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厚板圧延ラインにおける被圧延材の冷却方法ならびにそれを用いた厚板圧延方法 - JFEスチール株式会社
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発明の名称 厚板圧延ラインにおける被圧延材の冷却方法ならびにそれを用いた厚板圧延方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−7676(P2007−7676A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2005−189575(P2005−189575)
出願日 平成17年6月29日(2005.6.29)
代理人 【識別番号】100105968
【弁理士】
【氏名又は名称】落合 憲一郎
発明者 堀 紀文
要約 課題
均一冷却性に優れる被圧延材の冷却方法を提供する。

解決手段
複数配置された、水切りロール13とテーブルローラ14の対同士の間で、被圧延材Mを冷却水Wにより冷却しながら、水切りロール13とテーブルローラ14を回転させ、被圧延材Mを搬送するに際し、水切りロール13として、クラウンをつけたものを使用し、該水切りロール13を被圧延材Mに押し付けるようにする。
特許請求の範囲
【請求項1】
厚板圧延ラインにおける圧延後の被圧延材を、
該被圧延材の搬送方向に複数対配列された、
水切りロールとテーブルローラの対で挟圧しつつ、
前記複数対配列された、
水切りロールとテーブルローラの対同士の間で、
前記被圧延材を、
冷却水により冷却しながら、
前記水切りロールとテーブルローラを回転させ、
前記被圧延材を搬送するに際し、
前記水切りロールとして、クラウンをつけたものを使用し、該水切りロールを前記被圧延材に押し付けるようにすることを特徴とする
厚板圧延ラインにおける被圧延材の冷却方法。
【請求項2】
厚板圧延ラインにおける圧延後の被圧延材を、
該被圧延材の搬送方向に複数対配列された、
水切りロールとテーブルローラの対で挟圧しつつ、
前記複数対配列された、
水切りロールとテーブルローラの対同士の間で、
前記被圧延材を、冷却水により冷却しながら、
前記水切りロールとテーブルローラを回転させ、
前記被圧延材を搬送するに際し、
前記水切りロールを、
前記被圧延材上の前記冷却水が、
前記水切りロールと前記被圧延材の間から漏れ出ることを抑制するような力で、
前記被圧延材に向け押し付ける
ことを特徴とする厚板圧延ラインにおける被圧延材の冷却方法。
【請求項3】
請求項1、2の冷却方法を用いたことを特徴とする厚板圧延方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、厚板圧延ラインにおける被圧延材の冷却方法ならびにそれを用いた厚板圧延方法に関し、特に厚鋼板の仕上げ圧延後の冷却方法として好適なものに関する。
【背景技術】
【0002】
厚鋼板は、4.5mm以上300mm内外の厚さの範囲の鋼板(非特許文献1)を指し、建築、造船、圧力容器あるいはパイプラインなどの用途において構造用鋼材として用いられるため、圧延条件や冷却条件またはそれらを組合わせて組織制御が行われ、優れた強度・靭性などの特性が付与される。
【0003】
図9に、厚鋼板の製造ライン(厚板圧延ライン)の一例を示す。加熱炉20により加熱された被圧延材M(板厚150〜300mm内外)は、粗圧延機22により板厚10〜300mm内外に圧延され、しかる後、仕上圧延機24により製品板厚(板厚4.5〜300mm程度)まで圧延される。
【0004】
粗圧延機22で被圧延材Mを数パス圧延後、被圧延材Mを90°平面的に回転させ、更に粗圧延機22で被圧延材Mを何パスか往復圧延することで略所望の幅に調整する幅出し圧延をまず行い、再度、被圧延材Mを90°平面的に回転させて仕上圧延機24で所望の厚さに圧延する。
【0005】
圧延を終了した被圧延材Mは、冷却ゾーン26にて空冷または水冷され、必要に応じてホットレベラ28にて形状を矯正された後、クーリングベッド35にて空冷され、需要家からの要求仕様に応じて切断、矯正、熱処理、探傷、表面処理、マーキング等、各種の精製処理が施されて出荷される。
【0006】
上述した厚鋼板の製造ラインにおいて、加熱炉20、粗圧延機22、仕上げ圧延機24および冷却ゾーン26は、制御装置50、プロセスコンピュータ85、ビジネスコンピュータ95などで構成される制御系にて制御される。
【0007】
厚鋼板の強度、靭性などの機械的特性は、主に、冷却ゾーン26で行われる冷却により形成されるミクロ組織に依存するため、種々の冷却制御技術が提案されている。
【0008】
特許文献1は、複数の冷却ゾーンを有する冷却装置における均一冷却技術に関し、図10に示す冷却ゾーンa,b,cを有する冷却装置において、冷却ゾーンaのみによる冷却で、被圧延材Mに所望の機械的性質を付与できる場合、冷却ゾーンaの水切りロール30だけを下降させて被圧延材Mに接触させ、同ゾーンaの冷却装置100からだけ冷却水を噴射させる。
【0009】
また、水切り装置130から噴射される水やエアのジェットにより、ゾーン最下流側の水切りロール30とテーブルローラ40のわずかな隙間から漏れ出てくる冷却水wを吹き飛ばす。
【0010】
このように、被圧延材Mの表面における冷却水wの流れを制御することにより、冷却不均一を抑制し、被圧延材に付与される機械的性質を所望の範囲に収めることが記載されている。
【0011】
図11は、図10のB−B矢視図で、冷却装置100は、水切りロール30とテーブルローラ40からなるロール対を有し、各ロールは、架台65に取り付けられたモータ55と減速装置75により駆動される。
【0012】
冷却水wは、上部冷却水ヘッダー80、下部冷却水ヘッダー90より上部冷却水ノズル110、下部冷却水ノズル120から噴射される。
【0013】
特許文献2には、冷却水wが被圧延材Mと接触する際、水流を被圧延材Mの長手方向とし、冷却水wと被圧延材Mの間の熱伝達係数を向上する冷却水ヘッダー80の配置、形状が記載されている(図12)。
【0014】
また、特許文献2には、他の実施形態として、上部冷却水ノズル110を、被圧延材Mの搬送方向(矢印A)に対し、順方向、逆方向の両方に向け、一方、下部冷却水ノズル120は、被圧延材Mの搬送方向(矢印A)に対し、逆方向に向け、水切りロール30間やテーブルローラ間に冷却水wの流れを整流するカバー70を設けることが記載されている(図13)。
【0015】
特許文献3も冷却性能に優れる冷却装置に関し、カバー70内において、被圧延材Mの搬送方向(矢印A)に対し、順方向、逆方向の両方向となるように、冷却水wの水流を形成することを記載している(図14)。
【0016】
特許文献4は、ローラープレス焼入装置および方法に関し、テーブルローラ40と対をなすようにローラー200を配置し、昇降装置で下降させて被圧延材Mに接触させ、被圧延材Mから熱を奪うことで急冷するローラープレス焼入装置およびローラー200を被圧延材に一定の圧力で押し付けながら、被圧延材を平坦化しつつ水冷することで、被圧延材の表裏両面を焼入れする方法を記載している(図15)。
【非特許文献1】「熱延鋼板の精製と品質(改訂2版:94年3月)p31」(学校法人鉄鋼学園 産業技術短期大学 人材開発センター)
【特許文献1】特開昭59−16617号公報
【特許文献2】特開昭58−86922号公報
【特許文献3】特開昭63−101017号公報
【特許文献4】特公昭47−46641号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0017】
上述したように、均一冷却技術に関する先行技術は、厚鋼板の上面に設けられた水切りロールを有する冷却装置において、水冷に用いる冷却ゾーン数の制御(特許文献1)、厚鋼板に噴射される冷却水の噴射方向の制御(特許文献2、3)、およびローラープレス焼入装置(特許文献4)などに大別される。
【0018】
しかしながら、水切りロールを用いる冷却方法の場合、例えば特許文献4に記載のローラープレス焼入装置を用いて、ローラーを被圧延材にある一定の圧力で押し付けながら、被圧延材Mを平坦化しつつ水冷しても、冷却中の被圧延材Mの形状が歪むことにより、水切りローラ30が押し上げられて被圧延材Mとの間に空隙が生じ、該空隙から余計な冷却水wが被圧延材M上に漏出し、被圧延材Mの冷却が不均一になる場合があった(図16)。
【0019】
また、水切りロール30を被圧延材Mに押し付ける力が過大で、水切りロール30が撓む場合にも同様の問題が生じていた(図17)。
そこで、本発明は、均一冷却性に優れる被圧延材の冷却方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0020】
本発明の課題は以下の手段により解決可能である。
1.厚板圧延ラインにおける圧延後の被圧延材を、
該被圧延材の搬送方向に複数対配列された、
水切りロールとテーブルローラの対で挟圧しつつ、
前記複数対配列された、
水切りロールとテーブルローラの対同士の間で、
前記被圧延材を、
冷却水により冷却しながら、
前記水切りロールとテーブルローラを回転させ、
前記被圧延材を搬送するに際し、
前記水切りロールとしてクラウンをつけたものを使用し、該水切りロールを前記被圧延材に押し付けるようにすることを特徴とする
厚板圧延ラインにおける被圧延材の冷却方法。
【0021】
2.厚板圧延ラインにおける圧延後の被圧延材を、
該被圧延材の搬送方向に複数対配列された、
水切りロールとテーブルローラの対で挟圧しつつ、
前記複数対配列された、
水切りロールとテーブルローラの対同士の間で、
前記被圧延材を、冷却水により冷却しながら、
前記水切りロールとテーブルローラを回転させ、
前記被圧延材を搬送するに際し、
前記水切りロールを、
前記被圧延材上の前記冷却水が、
前記水切りロールと前記被圧延材の間から漏れ出ることを抑制するような力で、
前記被圧延材に向け押し付ける
ことを特徴とする厚板圧延ラインにおける被圧延材の冷却方法。
3.1、2の冷却方法を用いたことを特徴とする厚板圧延方法。
【発明の効果】
【0022】
本発明によれば、水切りロールにクラウンをつけるので、水切りロールと被圧延材との間に空隙が生じるのを抑制しつつ、水切りロールを被圧延材に当接させることができ、余計な冷却水が被圧延材に漏出して、被圧延材の冷却が不均一になるのを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0023】
以下、図9に示す厚鋼板の圧延ライン(厚板圧延ライン)1000に、本発明を適用した場合を例に、本発明の実施の形態について、図1ほかも参照しつつ説明する。
【0024】
図1は、本発明を適用する冷却装置の一例を示す模式図で、図において1は冷却装置、11は上部冷却ノズル、12は下部冷却ノズル、13は水切りロール、14はテーブルローラ、15は上部冷却ノズル11に冷却水を供給する冷却水ヘッダ、Wは冷却水、Mは冷却装置1により冷却される厚板(被圧延材)、Aは被圧延材Mの搬送方向、Fは水切りロール13の押し付け力を示す。
【0025】
本発明においては、水切りロール13にクラウンをつけたものを押し付けるようにする。クラウンをつけると、水切りロール13と被圧延材Mとの間に空隙が生じるのを抑制しつつ、水切りロール13を被圧延材Mに当接させることができ、余計な冷却水wの漏出を抑制して、被圧延材Mの冷却が不均一になるのを抑制できる。
【0026】
本実施の形態では、厚鋼板の製造ライン(厚板圧延ライン)における圧延後の被圧延材Mを、被圧延材Mの搬送方向Aに複数配列された、水切りロール13とテーブルロール14の対で挟圧しつつ、水切りロール13とテーブルロール14の対同士の間で、被圧延材Mを冷却水wにより冷却しながら、水切りロール13とテーブルロール14を搬送方向Aにならう方向に回転させ、被圧延材Mを搬送する。
【0027】
図7は、クラウンを付与した水切りロール13を模式的に示し、水切りロール13の胴長端よりもl内側となる位置のロール径dと、胴長中央のロール径dとの差をクラウンと定義する。胴長方向のカーブは、サインカーブでも円弧でも、とにかく、なめらかな曲線であればよい。水切りロール13の胴長は、例えば、テーブルローラ14の胴長l2と等しくし、その径は、例えば、テーブルローラ14の径dより小さくすることが望ましい。
【0028】
材質S35C−N、胴長5500mmの中実の水切りロール13において、lを50mm、dを300mm径、dを301mm径とし、1mmのクラウンを付与し、20kN〜100kNの範囲内の荷重で被圧延材Mに押し付けた場合、水切りロール13が撓んでも、水切りロール3と被圧延材Mの間に空隙ができるのを防止でき、冷却水wの漏出を防止できる。
【0029】
本実施の形態、すなわち、厚鋼板の製造ライン(厚板圧延ライン)1000の操業においては、水切りロール13に付与するクラウンを1mm〜3mmにすることにより、冷却水の漏出防止が可能である。
【0030】
また、本発明は、被圧延材上の冷却水が、水切りロールと被圧延材の間から冷却水の漏れ出ることを抑制するような力で、好ましくは全く漏れ出ないような力で、水切りロールを被圧延材に向け押し付けることを特徴とする。尚、本実施の形態において、被圧延材は、厚鋼板としているが、本発明の対象はこれに限らず、その他の複数の種類の金属板であってもよい。
【0031】
被圧延材Mの上面側の冷却は、水切りロール13及びテーブルローラ14間において、冷却水ヘッダ15から供給され、上部冷却ノズル11から噴出する冷却水wにより行われ、下面側の冷却は、下部冷却ノズル12から噴出する冷却水wにより行われる。
【0032】
本発明では、水切りロール13の押し付け力Fを、水切りロール13と被圧延材Mが当接する部分(押し付け部)から外に冷却水wが漏れ出るのを抑制するように設定する
押し付け力Fの制御は、実操業においては、予め、押し付け力Fを、被圧延材Mの板厚と、水切りロール13とテーブルロール14との設定間隔との関係において求めておき(図5)、水切りロール13の下端の停止位置を設定制御したり、押し付け力を実測し、可及的に目標値に近づくようにフィードバック制御したりすることにより行う。
【0033】
いずれの場合でも、水切りロール13を下降させ、冷却水wの漏出が抑制されていることが、目視により確認できれば、所望の押し付け力Fが得られているものとしてよい。
尚、本発明において、冷却水wは、被圧延材の機械的性質や形状に悪影響が出ない程度に漏出が抑制されていれば良く、完全に防止される必要まではない。
【0034】
図2は、複数の冷却ゾーンa、b、・・・を有する冷却装置において、水切りロール13の押し付け力を制御する制御系を説明する図である。仕上圧延機2で被圧延材Mの最終圧延パスを開始すると、プロセスコンピュータ4では、複数の冷却ゾーンa、b、・・・のうち、冷却を行う冷却ゾーンを、ビジネスコンピュータ3から送られてくる被圧延材Mの属性データをもとに、設定計算をして決定する。
【0035】
冷却を行う冷却ゾーンでは、冷却水wの噴射による冷却と、水切りロール13の下降動作とが、制御装置5からの指令により行われる。仕上げ圧延後、被圧延材Mの先端が上反りしている場合など、必要に応じて、プリレベラ16により被圧延材Mを平坦に矯正してから、冷却を行う。
【0036】
図3に、水切りロール13(昇降装置)の昇降パターンと荷重変化の様子を模式的に示す。水切りロール13(昇降装置)が下降した状態において、被圧延材Mが水切りロール13とテーブルロール14間に噛み込まれ、水切りロール13(昇降装置)から押し付け力Fが被圧延材Mに付与される。
【0037】
図4は、水切りロール13の下端位置を設定制御する場合の、水切りロール13の昇降機構の一例を示す図で、図において、6は、エアシリンダ7を昇降させる圧下スクリュー、7は、その先端に水切りロール13が装着されているエアシリンダ、8は、エアシリンダ7を作動させるバルブを示す。
【0038】
水切りロール13とテーブルローラ14の間隙は、エアシリンダ7が伸びきった状態で、圧下スクリュー6の動作と停止位置により調整する。水切りロール13とテーブルローラ14の間隙を、被圧延材Mの板厚より小さくすることで、被圧延材Mの先端が水切りロール13とテーブルロール14の間に噛み込まれると、エアシリンダ7の縮んだ分、反力で、水切りロール13から被圧延材Mに押し付けの力Fが作用する。
【0039】
プロセスコンピュータ4には,前述の図5に示した、水切りロール13とテーブルローラ14の間隙を、被圧延材Mの板厚よりも何mm小さくしておいたときに、被圧延材Mに作用する押し付け力Fがどれだけになるかの関係を記憶させておき、被圧延材Mの先端が噛み込む前に、圧下スクリュー6を動作させ、水切りロール13の下端位置を調整し、水切りロール13とテーブルローラ14の間隙を所望の値に調整する。
【0040】
被圧延材Mの噛み込み中は特に動作させず、被圧延材Mの尾端が通過すると、水切りロール13を上昇させる。尚、本実施の形態では、水切りロール13とテーブルローラ14との間隙は、被圧延材Mの板厚より0.5mm小さい値に設定すると、機械系の遊びが吸収され、冷却水wの漏出が防止されて好ましい。
【0041】
図6は、水切りロール13の押し付け力Fを実測し、可及的に目標値に近づくようにフィードバック制御する場合の水切りロール13の昇降機構の一例を示す図で、図において、9aは荷重計、9bは油圧シリンダ、9cはサーボ弁、9dはサーボアンプ、9eはリリーフ弁を示す。
【0042】
水切りロール13の押し付け機構は、油圧シリンダ9bを動作させる油圧回路で構成され、荷重制御は、荷重計9aで検出される荷重(押し付け力F)が目標の値に可及的に近づくように、制御装置5からの指令により、サーボアンプ9dを介して、リリーフ弁9e、サーボ弁9cをフィードバック制御して行う。
【0043】
水切りロール13の押し付け力Fの制御が、上述した図4、図6のいずれの方法であっても、被圧延材Mの尾端が水切りロール13から抜ければ、制御装置5からの指令により、冷却水wを噴射していた各ゾーンとも、順次、冷却水wの噴射を停止し、水切りロール13の荷重制御を終了させ、上昇させるようにする。
【0044】
被圧延材Mの尾端位置の検出を、制御装置5内のタイマーにより行うなどしてもよく、その場合は、例えば、仕上圧延機2で最終圧延パスを開始後、被圧延材Mの尾端が各ゾーンを通過するのに要するだけの時間を、制御装置5内のタイマーに記憶させておいて行うようにする。
【0045】
あるいは、テーブルローラ40にパルスジェネレータを付設し、テーブルローラ40の回転数を実測して用いたり、最終ゾーンにホットメタルディテクタを設置して、検知しなくなったことを検出したり、荷重計3bの示す荷重実績値が、閾値を下回ったことを以って検出したりするようにしてもよい。
【0046】
以上の通りであるが、本発明は上記の実施の形態に限るものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更を加えてもよい。例えば、上述した複数の上部ノズルから冷却水を噴出させる冷却方法に限定されず、図8に示すように、上部冷却ノズル11aからカーテンウオール状に冷却水を供給したり、テーブルローラ14間に複数の下部冷却ノズルを複数列配置する冷却装置を用いたり、あるいは、SuperOLACと呼称される高速冷却装置を適用したりしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0047】
【図1】本発明の実施の形態の一例を説明する図。
【図2】本発明の実施の形態の一例を説明する図。
【図3】本発明の実施の形態の一例を説明する図。
【図4】本発明の実施の形態の一例を説明する図。
【図5】本発明の実施の形態の一例を説明する図。
【図6】本発明の実施の形態の一例を説明する図。
【図7】本発明の実施の形態の一例を説明する図。
【図8】冷却方法の別の例を説明する図。
【図9】厚板圧延ラインの一例を説明する図。
【図10】従来技術に係る冷却装置を説明する図。
【図11】従来技術に係る冷却装置を説明する図。
【図12】従来技術に係る冷却装置を説明する図。
【図13】従来技術に係る冷却装置を説明する図。
【図14】従来技術に係る冷却装置を説明する図。
【図15】従来技術に係る冷却装置を説明する図。
【図16】従来技術の問題点を説明する図。
【図17】従来技術の問題点を説明する図。
【符号の説明】
【0048】
1 冷却装置
11、11a 上部冷却ノズル
12 下部冷却ノズル
13 水切りロール
14 テーブルローラ
15 冷却水ヘッダ
2 仕上圧延機
3 ビジネスコンピュータ
4 プロセスコンピュータ
5 制御装置
6 圧下スクリュー
7 エアシリンダ
8 バルブ
9a 荷重計
9b 油圧シリンダ
9c サーボ弁
9d サーボアンプ
9e リリーフ弁
20 加熱炉
22 粗圧延機
24 仕上圧延機
26 冷却ゾーン
28 ホットレベラ
30 水切りロール(従来例)
35 クーリングベッド
40 テーブルローラ
50 制御装置(従来例)
55 モータ
65 架台
70 カバー
75 減速装置
80 上部冷却水ヘッダー(従来例)
85 プロセスコンピュータ(従来例)
90 下部冷却水ヘッダー(従来例)
95 ビジネスコンピュータ(従来例)
100 冷却装置(従来例)
110 上部冷却水ノズル(従来例)
120 下部冷却水ノズル(従来例)
130 水切り装置
200 ローラ
1000 厚板圧延ライン
W 冷却水
M 被圧延材
A 搬送方向
F 押し付け力




 

 


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