JPS60210307A - 圧延機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は板材圧延機における作業ロールの、水平面内に
おけるたわみを制御し得るようにした圧延機に関する。

〔発明の背景〕

近年、圧延製品の板厚精度に対する要求は益々厳しくな
ってきている。長手方向の板厚精度に関しては、自動板
厚制御装置（ＡＧＣ）の発達にょシ、はぼ満足しうる段
階に達しているが、板幅方向の板厚精度、すなわち形状
や板クラウンに関しては、よシ一層の改善が望まれてい
る。勿論、従来の４段圧延機ではロールベンダーが開発
されており、それなシの効果は得られている。さらにこ
れを改良した機種として、特公昭５０−１９５１０号公
報に記載の第１図に示すような軸方向に移動可能な少な
くとも一対の中間ロール３，４を備え、このロールの軸
方向移動とロールベンダー８．９の組合せによシ圧延材
７の形状を制御するタイプの圧延機が開発され、かなり
の効果が得られている。しかしこれらのロールベンダー
は、作業ロールの垂直面内でのたわみを制御し、これに
よって幅方向の板厚分布を制御しようとするもので、水
平面内におけるたわみについては何ら制御は行われてい
なかった。一方近年では省エネルギー、省資源の立場か
ら、作業ロール径を小さくシ、圧延荷重の低減、強圧下
によるパス回数の減少等を図る傾向が顕著となシ、この
ため水平面内におけるロールの曲シについても注目され
るようになってきた。すなわち第２図のように材料と平
行な水平面で考えると、作業ロールには次のような力が
働いている。一般に作業ロール１が小径になると、駆動
用のカップリングを取り付けるのが木酢となるため、第
２図のように補強ロール５が駆動される。このため、作
業ロールは補強ロールより第２図の如き接線力Ｆａを受
ける。また、材料に加わる入側及び出側の張力σｂ、σ
ｆに差がおると、゛　この分も水平方向の力となって加
わる。これらの力によシ作業ロールは水平面内において
たわみを生ずることになる。

水平方向の作業ロールたわみは、第３図のように、幅方
向のロールギャップの変化ΔＧとなって表われ、これに
よシ形状や板クラウンが変化する。

最近になってかかる効果を利用し、作業ロール１０をオ
フセットさせた上で作業ロールの水平たわみを押さえロ
ーラー１１で制御することにより、形状や板クラウンを
制御する＠４図の如き形式の圧延機が開発された。

一方、作業ロールの水平方向たわみがいわゆるヘリボー
ンの原因となることが、やはシ近年の研究により明らか
となった。ヘリボーンとは第５図に示す如き斜め方向の
細かいしわで、中伸びや端伸びといった形状とは別な現
象である。このため第５図のように、中伸びや端伸びに
さらにヘリボーンが発生するのが普通である。これまで
述べてきたいわゆる形状制御では、中伸びや端坤びの修
正は可能であるが、ヘリボーンの修正は不可能で−敬っ
た。以上のことから、形状とへリボーンを両方とも修正
可能とするには、垂直面内における従来のロールベンデ
ィング装置と、水平面内におけるベンディング装置の両
者が必要である。

そこで、第１図の圧延機と第４図の圧延機を単に組合わ
すことも考えられるが、この場合次のような欠点があっ
た。すなわち、第４図の圧延機においては、作業ロール
をオフセットさせているため、垂直方向のペンディング
力の分力が水平方向の押さえローラーに加わｐ１垂直方
向ベンディングカケ加えると水平方向のたわみも変化す
ることになり、制御が複雑になる。また同じ理由で、圧
延荷重の分力も水平方向押えローラーに加わり、圧延荷
重が変化しても水平方向たわみが変化する。

さらに圧延荷重の変化によシロールのオフセット量も変
化するため、長手方向の板厚精度も低下するという難点
もあった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、かかる従来方法の欠点を゛なくし、効
果的な形状とへリボーンの修正機能を有する圧延機を提
供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は少なくとも一対の作業ロールを有する圧延機に
おいて、圧延機の走行方向に沿った前方及び後方より同
時に作業ロールの中央部を水平方向に押さえる第１のロ
ーラーを配置し、更に該作業ロールの両端部に前方及び
後方へ向って水平方向の押し込み力を与える第２及び第
３のローラーを夫々配置することによシ、作業ロールを
常にロール中心線上に固定し、かつ作業ロールを水平方
向ベンディングを行い得るようにしたことにある。

以下本発明の一実施例である圧延機を図面を用いて更に
詳しく説明する。

第６図に本発明の一実施例である圧延機を示す。

基本となるのは第１図に示しだような、作業ロール１−
９２と補強ロール５，６の間に、軸方向に移動可能な中
間ロール３，４を配置した圧延機である。これの作業ロ
ール１，２の入、出側に水平方向の押さえローラー装置
１２，１３，１４．１５を配置する。この押さえローラ
ー装置の構造が本発明の特徴であり、その例を第７図に
示す。第７図は作業ロール１を上方よシ眺めた図で、６
個のローラー１６，１７，１８，１９，２０．２１によ
り水平方向に支えられている。ロール中央部を支えるロ
ーラー１６．１７は、作業ロール１がミル中心からずれ
るのを防ぐだめのもので、軸箱２２．２３にはこのため
の押さえ圧を発生するシリンダ２８．２９が取シ付けら
れている。一方ロール両端に設けられたローラー１８．
ＩＬ及び２０．２１は、ロール１の水平方向たわみを制
御するもので、このだめの押し込み力は軸箱２４゜２５
及び２６．２７に取シ付けられたシリンダ３０．３１及
び３２．３３によって与えられる。

これらから成る押さえローラ装［１２，１３は、圧延様
のハウジング３４．３５に固定されている。

もう一方の作業ロール２に配置された押さえローラー装
置１４．１５についても、全く同じ構造となっているこ
とは言うまでもない。

次に本押さえローラー装置の制御法について、第８図の
制御ブロック図を用いて説明する。ロール中央部の押さ
えローラー１６．１７の軸箱２２゜２３には、ローラー
の位置検出器３６．３７が固定されておシ、この出力が
あらかじめ設定された距離Ｘ！、ＸＱとなるよう、油圧
制御装置３８゜３９によシ油圧源４０．４１が制御され
、シリンダ２８．２９に送られる油圧が調整される。設
定値ＸＩ、ＸＱの定め方は、ミル中心を０とすると、一
般にはそれぞれＤｗ／２とする。ここでＤｗは作業ロー
ルの直径である。これにより、押さえローラー１６．１
７と作業ロールが常に接することになり、作業ロールは
ミル中心にくるよう制御される。なお、がたを防ぐ意味
でＸＩ、ＸＯを次のように設定する場合もある。

ｘｌ：Ｄｗ／２−α１”・”’　”・（ｔ）ｘｏ＝Ｄｗ
／２−αｏ・・・・・・・・（２）ここでα夏、α。は
Ｄｗに比べて極めて小さい値で、α夏＝α０とすれば作
業ロールはミル中心にくる。さらにα！とαｏｆ変える
ことにより、必要とあれば作業ロールに若干のオフセッ
トを与えることもできる。

一方、水平ロールベンディング用の押し込みローラー１
８．１９及び２０．２１の制御は次のようにして行う。

すなわち、シリンダ３０，３１゜３２．３３に加わる油
圧をそれぞれＰＩ　＋　Ｐ２　＋Ｐ３　、Ｐ４になるよ
う、油圧源４２，４３，４４゜４５に指令を指令装置１
ｔ４６から与える。Ｐ１〜Ｐ４の設定のし方により第９
図に示すような各種の水平たわみ状態を実現しうる。′
まず第９図（ａ）はＰ２とＰ４を加えた場合で、図に示
す圧延方向について、出側に凸となるような水平方向ベ
ンディングが与えられる。一般にヘリボーン修正のため
にはこのような方向のベンディングを与えることが多い
。次に第９図（ｂ）はＰｌ　とＰ３を与えた場合で、リ
バース圧延で第９図（ａ）と圧延方向が変った場合に、
ヘリボーン修正として一般に用いられる。

勿論圧延方向が（ａ）と同じ方向の時も、形状修正のた
めに用いられることもある。第９図（Ｃ）と（ｄ）はい
ずれも左右非対称圧延を行っている場合であシ、必要に
応じてこのような水平ベンディングも可能である。また
、第９図（ａ）、　（ｂ）において、Ｐ２とＰ４、ある
いはＰｉ　とＰ３の大きさをそれぞれ変え′ることによ
っても、左右非対称のベンディングを与えることが可能
である。

これまで説明してきた装置は、従来の４段圧延機等に本
発明を適用した例であるが、次に第１図に示す如き圧延
機に適用した実施例について説明する。かかる圧延機の
場合、第２図に示す水平方向の力Ｐａは中間ロール３か
ら与えられることになる。ここで第１図の上半分につい
て考えてみると、中間ロール３が軸方向にδだけ図のよ
うに移動した場合、作業ロール３の左方、すなわち中間
ロールと接していない部分ではＦ　ａは作用しない。

第１０図に第１図の圧延機を上から見た図を示す。

第１０図において、作業ロール１の上方にある中間ロー
ル３を点線で示しであるが、これらが接している部分に
のみ水平方向接線力Ｆａが作用している。従ってこの場
合の水平たわみは左右非対称な形となシ好ましくない。

そこで対称性を確保するためには、第１０図の斜線で示
した部分の力に相当する力を、Ｆａとは逆方向に加える
必要がある。これは当然第１１図の如く押し込みローラ
ー１８によって与えるが、この力Ｑは次のようになる。

まず第１０図の斜線部分の合力ＦＱは、となり、ミル中
心からＦＱの作用点までの距離ＬＱは となる。そこで、押し込みローラー１８と２０の間の距
離をＬとすると、Ｑは ＝　Ｆ　ａ　・δ／Ｌ　・・・・・・・・・（６）とな
る。また水平方向の接線力Ｆｄは、垂直方向に加わる力
、すなわち圧延荷重Ｆとロール間の摩擦係数μより、 Ｆ４＝Ｆ・μ　・山・・・・・（７） としてめられる。μは一般に０．０５程度の定数であり
、Ｆはロードセルによシ測定可能であるから、Ｆｄは（
７）式によシ計算することができる。一方、下の作業ロ
ール２については中間ロール４の移動方向が３とは逆の
ため、第１０図を上下逆にした形となることは言うまで
もない。従ってＱの加わるローラーも、下の作業ロール
についてハ第１１図と反対側のローラーとなる。このよ
うに、第１図の如き圧延機については、左右の対称性を
確保するため、常に中間ロールが移動する側の押し込み
ローラーに、圧延方向と同じ方向の力Ｑｅ加える必要が
ある。このＱは（６）、、　（７）式より、Ｑ＝Ｆ・μ
・δ／Ｌ　・・・・・・・・・（８）で与えられ、中間
ロール移動量δの関数となる。

そこで第１２図に第１図の圧延機における水平ロールベ
ンディング調節機構を示す。基本となるのは第８図の装
置であるが、これに先のＱに関する指令を与えるブロッ
クより成っている。まず中間ロール３（第１２図で点線
によシ示す）に設けられた位置検出器４７によシ中間ロ
ール位置δを検出し、演算器４８により（８）式を用い
てＱが計算される。一方Ｑは材料の圧延方向によって与
える方向が異方るため、作業ロール１に接続した回転計
４９によって圧延方向を検出し、演算器５０でＱを力え
る方向を決定する。この方向は第１１図で説明したよう
に、圧延方向と同じ方向である。このＱの指令信号は、
指令装置４６から与えられるＰｌもしくはＰ２と加え合
わされて、押し込みローラー１８．１９の油圧源４２．
４３に与えられる。これ以外の部分は第８図にて説明し
たものと全く同一である。

第１３図に本発明の他の実施例を示す。第８図に示しだ
例では、中央部のローラー１６．１７の軸箱２２，２３
にのみ位置検出器３６．３７を設置して、それぞれの位
置がｘｌ、ｘｏとなるようなサーボ系を構成していたが
、これを作業ロール両端部の押し込みローラー１８，１
９及び２０゜２１にも適用したものである。すなわち、
軸箱２４．２５，２６．２７に位置検出器５１，５２゜
５３、５４４設置し、それぞれの位置がｘｌ　。

Ｘ２　＋　Ｘ８　＋　Ｘ４になるように制御器５５，５
６゜５７．５８により、油圧源４２．４３，４４．”４
５の圧力が調節される。この方法によれば、第１図の如
き圧延機のように非対称性が問題となる圧延機において
も、第１２図の如き補正機構は特に不用で、例えば第９
図（ａ）のようなベンディングモードを得ようとする場
合ＮＸ２とｘ４を同心値として与えれば水平方向ベンデ
ィングの左右対称性は確保される。なお、これまで述べ
てきた位置検出器はローラーの軸箱に取付けられたもの
であるが、第１４図のように作業ロール１の表面変位を
直接検出するタイプの変位計５９でも同様であることは
言うまでもない。

一方、前記のような変位計を使用しなくとも本発明の実
施は可能である。すなわち各ローラーにより与えられる
力のつシ合いを考えればよい。第１５図にそれぞれの力
を示す炉、これらの間には次の式が成シ立つ。

ＰＩ　＋Ｐ１　＋Ｐ３　＝Ｐｏ　＋Ｐｚ　＋Ｐａ　＋Ｆ
ｄ・・・”・−（９）これを変形して、 ＰＩ　ＰＯ＝　（Ｐｓ　十Ｐｓ　）十Ｐ２　＋Ｐ４　＋
Ｆａ　・−・・ＱＩとすると、ＱＩ式の右辺はこれまで
述べた如くすべて既知である。従って中央部の押さえロ
ーラー饗１６，１７に加える力の差を、常に（１０１式
の値となるよう調節すればよい。この時、圧延方向が変
ればＦｄＯ向きが変化し、（１１式は、 Ｐｒ　−Ｐａ　−（Ｐ工　＋Ｐｓ　）＋Ｐ２　＋Ｐ４　
Ｆａ　−”・αυとなることは言うまでもない。

さらに第１６図の如く、作業ロール１の径が極めて小さ
い場合には、１の両側に支えロール６０゜６１を配置し
、これら支えロールに接するよう押さえローラ装置１２
，１３，１４．１５を設置することも可能である。

これまで説明したように本発明の実施例によれば、中沖
びや端伸びという形状は従来の垂直方向ベンディングに
より制御し、ヘリボーンは水平方向ベンディングによっ
て制御するというように、それぞれの役割が明確となシ
制御が容易となって制御効果も犬となる。従って複合伸
びのないフラットな板でしかもへリボーンもない、完全
に平坦な材料を圧延可能となり、歩留りの向上も大きく
なる。さらに従来に比較して小径の作業ロールを使用で
きるようになるため、圧延荷重の減少、１パス当りの圧
下率を大きくとれるためパス回数の減少等々も可能とな
シ、省エネルギーにも大きく貢献することができる。ま
た同じ理由で、今まで形状良好に圧延できなかったよう
な極薄材や硬質材等も圧延可能になる等、本発明の実施
例による効果は極めて多岐にわたり、しかも太きいもの
であると言うことができる。

なお本発明の趣旨を逸脱することなく、本文で述べた実
ｍ例以外にも種々の変形が可能であることは１うまでも
ない。

〔発明の効果〕

本発明によれば圧延材の形状の修正とへリボーンの修正
との双方の修正機能を有する圧延機が実現するという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の適用される６段圧延機を示す、概略図
、第２図は作業ロールが水平面内でたわむことを説明す
る説明図、第３図は水平方向たわみがロールギャップの
差になって表れることを説明する説明図、第４図は水平
方向たわみで形状を制御する形式の圧延機を示す概略図
、第５図はへリボーンを示す説明図、第６図は本発明の
一実施例である６段圧延機を示す概略図、第７図は第６
図における作業ロールの水平方向ベンディング装置を示
す構造図、第８図は第７図における水平方向ペンディン
グ力調節装置を示す制御系統図、第９図（ａ）〜（ｄ）
は水平方向ペンディング力の向きとロールのたわみ形状
の関係を示す説明図、第１０図は中；…ロールの移動に
よる左右の非対称性を説明する説明図、第１１図は該非
対称性の修正方法を示す説明図、第１２図は第１図の如
き圧延機に本発明を適用した場合の実施例であるペンデ
ィング力調節装置の制ｆ卸系統図、第１３図及び第１４
図は本発明の他の実施例であるペンディング力調節装置
の制御系統図、第１５図及び第１６図は本発明の更に他
の実施例を説明する圧延機の部分図である。 １．２・・・作業ロール、３．４・・・中間ロール、５
゜６・・・補兜ロール、７・・・圧延材料、８，９・・
・垂直方向ベンダー、１０・・・作業ロール、１１・・
・水平方向ベンダー、１２，１３，１４，１５・・・押
さえローラ装置、１６．１７・・・押さえローラー、１
８゜１９．２０．２１・・・押し込みローラー、２２゜
２３．２４，２５，２６．２７・・・ローラー軸箱、２
８．２９，３０，３１，３２．３３・・・油圧シリンダ
、３４．３５・・・ハウジング、３６．３７・・・位置
検出器、３８．３９・・・油圧制御装置、４０゜４１．
４２，４３，４４．４５・・・油圧源、４６・・・指令
装置、４７・・・中間ロール位置検出器、４８・・・演
算器、４９・・・回転計、５０・・・指令装置、５１゜
５２．５３．５４・・・位置検出器、５５，５６゜５７
．５８・・・油圧制御装置、５９・・・ロール表面位茅
３図 子４　図 第６ｚ 罰）（ｂ） （Ｃ）（ｄ） 第　１０　図 ！ 第１１図 第７４図 ３δ 茅１５　ｆｆ＠

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも一対の作業ロールを有する圧延機におい
   て、圧延材の走行方向に沿った前方及び後方よシ同時に
   作業ロールの中央部を水平方向に押さえる第１のローラ
   ーを配置し、更に該作業ロールの両端部に前方及び後方
   へ向って水平方向の押し込み力を力える第２及び第３の
   ローラーを夫々配置することを特徴とする圧延機。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記作業ロールの
   端部に配置された各水平方向弁し込みローラーに押し込
   み力調整装置を夫々独立して設け、これらのローラーの
   押し込み力及び方向を相互に変えられるようにしたこと
   を特徴とする圧延機。 ３、特許請求の範囲第２項において、前記圧延機には軸
   方向に移動しうる移動ロールが備えられておシ、更に該
   移動ロールの軸方向位置を検出する装置と、該移動ロー
   ルの検出値に応じて前記第２及び第３０ローラを水平方
   向に押し込む各押し込み力調整装置を操作する制御装置
   を備えたことを特徴とする圧延機。