JPS644846B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はトライスターロール圧延機における圧
延方法、詳しくは１本の非駆動小径中心作業ロー
ルとその外周にほぼ等間隔に（ほぼ120゜づつずら
して）放射状に配置した３本の外周作業ロールか
らなり、かつこれら４本の作業ロール間で３個の
圧延点が得られるように前記中心作業ロールのほ
ぼ2/3円周に被圧延材を巻付けて圧延を行う圧延
機（以下これをトライスターロール圧延機と称す
る）により安定した圧延を行うための方法に関す
るものである。

本件出願人は従来の４段圧延機又は６段圧延機
さらには圧延機をタンデムに配列した連続冷間圧
延機に代わる圧延機として、先にトライスターロ
ール圧延機を提案した（特開昭54−134058号公
報、特開昭55−94706号公報）。第１図に該トライ
スターロール圧延機の基本原理を示すが、図示す
るように中心作業ロール１の外周に、それぞれ３
個の外周作業ロール２，３，４を、中心作業ロー
ル１の中心と各外周作業ロール２，３，４の各中
心を結ぶ線のなす角度がほぼ120度をなすように
配置して構成する。被圧延材（ストリツプ）５
は、第１の外周作業ロール２（以下これを入側外
周作業ロールとする）と中心作業ロール１間に挿
入され、次に該中心作業ロール１を巻くようにし
て第２の外周作業ロール３（以下これを中間外周
作業ロールとする）と中心作業ロール１間を通
り、さらに第３の外周作業ロール４（以下出側外
周作業ロールとする）と中心作業ロール１間を通
つて出る如く通板される。したがつて、ストリツ
プ５は中心作業ロール１のほぼ2/3円周にわたつ
て巻付けられ、３個の圧下点、即ち中心作業ロー
ル１と各外周作業ロール２，３，４との圧下点
Ａ，Ｂ，Ｃによつて同時圧下されることになる。

このトライスターロール圧延機では、中心作業
ロール１は非駆動でしかもできるだけ小径に構成
されると共に、外周作業ロール２，３，４は例え
ばそれぞれ別個の周速で駆動され、また圧下記構
は外周作業ロール２，３，４が中心作業ロール１
に対してほぼ幾何学的に等角度位置に配置されて
いるため、任意の１個の外周作業ロールに設置す
れば充分である。

上述したトライスターロール圧延機およびその
圧延方法によつて得られる利点は次の通りであ
る。

中心作業ロールは幾何学的に外周作業ロール
の約1/6.46まで径小にでき、中心作業ロールお
よび外周作業ロールを総合した、圧延力学上の
等価ロール径は約1/3.73に縮小することが可能
であり、圧延に際し接触弧の長さを外周作業ロ
ールと同径の２本の作業ロールによる通常の対
称圧延と比較して、ロール偏平を考慮しない条
件で約1/1.93に短縮することになり、圧延荷重
を大幅に低減することができる。

加えて、１回のパスによつて同時に３回の圧
延が行われることになるので、１スタンド当り
高い圧下率の圧延が可能となり、逆に従来の44
段圧延機による圧延と同じ圧下率を得ようとす
れば、圧延荷重の大幅な軽減が達成される。

圧下点Ａ，Ｃにおけるストリツプ両面でのロ
ール周速が異速となつてロールから受ける摩擦
力が両面で逆方向となるので、いわゆるフリク
シヨンヒルが消滅して圧延力が減少する。

作業ロールの小径化および圧延荷重の軽減に
よつて、圧延機設備のコンパクト化が可能とな
ると共に、スタンド数の減少を計ることができ
る。

中心作業ロールおよび３個の外周作業ロール
との合理的な配置によつて圧延反力を小さくで
き、変形抵抗が高い硬質の材料あるいは板厚が
薄く圧延が困難なストリツプの圧延を容易にか
つ効率的に行うことが可能となる。

しかして、本発明者等はこのようなトライスタ
ーロール圧延機を実際の圧延作業に適用するに際
し、安定した圧延が行われるような圧延方法につ
いて更に実験研究を重ねた結果、トライスターロ
ール圧延機による圧延過程を解明すると共にスト
リツプのたるみや表面疵のない安定した圧延を行
うためには、入側および出側の外周作業ロールの
異速率、被圧延材の入側板速度および中間外周作
業ロールの周速などの制御が重要なフアクターと
なることを知見し、本発明を完成したものであ
る。

本発明の目的とするところは、前記したトライ
スター圧延機の有するメリツトを損なうことなく
しかもその圧延過程において被圧延材のたるみお
よび表面疵等の如き圧延を不可能にしかつ品質面
で問題を生じるような不都合の全くない安定した
圧延作業を遂行し得る圧延方法を提供することに
ある。

以下本発明の詳細を説明するが、それに先立ち
本発明者等が確認したトライスターロール圧延の
原理を説明する。

第１図に示すトライスターロール圧延は、各圧
下点Ａ，Ｂ，Ｃごとに独立して展開して考えれ
ば、第２図に示すようなタンデムミルと同一もの
とおき換えられる。トライスタロール圧延では３
個の駆動外周作業ロール２，３，４の周速をそれ
ぞれv₁、v₂、v₃とすると、v₁＜v₂＜v₃の関係とな
り、また非駆動の中心作業ロール１は外周作業ロ
ールに拘束されて回転するが、その周速は第２
（中間）の外周作業ロール３とほぼ一致する。こ
のため第２図のモデルにおいては、第１圧下点Ａ
および第３圧下点Ｃにおける圧延は異周速圧延と
なり、第２圧下点Ｂにおける圧延は異径圧延では
あるが、通常の圧延となることがわかる。

異周速圧延はPV圧延として知られているよう
に、二本の同径の作業ロールのそれぞれほぼ1/2
円周にわたつて互いに反対方向になるように巻付
けて圧延する方式で、入側と出側の板厚比（＝圧
下率）が二本のロールの異速比で決まる圧延方式
である。このPV圧延では入側および出側板速度
は各々入側および出側作業ロール周速に一致し、
また中立点がないことからフリクシヨンヒルが消
滅し圧延力が減少する効果があり、しかも異速比
のみによつて板厚比が決まるためロール偏心等に
より圧下力が変化してもその影響を受けない利点
がある。

トライスターロール圧延においても第１圧下点
Ａおよび第３圧下点Ｃのみをとり出して（第２圧
下点を無視して）みれば異周速圧延であると考え
られ、更に一歩進めて第１圧下点Ａと第３圧下点
Ｃを合わせて考慮した場合、中間に浮遊ロール
（中心作業ロール１）を介在させた変形の異周速
圧延、つまり第１の外周作業ロール２と第３の外
周作業ロール４の異速比によつて圧下率が決定さ
れる圧延と言うことができる。しかるに、実際に
はトライスターロール圧延では通常の圧延と同様
圧下力の変動によつて圧下率が影響を受ける第２
圧下点Ｂが存在するため、上記のPV圧延の理論
をそのまま適用することはできないが、逆にでき
るだけ第２圧下点Ｂにおける圧下率の配分を小さ
くしてやれば、圧下力の影響を受けないPV圧延
に近づけることが可能であることがわかる。な
お、第２圧下点Ｂにおける圧下率を小さくするこ
とは、後述するように安定したトライスターロー
ル圧延を行う上でも必要なことである。

さらに、トライスターロール圧延において安定
した圧延を遂行する上で駆動する各外周作業ロー
ル２，３，４のロール周速の設定および相互の関
連が一つの重要な制御要素となる。これら外周作
業ロールの周速が一定の関連のもとに把握できな
ければ、トライスターロール圧延は安定せず、圧
延不能、ストリツプのたるみ発生、ストリツプ疵
の発生等の不都合が生じる。しかして、前記のよ
うにトライスターロール圧延における第１の外周
作業ロールと第３外周作業ロールにおいて、PV
圧延に近い圧延が行われるとすれば、これら第１
と第３外周作業ロールのロール周速は圧下率によ
つて定まる異速比によつて設定できることにな
る。しかし、実際にトライスターロール圧延では
第２圧下点が存在することにより、特に入側スト
リツプ速度が入側の第１外周作業ロール周速に一
致するとは限らず、また第２圧下点における第２
外周作業ロール自体の周速設定も問題である。

本発明はこのような各外周作業ロールのロール
周速を設定することを内容とするトライスターロ
ール圧延法を提案するものである。以下本発明者
等が行つた実験結果に基づき、トライスターロー
ル圧延の実際と本発明の具体的な内容を説明す
る。

第３図は第１図に示すようなトライスターロー
ル圧延機（中心作業ロール径90mm、３個の外周作
業ロール径400mm）にて被圧延材（JIS SPHC、
板厚2.0×幅160mm）を圧延した場合の圧下力およ
び冷延率の関係を、異速率を変化させて示した図
表である。なお、異速率（ｘ）は第１の外周作業
ロール周速をv₁、第３の外周作業ロール周速をv₃
とすると、次のように表わされる。

ｘ＝v₃−v₁／v₃ 第３図に示されるように、トライスターロール
圧延において最も顕著な点は、ある圧下率の範囲
内では各曲線は中間にほぼ平坦に近い部分を有す
ることである。異速率（ｘ）を高くすれば冷延率
は大きくなるが、この平坦部分はある程度横へず
れるがその存在は失われることはない。しかも、
平坦部分は詳細に見れば僅かに圧下力の増大に伴
なつて右上りになるが、基本的には異速率に対応
した圧延率の線に沿つていることが認められる。
また、この平坦部分から外れた圧下力では勿論圧
延は行われ、圧下力に応じて圧下率も変化する
が、ストリツプにたるみが生じると共に疵発生も
著しく、到底安定した圧延を維持することは不可
能であつた。

上記のことから、トライスターロール圧延では
前述したように異周速圧延の影響が強く出ている
部分と、ほとんど通常の圧延と変らない部分が表
われているが、特に第３図に示される平坦に近い
部分において圧延すれば、異周速圧延の要素が強
くしかも安定した圧延が行えることになる。すな
わち、第３図に示す斜線部が安定圧延領域という
ことが言え、この領域内で圧延を行えば圧下力の
変動に左右されず板厚制御は第１および第３外周
作業ロールの速度比で決まり、かつ品質的にも問
題はない。なお、第３図には第２外周作業ロール
と中心作業ロール間の第２圧下点における冷延率
ａを示すが、上記安定圧延領域における第２圧下
点の圧下率はほぼ15％以下となる。

そこで、本発明においてはまず所要の圧下率に
一致するように、入側の外周作業ロールと出側外
周作業ロールとの異速率を設定する。この場合外
周作業ロールとストリツプ板速度との関係は、出
側外周作業ロールについてはストリツプの板速度
と合致するが、入側外周作業ロール周速とストリ
ツプ板速度については第２圧下点の存在によつて
必ずしも一致しない。第４図に異速率（ｘ）が
0.495とした場合の圧下率と冷延率との関係を拡
大して示し、併せて入側板速度（×印）および出
側板速度（△印）を示す。なお、第４図において
被圧延材は第３図と同じで、v₁：3.18、v₂：4.13、
v₃：6.30（ｍ／min）である。

第４図からわかるように安定圧延領域（平担部
分）に相対応した入側板速度は、第１外周作業ロ
ールの周速（v₁＝3.18ｍ／min）に対し±10％の
範囲におさまつている。入側板速度が第１外周作
業ロール周速の±10％の範囲から外れると、安定
圧延領域外になつてしまい安定した圧延が行われ
ない。

次に、入側板速度をロール周速の±10％の範囲
に維持する場合に、第２の外周作業ロールの周速
の設定を如何にするかが問題である。本発明では
この第２外周作業ロールの速度設定を、中心作業
ロールの速度を検出しこの検出値を基準とする。
すなわち、第２外周作業ロールの周速を中心作業
ロールの周速に合わせ、中心点のズレを防止す
る。

以下本発明の方法を実施するための具体的な装
置例を第５図に示す。１は中心作業ロール、２，
３，４は中心作業ロール１の周囲に放射状に配置
した第１、第２、第３の外周作業ロール、５は中
心作業ロール１および各外周作業ロール２，３，
４間を通板するストリツプである。また、６は入
側デフレクターロール７を介してストリツプ５を
送り込むための巻戻リール（巻戻張力付加装置）、
８は圧延後のストリツプを出側デフレクターロー
ル９を介して巻取る巻取リール（巻取張力付加装
置）、１０は第１外周作業ロール２の駆動装置
（速度制御可能）、１１は第１外周作業ロール２の
周速測定器、１２および１３は第２外周作業ロー
ル３の駆動装置（速度制御可能）および周速測定
器、１４および１５は第３外周作業ロール４の駆
動装置（速度制御可能）および周速測定器、１６
は中心作業ロール１の周速測定器である。

さらに、１７は入側ストリツプ板速を測定する
ためデフレクターロール７に設けた測定器、１８
は出側ストリツプの板速を測定するためのデフレ
クターロール８に設けた測定器、２１は第２外周
作業ロール３に設けた圧下力測定装置、２２は圧
下装置である。上記の駆動装置および測定機構は
いずれも公知の方法のものを採用すればよい。ま
た、２３，２４，２５はそれぞれ第１外周ロー
ル、第２外周ロール、第３外周ロールの周速度制
御装置、２６は第１および第３外周ロールの速度
設定演算装置、２７は目的圧下率設定器、２８は
入側又は出側板厚による圧下率補正装置、２９は
入側板速度制御装置、３０は張力条件による入側
板速度範囲設定装置、３１は圧下制御装置、３２
は圧下力設定演算装置である。

第５図に示す機構において、ストリツプ５を所
定の通路にしたがつて通板させ、巻戻および巻取
リール６，８により所望の張力を付与して圧延を
行うが、このとき第１外周作業ロール２と第３外
周作業ロール４の異速率は、目的とする圧下率に
一致する如くそれぞれの周速を設定して駆動すれ
ばよい。板厚の制御は圧延中の入側板厚又は出側
板厚変動に基づいて、少なくとも第１および第３
外周作業ロールの一方の周速を制御することによ
つて行う。例えば第１、第３外周ロールのロール
周速度制御装置２３，２５に基準信号を与える速
度設定演算装置２６は、被圧延材の板厚と成品板
厚から決まる目的圧下率設定器２７と圧延中の入
側又は出側の板厚変動によつて目的圧下率を補正
する装置２８からの信号により、第１、第３外周
ロールの周速比を決めるものである。

一方、入側板速測定器１７によつて入側板速が
測定され、これが第１外周作業ロール２の周速の
±10％の範囲内を保つ。この状態における中心作
業ロール１の周速は測定器１６によつて得られる
が、この検出値を第２外周作業ロール３の制御部
に入力し、該第２外周作業ロール３を前記中心作
業ロール１の周速に合致させた速度で駆動させ
る。これにより、各外周作業ロール２，３，４は
最も安定したトライスターロール圧延を可能とす
る（即ち安定圧延領域内で）周速で駆動されるこ
とになる。

なお、圧下装置２２の制御を行う圧下制御装置
３１は、圧延条件から所要圧下力を演算する装置
３２からの信号に基づき第２外周ロール下の圧下
力測定装置２１でチエツクされる。入側板速度制
御装置２９は、入側板速度測定器１７と第１外周
ロール周速度測定器１１の値を比較し、張力条件
による±10％以下の入側板速度の許容範囲を設定
する装置３０で動作を制御され、圧下制御圧下点
３１に圧下力変更の信号を与える。

各ロールの周速、板速度、圧下力などはそれぞ
れの測定器による検出値、圧延作業あるいはスト
リツプの表面性状や形状等を考慮して適宜制御す
ればよい。

以上説明したように本発明の圧延方法によれ
ば、トライスターロール圧延を安定して行うこと
ができ、その実用化を可能にすることから、その
工業的意味はきわめて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図はトライスターロール圧延機の基本的構
成を示すロール配置図、第２図はトライスターロ
ール圧延の解析モデルを示す説明図、第３図はト
ライスターロール圧延の実験結果で圧下力と冷延
率の関係を異速率を変えて示す図表、第４図は一
つの異速率（0.5）の場合の圧下力と冷延率の関
係およびそのときの入側板速を示す拡大図表、第
５図は本発明方法を実施する具体的装置例を示す
説明図である。 １……中心作業ロール、２，３，４……外周作
業ロール、５……ストリツプ、６……巻戻リー
ル、７，９……デフレクターロール、８……巻取
リール、１０，１２，１４……駆動装置、１１，
１３，１５……周速測定器、１６……中心作業ロ
ール周速測定器、１７，１８……板速測定器、２
１……圧下力測定装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 非駆動小径中心作業ロールの外周に３本の駆
   動作業ロールを放射状にほぼ等間隔に配置し、前
   記中心作業ロールおよび３本の外周作業ロール間
   で３個の圧延点が得られるように前記中心作業ロ
   ールのほぼ2/3円周に被圧延材を巻付けて圧延す
   るトライスターロール圧延機における圧延方法に
   おいて、 入側の外周作業ロールと出側の外周作業ロール
   の異速率を所要の圧延率に一致するように速度設
   定し、入側の被圧延材速度が入側外周作業ロール
   の周速の±10％の範囲におさまる条件で前記中心
   作業ロールの速度を検出し、この検出値に基いて
   中間作業ロールの周速を中心作業ロールの周速に
   合せることを特徴とするトライスターロール圧延
   機における安定圧延方法。