圧延ロール
【課題】 簡単な構成で、種々の板幅の鋼板にも対応して、良好な形状に圧延することができる圧延ロールを提供する。
【解決手段】 少なくともワークロールと中間ロールとを含んで構成される多段式圧延機に用いられる圧延ロールである。圧延ロールのうち、たとえば第１中間ロール２１は、ロールの軸線方向の一端部２７側に、端部へ向うのに伴ってロール径が小さくなるテーパ部２２が形成され、テーパ部２２以外のロールの真直部２３に、ロールの半径方向に突出し、真直部２３の径Ｄｓよりも径Ｄｃが大きくなる（Ｄｃ＞Ｄｓ）ように形成される伸径部２６を有する。
【解決手段】 少なくともワークロールと中間ロールとを含んで構成される多段式圧延機に用いられる圧延ロールである。圧延ロールのうち、たとえば第１中間ロール２１は、ロールの軸線方向の一端部２７側に、端部へ向うのに伴ってロール径が小さくなるテーパ部２２が形成され、テーパ部２２以外のロールの真直部２３に、ロールの半径方向に突出し、真直部２３の径Ｄｓよりも径Ｄｃが大きくなる（Ｄｃ＞Ｄｓ）ように形成される伸径部２６を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多段式圧延機に用いられる圧延ロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属材料は強度、加工性等に優れるので広範な用途の材料として用いられている。たとえば自動車、家電製品等の材料として用いられる金属材料の１種である鋼板は、熱間圧延または冷間圧延等の圧延加工によって製造される。圧延加工は、圧延機に備わり圧延荷重が負荷された圧延ロール間にスラブまたは素鋼板を通板させて所望の厚さの鋼板に加工するものである。
【０００３】
図８は、ワークロールとバックアップロールとによる圧延加工の概要を示す図である。図８では、一対のワークロール１ａ，１ｂと、各ワークロールの外側に配される一対のバックアップロール２ａ，２ｂにより、鋼板３を圧延加工する状態を示す。通常、圧延荷重は、バックアップロール２ａ，２ｂのロール軸方向の両端部において負荷されるので、ロールは、軸線方向に曲率を有し、一対のロールが互いに臨む方向に凹形状に撓みを生じる。したがって、ワークロール１ａ，１ｂ間で圧延荷重を負荷されて圧延される鋼板３は、圧延方向に直交する幅方向の両端部付近が最も強く圧下されて良く伸びるので、幅方向の中央部付近とで伸び率に差が生じて、いわゆる耳波が発生する。
【０００４】
近年、鋼板の用途も多様化し、各種の基板、電子機器素材としても用いられ、またフォトリソグラフィ加工なども行われるに及んで鋼板形状、特に平坦度の要求が厳しくなっている。このような状況下において、圧延加工された鋼板に耳波が存在すると、鋼板の幅方向中央部付近のみの素材利用に限定され、幅方向全体もしくは幅方向の端部付近までの効率的利用が妨げられる。圧延ロールには、軸方向中央部付近の径が、軸方向の両端部付近の径よりも大きくなるような、クラウンと呼ばれる形状が付与され、耳波の発生が抑制されるような構成が採られているけれども、厳しい平坦度の要求に対して充分に応えることができるものではない。
【０００５】
したがって、鋼板の圧延に際し、その形状制御について種々の検討が行われている。圧延鋼板の形状制御についてたとえば多段式圧延機の場合について例示する。図９は、典型的な多段式圧延機５のロール構成を示す図である。図９の多段式圧延機５は、加工硬化が大きいたとえばステンレス鋼板などの圧延に用いられているセンジミアミルを示す。
【０００６】
図９に示す多段式圧延機５は、２０段の多段ロール構成を有する。すなわち、多段式圧延機５は、対向して配される一対のワークロール６ａ，６ｂと、各ワークロールの外側に配される２本ずつの第１中間ロール７ａ１，７ａ２（７ｂ１，７ｂ２）と、第１中間ロールの外側に配される３本ずつの第２中間ロール８ａ１，８ａ２，８ａ３（８ｂ１，８ｂ２，８ｂ３）と、第２中間ロールのさらに外側に配される４本ずつのバックアップロール９Ａ〜９Ｈとを含んで構成される、いわゆるセンジミアミルであり、ワークロール６ａ，６ｂ間を通板される鋼板１０を圧延する。
【０００７】
図１０は、多段式圧延機５に備わるワークロール６ａ，６ｂと第１中間ロール７ａ２，７ｂ２を示す正面図である。多段式圧延機５における耳波を防止する１つの形状制御として、第１中間ロール７に片テーパ部１１ａ，１１ｂを形成することが提案される。第１中間ロール７の片テーパ部１１ａ，１１ｂは、ロールの軸線方向の一端部側に、端部へ向うのに伴ってロール径が小さくなるように形成される。ここで、各ロールおよびテーパ部を総称する場合には添字を省いて表記する。
【０００８】
第１中間ロール７ａと、もう一方側の第１中間ロール７ｂとは、形成される片テーパ部１１ａ，１１ｂ同士が幅方向の互いに反対側に位置するように多段式圧延機５に装着される。多段式圧延機５において、バックアップロール９に圧延荷重を負荷するとき、第１中間ロール７に片テーパ部１１を形成しておくことによって、ワークロール６の撓みが、特に幅方向端部付近の撓みが軽減され、鋼板１０の幅方向端部の耳波が抑制される。
【０００９】
しかしながら、第１中間ロール７にテーパ部１１を形成することによって、圧延された鋼板１０のテーパが形成されている部分に対応する領域では、耳波が軽減されるけれども、幅方向端部に代わって、第１中間ロール７の真直部分が終了しテーパがまさに形成され始める部位１２ａ，１２ｂにおいて、幅方向中央部分との圧延荷重分布の差により、周辺領域よりも伸びが大きくなる現象が発生する。ここでは、ロールの真直部分が終了しテーパがまさに形成され始める部位をテーパ肩部と呼ぶ。また、テーパ肩部に対応する部分の圧延鋼板に発生する大きな伸びを、鋼板の幅方向端部からおおよそ鋼板幅の１／４（クオータ）程度の位置に発生することから、クオータバックルと呼ぶことがある。
【００１０】
図１１はクオータバックルを急峻度にて例示する図であり、図１２はクオータバックルの形状を示す模式図である。図１１、図１２は、第１中間ロールにテーパ部を形成した多段式圧延機を用い、幅：１２５５ｍｍのオーステナイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ３０４を、厚さ０．６０ｍｍから０．５０ｍｍに冷間圧延した場合の急峻度を例示する。ＳＵＳ３０４鋼板の幅方向端部からほぼ１５０ｍｍ付近に、伸びの大きいクオータバックル１３が形成されることが判る。
【００１１】
クオータバックルは、鋼板形状に関する品質上の問題にとどまらず、冷間圧延工程以降の鋼板製造工程における焼鈍酸洗、光輝焼鈍などにおいて、装置内を通板する際、通板性を悪化させ、また装置内部材との摺擦によってかき疵が発生するなどの問題があり、改善が望まれている。
【００１２】
このようなクオータバックルの発生を防止する形状制御技術が種々提案されている。その１つに、多段式圧延機のバックアップロールのシャフトにスリットを形成し、バックアップロールによる圧延荷重を軸線方向で分割して負荷することを可能にし、軸線（幅）方向におけるクラウンの制御量を調整できるようにするFlexible Shaft Backing Assemblies（ＦＳＢＡ）がある（非特許文献１参照）。しかしながら、ＦＳＢＡは、圧延機の構成が極めて複雑になり、圧延荷重の負荷制御も複雑になるので、実操業に対する使用を考慮すると好適なものとは言い難い。
【００１３】
そこで、クオータバックルの形状制御に係るもう一つの従来技術では、たとえばテーパ部が形成される第１中間ロールにおいて、ロール軸線方向におけるテーパ部の反対側に、ロールの真直部分の径よりも径が小さくなる部分（軸線を含む断面形状では、凹所が形成されるように見えるので、この部分を以後コンケーブと呼ぶ）を形成したコンケーブロールとすることが提案されている（たとえば、特許文献１、特許文献２参照）。すなわち、コンケーブロールは、たとえば対を成す第１中間ロール同士では、一方の第１中間ロールのテーパ肩部と、他方の中間ロールのコンケーブとが互いに対応する位置になるように形成される。
【００１４】
図１３は、多段式圧延機の第１中間ロールにコンケーブを形成しコンケーブロールとした構成を示す図である。図１３に示す多段式圧延機のロール構成では、対を成す第１中間ロール１５ａ，１５ｂに、それぞれテーパ部１１ａ，１１ｂとコンケーブ１６ａ，１６ｂとが形成される。多段式圧延機に第１中間ロール１５ａ，１５ｂが装着された状態では、一方の第１中間ロール１５ａのテーパ肩部１２ａと、他方の第１中間ロール１５ｂのコンケーブ１６ｂとが、軸線方向においてほぼ対応する位置に配置され、他方の第１中間ロール１５ｂのテーパ肩部１２ｂと、一方の第１中間ロール１５ａのコンケーブ１６ａとが、軸線方向においてほぼ対応する位置に配置される。対を成す第１中間ロール１５ａ，１５ｂにおいて、互いにテーパ肩部１２ａ，１２ｂと、コンケーブ１６ｂ，１６ａとを対応させるように配置して、鋼板１０を圧延することによって、テーパ肩部１２ａ，１２ｂにおける圧延荷重の集中を緩和し、クオータバックルを軽減することができる。
【００１５】
しかしながら、圧延される鋼板１０は、板幅が常に一定ではなく、種々の板幅のものがあるので、圧延される板幅に応じて、耳波を軽減するために第１中間ロール１５ａ，１５ｂは、軸線方向の配置が変えられる。その結果、対を成す第１中間ロール１５ａ，１５ｂにおける互いのテーパ肩部１２ａ，１２ｂとコンケーブ１６ｂ，１６ａとの軸線方向の位置が対応しなくなり、クオータバックルの抑制効果を発揮できなくなるという問題がある。多種多様の板幅の鋼板に対応するようにテーパ部とコンケーブとが形成された第１中間ロールを予め準備しておくことはできるけれども、ロールコストの増大、また鋼板の板幅が変わるごとに、第１中間ロールを所定の組合わせのものに交換すると作業効率を極めて悪化させるという問題がある。
【００１６】
【非特許文献１】ジョン・ダブル・ターレイ（John W.Turley）、エーアイエスイースティールテクノロジィ(AISE Steel Technology)、米国（ＵＳＡ）、ジアソシエイションフォーアイアンアンドスティールテクノロジィ(The Association for Iron & Steel technology)、１９９９年３月、第７６巻第３号、ｐ３５
【特許文献１】特公平７−６３７３７号公報
【特許文献２】特公平７−９６１２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、簡単な構成で、種々の板幅の鋼板にも対応して、良好な形状に圧延することができる圧延ロールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、少なくともワークロールと中間ロールとを含んで構成される多段式圧延機に用いられる圧延ロールであって、
ロールの軸線方向の一端部側に、端部へ向うのに伴ってロール径が小さくなるテーパ部が形成され、テーパ部以外のロールの真直部に、ロールの半径方向に突出し、真直部の径よりも径が大きくなるように形成される伸径部を有することを特徴とする圧延ロールである。
【００１９】
また本発明は、少なくともワークロールと中間ロールとを備え、中間ロールには軸線方向の一端部側に端部へ向うのに伴ってロール径が小さくなるテーパ部が形成されるように構成される多段式圧延機に用いられる圧延ロールであって、
ロールの半径方向に突出し、真直部の径よりも径が大きい伸径部が形成されるワークロールであることを特徴とする圧延ロールである。
【００２０】
また本発明は、少なくともワークロールと中間ロールとを備え、ワークロールには軸線方向の一端部側に端部へ向うのに伴ってロール径が小さくなるテーパ部が形成されるように構成される多段式圧延機に用いられる圧延ロールであって、
ロールの半径方向に突出し、真直部の径よりも径が大きい伸径部が形成される中間ロールであることを特徴とする圧延ロールである。
【００２１】
また本発明は、真直部の径よりも径が大きい伸径部がロール軸線方向に形成される長さである伸径幅ＷＬは、
ロール長さをＬｒとし、
テーパ部が多段式圧延機の最も中央寄りに位置するように配置するときの多段式圧延機の中央からテーパ部が形成される一端部の反対側である他端部までの長さをＬ０とし、
テーパ部の長さをＬｔとするとき、
以下の式を満足することを特徴とする。
１００ｍｍ≦ＷＬ≦（Ｌｒ−Ｌ０−Ｌｔ）×２ｍｍ
【００２２】
また本発明は、ロールの伸径部の径と、ロールの真直部の径との差が、５μｍ〜４０μｍであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、圧延ロールは、ロールの軸線方向の一端部側に、端部へ向うのに伴ってロール径が小さくなるテーパ部が形成され、テーパ部以外のロールの真直部に、ロールの半径方向に突出し、真直部の径よりも径が大きくなるように形成される伸径部を有する。このことによって、伸径部が形成される部分の圧延荷重が増大し、伸径部が形成される部分とテーパ肩部との圧延荷重差が軽減されるので、伸径部が形成される部分とテーパ肩部とにおける圧延鋼板の伸びが均一化され、クオータ部のみが突出して伸びることがなくなり圧延形状が改善される。また、圧延される鋼板の幅が変化することに伴い、圧延ロールが軸線方向にシフトされて配置が変化する場合であっても、伸径部が形成される部分とテーパ肩部とにおける圧延荷重差が軽減された状態が維持されるので、圧延形状の改善を同じように発揮することができる。
【００２４】
また本発明によれば、中間ロールにテーパ部が形成されるときには、ワークロールに伸径部が形成され、ワークロールにテーパ部が形成されるときには、中間ロールに伸径部が形成されるので、上記の本発明による効果と同様の効果を奏することができる。
【００２５】
また本発明によれば、テーパ部と伸径部とを有する圧延ロールにおける伸径部の形成位置が、好適範囲に定められるので、テーパ肩部による伸びと伸径部による伸びとが、幅方向においてバランスの良い位置に形成され、幅方向全体として良好な形状の圧延鋼板を得ることができる。
【００２６】
また本発明によれば、ロールの伸径部の径とロールの真直部の径との差が好適範囲に設定されるので、テーパ肩部による伸びと伸径部による伸びとが拮抗し、良好な形状の圧延鋼板を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は、本発明の実施の第１形態である圧延ロール２１の構成を示す正面図である。圧延ロール２１は、少なくともワークロールと中間ロールとを含んで構成されるたとえば前述の図９に示すような多段式圧延機に用いられる。
【００２８】
本実施の形態の圧延ロール２１は、多段式圧延機に備わる第１中間ロールが当該圧延ロール２１である場合についての事例である。なお、図９に示すように第１中間ロール２１は、圧延される鋼板２５に関して線対称の位置に２対が設けられるけれども、図１では図を簡略化して１対のみを図示する。また対で設けられるロールについては、鋼板２５に関して一方の側を表すとき参照符の後にアルファベットａを付し、他方の側を表すとき参照符の後にアルファベットｂを付して表し、総称する場合には参照符のみで表す。
【００２９】
本発明の圧延ロールである第１中間ロール２１ａ，２１ｂは、第１中間ロール２１ａ，２１ｂの軸線方向のそれぞれ一端部２７ａ，２７ｂ側に、端部へ向うのに伴ってロール径が小さくなるテーパ部２２ａ，２２ｂが形成され、テーパ部２２ａ，２２ｂ以外のロールの真直部２３ａ，２３ｂに、ロールの半径方向に突出し、真直部２３ａ，２３ｂの径Ｄｓよりも径Ｄｃが大きくなる（Ｄｃ＞Ｄｓ）ように形成される伸径部２４ａ，２４ｂを有する。
【００３０】
ここでは、伸径部が、ロール軸線を含む断面形状では凸状部を形成するので、凸状の伸径部をコンベックスと呼び、伸径部が形成されたロールをコンベックスロールと呼ぶことがある。
【００３１】
第１中間ロール２１ａ，２１ｂの内側には、１対のワークロール２６ａ，２６ｂが設けられ、１対のワークロール２６ａ，２６ｂ間に鋼板２５が通板され、バックアップロールを介して負荷される圧延荷重によって、鋼板２５が所定の厚さの鋼板に圧延される。
【００３２】
図２は、第１中間ロール２１の構成を示す正面図である。なお、図２では、２つの第１中間ロール２１ａ，２１ｂの上下位置が、図１に示す位置と反対に図示される。図２を参照し、コンベックスロールである第１中間ロール２１の伸径部２４の寸法について説明する。
【００３３】
伸径部２４が第１中間ロール２１の軸線方向に形成される長さである伸径幅ＷＬは、第１中間ロール２１の長さをＬｒとし、テーパ部２２が多段式圧延機の最も中央寄りに位置するように配置するときの多段式圧延機の中央３１からテーパ部２２が形成される一端部２７の反対側である他端部２８までの長さをＬ０とし、テーパ部２２の長さをＬｔとするとき、式（１）を満足するように形成される。
１００ｍｍ≦ＷＬ≦（Ｌｒ−Ｌ０−Ｌｔ）×２ｍｍ …（１）
【００３４】
伸径部の長さＷＬが、１００ｍｍ未満では、鋼板２５の幅方向において、伸径部２４による鋼板２５の中央部分の伸びと、テーパ肩部２９による鋼板２５のクオータバックルとの間に伸びの小さい領域の形成されるおそれがあり、形状制御の効果を充分に発揮することができない。
【００３５】
一方、伸径部の長さＷＬが、（Ｌｒ−Ｌ０−Ｌｔ）×２ｍｍを超えると、伸径部２４がテーパ部２２の形成領域まで及ぶようになり、テーパ部２２を形成することによる耳波の抑制効果を阻害する。図２では、伸径部２４の長さＷＬの最大値である（Ｌｒ−Ｌ０−Ｌｔ）×２ｍｍとなるように形成された状態を示す。
【００３６】
また、第１中間ロール２１の伸径部２４の径Ｄｃは、その径Ｄｃと、第１中間ロール２１の真直部２３の径Ｄｓとの差である伸径量ΔＤ（＝Ｄｃ−Ｄｓ）が、５μｍ〜４０μｍになるように形成されることが好ましく、２０〜３０μｍになるように形成されることがより好ましい。
【００３７】
図３は、伸径量ΔＤが鋼板幅方向の伸び率差に及ぼす影響を示す図である。図３は、伸径部が形成されない第１中間ロールと、伸径部が形成され、該伸径量ΔＤが５〜５０μｍの範囲にそれぞれ形成された第１中間ロールとを用い、厚さ：０．６０ｍｍ、幅：１２５５ｍｍのオーステナイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ３０４を、圧延荷重：４４０トンで冷間圧延した場合の結果を示す。
【００３８】
ここで伸び率差（Ｉ−ｕｎｉｔ）は、以下のように定義される。図４は、伸び率差（Ｉ−ｕｎｉｔ）を説明する図である。圧延される鋼板を任意の位置で幅方向に複数条に分割し、各条ごとの伸びを測定したとき、最も伸びの小さい条の長さを基準長さｌ０とし、最も伸びの大きい条と基準長さｌ０との伸びの差をΔｌとすると、伸び率εは、Δｌ／ｌ０で表され、伸び率差（Ｉ−ｕｎｉｔ）は、ε×１０５で表される。単位伸び率差である１Ｉ−ｕｎｉｔは、基準長さｌ０＝１ｍ（＝１０００ｍｍ）に対して伸びの差Δｌが１０μ（０．０１ｍｍ）である式（２）で与えられる。
１Ｉ−ｕｎｉｔ＝０．０１ｍｍ／１０００ｍｍ …（２）
【００３９】
図３に戻って、テーパ部のみが形成され伸径部が形成されていない第１中間ロールを用いた場合、鋼板の幅方向中央部と、クオータ部（テーパ肩部に該当）との伸び率差が、２４Ｉ−ｕｎｉｔ存在する。第１中間ロールに伸径量ΔＤが５μｍ以上の伸径部を形成することによって、鋼板の幅方向中央部とクオータ部との伸び率差が減少し、特に伸径量ΔＤが２０〜３０μｍの場合、顕著に伸び率差が小さくなる。しかしながら、伸径量ΔＤを４０μｍを超える５０μｍとするとき、鋼板の幅方向中央部とクオータ部との伸び率差が、伸径部を形成しないときよりも拡大する傾向を示す。以上のことから、好ましい伸径量ΔＤを、５〜４０μｍとした。
【００４０】
上記のように構成されるコンベックスロールである第１中間ロール２１を用いて鋼板２５を圧延することによって、伸径部２４が形成される部分の圧延荷重が増大し、伸径部２４が形成される部分とテーパ肩部２９との圧延荷重差が軽減されるので、伸径部２４が形成される部分とテーパ肩部２９とにおける圧延鋼板の伸びが均一化され、クオータ部のみが突出して伸びることがなくなり圧延形状が改善される。また、圧延される鋼板２５の幅が変化することに伴い、第１中間ロール２１が軸線方向にシフトされて配置が変化する場合であっても、伸径部２４が形成される部分とテーパ肩部２９とにおける圧延荷重差が軽減された状態が維持されるので、圧延形状の改善を同じように発揮することができる。
【００４１】
図５は、本発明の実施の第２形態である圧延ロール３５の構成を示す正面図である。本実施形態の圧延ロール３５は、少なくともワークロールと中間ロールとを備え、中間ロールのうち第１中間ロール３６には軸線方向の一端部３７側に端部へ向うのに伴ってロール径が小さくなるテーパ部３８が形成されるように構成される多段式圧延機に用いられ、ロールの半径方向に突出し、真直部３９の径Ｄｓよりも径Ｄｃが大きい（Ｄｃ／Ｄｓ）伸径部４０が形成されるワークロール３５である。
【００４２】
テーパ部３８が一端部３７側に形成される片テーパの第１中間ロール３６に、本発明の伸径部４０が形成されるワークロール３５を組合せたロール構成とし、多段式圧延機にて鋼板２５を圧延することによって、実施の第１形態の圧延ロール２１による効果と同様の効果を奏することができる。
【００４３】
図６は、本発明の実施の第３形態である圧延ロール４１の構成を示す正面図である。本実施形態の圧延ロール４１は、少なくともワークロールと中間ロールとを備え、ワークロール４２には軸線方向の一端部４３側に端部へ向うのに伴ってロール径が小さくなるテーパ部４４が形成されるように構成される多段式圧延機に用いられ、ロールの半径方向に突出し、真直部４５の径Ｄｓよりも径Ｄｃが大きい（Ｄｃ／Ｄｓ）伸径部４６が形成される第１中間ロール４６である。
【００４４】
テーパ部４４が一端部４３側に形成される片テーパのワークロール４２に、本発明の伸径部４６が形成される第１中間ロール４１を組合せたロール構成とし、多段式圧延機にて鋼板２５を圧延することによって、実施の第１形態の圧延ロール２１による効果と同様の効果を奏することができる。
【実施例】
【００４５】
図９に示す２０段のセンジミアミルの第１中間ロールとして、本発明の実施例である伸径部（コンベックス）と一端部側にテーパ部が形成された図１に示すコンベックスロール２１と、比較例１のテーパ部が一端部側にのみ形成されているだけの前述の図１０に示す片テーパロール７と、比較例２のテーパ部が一端部側に形成されるとともにコンケーブも形成された図１３に示すコンケーブロール１５とをそれぞれ用いて、鋼板を圧延する際の鋼板幅方向の位置と伸び率差（Ｉ−ｕｎｉｔ）との関係を、ロールの変形モデル式に基づくシミュレーションにて求めた。
【００４６】
センジミアミルの基本シミュレーション条件を表１に示す。実施例のコンベックスロールのプロフィールを表２に、比較例１の片テーパロールのプロフィールを表３に、比較例２のコンケーブロールのプロフィールを表４に示す。また シミュレーションにおける圧延対象鋼板を表５に示す。
【００４７】
なお、ロールの変形シミュレーションには、相沢らにより提案されている（第５２回＆第５３回塑性加工連合講演回会講演論文集、日本塑性加工学会、２００１年、ｐ３０７−３１０＆２００２年、ｐ１２５−１２６）モデル式を用いた。
【００４８】
【表１】
【００４９】
【表２】
【００５０】
【表３】
【００５１】
【表４】
【００５２】
【表５】
【００５３】
図７は、鋼板幅方向の位置と伸び率差（Ｉ−ｕｎｉｔ）との関係のシミュレーション結果を示す図である。図７中、ライン５１で実施例のコンベックスロール使用時の結果を示し、ライン５２で比較例１の片テーパロール使用時の結果を示し、ライン５３で比較例２のコンケーブロール使用時の結果を示す。
【００５４】
比較例１の片テーパロールでは、鋼板幅方向中央部とクオータ部との伸び率差が、ほぼ３０Ｉ−ｕｎｉｔに及び、顕著なクオータバックルが生じている。比較例２のコンケーブロールでは、片テーパロールに比べて鋼板幅方向における伸び率差の変動が抑制されているけれども、１０Ｉ−ｕｎｉｔを超える伸び率差が存在する。一方実施例のコンベックスロールでは、鋼板の幅方向全体にわたって伸び率差が、１０Ｉ−ｕｎｉｔ以内であり、鋼板幅方向にわたって、局部伸びが抑制されてほぼ均一な伸びになることが判る。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の第１形態である圧延ロール２１の構成を示す正面図である。
【図２】第１中間ロール２１の構成を示す正面図である。
【図３】伸径量ΔＤが鋼板幅方向の伸び率差に及ぼす影響を示す図である。
【図４】伸び率差（Ｉ−ｕｎｉｔ）を説明する図である。
【図５】本発明の実施の第２形態である圧延ロール３５の構成を示す正面図である。
【図６】本発明の実施の第３形態である圧延ロール４１の構成を示す正面図である。
【図７】鋼板幅方向の位置と伸び率差（Ｉ−ｕｎｉｔ）との関係のシミュレーション結果を示す図である。
【図８】ワークロールとバックアップロールとによる圧延加工の概要を示す図である。
【図９】典型的な多段式圧延機５のロール構成を示す図である。
【図１０】多段式圧延機５に備わるワークロール６ａ，６ｂと第１中間ロール７ａ２，７ｂ２を示す正面図である。
【図１１】クオータバックルをデータにて例示する図である。
【図１２】クオータバックルの形状を示す模式図である。
【図１３】多段式圧延機の第１中間ロールにコンケーブを形成しコンケーブロールとした構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
２１，３６，４１ 第１中間ロール
２２，３８，４４ テーパ部
２３，３９，４５ 真直部
２４，４０，４６ 伸径部
２５ 鋼板
２６，３５，４２ ワークロール
２７，３７，４３ 一端部
２８ 他端部
２９ テーパ肩部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多段式圧延機に用いられる圧延ロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属材料は強度、加工性等に優れるので広範な用途の材料として用いられている。たとえば自動車、家電製品等の材料として用いられる金属材料の１種である鋼板は、熱間圧延または冷間圧延等の圧延加工によって製造される。圧延加工は、圧延機に備わり圧延荷重が負荷された圧延ロール間にスラブまたは素鋼板を通板させて所望の厚さの鋼板に加工するものである。
【０００３】
図８は、ワークロールとバックアップロールとによる圧延加工の概要を示す図である。図８では、一対のワークロール１ａ，１ｂと、各ワークロールの外側に配される一対のバックアップロール２ａ，２ｂにより、鋼板３を圧延加工する状態を示す。通常、圧延荷重は、バックアップロール２ａ，２ｂのロール軸方向の両端部において負荷されるので、ロールは、軸線方向に曲率を有し、一対のロールが互いに臨む方向に凹形状に撓みを生じる。したがって、ワークロール１ａ，１ｂ間で圧延荷重を負荷されて圧延される鋼板３は、圧延方向に直交する幅方向の両端部付近が最も強く圧下されて良く伸びるので、幅方向の中央部付近とで伸び率に差が生じて、いわゆる耳波が発生する。
【０００４】
近年、鋼板の用途も多様化し、各種の基板、電子機器素材としても用いられ、またフォトリソグラフィ加工なども行われるに及んで鋼板形状、特に平坦度の要求が厳しくなっている。このような状況下において、圧延加工された鋼板に耳波が存在すると、鋼板の幅方向中央部付近のみの素材利用に限定され、幅方向全体もしくは幅方向の端部付近までの効率的利用が妨げられる。圧延ロールには、軸方向中央部付近の径が、軸方向の両端部付近の径よりも大きくなるような、クラウンと呼ばれる形状が付与され、耳波の発生が抑制されるような構成が採られているけれども、厳しい平坦度の要求に対して充分に応えることができるものではない。
【０００５】
したがって、鋼板の圧延に際し、その形状制御について種々の検討が行われている。圧延鋼板の形状制御についてたとえば多段式圧延機の場合について例示する。図９は、典型的な多段式圧延機５のロール構成を示す図である。図９の多段式圧延機５は、加工硬化が大きいたとえばステンレス鋼板などの圧延に用いられているセンジミアミルを示す。
【０００６】
図９に示す多段式圧延機５は、２０段の多段ロール構成を有する。すなわち、多段式圧延機５は、対向して配される一対のワークロール６ａ，６ｂと、各ワークロールの外側に配される２本ずつの第１中間ロール７ａ１，７ａ２（７ｂ１，７ｂ２）と、第１中間ロールの外側に配される３本ずつの第２中間ロール８ａ１，８ａ２，８ａ３（８ｂ１，８ｂ２，８ｂ３）と、第２中間ロールのさらに外側に配される４本ずつのバックアップロール９Ａ〜９Ｈとを含んで構成される、いわゆるセンジミアミルであり、ワークロール６ａ，６ｂ間を通板される鋼板１０を圧延する。
【０００７】
図１０は、多段式圧延機５に備わるワークロール６ａ，６ｂと第１中間ロール７ａ２，７ｂ２を示す正面図である。多段式圧延機５における耳波を防止する１つの形状制御として、第１中間ロール７に片テーパ部１１ａ，１１ｂを形成することが提案される。第１中間ロール７の片テーパ部１１ａ，１１ｂは、ロールの軸線方向の一端部側に、端部へ向うのに伴ってロール径が小さくなるように形成される。ここで、各ロールおよびテーパ部を総称する場合には添字を省いて表記する。
【０００８】
第１中間ロール７ａと、もう一方側の第１中間ロール７ｂとは、形成される片テーパ部１１ａ，１１ｂ同士が幅方向の互いに反対側に位置するように多段式圧延機５に装着される。多段式圧延機５において、バックアップロール９に圧延荷重を負荷するとき、第１中間ロール７に片テーパ部１１を形成しておくことによって、ワークロール６の撓みが、特に幅方向端部付近の撓みが軽減され、鋼板１０の幅方向端部の耳波が抑制される。
【０００９】
しかしながら、第１中間ロール７にテーパ部１１を形成することによって、圧延された鋼板１０のテーパが形成されている部分に対応する領域では、耳波が軽減されるけれども、幅方向端部に代わって、第１中間ロール７の真直部分が終了しテーパがまさに形成され始める部位１２ａ，１２ｂにおいて、幅方向中央部分との圧延荷重分布の差により、周辺領域よりも伸びが大きくなる現象が発生する。ここでは、ロールの真直部分が終了しテーパがまさに形成され始める部位をテーパ肩部と呼ぶ。また、テーパ肩部に対応する部分の圧延鋼板に発生する大きな伸びを、鋼板の幅方向端部からおおよそ鋼板幅の１／４（クオータ）程度の位置に発生することから、クオータバックルと呼ぶことがある。
【００１０】
図１１はクオータバックルを急峻度にて例示する図であり、図１２はクオータバックルの形状を示す模式図である。図１１、図１２は、第１中間ロールにテーパ部を形成した多段式圧延機を用い、幅：１２５５ｍｍのオーステナイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ３０４を、厚さ０．６０ｍｍから０．５０ｍｍに冷間圧延した場合の急峻度を例示する。ＳＵＳ３０４鋼板の幅方向端部からほぼ１５０ｍｍ付近に、伸びの大きいクオータバックル１３が形成されることが判る。
【００１１】
クオータバックルは、鋼板形状に関する品質上の問題にとどまらず、冷間圧延工程以降の鋼板製造工程における焼鈍酸洗、光輝焼鈍などにおいて、装置内を通板する際、通板性を悪化させ、また装置内部材との摺擦によってかき疵が発生するなどの問題があり、改善が望まれている。
【００１２】
このようなクオータバックルの発生を防止する形状制御技術が種々提案されている。その１つに、多段式圧延機のバックアップロールのシャフトにスリットを形成し、バックアップロールによる圧延荷重を軸線方向で分割して負荷することを可能にし、軸線（幅）方向におけるクラウンの制御量を調整できるようにするFlexible Shaft Backing Assemblies（ＦＳＢＡ）がある（非特許文献１参照）。しかしながら、ＦＳＢＡは、圧延機の構成が極めて複雑になり、圧延荷重の負荷制御も複雑になるので、実操業に対する使用を考慮すると好適なものとは言い難い。
【００１３】
そこで、クオータバックルの形状制御に係るもう一つの従来技術では、たとえばテーパ部が形成される第１中間ロールにおいて、ロール軸線方向におけるテーパ部の反対側に、ロールの真直部分の径よりも径が小さくなる部分（軸線を含む断面形状では、凹所が形成されるように見えるので、この部分を以後コンケーブと呼ぶ）を形成したコンケーブロールとすることが提案されている（たとえば、特許文献１、特許文献２参照）。すなわち、コンケーブロールは、たとえば対を成す第１中間ロール同士では、一方の第１中間ロールのテーパ肩部と、他方の中間ロールのコンケーブとが互いに対応する位置になるように形成される。
【００１４】
図１３は、多段式圧延機の第１中間ロールにコンケーブを形成しコンケーブロールとした構成を示す図である。図１３に示す多段式圧延機のロール構成では、対を成す第１中間ロール１５ａ，１５ｂに、それぞれテーパ部１１ａ，１１ｂとコンケーブ１６ａ，１６ｂとが形成される。多段式圧延機に第１中間ロール１５ａ，１５ｂが装着された状態では、一方の第１中間ロール１５ａのテーパ肩部１２ａと、他方の第１中間ロール１５ｂのコンケーブ１６ｂとが、軸線方向においてほぼ対応する位置に配置され、他方の第１中間ロール１５ｂのテーパ肩部１２ｂと、一方の第１中間ロール１５ａのコンケーブ１６ａとが、軸線方向においてほぼ対応する位置に配置される。対を成す第１中間ロール１５ａ，１５ｂにおいて、互いにテーパ肩部１２ａ，１２ｂと、コンケーブ１６ｂ，１６ａとを対応させるように配置して、鋼板１０を圧延することによって、テーパ肩部１２ａ，１２ｂにおける圧延荷重の集中を緩和し、クオータバックルを軽減することができる。
【００１５】
しかしながら、圧延される鋼板１０は、板幅が常に一定ではなく、種々の板幅のものがあるので、圧延される板幅に応じて、耳波を軽減するために第１中間ロール１５ａ，１５ｂは、軸線方向の配置が変えられる。その結果、対を成す第１中間ロール１５ａ，１５ｂにおける互いのテーパ肩部１２ａ，１２ｂとコンケーブ１６ｂ，１６ａとの軸線方向の位置が対応しなくなり、クオータバックルの抑制効果を発揮できなくなるという問題がある。多種多様の板幅の鋼板に対応するようにテーパ部とコンケーブとが形成された第１中間ロールを予め準備しておくことはできるけれども、ロールコストの増大、また鋼板の板幅が変わるごとに、第１中間ロールを所定の組合わせのものに交換すると作業効率を極めて悪化させるという問題がある。
【００１６】
【非特許文献１】ジョン・ダブル・ターレイ（John W.Turley）、エーアイエスイースティールテクノロジィ(AISE Steel Technology)、米国（ＵＳＡ）、ジアソシエイションフォーアイアンアンドスティールテクノロジィ(The Association for Iron & Steel technology)、１９９９年３月、第７６巻第３号、ｐ３５
【特許文献１】特公平７−６３７３７号公報
【特許文献２】特公平７−９６１２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、簡単な構成で、種々の板幅の鋼板にも対応して、良好な形状に圧延することができる圧延ロールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、少なくともワークロールと中間ロールとを含んで構成される多段式圧延機に用いられる圧延ロールであって、
ロールの軸線方向の一端部側に、端部へ向うのに伴ってロール径が小さくなるテーパ部が形成され、テーパ部以外のロールの真直部に、ロールの半径方向に突出し、真直部の径よりも径が大きくなるように形成される伸径部を有することを特徴とする圧延ロールである。
【００１９】
また本発明は、少なくともワークロールと中間ロールとを備え、中間ロールには軸線方向の一端部側に端部へ向うのに伴ってロール径が小さくなるテーパ部が形成されるように構成される多段式圧延機に用いられる圧延ロールであって、
ロールの半径方向に突出し、真直部の径よりも径が大きい伸径部が形成されるワークロールであることを特徴とする圧延ロールである。
【００２０】
また本発明は、少なくともワークロールと中間ロールとを備え、ワークロールには軸線方向の一端部側に端部へ向うのに伴ってロール径が小さくなるテーパ部が形成されるように構成される多段式圧延機に用いられる圧延ロールであって、
ロールの半径方向に突出し、真直部の径よりも径が大きい伸径部が形成される中間ロールであることを特徴とする圧延ロールである。
【００２１】
また本発明は、真直部の径よりも径が大きい伸径部がロール軸線方向に形成される長さである伸径幅ＷＬは、
ロール長さをＬｒとし、
テーパ部が多段式圧延機の最も中央寄りに位置するように配置するときの多段式圧延機の中央からテーパ部が形成される一端部の反対側である他端部までの長さをＬ０とし、
テーパ部の長さをＬｔとするとき、
以下の式を満足することを特徴とする。
１００ｍｍ≦ＷＬ≦（Ｌｒ−Ｌ０−Ｌｔ）×２ｍｍ
【００２２】
また本発明は、ロールの伸径部の径と、ロールの真直部の径との差が、５μｍ〜４０μｍであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、圧延ロールは、ロールの軸線方向の一端部側に、端部へ向うのに伴ってロール径が小さくなるテーパ部が形成され、テーパ部以外のロールの真直部に、ロールの半径方向に突出し、真直部の径よりも径が大きくなるように形成される伸径部を有する。このことによって、伸径部が形成される部分の圧延荷重が増大し、伸径部が形成される部分とテーパ肩部との圧延荷重差が軽減されるので、伸径部が形成される部分とテーパ肩部とにおける圧延鋼板の伸びが均一化され、クオータ部のみが突出して伸びることがなくなり圧延形状が改善される。また、圧延される鋼板の幅が変化することに伴い、圧延ロールが軸線方向にシフトされて配置が変化する場合であっても、伸径部が形成される部分とテーパ肩部とにおける圧延荷重差が軽減された状態が維持されるので、圧延形状の改善を同じように発揮することができる。
【００２４】
また本発明によれば、中間ロールにテーパ部が形成されるときには、ワークロールに伸径部が形成され、ワークロールにテーパ部が形成されるときには、中間ロールに伸径部が形成されるので、上記の本発明による効果と同様の効果を奏することができる。
【００２５】
また本発明によれば、テーパ部と伸径部とを有する圧延ロールにおける伸径部の形成位置が、好適範囲に定められるので、テーパ肩部による伸びと伸径部による伸びとが、幅方向においてバランスの良い位置に形成され、幅方向全体として良好な形状の圧延鋼板を得ることができる。
【００２６】
また本発明によれば、ロールの伸径部の径とロールの真直部の径との差が好適範囲に設定されるので、テーパ肩部による伸びと伸径部による伸びとが拮抗し、良好な形状の圧延鋼板を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は、本発明の実施の第１形態である圧延ロール２１の構成を示す正面図である。圧延ロール２１は、少なくともワークロールと中間ロールとを含んで構成されるたとえば前述の図９に示すような多段式圧延機に用いられる。
【００２８】
本実施の形態の圧延ロール２１は、多段式圧延機に備わる第１中間ロールが当該圧延ロール２１である場合についての事例である。なお、図９に示すように第１中間ロール２１は、圧延される鋼板２５に関して線対称の位置に２対が設けられるけれども、図１では図を簡略化して１対のみを図示する。また対で設けられるロールについては、鋼板２５に関して一方の側を表すとき参照符の後にアルファベットａを付し、他方の側を表すとき参照符の後にアルファベットｂを付して表し、総称する場合には参照符のみで表す。
【００２９】
本発明の圧延ロールである第１中間ロール２１ａ，２１ｂは、第１中間ロール２１ａ，２１ｂの軸線方向のそれぞれ一端部２７ａ，２７ｂ側に、端部へ向うのに伴ってロール径が小さくなるテーパ部２２ａ，２２ｂが形成され、テーパ部２２ａ，２２ｂ以外のロールの真直部２３ａ，２３ｂに、ロールの半径方向に突出し、真直部２３ａ，２３ｂの径Ｄｓよりも径Ｄｃが大きくなる（Ｄｃ＞Ｄｓ）ように形成される伸径部２４ａ，２４ｂを有する。
【００３０】
ここでは、伸径部が、ロール軸線を含む断面形状では凸状部を形成するので、凸状の伸径部をコンベックスと呼び、伸径部が形成されたロールをコンベックスロールと呼ぶことがある。
【００３１】
第１中間ロール２１ａ，２１ｂの内側には、１対のワークロール２６ａ，２６ｂが設けられ、１対のワークロール２６ａ，２６ｂ間に鋼板２５が通板され、バックアップロールを介して負荷される圧延荷重によって、鋼板２５が所定の厚さの鋼板に圧延される。
【００３２】
図２は、第１中間ロール２１の構成を示す正面図である。なお、図２では、２つの第１中間ロール２１ａ，２１ｂの上下位置が、図１に示す位置と反対に図示される。図２を参照し、コンベックスロールである第１中間ロール２１の伸径部２４の寸法について説明する。
【００３３】
伸径部２４が第１中間ロール２１の軸線方向に形成される長さである伸径幅ＷＬは、第１中間ロール２１の長さをＬｒとし、テーパ部２２が多段式圧延機の最も中央寄りに位置するように配置するときの多段式圧延機の中央３１からテーパ部２２が形成される一端部２７の反対側である他端部２８までの長さをＬ０とし、テーパ部２２の長さをＬｔとするとき、式（１）を満足するように形成される。
１００ｍｍ≦ＷＬ≦（Ｌｒ−Ｌ０−Ｌｔ）×２ｍｍ …（１）
【００３４】
伸径部の長さＷＬが、１００ｍｍ未満では、鋼板２５の幅方向において、伸径部２４による鋼板２５の中央部分の伸びと、テーパ肩部２９による鋼板２５のクオータバックルとの間に伸びの小さい領域の形成されるおそれがあり、形状制御の効果を充分に発揮することができない。
【００３５】
一方、伸径部の長さＷＬが、（Ｌｒ−Ｌ０−Ｌｔ）×２ｍｍを超えると、伸径部２４がテーパ部２２の形成領域まで及ぶようになり、テーパ部２２を形成することによる耳波の抑制効果を阻害する。図２では、伸径部２４の長さＷＬの最大値である（Ｌｒ−Ｌ０−Ｌｔ）×２ｍｍとなるように形成された状態を示す。
【００３６】
また、第１中間ロール２１の伸径部２４の径Ｄｃは、その径Ｄｃと、第１中間ロール２１の真直部２３の径Ｄｓとの差である伸径量ΔＤ（＝Ｄｃ−Ｄｓ）が、５μｍ〜４０μｍになるように形成されることが好ましく、２０〜３０μｍになるように形成されることがより好ましい。
【００３７】
図３は、伸径量ΔＤが鋼板幅方向の伸び率差に及ぼす影響を示す図である。図３は、伸径部が形成されない第１中間ロールと、伸径部が形成され、該伸径量ΔＤが５〜５０μｍの範囲にそれぞれ形成された第１中間ロールとを用い、厚さ：０．６０ｍｍ、幅：１２５５ｍｍのオーステナイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ３０４を、圧延荷重：４４０トンで冷間圧延した場合の結果を示す。
【００３８】
ここで伸び率差（Ｉ−ｕｎｉｔ）は、以下のように定義される。図４は、伸び率差（Ｉ−ｕｎｉｔ）を説明する図である。圧延される鋼板を任意の位置で幅方向に複数条に分割し、各条ごとの伸びを測定したとき、最も伸びの小さい条の長さを基準長さｌ０とし、最も伸びの大きい条と基準長さｌ０との伸びの差をΔｌとすると、伸び率εは、Δｌ／ｌ０で表され、伸び率差（Ｉ−ｕｎｉｔ）は、ε×１０５で表される。単位伸び率差である１Ｉ−ｕｎｉｔは、基準長さｌ０＝１ｍ（＝１０００ｍｍ）に対して伸びの差Δｌが１０μ（０．０１ｍｍ）である式（２）で与えられる。
１Ｉ−ｕｎｉｔ＝０．０１ｍｍ／１０００ｍｍ …（２）
【００３９】
図３に戻って、テーパ部のみが形成され伸径部が形成されていない第１中間ロールを用いた場合、鋼板の幅方向中央部と、クオータ部（テーパ肩部に該当）との伸び率差が、２４Ｉ−ｕｎｉｔ存在する。第１中間ロールに伸径量ΔＤが５μｍ以上の伸径部を形成することによって、鋼板の幅方向中央部とクオータ部との伸び率差が減少し、特に伸径量ΔＤが２０〜３０μｍの場合、顕著に伸び率差が小さくなる。しかしながら、伸径量ΔＤを４０μｍを超える５０μｍとするとき、鋼板の幅方向中央部とクオータ部との伸び率差が、伸径部を形成しないときよりも拡大する傾向を示す。以上のことから、好ましい伸径量ΔＤを、５〜４０μｍとした。
【００４０】
上記のように構成されるコンベックスロールである第１中間ロール２１を用いて鋼板２５を圧延することによって、伸径部２４が形成される部分の圧延荷重が増大し、伸径部２４が形成される部分とテーパ肩部２９との圧延荷重差が軽減されるので、伸径部２４が形成される部分とテーパ肩部２９とにおける圧延鋼板の伸びが均一化され、クオータ部のみが突出して伸びることがなくなり圧延形状が改善される。また、圧延される鋼板２５の幅が変化することに伴い、第１中間ロール２１が軸線方向にシフトされて配置が変化する場合であっても、伸径部２４が形成される部分とテーパ肩部２９とにおける圧延荷重差が軽減された状態が維持されるので、圧延形状の改善を同じように発揮することができる。
【００４１】
図５は、本発明の実施の第２形態である圧延ロール３５の構成を示す正面図である。本実施形態の圧延ロール３５は、少なくともワークロールと中間ロールとを備え、中間ロールのうち第１中間ロール３６には軸線方向の一端部３７側に端部へ向うのに伴ってロール径が小さくなるテーパ部３８が形成されるように構成される多段式圧延機に用いられ、ロールの半径方向に突出し、真直部３９の径Ｄｓよりも径Ｄｃが大きい（Ｄｃ／Ｄｓ）伸径部４０が形成されるワークロール３５である。
【００４２】
テーパ部３８が一端部３７側に形成される片テーパの第１中間ロール３６に、本発明の伸径部４０が形成されるワークロール３５を組合せたロール構成とし、多段式圧延機にて鋼板２５を圧延することによって、実施の第１形態の圧延ロール２１による効果と同様の効果を奏することができる。
【００４３】
図６は、本発明の実施の第３形態である圧延ロール４１の構成を示す正面図である。本実施形態の圧延ロール４１は、少なくともワークロールと中間ロールとを備え、ワークロール４２には軸線方向の一端部４３側に端部へ向うのに伴ってロール径が小さくなるテーパ部４４が形成されるように構成される多段式圧延機に用いられ、ロールの半径方向に突出し、真直部４５の径Ｄｓよりも径Ｄｃが大きい（Ｄｃ／Ｄｓ）伸径部４６が形成される第１中間ロール４６である。
【００４４】
テーパ部４４が一端部４３側に形成される片テーパのワークロール４２に、本発明の伸径部４６が形成される第１中間ロール４１を組合せたロール構成とし、多段式圧延機にて鋼板２５を圧延することによって、実施の第１形態の圧延ロール２１による効果と同様の効果を奏することができる。
【実施例】
【００４５】
図９に示す２０段のセンジミアミルの第１中間ロールとして、本発明の実施例である伸径部（コンベックス）と一端部側にテーパ部が形成された図１に示すコンベックスロール２１と、比較例１のテーパ部が一端部側にのみ形成されているだけの前述の図１０に示す片テーパロール７と、比較例２のテーパ部が一端部側に形成されるとともにコンケーブも形成された図１３に示すコンケーブロール１５とをそれぞれ用いて、鋼板を圧延する際の鋼板幅方向の位置と伸び率差（Ｉ−ｕｎｉｔ）との関係を、ロールの変形モデル式に基づくシミュレーションにて求めた。
【００４６】
センジミアミルの基本シミュレーション条件を表１に示す。実施例のコンベックスロールのプロフィールを表２に、比較例１の片テーパロールのプロフィールを表３に、比較例２のコンケーブロールのプロフィールを表４に示す。また シミュレーションにおける圧延対象鋼板を表５に示す。
【００４７】
なお、ロールの変形シミュレーションには、相沢らにより提案されている（第５２回＆第５３回塑性加工連合講演回会講演論文集、日本塑性加工学会、２００１年、ｐ３０７−３１０＆２００２年、ｐ１２５−１２６）モデル式を用いた。
【００４８】
【表１】
【００４９】
【表２】
【００５０】
【表３】
【００５１】
【表４】
【００５２】
【表５】
【００５３】
図７は、鋼板幅方向の位置と伸び率差（Ｉ−ｕｎｉｔ）との関係のシミュレーション結果を示す図である。図７中、ライン５１で実施例のコンベックスロール使用時の結果を示し、ライン５２で比較例１の片テーパロール使用時の結果を示し、ライン５３で比較例２のコンケーブロール使用時の結果を示す。
【００５４】
比較例１の片テーパロールでは、鋼板幅方向中央部とクオータ部との伸び率差が、ほぼ３０Ｉ−ｕｎｉｔに及び、顕著なクオータバックルが生じている。比較例２のコンケーブロールでは、片テーパロールに比べて鋼板幅方向における伸び率差の変動が抑制されているけれども、１０Ｉ−ｕｎｉｔを超える伸び率差が存在する。一方実施例のコンベックスロールでは、鋼板の幅方向全体にわたって伸び率差が、１０Ｉ−ｕｎｉｔ以内であり、鋼板幅方向にわたって、局部伸びが抑制されてほぼ均一な伸びになることが判る。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の第１形態である圧延ロール２１の構成を示す正面図である。
【図２】第１中間ロール２１の構成を示す正面図である。
【図３】伸径量ΔＤが鋼板幅方向の伸び率差に及ぼす影響を示す図である。
【図４】伸び率差（Ｉ−ｕｎｉｔ）を説明する図である。
【図５】本発明の実施の第２形態である圧延ロール３５の構成を示す正面図である。
【図６】本発明の実施の第３形態である圧延ロール４１の構成を示す正面図である。
【図７】鋼板幅方向の位置と伸び率差（Ｉ−ｕｎｉｔ）との関係のシミュレーション結果を示す図である。
【図８】ワークロールとバックアップロールとによる圧延加工の概要を示す図である。
【図９】典型的な多段式圧延機５のロール構成を示す図である。
【図１０】多段式圧延機５に備わるワークロール６ａ，６ｂと第１中間ロール７ａ２，７ｂ２を示す正面図である。
【図１１】クオータバックルをデータにて例示する図である。
【図１２】クオータバックルの形状を示す模式図である。
【図１３】多段式圧延機の第１中間ロールにコンケーブを形成しコンケーブロールとした構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
２１，３６，４１ 第１中間ロール
２２，３８，４４ テーパ部
２３，３９，４５ 真直部
２４，４０，４６ 伸径部
２５ 鋼板
２６，３５，４２ ワークロール
２７，３７，４３ 一端部
２８ 他端部
２９ テーパ肩部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともワークロールと中間ロールとを含んで構成される多段式圧延機に用いられる圧延ロールであって、
ロールの軸線方向の一端部側に、端部へ向うのに伴ってロール径が小さくなるテーパ部が形成され、テーパ部以外のロールの真直部に、ロールの半径方向に突出し、真直部の径よりも径が大きくなるように形成される伸径部を有することを特徴とする圧延ロール。
【請求項２】
少なくともワークロールと中間ロールとを備え、中間ロールには軸線方向の一端部側に端部へ向うのに伴ってロール径が小さくなるテーパ部が形成されるように構成される多段式圧延機に用いられる圧延ロールであって、
ロールの半径方向に突出し、真直部の径よりも径が大きい伸径部が形成されるワークロールであることを特徴とする圧延ロール。
【請求項３】
少なくともワークロールと中間ロールとを備え、ワークロールには軸線方向の一端部側に端部へ向うのに伴ってロール径が小さくなるテーパ部が形成されるように構成される多段式圧延機に用いられる圧延ロールであって、
ロールの半径方向に突出し、真直部の径よりも径が大きい伸径部が形成される中間ロールであることを特徴とする圧延ロール。
【請求項４】
真直部の径よりも径が大きい伸径部がロール軸線方向に形成される長さである伸径幅ＷＬは、
ロール長さをＬｒとし、
テーパ部が多段式圧延機の最も中央寄りに位置するように配置するときの多段式圧延機の中央からテーパ部が形成される一端部の反対側である他端部までの長さをＬ０とし、
テーパ部の長さをＬｔとするとき、
以下の式を満足することを特徴とする請求項１記載の圧延ロール。
１００ｍｍ≦ＷＬ≦（Ｌｒ−Ｌ０−Ｌｔ）×２ｍｍ
【請求項５】
ロールの伸径部の径と、ロールの真直部の径との差が、５μｍ〜４０μｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の圧延ロール。
【請求項１】
少なくともワークロールと中間ロールとを含んで構成される多段式圧延機に用いられる圧延ロールであって、
ロールの軸線方向の一端部側に、端部へ向うのに伴ってロール径が小さくなるテーパ部が形成され、テーパ部以外のロールの真直部に、ロールの半径方向に突出し、真直部の径よりも径が大きくなるように形成される伸径部を有することを特徴とする圧延ロール。
【請求項２】
少なくともワークロールと中間ロールとを備え、中間ロールには軸線方向の一端部側に端部へ向うのに伴ってロール径が小さくなるテーパ部が形成されるように構成される多段式圧延機に用いられる圧延ロールであって、
ロールの半径方向に突出し、真直部の径よりも径が大きい伸径部が形成されるワークロールであることを特徴とする圧延ロール。
【請求項３】
少なくともワークロールと中間ロールとを備え、ワークロールには軸線方向の一端部側に端部へ向うのに伴ってロール径が小さくなるテーパ部が形成されるように構成される多段式圧延機に用いられる圧延ロールであって、
ロールの半径方向に突出し、真直部の径よりも径が大きい伸径部が形成される中間ロールであることを特徴とする圧延ロール。
【請求項４】
真直部の径よりも径が大きい伸径部がロール軸線方向に形成される長さである伸径幅ＷＬは、
ロール長さをＬｒとし、
テーパ部が多段式圧延機の最も中央寄りに位置するように配置するときの多段式圧延機の中央からテーパ部が形成される一端部の反対側である他端部までの長さをＬ０とし、
テーパ部の長さをＬｔとするとき、
以下の式を満足することを特徴とする請求項１記載の圧延ロール。
１００ｍｍ≦ＷＬ≦（Ｌｒ−Ｌ０−Ｌｔ）×２ｍｍ
【請求項５】
ロールの伸径部の径と、ロールの真直部の径との差が、５μｍ〜４０μｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の圧延ロール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−２７２３６７（Ｐ２００６−２７２３６７Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−９２０１８（Ｐ２００５−９２０１８）
【出願日】平成１７年３月２８日（２００５．３．２８）
【出願人】（０００００４５８１）日新製鋼株式会社 (1,178)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２８日（２００５．３．２８）
【出願人】（０００００４５８１）日新製鋼株式会社 (1,178)
【Ｆターム（参考）】
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