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技術 押し出し圧延装置および方法

出願人 ダニエリユナイティド、アディビジョンオブダニエリコーポレイションインターナショナルローリングミルコンサルタンツインコーポレイテッド
発明者 ブラディミアービーギンズバーグ
出願日 1999年10月28日 (22年2ヶ月経過) 出願番号 1999-307067
公開日 2000年7月18日 (21年5ヶ月経過) 公開番号 2000-197905
状態 拒絶査定
技術分野 金属圧延一般 圧延材の移送
主要キーワード ロール接触長 最終番目 ストリップ長 圧延圧力 冷間圧延装置 圧延回数 モータパラメータ ストリップ圧延
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この項目の情報は公開日時点(2000年7月18日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

所望の厚さを達成するために要求されるストリップ圧延回数を低減する可逆圧延装置および方法。

解決手段

単一スタンド多段式冷間可逆圧延装置の頂部ワークロール2と底部ワークロール3との間にストリップ1を供給するためのペイオフリールと、ペイオフリールからストリップに引張力を加え、かつガイドするための入口テンションリールと、圧延装置を出ていくストリップに引張力を加え、かつガイドするための出口テンションリールとを備え、入口テンションリールと出口テンションリールとの組み合わせが、ストリップの降伏強さの約85%までの強さのストリップへの出口引張力を生成し、これによって圧延装置を通過する毎に約55%のストリップの厚さの減少を許す

概要

背景

概要

所望の厚さを達成するために要求されるストリップ圧延回数を低減する可逆圧延装置および方法。

単一スタンド多段式冷間可逆圧延装置の頂部ワークロール2と底部ワークロール3との間にストリップ1を供給するためのペイオフリールと、ペイオフリールからストリップに引張力を加え、かつガイドするための入口テンションリールと、圧延装置を出ていくストリップに引張力を加え、かつガイドするための出口テンションリールとを備え、入口テンションリールと出口テンションリールとの組み合わせが、ストリップの降伏強さの約85%までの強さのストリップへの出口引張力を生成し、これによって圧延装置を通過する毎に約55%のストリップの厚さの減少を許す

目的

効果

実績

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請求項1

単一スタンドの冷間逆圧延装置であって、金属ストリップ頂部表面と接触させるための少なくとも1つの頂部ワークロールと、該少なくとも1つの頂部ワークロールと接触する少なくとも1つの頂部バックアップロールと、金属ストリップの底部表面と接触させるための少なくとも1つの底部ワークロールと、該少なくとも1つの底部ワークロールと接触する少なくとも1つの底部バックアップロールと、前記少なくとも1つの頂部ワークロールと少なくとも1つの底部ワークロールとのあいだに金属ストリップを供給するための少なくとも1つのペイオフリールと、該少なくとも1つのペイオフリールから金属ストリップに引張力を加え、かつガイドするための少なくとも1つの入口テンションリールと、当該単一スタンドの冷間逆圧延装置を出ていく金属ストリップに引張力を加え、かつガイドするための少なくとも1つの出口テンションリールとを備え、前記少なくとも1つの入口テンションリールと少なくとも1つの出口テンションリールとの組み合わせが、金属ストリップの降伏強さの約85%までの強さの金属ストリップへの出口引張力を生成し、これによって当該圧延装置を通過する毎に約55%の金属ストリップの厚さの減少を許してなる単一スタンドの冷間逆圧延装置。

請求項2

少なくとも1つの上部および下部ワークロールと、金属ストリップに入口引張力を加えるための少なくとも1つの入口リールと、金属ストリップに出口引張力を加えるための少なくとも1つの出口リールとを有する逆圧延装置による金属ストリップの圧延方法であって、金属ストリップの降伏強さの少なくとも約60%から85%まで出口の金属ストリップ引張力を確立する工程と、金属ストリップが圧延装置を通過する毎に少なくとも約50%まで金属ストリップの厚さを減少させる工程とからなる圧延方法。

請求項3

前記出口引張力を金属ストリップに金属ストリップの降伏強さの少なくとも約60%から約85%まで加えることによって、ロール分離力、圧延装置の出力および圧延モータトルクが、

請求項

ID=000003HE=015 WI=116 LX=0470 LY=1250と、W=wVO(1.15Y(hi−ho)+(sihi−soho))と、T=2mP+wR(sihi−soho)とを満足し、hiが金属ストリップの入口の厚さであり、hoが金属ストリップの出口の厚さであり、wが金属ストリップの幅であり、Pが圧延分離力であり、pがロールバイトにおける接触の弧に沿った圧延圧力であり、paがロールバイトにおける接触の弧に沿った平均圧延圧力であり、mがレバーアームであり、Lがロール接触長さであり、siが金属ストリップの入口の引張力であり、soが金属ストリップの出口の引張力であり、Yが金属ストリップの降伏強さであり、Wが圧延装置のモータの出力であり、Tが圧延装置のモータのトルクである請求項2記載の圧延方法。

技術分野

0001

本発明は押し出し圧延装置および方法に関する。さらに詳しくは、所望の厚さを達成するために要求される金属片圧延通過の回数を低減するための装置および方法に関する。

0002

現在、冷間圧延装置においては、金属片(たとえば、鋼片)の第1番目の通過のための入口における引張力が、金属片(以下、金属ストリップという)の降伏強さYの4〜6%の範囲内で選択され、その後の通過の引張力が、金属ストリップの降伏強さYの35〜65%の範囲内で選択される。出口における引張力は、最終番目の通過時を除いて、金属ストリップの降伏強さYの35〜65%の範囲内で選択される。最終番目の通過時には、金属ストリップの降伏強さYの5〜10%に限定される。このような条件下では、1回の圧延通過における金属ストリップの最大の厚さの減少は、通常40〜45%に限られる。このため、冷間圧延のあいだの圧延通過の回数は高々5回である。米国特許第5,660,070号明細書は、叙上の条件を具体化している。当該米国特許は、1回の通過において所望の全減少の35〜40%にすぎない減少を達成するために、ツインスタンド(twin stand)式の冷間圧延装置における引張り制御金具の使用を開示している。

0003

本発明の目的は、所望の厚さを達成するために要求される金属ストリップの圧延通過の回数を低減するための金属ストリップ圧延装置および方法を提供することである。

0004

本発明の他の目的は、圧延装置の生産性を向上させることである。

0005

本発明のさらに他の目的は、圧延装置の効率を増加することである。

0006

本発明のさらに他の目的、特徴および有利な点は、添付図面と関連づけて説明がなされた発明の実施の形態の記載から明らかになるであろう。

課題を解決するための手段

0007

本発明の第1の態様である単一スタンドの冷間逆圧延装置は、金属ストリップの頂部表面と接触させるための少なくとも1つの頂部ワークロールと、該少なくとも1つの頂部ワークロールと接触する少なくとも1つの頂部バックアップロールと、金属ストリップの底部表面と接触させるための少なくとも1つの底部ワークロールと、該少なくとも1つの底部ワークロールと接触する少なくとも1つの底部バックアップロールと、前記少なくとも1つの頂部ワークロールと少なくとも1つの底部ワークロールとのあいだに金属ストリップを供給するための少なくとも1つのペイオフリールと、該少なくとも1つのペイオフリールから金属ストリップに引張力を加え、かつガイドするための少なくとも1つの入口テンションリールと、当該単一スタンドの冷間逆圧延装置を出ていく金属ストリップに引張力を加え、かつガイドするための少なくとも1つの出口テンションリールとを備え、前記少なくとも1つの入口テンションリールと少なくとも1つの出口テンションリールとの組み合わせが、金属ストリップの降伏強さの約85%までの強さの金属ストリップへの出口引張力を生成し、これによって当該圧延装置を通過する毎に約55%の金属ストリップの厚さの減少を許してなることを特徴としている。

0008

本発明の第2の態様である逆圧延装置による金属ストリップの圧延方法は、少なくとも1つの上部および下部ワークロールと、金属ストリップに入口引張力を加えるための少なくとも1つの入口リールと、金属ストリップに出口引張力を加えるための少なくとも1つの出口リールとを有する逆圧延装置による金属ストリップの圧延方法であって、金属ストリップの降伏強さの少なくとも約60%から85%まで出口の金属ストリップ引張力を確立する工程と、金属ストリップが圧延装置を通過する毎に少なくとも約50%まで金属ストリップの厚さを減少させる工程とからなることを特徴としている。

0009

本発明は、金属ストリップの所望の厚さを達成するために、冷間圧延装置において鋼などの金属ストリップの所要の圧延通過の回数を低減するための装置および方法である。これは、圧延された金属ストリップの降伏強さYの85%まで金属ストリップの出口引張力を増加させることによって達成される。金属ストリップの出口引張力をこのように増加させることにより、1回の圧延通過において装置内で厚さを最大で約50〜55%減少させて金属ストリップを処理することを製造業者許す。同時に、増加された出口引張力は、冷間圧延装置のワークロールのレバーアームを減少させ、装置の圧延分離力モータトルクおよび圧延出力のすべてを実質的に減少させる。

0010

本発明は最大で40〜45%までしか金属ストリップの厚さを減少できないという従来技術の課題を克服するものである。本発明の装置および方法は、米国特許第4,244,203号明細書や米国特許第4,781,050号明細書に記載されているような寸法および形態のワークロールを有することなく現存する圧延装置に適合されうる。

発明を実施するための最良の形態

0011

本発明は、金属ストリップの所望の厚さを達成するために、冷間圧延装置において金属ストリップ(以下、単に「ストリップ」という)の所要の圧延通過の全回数を低減するための装置および方法である。これは、圧延されたストリップの降伏強さYの約60%ないし85%の範囲でストリップの出口引張力を増加させることによって達成される。ストリップの出口引張力をこのように増加させることにより、1回の圧延通過において装置内で厚さを最大で約50〜55%減少させてストリップを処理することを製造業者に許す。

0012

本発明を達成するためにモデルが開発され、つぎのパラメータにおけるデータが入力された。

0013

R :ワークロールの半径
hi:ストリップの入口の厚さ
ho:ストリップの出口の厚さ
ha:ストリップの平均厚さ
w :ストリップの幅
P :圧延分離力
p :ロールバイトにおける接触の弧に沿った圧延圧力
pa:ロールバイトにおける接触の弧に沿った平均圧延圧力
m :レバーアーム
mA:従来の圧延用レバーアーム
mB:本発明の押し出し圧延用レバーアーム
L :ロール接触長
si:ストリップの入口の引張力
so:ストリップの出口の引張力
Y :ストリップの降伏強さ
W :圧延装置のモータの出力
T :圧延装置のモータのトルク
VO:ストリップの出口の速度

0014

図1は、個々のパラメータまたは測定値を表している叙上の変数と共に2つのワークロールのあいだを通過するストリップの長さを示している。

0015

現在、冷間圧延装置において、ストリップの入口の引張力siは、第1番目の通過のために4〜6%の範囲で選択され、第2番目以降の通過のために35〜65%の範囲で選択される。ストリップの出口の引張力soは、最終番目の通過を除いて、図3に示されるようなストリップの降伏強さYの約35〜65%のあいだで選択される。最終番目の通過のためには、ストリップの降伏強さYの約5〜10%のあいだに限られる。これらの条件のもとで、1回の通過におけるストリップの最大厚さの減少は、普通の場合40〜45%の範囲に限られる。このため、冷間圧延のあいだの圧延通過の回数は5回にもなる。

0016

開発されたモデル(本発明に導いたものである)は、つぎのとおりである。

0017

ロールバイトにおける平均圧延圧力paは、式1によって与えられるようなストリップの引張力により強く影響される(図1参照)。

0018

0019

なお、各変数はすでに定義したとおりである。

0020

したがって、平均圧延圧力paは、入口および出口引張力siおよびsoの増加に伴い減少する。

0021

圧延に要求される圧延装置の出力Wは、式2により表される。
W = wVO(1.15Y(hi−ho)+(sihi−soho)) (式2)

0022

なお、各変数はすでに定義したとおりである。

0023

したがって、ストリップの入口引張力siの増加は圧延装置の出力Wを増加させる。一方、ストリップの出口引張力soの増加は圧延装置の出力Wを減少させる。

0024

つぎに、モータのトルクTは式3により表される。
T = 2mP+wR(sihi−soho) (式3)

0025

ここに、mはレバーアームであり、他の変数はすでに定義したとおりである。ストリップの入口引張力siが増加すると、レバーアームmも増加する。また、ストリップの出口引張力soが増加すると、レバーアームmは減少する。

0026

図2は、2つの場合におけるロールバイトの圧延圧力pの分布を示している。Aの場合、すなわちso=siであるときレバーアームはmAであり、Bの場合、すなわちso>siであるときレバーアームはmBである。したがって、ストリップの入口引張力siの増加は、圧延装置のトルクTを増加させる。一方、ストリップの出口引張力soの増加は、圧延装置のトルクTを減少させる。

0027

本発明の装置および方法は、ストリップの出口引張力soを圧延されたストリップの降伏強さYの少なくとも約60%から約85%まで増加させることによって達成される。これは、1回の圧延通過のあいだに最大厚さの減少を約50〜55%まで許す。同時に、ストリップの出口引張力soが増加されると、レバーアームmが減少し、つづいて圧延分離力、モータトルクTおよび圧延装置の出力Wが減少する。

0028

所要の全通過回数のあいだ、ストリップの入口引張力siをストリップの降伏強さYの4〜6%にまでも減少すると、さらなる改善が達成される。この場合、改善はレバーアームを減少することによって達成される。

0029

図4を参照すると、本発明の方法は、少なくとも1つの頂部ワークロール2と、加工されるべき、たとえば鋼またはアルミニウムなどの金属のストリップ1の両側に設けられる少なくとも1つの底部ワークロール3とを有する単一スタンドの冷間逆圧延装置で実施されることが好ましい。また冷間圧延装置は、少なくとも1つの頂部ワークロール2と接触する少なくとも1つの頂部バックアップロール4と、少なくとも1つの底部ワークロール3と接触する少なくとも1つの底部バックアップロール5とを含んでいる。当該冷間圧延装置は、少なくとも1つの入口テンションリール7の正面に少なくとも1つのペイオフリール6と、ストリップ1が少なくとも1つの頂部ワークロール2および少なくとも1つの底部ワークロール3を通過したのちに圧延されたコイル10を収集するための該単一のスタンドの反対側に少なくとも1つの出口テンションリール8とをさらに有する。

0030

図4に示されるように、本発明の方法は、少なくとも1つの出口テンションリール8だけの出力、または少なくとも1つの入口テンションリール7および少なくとも1つの出口テンションリール8の出力を増加することによって達成される。以下の表1は、入口テンションリール7および出口テンションリール8の出力が増加されるときの従来および本発明の押し出し圧延のモータパラメータの例を示している。

0031

0032

備考1:使用した装置は1700mmの単一スタンドの冷間逆圧延装置である。
備考2:年間の生産量は907,184,740kgである。
備考3:圧延装置の利用率は85%である。

0033

図4および以下の表2は、従来の圧延装置を用いて3回通過させたものと、本発明の装置の押し出し圧延装置を用いて2回通過させたものとの圧延スケジュール(rolling schedule)の例を示している。

0034

0035

減少スケジュールの比較は、図4の下に示されている。

0036

図5および以下の表3は、従来の圧延装置と本発明の装置の押し出し圧延装置との生産時間の比較を示している。

0037

0038

備考1:使用した装置は1700mmの単一スタンドの冷間逆圧延装置である。
備考2:年間の生産量は907,184,740kgである。
備考3:圧延装置の利用率は85%である。

0039

表3は図5グラフを作成するために用いたデータである。

0040

本発明のいくつかの実施例が説明されると共に記載されているが、当該実施例の種々の変更や修正が当業者に見いだされることは明らかである。このような本発明の真の精神および範囲内にあるかかる変更や修正を含むことが、添付の特許請求の範囲に意図されている。

発明の効果

0041

本発明によれば、所望の厚さを達成するために要求されるストリップの圧延通過の回数を低減するためのストリップ圧延装置および方法を提供することができる。

図面の簡単な説明

0042

図1本発明の一実施の形態にかかわる冷間圧延装置の2つのワークロールのあいだを通過するストリップ長さを示す概略説明図である。
図2本発明の一実施の形態にかかわる冷間圧延装置におけるワークロールのロールバイトの接触している弧に沿う圧延圧力を示す概略説明図である。
図3ストリップの引張力を降伏強さで除した値とストリップの厚さとの関係を示すグラフである。
図4本発明の一実施の形態にかかわる単一スタンドの冷間圧延装置と、従来の圧延および本発明の押し出し圧延の比較とを示す説明図である。
図5従来の圧延および本発明の押し出し圧延の生産時間の比較を示すグラフである。

--

0043

1ストリップ
2 頂部ワークロール
3 底部ワークロール
4 頂部バックアップロール
5 底部バックアップロール
6ペイオフリール
7 入口テンションリール
8出口テンションリール

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