JP6455555B2 - 圧延機 - Google Patents

Description

本発明は、圧延中にロールチョックを拘束し、通板方向にロールチョックが変位することを防止することのできる圧延機に関する。

鋼板等の被圧延材を圧延する際には、圧延機が用いられる。圧延機は、被圧延材を圧延する上下一対のワークロールと、ワークロールを支持する上下一対の補助ロールとを有する。また、ロールを６本備えた６Ｈｉ型の圧延機では、ワークロールと補助ロールとの間に、上下一対の中間ロールが設けられる。

圧延機の各種ロールは、それぞれの軸線方向の両端に取り付けられるロールチョックを介して、操作側（ｏｐ側）及び駆動側（ｄｒ側）に配置した左右のハウジングに据え付けられる。この際、ロールの交換作業を容易にするために、ロールチョックとハウジングとの間にクリアランスが設けられる。

しかし、上記クリアランスをそのままにした状態で圧延を行うと、圧延時にロールに加わる力によってロールチョックの位置がずれる、いわゆるガタを生じることになる。具体的には、ワークロールと中間ロールとのロールクロスが大きく変化して被圧延材の通板性が悪化し、被圧延材の尾端部が蛇行して板絞りが発生することがある。

そこで、特許文献１のように、ロールチョックとハウジングとの間に発生するクリアランスを一方向に埋めるために、ワークロール及び中間ロールを水平方向にオフセットして配置し、圧延荷重の一部を水平方向に作用させてワークロールの水平パス方向の位置を安定させる圧延技術が知られている。

また、特許文献２のように、ロールチョックとハウジングとの間に発生するクリアランスを一方向に埋めるために、ロールチョックとハウジングとの間にガタ吸収装置を配置し、ガタを吸収しながら被圧延材を圧延する技術が知られている。

特開昭６１−１４０３０７号公報 特開２００７−１５２３５２号公報

圧延機においては、ロールの組替えのためにロール組替装置が設けられることがある。ロール組替装置は、圧延機における少なくともいずれか一つのロールチョックとハウジングとの間のクリアランスに設けられる上下に変位可能な部材であり、ロールの組替作業を容易にするために、ロール組替装置とロールチョックとの間には搬送方向に間隙が設けられる。このような間隙が存在することで、通板時においてロール組替装置とロールチョックとが繰り返し衝突することになり、ロール組替装置が磨耗してしまうことになる。ロール組替装置に接するロールチョックにおける磨耗の問題を軽減するために、上述した特許文献１及び２に記載された技術の適用が試みられているが、以下の理由により現実的には難しい。

特許文献１に開示された方法では、ハウジング側のライナの取付状態や磨耗状態、ロールシフト等の圧延条件によってハウジングとロールチョックとの接触位置が変化し、ロールクロスや駆動側（ｏｐ側）と操作側（ｄｒ側）とのロールの開度差などが引き起こされ、被圧延材の板絞りが引き起こされるという問題がある。

特許文献２に開示された方法では、ガタ吸収装置のシリンダーの長さが、ピストンのヘッド部の径に対して短く、圧延時にロールチョックにかかる荷重にガタ吸収装置が耐えられず、ピストンとシリンダーとのシール部分が損傷を起こし、油漏れを引き起こしてしまう問題がある。

また、特許文献２に開示された方法では、ガタ吸収装置がロールチョックの入側に設けられている（特許文献２の図２）。このような配置では、圧延時において６Ｈｉ型圧延機の中間ロールのロールチョックに定常的にかかる出側から入側に向かう荷重とは反対の方向（入側から出側の方向）へと、ガタ吸収装置がロールチョックを押圧する必要があり、ガタ吸収装置が劣化・故障しやすいという問題もある。

上記のように、従来の技術では、ロールチョックに通板方向への押圧力を加えるシリンダー型の装置を圧延機のロール組替装置とロールチョックとの間のクリアランス解消のために用いることは、実際には難しいという問題がある。そこで、現実には、ロール組替装置又はロールチョックにスペーサー用の板を噛ませて、クリアランスの解消を図っている。

しかし、板を噛ませる方法では、クリアランスを完全になくすことはできず、圧延時のロールチョックには僅かにガタが生じる。これにより、圧延を長期間行っている間にロール組替装置やロールチョックが徐々に磨耗し、よりガタを生じやすい状態となってしまう。

本発明は、上記の問題点に鑑みて完成されたものであり、特にロール組替装置に接するロールチョックを圧延中に拘束することのできる圧延機を提供することを課題とする。

本発明の手段は、次の通りである。
［１］被圧延材を挟んで上下に配置される上下一対のワークロールと、前記ワークロールにそれぞれ接する上下一対の中間ロールと、前記中間ロールにそれぞれ接する上下一対の補助ロールと、前記ワークロール、前記中間ロール、及び前記補助ロールの両端をそれぞれ回転自在に支持する左右一対のロールチョックと、前記ロールチョックが取り付けられるハウジングと、を有する圧延機において、少なくともいずれかの前記左右一対のロールチョックと、前記ハウジングの内壁との間には、間隙を設けて被圧延材の通板方向の入側と出側とにロール組替装置が配置され、前記出側のロール組替装置と、ロールチョックの出側側面との間には、出側から入側の方向にロールチョックを押圧するチョック拘束装置が設けられる圧延機。
［２］前記ロール組替装置は、下側の中間ロールの両端に設けられた左右一対のロールチョックと、ハウジングの内壁との間に設けられる前記［１］に記載の圧延機。
［３］前記チョック拘束装置は、油圧シリンダー式の装置であり、シリンダーの長さがピストンのヘッド径に対して０．２７倍以上である前記［１］又は［２］に記載の圧延機。［４］前記チョック拘束装置は、圧延機が被圧延材を噛み込んだ際に、ロール組替装置が配置されるロールチョックにかかる入側方向から出側方向への荷重よりも大きな力で、出側から入側に向かってロールチョックを押圧可能である前記［１］から［３］までのいずれか一つに記載の圧延機。

本発明により、圧延時においてロール組替装置を配したロールチョックにガタが生じることを確実に解消し、圧延時におけるロールチョックやロール組替装置の磨耗を抑えることができる。

図１は、本発明に係る圧延機の説明図である。 図２は、図１のＥ−Ｅ矢視断面図である。 図３は、本発明に係る圧延機の下側を拡大した説明図である。 図４は、本発明で用いられるチョック拘束装置の、概略説明図である。 図５は、本発明で用いられるチョック拘束装置のピストンの一例を説明する詳細図である。

以下、本発明に係る圧延機について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係る圧延機の一例である６段式（６Ｈｉ）の圧延機を通板方向から見た正面図（図２のＤ−Ｄ矢視図）であり、図２は図１のＥ−Ｅ矢視断面図であり、図３は図２における下側の拡大図である。

図１に示すように、６段式の圧延機１１は、上側及び下側にそれぞれ設けられた一対のワークロール１、２と、これらワークロール１、２にそれぞれ接する一対の中間ロール３、４と、これら中間ロール３、４にそれぞれ接する補助ロール５、６を備える。図１に示すように、これらロールの軸線方向の一端の操作側（ｏｐ側）にハウジングＡが配置され、他端の駆動側（ｄｒ側）にハウジングＢが配置される。

図１に示すように、ｏｐ側のハウジングＡには、上側のワークロール１の一端を回転自在に支持するワークロールチョック１Ａと、下側のワークロール２の一端を回転自在に支持するワークロールチョック２Ａと、上側の中間ロール３の一端を回転自在に支持する中間ロールチョック３Ａと、下側の中間ロール４の一端を回転自在に支持する中間ロールチョック４Ａと、上側の補助ロール５の一端を回転自在に支持する補助ロールチョック５Ａと、下側の補助ロール６の一端を回転自在に支持する補助ロールチョック６Ａとが配置されている。

図１には符号を付していないが、ｄｒ側のハウジングＢにも、ｏｐ側と同様に各ロールの他端にはロールチョックが設けられている。

図２では、ハウジングＡの内側の断面図を示す。ハウジングＡの上半分には、ワークロールチョック１Ａ、中間ロールチョック３Ａ，及び補助ロールチョック５Ａが、下から順に配置される。ワークロールチョック１ＡとハウジングＡの内壁面との間、及び中間ロールチョック３ＡとハウジングＡの内壁面との間には、それぞれクリアランスが設けられる。これらのクリアランスをなくし、ワークロールチョック１Ａ及び中間ロールチョック３Ａの通板方向の位置を固定するように、ブロック部材２１及び２３が設けられる。これにより、圧延の際、上ワークロール１、中間ロール３、及び補助ロール５については、通板方向の位置ズレ（ガタ）が生じることを防止することができる。尚、ブロック部材２１及び２３は、上下方向にロールチョックを押圧可能であるが、通板方向には変位しない構造部材である。

圧延機１１の下半分では、ワークロールチョック２Ａ、中間ロールチョック４Ａ、及び補助ロールチョック６Ａも同様に上から順に配置される。ワークロールチョック２Ａ及び補助ロールチョック６Ａと、ハウジングＡの内壁との間にはクリアランスが設けられていないものの、中間ロールチョック４ＡとハウジングＡの内壁との間にはクリアランスが設けられている。このクリアランスに、ロール組替装置２４が設けられる。

ロール組替装置２４は、上述したブロック部材とは異なり、下側の中間ロールチョック４Ａを完全に固定するわけではなく、ロール組替装置２４と中間ロールチョック４Ａとの間には間隙が設けられる。この間隙は、ロールの交換作業を容易に行えるようにするために設けられている。具体的に、ロールを組み替える際には、まずワークロール１及び２を抜き出した後、上側の中間ロール３及び補助ロール５をスペーサー等で支えつつ、ロール組替装置２４をシリンダー等によって上昇させる。これにより、下側の中間ロールチョック４Ａの下側において搬送方向に突出した部分と、ロール組替装置２４の下側において搬送方向に突出した部分とが引っかかりを生じ、中間ロール４が上方へと引き出される。次いで、上方へと引き出された中間ロールは、通板材の幅方向（紙面の手前方向）に引き抜かれる。このように、下側の中間ロール４を取り出す際には、ロール組替装置２４を上方へと引き上げ、次いで中間ロール４を幅方向に引き抜くことが必要であり、これらの移動を行うためにロール組替装置２４と中間ロールチョック４Ａとの間に間隙を設けておく必要がある。

図３には、図２の下側の拡大図を示す。本発明の圧延機では、前述のロール組替装置２４と中間ロールチョック４Ａとの間における間隙をなくすように、中間ロールチョック４Ａの出側の側面と出側のロール組替装置２４との間に、チョック拘束装置７が設けられる。チョック拘束装置７は、中間ロールチョック４Ａを出側から入側の方向へと押圧することで、中間ロールチョック４Ａの通板方向位置を固定し、通板時に中間ロールチョック４Ａにガタが生じることを防止することができる。

チョック拘束装置７としては、シリンダー型の押圧装置を用いることができ、より具体的には油圧シリンダー型の押圧装置を用いることができる。具体例を図４に示す。チョック拘束装置７は、筒状のシリンダー７Ａ、シリンダー７Ａの内側で往復動をするピストン７Ｂ、及びピストン７Ｂを駆動させるための油圧室７Ｃを備える。油圧室７Ｃにおける油圧を調節することにより、ピストン７Ｂのヘッド面（図の上面）による中間ロールチョック４Ａの出側側面に対する押圧力が調節される。また、押圧力を増減することができるように、ピストン７Ｂのヘッド側（図の上側）とテール側（図の下側）とにそれぞれ別の油圧室７Ｃを設けることが好ましい。

チョック拘束装置７において、シリンダー７Ａの軸線方向長さ（図４の符号Ｌ）を、ピストン７Ｂのヘッド径（図３の符号Ｒ）に対して０．２７倍以上、つまりＬ／Ｒを０．２７以上とすることによって、本発明の効果を発揮しうる。Ｌ／Ｒが０．２７未満であると、被圧延材の噛み込み時に発生する衝撃荷重に耐えられず、シリンダー７Ａの内壁面とピストン７Ｂとの間におけるシールが損傷し、油漏れ等の問題が引き起こされる可能性がある。また、より確実に油漏れを防止するためには、Ｌ／Ｒを０．５以上とすることが好ましく、最適値としては１．２を挙げることができる。尚、Ｌ／Ｒを大きくしすぎると、ロール組替装置２４の内側においてチョック拘束装置７を装入するための穴をその分深く設ける必要があり、ロール組替装置２４の強度が低下してしまう。ロール組替装置２４の強度を十分に保つという観点から、Ｌ／Ｒを１．５以下とすることが好ましい。

前述したピストン７Ｂのヘッド径とは、ヘッドの平面形状が円形である場合にはその直径の長さを採用し、ヘッドの平面形状が多角形状である場合にはその最長の対角線の長さを採用し、ヘッドの平面形状が楕円形状である場合にはその長径の長さを採用すればよい。

また図示は省略しているが、ｏｐ側のハウジングにも同様のチョック拘束装置を設けることによって、中間ロールチョック４Ａの搬送方向位置が固定される。

尚、本発明において、圧延機１１には、チョック拘束装置７をｏｐ側とｄｒ側とでそれぞれ一箇所ずつ設けることが好ましい。このようにｏｐ側とｄｒ側の両端にわたり、ロールチョックを均一に押圧することで、本発明で意図するガタ発生をより効果的に防止することができる。より具体的には、ｏｐ側とｄｒ側とのそれぞれにおいて、中間ロールチョック４Ａの出側のみにチョック拘束装置７を設けることが好ましい。これにより、ｏｐ側又はｄｒ側の複数箇所にチョック拘束装置７を設ける例に比べて、装置の設置コストやメンテナンスコストを抑えることができる。また、チョック拘束装置７を設けないその他のロールチョックについては、図２の上側の補助ロールチョック５Ａのようにロールチョックとハウジングとの間にクリアランスを設けない態様とするか、図２の上側の中間ロールチョック３Ａのようにロールチョックとハウジングとの間に生じるクリアランスを、ブロック部材によって埋める態様とすればよい。

上述したように、本発明ではチョック拘束装置７を中間ロールチョック４Ａの通板方向の出側に設ける。これにより、チョック拘束装置におけるピストン等の寿命を長くすることができる。具体的に、被圧延材を噛み込む際に、６Ｈｉ型の圧延機の中間ロールにおけるロールチョックには入側から出側へと向かう力が瞬間的に加わるが、その後の定常的な通板時にはロールチョックには出側から入側へと向かう力が継続して加わる。本発明のように出側にチョック拘束装置７を設けてロールチョック４Ａを出側から入側に向けて押圧するようにすると、噛み込み時には一時的に強力な負荷がチョック拘束装置７にかかることになるが、その後の圧延継続時には、チョック拘束装置７による押圧方向と、圧延によってロールチョック４Ａにかかる力の方向とが同じとなるので、チョック拘束装置７にかかる負荷は小さくて済む。このように、噛み込み時における一時的な負荷に耐えてさえしまえば、その後の圧延継続時に継続的にかかる負荷を小さく抑えることができるので、チョック拘束装置７の装置寿命を長くすることができる。

なお、ロール組替装置２４が配置されるロールチョックにかかる入側から出側方向に作用する荷重は、１９ｔｏｎであるため、本発明では出側から入側に向かってロールチョックを押圧する際は、前記の荷重（１９ｔｏｎ）より大きな荷重とする必要がある。本発明におけるチョック拘束装置７の油圧シリンダー式装置を適用することにより、２８ｔｏｎ以上の荷重で出側から入側に向かってロールチョックを押圧することができる。

また、シリンダー７Ａ内のピストン７Ｂ部分にて、圧延中の荷重（スラスト力）が作用する場合があり（図５を参照）、ピストン７Ｂ部分にて破損する場合があるが、ピストンの破損を防止するために、ピストン７Ｂ部分に発生する応力集中を抑えるためには、形状の最適化を図ることでピストン７Ｂの耐久性を向上しうる。具体例を図５に示す。図５は、図４に示すピストン７Ｂの一例を説明する詳細図である。ピストン７Ｂは、先端プレート７Ｂ_−１、ロッド７Ｂ_−２、ピストン部７Ｂ_−３を備える。なお、図４では、図５に示す構成を一体としてピストン７Ｂと称している。上記したピストン７Ｂ部分に発生する応力集中を抑えるためには、ピストン７Ｂの形状に対し、（１）ロッド７Ｂ_−２径を太くすること、（２）ロッド７Ｂ_−２と先端プレート７Ｂ_−１を一体化（一体部品化）すること、あるいは（３）先端プレート７Ｂ_−１とロッド７Ｂ_−２のコーナーＲを大きくすること、などにより最適化することが挙げられる。ここで、コーナーＲを大きくするとは、例えば従来は２ｍｍ以下であったが、本発明では４ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲で適宜選択される大きさにすることをいう。

尚、中間ロールと補助ロール、及びワークロールと中間ロールとの間は、所定のオフセット量をもって配置させることができる。例えば、図３に示すように、下側の中間ロール４は下側の補助ロール６に対して、δ１のオフセット量をもって入側に配置されている。また、下側のワークロール２は下側の中間ロール４に対して、（δ１＋δ２）のオフセット量をもって出側に配置されている。尚、図３には図示していないが、上側の補助ロール５も上側の中間ロール３に対してδ１のオフセット量をもって入側に配置され、上側のワークロール１も上側の中間ロール３に対して（δ１＋δ２）のオフセット量をもって出側に配置されていてもよい。これらのオフセット量は、適宜変更することができる。

本発明によって、ロール組替装置が設けられたロールチョックにおける圧延時のガタの発生を確実に抑えることができ、ワークロールと中間ロールとの間のロールクロスの変動を抑えて被圧延材の板絞りを低減し、形状に優れた製品を製造することが可能となる。また、従来のようにロール組替装置とロールチョックとの間隙にスペーサー用の板を噛ませる態様と比較して、ロール組替装置及びロールチョックの磨耗を確実に抑えることができる。さらに、ロールチョックの出側にチョック拘束装置を設けることによって、チョック拘束装置の耐久性を向上させることができる。

１、２ ワークロール
１Ａ、２Ａ ワークロールチョック
３、４ 中間ロール
３Ａ、４Ａ 中間ロールチョック
５、６ 補助ロール
５Ａ、６Ａ 補助ロールチョック
７ チョック拘束装置
７Ａ シリンダー
７Ｂ ピストン
７Ｂ_−１ 先端プレート
７Ｂ_−２ ロッド
７Ｂ_−３ ピストン部

Claims (3)

1. 被圧延材を挟んで上下に配置される上下一対のワークロールと、前記ワークロールにそれぞれ接する上下一対の中間ロールと、前記中間ロールにそれぞれ接する上下一対の補助ロールと、前記ワークロール、前記中間ロール、及び前記補助ロールの両端をそれぞれ回転自在に支持する左右一対のロールチョックと、前記ロールチョックが取り付けられるハウジングと、を有する圧延機において、
   下側の前記中間ロールの両端に設けられた左右一対のロールチョックと、前記ハウジングの内壁との間には、間隙を設けて被圧延材の通板方向の入側と出側とにロール組替装置が配置され、
   前記出側のロール組替装置と、前記中間ロールチョックの出側側面との間には、出側から入側の方向にロールチョックを押圧するチョック拘束装置が設けられる圧延機。
2. 前記チョック拘束装置は、油圧シリンダー式の装置であり、シリンダーの長さがピストンのヘッド径に対して０．２７倍以上１．５倍以下である請求項１に記載の圧延機。
3. 前記チョック拘束装置は、圧延機が被圧延材を噛み込んだ際に、ロール組替装置が配置されるロールチョックにかかる入側方向から出側方向への荷重よりも大きな力で、出側から入側に向かってロールチョックを押圧可能である請求項１または２に記載の圧延機。

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