JP2007503310A - 熱間圧延機の粗圧延ラインと仕上げ圧延ラインの間のコイルボックス - Google Patents

熱間圧延機の粗圧延ラインと仕上げ圧延ラインの間のコイルボックス Download PDF

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Abstract

本発明は、熱間ロール圧延機において、圧延されるストリップ材料のための粗圧延ラインと仕上げ圧延ラインの間の巻取り及び巻戻しステーションの使途を拡張するための方法に関する。コイルボックスの使途を拡張することは、マンドレルの無いコイルボックス内で小さいストリップ重量を処理するために、巻戻されるコイルに、ローラテーブル(4)に対して整向された押圧力(F)が押付けられ、および/またはコイルがローラテーブルの窪み部内に据付けられること、および/またはマンドレルの無いコイルボックスの場合に材料装入量を増加させるために、コイルの能動的移送と受動的移送が、第一巻取りステーションから第二巻取りステーションまで、時間的にかつ重量的に互いに組み合わされること、および/または マンドレルの無いコイルボックスの前後におけるストリップ温度を様々に高めかつ均一化するために、ストリップに熱が供給され、および/またはストリップあるいはコイルボックスが断熱されることにより達せられる。さらに本発明は、相当しかつ形成された本方法を実施するための装置に関する。

Description

本発明は、熱間圧延機において、圧延される材料のための粗圧延ラインと仕上げ圧延ラインの間の巻取りステーションと巻戻しステーション(コイルボックス)の使途を拡張するための方法及び設備に関する。
熱間圧延機においてコイルボックスを使用することが知られている。コイルボックスの技術には、処理に関してある一定のストリップの最少重量が必要である。この最少重量は、実質的に材料強度と、肉厚と、コイルボックスの構造とに左右される。最少重量を下回った場合、巻戻しローラとストリップ材料の間の摩擦力は極めてわずかなので、コイルに巻き取られるストリップは、もはや巻戻すことができない。従って、コイルボックスは、最少重量下でのストリップにあっては役に立たない。
コイルボックスの場合、コイルを巻取るための第一ステーションが使用される。後に続くコイルの巻戻しは、初めに同様に第一ステーションで行われる。巻戻しと同時に、コイルは第一ステーションから第二ステーションへ引渡される。コイルが第一ステーションで尚巻戻される間は、他のストリップはコイルボックス内においては全く収容できない。二つのストリップ間の最少の中断時間を維持しなければならない。中断時間は実質的にコイルボックスの構造と制御装置に左右される。
さらに第一ステーションの割当て時間は、材料走入と材料走出の速度にも左右される。最大速度は、コイルボックス前後の設備の操作と、製造プログラムにより決定され、かつ領域は変化してもよい。最少中断時間と最大速度により、材料装入量は熱間ストリップライン内で制限され、コイルボックスは、材料装入量が多い、熱間圧延ライン内で制限された状態で使用される。
公知のコイルボックスにおいて、第一ステーションから第二ステーションへの引渡しは、支持する機構により実施される。これはコイル内で中心を通って係合するマンドレルであるか、特許文献1による揺動運動による方法であってもよい。さらに例えばレバーを介して旋回可能な、コイルの外周部に当接するローラのような他の機構も知られている。このような引渡しの様式は、実質的にいわゆる能動的引渡しと呼ばれ、この能動的引渡しは、ストリップ重量が大きいストリップの場合、引渡しのための時間が短い方法を示す。
マンドレルのない(dornlos)引渡しの場合、走出側で作用するストリップ張力により巻戻されたコイルになるまで、第一巻取りステーションから第二巻取りステーションまでコイルを引渡す他の方法が存在する。このストリップ張力は、典型的な方法で第一ロールスタンドにより形成されるが、他の装置によっても全部かあるいはその一部が形成される。特許文献2は、この場合コイルがしっかり固定したストッパに抗して移動し、かつ損傷するのを防止する必要不可欠な予防処置を開示している。この引渡しの様式は、実質的にいわゆる受動的引渡しと呼ばれている。一定の重量限界を下回るコイルの場合、つねに受動的引渡しは、保持機構により妨げられない限り行われる。第一巻取りステーションの割当て時間は、ストリップ重量に依存しており、かつ能動的引渡しと比べて短くても長くてもよい。
引渡しが能動的である公知の方法の場合、能動的引渡しの間、受動的引渡しを実行したり、強要することはできない。特許文献3に記載された揺動法の場合、ストリップ走行方向に抗して巻戻しステーションを移動させるので、ローラテーブル内に間隙が生じる。この間隙内に、能動的引渡し時に受動的に引渡すコイルが埋没し、それによりコイル及びコイルボックス内での損傷が生じるおそれがある。間隙が転向可能なローラにより閉鎖した場合、これらのローラをローラが移動する前に旋回させなければならない。この時しかしながらローラテーブルの間隙は再度発生する。
普通使用する場合に、コイルボックスの使用により、ストリップ長にわたり、明らかに高くかつ均一な温度レベルが達成される。それにもかかわらず、コイルボックスを使用する際に、ストリップ内で理想的な温度経過が全く得られない。さらにコイルボックス内部のストリップから、輻射とローラの接触により、特に外側のコイルにおいて熱が奪われる。
温度がばらばらであることと、温度変化がストリップ長にわたり付加的でかつ不連続であることは短所である。特にストリップ肉厚の管理が足りない場合、温度差により、仕上げ圧延ライン内の圧延力がばらつき、従ってストリップ長にわたってストリップ肉厚もばらつく。しかしながら、ストリップ長にわたってストリップ肉厚が均一であることは、重要な品質の特徴である。
米国特許第5987955号明細書 ドイツ国特許出願公開第1038857号明細書 ドイツ国特許出願公開第0933147号明細書
前述の公知技術の背景に基づき、本発明の課題は、コイルボックス内で明らかに小さいストリップ重量を処理できる、技術的方法を提供することにある。さらに、本発明に関して、コイルボックス内の材料装入量を明らかに増大させることができる方法を提供しなければならない。これは特にコイルボックスの前後のロールスタンドの速度が小さい連続圧延ライン、及び場合によってはコイルボックスのすぐ前方のロールスタンドとコイルボックスの入口の間で短い間隔を備えた連続圧延ラインに適用される。材料装入量を増大させるための方法は、特にストリップ重量が小さい場合に、コイルボックスを使用するのに重要である。
さらに、本発明の課題は、コイルボックスと関連して、高温でかつ均一なストリップの温度レベルが得られる方法を提供することにある。
前述の課題は、以下の方法により解決される。
1.ストリップの最少重量を低減するために、マンドレルのないコイルボックス内での押付け装置の使用を提言する。この押付け装置はまず上方に向ってコイルに作用する力により、コイルと巻戻しローラの間の摩擦力を高め、次に特別な幾何学的配設により所望されていないコイルの移送を防ぐ。
図1に従ってコイルを巻戻した場合、コイルの引渡しが始まる直前まで、第一巻取りステーション2a及び2bから第二巻取りステーション4まで、高さが調節可能な押付け装置1が押付け力Fでもって使用される。
押付け装置1a及び1bにより、あるいは巻取りステーション2a及び2bの底部ローラにより、あるいはその組み合わせにより、ポケットが形成され、このポケット内においてコイルCあるいはC‘は、出口側の駆動装置により引張った場合にも保持される。それにより、それ自体重量が極めてわずかな場合、コイルがコイルオープナー3に抗して引かれることは防止される。コイルオープナー3が上昇した後、ポケットは対応するローラの昇降により再度開口する。
さらに押付け装置は一つあるいは複数のローラ1a及び1bにより構成されてもよい。ローラ1a及び1bは、選択的に材料走行方向に対して横方向で、各々二つのローラと一つの中間支承部により構成されてもよい。ローラ縁部は掻き傷を避けるために丸みを付されている。
図2によれば、ローラ2Aを降下させ、かつローラ2bを上昇させることにより、駆動ローラTの方向での、コイルCあるいはC‘の早期でかつ実行可能な受動的引渡しを開始することができる。
コイルの真円度に対応して押付け装置を動力学的に昇降させるための方法を以下のように説明する。
押付け装置のイナーシャは、押付け力を相応して調節することにより補正され、その結果、コイルに作用する押付け力Fはコイルの真円度に依存して十分一定である。押付け力の補正は、押付け装置の垂直方向の速度を考慮して、コイル真円度に基づき行われる。押付け力は、そこから結果として生じる加速度の絶対値分だけ増大するかあるいは減少する。
様々な材料特性と操作方法に関する最大押付け力のレベルは、実験で確認され、制御部内で記憶され、他の用途のために再度呼出される。
本発明のこの方法により、従来の解決策に比べて、コイルボックス内においてストリップは明らかによりわずかな重量でもって処理することができる。コイルボックスの使用範囲は、最少必要な特殊なストリップ重量に関しては2kg/mm以上増大する。
2.コイルボックス内の材料の装入量を増加させるために、本発明によればコイルボックスがマンドレル無しの場合に能動的移送と受動的移送とを組み合わせることを提案する。従って、能動的移送の各時点までは受動的移送が行われる。それにより第一ステーションの割当て時間と二つのストリップ間の必要な最少中断時間は低減され、かつコイルボックス内の材料の装入量は増加する。
第一ステーションの割当て時間に関して、図3によれば、グラフ領域A内の一定の経過時間は能動的引渡しに当てはまる。この領域は大きなストリップ重量に適用される。ストリップ重量に左右されて変動する時間は受動的引渡しに当てはまる。時間はグラフ領域P(小さいストリップ重量)内の最小値から、グラフ領域AP(中位のストリップ重量)内の上部の線の値まで増加する。領域AP内においては従来、能動的引渡しを使用することはできない。というのも重量の軽減による結果として、巻戻しの際に及び材料の公差のために意図しない受動的引渡しが行われることがあるからである。
ストリップ走行方向で並んで配置されている水平方向ローラの配設と運動は、図4に相当している。コイルCあるいはC‘は、旋回可能なローラ2上に載置されており、かつ駆動ローラTの方向で巻戻される。旋回可能でかつ移動可能なローラ3上へのコイルの引渡しは一つあるいは複数のローラGまで行われる。保持マンドレルを挿入した後、コイルは完全に巻戻される。
本発明による方法の長所は、能動的引渡しと受動的引渡しを組み合わせることと、それにより能動的でかつマンドレルのない引渡しの間でも、受動的引渡しを中止するかあるいは受動的引渡しを強制的に行うことにある。したがって、中位のストリップ重量のためのグラフ領域AP内での引渡し時間は下部の線まで減る。目下可能である能動的引渡しと受動的引渡しの両方法の組み合わせは、中位のストリップ重量を有するストリップの場合、第一ステーションの割当て時間を短縮する。
さらにローラ3,4及び5(ならびに場合によっては別のローラ)のローラ間隔を縮めることができ、従ってコイルは引渡しの各時間に合わせて、ローラテーブルのローラ間隙内に落下せずに、ローラGまで移動できる。
その上さらに、一つあるいは複数のローラ4は、生じるローラテーブル間隙を閉鎖するために、ストリップ走行方向で水平に移動可能に設けられている。ローラ4が移動可能な場合、転向可能なローラとは対照的にローラテーブル間隙は一切生じない。
能動的移送の方法は、ローラ2,3,4および5が常にほぼ同じ高さにあるという形態で、さらに発展させることができる。したがって、能動的移送の各時点に合わせて、コイルを大きな高さ方向の運動を行わずに受動的に移送することができる。
コイルの制動に対して一つあるいは複数のローラGを使用する。ローラGは高さが調節可能であり、従って技術的に必要な領域内ではコイル中間点の高さに調節できる。
ローラGの少なくとも一つにより、巻戻されるコイルは保持され、コイルの中心軸線内に挿入されるマンドレルDにより、コイルの最終的巻回部は開けられる。
押付け装置1を使用することにより、ストリップ重量が設定されていてかつ軽量である場合、まずPとAPの下部線のグラフ領域(図3)を使用することができる。このコイルはそのストリップ重量に基づいて押付け装置を使用せずに処理することは全くできない。
その上さらに引渡し方法を予め決定しかつ最少中断時間を予め算出するための方法も使用される。この方法において、実際の結果はすでに処理されたストリップ材料から得られ、かつ最少中断時間の確実な予想に使用される。
結局のところ、最少中断時間を予め算出することにより、投入材料の走入の時点は、コイルボックス手前のロールスタンド内で制御される。このことは特に連続圧延ラインに関しては、最少中断時間を利用するためにきわめて重要であり、かつ増大する材料の装入量を達成するためにもきわめて重要である。なぜなら、実際のストリップをコイルボックス内で処理する前にすでに、後続のストリップを前もって決められた最少中断時間でもって連続圧延ライン内に走入しなければならないからである。
出口側の駆動装置の制御部を変更することにより、引渡し過程の開始を早くすることができる。巻戻されたストリップが駆動装置に到達し、駆動ローラが摩擦により係合して閉鎖されると同時に、引渡しは第一ステーションから第二ステーションへ導入される。
最終的に、第三の巻取りステーションを使用することができ、従って第一ステーションの割当て時間の短縮が達せられる。ストリップは第一ステーションで巻き取られる。ストリップが巻き取られた後、コイルは第二ステーションに引渡される。そこで巻戻し過程が開始される。巻戻し中に、コイルは第三ステーションに引渡される。第一ステーションにおいて巻戻しのための時間は全く必要とされないので、第一ステーションは迅速であり同時に後続のストリップに関しては制約がない。
第一ステーションから第二ステーションまで、及び第二ステーションから第三ステーションまで、マンドレルを使用しないで、巻取りステーションを引渡しと組み合わせることは、特に有利である。引渡しは揺動法により、あるいはほぼ中心軸線の高さで捕捉するスライドローラもしくはこの方法の組み合わせにより行われる。
従来技術から知られている、マンドレル上で回転するコイルと、第一ステーションから第二ステーションまでのマンドレルの無い引渡しの場合における、ストリップ頭部の損失分との短所は回避される。
本発明による方法により、従来の解決手段に比べて、コイルボックス内において、明らかに高い材料装入量が達せられる。本発明により、製造プログラムに左右されずに、ストリップ重量が小さい場合でも、年間約3〇〇万トン及びそれ以上のコイルボックスを年間に製造する能力がある。
3.本発明によれば、コイルボックスは、特にストリップの加熱(例えば誘導加熱あるいは連続ガス炉)により、受動的及び能動的に、ストリップ温度を可変に上昇させ、かつ比較して抑制するための装置を備えている。さらに、(ストリップ頭部、ストリップ脚部、そしてストリップ両側面部のような)低温のストリップ領域の温度も、他の領域に比べて集中的に上昇させることができる。従って、現行の温度差は減少し、かつ同時に平均温度は上昇する。
コイルボックスを加熱設備と組み合わせる場合、走行するストリップの速度は、加熱設備内では落とされ、従って低温のストリップ領域に関してヒータ効率が増大する。ストリップ速度は、コイルボックスの前後に配置されているロールスタンド速度に左右されずに選択できる。しかもストリップ脚部に関してはコイルボックスの後方に設けられた加熱設備でもって、及びストリップ頭部に関してはコイルボックスの前方に設けられた加熱設備でもって選択できる。熱出力は、ストリップ走行方向に対して縦方向あるいは横方向で、低温のストリップ領域に関しては増大し、高温のストリップ領域に関しては減少する。加熱装置とコイルボックスの間には、ストリップ材料を側方で案内し、かつストリップ材料を分割するための装置が設けられている。
さらに、加熱設備の運転安全性は、コイルボックスの出口側における矯正装置により、あるいは加熱設備の前方の独立した矯正装置により高めることができる。矯正装置により、コイルボックスあるいは他の装置内で生じるストリップ曲がりとストリップ波打ちを減少させ、かつストリップダブリングを識別することができる。
スケールのロールでの押込みを回避し、同時にストリップ品質を高めるために、矯正装置の前方あるいは矯正装置の内部において、例えば噴射ビームのようなデスケーリング装置を使用する。矯正装置の矯正ローラに沿って、異質材料、例えばスケールを回避しかつ取除くために、洗浄装置を設けることができる。
さらに、コイルボックス内部での熱輻射は、広い範囲で調節できる断熱フードを使用することにより抑えることができる。熱輻射に関して移送時間が短いことにより、従って熱輻射に関する時間が短いことにより、コイルボックスを短縮することによって、材料からわずかな熱が奪われる。さらに、ローラテーブル上には、コイルボックスの前方あるいは後方に断熱フードを使用することができる。
さらに、ロールスタンドの圧延速度に対してコイルボックスの前方あるいは後方で増大する巻取り速度と巻戻し速度により、ローラテーブル上での移送時間を短縮し、従って熱輻射も減少させることができる。
本発明の方法により、明らかに高く、かつストリップ長にわたり均一な材料温度が達せられる。従って、0.5〜2.0mmの最終肉厚で圧延するのに重要な必要条件が作られる。
4.さらに、前述の1〜3項において記載された本発明による二三の方法は、互いに組合わせることもできる。
従来のコイルボックスの運転領域(図5参照)は、平面Oの内側にある。さらにこの領域は本発明の方法の導入に従ってよりいっそうガードされる。さらに、前述の1〜3項において記載された方法を有効に組み合わせることにより、個別の方法に比べて、コイルボックスの使用領域の明らかに大きな拡張が達せられる。
1項によるストリップの最少重量を減少させるための方法だけが使用される場合、わずかなストリップ重量を備えたストリップ(図5、平面A)に関する、処理されるべき製造品の多様性が高まる。しかしながらストリップ重量がわずかであることにより、コイルボックス内の達成可能な材料装入量は減少するので、これにより不可避の短所として、材料装入量はわずかになる。
ただ前述の第2項による材料装入量を増大させるための方法だけを用いた場合、本発明の効果は、中程度の最少ストリップ重量の領域内でのみ得られるにすぎない(図5、面B)。
ストリップの最少重量を低減させるための本発明による方法を、材料装入量を増大させるための方法と組合わせることにより、わずかなストリップ重量を備えたストリップは、多大な装入量でもってコイルボックス内で処理することができる(図5、面A、BさらにAB)。
この際、第1〜3項の下での、本発明による方法の一部だけが、その部分的な組み合わせにおいて、具体的な技術的要求に応じたコイルボックスの使用領域の十分な拡張を提供するにすぎない。
5.要約すると、本発明による方法により、以下の長所が得られる。
処理されるストリップの最少重量は明らかに減少する。従って、コイルボックスはストリップ重量がわずかな場合でも使用することができる。
コイルボックスの到達可能な装入量は明らかに増大する。従って、コイルボックスは材料装入量の多いロールスタンドで使用することができる。
さらにストリップ内の温度差と不連続な温度変化は少なくなる。放射による熱損失は減少しかつ場合によっては相殺される。従って、0.5〜2.0mmの端部ストリップ肉厚で熱間圧延をするための必要条件が提供されている。
最少ストリップ重量を減らすかあるいは材料装入量を増やすための本発明による個々の方法の組み合わせにより、特に小さいストリップ重量と大きな材料装入量に関する製造プログラムのための、コイルボックスの使途は拡張する。
本発明によるコイルボックスを示す図である。 本発明によるコイルボックスを示す図である。 ストリップ重量と第一ステーションの割当て時間の関係を示すグラフである。 本発明によるコイルボックスを示す図である。 ストリップ重量と材料装入量の関係を示すグラフである。
符号の説明
1a 押付けローラ
1b 押付けローラ
2 ローラ
2a ローラ
2b ローラ
3 ローラ
4 ローラテーブル
5 ローラ
C コイル
C‘ コイル
D 保持マンドレル
G ローラ
T 駆動ローラ

Claims (17)

  1. 熱間圧延機において、圧延されるストリップ材料のための粗圧延ラインと仕上げ圧延ラインの間の巻取りステーションと巻戻しステーション(コイルボックス)の使途を拡張するための方法において、
    マンドレルの無いコイルボックス内で小さいストリップ重量を処理するために、巻戻されるコイルに、ローラテーブル(4)に対して整向された押圧力(F)が押付けられ、および/またはコイルがローラテーブルの窪み部内に据付けられること、
    および/または
    マンドレルの無いコイルボックスの場合に材料装入量を増加させるために、コイルの能動的移送と受動的移送が、第一巻取りステーションから第二巻取りステーションまで、時間的にかつ重量的に互いに組み合わされること、
    および/または
    マンドレルの無いコイルボックスの前後におけるストリップ温度を様々に高めかつ均一化するために、ストリップに熱が供給され、および/またはストリップあるいはコイルボックスが断熱されることを特徴とする方法。
  2. 押付け力を用いて、コイルと巻戻しローラの間の摩擦力が増大し、および/またはローラテーブルのローラ間窪み部の所定の幾何学的形態により、コイルの所望されていない移送防止されることを特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 押付け力(F)の大きさが、コイル真円度、材料特性、運転モード、及び他の運転パラメータを考慮することを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
  4. ストリップ方向で次々に配置されているローラ(2,3,4,5)の配設及び移動が、少なくとも一つのローラ(G)を用いてコイルを制動し、かつコイル(C“)内に保持マンドレルを挿入後、コイルを保持する結果として、まずコイル(C,C‘)の受動的移送が行われるように選択されることを特徴とする請求項1記載の方法。
  5. ローラ(2a)を降下させ、かつローラ(2b)を上昇させることにより、駆動ローラTの方向での、コイル(CあるいはC‘)の早期でかつ実行可能な受動的引渡しが開始されることを特徴とする請求項4記載の方法。
  6. 引渡し方法を予め決定し、かつコイル処理の最少中断時間を予め算出するために、実際の結果がすでに処理されたストリップ材料から得られることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の方法。
  7. 一定のストリップ張力を加えるために、引渡し過程の前に、第一巻取りステーションから第二巻取りステーションまで出口側駆動装置(T)が制御されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の方法。
  8. 熱供給がストリップ走行方向に沿って、あるいはストリップ走行方向に対して横方向で制御されて増大あるいは減少することを特徴とする請求項1記載の方法。
  9. 熱間圧延機において、圧延されるストリップ材料のための粗圧延ラインと仕上げ圧延ラインの間の巻取りステーションと巻戻しステーション(コイルボックス)の使用状況を拡張するための装置において、
    マンドレルの無いコイルボックス内で小さいストリップ重量を処理するために、巻戻されるコイルに、押圧装置が所属していること、
    および/または
    マンドレルの無いコイルボックスの場合に、材料装入量を増加させるために、あるいは割当て時間を短縮するために、担持ローラがコイルのために転向可能に設けられているか(2,3)縦方向で水平に運動可能に設けられているか(3,4)あるいは間隔をおいて移動可能に設けられている(4)こと、
    および/または
    マンドレルの無いコイルボックスの前後におけるストリップ温度を高めかつ均一化するために、場合によっては、調節可能なストリップ加熱装置および/または調節可能なローラテーブル断熱フードが設けられており、および/またはコイルボックスの内側に、好ましくは幅調節可能な断熱フードが設けられていることを特徴とする装置。
  10. 押付け装置が押付けローラ(1a,1b)を備え、および/またはローラテーブルの窪み部が調節可能な底部ローラ(2a,2b)により形成されていることを特徴とする請求項9記載の装置。
  11. 底部ローラ(2a,2b)を旋回させるための手段と、ローラ(3,4,5)間隔あるいは高さを調節するための手段とが設けられていることを特徴とする請求項9または10に記載の装置。
  12. 最終的コイル巻回部を開けかつ巻戻すための保持マンドレル(D)が、
    残余コイル(C“)に所属していることを特徴とする請求項9記載の装置。
  13. 制御される駆動装置(T)が出口側でコイルボックスに後続して設けられていることを特徴とする請求項9〜12のいずれか一つに記載の装置。
  14. コイルボックスの出口側に矯正駆動装置が設けられているか、あるいはストリップ加熱装置の前方に矯正駆動装置が設けられていることを特徴とする請求項9〜13のいずれか一つに記載の装置。
  15. 矯正駆動装置の前方かあるいは内側に、少なくとも一つのデスケーリング装置が設けられていることを特徴とする請求項9〜14のいずれか一つに記載の装置。
  16. 矯正駆動装置が矯正ローラのための少なくとも一つの洗浄装置と共に形成されていることを特徴とする請求項9〜15のいずれか一つに記載の装置。
  17. 装置がコイルをマンドレル無しで移送するための三つの巻取りステーションを備えていることを特徴とする請求項9〜16のいずれか一つに記載の装置。
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