JP3603033B2 - クラスター式多段圧延機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はクラスター式多段圧延機に係わり、特に、ロール群を収納するハウジングを上半分ロール群を収納する上インナーハウジグと下半分ロール群を収納する下インナーハウジングとに分割し、これら上下インナーハウジングを更に操作側及び駆動側のそれぞれでアウターハウジングに収納したクラスター式分割ハウジング型圧延機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種材質の圧延によって製造された板材の性状に対する需要家の要求はますます厳しくなっており、板厚を高精度に制御できることが望まれている。従来広く用いられてきた一体モノブロック型２０段圧延機は作業ロールの撓みが小さく且つミル剛性が高いため板厚精度に優れている。しかしながら、一体ハウジングであるため幾何学的な寸法関係により作業ロール間隙が小さいため、通板作業がやりずらい、また圧延材破断事故の際の板コブルの除去がやりずらいなどの欠点があった。これら一体ハウジング式２０段圧延機の課題を解決することを目的とし、ロール群を収納するハウジングを上半分ロール群を収納する上インナーハウジングと下半分ロール群を収納する下インナーハウジンゲとに均等に分割し、これら上下インナーハウジングを操作側及び駆動側のそれぞれでアウターハウジングに収納したクラスター式分割ハウジング型圧延機が提供されている。例えば特公昭５０−２４９０２号公報にその種の圧延機が記載されている。この圧延機は、構造上作業ロールギャップが大きく取れる。また、例えばＳｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ ．Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， １９９３に記載のように海外においても同様の構造を持ったクラスター式分割ハウジング型圧延機が提供されている。この圧延機は、上下インナーハウジングが均等分割され、かつ上インナーハウジングの上側を操作側、駆動側各々２点でアウターハウジングに支持している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のクラスター式分割ハウジング型圧延機は、ハウジングが分割されているためミル剛性が低く板厚精度が低下する欠点があった。
【０００４】
つまり、特公昭５０−２４９０２号公報に記載のようなクラスター式分割ハウジング型圧延機では、上下インナーハウジングが均等に分割され、かつ上インナーハウジングの上側はパスライン調整装置により、下インナーハウジングの下側は圧下シリンダにより、それぞれ操作側、駆動側各々の中央の１点でアウターハウジングに支持している。このため、上下インナーハウジングは上下両側の４個のバッキングベアリングを介して作用する圧延反力の水平方向成分（水平荷重）により水平方向に変形し易く、ハウジングの口開きが生じる。この口開きはバッキングベアリングを水平に移動させ、このことは上下作業ロールを板から引離すことにつながる。このため、クラスター式分割ハウジング型圧延機はミル剛性が低く、板厚精度が低下する。
【０００５】
Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ ．Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， １９９３に記載のクラスター式分割ハウジング型圧延機は、上インナーハウジングの上側は操作側、駆動側各々２点でアウターハウジングに支持されているが、上下インナーハウジングが均等分割され、かつ下インナーハウジングの下側が操作側、駆動側各々１点でアウターハウジングに支持されている点は、特公昭５０−２４９０２号公報に記載のものと同じであり、はやり大きな口開きのためミル剛性を低下させる問題がある。
【０００６】
以上のように従来のクラスター式分割ハウジング型圧延機は口開きによるミル剛性に関して最適設計は行っていない。
【０００７】
本発明の目的は、ミル剛性の低下を極力抑え、板厚制御能力に優れたクラスター式分割ハウジング型圧延機を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、パスラインより上方に配置されたロール群を収納する上インナーハウジングと、パスラインより下方に配置されたロール群を収納する下インナーハウジングと、前記上下インナーハウジングを収納する操作側及び駆動側のアウターハウジングとを備えたクラスター式多段圧延機において、前記上インナーハウジングの上側と前記操作側、駆動側の各アウターハウジングとの間に、前記上インナーハウジングの上側の操作側、駆動側各々を前記各アウターハウジングに対しパス方向の前後２点で支持する上側支持手段を配置し、前記下インナーハウジングの下側と前記操作側、駆動側の各アウターハウジングとの間に、前記下インナーハウジングの下側の操作側、駆動側各々を前記各アウターハウジングに対しパス方向の前後２点で支持する下側支持手段を配置し、前記上側支持手段及び下側支持手段の一方を、前記上インナーハウジング及び下インナーハウジングの対応するものを前記パス方向の前後２点で垂直方向に支持する２個のパスライン調整装置のロッカープレートで構成し、前記上側支持手段及び下側支持手段の他方を、前記上インナーハウジング及び下インナーハウジングの対応するものを前記パス方向の前後２点で垂直方向に支持する２個の圧下シリンダのロッカープレートで構成したものとする。
【０００９】
このように上下インナーハウジングの操作側、駆動側の各側を１点でなく２点で支持することにより、圧延荷重分力による上下両側のバッキングベアリングの変位を小さくでき、ミル剛性の低下を抑え、板厚制御能力に優れた安定した圧延を行うことができる。
【００１０】
（２）また、上記目的を達成するために、本発明は、パスラインより上方に配置されたロール群を収納する上インナーハウジングと、パスラインより下方に配置されたロール群を収納する下インナーハウジングと、前記上下インナーハウジングを収納する操作側及び駆動側のアウターハウジングとを備えたクラスター式多段圧延機において、前記上インナーハウジングの上側と前記操作側、駆動側の各アウターハウジングとの間に、前記上インナーハウジングの上側の操作側、駆動側各々を前記各アウターハウジングに対しパス方向の前後２点で支持する上側支持手段を配置し、前記下インナーハウジングの下側と前記操作側、駆動側の各アウターハウジングとの間に、前記下インナーハウジングの下側の操作側、駆動側各々を前記各アウターハウジングに対しパス方向の中央１点で支持する下側支持手段を配置し、前記上下インナーハウジング間の縦方向剛性比を上インナーハウジング剛性／下インナーハウジング剛性とすると、その値が１．０２〜１．１８となるようなハウジングプロポーションとする。
【００１１】
このように上インナーハウジングの操作側、駆動側の各側を１点でなく２点で支持することにより、圧延荷重分力による上両側のバッキングベアリングの変位を小さくでき、上インナーハウジングの剛性の低下が抑えられる。また、このことを前提として、上下インナーハウジング間の縦方向剛性比が１．０２〜１．１８となるようなハウジングプロポーションとすることにより、上下インナーハウジング間の縦方向剛性比が１であった場合に比べて、上下インナーハウジングの合計の剛性を大きくでき、結果として上下インナーハウジングの剛性の低下を抑え、板厚制御能力に優れた安定した圧延を行うことができる。
【００１２】
（３）更に、上記目的を達成するために、本発明は、パスラインより上方に配置されたロール群を収納する上インナーハウジングと、パスラインより下方に配置されたロール群を収納する下インナーハウジングと、前記上下インナーハウジングを収納する操作側及び駆動側のアウターハウジングとを備えたクラスター式多段圧延機において、前記上インナーハウジングの上側と前記操作側、駆動側の各アウターハウジングとの間に、前記上インナーハウジングの上側の操作側、駆動側各々を前記各アウターハウジングに対しパス方向の前後２点で支持する上側支持手段を配置し、前記下インナーハウジングの下側と前記操作側、駆動側の各アウターハウジングとの間に、前記下インナーハウジングの下側の操作側、駆動側各々を前記各アウターハウジングに対しパス方向の中央１点で支持する下側支持手段を配置し、前記下インナーハウジングの高さを前記上インナーハウジングの高さよりも高くする。
【００１３】
このように上インナーハウジングの操作側、駆動側の各側を１点でなく２点で支持することにより、圧延荷重分力による上両側のバッキングベアリングの変位を小さくでき、上インナーハウジングの剛性の低下が抑えられる。また、このことを前提として、下インナーハウジングの高さを上インナーハウジングの高さよりも高くすることにより、上下インナーハウジングの高さが同じであった場合に比べて上下インナーハウジングの合計の剛性を大きくでき、板厚制御能力に優れた安定した圧延を行うことができる。
【００１４】
（４）上記（３）において、好ましくは、前記上下インナーハウジングの高さ比が０．７２〜０．９８である。
【００１５】
これにより上下インナーハウジング間の縦方向剛性比が１．０２〜１．１８となり、板厚制御能力に優れた安定した圧延を行うことができる。
【００１６】
（５）また、上記目的を達成するために、本発明は、パスラインより上方に配置されたロール群を収納する上インナーハウジングと、パスラインより下方に配置されたロール群を収納する下インナーハウジングと、前記上下インナーハウジングを収納する操作側及び駆動側のアウターハウジングとを備えたクラスター式多段圧延機において、前記上インナーハウジングの上側と前記操作側、駆動側の各アウターハウジングとの間に、前記上インナーハウジングの上側の操作側、駆動側各々を前記各アウターハウジングに対しパス方向の前後２点で支持する上側支持手段を配置し、前記下インナーハウジングの下側と前記操作側、駆動側の各アウターハウジングとの間に、前記下インナーハウジングの下側の操作側、駆動側各々を前記各アウターハウジングに対しパス方向の中央１点で支持する下側支持手段を配置し、前記下インナーハウジングのパス方向の幅を前記上インナーハウジングの幅よりも広くする。
【００１７】
このように上インナーハウジングの操作側、駆動側の各側を１点でなく２点で支持することにより、圧延荷重分力による上両側のバッキングベアリングの変位を小さくでき、上インナーハウジングの剛性の低下が抑えられる。また、このことを前提として、下インナーハウジングの幅を上インナーハウジングの幅よりも広くすることにより、上下インナーハウジングの幅が同じであった場合に比べて上下インナーハウジングの合計の剛性を大きくでき、板厚制御能力に優れた安定した圧延を行うことができる。
【００１８】
（６）上記（５）において、好ましくは、前記上下インナーハウジングの幅比が０．７８〜０．９４である。
【００１９】
これにより上下インナーハウジング間の縦方向剛性比が１．０２〜１．１８となり、板厚制御能力に優れた安定した圧延を行うことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本実施の形態を図面を用いて説明する。
【００２１】
図１は本発明の第１の実施の形態によるクラスター式多段圧延機の正面図であり、図２は同クラスター式多段圧延機の図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。本実施の形態は、上下インナーハウジング共、操作側及び駆動側の各側でアウターハウジングに対し２点で支持するものである。
【００２２】
図１及び図２において、本実施の形態に係わるクラスター式多段圧延機は、パスラインＰＬより上方に配置された上ロール群５と、パスラインＰＬより下方に配置された下ロール群６と、上ロール群５を収納する上インナーハウジング８と、下ロール群６を収納する下インナーハウジング９と、上下インナーハウジング８，９を収納する操作側及び駆動側のアウターハウジング１０，１１とを備えている。上下ロール群５，６は、それぞれ、作業ロール１、第１中間ロール２、第２中間ロール３、バッキングベアリング４を有し、作業ロール１は上下１本づつ、第１中間ロール２は上下２本づつ、第２中間ロール３は上下３本づつ、バッキングベアリング４は上下４本づつ備えられている。このように本実施の形態のクラスター式多段圧延機は、分割ハウジング型で２０段の多段圧延機である。
【００２３】
上インナーハウジング８の上側と操作側、駆動側の各アウターハウジング１０，１１との間には２個のパスライン調整装置１５，１６が配置され、これら２個のパスライン調整装置１５，１６のロッカープレートは、上インナーハウジング８の上側の操作側、駆動側各々を各アウターハウジング１０，１１に対しパス方向の前後２点で支持する上側支持手段を構成する。また、下インナーハウジング９の下側と操作側、駆動側の各アウターハウジング１０，１１との間には２個の圧下シリンダ１７，１８が配置され、これら２個の圧下シリンダ１７，１８のロッカープレートは、下インナーハウジング９の下側の操作側、駆動側各々を各アウターハウジング１０，１１に対しパス方向の前後２点で支持する下側支持手段を構成する。
【００２４】
従来のクラスター式分割ハウジング型２０段圧延機は、同サイズのモノブロック式２０段圧延機に比べ、ハウジングが分割されているためミル剛性が低下する。その剛性低下の要因の一つを図３、図４により説明する。
【００２５】
図３は２０段圧延機におけるバッキングベアリングの負荷配分の１例を示す。図中、Ａ〜Ｈは各バッキングベアリング４の位置を示す。これらバッキングベアリング４のうち上下両側のＡ，Ｄ，Ｅ，Ｈ位置のバッキングベアリング４が圧延反力の６０％を負担する。そのＡ，Ｄ，Ｅ，Ｈ位置のバッキングベアリング４の軸の荷重方向はほぼ水平であり、この荷重によりハウジングは水平方向に変形する。
【００２６】
図４は分割ハウジング型２０段圧延機の上インナーハウジング８の変形（口開き）を示す図である。Ａ，Ｄ，Ｅ，Ｈ位置のバッキングベアリング４が圧延反力の６０％を負担することにより生じるハウジングの変形はハウジングを分割することにより、より顕著になる。これをハウジングの口開きと称す。下インナーハウジング９も同様である。
【００２７】
口開きによってバッキングベアリング４が水平に移動することは上下作業ロール位置を板から引離すことにつながる。そのため、分割ハウジング型では一体型ハウジング２０段圧延機に比べより大きな口開きが生じミル剛性が低下す。
【００２８】
このような課題を解決するため、本発明者らは、上記のようにＡ，Ｄ，Ｅ，Ｈ位置のバッキングベアリング軸の水平方向荷重がインナーハウジングの口開きを発生させ、ミル剛性の低下を助長していることに着目し、インナーハウジングの変形を効率的に抑制するインナーハウジングの支持位置及びプロポーションの検討を重ねた結果、上記課題を解決できることを知見して本発明を完成したものである。
【００２９】
以下、本発明の作用について説明する。
【００３０】
今、上インナーハウジング８のＡ，Ｄ位置のバッキングベアリング４にかかる圧延荷重分力によるインナーハウジング８の口開きを考える。図５は従来型の分割ハウジング型多段式圧延機の上インナーハウジングを簡略化して示したモデル図であり、拘束点は中央に１つある。図６は本発明に係わるインナーハウジングのモデル図であり、拘束点を図５のように中央ではなくパス方向前後の両端に与えている。
【００３１】
Ａ位置のバッキングベアリング４での変位δＡｘ，δＡｙに注目すると（Ｄ，Ｅ，Ｈ位置でも同様）、従来型の場合に上インナーハウジングの上側のパス方向前後の両端で発生する変位δ１が変位δＡｘ，δＡｙに影響し、従来型では本発明モデルと比較し、変位δＡｘ，δＡｙが大きくなることが容易に推測できる。
【００３２】
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ位置のバッキングベアリング４のｘ，ｙ方向変位δｉｊが分かれば、そのそれぞれの変位量δｉｊとそれによる作業ロールの垂直方向の変位量Δｉｙとの間には線形の関係、
Δｉｙ＝αｉｘ×δｉｘ＋αｉｙ×δｉｙ …（１）
αｉｊは比例定数
添字ｉはバッキングベアリング位置（Ａ〜Ｈ）を示し、ｊは方向（ｘ，ｙ）
を示す。
があることを本発明者らは確認しており、これによって各バッキングベアリングのｘ，ｙ方向変位量δｉｊが分かれば、作業ロール軸の垂直方向の変位量ΔｈはそのΔｉｙの総和として求まる。
【００３３】
具体的には、上インナーハウジング作業ロール軸変位量Δｈｔは式（２）、下インナーハウジング量作業ロール軸変位量Δｈｂは式（３）にて与えられる。
【００３４】
Δｈｔ＝ΔＡｙ＋ΔＢｙ …（２）
Ａ，Ｂの組合せは位置対称性からＣ，Ｄの組み合わせでも置換えられる。
【００３５】
Δｈｂ＝ΔＨｙ＋ΔＧｙ …（３）
Ｇ，Ｈの組合せは位置対称性からＥ，Ｆの組み合わせでも置換えられる。
【００３６】
今、上下合わせたインナーハウジングによる縦剛性Ｋは、
Ｋ＝Ｐ／（Δｈｔ＋Δｈｂ） …（４）
Ｐ：圧延荷重
で与えられる。
【００３７】
つまり、式（１）〜（４）から明らかなように、図５の如く拘束点が中心にあるよりも図６の如くパス方向前後の２箇所、操作側、駆動側計４箇所ある方が変位δｉｊを小さく抑えることができ、ひいては作業ロールの垂直方向の変位Δｈを小さく抑えることができ、ミル縦剛性の向上に寄与することが分かる。
【００３８】
この図６におけるモデル中の拘束点は、本実施の形態では、上インナーハウジング８側はパスライン調整装置１５，１６におけるロッカープレートが、下インナーハウジング９側は圧下シリンダー１７，１８におけるロッカープレートがその拘束点（支持手段）の機能を果たすことができる。つまり、作業ロール１，１から与えられたロール離反力（ｒｏｌｌ ｓｅｐａｒａｔｉｎｇ ｆｏｒｃｅ）は上作業ロール１ならば上インナーハウジング８を通り、パスライン調整装置１５，１６におけるロッカープレートを介して、アウターハウジング１０，１１へ、下作業ロール１ならば下インナーハウジング９を通り、圧下シリンダ１７，１８におけるロッカープレートを介して、アウターハウジング１０，１１へ伝わるからである。また、このパスライン調整装置１５，１６、圧下シリンダ１７，１８共に高さが調整できるため、常に上下作業ロール高さつまりパスラインを一定にせしめるという機能を持っている。
【００３９】
従って、本実施の形態によれば、分割ハウジング型の多段圧延機においてミル剛性の低下を極力抑え、板厚制御能力に優れた安定した圧延を行うことができる。
【００４０】
本発明の第２の実施の形態を図７及び図８により、第３の実施の形態を図９及び図１０により説明する。図中、図１及び図２に示した部材と同等の部材には同じ符号を付している。
【００４１】
第１の実施の形態では、図１及び図２に示したように、下インナーハウジングの拘束点として操作側、駆動側の各側２箇所、計４箇所に圧下シリンダを設置した。しかし、計４箇所に圧下シリンダを配置することが、経済上また左右の同調性を考慮した場合困難な場合が考えられる。図７及び図８の第２の実施の形態、図９及び図１０の第３の実施の形態はその点を考慮したものであり、圧下シリンダはパス方向中心に一つ置かれ、代わりに上下インナーハウジングのプロポーションを変えることで縦剛性比を変化させ、最適縦剛性を得るものである。
【００４２】
まず、図７及び図８の実施の形態を説明する。
【００４３】
図７及び図８において、上ロール群５は上インナーハウジング８Ａに収納され下ロール群６は下インナーハウジング９Ａに収納され、上下インナーハウジング８Ａ，９Ａは操作側及び駆動側のアウターハウジング１０，１１に収納されている。上インナーハウジング８Ａの上側と操作側、駆動側の各アウターハウジング１０，１１との間には２個のパスライン調整装置１５，１６が配置され、これら２個のパスライン調整装置１５，１６のロッカープレートは、上インナーハウジング８Ａの上側の操作側、駆動側各々をパス方向の前後２点で各アウターハウジング１０，１１に支持する上側支持手段を構成する。また、下インナーハウジング９Ａの下側と操作側、駆動側の各アウターハウジング１０，１１との間には１個の圧下シリンダ２０が配置され、この圧下シリンダ２０のロッカープレートは、下インナーハウジング９Ａの下側の操作側、駆動側各々をパス方向の中央１点で各アウターハウジング１０，１１に支持する下側支持手段を構成する。
【００４４】
上下インナーハウジング８Ａ，９Ａの幅をＷ、高さをｈｔ，ｈｂとすると、上下インナーハウジング８Ａ，９Ａは、それらの幅Ｗは同一であり、下インナーハウジング９Ａの高さｈｂは上インナーハウジング８Ａの高さｈｔよりもδｈｂだけ高く、上下インナーハウジング８Ａ，９Ａの高さｈｔ，ｈｂの比率ｈｔ／ｈｂが０．７２〜０．９８となるようなハウジングプロポーションを有している。これは、上下インナーハウジング８Ａ，９Ａ間の縦方向剛性比（上インナーハウジング剛性／下インナーハウジング）の値が１．０２〜１．１８となることに相当する（後述）。
【００４５】
また、第１の実施の形態との比較では、上下インナーハウジング８Ａ，９Ａの幅Ｗは第１の実施の形態の上下インナーハウジング８，９の幅と同じであり、上下インナーハウジング８Ａ，９Ａの高さｈｔ，ｈｂの合計は第１の実施の形態の上下インナーハウジング８，９の高さの合計と同じである。つまり、圧延機全体の寸法は第１の実施の形態のものと変わらない。
【００４６】
このように上下インナーハウジング８Ａ，９Ａの幅Ｗが同じ場合、下インナーハウジング９Ａの高さを上インナーハウジング８Ａに対しδｈｂだけ増し剛性比を調整することにより、下インナーハウジング９Ａの前述した変位δ１を減ずることができ、縦剛性を増大させることができる。また、上下インナーハウジング高さ比を調整して上下インナーハウジング高さ寸法を決定することは、仮にハウジング全体高さに制限が与えられた場合、無駄の無い経済的な剛性確保されたハウジングを設計することができる。
【００４７】
また、本実施の形態は、上下インナーハウジング８Ａ，９Ａの幅Ｗは同一であるため、インナーハウジングとアウターハウジング間のライナーをメンテナンスする際にインナーハウジングの抜出しが、上下インナーハウジングの幅比を変えた下記の実施の形態より容易であるというメリットがある。
【００４８】
図９及び図１０の実施の形態を説明する。
【００４９】
図９及び図１０において、上ロール群５は上インナーハウジング８Ｂに収納され下ロール群６は下インナーハウジング９Ｂに収納され、上下インナーハウジング８Ｂ，９Ｂは操作側及び駆動側のアウターハウジング１０，１１に収納されている。上インナーハウジング８Ｂの上側と操作側、駆動側の各アウターハウジング１０，１１との間には２個のパスライン調整装置１５，１６が配置され、これら２個のパスライン調整装置１５，１６のロッカープレートは、上インナーハウジング８Ｂの上側の操作側、駆動側各々をパス方向の前後２点で各アウターハウジング１０，１１に支持する上側支持手段を構成する。また、下インナーハウジング９ｂの下側と操作側、駆動側の各アウターハウジング１０，１１との間には１個の圧下シリンダ２０が配置され、この圧下シリンダ２０のロッカープレートは、下インナーハウジング９Ｂの下側の操作側、駆動側各々をパス方向の中央１点で各アウターハウジング１０，１１に支持する下側支持手段を構成する。
【００５０】
上下インナーハウジング８Ｂ，９Ｂの幅をｗｔ，ｗｂとし、高さをｈｔ，ｈｂとすると、上下インナーハウジング８Ｂ，９Ｂは、それらの高さｈｔ，ｈｂは同一であり、下インナーハウジング９Ｂの幅ｗｂの幅ｗｂは上インナーハウジング８Ｂの幅ｗｔよりも広く（図９及び図１０の斜線部分）、上下インナーハウジング８Ｂ，９Ｂの幅ｗｔ，ｗｂの比率ｗｔ／ｗｂが０．７８〜０．９４となるようなハウジングプロポーションを有している。これは、上下インナーハウジング８Ｂ，９Ｂ間の縦方向剛性比（上インナーハウジング剛性／下インナーハウジング）の値が１．０２〜１．１８となることに相当する（後述）。
【００５１】
このように上下インナーハウジング８Ｂ，９Ｂの幅比を変えることによっても上下インナーハウジングの剛性比を調整することができ、下インナーハウジング９Ｂの前述した変位δ１を減ずることができ、縦剛性を増大させることができる。
【００５２】
図７及び図８の第２の実施の形態、図９及び図１０の第２の実施の形態の作用原理を図１１〜図１５を用いて説明する。
【００５３】
図１１は第２の実施の形態に係わる圧延機のインナーハウジングのモデル図である。上インナーハウジング８Ａはパスライン調整装置１５，１６のロッカープレートにより拘束され、下インナーハウジング９Ａは圧下シリンダ１０のロッカープレートにより作業ロール中心にて拘束されている。上下インナーハウジング８Ａ，８Ａの幅は同一である。
【００５４】
図１２は、図１１に示したモデルの上下インナーハウジング剛性比を横軸、高さ比を縦軸にとったグラフである。インナーハウジング幅は上下ともｗｔ＝ｗｂと同一である。計算は３次元有限要素法（ＦＥＭ）を用い、上下インナーハウジングの上下ロール群を収納する各ボア部の変位量δｉｊから式（２），（３）を用いて算出した作業ロール軸の垂直方向変位Δｈｔ，Δｈｂで圧延荷重を除することから上下インナーハウジング剛性を算出した。
【００５５】
Ｋｔ＝Ｐ／ＰΔｈｔ …（５）
Ｋｂ＝Ｐ／Δｈｂ …（６）
図１２から明らかなように、上下インナーハウジングの拘束点の違いにより上下インナーハウジングの高さが同じであれば、つまり高さ比が１であれば、上インナーハウジングの方が剛性が高い、つまり剛性比が約１．２であることが分かる。この作業ロールの変位量を抑えるには、インナーハウジング幅が変化しない場合、インナーハウジング高さを高くして行くことが効果的であることは明らかである。しかし、その圧延機の位置する建屋の高さ制限、原材料費、加工費を考慮すれば、全体インナーハウジング高さ（ｈｔ＋ｈｂ）を同じ（一定）とし、最適なｈｔとｈｂの組合わせにてハウジングプロポーションを決定することが望ましい。
【００５６】
今、ここでこの最適なプロポーションについて更に詳しく説明する。
【００５７】
図１３は、横軸に上下インナーハウジング剛性比Ｋｔ／Ｋｂ、縦軸にその時の上下合計インナーハウジング剛性Ｋと、上下インナーハウジング剛性比Ｋｔ／Ｋｂが１だった場合の上下合計インナーハウジング剛性Ｋ０との比αをとったグラフである。
【００５８】
各記号の意味は下式にて関係付けられている。
【００５９】
α＝Ｋ／Ｋ０ …（７）
Ｋ０＝Ｐ／２Δｈｔ０＝Ｐ／２Δｈｂ０ …（８）
いずれの剛性値Ｋ，Ｋ０においてもインナーハウジング高さｈｔ＋ｈｂは一定値である。
【００６０】
図１３から、上下インナーハウジング剛性比を１．０２〜１．１８に保つと上下合計ハウジグ剛性比αは１．００２５以上の値を示し、与えられたインナーハウジング高さｈｔ＋ｈｂ一定の中で最適なハウジングプロポーションが得られることが分かる。
【００６１】
次に、この最適ハウジングプロポーションを実現させる条件について説明する。
【００６２】
図１２より上下インナーハウジング幅が一定の時、上下インナーハウジング高さ比と上下インナーハウジング剛性比の間にはほぼ１対１の線形な関係にあることから、上下インナーハウジング高さ比と上下合計インナーハウジング剛性比αとの関係も容易に得られる。
【００６３】
図１４は、横軸に上下インナーハウジング高さ比ｈｔ／ｈｂ、縦軸にその時の上下合計インナーハウジング剛性と、上下インナーハウジング高さ比ｈｔ／ｈｂが１だった場合の上下合計インナーハウジング剛性との比αをとったグラフである。この図から、上下インナーハウジング高さ比を０．７２〜０．９８にした場合に上下合計ハウジグ剛性比αは１．００２５以上の値を示し、与えられたインナーハウジング高さｈｔ＋ｈｂ一定の中では最適なハウジングプロポーションが得られることが分かる。
【００６４】
一方、上下インナーハウジング高さｈｔ，ｈｂが同一であってもそのハウジング幅寸法を上下にて異なることによってその剛性を同等のものにすることができる。
【００６５】
図１５は、第３の実施の形態のように、上インナーハウジングの上側を操作側、駆動側各々２点でアウターハウジングに支持し、圧延荷重を付与する圧下シリンダを操作側、駆動側に各々１個、下インナーハウジングとアウターハウジング間に配置したもので、上下インナーハウジング剛性比を横軸、幅比を縦軸にとったグラフである。インナーハウジング高さは上下ともｈｔ＝ｈｂと同一である。計算は図１２での算出と同様の手法に基づいている。
【００６６】
図１５から明らかなように、上下インナーハウジング幅比Ｗｔ／Ｗｂを０．７８〜０．９４にすることにより上下インナーハウジング剛性比Ｋｔ／Ｋｂを１．０２〜１．１８程度とすることができ、限られたミル設置スペースの中で最適なハウジングプロポーションの決定が可能となる。
【００６７】
なお、以上の実施の形態では、上インナーハウジングの上側をアウターハウジングに支持する上側支持手段をパスライン調整装置のロッカープレートで構成し、下インナーハウジングの下側をアウターハウジングに支持する下側支持手段を圧下シリンダのロッカープレートで構成したが、逆に、上側支持手段を圧下シリンダのロッカープレートで構成し、下側支持手段をパスライン調整装置のロッカープレートで構成してもよく、この場合も同様の効果が得られる。
【００６８】
また、以上の実施の形態は２０段圧延機について説明したが、１２段圧延機に対しても同様に本発明を適用し、同様の効果が得られる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば、分割ハウジング型多段圧延機において、ミル剛性の低下を極力抑え、板厚制御能力に優れた安定した圧延を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるクラスター式多段圧延機の正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】２０段圧延機におけるバッキングベアリングの負荷配分の１例を示す図である。
【図４】分割ハウジング型２０段圧延機の上インナーハウジングの変形（口開き）を示す図である。
【図５】従来型の分割ハウジング型多段式圧延機の上インナーハウジングを簡略化して示したモデル図である。
【図６】本発明に係るインナーハウジングのモデル図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態によるクラスター式多段圧延機の正面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態によるクラスター式多段圧延機の正面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線断面図である。
【図１１】第２の実施の形態に係わる圧延機のインナーハウジングのモデル図である。
【図１２】上下インナーハウジング剛性比と上下インナーハウジング高さ比との関係を示すグラフである。
【図１３】上下インナーハウジング剛性比と上下合計インナーハウジング剛性特性との関係を示すグラフである。
【図１４】上下インナーハウジング高さ比と上下合計インナーハウジング剛性特性との関係を示すグラフである。
【図１５】上下インナーハウジング剛性比と上下インナーハウジング幅比との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 作業ロール
２ 第１中間ロール
３ 第２中間ロール
４ バッキングベアリング
５ 上ロール群
６ 下ロール群
８，８Ａ，８Ｂ 上インナーハウジング
９，９Ａ，９Ｂ 下インナーハウジング
１０，１１ アウターハウジング
１５，１６ パスライン調整装置
１７，１８，２０ 圧下シリンダ
【発明の属する技術分野】
本発明はクラスター式多段圧延機に係わり、特に、ロール群を収納するハウジングを上半分ロール群を収納する上インナーハウジグと下半分ロール群を収納する下インナーハウジングとに分割し、これら上下インナーハウジングを更に操作側及び駆動側のそれぞれでアウターハウジングに収納したクラスター式分割ハウジング型圧延機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種材質の圧延によって製造された板材の性状に対する需要家の要求はますます厳しくなっており、板厚を高精度に制御できることが望まれている。従来広く用いられてきた一体モノブロック型２０段圧延機は作業ロールの撓みが小さく且つミル剛性が高いため板厚精度に優れている。しかしながら、一体ハウジングであるため幾何学的な寸法関係により作業ロール間隙が小さいため、通板作業がやりずらい、また圧延材破断事故の際の板コブルの除去がやりずらいなどの欠点があった。これら一体ハウジング式２０段圧延機の課題を解決することを目的とし、ロール群を収納するハウジングを上半分ロール群を収納する上インナーハウジングと下半分ロール群を収納する下インナーハウジンゲとに均等に分割し、これら上下インナーハウジングを操作側及び駆動側のそれぞれでアウターハウジングに収納したクラスター式分割ハウジング型圧延機が提供されている。例えば特公昭５０−２４９０２号公報にその種の圧延機が記載されている。この圧延機は、構造上作業ロールギャップが大きく取れる。また、例えばＳｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ ．Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， １９９３に記載のように海外においても同様の構造を持ったクラスター式分割ハウジング型圧延機が提供されている。この圧延機は、上下インナーハウジングが均等分割され、かつ上インナーハウジングの上側を操作側、駆動側各々２点でアウターハウジングに支持している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のクラスター式分割ハウジング型圧延機は、ハウジングが分割されているためミル剛性が低く板厚精度が低下する欠点があった。
【０００４】
つまり、特公昭５０−２４９０２号公報に記載のようなクラスター式分割ハウジング型圧延機では、上下インナーハウジングが均等に分割され、かつ上インナーハウジングの上側はパスライン調整装置により、下インナーハウジングの下側は圧下シリンダにより、それぞれ操作側、駆動側各々の中央の１点でアウターハウジングに支持している。このため、上下インナーハウジングは上下両側の４個のバッキングベアリングを介して作用する圧延反力の水平方向成分（水平荷重）により水平方向に変形し易く、ハウジングの口開きが生じる。この口開きはバッキングベアリングを水平に移動させ、このことは上下作業ロールを板から引離すことにつながる。このため、クラスター式分割ハウジング型圧延機はミル剛性が低く、板厚精度が低下する。
【０００５】
Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ ．Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， １９９３に記載のクラスター式分割ハウジング型圧延機は、上インナーハウジングの上側は操作側、駆動側各々２点でアウターハウジングに支持されているが、上下インナーハウジングが均等分割され、かつ下インナーハウジングの下側が操作側、駆動側各々１点でアウターハウジングに支持されている点は、特公昭５０−２４９０２号公報に記載のものと同じであり、はやり大きな口開きのためミル剛性を低下させる問題がある。
【０００６】
以上のように従来のクラスター式分割ハウジング型圧延機は口開きによるミル剛性に関して最適設計は行っていない。
【０００７】
本発明の目的は、ミル剛性の低下を極力抑え、板厚制御能力に優れたクラスター式分割ハウジング型圧延機を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、パスラインより上方に配置されたロール群を収納する上インナーハウジングと、パスラインより下方に配置されたロール群を収納する下インナーハウジングと、前記上下インナーハウジングを収納する操作側及び駆動側のアウターハウジングとを備えたクラスター式多段圧延機において、前記上インナーハウジングの上側と前記操作側、駆動側の各アウターハウジングとの間に、前記上インナーハウジングの上側の操作側、駆動側各々を前記各アウターハウジングに対しパス方向の前後２点で支持する上側支持手段を配置し、前記下インナーハウジングの下側と前記操作側、駆動側の各アウターハウジングとの間に、前記下インナーハウジングの下側の操作側、駆動側各々を前記各アウターハウジングに対しパス方向の前後２点で支持する下側支持手段を配置し、前記上側支持手段及び下側支持手段の一方を、前記上インナーハウジング及び下インナーハウジングの対応するものを前記パス方向の前後２点で垂直方向に支持する２個のパスライン調整装置のロッカープレートで構成し、前記上側支持手段及び下側支持手段の他方を、前記上インナーハウジング及び下インナーハウジングの対応するものを前記パス方向の前後２点で垂直方向に支持する２個の圧下シリンダのロッカープレートで構成したものとする。
【０００９】
このように上下インナーハウジングの操作側、駆動側の各側を１点でなく２点で支持することにより、圧延荷重分力による上下両側のバッキングベアリングの変位を小さくでき、ミル剛性の低下を抑え、板厚制御能力に優れた安定した圧延を行うことができる。
【００１０】
（２）また、上記目的を達成するために、本発明は、パスラインより上方に配置されたロール群を収納する上インナーハウジングと、パスラインより下方に配置されたロール群を収納する下インナーハウジングと、前記上下インナーハウジングを収納する操作側及び駆動側のアウターハウジングとを備えたクラスター式多段圧延機において、前記上インナーハウジングの上側と前記操作側、駆動側の各アウターハウジングとの間に、前記上インナーハウジングの上側の操作側、駆動側各々を前記各アウターハウジングに対しパス方向の前後２点で支持する上側支持手段を配置し、前記下インナーハウジングの下側と前記操作側、駆動側の各アウターハウジングとの間に、前記下インナーハウジングの下側の操作側、駆動側各々を前記各アウターハウジングに対しパス方向の中央１点で支持する下側支持手段を配置し、前記上下インナーハウジング間の縦方向剛性比を上インナーハウジング剛性／下インナーハウジング剛性とすると、その値が１．０２〜１．１８となるようなハウジングプロポーションとする。
【００１１】
このように上インナーハウジングの操作側、駆動側の各側を１点でなく２点で支持することにより、圧延荷重分力による上両側のバッキングベアリングの変位を小さくでき、上インナーハウジングの剛性の低下が抑えられる。また、このことを前提として、上下インナーハウジング間の縦方向剛性比が１．０２〜１．１８となるようなハウジングプロポーションとすることにより、上下インナーハウジング間の縦方向剛性比が１であった場合に比べて、上下インナーハウジングの合計の剛性を大きくでき、結果として上下インナーハウジングの剛性の低下を抑え、板厚制御能力に優れた安定した圧延を行うことができる。
【００１２】
（３）更に、上記目的を達成するために、本発明は、パスラインより上方に配置されたロール群を収納する上インナーハウジングと、パスラインより下方に配置されたロール群を収納する下インナーハウジングと、前記上下インナーハウジングを収納する操作側及び駆動側のアウターハウジングとを備えたクラスター式多段圧延機において、前記上インナーハウジングの上側と前記操作側、駆動側の各アウターハウジングとの間に、前記上インナーハウジングの上側の操作側、駆動側各々を前記各アウターハウジングに対しパス方向の前後２点で支持する上側支持手段を配置し、前記下インナーハウジングの下側と前記操作側、駆動側の各アウターハウジングとの間に、前記下インナーハウジングの下側の操作側、駆動側各々を前記各アウターハウジングに対しパス方向の中央１点で支持する下側支持手段を配置し、前記下インナーハウジングの高さを前記上インナーハウジングの高さよりも高くする。
【００１３】
このように上インナーハウジングの操作側、駆動側の各側を１点でなく２点で支持することにより、圧延荷重分力による上両側のバッキングベアリングの変位を小さくでき、上インナーハウジングの剛性の低下が抑えられる。また、このことを前提として、下インナーハウジングの高さを上インナーハウジングの高さよりも高くすることにより、上下インナーハウジングの高さが同じであった場合に比べて上下インナーハウジングの合計の剛性を大きくでき、板厚制御能力に優れた安定した圧延を行うことができる。
【００１４】
（４）上記（３）において、好ましくは、前記上下インナーハウジングの高さ比が０．７２〜０．９８である。
【００１５】
これにより上下インナーハウジング間の縦方向剛性比が１．０２〜１．１８となり、板厚制御能力に優れた安定した圧延を行うことができる。
【００１６】
（５）また、上記目的を達成するために、本発明は、パスラインより上方に配置されたロール群を収納する上インナーハウジングと、パスラインより下方に配置されたロール群を収納する下インナーハウジングと、前記上下インナーハウジングを収納する操作側及び駆動側のアウターハウジングとを備えたクラスター式多段圧延機において、前記上インナーハウジングの上側と前記操作側、駆動側の各アウターハウジングとの間に、前記上インナーハウジングの上側の操作側、駆動側各々を前記各アウターハウジングに対しパス方向の前後２点で支持する上側支持手段を配置し、前記下インナーハウジングの下側と前記操作側、駆動側の各アウターハウジングとの間に、前記下インナーハウジングの下側の操作側、駆動側各々を前記各アウターハウジングに対しパス方向の中央１点で支持する下側支持手段を配置し、前記下インナーハウジングのパス方向の幅を前記上インナーハウジングの幅よりも広くする。
【００１７】
このように上インナーハウジングの操作側、駆動側の各側を１点でなく２点で支持することにより、圧延荷重分力による上両側のバッキングベアリングの変位を小さくでき、上インナーハウジングの剛性の低下が抑えられる。また、このことを前提として、下インナーハウジングの幅を上インナーハウジングの幅よりも広くすることにより、上下インナーハウジングの幅が同じであった場合に比べて上下インナーハウジングの合計の剛性を大きくでき、板厚制御能力に優れた安定した圧延を行うことができる。
【００１８】
（６）上記（５）において、好ましくは、前記上下インナーハウジングの幅比が０．７８〜０．９４である。
【００１９】
これにより上下インナーハウジング間の縦方向剛性比が１．０２〜１．１８となり、板厚制御能力に優れた安定した圧延を行うことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本実施の形態を図面を用いて説明する。
【００２１】
図１は本発明の第１の実施の形態によるクラスター式多段圧延機の正面図であり、図２は同クラスター式多段圧延機の図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。本実施の形態は、上下インナーハウジング共、操作側及び駆動側の各側でアウターハウジングに対し２点で支持するものである。
【００２２】
図１及び図２において、本実施の形態に係わるクラスター式多段圧延機は、パスラインＰＬより上方に配置された上ロール群５と、パスラインＰＬより下方に配置された下ロール群６と、上ロール群５を収納する上インナーハウジング８と、下ロール群６を収納する下インナーハウジング９と、上下インナーハウジング８，９を収納する操作側及び駆動側のアウターハウジング１０，１１とを備えている。上下ロール群５，６は、それぞれ、作業ロール１、第１中間ロール２、第２中間ロール３、バッキングベアリング４を有し、作業ロール１は上下１本づつ、第１中間ロール２は上下２本づつ、第２中間ロール３は上下３本づつ、バッキングベアリング４は上下４本づつ備えられている。このように本実施の形態のクラスター式多段圧延機は、分割ハウジング型で２０段の多段圧延機である。
【００２３】
上インナーハウジング８の上側と操作側、駆動側の各アウターハウジング１０，１１との間には２個のパスライン調整装置１５，１６が配置され、これら２個のパスライン調整装置１５，１６のロッカープレートは、上インナーハウジング８の上側の操作側、駆動側各々を各アウターハウジング１０，１１に対しパス方向の前後２点で支持する上側支持手段を構成する。また、下インナーハウジング９の下側と操作側、駆動側の各アウターハウジング１０，１１との間には２個の圧下シリンダ１７，１８が配置され、これら２個の圧下シリンダ１７，１８のロッカープレートは、下インナーハウジング９の下側の操作側、駆動側各々を各アウターハウジング１０，１１に対しパス方向の前後２点で支持する下側支持手段を構成する。
【００２４】
従来のクラスター式分割ハウジング型２０段圧延機は、同サイズのモノブロック式２０段圧延機に比べ、ハウジングが分割されているためミル剛性が低下する。その剛性低下の要因の一つを図３、図４により説明する。
【００２５】
図３は２０段圧延機におけるバッキングベアリングの負荷配分の１例を示す。図中、Ａ〜Ｈは各バッキングベアリング４の位置を示す。これらバッキングベアリング４のうち上下両側のＡ，Ｄ，Ｅ，Ｈ位置のバッキングベアリング４が圧延反力の６０％を負担する。そのＡ，Ｄ，Ｅ，Ｈ位置のバッキングベアリング４の軸の荷重方向はほぼ水平であり、この荷重によりハウジングは水平方向に変形する。
【００２６】
図４は分割ハウジング型２０段圧延機の上インナーハウジング８の変形（口開き）を示す図である。Ａ，Ｄ，Ｅ，Ｈ位置のバッキングベアリング４が圧延反力の６０％を負担することにより生じるハウジングの変形はハウジングを分割することにより、より顕著になる。これをハウジングの口開きと称す。下インナーハウジング９も同様である。
【００２７】
口開きによってバッキングベアリング４が水平に移動することは上下作業ロール位置を板から引離すことにつながる。そのため、分割ハウジング型では一体型ハウジング２０段圧延機に比べより大きな口開きが生じミル剛性が低下す。
【００２８】
このような課題を解決するため、本発明者らは、上記のようにＡ，Ｄ，Ｅ，Ｈ位置のバッキングベアリング軸の水平方向荷重がインナーハウジングの口開きを発生させ、ミル剛性の低下を助長していることに着目し、インナーハウジングの変形を効率的に抑制するインナーハウジングの支持位置及びプロポーションの検討を重ねた結果、上記課題を解決できることを知見して本発明を完成したものである。
【００２９】
以下、本発明の作用について説明する。
【００３０】
今、上インナーハウジング８のＡ，Ｄ位置のバッキングベアリング４にかかる圧延荷重分力によるインナーハウジング８の口開きを考える。図５は従来型の分割ハウジング型多段式圧延機の上インナーハウジングを簡略化して示したモデル図であり、拘束点は中央に１つある。図６は本発明に係わるインナーハウジングのモデル図であり、拘束点を図５のように中央ではなくパス方向前後の両端に与えている。
【００３１】
Ａ位置のバッキングベアリング４での変位δＡｘ，δＡｙに注目すると（Ｄ，Ｅ，Ｈ位置でも同様）、従来型の場合に上インナーハウジングの上側のパス方向前後の両端で発生する変位δ１が変位δＡｘ，δＡｙに影響し、従来型では本発明モデルと比較し、変位δＡｘ，δＡｙが大きくなることが容易に推測できる。
【００３２】
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ位置のバッキングベアリング４のｘ，ｙ方向変位δｉｊが分かれば、そのそれぞれの変位量δｉｊとそれによる作業ロールの垂直方向の変位量Δｉｙとの間には線形の関係、
Δｉｙ＝αｉｘ×δｉｘ＋αｉｙ×δｉｙ …（１）
αｉｊは比例定数
添字ｉはバッキングベアリング位置（Ａ〜Ｈ）を示し、ｊは方向（ｘ，ｙ）
を示す。
があることを本発明者らは確認しており、これによって各バッキングベアリングのｘ，ｙ方向変位量δｉｊが分かれば、作業ロール軸の垂直方向の変位量ΔｈはそのΔｉｙの総和として求まる。
【００３３】
具体的には、上インナーハウジング作業ロール軸変位量Δｈｔは式（２）、下インナーハウジング量作業ロール軸変位量Δｈｂは式（３）にて与えられる。
【００３４】
Δｈｔ＝ΔＡｙ＋ΔＢｙ …（２）
Ａ，Ｂの組合せは位置対称性からＣ，Ｄの組み合わせでも置換えられる。
【００３５】
Δｈｂ＝ΔＨｙ＋ΔＧｙ …（３）
Ｇ，Ｈの組合せは位置対称性からＥ，Ｆの組み合わせでも置換えられる。
【００３６】
今、上下合わせたインナーハウジングによる縦剛性Ｋは、
Ｋ＝Ｐ／（Δｈｔ＋Δｈｂ） …（４）
Ｐ：圧延荷重
で与えられる。
【００３７】
つまり、式（１）〜（４）から明らかなように、図５の如く拘束点が中心にあるよりも図６の如くパス方向前後の２箇所、操作側、駆動側計４箇所ある方が変位δｉｊを小さく抑えることができ、ひいては作業ロールの垂直方向の変位Δｈを小さく抑えることができ、ミル縦剛性の向上に寄与することが分かる。
【００３８】
この図６におけるモデル中の拘束点は、本実施の形態では、上インナーハウジング８側はパスライン調整装置１５，１６におけるロッカープレートが、下インナーハウジング９側は圧下シリンダー１７，１８におけるロッカープレートがその拘束点（支持手段）の機能を果たすことができる。つまり、作業ロール１，１から与えられたロール離反力（ｒｏｌｌ ｓｅｐａｒａｔｉｎｇ ｆｏｒｃｅ）は上作業ロール１ならば上インナーハウジング８を通り、パスライン調整装置１５，１６におけるロッカープレートを介して、アウターハウジング１０，１１へ、下作業ロール１ならば下インナーハウジング９を通り、圧下シリンダ１７，１８におけるロッカープレートを介して、アウターハウジング１０，１１へ伝わるからである。また、このパスライン調整装置１５，１６、圧下シリンダ１７，１８共に高さが調整できるため、常に上下作業ロール高さつまりパスラインを一定にせしめるという機能を持っている。
【００３９】
従って、本実施の形態によれば、分割ハウジング型の多段圧延機においてミル剛性の低下を極力抑え、板厚制御能力に優れた安定した圧延を行うことができる。
【００４０】
本発明の第２の実施の形態を図７及び図８により、第３の実施の形態を図９及び図１０により説明する。図中、図１及び図２に示した部材と同等の部材には同じ符号を付している。
【００４１】
第１の実施の形態では、図１及び図２に示したように、下インナーハウジングの拘束点として操作側、駆動側の各側２箇所、計４箇所に圧下シリンダを設置した。しかし、計４箇所に圧下シリンダを配置することが、経済上また左右の同調性を考慮した場合困難な場合が考えられる。図７及び図８の第２の実施の形態、図９及び図１０の第３の実施の形態はその点を考慮したものであり、圧下シリンダはパス方向中心に一つ置かれ、代わりに上下インナーハウジングのプロポーションを変えることで縦剛性比を変化させ、最適縦剛性を得るものである。
【００４２】
まず、図７及び図８の実施の形態を説明する。
【００４３】
図７及び図８において、上ロール群５は上インナーハウジング８Ａに収納され下ロール群６は下インナーハウジング９Ａに収納され、上下インナーハウジング８Ａ，９Ａは操作側及び駆動側のアウターハウジング１０，１１に収納されている。上インナーハウジング８Ａの上側と操作側、駆動側の各アウターハウジング１０，１１との間には２個のパスライン調整装置１５，１６が配置され、これら２個のパスライン調整装置１５，１６のロッカープレートは、上インナーハウジング８Ａの上側の操作側、駆動側各々をパス方向の前後２点で各アウターハウジング１０，１１に支持する上側支持手段を構成する。また、下インナーハウジング９Ａの下側と操作側、駆動側の各アウターハウジング１０，１１との間には１個の圧下シリンダ２０が配置され、この圧下シリンダ２０のロッカープレートは、下インナーハウジング９Ａの下側の操作側、駆動側各々をパス方向の中央１点で各アウターハウジング１０，１１に支持する下側支持手段を構成する。
【００４４】
上下インナーハウジング８Ａ，９Ａの幅をＷ、高さをｈｔ，ｈｂとすると、上下インナーハウジング８Ａ，９Ａは、それらの幅Ｗは同一であり、下インナーハウジング９Ａの高さｈｂは上インナーハウジング８Ａの高さｈｔよりもδｈｂだけ高く、上下インナーハウジング８Ａ，９Ａの高さｈｔ，ｈｂの比率ｈｔ／ｈｂが０．７２〜０．９８となるようなハウジングプロポーションを有している。これは、上下インナーハウジング８Ａ，９Ａ間の縦方向剛性比（上インナーハウジング剛性／下インナーハウジング）の値が１．０２〜１．１８となることに相当する（後述）。
【００４５】
また、第１の実施の形態との比較では、上下インナーハウジング８Ａ，９Ａの幅Ｗは第１の実施の形態の上下インナーハウジング８，９の幅と同じであり、上下インナーハウジング８Ａ，９Ａの高さｈｔ，ｈｂの合計は第１の実施の形態の上下インナーハウジング８，９の高さの合計と同じである。つまり、圧延機全体の寸法は第１の実施の形態のものと変わらない。
【００４６】
このように上下インナーハウジング８Ａ，９Ａの幅Ｗが同じ場合、下インナーハウジング９Ａの高さを上インナーハウジング８Ａに対しδｈｂだけ増し剛性比を調整することにより、下インナーハウジング９Ａの前述した変位δ１を減ずることができ、縦剛性を増大させることができる。また、上下インナーハウジング高さ比を調整して上下インナーハウジング高さ寸法を決定することは、仮にハウジング全体高さに制限が与えられた場合、無駄の無い経済的な剛性確保されたハウジングを設計することができる。
【００４７】
また、本実施の形態は、上下インナーハウジング８Ａ，９Ａの幅Ｗは同一であるため、インナーハウジングとアウターハウジング間のライナーをメンテナンスする際にインナーハウジングの抜出しが、上下インナーハウジングの幅比を変えた下記の実施の形態より容易であるというメリットがある。
【００４８】
図９及び図１０の実施の形態を説明する。
【００４９】
図９及び図１０において、上ロール群５は上インナーハウジング８Ｂに収納され下ロール群６は下インナーハウジング９Ｂに収納され、上下インナーハウジング８Ｂ，９Ｂは操作側及び駆動側のアウターハウジング１０，１１に収納されている。上インナーハウジング８Ｂの上側と操作側、駆動側の各アウターハウジング１０，１１との間には２個のパスライン調整装置１５，１６が配置され、これら２個のパスライン調整装置１５，１６のロッカープレートは、上インナーハウジング８Ｂの上側の操作側、駆動側各々をパス方向の前後２点で各アウターハウジング１０，１１に支持する上側支持手段を構成する。また、下インナーハウジング９ｂの下側と操作側、駆動側の各アウターハウジング１０，１１との間には１個の圧下シリンダ２０が配置され、この圧下シリンダ２０のロッカープレートは、下インナーハウジング９Ｂの下側の操作側、駆動側各々をパス方向の中央１点で各アウターハウジング１０，１１に支持する下側支持手段を構成する。
【００５０】
上下インナーハウジング８Ｂ，９Ｂの幅をｗｔ，ｗｂとし、高さをｈｔ，ｈｂとすると、上下インナーハウジング８Ｂ，９Ｂは、それらの高さｈｔ，ｈｂは同一であり、下インナーハウジング９Ｂの幅ｗｂの幅ｗｂは上インナーハウジング８Ｂの幅ｗｔよりも広く（図９及び図１０の斜線部分）、上下インナーハウジング８Ｂ，９Ｂの幅ｗｔ，ｗｂの比率ｗｔ／ｗｂが０．７８〜０．９４となるようなハウジングプロポーションを有している。これは、上下インナーハウジング８Ｂ，９Ｂ間の縦方向剛性比（上インナーハウジング剛性／下インナーハウジング）の値が１．０２〜１．１８となることに相当する（後述）。
【００５１】
このように上下インナーハウジング８Ｂ，９Ｂの幅比を変えることによっても上下インナーハウジングの剛性比を調整することができ、下インナーハウジング９Ｂの前述した変位δ１を減ずることができ、縦剛性を増大させることができる。
【００５２】
図７及び図８の第２の実施の形態、図９及び図１０の第２の実施の形態の作用原理を図１１〜図１５を用いて説明する。
【００５３】
図１１は第２の実施の形態に係わる圧延機のインナーハウジングのモデル図である。上インナーハウジング８Ａはパスライン調整装置１５，１６のロッカープレートにより拘束され、下インナーハウジング９Ａは圧下シリンダ１０のロッカープレートにより作業ロール中心にて拘束されている。上下インナーハウジング８Ａ，８Ａの幅は同一である。
【００５４】
図１２は、図１１に示したモデルの上下インナーハウジング剛性比を横軸、高さ比を縦軸にとったグラフである。インナーハウジング幅は上下ともｗｔ＝ｗｂと同一である。計算は３次元有限要素法（ＦＥＭ）を用い、上下インナーハウジングの上下ロール群を収納する各ボア部の変位量δｉｊから式（２），（３）を用いて算出した作業ロール軸の垂直方向変位Δｈｔ，Δｈｂで圧延荷重を除することから上下インナーハウジング剛性を算出した。
【００５５】
Ｋｔ＝Ｐ／ＰΔｈｔ …（５）
Ｋｂ＝Ｐ／Δｈｂ …（６）
図１２から明らかなように、上下インナーハウジングの拘束点の違いにより上下インナーハウジングの高さが同じであれば、つまり高さ比が１であれば、上インナーハウジングの方が剛性が高い、つまり剛性比が約１．２であることが分かる。この作業ロールの変位量を抑えるには、インナーハウジング幅が変化しない場合、インナーハウジング高さを高くして行くことが効果的であることは明らかである。しかし、その圧延機の位置する建屋の高さ制限、原材料費、加工費を考慮すれば、全体インナーハウジング高さ（ｈｔ＋ｈｂ）を同じ（一定）とし、最適なｈｔとｈｂの組合わせにてハウジングプロポーションを決定することが望ましい。
【００５６】
今、ここでこの最適なプロポーションについて更に詳しく説明する。
【００５７】
図１３は、横軸に上下インナーハウジング剛性比Ｋｔ／Ｋｂ、縦軸にその時の上下合計インナーハウジング剛性Ｋと、上下インナーハウジング剛性比Ｋｔ／Ｋｂが１だった場合の上下合計インナーハウジング剛性Ｋ０との比αをとったグラフである。
【００５８】
各記号の意味は下式にて関係付けられている。
【００５９】
α＝Ｋ／Ｋ０ …（７）
Ｋ０＝Ｐ／２Δｈｔ０＝Ｐ／２Δｈｂ０ …（８）
いずれの剛性値Ｋ，Ｋ０においてもインナーハウジング高さｈｔ＋ｈｂは一定値である。
【００６０】
図１３から、上下インナーハウジング剛性比を１．０２〜１．１８に保つと上下合計ハウジグ剛性比αは１．００２５以上の値を示し、与えられたインナーハウジング高さｈｔ＋ｈｂ一定の中で最適なハウジングプロポーションが得られることが分かる。
【００６１】
次に、この最適ハウジングプロポーションを実現させる条件について説明する。
【００６２】
図１２より上下インナーハウジング幅が一定の時、上下インナーハウジング高さ比と上下インナーハウジング剛性比の間にはほぼ１対１の線形な関係にあることから、上下インナーハウジング高さ比と上下合計インナーハウジング剛性比αとの関係も容易に得られる。
【００６３】
図１４は、横軸に上下インナーハウジング高さ比ｈｔ／ｈｂ、縦軸にその時の上下合計インナーハウジング剛性と、上下インナーハウジング高さ比ｈｔ／ｈｂが１だった場合の上下合計インナーハウジング剛性との比αをとったグラフである。この図から、上下インナーハウジング高さ比を０．７２〜０．９８にした場合に上下合計ハウジグ剛性比αは１．００２５以上の値を示し、与えられたインナーハウジング高さｈｔ＋ｈｂ一定の中では最適なハウジングプロポーションが得られることが分かる。
【００６４】
一方、上下インナーハウジング高さｈｔ，ｈｂが同一であってもそのハウジング幅寸法を上下にて異なることによってその剛性を同等のものにすることができる。
【００６５】
図１５は、第３の実施の形態のように、上インナーハウジングの上側を操作側、駆動側各々２点でアウターハウジングに支持し、圧延荷重を付与する圧下シリンダを操作側、駆動側に各々１個、下インナーハウジングとアウターハウジング間に配置したもので、上下インナーハウジング剛性比を横軸、幅比を縦軸にとったグラフである。インナーハウジング高さは上下ともｈｔ＝ｈｂと同一である。計算は図１２での算出と同様の手法に基づいている。
【００６６】
図１５から明らかなように、上下インナーハウジング幅比Ｗｔ／Ｗｂを０．７８〜０．９４にすることにより上下インナーハウジング剛性比Ｋｔ／Ｋｂを１．０２〜１．１８程度とすることができ、限られたミル設置スペースの中で最適なハウジングプロポーションの決定が可能となる。
【００６７】
なお、以上の実施の形態では、上インナーハウジングの上側をアウターハウジングに支持する上側支持手段をパスライン調整装置のロッカープレートで構成し、下インナーハウジングの下側をアウターハウジングに支持する下側支持手段を圧下シリンダのロッカープレートで構成したが、逆に、上側支持手段を圧下シリンダのロッカープレートで構成し、下側支持手段をパスライン調整装置のロッカープレートで構成してもよく、この場合も同様の効果が得られる。
【００６８】
また、以上の実施の形態は２０段圧延機について説明したが、１２段圧延機に対しても同様に本発明を適用し、同様の効果が得られる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば、分割ハウジング型多段圧延機において、ミル剛性の低下を極力抑え、板厚制御能力に優れた安定した圧延を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるクラスター式多段圧延機の正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】２０段圧延機におけるバッキングベアリングの負荷配分の１例を示す図である。
【図４】分割ハウジング型２０段圧延機の上インナーハウジングの変形（口開き）を示す図である。
【図５】従来型の分割ハウジング型多段式圧延機の上インナーハウジングを簡略化して示したモデル図である。
【図６】本発明に係るインナーハウジングのモデル図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態によるクラスター式多段圧延機の正面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態によるクラスター式多段圧延機の正面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線断面図である。
【図１１】第２の実施の形態に係わる圧延機のインナーハウジングのモデル図である。
【図１２】上下インナーハウジング剛性比と上下インナーハウジング高さ比との関係を示すグラフである。
【図１３】上下インナーハウジング剛性比と上下合計インナーハウジング剛性特性との関係を示すグラフである。
【図１４】上下インナーハウジング高さ比と上下合計インナーハウジング剛性特性との関係を示すグラフである。
【図１５】上下インナーハウジング剛性比と上下インナーハウジング幅比との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 作業ロール
２ 第１中間ロール
３ 第２中間ロール
４ バッキングベアリング
５ 上ロール群
６ 下ロール群
８，８Ａ，８Ｂ 上インナーハウジング
９，９Ａ，９Ｂ 下インナーハウジング
１０，１１ アウターハウジング
１５，１６ パスライン調整装置
１７，１８，２０ 圧下シリンダ
Claims (6)
- パスラインより上方に配置されたロール群を収納する上インナーハウジングと、パスラインより下方に配置されたロール群を収納する下インナーハウジングと、前記上下インナーハウジングを収納する操作側及び駆動側のアウターハウジングとを備えたクラスター式多段圧延機において、
前記上インナーハウジングの上側と前記操作側、駆動側の各アウターハウジングとの間に、前記上インナーハウジングの上側の操作側、駆動側各々を前記各アウターハウジングに対しパス方向の前後２点で支持する上側支持手段を配置し、前記下インナーハウジングの下側と前記操作側、駆動側の各アウターハウジングとの間に、前記下インナーハウジングの下側の操作側、駆動側各々を前記各アウターハウジングに対しパス方向の前後２点で支持する下側支持手段を配置し、
前記上側支持手段及び下側支持手段の一方を、前記上インナーハウジング及び下インナーハウジングの対応するものを前記パス方向の前後２点で垂直方向に支持する２個のパスライン調整装置のロッカープレートで構成し、
前記上側支持手段及び下側支持手段の他方を、前記上インナーハウジング及び下インナーハウジングの対応するものを前記パス方向の前後２点で垂直方向に支持する２個の圧下シリンダのロッカープレートで構成したことを特徴とするクラスター式多段圧延機。 - パスラインより上方に配置されたロール群を収納する上インナーハウジングと、パスラインより下方に配置されたロール群を収納する下インナーハウジングと、前記上下インナーハウジングを収納する操作側及び駆動側のアウターハウジングとを備えたクラスター式多段圧延機において、
前記上インナーハウジングの上側と前記操作側、駆動側の各アウターハウジングとの間に、前記上インナーハウジングの上側の操作側、駆動側各々を前記各アウターハウジングに対しパス方向の前後２点で支持する上側支持手段を配置し、前記下インナーハウジングの下側と前記操作側、駆動側の各アウターハウジングとの間に、前記下インナーハウジングの下側の操作側、駆動側各々を前記各アウターハウジングに対しパス方向の中央１点で支持する下側支持手段を配置し、前記上下インナーハウジング間の縦方向剛性比を上インナーハウジング剛性／下インナーハウジング剛性とすると、その値が１．０２〜１．１８となるようなハウジングプロポーションとしたことを特徴とするクラスター式多段圧延機。 - パスラインより上方に配置されたロール群を収納する上インナーハウジングと、パスラインより下方に配置されたロール群を収納する下インナーハウジングと、前記上下インナーハウジングを収納する操作側及び駆動側のアウターハウジングとを備えたクラスター式多段圧延機において、
前記上インナーハウジングの上側と前記操作側、駆動側の各アウターハウジングとの間に、前記上インナーハウジングの上側の操作側、駆動側各々を前記各アウターハウジングに対しパス方向の前後２点で支持する上側支持手段を配置し、前記下インナーハウジングの下側と前記操作側、駆動側の各アウターハウジングとの間に、前記下インナーハウジングの下側の操作側、駆動側各々を前記各アウターハウジングに対しパス方向の中央１点で支持する下側支持手段を配置し、前記下インナーハウジングの高さを前記上インナーハウジングの高さよりも高くしたことを特徴とするクラスター式多段圧延機。 - 請求項３記載のクラスター式多段圧延機において、前記上下インナーハウジングの高さ比が０．７２〜０．９８であることを特徴とするクラスター式多段圧延機。
- パスラインより上方に配置されたロール群を収納する上インナーハウジングと、パスラインより下方に配置されたロール群を収納する下インナーハウジングと、前記上下インナーハウジングを収納する操作側及び駆動側のアウターハウジングとを備えたクラスター式多段圧延機において、
前記上インナーハウジングの上側と前記操作側、駆動側の各アウターハウジングとの間に、前記上インナーハウジングの上側の操作側、駆動側各々を前記各アウターハウジングに対しパス方向の前後２点で支持する上側支持手段を配置し、前記下インナーハウジングの下側と前記操作側、駆動側の各アウターハウジングとの間に、前記下インナーハウジングの下側の操作側、駆動側各々を前記各アウターハウジングに対しパス方向の中央１点で支持する下側支持手段を配置し、前記下インナーハウジングのパス方向の幅を前記上インナーハウジングの幅よりも広くしたことを特徴とするクラスター式多段圧延機。 - 請求項５記載のクラスター式多段圧延機において、前記上下インナーハウジングの幅比が０．７８〜０．９４であることを特徴とするクラスター式多段圧延機。
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