JP4159456B2 - 形状制御性及び通板性に優れた板圧延機 - Google Patents

Description

本発明は、熱間圧延鋼板或いは冷間圧延鋼板などの帯状薄鋼板または厚鋼板を圧延するための圧延機に関し、特に、形状制御性、通板性に優れた板圧延機に関する。

熱間圧延鋼板、冷間圧延鋼板などの帯状鋼板は、加熱された鋼片を粗圧延機で粗圧延した後、４−Ｈｉ或いは６−Ｈｉ以上の多段ロールを有する仕上圧延機を圧延方向に複数台配列したタンデム仕上圧延機列によって圧延して製造されており、多段の仕上圧延機は、上下１対のワークロールとこれを補強する上下のバックアップロールを有する４−Ｈｉ、或いはワークロールとバックアップロールとの間にさらに中間ロールを配した６−Ｈｉの圧延機が用いられている。

圧延機の前面および後面にはテーブルローラーが配置されており、前面のテーブルローラー上を搬送された圧延材は、ワークロールに噛み込まれて、所定の板厚に圧下され、後面のテーブルローラーにより搬出される。

このとき、前後のテーブルローラー上面と圧延機下ワークロールの上面は、通常、パスラインが同一レベルとなるように調整されており、一定の板厚範囲内では、圧延材の上下面はほぼ同一タイミングでワークロールに噛み込まれ、均一な圧下を受けて問題のない形状を得ることができる。

しかしながら、圧延機に供される圧延材の板厚は広範囲にわたることは避けられず、例えば圧延材の板厚が大きく変動した場合は、噛み込み位置が圧延材の上下面で異なり、上下で均一な圧下が受けられず、上反りあるいは下反り、波などの形状不良が発生するという問題がある。また、上記のような噛み込み位置の上下の偏差により、圧延機にかかる衝撃や圧延負荷動力も大きく変動する。

このような形状不良の発生や、衝撃や圧延負荷の変動は、製品品質を損なうばかりか、高速化している圧延において円滑な操業を妨げるものとなっている。

このため圧延製品の品質、および安定性した圧延操業を確保し、生産性を向上させる観点から改善が求められている。

圧延作業における製品の形状を制御する方法として、特許文献１には、３分割以上に分割したバックアップロールによってワークロールを支持する板圧延機において、圧延機の入側及び出側に鋼板に張力を付与する張力付加装置を設けた板圧延機が提案されている。これは、張力付与装置、例えば、ピンチロール、電磁ブレーキ、テンションパッドなど、と圧延ロール(ワークロール)との間で、圧延材に張力を付与して形状を制御するものであり、張力付与装置は圧延ロールの近傍に設けることが好ましいことが提案されている。

また、特許文献２には、形鋼圧延機の入側及び出側の搬送テーブルのローラー間に、ローラーを有する昇降可能な昇降テーブルを配設し、この昇降テーブルを圧延素材のフランジ幅に対応して適宜昇降させるパスライン調整装置を設けることにより、精度の良い形鋼が製造することが提案されている。

ところで、圧延材の端部は、ピンチロールを出てワークロールに噛み込まれるまでは張力が付与されず自由端となるため形状が不安定となる。これを抑制するには、ピンチロールとワークロールとの距離を極力小さくすることが必要である。しかしながら、特許文献１の方法のようにピンチロールとワークロールとの間で十分な張力を付与するには、ピンチロールに十分な剛性が備えられていなければならず、従ってピンチロールは大径のロールとならざるを得ない。大径のピンチロールでは、圧延機のハウジングに近接して設けることは困難であり、従ってピンチロールによる張力の付与には限界がある。また、張力付与装置として例示されているピンチロールは、上ロールが昇降することが示されているのみで、下ロールを昇降させることについては記載されておらず、パスライン調整することは示唆されていない。

また、特許文献２の方法では、昇降テーブルの昇降によりロール面の高さは変更できるが、材料を上方からクランプする構造ではないので、圧延材の噛み込み角度を調整することはできず、圧延材の形状制御には限界がある。

特開２０００−１６７６０４号公報 特開平８−３９１２４号公報

本発明は、上記のような問題点に鑑み、圧延機における圧延材のワークロール入側での進入角度（噛み込み角度）および出側での払い出し角度（噛み出し角度）を、広範囲に制御することを可能し、鋼板の形状を改善すると共に、通板性を向上させることができる板圧延機を提供することを課題とする。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その要旨とするところは以下のとおりである。

（１）上下にワークロールを備えて鋼板を圧延する圧延機であって、前記圧延機の入側及び出側に、形状制御に所要の張力を付与可能な上下一対のロールからなる大径ピンチロールを前記ワークロールに近接して配設し、さらに、該大径ピンチロールと前記ワークロールとの間に、無拘束距離を短縮可能な、前記ピンチロールより小径の上下一対のロールからなるガイドロールを配設したことを特徴とする、形状制御性及び通板性に優れた板圧延機。

（２）前記ガイドロール及びピンチロールの少なくとも一方において、ローラーテーブルとワークロールの上面がなす基準ラインから圧延材のパスラインの高さを上下に調整できるように、下ロールが、昇降可能に設けられていることを特徴とする（１）記載の形状制御性及び通板性に優れた板圧延機。

本発明によれば、圧延機の入側及び出側に上下１対のロールからなるガイドロールとピンチロールの双方を備えているので、これにより鋼板に張力を付与することができ形状制御性を向上させることができる。また、ガイドロールとピンチロールの双方を備えることにより、ガイドロールの径を小径とすることができるので、ガイドロールを圧延機により近接して設置することができる。そのため、圧延材の端部が無拘束（フリー）の状態となる距離を短くできるので、圧延時における形状の安定性が向上すると共に、得られた鋼板の形状品質が良好となる。

また、上下１対のロールからなるガイドロール及びピンチロールの、下ロールが昇降可能であるので、鋼板を上下方向からクランプした状態で昇降可能であり、パスラインが自在に調整可能である。圧延の際、鋼板のワークロールに対する進入角度、払い出し角度を自由に調整できる。従って、鋼板の形状を改善すると共に、通板性を向上させることができる。

以下、本発明を実施例の図面により具体的に説明する。

図１は、本発明の圧延機の主要なロールの基本配列を説明する図である。圧延機の上下のワークロール１ｕ、１ｌの入側、出側に近接して上下のガイドロール２ｕ、２ｌ、２ｕ’、２ｌ’および、このガイドロールに近接して上下のピンチロール３ｕ、３ｌ、３ｕ’、３ｌ’が配置されている。そして、ガイドロールは、その径がピンチロールの径より小さく、例えば、１／２〜１／３に形成されている。すなわち、このようにガイドロールとピンチロールの両者を設けることによって、ガイドロールの径を小径とすることができ、ガイドロールを圧延機に極めて近接して設置することができる。そのため、圧延端が無拘束（フリー）の状態となる距離を短くできることで、圧延時における通板の安定性が向上すると共に、得られた鋼板の形状品質が良好となる。なお、上側のガイドロール及び／又はピンチロールは、下側のガイドロール及び／又はピンチロールとの間で圧延材を密着して通板できるように、昇降可能に設けられている。

次に、図２は、本発明の圧延機の他の実施例における主要なロールの基本配列の例を説明する図である。この例においては図１と同様に、圧延機の上下のワークロール１ｕ、１ｌの入側および出側に近接して、上下のガイドロール２ｕ、２ｌ、２ｕ’、２ｌ’および、このガイドロールに近接して上下のピンチロール３ｕ、３ｌ、３ｕ’、３ｌ’が配置されている。

そしてさらに、下側のガイドロール２ｌ，２ｌ’及び／又はピンチロール３ｌ，３ｌ’が、昇降可能に設けられている。すなわち、上述のように、上ガイドロール２ｕ、ピンチロール３ｕは昇降可能となっているので、図２の例では、上下ロールとも昇降可能となっている。従って、下ワークロール１ｌの高さを基準として、入側及び出側の下ガイドロール２ｌ、２ｌ’、下ピンチロール３ｌ，３ｌ’の高さを調整することができる。これによって圧延材のパスライン５の高さを調整することが可能となる。

すなわち、上ガイドロール２ｕ、２ｕ’、上ピンチロール３ｕ，３ｕ’は、各々下ガイドロール２ｌ、２ｌ’、下ピンチロール３ｌ，３ｌ’と協働して圧延材を挟持し、下ガイドロール２ｌ、２ｌ’及び／又は下ピンチロール３ｌ、３ｌ’の高さを変えることによって、パスラインを変えて圧延することができる。

図３は、下ガイドロール２ｌ及び／又は、ピンチロール３ｌの高さを変更してパスラインを調整する例を模式的に示したものである。なお、この図３は、圧延機入側のロールを示しているが、圧延機の出側のロールにおいても同様であるので出側についての説明を省略する。また、入側ピンチロールの上流側、及び出側ピンチロールの下流側には、通常、多数のテーブルローラーが配列されたローラーテーブル３６が配置されている。

図３（ａ）は、下ガイドロール２ｌ、および下ピンチロール３ｌの高さ位置を基準ライン（ローラーテーブル、ピンチロール、ガイドロール、ワークロールの上面がほぼ同じ高さに配置された場合の高さ）５より下げ、下ガイドロール２ｌ、下ピンチロール３ｌ及びワークロール１ｌの上面を結ぶ線、すなわち、パスラインが直線的になるように配置した例である。これは、圧延板Ｓのワークロール１に対する進入角度／払出角度を一定に確実に制御することができ、例えば、比較的厚手の圧延材を圧延する際に好適である。また、図３（ｂ）、図３（ｃ）は、パスラインが一部凹状になるように調整されたインターメッシュ配置の例であり、これらは、いずれも薄手の鋼板を圧延する際に好適である。

図３（ｂ）は、下ピンチロール３ｌが基準ライン５より下降した配置であり、圧延板のワ−クロールに対する進入角度／払出角度を９０°に確保しつつ、形状調整することが可能である。図３（ｃ）は、下ガイドロールが基準ライン５より下降した配置であり、圧延板の進入角度／払出角度を制御しながら形状を調整しつつ、次テーブル間とのパスライン高さを調整でき、通板性を改善することが可能である。

このように下ワークロールの高さ及び／又は圧延機の入側、出側に設けられているテーブルローラーの高さを基準として、圧延機入側、出側の下ガイドロール、下ピンチロールの高さを調整して、パスラインを自在に制御することにより、反りなどの板の形状制御及び板の姿勢制御が可能であり、板の形状、通板性を改善することができる。

次に、本発明の圧延機を実施例の図面に基づいて説明する。

図４は、本発明の圧延機の一実施例の構成を示す図であり、圧延機の幅方向中心において幅方向に垂直な面で切断した状態を示す斜視図である。

また、図５は、図４におけるガイドロールの設置状況を示す斜視図である。

なお、以下の説明においては、圧延における圧延材Ｓは、図４に示すように、圧延機の左から右に移動するものとし、この移動方向を圧延方向とする。従って、圧延機の左方が入側、右方が出側とする。また、圧延方向に垂直な面内の水平方向を、ロール軸方向或いは圧延機幅方向とし、一方を駆動側（ＤＳ）、他方を作業側（ＷＳ）とする。

図４は、圧延機の幅方向中心において、圧延機を圧延方向に平行な垂直面で切断し、作業側から駆動側を見た状態を示す斜視図である。作業側の構造は通常、前記垂直面に対して面対象となっており。図４において駆動側（ＤＳ）の構成を主に説明するが、特に断りのない限り、各部は、作業側にも面対称に構成されているものとして説明を省略する。

圧延機６は、４つのハウジングポスト８とこのポスト間を一体に連結するミルフレーム７とから構成されるハウジングと、このハウジング内の上部に主圧下装置９を介して上下に移動可能に装着された上インナーハウジング１０と、このハウジングの下部に設けられたハウジングベース１１を有し、上部のインナーハウジング１０に上架台１２を介して支持された上分割バックアップロール４ｕと、下部のハウジングベース１１に下架台１３を介して支持された下分割バックアップロール４ｌと、上分割バックアップロール４ｕに組み込まれた上ワークロール１ｕと、下分割バックアップロール４ｌに組み込まれた下ワークロール１ｌとから基本的に構成されている。上下のワークロール１ｕ，１ｌは、圧延機の駆動側（ＤＳ）においてスピンドル（図示せず）を介して駆動装置（図示せず）に連結されている。

さらに、圧延機の入側および出側に、ワークロールに近い方から順に、上下のガイドロール２ｕ、２ｌ、２’ｕ、２’ｌ、およびピンチロール３ｕ、３ｌ、３’ｕ、３’ｌが設けられている。

本発明において、上記のガイドロール２ｕ、２ｌ、２ｕ’、２ｌ’、ピンチロール３ｕ、３ｌ、３ｕ’、３ｌ’は、圧延方向に垂直な面に対してほぼ対称となるように圧延機の入側と出側に設けられているので、以下の説明では、入側を主に説明するが、出側もこれと同様に構成されているものとして説明を省略する。

まず、上下のガイドロール２ｕ，２ｌについて説明する。図５に示すように、上ガイドロール２ｕは、ハウジングの幅方向両側のハウジングポスト８、８に設けられた上ガイドロール昇降シリンダー１４，１４により、昇降可能に支持され、かつハウジングポスト８，８の間を幅方向に伸びる上ガイドロール支持フレーム１５に、上ガイドロール支持架台１６を介して支持されている。一方、下ガイドロール２ｌは、上記ハウジングポスト８、８間を幅方向に延びる下ガイドロール支持フレーム１７に、上ガイドロール支持架台１８を介して支持されている。

そして、下ガイドロール支持フレーム１７は、ハウジングベース１１の幅方向の少なくとも２カ所（駆動側及び作業側）に固定された支持部材１９、１９上にそれぞれ設けられた昇降装置を介して、昇降可能に支持されている。図５の例では、この昇降装置は、ウオームジャッキ２０，２０で構成されており、それぞれのウオームジャッキ２０、２０は、ウオーム連結軸２１により連結されている。このウオーム連結軸２１は、下ガイドロール昇降用モーター（ウォーム駆動用モーター）２２に連結されている。下ガイドロール昇降用モーター２２を回転させることにより、ウォームジャッキが昇降し、ロール軸方向（幅方向）の駆動側、作業側が同調して下ガイドロールの高さ調整可能となっている。

なお、昇降装置は、ウオームジャッキに限ることなく、ウエッジ機構などその他の方式を採用することが出来る。

また、支持部材１９には、下ガイドロール２ｌの高さを検出するためのガイドロール高さ検出器２３が設けられている。

次に、ピンチロールについて説明する。

図４に示すように、ハウジングポスト８の圧延方向上流側（出側の場合は圧延方向下流側）にはサブポスト２４を設けると共に、ハウジングポストの高さの途中から前記サブポスト２４の位置まで延長してサブフレーム２５が設けられている。そして、上ピンチロール３ｕは、サブフレーム２５の上部に設けられた上ピンチロール昇降シリンダー２６によってハウジングポスト８とサブポスト２４間を昇降可能に設けられた上ピンチロールチョック２７により、昇降可能に支持されている。

一方、下ピンチロール３ｌは、上ピンチロール３ｕと同様に、サブポスト２４とハウジングポスト８間において、下ピンチロールチョック２８により昇降可能に支持されている。この下ピンチロールチョック２８は、ウエッジ機構を介してハウジングベース２９支持されている。すなわち、図６に示すように、下ピンチロールチョック２８の下部には、ウエッジ部材３０と対向するスライド面に摺動部材３２を備えたスライド部材３１が設けられており、一方、スライド部材３１とハウジングベース２９の上面との間に、ウエッジ部材３０が設けられている。なお、ウエッジ部材３０のハウジングベース２９と対向するスライド面には摺動部材３３が設けられている。図７に示すように、ピンチロールのロールの軸方向両側（駆動側、作業側）のウエッジ部材３０，３０は、ウエッジ駆動連結軸３４により連結され、駆動連結軸３４の一端にはウエッジ駆動用モーター３５が設けられている。

ウエッジ駆動用モーター３５を回転させることにより、ウエッジ部材３０、３０がロール軸方向に移動し、楔作用により下ピンチロールチョック２８が昇降する。これにより、ロール軸方向の駆動側、作業側が同調して高さ調整可能となっている。

また、下ピンチロールのチョックには、下ピンチロール３ｌの高さを検出するためのピンチロール高さ検出器（図示せず）が設けられている。

なお、上述のように、ハウジングポスト、サブポスト、下ピンチロールチョック、ハウジングベースなどは、作業側にも駆動側と同様の構成で対称に設けられており、ウエッジも同様に設けられていることは言うまでもない。

上述のように、ピンチロール、ガイドロールの下ロールは、ウォーム機構、ウエッジ機構など昇降機能を有する装置を採用できるが、高精度に高さ位置を調整、設定する場合は、図６、図７のようなウエッジ機構のような高さ調整機構を用いることが好ましい。

なお、この高さ方向の調整、設定に際しては、ロールの軸方向（幅方向）に関しても上述のように、前記の高さ調整機構に同調して調整することが重要であることは言うまでもない。

また、ピンチロール、ガイドロールの下ロール２ｌ，３ｌは、それぞれのロールの上面の高さ、すなわち、パスライン高さを検出するとともに、下ロールの所要の高さを演算し、必要により表示する演算表示装置を設けることが好ましい。

また、上ピンチロール２ｕ、上ガイドロール３ｕの昇降シリンダー１４，２６は、それぞれ対応する下ロール２ｌ，３ｌの高さ位置の変動高さに対応して、所要の圧下位置を確保し、圧延材を圧下できるような昇降シリンダーのストロークを備えると共に、所定の位置において圧延材に所定の圧下力を作用させ得るような圧下力を備えるようにすることは言うまでもない。

なお、下ピンチロールの高さを変更するに際して、ピンチロールと隣接した既設のローラーテーブル３６のロール高さと下ピンチロール３ｌのロール高さとの差が余り大きくなると、通板性が阻害されたり、鋼板に疵が入ったり、また、ピンチロールのピンチ力を大きくする必要が生じたりするので、下ピンチロールの高さは、これらを考慮した所望の範囲となるように調整することが好ましい。

さらに好ましくは、ピンチロールと隣接するローラーテーブルのロールも高さ変更可能とする。

ここで、図４、図５で説明した実施例では、ガイドロールおよびピンチロールの下ロールを、いずれも昇降可能に設けた圧延機の例を説明したが、ガイドロールとピンチロールの下ロールを固定とし、上ロールのみを昇降可能とした構成の圧延機も本発明の圧延機である。すなわち、図４において、ガイドロール、ピンチロールの下ロール２ｌ，３ｌを、昇降装置を介さず、固定支持するようにしたものである。

例えば、下ガイドロール２ｌの場合は、支持部材１９に下ロール支持フレーム１７を設けてこれを支持し、下ピンチロール３ｌの場合は、下ピンチロールチョック３ｌをハウジングベース２９に支持固定するようにして構成することができる。

この圧延機の場合も、上述のように、形状制御、通板性を向上させることができる。

なお、上記実施例では、バックアップロールを分割バックアップロールとして説明したが、これに限定されるものではなく、一体型のバックアップロールでもよい。

また、図２には示していないが、下ワークロール１ｌについても、必要に応じて昇降可能とすれば、本発明をさらに広範囲に利用できて好ましいことは言うまでもない。

本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない他の例も本発明に含まれる。

本発明によれば、圧延機の入側及び出側に上下１対のロールからなるガイドロールとピンチロールの双方を備えているので、圧延時における通板の安定性が向上すると共に、得られた鋼板の形状品質が良好となる。

また、上下１対のロールからなるガイドロール及びピンチロールの、下ロールが昇降可能であるので、鋼板を上下方向からクランプした状態で昇降可能であり、パスラインが自在に調整可能である。圧延の際、鋼板のワークロールに対する進入角度、払い出し角度を自由に調整できる。従って、鋼板の形状を改善すると共に、通板性を向上させることができる。

従って、形状の優れた鋼板を効率的に得ることができる。

本発明の圧延機の主要なロールの基本配列を説明する図である。 本発明の圧延機の主要なロールの基本配列の他の例を説明する図である。 本発明の圧延機におけるパスライン調整のロール位置の例を説明する図であり、（ａ）は直線配置、（ｂ）はインターメッシュ配置、（ｃ）はインターメッシュ配置の他の例を示す。 本発明の圧延機の一実施例の構成を示す断面斜視図である。 図４におけるガイドロールの設置状況を示す正面斜視図である。 本発明の圧延機における昇降装置（ウエッジ機構）の構成概要を示す模式図である。 本発明の圧延機における昇降装置（ウエッジ機構）の作動を説明する模式図である。

符号の説明

１…ワークロール
１ｕ…上ワークロール
１ｌ…下ワークロール
２…ガイドロール
２ｕ、２ｕ’…上ガイドロール
２ｌ、２ｌ’…下ガイドロール
３…ピンチロール
３ｕ，３ｕ’…上ピンチロール
３ｌ，３ｌ’…下ピンチロール
４ｕ…上分割バックアップロール
４ｌ…下分割バックアップロール
５…基準ライン
６…圧延機
７…ミルフレーム
８…ハウジングポスト
９…主圧下装置
１０…インナーハウジング
１１…ハウジングベース
１２…上架台
１３…下架台
１４…ガイドロール昇降シリンダー
１５…上ガイドロール支持フレーム
１６…上ガイドロール支持架台
１７…下ガイドロール支持フレーム
１８…下ガイドロール支持架台
１９…支持部材
２０…ウォームジャッキ
２１…ウォーム連結軸
２２…下ガイドロール昇降用モーター（ウォーム駆動用モーター）
２３…ガイドロール高さ検出器
２４…サブポスト
２５…サブフレーム
２６…上ピンチロール昇降シリンダー
２７…上ピンチロールチョック
２８…下ピンチロールチョック
２９…ハウジングベース
３０…ウエッジ部材
３１…スライド部材
３２…摺動部材
３３…摺動部材
３４…ウエッジ駆動連結軸
３５…ウエッジ駆動用モーター
３６…ローラーテーブル
Ｓ…圧延材

Claims (2)

1. 上下にワークロールを備えて鋼板を圧延する圧延機であって、前記圧延機の入側及び出側に、形状制御に所要の張力を付与可能な上下一対のロールからなる大径ピンチロールを前記ワークロールに近接して配設し、さらに、該大径ピンチロールと前記ワークロールとの間に、無拘束距離を短縮可能な、前記ピンチロールより小径の上下一対のロールからなるガイドロールを配設したことを特徴とする、形状制御性及び通板性に優れた板圧延機。
2. 前記ガイドロール及びピンチロールの少なくとも一方において、ローラーテーブルとワークロールの上面がなす基準ラインから圧延材のパスラインの高さを上下に調整できるように、下ロールが、昇降可能に設けられていることを特徴とする、請求項１記載の形状制御性及び通板性に優れた板圧延機。

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