金属板材の圧延機および圧延方法
【課題】上下作業ロールチョックの安定性と上下作業ロール間の開度を両立し、応答性が高く、圧延中の外乱に対しても板クラウン・形状制御範囲の大きい圧延機を提供する。
【解決手段】上下作業ロールにそれぞれインクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーが、圧延機ハウジングの内側に突出したプロジェクトブロックに配備され、前記下作業ロール胴部に負荷される圧延方向力が、前記プロジェクトブロックと下作業ロールチョックとの接触面によって支持され、前記上作業ロール胴部に負荷される圧延方向力が、前記プロジェクトブロックの上方に位置する圧延機ハウジングウィンドウと上作業ロールチョックとの接触面によって支持され、前記上下作業ロールそれぞれが、同一形状の凹凸状のイニシャルクラウンを、互いに点対称となるべく付与され、かつ、上下作業ロールチョックを、軸方向で互いに相反する方向に相対移動させるロールシフト手段を有する。
【解決手段】上下作業ロールにそれぞれインクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーが、圧延機ハウジングの内側に突出したプロジェクトブロックに配備され、前記下作業ロール胴部に負荷される圧延方向力が、前記プロジェクトブロックと下作業ロールチョックとの接触面によって支持され、前記上作業ロール胴部に負荷される圧延方向力が、前記プロジェクトブロックの上方に位置する圧延機ハウジングウィンドウと上作業ロールチョックとの接触面によって支持され、前記上下作業ロールそれぞれが、同一形状の凹凸状のイニシャルクラウンを、互いに点対称となるべく付与され、かつ、上下作業ロールチョックを、軸方向で互いに相反する方向に相対移動させるロールシフト手段を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚板圧延機あるいは薄板熱間圧延の粗圧延機として好適な、上下作業ロール間の最大開度を大きく取ることができるとともに、高応答性を有し、強力なロールベンディング力を付与できる圧延機に関する。
【０００２】
本発明は、特に、イニシャルクラウンを有する上下一対の作業ロールを軸方向で相反する方向に相対移動させて、金属板材の板クラウン・形状制御を広範囲にわたって行うことができる金属板材の圧延機に関する。また、その圧延機を用いた圧延方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
金属板材の圧延作業においては、圧延板のクラウンおよび形状が重要な品質指標となっており、板クラウン・形状制御に関する技術が数多く開示されている。
【０００４】
しかしながら、例えば、厚板圧延機あるいは薄板熱間圧延の粗圧延機のように板厚の厚い製品を多パスのリバース圧延で製造する圧延機では、上下作業ロール間の間隙（ロール開度）を圧延素材の板厚よりも大きくとる必要がある。このため板クラウン・形状制御装置には圧延機設備設計上の制約が課せられる。
【０００５】
例えば、特許文献１には、複数パスで所定の板厚に圧延する厚板圧延において、形状制御装置として作業ロールベンディング装置を用い、前パスでの圧延実績値を基にロールベンディング力を制御する圧延方法が開示されている。
【０００６】
特許文献１に開示されている圧延機型式は４段圧延機であり、その圧延機形式は図１５に示す構造である。図１５の圧延機にディクリースベンディング装置を配置したのが図１１に示す圧延機となる。両圧延機は、基本的には同じ構造である。すなわち、上作業ロールチョック３−１を上補強ロールチョック４−１に繋がるアーム部が保持する形式である。このアーム部に上作業ロール１−１のインクリースベンディング装置６−１、６−２が組み込まれている。このような形式とすることで、大きなロール開度をとることができる。
【０００７】
図１１や図１５の圧延機では、下作業ロール１−２のインクリースベンディング装置６−３、６−４は圧延機ハウジング９に繋がるプロジェクトブロックに組み込まれている。これ以外に大きなロール開度をとることができる圧延機形式としては、図１２に示すように、上下とも補強ロールチョック４−１、４−２が作業ロールチョック３−１、３−２を保持する圧延機も存在する。
【０００８】
なお、インクリースベンディング装置とは、ロール開度を大きくする方向の力を作業ロールチョックに与える油圧装置を意味している。インクリースベンディング装置とは、そのアクチュエータである油圧シリンダーを含む装置の総称である。しかし、本発明では、説明を簡単にするため、インクリースベンディング装置とは、特に断りの無い限り、そのアクチュエータである油圧シリンダーを指すものとする。インクリースベンディング装置によって作業ロールに負荷される力をインクリースベンディング力と称する。
【０００９】
一方、ロール開度を小さくする方向の力を作業ロールチョックに与える油圧装置をディクリースベンディング装置、そして、これによって作業ロールに負荷される力をディクリースベンディング力と称する。また、ディクリースベンディング装置とは、そのアクチュエータである油圧シリンダーを含む装置の総称である。しかし、本発明では、説明を簡単にするため、ディクリースベンディング装置とは、特に断りの無い限り、そのアクチュエータである油圧シリンダーを指すものとする。
【００１０】
特許文献２には、図１３に示すように、作業ロールのインクリースベンディング装置６−１、６−２が作業ロールチョック３−１、３−２に組み込まれた圧延機が開示されている。
【００１１】
特許文献３は、ロールクロス方式の圧延機が開示されている。この圧延機も、図１３に示すようにインクリースベンディング装置６−１、６−２が作業ロールチョック３−１、３−２に組み込まれている。
【００１２】
特許文献４には、図１４に示すように、作業ロールシフト機能を有する圧延機が開示されている。この圧延機は、インクリースベンディング装置６−１、６−２が圧延機ハウジングと一体のプロジェクトブロック５−１、５−２に組み込まれている。なお、特許文献４に開示されている圧延機では、インクリースベンディング装置の油圧シリンダーがロール軸方向に複数個配備され、作業ロールシフト時に偏荷重がかからないように工夫されている。
【００１３】
なお、一般的に厚鋼板の圧延機は、図１５に示すようにディクリースベンディング装置がない。（特許文献１、２、３，４参照）
【００１４】
しかし、本発明に係る圧延機は、広範な厚さの鋼板に対応できる圧延機にするため、ディクリースベンディング装置を有することを前提としている。そのため、図１１、図１２、図１３、図１４は、ディクリースベンディング装置を有している場合を示している。
【００１５】
特許文献５には、イニシャルクラウンを有する上下一対の作業ロールを軸方向に相対移動（ロールシフト）させて、板クラウン・形状制御を行うカーブドロールシフト機能を有する圧延機および圧延方法が開示されている。
【００１６】
特許文献６には、イニシャルクラウンを有する上下一対の作業ロールの軸方向への相対移動量（ロールシフト量）に応じて、上下一対の作業ロールへのベンディング力を設定する圧延機の制御方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開平６−８７０１１号公報
【特許文献２】特開昭６２−２２０２０５号公報
【特許文献３】特開平６−１９８３０７号公報
【特許文献４】特開平４−５２０１４号公報
【特許文献５】特公平７−４１２９３号公報
【特許文献６】特開平５−２６１４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
特許文献１に開示されているような典型的な厚板圧延機（図１１、図１２に示す圧延機）は、ロール開度を大きくとれることを最優先として設計されている。すなわち、特許文献１に開示される圧延機は、圧下装置１１によって上下位置が設定・制御される上補強ロールチョック４−１に繋がるアーム部が上作業ロールチョック３−１を保持する構造となっている。そして、特許文献１に開示される圧延機は、構造上大きさに制約のある当該アーム部にインクリースベンディング装置６−１、６−２を組み込むため、大容量の油圧シリンダーを組み込むことが困難だからである。このため、強力なロールベンディング力を付与することができない。
【００１９】
例えば、作業ロール直径８００ｍｍ程度のホットストリップミル仕上圧延機では２ＭＮ／チョック（２００ｔｆ／チョック）を超える能力の作業ロールベンディング装置が実用化されている。これに対して、作業ロール直径１０００ｍｍ程度の厚板圧延機でも２ＭＮ／チョック（２００ｔｆ／チョック）程度の作業ロールベンディング装置しか実用化されていない。ロール直径の対比から、もっと大容量のロールベンディング力が必要なことは明白である。
【００２０】
ここで、ロールベンディング効果の指標となるロールたわみは、負荷された曲げモーメントが同じであればロールの断面二次モーメントに反比例する。したがって、作業ロール直径１０００ｍｍの厚板圧延機のロールベンディング効果は、作業ロール直径８００ｍｍのホットストリップミル仕上げ圧延機に比べて約６０％も劣ることになる。
【００２１】
このため、厚板圧延機の板クラウン・形状制御装置としては、ロールベンディング装置も使われているが、効果は大きくなく、ロールクロス機能やロールシフト機能が実用化され主に活用されている。
【００２２】
しかしながら、ロールクロス機能やロールシフト装置は、圧延中の条件設定変更が困難であるのみならず、多パス圧延時のパス間における条件設定変更の時間も確保できない場合があり、形状制御手段としては不完全と言わざるを得ない。
【００２３】
一方、特許文献２および３に開示されている圧延機（図１３）のすようにインクリースベンディング装置６−１、６−２が作業ロールチョック３−１、３−２に組み込まれている場合は、油圧シリンダーのストロークを長くとることができる。これによって大きなロール開度を実現できる。さらに大容量の油圧シリンダーを組み込むことも可能となるので、厚板圧延機でも実用的な作業ロールベンディング効果を期待できる。
【００２４】
一方、作業ロール１−１、１−２は圧延操業によって補強ロールより損耗しやすいために定期的なロール組み替えが必要である。このため、その組み替え作業の度にインクリースベンディング装置の油圧配管を着脱しなければならない。これによってロール組み替え時間が長くなるだけでなく、配管着脱時に油圧配管内に微小異物が混入する可能性が高くなる。
【００２５】
このため、この圧延機（図１３）では、高応答油圧制御のためのサーボバルブを採用することができない。また、配管着脱を容易にするために柔構造かつ着脱自在な油圧配管（フレキシブル配管等）を介してそれぞれの油圧制御弁に接続しなければならない。また、フレキシブル配管を採用すると、柔構造であるが故に油圧の変動を吸収緩和してしまうこともある。したがって、応答性の高いロールベンディング装置とすることが困難となる。
【００２６】
他方、特許文献２および４に開示されている圧延機は（図１４）インクリースベンディング装置６−１、６−２が圧延機ハウジング９に繋がるプロジェクトブロック５−１、５−２に組み込まれている。このため、ロール組み替え作業の度にインクリースベンディング装置の油圧配管を着脱する必要がない。したがって、この圧延機は、応答性の高いロールベンディング装置とすることができる。そのため、ホットストリップミル仕上圧延機に多用されている。
【００２７】
しかしながら、この圧延機は、上作業ロール１−１に作用するオフセット分力等の圧延方向力を支持するのは作業ロールチョック３−１とプロジェクトブロック５−２との接触面である。そのため、圧下装置１１を操作してロール開度を大きくすると、作業ロールの回転中心が該接触面の外側となって作業ロールチョック３−１の姿勢が不安定となる。結果として、大きなロール開度をとることができない。このため、大きなロール開度が必要な厚板圧延機ではこの圧延機が採用されることはほとんどない。
【００２８】
また、特許文献５および６に開示される、イニシャルクラウンを有する上下一対の作業ロールの軸方向への相対移動量に応じて、上下一対の作業ロールへのベンディング力を設定するカーブドロールシフト機構を有する圧延機の制御方法には、次のような問題がある。
【００２９】
圧延中は、上下一対の作業ロールを軸方向に相対移動させるロールシフトをすることができない。したがって、一旦設定した相対移動量（ロールシフト量）で圧延している途中に、圧延状態が変化した場合には、ロールベンディング装置で、作業ロールにロールベンディング力を追加負荷し、板クラウン・形状制御を調整する。
【００３０】
しかしながら、従来の圧延機の作業ロールベンディング装置では、上述したように、最大でも２ＭＮ／チョック程度のロールベンディング力しか追加負荷できず、圧延途中での板クラウン・形状制御効果の調整範囲としては十分ではなかった。
【００３１】
特に、カーブドロールシフトしている場合には、板クラウン・形状制御の効果が非常に大きい。したがって、作業ロールベンディング装置での板クラウン・形状制御効果が狭いことは、相対的な問題として、一層顕在化する。
【００３２】
例えば、カーブドロールシフトでは、作業ロールに負荷するロールベンディング力の大きさに換算して、１５ＭＮ／チョック相当の板クラウン・形状制御効果を比較的容易に得ることができる。
【００３３】
１５ＭＮ／チョック相当の板クラウン・形状制御効果を、カーブドロールシフトで得ているとき、圧延途中に圧延状態が変化して、３ＭＮのロールベンディング力を作業ロールに追加負荷しようとしても、上述したように、従来のロールベンディング装置で負荷できるロールベンディング力は、最大でも２ＭＮ／チョック程度である。
【００３４】
したがって、従来に圧延機では、圧延途中に、２ＭＮを超える板クラウン・形状制御を追加負荷して調整を行うことはできない。よって、従来の圧延機において、カーブドロールシフトは、外乱の大きい実操業では適用しにくい板クラウン・形状制御方法である。
【００３５】
しかしながら、カーブドロールシフトでは、板クラウン・形状制御効果が非常に大きいため、作業ロールに追加負荷されるロールベンディング力の小ささが問題となる。
【００３６】
したがって、カーブドロールシフトを行って圧延しているときに、カーブドロールシフトで得られる板クラウン・形状制御効果に匹敵する強力なロールベンディング力を、圧延途中で追加負荷できる圧延機が望まれていた。
【００３７】
即ち、本発明の解決すべき課題は、上下作業ロールを支持する上下作業ロールチョックの安定性を維持しつつ、上下作業ロール間の開度を大きく取ることができるとともに、カーブドロールシフトと、圧延途中の強力なロールベンディング力の負荷により、応答性が高く、圧延中に変動する外乱に対しても板クラウン・形状制御範囲の大きい圧延機、およびその圧延機を用いて圧延方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３８】
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意検討を重ねた結果、ハウジングからその内側方向に突出するプロジェクトブロックを、パスラインに対して下側にシフトし、パスラインに対して上下非対称にするように設置し、かつ、イニシャルクラウンを有する上下一対の作業ロールを、軸方向で互いに相反する方向に相対移動させるロールシフト手段を設けることにより、以下のことが可能となることを見出した。
【００３９】
（ａ）上作業ロールチョックにかかる圧延方向力を常にハウジングで受ける構造とできること。これにより、安定して作業ロールチョックを支えることができる。
【００４０】
（ｂ）インクリースベンディング装置をプロジェクトブロックに組み込むことで、油圧配管を固定化でき、サーボバルブを適用することができること。これにより高応答のインクリ−スベンディング力の制御が可能となる。
【００４１】
（ｃ）また、上記プロジェクトブロックに、上下インクリースベンディング装置を組み込むことができること。これにより、大容量・大ストロークの強力なベンディング装置を備えることができる。
【００４２】
（ｄ）そして、この強力なベンディング装置により、カーブドロールシフトしているときに、圧延途中で圧延状態が大きく変化しても、カーブドロールシフトで得られる板クラウン・形状制御効果に匹敵するロールベンディング力を、作業ロールに追加負荷することが可能となる。即ち、従来の圧延機では、ロールベンディング力が小さいため、カーブドロールシフトで得られる強力な板クラウン・形状制御の効果に見合うだけ、圧延途中で板クラウン・形状制御の調整を広範囲で行うことが不可能であったのが、本発明に係る圧延機では可能となる。
【００４３】
また、この圧延機の発明により、以下の圧延機操業方法が可能となることも見出した。
【００４４】
（ｅ）金属板材の長手方向板厚を変化させる差厚鋼板（ＬＰ鋼板）の製造においては、圧延中の板厚変更によって圧延荷重の大幅な変化が生じ、また、同時に、ロール撓みの変化が生じる。この課題に対して、本発明に係る圧延機は、圧延中のロール撓みの制御範囲を大きくすることができる。したがって、本発明に係る圧延機は、金属板材の長手方向の板厚差が、従来の圧延機では得ることができない大きさである差厚鋼板（ＬＰ鋼板）を、製造することが可能となる。
【００４５】
本発明は、これらの知見を基に成されたものであり、その要旨は、以下のとおりである。
【００４６】
（１）上作業ロールと下作業ロールとからなる上下一対の作業ロールと、これらをそれぞれ支持する上下一対の補強ロールを有する金属板材の圧延機であって、
前記上下作業ロールにそれぞれインクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーが、圧延機ハウジングの内側に突出したプロジェクトブロックに配備され、
前記下作業ロール胴部に負荷される圧延方向力が、前記プロジェクトブロックと下作業ロールチョックとの接触面によって支持され、
前記上作業ロール胴部に負荷される圧延方向力が、前記プロジェクトブロックの上方に位置する圧延機ハウジングウィンドウと上作業ロールチョックとの接触面によって支持され、
前記上作業ロールと前記下作業ロールそれぞれが、同一形状の凹凸状のイニシャルクラウンを、互いに点対称となるべく付与され、かつ、
前記上作業ロールチョックと、前記下作業ロールチョックを、前記上下一対の作業ロールの軸方向で互いに相反する方向に相対移動させるロールシフト手段を有することを特徴とする金属板材の圧延機。
前記したように、インクリースベンディング装置とは、そのアクチュエータである油圧シリンダーを含む装置の総称である。しかし、本発明では、説明を簡単にするため、インクリースベンディング装置とは、特に断りの無い限り、そのアクチュエータである油圧シリンダーを指すものとする。
【００４７】
（２）上作業ロールにインクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーと、下作業ロールにインクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーとが、前記プロジェクトブロック内において平面図上で異なる位置に配備されていることを特徴とする上記（１）に記載の金属板の圧延機。
【００４８】
（３）上作業ロールにディクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーが、上補強ロールチョックに配備されていることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の金属板の圧延機。
インクリースベンディング装置と同様に、本発明では、ディクリースベンディング装置とは、そのアクチュエータである油圧シリンダーを含む装置の総称である。しかし、本発明では、説明を簡単にするため、ディクリースベンディング装置とは、特に断りの無い限り、そのアクチュエータである油圧シリンダーを指すものとする。
【００４９】
（４）下作業ロールにディクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーが、下補強ロールチョックまたは前記プロジェクトブロックの下方に位置する第２のプロジェクトブロック（例えば、図５の５−３，５−４）に配備されていることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の金属板の圧延機。
【００５０】
（５）上記（１）〜（４）のいずれかに記載の金属板材の圧延機を用いて行う金属板材の圧延方法であって、
圧延開始前に、前記上下一対の作業ロールを、作業ロールの軸方向で互いに相反する方向に相対移動させ、板クラウン・形状制御を行い、
圧延途中の圧延状態の変動による、板クラウン・形状制御の調整は、前記上下作業ロールそれぞれインクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーで行うことを特徴とする金属板材の圧延方法。
【００５１】
（６）上記（３）または（４）に記載の金属板材の圧延機を用いて行う金属板材の圧延方法であって、
圧延開始前に、インクリースベンディング力とディクリースベンディング力の双方を作用させ、合力としてロールバランス力に相当するロールベンディング力を作業ロールチョックに作用させ、
その後、圧延開始時に、ディクリースベンディング力を前記所定の圧延中ディクリースベンディング力を保持する制御を継続しつつインクリースベンディング力を変化させ、合力として所定の圧延中作業ロールベンディング力が作業ロールチョックに作用する状態にし、
圧延中は、前記所定の圧延中作業ロールベンディング力を維持するように圧延を行い、
その後、圧延終了時に、インクリースベンディング力を変化させ、ディクリースベンディング力との合力としてロールバランス力に相当するロールベンディング力を作業ロールチョックに作用させ、この状態で金属板材の圧延を終了することを特徴とする金属板材の圧延方法。
【００５２】
（７）前記ディクリースベンディング力を発生する油圧シリンダー内あるいは該油圧シリンダーにつながる油圧配管内の油圧を測定し、その測定値に基づき、合力として作業ロールチョックに作用するロールベンディング力が所定の値になるように前記インクリースベンディング力を制御することを特徴とする上記（６）に記載の金属板材の圧延方法。
【発明の効果】
【００５３】
本発明に係る圧延機は、図１に示すように、上作業ロール１−１の胴部に負荷される圧延方向力を、上作業ロールチョック３−１とプロジェクトブロック５−２より上方のハウジングウィンドウとの接触面によって支持する構造である。そのため、大きなロール開度をとることができるとともに、強力なロールベンディング力も得ることができる。また、ロールを水平方向にも安定して支持することができる。
【００５４】
また、この強力なロールベンディング力により、イニシャルクラウンを付与した上下一対の作業ロールを、軸方向で互いに相反する方向に相対移動させたとき（カーブドロールシフトしたとき）に得られる板クラウン・形状制御の範囲と同等またはそれ以上の広い範囲で、圧延途中の板クラウン・形状制御の調整を行うことができる。
【００５５】
したがって、圧延材入側板厚や圧延材温度等、圧延中に変動する外乱が大きい場合であっても、良好な板クラウン・形状を造り込むことが可能であり、製品品質および歩留を大きく改善することができる。
【００５６】
そして、作業ロールの組み替え作業の度にインクリースベンディング装置の油圧配管を着脱する必要がない。このために、インクリースベンディング装置に固定油圧配管を介してそれぞれの油圧制御弁に接続することができ、高応答油圧制御のためのサーボバルブを採用することができ、応答性の高いインクリースベンディング装置とすることができる。
【００５７】
また、本発明に係る圧延機を用いた圧延方法は、カーブドロールシフトで板クラウン・形状制御を行い、インクリースベンディング装置を用いて、圧延中に上下一対の作業ロール間距離を増加させることができるため、例えば、金属板長手方向の板厚差が、従来の圧延機では得ることができない大きさである差厚鋼板を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係る圧延機の構造の一例を示す側面図である。
【図２】上下のインクリースベンディング装置の配置例を示す透視平面図である。
【図３】上下のインクリースベンディング装置の配置例を示す透視平面図である。
【図４（ａ）】本発明に係る圧延機が有するロールシフト手段の構造の一例を示す上面図であり、カーブドロールシフト前の状態を示す。
【図４（ｂ）】本発明に係る圧延機が有するロールシフト手段の構造の一例を示す上面図であり、カーブドロールシフト後の状態を示す。
【図５】本発明に係る圧延機の構造の別の一例を示す側面図である。
【図６】本発明に係る圧延方法の操作フローの一例を示す図である。
【図７】図６の操作フローに伴うロールベンディング力等の時系列変化を示す図である。
【図８】ディクリースベンディング装置の応答性が低い場合のロールベンディング力等の時系列変化を示す図である。
【図９】本発明に係る圧延方法の操作フローの別の一例を示す図である。
【図１０】図９の操作フローに伴うロールベンディング力等の時系列変化を示す図である。
【図１１】従来技術に係る圧延機の構造を示す側面図である。
【図１２】従来技術に係る圧延機の構造を示す側面図である。
【図１３】従来技術に係る圧延機の構造を示す側面図である。
【図１４】従来技術に係る圧延機の構造を示す側面図である。
【図１５】従来技術に係る圧延機の構造を示す側面図である。
【図１６】広幅鋼板圧延時の板クラウン制御範囲を示す図である。
【図１７】狭幅鋼板圧延時の板クラウン制御範囲を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５９】
以下、図１〜１５を参照して、本発明に係る圧延機および該圧延機を用いた圧延方法について説明する。
【００６０】
図１は本発明に係る圧延機の構造の一例を示す側面図である。当該図に示すように、本発明に係る圧延機は、上下一対の作業ロール１−１、１−２とこれらをそれぞれ支持する上下一対の補強ロール２−１、２−２を備えた圧延機である。なお、図１には、説明を簡単にするため、後述するロールシフト手段を省略してある。
【００６１】
そして、本発明に係る圧延機は、上作業ロール１−１にインクリースベンディング力を負荷する上インクリースベンディング装置６−１、６−２と、下作業ロール１−２にインクリースベンディング力を負荷する下インクリースベンディング装置６−３、６−４を、ハウジング９の内側に突出したプロジェクトブロック５−１、５−２に配備した圧延機である。
【００６２】
この点については、図１４に示す従来の圧延機と同じである。しかしながら、本発明に係る圧延機は、抜本的な見直しを行って、図１４に示す従来の圧延機の問題点を解決している。即ち、圧延機の構造設計上の観点、特にロール開度を大きくとるための観点から、プロジェクトブロック５−１、５−２の位置、ならびに上作業ロールチョック３−１の形状などを変えた。
【００６３】
図１４に示す従来の圧延機では、大きなロール開度をとることができない。この圧延機は、プロジェクトブロック５−１、５−２を被圧延材１０の通過する位置（パスライン）に対してほぼ上下対称になるように配置している。このため、上作業ロールチョック３−１とプロジェクトブロック５−２とが接触する接触面によって、上作業ロール１−１に作用するオフセット分力等の圧延方向力、すなわち、被圧延材１０や上補強ロール２−１等から上作業ロール１−１の胴部に負荷される圧延方向力を支持する構造だからである。
【００６４】
この構造では、ロール開度を大きくするにしたがい、上作業ロール１−１の回転中心位置(圧延方向力の作用点)と上作業ロールチョック３−１が上方に移動し、前記圧延方向力を支持するプロジェクトブロック５−２との接触面積が減少する。したがって、ロール開度を大きくするにしたがって上作業ロールチョック３−１の姿勢が不安定となり、大きなロール開度をとることができない。
【００６５】
本発明に係る圧延機は上記問題点を解決する。本発明に係る圧延機は、図１に示すように、ハウジング９からその内側方向に突出するプロジェクトブロック５−１、５−２を、パスラインに対して下側にシフトした位置に配置する。すなわち、図１４に示す従来の圧延機とは異なり、パスラインに対して上下非対称になるように、プロジェクトブロック５−１、５−２を配置する。さらに、上作業ロールチョック３−１は、プロジェクトブロック３−１に接触するのではなく、ハウジングウィンドウに接触し、圧延方向力を支えるようにした。
【００６６】
これにより、本発明に係る圧延機では、上作業ロールチョック３−１とプロジェクトブロック５−２より上方のハウジングウィンドウ１２との接触面によって、上作業ロール１−１に作用するオフセット分力等の圧延方向力、すなわち、被圧延材１０や上補強ロール２−１等から上作業ロール１−１の胴部に負荷される圧延方向力を支持する。
このような構造にすれば、圧延機の圧下装置１１を操作してロール開度を大きくしても、上作業ロールチョック３−１とハウジングウィンドウとが接触する面積は一切変化しない。したがって、上作業ロールチョック３−１の姿勢は、ロール開度にかかわらず常に安定して保持されることになる。
【００６７】
図１４に示すように、上下のインクリースベンディング装置をプロジェクトブロックに配備した圧延機は周知ではある。しかし、本発明に係る圧延機は、プロジェクトブロック５−１、５−２の位置、ならびに上作業ロールチョック３−１の形状について抜本的な見直しを行って、上作業ロール１−１の胴部に負荷される圧延方向力を、上作業ロールチョック３−１とプロジェクトブロック５−２の上方のハウジングウィンドウ１２との接触面で支持する構造としたので、大きなロール開度をとることができる。
【００６８】
さらに、本発明に係る圧延機では、上作業ロール１−１にインクリースベンディング力を負荷する上インクリースベンディング装置６−１、６−２と、下作業ロール１−２にインクリースベンディング力を負荷する下インクリースベンディング装置６−３、６−４を、ハウジング９の内側に突出したプロジェクトブロック５−１、５−２に配備している。そのため、作業ロールの組み替え作業の度にインクリースベンディング装置の油圧配管を着脱する必要がなく、応答性の高いインクリースベンディング装置とすることができる。これは、固定配管された油圧配管を介してそれぞれの油圧制御弁に接続することができ、高応答油圧制御のためのサーボバルブを採用することができるからである。
【００６９】
なお、本発明に係る圧延機において、下作業ロール１−２の胴部に負荷される圧延方向力は、下作業ロールチョック３−２とプロジェクトブロック５−２との接触面によって支持される。このため、図１に示す本発明に係る圧延機は、下作業ロールチョック３−２のプロジェクトブロック５−１、５−２に挟み込まれる部分の高さを大きくしている。
【００７０】
また、ロール開度は、主に上作業ロールチョックを上下に移動させることにより調整するので、下作業ロールチョックの上下の移動量は少ない。そのため、ロール開度が大きくなるにしたがい、下作業ロールの姿勢が不安定になることはない。
【００７１】
図２は上下のインクリースベンディング装置の配置例を示す断面平面図である。つまり、プロジェクトブロック５−１、５−２のパスライン高さの断面図である。なお、図２には、説明を簡単にするため、後述するロールシフト手段は省略してある。
【００７２】
本発明に係る圧延機では、上下のインクリースベンディング装置を、プロジェクトブロックの断面平面図上で互いにずらして配備することが望ましい。例えば、図２に示すように、上インクリースベンディング装置６−１、６−２と、下インクリースベンディング装置６−３、６−４とを、作業ロール１−２の軸方向にシフトした位置関係となるように配備することが望ましい。このようにすれば、上下のインクリースベンディング装置が互いに干渉しない。上インクリースベンディング装置６−１、６−２のストロークを大きくして、さらに大きなロール開度をとることができる。
【００７３】
なお、図２では下インクリースベンディング装置６−３、６−４は入側、出側それぞれ油圧シリンダーを２本としている。しかし、油圧シリンダーを１本として上インクリースベンディング装置６−１、６−２と干渉しないように作業ロール１−２の軸方向に異なる位置に配置することでも同様の効果を得ることができる。
【００７４】
図３も上下のインクリースベンディング装置の配置例を示す断面平面図である。つまり、プロジェクトブロック５−１、５−２のパスライン高さの断面図である。なお、図３も、図２と同様に、ロールシフト手段は省略してある。
【００７５】
図３に示すように、上インクリースベンディング装置６−１、６−２と、下インクリースベンディング装置６−３、６−４とを、圧延方向にシフトした位置関係としてもよい。このような配置でも上下のインクリースベンディング装置は互いに干渉しない。上インクリースベンディング装置６−１、６−２のストロークを大きくして、さらに大きなロール開度をとることができる。
【００７６】
ここまでは、主に解決課題の一つである大きなロール開度を得る観点から、本発明に係る圧延機の構造について説明してきた。次に、この構造によれば、もう一つの解決課題である強力なロールベンディング力の付与についても容易に達成できることを説明する。
【００７７】
図１１、図１２はいずれも従来技術に係る圧延機であり、いずれの圧延機もロール開度を大きくとることができる。
【００７８】
しかしながら、これらの従来の圧延機では、強力なロールベンディング力を付与することができない。これは、上補強ロールチョック４−１から下方に突出したアーム部に、上インクリースベンディング装置６−１、６−２を組み込む構造であるため、大容量および大ストロークの上インクリースベンディング装置６−１、６−２を配備することができないからである。また、これらの圧延機は、上補強ロールチョックからアーム部を出すため、上ディスクリートベンディング装置の設置スペースがロールの軸心に寄ってしまう。そのため、上補強ロールの軸受けと干渉するので、大容量・大ストロークの上ディクリースベンディング装置７−１、７−２を配備することができないからである。
【００７９】
一方、図１に示すように本発明に係る圧延機では、圧延機のハウジング９からその内側方向に突出するプロジェクトブロック５−１、５−２に、大容量・大ストロークの上インクリースベンディング装置６−１、６−２を配備することができる。
【００８０】
また、本発明に係る圧延機は、上補強ロールチョック４−１には図１１、図１２に示す圧延機のようなアーム部を備えない。このため、上補強ロールチョック４−１の上補強ロールの軸受けと干渉しない位置に、大容量・大ストロークの上ディクリースベンディング装置７−１、７−２を配備することができる。これにより、上作業ロール１−１に大きなディクリースベンディング力を負荷することが可能となる。
【００８１】
すなわち、プロジェクトブロック５−１、５−２の位置、ならびに上作業ロールチョック３−１の形状について抜本的な見直しを行って、上作業ロール１−１の胴部に負荷される圧延方向力を、上作業ロールチョック３−１とハウジングウィンドウ１２との接触面によって支持する構造とした本発明に係る圧延機によれば、大きなロール開度をとることができるとともに、強力なロールベンディング力の付与もできる。
【００８２】
また、作業ロールの組み替え作業の度にインクリースベンディング装置の油圧配管を着脱する必要がない。このために、それぞれのインクリースベンディング装置６−１〜６−４には、固定油圧配管を介してそれぞれの油圧制御弁に接続することができ、高応答油圧制御のためのサーボバルブを採用することができる。したがって、応答性の高いインクリースベンディング装置とすることができる。
【００８３】
さらに、本発明に係る圧延機では、上下一対の作業ロールそれぞれにイニシャルクラウンが付与されており、かつ、ロールシフト手段を備える。図４は、本発明に係る圧延機が有するロールシフト手段の構造の一例を示す上面図である。図４（ａ）はカーブドロールシフト前の状態を示す。図４（ｂ）はカーブドロールシフト後の状態を示す。
【００８４】
図４は、上作業ロール１−１の一方の端部について示してあるが、他方の端部についても同様の構造を有する。また、下作業ロール１−２についても、上作業ロール１−１と同様の構造を有する。
【００８５】
上作業ロール１−１の表面は、図４に示すようにイニシャルクラウンが付与されている。下作業ロール１−２には、上作業ロール１−１と互いに点対称となるべく同一のイニシャルクラウンが付与されている。
【００８６】
イニシャルクラウンの曲線は、常法に従えばよい。即ち、イニシャルクラウンの曲線は、上作業ロール１−１と下作業ロール１−２を軸方向に相互移動させたときに、上作業ロール１−１と下作業ロール１−２の表面間隔が、広くなる部位と狭くなる部位ができるような凹凸形状であればよい。これは、カーブドロールシフトしたときに、圧延中の金属板材に、板クラウンを矯正するための力を負荷させるためである。なお、図４中のｈはイニシャルクラウン量である。
【００８７】
作業ロール１−１の端部は、ラジアルベアリング２０、スラストベアリング２１を介して、上作業ロールチョック３−１に連結されている。上作業ロールチョック３−１は、プロジェクトブロック５−１、５−２に、上インクリースベンディング装置６−１、６−２を介して配設される。
【００８８】
上作業ロール１−１の圧延機側面側端部は、クランプ装置３６でクランプされ、ロールシフト手段３０に連結される。ロールシフト装置３０は、ロールシフト装置固定プレート３１でハウジング９に固定される。
【００８９】
ロールシフト手段３０は、クランプされた上作業ロールチョック３−１の圧延機側面側端部を、上作業ロール１−１の軸方向に移動させる。ロールシフト手段３０は、シフト駆動外シリンダー３２、シフト駆動内シリンダー３３、シフト駆動プランジャ３４を有する。ロールシフト手段３０の構成は、クランプされた上作業ロールチョック３−１の圧延機側面側端部を、上作業ロール１−１の軸方向に移動させることができれば、これに限られるものではない。
【００９０】
クランプ装置３６は、クランプ装置３６に連結された回転駆動シリンダー３８を動作させることで、上作業ロールチョック３−１の圧延機側面側端部をクランプまたはアンクランプする。クランプ装置３６の構成は、上作業ロールチョック３−１の圧延機側面側端部をクランプ、アンクランプできるものであれば、これに限られるものではない。
【００９１】
図５は本発明に係る圧延機の別の一例を示す側面図である。なお、前述した図４に示したロールシフト手段は、図５に示した圧延機にも備えられている。
【００９２】
図５に示す圧延機は、上ロール系は図１と同じ構成であるが、下ロール系が異なる構成となっている。図１に示す圧延機は、下作業ロールにディクリースベンディング力を負荷する下ディクリースベンディング装置７−３、７−４を下補強ロールチョック４−２に配備している。それに対し、図５に示す圧延機は、下ディクリースベンディング装置７−３、７−４を、プロジェクトブロック５−１、５−２の下方に位置する専用のプロジェクトブロック５−３、５−４に配備している。
【００９３】
ところで、図１に示す圧延機のように下ディクリースベンディング装置７−３、７−４を下補強ロールチョック４−２に配備すると、下補強ロール２−２を組み替える際にはディクリースベンディング装置の油圧配管を着脱しなければならない。つまり、着脱時には油圧配管内に微小な異物が混入する可能性が高い。
【００９４】
このために、一般に高応答油圧制御のためのサーボバルブを採用することが困難となる上、フレキシブル配管を一部に採用しなければならない場合もある。
【００９５】
したがって、図１に示した圧延機が備えるロールベンディング装置の油圧回路は、固定配管やサーボバルブを採用することができない。よって、固定油圧配管やサーボバルブを採用したロールベンディング装置を備える圧延機と比較すると、図１に示した圧延機が備えるロールベンディング装置の応答性は低くならざるを得ない。
【００９６】
これに対し、図５に示す圧延機によれば、下補強ロール２−２を組み替える際に生じる上記問題を解決することができる。専用のプロジェクトブロックに配備する下ディクリースベンディング装置の油圧配管には高応答油圧制御のためのサーボバルブを採用でき、フレキシブル配管を使用せずに済むからである。このために、下補強ロール２−２の組み替えが容易になるとともに応答性の高いロールベンディング装置とすることができる。
【００９７】
次に、本発明に係る圧延方法について説明する。図１、図５に示すように上ディクリースベンディング装置７−１、７−２を上補強ロールチョック４−１に配備した場合、上補強ロール２−１を組み替える際にはディクリースベンディング装置の油圧配管を着脱しなければならず、着脱時には油圧配管内に微小な異物が混入する可能性が高い。
【００９８】
このため、一般に高応答油圧制御のためのサーボバルブを採用することが比較的困難となる。また、配管着脱を容易にするためにフレキシブル配管等のように柔構造かつ着脱自在な油圧配管を介してそれぞれの油圧制御弁に接続しなければならない。フレキシブル配管等の柔構造かつ着脱自在な油圧配管を採用する場合には、柔構造であるが故に油圧の変動を吸収し、または緩和してしまうこともある。
【００９９】
したがって、上ディクリースベンディング装置７−１、７−２を上補強ロールチョック４−１に配備したような場合には、固定配管やサーボバルブを採用した場合と比較すると、ロールベンディング装置の応答性は低くならざるを得ない。
【０１００】
ところで、ディクリースベンディング力は圧延荷重が負荷されていないアイドル時に負荷することができない。そのため、ディクリースベンディング力を適用する場合は、ロールバランスをとるアイドル状態から圧延開始までに、迅速にディクリースベンディング力を設定し、さらに圧延終了時に迅速にロールバランス状態に戻す必要がある。
【０１０１】
したがって、ロールベンディング力の変更を応答性に劣るディクリースベンディング装置による制御で実施すると、圧延材の先尾端において所定のディクリースベンディング力が負荷されずに形状不良部が長くなる可能性がある。
【０１０２】
本発明に係る圧延方法は上記課題を解決するものである。すなわち、上ディクリースベンディング装置７−１、７−２を上補強ロールチョック４−１に配備した本発明に係る圧延機を用いた圧延方法であって、当該圧延機に生じ得る上記課題を解決する圧延方法である。
【０１０３】
前記したように、上ディクリースベンディング装置７−１、７−２を上補強ロールチョック４−１に配備した圧延機においては、ディクリースベンディング装置の応答性が悪くなる場合がある。
【０１０４】
しかし、本発明に係る圧延機では、ハウジング９からその内側方向に突出するプロジェクトブロック５−１、５−２に、上インクリースベンディング装置６−１、６−２を配備する構造であるため、大容量・大ストロークの上インクリースベンディング装置６−１、６−２とすることができる。
【０１０５】
しかもロール組み替え作業の度にインクリースベンディング装置の油圧配管を着脱する必要がないので、固定油圧配管やサーボバルブを採用することができ、これにより応答性の高いインクリースベンディング装置とすることができる。
【０１０６】
本発明に係る圧延方法は、板クラウン・形状制御の目的で作業ロールにディクリースベンディング力を作用させる場合に、圧延開始時および圧延終了時のロールベンディング力の変更を、応答性の高いインクリースベンディング装置を用いて行い、ディクリースベンディング装置の応答性を補償するものである。
【０１０７】
図６は本発明に係る圧延方法の操作フローの一例を示す図である。つまり、応答性の高いインクリースベンディング装置とこれに比べてやや応答性の低いディクリースベンディング装置の操作フローを示す図である。
【０１０８】
また、図７にこの圧延方法における、一本の圧延材に対するロールベンディング力等の時系列変化を示す。図７は上から、圧延荷重、インクリースベンディング装置の出力、ディクリースベンディング装置の出力、それらの合力である作業ロールベンディング力の時系列変化を示している。以下、図６、７に基づいて説明する。
【０１０９】
まずは圧延開始前に、次に圧延する圧延材に対応する圧延中作業ロールベンディング力の設定値ＦＲを演算・出力する。ここではＦＲが負の値、すなわちディクリースベンディング力と演算されたものとする。なお、本発明では、インクリースベンディング力（インクリース方向（ロールを開く方向）の力）を正の値、ディクリースベンディング力（ディクリース方向（ロールを押し付ける方向）の力）を負の値とする。
【０１１０】
圧延開始前は、インクリースベンディング力とディクリースベンディング力の双方を作用させ、合力としてロールバランス力（ＦＢ）に相当するインクリース側のロールベンディング力が作業ロールチョックに作用するようにする。
【０１１１】
すなわち、圧延前のアイドル時には、インクリースベンディング装置出力をＩＢ（＞０）、ディクリースベンディング装置出力をＤＢ（＜０）とし、ＩＢ＋ＤＢがロールバランス力ＦＢ（＞０）として作用する。
【０１１２】
ロールバランス力ＦＢは、空転状態においても電動機で駆動される作業ロールと従動となる補強ロールがスリップしない力として決められている。この時ＤＢはディクリースベンディング装置のアクチュエータが作業ロールチョックから離れてしまわない程度の最小の油圧で設定すればよい。
【０１１３】
そして圧延開始前のあるタイミング（時間軸上のａ点）において、圧延中作業ロールベンディング力ＦＲを作用させるのに十分な所定の圧延中ディクリースベンディング装置出力ＤＳをＤＳ＝ＦＲ−ＩＲによって演算する。そして、ロールバランス力（ＦＢ）が一定となるように、ＤＳおよびＩＳを同時に出力する。ここで、ＩＲは圧延中のインクリースベンディング装置出力であり、ＤＳの絶対値が過大にならないように制御可能な最小値に近い値を予め決めておく。ＩＳはＩＳ＋ＤＳ＝ＦＢとなるインクリースベンディング装置出力である。したがって、設定タイミングにおいては、合力としての作業ロールベンディング力はＦＢのままで実質的に変化しない。
【０１１４】
次に、圧延開始直後に、ディクリースベンディング力は一定値を保持しつつ、インクリースベンディング力を低下させ、合力として所定の圧延中作業ロールベンディング力ＦＲが作業ロールチョックに作用するようにする。圧延する金属板材が圧延機に噛み込む前にインクリースベンディング力が低下すると、ロールギャップが閉じて金属板材を咬み込めなくなるからである。
【０１１５】
すなわち、圧延開始時（時間軸上のｂ点）において、インクリースベンディング装置出力をＩＳからＩＲに変更する。このようにすることで応答の遅いディクリースベンディング装置出力はＤＳのままで、応答の速いインクリースベンディング装置の制御によって、合力としての作業ロールベンディング力をロールバランス力ＦＢ（＞０）から圧延中作業ロールベンディング力ＦＲ（＜０）に迅速に切り換えることができる。
【０１１６】
なお、圧延開始時（ｂ）とは、圧延を開始した時点をさし、その検出は、例えば圧延機の圧延荷重測定用ロードセルによって検出される荷重が、予測圧延荷重の、３０％を超えた時とする方法で決めれば良い。
【０１１７】
そして、圧延終了直前に、ロールベンディング力を圧延開始前の状態に戻すため、合力としてロールバランス力（ＦＢ）に相当するロールベンディング力を作業ロールチョックに作用させ、圧延を終了する。インクリースベンディング装置の動作が遅れると、圧延後の金属板材の終端部が圧延機から抜けたとき、上下作業ロール同志が衝突するからである。
【０１１８】
すなわち、圧延終了時（時間軸上のｃ点）において、ディクリースベンディング装置出力はＤＳのままで応答の速いインクリースベンディング装置出力をＩＲからＩＳに変化させる。このようにすることで、合力としての作業ロールベンディング力を圧延中作業ロールベンディング力（ＦＲ（＜０））からロールバランス力（ＦＢ（＞０））に迅速に切り換えることができる。
【０１１９】
なお、圧延終了時（ｃ）とは、圧延終了時点をさし、その検出は、例えば圧延機の圧延荷重測定用ロードセルによって検出される荷重が、実績圧延荷重平均値の、６０％を下回ったタイミングとする方法で決めれば良い。好ましくは、５０％を下回ったタイミングとする方法で決めるのが良い。
【０１２０】
そして圧延終了時（ｃ）から、例えば、１〜３秒経過した時点を作業完了タイミング（時間軸上のｄ点）とし、このタイミングで、インクリースベンディング装置出力をＩＢに、ディクリースベンディング装置出力をＤＢに変更する。この変更でも、合力としての作業ロールベンディング力はロールバランス力（ＦＢ）にほぼ維持される。
【０１２１】
図６、７に示すように、本発明に係る圧延方法では、圧延開始時および圧延終了時のロールベンディング力の変更を、応答性の高いインクリースベンディング装置を用いて行う。このために、比較的応答性の低いディクリースベンディング装置を配備せざるを得ない場合であっても、これを応答性の高いインクリースベンディング装置が補償するので、高応答かつ強力な板クラウン・形状制御機能を付与することができる。
【０１２２】
さらに、圧延中に種々の要因（外乱）により圧延荷重が変化する場合であっても、高応答なインクリースベンディング装置で、最適な作業ロールベンディング力を維持するように迅速に制御することが可能である。
【０１２３】
また、本発明に係る圧延機は、前述したように、カーブドロールシフトにより、板クラウン・形状制御を強力に行うことができるが、それに加えて、圧延途中における板クラウン・形状制御の調整も、この高応答かつ強力なインクリースベンディング装置で行うことができる。
【０１２４】
すなわち、本発明に係る圧延方法によれば、各パスの開始前に設定されるカーブドロールシフトの設定により、強力な板クラウン・形状制御をすることができる。そして、それに加えて、圧延開始後も、圧延材入側板厚や圧延材温度等の圧延途中に変動する外乱に対して、強力なインクリースベンディング装置で、広範囲の作業ロールベンディング力を追加負荷することができる。この追加負荷により、広範囲に板クラウン・形状制御を補償することが可能となる。その結果、良好な板クラウン・形状を造り込むことが可能で、ひいては、製品品質および歩留を大きく改善することができる。
【０１２５】
図８はディクリースベンディング装置の応答性が低い場合（特に反力が抜けると圧力が下がってしまう油圧特性を持つ場合）のロールベンディング力等の時系列変化を示す図である。図７と同様に、図６に示すインクリースベンディング装置とディクリースベンディング装置の操作フローに従い一本の圧延材に対する圧延操業に伴うロールベンディング力等の時系列変化を示している。すなわち、図６、７の場合に比べてディクリースベンディング装置の応答速度が遅い場合の例を示している。
【０１２６】
タイミングｂおよびｃにおいて応答性の高いインクリースベンディング装置の出力が急激に変化するため、応答性の悪いディクリースベンディング装置の出力が変動する。その結果、合力としての作業ロールベンディング力は、タイミングｂでＦＲに到達するのが遅れ、タイミングｃでＦＢに到達するのが遅れることになる。図９に示す圧延方法は、この問題を解決するものである。
【０１２７】
図９は、応答性の高いインクリースベンディング装置と応答性の低いディクリースベンディング装置を有する場合の操作フローを示す図である。以下、当該図に基づいて説明する。
【０１２８】
図９に示す圧延方法では、ディクリースベンディング装置に設置したロードセルでディクリースベンディング力を、あるいは該装置につながる油圧配管内の油圧を常時測定し、この測定値に基づいてインクリースベンディング装置を制御する。すなわち、圧延前後は作業ロールベンディング力がロールバランス力ＦＢとなるように、圧延中は作業ロールベンディング力がＦＲとなるように、インクリースベンディング装置の出力を、ディクリースベンディング力またはディクリースベンディング装置の油圧に応じて制御する。なお、これ以外の制御は図６に示す圧延方法と同様である。
【０１２９】
図９に示す圧延方法で圧延することで、図１０に示すように、ディクリースベンディング装置の出力の変動をインクリースベンディング装置が補償して、作業ロールベンディング力を最適に、高応答な制御を実現することができる。
【０１３０】
また、圧延中のディクリースベンディング力の測定や、油圧測定によるフィードバック制御をしなくても、ディクリースベンディング装置の出力の変動を予め予測し、それを補償するインクリースベンディング装置の出力を設定することでも、同様の効果を得ることができる。
【実施例】
【０１３１】
次に、本発明を実施例でさらに説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性および効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
【０１３２】
（実施例１）
図４のロールシフト手段を有する、図１の本発明に係る圧延機で、板幅３８００ｍｍ、板厚２０ｍｍの鋼板を、板厚１６ｍｍに圧延した。この場合における、板クラウンの制御範囲を調査した。なお、この圧延機のロール幅は４７００ｍｍである。
【０１３３】
また、圧延条件は次のとおりである。なお、イニシャルクラウン量は、図４で示したｈである。
・圧延荷重：４４．５ＭＮ（４５４０ｔｆ）
・作業ロールベンディング力：±３．４ＭＮ（±３５０ｔｆ／チョック）
・イニシャルクラウン量：２ｍｍ
・相互移動量（カーブドロールシフト量）：２００ｍｍ
【０１３４】
板クラウンの制御範囲を調査した結果を図１６に示す。図１６には、比較のために、図１５に示した従来の圧延機で１．２〜２．０ＭＮ（１２０〜２００ｔｆ／チョック）の作業ロールベンディング力を負荷したときの、板クラウンの制御範囲を調査した結果を付記した。従来の圧延機での圧延条件は、作業ロールベンディング力の大きさ以外は、本発明に係る圧延機での圧延条件と同一である。また、従来の圧延機では、ロールシフトおよびカーブドロールシフトのいずれも行っていない。
【０１３５】
板クラウンの制御範囲は、作業ロールベンディング効果、カーブドロールシフト効果に分けて調査した。
【０１３６】
なお、図１６に示した本発明に係る圧延機の作業ロールベンディング効果において、無地で示す部分は、インクリースベンディング効果、斜線で示す部分は、ディクリースベンディング効果を示す。
【０１３７】
また、図１６には、圧延荷重を±９．８ＭＮの範囲で変化させたときの、板クラウンの制御範囲の調査結果も付記した。圧延時において、圧延荷重は±９．８ＭＮの範囲で変化し得る。したがって、作業ロールベンディング効果を評価する際、作業ロールベンディング効果が、圧延荷重を±９．８ＭＮの範囲で変化させたときの、板クラウンの制御範囲を超えるかどうかが判断基準の１つとなるからである。また、±９．８ＭＮの範囲で圧延荷重が変化しても板クラウンを制御できれば、金属板長手方向の板厚差が、従来の圧延機では得ることができない大きさである差厚鋼板を製造することができるからである。
【０１３８】
図１６から明らかなように、本発明に係る圧延機の作業ロールベンディング効果は、カーブドロールシフト効果と同等であることが確認できた。そして、本発明に係る作業ベンディング効果は、圧延荷重を±９．８ＭＮの範囲で変化させたときの、板クラウンの制御範囲を超えていることを確認できた。一方、従来の圧延機の作業ロールベンディング効果は、本発明と比べて、約１／９であることを併せて確認できた。
【０１３９】
実施例１の圧延条件において、本発明に係る圧延機は、約８５０μｍもの広範囲の板クラウン制御を、カーブドロールシフト効果で得ることができる。それに加え、作業ロールベンディング効果が、カーブドロールシフト効果と同等の約８００μｍという広範囲の板クラウン制御を圧延途中に追加することができる。したがって、本発明に係る圧延機は、カーブドロールシフト効果による板クラウン・形状制御に見合うだけの、圧延中のさまざまな外乱に容易に対応できることが確認できた。
【０１４０】
即ち、本発明に係る圧延機は、外乱の多い圧延環境においても、作業ロールベンディング力の追加負荷による板クラウンの広範囲の補償が可能である。したがって、カーブドロールシフトを行っても、圧延される金属板材の板クラウンや形状に関する品質を向上させることが容易であることが確認できた。
【０１４１】
一方、従来の圧延機のように、作業ロールベンディング効果による板クラウン制御範囲が約８０μｍと大変狭いことは、圧延中における外乱への対応が難しいことを意味する。したがって、外乱の多い圧延環境においては、従来の圧延機は、カーブドロールシフトを行うことは難しい。そして、その結果、従来の圧延機では、圧延される金属板材の板クラウンや形状に関する品質を向上させることが難しい。
【０１４２】
さらに、図１６から明らかなように、本発明に係る圧延機では、ディクリースベンヂィング効果が大きいことも確認できた。
【０１４３】
（実施例２）
図４のロールシフト手段を有する、図１の本発明に係る圧延機で、板幅２２００ｍｍ、板厚２０ｍｍの鋼板を、板厚１６ｍｍに圧延した。この場合における、板クラウンの制御範囲を調査した。なお、この圧延機のロール幅は４７００ｍｍである。
【０１４４】
圧延条件は次のとおりである。なお、イニシャルクラウン量は、図４で示したｈである。
・圧延荷重：２５．７ＭＮ（２６３０ｔｆ）
・作業ロールベンディング力：±３．４ＭＮ／チョック（±３５０ｔｆ／チョック）
・イニシャルクラウン量：２ｍｍ
・相互移動量（シフト量）：２００ｍｍ
【０１４５】
板クラウンの制御範囲を調査した結果を図１７に示す。図１７には、比較のために、図１５に示した従来の圧延機で１．２〜２．０ＭＮ（１２０〜２００ｔｆ／チョック）の作業ロールベンディング力を負荷したときの、板クラウンの制御範囲を調査した結果を付記した。従来の圧延機での圧延条件は、作業ロールベンディング力の大きさ以外は、本発明に係る圧延機での圧延条件と同一である。また、従来の圧延機では、ロールシフトおよびカーブドロールシフトのいずれも行っていない。
【０１４６】
また、図１７には、圧延荷重を±７．８ＭＮの範囲で変化させたときの、板クラウンの制御範囲の調査結果も付記した。圧延時において、圧延荷重は±７．８ＭＮの範囲で変化し得る。したがって、作業ロールベンディング効果を評価する際、作業ロールベンディング効果が、圧延荷重を±７．８ＭＮの範囲で変化させたときの、板クラウンの制御範囲を超えるかどうかが判断基準の１つとなるからである。また、±７．８ＭＮの範囲で圧延荷重が変化しても板クラウンを制御できれば、金属板長手方向の板厚差が、従来の圧延機では得ることができない大きさである差厚鋼板を製造することができるからである。
【０１４７】
図１７から明らかなように、本発明に係る圧延機の作業ロールベンディング効果は、カーブドロールシフト効果よりも高い。これは、実施例２では、実施例１と比べて、ロール幅に対して板幅が小さいので、カーブドロールシフト効果が低下するからである。そして、本発明に係る作業ベンディング効果は、圧延荷重を±７．８ＭＮの範囲で変化させたときの、板クラウンの制御範囲を超えていることを確認できた。一方、従来の圧延機の作業ロールベンディング効果は、本発明に係る圧延機の作業ロールベンディング効果よりも著しく小さいことを確認できた。
【０１４８】
また、本発明に係る圧延機において、実施例２のように、ロール幅に対して板幅が小さい場合には、図１６の斜線部に示すディクリースベンディング効果が、相対的に大きいことも併せて確認できた。
【産業上の利用可能性】
【０１４９】
本発明は、鋼板の圧延、特に大開度を必要とするリバース圧延機などに利用することができる。
【符号の説明】
【０１５０】
１−１ 上作業ロール
１−２ 下作業ロール
２−１ 上補強ロール
２−２ 下補強ロール
３−１ 上作業ロールチョック
３−２ 下作業ロールチョック
４−１ 上補強ロールチョック
４−２ 下補強ロールチョック
５−１ 入側プロジェクトブロック
５−２ 出側プロジェクトブロック
５−３ 入側下プロジェクトブロック
５−４ 出側下プロジェクトブロック
６−１ 入側上インクリースベンディング装置
６−２ 出側上インクリースベンディング装置
６−３ 入側下インクリースベンディング装置
６−４ 出側下インクリースベンディング装置
７−１ 入側上ディクリースベンディング装置
７−２ 出側上ディクリースベンディング装置
７−３ 入側下ディクリースベンディング装置
７−４ 出側下ディクリースベンディング装置
８−１ 入側補強ロールバランス装置
８−２ 出側補強ロールバランス装置
９ ハウジング
１０ 被圧延材
１１ 圧下装置
１２ ハウジングウィンドウ
２０ ラジアルベアリング
２１ スラストベアリング
３０ ロールシフト手段
３１ ロールシフト装置固定プレート
３２ シフト駆動外シリンダー
３３ シフト駆動内シリンダー
３４ シフト駆動プランジャ
３６ クランプ装置
３８ 回転駆動シリンダー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚板圧延機あるいは薄板熱間圧延の粗圧延機として好適な、上下作業ロール間の最大開度を大きく取ることができるとともに、高応答性を有し、強力なロールベンディング力を付与できる圧延機に関する。
【０００２】
本発明は、特に、イニシャルクラウンを有する上下一対の作業ロールを軸方向で相反する方向に相対移動させて、金属板材の板クラウン・形状制御を広範囲にわたって行うことができる金属板材の圧延機に関する。また、その圧延機を用いた圧延方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
金属板材の圧延作業においては、圧延板のクラウンおよび形状が重要な品質指標となっており、板クラウン・形状制御に関する技術が数多く開示されている。
【０００４】
しかしながら、例えば、厚板圧延機あるいは薄板熱間圧延の粗圧延機のように板厚の厚い製品を多パスのリバース圧延で製造する圧延機では、上下作業ロール間の間隙（ロール開度）を圧延素材の板厚よりも大きくとる必要がある。このため板クラウン・形状制御装置には圧延機設備設計上の制約が課せられる。
【０００５】
例えば、特許文献１には、複数パスで所定の板厚に圧延する厚板圧延において、形状制御装置として作業ロールベンディング装置を用い、前パスでの圧延実績値を基にロールベンディング力を制御する圧延方法が開示されている。
【０００６】
特許文献１に開示されている圧延機型式は４段圧延機であり、その圧延機形式は図１５に示す構造である。図１５の圧延機にディクリースベンディング装置を配置したのが図１１に示す圧延機となる。両圧延機は、基本的には同じ構造である。すなわち、上作業ロールチョック３−１を上補強ロールチョック４−１に繋がるアーム部が保持する形式である。このアーム部に上作業ロール１−１のインクリースベンディング装置６−１、６−２が組み込まれている。このような形式とすることで、大きなロール開度をとることができる。
【０００７】
図１１や図１５の圧延機では、下作業ロール１−２のインクリースベンディング装置６−３、６−４は圧延機ハウジング９に繋がるプロジェクトブロックに組み込まれている。これ以外に大きなロール開度をとることができる圧延機形式としては、図１２に示すように、上下とも補強ロールチョック４−１、４−２が作業ロールチョック３−１、３−２を保持する圧延機も存在する。
【０００８】
なお、インクリースベンディング装置とは、ロール開度を大きくする方向の力を作業ロールチョックに与える油圧装置を意味している。インクリースベンディング装置とは、そのアクチュエータである油圧シリンダーを含む装置の総称である。しかし、本発明では、説明を簡単にするため、インクリースベンディング装置とは、特に断りの無い限り、そのアクチュエータである油圧シリンダーを指すものとする。インクリースベンディング装置によって作業ロールに負荷される力をインクリースベンディング力と称する。
【０００９】
一方、ロール開度を小さくする方向の力を作業ロールチョックに与える油圧装置をディクリースベンディング装置、そして、これによって作業ロールに負荷される力をディクリースベンディング力と称する。また、ディクリースベンディング装置とは、そのアクチュエータである油圧シリンダーを含む装置の総称である。しかし、本発明では、説明を簡単にするため、ディクリースベンディング装置とは、特に断りの無い限り、そのアクチュエータである油圧シリンダーを指すものとする。
【００１０】
特許文献２には、図１３に示すように、作業ロールのインクリースベンディング装置６−１、６−２が作業ロールチョック３−１、３−２に組み込まれた圧延機が開示されている。
【００１１】
特許文献３は、ロールクロス方式の圧延機が開示されている。この圧延機も、図１３に示すようにインクリースベンディング装置６−１、６−２が作業ロールチョック３−１、３−２に組み込まれている。
【００１２】
特許文献４には、図１４に示すように、作業ロールシフト機能を有する圧延機が開示されている。この圧延機は、インクリースベンディング装置６−１、６−２が圧延機ハウジングと一体のプロジェクトブロック５−１、５−２に組み込まれている。なお、特許文献４に開示されている圧延機では、インクリースベンディング装置の油圧シリンダーがロール軸方向に複数個配備され、作業ロールシフト時に偏荷重がかからないように工夫されている。
【００１３】
なお、一般的に厚鋼板の圧延機は、図１５に示すようにディクリースベンディング装置がない。（特許文献１、２、３，４参照）
【００１４】
しかし、本発明に係る圧延機は、広範な厚さの鋼板に対応できる圧延機にするため、ディクリースベンディング装置を有することを前提としている。そのため、図１１、図１２、図１３、図１４は、ディクリースベンディング装置を有している場合を示している。
【００１５】
特許文献５には、イニシャルクラウンを有する上下一対の作業ロールを軸方向に相対移動（ロールシフト）させて、板クラウン・形状制御を行うカーブドロールシフト機能を有する圧延機および圧延方法が開示されている。
【００１６】
特許文献６には、イニシャルクラウンを有する上下一対の作業ロールの軸方向への相対移動量（ロールシフト量）に応じて、上下一対の作業ロールへのベンディング力を設定する圧延機の制御方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開平６−８７０１１号公報
【特許文献２】特開昭６２−２２０２０５号公報
【特許文献３】特開平６−１９８３０７号公報
【特許文献４】特開平４−５２０１４号公報
【特許文献５】特公平７−４１２９３号公報
【特許文献６】特開平５−２６１４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
特許文献１に開示されているような典型的な厚板圧延機（図１１、図１２に示す圧延機）は、ロール開度を大きくとれることを最優先として設計されている。すなわち、特許文献１に開示される圧延機は、圧下装置１１によって上下位置が設定・制御される上補強ロールチョック４−１に繋がるアーム部が上作業ロールチョック３−１を保持する構造となっている。そして、特許文献１に開示される圧延機は、構造上大きさに制約のある当該アーム部にインクリースベンディング装置６−１、６−２を組み込むため、大容量の油圧シリンダーを組み込むことが困難だからである。このため、強力なロールベンディング力を付与することができない。
【００１９】
例えば、作業ロール直径８００ｍｍ程度のホットストリップミル仕上圧延機では２ＭＮ／チョック（２００ｔｆ／チョック）を超える能力の作業ロールベンディング装置が実用化されている。これに対して、作業ロール直径１０００ｍｍ程度の厚板圧延機でも２ＭＮ／チョック（２００ｔｆ／チョック）程度の作業ロールベンディング装置しか実用化されていない。ロール直径の対比から、もっと大容量のロールベンディング力が必要なことは明白である。
【００２０】
ここで、ロールベンディング効果の指標となるロールたわみは、負荷された曲げモーメントが同じであればロールの断面二次モーメントに反比例する。したがって、作業ロール直径１０００ｍｍの厚板圧延機のロールベンディング効果は、作業ロール直径８００ｍｍのホットストリップミル仕上げ圧延機に比べて約６０％も劣ることになる。
【００２１】
このため、厚板圧延機の板クラウン・形状制御装置としては、ロールベンディング装置も使われているが、効果は大きくなく、ロールクロス機能やロールシフト機能が実用化され主に活用されている。
【００２２】
しかしながら、ロールクロス機能やロールシフト装置は、圧延中の条件設定変更が困難であるのみならず、多パス圧延時のパス間における条件設定変更の時間も確保できない場合があり、形状制御手段としては不完全と言わざるを得ない。
【００２３】
一方、特許文献２および３に開示されている圧延機（図１３）のすようにインクリースベンディング装置６−１、６−２が作業ロールチョック３−１、３−２に組み込まれている場合は、油圧シリンダーのストロークを長くとることができる。これによって大きなロール開度を実現できる。さらに大容量の油圧シリンダーを組み込むことも可能となるので、厚板圧延機でも実用的な作業ロールベンディング効果を期待できる。
【００２４】
一方、作業ロール１−１、１−２は圧延操業によって補強ロールより損耗しやすいために定期的なロール組み替えが必要である。このため、その組み替え作業の度にインクリースベンディング装置の油圧配管を着脱しなければならない。これによってロール組み替え時間が長くなるだけでなく、配管着脱時に油圧配管内に微小異物が混入する可能性が高くなる。
【００２５】
このため、この圧延機（図１３）では、高応答油圧制御のためのサーボバルブを採用することができない。また、配管着脱を容易にするために柔構造かつ着脱自在な油圧配管（フレキシブル配管等）を介してそれぞれの油圧制御弁に接続しなければならない。また、フレキシブル配管を採用すると、柔構造であるが故に油圧の変動を吸収緩和してしまうこともある。したがって、応答性の高いロールベンディング装置とすることが困難となる。
【００２６】
他方、特許文献２および４に開示されている圧延機は（図１４）インクリースベンディング装置６−１、６−２が圧延機ハウジング９に繋がるプロジェクトブロック５−１、５−２に組み込まれている。このため、ロール組み替え作業の度にインクリースベンディング装置の油圧配管を着脱する必要がない。したがって、この圧延機は、応答性の高いロールベンディング装置とすることができる。そのため、ホットストリップミル仕上圧延機に多用されている。
【００２７】
しかしながら、この圧延機は、上作業ロール１−１に作用するオフセット分力等の圧延方向力を支持するのは作業ロールチョック３−１とプロジェクトブロック５−２との接触面である。そのため、圧下装置１１を操作してロール開度を大きくすると、作業ロールの回転中心が該接触面の外側となって作業ロールチョック３−１の姿勢が不安定となる。結果として、大きなロール開度をとることができない。このため、大きなロール開度が必要な厚板圧延機ではこの圧延機が採用されることはほとんどない。
【００２８】
また、特許文献５および６に開示される、イニシャルクラウンを有する上下一対の作業ロールの軸方向への相対移動量に応じて、上下一対の作業ロールへのベンディング力を設定するカーブドロールシフト機構を有する圧延機の制御方法には、次のような問題がある。
【００２９】
圧延中は、上下一対の作業ロールを軸方向に相対移動させるロールシフトをすることができない。したがって、一旦設定した相対移動量（ロールシフト量）で圧延している途中に、圧延状態が変化した場合には、ロールベンディング装置で、作業ロールにロールベンディング力を追加負荷し、板クラウン・形状制御を調整する。
【００３０】
しかしながら、従来の圧延機の作業ロールベンディング装置では、上述したように、最大でも２ＭＮ／チョック程度のロールベンディング力しか追加負荷できず、圧延途中での板クラウン・形状制御効果の調整範囲としては十分ではなかった。
【００３１】
特に、カーブドロールシフトしている場合には、板クラウン・形状制御の効果が非常に大きい。したがって、作業ロールベンディング装置での板クラウン・形状制御効果が狭いことは、相対的な問題として、一層顕在化する。
【００３２】
例えば、カーブドロールシフトでは、作業ロールに負荷するロールベンディング力の大きさに換算して、１５ＭＮ／チョック相当の板クラウン・形状制御効果を比較的容易に得ることができる。
【００３３】
１５ＭＮ／チョック相当の板クラウン・形状制御効果を、カーブドロールシフトで得ているとき、圧延途中に圧延状態が変化して、３ＭＮのロールベンディング力を作業ロールに追加負荷しようとしても、上述したように、従来のロールベンディング装置で負荷できるロールベンディング力は、最大でも２ＭＮ／チョック程度である。
【００３４】
したがって、従来に圧延機では、圧延途中に、２ＭＮを超える板クラウン・形状制御を追加負荷して調整を行うことはできない。よって、従来の圧延機において、カーブドロールシフトは、外乱の大きい実操業では適用しにくい板クラウン・形状制御方法である。
【００３５】
しかしながら、カーブドロールシフトでは、板クラウン・形状制御効果が非常に大きいため、作業ロールに追加負荷されるロールベンディング力の小ささが問題となる。
【００３６】
したがって、カーブドロールシフトを行って圧延しているときに、カーブドロールシフトで得られる板クラウン・形状制御効果に匹敵する強力なロールベンディング力を、圧延途中で追加負荷できる圧延機が望まれていた。
【００３７】
即ち、本発明の解決すべき課題は、上下作業ロールを支持する上下作業ロールチョックの安定性を維持しつつ、上下作業ロール間の開度を大きく取ることができるとともに、カーブドロールシフトと、圧延途中の強力なロールベンディング力の負荷により、応答性が高く、圧延中に変動する外乱に対しても板クラウン・形状制御範囲の大きい圧延機、およびその圧延機を用いて圧延方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３８】
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意検討を重ねた結果、ハウジングからその内側方向に突出するプロジェクトブロックを、パスラインに対して下側にシフトし、パスラインに対して上下非対称にするように設置し、かつ、イニシャルクラウンを有する上下一対の作業ロールを、軸方向で互いに相反する方向に相対移動させるロールシフト手段を設けることにより、以下のことが可能となることを見出した。
【００３９】
（ａ）上作業ロールチョックにかかる圧延方向力を常にハウジングで受ける構造とできること。これにより、安定して作業ロールチョックを支えることができる。
【００４０】
（ｂ）インクリースベンディング装置をプロジェクトブロックに組み込むことで、油圧配管を固定化でき、サーボバルブを適用することができること。これにより高応答のインクリ−スベンディング力の制御が可能となる。
【００４１】
（ｃ）また、上記プロジェクトブロックに、上下インクリースベンディング装置を組み込むことができること。これにより、大容量・大ストロークの強力なベンディング装置を備えることができる。
【００４２】
（ｄ）そして、この強力なベンディング装置により、カーブドロールシフトしているときに、圧延途中で圧延状態が大きく変化しても、カーブドロールシフトで得られる板クラウン・形状制御効果に匹敵するロールベンディング力を、作業ロールに追加負荷することが可能となる。即ち、従来の圧延機では、ロールベンディング力が小さいため、カーブドロールシフトで得られる強力な板クラウン・形状制御の効果に見合うだけ、圧延途中で板クラウン・形状制御の調整を広範囲で行うことが不可能であったのが、本発明に係る圧延機では可能となる。
【００４３】
また、この圧延機の発明により、以下の圧延機操業方法が可能となることも見出した。
【００４４】
（ｅ）金属板材の長手方向板厚を変化させる差厚鋼板（ＬＰ鋼板）の製造においては、圧延中の板厚変更によって圧延荷重の大幅な変化が生じ、また、同時に、ロール撓みの変化が生じる。この課題に対して、本発明に係る圧延機は、圧延中のロール撓みの制御範囲を大きくすることができる。したがって、本発明に係る圧延機は、金属板材の長手方向の板厚差が、従来の圧延機では得ることができない大きさである差厚鋼板（ＬＰ鋼板）を、製造することが可能となる。
【００４５】
本発明は、これらの知見を基に成されたものであり、その要旨は、以下のとおりである。
【００４６】
（１）上作業ロールと下作業ロールとからなる上下一対の作業ロールと、これらをそれぞれ支持する上下一対の補強ロールを有する金属板材の圧延機であって、
前記上下作業ロールにそれぞれインクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーが、圧延機ハウジングの内側に突出したプロジェクトブロックに配備され、
前記下作業ロール胴部に負荷される圧延方向力が、前記プロジェクトブロックと下作業ロールチョックとの接触面によって支持され、
前記上作業ロール胴部に負荷される圧延方向力が、前記プロジェクトブロックの上方に位置する圧延機ハウジングウィンドウと上作業ロールチョックとの接触面によって支持され、
前記上作業ロールと前記下作業ロールそれぞれが、同一形状の凹凸状のイニシャルクラウンを、互いに点対称となるべく付与され、かつ、
前記上作業ロールチョックと、前記下作業ロールチョックを、前記上下一対の作業ロールの軸方向で互いに相反する方向に相対移動させるロールシフト手段を有することを特徴とする金属板材の圧延機。
前記したように、インクリースベンディング装置とは、そのアクチュエータである油圧シリンダーを含む装置の総称である。しかし、本発明では、説明を簡単にするため、インクリースベンディング装置とは、特に断りの無い限り、そのアクチュエータである油圧シリンダーを指すものとする。
【００４７】
（２）上作業ロールにインクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーと、下作業ロールにインクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーとが、前記プロジェクトブロック内において平面図上で異なる位置に配備されていることを特徴とする上記（１）に記載の金属板の圧延機。
【００４８】
（３）上作業ロールにディクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーが、上補強ロールチョックに配備されていることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の金属板の圧延機。
インクリースベンディング装置と同様に、本発明では、ディクリースベンディング装置とは、そのアクチュエータである油圧シリンダーを含む装置の総称である。しかし、本発明では、説明を簡単にするため、ディクリースベンディング装置とは、特に断りの無い限り、そのアクチュエータである油圧シリンダーを指すものとする。
【００４９】
（４）下作業ロールにディクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーが、下補強ロールチョックまたは前記プロジェクトブロックの下方に位置する第２のプロジェクトブロック（例えば、図５の５−３，５−４）に配備されていることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の金属板の圧延機。
【００５０】
（５）上記（１）〜（４）のいずれかに記載の金属板材の圧延機を用いて行う金属板材の圧延方法であって、
圧延開始前に、前記上下一対の作業ロールを、作業ロールの軸方向で互いに相反する方向に相対移動させ、板クラウン・形状制御を行い、
圧延途中の圧延状態の変動による、板クラウン・形状制御の調整は、前記上下作業ロールそれぞれインクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーで行うことを特徴とする金属板材の圧延方法。
【００５１】
（６）上記（３）または（４）に記載の金属板材の圧延機を用いて行う金属板材の圧延方法であって、
圧延開始前に、インクリースベンディング力とディクリースベンディング力の双方を作用させ、合力としてロールバランス力に相当するロールベンディング力を作業ロールチョックに作用させ、
その後、圧延開始時に、ディクリースベンディング力を前記所定の圧延中ディクリースベンディング力を保持する制御を継続しつつインクリースベンディング力を変化させ、合力として所定の圧延中作業ロールベンディング力が作業ロールチョックに作用する状態にし、
圧延中は、前記所定の圧延中作業ロールベンディング力を維持するように圧延を行い、
その後、圧延終了時に、インクリースベンディング力を変化させ、ディクリースベンディング力との合力としてロールバランス力に相当するロールベンディング力を作業ロールチョックに作用させ、この状態で金属板材の圧延を終了することを特徴とする金属板材の圧延方法。
【００５２】
（７）前記ディクリースベンディング力を発生する油圧シリンダー内あるいは該油圧シリンダーにつながる油圧配管内の油圧を測定し、その測定値に基づき、合力として作業ロールチョックに作用するロールベンディング力が所定の値になるように前記インクリースベンディング力を制御することを特徴とする上記（６）に記載の金属板材の圧延方法。
【発明の効果】
【００５３】
本発明に係る圧延機は、図１に示すように、上作業ロール１−１の胴部に負荷される圧延方向力を、上作業ロールチョック３−１とプロジェクトブロック５−２より上方のハウジングウィンドウとの接触面によって支持する構造である。そのため、大きなロール開度をとることができるとともに、強力なロールベンディング力も得ることができる。また、ロールを水平方向にも安定して支持することができる。
【００５４】
また、この強力なロールベンディング力により、イニシャルクラウンを付与した上下一対の作業ロールを、軸方向で互いに相反する方向に相対移動させたとき（カーブドロールシフトしたとき）に得られる板クラウン・形状制御の範囲と同等またはそれ以上の広い範囲で、圧延途中の板クラウン・形状制御の調整を行うことができる。
【００５５】
したがって、圧延材入側板厚や圧延材温度等、圧延中に変動する外乱が大きい場合であっても、良好な板クラウン・形状を造り込むことが可能であり、製品品質および歩留を大きく改善することができる。
【００５６】
そして、作業ロールの組み替え作業の度にインクリースベンディング装置の油圧配管を着脱する必要がない。このために、インクリースベンディング装置に固定油圧配管を介してそれぞれの油圧制御弁に接続することができ、高応答油圧制御のためのサーボバルブを採用することができ、応答性の高いインクリースベンディング装置とすることができる。
【００５７】
また、本発明に係る圧延機を用いた圧延方法は、カーブドロールシフトで板クラウン・形状制御を行い、インクリースベンディング装置を用いて、圧延中に上下一対の作業ロール間距離を増加させることができるため、例えば、金属板長手方向の板厚差が、従来の圧延機では得ることができない大きさである差厚鋼板を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係る圧延機の構造の一例を示す側面図である。
【図２】上下のインクリースベンディング装置の配置例を示す透視平面図である。
【図３】上下のインクリースベンディング装置の配置例を示す透視平面図である。
【図４（ａ）】本発明に係る圧延機が有するロールシフト手段の構造の一例を示す上面図であり、カーブドロールシフト前の状態を示す。
【図４（ｂ）】本発明に係る圧延機が有するロールシフト手段の構造の一例を示す上面図であり、カーブドロールシフト後の状態を示す。
【図５】本発明に係る圧延機の構造の別の一例を示す側面図である。
【図６】本発明に係る圧延方法の操作フローの一例を示す図である。
【図７】図６の操作フローに伴うロールベンディング力等の時系列変化を示す図である。
【図８】ディクリースベンディング装置の応答性が低い場合のロールベンディング力等の時系列変化を示す図である。
【図９】本発明に係る圧延方法の操作フローの別の一例を示す図である。
【図１０】図９の操作フローに伴うロールベンディング力等の時系列変化を示す図である。
【図１１】従来技術に係る圧延機の構造を示す側面図である。
【図１２】従来技術に係る圧延機の構造を示す側面図である。
【図１３】従来技術に係る圧延機の構造を示す側面図である。
【図１４】従来技術に係る圧延機の構造を示す側面図である。
【図１５】従来技術に係る圧延機の構造を示す側面図である。
【図１６】広幅鋼板圧延時の板クラウン制御範囲を示す図である。
【図１７】狭幅鋼板圧延時の板クラウン制御範囲を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５９】
以下、図１〜１５を参照して、本発明に係る圧延機および該圧延機を用いた圧延方法について説明する。
【００６０】
図１は本発明に係る圧延機の構造の一例を示す側面図である。当該図に示すように、本発明に係る圧延機は、上下一対の作業ロール１−１、１−２とこれらをそれぞれ支持する上下一対の補強ロール２−１、２−２を備えた圧延機である。なお、図１には、説明を簡単にするため、後述するロールシフト手段を省略してある。
【００６１】
そして、本発明に係る圧延機は、上作業ロール１−１にインクリースベンディング力を負荷する上インクリースベンディング装置６−１、６−２と、下作業ロール１−２にインクリースベンディング力を負荷する下インクリースベンディング装置６−３、６−４を、ハウジング９の内側に突出したプロジェクトブロック５−１、５−２に配備した圧延機である。
【００６２】
この点については、図１４に示す従来の圧延機と同じである。しかしながら、本発明に係る圧延機は、抜本的な見直しを行って、図１４に示す従来の圧延機の問題点を解決している。即ち、圧延機の構造設計上の観点、特にロール開度を大きくとるための観点から、プロジェクトブロック５−１、５−２の位置、ならびに上作業ロールチョック３−１の形状などを変えた。
【００６３】
図１４に示す従来の圧延機では、大きなロール開度をとることができない。この圧延機は、プロジェクトブロック５−１、５−２を被圧延材１０の通過する位置（パスライン）に対してほぼ上下対称になるように配置している。このため、上作業ロールチョック３−１とプロジェクトブロック５−２とが接触する接触面によって、上作業ロール１−１に作用するオフセット分力等の圧延方向力、すなわち、被圧延材１０や上補強ロール２−１等から上作業ロール１−１の胴部に負荷される圧延方向力を支持する構造だからである。
【００６４】
この構造では、ロール開度を大きくするにしたがい、上作業ロール１−１の回転中心位置(圧延方向力の作用点)と上作業ロールチョック３−１が上方に移動し、前記圧延方向力を支持するプロジェクトブロック５−２との接触面積が減少する。したがって、ロール開度を大きくするにしたがって上作業ロールチョック３−１の姿勢が不安定となり、大きなロール開度をとることができない。
【００６５】
本発明に係る圧延機は上記問題点を解決する。本発明に係る圧延機は、図１に示すように、ハウジング９からその内側方向に突出するプロジェクトブロック５−１、５−２を、パスラインに対して下側にシフトした位置に配置する。すなわち、図１４に示す従来の圧延機とは異なり、パスラインに対して上下非対称になるように、プロジェクトブロック５−１、５−２を配置する。さらに、上作業ロールチョック３−１は、プロジェクトブロック３−１に接触するのではなく、ハウジングウィンドウに接触し、圧延方向力を支えるようにした。
【００６６】
これにより、本発明に係る圧延機では、上作業ロールチョック３−１とプロジェクトブロック５−２より上方のハウジングウィンドウ１２との接触面によって、上作業ロール１−１に作用するオフセット分力等の圧延方向力、すなわち、被圧延材１０や上補強ロール２−１等から上作業ロール１−１の胴部に負荷される圧延方向力を支持する。
このような構造にすれば、圧延機の圧下装置１１を操作してロール開度を大きくしても、上作業ロールチョック３−１とハウジングウィンドウとが接触する面積は一切変化しない。したがって、上作業ロールチョック３−１の姿勢は、ロール開度にかかわらず常に安定して保持されることになる。
【００６７】
図１４に示すように、上下のインクリースベンディング装置をプロジェクトブロックに配備した圧延機は周知ではある。しかし、本発明に係る圧延機は、プロジェクトブロック５−１、５−２の位置、ならびに上作業ロールチョック３−１の形状について抜本的な見直しを行って、上作業ロール１−１の胴部に負荷される圧延方向力を、上作業ロールチョック３−１とプロジェクトブロック５−２の上方のハウジングウィンドウ１２との接触面で支持する構造としたので、大きなロール開度をとることができる。
【００６８】
さらに、本発明に係る圧延機では、上作業ロール１−１にインクリースベンディング力を負荷する上インクリースベンディング装置６−１、６−２と、下作業ロール１−２にインクリースベンディング力を負荷する下インクリースベンディング装置６−３、６−４を、ハウジング９の内側に突出したプロジェクトブロック５−１、５−２に配備している。そのため、作業ロールの組み替え作業の度にインクリースベンディング装置の油圧配管を着脱する必要がなく、応答性の高いインクリースベンディング装置とすることができる。これは、固定配管された油圧配管を介してそれぞれの油圧制御弁に接続することができ、高応答油圧制御のためのサーボバルブを採用することができるからである。
【００６９】
なお、本発明に係る圧延機において、下作業ロール１−２の胴部に負荷される圧延方向力は、下作業ロールチョック３−２とプロジェクトブロック５−２との接触面によって支持される。このため、図１に示す本発明に係る圧延機は、下作業ロールチョック３−２のプロジェクトブロック５−１、５−２に挟み込まれる部分の高さを大きくしている。
【００７０】
また、ロール開度は、主に上作業ロールチョックを上下に移動させることにより調整するので、下作業ロールチョックの上下の移動量は少ない。そのため、ロール開度が大きくなるにしたがい、下作業ロールの姿勢が不安定になることはない。
【００７１】
図２は上下のインクリースベンディング装置の配置例を示す断面平面図である。つまり、プロジェクトブロック５−１、５−２のパスライン高さの断面図である。なお、図２には、説明を簡単にするため、後述するロールシフト手段は省略してある。
【００７２】
本発明に係る圧延機では、上下のインクリースベンディング装置を、プロジェクトブロックの断面平面図上で互いにずらして配備することが望ましい。例えば、図２に示すように、上インクリースベンディング装置６−１、６−２と、下インクリースベンディング装置６−３、６−４とを、作業ロール１−２の軸方向にシフトした位置関係となるように配備することが望ましい。このようにすれば、上下のインクリースベンディング装置が互いに干渉しない。上インクリースベンディング装置６−１、６−２のストロークを大きくして、さらに大きなロール開度をとることができる。
【００７３】
なお、図２では下インクリースベンディング装置６−３、６−４は入側、出側それぞれ油圧シリンダーを２本としている。しかし、油圧シリンダーを１本として上インクリースベンディング装置６−１、６−２と干渉しないように作業ロール１−２の軸方向に異なる位置に配置することでも同様の効果を得ることができる。
【００７４】
図３も上下のインクリースベンディング装置の配置例を示す断面平面図である。つまり、プロジェクトブロック５−１、５−２のパスライン高さの断面図である。なお、図３も、図２と同様に、ロールシフト手段は省略してある。
【００７５】
図３に示すように、上インクリースベンディング装置６−１、６−２と、下インクリースベンディング装置６−３、６−４とを、圧延方向にシフトした位置関係としてもよい。このような配置でも上下のインクリースベンディング装置は互いに干渉しない。上インクリースベンディング装置６−１、６−２のストロークを大きくして、さらに大きなロール開度をとることができる。
【００７６】
ここまでは、主に解決課題の一つである大きなロール開度を得る観点から、本発明に係る圧延機の構造について説明してきた。次に、この構造によれば、もう一つの解決課題である強力なロールベンディング力の付与についても容易に達成できることを説明する。
【００７７】
図１１、図１２はいずれも従来技術に係る圧延機であり、いずれの圧延機もロール開度を大きくとることができる。
【００７８】
しかしながら、これらの従来の圧延機では、強力なロールベンディング力を付与することができない。これは、上補強ロールチョック４−１から下方に突出したアーム部に、上インクリースベンディング装置６−１、６−２を組み込む構造であるため、大容量および大ストロークの上インクリースベンディング装置６−１、６−２を配備することができないからである。また、これらの圧延機は、上補強ロールチョックからアーム部を出すため、上ディスクリートベンディング装置の設置スペースがロールの軸心に寄ってしまう。そのため、上補強ロールの軸受けと干渉するので、大容量・大ストロークの上ディクリースベンディング装置７−１、７−２を配備することができないからである。
【００７９】
一方、図１に示すように本発明に係る圧延機では、圧延機のハウジング９からその内側方向に突出するプロジェクトブロック５−１、５−２に、大容量・大ストロークの上インクリースベンディング装置６−１、６−２を配備することができる。
【００８０】
また、本発明に係る圧延機は、上補強ロールチョック４−１には図１１、図１２に示す圧延機のようなアーム部を備えない。このため、上補強ロールチョック４−１の上補強ロールの軸受けと干渉しない位置に、大容量・大ストロークの上ディクリースベンディング装置７−１、７−２を配備することができる。これにより、上作業ロール１−１に大きなディクリースベンディング力を負荷することが可能となる。
【００８１】
すなわち、プロジェクトブロック５−１、５−２の位置、ならびに上作業ロールチョック３−１の形状について抜本的な見直しを行って、上作業ロール１−１の胴部に負荷される圧延方向力を、上作業ロールチョック３−１とハウジングウィンドウ１２との接触面によって支持する構造とした本発明に係る圧延機によれば、大きなロール開度をとることができるとともに、強力なロールベンディング力の付与もできる。
【００８２】
また、作業ロールの組み替え作業の度にインクリースベンディング装置の油圧配管を着脱する必要がない。このために、それぞれのインクリースベンディング装置６−１〜６−４には、固定油圧配管を介してそれぞれの油圧制御弁に接続することができ、高応答油圧制御のためのサーボバルブを採用することができる。したがって、応答性の高いインクリースベンディング装置とすることができる。
【００８３】
さらに、本発明に係る圧延機では、上下一対の作業ロールそれぞれにイニシャルクラウンが付与されており、かつ、ロールシフト手段を備える。図４は、本発明に係る圧延機が有するロールシフト手段の構造の一例を示す上面図である。図４（ａ）はカーブドロールシフト前の状態を示す。図４（ｂ）はカーブドロールシフト後の状態を示す。
【００８４】
図４は、上作業ロール１−１の一方の端部について示してあるが、他方の端部についても同様の構造を有する。また、下作業ロール１−２についても、上作業ロール１−１と同様の構造を有する。
【００８５】
上作業ロール１−１の表面は、図４に示すようにイニシャルクラウンが付与されている。下作業ロール１−２には、上作業ロール１−１と互いに点対称となるべく同一のイニシャルクラウンが付与されている。
【００８６】
イニシャルクラウンの曲線は、常法に従えばよい。即ち、イニシャルクラウンの曲線は、上作業ロール１−１と下作業ロール１−２を軸方向に相互移動させたときに、上作業ロール１−１と下作業ロール１−２の表面間隔が、広くなる部位と狭くなる部位ができるような凹凸形状であればよい。これは、カーブドロールシフトしたときに、圧延中の金属板材に、板クラウンを矯正するための力を負荷させるためである。なお、図４中のｈはイニシャルクラウン量である。
【００８７】
作業ロール１−１の端部は、ラジアルベアリング２０、スラストベアリング２１を介して、上作業ロールチョック３−１に連結されている。上作業ロールチョック３−１は、プロジェクトブロック５−１、５−２に、上インクリースベンディング装置６−１、６−２を介して配設される。
【００８８】
上作業ロール１−１の圧延機側面側端部は、クランプ装置３６でクランプされ、ロールシフト手段３０に連結される。ロールシフト装置３０は、ロールシフト装置固定プレート３１でハウジング９に固定される。
【００８９】
ロールシフト手段３０は、クランプされた上作業ロールチョック３−１の圧延機側面側端部を、上作業ロール１−１の軸方向に移動させる。ロールシフト手段３０は、シフト駆動外シリンダー３２、シフト駆動内シリンダー３３、シフト駆動プランジャ３４を有する。ロールシフト手段３０の構成は、クランプされた上作業ロールチョック３−１の圧延機側面側端部を、上作業ロール１−１の軸方向に移動させることができれば、これに限られるものではない。
【００９０】
クランプ装置３６は、クランプ装置３６に連結された回転駆動シリンダー３８を動作させることで、上作業ロールチョック３−１の圧延機側面側端部をクランプまたはアンクランプする。クランプ装置３６の構成は、上作業ロールチョック３−１の圧延機側面側端部をクランプ、アンクランプできるものであれば、これに限られるものではない。
【００９１】
図５は本発明に係る圧延機の別の一例を示す側面図である。なお、前述した図４に示したロールシフト手段は、図５に示した圧延機にも備えられている。
【００９２】
図５に示す圧延機は、上ロール系は図１と同じ構成であるが、下ロール系が異なる構成となっている。図１に示す圧延機は、下作業ロールにディクリースベンディング力を負荷する下ディクリースベンディング装置７−３、７−４を下補強ロールチョック４−２に配備している。それに対し、図５に示す圧延機は、下ディクリースベンディング装置７−３、７−４を、プロジェクトブロック５−１、５−２の下方に位置する専用のプロジェクトブロック５−３、５−４に配備している。
【００９３】
ところで、図１に示す圧延機のように下ディクリースベンディング装置７−３、７−４を下補強ロールチョック４−２に配備すると、下補強ロール２−２を組み替える際にはディクリースベンディング装置の油圧配管を着脱しなければならない。つまり、着脱時には油圧配管内に微小な異物が混入する可能性が高い。
【００９４】
このために、一般に高応答油圧制御のためのサーボバルブを採用することが困難となる上、フレキシブル配管を一部に採用しなければならない場合もある。
【００９５】
したがって、図１に示した圧延機が備えるロールベンディング装置の油圧回路は、固定配管やサーボバルブを採用することができない。よって、固定油圧配管やサーボバルブを採用したロールベンディング装置を備える圧延機と比較すると、図１に示した圧延機が備えるロールベンディング装置の応答性は低くならざるを得ない。
【００９６】
これに対し、図５に示す圧延機によれば、下補強ロール２−２を組み替える際に生じる上記問題を解決することができる。専用のプロジェクトブロックに配備する下ディクリースベンディング装置の油圧配管には高応答油圧制御のためのサーボバルブを採用でき、フレキシブル配管を使用せずに済むからである。このために、下補強ロール２−２の組み替えが容易になるとともに応答性の高いロールベンディング装置とすることができる。
【００９７】
次に、本発明に係る圧延方法について説明する。図１、図５に示すように上ディクリースベンディング装置７−１、７−２を上補強ロールチョック４−１に配備した場合、上補強ロール２−１を組み替える際にはディクリースベンディング装置の油圧配管を着脱しなければならず、着脱時には油圧配管内に微小な異物が混入する可能性が高い。
【００９８】
このため、一般に高応答油圧制御のためのサーボバルブを採用することが比較的困難となる。また、配管着脱を容易にするためにフレキシブル配管等のように柔構造かつ着脱自在な油圧配管を介してそれぞれの油圧制御弁に接続しなければならない。フレキシブル配管等の柔構造かつ着脱自在な油圧配管を採用する場合には、柔構造であるが故に油圧の変動を吸収し、または緩和してしまうこともある。
【００９９】
したがって、上ディクリースベンディング装置７−１、７−２を上補強ロールチョック４−１に配備したような場合には、固定配管やサーボバルブを採用した場合と比較すると、ロールベンディング装置の応答性は低くならざるを得ない。
【０１００】
ところで、ディクリースベンディング力は圧延荷重が負荷されていないアイドル時に負荷することができない。そのため、ディクリースベンディング力を適用する場合は、ロールバランスをとるアイドル状態から圧延開始までに、迅速にディクリースベンディング力を設定し、さらに圧延終了時に迅速にロールバランス状態に戻す必要がある。
【０１０１】
したがって、ロールベンディング力の変更を応答性に劣るディクリースベンディング装置による制御で実施すると、圧延材の先尾端において所定のディクリースベンディング力が負荷されずに形状不良部が長くなる可能性がある。
【０１０２】
本発明に係る圧延方法は上記課題を解決するものである。すなわち、上ディクリースベンディング装置７−１、７−２を上補強ロールチョック４−１に配備した本発明に係る圧延機を用いた圧延方法であって、当該圧延機に生じ得る上記課題を解決する圧延方法である。
【０１０３】
前記したように、上ディクリースベンディング装置７−１、７−２を上補強ロールチョック４−１に配備した圧延機においては、ディクリースベンディング装置の応答性が悪くなる場合がある。
【０１０４】
しかし、本発明に係る圧延機では、ハウジング９からその内側方向に突出するプロジェクトブロック５−１、５−２に、上インクリースベンディング装置６−１、６−２を配備する構造であるため、大容量・大ストロークの上インクリースベンディング装置６−１、６−２とすることができる。
【０１０５】
しかもロール組み替え作業の度にインクリースベンディング装置の油圧配管を着脱する必要がないので、固定油圧配管やサーボバルブを採用することができ、これにより応答性の高いインクリースベンディング装置とすることができる。
【０１０６】
本発明に係る圧延方法は、板クラウン・形状制御の目的で作業ロールにディクリースベンディング力を作用させる場合に、圧延開始時および圧延終了時のロールベンディング力の変更を、応答性の高いインクリースベンディング装置を用いて行い、ディクリースベンディング装置の応答性を補償するものである。
【０１０７】
図６は本発明に係る圧延方法の操作フローの一例を示す図である。つまり、応答性の高いインクリースベンディング装置とこれに比べてやや応答性の低いディクリースベンディング装置の操作フローを示す図である。
【０１０８】
また、図７にこの圧延方法における、一本の圧延材に対するロールベンディング力等の時系列変化を示す。図７は上から、圧延荷重、インクリースベンディング装置の出力、ディクリースベンディング装置の出力、それらの合力である作業ロールベンディング力の時系列変化を示している。以下、図６、７に基づいて説明する。
【０１０９】
まずは圧延開始前に、次に圧延する圧延材に対応する圧延中作業ロールベンディング力の設定値ＦＲを演算・出力する。ここではＦＲが負の値、すなわちディクリースベンディング力と演算されたものとする。なお、本発明では、インクリースベンディング力（インクリース方向（ロールを開く方向）の力）を正の値、ディクリースベンディング力（ディクリース方向（ロールを押し付ける方向）の力）を負の値とする。
【０１１０】
圧延開始前は、インクリースベンディング力とディクリースベンディング力の双方を作用させ、合力としてロールバランス力（ＦＢ）に相当するインクリース側のロールベンディング力が作業ロールチョックに作用するようにする。
【０１１１】
すなわち、圧延前のアイドル時には、インクリースベンディング装置出力をＩＢ（＞０）、ディクリースベンディング装置出力をＤＢ（＜０）とし、ＩＢ＋ＤＢがロールバランス力ＦＢ（＞０）として作用する。
【０１１２】
ロールバランス力ＦＢは、空転状態においても電動機で駆動される作業ロールと従動となる補強ロールがスリップしない力として決められている。この時ＤＢはディクリースベンディング装置のアクチュエータが作業ロールチョックから離れてしまわない程度の最小の油圧で設定すればよい。
【０１１３】
そして圧延開始前のあるタイミング（時間軸上のａ点）において、圧延中作業ロールベンディング力ＦＲを作用させるのに十分な所定の圧延中ディクリースベンディング装置出力ＤＳをＤＳ＝ＦＲ−ＩＲによって演算する。そして、ロールバランス力（ＦＢ）が一定となるように、ＤＳおよびＩＳを同時に出力する。ここで、ＩＲは圧延中のインクリースベンディング装置出力であり、ＤＳの絶対値が過大にならないように制御可能な最小値に近い値を予め決めておく。ＩＳはＩＳ＋ＤＳ＝ＦＢとなるインクリースベンディング装置出力である。したがって、設定タイミングにおいては、合力としての作業ロールベンディング力はＦＢのままで実質的に変化しない。
【０１１４】
次に、圧延開始直後に、ディクリースベンディング力は一定値を保持しつつ、インクリースベンディング力を低下させ、合力として所定の圧延中作業ロールベンディング力ＦＲが作業ロールチョックに作用するようにする。圧延する金属板材が圧延機に噛み込む前にインクリースベンディング力が低下すると、ロールギャップが閉じて金属板材を咬み込めなくなるからである。
【０１１５】
すなわち、圧延開始時（時間軸上のｂ点）において、インクリースベンディング装置出力をＩＳからＩＲに変更する。このようにすることで応答の遅いディクリースベンディング装置出力はＤＳのままで、応答の速いインクリースベンディング装置の制御によって、合力としての作業ロールベンディング力をロールバランス力ＦＢ（＞０）から圧延中作業ロールベンディング力ＦＲ（＜０）に迅速に切り換えることができる。
【０１１６】
なお、圧延開始時（ｂ）とは、圧延を開始した時点をさし、その検出は、例えば圧延機の圧延荷重測定用ロードセルによって検出される荷重が、予測圧延荷重の、３０％を超えた時とする方法で決めれば良い。
【０１１７】
そして、圧延終了直前に、ロールベンディング力を圧延開始前の状態に戻すため、合力としてロールバランス力（ＦＢ）に相当するロールベンディング力を作業ロールチョックに作用させ、圧延を終了する。インクリースベンディング装置の動作が遅れると、圧延後の金属板材の終端部が圧延機から抜けたとき、上下作業ロール同志が衝突するからである。
【０１１８】
すなわち、圧延終了時（時間軸上のｃ点）において、ディクリースベンディング装置出力はＤＳのままで応答の速いインクリースベンディング装置出力をＩＲからＩＳに変化させる。このようにすることで、合力としての作業ロールベンディング力を圧延中作業ロールベンディング力（ＦＲ（＜０））からロールバランス力（ＦＢ（＞０））に迅速に切り換えることができる。
【０１１９】
なお、圧延終了時（ｃ）とは、圧延終了時点をさし、その検出は、例えば圧延機の圧延荷重測定用ロードセルによって検出される荷重が、実績圧延荷重平均値の、６０％を下回ったタイミングとする方法で決めれば良い。好ましくは、５０％を下回ったタイミングとする方法で決めるのが良い。
【０１２０】
そして圧延終了時（ｃ）から、例えば、１〜３秒経過した時点を作業完了タイミング（時間軸上のｄ点）とし、このタイミングで、インクリースベンディング装置出力をＩＢに、ディクリースベンディング装置出力をＤＢに変更する。この変更でも、合力としての作業ロールベンディング力はロールバランス力（ＦＢ）にほぼ維持される。
【０１２１】
図６、７に示すように、本発明に係る圧延方法では、圧延開始時および圧延終了時のロールベンディング力の変更を、応答性の高いインクリースベンディング装置を用いて行う。このために、比較的応答性の低いディクリースベンディング装置を配備せざるを得ない場合であっても、これを応答性の高いインクリースベンディング装置が補償するので、高応答かつ強力な板クラウン・形状制御機能を付与することができる。
【０１２２】
さらに、圧延中に種々の要因（外乱）により圧延荷重が変化する場合であっても、高応答なインクリースベンディング装置で、最適な作業ロールベンディング力を維持するように迅速に制御することが可能である。
【０１２３】
また、本発明に係る圧延機は、前述したように、カーブドロールシフトにより、板クラウン・形状制御を強力に行うことができるが、それに加えて、圧延途中における板クラウン・形状制御の調整も、この高応答かつ強力なインクリースベンディング装置で行うことができる。
【０１２４】
すなわち、本発明に係る圧延方法によれば、各パスの開始前に設定されるカーブドロールシフトの設定により、強力な板クラウン・形状制御をすることができる。そして、それに加えて、圧延開始後も、圧延材入側板厚や圧延材温度等の圧延途中に変動する外乱に対して、強力なインクリースベンディング装置で、広範囲の作業ロールベンディング力を追加負荷することができる。この追加負荷により、広範囲に板クラウン・形状制御を補償することが可能となる。その結果、良好な板クラウン・形状を造り込むことが可能で、ひいては、製品品質および歩留を大きく改善することができる。
【０１２５】
図８はディクリースベンディング装置の応答性が低い場合（特に反力が抜けると圧力が下がってしまう油圧特性を持つ場合）のロールベンディング力等の時系列変化を示す図である。図７と同様に、図６に示すインクリースベンディング装置とディクリースベンディング装置の操作フローに従い一本の圧延材に対する圧延操業に伴うロールベンディング力等の時系列変化を示している。すなわち、図６、７の場合に比べてディクリースベンディング装置の応答速度が遅い場合の例を示している。
【０１２６】
タイミングｂおよびｃにおいて応答性の高いインクリースベンディング装置の出力が急激に変化するため、応答性の悪いディクリースベンディング装置の出力が変動する。その結果、合力としての作業ロールベンディング力は、タイミングｂでＦＲに到達するのが遅れ、タイミングｃでＦＢに到達するのが遅れることになる。図９に示す圧延方法は、この問題を解決するものである。
【０１２７】
図９は、応答性の高いインクリースベンディング装置と応答性の低いディクリースベンディング装置を有する場合の操作フローを示す図である。以下、当該図に基づいて説明する。
【０１２８】
図９に示す圧延方法では、ディクリースベンディング装置に設置したロードセルでディクリースベンディング力を、あるいは該装置につながる油圧配管内の油圧を常時測定し、この測定値に基づいてインクリースベンディング装置を制御する。すなわち、圧延前後は作業ロールベンディング力がロールバランス力ＦＢとなるように、圧延中は作業ロールベンディング力がＦＲとなるように、インクリースベンディング装置の出力を、ディクリースベンディング力またはディクリースベンディング装置の油圧に応じて制御する。なお、これ以外の制御は図６に示す圧延方法と同様である。
【０１２９】
図９に示す圧延方法で圧延することで、図１０に示すように、ディクリースベンディング装置の出力の変動をインクリースベンディング装置が補償して、作業ロールベンディング力を最適に、高応答な制御を実現することができる。
【０１３０】
また、圧延中のディクリースベンディング力の測定や、油圧測定によるフィードバック制御をしなくても、ディクリースベンディング装置の出力の変動を予め予測し、それを補償するインクリースベンディング装置の出力を設定することでも、同様の効果を得ることができる。
【実施例】
【０１３１】
次に、本発明を実施例でさらに説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性および効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
【０１３２】
（実施例１）
図４のロールシフト手段を有する、図１の本発明に係る圧延機で、板幅３８００ｍｍ、板厚２０ｍｍの鋼板を、板厚１６ｍｍに圧延した。この場合における、板クラウンの制御範囲を調査した。なお、この圧延機のロール幅は４７００ｍｍである。
【０１３３】
また、圧延条件は次のとおりである。なお、イニシャルクラウン量は、図４で示したｈである。
・圧延荷重：４４．５ＭＮ（４５４０ｔｆ）
・作業ロールベンディング力：±３．４ＭＮ（±３５０ｔｆ／チョック）
・イニシャルクラウン量：２ｍｍ
・相互移動量（カーブドロールシフト量）：２００ｍｍ
【０１３４】
板クラウンの制御範囲を調査した結果を図１６に示す。図１６には、比較のために、図１５に示した従来の圧延機で１．２〜２．０ＭＮ（１２０〜２００ｔｆ／チョック）の作業ロールベンディング力を負荷したときの、板クラウンの制御範囲を調査した結果を付記した。従来の圧延機での圧延条件は、作業ロールベンディング力の大きさ以外は、本発明に係る圧延機での圧延条件と同一である。また、従来の圧延機では、ロールシフトおよびカーブドロールシフトのいずれも行っていない。
【０１３５】
板クラウンの制御範囲は、作業ロールベンディング効果、カーブドロールシフト効果に分けて調査した。
【０１３６】
なお、図１６に示した本発明に係る圧延機の作業ロールベンディング効果において、無地で示す部分は、インクリースベンディング効果、斜線で示す部分は、ディクリースベンディング効果を示す。
【０１３７】
また、図１６には、圧延荷重を±９．８ＭＮの範囲で変化させたときの、板クラウンの制御範囲の調査結果も付記した。圧延時において、圧延荷重は±９．８ＭＮの範囲で変化し得る。したがって、作業ロールベンディング効果を評価する際、作業ロールベンディング効果が、圧延荷重を±９．８ＭＮの範囲で変化させたときの、板クラウンの制御範囲を超えるかどうかが判断基準の１つとなるからである。また、±９．８ＭＮの範囲で圧延荷重が変化しても板クラウンを制御できれば、金属板長手方向の板厚差が、従来の圧延機では得ることができない大きさである差厚鋼板を製造することができるからである。
【０１３８】
図１６から明らかなように、本発明に係る圧延機の作業ロールベンディング効果は、カーブドロールシフト効果と同等であることが確認できた。そして、本発明に係る作業ベンディング効果は、圧延荷重を±９．８ＭＮの範囲で変化させたときの、板クラウンの制御範囲を超えていることを確認できた。一方、従来の圧延機の作業ロールベンディング効果は、本発明と比べて、約１／９であることを併せて確認できた。
【０１３９】
実施例１の圧延条件において、本発明に係る圧延機は、約８５０μｍもの広範囲の板クラウン制御を、カーブドロールシフト効果で得ることができる。それに加え、作業ロールベンディング効果が、カーブドロールシフト効果と同等の約８００μｍという広範囲の板クラウン制御を圧延途中に追加することができる。したがって、本発明に係る圧延機は、カーブドロールシフト効果による板クラウン・形状制御に見合うだけの、圧延中のさまざまな外乱に容易に対応できることが確認できた。
【０１４０】
即ち、本発明に係る圧延機は、外乱の多い圧延環境においても、作業ロールベンディング力の追加負荷による板クラウンの広範囲の補償が可能である。したがって、カーブドロールシフトを行っても、圧延される金属板材の板クラウンや形状に関する品質を向上させることが容易であることが確認できた。
【０１４１】
一方、従来の圧延機のように、作業ロールベンディング効果による板クラウン制御範囲が約８０μｍと大変狭いことは、圧延中における外乱への対応が難しいことを意味する。したがって、外乱の多い圧延環境においては、従来の圧延機は、カーブドロールシフトを行うことは難しい。そして、その結果、従来の圧延機では、圧延される金属板材の板クラウンや形状に関する品質を向上させることが難しい。
【０１４２】
さらに、図１６から明らかなように、本発明に係る圧延機では、ディクリースベンヂィング効果が大きいことも確認できた。
【０１４３】
（実施例２）
図４のロールシフト手段を有する、図１の本発明に係る圧延機で、板幅２２００ｍｍ、板厚２０ｍｍの鋼板を、板厚１６ｍｍに圧延した。この場合における、板クラウンの制御範囲を調査した。なお、この圧延機のロール幅は４７００ｍｍである。
【０１４４】
圧延条件は次のとおりである。なお、イニシャルクラウン量は、図４で示したｈである。
・圧延荷重：２５．７ＭＮ（２６３０ｔｆ）
・作業ロールベンディング力：±３．４ＭＮ／チョック（±３５０ｔｆ／チョック）
・イニシャルクラウン量：２ｍｍ
・相互移動量（シフト量）：２００ｍｍ
【０１４５】
板クラウンの制御範囲を調査した結果を図１７に示す。図１７には、比較のために、図１５に示した従来の圧延機で１．２〜２．０ＭＮ（１２０〜２００ｔｆ／チョック）の作業ロールベンディング力を負荷したときの、板クラウンの制御範囲を調査した結果を付記した。従来の圧延機での圧延条件は、作業ロールベンディング力の大きさ以外は、本発明に係る圧延機での圧延条件と同一である。また、従来の圧延機では、ロールシフトおよびカーブドロールシフトのいずれも行っていない。
【０１４６】
また、図１７には、圧延荷重を±７．８ＭＮの範囲で変化させたときの、板クラウンの制御範囲の調査結果も付記した。圧延時において、圧延荷重は±７．８ＭＮの範囲で変化し得る。したがって、作業ロールベンディング効果を評価する際、作業ロールベンディング効果が、圧延荷重を±７．８ＭＮの範囲で変化させたときの、板クラウンの制御範囲を超えるかどうかが判断基準の１つとなるからである。また、±７．８ＭＮの範囲で圧延荷重が変化しても板クラウンを制御できれば、金属板長手方向の板厚差が、従来の圧延機では得ることができない大きさである差厚鋼板を製造することができるからである。
【０１４７】
図１７から明らかなように、本発明に係る圧延機の作業ロールベンディング効果は、カーブドロールシフト効果よりも高い。これは、実施例２では、実施例１と比べて、ロール幅に対して板幅が小さいので、カーブドロールシフト効果が低下するからである。そして、本発明に係る作業ベンディング効果は、圧延荷重を±７．８ＭＮの範囲で変化させたときの、板クラウンの制御範囲を超えていることを確認できた。一方、従来の圧延機の作業ロールベンディング効果は、本発明に係る圧延機の作業ロールベンディング効果よりも著しく小さいことを確認できた。
【０１４８】
また、本発明に係る圧延機において、実施例２のように、ロール幅に対して板幅が小さい場合には、図１６の斜線部に示すディクリースベンディング効果が、相対的に大きいことも併せて確認できた。
【産業上の利用可能性】
【０１４９】
本発明は、鋼板の圧延、特に大開度を必要とするリバース圧延機などに利用することができる。
【符号の説明】
【０１５０】
１−１ 上作業ロール
１−２ 下作業ロール
２−１ 上補強ロール
２−２ 下補強ロール
３−１ 上作業ロールチョック
３−２ 下作業ロールチョック
４−１ 上補強ロールチョック
４−２ 下補強ロールチョック
５−１ 入側プロジェクトブロック
５−２ 出側プロジェクトブロック
５−３ 入側下プロジェクトブロック
５−４ 出側下プロジェクトブロック
６−１ 入側上インクリースベンディング装置
６−２ 出側上インクリースベンディング装置
６−３ 入側下インクリースベンディング装置
６−４ 出側下インクリースベンディング装置
７−１ 入側上ディクリースベンディング装置
７−２ 出側上ディクリースベンディング装置
７−３ 入側下ディクリースベンディング装置
７−４ 出側下ディクリースベンディング装置
８−１ 入側補強ロールバランス装置
８−２ 出側補強ロールバランス装置
９ ハウジング
１０ 被圧延材
１１ 圧下装置
１２ ハウジングウィンドウ
２０ ラジアルベアリング
２１ スラストベアリング
３０ ロールシフト手段
３１ ロールシフト装置固定プレート
３２ シフト駆動外シリンダー
３３ シフト駆動内シリンダー
３４ シフト駆動プランジャ
３６ クランプ装置
３８ 回転駆動シリンダー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上作業ロールと下作業ロールとからなる上下一対の作業ロールと、これらをそれぞれ支持する上下一対の補強ロールを有する金属板材の圧延機であって、
前記上下作業ロールにそれぞれインクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーが、圧延機ハウジングの内側に突出したプロジェクトブロックに配備され、
前記下作業ロール胴部に負荷される圧延方向力が、前記プロジェクトブロックと下作業ロールチョックとの接触面によって支持され、
前記上作業ロール胴部に負荷される圧延方向力が、前記プロジェクトブロックの上方に位置する圧延機ハウジングウィンドウと上作業ロールチョックとの接触面によって支持され、
前記上作業ロールと前記下作業ロールそれぞれが、同一形状の凹凸状のイニシャルクラウンを、互いに点対称となるべく付与され、かつ、
前記上作業ロールチョックと、前記下作業ロールチョックを、前記上下一対の作業ロールの軸方向で互いに相反する方向に相対移動させるロールシフト手段を有することを特徴とする金属板材の圧延機。
【請求項２】
前記上作業ロールにインクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーと、前記下作業ロールにインクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーとが、前記プロジェクトブロック内において平面図上で異なる位置に配備されていることを特徴とする請求項１に記載の金属板材の圧延機。
【請求項３】
前記上作業ロールにディクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーが、前記上補強ロールの上補強ロールチョックに配備されていることを特徴とする請求項１または２に記載の金属板材の圧延機。
【請求項４】
前記下作業ロールにディクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーが、前記下補強ロールの下補強ロールチョックまたは前記プロジェクトブロックの下方に設置する第２のプロジェクトブロックに配備されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属板材の圧延機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の金属板材の圧延機を用いて行う金属板材の圧延方法であって、
圧延開始前に、前記上下一対の作業ロールを、作業ロールの軸方向で互いに相反する方向に相対移動させ、板クラウン・形状制御を行い、
圧延途中の圧延状態の変動による、板クラウン・形状制御の調整は、前記上下作業ロールそれぞれインクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーで行うことを特徴とする金属板材の圧延方法。
【請求項６】
請求項３または４に記載の金属板材の圧延機を用いて行う金属板材の圧延方法であって、
圧延開始前に、インクリースベンディング力とディクリースベンディング力の双方を作用させ、合力としてロールバランス力に相当するロールベンディング力を作業ロールチョックに作用させ、
その後、圧延開始時に、ディクリースベンディング力を前記所定の圧延中ディクリースベンディング力を保持する制御を継続しつつインクリースベンディング力を変化させ、合力として所定の圧延中作業ロールベンディング力が作業ロールチョックに作用する状態にし、
圧延中は、前記所定の圧延中作業ロールベンディング力を維持するように圧延を行い、
その後、圧延終了時に、インクリースベンディング力を変化させ、ディクリースベンディング力との合力としてロールバランス力に相当するロールベンディング力を作業ロールチョックに作用させ、この状態で金属板材の圧延を終了することを特徴とする金属板材の圧延方法。
【請求項７】
前記ディクリースベンディング力を発生する油圧シリンダー内あるいは該油圧シリンダーにつながる油圧配管内の油圧を測定し、その測定値に基づき、合力として作業ロールチョックに作用するロールベンディング力が所定の値になるように前記インクリースベンディング力を制御することを特徴とする請求項６に記載の金属板材の圧延方法。
【請求項１】
上作業ロールと下作業ロールとからなる上下一対の作業ロールと、これらをそれぞれ支持する上下一対の補強ロールを有する金属板材の圧延機であって、
前記上下作業ロールにそれぞれインクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーが、圧延機ハウジングの内側に突出したプロジェクトブロックに配備され、
前記下作業ロール胴部に負荷される圧延方向力が、前記プロジェクトブロックと下作業ロールチョックとの接触面によって支持され、
前記上作業ロール胴部に負荷される圧延方向力が、前記プロジェクトブロックの上方に位置する圧延機ハウジングウィンドウと上作業ロールチョックとの接触面によって支持され、
前記上作業ロールと前記下作業ロールそれぞれが、同一形状の凹凸状のイニシャルクラウンを、互いに点対称となるべく付与され、かつ、
前記上作業ロールチョックと、前記下作業ロールチョックを、前記上下一対の作業ロールの軸方向で互いに相反する方向に相対移動させるロールシフト手段を有することを特徴とする金属板材の圧延機。
【請求項２】
前記上作業ロールにインクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーと、前記下作業ロールにインクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーとが、前記プロジェクトブロック内において平面図上で異なる位置に配備されていることを特徴とする請求項１に記載の金属板材の圧延機。
【請求項３】
前記上作業ロールにディクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーが、前記上補強ロールの上補強ロールチョックに配備されていることを特徴とする請求項１または２に記載の金属板材の圧延機。
【請求項４】
前記下作業ロールにディクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーが、前記下補強ロールの下補強ロールチョックまたは前記プロジェクトブロックの下方に設置する第２のプロジェクトブロックに配備されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属板材の圧延機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の金属板材の圧延機を用いて行う金属板材の圧延方法であって、
圧延開始前に、前記上下一対の作業ロールを、作業ロールの軸方向で互いに相反する方向に相対移動させ、板クラウン・形状制御を行い、
圧延途中の圧延状態の変動による、板クラウン・形状制御の調整は、前記上下作業ロールそれぞれインクリースベンディング力を負荷する油圧シリンダーで行うことを特徴とする金属板材の圧延方法。
【請求項６】
請求項３または４に記載の金属板材の圧延機を用いて行う金属板材の圧延方法であって、
圧延開始前に、インクリースベンディング力とディクリースベンディング力の双方を作用させ、合力としてロールバランス力に相当するロールベンディング力を作業ロールチョックに作用させ、
その後、圧延開始時に、ディクリースベンディング力を前記所定の圧延中ディクリースベンディング力を保持する制御を継続しつつインクリースベンディング力を変化させ、合力として所定の圧延中作業ロールベンディング力が作業ロールチョックに作用する状態にし、
圧延中は、前記所定の圧延中作業ロールベンディング力を維持するように圧延を行い、
その後、圧延終了時に、インクリースベンディング力を変化させ、ディクリースベンディング力との合力としてロールバランス力に相当するロールベンディング力を作業ロールチョックに作用させ、この状態で金属板材の圧延を終了することを特徴とする金属板材の圧延方法。
【請求項７】
前記ディクリースベンディング力を発生する油圧シリンダー内あるいは該油圧シリンダーにつながる油圧配管内の油圧を測定し、その測定値に基づき、合力として作業ロールチョックに作用するロールベンディング力が所定の値になるように前記インクリースベンディング力を制御することを特徴とする請求項６に記載の金属板材の圧延方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４（ａ）】
【図４（ｂ）】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４（ａ）】
【図４（ｂ）】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−１５２８１９（Ｐ２０１２−１５２８１９Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６５５２（Ｐ２０１１−１６５５２）
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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