JPH1157821A - 圧延機の中間ロール及びこれを用いた圧延形状制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中間ロールベンダーを設けることなく、中間
ロールの形状を変えるだけで、板幅クォータ部における
複合伸び形状に対する修正制御を可能とする。 【解決手段】 中間ロール４０のテーパー部４０Ａ以外
の部分４０Ｂに、上下の中間ロールで点対称となる５次
又は、それ以上の多次曲線からなる軸方向ロールプロフ
ィールを付与して、軸方向のシフトによりロールギャッ
プを可変とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧延機の中間ロー
ル、及び、これを用いた圧延形状制御方法に係り、特
に、６段ＨＣ（高クラウン）ミルに用いるのに好適な、
板幅クォータ部の局部伸びを制御することが可能な圧延
機の中間ロール、及び、これを用いた圧延形状制御方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、冷間薄板圧延において、薄物や硬
質材を圧延するための圧延機として、図１１に例示する
如く、圧延材８を圧延する作業ロール１２と、該作業ロ
ール１２を支持する支持ロール１６の中間に、軸方向一
端にテーパー部１４Ａが形成された中間ロール１４を配
置した６段ＨＣミル１０が用いられるようになってきて
いる。

【０００３】このような６段ＨＣミル１０により、圧延
材８の形状を制御する際には、図１２に例示する如く、
作業ロール１２や中間ロール１４の両端を曲げるロー
ルベンダー（図１２では作業ロールベンダー２０）、
ロール左右の傾きをレベル調整する圧下レベリング２
２、作業ロール１２や中間ロール１４の軸方向へのロ
ールシフト（図１２では中間ロールシフト２４）、ミ
ル１０の出側で圧延材８を冷却するクーラントの制御
（ゾーンクーラント２６又はスポットクーラント２８）
等が知られており、ミル１０の出側に設置された形状検
出器３０により検出される圧延材８の幅方向伸び率差に
基づく形状判定器３２での判定結果、あるいは、目視に
よる形状判定結果により、それぞれの伸び成分に対応し
て、適切なアクチュエータを用いた制御を実施してい
る。例えば、形状判定結果の１次関数成分は、圧下レベ
リング２２で制御され、同じく２次関数成分は、作業ロ
ールベンダー２０で制御され、局部伸びは、スポットク
ーラント２８の圧延材幅方向（ロール軸方向）噴射位置
で制御される。又、前記ゾーンクーラント２６及び中間
ロールシフト２４は、初期設定モデル３４によって制御
される。図において、１８は、圧延後の圧延材８を巻き
取るための巻取機である。

【０００４】このように、従来のＨＣミルにおいては、
非対称１次、対称２次の形状不良に関しては、それぞれ
圧下レベリング２２、作業ロールベンダー２０、中間ロ
ールシフト２４により修正が可能である。一方、局部伸
びや板幅クォータ部の複合伸びに対しては、スポットク
ーラント２８やゾーンクーラント２６等のクーラント制
御を併用して対応している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、クーラ
ント制御は応答性が劣るため、これだけでは、圧延材の
局部伸びや複合伸びに対して、十分な修正能力が得られ
ないという問題点があった。

【０００６】一方、作業ロールや中間ロール等の圧延ロ
ールに初期クラウンを付けて、圧延材８の形状品質を向
上させる試みとしては、特開昭６２−２６３８０５に、
作業ロールに、３次関数曲線のＳ字状初期クラウンを付
与して、板幅クォータ（１／４）部の複合伸びの発生を
防止する方法が提案され、特公平５−７１３２３に、作
業ロールや中間ロールに３次曲線のＳ字状初期クラウン
を付与することが記載され、特公平５−４１３２３に、
中間ロールに２周期分の正弦波状初期クラウンを持たせ
ることが記載され、特開平３−１３２１８に、作業ロー
ルと中間ロールの両者に３次曲線や５次曲線の初期クラ
ウンや、２周期分の正弦波状初期クラウンを持たせるこ
とが記載されている。

【０００７】しかしながら、これらの圧延ロールに初期
クラウンを付ける試みも、十分な効果を上げていなかっ
た。

【０００８】更に、作業ロール１２だけでなく中間ロー
ル１４にベンダーを設けて、作業ロールベンダー２０と
の組合せで板幅クォータ部の局部伸びを制御することも
提案されているが、圧延機の大幅な改造が必要となり、
コストアップするため、既存の中間ロールベンダー機能
を持たないＨＣミルに適用するのは困難であった。

【０００９】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、中間ロールベンダー機能を持たない
ＨＣミルにおいても、中間ロールのプロフィールを変更
するのみで、局部伸びや複合伸びの修正能力を高めるこ
とを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、軸方向端部に
テーパーが形成され、作業ロールと支持ロールの間に、
軸方向にシフト可能な状態で配設される圧延機の中間ロ
ールにおいて、前記テーパー以外の部分に、上下の中間
ロールで点対称となる５次又は、それ以上の多次曲線か
らなる軸方向ロールプロフィルを付与し、軸方向へのシ
フトにより、ロールギャップを可変とすることにより、
前記課題を解決したものである。

【００１１】又、該中間ロールの軸方向シフト位置を、
圧延材の板幅に応じてプリセットし、圧延機出側の圧延
材形状に応じて修正することにより、板幅クォータ部の
局部伸びを制御するようにして、同じく前記課題を解決
したものである。

【００１２】発明者等は、特に広幅冷間圧延鋼板で問題
となっているクォータ伸びの制御を目的として、中間ロ
ールに５次以上の高次の初期クラウンを付与して軸方向
にシフトした場合の板形状に及ぼす影響を調査した。

【００１３】クォータ伸びを制御するので、５次以上の
高次曲線を付与する必要があり、まず、中間ロール形状
を、図１に示す如く、軸方向位置の５次式とした場合に
ついて検討した。作業ロールのバレル長で正規化された
座標をｘ（−１≦ｘ≦１）、作業ロールのバレル長の半
分の長さで正規化された上ロールのシフト量をＳu 、同
じく作業ロールのバレル長の半分の長さで正規化された
下ロールのシフト量をＳL とし、図１で右に移動する場
合を正とすると、上ロールの下面形状ｙU 、下ロールの
上面形状ｙL 、ロールギャップ形状ｇは、それぞれ次の
（１）、（２）、（３）式で表わされる。

【００１４】 ｙU （ｘ）＝ａ0 ＋ａ1 （ｘ−ＳU ）＋ａ2 （ｘ−ＳU ）² ＋ａ3 （ｘ−ＳU ）³ ＋ａ4 （ｘ−ＳU ）⁴ ＋ａ5 （ｘ−ＳU ）⁵ …（１） −ｙL （ｘ）＝−ｂ0 ＋ｂ1 （−ｘ＋ＳL ）＋ｂ2 （−ｘ＋ＳL ）² ＋ｂ3 （−ｘ＋ＳL ）³ ＋ｂ4 （−ｘ＋ＳL ）⁴ ＋ｂ5 （−ｘ＋ＳL ）⁵ …（２） ｇ（ｘ）＝ｙU （ｘ）−ｙL （ｘ） …（３）

【００１５】ここで、ａｉ、ｂｉは定数である。

【００１６】今、上ロール下面形状ｙU と下ロール上面
形状ｙL が点対称であるという条件を使って、ａｉ＝ｂ
ｉ≡ｃｉ（ｉ＝０〜５）、ＳU ＝−ＳL ≡Ｓとすると、
ロールギャップ形状ｇ（ｘ）は、次式で表わされる。

【００１７】 ｇ（ｘ）＝Ｃ0 ＋Ｃ1 （ｘ−Ｓ）＋Ｃ2 （ｘ−Ｓ）² ＋Ｃ3 （ｘ−Ｓ）³ ＋Ｃ4 （ｘ−Ｓ）⁴ ＋Ｃ5 （ｘ−Ｓ）⁵ ＋Ｃ0 ＋Ｃ1 （−ｘ−Ｓ）＋Ｃ2 （−ｘ−Ｓ）² ＋Ｃ3 （−ｘ−Ｓ）³ ＋Ｃ4 （−ｘ−Ｓ）⁴ ＋Ｃ5 （−ｘ−Ｓ）⁵ …（４）

【００１８】この（４）式を座標ｘについて整理する
と、次式のようになる。

【００１９】 ｇ（ｘ）＝（２Ｃ0 −２Ｃ1 Ｓ＋２Ｃ2 Ｓ² −２Ｃ3 Ｓ³ ＋２Ｃ4 Ｓ⁴ −２Ｃ5 Ｓ⁵ ） ＋（２Ｃ2 −６Ｃ3 Ｓ＋１２Ｃ4 Ｓ² −２０Ｃ5 Ｓ³ ）ｘ² ＋（２Ｃ4 −１０Ｃ5 Ｓ）ｘ⁴ …（５）

【００２０】ここで、（５）式の右辺第１項が０次項、
第２項が２次項、第３項が４次項であり、０次項は圧下
レベリングにより修正され、２次項は作業ロールベンダ
ーにより修正できるので、４次項がクォータ部を制御す
るための項となる。

【００２１】点対称条件が適用できる限り、ロールギャ
ップ形状ｇ（ｘ）は左右対称となり、座標ｘの偶数時の
項のみが残る。ここで、ｇ（ｘ）の極値は、ｇ′（ｘ）
＝０より、次式に示す如くとなる（図２参照）。

【００２２】 ｘ＝０ …（６） ｘ0 ＝５√｛（Ｃ2 −３Ｃ3 Ｓ＋６Ｃ6 Ｓ² −１０Ｃ5 Ｓ³ ） ／−（２Ｃ4 −１０Ｃ5 Ｓ）｝ …（７）

【００２３】即ち、極値の位置は、ロール曲線の２次以
上の係数及びシフト位置で変化する。従って、クォータ
部に極値が来るようにし、且つ極値の位置を変化させる
ことによって、クォータ部の局部伸びを制御することが
できる。

【００２４】なお、４次以下の曲線では、ロールギャッ
プ形状ｇ（ｘ）に３次の項までしか残らないので、クォ
ータ部の制御には適さない。特に、３次曲線であると、
ロールギャップ形状が２次の曲線となるため、ロールベ
ンダーで制御でき、意味がない。

【００２５】なお、高次曲線の次数が奇数次である場合
には、ロールギャップ形状が偶数次となり、左右対称形
となるので、左右同時に制御することができる。

【００２６】一方、高次曲線の次数が偶数次であると、
ロールギャップ形状が奇数次となるため、左右非対称と
なり、制御は複雑となるが、左右別々のクォータ制御を
行うことが可能となる。

【００２７】中間ロールに５次曲線を付与した場合の上
下中間ロールのロールプロフィールの例を図３に、その
ときのロールシフト時のロールギャッププロフィールの
変化を図４に示す。

【００２８】このように、上下中間ロールに点対称とな
るように５次以上の曲線からなる、わずかな初期クラウ
ンを付与することによって、図４に示した如く、板幅中
央部に比べてクォータ部におけるロールギャップが広が
り、クォータ伸びの発生を防止すると共に、中間ロール
シフトにより、クォータ部のロールギャップを変化さ
せ、高応答でクォータ伸びに対する制御を行うことが可
能となる。

【００２９】なお、中間ロールのシフト位置は、例えば
板幅に応じてプリセットし、ミル出側の形状検出器の実
績に応じて修正することができる。

【００３０】この際、シフト及びベンダー条件は、従来
の操業とさほど変える必要がない。

【００３１】

【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。

【００３２】本発明の第１実施形態は、図５に示す如
く、従来例と同様の６段ＨＣミルにおいて、テーパー以
外の部分４０Ｂに、上下中間ロールで点対称となる５次
曲線からなる軸方向ロールプロフィールが付与された中
間ロール４０を組み込んだものである。他の点に関して
は、従来例と同様であるので、説明は省略する。

【００３３】前記中間ロール４０の軸方向のクラウン量
は、形状制御性及び操業性を考慮して、５０〜２０００
μｍの範囲とすることができる。

【００３４】又、該中間ロール４０のシフト位置は、圧
延材８の板幅に応じてプリセットし、ミル出側の形状検
出器３０の実績に応じて、制御する。

【００３５】本実施形態においては、５次曲線部４０Ｂ
の山なり側にテーパー部４０Ａが設けられているので、
５次曲線とテーパーが滑らかに繋がり、砥石等による中
間ロールの加工（研磨）が容易である。

【００３６】なお、５次曲線とテーパーの関係は、第１
実施形態に限定されず、図６に示す第２実施形態のよう
に、５次曲線部４０Ｂの平坦側にテーパー部４０Ａを設
けることも可能である。

【００３７】

【実施例】図７乃至図９に、従来の平坦形状の中間ロー
ル１４を使用した場合（図７）と、本発明により５次曲
線形状を付与した中間ロール４０を使用した場合（図
８、９）における、圧延材の幅方向伸び率差を板幅毎に
比較して示す。

【００３８】実験は、母板厚３．２ｍｍ／製品板厚０．
７０ｍｍ、板幅８００〜１６００ｍｍの各サイズで実施
し、中間ロールの初期クラウンは、最大振幅２００μｍ
のものを使用した。その他の実験条件は、図１０に示す
とおりである。

【００３９】従来の条件では、板幅に依らずクォータ伸
びを生じ、広幅になるほど、幅方向伸び率差が大きくな
る傾向にある。これに対して本発明による場合には、中
間ロールに５次曲線形状を付与することにより、ロール
間ギャップを４次関数として制御することができるた
め、図８に示す如く、圧延材形状を、クォータ伸びから
単純腹伸び（対称二次成分）へと変えることができる。
又、圧延材の幅方向伸び率差を測定したデータをフィー
ドバックして、作業ロール（ＷＲ）ベンダーを最適化す
ることにより、図９に示す如く、幅方向伸び率差を従来
の１／３以下のレベルまで低減できるという良好な結果
が得られた。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、高価な中間ロールベン
ダーを用いることなく、中間ロールのプロフィールを変
更するのみで、板幅クォータ部における複合伸び形状を
単純腹伸び形状へと修正でき、作業ロールベンダーとの
併用でフラットな形状を得ることができる。従って、中
間ロールベンダーの追加という設備改造が不要であり、
比較的安価に実施が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を説明するための、上下ロールの
プロフィールとロールギャップ形状の関係の例を示す線
図

【図２】同じくロールギャップ形状の極値を示す線図

【図３】本発明により５次曲線が与えられた中間ロール
のプロフィールの例を示す線図

【図４】図３の中間ロールをシフトさせたときのロール
間ギャップの変化状態の例を示す線図

【図５】本発明に係る中間ロールの第１実施形態が組み
込まれた６段ＨＣミルの構成を示す正面図

【図６】中間ロールの第２実施形態の形状を示す正面図

【図７】従来例における圧延材の幅方向伸び率差の例を
示す線図

【図８】本発明の実施例における作業ロールベンダー最
適化前の圧延材の幅方向伸び率差の例を示す線図

【図９】同じく作業ロールベンダー最適化後の圧延材の
幅方向伸び率差の例を示す線図

【図１０】図７乃至図９のデータを得る際の実験条件を
示す図表

【図１１】従来の中間ロールが組み込まれた６段ＨＣミ
ルの構成例を示す正面図

【図１２】６段ＨＣミルの形状制御系の構成を示すブロ
ック線図

【符号の説明】

８…圧延材 １０…ミル １２…作業ロール １４、４０…中間ロール １４Ａ、４０Ａ…テーパー部 １６…支持ロール ２４…中間ロールシフト ３０…形状検出器 ４０Ｂ…５次曲線部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸方向端部にテーパーが形成され、作業ロ
   ールと支持ロールの間に、軸方向にシフト可能な状態で
   配設される圧延機の中間ロールにおいて、 前記テーパー以外の部分に、上下の中間ロールで点対称
   となる５次又は、それ以上の多次曲線からなる軸方向ロ
   ールプロフィルが付与され、 軸方向へのシフトにより、ロールギャップが可変とされ
   ていることを特徴とする圧延機の中間ロール。
2. 【請求項２】請求項１に記載の中間ロールの軸方向シフ
   ト位置を、圧延材の板幅に応じてプリセットし、 圧延機出側の圧延材形状に応じて修正することにより、 板幅クォータ部の局部伸びを制御することを特徴とす
   る、前記中間ロールを用いた圧延形状制御方法。