JP2007203306A - Device and method for cooling rolling roll, and rolling line - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a rolling roll cooling device, a cooling method, and a rolling line. Rolling is meant to include cold rolling as well as hot rolling including thick plate rolling. In many cases, a thick plate refers to a thick steel plate, but other types of metals may be targeted.
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。
The thick steel plate is partially described in, for example, Non-Patent
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。
Hereinafter, for simplicity, the case of thick plate rolling will be described as an example. In plate rolling, a metal material is heated to several hundred to several hundreds of degrees Celsius, and then extracted onto a plate rolling line, and the roll is rotated thinly while being clamped by a pair or a plurality of pairs of rolls, and is thinly stretched. That means. FIG. 7 shows an example of a conventional thick plate rolling line 100. A metal material (rolled material) M having a thickness of 150 to 300 mm heated to several hundred to several hundreds of degrees Celsius by the heating furnace 20 is extended to a thickness of 10 to 300 mm by a rough rolling
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。
The thick plate rolling line 100 shown in FIG. 7 includes two rolling mills, a
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。
Although there are these differences, in general, rolling a total of several to thirty times inside and outside is performed by the rough rolling
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。
In the example of the thick plate rolling line 100 shown in FIG. 7, the material to be rolled M is rolled several passes by the
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。 Moreover, the scale material of the oxide has adhered to the surface layer of the to-be-rolled material M extracted by being heated to several hundred to several hundreds of degrees Celsius. In addition, since the rolled material M is exposed to the atmosphere at a high temperature even in the process of being rolled and thinned and lowered in temperature by heat radiation, a new scale is generated on the surface layer of the rolled material M. These scales are peeled off and removed by a high-pressure water jet in and out of 10 to 30 MPa as the supply pressure from the pump injected from the nozzle of the descaling device. Although not shown in FIG. 7, the descaling apparatus has a descaling header attached to the entrance side and the exit side of each rolling mill as viewed in the transport direction A of the material to be rolled M, and a plurality of nozzles attached thereto. It consists of a pipe that leads to them and a pump that supplies water for a high-pressure water jet.
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。 The rolled material M that has finished rolling is air-cooled or water-cooled in the cooling zone 26 and given desired mechanical properties (such as tensile strength).
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。
And the material M to be rolled may be flattened by correcting the shape by the hot leveler 28, and after being air-cooled by the
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。
By the way, the thick plate rolling line 100 is provided with a large number (more than one hundred) of
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。
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。
The gap between the upper and lower rolls of each of the roughing
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。
Now, in the field of thick plate rolling, during rolling, a rolling roll (hereinafter simply referred to as “roll”) 10 is in rolling contact with the material to be rolled M as it rolls the material to be rolled, and generates heat. receive. For this reason, there is a cooling water injection device (not shown) inside the rolling mill (both the rough rolling
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。
Even under such conditions of cooling, by rolling a number of materials to be rolled, the surface layer of the
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。
FIG. 8 schematically shows how the
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。
As the next step, as shown in FIG. 8 (b), the used
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。 As a next step, as shown by an arrow B in FIG. 8B, the roll exchanging device 23 slides sideways to a state shown in FIG. 8C.
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。
Then, as the last step, as shown in FIG. 8 (d), the roll 11 that has been on standby, polished or new is incorporated into the
そして、厚板圧延ライン100の操業を再開する。 Then, the operation of the thick plate rolling line 100 is resumed.
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。
Next, FIG. 9 is moved to explain the treatment of the used
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。 As the next step, as indicated by an arrow C in FIG. 9A, the roll exchanging device 23 slides sideways in the opposite direction to the previous state and enters the state shown in FIG. 9B.
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。
As a next step, as shown in FIG. 9C, the used
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。
Then, as the last step, as shown in FIG. 9D, the used
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)。
In the above description, when the used
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。
The used
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。
Originally, when the used
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。 There is no doubt that it is preferable to start polishing after the temperature is brought close to room temperature even if it is inevitably subjected to warm polishing.
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。
In
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。
Moreover, although it does not directly refer to the warm polishing, in Patent Document 2, a cooling
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。
As described above, although it is necessary to perform warm polishing, it is preferable to start polishing after bringing the temperature close to room temperature. However, the method of immersing the
すなわち、本発明は、以下の通りである。 That is, the present invention is as follows.
(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。 (1) A rolling roll cooling device which is installed on a rolling roll changer.
(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。 (2) The rolling roll cooling device according to (1), wherein the rolling roll cooling device transmits water on the surface of the rolling roll.
(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。 (3) A rolling roll cooling method characterized by incorporating a polished or new rolling roll into a rolling mill while cooling a used rolling roll.
(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。 (4) The method of cooling a rolling roll according to (3), wherein the cooling of the rolling roll is performed by transferring water onto the surface of the rolling roll.
(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。 (5) A rolling line comprising the rolling roll cooling device according to any one of (1) and (2).
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。 According to the present invention, it is possible to start polishing after cooling a used roll subjected to a rolling operation with a simple apparatus and bringing it to room temperature as much as possible.
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。 Thereby, when the roll is ground and then subjected to a rolling operation again, it is possible to prevent adverse effects on the sheet passing property and the plate thickness quality of the material to be rolled.
(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。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram for explaining a first embodiment of the present invention. A roll cooling device 25 is installed on a conventional roll exchanging device 23 that has appeared in FIGS.
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。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the roll cooling device 25. A header 252 in which nozzles 251 are arranged is further attached to the collective pipe 253, and cooling water w sent from a cooling water supply system (not shown) is injected from the nozzle 251 and sprinkled toward the
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。
In FIG. 2, the cooling water w is sprinkled toward the
(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。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a diagram for explaining a second embodiment of the present invention. A header 252 may be provided immediately above the circumferential direction of the
(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。
(Other embodiments)
In addition to the two embodiments described above, for example, not the full length of the roll but the concentrated water sprayed on the plate path (the area in contact with the material to be rolled M during rolling), the rolls stacked one above the other However, the present invention can be applied to various types of variations, such as those that cool separately, those that spray mist instead of cooling water, and those that inject air. As long as 25 is installed, any embodiment may be adopted.
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。
FIG. 4 shows the effect of the present invention. The elapsed time after extraction from the rolling mill on the horizontal axis, and the roll surface temperature on the vertical axis. The time when the
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。 The diameter of the roll is 1200 mm, the length of the body (meaning the part excluding the neck) is 5500 mm, the nozzle pitch is 50 mm, the cooling water temperature is 25 ° C., and the cooling water flow rate is 0 per nozzle. 0.002 m 3 / min.
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。 When the cooling is not performed, that is, when the present invention is not carried out, the temperature of the roll surface is slightly lower than that immediately after the extraction even when the elapsed time after the extraction from the rolling mill reaches 12 hours. It has only dropped by 10 ° C.
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。
In this regard, according to the present invention, even when the elapsed time from extraction from the rolling mill is at most 4 hours, the surface temperature of the upper roll when water is sprayed from the roll cooling device 25 on the roll changer 23 and both the upper and
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。 In the case of a thick plate rolling line, although the frequency of roll exchange varies somewhat, it is roughly a ratio of about once every 24 hr, and the time required for polishing the roll is about 1 hr per roll or more than that. Since it is short, cooling on a rolling roll changer for about 4 hr has no problem in operation.
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。 In the above description, the case where the present invention is applied to the thick plate rolling line has been described as an example. However, the present invention is not limited to the thick plate rolling line as shown in FIG. The present invention can be similarly applied to a hot rolling line 200 of a metal strip such as a metal strip, a cold rolling line 300 of a metal strip such as a steel strip shown in FIG. In the case of a hot rolling line or a cold rolling line, the frequency of roll exchange is roughly a ratio of about once every 3 to 8 hours, although it varies depending on which stand if it is a finishing rolling mill. If the time required for polishing is subtracted, the time for cooling on the roll changer is shorter than that for the thick plate rolling line, but it is effective. In FIG. 5, 14 is a backup roll, 16 is an edger roll, 21 is a width press, 23 is a crop shear, 25 is a descaling device, 27 is a run-out table, 29 is a coiler, and 42 in FIG. An unwinding reel, 43 is a take-up reel, 44 is a cutting machine, 46 is a joining machine, and 48 is a loop facility.
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Thick
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ...
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