするロールクラウン決定方法。
JP10054590A 1998-03-06 1998-03-06 多段圧延機、圧延制御方法及びロールクラウン決定方法 Pending JPH11244916A (ja)

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