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技術 逆対称性クラウン可変ロールおよび操作方法

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ロイジェイイッサ
出願日 2000年5月18日 (21年7ヶ月経過) 出願番号 2000-146154
公開日 2000年12月5日 (21年1ヶ月経過) 公開番号 2000-334503
状態 拒絶査定
技術分野 圧延の制御 圧延ロール・圧延スタンド・圧延機の駆動 圧延機
主要キーワード 周知システム 凸状板 凹状板 可変板 油空圧シリンダ シリンダー位置 実施作業 出口厚
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2000年12月5日)のものです。
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図面 (20)

課題

板材の大きな変動を修正するために、ロール圧延装置にて板材プロファイルファミリーを形成すること。

解決手段

ロールを取りつけるためのハウジングと、逆対称プロファイルを有する少なくとも1つの上部バックアップロールと、該少なくとも1つの上部バックアップロールと対向し、かつ該少なくとも1つの上部バックアップロールと接するように配置され、逆対称プロファイルを有する上部ワークロールと、該上部ワークロールから離間され、円筒状のプロファイルを有する下部ワークロールと、該ワークロールと対向し、該ワークロールと接触するように配置され、逆対称プロファイルを有する少なくとも1つの下部バックアップロールと、ロールシフト位置の関数としてストリップのプロファイルのファミリーを生成するように前記ハウジング内における少なくとも1つの上部バックアップロールおよび下部バックアップロールに対して上部ワークロールおよび下部ワークロールをシフトさせるための手段とを備えてなることを特徴としている。

概要

背景

概要

板材の大きな変動を修正するために、ロール圧延装置にて板材プロファイルファミリーを形成すること。

ロールを取りつけるためのハウジングと、逆対称プロファイルを有する少なくとも1つの上部バックアップロールと、該少なくとも1つの上部バックアップロールと対向し、かつ該少なくとも1つの上部バックアップロールと接するように配置され、逆対称プロファイルを有する上部ワークロールと、該上部ワークロールから離間され、円筒状のプロファイルを有する下部ワークロールと、該ワークロールと対向し、該ワークロールと接触するように配置され、逆対称プロファイルを有する少なくとも1つの下部バックアップロールと、ロールシフト位置の関数としてストリップのプロファイルのファミリーを生成するように前記ハウジング内における少なくとも1つの上部バックアップロールおよび下部バックアップロールに対して上部ワークロールおよび下部ワークロールをシフトさせるための手段とを備えてなることを特徴としている。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
4件

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請求項1

ロールを取りつけるためのハウジングと、逆対称プロファイルを有する少なくとも1つの上部バックアップロールと、該少なくとも1つの上部バックアップロールと対向し、かつ該少なくとも1つの上部バックアップロールと接するように配置され、逆対称プロファイルを有する上部ワークロールと、該上部ワークロールから離間され、円筒状のプロファイルを有する下部ワークロールと、該ワークロールと対向し、該ワークロールと接触するように配置され、逆対称プロファイルを有する少なくとも1つの下部バックアップロールと、ロールシフト位置の関数としてストリップのプロファイルのファミリーを生成するように前記ハウジング内における少なくとも1つの上部バックアップロールおよび下部バックアップロールに対して上部ワークロールおよび下部ワークロールをシフトさせるための手段とを備えてなる圧延装置

請求項2

前記逆対称プロファイルをもつロールが異なる多項式の関数によって定義された逆対称プロファイルを有してなる請求項1記載の圧延装置。

請求項3

シフトに先立ち生成された前記ストリップのプロファイルのファミリーが、n次の項を有する多項式の関数によって表現されたすトリッププロファイルであり、当該nが1以上5以下であり、逆対称プロファイルを有する前記上部ワークロールをシフトさせることによって製造されたストリップのプロファイルのファミリーが、(n−1)次の項を有する多項式の関数によって表現されたストリッププロファイルであり、当該nが1以上5以下である請求項1記載の圧延装置。

請求項4

逆対称プロファイルを有するロールが、それぞれ4次の項と2次の項とを有する2つの多項式によって定義されてなる請求項1記載の圧延装置。

請求項5

ロールを取りつけるためのハウジングと、圧延されるべき金属ストリップ上に位置づけられた、逆対称プロファイルを有する上部ワークロールと、該上部ワークロールと対向するように配置された圧延されるべき金属ストリップの下に位置づけられた、逆対称プロファイルを有する下部ワークロールと、ロールシフト位置の関数としてストリップのプロファイルのファミリーを生成するように前記ハウジング内で上部および下部ワークロールを互いにシフトさせるための手段とからなり、シフトに先立って生成された前記ストリップのプロファイルのファミリーがn次の項を有する多項式の関数によって表現されたストリップのファイルであり、該nが1以上5以下であり、逆対称プロファイルを有する上部および下部ワークロールをシフトさせることによって製造されたストリップのプロファイルのファミリーが(n−1)次の項を有する多項式の関数によって表現されたストリップのプロファイルであり、該nが1以上5以下である2段圧延装置。

請求項6

逆対称プロファイルをもつ前記ロールが、異なる多項式の関数によって定義された逆対称プロファイルを有してなる請求項5記載の2段圧延装置。

請求項7

逆対称プロファイルを有する前記ロールが、それぞれ4次の項と2次の項とを有する2つの多項式の関数によって定義される請求項5記載の2段圧延装置。

請求項8

前記逆対称のロールのプロファイルyが、上向きの凹面についてはy=a1x4+a2x2によって表現され、下向きの凹面についてはy=a1x4−a2x2によって表現され、前記a1が4次の項の係数であり、a2が2次の項の係数であり、前記xがロールの中心からの距離であり、該係数a1およびa2が、

請求項

ID=000003HE=015 WI=080 LX=1100 LY=1100および

請求項

ID=000004HE=015 WI=055 LX=1225 LY=1350によってそれぞれ計算され、前記Smがワークロールの最大シフトストロークであり、前記Cecmが最大シフトストロークに対する最大等価ワークロールクラウンであり、前記nがロールプロファイルの2次および3次要素間の分布係数であり、前記bがバックアップロール本体の長さの半分値である請求項5記載の2段圧延装置。

請求項9

ロールを取りつけるためのハウジングと、圧延されるべき金属ストリップの上に位置づけられた、逆対称プロファイルを有する上部ロールと、逆対称プロファイルをもつロールと円筒状ロールとからなる群から選択された、圧延されるべき金属ストリップの上の少なくとも1つの他のロールと、圧延されるべき金属ストリップの下に位置づけられた、逆対称プロファイルを有する下部ロールと、逆対称プロファイルをもつロールと円筒状ロールとからなる群から選択された、圧延されるべき金属ストリップの下の少なくとも1つの他のロールと、ロールシフト位置の関数としてストリッププロファイルのファミリーを生成するように前記ハウジング内において、圧延されるべき金属ストリップの上に逆対称プロファイルを有する少なくとも1つのロールと、圧延されるべき金属ストリップの下に逆対称プロファイルを有する少なくと1つの下部ロールとを互いにシフトさせるための手段とからなり、シフトに先立って生成されたストリップのプロファイルの前記ファミリーがn次の項を有する多項式の関数によって表現されたストリップのプロファイルであり、該nが1以上5以下であり、逆対称プロファイルを有する少なくとも1つの上部ロールと、逆対称プロファイルを有する少なくとも1つの下部ロールとをシフトさせることによって製造されたストリップのプロファイルの前記ファミリーが、(n−1)次の項を有する多項式の関数によって表現され、該nが1以上5以下である圧延装置。

請求項10

前記圧延装置が4段圧延装置である請求項9記載の圧延装置。

請求項11

前記圧延装置が、逆対称プロファイルをもつ2つのワークロールおよび2つの円筒状バックアップロールを有する圧延装置と、2つの円筒状ワークロールおよび逆対称プロファイルをもつ2つのバックアップロールを有する圧延装置と、逆対称プロファイルをもつ2つのワークロールおよび逆対称プロファイルをもつ2つのバックアップロールを有する圧延装置とからなる群から選択されてなる請求項10記載の圧延装置。

請求項12

前記圧延装置が6段圧延装置である請求項9記載の圧延装置。

請求項13

前記圧延装置が、逆対称プロファイルをもつ2つのロール、2つの円筒状ロールおよび2つの円筒状バックアップロールを有する圧延装置と、2つの円筒状ワークロール、逆対称プロファイルをもつ2つの中間ロールおよび2つの円筒状ワークバックアップロールを有する圧延装置と、2つの円筒状ワークロール、2つの円筒状の中間ロールおよび逆対称プロファイルをもつ2つのバックアップロールを有する圧根装置と、逆対称プロファイルをもつ2つのワークロール、逆対称プロファイルをもつ2つの中間ロールおよび2つの円筒状バックアップロールを有する圧延装置と、2つの円筒状ワークロール、逆対称プロファイルをもつ2つの中間ロール、逆対称プロファイルをもつ2つのバックアップロールを有する圧延装置と、逆対称プロファイルをもつ2つのワークロール、2つの円筒状の中間ロールおよび逆対称プロファイルをもつ2つのバックアップロールを有する圧延装置と、逆対称プロファイルをもつ2つのワークロール、逆対称プロファイルをもつ2つの中間ロールおよび逆対称プロファイルをもつ2つのバックアップロールを有する圧延装置とからなる群から選択されてなる請求項12記載の圧延装置。

請求項14

前記逆対称のロールのプロファイルyが、上向きの凹面についてはy=a1x4+a2x2によって表現され、下向きの凹面についてはy=a1x4−a2x2によって表現され、前記a1が4次の項の係数であり、a2が2次の項の係数であり、前記xがロールの中心からの距離であり、該係数a1およびa2が、

請求項

ID=000005HE=015 WI=080 LX=1100 LY=0300および

請求項

ID=000006HE=015 WI=055 LX=1225 LY=0550によってそれぞれ計算され、前記Smがワークロールの最大シフトストロークであり、前記Cecmが最大シフトストロークに対する最大等価ワークロールクラウンであり、前記nがロールプロファイルの2次および3次要素間の分布係数であり、前記bがバックアップロール本体の長さの半分値である請求項9記載の圧延装置。

請求項15

ロールを取りつけるためのハウジングと、逆対称プロファイルを有する少なくとも1つの上部バックアップロールと、該少なくとも1つのの上部バックアップロールと対向し、かつ該少なくとも1つの上部バックアップロールと接触するように配置された上部ワークロールと、該上部ワークロールから離間され、円筒状プロファイルを有する下部ワークロールと、該下部ワークロールと対向し、かつ該下部ワークロールと接触するように配置され、逆対称プロファイルを有する少なくとも1つの下部バックアップロールと、ロールシフト位置の関数としてストリップのプロファイルのファミリーを生成するようにハウジングにおいて、前記少なくとも1つの上部および下部バックアップロールに対して前記上部ワークロールおよび下部ワークロールをシフトさせるための手段と、前記少なくとも1つの上部バックアップロールの垂直方向の位置を調整するため手段とを有する圧延装置を設ける工程、前記上部ワークロールを第1の位置から第2の位置までシフトする工程、前記第1の位置から第2の位置までの距離を測定する工程、前記工程において測定された距離にもとづいて第1の出力信号を発生する工程、前記少なくとも1つの上部バックアップロールの垂直方向の位置を調整するための手段からの2つの基準信号を計算する工程、前記2つの基準信号を2つの実際の位置信号に加え、前記少なくとも1つの上部バックアップロールの垂直方向の位置を調整するための手段の実際の位置を表わし、2つのトータル信号を発生する工程、前記2つのトータル信号と、2つの実際のシリンダフィードバック信号とを比較し、ワークロールのシフト後の前記垂直方向の位置を調整するための手段の実際の位置を表わす工程、前記2つのトータル信号と2つの実際のシリンダのフィードバック信号との比較にもとづき異なる信号を発生する工程、および前記異なる信号にもとづき上部バックアップロールの垂直方向の位置を調整する工程からなる圧延装置の操作方法

請求項16

前記少なくとも1つの上部バックアップロールの垂直方向の位置を調整するための手段が油空圧シリンダである請求項15記載の操作方法。

技術分野

0001

本発明は、圧延装置ロール局所的な磨耗の低減、および、圧延装置における金属板プロファイル変動の修正の方法および装置に関する。

0002

圧延板材には、平板長方形板軽重度の中央凹凸板などの多くのプロファイルがある。また、断面が凸プロファイルの完成圧延板の製造が、要望される場合もある。さらに、重要なのは凸状プロファイル自体ではなく、凸状のプロファイルの寸法である。その点において、多項式による凸プロファイルの製造が好ましい。言い換えれば、凸プロファイルつまり上面と底面の端の曲率が、多項式関数にて数学的に求めることができるのである。

0003

そのような多項式の凸プロファイルは、一般的に、2つの周知方法の少なくとも1つの方法、ロール曲げまたはロールシフトにより実行できる。ロール曲げは、圧延装置のワークロールを反らせて金属板材のプロファイルを修正するため、そのワークロール、普通は上部ワークロールのジャーナル部に負荷をかけて行なう。

0004

能動的ロール曲げの基本機能とは、金属板材の中央部のへこみを多くして端部のへこみを少なくすることである。反対に、逆ロール曲げでは、板材の端部のへこみを多くして、中央部のへこみを少なくするのである。

0005

金属板材のプロファイルを修正する別の方法であるロールシフトでは、圧延装置における少なくとも1本の非筒状ロールを軸方向に移動させる。その少なくとも1本の非筒状ロールを軸方向に移動により、ワークロール間の間隔のプロファイルを変化させるのである。ワークロール間の隙間を、ロール間隙と呼ぶ。ロールシフトによりロール間隙を変化させることにより、多項式プロファイルを形成するための板材プロファイルの「修正」を行なえる。板材プロファイルの修正では、金属板材のゲージ厚を変更することなく板材の表面の曲率を変えるのである。板材プロファイルの変更は、シフトロール、ワークロール、中間ロールバックアップロールのプロファイルによってそれぞれ異なる。しかし、ロールプロファイルロール組み合わせだけでは、多項式プロファイルの板材を修正するためのロール間隙を形成できない。ロールシフトによる板材プロファイルの修正は、シフトする単数や複数の非筒状ロールのプロファイルと共に、修正する板材のプロファイルにも依存するのである。

0006

ロール曲げとロ—ルシフトにより、多様な板材プロファイルを形成できる。ロール曲げとロ—ルシフトにより圧延装置で形成される多様な板材プロファイルを、板材プロファイルファミリーという。板材プロファイルファミリーは、板材プロファイルエンベロープで構成される。板材プロファイルエンベロープが大きくなるほど、所定のプロファイルを形成する圧延装置のサイズも大きくなる。

0007

従来のロールシフトの一例として、連続クラウン可変ロール法、つまり、CVCロール法と呼ばれるものがあり、ワークロールやバックアップロールが、ロールの双方向移動によりロール間隙プロファイルの調整を行なえるようS字形またはビンプロファイルをしている。CVCシステムの短所は、特殊な非対称ロール研磨が必要であり、結果として非対称バックアップロール磨耗が発生することである。さらに、所定の圧延装置で圧延できる範囲の板材を圧延するために数種のロール組み合わせが必要となる不便を、充分に改善していない。

0008

板材を上部と下部のワークロールの曲面クラウン部間で圧延するさい、上部と下部のワークロールを軸方向に移動してもロール間隙の変動は小さいため、ロール曲げでその変動を補正することにより、ワークロールを所定の範囲内で周期的に軸方向へ移動させることが可能である。そうすることにより、圧延によるワークロールの磨耗を拡散し、ワークロールのクラウンプロファイルを長期にわたって維持できるのである。その結果、幅狭の板材の圧延作業の終了後に幅広の板材の圧延作業を行なうことが可能となり、圧延する板材の幅に関する圧延加工の手順における制限が解消できる。

0009

本発明の主たる目的は、板材の大きな変動を修正するために、ロール圧延装置にて板材プロファイルのファミリーを形成する方法と装置を提供することである。

0010

本発明の別の目的は、ロール圧延装置のワークロールの局所的磨耗を低減するための方法と装置を提供することである。

0011

本発明のまた別の目的は、経済的かつ効率的な手段により正確な加工物プロファイル制御を行なうことができる方法と装置を提供することである。

0012

本発明のさらに別の目的は、従来のロール圧延装置技術と互換性のある圧延装置を提供することである。

0013

本発明のさらなる目的は、大きな板材プロファイルエンベロープを提供することである。

0014

本発明のその他の目的、特徴、長所などは、付随の図面をともなったつぎの詳細な説明から明白になるであろう。

課題を解決するための手段

0015

本発明の第1の態様は、ロールを取りつけるためのハウジングと、逆対称プロファイルを有する少なくとも1つの上部バックアップロールと、該少なくとも1つの上部バックアップロールと対向し、かつ該少なくとも1つの上部バックアップロールと接するように配置され、逆対称プロファイルを有する上部ワークロールと、該上部ワークロールから離間され、円筒状のプロファイルを有する下部ワークロールと、該ワークロールと対向し、該ワークロールと接触するように配置され、逆対称プロファイルを有する少なくとも1つの下部バックアップロールと、ロールシフト位置の関数としてストリップのプロファイルのファミリーを生成するように前記ハウジング内における少なくとも1つの上部バックアップロールおよび下部バックアップロールに対して上部ワークロールおよび下部ワークロールをシフトさせるための手段とを備えてなる圧延装置である。

0016

本発明の第2の態様は、ロールを取りつけるためのハウジングと、逆対称プロファイルを有する少なくとも1つの上部バックアップロールと、該少なくとも1つのの上部バックアップロールと対向し、かつ該少なくとも1つの上部バックアップロールと接触するように配置された上部ワークロールと、該上部ワークロールから離間され、円筒状プロファイルを有する下部ワークロールと、該下部ワークロールと対向し、かつ該下部ワークロールと接触するように配置され、逆対称プロファイルを有する少なくとも1つの下部バックアップロールと、ロールシフト位置の関数としてストリップのプロファイルのファミリーを生成するようにハウジングにおいて、前記少なくとも1つの上部および下部バックアップロールに対して前記上部ワークロールおよび下部ワークロールをシフトさせるための手段と、前記少なくとも1つの上部バックアップロールの垂直方向の位置を調整するため手段とを有する圧延装置を設ける工程、前記上部ワークロールを第1の位置から第2の位置までシフトする工程、前記第1の位置から第2の位置までの距離を測定する工程、前記工程において測定された距離にもとづいて第1の出力信号を発生する工程、前記少なくとも1つの上部バックアップロールの垂直方向の位置を調整するための手段からの2つの基準信号を計算する工程、前記2つの基準信号を2つの実際の位置信号に加え、前記少なくとも1つの上部バックアップロールの垂直方向の位置を調整するための手段の実際の位置を表わし、2つのトータル信号を発生する工程、前記2つのトータル信号と、2つの実際のシリンダフィードバック信号とを比較し、ワークロールのシフト後の前記垂直方向の位置を調整するための手段の実際の位置を表わす工程、前記2つのトータル信号と2つの実際のシリンダのフィードバック信号との比較にもとづき異なる信号を発生する工程、および前記異なる信号にもとづき上部バックアップロールの垂直方向の位置を調整する工程からなる圧延装置の操作方法である。

0017

本発明は、ロール圧延装置におけるロールの局所的磨耗を低減し、同圧延装置における金属板材のプロファイル変動を修正するための方法と装置に関する。それは、逆対称のプロファイルのロールを利用することにより達成できる。逆対称プロファイルとは、ロールの中心線に対してロールの左右側が同じ多項式で示せるが、反対の符号の多項式であるようなプロファイルのことである。本発明の装置と方法は、逆対称プロファイルのロールをもつ圧延装置であり、それを使う方法である。金属板材プロファイルファミリーは、本発明の装置と方法にて形成でき、ロールシフト処理前の板材プロファイルファミリーは、好ましくはnが1から5の数であるn個の項をもつ多項式関数で示すことのできるプロファイルであって、逆対称プロファイルをもつ少なくとも1本の上部ロールと、および、逆対称プロファイルをもつ少なくとも1本の下部ロールとを移動させることにより形成した板材プロファイルのファミリー(family)は、好ましくはnが1から5の数である(n−1)個の項をもつ多項式関数で示すことのできるプロファイルで示せる。

0018

本発明は、異なる可変多項式関数で特徴付けられる板材プロファイルを修正するための効率的で柔軟性のある装置と方法に関するものである。本発明の装置と方法では、逆対称クラウン可変(IVC)ロールと呼ぶ逆対称プロファイルをもつ、ワークロール、中間ロール、バックアップロールのうちの少なくとも2本のロールがロール軸受部で軸受けできるよう取り付けられたハウジングを備えた圧延装置を使用する。IVCロールをもつ圧延装置は、逆対称クラウン可変ロール圧延装置(IVC圧延装置)と呼ばれる。逆対称プロファイルとは、ロール中心線に対してロールの左右側が、互いに符号が反対の同じ多項式で示せるプロファイルという。言い換えれば、ロールの左右側の筒状プロファイルからの偏差が、同じ値であるが互いに反対方向に偏差するものである。

0019

金属板材、とくに、鉄鋼板材の製造業者にとっては、板材プロファイルの断面が変位しているような完成板材のプロファイルを制御することが重要な課題である。金属板材の熱間ロール圧延では、加熱した金属は加工しやすく、熱間ロール圧延にて金属板材を成形できるため、成形つまり板材のプロファイルの直接的な制御が可能である。反対に、冷間ロール圧延においては、金属板材のプロファイルの変動は平坦化問題を起こすため、板材の相対プロファイル(板材の中央の厚さに対するクラウン部の比率)の修正を行なわない。その代わりに、板材は仕上げ圧延装置により「修正」するのである。

0020

金属板材の修正は、板材のゲージ厚を変更することなく板材の表面の曲率を変えることにより行なう。ゲージ厚の変更や、クラウン部の一の変更により板材プロファイルを修正すれば、平坦化の問題が発生するので、そのような方式での変更は避けるのが望ましい。

0021

金属板材は、上面と底面、左右の両側面、2つの端面を有する。板材の上面と底面が、最も大きな面である。ここでいう金属板材の断面で特定する板材プロファイルとは、板材の上面と底面に対応する上辺底辺と、両左右側面に対応する2つの側辺との、4つの辺で構成される。

0022

多様で異なる圧延ロールのプロファイルやそれらの組み合わせが存在する。最も一般的な圧延ロールは、図42から48で示す、つぎのようなxがロール中心からの距離である多項式の関数f(Y)で表わすことができるものである。

0023

線形:Y=0.02x
次式形:Y=0.002x2
3次式形:Y=0.0001x3
4次式形:Y=0.000002x4
CVCロール:Y=0.0001634x3−0.3021x
UPCロール:Y=−0.00002374x3+0.002590x2+0.05640x
K−WRSロール:Y=0.00000081x4−0.000034x3−0.000295x2+0.015x

0024

ロールプロファイルの設計において、4つの主要な要素を考慮しなければならない。1番目の要素は、ロールシフトに起因するロール間隙プロファイルの変動の、板材の所望修正との適合性である。n項の多項式プロファイルのロールを移動させると、(n−1)項の多項式で示せる板材プロファイルの変動が発生する。たとえば、CVCロール(図46)のプロファイルは、an(n=0から3)が定数であるつぎの等式(1)のような、第1と第3の項を含む多項式で示せる。
y=a3x3−a1x (1)

0025

CVCロールのシフトにより、つぎの等式(2)のような、第2の項を含む多項式で示せる板材プロファイルの変更が可能となる。
y=a2x2 (2)

0026

しかしながら、実際の板材プロファイルには、多項式の下位や上位の項も含まれている。実践的観点において、板材プロファイルは、aが定数であるつぎの等式(3)のような、第1項、第2項、第3項、第4項からなる多項式で正確に示すことができる。
y=a4x4+a3x3+a2x2+a1x (3)

0027

板材プロファイルが第1項、第2項、第3項、第4項を含む多項式で示すことができるなら、ロールプロファイルの多項式も、つぎの等式(4)のように、第1項、第2項、第3項、第4項、第5項を含まなければならない。
y=a5x5+a4x4+a3x3+a2x2+a1x (4)

0028

周知のロールプロファイル(図42から48)の多項式のいずれも、前記に示したように第4項より上の項を含んでいない。

0029

第2番目の要素とは、ロールシフトの効果性Eである。この要素は、つぎの等式(5)で示すように、ロールシフトのスロトーク量に対する板材プロファイルの変動幅△cの比率として表わせる。

0030

0031

板材プロファイルの同じ変動幅△cを形成するのにロールシフトsのストローク長が小さいほど、ロールシフト動作がよりいっそう効果的となる。ロールシフト効果性Eを上げるためには、ロール軸に対して上下にカールするロールプロファイルを利用する必要がある。周知ロールプロファイルの中では、3次式プロファイルとCVCプロファイルだけがその要件を満たすことができる。

0032

第3番目の要素は、ロール間の接触プロファイルである。局所的接触ストレス負荷を低減するためには、2次式ロール(図43)、CVCロール(図46)、UPCロール(図47)などに一般的に見られる「バルジプロファイル」を避けることが望ましい。

0033

第4番目の要素は、ロールプロファイルの研磨の安易性である。従来のロールでは、ロールプロファイルはロール中心線に対して対称性をもっている。そのため、高精度でロールプロファイルを経済的に作成できる一般的な研磨器を使うことが可能となる。ロールシフトで使うことができる周知のロールプロファイルのすべてが、非対称性プロファイルである。そのようなプロファイルを研磨するには、非常に高価な研磨器が必要となる。非対称性のロールプロファイルは、板材プロファイルにおけるロールシフトの効果をもたらすためには避けることができない。しかしながら、ロールの中心線に対して右側と左側が、aが定数であるつぎのような、符号が反対の同じ多項式で示すことができる逆対称プロファイルを利用することにより研磨工程を単純化することが可能である。
ロール左側:y=a4x4+a3x3+a2x2+a1x (6)
ロール右側:y=−a4x4−a3x3−a2x2−a1x (7)

0034

逆対称プロファイルは、一般的な研磨機で非常に高精度で形成することが可能である。簡単にいうと、周知のロールプロファイルのいずれも、前記で説明した4つの要件を満たしていない。しかし、逆対称プロファイルのロールはそれら要件を満たすことができるのである。

0035

本発明のロール圧延の装置や方法は、その逆対称プロファイル(IVCロール)を利用するものである。IVCロールを使うことにより、ロール圧延装置でのロールの局所的磨耗を低減できると同時に、金属板材プロファイルの変動も修正することが可能となる。

0036

まず最初に、図49に4段式圧延装置で概略的に示されるような、米国特許第4、656、859号に記載のクラウン可変ロールを使った従来のロール圧延装置を説明する。上部バックアップロール2は、逆対称となっており、縦方向軸4に対して回転可能である。言い換えれば、上部バックアップロール2は、外方向に凸状に膨らんだ凸部6と隣接する凹部8とを備える。また、上部バックアップロール2は、小径端10から大径端12へ膨らんでいる。図に示すように、中心線で示す上部バックアップロール2の中心からの距離xでは、ロール2の右側と左側の両方でx=0である中心からの垂直方向偏差がyとなっている。

0037

前記の上部バックアップロール2の接触できるよう設置してある上部ワークロール14は、縦方向軸16に対して回転可能である。上部ワークロール14は、上部バックアップロール2の凹部8と接触する凸部18を備えている。また、上部ワークロール14は、その凸部6と接触する筒状部20を備える。

0038

前記の上部ワークロール14の下方には、縦方向軸24に対して回転可能な下部ワークロール22が配備されている。下部ワークロール22は、片方端には筒状部26、他方端には凹部28を備えている。下部ワークロール22は、縦方向軸32を有し、凹部34と凸部36とを備えた下部バックアップロール30と接触できる。その凹部34は、下部ワークロール22の筒状部26と接触でき、凸部36は、同じロールの凹部28と接触できるようになっている。図で示すように、中心線で示す下部バックアップロール30の中心からの距離xにおいて、ロール30の右側と左側の両方でX=0である中心からの垂直方向偏差はyである。

0039

この周知システムでは、上部ワークロール14と下部ワークロール22が、ほぼ平坦あるいは凹凸のある金属板材に多様なプロファイルを形成できるよう移動可能となっている。図49の圧延装置の動作を、図50から図54に示す。この従来式圧延装置では、上部ワークロール14と下部ワークロール22の双方向移動により、図51から55に示すような多様な板材プロファイルを形成することができる。図50では、上部ワークロール14と下部ワークロール22が、金属板材39から図51のほぼ平坦な板材プロファイル38を形成できるよう配置されている。図52では、上部ワークロール14と下部ワークロール22が、金属板材39から図53に示す凸状の板材プロファイル40を形成するためシフトしており、図54では、上部ワークロール14と下部ワークロール22が、金属板材39から図55に示す凹状の板材プロファイル42を形成するためシフトしている。図52図54で示す圧延装置の欠点は、上部ワークロール14と下部ワークロール22とをシフトさせねばならず、とくに、それら上部ワークロール14と下部ワークロール22とのあいだの金属板材の端部付近の位置において、ロールが磨耗してしまうことである。それらロールの局所的磨耗は、ロール移動により発生するのである。

0040

一般的に、ロール圧延装置のロールの軸方向の移動は、つぎのような機能を実行するため利用されている。
(1)板材端部付近のロールの局所的磨耗を低減する。
(2)ロール間隙に可変性を与える。

0041

その第1の目的は、ほぼ筒状のロールを用意して、所定数コイルにロール圧延した後、周期的に軸方向移動させることにより達成できる。移動量やつぎのシフト前のコイル加工数は、その作業の効率に大きく影響する。それらパラメータは、ロール圧延された製品の寸法や堅さに依存するものである。標準的なロール移動パターンは、1つのコイル加工後に20mmだけロールを移動させるものである。

0042

前記の第2の目的は、非筒プロファイルの圧延ロールを利用することで達成できる。上部と下部のロールを軸方向に、同じ方向または反対方向に移動させる、別の言葉で言えば、ロールを相互に接近または離間させるのである。

0043

図49から54で示すように、双方向移動に使うワークロールは、一般的に、前記に説明した多項式関数の1つ(図42から48)で示すプロファイルを備える。そのシステムの主要な問題は、両方のワークロールの移動が必要なことである。また別の問題として、最適な板材プロファイルを形成するためのワークロールの移動のパターンが、ロールの局所的磨耗を最大限に低減するのに要するロール移動パターンと一致しないという事実がある。それゆえ、双方向移動は、一度に1つの機能だけしか達成できない。

0044

図49に示す周知のシステムでは、可変板材プロファイルはIVCバックアップロールを使えば形成できる。しかしながら、ワークロールのプロファイルはそれらと異なる。ワークロールの片側は非筒状であり、拡大または縮小しているが、他方側では筒状となっている。バックアップロールに対する両方のワークロールの単方向移動により(図50から54)、可変板材プロファイルが形成できる。単方向移動は、双方向移動に比べて、簡単なロール移動メカニズムで行なえる。それでも、ワークロールの局所的磨耗の問題は解消することができない。

発明を実施するための最良の形態

0045

本発明によれば、作業中に、可変板材プロファイルを形成すると、同時に、ロールの局所的磨耗を低減できる。板材プロファイルを修正し、ロールの局所的磨耗を低減する本発明の装置(図1)は、1本の筒状ワークロール44と1本のIVCワークロール46とを備える。また、装置には、上部IVCバックアップロール48と下部IVCバックアップロール50とが備わっている。装置に、1本以上の上部や下部のバックアップロールを備えても構わない。さらにまた、措置は、前記ロールを取り付けるためのハウジング(図示しない)と、少なくとも上部IVCバックアップロール46を移動させるための手段とを備える。各IVCロールとも、中心線で示すロールの中心からの距離Xにおいて、IVCロールの右側と左側の両方でX=0である中心からの垂直方向偏差はyとなっている。

0046

図1の圧延装置の動作を、図2から図6に示す。図2において、筒状ワークロール44とIVCワークロール46が、金属板材45から図3で示すほぼ平坦な板材プロファイル52を形成できるよう配置されている。図4では、IVCワークロール46が、図4に示すように凸状板材プロファイル54を形成するためシフトしており、図6では、同じIVCワークロール46が、図7で示すように凹状の板材プロファイル56を形成するためシフトしている。図1から6で示すように本発明においては、上部IVCバックアップロール48、下部IVCバックアップロール50、および、IVCワークロール46が、IVCプロファイルになっているが、他方の筒状ワークロール44は全体に筒プロファイルである。このため、IVCワークロール46を移動させるだけで可変板材プロファイルを得ることができる。筒状ワークロール46は、ロールの局所的磨耗を低減するため、異なる移動パターンを使ってシフト移動させることができる。図2から6に示すように、IVCロールは、互いに反対方向に向けられている。

0047

図8は、ロール移動ストローク長がsである、本発明の4段式IVC圧延装置の概略断面図である。図8の4段式圧延装置は、図1から6に示した圧延装置と同じであるが、上部ワークロール移動アクチュエータ58と下部ワークロール移動用アクチュエータ60とが追加図示されている。移動用アクチュエータ58、60は、それぞれ上部ワークロール46と下部ワークロール44とを軸方向に移動させるための手段である。その他の構成部品は、図1から6に示す同じものに対応する。IVCワークロール46を距離sだけ移動させると、そのIVCワークロール46と金属板材45とのあいだに隙間ができる。その隙間がロール間隙であって、金属板材45の長さ方向において厚さを変化させる。つぎのパラメータは、図8に示すように、δ1はロール左端でのロール間隙の変動値、δ2はロール右端でのロール間隙の変動値、δ0はロール中間部でのロール間隙の変動値である。

0048

表1は、図8に示すロール間隙の主要パラメータ、および、相互間の関係を示すものである。

0049

0050

表1中δ1は左側のロール端部におけるロールギャップの変化であり、δ2は右側のロール端部におけるロールギャップの変化であり、δ0はロールの中央におけるロールギャップの変化であり、δ12はδ1−δ2であり、Crは等価ワークロールクラウンであり、sはワークロールのシフトストロークであり、xはロールの有効バレル長の半分であり、yはロールプロファイルの変化であり、bはロールプロファイルの多項係数である。

0051

表1に示すように、移動中において、IVCワークロール46の中間部でのロール間隙はδ0だけ変動する。また、ロール間隙差δ12により、ロール間隙はわずかに非対称となる。ロール移動ストローク長sの全長にわたった変動値δ0を、最大板材幅が1730mmでbが0.000001055の例で、図9グラフに示す。変動値δ0は、移動ストローク長が−150mmから150mmまでのとき、それぞれ約0.05mmから約−0.05mmまでのスムーズな逆対称曲線により表わされている。ロールの移動ストローク長sの全長にわたったロール間隙差δ12の変動を、最大板材幅が1730mmでbが0.000001055の例で、図10に示す。比較のため、ロールの移動ストロークsの全長にわたった同等ワークロールクラウン値Crを、最大板材幅が1730mmでbが0.000001055の例で、図11に示してある。同等ワークロールクラウン値Crは、ロール移動することなく同等の板材プロファイルを形成するのに要するワークロールのクラウン形態を表わすものである。

0052

本発明の装置や方法にて市販品質をもつ金属板材を形成するためには、金属板材45とIVCワークロール46とのあいだの可変ロール間隙を修正しなければならない。その間隙を修正するのに使う装置や制御システムが、図12に図示されており、ロール移動装置、ロール曲げ装置、および、関連制御装置をともなった本発明の簡略IVC圧延装置の概略断面図である。

0053

図12の装置は、図8の圧延装置と同じであり、制御装置がブロック図で図示されている。図12の圧延装置62は、上部IVCバックアップロール64、下部IVCバックアップロール66、IVCワークロール68、筒状ワークロール70を備えている。IVCワークロール68と筒状ワークロール70のあいだには、金属板材72が挟まっている。IVCワークロール70は、ワークロール軸受78と80にて軸受部で支持されている。上部IVCバックアップロール64は、バックアップロール軸受82と84で支持されており、下部IVCバックアップロールは、バックアップロール軸受86と88で支持されている。

0054

前記のIVCワークロール68を移動させ、そのIVCワークロール68と金属板材72のあいだの間隙を修正するためのシステムは、以下のとおりである。IVCワークロール68は、ロール移動ストローク長sの間隔だけ第1位置から第2位置まで移動される。そのロール移動ストローク長sを測定する位置変換器90で出力信号Usが作成され、処理コントローラ92へ送られる。処理コントローラ92では、油圧シリンダー94と96の位置を制御するための2つの基準信号U1とU2とが算出される。油圧シリンダー94、96は、少なくとも1本の上部バックアップロール64の縦方向位置を決めるための手段である。空圧式またはネジ式の制御装置などの別の制御機器を備えても、構わない。基準信号U1とU2は、2個の位置制御器98、100により、2本の油圧シリンダーの実際の位置を示す2つの実際のシリンダー位置基準信号Ugr1とUgr2とに統合信号を作成するためそれぞれ付加される。統合信号は、2個のシリンダー位置変換器102と104でそれぞれ作成された2つのシリンダーフィードバック位置信号Uga1とUga2と比較する。信号の比較は、2個の位置制御器98と100で行なわれる。前記の2つの統合信号と、2つのシリンダーフィードバック位置信号Uga1、Uga2との比較から、2つの出力差信号△U1と△U2が作成される。それら2つの出力差信号△U1と△U2は、前記の2つの統合信号と、2つのシリンダーフィードバック位置信号Uga1、Uga2との差を示しているため差信号である。そして、2つの出力差信号△U1と△U2は、位置制御器98、100から2個のサーボバルブ106と108にそれぞれ送られる。それにより、サーボバルブ106、108が2個の油圧シリンダー94と96の入出流量の制御を行なって、上部IVCバックアップロール64とIVCワークロール68の位置が調整制御されるのである。

0055

本発明の別の実施例においては、図1の筒状ワークロールがIVCワークロールに代替される。図13に、上部IVCバックアップロール110と、下部IVCバックアップロール112と、上部IVCワークロール114と、下部IVCバックアップロール116とを備える本発明の別の4段式圧延装置を示す。図13のIVC圧延装置は4段式装置に限定されるものではなく、上部や下部のバックアップロールは1本以上でもよいし、中間ロール(図示しない)を備えることもできる。また装置は、ロールを取り付けるためのハウジング(図示しない)やロールを移動させる手段も備えている。各ロールとも、中心線で示すロールの中心からの距離xにおいて、ロールの右側と左側の両方でX=0である中心からの垂直方向偏差はyに等しくて、逆対称形である。

0056

図13の4段式圧延装置の主要なロール移動パターンを、図14から図18に示す。図14は、完全に接触をしており、金属板材118を凸プロファイルに形成するため移動された上部IVCワークロール114と下部IVC作用116とを備える本発明の4段式圧延装置の概略断面図である。図15は、ロール間隙をもった図14の圧延装置の概略断面図である。図16は、完全に接触をしており、金属板材120をほぼ平坦プロファイルに形成するため配置された上部IVCワークロール114と下部IVC作用116とを備える本発明の4段式圧延装置の概略断面図である。図17は、ロール間隙をもった図16の圧延装置の概略断面図である。図18は、完全に接触をしており、金属板材122に凹プロファイルを形成するため移動された上部IVCワークロール114と下部IVC作用116とを備える本発明の4段式圧延装置の概略断面図である。図19は、ロール間隙をもった図18の圧延装置の概略断面図である。

0057

図13から図18では、上部ロールと底側ロールが逆対称プロファイルとなるよう研磨されている。両側の組み合わせたワークロールとバックアップロールは、同じプロファイルに加工されているが、上部ロールプロファイルは底側ロールプロファイルと180度オフセットされており、対称ロール間隙輪郭を形成するよう互いに補完している。言い換えれば、前記ロールは互いに反対方向に向いているのである。

0058

図13のIVCロールのロールプロファイルは、第2項および/または第4項をもつ2つの多項式関数で数学的に示すことができる。各多項式関数はロール長の片半分のプロファイルを示し、ロール長はロールのバレル長さとして参照される。2つの関数は共にロールバレル長の中心に原点があって、片方の関数は上方向の弧曲線であり他方は下方向の弧曲線である。このシステムでは、ロールの局所的磨耗を低減し可変プロファイルを形成するため、図14から18で示すように、双方向移動メカニズムを利用して水平方向に距離sだけロールをシフト移動させることができる。

0059

図20から24には、4本のIVCロールが完全接触している本発明の4段式圧延装置のIVCロール移動位置と同等のワークロールのクラウン形態の関係を示す3つの例が図示されている。3つの例とは、
1.負クラウン形態:IVCワークロールをIVCバックアップロールに対して内側に移動させた場合のクラウン形態の発生(図20)。
2.ゼロ移動クラウン形態:軸方向移動のない場合のクラウン形態(図22)。
3.正クラウン形態:IVCワークロールをIVCバックアップロールに対して外側に移動させた場合のクラウン形態の発生(図24)。

0060

図20から24のそれぞれで、圧延装置には2本のIVCバックアップロール124、126、および、2本のIVCワークロール128、130が備わっている。図示にように、ワークロール128と130の移動(負クラウン形態)により作成される金属板材132のプロファイルは、4段式IVC圧延装置の前記のIVCワークロール128と130の移動による形成されるクラウン形態と同様に研磨されたワークロール138、140および筒状バックアップロール134、136を備えた図21から25に図示されている4段式圧延装置を使っても形成できるのである。図20から24のIVC圧延装置と図21から25の圧延装置とを比較するにおいて、点線で示す中心線がバックアップロール全部の中心を横切っており、bで示すのはロールバレル長の半分長であり、Smはワークロールの最大移動ストローク長である。

0061

図26においての、上部IVCロール142と下部IVCロール144のIVCプロファイルの数学的偏差は、以下のようになる。

0062

前記の上部IVCロール142と下部IVCロール144のプロファイルは、放物線部分(図43)および/または4次多項式部分(図45)をもつ2つの関数で示せる。2つの関数は、図26の点線で示すようにワークロール中心(x=0)でスムーズに接続している。片方の関数が上方向弧曲線形であるのに対して、他方の関数は下方向弧曲線形である。図26における上部IVCロール142と下部IVCロール144は移動された状態にある。

0063

IVCロールプロファイルyは、つぎのように示せる。
上方向弧曲線y=a1x4+a2x2
下方向弧曲線 y=−a1x4−a2x2

0064

ただし、
a1=多項式の第4項の係数、
a2=多項式の第2項の係数、
x=ロール中心間の距離、である。

0065

係数a1とa2は、つぎの等式(8)と(9)からそれぞれ演算できる。

0066

0067

ただし、
sm=ワークロールの最大移動ストローク長、
Cecm=最大移動ストローク長のための同等ワークロールの最大クラウン量
n=ロールプロファイルの2次式部分と4次式部分のあいだの分布係数
b=バックアップロール長の半分値である。
n=0のとき、a1=0となり、ロールプロファイルは2次式部分のみで示せる。また、n=∞のとき、a2=0となり、ロールプロファイルは4次式部分のみで示せる。

0068

図21から25で示すような、移動ストローク長Sに対する同等のワークロールプロファイルCeは、以下のように表わす。

0069

1)Sm≦x≦bのとき
Ce=c1x3+c2x+c3 (10)
ただし、c1=16a1s、c2=8s(2a1s2+a2)、c3=−4s2(a1s2+a2)である。

0070

2)0≦x≦Smのとき
Ce=d1x4+d2x2 (11)

0071

ただし、d1=4a1、d2=4(6a1s2+a2)である。

0072

図28に図示のように、板材プロファイルエンベロープは、つぎの等式(12)と(13)で示すパラメータU1とU2を使って演算できる。

0073

0074

ただし、図27に示す以下のパラメータは、ho=板材の中心厚さ、hq’、hq”=中間点q’とq”での板材の厚さ、hi’、hi”=位置点i’とi”での板材の厚さ(i’、i”は、板材端から25.4mmと仮定する)。

0075

パラメータU1,U2は、板材プロファイルエンベロープの区域を決めるものである。異なる板材プロファイルは、異なる区域を有する。板材プロファイルエンベロープは、ロール圧延装置で形成できる板材プロファイルのファミリーを示すものである。

0076

本発明のIVC圧延装置を使えば、シフト移動前に形成される板材プロファイルファミリーは、好ましくはnが1から5の数であるn項の多項式関数で示せ、逆対称プロファイルの少なくとも1本の上部ロール、および、逆対称プロファイルの少なくとも1本の下部ロールを移動させて形成した板材プロファイルファミリーは、好ましくはnが1から5の数である(n−1)項の多項式関数で示せる。

0077

本発明のIVC圧延装置のさらなる長所を提示するため、つぎのパラメータを使って実施作業を行なった。

0078

IVCワークロールとIVCバックアップロールを備えた4段式圧延装置を使用し、
ワークロール径=584mm、
バックアップロール径=1422mm、
ワークロールバレル長=1976mm、
バックアップロールバレル長=1676mm、
板材の幅=1232mm、
板材の入口厚さ=1.575mm、
板材の出口厚さ=0.975mm、
ロール圧延圧=1378トン
ワークロール曲げ圧BF=±80メートルトン
ワークロール移動ストローク長S=±150mm(IVCロールのみ)
であった。

0079

図28は、全部が筒状ロールである圧延装置と、全部がIVCロールである別の圧延装置の2つの4段式圧延装置の板材プロファイルエンベロープ分布の2次式グラフであり、分布係数nがIVC圧延装置では5となっている。グラフの各点での、ワークロール曲げ圧(BF)と移動ストローク長(S)はつぎのとおりである。

0080

0081

図中の多角形CDEFは、前記で説明したワークロールの曲げと移動による本発明の4段式IVC圧延装置で形成可能な板材プロファイルエンベロープ域を示すものである。多角形CDEFの区域は、板材プロファイルのパラメータU1とU2の分布により決まる。図28の2次式グラフ中の多角プロファイルが大きいほど、板材プロファイルエンベロープも大きくなり、圧延装置で修正できる板材プロファイルの数も多くなる。図28では、nの値が小さいほど多角形の区域が大きくなり、nの値が大きくなると多角形区域が小さくなってしまう。nの値が大きいと、板材プロファイルより4次式に近くなる。比較すれば、図28の線ABが、全部が筒状のロールの4段式圧延装置によるプロファイルを示す。その線は、板材プロファイルの範囲が2次式に限定されることを示している。全部のプロファイルが2次式プロファイルであって、ロール曲げ圧によってのみ異なるのである。

0082

前記のIVCロールでは、適用される曲げ圧により、多角形CDEFの区域で示す広い範囲の板材クラウンプロファイルの制御を行なえる。IVCロールのプロファイルのおかげで、移動ストローク長や曲げ圧の組み合わせにより、幅広い板材クラウンプロファイルの形成が可能となる。多角形の各辺は、ワークロールの正負移動量、または、ワークロールの正負曲げ量に対応している。筒状ロールの場合、ロール曲げでは線形の変化のみの板材クラウンプロファイルの制御に限定されてしまう。

0083

図29は、前記のパラメータで示す曲げ圧とロール移動の条件下での、本発明の4段式圧延装置における板材厚の変化とワークロール中心から距離との関係を示すグラフである。その例では、n=5で、板材の厚さやプロファイルが3次元有限要素法を使って演算している。曲げ圧により金属板材が放物線状に曲げられるため、上部ワークロールに付加される曲げ圧により2次式プロファイル修正が可能となる。図18図19に示すワークロールの150mmの正方向移動では、正クラウン形態制御が行なえ、つまり、凹状板材プロファイルを形成できるのである。図29では、白い四角形つなぐ線は、曲げ圧が80トンでワークロールの150mm正方向移動による結果を示している。その結果、金属板材の中央部に比べて、端部での厚さがわずかに増えている。これは、正方クラウン制御により凹プロファイル板材が形成できることを意味する。端部でのクラウンがわずかなため、ロール移動のほうが曲げ圧操作より効果が大きい。

0084

曲げ圧が80トンでの負方向クラウン制御で、図14および15に示すように、ワークロールを互いに150mm移動させると、グラフ中の黒い三角形の線で示す中央部クラウンプロファイルの金属板材を形成できる。その場合のクラウンプロファイルは、曲げ圧が負値の80トンを付加したグラフ中の黒い四角形の線で示す場合ほどシャープではない。

0085

図30は、全部が筒状ロールの4段式圧延装置における板材厚の変化とワークロールの中心からの距離との関係を示すグラフである。筒状ロールが移動しないため、グラフにはロール移動なしでの曲げ圧の結果が示されている。当然ながら、凹プロファイル板材が形成される。グラフ中に白い円と黒い円をつなぐ線で示すように、80トンの負圧のほうが80トンの正圧よりもよりシャープばクラウンプロファイルとなっている。

0086

再度、前記のパラメータによる本発明のIVC圧延装置に戻って、図31は、ワークロールが正方向に150mm移動の場合の、パラメータnの関数としてのワークロールプロファイルを示しており、図32は、ワークロールが負方向に150mm移動の場合を示す。n=0のとき、a1=0であり、IVCロールプロファイルは放物線状となり、シフトすると三角ロールプロファイルとなる。0<n<∞の場合、IVCロールプロファイルは放物線と4次式の組み合わせとなり、シフトすると3次式プロファイルとなる。Smがワークロールの最大移動ストローク長であるb>>smでは、sm≦x≦bのときのプロファイルのほうが、0≦x≦smの場合よりも効果が大きい。図38$と図34は、nの関数としての係数a1とa2の変化を示している。図35は、移動ストローク長Sの関数としてのワークロールのクラウン形態を図示している。承知のように、グラフは逆対称性となっている。

0087

前記のIVC圧延装置の、2段式、4段式、6段式の場合の概略例を表2に示す。表2中のxは、IVCロールを示す。xで示さないロールは、筒プロファイルのものである。

0088

0089

表2では、つぎのような略符号を使っている。
WR=ワークロール、
IR=中間ロール、
BUR=バックアップロール、
BOT=底側または下部、
TOP=最上部または上部

0090

たとえば、事例10は図36から40に図示されている。事例10は、IVCバックアップロール146と148、中間ロール150と152、ワークロール154よ156を備えた圧延装置である。ワークロール154と156間には、金属板材158が挿入されている。図37から41には、図36から40に示す圧延装置にロール間隙をつけたものが図示されている。

0091

前記のIVC圧延装置ファミリーは、IVCロールと筒状ロールを備えた圧延装置をも含むものである。さらにまたIVC圧延装置ファミリーには、8段式や10段式などの、表2に示していないような別の圧延装置も含まれる。2段式、4段式、6段式のほうがより一般的ではあるが、本発明のIVC圧延装置は2本ワークロール、オプションとしての、2本中間ロール、2本バックアップロールなどに制限されるものではない。本発明のIVCロールに、バックアップロールが2本以上または中間ロール2本以上を備えても構わない。

0092

表2に示すIVC圧延装置ファミリーでは、ロール間隙をつけないほうが好ましい、つまり、ロール間に隙間を空けずに接触させるほうが好ましい。ロール間の隙間は、ロールに接触ストレスを与える場合がある。ロール間の隙間を低減するためには、全部のIVCロールを同じ逆対称プロファイルにすることが望まれる。しかしながら、IVC圧延装置ファミリーには、異なる多項式関数で示す多様な逆対称プロファイルのロールを備えた圧延装置も含まれる。

0093

以上、本発明のいくつかの実施例を説明してきたが、その他の変更や修正が可能なのは当業者には明白であろう。付随の発明の請求範囲で意図するように、そのような変更や修正のすべてが本発明の真の精神や範囲でカバーされている。

発明の効果

0094

本発明によれば、板材の大きな変動を修正するために、ロール圧延装置にて板材プロファイルのファミリーを形成することができる。

図面の簡単な説明

0095

図1本発明の2本のパックアップロールと2本のワークロールのプロファイル図である。
図2ほぼ平坦な板材を形成できるようワークロールが配置された本発明の4段式IVC圧延装置の概略断面図である。
図3図2の圧延装置で形成した板材断面図である。
図4凸プロファイルの板材を形成できるようワークロールを移動させた本発明の4段式IVC圧延装置の概略断面図である。
図5図4の圧延装置で形成した板材断面図である。
図6凹プロファイルの板材を形成できるようワークロールが配置された本発明の4段式IVC圧延装置の概略断面図である。
図7図6の圧延装置で形成した板材断面図である。
図8ロールの移動ストローク長がSである本発明の4段式IVC圧延装置の概略断面図である。
図9本発明の4段式IVC圧延装置におけるワークロールの中心線ロール間隙の変化とロール移動ストローク長との関係を示すグラフである。
図10本発明の4段式IVC圧延装置におけるワークロールのロール間隙差とロール移動ストローク長との関係を示すグラフである。
図11本発明の4段式IVC圧延装置におけるワークロールのロールシフトのストロークと等価ワークロールクラウンとの関係を示すグラフである。
図12ロール移動装置、ロール曲げ装置、および、関連制御装置をともなった本発明の簡略IVC圧延装置の概略断面図である。
図13本発明の別の実施例の2本のパックアップロールと2本のワークロールのプロファイル図である。
図14凸プロファイルの板材を形成できるようワークロールが完全接触しつつ移動された本発明の4段式IVC圧延装置の概略断面図である。
図15図14の圧延装置にロール間隙をつけた概略断面図である。
図16ほぼ平坦プロファイルの板材を形成できるようワークロールが完全接触しつつ移動された本発明の4段式IVC圧延装置の概略断面図である。
図17図16の圧延装置にロール間隙をつけた概略断面図である。
図18凹プロファイルの板材を形成できるようワークロールが完全接触しつつ移動された本発明の4段式IVC圧延装置の概略断面図である。
図19図18の圧延装置にロール間隙をつけた概略断面図である。
図20凸プロファイルの板材を形成できるようワークロールが移動された本発明の4段式IVC圧延装置の概略断面図である。
図21図20と比較するため、同じく凸プロファイルの板材を形成するのに必要なワークロールを備えた従来の圧延装置の概略断面図である。
図22ほぼ平坦プロファイルの板材を形成できるようワークロールが配置された本発明の4段式IVC圧延装置の概略断面図である。
図23図22と比較するため、同じくほぼ平坦プロファイルの板材を形成するのに必要なワークロールを備えた従来の圧延装置の概略断面図である。
図24凹プロファイルの板材を形成できるようワークロールが移動された本発明の4段式IVC圧延装置の概略断面図である。
図25図24と比較するため、同じく凹プロファイルの板材を形成するのに必要なワークロールを備えた従来の圧延装置の概略断面図である。
図26本発明の2本のワークロールのプロファイル図である。
図27中央部がクラウン状の板材の断面図である。
図284段式IVC圧延装置と筒状ロールの4段式圧延装置の板材プロファイルエンベロープを示す2次式グラフである。
図29本発明の4段式IVC圧延装置における板材厚の変化とワークロールの中心からの距離との関係を示すグラフである。
図30筒状ロールを備えた4段式IVC圧延装置における板材厚の変化とワークロールの中心からの距離との関係を示すグラフである。
図31本発明の4段式IVC圧延装置におけるワークロールの正方向移動によるワークロールプロファイルとワークロールの中心からの距離との関係を示すグラフである。
図32本発明の4段式IVC圧延装置におけるワークロールの負方向移動によるワークロールプロファイルとワークロールの中心からの距離との関係を示すグラフである。
図33本発明の4段式IVC圧延装置におけるa1とnとの関係を示すグラフである。
図34本発明の4段式IVC圧延装置におけるa2とnとの関係を示すグラフである。
図35本発明の4段式IVC圧延装置におけるワークロールクラウン量とワークロール移動ストローク量との関係を示すグラフである。
図36凸プロファイルの板材を形成できるようワークロールが完全接触しつつ移動された本発明のIVCワークロールとIVCバックアップロールを備えた6段式圧延装置の概略断面図である。
図37図36の圧延装置にロール間隙をつけた概略断面図である。
図38ほぼ平坦プロファイルの板材を形成できるようワークロールが完全接触しつつ配置された本発明のIVCワークロールとIVCバックアップロールを備えた6段式圧延装置の概略断面図である。
図39図38の圧延装置にロール間隙をつけた概略断面図である。
図40図40は、凹プロファイルの板材を形成できるようワークロールが完全接触しつつ移動された本発明のIVCワークロールとIVCバックアップロールを備えた6段式圧延装置の概略断面図である。
図41図40の圧延装置にロール間隙をつけた概略断面図である。
図422本の線形ロールのプロファイル図である
図432本の2次式形ロールのプロファイル図である。
図442本の3次式形ロールのプロファイル図である。
図452本の4次式形ロールのプロファイル図である。
図462本のCVCロールのプロファイル図である。
図472本のUPCロールのプロファイル図である。
図482本のK−WRSロールのプロファイル図である。
図49従来の2本のバックアップロールと2本のワークロールのプロファイル図である。
図50ほぼ平坦な板材を形成できるようワークロールが配置された従来の4段式圧延装置の概略断面図である。
図51図50の圧延装置で形成した板材断面図である。
図52凸プロファイルの板材を形成できるようワークロールを移動させた従来の4段式圧延装置の概略断面図である。
図53図52の圧延装置で形成した板材断面図である。
図54凹プロファイルの板材を形成できるようワークロールが配置された従来の4段式圧延装置の概略断面図である。
図55図54の圧延装置で形成した板材断面図である。

--

0096

44筒状ワークロール
45金属板材
46、48、50 IVCバックアップロール
52板材プロファイル
54凸状板材プロファイル
58、60アクチュエータ
62圧延装置
64、66 IVCバックアップロール
68 IVCワークロール
70 筒状ワークロール
94、96油圧シリンダ
98、100位置制御器
102、104シリンダ位置変換器
106、108サーボバルブ
110、112 IVCバックアップロール
114、116 IVCワークロール

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