米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 加工処理操作 -> JFEスチール株式会社

発明の名称 圧延ロールの冷却装置及び冷却方法ならびに圧延ライン
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2007−203306(P2007−203306A)
公開日 平成19年8月16日(2007.8.16)
出願番号 特願2006−21424(P2006−21424)
出願日 平成18年1月30日(2006.1.30)
代理人 【識別番号】100080458
【弁理士】
【氏名又は名称】高矢 諭
発明者 田村 友和 / 島田 達哉 / 桑名 照久
要約 課題
簡単な装置で、圧延操業に供した使用済みロールを冷却し、少しでも常温に近づけた上で、研磨開始できるようにする。それにより、そのロールを研磨後、再度圧延操業に供したときに、被圧延材の通板性や板厚品質に悪影響を及ぼすのを防止する。

解決手段
圧延ロール冷却装置25を圧延ロール交換装置23上に設置する。
特許請求の範囲
【請求項1】
圧延ロール交換装置上に設置されていることを特徴とする圧延ロール冷却装置。
【請求項2】
前記圧延ロール冷却装置は、圧延ロール表面上に水を伝わらせるものであることを特徴とする請求項1に記載の圧延ロール冷却装置。
【請求項3】
使用済みの圧延ロールを冷却しつつ、研磨済み又は新品の圧延ロールを圧延機内に組み入れることを特徴とする圧延ロール冷却方法。
【請求項4】
前記圧延ロールの冷却は、圧延ロール表面上に水を伝わらせて行うものであることを特徴とする請求項3に記載の圧延ロール冷却方法。
【請求項5】
請求項1又は2に記載の圧延ロール冷却装置を備えたことを特徴とする圧延ライン。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、圧延ロールの冷却装置及び冷却方法ならびに圧延ラインに関する。圧延とは厚板圧延を含む熱間圧延のほか冷間圧延も含む意味とし、厚板とは、多くの場合、厚鋼板を指すが、その他の種類の金属を対象にしてもよい。
【0002】
なお、厚鋼板とは、一部、熱延鋼帯(ホットストリップミルで製造される)と、製造可能板厚範囲にラップする領域があるものの、例えば、非特許文献1等に記載されているように、4.5mm以上300mm内外の厚さの範囲の鋼板のことを指す。JISでいえば、例えば、3100番台に代表される各種の鋼板および鋼帯のうち、鋼板の方を指す。ホットストリップミルで製造される熱延鋼帯は、仕上圧延後、コイル状に巻き取られるのに対し、厚鋼板は巻き取られないという特徴もある。
【背景技術】
【0003】
以降、簡単のため、厚板圧延の場合を代表として例に挙げて説明する。厚板圧延とは、金属材料を数百〜千数百℃に加熱した後、厚板圧延ライン上に抽出し、一対または複数対のロールで挟圧しつつそのロールを回転させることで、薄く延ばすことをいう。図7は、従来から多くある厚板圧延ライン100の一例を示す。加熱炉20により数百〜千数百℃に加熱された厚み150〜300mm内外の金属材料(被圧延材)Mは、粗圧延機22により厚み10〜300mm内外まで延ばされ、仕上圧延機24により更に薄く延ばされ、4.5〜300mm内外の厚みに圧延される。
【0004】
図7に示した厚板圧延ライン100では、粗圧延機22と仕上圧延機24の2つの圧延機を備えているが、圧延機を1つしか備えていない厚板圧延ラインもある。
【0005】
これらの違いはあるが、一般的に合計で数回から三十回内外の圧延を、粗圧延機22と仕上圧延機24で、あるいは1つの圧延機だけで行なって、被圧延材Mを、所望の幅と長さに近づくように圧延する。なお、例えば、6回あるいは7回というように複数回圧延することを、6パスで圧延するとか7パスで圧延するともいう。
【0006】
図7に示した厚板圧延ライン100の例では、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、続いて粗圧延機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先ず行い、しかる後、再度、被圧延材Mを90°平面的に回転させ、更に、仕上圧延機24で被圧延材Mを何パスか往復圧延することで略所望の厚さに調整する。
【0007】
又、数百〜千数百℃に加熱されて抽出された被圧延材Mには、その表層に酸化物のスケールが付着している。この他、圧延され薄く延ばされるとともに放熱により降温していく過程でも、被圧延材Mは高温の状態で大気に曝されるため、新たなスケールが被圧延材Mの表層に生成する。これらスケールを、デスケーリング装置のノズルから噴射される、ポンプからの供給圧にして10〜30MPa内外の高圧水ジェットにより、剥離させ、除去する。デスケーリング装置は、図7中図示を省略したが、被圧延材Mの搬送方向Aにみて各圧延機の入側と出側に付設されたデスケーリングヘッダー、それにさらに付設された複数のノズル、それらに通ずる配管、ならびに高圧水ジェット用の水を供給するポンプ等からなる。
【0008】
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、所望の機械的性質(引張強さ等)を付与される。
【0009】
そして、ホットレベラ28にて被圧延材Mは形状を矯正されて平坦化されることがあり、クーリングベッド30にて空冷された後は、図示しない切断、矯正、熱処理、探傷、表面処理、マーキング等、各種の精製処理のうちの1つ以上に、需要家からの要求仕様に応じて供され、出荷される。
【0010】
ところで、厚板圧延ライン100には、各圧延機のある位置を除いて、多数(百以上)のテーブルローラ40が設置されており、被圧延材Mを搬送する。粗圧延機22出側のいくつかのテーブルローラ群は、その延びる方向に2分割されていて互いに逆転するか、あるいは、分割はされていないが長手方向に直径を変えたロールが交互に配置されていて交互に逆転することにより、被圧延材Mを90°平面的に回転させることができる。
【0011】
なお、50は制御装置、70はプロセスコンピュータ、90はビジネスコンピュータである。
【0012】
粗圧延機22、仕上圧延機24の各圧延機の上下のロールの間隙は、プロセスコンピュータ70内でデータとして持っている、各圧延機出側での被圧延材Mの予定(所望)板厚に対し、圧延反力(圧延荷重)により圧延機ハウジングが伸びる分を計算した結果を、加算するように同プロセスコンピュータ70内で計算し、各被圧延材Mの先端が噛み込む前に設定、調整される。各ロールの回転速度もプロセスコンピュータ70内で計算され、各被圧延材Mの先端が噛み込む前に設定、調整される。
【0013】
さて、厚板圧延の分野では、圧延中、圧延ロール(以下、略して単に「ロール」)10は、被圧延材Mを圧延することに伴い、被圧延材Mと転動接触し、熱を受ける。このため、圧延機(粗圧延機22も仕上圧延機24も)内部には、図示しない冷却水噴射装置があって、ロールを冷却しながら圧延するようにしている。
【0014】
そのように冷却を行うという条件下でも、何本もの被圧延材を圧延することで、ロール10の表層は転動疲労し、そのまま使用しつづけると、ロール10の表層が剥離して、製品厚鋼板の表面品質上の欠陥になってしまうから、剥離に至らない限度という条件として経験的に知られる頻度で、定期的に、研磨済みまたは新品のロールに交換するようにしている。使用済みのロール10は、図示しないロールグラインダ(後述図8中の62)により表層を研削した後、再度圧延に供するようにしている。
【0015】
図8に、ロール10の交換のようすを模式的に示す。今、図8(a)に示す状態は、厚板圧延ライン100の操業中、圧延機22(又は24の場合もあるが)で使用しているロール10にて圧延すべき最後の被圧延材Mを圧延し終えたところであり、これから丁度ロール10の交換に入る状態を上方から平面図的に見たものである。ロール交換装置23上には、研磨済み、または、新品の、ロール11が予めスタンバイしている。
【0016】
次のステップとして、図8(b)に示すように、圧延機22又は24で使用していた、使用済みの方のロール10を、ロール交換装置23上に抜き出してくる。
【0017】
さらに次のステップとして、図8(b)に矢印Bで示すように、ロール交換装置23が、横にスライドして、図8(c)に示す状態となる。
【0018】
そして、最後のステップとして、図8(d)に示すように、スタンバイしていた、研磨済み、又は、新品の、ロール11を、圧延機22又は24に組み入れる。
【0019】
そして、厚板圧延ライン100の操業を再開する。
【0020】
次に、抜き出してきた使用済みのロール10の処置についての説明のため、図9に移るが、図9(a)は、先述の図8(d)と同じ状態である。
【0021】
次のステップとして、図9(a)に矢印Cで示すように、ロール交換装置23が、先ほどとは逆方向に、横にスライドして、図9(b)に示す状態となる。
【0022】
更に次のステップとして、図9(c)に示すように、使用済みのロール10を、ロール交換装置23上から移動させ、ロールショップ60に搬入する。
【0023】
そして、最後のステップとして、図9(d)に示すように、使用済みのロール10を、図示しない移載機にてロールグラインダ62上に載置する。ロールグラインダ62は、使用済みのロール10にできた疲労層を、研磨して除去する。研磨済みのロール12は、仮置場64に並べておき、次に圧延機22又は24にて使用するチャンスまで待機させておく。
【0024】
さて、以上の説明の中では、圧延機22又は24から抜き出してきた使用済みのロール10を、ロールショップ60に搬入したら、すぐに、ロールグラインダ62にて研磨開始するようにしている。このように、圧延機22又は24から抜き出してきた使用済みのロール10を、すぐに、ロールグラインダ62にて研磨開始することを、温間研磨という(あるいは温間研削という場合もある)。
【0025】
圧延機22又は24から抜き出してきた使用済みのロール10は、40〜60℃内外とまだ暖かく、常温の状態よりも熱膨張している。
【0026】
本来であれば、圧延機22又は24から抜き出してきた使用済みのロール10が、常温まで冷却してから、ロールグラインダ62にて研磨開始した方が、所望の研磨プロフィルに、より近く仕上げられるため望ましいのであるが、資産課税コスト等の問題上、ロール10のストック数は極力少なくしておかなければならない、という別の面からの要求があり、少ないストック数のロールを、操業上、頻繁に圧延機22又は24に組み入れたり抜き出したりしてローテーションしなければならない関係上、温間研磨せざるを得ないというのが実情である。
【0027】
さて、温間研磨せざるを得ないとはいっても、少しでも常温に近づけた上で、研磨開始する、という方が好ましいことに疑いはない。
【0028】
特許文献1では、図10に示すごとく、パレットと呼ばれる水槽90中にロール10を浸漬する方法および装置が記載され、更にその状態で台車92により搬送することも記載されている。
【0029】
また、温間研磨には直接言及していないが、特許文献2には、ロール10の円周方向真上に冷却ヘッダー94を、ロール軸に沿って設け、ロールの円周方向真上部分全長にわたって、整流状態で均一に、冷却水を供給するロールの冷却方法が記載されている。
【0030】
【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】特開平09−155416号公報
【特許文献2】特開平11−057822号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0031】
先述のように、温間研磨せざるを得ないとはいっても、少しでも常温に近づけた上で、研磨開始する、という方が好ましい。しかしながら、上記特許文献1に記載の、水槽80中にロール10を浸漬する方法では、装置が大がかりで高価になり過ぎる、という問題があった。本発明は、このような従来技術の問題を解決するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【0032】
すなわち、本発明は、以下の通りである。
【0033】
(1)圧延ロール交換装置上に設置されていることを特徴とする圧延ロール冷却装置。
【0034】
(2)前記圧延ロール冷却装置は、圧延ロール表面上に水を伝わらせるものであることを特徴とする(1)の圧延ロール冷却装置。
【0035】
(3)使用済みの圧延ロールを冷却しつつ、研磨済み又は新品の圧延ロールを圧延機内に組み入れることを特徴とする圧延ロール冷却方法。
【0036】
(4)前記圧延ロールの冷却は、圧延ロール表面上に水を伝わらせて行うものであることを特徴とする(3)の圧延ロール冷却方法。
【0037】
(5)(1)、(2)いずれかの圧延ロール冷却装置を備えたことを特徴とする圧延ライン。
【発明の効果】
【0038】
本発明によれば、簡単な装置で、圧延操業に供した使用済みロールを冷却し、少しでも常温に近づけた上で、研磨開始することができるようになる。
【0039】
それにより、そのロールを研磨後、再度圧延操業に供したときに、被圧延材の通板性や板厚品質に悪影響を及ぼすのを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0040】
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態を説明するための図である。先述の図8、9の中でも登場してきた、従来からあるロール交換装置23上にロール冷却装置25を設置している。
【0041】
図2は、ロール冷却装置25の一例を示した図である。ノズル251を列設したヘッダ252が更に集合配管253に取り付けられ、図示しない冷却水供給系統から圧力を加えられて送られてくる冷却水wが、ノズル251から噴射され、ロール10に向け散水される仕組になっている。図示しないチョック(軸受箱)どうしが上下重ねられて圧延機22又は24から抜き出されてくる関係で、ロール10は、上下重ねて圧延機22又は24から抜き出されてくるが、図2中、簡単のため、ネック部およびそこに取り付けられているチョック(軸受箱)については、図示を省略している。図示を省略したチョック(軸受箱)のうち、下ロール10Bに取り付けられたものには、更に又、これも図示しないが、車輪が取り付けられていて、油圧シリンダあるいは電動機にてロール10を上下重ねたまま搬送することができるようになっている。
【0042】
なお、図2中、上ロール10Aに向け、冷却水wを散水しているが、上ロール10Aにかかった冷却水wは、自然に落下して下ロール10Bにかかるので、上ロール10Aに向け、冷却水wを散水すれば十分であるが、下ロール10Bに向けても、冷却水wを散水して何ら問題はない。
【0043】
(第2の実施の形態)
図3は、本発明の第2の実施の形態を説明するための図である。ロール10の円周方向真上にヘッダ252を、ロール軸に沿って(紙面の法線方向に)設け、ロール10の真上部分全長にわたって、冷却水を供給するようにしてもよい。ロール表面上に略均一な厚さの水膜が形成され、ロール10の円周方向、軸方向に冷却ムラが発生するのをより確実に抑制できる。
【0044】
(その他の実施の形態)
以上述べた二つの実施の形態のほか、例えば、ロール全長ではなく、板道(圧延中、被圧延材Mと接触した範囲)に集中的に冷却水を散水するもの、ロールを上下重ねた状態でではなく、別個に冷却するもの、冷却水にかわり、ミストを噴霧するもの、エアーを噴射するもの等、各種の変化形が考えられるが、本発明は、ロール交換装置23上にロール冷却装置25を設置したものであれば、いかなる実施の形態をとってもよい。
【実施例】
【0045】
図4に、本発明の効果を示す。横軸に圧延機から抜き出してからの経過時間、縦軸にロール表面温度をとった。57℃のロール表面温度の状態で圧延機22からロール10を抜き出したときを経過時間0として、その後の上ロールの表面温度を示したものである。上記の第2の実施の形態をとった場合について、その効果を示している。
【0046】
ロールの直径は1200mm、胴部(ネック部を除いた部分という意味)の長さは5500mm、ノズルのピッチは50mmで、冷却水の温度は25℃、冷却水の流量は、ノズル1個あたり0.002m3/minとした。
【0047】
冷却なし時とは、即ち、本発明を実施しない場合を意味しているが、圧延機から抜き出してからの経過時間が12hrに達しても、ロール表面の温度は、抜出直後に比べ、わずかに10℃降下しているに過ぎない。
【0048】
この点、本発明によれば、圧延機から抜き出してからの経過時間がせいぜい4hrでも、ロール交換装置23上のロール冷却装置25から散水して上下ロール10とも冷却した場合の上ロールの表面温度は、32℃まで、25℃も降下している。下ロールも同様である。
【0049】
厚板圧延ラインの場合、ロール交換の頻度は、多少の変動はあるものの、大まかに24hrに1回程度の割合であり、ロールの研磨に要する時間はロール1本あたり1hr内外とかそれよりもさらに短いので、4hr程度圧延ロール交換装置上で冷却することは、操業上何ら支障はない。
【産業上の利用可能性】
【0050】
以上の説明では、厚板圧延ラインに本発明を適用した場合を例に説明したが、本発明は、図7に示したような厚板圧延ラインのほか、図5に示したような帯鋼等の金属帯の熱間圧延ライン200、図6に示した帯鋼等の金属帯の冷間圧延ライン300などにも、同様に適用できる。熱間圧延ラインや冷間圧延ラインの場合、ロール交換の頻度は、仕上圧延機であれば、どのスタンドかにより変動はあるものの、大まかに3〜8hrに1回程度の割合であり、ロールの研磨に要する時間を差し引くと、ロール交換装置上で冷却にあてられる時間は厚板圧延ラインの場合に比べ短くなるものの、効果はある。なお、図5において、14はバックアップロール、16はエッジャーロール、21は幅プレス、23はクロップシャー、25はデスケーリング装置、27はランナウトテーブル、29はコイラーであり、図6において、42は巻出リール、43は巻取リール、44は切断機、46は接合機、48はループ設備である。
【図面の簡単な説明】
【0051】
【図1】本発明の第1の実施の形態について説明するための平面図
【図2】同じく要部を示す斜視図
【図3】本発明の第2の実施の形態について説明するための側面図
【図4】本発明の効果について説明するための線図
【図5】本発明を適用すべき別の圧延ラインについて説明するための図
【図6】本発明を適用すべき更に別の圧延ラインについて説明するための図
【図7】本発明を適用すべき厚板圧延ラインの例を説明するための図
【図8】本発明を適用すべき厚板圧延ラインにおけるロール交換のようすを説明するための平面図
【図9】同じくロール研磨に至るまでのようすを説明するための平面図
【図10】特許文献1に記載された従来技術について説明するための縦断面図
【図11】特許文献2に記載された従来技術について説明するための横断面図
【符号の説明】
【0052】
100…厚板圧延ライン
10、11、12…圧延ロール(ロール)
20…加熱炉
22…粗圧延機
23…ロール交換装置
24…仕上圧延機
25…ロール冷却装置
251…ノズル
252…ヘッダ
253…集合配管
26…冷却ゾーン
30…クーリングベッド
40…テーブルローラ
50…制御装置
60…ロールショップ
62…ロールグラインダ
70…プロセスコンピュータ
80…水槽
90…ビジネスコンピュータ
A…搬送方向
M…被圧延材
w…冷却水




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013