JP2009101368A

JP2009101368A - 圧延ロール研削方法

Info

Publication number: JP2009101368A
Application number: JP2007273265A
Authority: JP
Inventors: Wataru Kamata; 弥鎌田
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2007-10-22
Filing date: 2007-10-22
Publication date: 2009-05-14
Anticipated expiration: 2027-10-22
Also published as: JP4998731B2

Abstract

【課題】ワークロールの研削前の待機時間を大幅に短縮することができる圧延ロール研削方法を提供する。
【解決手段】熱間圧延機から抜き出したワークロール１９の幅方向の高温部を冷却装置４１で冷却するとともに、幅方向の低温部を加熱装置４２で加熱し、当該ワークロール１９の幅方向の温度偏差が所定の値以下になってから、当該ワークロール１９の研削を行うようにする。
【選択図】図４

Description

本発明は、金属帯を製造するために用いる圧延ロールの研削方法に関する。製造の対象とする金属帯は帯鋼を主とするが、これに限るものではなく、銅、アルミほかの材質であってもよい。

ちなみに、帯鋼は、ＪＩＳＧ３１３１、ＪＩＳＧ３１４１などに規定される通り、一般的に、厚さ０．１０ｍｍ以上１３．０ｍｍ以下、幅が６００ｍｍ以上２３００ｍｍ以下の帯状に長い薄板状の鋼材のことを指すが、平鋼（幅５００ｍｍ以下）などの圧延ロールも本発明の適用対象にできる。

なお、本発明は、熱間圧延ラインのほか、冷間圧延ラインにも適用可能である。

熱間圧延とは、被圧延金属材料（以下、被圧延材）を数１００〜千数１００℃に加熱した後、熱間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１は、従来から多くある熱間圧延ライン１００の一例を示す。加熱炉１０により数百〜千数百℃に加熱された厚み１５０〜３００ｍｍの金属材料（被圧延材）８は、粗圧延機１２、仕上圧延機１８により厚み１〜２５ｍｍまで圧延されて薄く延ばされる。

粗圧延機１２は、図１に示す熱間圧延ライン１００の場合、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の３基であるが、必ずしも基数はこれに限らない。粗圧延機１２は、往復圧延あるいは一方向圧延あるいは両者により、一般的に合計で６回あるいは７回の粗圧延を行って、粗圧延後の被圧延材８を、それにつづく仕上圧延機１８に向け供給する。

仕上圧延機１８は、数百〜千数百℃の高温の被圧延材８を複数の圧延機で同時に圧延する熱間タンデム圧延機の形式をとるが、略して単に「仕上圧延機」と称されることが多い。

粗圧延機１２、仕上圧延機１８とも、被圧延材８を挟んで上下から直接圧延するロールのことをワークロール１９と称し、上ワークロールをさらにその上側から支え、圧延反力で上ワークロールが撓むのを抑えるロールと、下ワークロールをさらにその下側から支え、圧延反力で下ワークロールが撓むのを抑えるロールのことを、バックアップロール２０と称する。

このほか、熱間圧延ライン１００には、被圧延材８を幅方向に圧延するためのエッジャーロール１３が、各圧延機の入側に設置されているほか、仕上圧延機１８の各圧延機間を除いて、その他の圧延機間には図示しない多数（合計で百以上）のテーブルローラが設置されており、被圧延材８を搬送する。

また、被圧延材８には、加熱炉１０での加熱中、あるいは、圧延され薄く延ばされる過程で、その表裏面に酸化物の層（以下、スケール）が生成するため、粗圧延機１２の中の各圧延機の入側と仕上圧延機１８の入側には、ポンプからの供給圧にして１０〜３０ＭＰａ内外の高圧水を被圧延材８の表裏面に吹き付けてスケールを除去するデスケーリング装置１６が設置され、スケールを除去している。

さらに、図１において、１４はクロップシャーであり、仕上圧延前に被圧延材８の先後端のクロップ（被圧延材８の先後端の、いびつな平面形状の部分）を切断除去し、仕上圧延機１８にスムーズに噛み込みやすい略矩形の平面形状に整形する。

２２は冷却ゾーンであり、仕上圧延後の被圧延材８を水冷する。２３は冷却ゾーンのテーブルローラ群であり、ランナウトテーブルと呼ばれる。２４はコイラであり、冷却後の被圧延材８を巻き取る。

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。

１５は仕上入側温度計であり、仕上圧延前の被圧延材８の温度を測定し、仕上圧延機１８に被圧延材８が噛み込む際の、ロール間隙その他の各種の設定（セットアップ）を、プロセスコンピュータ７０内での計算により設定値の決定を行った結果に基づいて行うための、その計算の起動の役割と、温度データの制御装置５０とプロセスコンピュータ７０への提供の役割と、を兼ねて果たす。

２１は仕上出側温度計を示し、温度データを制御装置５０とプロセスコンピュータ７０に提供する役割を果たす。

そして、粗圧延機１２、仕上圧延機１８では、どの一つの圧延機をとっても、８００〜１２００℃という非常に高温の被圧延材８を圧延するため、図２に示すように、ワークロール１９は、被圧延材８からの入熱により加熱されて熱膨張する。

このとき、ワークロール１９の被圧延材８よりも外側に相当する部位（いわゆる板道外）Ｂは、被圧延材８と接触しなくて比較的低温であることから、被圧延材８と接触するワークロール１９の胴長方向中央部Ｃのうちの、板道外Ｂに近いＣ’の領域から、板道外Ｂに向かって、ワークロール１９の胴長方向に熱が逃げるため、ワークロール１９の胴長方向中央では、熱膨張が大きく、ワークロール１９の胴長方向中央部Ｃのうちの、板道外Ｂに近いＣ’の領域では、熱膨張が小さい、という略台形の形状をしたロールプロフィルを形成する（以下サーマルクラウンと呼ぶ）。

仕上圧延後の被圧延材８の板厚、それに、形状としては、品質上、均一なもの、平坦なものが求められるが、ワークロール１９の台形状に突出したサーマルクラウンＤの部分は、ワークロール１９でまさに被圧延材８を圧延する際に、被圧延材８側に転写される結果、図２中に示すごとく、被圧延材８は、幅中央域では薄く、両幅端部に近づくと厚くなる、という幅方向に不均一な板厚分布をもつに至るとともに、最悪の場合には破断に至る。

このように、ワークロール１９の形状は被圧延材８への影響が大きいため、厳密に管理されている。ワークロール１９の形状への影響としては、サーマルクラウンの他にも被圧延材８によるワークロール１９の撓みや摩耗も転写される。

そのため、図３に示すワークロールのイニシャルクラウンやベンダー力によるワークロールの撓み矯正等によりワークロールの形状を制御して被圧延材８を平坦なものとしている。

また、ワークロールの摩耗が進行すると転写により被圧延材８の品質が確保できない状態となるため、一般的に１００本程度の圧延でワークロール１９は交換される。仕上圧延機は一般的に７スタンドあり、上下合わせて１４本が必要なため、３時間周期でワークロール１９を交換することになる。

交換されたワークロール１９は、その度に研削して圧延により発生した摩耗を除去するとともに、所望のイニシャルクラウンを付与している（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、前記のようにワークロール１９は被圧延材８からの入熱によりサーマルクラウンを持っているため、圧延直後では８０℃程度と非常に高温な状態となっている。この状態で研削すると、室温まで冷えた後にはサーマルクラウンが除去されているため、所望のイニシャルクラウンとは異なるワークロール形状となる。そのため、実際には長時間待機した後に研削されている。しかしながらワークロールは３時間周期で１４本のロールが消費されるため、研削装置は非常に逼迫した設備となっており、最悪の場合は研削したワークロール１９が準備できないために圧延できない状態となる。

そのため、従来は研削前にワークロール１９を水冷することにより待機時間を短縮することが行われていた。

しかしながら、特に転写による影響の大きい種類の被圧延材８を圧延するときに使用するワークロール１９では、それでも大幅な時間短縮は困難であった。
特開昭６１−０８８９０６号公報

本発明は、従来技術の斯かる問題を解決するためになされたものであり、ワークロールの研削前の待機時間を大幅に短縮することができる圧延ロール研削方法を提供することを目的とする。

斯かる目的を達成するための本発明は、以下の特徴を有している。

［１］圧延機からワークロールを抜き出した後、予め、当該ワークロールの幅方向の高温部を冷却するとともに、幅方向の低温部を加熱し、当該ワークロールの幅方向の温度偏差が所定の値以下になってから、当該ワークロールの研削を行うことを特徴とする圧延ロール研削方法。

［２］圧延機から抜き出した直後のワークロールの幅方向温度分布を温度計で測定して、冷却すべき高温部と、加熱すべき低温部を定めることを特徴とする前記［１］に記載の圧延ロール研削方法。

［３］ワークロールの幅方向温度分布を温度計で測定することによって、高温部を冷却する時間と低温部を加熱する時間を調整することを特徴とする前記［１］または［２］に記載の圧延ロール研削方法。

本発明により、ワークロールの研削前の待機時間を大幅に短縮できるようになった。そして、本発明を適用して被圧延材を圧延することにより、生産量が増加するとともに、板厚が均一で、品質上、好ましい製品が得られ、腹伸びにより被圧延材が破断するようなトラブルも抑制できるようになった。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図４は、本発明の一実施形態を示す概略図である。この実施形態においては、熱間圧延機から抜き出したワークロール１９を研削して、所望のイニシャルクラウンを付与するのに際して、図４に示すように、熱間圧延機から抜き出したワークロール１９の幅方向の高温部を冷却装置（例えば、水冷装置）４１で冷却するとともに、幅方向の低温部を加熱装置（例えば、バーナ）４２で加熱し、当該ワークロール１９の幅方向の温度偏差（ロール幅方向温度偏差）が所定の値以下になってから、当該ワークロール１９の研削を行うようにしている。

ここで、ワークロール１９の幅方向の高温部とは、サーマルクラウンの台形状の領域であり、熱間圧延機から抜き出した直後に高温（例えば、８０℃程度）になっている領域である。一方、ワークロール１９の幅方向の低温部とは、サーマルクラウンの台形状の領域の外側の範囲であり、熱間圧延機から抜き出した直後に低温（例えば、４０℃程度）になっている領域である。

そして、高温部を冷却し、低温部を加熱して、ロール幅方向温度偏差が所定の値以下（例えば、１０℃以下）になってから、ワークロール１９の研削を開始するようにしているので、研削開始時にはサーマルクラウンがほぼ消滅しており、サーマルクラウンの影響を受けることなく、ワークロール１９に所望のイニシャルクラウンを付与することができる。

しかも、従来のようにワークロール１９の全幅を水冷する場合は、高温部も低温部も冷却することになるので、両者の温度差（ロール幅方向温度偏差）が小さくなるまで、すなわち、サーマルクラウンが消滅するまでに時間が掛かるのに対して、この実施形態では、高温部を冷却するとともに、低温部を積極的に加熱しているので、両者の温度差（ロール幅方向温度偏差）が急速に小さくなり、短時間でサーマルクラウンが消滅する。したがって、ワークロール１９を抜き出してから研削を開始するまでの待機時間を大幅に短縮することができる。

なお、冷却すべき高温部（冷却領域）と加熱すべき低温部（加熱領域）を定めるには、熱間圧延機から抜き出した直後に、温度計でワークロール１９の幅方向温度分布を測定して定めればよい。また、高温部を冷却する時間と低温部を加熱する時間は、温度計でワークロール１９の幅方向温度分布（ロール幅方向温度偏差）を測定しながら調整すればよい。

ただし、これまでの操業実績や数値計算に基づいて、冷却領域・加熱領域の設定や、冷却時間・加熱時間の調整を行うことができる場合は、温度計による測定は不要である。

ちなみに、冷却装置４１と加熱装置４２は、ワークロール毎に冷却領域と加熱領域が変動する場合に対応できるように、ロール幅方向にゾーン分割されていて、ゾーン毎のＯＮ−ＯＦＦが行えるようになっている。

なお、場合によっては、冷却装置４１で冷却する領域と加熱装置４２で加熱する領域の間に自然冷却（放冷）する領域を設けてもよい。

このようにして、この実施形態においては、ワークロールの幅方向高温部を冷却するとともに、幅方向低温部を積極的に加熱しているので、ワークロールの研削前の待機時間を大幅に短縮することができる。その結果、圧延ラインの生産量を増加することが可能となる。

本発明の実施例として、上記の本発明の一実施形態に基づいて、ワークロールの幅方向高温部を冷却するとともに幅方向低温部を加熱した場合（本発明例）と、従来のように、ワークロールの全幅を水冷した場合（従来例）とで、ロール幅方向温度偏差（ロール幅方向の断面平均温度の偏差）の経時変化を比較した。

その比較結果を図５に示す。図５では、横軸にワークロールを熱間圧延機から抜き出してから経過時間をとり、縦軸にロール幅方向の断面平均温度の偏差を示している。なお、ここでは、ロール幅方向の断面平均温度の偏差は、ワークロールの胴長方向中央部の断面平均温度とロール端部の断面平均温度との偏差で代表させている。

例えば、ロール幅方向の断面平均温度の偏差が２０℃になるまでの時間でみると、従来例では約１８０分（３時間）掛かっているのに対して、本発明例では約３０分（０．５時間）と大幅に短くなっている。

このように、本発明例では、ロール幅方向温度偏差の低減に要する時間が大幅に短縮されており、したがって、本発明を適用することによって、研削前の待機時間を大幅に短縮することが可能であることが分かる。

熱間圧延ラインの例を示した図である。サーマルクラウンの様子を示した図である。ワークロールの形状に影響を及ぼす要素を示した図である。本発明の一実施形態を示す概略図である。本発明例と従来例のロール幅方向温度偏差の経時変化を比較した図である。

符号の説明

１圧延機
４冷却装置
５ワイパ
５ａフレーム
６、６ｂストリッパ
６ａ、６ｃフレーム
８被圧延材
９幅プレス
１０加熱炉
１２粗圧延機
１３エッジャーロール
１４クロップシャー
１５仕上入側温度計
１６デスケーリング装置
１８仕上圧延機
１９ワークロール
２０バックアップロール
２１仕上出側温度計
２２冷却ゾーン
２３ランナウトテーブル
２４コイラ
２５コイラ入側幅計
２６巻出リール
２７接合機
２８ループ設備
２９切断機
３０巻取リール
４１冷却装置
４２加熱装置
５０制御装置
７０プロセスコンピュータ
９０ビジネスコンピュータ
１００熱間圧延ライン
Ａ搬送方向
Ｂ板道外
Ｃワークロール１９の胴長方向中央部
Ｄサーマルクラウン

Claims

圧延機からワークロールを抜き出した後、予め、当該ワークロールの幅方向の高温部を冷却するとともに、幅方向の低温部を加熱し、当該ワークロールの幅方向の温度偏差が所定の値以下になってから、当該ワークロールの研削を行うことを特徴とする圧延ロール研削方法。
圧延機から抜き出した直後のワークロールの幅方向温度分布を温度計で測定して、冷却すべき高温部と、加熱すべき低温部を定めることを特徴とする請求項１に記載の圧延ロール研削方法。
ワークロールの幅方向温度分布を温度計で測定することによって、高温部を冷却する時間と低温部を加熱する時間を調整することを特徴とする請求項１または２に記載の圧延ロール研削方法。