JP2010158690A - 圧延ロールの冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】形鋼を成形する圧延ロールの冷却効果を向上する。
【解決手段】圧延ロール２の外周２１の周方向に沿って複数個の冷却ノズル１を配置する。冷却ノズル１から噴出する冷却水の噴出中心１ａは、それぞれ圧延面２２ａに直交し、かつ冷却水が、この圧延面にのみ直接衝突するように構成する。これにより圧延材と直接接触して最も高温かつ高応力となる圧延面２２ａに、冷却水を集中的かつ高い熱伝導性をもってき吹き付けることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は圧延ロールに関し、特に形鋼を熱間圧延する圧延ロールの冷却装置に関する。

熱間圧延における圧延ロールは、高温の圧延材を高い圧力で押圧して塑性変形させるため常時高温になり、この圧延ロールの圧延面の組織が変化したり、肌荒れや割損が発生したりする。このために、従来から圧延ロールの表面を冷却液等で冷却させている。この冷却手段として、次が提案されている。例えば圧延ロールの外周を、箱状の冷却ジャケットで覆って水冷する手段がある（例えば特許文献１参照。）。また圧延ロールの外周に、この圧延ロールの回転軸に直交するように冷却水を吹き付け、さらにこの圧延ロールの円周に沿って、広範囲に冷却水を吹き付ける方法が提案されている（例えば特許文献２参照。）。

特開２００５−６６６５８号（１〜７頁、図１〜図３） 特開平９−２３９４０２号（１〜８頁、図３）

しかるに上述した特許文献１に記載の手段は、箱状の冷却ジャケットを、圧延ロールの外周を覆うように設けているため、この冷却ジャケットと圧延ロールとの間の冷却水の漏れ止めをするためにシールが必要となり、このシールは、常に圧延ロールの外周と接触摺動する。したがってシールの取替えが必要となりコストがかかる。またシールの交換作業のために、圧延装置を一時的に停止する必要があり、作業効率が低下する。

また特許文献２の手段では、冷却水供給パイプから噴射される冷却水は、圧延ロールの外周の広い範囲に吹き付けられる。しかるに形鋼を圧延する圧延ロールでは、この圧延ロールの外周に、形鋼を圧延する凸状の突起や凹状の溝が形成されている。このような凸状の突起や凹状の溝は、圧延の際に圧延材と直接接触して押圧する部分であるため、最も高温かつ高応力になる。したがって冷却水を圧延ロールの外周の広い範囲に吹き付ける手段では、形鋼を圧延する圧延面、すなわち突起の凸面や溝の凹面には、冷却水が集中して供給されず、冷却が不十分となり得る。また冷却水の水量を多くしても、突起の凸面や溝の凹面に冷却水が集中しなければ、大きな冷却効果も期待できず、冷却コストも増加する。

そこで、本発明の目的は、形鋼を圧延する圧延ロールの圧延面を、効率的に冷却することができる圧延ロールの冷却装置を提供することにある。

本発明の特徴は、形鋼を圧延する圧延ロールに関して、圧延の際に圧延材と接触して押圧する複数の圧延面に、それぞれ集中的に、かつ効果的に冷却液を供給することにある。すなわち本発明による圧延ロールの冷却装置は、形鋼を熱間圧延する圧延ロールを冷却する複数の冷却ノズルを備え、この複数の冷却ノズルから噴出する冷却液の噴出中心線は、上記圧延ロールにおいて圧延材と接触する複数の圧延面にそれぞれ略直交する。

上記冷却ノズルから噴出する冷却液は、上記圧延面にのみ直接衝突するように構成することが望ましい。

上記冷却ノズルは、上記圧延ロールの外周に沿って複数個配置してあることが、さらに望ましい。

ここで「形鋼」とは、Ｈ、Ｉ、Ｔ、Ｌ、Ｖ及びＷ字等の断面形状を有する圧延鋼材を意味する。「形鋼を熱間圧延する圧延ロール」とは、加熱した素材である鋼材から、一対のロールによって形鋼を連続して圧延加工する圧延ロールを意味し、複数段の圧延ロールによって、素材から完成品の形鋼まで、順次圧延加工を行う各段の全ての圧延ロールを意味する。「冷却ノズル」とは、加圧した冷却液を、所定の流量及び速度で、所定の方向と範囲とに噴出させる手段の全てを意味し、そのサイズや形状を問わない。「冷却液」には、水に限らず油も含む。

「噴出中心線」とは、冷却ノズルの噴出口の中心を通り、かつ冷却液の噴出方向に向う直線を意味する。「圧延材」とは、形鋼を圧延する素材及び、この素材から最終的な形鋼製品に至るまでの中間段階の加工品を意味する。「圧延材と接触する複数の圧延面」とは、圧延ロールの外周において、通過する圧延材と接触して押圧する２以上の面を意味し、一対の圧延ロールの一方の外周に形成された凸状の突起を形成する２以上の面、及び他方の外周に形成された凹状の溝を形成する２以上の面のうち、圧延材と直接接触する２以上の面を意味する。「圧延面にそれぞれ略直交する」とは、上述した複数の冷却ノズルの噴出中心線が、２以上の圧延面とそれぞれ交差し、かつ交差角度が、それぞれほぼ９０度であることを意味する。なお、ほぼ９０度とは、９０度を厳密な要件とするものではないという意味であって、プラスマイナス２０度、望ましくは１０度程度の誤差範囲も含まれる。

また「圧延面にのみ直接衝突する」とは、冷却ノズルから噴出した冷却液が、最初に接触する範囲は、圧延面内に限られるという意味であり、換言すれば、冷却液が直接吹き付けられる範囲は、圧延面をはみ出さないということを意味する。

最も高温で高応力の圧延面に、冷却液を交差するように吹き付けることによって、最も損傷の生じ易い部分を、確実に冷却することができる。また交差角度をほぼ９０度にして冷却液を吹き付けることによって、冷却面に対する単位面積当たりの冷却液量が増大し、かつ冷却液と圧延面との間の熱伝導性が高まり、冷却効果を向上させることができる。

冷却液を圧延面にのみ直接衝突させることによって、最も高温で高応力の圧延面に、冷却液を集中的に、かつ無駄なく供給することが可能となり、いたずらに冷却液を増加させることなく、効果的に冷却することができる。

冷却ノズルを圧延ロールの外周に沿って複数個配置することによって、圧延ロールが１回転する間に、冷却液を複数回にわたって吹き付けることが可能となり、より強力な冷却を行うことができる。

圧延ロールの冷却装置の縦断面図である。 圧延ロールの冷却装置の正面図である。 他の圧延ロールの冷却装置の縦断面図である。

図１〜図３を参照しつつ、本発明の構成の１例を説明する。さて図１に示すように、Ｖ字型断面形状、即ち山形形状の形鋼を熱間圧延する一対のうち一方の圧延ロール２の外周２１には、Ｖ字型断面形状の突部２２が設けてあり、この突部２２の両側面が圧延面２２ａ、２２ａを形成している。冷却装置は、図１、及び図２に示すように、複数個の冷却ノズル１と、これらの冷却ノズルに冷却水を供給するヘッダー３と、このヘッダーに連結した冷却水供給パイプ４と、この冷却水供給パイプに冷却水を圧送する、Ｖ字型断面形状、即ち山形形状の形鋼を熱間圧延する一対のうち一方の圧延ロール２の外周２１には、Ｖ字型断面形状の突部２２が設けてあり、この突部２２の両側面が圧延面２２ａ、２２ａを形成している。

冷却装置は、図１、及び図２に示すように、複数個の冷却ノズル１と、これらの冷却ノズルに冷却水を供給するヘッダー３と、このヘッダーに連結した冷却水供給パイプ４と、この冷却水供給パイプに冷却水を圧送する、図示しないポンプとを備えている。ヘッダー３は、圧延ロール２の外周２１に沿うような円弧形状を有しており、それぞれこの圧延ロールの回転中心に向かって冷却水を噴出する冷却ノズル１が、突部２２を挟んで両側に５個ずつ、等間隔にて配置されている。

図１に示すように、冷却ノズル１から噴出する冷却水の噴出中心線１ａは、突部２２の両側面を形成する圧延面２２ａ、２２ａに、それぞれ直交している。なお冷却ノズル１の先端と、圧延面２２ａとの距離は、２０〜３０ｍｍであって、この冷却ノズルからの噴出水が、この圧延面にのみ衝突するようにしている。

次に図３に、圧延ロール１０２の外周１２１に設けた、凹状の溝１２２を形成する圧延面１２２ａ、１２２ａに冷却水を吹き付ける冷却装置の１例を示す。なお参照を容易にするため、同等の図１及び図２に示す構成要素と同等のものについては、図１等に示す部品番号に一律１００を加えた番号にしてある。さてＷ字型断面形状の形鋼を熱間圧延する一対のうち一方の圧延ロール１０２の外周１２１には、Ｗ字型断面形状の凹状の溝１２２が設けてあり、この凹状の溝の両側面が圧延面１２２ａ、１２２ａを形成している。

冷却装置は、複数個の冷却ノズル１０１と、これらの冷却ノズルに冷却水を供給するヘッダー１０３と、このヘッダーに連結した冷却水供給パイプ１０４と、この冷却水供給パイプに冷却水を圧送する、図示しないポンプとを備えている。なおヘッダー１０３は、図１に示すものと同様に、圧延ロール１０２の外周１２１に沿うような円弧形状を有しており、それぞれこの圧延ロールの回転中心に向かって冷却水を噴出する冷却ノズル１０１が、凹状の溝１２２の両側面に向って、それぞれ５個ずつ等間隔にて配置されている。

図３に示すように、冷却ノズル１０１から噴出する冷却水の噴出中心線１０１ａは、凹状の溝１２２の両側面を形成する圧延面１２２ａ、１２２ａに、それぞれ直交している。なお冷却ノズル１０１の先端と、圧延面１２２ａとの距離は、２０〜３０ｍｍであって、この冷却ノズルからの噴出水が、この圧延面にのみ衝突するようにしている。

なお冷却ノズル１等は、図１及び図３のように、２列に配列する場合に限らず、形鋼を圧延する圧延面２２ａ等の形状に応じて、１列、あるいは３列以上配列してもよい。また各列の冷却ノズル１等の数は、５個に限らず、４個以内、あるいは６個以上でもよい。さらに冷却ノズル１等を、ヘッダー３等に回転自在に取り付けるようにして、圧延面２２ａ等の形状が相違する場合にも対応できるように構成してもよい。このように構成すれば、圧延材を何段階かに渡って圧延する複数個の圧延ロール２等において、１つの冷却装置により複数個の圧延ロールの冷却が可能となる。

本発明による圧延ロールの冷却装置は、形鋼を成形する圧延ロールを効果的に冷却することができるために、圧延加工に関する産業に広く利用することができる。

１、１０１ 冷却ノズル
１ａ、１０１ａ 噴出中心線
２、１０２ 圧延ロール
２１、１２１ 外周
２２、１２２ 突部（凹溝）
２２ａ、１２２ａ 圧延面
３、１０３ ヘッダー
４、１０４ 冷却水供給パイプ

Claims (3)

1. 形鋼を熱間圧延する圧延ロールを冷却する複数の冷却ノズルを備え、
   上記複数の冷却ノズルから噴出する冷却液の噴出中心線は、上記圧延ロールにおいて圧延材と接触する複数の圧延面にそれぞれ略直交する
   ことを特徴とする圧延ロールの冷却装置。
2. 請求項１において、上記冷却ノズルから噴出する冷却液は、上記圧延面にのみ直接衝突する
   ことを特徴とする圧延ロールの冷却装置。
3. 請求項１または２のいずれかにおいて、上記冷却ノズルは、上記圧延ロールの外周に沿って複数個配置してある
   ことを特徴とする圧延ロールの冷却装置。

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