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、下作業ロール胴部に負荷される圧延方向力が、下クロスヘッドに配備された下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、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に配備された上クロスヘッドと上作業ロールチョックとの接触面によって支持され、上下作業ロールを、圧延する金属板材に対して平行な面内で相対的に交差させるペアクロス手段を配備する。
【解決手段】上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、下作業ロール胴部に負荷される圧延方向力が、下クロスヘッドに配備された下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、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に配備された上クロスヘッドと上作業ロールチョックとの接触面によって支持され、上下作業ロールを、圧延する金属板材に対して平行な面内で相対的に交差させるペアクロス手段を配備する。
【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、上作業ロールと下作業ロールを、圧延する金属板材に対して平行な面内で相対的に交差させて、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１４に示す構造である。図１４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１０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１０や図１４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１１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、例えば、図１２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、例えば、図１２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、例えば、図１３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１４に示すようにディクリースベンディング装置がない。（例えば、特許文献１、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１０、図１１、図１２、図１３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、ロールベンディング装置を備え、かつ、上作業ロールと下作業ロールを、圧延する金属板材に対して平行な面内で相対的に交差させるペアクロス機能を備える圧延機および圧延方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【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】特許第２６０７０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
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１０、図１１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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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、ペア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。
【００２１】
しかしながら、ペアクロス機能やロールシフト機能は、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。
【００２２】
一方、特許文献２および３に開示されている圧延機（図１２）の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。
【００２３】
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。
【００２４】
このため、この圧延機（図１２）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。
【００２５】
他方、特許文献２および４に開示されている圧延機は（図１３）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。
【００２６】
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。
【００２７】
また、特許文献３および５に開示される、上作業ロールと下作業ロールを相対的に交差させる角度に応じて、上下一対の作業ロールへのベンディング力を設定するペアクロス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。
【００２８】
圧延中は、上作業ロールと下作業ロールを、圧延する金属板材に対して平行な面内で相対的に交差させるペアクロスを行うことができない。したがって、一旦設定したクロス角度（ペアクロス量）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。
【００２９】
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。
【００３０】
特に、ペアクロスを行っている場合には、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。
【００３１】
例えば、ペアクロスでは、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、１６ＭＮ／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。
【００３２】
１６ＭＮ／チョック相当の板クラウン・形状制御効果を、ペアクロスで得ているとき、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。
【００３３】
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、ペアクロスは、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。
【００３４】
したがって、ペアクロスを行って圧延しているときに、ペアクロス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。
【００３５】
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、ペアクロスと、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・形状制御範囲の広い圧延機、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】
【００３６】
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、上作業ロールと下作業ロールを、圧延する金属板材に対して平行な面内で相対的に交差させるペアクロス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。
【００３７】
（ａ）上作業ロールチョックにかかる圧延方向力を、常にハウジングに配備された入側のクロスヘッド若しくは出側のクロスヘッド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。
【００３８】
（ｂ）下作業ロールチョックにかかる圧延方向力を、常にプロジェクトブロックに配備された入側のクロスヘッド若しくは出側のクロスヘッド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。
【００３９】
（ｃ）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。
【００４０】
（ｄ）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。
【００４１】
（ｅ）そして、この強力なベンディング装置により、ペアクロスを行って圧延しているときに、圧延途中で圧延状態が大きく変化しても、ペアクロス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、ペアクロス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。
【００４２】
また、これらの装置上の発明により、以下の圧延機操業方法が可能となることも見出した。
【００４３】
（ｆ）応答性の低いディクリースベンディング装置であっても、応答性の速いインクリースベンディング装置との協働により、高応答のベンディング力制御が可能となること。これにより、製品品質、圧延歩留が大きく改善される。
【００４４】
（ｇ）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、圧延中のロールたわ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の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一対の上下作業ロールと、これらをそれぞれ支持する一対の上下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、
前記上下作業ロールそれぞれを、圧延する金属板材に対して平行な面内で相対的に交差させるペアクロス手段が配備され、
前記ペアクロス手段が、上駆動クロスヘッド、上クロス減速機、下駆動クロスヘッド、下クロス減速機、上従動クロスヘッド、上クロス従動用油圧シリンダー、下従動クロスヘッド、下クロス従動用油圧シリンダーを有し、
下作業ロール胴部に負荷される圧延方向力が、前記下駆動クロスヘッドおよび前記下従動クロスヘッドに配備された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、
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に配備された前記上駆動クロスヘッドおよび前記上従動クロスヘッドと上作業ロールチョックとの接触面によって支持されることを特徴とする金属板材の圧延機。
【００４７】
（２）上作業ロールと下作業ロールとからなる一対の上下作業ロールと、これらをそれぞれ支持する一対の上下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、
前記上下作業ロールそれぞれを、圧延する金属板材に対して平行な面内で相対的に交差させるペアクロス手段が配備され、
前記ペアクロス手段が、上駆動クロスヘッド、上クロス減速機、下駆動クロスヘッド、下クロス減速機、上クロス従動用油圧シリンダー、下クロス従動用油圧シリンダーを有し、
下作業ロール胴部に負荷される圧延方向力が、前記下駆動クロスヘッドに配備された前記プロジェクトブロックおよび下クロス従動用油圧シリンダーと下作業ロールチョックとの接触面によって支持され、
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に配備された前記上駆動クロスヘッドおよび前記クロス従動用油圧シリンダーとの接触面によって支持されることを特徴とする金属板材の圧延機。
【００４８】
（３）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上記（１）または(２)に記載の金属板材の圧延機。
【００４９】
（４）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上記（１）〜（３）のいずれかに記載の金属板材の圧延機。
【００５０】
（５）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上記（１）〜（４）のいずれかに記載の金属板材の圧延機。
【００５１】
（６）上記（１）〜（５）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、前記上作業ロールと前記下作業ロールを、圧延する金属板材に対して平行な面内で相対的に交差させて板クラウン・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に、インクリースベンディング力およびディクリースベンディング力の少なくともいずれか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。
【００５２】
（７）上記（４）または（５）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。
【００５３】
（８）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（７）に記載の金属板材の圧延方法。
【発明の効果】
【００５４】
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９に配備された上クロスヘッド２１−１、２１−２若しくは上クロス従動用油圧シリンダー２３−１との接触面によって支持する構造である。また、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に配備する。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。
【００５５】
また、この強力なロールベンディング力により、上作業ロールと下作業ロールを、圧延する金属板材に対して平行な面内で相対的に交差させるペアクロスで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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
また、本発明に係る圧延機を用いた圧延方法は、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して、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。
【００５９】
そして、本発明に係る圧延機を用いた圧延方法は、ペアクロスで板クラウン・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】
【００６０】
【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】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５】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６】図５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７】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８】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９】図８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１０】従来技術に係る圧延機の構造を示す側面図である。
【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】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１６】狭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】本発明に係る圧延機において、上従動クロスヘッドおよび下従動クロスヘッドを省略した実施形態の一例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
以下、図１〜１７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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
この点については、図１３に示す従来型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１３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。
【００６５】
図１３に示す従来の圧延機は、大きなロール開度をとることができない。したがって、図１３に示す従来の圧延機は、薄板用の圧延機として使用される。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。
【００６６】
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。
【００６７】
本発明に係る圧延機は上記問題点を解決する。図１は、本発明に係る圧延機の構造を一例を示す側面図である。図１のＡ−Ａ線より上は、作業者側から見た図であり、Ａ−Ａ線より下は駆動側から見た図である。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１３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。また、入側プロジェクトブロック５−１は、入側の下従動クロスヘッド２２−１に配備され一体化されている。同様に、出側プロジェクトブロック５−２は、出側の下駆動クロスヘッド２２−２に配備され一体化されている。さらに、入側の上従動クロスヘッド２１−１および出側の上駆動クロスヘッド２１−２は、ハウジング９に配備されている。そして、上作業ロールチョック３−１が、出側プロジェクトブロック５−２に接触し、圧延方向力を支えるのではなく、上作業ロールチョック３−１が、ハウジング９に配備された入側の上クロスヘッド２１−１および出側の上クロスヘッド２１−２に接触し、圧延方向力を支えるようにした。
【００６８】
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、入側プロジェクトブロック５−１および出側プロジェクトブロック５−２より上方のハウジング９に配備された入側の上従動クロスヘッド２１−１および出側の上駆動クロスヘッド２１−２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。
【００６９】
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９に配備された入側の上従動クロスヘッド２１−１および出側の上駆動クロスヘッド２１−２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。
【００７０】
図１３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、図１のように、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９のプロジェクトブロック５−２の上方に配備された入側の上従動クロスヘッド２１−１および出側の上駆動クロスヘッド２１−２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。
【００７１】
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。
【００７２】
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、出側の下駆動クロスヘッド２２−２に配備される出側プロジェクトブロック５−２および入側の下従動クロスヘッド２２−１に配備される入側プロジェクトブロック５−１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の入側プロジェクトブロック５−１および出側プロジェクトブロック５−２に挟み込まれる部分の高さを大きくしている。
【００７３】
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。
【００７４】
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、ペアクロス手段は省略してある。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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、ペアクロス手段は省略してある。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
図１０、図１１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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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１０、図１１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。
【００８４】
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９に配備された入側の上クロスヘッド２１−１若しくは出側の上クロスヘッド２１−２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。
【００８５】
また、本発明に係る圧延機は、下作業ロール１−２の胴部に負荷される圧延方向力を、下作業ロールチョック３−２と、出側の下駆動クロスヘッド２２−２に配備された出側プロジェクトブロック５−２および入側の下従動クロスヘッド２２−１に配備された入側プロジェクトブロック５−１との接触面によって支持する構造とすることで、さらに大きなロール開度をとることができる。また、さらに強力なロールベンディング力も付与できる。
【００８６】
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、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。
【００８７】
前述したように、本発明に係る圧延機は、上作業ロールと下作業ロールを、圧延する金属板材に対して平行な面内で相対的に交差させるペアクロス手段を備える。このペアクロス手段の構造について、図１を用いて、さらに詳しく説明する。
【００８８】
図１においては、上作業ロール１−１、下作業ロール１−２、上補強ロール２−１、および、下補強ロール２−２それぞれ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。
【００８９】
ペアクロス手段２０は、入側の上従動クロスヘッド２１−１、出側の上駆動クロスヘッド２１−２、入側の下従動クロスヘッド２２−２、出側の下駆動クロスヘッド２２−１、上クロス従動用油圧シリンダー２３−１、下クロス従動用油圧シリンダー２３−２、上クロス減速機２４−２、下クロス減速機２４−１、上クロス駆動モータ２５−１、下クロス駆動モータ２５−２を有する。
【００９０】
入側の上従動クロスヘッド２１−１、出側の上駆動クロスヘッド２１−２は、ハウジング９に配備される。入側の下従動クロスヘッド２２−１は入側プロジェクトブロック５−１に、出側の下駆動クロスヘッド２２−２は出側プロジェクトブロック５−２を包含することが一般的である。
【００９１】
上作業ロールチョック３−１と上補強ロールチョック４−１は、入側の上従動クロスヘッド２１−１、出側の上駆動クロスヘッド２１−２に接触支持される。そして、入側の上従動クロスヘッド２１−１は、上クロス従動用シリンダー２３−１に連結される。出側の上駆動クロスヘッド２１−２は、上クロス減速機２４−１に連結される。
【００９２】
同様に、下作業ロールチョック３−２と下補強ロールチョック４−２は、入側の下従動クロスヘッド２２−１、下クロス従動用油圧シリンダー２３−２に連結される。そして、出側の下駆動クロスヘッド２２−２は、下クロス減速機２４−２に連結される。
【００９３】
即ち、図１に示すように、上クロス従動用油圧シリンダー２３−１および下クロス従動用油圧シリンダー２３−２は入側に配置され、上クロス減速機２４−１および下クロス減速機２４−２は出側に配置される。
【００９４】
上クロス減速機２４−１には、上クロス駆動軸２６−１を介して、上クロス駆動モータ２５−１が連結される。下クロス減速機２４−２には、下クロス駆動軸２６−２を介して、下クロス駆動モータ２５−２が連結される。なお、図１は、前述したように、Ａ−Ａ線より上は作業者側から、Ａ−Ａ線より下は駆動側から見た図であるため、上クロス駆動軸２６−１および下クロス駆動軸２６−２は重なって示されている。上クロス駆動モータ２５−１および下クロス駆動モータ２５−２も同様である。
【００９５】
そして、上クロス駆動モータ２５−１、下クロス駆動モータ２５−２を動作させて、出側の上駆動クロスヘッド２１−２と出側の下駆動クロスヘッド２２−２により、これから圧延する金属板材に対して平行な面内で相対的に交差させる。
【００９６】
このとき、出側の上駆動クロスヘッド２１−２の動作に従動して、上クロス従動用油圧シリンダー２３−１は、入側の上従動クロスヘッド２１−１を介し、上作業ロールチョック３−１および上補強ロールチョック４−１を押圧動作する。そして、上作業ロールチョック３−１が、ハウジング９に配備された出側の上駆動クロスヘッド２１−２に接触し、圧延方向力を支える。なお、リバース圧延のときには、上作業ロールチョック３−１は、ハウジング９に配備された入側の上従動クロスヘッド２１−１に接触し、圧延方向力を支える。
【００９７】
同様に、出側の下駆動クロスヘッド２２−２の動作に従動して、下クロス従動用油圧シリンダー２３−２は、入側の下従動クロスヘッド２２−１を介し、下作業ロールチョック３−２および下補強ロールチョック４−２を押圧動作する。そして、下作業ロールチョック３−２が、入側の下従動クロスヘッド２２−１に配備された入側プロジェクトブロック５−１に接触し、圧延方向力を支える。同様に、下補強ロールチョック４−２が、入側の下従動クロスヘッド２２−１に接触し、圧延方向力を支える。なお、リバース圧延のときには、下作業ロールチョック３−２は、出側の下駆動クロスヘッド２２−２に配備された出側プロジェクトブロック５−２に接触し、圧延方向力を支える。同様に、リバース圧延のときには、下作業ロールチョック３−２は、入側の下駆動クロスヘッド２２−１に配備された入側プロジェクトブロック５−１に接触し、圧延方向力を支える。
【００９８】
図１７に示すように、入側の上従動クロスヘッド２１−１および出側の上駆動クロスヘッド２１−２のうち、上クロス従動用油圧シリンダー２３−１が配備されている方の、入側の上従動クロスヘッド２１−１については、入側の上従動クロスヘッド２１−１を省略し、上クロス従動用油圧シリンダー２３−１が、直接、上作業ロールチョック３−１および上補強ロールチョック４−１を押圧動作してもよい。この場合、上作業ロールチョック３−１は、上クロス従動用油圧シリンダー２３−１に接触し、圧延方向力を支える。
【００９９】
同様に、図１７に示したように、入側の下従動クロスヘッド２２−１および出側の下駆動クロスヘッド２２−２のうち、下クロス従動用油圧シリンダー２３−２が配備されている方の、入側の下従動クロスヘッド２２−１については、入側の下従動クロスヘッド２２−１を省略し、下クロス従動用油圧シリンダー２３−２が、直接、下作業ロールチョック３−２および下補強ロールチョック４−２を押圧動作してもよい。この場合、下作業ロールチョック３−２は、下クロス従動用油圧シリンダー２３−２に接触し、圧延方向力を支える。
【０１００】
また、図１においては、上作業ロール１−１および上補強ロール２−１と下作業ロール１−２および下補強ロール２−２とが、圧延機の駆動側と作業側のいずれかで水平面内を移動する、いわゆる片クロス圧延機の実施形態を示した。例えば、作業側で上作業ロール１−１および上補強ロール２−１のみを移動させ、駆動側では下作業ロール１−２および下補強ロール２−２のみを移動させる片クロス圧延機である。しかし、片クロス圧延機に限られず、両クロス圧延機でもよい。
【０１０１】
これにより、上作業ロール１−１と下作業ロール１−２が、これから圧延する金属板材に対して平行な面内で相対的に交差され、ペアクロスを行うことができる。ペアクロスによる板クラウン・形状制御は、上作業ロール１−１と下作業ロール１−２の交差角を設定することにより、その制御量が決定される。交差角の設定は、圧延途中にはできないため、圧延開始前に行う。
【０１０２】
上作業ロール水平力検出ロードセル２７−１、下作業ロール水平力検出ロードセル２７−２の出力値により板曲がりの修正を行うことができる。上作業ロール水平力検出ロードセル２７−２は、上作業ロールチョック３−１の出側側面に接しつつ出側の上クロスヘッド２１−２に内臓される。下作業ロール水平力検出ロードセル２７−２は、下作業ロールチョック３−２の出側側面に接しつつ出側の下駆動クロスヘッド２２−２に内臓される。作業側と駆動側の圧延方向力が異なる場合は、これらのロードセル２７−１、２７−２が、板の曲がりを検出している。よって、これらのロードセルの検出値に基づいて、例えば、作業側と駆動側の圧下量の補正することによって、板の曲がりを修正できる。
【０１０３】
図４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１に示したペアクロス手段は、図４に示した圧延機にも同様に備えられている。図４中に、ペアクロス手段は示されているが、ペアクロス手段に関する説明は、図１に示した圧延機の場合と同じであるので、ここでは省略する。なお、図４のＡ−Ａ線より上は、作業者側から見た図であり、Ａ−Ａ線より下は駆動側から見た図である。
【０１０４】
図４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４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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。したがって、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。
【０１０７】
これに対し、図４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。
【０１０８】
次に、本発明に係る圧延方法について説明する。図１、図４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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
図５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。
【０１１９】
また、図６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６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５、６に基づいて説明する。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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咬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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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、圧延機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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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れば良い。
【０１３１】
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。
【０１３２】
図５、６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。
【０１３３】
さらに、圧延中に種々の要因（外乱）により圧延方向力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。
【０１３４】
また、本発明に係る圧延機は、前述したように、ペアクロスにより、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。
【０１３５】
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ペアクロスの設定により、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。
【０１３６】
図７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６と同様に、図５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５、６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。
【０１３７】
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８に示す圧延方法は、この問題を解決するものである。
【０１３８】
図８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。
【０１３９】
図８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はた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５に示す圧延方法と同様である。
【０１４０】
図８に示す圧延方法で圧延することで、図９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。
【０１４１】
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】
【０１４２】
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。
【０１４３】
（実施例１）
ペアクロス手段を有する図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。
【０１４４】
また、圧延条件は次のとおりである。
・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）
・ペアクロス角度：０．７°
【０１４５】
板クラウンの制御範囲を調査した結果を図１５に示す。図１５には、比較のために、図１４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、ペアクロスを行っていない。
【０１４６】
板クラウンの制御範囲は、作業ロールベンディング効果、ペアクロス効果に分けて調査した。
【０１４７】
なお、図１５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。
【０１４８】
また、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か判断基準の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の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。
【０１４９】
図１５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、ペアクロス効果に匹敵す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。
【０１５０】
実施例１の圧延条件において、本発明に係る圧延機は、約９５０μｍもの広範囲の板クラウン制御を、ペアクロス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、ペアクロス効果と同等の約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、ペアクロス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。
【０１５１】
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、ペアクロスを行っても、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。
【０１５２】
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、ペアクロス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。
【０１５３】
さらに、図１５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。
【０１５４】
（実施例２）
ペアクロス手段を有する図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。
【０１５５】
圧延条件は次のとおりである。
・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）
・ペアクロス角度：０．７°
【０１５６】
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１４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、ペアクロスを行っていない。
【０１５７】
また、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か判断基準の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の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。
【０１５８】
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、ペアクロス効果よりも高い。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、ペアクロス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。
【０１５９】
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１５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】
【０１６０】
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】
【０１６１】
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（金属板材）
１１ 圧下装置
１２ ハウジングウィンドウ
２０ ペアクロス手段
２１−１ 入側の上従動クロスヘッド
２１−２ 出側の上駆動クロスヘッド
２２−１ 入側の下従動クロスヘッド
２２−２ 出側の下駆動クロスヘッド
２３−１ 上クロス従動用油圧シリンダー
２３−２ 下クロス従動用油圧シリンダー
２４−１ 上クロス減速機
２４−２ 下クロス減速機
２５−１ 上クロス駆動モータ
２５−２ 上クロス駆動モータ
２６−１ 上クロス駆動軸
２６−２ 下クロス駆動軸
２７−１ 上作業ロール水平力検出ロードセル
２７−２ 下作業ロール水平力検出ロードセル
【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、上作業ロールと下作業ロールを、圧延する金属板材に対して平行な面内で相対的に交差させて、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１４に示す構造である。図１４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１０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１０や図１４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１１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、例えば、図１２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、例えば、図１２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、例えば、図１３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１４に示すようにディクリースベンディング装置がない。（例えば、特許文献１、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１０、図１１、図１２、図１３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、ロールベンディング装置を備え、かつ、上作業ロールと下作業ロールを、圧延する金属板材に対して平行な面内で相対的に交差させるペアクロス機能を備える圧延機および圧延方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【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】特許第２６０７０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
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１０、図１１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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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、ペア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。
【００２１】
しかしながら、ペアクロス機能やロールシフト機能は、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。
【００２２】
一方、特許文献２および３に開示されている圧延機（図１２）の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。
【００２３】
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。
【００２４】
このため、この圧延機（図１２）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。
【００２５】
他方、特許文献２および４に開示されている圧延機は（図１３）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。
【００２６】
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。
【００２７】
また、特許文献３および５に開示される、上作業ロールと下作業ロールを相対的に交差させる角度に応じて、上下一対の作業ロールへのベンディング力を設定するペアクロス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。
【００２８】
圧延中は、上作業ロールと下作業ロールを、圧延する金属板材に対して平行な面内で相対的に交差させるペアクロスを行うことができない。したがって、一旦設定したクロス角度（ペアクロス量）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。
【００２９】
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。
【００３０】
特に、ペアクロスを行っている場合には、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。
【００３１】
例えば、ペアクロスでは、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、１６ＭＮ／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。
【００３２】
１６ＭＮ／チョック相当の板クラウン・形状制御効果を、ペアクロスで得ているとき、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。
【００３３】
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、ペアクロスは、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。
【００３４】
したがって、ペアクロスを行って圧延しているときに、ペアクロス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。
【００３５】
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、ペアクロスと、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・形状制御範囲の広い圧延機、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】
【００３６】
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、上作業ロールと下作業ロールを、圧延する金属板材に対して平行な面内で相対的に交差させるペアクロス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。
【００３７】
（ａ）上作業ロールチョックにかかる圧延方向力を、常にハウジングに配備された入側のクロスヘッド若しくは出側のクロスヘッド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。
【００３８】
（ｂ）下作業ロールチョックにかかる圧延方向力を、常にプロジェクトブロックに配備された入側のクロスヘッド若しくは出側のクロスヘッド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。
【００３９】
（ｃ）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。
【００４０】
（ｄ）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。
【００４１】
（ｅ）そして、この強力なベンディング装置により、ペアクロスを行って圧延しているときに、圧延途中で圧延状態が大きく変化しても、ペアクロス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、ペアクロス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。
【００４２】
また、これらの装置上の発明により、以下の圧延機操業方法が可能となることも見出した。
【００４３】
（ｆ）応答性の低いディクリースベンディング装置であっても、応答性の速いインクリースベンディング装置との協働により、高応答のベンディング力制御が可能となること。これにより、製品品質、圧延歩留が大きく改善される。
【００４４】
（ｇ）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、圧延中のロールたわ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の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一対の上下作業ロールと、これらをそれぞれ支持する一対の上下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、
前記上下作業ロールそれぞれを、圧延する金属板材に対して平行な面内で相対的に交差させるペアクロス手段が配備され、
前記ペアクロス手段が、上駆動クロスヘッド、上クロス減速機、下駆動クロスヘッド、下クロス減速機、上従動クロスヘッド、上クロス従動用油圧シリンダー、下従動クロスヘッド、下クロス従動用油圧シリンダーを有し、
下作業ロール胴部に負荷される圧延方向力が、前記下駆動クロスヘッドおよび前記下従動クロスヘッドに配備された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、
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に配備された前記上駆動クロスヘッドおよび前記上従動クロスヘッドと上作業ロールチョックとの接触面によって支持されることを特徴とする金属板材の圧延機。
【００４７】
（２）上作業ロールと下作業ロールとからなる一対の上下作業ロールと、これらをそれぞれ支持する一対の上下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、
前記上下作業ロールそれぞれを、圧延する金属板材に対して平行な面内で相対的に交差させるペアクロス手段が配備され、
前記ペアクロス手段が、上駆動クロスヘッド、上クロス減速機、下駆動クロスヘッド、下クロス減速機、上クロス従動用油圧シリンダー、下クロス従動用油圧シリンダーを有し、
下作業ロール胴部に負荷される圧延方向力が、前記下駆動クロスヘッドに配備された前記プロジェクトブロックおよび下クロス従動用油圧シリンダーと下作業ロールチョックとの接触面によって支持され、
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に配備された前記上駆動クロスヘッドおよび前記クロス従動用油圧シリンダーとの接触面によって支持されることを特徴とする金属板材の圧延機。
【００４８】
（３）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上記（１）または(２)に記載の金属板材の圧延機。
【００４９】
（４）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上記（１）〜（３）のいずれかに記載の金属板材の圧延機。
【００５０】
（５）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上記（１）〜（４）のいずれかに記載の金属板材の圧延機。
【００５１】
（６）上記（１）〜（５）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、前記上作業ロールと前記下作業ロールを、圧延する金属板材に対して平行な面内で相対的に交差させて板クラウン・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に、インクリースベンディング力およびディクリースベンディング力の少なくともいずれか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。
【００５２】
（７）上記（４）または（５）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。
【００５３】
（８）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（７）に記載の金属板材の圧延方法。
【発明の効果】
【００５４】
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９に配備された上クロスヘッド２１−１、２１−２若しくは上クロス従動用油圧シリンダー２３−１との接触面によって支持する構造である。また、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に配備する。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。
【００５５】
また、この強力なロールベンディング力により、上作業ロールと下作業ロールを、圧延する金属板材に対して平行な面内で相対的に交差させるペアクロスで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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
また、本発明に係る圧延機を用いた圧延方法は、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して、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。
【００５９】
そして、本発明に係る圧延機を用いた圧延方法は、ペアクロスで板クラウン・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】
【００６０】
【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】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５】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６】図５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７】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８】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９】図８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１０】従来技術に係る圧延機の構造を示す側面図である。
【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】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１６】狭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】本発明に係る圧延機において、上従動クロスヘッドおよび下従動クロスヘッドを省略した実施形態の一例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
以下、図１〜１７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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
この点については、図１３に示す従来型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１３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。
【００６５】
図１３に示す従来の圧延機は、大きなロール開度をとることができない。したがって、図１３に示す従来の圧延機は、薄板用の圧延機として使用される。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。
【００６６】
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。
【００６７】
本発明に係る圧延機は上記問題点を解決する。図１は、本発明に係る圧延機の構造を一例を示す側面図である。図１のＡ−Ａ線より上は、作業者側から見た図であり、Ａ−Ａ線より下は駆動側から見た図である。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１３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。また、入側プロジェクトブロック５−１は、入側の下従動クロスヘッド２２−１に配備され一体化されている。同様に、出側プロジェクトブロック５−２は、出側の下駆動クロスヘッド２２−２に配備され一体化されている。さらに、入側の上従動クロスヘッド２１−１および出側の上駆動クロスヘッド２１−２は、ハウジング９に配備されている。そして、上作業ロールチョック３−１が、出側プロジェクトブロック５−２に接触し、圧延方向力を支えるのではなく、上作業ロールチョック３−１が、ハウジング９に配備された入側の上クロスヘッド２１−１および出側の上クロスヘッド２１−２に接触し、圧延方向力を支えるようにした。
【００６８】
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、入側プロジェクトブロック５−１および出側プロジェクトブロック５−２より上方のハウジング９に配備された入側の上従動クロスヘッド２１−１および出側の上駆動クロスヘッド２１−２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。
【００６９】
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９に配備された入側の上従動クロスヘッド２１−１および出側の上駆動クロスヘッド２１−２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。
【００７０】
図１３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、図１のように、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９のプロジェクトブロック５−２の上方に配備された入側の上従動クロスヘッド２１−１および出側の上駆動クロスヘッド２１−２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。
【００７１】
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。
【００７２】
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、出側の下駆動クロスヘッド２２−２に配備される出側プロジェクトブロック５−２および入側の下従動クロスヘッド２２−１に配備される入側プロジェクトブロック５−１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の入側プロジェクトブロック５−１および出側プロジェクトブロック５−２に挟み込まれる部分の高さを大きくしている。
【００７３】
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。
【００７４】
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、ペアクロス手段は省略してある。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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、ペアクロス手段は省略してある。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
図１０、図１１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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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１０、図１１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。
【００８４】
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９に配備された入側の上クロスヘッド２１−１若しくは出側の上クロスヘッド２１−２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。
【００８５】
また、本発明に係る圧延機は、下作業ロール１−２の胴部に負荷される圧延方向力を、下作業ロールチョック３−２と、出側の下駆動クロスヘッド２２−２に配備された出側プロジェクトブロック５−２および入側の下従動クロスヘッド２２−１に配備された入側プロジェクトブロック５−１との接触面によって支持する構造とすることで、さらに大きなロール開度をとることができる。また、さらに強力なロールベンディング力も付与できる。
【００８６】
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、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。
【００８７】
前述したように、本発明に係る圧延機は、上作業ロールと下作業ロールを、圧延する金属板材に対して平行な面内で相対的に交差させるペアクロス手段を備える。このペアクロス手段の構造について、図１を用いて、さらに詳しく説明する。
【００８８】
図１においては、上作業ロール１−１、下作業ロール１−２、上補強ロール２−１、および、下補強ロール２−２それぞれ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。
【００８９】
ペアクロス手段２０は、入側の上従動クロスヘッド２１−１、出側の上駆動クロスヘッド２１−２、入側の下従動クロスヘッド２２−２、出側の下駆動クロスヘッド２２−１、上クロス従動用油圧シリンダー２３−１、下クロス従動用油圧シリンダー２３−２、上クロス減速機２４−２、下クロス減速機２４−１、上クロス駆動モータ２５−１、下クロス駆動モータ２５−２を有する。
【００９０】
入側の上従動クロスヘッド２１−１、出側の上駆動クロスヘッド２１−２は、ハウジング９に配備される。入側の下従動クロスヘッド２２−１は入側プロジェクトブロック５−１に、出側の下駆動クロスヘッド２２−２は出側プロジェクトブロック５−２を包含することが一般的である。
【００９１】
上作業ロールチョック３−１と上補強ロールチョック４−１は、入側の上従動クロスヘッド２１−１、出側の上駆動クロスヘッド２１−２に接触支持される。そして、入側の上従動クロスヘッド２１−１は、上クロス従動用シリンダー２３−１に連結される。出側の上駆動クロスヘッド２１−２は、上クロス減速機２４−１に連結される。
【００９２】
同様に、下作業ロールチョック３−２と下補強ロールチョック４−２は、入側の下従動クロスヘッド２２−１、下クロス従動用油圧シリンダー２３−２に連結される。そして、出側の下駆動クロスヘッド２２−２は、下クロス減速機２４−２に連結される。
【００９３】
即ち、図１に示すように、上クロス従動用油圧シリンダー２３−１および下クロス従動用油圧シリンダー２３−２は入側に配置され、上クロス減速機２４−１および下クロス減速機２４−２は出側に配置される。
【００９４】
上クロス減速機２４−１には、上クロス駆動軸２６−１を介して、上クロス駆動モータ２５−１が連結される。下クロス減速機２４−２には、下クロス駆動軸２６−２を介して、下クロス駆動モータ２５−２が連結される。なお、図１は、前述したように、Ａ−Ａ線より上は作業者側から、Ａ−Ａ線より下は駆動側から見た図であるため、上クロス駆動軸２６−１および下クロス駆動軸２６−２は重なって示されている。上クロス駆動モータ２５−１および下クロス駆動モータ２５−２も同様である。
【００９５】
そして、上クロス駆動モータ２５−１、下クロス駆動モータ２５−２を動作させて、出側の上駆動クロスヘッド２１−２と出側の下駆動クロスヘッド２２−２により、これから圧延する金属板材に対して平行な面内で相対的に交差させる。
【００９６】
このとき、出側の上駆動クロスヘッド２１−２の動作に従動して、上クロス従動用油圧シリンダー２３−１は、入側の上従動クロスヘッド２１−１を介し、上作業ロールチョック３−１および上補強ロールチョック４−１を押圧動作する。そして、上作業ロールチョック３−１が、ハウジング９に配備された出側の上駆動クロスヘッド２１−２に接触し、圧延方向力を支える。なお、リバース圧延のときには、上作業ロールチョック３−１は、ハウジング９に配備された入側の上従動クロスヘッド２１−１に接触し、圧延方向力を支える。
【００９７】
同様に、出側の下駆動クロスヘッド２２−２の動作に従動して、下クロス従動用油圧シリンダー２３−２は、入側の下従動クロスヘッド２２−１を介し、下作業ロールチョック３−２および下補強ロールチョック４−２を押圧動作する。そして、下作業ロールチョック３−２が、入側の下従動クロスヘッド２２−１に配備された入側プロジェクトブロック５−１に接触し、圧延方向力を支える。同様に、下補強ロールチョック４−２が、入側の下従動クロスヘッド２２−１に接触し、圧延方向力を支える。なお、リバース圧延のときには、下作業ロールチョック３−２は、出側の下駆動クロスヘッド２２−２に配備された出側プロジェクトブロック５−２に接触し、圧延方向力を支える。同様に、リバース圧延のときには、下作業ロールチョック３−２は、入側の下駆動クロスヘッド２２−１に配備された入側プロジェクトブロック５−１に接触し、圧延方向力を支える。
【００９８】
図１７に示すように、入側の上従動クロスヘッド２１−１および出側の上駆動クロスヘッド２１−２のうち、上クロス従動用油圧シリンダー２３−１が配備されている方の、入側の上従動クロスヘッド２１−１については、入側の上従動クロスヘッド２１−１を省略し、上クロス従動用油圧シリンダー２３−１が、直接、上作業ロールチョック３−１および上補強ロールチョック４−１を押圧動作してもよい。この場合、上作業ロールチョック３−１は、上クロス従動用油圧シリンダー２３−１に接触し、圧延方向力を支える。
【００９９】
同様に、図１７に示したように、入側の下従動クロスヘッド２２−１および出側の下駆動クロスヘッド２２−２のうち、下クロス従動用油圧シリンダー２３−２が配備されている方の、入側の下従動クロスヘッド２２−１については、入側の下従動クロスヘッド２２−１を省略し、下クロス従動用油圧シリンダー２３−２が、直接、下作業ロールチョック３−２および下補強ロールチョック４−２を押圧動作してもよい。この場合、下作業ロールチョック３−２は、下クロス従動用油圧シリンダー２３−２に接触し、圧延方向力を支える。
【０１００】
また、図１においては、上作業ロール１−１および上補強ロール２−１と下作業ロール１−２および下補強ロール２−２とが、圧延機の駆動側と作業側のいずれかで水平面内を移動する、いわゆる片クロス圧延機の実施形態を示した。例えば、作業側で上作業ロール１−１および上補強ロール２−１のみを移動させ、駆動側では下作業ロール１−２および下補強ロール２−２のみを移動させる片クロス圧延機である。しかし、片クロス圧延機に限られず、両クロス圧延機でもよい。
【０１０１】
これにより、上作業ロール１−１と下作業ロール１−２が、これから圧延する金属板材に対して平行な面内で相対的に交差され、ペアクロスを行うことができる。ペアクロスによる板クラウン・形状制御は、上作業ロール１−１と下作業ロール１−２の交差角を設定することにより、その制御量が決定される。交差角の設定は、圧延途中にはできないため、圧延開始前に行う。
【０１０２】
上作業ロール水平力検出ロードセル２７−１、下作業ロール水平力検出ロードセル２７−２の出力値により板曲がりの修正を行うことができる。上作業ロール水平力検出ロードセル２７−２は、上作業ロールチョック３−１の出側側面に接しつつ出側の上クロスヘッド２１−２に内臓される。下作業ロール水平力検出ロードセル２７−２は、下作業ロールチョック３−２の出側側面に接しつつ出側の下駆動クロスヘッド２２−２に内臓される。作業側と駆動側の圧延方向力が異なる場合は、これらのロードセル２７−１、２７−２が、板の曲がりを検出している。よって、これらのロードセルの検出値に基づいて、例えば、作業側と駆動側の圧下量の補正することによって、板の曲がりを修正できる。
【０１０３】
図４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１に示したペアクロス手段は、図４に示した圧延機にも同様に備えられている。図４中に、ペアクロス手段は示されているが、ペアクロス手段に関する説明は、図１に示した圧延機の場合と同じであるので、ここでは省略する。なお、図４のＡ−Ａ線より上は、作業者側から見た図であり、Ａ−Ａ線より下は駆動側から見た図である。
【０１０４】
図４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４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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。したがって、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。
【０１０７】
これに対し、図４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。
【０１０８】
次に、本発明に係る圧延方法について説明する。図１、図４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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
図５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。
【０１１９】
また、図６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６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５、６に基づいて説明する。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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咬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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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、圧延機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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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れば良い。
【０１３１】
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。
【０１３２】
図５、６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。
【０１３３】
さらに、圧延中に種々の要因（外乱）により圧延方向力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。
【０１３４】
また、本発明に係る圧延機は、前述したように、ペアクロスにより、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。
【０１３５】
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ペアクロスの設定により、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。
【０１３６】
図７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６と同様に、図５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５、６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。
【０１３７】
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８に示す圧延方法は、この問題を解決するものである。
【０１３８】
図８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。
【０１３９】
図８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はた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５に示す圧延方法と同様である。
【０１４０】
図８に示す圧延方法で圧延することで、図９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。
【０１４１】
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】
【０１４２】
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。
【０１４３】
（実施例１）
ペアクロス手段を有する図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。
【０１４４】
また、圧延条件は次のとおりである。
・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）
・ペアクロス角度：０．７°
【０１４５】
板クラウンの制御範囲を調査した結果を図１５に示す。図１５には、比較のために、図１４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、ペアクロスを行っていない。
【０１４６】
板クラウンの制御範囲は、作業ロールベンディング効果、ペアクロス効果に分けて調査した。
【０１４７】
なお、図１５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。
【０１４８】
また、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か判断基準の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の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。
【０１４９】
図１５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、ペアクロス効果に匹敵す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。
【０１５０】
実施例１の圧延条件において、本発明に係る圧延機は、約９５０μｍもの広範囲の板クラウン制御を、ペアクロス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、ペアクロス効果と同等の約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、ペアクロス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。
【０１５１】
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、ペアクロスを行っても、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。
【０１５２】
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、ペアクロス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。
【０１５３】
さらに、図１５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。
【０１５４】
（実施例２）
ペアクロス手段を有する図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。
【０１５５】
圧延条件は次のとおりである。
・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）
・ペアクロス角度：０．７°
【０１５６】
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１４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、ペアクロスを行っていない。
【０１５７】
また、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か判断基準の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の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。
【０１５８】
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、ペアクロス効果よりも高い。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、ペアクロス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。
【０１５９】
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１５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】
【０１６０】
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】
【０１６１】
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（金属板材）
１１ 圧下装置
１２ ハウジングウィンドウ
２０ ペアクロス手段
２１−１ 入側の上従動クロスヘッド
２１−２ 出側の上駆動クロスヘッド
２２−１ 入側の下従動クロスヘッド
２２−２ 出側の下駆動クロスヘッド
２３−１ 上クロス従動用油圧シリンダー
２３−２ 下クロス従動用油圧シリンダー
２４−１ 上クロス減速機
２４−２ 下クロス減速機
２５−１ 上クロス駆動モータ
２５−２ 上クロス駆動モータ
２６−１ 上クロス駆動軸
２６−２ 下クロス駆動軸
２７−１ 上作業ロール水平力検出ロードセル
２７−２ 下作業ロール水平力検出ロードセル
【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一対の上下作業ロールと、これらをそれぞれ支持する一対の上下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、
前記上下作業ロールそれぞれを、圧延する金属板材に対して平行な面内で相対的に交差させるペアクロス手段が配備され、
前記ペアクロス手段が、上駆動クロスヘッド、上クロス減速機、下駆動クロスヘッド、下クロス減速機、上従動クロスヘッド、上クロス従動用油圧シリンダー、下従動クロスヘッド、下クロス従動用油圧シリンダーを有し、
下作業ロール胴部に負荷される圧延方向力が、前記下駆動クロスヘッドおよび前記下従動クロスヘッドに配備された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、
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に配備された前記上駆動クロスヘッドおよび前記上従動クロスヘッドと上作業ロールチョックとの接触面によって支持されることを特徴とする金属板材の圧延機。
【請求項２】
上作業ロールと下作業ロールとからなる一対の上下作業ロールと、これらをそれぞれ支持する一対の上下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、
前記上下作業ロールそれぞれを、圧延する金属板材に対して平行な面内で相対的に交差させるペアクロス手段が配備され、
前記ペアクロス手段が、上駆動クロスヘッド、上クロス減速機、下駆動クロスヘッド、下クロス減速機、上クロス従動用油圧シリンダー、下クロス従動用油圧シリンダーを有し、
下作業ロール胴部に負荷される圧延方向力が、前記下駆動クロスヘッドに配備された前記プロジェクトブロックおよび下クロス従動用油圧シリンダーと下作業ロールチョックとの接触面によって支持され、
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に配備された前記上駆動クロスヘッドおよび前記クロス従動用油圧シリンダーとの接触面によって支持されることを特徴とする金属板材の圧延機。
【請求項３】
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または２に記載の金属板材の圧延機。
【請求項４】
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１〜３のいずれか１項に記載の金属板材の圧延機。
【請求項５】
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１〜４のいずれか１項に記載の金属板材の圧延機。
【請求項６】
請求項１〜５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、前記上作業ロールと前記下作業ロールを、圧延する金属板材に対して平行な面内で相対的に交差させて板クラウン・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に、インクリースベンディング力およびディクリースベンディング力の少なくともいずれか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７】
請求項４または５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８】
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７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一対の上下作業ロールと、これらをそれぞれ支持する一対の上下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、
前記上下作業ロールそれぞれを、圧延する金属板材に対して平行な面内で相対的に交差させるペアクロス手段が配備され、
前記ペアクロス手段が、上駆動クロスヘッド、上クロス減速機、下駆動クロスヘッド、下クロス減速機、上従動クロスヘッド、上クロス従動用油圧シリンダー、下従動クロスヘッド、下クロス従動用油圧シリンダーを有し、
下作業ロール胴部に負荷される圧延方向力が、前記下駆動クロスヘッドおよび前記下従動クロスヘッドに配備された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、
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に配備された前記上駆動クロスヘッドおよび前記上従動クロスヘッドと上作業ロールチョックとの接触面によって支持されることを特徴とする金属板材の圧延機。
【請求項２】
上作業ロールと下作業ロールとからなる一対の上下作業ロールと、これらをそれぞれ支持する一対の上下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、
前記上下作業ロールそれぞれを、圧延する金属板材に対して平行な面内で相対的に交差させるペアクロス手段が配備され、
前記ペアクロス手段が、上駆動クロスヘッド、上クロス減速機、下駆動クロスヘッド、下クロス減速機、上クロス従動用油圧シリンダー、下クロス従動用油圧シリンダーを有し、
下作業ロール胴部に負荷される圧延方向力が、前記下駆動クロスヘッドに配備された前記プロジェクトブロックおよび下クロス従動用油圧シリンダーと下作業ロールチョックとの接触面によって支持され、
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に配備された前記上駆動クロスヘッドおよび前記クロス従動用油圧シリンダーとの接触面によって支持されることを特徴とする金属板材の圧延機。
【請求項３】
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または２に記載の金属板材の圧延機。
【請求項４】
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１〜３のいずれか１項に記載の金属板材の圧延機。
【請求項５】
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１〜４のいずれか１項に記載の金属板材の圧延機。
【請求項６】
請求項１〜５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、前記上作業ロールと前記下作業ロールを、圧延する金属板材に対して平行な面内で相対的に交差させて板クラウン・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に、インクリースベンディング力およびディクリースベンディング力の少なくともいずれか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７】
請求項４または５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８】
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７に記載の金属板材の圧延方法。
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−２００７５８（Ｐ２０１２−２００７５８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６７１６８（Ｐ２０１１−６７１６８）
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【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１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【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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