JP2011512258A - 熱間圧延機コイルボックス用能動的搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱間圧延機中のコイルボックス内にある高温金属のコイルを能動的に搬送するための装置。
【解決手段】本装置は初期コイルボックスコイル巻戻しステーションの下流に配置され、少なくとも一つの一軸枢動コイルクレードルを備える。このようなコイルクレードルは固定回転軸を有する第一サポートローラ、同軸を中心に枢動するよう取付けられたスイングフレーム、そのスイングフレームに取付けられ、第一サポートローラの固定回転軸を中心に枢動可能な第二サポートローラを備え、高温金属のコイルがコイルクレードルから引き渡すことが可能とされている。ある実施例においては、本装置は複数の一軸枢動コイルクレードルを備える。また本装置は少なくとも一つの二軸枢動コイルクレードルを備える場合がある。

Description

本発明は熱間圧延生産ラインにおける金属素材のコイルを取り扱う装置に関する。詳しくは、本発明は初期コイル巻戻しステーションの下流に位置するコイルボックス内の高温金属のコイルを能動的に搬送する装置に関する。

コイルボックスは、熱間圧延において、高温の金属鋼材が粗圧延機から高速でコイル状に巻かれ、次に低速で巻戻して仕上げ圧延機を通す際の中間処理を担う。鋼材の頭部がコイルボックスに入り、巻取りエリアへと送られる。そこでベンディングローラが鋼材を送りながら下方へ曲げを加えることでまずコイルの中心部を形成し、次にその中心部の周囲に鋼材を巻きつけてコイルを形成するのを補助する。コイル形成ローラおよび一組のドリブンクレードルローラが径を増すコイルを支え、保持する。

コイルの巻戻しはクレードルローラがコイルの回転方向を逆転させた時点から始まり、ピーラーが巻かれたコイルの最外層を強制的に引き起こして新たな頭部を剪断機の入り口領域へと入れ、続いて仕上げ圧延へと送る。コイル巻戻しは巻取り領域から、中間コイル巻戻しおよび搬送領域を通り、最終コイル巻戻し領域へと入る能動的あるいは受動的なコイル搬送を含むことがある。

コイルボックスは粗圧延と仕上げ圧延の間で長い鋼材を積層させることにより熱を蓄積することで鉄の熱間圧延製造に大変革をもたらした。巻取り工程により熱が鋼材から放出される表面積は縮小される。これにより巻戻された鋼材は実質的には巻取り時と同じ熱を有し、圧延力を増大させることなくほぼ恒温圧延を可能としている。また、巻かれた鋼材は延びた状態と比較してよりコンパクトであり、空きスペースを増したり圧延機の容量を引き上げたりすることができる。これら基本的利点に加え、コイルボックスにはさらに以下の利点がある。ウォーキングビーム式加熱炉の配置が原因となるスキッドマークの均一化、スケールの破壊、再加熱されたコイルの挿入を可能とする、仕上げ圧延前の一時載置場所となる。

米国特許第5310131号明細書には、二つのサポートローラがクレードルを枢動させて逆方向に上昇／下降する二つのサポートローラのコイルクレードルシステム、あるいはサポートローラと搬送用斜面それぞれのフレームを枢動させることによりそれぞれ独立して上昇あるいは下降するシステムを利用し、第一位置およびそれに続く第二位置、さらに最終位置へマンドレルを使用せず能動的に搬送される巻取られた鋼材の巻戻しを開始させることが記載されている。これらの搬送メカニズムはどちらも複雑であるために作製、維持の双方に費用がかかる。

米国特許第5987955号明細書には、マンドレルを使用せずに巻取りステーションから巻戻しステーションまで能動的なコイル搬送を行うための装置が記載されている。この装置は２つのサポートローラがコイル巻取りステーションを構成するコイルクレードルを形成し、他の２つのサポートローラがコイル巻戻しステーションを構成するコイルクレードルを形成している。巻取りステーションの２つのローラ、あるいは場合により巻戻しステーションの２つのローラも、互いに一定の間隔を保ったまま別個に上下してコイルを巻戻しステーションへ搬送させ、巻戻しステーションはそれ自体が一次巻戻し位置から二次巻戻し位置まで下流へ平行移動させる手段を備えている。能動的搬送が巻戻しステーションの大型水平移動を経由して発生するため、搬送領域にはサポートローラまたはエプロンが通過ライン近辺で定期的に存在しない領域がある。そのため、下方に曲げられた頭部または受動的に搬送されるコイルはその空き領域に入りこむ場合がある。

本発明の目的は、熱間圧延機コイルボックス装置で使用する公知の能動的搬送装置に関連する一つあるいはそれ以上の不都合を解決することにある。

米国特許第５３１０１３１号 米国特許第５９８７９５５号

本発明によれば、熱間圧延機においてコイルボックス内の高温金属のコイルを能動的に搬送する装置が提供される。この装置は初期コイルボックス巻戻しステーションの下流に位置し、固定回転軸の第一サポートローラを備える少なくとも一軸で枢動する一つのコイルクレードル、第一サポートローラの軸を中心として枢動可能に取付けられたスイングフレーム、そのスイングフレームに取付けられ、高温金属のコイルを受取り支持するために第一サポートローラと平行で第一サポートローラと間隔を保つ第二サポートローラを有し、第二サポートローラの回転軸はコイルをクレードルから引渡すことができるよう第一サポートローラを中心として枢動可能である。

ある実施例においては、本装置は一軸枢動コイルクレードルを複数備える。本装置は、また、非固定式回転軸の第一サポートローラ、第一サポートローラの軸を中心として枢動できるよう取付けられた第一スイングフレーム、第一サポートローラの軸と平行な回転軸を持ち第一スイングフレームに取り付けられた第二サポートローラ、接地された軸を中心として枢動できるよう取付けられた第二スイングフレームを備えた少なくとも一つの二軸枢動コイルクレードルを含む場合があり、第一及び第二サポートローラは、高温金属のコイルを受取り支持するために間隔を保ち、そして、第一サポートローラは接地された軸を中心として回転可能であり、第二サポートローラはサポートローラにより支持された高温金属のコイルが持ち上げられコイルクレードルの少なくとも一つのサポートローラに引き渡されるよう第一サポートローラを中心として回転可能である。

本発明の実施態様は以下により詳細が記載され、添付の図面により図示される。当業者は特許請求された本発明の幅広い範囲内で、記載された実施態様の数多くの変形形態が可能であることを理解するであろう。

ここに記載される種々の実施態様をより良く理解するため、さらにこれら実施態様の実施方法を明確に示すため、以下の添付図面を参照する。
第一の実施態様による能動的コイル搬送装置を有する熱間圧延生産ラインの一部分の概略正面図である。 図１の生産ラインの能動的コイル搬送装置の概略正面拡大図である。 第二の実施態様による能動的コイル搬送装置を有する熱間圧延生産ラインの一部分の概略正面図である。 図３の生産ラインの能動的コイル搬送装置の概略正面拡大図である。

説明を平易にまた明確にするため、適切な場合において、対応するあるいは類似する要素を示すべく図中で符号が繰り返される場合があることは理解されるであろう。さらに、多くの具体的な詳細説明を示すことで、ここに記載される実施態様が完全に理解できるようにしている。ただし、当業者は、記載された実施例がこれら具体的な詳細がなくとも実施可能であることは理解するであろう。他の例では、すでによく知られている手法、手順、部品の詳細については、ここに記載する実施態様がそれら情報に埋もれてしまわないよう、記載しない。また、ここに記載するさまざまな例は発明者の教示の種々の態様をさらに理解するためのものであり、本教示の範囲を限定するものと解釈すべきではない。さらに、ここで「模範的な」という言葉は装置あるいは方法の例を示すために使われており、必ずしも装置あるいは方法の最適な実施を示すものではないことに注意されたい。

図１および２で示す通り、熱間圧延生産ライン上のコイルボックス10は、高温の金属鋼材1が粗圧延機（図示しない。符号17方向）から高速でコイル状に巻取られ、次に低速で巻戻され、仕上げ圧延機（図示しない。符号18方向）に通されるまでの間の中間処理を担う。鋼材1は粗圧延機17およびディレーテーブル16により圧延機の軸線に対して中心に位置するコイルボックス入り口11へと送られる。鋼材の頭部1aはコイルボックス10へ入り、ドリブンローラ11a、11bおよびガイドエプロン11ｃを介して巻取りエリア12へと送られる。巻取りエリア12では、ベンディングローラ12a、12b、12cが鋼材1を送りながら下方へ曲げを加え、先ずコイルの中心部2aを形成し、次にその中心部の周囲に鋼材が巻きついた状態2cを形成するよう補助する。コイル形成ローラ12dおよび一組のドリブンクレードルローラ17b、17cが径を増すコイルを支え、保持する。コイル巻取りの特定の段階において、ベンディングローラ12a、12bは上昇を始め、クレードルローラ17cは下降を始めることで径2bが増大するコイルを収容する。鋼材最後端部1bがコイルボックス10に近づくにつれ、ベンディングローラ12a、12bは巻取り終了工程に備えてさらに上昇する。最後端部1bがベンディングローラ12a、12b、12cを通過するとクレードルローラ17cはコイルを固定支持するようにさらに下降する。コイルの巻き戻しはクレードルローラ17b、17cがコイルの回転方向2eを逆転させた時点から始まり、ピーラー13hがコイルに巻き付いた鋼材2hの最外層を強制的に引き起こして新たな頭部1cを剪断機の入り口領域19へと入れ、仕上げ圧延機18へと送る。

コイル巻戻しは、コイルが巻取り領域12からコイル巻戻しおよび搬送領域13を通って最終コイル巻戻し領域13eへと移動する、受動的あるいは能動的なコイル搬送2fを含む場合がある。能動的搬送とは外部からの力を加えることによる上手位置100または下手位置101のいずれかへのコイルの搬送を指し、受動的搬送とは鋼材1に対する引き出し力および巻戻し力が残りの巻きコイル2gの重量によりバランスが保てなくなることにより自然に起きる下手位置101への搬送を指す。またコイル巻戻しおよび搬送領域13は、一般的に、圧延機軸線に対して鋼材やコイルの中心をそろえる手段13c、コイルの熱を再放出する手段13d、巻戻しの最終段階でコイルを保持する手段13f、巻かれたコイルの中心部を完全に開く手段13gを備える。剪断機の入り口領域19は一般的に鋼材を挟むピンチングローラ19a、19b、あるいは鋼材を平坦にするならしローラ19c、および圧延機軸線に対して鋼材の中心をそろえる手段19dを備えている。ピンチングローラには通常駆動力がかけられており、ならしローラが作動しない間、巻き戻し（あるいは他の理由）により誘発される鋼材の波打ちを減少させるために鋼材に駆動力あるいは引っ張り力を加える。組合せ配置はピンチング、ならし、あるいはその両方に適している。

マンドレルを使用しない能動的搬送は、一軸枢動コイルクレードル17aおよび固定プッシャ18aにより巻取りステーションから開始され搬送装置へと進行する。一軸枢動コイルクレードル17aは、スイングフレーム17dの異なる位置に設けられた2つのコイルサポートローラ17bおよび17cにより構成され、下流ローラ17cは上流ローラ17bの軸線を中心として枢動し、上流ローラ17bは接地固定されている。固定プッシャ18aは通常、平行移動にあっては固定され、下流クレードルローラ17cが巻取り後に下降する際、コイル2jが下流ローラ17cと接触を続けながら上流ローラ17bとは分離する状態で接触するよう通過ライン103下方に配置されているあらゆる手段を示しており、そうすることでコイルの質量の中心を下流ローラ17cの下流の位置へと移動させる。このような移動において、コイル重量は一部が、次に全てが図２に示される隣接したコイルクレードル16jに支えられ、コイルは巻取りステーションを離れる。プッシャ手段18aに対し、追加ローラを使用すれば外側コイル表面はより優しく取り扱われることになり、それが最も適している。スイングフレーム17dを上流クレードルローラ17bの軸線を中心として枢動させるために、図２のローラ16mおよびローラ16pごとに枢軸上の枢軸型ベアリング装置が独自に採用されている。上流クレードルローラ17bの中心周囲を枢動させるこの手法はコンパクトな配置を容易にし、それにより固定プッシャ18aが存在するにもかかわらず、通過ライン上方および下方のローラ17cの適切な動きが可能となる。

本発明の第一実施態様の能動的搬送装置は隣接するコイルクレードル16jおよび16kを有し、サポートローラセット16m、16nおよび16p、16qはそれぞれスイングフレーム16rおよび16sに含まれ、分離されている。コイルクレードル16jおよび16kは一軸で枢動するという点で独特である。つまり、サポートローラ16mおよび16pはそれぞれ接地固定ローラ16nおよび16qの軸を中心として枢動する。スイングフレーム16rおよび16sの傾斜量および傾斜動作によりサポートローラ16mおよび16pは上昇あるいは下降し、スムーズにそして強制的に隣接するコイルクレードルからコイルクレードルへとコイルを搬送する。

能動的搬送装置は先行技術における問題点を以下により解決する。コイル搬送中の積極的前方移動を維持、コイル支持の継続性の維持、機械的に単純な方法の利用。具体的には、すべてのサポートローラはコイルが次の一組のサポートローラへ移動する際にコイルの質量中心が常に上流サポートローラの前方に位置することにより積極的前方移動が確保され、サポートローラが互いに接近して隣接した状態が維持されることによりコイル支持の継続性が確保され、機械的に単純なピボットを使用することで機械的単純性が確保される（リニアスライドやその他とは対照的に）。

搬送装置が受動的搬送メカニズムによりどのように補助され、それによってコイルの巻き戻し力とローラの動きが組合わされて共にコイルを搬送するよう作用することが示されている。さらに、巻取りポケットからの受動的搬送の可能性は、鋼材およびコイルサポートの継続性は維持されているため、コイルの巻き戻し中のどの時点においても可能である。

図３および図４に移ると、能動的搬送装置の別の実施態様が示されており、これは多くの部品が第一の実施態様と共通である。これら共通部品には同様の符号が与えられ、説明は繰り返さない。

図３および図４の実施態様は一軸枢動および二軸枢動コイルクレードルシステムの双方を組み合わせており、システム全体の機能および単純さを最大化している。特に、第一コイルクレードルは二軸枢動、第二コイルクレードルは一軸枢動式とすることでコイル巻取りポケットへの上流搬送および第二コイルクレードルへのスムーズで制御された下流搬送を可能としている。

能動的搬送装置は上流コイルクレードル26jおよび下流コイルクレードル16kを有している。隣接するコイルクレードル26jおよび16kは、それぞれサポートローラセット26m、26nおよび16p、16qを備え、それらは、それぞれスイングフレーム13rおよび16sにそれぞれ離れて取付けられている。上流コイルクレードル26jは下流コイルクレードル16kと異なり、二軸枢動式である、つまり一方のサポートローラ26mはもう一方のローラ26nの軸を中心として枢動することができ、この第二ローラ26nは接地固定軸26vを中心として枢動可能な第二スイングフレーム26tに含まれる。二軸枢動式スイングフレーム26rおよび26tの傾斜量および傾斜動作はサポートローラ26mおよび26nを上昇／下降させ、スムーズにそして強制的にコイル質量中心を隣接するコイルクレードルへあるいはコイルクレードルから搬送させる。

本装置の実現可能な変形態様としては、上流コイルクレードル26jと同様の二つあるいはそれ以上の二軸枢動式コイルクレードルと、下流コイルクレードル16kと同様の一つあるいはそれ以上の一軸枢動式コイルクレードルの組み合わせが含まれる。別の変形態様としては、二軸枢動式コイルクレードルを下流位置、一軸枢動式コイルクレードルを上流位置に組み合わせることもある。

出願人の教示は種々の実施態様と関連してここに記載されているが、出願人の教示はこれら実施態様に限定されるものではない。そうではなく、出願人の教示は種々の代替、変更、同等物を包含し、当業者が理解するように、その一般的請求範囲は添付の請求項により定義される。

Claims (6)

1. 熱間圧延機のコイルボックス内の高温金属のコイルを能動的に搬送するための装置で、該装置は該コイルボックスの初期コイル巻戻しステーションの下流に位置し、固定回転軸を備える第一サポートローラを有する少なくとも一つの一軸枢動式コイルクレードル、前記第一サポートローラの前記軸を中心として枢動できるよう取付けられたスイングフレーム、回転軸が前記第一サポートローラの前記軸と平行である、前記スイングフレームに取付けられた第二サポートローラを備え、前記第一サポートローラおよび第二サポートローラは高温金属のコイルを受け取り支持するために互いに間隔を保ち、前記第二サポートローラは、前記サポートローラにより支持される高温金属のコイルが上昇させられ、前記コイルクレードルからの前記サポートローラの少なくとも一つに引き渡されるように、前記第一サポートローラを中心として回転することができることを特徴とする熱間圧延機コイルボックス用能動的搬送装置。
2. 前記一軸枢動式コイルクレードルを複数備える請求項１に記載の熱間圧延機コイルボックス用能動的搬送装置。
3. 二軸枢動式コイルクレードルをさらに備え、該二軸枢動式コイルクレードルは、非固定回転軸を備える第一サポートローラ、前記第一サポートローラの前記軸を中心として枢動できるよう取付けられた第一スイングフレーム、回転軸が前記第一サポートローラの前記軸と平行である、前記第一スイングフレームに取付けられた第二サポートローラ、接地固定された軸を中心として枢動できるよう取付けられた第二スイングフレームを備え、前記第一サポートローラおよび第二サポートローラは高温金属のコイルを受け取り支持するために互いに間隔を保ち、前記第一サポートローラは前記接地固定された軸を中心として回転可能であり、前記第二サポートローラは、前記サポートローラにより支持される高温金属のコイルが上昇させられ、前記コイルクレードルからの前記サポートローラの少なくとも一つに引き渡されるように、前記第一サポートローラを中心として回転することができることを特徴とする請求項１に記載の熱間圧延機コイルボックス用能動的搬送装置。
4. 複数の前記二軸枢動コイルクレードルを備える請求項３に記載の熱間圧延機コイルボックス用能動的搬送装置。
5. 一軸枢動式コイルクレードルは前記二軸枢動コイルクレードルの上流に位置している請求項３に記載の熱間圧延機コイルボックス用能動的搬送装置。
6. 一軸枢動式コイルクレードルは前記二軸枢動コイルクレードルの下流に位置している請求項３に記載の熱間圧延機コイルボックス用能動的搬送装置。

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