JP4333231B2 - 圧延機および圧延方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被圧延材の板形状や板クラウンを制御可能な圧延機に関し、特に、被圧延材の板幅方向板厚偏差を改善可能でかつロール間スキューを防止可能な圧延機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被圧延材の板形状や板クラウンを制御可能な圧延機として、例えば、ロール軸芯方向にＳ字状のロールプロフィルを有するワークロールを被圧延材を挟んで上下に、ロールプロフィルが圧延機中心に対して点対称となるように配置した圧延機（いわゆるＣＶＣ圧延機）が知られている。
【０００３】
ＣＶＣ圧延機は、図５に示すように、上、下のワークロール１０１Ｕ、１０１Ｌをロール軸芯方向に互いに逆向きにシフトすることにより被圧延材Ｓの板幅方向板厚偏差を大幅に改善できる。なお、図５は、ＣＶＣ圧延機における被圧延材の板幅方向板厚偏差制御原理を説明する模式図であり、図５（ａ）、（ｂ）は、シフト前後のワークロール間のロールギャップ分布を模式的に示す。符号１０３は、シフト方向を示し、ＣＶＣ圧延機では、図５（ａ）に示す矢印１０３と逆方向にも移動可能とされている。また図５（ｃ）は、上ワークロール１０１Ｕのロールプロフィルの座標を模式的に示す図であり、図５（ｄ）は、最高次の次数が３次以上である高次関数のロールプロフィルを例示したグラフである。
【０００４】
なお、符号Ｐはロール胴中央を示し、Ｒ（ξ）はロール胴中央Ｐからのロール軸芯方向距離ξにおけるロール半径を示す。また、符号１００は、圧延機中心を通る垂線を示し、Ｌは、ワークロールのロール胴長を示す。
【０００５】
ここで、符号１０２Ｕ、１０２Ｌは、上、下のワークロール１０１Ｕ、１０１Ｌと接触する上、下のバックアップロールであり、上、下のバックアップロール１０２Ｕ、１０２Ｌは、ロール胴中央に対して対称なロールプロフィルを有し、接触ロールとされている。
【０００６】
このようなロール胴中央に対して非対称なロールプロフィルを有するロールと、ロール胴中央に対して対称なロールプロフィルを有する接触ロールが配置された圧延機では、圧延時にロール間接触部における、操作側と駆動側のロール径差分布に起因してロール軸芯方向位置で周速度差が生じ、係る周速度差に起因する摩擦力Ｆがロール間に働き、図６に示すようなスキューが発生しやすい。
【０００７】
図６には、上バックアップロール１０２Ｕと上ワークロール１０１Ｕ間のスキュー状態を示したが、下バックアップロール１０２Ｌと下ワークロール１０１Ｌ間にもスキューが生じる。このようなスキューは、圧延時にロールチョックとハウジングポスト間に圧延方向ガタがあるために生じる。
【０００８】
圧延中に常時、ロール間にスキューが生じた場合には、スラスト力がロールからロールチョック内のロールベアリングに作用することになり、ロールベアリングが損傷を受けやすくなる。また、圧延方向ガタによりロール間のスキュー状態も不安定であるから、被圧延材の通板性が悪化し、被圧延材の絞りの発生するという問題がある。
【０００９】
そこで、ワークロールに付与するロールプロフィルを最適化した圧延機が提案されている（特許文献１）。
【００１０】
この特許文献１（特許第３０５３３１３号）に提案されている圧延機は、図５（ｄ）に示すロールプロフィルをワークロールに有し、最高時の項が３次以上である多項式関数で表されるロール半径Ｒ（ξ）と、ロール軸芯方向距離ξとの積をワークロールと、これに接触している接触ロールとのロール軸芯方向接触域全長に渡って積分したときの積分値が０となるように上下ロールのプロフィルが決定されている。
【００１１】
また、被圧延材の板幅方向板厚偏差を改善できる圧延機として、前段２〜３スタンドがロール胴長を一周期とする正弦波あるいはこれに相当する高次曲線であるロールプロフィルをワークロールに有するＣＶＣ圧延機とされ、後段の４〜５スタンドがワークロールとロール軸芯方向にシフト可能な中間ロールとバックアップロールおよびワークロールベンディング機能を具備した圧延機（以下、６重圧延機ともいう）とされた仕上げ圧延機列が開示されている（特許文献２）。
【００１２】
【特許文献１】
特許第３０５３３１３号
【特許文献２】
特開平１−２８４４１７号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に提案されている圧延機は、あるワークロールシフト位置で、ある圧延荷重あるワークロールベンダーのベンダー力が作用している圧延状態でロールプロフィルを最適化しているため、この圧延状態から外れた場合、圧延機中心を通る垂線周りのモーメントが発生し、ワークロールとバックアップロール間でスキューが発生してしまう問題があった。
【００１４】
また、特許文献２に記載された４段のＣＶＣ圧延機および６重圧延機においては、ロールチョックとハウジング間の機械的なガタを吸収するガタ吸収機構の構造やその設置箇所が不明であるために、ロール間のスキューを防止した圧延機を実現することが困難であるという問題があった。
【００１５】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消することにあり、被圧延材の板幅方向板厚偏差を改善可能でかつロール間スキューを防止可能な圧延機およびそれを用いた圧延方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、被圧延材の板幅方向板厚偏差を改善可能でかつロール間スキューを防止可能な圧延機について鋭意検討し、ロールチョックとハウジング間に存在する隙間はロール交換を容易に行うため所定だけ必要であることから、ロールチョックとハウジング間に存在する隙間をなくすのではなく、圧延時にロールチョックとハウジング間に存在する圧延方向ガタをガタ吸収装置によりなくす圧延機を実現した。
【００１７】
本発明は、以下のとおりである。
１． ロール胴中央に対して非対称なロールプロフィルを有するロールが被圧延材を挟んで上下に、ロールプロフィルが圧延機中心に対して点対称となるように配置され、該ロールと接触するように、ロール胴中央に対して対称なロールプロフィルを有する接触ロールがそれぞれ配置され、さらに少なくともワークロールベンダーを備えた圧延機であって、前記接触ロールに対して前記非対称なロールプロフィルを有するロールがオフセットされて配置され、かつ各ロールがオフセット分力により加勢される方向に各ロールの操作側と駆動側のロールチョックを押し付けて、ロールチョックとハウジング間に存在する圧延方向ガタをなくすガタ吸収装置が操作側と駆動側に設置され、さらに前記ガタ吸収装置の操作側と駆動側のロールチョックに対する押付力が油圧制御装置により可変とされているとともに、操作側と駆動側で別々に設定可能とされていることを特徴とする圧延機。
２． 前記接触ロールをバックアップロールとすることを特徴とする上記１．に記載の圧延機。
３． 操作側のワークロールチョック用ガタ吸収装置、及び駆動側のワークロールチョック用ガタ吸収装置は、入側ハウジングポストと各ワークロールチョック間に設置されていることを特徴とする上記１．または２．に記載の圧延機。
４． ロール胴中央に対して非対称なロールプロフィルを有するロールが被圧延材を挟んで上下に、ロールプロフィルが圧延機中心に対して点対称となるように配置され、該ロールと接触するように、ロール胴中央に対して対称なロールプロフィルを有する接触ロールがそれぞれ配置され、さらに少なくともワークロールベンダーを備えた圧延機を用い、前記被圧延材を圧延するに際し、前記接触ロールに対して前記非対称なロールプロフィルを有するロールをオフセットして配置し、かつ各ロールがオフセット分力により加勢される方向に各ロールの操作側と駆動側のロールチョックを押し付けて、ロールチョックとハウジング間に存在する圧延方向ガタをなくすガタ吸収装置を操作側と駆動側に設置した後、前記ガタ吸収装置の操作側と駆動側のロールチョックに対する押付力を油圧制御装置により変更するとともに、操作側と駆動側で別々に設定してから該ガタ吸収装置を使用して、各ロールを回転自在に支承する操作側と駆動側のロールチョックを、各ロールがオフセット分力により加勢される方向に押し付けて、前記ワークロールベンダーのベンダー力を調整しつつ圧延することを特徴とする圧延方法。
５． 前記接触ロールをバックアップロールとすることを特徴とする上記４．に記載の圧延方法。
【００２０】
【発明の実施の形態】
先ず、本発明の実施の形態に係る圧延機について図１、図２および図３を用いて説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態に係る４段圧延機の構成を示す模式図である。図２は、図１に示す４段圧延機に設置したガタ吸収装置の構造を模式的に示す横断面図であり、また、図３は、図１に示す４段圧延機の作用を説明する模式図である。なお、本発明は４段圧延機に限定されるものではなく、６段以上の圧延機にも適用できる。
【００２２】
図１、２で圧延機中心９９より右方を入側、圧延機中心９９より左方を出側とし、図３（ｃ）に示すように金属板を被圧延材Ｓとして一方向に圧延するとして説明する。なお、図１は、ハウジング５にロールを組み込んだ圧延前におけるガタ吸収装置不使用時の状態を示す図であり、一方、図３（ｃ）は、ガタ吸収装置使用時における圧延状態を模式的に示す横断面図である。
【００２３】
図２、３中、符号９８は、圧延機を入側と出側に区分する、被圧延材Ｓの圧延方向に対して直角な境界を示す。
【００２４】
ここで、実施の形態に係る圧延機は、図１に示すように、上、下のワークロール１Ｕ、１Ｌがそれぞれ上、下のバックアップロール２Ｕ、２Ｌに対して出側にオフセットされて配置され、ワークロールベンダー２１を備えた４段圧延機である。上、下のワークロール１Ｕ、１Ｌが操作側と駆動側で異なるロールプロフィルを有し、上、下のバックアップロール２Ｕ、２Ｌは、ロール胴中央に対して対称なロールプロフィルを有する。例えば、上、下のバックアップロール２Ｕ、２Ｌのロールプロフィルは、ロール軸芯方向に径差分布のないフラットとされている。
【００２５】
上、下のワークロール１Ｕ、１Ｌのロールプロフィルは、例えば、ロール胴長を一周期とする正弦波あるいは最高次の次数が３次以上である高次関数曲線とすることができ、上下でロール軸芯方向に逆向きのプロフィルとされている。
【００２６】
図１に示すガタ吸収装置不使用時の状態では、上、下のワークロール１Ｕ、１Ｌを回転自在に支承する操作側のワークロールチョック３Ｕ、３Ｌ並びに駆動側のワークロールチョック３Ｕ’、３Ｌ’とハウジング５間に圧延方向の隙間が存在している。また、上、下のバックアップロール２Ｕ、２Ｌを回転自在に支承する操作側のバックアップロールチョック４Ｕ、４Ｌ並びに駆動側のバックアップロールチョック４Ｕ’、４Ｌ’とハウジング５間に圧延方向の隙間が存在している。これらの隙間は、ロール交換をスムーズに行うために必要である。
【００２７】
この４段圧延機には、ワークロールベンダー２１が出側ハウジングポスト６、６’並びに入側ハウジングポスト７、７’のそれぞれの高さ方向中央部に突設されたプロジェクトブロックに設けてあり、操作側のワークロールチョック３Ｕ、３Ｌ並びに駆動側のワークロールチョック３Ｕ’、３Ｌ’には、ワークロールベンダー２１のベンダー力が作用するように構成されている。また、符号２２は、被圧延材Ｓを圧延する際に、圧延荷重を検出する圧延荷重検出器を示し、また符号２３は、油圧圧下装置を示す。
【００２８】
実施の形態に係る４段圧延機は、圧延時にロールチョックとハウジング間に存在する圧延方向ガタをガタ吸収装置によりなくすようにした。
【００２９】
ガタ吸収装置は、図２および図３（ｃ）に示すように、ピストンとピストンを内蔵した油圧室とを有し、圧油によりピストンを所定量突き出して、各ロールがオフセット分力により加勢される方向に各ロールの操作側と駆動側のロールチョックを押し付けて、ロールチョックとハウジング間に存在する圧延方向ガタをなくすことができるように操作側と駆動側に設置されている。図１、２中、符号１２は、上記ガタ吸収装置の油圧室へ出入りする圧油の油通路であって、ワークロールチョック用ガタ吸収装置８Ｕ、８Ｌ並びに９Ｕ、９Ｌの油圧室へ通じる油通路１２は、ハウジングポスト６と７、６’と７’に突設されたプロジェクトブロックに形成されている。一方、バックアップロールチョック用ガタ吸収装置１０Ｕ、１０Ｌ並びに１１Ｕ、１１Ｌの油圧室へ通じる油通路１２は、ハウジングポスト６と７、６’と７’にそれぞれ形成されている。
【００３０】
ここで、油通路１２は、図１に示すように配管１３、１５、１７、１９を介して油圧制御装置１４、１６、１８、２０に接続され、各ガタ吸収装置のチョックに対する押付力が操作側と駆動側で別々に設定できるようになっている。例えば、油圧制御装置１４、１６、１８、２０としては、公知の、電磁切換弁や減圧弁やリリーフ弁などが油圧ポンプおよびタンクを備えた油圧装置に組み合わせてあり、ガタ吸収装置の押付力が操作側と駆動側で別々に油圧制御装置により可変とされている。但し、この実施の形態に係る４段圧延機では、操作側と駆動側に設置した接触ロールチョック用ガタ吸収装置間距離ｘ3 ＝ｘ1 とした。ｘ1 は、操作側と駆動側に設置したワークロールチョック用ガタ吸収装置間距離である。
【００３１】
図１中、設定オフセット量δは、各ガタ吸収装置不使用時の状態における、ワークロール１Ｕ、１Ｌの軸芯とバックアップロール２Ｕ、２Ｌの軸芯間の圧延方向距離で定義した。
【００３２】
この実施の形態に係る圧延機では、上、下のワークロール１Ｕ、１Ｌは、圧延時に出側に向けてオフセット分力により加勢されるので操作側のワークロールチョック用ガタ吸収装置８Ｕ、８Ｌ並びに駆動側のワークロールチョック用ガタ吸収装置９Ｕ、９Ｌが入側ハウジングポスト７、７’と各ワークロールチョック間に設置されている。一方、上、下のバックアップロール２Ｕ、２Ｌは圧延時に入側に向けてオフセット分力により加勢されるので、操作側のバックアップロールチョック用ガタ吸収装置１０Ｕ、１０Ｌ並びに駆動側のバックアップロールチョック用ガタ吸収装置１１Ｕ、１１Ｌが出側ハウジングポスト６、６’と各バックアップロールチョック間に設置されている。
【００３３】
このように実施の形態に係る圧延機において、ガタ吸収装置を各ロールがオフセット分力により加勢される方向に各ロールのロールチョックを押し付けることができるように設置する理由は、圧延荷重とワークロールベンダー２１のベンダー力Ｐの和の分力を利用して、各ロールのロールチョックをハウジングポストに押し付けることができるので装置をコンパクトにでき、ロール間スキューを防止できる圧延機を実現できるからである。
【００３４】
これに対して、ガタ吸収装置をオフセット分力に対抗して、各ロールのロールチョックを押し付けるように設置しようとした場合は、圧延荷重とワークロールベンダー２１のベンダー力Ｐの和の分力に対抗して各ロールのロールチョックをハウジングポストに押し付けるようにするための装置が過大なものとなり、ロール間スキューを防止する圧延機を実現するのが困難である。
【００３５】
上述した実施の形態に係る圧延機の作用について図３を用いて説明する。
【００３６】
図３（ａ）は、ロール径差分布に起因してロール間接触部に生じるモーメントＭの方向を示す模式図であり、図３（ｂ）は、上バックアップロール２Ｕに作用するモーメントＭを打ち消すための、上バックアップロールチョックに対する押付力を示す模式図である。図３（ｂ）中、符号ＦOpは、操作側の上バックアップロールチョック４Ｕに対する押付力を、符号ＦDrは駆動側の上バックアップロールチョック４Ｕ’に対する押付力を示す。また、図３（ｃ）は、図１に示す圧延機の、ガタ吸収装置使用時の状態を模式的に示す横断面図である。
【００３７】
上述した実施の形態に係る圧延機では、被圧延材Ｓを圧延するに際し、ワークロールチョック用ガタ吸収装置８Ｕ、８Ｌ並びに９Ｕ、９Ｌおよびバックアップロールチョック用ガタ吸収装置１０Ｕ、１０Ｌ並びに１１Ｕ、１１Ｌを使用して、各ロールのロールチョックを各ロールがオフセット分力により加勢される方向に押し付けて上述したワークロールベンダー２１のベンダー力Ｐを調整しつつ圧延する。
【００３８】
その際、ワークロールチョック用ガタ吸収装置において、操作側のワークロールチョック３Ｕ、３Ｌと駆動側のワークロールチョック３Ｕ’、３Ｌ’に対する押付力を操作側と駆動側で別々に設定してから圧延するようにしているので、圧延時に上、下のワークロール１Ｕ、１Ｌにそれぞれ生じるモーメントを打ち消すことができ、上、下のワークロール１Ｕ、１Ｌを回転自在に支承する操作側のワークロールチョック３Ｕ、３Ｌおよび駆動側のワークロールチョック３Ｕ’、３Ｌ’を出側ハウジングポスト６、６’に押し付けることができる。
【００３９】
また、バックアップロールチョック用ガタ吸収装置においても同様に、操作側のバックアップロールチョック４Ｕ、４Ｌと駆動側のバックアップロールチョック４Ｕ’、４Ｌ’に対する押付力を操作側と駆動側で別々に設定してから圧延するようにしているので、圧延時に上、下のバックアップロール２Ｕ、２Ｌにそれぞれ生じるモーメントを打ち消すことができ、上、下のバックアップロール２Ｕ、２Ｌを回転自在に支承する操作側のバックアップロールチョック４Ｕ、４Ｌおよび駆動側のバックアップロールチョック４Ｕ’、４Ｌ’を入側ハウジングポスト７、７’押し付けることができる。
【００４０】
この結果、上述した実施の形態に係る圧延機では、圧延時に被圧延材Ｓの幅方向板厚偏差を制御するに際し、ガタ吸収装置によってロールチョックとハウジング間の圧延方向ガタを吸収することができるので、ロール間スキューを防止することができ、ロール間に生じるスラスト力を小さくすることができる。
【００４１】
なお、上、下のワークロール１Ｕ、１Ｌのロールプロフィルが操作側と駆動側で異なることに起因して、上ロール間および下ロール間のロール径差分布に起因してロール間接触部に生じるモーメントＭは、圧延荷重、ベンダー力、ロールプロフィル等を変更し、予め数値計算を行って求めておくことができる。
【００４２】
実施の形態に係る圧延機を用いた圧延方法では、ワークロールベンダー２１のベンダー力を調整しつつ圧延することにより被圧延材Ｓの幅方向板厚偏差を制御しているので、ワークロールチョック用ガタ吸収装置およびバックアップロール用チョック用ガタ吸収装置の押付力を可変とすると、チョックを出側に押しつけるのに必要な力を過不足なく発生できるので、ガタ吸収装置の押付力を一定とした場合より、チョック出側に押し付けられかつ、圧下ヒシテリシスへの影響を最小限とすることができるので好ましい。
【００４３】
ところで、従来の圧延機は、上述した実施の形態に係る圧延機において、ガタ吸収装置を不使用、またはガタ吸収装置を設置していない場合に相当する。
【００４４】
ここで、図３（ｃ）では、上ワークロール１Ｕを回転自在に支承するワークロールチョック３Ｕ、３Ｕ’とハウジング間の隙間がワークロールチョック用ガタ吸収装置８Ｕ、９Ｕの働きにより隙間α、α’として吸収され、また、上バックアップロール２Ｕを回転自在に支承するバックアップロールチョック４Ｕ、４Ｕ’とハウジング間の隙間がバックアップロールチョック用ガタ吸収装置１０Ｕ、１１Ｕの働きにより隙間β、β’として吸収されているとして示した。
【００４５】
但し、図３（ｃ）に示す隙間α、α’および隙間β、β’は、各ロールチョックとハウジング５間の隙間と、ガタ吸収装置によりハウジング内に加えた内力としての押付力により生じたハウジング５の弾性変形量、すなわち、出側ハウジングポスト６、６’と入側ハウジングポスト７、７’間の圧延方向間隔増分との和で表される。
【００４６】
また、実施の形態に係る圧延機では、被圧延材Ｓを圧延するに際し、上、下のワークロール１Ｕ、１Ｌを回転自在に支承する操作側のワークロールチョック３Ｕ、３Ｌおよび駆動側のワークロールチョック３Ｕ’、３Ｌ’は共に、出側ハウジングポスト６、６’に押し付けられた状態となっているため、上、下のワークロール１Ｕ、１Ｌの軸芯が被圧延材Ｓを挟んでなすクロス角度は、図６に示すような従来の圧延機の場合に比べて小さくすることができる。
【００４７】
また、上記実施の形態に係る圧延機では、ワークロールシフト装置を設け、最高次の次数が３次以上である高次関数のロールプロフィルを有するワークロールを上、下でロールプロフィルが点対称となるように配置し、ワークロールベンダーのベンダー力を調整しつつ圧延するに際し、ワークロールをロール軸芯方向に互いに反対にシフトするようにするのがより好ましい。このようにすることにより、ワークロールベンダーのベンダー力によるロール曲げ効果とワークロールシフトによるロールギャップ変更効果との相乗効果により被圧延材の幅方向板厚偏差を一段と改善することができる。
【００４８】
なお、上ワークロール１Ｕの軸芯と上バックアップロール２Ｕの軸芯とがスキューするのを確実に防止しかつ下ワークロール１Ｌの軸芯と下バックアップロール２Ｌの軸芯とがスキューするのを確実に防止するには、ワークロール直径が６００〜８００ｍｍ、バックアップロール直径が１４００〜１７００ｍｍ、ロール胴長Ｌが２０００ｍｍ、最高次の次数が３次である高次関数のロールプロフィルの直径差が０．８ｍｍで、設定オフセット量δが６ｍｍ、オフセット分力が０．１ＭＮ以下（圧延荷重：３０ＭＮ以下）である熱間圧延機においては、ワークロールチョック用ガタ吸収装置８Ｕ、８Ｌと９Ｕ、９Ｌの押付力の合計は、１．２ＭＮ以下、バックアップロールチョック用ガタ吸収装置１０Ｕ、１０Ｌと１１Ｕ、１１Ｌの押付力の合計の和は、１．２ＭＮ以下とすることができるから実現できる。なお、上記熱間圧延機においては、ワークロールチョック用ガタ吸収装置８Ｕ、８Ｌと９Ｕ、９Ｌのピストンの移動量は１〜５ｍｍ、バックアップロールチョック用ガタ吸収装置１０Ｕ、１０Ｌと１１Ｕ、１１Ｌのピストンの移動量は１〜５ｍｍとれば、上記ガタ吸収装置の押付力により生じる、出側ハウジングポスト６、６’と入側ハウジングポスト７、７’間の圧延方向間隔増分と、ロール交換に必要な各ロールチョックとハウジング５間の隙間との和以上のストロークとすることができ、上記熱間圧延機のガタ吸収装置として十分である。
【００４９】
【実施例】
ワークロール直径が７５０ｍｍ、バックアップロール直径が１５５０ｍｍ、ロール胴長Ｌが２０００ｍｍ、最高次の次数が３次である高次関数のロールプロフィルの直径差が０．８ｍｍで、設定オフセット量δが６ｍｍ、オフセット分力が０．１ＭＮ以下（圧延荷重：３０ＭＮ以下）である熱間圧延機において、ワークロールチョック用ガタ吸収装置およびバックアップロールチョック用ガタ吸収装置を図１、図２に示すように設置して、両方のガタ吸収装置を使用し、被圧延材の板幅方向板厚偏差を改善しつつ圧延し、スラスト力と被圧延材の絞り発生回数を調査した。
【００５０】
なお、ワークロールチョック用ガタ吸収装置８Ｕ、８Ｌと９Ｕ、９Ｌの押付力の合計を０．６ＭＮ、バックアップロールチョック用ガタ吸収装置１０Ｕ、１０Ｌと１１Ｕ、１１Ｌの押付力の合計を０．６ＭＮとした。ワークロールチョック用ガタ吸収装置８Ｕ、８Ｌと９Ｕ、９Ｌのピストンの移動量は４ｍｍ、バックアップロールチョック用ガタ吸収装置１０Ｕ、１０Ｌと１１Ｕ、１１Ｌのピストンの移動量は４ｍｍとした。
【００５１】
この結果、図４に示すようにワークロールチョック用ガタ吸収装置およびバックアップロールチョック用ガタ吸収装置の両方のガタ吸収装置を使用した場合のスラスト力は０．２ＭＮ以下であり、両方のガタ吸収装置不使用の場合の０．４〜１．０ＭＮに比べてスラスト力を小さくすることができた。
【００５２】
また、両方のガタ吸収装置不使用の場合には、被圧延材の絞り発生回数が３０回／月であったが、両方のガタ吸収装置を使用した場合には、被圧延材の絞り発生回数を１０回／月以下に減少することができた。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、被圧延材の幅方向板厚偏差を制御するに際し、ロールチョックとハウジング間の圧延方向ガタを吸収することができるので、ロール間スキューを防止することができ、ロール間に生じるスラスト力を小さくすることができる。このため、被圧延材の板幅方向板厚偏差を改善でき、かつ通板性を向上できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る圧延機の構成を示す模式図である。
【図２】図１に示す圧延機に設置したガタ吸収装置の構造を模式的に示す横断面図である。
【図３】図１に示す圧延機の作用を説明する模式図であって、（ａ）はロール径差分布に起因してロール間接触部に生じるモーメントＭの方向を示す模式図で、（ｂ）は上バックアップロール２Ｕに作用するモーメントＭを打ち消すための上バックアップロールチョックに対する押付力を示す模式図である。また（ｃ）は図１に示す圧延機の、ガタ吸収装置使用時の状態を模式的に示す横断面図である。
【図４】図１に示す実施の形態に係る４段圧延機を熱間圧延機として使用した場合の効果を例示するグラフである。
【図５】ＣＶＣ圧延機における被圧延材の板幅方向板厚分布の制御原理を説明する模式図である。
【図６】従来のＣＶＣ圧延機における上ロール間のスキューを示す模式図である。
【符号の説明】
Ｓ 被圧延材（金属板）
１Ｕ、１Ｌ ワークロール
２Ｕ、２Ｌ バックアップロール（接触ロール）
３Ｕ、３Ｌ 操作側のワークロールチョック
３Ｕ’、３Ｌ’ 駆動側のワークロールチョック
４Ｕ、４Ｌ 操作側のバックアップロールチョック
４Ｕ’、４Ｌ’ 駆動側のバックアップロールチョック
５ ハウジング
６、７、６’、７’ ハウジングポスト
８Ｕ、８Ｌ 操作側のワークロールチョック用ガタ吸収装置
９Ｕ、９Ｌ 駆動側のワークロールチョック用ガタ吸収装置
１０Ｕ、１０Ｌ 操作側のバックアップロールチョック用ガタ吸収装置
１１Ｕ、１１Ｌ 駆動側のバックアップロールチョック用ガタ吸収装置
但し、Ｕ、Ｕ’は上、Ｌ、Ｌ’は下を示す。
１２ 油通路
１３、１５、１７、１９ 配管
１４、１６、１８、２０ 油圧制御装置
２１ ワークロールベンダー
２２ 圧延荷重検出器
２３ 油圧圧下装置
Ｍ ロール径差分布に起因してロール間接触部に生じるモーメント
Ｆoff オフセット分力
ＦOp 操作側の押付力
ＦDr 駆動側の押付力
ｘ1 ワークロールチョック用ガタ吸収装置間の距離
ｘ2 ワークロールベンダー装置の摩擦力中心間の距離
ｘ3 バックアップロールチョック用ガタ吸収装置間の距離
α、α’ 上ワークロールチョックとハウジング間の隙間
β、β’ 上バックアップロールチョックとハウジング間の隙間
δ 設定オフセット量
９８ 圧延機を入側と出側に区分する、圧延方向に対して直角な境界
９９、１００ 圧延機中心を通る垂線
Ｌ ワークロールのロール胴長
Ｐ ロール胴中央
Ｒ（ξ） ロール胴中央からのロール軸芯方向距離ξにおけるロール半径
１０１Ｕ、１０１Ｌ ワークロール
１０２Ｕ、１０２Ｌ バックアップロール
１０３ シフト方向
【発明の属する技術分野】
本発明は、被圧延材の板形状や板クラウンを制御可能な圧延機に関し、特に、被圧延材の板幅方向板厚偏差を改善可能でかつロール間スキューを防止可能な圧延機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被圧延材の板形状や板クラウンを制御可能な圧延機として、例えば、ロール軸芯方向にＳ字状のロールプロフィルを有するワークロールを被圧延材を挟んで上下に、ロールプロフィルが圧延機中心に対して点対称となるように配置した圧延機（いわゆるＣＶＣ圧延機）が知られている。
【０００３】
ＣＶＣ圧延機は、図５に示すように、上、下のワークロール１０１Ｕ、１０１Ｌをロール軸芯方向に互いに逆向きにシフトすることにより被圧延材Ｓの板幅方向板厚偏差を大幅に改善できる。なお、図５は、ＣＶＣ圧延機における被圧延材の板幅方向板厚偏差制御原理を説明する模式図であり、図５（ａ）、（ｂ）は、シフト前後のワークロール間のロールギャップ分布を模式的に示す。符号１０３は、シフト方向を示し、ＣＶＣ圧延機では、図５（ａ）に示す矢印１０３と逆方向にも移動可能とされている。また図５（ｃ）は、上ワークロール１０１Ｕのロールプロフィルの座標を模式的に示す図であり、図５（ｄ）は、最高次の次数が３次以上である高次関数のロールプロフィルを例示したグラフである。
【０００４】
なお、符号Ｐはロール胴中央を示し、Ｒ（ξ）はロール胴中央Ｐからのロール軸芯方向距離ξにおけるロール半径を示す。また、符号１００は、圧延機中心を通る垂線を示し、Ｌは、ワークロールのロール胴長を示す。
【０００５】
ここで、符号１０２Ｕ、１０２Ｌは、上、下のワークロール１０１Ｕ、１０１Ｌと接触する上、下のバックアップロールであり、上、下のバックアップロール１０２Ｕ、１０２Ｌは、ロール胴中央に対して対称なロールプロフィルを有し、接触ロールとされている。
【０００６】
このようなロール胴中央に対して非対称なロールプロフィルを有するロールと、ロール胴中央に対して対称なロールプロフィルを有する接触ロールが配置された圧延機では、圧延時にロール間接触部における、操作側と駆動側のロール径差分布に起因してロール軸芯方向位置で周速度差が生じ、係る周速度差に起因する摩擦力Ｆがロール間に働き、図６に示すようなスキューが発生しやすい。
【０００７】
図６には、上バックアップロール１０２Ｕと上ワークロール１０１Ｕ間のスキュー状態を示したが、下バックアップロール１０２Ｌと下ワークロール１０１Ｌ間にもスキューが生じる。このようなスキューは、圧延時にロールチョックとハウジングポスト間に圧延方向ガタがあるために生じる。
【０００８】
圧延中に常時、ロール間にスキューが生じた場合には、スラスト力がロールからロールチョック内のロールベアリングに作用することになり、ロールベアリングが損傷を受けやすくなる。また、圧延方向ガタによりロール間のスキュー状態も不安定であるから、被圧延材の通板性が悪化し、被圧延材の絞りの発生するという問題がある。
【０００９】
そこで、ワークロールに付与するロールプロフィルを最適化した圧延機が提案されている（特許文献１）。
【００１０】
この特許文献１（特許第３０５３３１３号）に提案されている圧延機は、図５（ｄ）に示すロールプロフィルをワークロールに有し、最高時の項が３次以上である多項式関数で表されるロール半径Ｒ（ξ）と、ロール軸芯方向距離ξとの積をワークロールと、これに接触している接触ロールとのロール軸芯方向接触域全長に渡って積分したときの積分値が０となるように上下ロールのプロフィルが決定されている。
【００１１】
また、被圧延材の板幅方向板厚偏差を改善できる圧延機として、前段２〜３スタンドがロール胴長を一周期とする正弦波あるいはこれに相当する高次曲線であるロールプロフィルをワークロールに有するＣＶＣ圧延機とされ、後段の４〜５スタンドがワークロールとロール軸芯方向にシフト可能な中間ロールとバックアップロールおよびワークロールベンディング機能を具備した圧延機（以下、６重圧延機ともいう）とされた仕上げ圧延機列が開示されている（特許文献２）。
【００１２】
【特許文献１】
特許第３０５３３１３号
【特許文献２】
特開平１−２８４４１７号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に提案されている圧延機は、あるワークロールシフト位置で、ある圧延荷重あるワークロールベンダーのベンダー力が作用している圧延状態でロールプロフィルを最適化しているため、この圧延状態から外れた場合、圧延機中心を通る垂線周りのモーメントが発生し、ワークロールとバックアップロール間でスキューが発生してしまう問題があった。
【００１４】
また、特許文献２に記載された４段のＣＶＣ圧延機および６重圧延機においては、ロールチョックとハウジング間の機械的なガタを吸収するガタ吸収機構の構造やその設置箇所が不明であるために、ロール間のスキューを防止した圧延機を実現することが困難であるという問題があった。
【００１５】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消することにあり、被圧延材の板幅方向板厚偏差を改善可能でかつロール間スキューを防止可能な圧延機およびそれを用いた圧延方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、被圧延材の板幅方向板厚偏差を改善可能でかつロール間スキューを防止可能な圧延機について鋭意検討し、ロールチョックとハウジング間に存在する隙間はロール交換を容易に行うため所定だけ必要であることから、ロールチョックとハウジング間に存在する隙間をなくすのではなく、圧延時にロールチョックとハウジング間に存在する圧延方向ガタをガタ吸収装置によりなくす圧延機を実現した。
【００１７】
本発明は、以下のとおりである。
１． ロール胴中央に対して非対称なロールプロフィルを有するロールが被圧延材を挟んで上下に、ロールプロフィルが圧延機中心に対して点対称となるように配置され、該ロールと接触するように、ロール胴中央に対して対称なロールプロフィルを有する接触ロールがそれぞれ配置され、さらに少なくともワークロールベンダーを備えた圧延機であって、前記接触ロールに対して前記非対称なロールプロフィルを有するロールがオフセットされて配置され、かつ各ロールがオフセット分力により加勢される方向に各ロールの操作側と駆動側のロールチョックを押し付けて、ロールチョックとハウジング間に存在する圧延方向ガタをなくすガタ吸収装置が操作側と駆動側に設置され、さらに前記ガタ吸収装置の操作側と駆動側のロールチョックに対する押付力が油圧制御装置により可変とされているとともに、操作側と駆動側で別々に設定可能とされていることを特徴とする圧延機。
２． 前記接触ロールをバックアップロールとすることを特徴とする上記１．に記載の圧延機。
３． 操作側のワークロールチョック用ガタ吸収装置、及び駆動側のワークロールチョック用ガタ吸収装置は、入側ハウジングポストと各ワークロールチョック間に設置されていることを特徴とする上記１．または２．に記載の圧延機。
４． ロール胴中央に対して非対称なロールプロフィルを有するロールが被圧延材を挟んで上下に、ロールプロフィルが圧延機中心に対して点対称となるように配置され、該ロールと接触するように、ロール胴中央に対して対称なロールプロフィルを有する接触ロールがそれぞれ配置され、さらに少なくともワークロールベンダーを備えた圧延機を用い、前記被圧延材を圧延するに際し、前記接触ロールに対して前記非対称なロールプロフィルを有するロールをオフセットして配置し、かつ各ロールがオフセット分力により加勢される方向に各ロールの操作側と駆動側のロールチョックを押し付けて、ロールチョックとハウジング間に存在する圧延方向ガタをなくすガタ吸収装置を操作側と駆動側に設置した後、前記ガタ吸収装置の操作側と駆動側のロールチョックに対する押付力を油圧制御装置により変更するとともに、操作側と駆動側で別々に設定してから該ガタ吸収装置を使用して、各ロールを回転自在に支承する操作側と駆動側のロールチョックを、各ロールがオフセット分力により加勢される方向に押し付けて、前記ワークロールベンダーのベンダー力を調整しつつ圧延することを特徴とする圧延方法。
５． 前記接触ロールをバックアップロールとすることを特徴とする上記４．に記載の圧延方法。
【００２０】
【発明の実施の形態】
先ず、本発明の実施の形態に係る圧延機について図１、図２および図３を用いて説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態に係る４段圧延機の構成を示す模式図である。図２は、図１に示す４段圧延機に設置したガタ吸収装置の構造を模式的に示す横断面図であり、また、図３は、図１に示す４段圧延機の作用を説明する模式図である。なお、本発明は４段圧延機に限定されるものではなく、６段以上の圧延機にも適用できる。
【００２２】
図１、２で圧延機中心９９より右方を入側、圧延機中心９９より左方を出側とし、図３（ｃ）に示すように金属板を被圧延材Ｓとして一方向に圧延するとして説明する。なお、図１は、ハウジング５にロールを組み込んだ圧延前におけるガタ吸収装置不使用時の状態を示す図であり、一方、図３（ｃ）は、ガタ吸収装置使用時における圧延状態を模式的に示す横断面図である。
【００２３】
図２、３中、符号９８は、圧延機を入側と出側に区分する、被圧延材Ｓの圧延方向に対して直角な境界を示す。
【００２４】
ここで、実施の形態に係る圧延機は、図１に示すように、上、下のワークロール１Ｕ、１Ｌがそれぞれ上、下のバックアップロール２Ｕ、２Ｌに対して出側にオフセットされて配置され、ワークロールベンダー２１を備えた４段圧延機である。上、下のワークロール１Ｕ、１Ｌが操作側と駆動側で異なるロールプロフィルを有し、上、下のバックアップロール２Ｕ、２Ｌは、ロール胴中央に対して対称なロールプロフィルを有する。例えば、上、下のバックアップロール２Ｕ、２Ｌのロールプロフィルは、ロール軸芯方向に径差分布のないフラットとされている。
【００２５】
上、下のワークロール１Ｕ、１Ｌのロールプロフィルは、例えば、ロール胴長を一周期とする正弦波あるいは最高次の次数が３次以上である高次関数曲線とすることができ、上下でロール軸芯方向に逆向きのプロフィルとされている。
【００２６】
図１に示すガタ吸収装置不使用時の状態では、上、下のワークロール１Ｕ、１Ｌを回転自在に支承する操作側のワークロールチョック３Ｕ、３Ｌ並びに駆動側のワークロールチョック３Ｕ’、３Ｌ’とハウジング５間に圧延方向の隙間が存在している。また、上、下のバックアップロール２Ｕ、２Ｌを回転自在に支承する操作側のバックアップロールチョック４Ｕ、４Ｌ並びに駆動側のバックアップロールチョック４Ｕ’、４Ｌ’とハウジング５間に圧延方向の隙間が存在している。これらの隙間は、ロール交換をスムーズに行うために必要である。
【００２７】
この４段圧延機には、ワークロールベンダー２１が出側ハウジングポスト６、６’並びに入側ハウジングポスト７、７’のそれぞれの高さ方向中央部に突設されたプロジェクトブロックに設けてあり、操作側のワークロールチョック３Ｕ、３Ｌ並びに駆動側のワークロールチョック３Ｕ’、３Ｌ’には、ワークロールベンダー２１のベンダー力が作用するように構成されている。また、符号２２は、被圧延材Ｓを圧延する際に、圧延荷重を検出する圧延荷重検出器を示し、また符号２３は、油圧圧下装置を示す。
【００２８】
実施の形態に係る４段圧延機は、圧延時にロールチョックとハウジング間に存在する圧延方向ガタをガタ吸収装置によりなくすようにした。
【００２９】
ガタ吸収装置は、図２および図３（ｃ）に示すように、ピストンとピストンを内蔵した油圧室とを有し、圧油によりピストンを所定量突き出して、各ロールがオフセット分力により加勢される方向に各ロールの操作側と駆動側のロールチョックを押し付けて、ロールチョックとハウジング間に存在する圧延方向ガタをなくすことができるように操作側と駆動側に設置されている。図１、２中、符号１２は、上記ガタ吸収装置の油圧室へ出入りする圧油の油通路であって、ワークロールチョック用ガタ吸収装置８Ｕ、８Ｌ並びに９Ｕ、９Ｌの油圧室へ通じる油通路１２は、ハウジングポスト６と７、６’と７’に突設されたプロジェクトブロックに形成されている。一方、バックアップロールチョック用ガタ吸収装置１０Ｕ、１０Ｌ並びに１１Ｕ、１１Ｌの油圧室へ通じる油通路１２は、ハウジングポスト６と７、６’と７’にそれぞれ形成されている。
【００３０】
ここで、油通路１２は、図１に示すように配管１３、１５、１７、１９を介して油圧制御装置１４、１６、１８、２０に接続され、各ガタ吸収装置のチョックに対する押付力が操作側と駆動側で別々に設定できるようになっている。例えば、油圧制御装置１４、１６、１８、２０としては、公知の、電磁切換弁や減圧弁やリリーフ弁などが油圧ポンプおよびタンクを備えた油圧装置に組み合わせてあり、ガタ吸収装置の押付力が操作側と駆動側で別々に油圧制御装置により可変とされている。但し、この実施の形態に係る４段圧延機では、操作側と駆動側に設置した接触ロールチョック用ガタ吸収装置間距離ｘ3 ＝ｘ1 とした。ｘ1 は、操作側と駆動側に設置したワークロールチョック用ガタ吸収装置間距離である。
【００３１】
図１中、設定オフセット量δは、各ガタ吸収装置不使用時の状態における、ワークロール１Ｕ、１Ｌの軸芯とバックアップロール２Ｕ、２Ｌの軸芯間の圧延方向距離で定義した。
【００３２】
この実施の形態に係る圧延機では、上、下のワークロール１Ｕ、１Ｌは、圧延時に出側に向けてオフセット分力により加勢されるので操作側のワークロールチョック用ガタ吸収装置８Ｕ、８Ｌ並びに駆動側のワークロールチョック用ガタ吸収装置９Ｕ、９Ｌが入側ハウジングポスト７、７’と各ワークロールチョック間に設置されている。一方、上、下のバックアップロール２Ｕ、２Ｌは圧延時に入側に向けてオフセット分力により加勢されるので、操作側のバックアップロールチョック用ガタ吸収装置１０Ｕ、１０Ｌ並びに駆動側のバックアップロールチョック用ガタ吸収装置１１Ｕ、１１Ｌが出側ハウジングポスト６、６’と各バックアップロールチョック間に設置されている。
【００３３】
このように実施の形態に係る圧延機において、ガタ吸収装置を各ロールがオフセット分力により加勢される方向に各ロールのロールチョックを押し付けることができるように設置する理由は、圧延荷重とワークロールベンダー２１のベンダー力Ｐの和の分力を利用して、各ロールのロールチョックをハウジングポストに押し付けることができるので装置をコンパクトにでき、ロール間スキューを防止できる圧延機を実現できるからである。
【００３４】
これに対して、ガタ吸収装置をオフセット分力に対抗して、各ロールのロールチョックを押し付けるように設置しようとした場合は、圧延荷重とワークロールベンダー２１のベンダー力Ｐの和の分力に対抗して各ロールのロールチョックをハウジングポストに押し付けるようにするための装置が過大なものとなり、ロール間スキューを防止する圧延機を実現するのが困難である。
【００３５】
上述した実施の形態に係る圧延機の作用について図３を用いて説明する。
【００３６】
図３（ａ）は、ロール径差分布に起因してロール間接触部に生じるモーメントＭの方向を示す模式図であり、図３（ｂ）は、上バックアップロール２Ｕに作用するモーメントＭを打ち消すための、上バックアップロールチョックに対する押付力を示す模式図である。図３（ｂ）中、符号ＦOpは、操作側の上バックアップロールチョック４Ｕに対する押付力を、符号ＦDrは駆動側の上バックアップロールチョック４Ｕ’に対する押付力を示す。また、図３（ｃ）は、図１に示す圧延機の、ガタ吸収装置使用時の状態を模式的に示す横断面図である。
【００３７】
上述した実施の形態に係る圧延機では、被圧延材Ｓを圧延するに際し、ワークロールチョック用ガタ吸収装置８Ｕ、８Ｌ並びに９Ｕ、９Ｌおよびバックアップロールチョック用ガタ吸収装置１０Ｕ、１０Ｌ並びに１１Ｕ、１１Ｌを使用して、各ロールのロールチョックを各ロールがオフセット分力により加勢される方向に押し付けて上述したワークロールベンダー２１のベンダー力Ｐを調整しつつ圧延する。
【００３８】
その際、ワークロールチョック用ガタ吸収装置において、操作側のワークロールチョック３Ｕ、３Ｌと駆動側のワークロールチョック３Ｕ’、３Ｌ’に対する押付力を操作側と駆動側で別々に設定してから圧延するようにしているので、圧延時に上、下のワークロール１Ｕ、１Ｌにそれぞれ生じるモーメントを打ち消すことができ、上、下のワークロール１Ｕ、１Ｌを回転自在に支承する操作側のワークロールチョック３Ｕ、３Ｌおよび駆動側のワークロールチョック３Ｕ’、３Ｌ’を出側ハウジングポスト６、６’に押し付けることができる。
【００３９】
また、バックアップロールチョック用ガタ吸収装置においても同様に、操作側のバックアップロールチョック４Ｕ、４Ｌと駆動側のバックアップロールチョック４Ｕ’、４Ｌ’に対する押付力を操作側と駆動側で別々に設定してから圧延するようにしているので、圧延時に上、下のバックアップロール２Ｕ、２Ｌにそれぞれ生じるモーメントを打ち消すことができ、上、下のバックアップロール２Ｕ、２Ｌを回転自在に支承する操作側のバックアップロールチョック４Ｕ、４Ｌおよび駆動側のバックアップロールチョック４Ｕ’、４Ｌ’を入側ハウジングポスト７、７’押し付けることができる。
【００４０】
この結果、上述した実施の形態に係る圧延機では、圧延時に被圧延材Ｓの幅方向板厚偏差を制御するに際し、ガタ吸収装置によってロールチョックとハウジング間の圧延方向ガタを吸収することができるので、ロール間スキューを防止することができ、ロール間に生じるスラスト力を小さくすることができる。
【００４１】
なお、上、下のワークロール１Ｕ、１Ｌのロールプロフィルが操作側と駆動側で異なることに起因して、上ロール間および下ロール間のロール径差分布に起因してロール間接触部に生じるモーメントＭは、圧延荷重、ベンダー力、ロールプロフィル等を変更し、予め数値計算を行って求めておくことができる。
【００４２】
実施の形態に係る圧延機を用いた圧延方法では、ワークロールベンダー２１のベンダー力を調整しつつ圧延することにより被圧延材Ｓの幅方向板厚偏差を制御しているので、ワークロールチョック用ガタ吸収装置およびバックアップロール用チョック用ガタ吸収装置の押付力を可変とすると、チョックを出側に押しつけるのに必要な力を過不足なく発生できるので、ガタ吸収装置の押付力を一定とした場合より、チョック出側に押し付けられかつ、圧下ヒシテリシスへの影響を最小限とすることができるので好ましい。
【００４３】
ところで、従来の圧延機は、上述した実施の形態に係る圧延機において、ガタ吸収装置を不使用、またはガタ吸収装置を設置していない場合に相当する。
【００４４】
ここで、図３（ｃ）では、上ワークロール１Ｕを回転自在に支承するワークロールチョック３Ｕ、３Ｕ’とハウジング間の隙間がワークロールチョック用ガタ吸収装置８Ｕ、９Ｕの働きにより隙間α、α’として吸収され、また、上バックアップロール２Ｕを回転自在に支承するバックアップロールチョック４Ｕ、４Ｕ’とハウジング間の隙間がバックアップロールチョック用ガタ吸収装置１０Ｕ、１１Ｕの働きにより隙間β、β’として吸収されているとして示した。
【００４５】
但し、図３（ｃ）に示す隙間α、α’および隙間β、β’は、各ロールチョックとハウジング５間の隙間と、ガタ吸収装置によりハウジング内に加えた内力としての押付力により生じたハウジング５の弾性変形量、すなわち、出側ハウジングポスト６、６’と入側ハウジングポスト７、７’間の圧延方向間隔増分との和で表される。
【００４６】
また、実施の形態に係る圧延機では、被圧延材Ｓを圧延するに際し、上、下のワークロール１Ｕ、１Ｌを回転自在に支承する操作側のワークロールチョック３Ｕ、３Ｌおよび駆動側のワークロールチョック３Ｕ’、３Ｌ’は共に、出側ハウジングポスト６、６’に押し付けられた状態となっているため、上、下のワークロール１Ｕ、１Ｌの軸芯が被圧延材Ｓを挟んでなすクロス角度は、図６に示すような従来の圧延機の場合に比べて小さくすることができる。
【００４７】
また、上記実施の形態に係る圧延機では、ワークロールシフト装置を設け、最高次の次数が３次以上である高次関数のロールプロフィルを有するワークロールを上、下でロールプロフィルが点対称となるように配置し、ワークロールベンダーのベンダー力を調整しつつ圧延するに際し、ワークロールをロール軸芯方向に互いに反対にシフトするようにするのがより好ましい。このようにすることにより、ワークロールベンダーのベンダー力によるロール曲げ効果とワークロールシフトによるロールギャップ変更効果との相乗効果により被圧延材の幅方向板厚偏差を一段と改善することができる。
【００４８】
なお、上ワークロール１Ｕの軸芯と上バックアップロール２Ｕの軸芯とがスキューするのを確実に防止しかつ下ワークロール１Ｌの軸芯と下バックアップロール２Ｌの軸芯とがスキューするのを確実に防止するには、ワークロール直径が６００〜８００ｍｍ、バックアップロール直径が１４００〜１７００ｍｍ、ロール胴長Ｌが２０００ｍｍ、最高次の次数が３次である高次関数のロールプロフィルの直径差が０．８ｍｍで、設定オフセット量δが６ｍｍ、オフセット分力が０．１ＭＮ以下（圧延荷重：３０ＭＮ以下）である熱間圧延機においては、ワークロールチョック用ガタ吸収装置８Ｕ、８Ｌと９Ｕ、９Ｌの押付力の合計は、１．２ＭＮ以下、バックアップロールチョック用ガタ吸収装置１０Ｕ、１０Ｌと１１Ｕ、１１Ｌの押付力の合計の和は、１．２ＭＮ以下とすることができるから実現できる。なお、上記熱間圧延機においては、ワークロールチョック用ガタ吸収装置８Ｕ、８Ｌと９Ｕ、９Ｌのピストンの移動量は１〜５ｍｍ、バックアップロールチョック用ガタ吸収装置１０Ｕ、１０Ｌと１１Ｕ、１１Ｌのピストンの移動量は１〜５ｍｍとれば、上記ガタ吸収装置の押付力により生じる、出側ハウジングポスト６、６’と入側ハウジングポスト７、７’間の圧延方向間隔増分と、ロール交換に必要な各ロールチョックとハウジング５間の隙間との和以上のストロークとすることができ、上記熱間圧延機のガタ吸収装置として十分である。
【００４９】
【実施例】
ワークロール直径が７５０ｍｍ、バックアップロール直径が１５５０ｍｍ、ロール胴長Ｌが２０００ｍｍ、最高次の次数が３次である高次関数のロールプロフィルの直径差が０．８ｍｍで、設定オフセット量δが６ｍｍ、オフセット分力が０．１ＭＮ以下（圧延荷重：３０ＭＮ以下）である熱間圧延機において、ワークロールチョック用ガタ吸収装置およびバックアップロールチョック用ガタ吸収装置を図１、図２に示すように設置して、両方のガタ吸収装置を使用し、被圧延材の板幅方向板厚偏差を改善しつつ圧延し、スラスト力と被圧延材の絞り発生回数を調査した。
【００５０】
なお、ワークロールチョック用ガタ吸収装置８Ｕ、８Ｌと９Ｕ、９Ｌの押付力の合計を０．６ＭＮ、バックアップロールチョック用ガタ吸収装置１０Ｕ、１０Ｌと１１Ｕ、１１Ｌの押付力の合計を０．６ＭＮとした。ワークロールチョック用ガタ吸収装置８Ｕ、８Ｌと９Ｕ、９Ｌのピストンの移動量は４ｍｍ、バックアップロールチョック用ガタ吸収装置１０Ｕ、１０Ｌと１１Ｕ、１１Ｌのピストンの移動量は４ｍｍとした。
【００５１】
この結果、図４に示すようにワークロールチョック用ガタ吸収装置およびバックアップロールチョック用ガタ吸収装置の両方のガタ吸収装置を使用した場合のスラスト力は０．２ＭＮ以下であり、両方のガタ吸収装置不使用の場合の０．４〜１．０ＭＮに比べてスラスト力を小さくすることができた。
【００５２】
また、両方のガタ吸収装置不使用の場合には、被圧延材の絞り発生回数が３０回／月であったが、両方のガタ吸収装置を使用した場合には、被圧延材の絞り発生回数を１０回／月以下に減少することができた。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、被圧延材の幅方向板厚偏差を制御するに際し、ロールチョックとハウジング間の圧延方向ガタを吸収することができるので、ロール間スキューを防止することができ、ロール間に生じるスラスト力を小さくすることができる。このため、被圧延材の板幅方向板厚偏差を改善でき、かつ通板性を向上できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る圧延機の構成を示す模式図である。
【図２】図１に示す圧延機に設置したガタ吸収装置の構造を模式的に示す横断面図である。
【図３】図１に示す圧延機の作用を説明する模式図であって、（ａ）はロール径差分布に起因してロール間接触部に生じるモーメントＭの方向を示す模式図で、（ｂ）は上バックアップロール２Ｕに作用するモーメントＭを打ち消すための上バックアップロールチョックに対する押付力を示す模式図である。また（ｃ）は図１に示す圧延機の、ガタ吸収装置使用時の状態を模式的に示す横断面図である。
【図４】図１に示す実施の形態に係る４段圧延機を熱間圧延機として使用した場合の効果を例示するグラフである。
【図５】ＣＶＣ圧延機における被圧延材の板幅方向板厚分布の制御原理を説明する模式図である。
【図６】従来のＣＶＣ圧延機における上ロール間のスキューを示す模式図である。
【符号の説明】
Ｓ 被圧延材（金属板）
１Ｕ、１Ｌ ワークロール
２Ｕ、２Ｌ バックアップロール（接触ロール）
３Ｕ、３Ｌ 操作側のワークロールチョック
３Ｕ’、３Ｌ’ 駆動側のワークロールチョック
４Ｕ、４Ｌ 操作側のバックアップロールチョック
４Ｕ’、４Ｌ’ 駆動側のバックアップロールチョック
５ ハウジング
６、７、６’、７’ ハウジングポスト
８Ｕ、８Ｌ 操作側のワークロールチョック用ガタ吸収装置
９Ｕ、９Ｌ 駆動側のワークロールチョック用ガタ吸収装置
１０Ｕ、１０Ｌ 操作側のバックアップロールチョック用ガタ吸収装置
１１Ｕ、１１Ｌ 駆動側のバックアップロールチョック用ガタ吸収装置
但し、Ｕ、Ｕ’は上、Ｌ、Ｌ’は下を示す。
１２ 油通路
１３、１５、１７、１９ 配管
１４、１６、１８、２０ 油圧制御装置
２１ ワークロールベンダー
２２ 圧延荷重検出器
２３ 油圧圧下装置
Ｍ ロール径差分布に起因してロール間接触部に生じるモーメント
Ｆoff オフセット分力
ＦOp 操作側の押付力
ＦDr 駆動側の押付力
ｘ1 ワークロールチョック用ガタ吸収装置間の距離
ｘ2 ワークロールベンダー装置の摩擦力中心間の距離
ｘ3 バックアップロールチョック用ガタ吸収装置間の距離
α、α’ 上ワークロールチョックとハウジング間の隙間
β、β’ 上バックアップロールチョックとハウジング間の隙間
δ 設定オフセット量
９８ 圧延機を入側と出側に区分する、圧延方向に対して直角な境界
９９、１００ 圧延機中心を通る垂線
Ｌ ワークロールのロール胴長
Ｐ ロール胴中央
Ｒ（ξ） ロール胴中央からのロール軸芯方向距離ξにおけるロール半径
１０１Ｕ、１０１Ｌ ワークロール
１０２Ｕ、１０２Ｌ バックアップロール
１０３ シフト方向
Claims (5)
- ロール胴中央に対して非対称なロールプロフィルを有するロールが被圧延材を挟んで上下に、ロールプロフィルが圧延機中心に対して点対称となるように配置され、該ロールと接触するように、ロール胴中央に対して対称なロールプロフィルを有する接触ロールがそれぞれ配置され、さらに少なくともワークロールベンダーを備えた圧延機であって、
前記接触ロールに対して前記非対称なロールプロフィルを有するロールがオフセットされて配置され、かつ各ロールがオフセット分力により加勢される方向に各ロールの操作側と駆動側のロールチョックを押し付けて、ロールチョックとハウジング間に存在する圧延方向ガタをなくすガタ吸収装置が操作側と駆動側に設置され、さらに前記ガタ吸収装置の操作側と駆動側のロールチョックに対する押付力が油圧制御装置により可変とされているとともに、操作側と駆動側で別々に設定可能とされていることを特徴とする圧延機。 - 前記接触ロールをバックアップロールとすることを特徴とする請求項１に記載の圧延機。
- 操作側のワークロールチョック用ガタ吸収装置、及び駆動側のワークロールチョック用ガタ吸収装置は、入側ハウジングポストと各ワークロールチョック間に設置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の圧延機。
- ロール胴中央に対して非対称なロールプロフィルを有するロールが被圧延材を挟んで上下に、ロールプロフィルが圧延機中心に対して点対称となるように配置され、該ロールと接触するように、ロール胴中央に対して対称なロールプロフィルを有する接触ロールがそれぞれ配置され、さらに少なくともワークロールベンダーを備えた圧延機を用い、前記被圧延材を圧延するに際し、前記接触ロールに対して前記非対称なロールプロフィルを有するロールをオフセットして配置し、かつ各ロールがオフセット分力により加勢される方向に各ロールの操作側と駆動側のロールチョックを押し付けて、ロールチョックとハウジング間に存在する圧延方向ガタをなくすガタ吸収装置を操作側と駆動側に設置した後、前記ガタ吸収装置の操作側と駆動側のロールチョックに対する押付力を油圧制御装置により変更するとともに、操作側と駆動側で別々に設定してから該ガタ吸収装置を使用して、各ロールを回転自在に支承する操作側と駆動側のロールチョックを、各ロールがオフセット分力により加勢される方向に押し付けて、前記ワークロールベンダーのベンダー力を調整しつつ圧延することを特徴とする圧延方法。
- 前記接触ロールをバックアップロールとすることを特徴とする請求項４に記載の圧延方法。
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