説明

圧延材を圧延するために少なくとも1個のワークロールを準備するための方法

本発明は、第2ロール4、5、特に中間ロールまたはバックアップロールと協働し、この中間ロールまたはバックアップロールによって支持するために、ワークロール1、2が設けられ、第2ロール4、5がその軸方向端領域に削り取り部6を備えている、帯状圧延材3を圧延するために少なくとも1個のワークロール1、2を準備するための方法に関する。圧延された帯材の品質を高めるために、本発明に係る方法は次のステップ:a)協働する2個のワークロール1、2の間に生じるロール間隙断面を計算するステップ、この場合少なくとも一部が第2ロール4、5の削り取り部6の範囲内に延在している圧延材3の所定の幅Bに基づいて計算が行われ;b)ワークロール1、2を通過する際の圧延過程によって発生する所望な圧延材輪郭を定めるステップ;c)ステップaのロール間隙断面から、ステップb)で定めた圧延材輪郭を差し引き、かつ計算された差に減衰定数Kを掛けることにより、ワークロール1、2のための補正削り部を計算するステップ;d)ステップc)によって計算された補正削り部を、少なくとも1個のワークロール1、2に少なくとも部分的に形成するステップを含む。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、第2ロール、特に中間ロールまたはバックアップロールと協働し、この中間ロールまたはバックアップロールによって支持するために、ワークロールが設けられ、第2ロールがその軸方向端領域に削り取り部(Rueckschliff)を備えている、好ましくは帯状の圧延材を圧延するために少なくとも1個のワークロールを準備するための方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特に非常に幅広の(例えば3000mmの幅を超える)板を圧延する際に、帯材の不所望な断面形状、すなわちW字状断面およびエッジ近くのビード形成並びに最終製品の平面度欠陥(4分の1波長)が時として発生する。
【0003】
これは特に、幅広の帯材または板を圧延する際に、圧延材の外側領域がバックアップロールの削り取り部または中間ロールの削り取り部の領域内にあるかまたはワークロールが延長されている場合にはバックアップロール胴エッジまたは中間ロール胴エッジの外にあることに起因すると考えられる。この領域でワークロールが反るので、これに基づいてロール間隙内に非放物線状の断面形状、すなわち例えば上記のビード形成を生じることになる。大きな圧延力およびワークロール曲げ力はこの作用を増幅する。
【0004】
圧延材断面、すなわち圧延材の幅に対する圧延材の厚さの分布は、放物線形状から大きく逸脱していると、一般的に不所望である。というのは、この圧延材断面が圧延プロセスまたは後続のプロセスの非平面度をもたらし得るからである。さらに、製品の寸法精度がこれによって悪くなり得る。
【0005】
ロール間隙断面に適切に影響を及ぼすためにワークロールに対してロール削り部を形成することが知られている。例えば特許文献1が参照される。この特許文献1では、ワークロールが多項式で描かれる断面を有する。特許文献2では、類似の解決策が提案されている。この場合、いわゆるCVC断面が設けられている。他の類似の解決策または他の解決策は特許文献3、特許文献4、特許文献5、特許文献6、特許文献7、特許文献8、特許文献9および特許文献10に開示されている。ワークロールに形成される断面は放物線状の輪郭であるかまたは多項式によって描かれる輪郭である。後者の場合、軸方向ワークロールスライド装置が設けられかつ断面アジャスタとしてスライドが利用されるときに、上記の多項式によって描かれるS字状輪郭がロールに形成される(CVC削り部)。
【0006】
さらに、エッジが鋭くならないようにするためあるいはビード形成を回避するために特別な輪郭を形成することが知られている。この場合、目的は、ロール間隙内のワークロール偏平化の作用あるいはロール間隙断面に対するワークロール熱膨張の作用を補正するために、圧延材断面輪郭のエッジ領域に直接的に影響を及ぼすことである。
【0007】
バックアップロールまたは中間ロールが削り取り部を備えているにもかかわらず、良好な圧延結果を達成するための具体的な指摘が、上記の先行技術には開示されていない。これによって、特に非常に幅広の帯材の場合に、上記問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】欧州特許第0294544B1号明細書
【特許文献2】欧州特許第1307302B1号明細書
【特許文献3】欧州特許第1703999B1号明細書
【特許文献4】欧州特許第0937515B1号明細書
【特許文献5】日本国特許出願公開第3032412号公報
【特許文献6】日本国特許出願公開第9253726号公報
【特許文献7】独国特許出願公開第3919285A1号明細書
【特許文献8】日本国特許出願公開第8332509号公報
【特許文献9】日本国特許出願公開第6015322号公報
【特許文献10】日本国特許出願公開第2179308号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
そこで、本発明の根底をなす課題は、バックアップロールまたは中間ロールの相応する削り取り部の場合にも、最適な圧延を可能にする、すなわち品質が高く形状が所望である帯材を圧延することができる、冒頭に述べた種類のワークロールを準備するための方法を提案することである。従って、ロール間隙断面形状に対する、バックアップロール削り取り部または中間ロール削り取り部の不所望な非放物線的な作用を、十分に補正すべきである。ワークロールが特別な削り部(例えばCVC削り部)を備えていることについては悪影響を及ぼさないようにすべきである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明によるこの課題の解決策は、帯材状の圧延材を圧延するために少なくとも1個のワークロールを準備するための方法が、次のステップ
a)協働する2個のワークロールの間に生じるロール間隙断面を計算するステップ、この場合少なくとも一部が第2ロールの削り取り部の範囲内に延在している圧延材の所定の幅に基づいて計算が行われ、
b)ワークロールを通過する際の圧延過程によって発生する所望な圧延材輪郭を定めるステップ、
c)ステップa)のロール間隙断面から、ステップb)で定めた圧延材輪郭を差し引き、かつ計算された差に減衰定数を掛けることにより、ワークロールのための補正削り部を計算するステップ、
d)ステップc)によって計算された補正削り部を、少なくとも1個のワークロールに少なくとも部分的に形成するステップを含むことを特徴とする。
【0011】
その際、ステップc)に係る補正削り部は、ワークロールの他の断面形成に重ね合わせることが可能である。ワークロールのこの他の断面形成は好ましくは、放物線状の断面形成またはS字状の断面形成(いわゆるCVC断面形成)である。
【0012】
ステップc)の計算のための減衰定数は、0.3〜0.9、好ましくは0.4〜0.8である。0.6の値が特に有効である。定数は、幅広の帯材または製品にとって、ビード状断面形状が生じないようにまたはビードを大幅に低減するようにおよび幅の狭い寸法の帯材にとって障害作用を生じないようにまたはあまり生じないように選定される。
【0013】
ステップa)の計算は、有利な実施形態に従って、ワークロールによって圧延される圧延材の最大幅に基づいて行われる。
【0014】
ステップa)の計算が、定められた圧延力に基づいておよび定められたワークロール曲げ力に基づいて行われると有利である。ステップb)の定義が、ステップa)の場合と同じパラメータに基づいて行われると有利である。
【0015】
ステップb)による断面の定義が、オフラインで計算されたロール間隙断面に基づいて行われると有利である。この場合、オフラインで計算されたロール間隙断面が延長したバックアップロール胴に基づいており、従って圧延材エッジが第2ロールの削り取り部の領域内に存在しない。
【0016】
これに応じて、提案された方法により、バックアップロール削り取り部の領域内のワークロールの曲げ状態を補正するためのワークロール削り部が準備される。場合によっては所望である特別なロール削り部(例えばCVC削り部)が本発明に従って設けられる補正削り部に重ね合わされる。
【0017】
提案した削り部の重要な特性は、削り取り部補正作用がワークロール相互の軸方向スライド位置にほとんど無関係であり、それによってワークロールがスライド可能である場合にスライド範囲全体にわたって有効であることである。
【0018】
補正削り部は軸方向にスライド可能なワークロールにもスライド不能なワークロールにも適用可能である。
【0019】
補正削り部は1個のワークロールだけにあるいは上側と下側のワークロールに部分的に形成可能である。
【0020】
補正削り部は任意のすべてのロール削り部と組み合わせ可能である、すなわちこの任意のすべてのロール削り部と重ね合わせることが可能である。削り部の高さは実際のワークロール直径に依存して変更可能である。高さはさらに、実際のバックアップロール輪郭または中間ロール輪郭(摩耗に関して)に適合させることが可能である。
【0021】
削り部は例えば点列によってあるいは数学的関数によって(例えば多項式関数によって)描くことが可能である。
【0022】
図には本発明の実施形態が示してある。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】帯状の圧延材を圧延する際の四重圧延スタンドのワークロールとバックアップロールを圧延方向に見た概略図である。
【図2】本発明に係る方法を使用しないで圧延材を圧延する際の圧延材の幅に対する、ロール間隙の変化、すなわち2個のワークロール間の中央のロール間隙の高さを差し引いて幅に対するロール間隙の高さを示す。
【図3】目標輪郭(理想的な断面形状)として、圧延材の幅に対する、2個のワークロール間のロール間隙の変化を示す。
【図4】図3の目標輪郭と図2の変化との間の輪郭の差として、圧延材の幅に対する、ワークロール間のロール間隙の変化を示す。
【図5】圧延材の幅に対する、ワークロール用補正削り部の変化を示す。
【図6】無負荷ロール間隙上のいろいろな軸方向スライド位置における、圧延材の幅に対する、補正削り部(追加削り部)の作用を示す。
【図7】図5の補正削り部を適用する際の圧延材の幅に対する、2個のワークロール間のロール間隙の変化を示す。
【発明を実施するための形態】
【0024】
図1には、四重圧延スタンド(図示せず)の構成部材である2本のワークロール1、2が示してある。このワークロール1、2は公知のごとくバックアップロール4、5によって支持されている。ワークロール1、2の間には、圧延すべき圧延材3、本実施形態の場合には幅Bが3100mmの帯材が存在する。
【0025】
バックアップロール4、5は側方領域、すなわち軸方向の端領域に、削り取り部6を有する。すなわち、断面が純円筒体に対して後退している。これは図1では誇張して示してある。
【0026】
従って、本実施形態について次のことが生じる。バックアップロール4、5によるワークロール1、2の完全支持は、2050mmの長さにわたって中央領域においてのみ行われる。というのは、側方領域においてそれぞれ500mmにわたって削り取り部6が延在しているからである。3450mmのロール長さを有するワークロールは3100mmの圧延材3の幅Bを越えている。
【0027】
ワークロール1、2には、バックアップロール4、5の支持力のほかに、ワークロール曲げ力Fと圧延力自体が作用するので、矢印7で示すワークロール反りを生じることになる。
【0028】
すなわち、ワークロール反りはバックアップロール削り取り部6の領域において、圧延材3の圧延幅と、加えられる圧延力と、発生したワークロール曲げ力Fに依存する。従って、削り部の設計のために、非常に多く圧延される圧延材の大きな幅と、ロールパス計画の最後のロールパスにとって普通である平均圧延力と、低いレベルの曲げ力(バランス力)を選択するのが有利である。その際先ず最初に、平均ロール直径から出発することができる。ロールクラウンはそれぞれ、予め計算されたロール間隙断面が通常の範囲内(約0.000〜0.200mm)にあるように選択される。
【0029】
ワークロール設計またはワークロール提供の第1ステップでは、考察すべき圧延スタンドについて、圧延すべき最大幅に関する上記境界条件の下で、予想されるロール間隙断面が計算される。この計算の結果は図2に例示されている。ここでは、圧延材幅が3100mmの場合の、削り取り部作用を補正しないロール間隙断面形状が示されている。ワークロール反りの結果帯材の側方範囲において不所望な断面変化を生じることが明らかである。
【0030】
この断面を検出した後で、同じケースについて理想的な圧延材輪郭が定められる。これは例えば、延長されたバックアップロール胴の仮定のもとでのオフラインで計算されたロール間隙断面であってもよい。従って、圧延材のエッジはバックアップロール削り取り部6の範囲内に位置しない。目標輪郭としてのこの理想的な断面形状は、3100mmの幅を有する帯材について、図3に例示的に記載されている。
【0031】
次のステップにおいて、(図2の)補正削り部なしのロール間隙形状から(図3の)目標輪郭を差し引くことによって、反りの作用によって生じた不所望な断面部分が求められる。これは図4に示してある。すなわち、ここでは、目標輪郭と補正をしていないロール間隙形状との輪郭の差が、3100mmの幅の帯材について示してある。その際、実線の曲線は補正削り部なしのロール間隙形状であり、一点鎖線の曲線は目標輪郭を示している。従って、破線の曲線は、反りの作用を相殺するために必要な輪郭の差を示している。
【0032】
ワークロール用補正削り部は図4の輪郭の差によって生じる。この場合、求められた差には例えば0.7の減衰定数Kが掛けられる。この定数は、幅広の帯材の場合にビード状の断面形状を生じないように、かつ幅が狭い場合に好ましくない作用を生じないかまたは少しだけしか生じないように選定される。
【0033】
両ワークロール1、2に適用するための補正削り部が図5に示してある。胴長さに対する半径偏差(Δr)が図示されている。
【0034】
補正削り部がワークロールにのみ形成されるときには、この高さは2倍になる。
【0035】
胴エッジの方の圧延材の隣の範囲内において、図5の参照数字8で示すように、輪郭が調和的に終わっている。
【0036】
負荷されていないロール間隙に対する追加削り部の作用は図6において、いろいろな軸方向スライド位置で示してある。軸方向にスライドしていないワークロール1、2の場合の曲線の経過が実線で示してある。破線で記入した曲線は、上側のワークロールと下側のワークロールが互いに150mmだけスライドしているときの経過を示している。すなわち、図6は軸方向のスライド位置に依存して、負荷されていないロール間隙に対する影響を示している。ロールの軸方向スライドが比較的に大きい場合にも、得ようとする作用が十分に一定のままであることが明らかである。
【0037】
図7には、補正削りを適用した場合に生じる合成ロール間隙形状が示してある。断面形状の達成された改善は、この輪郭を、図2の補正削りをしていない出発輪郭と比較する際に示される。
【0038】
図示した四重スタンドの代わりに六重スタンドが使用されるときにも同様のことが当てはまる。この場合、バックアップロールは中間ロールによって置き換え可能である。
【符号の説明】
【0039】
1 ワークロール
2 ワークロール
3 圧延材
4 第2ロール(中間ロール、バックアップロール)
5 第2ロール(中間ロール、バックアップロール)
6 削り取り部
7 曲げ方向(ワークロール反り)
8 調和的な終端部
B 圧延材の幅
K 減衰定数
ワークロール曲げ力

【特許請求の範囲】
【請求項1】
第2ロール(4、5)、特に中間ロールまたはバックアップロールと協働し、この中間ロールまたはバックアップロールによって支持するために、ワークロール(1、2)が設けられ、前記第2ロール(4、5)がその軸方向端領域に削り取り部(6)を備えている、圧延材(3)を圧延するために少なくとも1個の前記ワークロール(1、2)を準備するための方法において、
この方法が次のステップ
a)協働する2個の前記ワークロール(1、2)の間に生じるロール間隙断面を計算するステップ、この場合少なくとも一部が前記第2ロール(4、5)の前記削り取り部(6)の範囲内に延在している前記圧延材(3)の所定の幅(B)に基づいて計算が行われ、
b)前記ワークロール(1、2)を通過する際の圧延過程によって発生する所望な圧延材輪郭を定めるステップ、
c)前記ステップa)のロール間隙断面から、前記ステップb)で定めた前記圧延材輪郭を差し引き、かつ計算された差に減衰定数(K)を掛けることにより、ワークロール(1、2)のための補正削り部を計算するステップ、
d)前記ステップc)によって計算された補正削り部を、少なくとも1個のワークロール(1、2)に少なくとも部分的に形成するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項2】
請求項1に記載の前記ステップc)の補正削り部が前記ワークロール(1、2)の他の断面形成に重ね合わされることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記ワークロール(1、2)の他の前記断面形成が放物線状の断面形成またはS字状の断面形成(CVC断面形成)であることを特徴とする請求項2に記載の方法。
【請求項4】
請求項1に記載の前記ステップc)の計算のための前記減衰定数(K)が、0.3〜0.9、好ましくは0.4〜0.8であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
請求項1に記載の前記ステップa)の計算が、前記ワークロール(1、2)によって圧延される前記圧延材(3)の最大幅(B)に基づいて行われることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
請求項1に記載の前記ステップa)の計算が、定められた圧延力に基づいて行われることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
【請求項7】
請求項1に記載の前記ステップa)の計算が、定められたワークロール曲げ力(F)に基づいて行われることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
【請求項8】
請求項1に記載の前記ステップb)の定義が、前記ステップa)の場合と同じパラメータに基づいて行われることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
【請求項9】
請求項1に記載の前記ステップb)がオフラインで計算されたロール間隙断面に基づいて行われることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
【請求項10】
オフラインで計算された前記ロール間隙断面が延長したバックアップロール胴に基づいており、従って圧延材エッジが前記第2ロール(4、5)の削り取り部(6)の領域内に存在しないことを特徴とする請求項9に記載の方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公表番号】特表2012−516777(P2012−516777A)
【公表日】平成24年7月26日(2012.7.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−546724(P2011−546724)
【出願日】平成22年4月15日(2010.4.15)
【国際出願番号】PCT/EP2010/002302
【国際公開番号】WO2010/118862
【国際公開日】平成22年10月21日(2010.10.21)
【出願人】(390035426)エス・エム・エス・ジーマーク・アクチエンゲゼルシャフト (320)
【Fターム(参考)】