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WO2021220366A1 - 熱間圧延機および熱間圧延方法 - Google Patents

熱間圧延機および熱間圧延方法 Download PDF

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WO2021220366A1
WO2021220366A1 PCT/JP2020/018021 JP2020018021W WO2021220366A1 WO 2021220366 A1 WO2021220366 A1 WO 2021220366A1 JP 2020018021 W JP2020018021 W JP 2020018021W WO 2021220366 A1 WO2021220366 A1 WO 2021220366A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
work roll
roll
hot rolling
work
pair
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2020/018021
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
達則 杉本
健治 堀井
彰夫 黒田
彰 佐古
信弥 金森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Primetals Technologies Japan Ltd
Original Assignee
Primetals Technologies Japan Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to US17/914,778 priority patent/US12491550B2/en
Priority to KR1020227034421A priority patent/KR102814556B1/ko
Priority to PCT/JP2020/018021 priority patent/WO2021220366A1/ja
Publication of WO2021220366A1 publication Critical patent/WO2021220366A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B21B13/02—Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories with axes of rolls arranged horizontally
    • B21B13/023—Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories with axes of rolls arranged horizontally the axis of the rolls being other than perpendicular to the direction of movement of the product, e.g. cross-rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/28—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B38/00—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product
    • B21B38/08—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product for measuring roll-force

Definitions

  • the present invention relates to a hot rolling mill and a hot rolling method.
  • Patent Document 1 includes an upper work roll, an upper backup roll, a lower work roll, a lower backup roll, and a cross angle adjusting mechanism attached to each roll, and the cross angle adjusting mechanism relatively moves the piston.
  • the rolling mill that moves the roll chock is described.
  • Roll-cross type 4-stage rolling mills that control the plate crown and plate shape by crossing the upper and lower rolls are roughly divided into a pair cross mill that changes the cross angle together with the backup roll of the work roll and a cloth only for the work roll.
  • Two types have been developed, a work roll mill with corners, and are known to have a wide control range.
  • the pair cross mill has the problem that shape control cannot be performed with good response because the cross angle is changed including the backup roll.
  • the work roll cloth can be tilted quickly (with good responsiveness) because the object to be tilted is overwhelmingly lighter than the pair cloth. From the viewpoint of responsiveness alone, it is preferable that the crown control can be performed by increasing the cross angle only with the work roll cloth.
  • the work roll cloth has a problem that it is difficult to use it for a work roll having a small diameter because the thrust force (force acting in the axial direction) between the backup roll and the work roll becomes larger as the cross angle is larger. There is.
  • the work roll diameter is reduced. It is required to reduce the rolling load.
  • Patent Document 1 described above describes that complicated plate width direction shape control can be performed by combining the work roll cloth method and the pair roll cloth method. Further, Patent Document 1 describes that a high-order component can be generated by a pair cross method and combined with a simple cross method in which a secondary component is a main component to achieve complicated shape control.
  • Patent Document 1 does not solve the problem that an excessive thrust force is generated in the work roll cloth, and it is difficult to adopt a work roll having a small diameter. Further, despite the description in Patent Document 1, it became clear that the control by the pair cross mill as well as the work roll cross mill is close to the shape control of the secondary component, and the so-called quota elongation occurring at the width 1/4 position is dealt with. It became clear that there was a problem that the controllability was not sufficient.
  • the present invention provides a hot rolling mill and a hot rolling method capable of ensuring a wider control range and responsiveness as compared with the prior art.
  • the present invention includes a plurality of means for solving the above problems.
  • the upper pair of the upper work roll and the upper backup roll are placed in parallel and the lower work roll.
  • the lower pair of the lower backup rolls are parallel to each other, the angle of the upper pair and the lower pair is adjusted, and then the upper work roll is maintained with the angles of the upper backup roll and the lower backup roll.
  • the work roll horizontal actuator and the backup roll horizontal actuator are controlled so as to adjust the angle of the lower work roll.
  • FIG. 1 It is a side view which shows the apparatus structure of the rolling mill of Example 1 of this invention. Of the rolling mills shown in FIG. 1, it is a top view showing an outline of the configuration of equipment around the upper work roll. It is a schematic diagram of the change of the work roll cross angle during rolling in the rolling mill of Example 1. FIG. It is a figure which shows the plate crown change amount when the work roll is finely crossed from the pair cloth state in the rolling mill of Example 1. FIG. It is a schematic diagram which shows the state of the thrust force before the work roll minute cloth in the rolling mill of Example 2 of this invention. It is a schematic diagram which shows the state of the canceling of the work roll thrust force by the work roll minute cloth in the rolling mill of Example 2. FIG.
  • the drive side (also referred to as “DS (Drive Side)”) refers to the side where the motor for driving the work roll is installed when the rolling mill is viewed from the front, and the work side (“DS (Drive Side)”).
  • WS (Work Side) shall mean the opposite side.
  • Example 1 of the hot rolling mill and the hot rolling method of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
  • FIG. 1 is a side view of the rolling mill of this embodiment
  • FIG. 2 is a top view showing an outline of the configuration of equipment around the upper work roll among the rolling mills shown in FIG.
  • the hot rolling mill 1 is a four-stage cross-roll rolling mill that rolls a rolled material S, and has a housing 100, a control device 20, and a hydraulic device 30.
  • the rolling mill is not limited to the one-stand rolling mill as shown in FIG. 1, and may be a rolling mill consisting of two or more stands.
  • the housing 100 includes a pair of upper and lower work rolls 110A and lower work rolls 110B, and a pair of upper and lower backup rolls 120A and lower backup rolls 120B that support these work rolls 110A and 110B.
  • the reduction cylinder device 170 is a cylinder that applies a reduction force to the upper backup roll 120A, the upper work roll 110A, the lower work roll 110B, and the lower backup roll 120B by pressing the upper backup roll 120A.
  • the reduction cylinder device 170 is provided on the working side and the driving side of the housing 100, respectively.
  • the load cell 180 is provided at the lower part of the housing 100 as a rolling force measuring means for measuring the rolling force of the rolled material S by the work rolls 110A and 110B, and outputs the measurement result to the control device 20.
  • the upper work roll bending cylinder 190A is provided on the entry side and the exit side of the housing 100 on both the operation side and the drive side.
  • the upper work roll bending cylinder 190A applies a bending force in the vertical direction to the bearing of the upper work roll 110A by appropriately driving these cylinders 190A.
  • the lower work roll bending cylinder 190B is provided on the entry side and the exit side of the housing 100 on both the operation side and the drive side, and the lower work roll 110B can be driven by appropriately driving these cylinders 190B. Bending force is applied to the bearing in the vertical direction.
  • the backup roll sliding device 200A is provided in the upper part of the upper backup roll 120A in the vertical direction, and the backup roll sliding device 200B is provided in the lower part of the lower backup roll 120B in the vertical direction.
  • the hydraulic device 30 includes hydraulic cylinders of work roll pressing devices 130A and 130B and work roll fixed position control devices 140A and 140B, hydraulic cylinders of backup roll pressing devices 150A and 150B, backup roll fixed position control devices 160A and 160B, and a work. It is also connected to the roll bending cylinders 190A and 190B.
  • FIG. 1 for convenience of illustration, a part of the communication line and the pressure oil supply line is omitted. The same applies to the following drawings.
  • the control device 20 receives input of measurement signals from the position measuring instruments of the load cell 180, the work roll fixed position control devices 140A and 140B, and the backup roll fixed position control devices 160A and 160B.
  • the control device 20 controls the operation of the hydraulic device 30 and supplies and discharges pressure oil to the hydraulic cylinders of the work roll pressing devices 130A and 130B and the work roll fixed position control devices 140A and 140B to supply and discharge the pressure oil to the work roll pressing devices 130A and 130B and the work. It controls the operation of the roll fixed position control devices 140A and 140B.
  • control device 20 operates and controls the hydraulic device 30, and supplies and discharges pressure oil to the hydraulic cylinders of the backup roll pressing devices 150A and 150B and the backup roll fixed position control devices 160A and 160B to supply and discharge the pressure oil to the backup roll pressing device 150A and 150A. It controls the operation of the 150B and the backup roll fixed position control devices 160A and 160B.
  • control device 20 adjusts the angle by the work roll pressing devices 130A and 130B, the work roll fixed position control devices 140A and 140B, and the backup roll pressing devices 150A and 150B and the backup roll fixed position control devices 160A and 160B. Controls the angle adjustment by. Details of the angle adjustment by the control device 20 of this embodiment will be described later.
  • control device 20 controls the operation of the work roll bending cylinders 190A and 190B by supplying and discharging pressure oil to the work roll bending cylinders 190A and 190B.
  • the upper backup roll 120A, the lower work roll 110B, and the lower backup roll 120B also have the same configuration as the upper work roll 110A, and the detailed description thereof is substantially the same as that of the upper work roll 110A. , Omitted.
  • housings 100 are provided on both ends of the upper work roll 110A of the hot rolling mill 1 and are erected perpendicular to the roll axis of the upper work roll 110A.
  • the upper work roll 110A is rotatably supported by the housing 100 via the work side roll chock 112A and the drive side roll chock 112B, respectively.
  • the work roll pressing device 130A is arranged between the entrance side of the housing 100 and the work side roll chock 112A and the drive side roll chock 112B on the work side and the drive side, respectively, and is arranged between the work side roll chock 112A and the drive side of the upper work roll 110A.
  • the roll chock 112B is pressed in the rolling direction with a predetermined pressure.
  • the work roll fixed position control device 140A is arranged between the exit side of the housing 100, the work side roll chock 112A, and the drive side roll chock 112B on the work side and the drive side, respectively, and the work side roll chock 112A of the upper work roll 110A. It has a hydraulic cylinder (pressing device) that presses the drive side roll chock 112B in the anti-rolling direction.
  • the work roll fixed position control device 140A includes a position measuring device (not shown) for measuring the operating amount of the hydraulic cylinder, and controls the position of the hydraulic cylinder.
  • the fixed position control device measures the oil column position of the hydraulic cylinder as a pressing device using a position measuring instrument built in the device, and controls the oil column position until it reaches a predetermined oil column position. It means a device that does.
  • These work roll pressing devices 130A and 130B, backup roll pressing devices 150A and 150B, and fixed position control devices 140A, 140B, 160A and 160B serve as angle adjusters for adjusting the cross angle of the roll.
  • FIGS. 1 and 2 show an example in which a hydraulic device is used as the work roll fixed position control devices 140A and 140B and the backup roll fixed position control devices 160A and 160B, which are actuators of the cross device. It is not limited to the above, and an electric device or the like can be used.
  • the pressing device is provided on the entrance side and the fixed position control device is provided on the exit side of the rolled material S, the arrangement is not limited to the pattern shown in FIG. ..
  • FIGS. 1 and 2 an example in which a pressing device is provided on the opposite side of the fixed position control device is shown, but this is not essential and can be configured only by the fixed position control device. However, by installing the pressing device, the backlash between the roll chock 112A and 112B and the fixed position control device can be removed, and the rolling direction position of the roll chock 112A and 112B can be stabilized.
  • FIG. 3 is a schematic view of changing the work roll cross angle during rolling
  • FIG. 4 is a diagram showing the amount of change in the plate crown when the work roll from the pair cross state is microcrossed.
  • the upper pair of the upper work roll 110A and the upper backup roll 120A is parallel to the upper pair
  • the lower pair of the lower work roll 110B and the lower backup roll 120B is parallel to the upper pair. Adjust the angle of the lower pair.
  • control device 20 then adjusts the angles of the upper work roll 110A and the lower work roll 110B while maintaining the angles of the upper backup roll 120A and the lower backup roll 120B.
  • the cross angle between the upper pair and the lower pair can be set to 0.2 degrees or more.
  • the thrust force is generated by the relative speed difference between the rolled material S and the work rolls 110A and 110B and the relative speed difference between the work rolls 110A and 110B and the backup rolls 120A and 120B.
  • the thrust force between the rolled material S and the work rolls 110A and 110B increases, and similarly, the relative between the work rolls 110A and 110B and the backup rolls 120A and 120B. As the angle increases, the thrust force between the work rolls 110A and 110B and the backup rolls 120A and 120B also increases.
  • the thrust force acting between the work rolls 110A and 110B and the backup rolls 120A and 120B is larger than the thrust force acting between the rolled material S and the work rolls 110A and 110B. Has been done.
  • the present inventors have conceived that the work rolls 110A and 110B are preferably crossed to a minute size (for example, 0.1 ° or less) from the state in which the pair cloth is crossed.
  • FIG. 4 shows a work roll diameter of 450 mm and a maximum plate width under rolling conditions in which a rolled material having a hardness of 20 kgf / mm 2 is rolled by 20% to obtain a plate of 2 mm in the hot rolling mill 1 shown in FIG. This is the result of simulating the amount of change ⁇ Ch25 of the plate crown Ch25 when a work roll microcross of ⁇ 0.05 ° is performed from a predetermined pair cross angle at 1880 mm.
  • ⁇ Ch25 is as small as 1.5 ⁇ m. It was clarified that when the work roll was microcrossed in the range of ⁇ 0.05 ° with respect to the backup roll from the state where the pair cross angle was 0.2 °, ⁇ Ch25 was 20 ⁇ m, which was 10 times or more. rice field.
  • the pair cross angle when used in a large range, for example, 0.2 ° or more, a large crown change can be obtained even if the cross angle of the work roll is small, and the control range of the crown and the plate shape is widened. From this, it was also clarified that it is desirable that the pair cross angle be 0.2 ° or more.
  • the work rolls 110A and 110B are backed up with the work rolls 110A and 110B by further crossing the work rolls 110A and 110B with respect to the backup rolls 120A and 120B from the state where the pair cloth is crossed.
  • the relative cross angles of the rolls 120A and 120B are very small, for example, a large controllability can be obtained even with the same change of the cross angle of 0.05 °, and at the same time, responsiveness can be ensured.
  • the thrust force of the work rolls 110A and 110B and the backup rolls 120A and 120B can be reduced, the work rolls 110A and 110B having a small diameter can be applied, and the hard steel plate can be rolled. Also plays.
  • the cross angle between the work rolls 110A and 110B and the backup rolls 120A and 120B can be made minute.
  • the thrust force acting between the rolls has a great influence on the rolling load and the surface condition of the rolls.
  • the cross angle ⁇ between the roll axes is 0.2 ° and the thrust coefficient ⁇ t is approximately 0.2, and the cross angle ⁇ and thrust coefficient ⁇ t are in the range of 0.2 ° or less.
  • the cross angle ⁇ and thrust coefficient ⁇ t are in the range of 0.2 ° or less.
  • the thrust coefficient can be reduced to equal to or less than the thrust coefficient (0.1 or less) acting between the rolled material S and the work rolls 110A and 110B. Therefore, in this embodiment, oil lubrication is performed even though the work roll cloth is used. The effect of eliminating the need for is also obtained.
  • control device 20 adjusts the angle of the pair cross to be crossed between the upper pair and the lower pair to 0.2 ° or more, the above-mentioned effect can be obtained by keeping the angle of the pair cross to 0.2 ° or more. It can be obtained particularly large.
  • Example 2 The hot rolling mill and the hot rolling method of Example 2 of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
  • FIG. 5 is a schematic view showing the state of the thrust force before the work roll minute cloth in the rolling mill of the second embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic view showing a state of canceling the work roll thrust force by the work roll minute cloth in the rolling mill of the second embodiment.
  • the thrust coefficient acting on the work roll from the rolled material S has a correlation with the cross angle and the reduction rate, and an estimation formula such as the following formula (1) has been proposed.
  • ⁇ T, 1 thrust coefficient between rolled material S and work rolls 110A, 110B
  • ⁇ friction coefficient
  • ⁇ 1 cross angle between rolled material S and work rolls 110A, 110B
  • r reduction. The rate.
  • the thrust coefficient between the work rolls 110A and 110B and the backup rolls 120A and 120B is defined in the following equation (2) in consideration of the action direction.
  • ⁇ T2 ⁇ K ⁇ 2 ... (2)
  • ⁇ T2 thrust coefficient between backup rolls 120A and 120B and work rolls 110A and 110B
  • ⁇ 2 cross angle between backup rolls 120A and 120B and work rolls 110A and 110B
  • K influence coefficient ( ⁇ 1.0). ° -1 ) ,.
  • ⁇ WRS is small with respect to ⁇ PC , so F ( ⁇ PC + ⁇ WRS , r) shows a positive value.
  • the ⁇ WRS is in the direction of becoming a positive value. That is, the angles of the work rolls 110A and 110B are adjusted so as to be larger than the angles of the backup rolls 120A and 120B.
  • the thrust force acts to support the work roll shift.
  • the capacity can be reduced.
  • the hot rolling mill and hot rolling method of Example 2 of the present invention also have almost the same effects as the hot rolling mill and hot rolling method of Example 1 described above.
  • the control device 20 adjusts the angles of the work rolls 110A and 110B so as to be larger than the angles of the backup rolls 120A and 120B, thereby making the work rolls 110A and 110B.
  • the thrust force from the backup rolls 120A and 120B can be applied in the direction opposite to the thrust force from the rolling material S acting, and the total thrust force acting on the work rolls 110A and 110B can be made smaller. Therefore, the load on the work rolls 110A and 110B in the axial direction can be made smaller, the work rolls 110A and 110B having a small diameter can be easily adopted, and the bearings of the work rolls 110A and 110B are less likely to be damaged. ..
  • Example 3 The hot rolling mill and the hot rolling method of Example 3 of the present invention will be described with reference to FIG.
  • FIG. 7 is a side view showing the apparatus configuration of the rolling mill of the third embodiment.
  • the hot rolling mill 1A of the present embodiment shown in FIG. 7 is obtained by removing the backup roll sliding devices 200A and 200B from the hot rolling mill 1 of the first embodiment.
  • control device 20A of the hot rolling mill 1A of the present embodiment executes the angle adjustment in the pair cross that crosses the upper pair and the lower pair before starting the rolling of the rolled material S. Further, the angle adjustment of the work rolls 110A and 110B is performed during the rolling of the rolled material S.
  • the hot rolling mill and hot rolling method of Example 3 of the present invention also have almost the same effects as the hot rolling mill and hot rolling method of Example 1 described above.
  • the roll chocks of the backup rolls 120A and 120B are supported from the housing 100 through the pressing devices 150A and 150B, the fixed position control devices 160A and 160B, and the load cell 180.
  • This movable member is low, which is a factor that reduces the rigidity of the rolling mill itself. In that case, the shape of the rolled material S may be disturbed, and the rolled material S may meander, resulting in a decrease in the stability of the through plate.
  • control device 20A can secure the responsiveness while surely obtaining a wide control range by performing the angle adjustment of the work rolls 110A and 110B during the rolling of the rolled material S.
  • Example 4 The hot rolling mill and the hot rolling method of Example 4 of the present invention will be described with reference to FIG.
  • FIG. 8 is a side view showing the apparatus configuration of the rolling mill of the fourth embodiment.
  • the hot rolling mill 1B of the present embodiment shown in FIG. 8 measures the thrust force acting on the shafts of the work rolls 110A and 110B except for the backup roll sliding devices 200A and 200B from the hot rolling mill 1 of the first embodiment.
  • This is a device further provided with thrust force measuring devices 300A and 300B.
  • the work roll 110A with respect to the backup rolls 120A and 120B when the thrust force measured by the thrust force measuring devices 300A and 300B exceeds a predetermined upper limit value, the work roll 110A with respect to the backup rolls 120A and 120B , The work roll pressing devices 130A and 130B and the work roll fixed position control devices 140A and 140B are controlled so as to change the angle of 110B. For example, when the direction of the thrust force acting between the rolled material S and the work rolls 110A and 110B is positive, and the thrust force exceeds the upper limit, the cross angle of the work rolls 110A and 110B is increased. Control.
  • the work roll pressing devices 130A and 130B change the angles of the work rolls 110A and 110B with respect to the backup rolls 120A and 120B.
  • Work roll fixed position control devices 140A and 140B are controlled. For example, when the thrust force falls below the lower limit value, the cross angles of the work rolls 110A and 110B are controlled to be small.
  • the hot rolling mill and hot rolling method of Example 4 of the present invention also have almost the same effects as the hot rolling mill and hot rolling method of Example 1 described above.
  • the control device 20B changes the angle of the work rolls 110A and 110B with respect to the backup rolls 120A and 120B.
  • control device 20B changes the angle of the work rolls 110A and 110B with respect to the backup rolls 120A and 120B when the thrust force measured by the thrust force measuring devices 300A and 300B falls below a predetermined lower limit value.
  • Example 5 The hot rolling mill and the hot rolling method of Example 5 of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 to 18.
  • FIG. 9 is a diagram showing the effect of the work roll diameter on the control order due to bending
  • FIG. 12 is a diagram showing the distribution of the amount of change in the plate crown in the plate width direction.
  • FIG. 13 is a diagram showing the effect of the work roll diameter on the amount of change in the plate crown due to the work roll cloth
  • FIG. 17 is a diagram showing a crown control range
  • FIG. 18 is an effect of D w / L b on the crown control and shape control range. It is a figure which shows.
  • the basic apparatus configuration of the hot rolling mill of this embodiment is the same as that of the hot rolling mill 1 of Example 1.
  • the work rolls 110A and 110B are D w and the maximum rolled plate width of the rolled material S is L b , the work rolls 110A and 110B are D.
  • w / L b satisfies the condition of 0.15 or more and 0.3 or less.
  • the ratio D w / L b of the work roll diameter D W and the maximum rolled plate width L b is in the range of 0.32 to 0.40, and in this range, the work roll is bent. Although it is possible to perform secondary shape control, it is difficult to perform higher-order shape control.
  • the principle of the work roll cross mill was similar to that of the pair cross mill, and the tendency was almost the same.
  • FIG. 9 are diagrams showing the simulation results of the amount of change in the plate crown and plate shape under the condition that a rolled material having a hardness of 20 kgf / mm 2 is rolled by 20% to form a plate of 2 mm. ..
  • the control order of the plate crown is shown instead of the plate shape because the plate crown and the plate shape generally correspond to each other.
  • the control order of the plate crown by bending tends to increase as D w / L b decreases.
  • the difference in the control order between the work roll cloth and the bending is set by at least D w / L b of 0.3 or less. It can be seen that it is expected that a large amount can be obtained and a complicated shape such as a composite elongation can be controlled.
  • the crown control order is about 1.65, and the influence of D w / L b is extremely small. This order is considered to be slightly affected by rolling conditions due to roll flattening, shaft bending, etc., but the control order is approximately 2.0 regardless of the work roll diameter.
  • the difference between the plate thickness 25 mm from the plate edge and the plate thickness at the center of the plate is the crown Ch25, and the work roll is changed from ⁇ 0.05 ° to 0.05 ° with respect to the backup roll from the state where the pair cross angle is 0.5 °.
  • This is the result of simulating by changing the roll diameter for the crown change amount ⁇ Ch25 in the crown change amount when crossed with.
  • the gap geometrically generated becomes larger as the diameter is reduced, it can be seen that the controllable range is naturally widened.
  • FIGS. 14 and 16 the relationship between the plate crown change amount ⁇ Ch1 / 4 at the width 1/4 position (quarter position) with respect to the plate crown change amount ⁇ Ch25 at the position 25 mm from the end is shown in FIGS. 15 and 17.
  • DerutaCh25 the ⁇ Ch1 / 4 as an indicator of range ⁇ C2 and ⁇ C4 the can each individually controlled, DerutaCh25 and ⁇ Ch1 / 4 of the area in the parallelogram graph S C, parallelogram graphs ⁇ C2 and ⁇ C4 the area in the shape is defined as S S. Then, the ratio to the areas SC0.35 and SS0.35 when D w / L b is 0.35 is plotted against the plot D w / L b , and the result is shown in FIG.
  • a motor is generally connected to a work roll and driven to rotate.
  • the spindle diameter becomes smaller, so that the torque that can be transmitted also becomes smaller.
  • the rolling torque will be reduced by reducing the diameter of the work roll
  • the effect of reducing the diameter of the work roll is greater at the transmission limit of the spindle. That is, it is considered that it becomes difficult to mechanically establish a work roll having an excessively small diameter, and the demerit outweighs the merit.
  • the rolling torque depends on the rolling conditions, but in a general hot rolling plant, it is judged that by setting D w / L b to at least 0.15 or more, it is possible to establish the demerits in a form in which the merits outweigh the merits. Therefore, it is desirable that the lower limit of D w / L b is 0.15 or more.
  • the preferred range of D w / L b is preferably 0.15 or more and 0.30 or less, and more preferably 0.15 or more and 0.28 or less.
  • the hot rolling mill and hot rolling method of Example 5 of the present invention also have almost the same effects as the hot rolling mill and hot rolling method of Example 1 described above.
  • work roll bending cylinders 190A and 190B for applying bending force to the work rolls 110A and 110B are further provided, the diameters of the work rolls 110A and 110B are D w , and the maximum rolled plate width of the rolled material S is L b .
  • the work rolls 110A and 110B control both bending force control and cross angle control by satisfying the condition that D w / L b is 0.15 or more and 0.3 or less, and the conventional work roll diameter. Below, it is possible to roll a steel plate that is harder than before, and more complicated shape control is possible.

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Abstract

上ワークロール１１０Ａおよび上バックアップロール１２０Ａの上側ペアを平行な状態で、かつ下ワークロール１１０Ｂおよび下バックアップロール１２０Ｂの下側ペアを平行な状態で上側ペアと下側ペアの角度調整をし、その後、上バックアップロール１２０Ａおよび下バックアップロール１２０Ｂの角度を維持した状態で上ワークロール１１０Ａおよび下ワークロール１１０Ｂの角度調整をするようワークロール押圧装置１３０Ａ，１３０Ｂ，ワークロール定位置制御装置１４０Ａ，１４０Ｂおよびバックアップロール押圧装置１５０Ａ，１５０Ｂ，バックアップロール定位置制御装置１６０Ａ，１６０Ｂを制御する。

Description

熱間圧延機および熱間圧延方法
　本発明は、熱間圧延機および熱間圧延方法に関する。
　特許文献１には、上ワークロール、上バックアップロール、下ワークロール、下バックアップロール、及び各々のロールに付設したクロス角調整機構とからなり、クロス角調整機構は、ピストンを相対的に移動してロールチョックを移動する圧延機が記載されている。
特開平９－２２０６０８号公報
　上下のロールをクロスすることで、板クラウンと板形状を制御するロールクロス式４段圧延機は、大別して、ワークロールをバックアップロールとともにクロス角を変更するペアクロスミルと、ワークロールだけのクロス角をつけるワークロールミルと、の２つのタイプが開発されており、広い制御範囲を持つことで知られている。
　このうち、ペアクロスミルでは、バックアップロールを含めてクロス角の変更を行うため、応答良く形状制御を行うことができない、という課題がある。
　これに対し、ワークロールクロスは、ペアクロスよりも傾ける対象物が圧倒的に軽量のため、素早く（応答性よく）傾けることができる。応答性の観点だけからは、ワークロールクロスのみでクロス角を大きくしてクラウン制御ができることが好ましい。
　しかしながら、ワークロールクロスは、クロス角が大きい程、バックアップロールとワークロールとの間のスラスト力（軸方向に作用する力）が大きくなるため、小径のワークロールには採用し難い、との課題がある。
　一方、従来よりも圧延し難い硬質な鋼板（例．超高張力鋼）等を圧延できるようにし、また、圧延機の大型化（製造コスト増）を避けるために、ワークロール径を小さくして圧延荷重を下げることが求められている。
　ここで、上述の特許文献１には、ワークロールクロス法とペアロールクロス法を複合することにより複雑な板幅方向形状制御ができる、と記載されている。この特許文献１では、更に、高次成分をペアクロス法で発生させ、これに２次成分が主である単純クロス法を組合わせて複雑な形状制御を達成し得ることが記載されている。
　しかしながら、本発明者らが鋭意検討した結果、制御範囲を広くしつつ、応答性も確保し、小径ワークロールを採用し易くして硬質な鋼板を圧延できるという課題を具体的に解決できないことが明らかとなった。
　より具体的には、特許文献１の記載では、ワークロールクロスにおける過大なスラスト力が発生するという課題を解決しておらず、小径のワークロールの採用は難しい。また、特許文献１の記載にもかかわらず、ワークロールクロスミルのみならずペアクロスミルによる制御も、二次成分の形状制御に近いことが明らかとなり、幅１／４位置で生じるいわゆるクォータ伸びに対する制御性が十分ではない、との課題が存在することが明らかとなった。
　すなわち、過大なスラスト力によって小径ワークロールを採用することが困難であるとともに，四次成分の形状制御能力が低いことが本発明者らの検討で明らかとなった。
　本発明は、従来に比べて広い制御範囲と応答性を確保することが可能な熱間圧延機および熱間圧延方法を提供する。
　本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、熱間圧延機において、上ワークロールおよび上バックアップロールの上側ペアを平行な状態で、かつ下ワークロールおよび下バックアップロールの下側ペアを平行な状態で、前記上側ペアと前記下側ペアの角度調整をし、その後、前記上バックアップロールおよび前記下バックアップロールの角度を維持した状態で前記上ワークロールおよび前記下ワークロールの角度調整をするよう前記ワークロール水平方向アクチュエータおよび前記バックアップロール水平方向アクチュエータを制御することを特徴とする。
　本発明によれば、従来に比べて広い制御範囲と応答性を確保することができる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。
本発明の実施例１の圧延機の装置構成を示す側面図である。 図１に示す圧延機のうち、上ワークロール周辺の設備の構成の概要を示す上面図である。 実施例１の圧延機での、圧延中のワークロールクロス角の変更の模式図である。 実施例１の圧延機における、ペアクロス状態からワークロールを微小クロスさせた際の板クラウン変化量を示す図である。 本発明の実施例２の圧延機における、ワークロール微小クロス前のスラスト力の様子を示す模式図である。 実施例２の圧延機における、ワークロール微小クロスによるワークロールスラスト力のキャンセリングの様子を示す模式図である。 本発明の実施例３の圧延機の装置構成を示す側面図である。 本発明の実施例４の圧延機の装置構成を示す側面図である。 本発明の実施例５の圧延機における、ベンディングによる制御次数に対するワークロール径の影響の様子を示す図である。 Ｄｗ／Ｌｂ＝０．３２の圧延機において、ベンディングを行った場合の板クラウン変化量の板幅方向の分布を示す図である。 Ｄｗ／Ｌｂ＝０．２１の圧延機において、ベンディングを行った場合の板クラウン変化量の板幅方向の分布を示す図である。 実施例５の圧延機における、ワークロールクロスの制御次数に対するワークロール径の影響の様子を示す図である。 ワークロールクロスによる板クラウン変化量に対するワークロール径の影響の様子を示す図である。 Ｄｗ／Ｌｂ＝０．３２の圧延機における、クラウン制御範囲を示す図である。 Ｄｗ／Ｌｂ＝０．３２の圧延機における、形状制御範囲を示す図である。 Ｄｗ／Ｌｂ＝０．２４の圧延機における、クラウン制御範囲を示す図である。 Ｄｗ／Ｌｂ＝０．２４の圧延機における、形状制御範囲を示す図である。 実施例５の圧延機における、クラウン制御、形状制御範囲に対するＤｗ／Ｌｂの影響を示す図である。
　以下に本発明の熱間圧延機および熱間圧延方法の実施例を、図面を用いて説明する。
　なお、本明細書で用いる図面において、同一のまたは対応する構成要素には同一、または類似の符号を付け、これらの構成要素については繰り返しの説明を省略する場合がある。
　また、以下の実施例や図面では、駆動側（「ＤＳ（Ｄｒｉｖｅ　Ｓｉｄｅ）」とも記載）とは圧延機を正面から見てワークロールを駆動する電動機が設置されている側を、作業側（「ＷＳ（Ｗｏｒｋ　Ｓｉｄｅ）」とはその反対側を意味するものとする。
　＜実施例１＞　
　本発明の熱間圧延機および熱間圧延方法の実施例１について図１乃至図４を用いて説明する。
　最初に、熱間圧延機の全体構成について図１および図２を用いて説明する。図１は本実施例の圧延機の側面図であり、図２は図１に示す圧延機のうち、上ワークロール周辺の設備の構成の概要を示す上面図である。
　図１において、熱間圧延機１は、圧延材Ｓを圧延する４段のクロスロール圧延機であって、ハウジング１００と、制御装置２０と、油圧装置３０とを有している。なお、圧延機は図１に示すような１スタンドの圧延機に限られず、２スタンド以上からなる圧延機であってもよい。
　ハウジング１００は、上下一対の上ワークロール１１０Ａ及び下ワークロール１１０Ｂ、これらワークロール１１０Ａ，１１０Ｂを支持する上下一対の上バックアップロール１２０Ａおよび下バックアップロール１２０Ｂを備えている。
　圧下シリンダ装置１７０は、上バックアップロール１２０Ａを押圧することで、上バックアップロール１２０Ａや上ワークロール１１０Ａ，下ワークロール１１０Ｂ，下バックアップロール１２０Ｂに対して圧下力を付与するシリンダである。圧下シリンダ装置１７０は、ハウジング１００の作業側と駆動側にそれぞれ設けられている。
　ロードセル１８０は、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂによる圧延材Ｓの圧延力を計測する圧延力計測手段としてハウジング１００の下部に設けられており、計測結果を制御装置２０に出力している。
　上ワークロールベンディングシリンダ１９０Ａは、操作側および駆動側のいずれにおいても、ハウジング１００の入側および出側に設けられている。上ワークロールベンディングシリンダ１９０Ａは、適宜これらのシリンダ１９０Ａを駆動することで上ワークロール１１０Ａの軸受に対して鉛直方向にベンディング力を付与する。
　同様に、下ワークロールベンディングシリンダ１９０Ｂは、操作側および駆動側のいずれにおいても、ハウジング１００の入側および出側に設けられており、適宜これらのシリンダ１９０Ｂを駆動することで下ワークロール１１０Ｂの軸受に対して鉛直方向にベンディング力を付与する。
　バックアップロール摺動装置２００Ａは上バックアップロール１２０Ａの鉛直方向の上部分に、バックアップロール摺動装置２００Ｂは下バックアップロール１２０Ｂの鉛直方向の下部分に、それぞれ設けられている。
　油圧装置３０は、ワークロール押圧装置１３０Ａ，１３０Ｂやワークロール定位置制御装置１４０Ａ，１４０Ｂの油圧シリンダ、バックアップロール押圧装置１５０Ａ，１５０Ｂやバックアップロール定位置制御装置１６０Ａ，１６０Ｂの油圧シリンダ、更にはワークロールベンディングシリンダ１９０Ａ，１９０Ｂにも接続されている。なお、図１では、図示の都合上、通信線や圧油の供給ラインの一部は省略している。以下の図面でも同様である。
　制御装置２０は、ロードセル１８０やワークロール定位置制御装置１４０Ａ，１４０Ｂ、バックアップロール定位置制御装置１６０Ａ，１６０Ｂの位置計測器からの計測信号の入力を受けている。
　制御装置２０は油圧装置３０を作動制御し、ワークロール押圧装置１３０Ａ，１３０Ｂやワークロール定位置制御装置１４０Ａ，１４０Ｂの油圧シリンダに圧油を給排することでワークロール押圧装置１３０Ａ，１３０Ｂやワークロール定位置制御装置１４０Ａ，１４０Ｂの作動を制御している。
　同様に、制御装置２０は油圧装置３０を作動制御し、バックアップロール押圧装置１５０Ａ，１５０Ｂやバックアップロール定位置制御装置１６０Ａ，１６０Ｂの油圧シリンダに圧油を給排することでバックアップロール押圧装置１５０Ａ，１５０Ｂやバックアップロール定位置制御装置１６０Ａ，１６０Ｂの作動を制御している。
　これらの作動制御により、制御装置２０は、ワークロール押圧装置１３０Ａ，１３０Ｂ，ワークロール定位置制御装置１４０Ａ，１４０Ｂによる角度調整、およびバックアップロール押圧装置１５０Ａ，１５０Ｂ，バックアップロール定位置制御装置１６０Ａ，１６０Ｂによる角度調整を制御する。本実施例の制御装置２０による角度調整の詳細は後述する。
　更に、制御装置２０は、ワークロールベンディングシリンダ１９０Ａ，１９０Ｂに圧油を給排することでワークロールベンディングシリンダ１９０Ａ，１９０Ｂの作動を制御している。
　次に、図２を用いて上ワークロール１１０Ａに関係する構成について説明する。なお、上バックアップロール１２０Ａや下ワークロール１１０Ｂ，下バックアップロール１２０Ｂについても、上ワークロール１１０Ａと同等の構成を有しており、その詳細な説明も上ワークロール１１０Ａのものと略同じであるため、省略する。
　図２に示すように、熱間圧延機１の上ワークロール１１０Ａの両端側にハウジング１００があり、上ワークロール１１０Ａのロール軸に対して垂直に立てられている。
　上ワークロール１１０Ａは、ハウジング１００にそれぞれ作業側ロールチョック１１２Ａ及び駆動側ロールチョック１１２Ｂを介して回転自在に支持されている。
　ワークロール押圧装置１３０Ａは、作業側および駆動側のそれぞれにおいて、ハウジング１００の入側と作業側ロールチョック１１２Ａ，駆動側ロールチョック１１２Ｂとの間に配置され、上ワークロール１１０Ａの作業側ロールチョック１１２Ａと駆動側ロールチョック１１２Ｂを圧延方向に所定の圧力で押し付ける。
　ワークロール定位置制御装置１４０Ａは、作業側および駆動側のそれぞれにおいて、ハウジング１００の出側と作業側ロールチョック１１２Ａ，駆動側ロールチョック１１２Ｂの間に配置されており、上ワークロール１１０Ａの作業側ロールチョック１１２Ａと駆動側ロールチョック１１２Ｂを反圧延方向に押圧する油圧シリンダ（押圧装置）を有している。ワークロール定位置制御装置１４０Ａは、油圧シリンダの動作量を計測する位置計測器（図示省略）を備えており、油圧シリンダの位置制御を行う。
　ここで、定位置制御装置とは、装置内に内蔵されている位置計測器を用いて押圧装置としての油圧シリンダの油柱位置を測定し、所定の油柱位置となるまで油柱位置を制御する装置のことを意味する。
　これらワークロール押圧装置１３０Ａ，１３０Ｂや、バックアップロール押圧装置１５０Ａ，１５０Ｂ、定位置制御装置１４０Ａ，１４０Ｂ，１６０Ａ，１６０Ｂは、ロールのクロス角を調整する角度調整器の役割をなす。
　なお、図１および図２では、クロス装置のアクチュエータであるワークロール定位置制御装置１４０Ａ，１４０Ｂや、バックアップロール定位置制御装置１６０Ａ，１６０Ｂとして油圧装置を用いる例を示したが、これは油圧装置に限ったものでなく、電動式等の構成の装置を用いることができる。
　また、圧延材Ｓの入側に押圧装置、出側に定位置制御装置を配備した形態としているが、反対に配備されることもあり、配置は図１等に示すパターンに限られるものではない。
　更に、図１および図２では、定位置制御装置の反対側に押圧装置を具備した例としているが、これは必須ではなく、定位置制御装置のみで構成することができる。ただし、押圧装置を設置することによってロールチョック１１２Ａ，１１２Ｂと定位置制御装置とのガタ取りが可能となり、ロールチョック１１２Ａ，１１２Ｂの圧延方向位置を安定させることができる。
　次に、本実施例に係る圧延機の圧延時のクロス角度の調整方法について、図３および図４を参照して説明する。図３は圧延中のワークロールクロス角の変更の模式図、図４はペアクロス状態からのワークロールを微小クロスさせた際の板クラウン変化量を示す図である。
　本実施例の制御装置２０は、上ワークロール１１０Ａおよび上バックアップロール１２０Ａの上側ペアを平行な状態で、かつ下ワークロール１１０Ｂおよび下バックアップロール１２０Ｂの下側ペアを平行な状態で、上側ペアと下側ペアの角度調整をする。
　更に、制御装置２０は、その後に、上バックアップロール１２０Ａおよび下バックアップロール１２０Ｂの角度を維持した状態で上ワークロール１１０Ａおよび下ワークロール１１０Ｂの角度調整をする。
　その際の調整角度としては、例えば、上側のペアと下側のペアとでのクロス角度を０．２度以上とすることができる。
　これは、以下のような知見に基づき見出されたものである。
　スラスト力は、圧延材Ｓとワークロール１１０Ａ，１１０Ｂとの相対速度差や、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂとバックアップロール１２０Ａ，１２０Ｂとの相対速度差によって生じる。
　このため、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂのクロス角が大きくなるほど圧延材Ｓとワークロール１１０Ａ，１１０Ｂ間のスラスト力は増大し、同様に、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂとバックアップロール１２０Ａ，１２０Ｂとの間の相対角度が大きくなるほど、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂとバックアップロール１２０Ａ，１２０Ｂ間のスラスト力も増大する。
　また、ワークロールクロスの場合は、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂとバックアップロール１２０Ａ，１２０Ｂ間に作用するスラスト力は、圧延材Ｓとワークロール１１０Ａ，１１０Ｂ間に作用するスラスト力に比べて大きいことが知られている。
　そこで、本発明者らは、図３に示すように、ペアクロスをさせた状態から、更にワークロール１１０Ａ，１１０Ｂを好適には微小（例えば０．１°以下）にクロスさせることを発想した。
　図４は、図１に示した熱間圧延機１のうち、２０ｋｇｆ／ｍｍ２の硬さの圧延材を２０％圧延し、２ｍｍの板とする圧延条件で、ワークロール径４５０ｍｍ、最大板幅１８８０ｍｍにて、所定のペアクロス角から、±０．０５°のワークロール微小クロスを行った場合の板クラウンＣｈ２５の変化量ΔＣｈ２５をシミュレーションした結果である。
　この図４に示すように、同じ±０．０５°のワークロール微小クロス角の変更であっても、先のペアクロス角が大きいほどワークロール微小クロス角による制御範囲は広くなることが明らかとなった。
　例えば、図４において、ペアクロス角度が０°の状態から、バックアップロールに対してワークロールを±０．０５°の範囲で微小クロスさせた場合、△Ｃｈ２５は１．５μｍと微小であるのに対し、ペアクロス角度が０．２°の状態から，バックアップロールに対してワークロールを±０．０５°の範囲で微小クロスさせた場合は△Ｃｈ２５が２０μｍと、１０倍以上になることが明らかとなった。
　そこで、ペアクロス角の大きい範囲、例えば、０．２°以上の範囲で利用する方が小さなワークロールのクロス角度変化であっても大きなクラウン変化を得られて、クラウン及び板形状の制御範囲が広がることから、ペアクロス角度は０．２°以上とすることが望ましいことも明らかとなった。
　次に、本実施例の効果について説明する。
　上述した本発明の実施例１の熱間圧延機１では、ペアクロスをさせた状態から、バックアップロール１２０Ａ，１２０Ｂに対して更にワークロール１１０Ａ，１１０Ｂをクロスさせることによって、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂとバックアップロール１２０Ａ，１２０Ｂの相対クロス角は微小、例えば、同じ０．０５°のクロス角度変化でも大きな制御能が得られると同時に、応答性も確保することができる。
　また、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂとバックアップロール１２０Ａ，１２０Ｂのスラスト力を低減することができるため、小径のワークロール１１０Ａ，１１０Ｂの適用が可能となり、硬質な鋼板の圧延も可能となる、との効果も奏する。
　更には、従来は、ワークロールクロスを適用するにあたり、制御範囲の確保の観点から大きなワークロールクロス角の変更が必要であった。そこで、ロール間への油潤滑を採用することで、スラスト力を低減するという策が取られた。
　しかしながら、本実施例の熱間圧延機１や熱間圧延方法の場合、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂとバックアップロール１２０Ａ，１２０Ｂ間のクロス角を微小とすることができる。
　ロール間に作用するスラスト力は、圧延荷重やロールの表面状態に大きく影響する。例えば、水潤滑で、ロール軸間のクロス角θが０．２°でスラスト係数μｔは概ね０．２とのデータがあり、０．２°以下の範囲ではクロス角θとスラスト係数μｔは、概ね比例関係にある。この関係を用いた場合、例えば、０．０５°の微小クロス角であれば、上記したスラスト係数は、０．２×（０．０５／０．２）＝０．０５［－］と試算される。
　従って、圧延材Ｓとワークロール１１０Ａ，１１０Ｂ間に作用するスラスト係数（０．１以下）と同等以下までスラスト係数を低減できるため、本実施例では、ワークロールクロスであるにもかかわらず油潤滑が不要となる、との効果も得られる。
　また、制御装置２０は、上側ペアと下側ペアとでクロスさせるペアクロスの角度を０．２度以上に調整するため、ペアクロスの角度を０．２°以上をキープすることで、上述の効果を特に大きく得ることができる。
　＜実施例２＞　
　本発明の実施例２の熱間圧延機および熱間圧延方法について図５および図６を用いて説明する。図５は、本実施例２の圧延機における、ワークロール微小クロス前のスラスト力の様子を示す模式図である。図６は、本実施例２の圧延機における、ワークロール微小クロスによるワークロールスラスト力のキャンセリングの様子を示す模式図である。
　最初に、スラスト力の作用方向に関する考え方を説明する。
　圧延材Ｓからワークロールに作用するスラスト係数は、クロス角と圧下率と相関があり、以下の式（１）のような見積もり式が提案されている。
　　　μＴ，１＝Ｆ（θ１，ｒ）＝μ１｛１－ｅｘｐ（－３（θ１ ０．９／ｒ１．１））｝　　　　　　　・・・（１）
　式（１）中、μＴ，１：圧延材Ｓとワークロール１１０Ａ，１１０Ｂ間のスラスト係数、μ：摩擦係数、θ１：圧延材Ｓとワークロール１１０Ａ，１１０Ｂ間のクロス角、ｒ：圧下率である。
　また、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂとバックアップロール１２０Ａ，１２０Ｂ間のスラスト係数を、作用方向を考慮し、以下式（２）の定義とする。
　　　μＴ２＝－Ｋθ２　　　　　　　　　　・・・（２）
　ここで、μＴ２：バックアップロール１２０Ａ，１２０Ｂとワークロール１１０Ａ，１１０Ｂ間のスラスト係数、θ２：バックアップロール１２０Ａ，１２０Ｂとワークロール１１０Ａ，１１０Ｂ間のクロス角、Ｋ：影響係数（≒１．０°－１）、である。
　従って、ペアクロス角θＰＣと微小クロス角θＷＲＳ、圧延荷重を用いると、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂに作用するスラスト力は以下のような式（３）の関係で表される。
　　　ＦＴ＝Ｐ（μＴ，１＋μＴ２）＝Ｐ（Ｆ（θ１，ｒ）－Ｋθ２）＝Ｐ（Ｆ（θＰＣ＋θＷＲＳ，ｒ）－ＫθＷＲＳ）　　　・・・（３）
　式（３）中、θＷＲＳはθＰＣに対して微小であるため、Ｆ（θＰＣ＋θＷＲＳ，ｒ）は正の値を示す。
　そこで、本実施例の熱間圧延機１や熱間圧延方法では、図５に示すようなスラスト力が作用している状態からワークロールクロスを行う場合に、θＷＲＳを正の値となる方向、すなわち、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂの角度をバックアップロール１２０Ａ，１２０Ｂの角度より大きくなる方向に調整する。
　これにより、図６に示すように、圧延材Ｓから作用するスラスト力とバックアップロールから作用するスラスト力を相殺させて、ワークロールに作用するスラスト力を低減させることを図る。
　また、ワークロールシフトを行う場合には、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂに作用するスラスト力を利用することが望ましい。
　すなわち、ワークロールをシフトする方向にスラスト力が作用するようにワークロール１１０Ａ，１１０Ｂの微小クロス角を設定すれば、ワークロールシフトをサポートするようにスラスト力が働くことになるため、シフト装置の容量を低減することができる。
　その他の構成・動作は前述した実施例１の熱間圧延機および熱間圧延方法と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。
　本発明の実施例２の熱間圧延機および熱間圧延方法においても、前述した実施例１の熱間圧延機および熱間圧延方法とほぼ同様な効果が得られる。
　また、制御装置２０は、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂの角度調整をする際、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂの角度をバックアップロール１２０Ａ，１２０Ｂの角度より大きくなる方向に調整することにより、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂに作用する圧延材Ｓからのスラスト力と反対方向にバックアップロール１２０Ａ，１２０Ｂからのスラスト力を作用させることができ、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂに作用するスラスト力の総計をより小さくできる。そのため、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂの軸方向への負荷をより小さくでき、小径のワークロール１１０Ａ，１１０Ｂを採用し易くなり、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂのベアリングも破損し難くなる、との効果が得られる。
　＜実施例３＞　
　本発明の実施例３の熱間圧延機および熱間圧延方法について図７を用いて説明する。図７は本実施例３の圧延機の装置構成を示す側面図である。
　図７に示す本実施例の熱間圧延機１Ａは、実施例１の熱間圧延機１からバックアップロール摺動装置２００Ａ，２００Ｂを除いたものである。
　また、本実施例の熱間圧延機１Ａの制御装置２０Ａは、上側ペアと下側ペアとでクロスさせるペアクロスでの角度調整を、圧延材Ｓの圧延を開始する前に実行する。更に、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂの角度調整を、圧延材Ｓの圧延中に実行する。
　その他の構成・動作は前述した実施例１の熱間圧延機および熱間圧延方法と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。
　本発明の実施例３の熱間圧延機および熱間圧延方法においても、前述した実施例１の熱間圧延機および熱間圧延方法とほぼ同様な効果が得られる。
　上述のように、バックアップロール１２０Ａ，１２０Ｂのロールチョックは、押圧装置１５０Ａ，１５０Ｂや定位置制御装置１６０Ａ，１６０Ｂ、ロードセル１８０を通してハウジング１００から支持されている。
　このような状態において、圧延中にバックアップロール１２０Ａ，１２０Ｂのクロス角を変更するには、圧延荷重によって固定部材との間に大きな摺動抵抗が生じるため、クロス角を変更するアクチュエータは大容量になるとともに、摺動部には可動するためのベアリング等の部材が必要になる。
　この可動部材の剛性は低く、圧延機自体の剛性を低下させる要因となる。その場合、圧延材Ｓの形状が乱れる要因となるとともに、圧延材Ｓの蛇行を招き、通板の安定性が低下することになる。
　これに対し、ペアクロスでの角度調整を、圧延材Ｓの圧延を開始する前に実行することによって、低負荷時の変更とすることができる。したがって、バックアップロール１２０Ａ，１２０Ｂのクロス角を変更するアクチュエータの容量を低減することができるとともに、バックアップロール１２０Ａ，１２０Ｂを支持部材との摺動面に滑らかに可動するようなベアリング等の機構を設ける必要がなくなる。そのため、設備を低容量・簡便にすることで設備コストを低減することができるとともに、圧延機の剛性低下を避け、圧延をより安定化することが可能となる、との効果が得られる。
　更に、制御装置２０Ａは、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂの角度調整を、圧延材Ｓの圧延中に実行することで、広い制御範囲を確実に得たうえで、応答性を確保することができる。
　＜実施例４＞　
　本発明の実施例４の熱間圧延機および熱間圧延方法について図８を用いて説明する。図８は本実施例４の圧延機の装置構成を示す側面図である。
　図８に示す本実施例の熱間圧延機１Ｂは、実施例１の熱間圧延機１からバックアップロール摺動装置２００Ａ，２００Ｂを除き、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂの軸に作用するスラスト力を測定するスラスト力測定装置３００Ａ，３００Ｂを更に設けた装置である。
　また、本実施例の熱間圧延機１Ｂの制御装置２０Ｂは、スラスト力測定装置３００Ａ，３００Ｂで測定されたスラスト力が所定の上限値を上回った際は、バックアップロール１２０Ａ，１２０Ｂに対するワークロール１１０Ａ，１１０Ｂの角度を変更するようワークロール押圧装置１３０Ａ，１３０Ｂ、ワークロール定位置制御装置１４０Ａ，１４０Ｂを制御する。例えば、圧延材Ｓとワークロール１１０Ａ，１１０Ｂの間で作用するスラスト力の方向を正とした場合、スラスト力が上限値を上回った場合は、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂのクロス角度を大きくなるように制御する。
　更に、スラスト力測定装置３００Ａ，３００Ｂで測定されたスラスト力が所定の下限値を下回った際は、バックアップロール１２０Ａ，１２０Ｂに対するワークロール１１０Ａ，１１０Ｂの角度を変更するようワークロール押圧装置１３０Ａ，１３０Ｂ，ワークロール定位置制御装置１４０Ａ，１４０Ｂを制御する。例えば、スラスト力が下限値を下回った場合は、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂのクロス角度を小さくするように制御する。
　その他の構成・動作は前述した実施例１の熱間圧延機および熱間圧延方法と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。
　本発明の実施例４の熱間圧延機および熱間圧延方法においても、前述した実施例１の熱間圧延機および熱間圧延方法とほぼ同様な効果が得られる。
　また、圧延対象となる鋼板の硬度が高いほど、ワークロールに対するスラスト力は大きくなる。そこで、制御装置２０Ｂは、スラスト力測定装置３００Ａ，３００Ｂで測定されたスラスト力が所定の上限値を上回った際は、バックアップロール１２０Ａ，１２０Ｂに対するワークロール１１０Ａ，１１０Ｂの角度を変更するようワークロール押圧装置１３０Ａ，１３０Ｂ，ワークロール定位置制御装置１４０Ａ，１４０Ｂを制御することにより、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂの耐え得るスラスト力を超えないように制御することができ、部材の破損を防止できる。
　更に、制御装置２０Ｂは、スラスト力測定装置３００Ａ，３００Ｂで測定されたスラスト力が所定の下限値を下回った際は、バックアップロール１２０Ａ，１２０Ｂに対するワークロール１１０Ａ，１１０Ｂの角度を変更するようワークロール押圧装置１３０Ａ，１３０Ｂ，ワークロール定位置制御装置１４０Ａ，１４０Ｂを制御することで、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂとそれを支持する部材との間のがた取りが可能となり、ワークロールの板幅方向位置を安定させることができる。
　＜実施例５＞　
　本発明の実施例５の熱間圧延機および熱間圧延方法について図９乃至図１８を用いて説明する。
　図９はベンディングによる制御次数に対するワークロール径の影響の様子を示す図、図１０はＤｗ／Ｌｂ＝０．３２の圧延機において、ベンディングを行った場合の板クラウン変化量の板幅方向の分布を示す図、図１１はＤｗ／Ｌｂ＝０．２１の圧延機において、ベンディングを行った場合の板クラウン変化量の板幅方向の分布を示す図、図１２はワークロールクロスの制御次数に対するワークロール径の影響の様子を示す図、図１３はワークロールクロスによる板クラウン変化量に対するワークロール径の影響の様子を示す図、図１４はＤｗ／Ｌｂ＝０．３２の圧延機における、クラウン制御範囲を示す図、図１５はＤｗ／Ｌｂ＝０．３２の圧延機における、形状制御範囲を示す図、図１６はＤｗ／Ｌｂ＝０．２４の圧延機における、クラウン制御範囲を示す図、図１７はＤｗ／Ｌｂ＝０．２４の圧延機における、形状制御範囲を示す図、図１８はクラウン制御、形状制御範囲に対するＤｗ／Ｌｂの影響を示す図である。
　本実施例の熱間圧延機は、基本的な装置構成は実施例１の熱間圧延機１と同じである。
　本実施例の熱間圧延機は、更なる限定として、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂの直径をＤｗ、圧延材Ｓの最大圧延板幅をＬｂとしたときに、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂは、Ｄｗ／Ｌｂが０．１５以上０．３以下の条件を満たすものとなっている。
　一般的なペアクロスミルでは、ワークロール径ＤＷと最大圧延板幅Ｌｂとの比Ｄｗ／Ｌｂは０．３２～０．４０の範囲にあり、この範囲では、ワークロールのベンディングにて二次の形状制御を行うことは可能であるが、より高次の形状制御を行うことは困難であった。また、ワークロールクロスミルも原理はペアクロスミルに類似しており、傾向は概ね同じであった。
　図９以降に示す図は、２０ｋｇｆ／ｍｍ２の硬さの圧延材を２０％圧延し、２ｍｍの板にする、という条件での板クラウン，板形状の変化量のシミュレーション結果を示す図である。ここで、板形状ではなく、板クラウンの制御次数を示したのは、板クラウンと板形状が概ね対応するためである。この図９に示すように、ベンディングによる板クラウンの制御次数は、Ｄｗ／Ｌｂが減少するほど増大する傾向があることがわかる。
　図１０にＤｗ／Ｌｂが０．３２の場合（Ｄｗ：６００ｍ、Ｌｂ：１８８０ｍｍ）の場合のインクリーズベンディングを加えた際の板クラウン変化量の分布を、図１１にＤｗ／Ｌｂが０．２１の場合（Ｄｗ：４００ｍ、Ｌｂ：１８８０ｍｍ）において、インクリーズベンディングを加えた際の板クラウン変化量の分布を示す。
　これら図１０および図１１に示すように、高次の制御次数であるＤｗ／Ｌｂが０．２１の場合（制御次数２．６）、板中央近傍のクラウン変化量は小さく、板端部の影響が大きいことがわかる。
　また、図１２に示すように、ワークロールクロスの制御指数は約1.65であるためため、少なくともＤｗ／Ｌｂを０．３以下とすることで、ワークロールクロスとベンディングとの制御次数の差を大きくとることができ、複合伸びのような複雑な形状を制御できることが予期されることがわかる。
　また、クラウン制御次数は約1.65であり、Ｄｗ／Ｌｂの影響は極めて小さい。この次数は、ロール扁平や軸曲がり等のため、圧延条件の影響を若干受けるものと考えられるが、ワークロール径に関わらず、制御次数は概ね２．０である。
　図１３は、板端から２５ｍｍ位置と板中央の板厚差をクラウンＣｈ２５とし、ペアクロス角度０．５°の状態から，バックアップロールに対してワークロールを－０．０５°から０．０５°にでクロスさせた際のクラウン変化量におけるクラウン変化量ΔＣｈ２５についてロール径を変更してシミュレートした結果である。この図１３に示すように、小径化に伴い幾何学的に発生するギャップが大きくなるため、制御できる範囲も当然ながら広くなることがわかる。
　図１４乃至図１７に、板クラウンの制御範囲と２次と４次の板形状の制御範囲をシミュレーションによって見積もった結果を示す。
　図１４および図１５では、ペアクロス（０．５０°）、Ｄｗ＝６０２ｍｍ、Ｄｗ／Ｌｂ＝０．３２の条件とし、図１６および図１７では、ペアクロス（０．５０°）、Ｄｗ＝４５０ｍｍ、Ｄｗ／Ｌｂ＝０．２４の条件とした。
　そして、図１４、および図１６では、端から２５ｍｍ位置の板クラウン変化量ΔＣｈ２５に対する幅１／４位置（クォータ位置）の板クラウン変化量ΔＣｈ１／４の関係を、図１５、および図１７では、圧延方向の伸び歪み偏差の２次成分の変化量ΔＣ２に対する４次成分の変化量ΔＣ４の関係を示す。
　図１４および図１５に示すＤＷ／Ｌｂ＝０．３2という従来範囲の条件では、ワークロールクロスのクロス角を変更する場合も、或いは、ワークロールベンディングを増減させる場合のいずれも、ΔＣｈ２５に対するΔＣｈ１／４の値や、ΔＣ２に対するΔＣ４の値は概ね等しい勾配で変化し、ΔＣｈ２５とΔＣｈ１／４、或いは、ΔＣ２とΔＣ４をそれぞれ個別で制御できる範囲が非常に狭いことがわかる。
　それに対して、図１６および図１７に示すように、ＤＷ／Ｌｂを０．２４と、本発明の条件とした場合には、ワークロールクロスのクロス角を変更する場合とワークロールベンディングを増減させる場合とでは、ΔＣｈ２５に対するΔＣｈ１／４の値や、ΔＣ２に対するΔＣ４の値は異なる勾配で変化する。そのため、ワークロールベンディングの増加、０．４５°→０．５５°へのワークロールクロス角の変更、ワークロールベンディングの減少、０．５５°→０．４５°へのワークロールクロス角の変更、を順に追った軌跡は平行四辺形の形となり、ΔＣｈ２５とΔＣｈ１／４、或いは、ΔＣ２とΔＣ４をそれぞれ個別で制御できる範囲が格段に広がることがわかる。
　ここで、ΔＣｈ２５とΔＣｈ１／４、ΔＣ２とΔＣ４をそれぞれ個別に制御できる範囲の指標として、ΔＣｈ２５とΔＣｈ１／４のグラフの平行四辺形の中の面積をＳＣ、ΔＣ２とΔＣ４のグラフの平行四辺形の中の面積をＳＳと定義する。そのうえで、Ｄｗ／Ｌｂが０．３５での面積ＳＣ０．３５、ＳＳ０．３５に対する比率をプロットＤｗ／Ｌｂに対してプロットした結果を図１８に示す。
　図１８に示すように、現状においてもワークロール径が小径の部類に入るＤｗ／Ｌｂ＝０．３２に比べて、Ｄｗ／Ｌｂ＝０．２８以下とすることで、約２倍以上の複合伸びの制御範囲を持つことができ、格段に形状制御性は向上することが明らかとなった。
　ここで、熱間圧延プロセスでは、一般的にはワークロールにモータをつなぎ、回転駆動させている。その場合、ワークロールが小径化するとスピンドル径が細くなるため、伝達可能なトルクも小さくなる。
　ワークロールの小径化によって圧延トルクも減少することにはなるが、ワークロール小径化の影響は、スピンドルの伝達限界の方が大きい。すなわち、あまりに小径のワークロールでは機械的に成立させることに困難が生じてきて、デメリットがメリットを上回ると考えられる。
　圧延トルクは、圧延条件に依存するが、一般的な熱延プラントでは、Ｄｗ／Ｌｂは少なくとも０．１５以上とすることでデメリットをメリットが上回る形態で成立させることが可能と判断されることから、Ｄｗ／Ｌｂの下限は０．１５以上とすることが望ましい。
　以上まとめると、Ｄｗ／Ｌｂの好適な範囲は、０．１５以上０．３０以下、より好適には０．１５以上０．２８以下とすることが望ましい。
　その他の構成・動作は前述した実施例１の熱間圧延機および熱間圧延方法と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。
　本発明の実施例５の熱間圧延機および熱間圧延方法においても、前述した実施例１の熱間圧延機および熱間圧延方法とほぼ同様な効果が得られる。
　また、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂに対してベンディング力を付与するワークロールベンディングシリンダ１９０Ａ，１９０Ｂを更に備え、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂの直径をＤｗ、圧延材Ｓの最大圧延板幅をＬｂとしたときに、ワークロール１１０Ａ，１１０Ｂは、Ｄｗ／Ｌｂが０．１５以上０．３以下の条件を満たすことにより、ベンディング力制御とクロス角制御の両方の制御を行い、従来のワークロール径以下で従来よりも硬質な鋼板の圧延ができるとともに、より複雑な形状制御が可能となる。
　＜その他＞　
　なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
　また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
Ｓ…圧延材
１，１Ａ，１Ｂ…熱間圧延機
２０，２０Ａ，２０Ｂ…制御装置
３０…油圧装置
１００…ハウジング
１１０Ａ…上ワークロール
１１０Ｂ…下ワークロール
１１２Ａ…作業側ロールチョック
１１２Ｂ…駆動側ロールチョック
１２０Ａ…上バックアップロール
１２０Ｂ…下バックアップロール
１３０Ａ，１３０Ｂ…ワークロール押圧装置
１４０Ａ，１４０Ｂ…ワークロール定位置制御装置
１５０Ａ，１５０Ｂ…バックアップロール押圧装置
１６０Ａ，１６０Ｂ…バックアップロール定位置制御装置
１７０…圧下シリンダ装置
１８０…ロードセル
１９０Ａ…上ワークロールベンディングシリンダ
１９０Ｂ…下ワークロールベンディングシリンダ
２００Ａ，２００Ｂ…バックアップロール摺動装置
３００Ａ，３００Ｂ…スラスト力測定装置

Claims (9)

  1. 　上下一対のワークロールと、
    　前記ワークロールをそれぞれ支持する上下一対のバックアップロールと、
    　前記ワークロールを水平方向に移動させるワークロール水平方向アクチュエータと、
    　前記バックアップロールを水平方向に移動させるバックアップロール水平方向アクチュエータと、
    　前記ワークロール水平方向アクチュエータによる角度調整、および前記バックアップロール水平方向アクチュエータによる角度調整を制御する制御装置と、を備えた熱間圧延機において、
    　前記制御装置は、
    　　上ワークロールおよび上バックアップロールの上側ペアを平行な状態で、かつ下ワークロールおよび下バックアップロールの下側ペアを平行な状態で、前記上側ペアと前記下側ペアの角度調整をし、その後、前記上バックアップロールおよび前記下バックアップロールの角度を維持した状態で前記上ワークロールおよび前記下ワークロールの角度調整をするよう前記ワークロール水平方向アクチュエータおよび前記バックアップロール水平方向アクチュエータを制御する
    　ことを特徴とする熱間圧延機。
  2. 　請求項１に記載の熱間圧延機において、
    　前記制御装置は、前記上側ペアと前記下側ペアとでクロスさせるペアクロスの角度を０．２度以上に調整する
    　ことを特徴とする熱間圧延機。
  3. 　請求項１に記載の熱間圧延機において、
    　前記制御装置は、前記ワークロールの角度調整をする際、前記ワークロールの角度を前記バックアップロールの角度より大きくなる方向に調整する
    　ことを特徴とする熱間圧延機。
  4. 　請求項１に記載の熱間圧延機において、
    　前記制御装置は、前記上側ペアと前記下側ペアとでクロスさせるペアクロスでの角度調整を、圧延材の圧延を開始する前に実行する
    　ことを特徴とする熱間圧延機。
  5. 　請求項４に記載の熱間圧延機において、
    　前記制御装置は、前記ワークロールの角度調整を、前記圧延材の圧延中に実行する
    　ことを特徴とする熱間圧延機。
  6. 　請求項１に記載の熱間圧延機において、
    　前記ワークロールの軸に作用するスラスト力を測定するスラスト力測定装置を更に備え、
    　前記制御装置は、前記スラスト力測定装置で測定されたスラスト力が所定の上限値を上回った際は、前記バックアップロールに対する前記ワークロールの角度を変更するよう前記ワークロール水平方向アクチュエータを制御する
    　ことを特徴とする熱間圧延機。
  7. 　請求項１に記載の熱間圧延機において、
    　前記ワークロールの軸に作用するスラスト力を測定するスラスト力測定装置を更に備え、
    　前記制御装置は、前記スラスト力測定装置で測定されたスラスト力が所定の下限値を下回った際は、前記バックアップロールに対する前記ワークロールの角度を変更するよう前記ワークロール水平方向アクチュエータを制御する
    　ことを特徴とする熱間圧延機。
  8. 　請求項１に記載の熱間圧延機において、
    　前記ワークロールに対してベンディング力を付与するベンディングアクチュエータを更に備え、
    　前記ワークロールの直径をＤｗ、圧延材の最大圧延板幅をＬｂとしたときに、前記ワークロールは、Ｄｗ／Ｌｂが０．１５以上０．３以下の条件を満たす
    　ことを特徴とする熱間圧延機。
  9. 　上下一対のワークロールと、
    　前記ワークロールをそれぞれ支持する上下一対のバックアップロールと、
    　前記ワークロールを水平方向に移動させるワークロール水平方向アクチュエータと、
    　前記バックアップロールを水平方向に移動させるバックアップロール水平方向アクチュエータと、
    　前記ワークロール水平方向アクチュエータによる角度調整、および前記バックアップロール水平方向アクチュエータによる角度調整を制御する制御装置と、を備えた熱間圧延機による熱間圧延方法であって、
    　上ワークロールおよび上バックアップロールの上側ペアを平行な状態で、かつ下ワークロールおよび下バックアップロールの下側ペアを平行な状態で、前記上側ペアと前記下側ペア角度調整をするステップと、
    　前記上バックアップロールおよび前記下バックアップロールの角度を維持した状態で前記上ワークロールおよび前記下ワークロールの角度調整をするステップと、を有する
    　ことを特徴とする熱間圧延方法。
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