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金属材の保持アームおよび金属材の保持装置 - JFEスチール株式会社
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発明の名称 金属材の保持アームおよび金属材の保持装置
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2007−167898(P2007−167898A)
公開日 平成19年7月5日(2007.7.5)
出願番号 特願2005−368963(P2005−368963)
出願日 平成17年12月22日(2005.12.22)
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 田中 倫夫 / 渋谷 聡
要約 課題
熱間圧延設備等において高温の金属材を持ち上げる際に用い、高温の金属材を載せる保持部が適切な断熱構造を有している保持アームおよびその保持アームを備えた保持装置を提供することを目的とする。

解決手段
保持部本体39の上面に設けられた断熱構造部40は、保持部本体39の鋼材10と接触する側を覆う第1の断熱材46と、第1の断熱材46を覆うとともに鋼材10に接触する鋼製のカバー45とを備えている。
特許請求の範囲
【請求項1】
高温の金属材を持ち上げる際に用いる保持アームであって、金属材を載せる保持部を備え、該保持部は保持部本体と、該保持部本体の少なくとも金属材と接触する側を覆う第1の断熱材と、前記第1の断熱材を覆うとともに金属材に接触するカバーとを備えていることを特徴とする金属材の保持アーム。
【請求項2】
前記金属材に接触するカバーは、金属製のカバーであることを特徴とする請求項1に記載の金属材の保持アーム。
【請求項3】
前記金属材に接触するカバーは、第1の断熱材を覆う金属製のカバーと、該金属製のカバーの上面に取り付けられ、金属材に接触する弾力性を有する第2の断熱材とを備えていることを特徴とする請求項1に記載の金属材の保持アーム。
【請求項4】
保持アームは、下方に垂下する垂下部と、該垂下部の下端から水平方向に延出する保持部を備えていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の金属材の保持アーム。
【請求項5】
搬送テーブル上から金属材を上方に持ち上げて保持する金属材の保持装置であって、
搬送テーブル上方に昇降可能に配置された昇降フレームと、金属材を搬送テーブル両側で保持すべく、前記昇降フレームに設けられた複数の請求項1乃至4のいずれかに記載の保持アームとを備え、該保持アームの保持部は、昇降フレームの上昇により金属材下面を押し上げるようになっていることを特徴とする金属材の保持装置。
【請求項6】
熱間圧延機の上流側または下流側に請求項5に記載の保持装置を備えたことを特徴とする熱間圧延設備。
【請求項7】
請求項6に記載の熱間圧延設備を用いた金属材の製造方法であって、
金属材を前記熱間圧延機で所定の厚さに圧延した後、該金属材を前記保持装置で後続の金属材が通過できる場所に待機させ、後続の金属材を前記熱間圧延機で圧延する一方で、待機中の金属材を搬送テーブル上に戻し、前記後続の金属材に引き続いて前記熱間圧延機で圧延することを特徴とする金属材の製造方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば熱間圧延設備等において、高温の金属材を持ち上げる際に用いる金属材の保持アームおよびその保持アームを備えた金属材の保持装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
例えば、鋼材の厚板圧延においては、制御圧延(Controlled Rolling;CR)を施すことにより、優れた材質の鋼材を造り込んでいる。
【0003】
その際に、制御圧延を行う時の温度(制御圧延開始温度)が低くかつ制御圧延を行う時の板厚(制御圧延開始板厚)が厚い場合には、鋼材が制御圧延開始温度になるまでにかなりの時間を要するため、熱間圧延機近傍の搬送テーブル上で制御圧延開始温度になるまで金属材を待機させていた。その結果、その冷却待ちによって熱間圧延機に空き時間が発生し、圧延能率が阻害されるという問題が生じていた。
【0004】
このような冷却待ちによって熱間圧延機に空き時間が発生し圧延能率が阻害されるのを回避するために、例えば、特許文献1には、熱間圧延設備の仕上圧延機入側において、搬送テーブル上の高温の鋼材を後続の鋼材が通過できる高さに持ち上げて待機状態に保持する片持ちフォーク状のアームを有する昇降装置を備えた鋼材の待機装置(保持装置)が開示されている。
【特許文献1】特開平4−274814号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記のような鋼材の保持装置を用いる場合、上面に高温の鋼材を載せる部分(保持部)を耐熱構造とする必要がある。その際に、保持部を高熱から保護できるだけでなく、保持部との接触で鋼材に局部冷却(冷却ムラ、温度ムラ)が生じることを回避できることや、鋼材を持ち上げる瞬間等の衝撃荷重に耐えられるような構造にすることが大切である。
【0006】
一般に、高温の鋼材と接触する個所の耐熱構造としては、高温強度の高い耐熱鋼等を用い鋼材との接触面積を少なくする工夫がなされたり(加熱炉ウォーキングビームのスキッドボタン、加熱炉エキストラクター等)、レンガ等の断熱材を剥き出した状態で取り付けた構造等が用いられたりしているが、それらの断熱構造を前述の保持部に採用しようとした場合、以下のような欠点がある。
【0007】
まず、耐熱鋼等を使用した場合、鋼材との接触面積をある程度小さくできるが、根本的な解決にはならず、温度ムラは残った。しかも、耐熱鋼等は高価であるため、設備コストがかかるため、温度ムラに対し期待効果が低かった。
【0008】
また、レンガ等の断熱材を剥き出した状態で取り付けた構造を用いた場合は、鋼材を持ち上げる瞬間等の衝撃荷重によって断熱材が破損し、搬送ライン等に落下した。
【0009】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、厚板圧延設備等の熱間圧延設備において、高温の金属材を持ち上げる際に用い、高温の金属材を載せる保持部が適切な断熱構造を有している保持アームおよび保持装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。
【0011】
[1]高温の金属材を持ち上げる際に用いる保持アームであって、金属材を載せる保持部を備え、該保持部は保持部本体と、該保持部本体の少なくとも金属材と接触する側を覆う第1の断熱材と、前記第1の断熱材を覆うとともに金属材に接触するカバーとを備えていることを特徴とする金属材の保持アーム。
【0012】
[2]前記金属材に接触するカバーは、金属製のカバーであることを特徴とする前記[1]に記載の金属材の保持アーム。
【0013】
[3]前記金属材に接触するカバーは、第1の断熱材を覆う金属製のカバーと、該金属製のカバーの上面に取り付けられ、金属材に接触する弾力性を有する第2の断熱材とを備えていることを特徴とする前記[1]に記載の金属材の保持アーム。
【0014】
[4]保持アームは、下方に垂下する垂下部と、該垂下部の下端から水平方向に延出する保持部を備えていることを特徴とする前記[1]乃至[3]のいずれかに記載の金属材の保持アーム。
【0015】
[5]搬送テーブル上から金属材を上方に持ち上げて保持する金属材の保持装置であって、搬送テーブル上方に昇降可能に配置された昇降フレームと、金属材を搬送テーブル両側で保持すべく、前記昇降フレームに設けられた複数の前記[1]乃至[4]のいずれかに記載の保持アームとを備え、該保持アームの保持部は、昇降フレームの上昇により金属材下面を押し上げるようになっていることを特徴とする金属材の保持装置。
【0016】
[6]熱間圧延機の上流側または下流側に前記[5]に記載の保持装置を備えたことを特徴とする熱間圧延設備。
【0017】
[7]前記[6]に記載の熱間圧延設備を用いた金属材の製造方法であって、金属材を前記熱間圧延機で所定の厚さに圧延した後、該金属材を前記保持装置で後続の金属材が通過できる場所に待機させ、後続の金属材を前記熱間圧延機で圧延する一方で、待機中の金属材を搬送テーブル上に戻し、前記後続の金属材に引き続いて前記熱間圧延機で圧延することを特徴とする金属材の製造方法。
【発明の効果】
【0018】
本発明においては、保持アームの保持部が、保持部本体の金属材と接触する側を覆う第1の断熱材と、第1の断熱材を覆うとともに金属材に接触するカバーとを備えているので、第1の断熱材の断熱効果によって保持部本体を高熱から保護し、かつ金属材の冷却ムラの発生を抑止することができるとともに、カバーによって衝撃荷重を受け止めることができる。
【0019】
また、この構造の保持アームを備えた保持装置を金属材の熱間圧延設備に設置して、金属材の製造を行えば、形状精度や材質等の安定した金属材を効率良く製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、ここでは、高温の金属材が圧延された鋼材である場合を例にして説明する。なお、高温の程度は、金属材を熱間圧延される際に加熱される金属材の温度であり、鋼材の厚板圧延の場合、500℃〜1200℃程度の温度をいう。
【0021】
まず、図3に、本発明の実施形態における鋼材の保持装置の全体構造を示す。図4(a)は正面図、図4(b)は側面図である。
【0022】
図4に示すように、この実施形態における鋼材の保持装置1は、厚板圧延設備等の熱間圧延設備において、追い越し圧延等を行うために、搬送テーブル(ローラテーブル)11上の高温の鋼材10を後続の鋼材が通過できる高さに持ち上げて保持するための装置であって、搬送テーブル11の両側に対向して設けられた支柱21と、対向する2本の支柱21に支持されながら支柱21に沿って昇降する横フレーム31と、横フレーム31に取り付けられ、搬送方向に延びる縦フレーム32と、縦フレーム32に2個1組で搬送方向に対して互いに対向するように取り付けられ、鋼材10を搬送テーブル11の両側で保持する複数組(ここでは、10組)の保持アーム33とを備えている。また、横フレーム31を支柱21に沿って昇降させるために、各支柱21にそれぞれ近接して電動シリンダ22と作動用モータ23が設けられている。
【0023】
そして、保持アーム33は、縦フレーム32から垂下した垂下部33bと、垂下部33b下端から搬送テーブル11幅中央に向かって水平方向に延出した保持部33aを有している。保持部33aは、昇降フレーム(横フレーム31、縦フレーム32)の上昇により高温の鋼材10の下面を押し上げるようになっていて、隣接するテーブルローラ12間の隙間に配置され、下降することによって搬送テーブル11面下方に位置し、上昇することによって搬送テーブル11面上方に位置することができるようになっている。
【0024】
したがって、保持部33aの厚さや幅等の寸法はテーブルローラ12間の隙間の大きさで制約されることになり、余裕を持った寸法とすることができないので、鋼材を安定して保持できる構造強度を確保するためには、保持部33aを高熱から保護することが重要となっている。
【0025】
同時に、保持部33aとの接触で鋼材10に温度ムラが生じることを抑止するや、鋼材10を持ち上げる瞬間等の衝撃荷重に耐えられるような構造にすることも大切になっている。
【0026】
図1は、本発明の一実施形態における保持アーム33の保持部33aの拡大図であり、図1(a)は正面図、図1(b)は平面図である。図1に示すように、保持部33aは、保持部本体39の上面に断熱構造部40を備えている。
【0027】
図2は、図1(a)のA−A矢視図であり、断熱構造部40の詳細を示すものである。断熱構造部40は、保持部本体39の鋼材と接触する側を覆う第1の断熱材46と、第1の断熱材46を覆うとともに鋼材に接触するコの字形断面の鋼製のカバー45とを備えている。なお、鋼製のカバー45は溶接によって保持部本体39に取り付けられているとともに、鋼製のカバー45の天井部下面には所定の間隔で突起48が設けられており、第1の断熱材46に設けられた孔に突起48を挿入させることで位置合わせがなされている。
【0028】
ここで、第1の断熱材46は、酸化物系セラミックスなどの耐熱性無機材料を主原料とする多孔質材、繊維材、焼成材であり、A1、SiO、ZrOなどを主原料とする断熱材である。ただし、第1の断熱材46は、比較的硬くて脆いため、衝撃荷重によって破損し易いことから、鋼製のカバー45で覆い、その鋼製カバー45で衝撃荷重を受け止めるようにしている。なお、鋼製のカバー45は、板厚は12mm以下の鋼板を用いることが好ましい。このような薄鋼板のカバーであれば、高温の鋼材に接触しても短時間でその鋼材と同程度の温度に上昇するので、保持する鋼材の局部冷却が避けられるからである。更に、好ましくは6mm以下とする。ただし、カバーを薄肉化することは冷却ムラ抑止の点で好ましいが、強度面からの問題があり、鋼材10の重量や持ち上げ時の衝撃荷重で変形し、内側の第1の断熱材46を破損する危険性がある。したがって、カバーの薄肉化には限界があり、持ち上げる鋼材10の重量等から適宜決定される。
【0029】
上記のように、この実施形態においては、保持部33aが、保持部本体39の鋼材と接触する側を覆う高い断熱性を有する第1の断熱材46と、第1の断熱材46を覆うとともに鋼材に接触する鋼製カバー45とからなる断熱構造部40を備えているので、第1の断熱材46で保持部本体39を高熱から保護するとともに、鋼製カバー45で衝撃荷重を受け止めることができる。
【0030】
次に、本発明の他の実施形態に係る保持アームを述べる。この実施形態に係る保持アームは、前述の実施形態における図2に示したような断熱構造部40に替えて、図3に示すような断熱構造部41を備えている。
【0031】
すなわち、断熱構造部41は、保持部本体39の鋼材と接触する側を覆う第1の断熱材46と、第1の断熱材46を覆うコの字形断面の鋼製カバー45と、鋼製カバー45の天井部の上下面に接着されて、鋼材に接触する弾力性を有する第2の断熱材47とを備えている。なお、鋼製カバー45は溶接によって保持部本体39に取り付けられているとともに、鋼製カバー45の天井部下面には所定の間隔で突起48が設けられており、第1の断熱材46および第2の断熱材47に設けられた孔に突起48を挿入させることで、位置合わせがなされている。
【0032】
ここで、第1の断熱材46は、酸化物系セラミックスなどの耐熱性無機材料を主原料とする多孔質材、繊維材、焼成材であり、A1、SiO、ZrOなどを主原料とする断熱材である。この第1の断熱材46は、高い断熱性を有しており、保持部本体39を高熱から保護することができる。ただし、第1の断熱材46は、比較的硬くて脆いため、衝撃荷重によって破損し易いことから、鋼製カバー45で覆うとともに、さらにその鋼製カバー45に弾力性を有する第2の断熱材47を接着して、鋼製カバー45と第2の断熱材47によって衝撃荷重を受け止めるようにしている。しかも、第2の断熱材47が鋼材と接触するので、鋼材の局部冷却も防止される。なお、第2の断熱材47は、耐熱性繊維であって、炭素繊維、有機繊維等を編んだ布状の耐熱材である。強化のため、ステンレス繊維等の金属繊維を編み込んで複合化した織布は弾力性に富み、適度に強度も有するためこの用途に好適である。ちなみに、耐熱性有機繊維としては、炭素繊維、パラアラミド系繊維、メタアラミド系繊維等が利用できる。
【0033】
上記のように、この実施形態においては、保持部33aが、保持部本体39の鋼材と接触する側を覆う高い断熱性を有する第1の断熱材46と、第1の断熱材46を覆う鋼製カバー45と、鋼製カバー45に接着されて、鋼材に接触する弾力性を有する第2の断熱材47とからなる断熱構造部41を備えているので、第1の断熱材46で保持部本体39を高熱から保護するとともに、鋼製カバー45と第2の断熱材47で衝撃荷重を受け止めることができる。さらに、第2の断熱材47によって、保持する鋼材の局部冷却も防止することができる。
【0034】
上記の実施形態においては、カバーに鋼製カバーを用いた場合や鋼製カバーと弾力性を有する第2の断熱材を用いた場合を示したが、カバーに弾力性を有する第2の断熱材のみを用いることも可能である。すなわち、第1の断熱材の上部に弾力性を有する第2の断熱材を直接配置し、第2の断熱材によって、衝撃荷重を受け止めるとともに、鋼材の局部冷却を防止するようにしてもよい。
【0035】
そして、上記のような各実施形態の保持アーム33を供えた鋼材の保持装置1は、追い越し圧延等を行う際には、図5に示すように、電動シリンダ22を作動させ、鋼材10を保持アーム33の保持部33aに載せてテーブルローラ12上から後続の鋼材が通過できる高さに持ち上げて保持する。
【0036】
そこで、鋼材の熱間圧延設備において、熱間圧延機の上流側または下流側に、この実施形態に係る鋼材の保持装置1を設置し、冷却待ちを要する鋼材を熱間圧延機で所定の厚さに圧延した後、その鋼材を保持装置1で後続の鋼材が通過できる場所に待機させ、後続の冷却待ちを要しない鋼材を熱間圧延機で圧延する一方で、待機中の鋼材を搬送テーブル11上に戻し、後続の鋼材に引き続いて熱間圧延機で圧延するようにすれば、熱間圧延機に冷却待ちによる空き時間が発生することが回避されるとともに、冷却待ちで待機中の鋼材の温度ムラも抑止されるので、形状精度や材質等の安定した鋼材を効率良く製造することができる。
【0037】
なお、ここでは、金属材が鋼材の場合を例にして説明したが、本発明は、それに限定されることはなく、金属材がアルミニウム等の非鉄金属材料の場合にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【図1】本発明の一実施形態における鋼材の保持アームの部分拡大図。
【図2】本発明の一実施形態における断熱構造を示す図(図1のA−A矢視図)。
【図3】本発明の他の実施形態における断熱構造を示す図。
【図4】本発明の一実施形態に係る鋼材の保持装置の全体構造図。
【符号の説明】
【0039】
1 鋼材の保持装置
10 鋼材
11 搬送テーブル
12 テーブルローラ
21 支柱
22 電動シリンダ
23 モータ
31 横フレーム
32 縦フレーム
33 保持アーム
33a 保持部
34b 垂下部
39 保持部本体
40 断熱構造部
41 断熱構造部
45 鋼製カバー
46 第1の断熱材
47 第2の断熱材
48 突起




 

 


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