JP4096189B2 - クラスタ圧延機を用いた板材の圧延方法 - Google Patents

Description

本発明は、板材の形状制御を高精度に行うためのクラスタ圧延機を用いた板材の圧延方法に関する。

クラスタ圧延機は、厚さが数μｍ〜２０μｍ程度の薄い板材を圧延するための圧延機であって、１対のワークロールと２対以上のバックアップロールとを有する多段式圧延機である。かかるクラスタ圧延機のワークロールは、大径のワークロールでは弾性変形してしまって薄い板材を圧延できないため、例えば、直径が５０ｍｍ、幅が１０００ｍｍと細長い形状をしている。したがって、ワークロールに撓みが生じやすいという問題がある。そこで、その撓みを解消するために、２対以上のバックアップロールでワークロールをサポートしている（特許文献１及び２参照）。

また、薄い板材を圧延するには、製品の板形状精度が高度に要求されるため、クラスタ圧延機にはロールクラウンの制御機構が設けられている。

例えば、図４に示す特許文献１に記載のクラスタ圧延機では、中央のバックアップロール４０を軸方向に分割した分割ロールを採用している。前記分割ロール（中央のバックアップロール４０）は、各ロールがサドル４１により遊転自在に支持され、サドル４１を独立して上下方向に移動可能とすることによって、クラウン調整可能となっている。なお、図４において、４２は第２中間ロール、４３は第２中間ロール端部の外周面、４４は左右両側に配置されたバックアップロール、４５は左右両側に配置されたバックアップロールの軸受である。

また、図示しないが、特許文献２に記載のクラスタ圧延機では、ロール内に圧力室を設けて、媒体加圧ユニットにより圧力室に高圧の媒体を供給し、ロールのクラウン量を制御するようになっている。

特開平５−９２２０２号公報

特公昭６０−３６３２２号公報

しかし、上述したクラスタ圧延機のロールクラウン制御機構では、以下のような問題があった。
（１）分割ロールでは、各ロールに独立して上下方向に移動可能な分割サドルが設置されているため、構造が複雑であり、保守や点検作業に多大な労力と時間を要していた。
（２）膨張・収縮可能なロールだけでは、クラウン制御のパターンが少なく、形状制御が不十分であった。特に、板材の幅方向の端部ではそれが顕著であった。

本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、簡易な構造でクラウン制御パターンを増やし、板材の形状制御を高精度に行うことができるクラスタ圧延機を用いた板材の圧延方法を提供することにある。

参考例によれば、１対のワークロールと２対以上のバックアップロールとを有するクラスタ圧延機において、前記バックアップロールのうち少なくとも１本を径方向に膨張又は収縮可能に構成するとともに、前記ワークロールにベンディング装置を設置した、ことを特徴とするクラスタ圧延機が提供される。

上記参考例の構成によれば、バックアップロールに膨張・収縮ロールを採用するとともに、ワークロールにベンディング装置を設けているので、板材の幅方向中央部を膨張・収縮ロールで形状制御することができ、板材の幅方向端部をベンディング装置で形状制御することができる。

また、参考例では、前記ワークロールに駆動トルクを与える駆動装置が前記バックアップロールに接続されている。この構成により、ワークロールに駆動装置を設ける必要がなく、ねじりモーメントがかからないので、その分だけ耐曲げ荷重を増やすことができ、ワークロールのネック強度を高めることができる。すなわち、ワークロールに負荷するベンディング力を高めることができ、板材の形状制御に幅を持たせることができる。

また、参考例では、前記ワークロールを冷却又は加熱するクーラント装置が設置されている。この構成により、ワークロールのクラウン制御手段を増やすことができ、より高精度な板材の形状制御を行うことができる。

また、本発明によれば、１対のワークロールと２対以上のバックアップロールとを有するクラスタ圧延機を用いた板材の圧延方法において、前記バックアップロールのうち少なくとも１本を径方向に膨張又は収縮させることによって板材中央部のクラウン制御を行い、前記ワークロールに設置されたベンディング装置により板材両端部のクラウン制御を行う、ことを特徴とする板材の圧延方法が提供される。

上記本発明の構成によれば、板材の幅方向中央部を膨張・収縮ロールで形状制御し、板材の幅方向端部をベンディング装置で形状制御することによって、２パターン以上のクラウン制御を行うことができる。

（１）上記参考例によれば、構造が簡易であり、保守や点検作業が容易である。
（２）本発明によれば、２パターン以上のクラウン制御が可能となり、板材の形状制御を高精度に行うことができる。

以下、本発明の最良の実施形態について図１ないし図３を参照して説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図１はクラスタ圧延機の正面図であり、図３は図１におけるＡ−Ａ矢視図である。これらの図に示すように、クラスタ圧延機は、１対のワークロール１ａ，１ｂと、２対のバックアップロール２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂとを有し、１本のバックアップロール２ａを径方向に膨張又は収縮可能に構成するとともに、ワークロール１ａ，１ｂの端部にベンディング装置４を設置し、更にワークロール１ａ，１ｂを冷却又は加熱するクーラント装置５を設置したものである。なお、図１及び図３において、各ロールの軸受、圧延機の支持部材の図は省略してある。

膨張・収縮ロールであるバックアップロール２ａは、内部に圧力室７を有し、圧力室７には外部の油圧源から導管８を経由して高圧の油が供給されるようになっている。圧力室７はバックアップロール２ａと略同心円状に形成された筒形状の空間で、径方向外方に膨張又は収縮するようになっている。導管８はロール端部からロール内に挿通され、ロールの略中央部で分岐して圧力室７に均等に油圧を供給するようになっている。油圧源は図示しない制御装置に接続されており、圧力室７に供給する油圧を加減することによってロールクラウン制御を行う。また、図示しないが、圧力室７内に先端がテーパ状に形成されたピストンを設置して、このピストンに油圧を供給することによって先端部をスライドさせ、バックアップロール２ａの外周面を膨張・収縮させるようにしてもよい。

このような膨張・収縮ロールを採用することによって、従来の分割ロールを採用したクラスタ圧延機に比して、構造が簡易であり、保守や点検作業が容易となる。なお、ここでは、バックアップロール２ａのみが膨張・収縮ロールである場合について説明したが、バックアップロール２ａ，２ｂを膨張・収縮ロールとしてもよいし、全てのバックアップロールを膨張・収縮ロールとしてもよい。

ベンディング装置４は、ワークロール１ａ，１ｂの端部に接続された液圧シリンダであって、この液圧シリンダに供給する液圧を制御することによりロールベンドを調節するようになっている。バックアップロール２ａの膨張・収縮では、主にロールの幅方向中央部をクラウン制御するのに適しているが、このベンディング装置４は、主にロールの幅方向両端部をクラウン制御するのに適している。

クーラント装置５は、図３に示すように、板材進行方向の上流側に設置されており、クーラント・ノズルと、各ノズルに冷水又は温水を供給するクーラント・ヘッダとから構成されている。このクーラント装置５によって、ワークロール１ａ，１ｂを冷却又は加熱することによって、ワークロール１ａ，１ｂのロールクラウン制御を行うことができる。

また、クラスタ圧延機を、バックアップロール駆動式とすることが好ましい。バックアップロール駆動式とすれば、ワークロールに駆動装置を設ける必要がなく、ねじりモーメントがかからないので、その分だけ耐曲げ荷重を増やすことができ、ワークロールのネック強度を高めることができる。すなわち、ワークロールに負荷するベンディング力を高めることができ、板材の形状制御に幅を持たせることができる。具体的には、駆動装置６は、ユニバーサルジョイント９，スピンドル１０を介してバックアップロール２ａ，２ｂに接続されている。この駆動装置６は別のバックアップロール３ａ，３ｂに接続するようにしてもよい。

図２は、上述のクラスタ圧延機を用いた板材の圧延方法の説明図である。なお、図２では、説明の便宜上ワークロール１ａとバックアップロール２ａのみを図示している。上述のクラスタ圧延機は、厚さが数μｍ〜２０μｍ程度の薄い板材を圧延するものであって、大径のワークロールでは弾性変形が生じて十分な圧延ができないため、小径のワークロールが用いられる。小径のワークロールの場合には、撓みが生じ易いため、２対以上のバックアップロールでワークロールをサポートしている（図３参照）。

図１及び図３に示したクラスタ圧延機で板材を圧延する場合、所望の薄さの圧延するために、ロールクラウン制御を行う必要がある。圧延しようとする板材の幅方向中央部が所望の板厚よりも厚い場合には、油圧源より圧力室７に油を供給することによって、バックアップロール２ａの外形を径方向外方に膨張させる。それによって、ワークロール１ａの中央部が板材を下のワークロールに押し付ける方向に変形する。しかし、それだけではロール端部の形状制御が十分でないため、本発明では、ベンディング装置４によって、図のＦで示した方向に力を加えることによって、ワークロール１ａの両端部をバックアップロール２ａに押し付けるようにする。これによって、ワークロール１ａのロールクラウン制御を十分に行うことができ、板材を所望の板厚に圧延することができる。すなわち、本発明の板材の圧延方法によれば、２パターン以上のクラウン制御が可能となり、板材の形状制御を高精度に行うことができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である

クラスタ圧延機の正面図である。 図１のクラスタ圧延機を用いた板材の圧延方法の説明図である。 図１におけるA−A矢視図である。 従来のクラスタ圧延機を示す図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ ワークロール
２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ バックアップロール
４ ベンディング装置
５ クーラント装置
６ 駆動装置
７ 圧力室
８ 導管
９ ユニバーサルジョイント
１０ スピンドル
４０ バックアップロール（分割ロール）
４１ サドル
４２ 第２中間ロール
４３ 第２中間ロール端部の外周面
４４ 左右両側に配置されたバックアップロール
４５ 左右両側に配置されたバックアップロールの軸受

Claims (3)

1. １対のワークロールと２対以上のバックアップロールとを有するクラスタ圧延機を用いた板材の圧延方法において、
   前記バックアップロールのうち少なくとも１本を径方向に膨張又は収縮させることによって板材中央部のクラウン制御を行い、
   前記ワークロールに設置されたベンディング装置により板材両端部のクラウン制御を行う、ことを特徴とする板材の圧延方法。
2. 前記ワークロールをクーラント装置により冷却又は加熱することで、前記ワークロールのロールクラウン制御を行う、ことを特徴とする請求項１に記載の板材の圧延方法。
3. 前記バックアップロールに接続された駆動装置により、前記バックアップロールに駆動トルクを与える、ことを特徴とする請求項１または２に記載の板材の圧延方法。

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