JP2023144241A - 圧延用ミルおよび圧延用ブロックミル - Google Patents

Abstract

【課題】パススケジュールの自由度を向上させた圧延用ミルおよび圧延用ブロックミルを提供する。【解決手段】実施形態の圧延用ミルは、中心軸のまわりを、時計回りおよび反時計回りに回転する転回手段と、前記転回手段上に設けられ、前記転回手段とともに回転する圧延ロールの組と、前記転回手段上に前記転回手段とともに回転するように設けられ、前記圧延ロールの組を駆動するように設けられたロール駆動手段と、を備える。回転の中心軸は、前記第１カリバーと前記第２カリバーとで形成されるパスラインと一致するように設定される。前記転回手段は、前記第１ロールと前記第２ロールとの間隙の中心線を基準にして、時計回りに９０°以上および反時計回りに９０°以上回転する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、線材および棒鋼連続圧延プラントにおける圧延用ミルおよび圧延用ブロックミルに関する。

線材および棒鋼連続圧延プラントでは、圧延機（スタンド）を連続に配列している。そこに材を流し、連続的に圧延しながら、所定の寸法および形状の製品に造形する。連続的に配置された多数の圧延機は、粗圧延ライン、中間圧延ライン、仕上げ圧延ラインからなる。中間圧延ラインと仕上げ圧延ラインとの間に仕上げ前ブロックミルが用いられることがある。また、仕上げ圧延ラインにも選択的に最終の後置のユニットが仕上げブロックミルとして設けられる場合がある。

このような線材および棒鋼圧延プラントに用いられる仕上げ前ブロックミルおよび仕上げブロックミルは、通常、共通のベースフレームに相前後して配置された個別のロールスタンドを有している。各ロールスタンドは、平歯車やかさ歯車のコンビネーションによる伝動装置を介して、スタンド列の両側に配置された縦シャフトを介して駆動される。両側の縦シャフトは、共通の分配伝動装置を介して１つのモータまたは列状に配置された複数のモータにより駆動される。

特表２０１３－５０８１７２号公報

従来のブロックミルでは、近接した複数ミルの速度制御の協調をとることができないことから、１つのモータ出力軸に対して、複数ミルを駆動する構成としている。これにより、機械構成が複雑となるので、９０°クロスペア等、所定の角度に固定されている。また、圧延用ミルにおいても水平配置か垂直配置かの設定に固定されている。

特許文献１に開示されているように、ドライブ制御性能が向上したことにより、ミルごとの個別駆動は可能となったが、依然として角度固定のブロックミルしか実現されていない。一方で、近年、製品の機能や品質等の向上のため、多様なパススケジュールを実現したいとの要求がある。しかしながら、圧延用ミルや圧延用ブロックミルの角度を固定とすると、パススケジュールが限定されてしまい、線材および棒鋼圧延プラントで製造される製品の機能や品質等の向上には限界がある。

本発明の実施形態は、パススケジュールの自由度を向上させた圧延用ミルおよび圧延用ブロックミルを提供する。

本発明の実施形態は、線材または棒鋼を圧延する圧延用ミルである。この圧延用ミルは、中心軸に直交する平面視で、前記中心軸のまわりを、時計回りおよび反時計回りに回転する転回手段と、前記転回手段上に設けられ、前記転回手段とともに回転する圧延ロールの組と、前記転回手段上に前記転回手段とともに回転するように設けられ、前記圧延ロールの組を駆動するように設けられたロール駆動手段と、を備える。前記圧延ロールの組は、第１カリバーを有する第１ロールと、前記第１ロールと平行に所定の間隙を介して設けられ、第２カリバーを有する第２ロールと、を含む。前記第１カリバーは、前記第２カリバーと対向して設けられ、前記中心軸は、前記第１カリバーと前記第２カリバーとで形成されるパスラインと一致するように設定される。前記転回手段は、前記第１ロールと前記第２ロールとの間隙の中心線を基準にして、時計回りに９０°以上および反時計回りに９０°以上回転する。

実施形態によれば、パススケジュールの自由度を向上させた圧延用ミルおよび圧延用ブロックミルが提供される。

実施形態に係る棒線圧延用ミルを例示する模式図である。 図２（ａ）～図２（ｃ）は、実施形態に係る棒線圧延用ミルの動作を説明するための模式図である。 実施形態に係る棒線圧延用ミルを含む棒線圧延システムを例示する模式的なブロック図である。

以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

以下の説明において、線材や棒鋼の圧延という場合には、棒線の圧延または棒線圧延というものとする。つまり、棒線圧延用ミルとは、棒鋼または線材の圧延用ミルである。
図１は、実施形態に係る棒線圧延用ミルを例示する模式図である。
図１に示すように、棒線圧延用ミル１０は、転回装置１１と、ピニオンギア１２と、ロール（ロールの組）１３と、ロール駆動用ギア１５と、モータ１６と、を備える。

以下の説明では、ＸＹＺの３次元座標軸を用いることがある。転回装置１１は、ＸＹ平面にほぼ平行な平面を有する円板状の部材である。円盤状の部材である転回装置１１の外周は、図１において２点鎖線で示した円周の一部を有する。転回装置１１の外周を含む２点鎖線の円は、中心Ｃを有する。中心Ｃを通る直線Ｈは、Ｘ軸に平行であるものとする。中心Ｃを通り、直線Ｈに直交する直線Ｖは、Ｙ軸に平行であるものとする。Ｚ軸は、ＸＹ平面に直交する。ロール１３、ロール駆動用ギア１５およびモータ１６は、転回装置１１のＺ軸の正側の面上に設けられている。棒線圧延用ミル１０のパスラインが、中心Ｃと一致するようにロール１３、ロール駆動用ギア１５およびモータ１６は、配置されている。つまり、実施形態の棒線圧延用ミル１０では、パスラインは、Ｚ軸に平行な直線でありＸＹ平面上の転回装置１１の面に直交する中心軸である。後述するように、パスラインは、ロール１３に形成されたカリバーによって形成される。

複数台の棒線圧延用ミル１０を用いてブロックミルを構成する場合には、Ｚ軸に平行な中心軸上に、複数の棒線圧延用ミル１０のそれぞれの中心Ｃを一致させて、棒線圧延用ミル１０を配置する。つまり、Ｚ軸は、複数台の棒線圧延用ミル１０を備えたブロックミルにおけるパスラインと平行である。

棒線圧延用ミル１０の構成について詳細に説明する。
転回装置１１は、半円形状の板状の部材である。上述した通り、半円状の外周は、Ｃを中心とし、ＸＹ平面に平行な平面上の円の円周の一部である。転回装置１１の一方の面（この例ではＺ軸の正側）にロール１３等を配置しても十分な強度を有する材質および厚さを有している。中心Ｃを通る中心軸は、パスラインであるため、ＸＹ平面視で、中心Ｃの周囲には、転回装置１１を構成する部材が設けられていない。

ピニオンギア１２は、この例では、直線Ｖの延長線上に中心を有するように設けられている。ピニオンギア１２の中心の位置は、棒線圧延用ミル１０の設置位置に固定される。図１では、示されていないが、転回装置１１の外周部には、歯車の歯が設けられている。転回装置１１の外周部の歯車の歯は、ピニオンギア１２の歯と噛み合わされており、転回装置１１は、ピニオンギア１２の回転に応じて、中心Ｃを中心にして時計回り、または反時計回りに回転することができる。たとえば、ピニオンギア１２が時計回りに回転すると、転回装置１１は、ロール１３、ロール駆動用ギア１５およびモータ１６とともに反時計回りに回転する。ピニオンギア１２が反時計回りに回転すると、転回装置１１は、ロール１３、ロール駆動用ギア１５およびモータ１６とともに時計回りに回転する。

なお、図示しないが、ピニオンギア１２は、たとえば減速装置を介して、転回装置駆動用モータに結合されている。ピニオンギア１２は、転回装置駆動用モータを駆動することによって、回転する。転回装置駆動用モータから転回装置１１までの減速比は、あらかじめ設定されている。したがって、転回装置駆動用モータの回転数を検出し、所望の回転数に達するまで転回装置駆動用モータを駆動することによって、転回装置１１は、所望の角度まで回転される。

ロール１３は、２つのロール１３ａ，１３ｂを含む。２つのロール１３ａ，１３ｂは、円柱状の部材であり、所定の間隙を介してほぼ平行に配置されている。２つのロール１３ａ，１３ｂには、溝であるカリバー１４ａ，１４ｂがそれぞれ設けられている。ロール１３ａのカリバー１４ａは、ロール１３ｂのカリバー１４ｂに対向するように配置されている。対向して配置されたカリバー１４ａ，１４ｂの間の距離の中間位置が転回装置１１の中心Ｃでありパスラインである。なお、直線Ｖは、ＸＹ平面視で、ロール１３ａ，１３ｂの間隙の中間を通り、直線Ｈは、ＸＹ平面視で、対向するカリバー１４ａ，１４ｂのＹ軸方向の長さ（カリバーの幅）の中間を通る。

ロール１３ａ，１３ｂは、ロール駆動用ギア１５を介して、モータ１６に結合されており、ロール１３ａ，１３ｂは、モータ１６を駆動することによって、回転する。ロール駆動用ギア１５は、１つのモータ１６で２つのロール１３ａ，１３ｂを反対方向に所望の圧下量で圧下しつつ、回転させるために設けられている。

棒線圧延用ミル１０の基準の位置は、ロール１３ａ，１３ｂが垂直配置の場合であるとする。ロール１３ａ，１３ｂの間隙は、垂直配置では、Ｙ軸方向に沿って形成されている。ロール１３ａ，１３ｂが垂直配置であるとは、ロール１３ａ，１３ｂの間隙の中間の位置を直線Ｖが通るロール１３ａ，１３ｂの配置である。転回装置１１は、基準位置から時計回りに少なくとも９０°回転し、基準位置から反時計回りに少なくとも９０°回転することが可能である。そのため、転回装置１１の歯車の歯が形成されている外周は、少なくとも半円周を有している。

実施形態の棒線圧延用ミル１０の動作について説明する。
図２（ａ）～図２（ｃ）は、実施形態に係る棒線圧延用ミルの動作を説明するための模式図である。
図２（ａ）～図２（ｃ）には、Ｃを中心に転回装置１１がロール１３、ロール駆動用ギア１５およびモータ１６とともに反時計回り回転する様子が示されている。図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）と図番が進むごとに転回装置１１の回転角度が大きくなっている。

図２（ａ）～図２（ｃ）に示すように、棒線圧延用ミル１０は、ピニオンギア１２が時計回りに回転すると、転回装置１１が、ロール１３、ロール駆動用ギア１５およびモータ１６とともに、反時計回りに回転する。転回装置１１、ロール１３、ロール駆動用ギア１５およびモータ１６は、Ｃを中心に回転するので、中心Ｃに一致するパスラインは、ロール１３の角度が変化しても一定とすることができる。

図２（ａ）では、棒線圧延用ミル１０は、基準のロール設定角度であり、ロール１３は、垂直配置である。図２（ｂ）では、棒線圧延用ミル１０では、ロール１３は、基準のロール設定角度から反時計回りに４５°の角度に設定され、図２（ｃ）では、ロール１３は、基準のロール設定角度から反時計回りに９０°の角度、すなわち水平配置とされている。図２では、転回装置１１が反時計回りに回転する場合としたが、ピニオンギア１２を反時計回りに回転させることで、転回装置１１、ロール１３、ロール駆動用ギア１５およびモータ１６は、Ｃを中心に時計回りに基準のロール設定角度から９０°のロール設定角度に回転させることができる。

ピニオンギア１２の回転角度を所望の値とすることによって、転回装置１１、ロール１３、ロール駆動用ギア１５およびモータ１６は、Ｃを中心に基準のロール設定角度から時計回りに９０°まで、または、Ｃを中心に基準のロール設定角度から反時計回りに９０°までの任意のロール設定角度に設定することができる。

実施形態の棒線圧延用ミル１０は、転回装置１１、ロール１３、ロール駆動用ギア１５およびモータ１６を、Ｃを中心に回転できるように構成されていればよく、ピニオンギア１２による駆動に限るものではない。たとえば、ラックアンドピニオン構成を適用したり、かさ歯車を組み合わせたりして、伝達方向を変えるようにしてももちろんよい。

また、Ｃを中心にした回転角度は、基準のロール設定角度から時計回りおよび反時計回りにそれぞれ９０°以上とされる。

実施形態の棒線圧延用ミル１０の棒線圧延システムへの適用について説明する。
図３は、実施形態に係る棒線圧延用ミルを含む棒線圧延システムを例示する模式的なブロック図である。
図３に示すように、棒線圧延システムでは、複数の棒線圧延用ミル１０が設けられる。図３では、３台の棒線圧延用ミル１０が示されているが、１台や２台としてもよいし、４台以上とすることができる。複数の棒線圧延用ミル１０を近接させて配置し、ブロックミルとして構成してもよいし、単独の圧延用ミルとしてもよい。

圧延主幹制御システム１００は、複数のドライブ装置１０２に接続されている。ドライブ装置１０２は、棒線圧延用ミル１０ごとに設けられる。したがって、棒線圧延用ミル１０を４台以上設置する場合には、ドライブ装置１０２も４台以上設けられる。ドライブ装置１０２は、主回路ケーブル１１２を介して、棒線圧延用ミル１０のモータ１６に接続される。この例では、モータ１６に速度センサ１７が設けられており、速度センサ１７は、速度センサケーブル１１７を介して、ドライブ装置１０２に接続されている。

圧延主幹制御システム１００は、駆動装置１０４に接続されている。駆動装置１０４は、転回装置駆動用ケーブル１１４を介して、転回装置１１の駆動用モータ（図示せず）に接続されている。

棒線用圧延システムでは、パススケジュールの更新の際に、圧延主幹制御システム１００は、複数の棒線圧延用ミル１０に対して、設定されたパススケジュールに応じたロール設定角度をそれぞれ設定する。具体的には、圧延主幹制御システム１００は、駆動装置１０４に対して、角度設定指令を送信し、駆動装置１０４は、受信した角度設定指令に応じた回転数だけ、転回装置１１の駆動用モータを駆動する。

たとえば、圧延主幹制御システム１００は、１台目の棒線圧延用ミル１０に接続された駆動装置１０４には、図２（ａ）に示したような基準位置のための指令を送信する。駆動装置１０４は、基準位置の指令を受信し、転回装置１１の駆動用モータを駆動する（実質的はロール角度が０°のため駆動用モータは駆動されない）。

たとえば、圧延主幹制御システム１００は、２台目の棒線圧延用ミル１０に接続された駆動装置１０４には、図２（ｂ）に示したような基準位置から反時計回りに４５°となるための指令を送信する。駆動装置１０４は、基準位置から反時計回りに４５°の指令を受信し、転回装置１１の駆動用モータを駆動する。

たとえば、圧延主幹制御システム１００は、３台目の棒線圧延用ミル１０に接続された駆動装置１０４には、図２（ｃ）に示したような基準位置から反時計回りに９０°となるための指令を送信する。駆動装置１０４は、基準位置から反時計回りに９０°の指令を受信し、転回装置１１の駆動用モータを駆動する。

すべての棒線圧延用ミル１０のロール設定角度の設定が完了した後、パススケジュールに応じた圧延工程が実行される。

ロール設定角度の設定後の圧延工程では、各ドライブ装置１０２は、圧延主幹制御システム１００から供給される速度指令値のパターンに追従するように、ロール駆動用のモータをフィードバック制御する。

なお、主回路ケーブル１１２、速度センサケーブル１１７および転回装置駆動用ケーブル１１４は、転回装置１１、ロール１３、ロール駆動用ギア１５およびモータ１６の回転によって、伸縮されるので、十分な長さをもたせてある。

このようにして、棒線圧延用ミル１０は、動作することができる。

実施形態の棒線圧延用ミル１０の効果について説明する。
実施形態の棒線圧延用ミル１０は、転回装置１１上にロール１３、ロール駆動用ギア１５およびモータ１６を設け、転回装置１１とともに、パスラインを中心に回転することができる。ロール１３の回転角度は、圧延主幹制御システム１００等により任意に設定することが可能であるため、パススケジュールに応じて所望の角度とすることができる。そのため、パススケジュールの自由度が向上し、多様な製品やより高い品質を有する製品を製造できる可能性が高まる。

また、パススケジュールごとにブロックミルの設備を変更したり、異なる圧延ラインを新設したりする必要がないので、圧延ライン全体の稼働率を向上させ、圧延ラインの生産性を向上させることができる。

このようにして、パススケジュールの自由度を向上させた圧延用ミルおよび圧延用ブロックミルを実現することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０ 棒線圧延用ミル、１１ 転回装置、１２ ピニオンギア、１３，１３ａ，１３ｂ ロール、１４ａ，１４ｂ カリバー、１５ ロール駆動用ギア、１６ モータ、１７ 速度センサ、１００ 圧延主幹制御システム、１０２ ドライブ装置、１０４ 駆動装置、１１２ 主回路ケーブル、１１４ 転回装置駆動用ケーブル、１１７ 速度センサケーブル

Claims (3)

1. 線材または棒鋼を圧延する圧延用ミルであって、
   中心軸に直交する平面視で、前記中心軸のまわりを、時計回りおよび反時計回りに回転する転回手段と、
   前記転回手段上に設けられ、前記転回手段とともに回転する圧延ロールの組と、
   前記転回手段上に前記転回手段とともに回転するように設けられ、前記圧延ロールの組を駆動するように設けられたロール駆動手段と、
   を備え、
   前記圧延ロールの組は、第１カリバーを有する第１ロールと、前記第１ロールと平行に所定の間隙を介して設けられ、第２カリバーを有する第２ロールと、を含み、
   前記第１カリバーは、前記第２カリバーと対向して設けられ、
   前記中心軸は、前記第１カリバーと前記第２カリバーとで形成されるパスラインと一致するように設定され、
   前記転回手段は、前記第１ロールと前記第２ロールとの間隙の中心線を基準にして、時計回りに９０°以上および反時計回りに９０°以上回転する圧延用ミル。
2. 前記転回手段は、
   前記中心軸と前記中心軸に直交する平面との交点を中心とする前記平面上の円の円周の一部を有し、前記円周の一部に設けられた歯車の歯を有する転回装置と、
   前記歯車の歯に噛み合わされるように設けられたピニオンギアと、
   を含む請求項１記載の圧延用ミル。
3. 請求項１または２に記載された圧延用ミルを複数備え、
   前記複数の圧延用ミルは、前記複数の圧延用ミルのそれぞれの前記中心軸が一致するように前記中心軸に沿って所定の間隔で配置された圧延用ブロックミル。

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