JP3661146B2 - 遊星圧延機と圧延方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は金属の熱間板圧延機と圧延方法に係わる、特に連続鋳造機と直結した完全連続鋼板圧延に好適である。
【０００２】
【従来の技術】
板幅方向に分割された遊星ロールによって板材を圧延する技術についての開示は未だに無い。最近の例でも特許出願公表平５−５０５３４７のように板幅方向は一体のロールによるものしかない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
板材の圧延機では表面に模様が出てしまうことを嫌って板幅方向は一体のロールを用いることが常識とされていたが形鋼やＨ形鋼ではその圧延過程では必ずしも全パスで圧延材表面はロールと接しているわけではない。このことは最終側の仕上げ数パスで全表面を一体のロールで圧延すれば実質上問題になる模様は軽減できることを示している。
【０００４】
また、セラミックスを圧延ロールに採用すると耐磨耗性、高硬度、高弾性、高潤滑性、高強度、長寿命、低摩擦係数など長所が多いが大径、長尺ものは製作不可能で特に細長いものは更に折れやすく短寿命で採用不可能である。このことは超硬ロールについても同様である。しかし本発明のように小径、短尺でずんぐりした形状のロールが実現できれば高信頼性、高寿命がともに発揮できる。
【０００５】
さらに、板幅方向に分割した遊星ロールを太陽軸上のブラケットに軸受けを介して回転自由に装着するとバックロールとのヘルツ接触やそれに伴う異物の噛み込みがなく遊星ロールの長寿命化がはかれる。
【０００６】
しかしこのままでは圧延材の搬送仕事が欠落する。一般の圧延機では圧延材に接するロールには円周方向接線力が伝えられて圧延仕事として板厚減少と圧延材搬送仕事の二つの役割を担っているが、この遊星圧延機のみでは遊星ロールは非駆動自由回転なので板厚減少仕事のみは出来るが搬送仕事は出来ない。すなわち別に設けた押込み圧延機で圧延材の搬送を行う必要がある。
【０００７】
一方、ここに本発明による圧延機の他の特長がある。すなわち遊星圧延機の太陽軸の回転数は圧延速度に対しかなり自由に選択可能である。遊星ロール軸は少なくとも二軸は圧延材の一断面上を通過して全幅を圧延することが表面品質の確保には必要だが、さらに回転数を上げることが可能で波形模様（リップルマークとよぶ）の高さが低くなりピッチが細かくなると同時に遊星ロールにかかるトルクが低減する。その理由は同じ圧延仕事をするのであるから回転数とトルクの積はほぼ一定だからである。このことは太陽軸を従来より高速回転させることで従来の遊星圧延機では不可避の大振動とリップルマークの低減が同時に実現出来ることを示している。
【０００８】
上記の課題を解決するために請求項１及び 4 項では軸方向に複数に分割された回転自由非駆動の遊星ロールが太陽軸上に隣接列ごとに軸方向に半ピッチずれて配列されている複数列の遊星ロールによって板幅全体の圧延をすると共に太陽軸の回転方向は圧延材の進行方向に対して圧延材の性質に応じて順方向または逆方向とし、押込み圧延機と遊星圧延機の両方の圧延機を駆動することによって板厚減少と圧延材搬送の仕事をすることを特徴とする遊星圧延機と圧延方法とした。
【０００９】
また、請求項２及び 5 項では遊星ロールはビヤ樽形にしてその中央部の直線部は隣接列同士で重複していて板幅全幅を圧延するとともにその端部クラウニング量は各遊星ロールの板厚減少量よりも大きくして圧延進行方向の模様の少ないいことを特徴とする遊星圧延機と圧延方法とした。
【００１０】
また、請求項３及び 6 項では定常時は連続鋳造機と遊星圧延機の間では分割切断や接合がなく圧延が連続して行われ、ロール組替時も押込み圧延機と遊星圧延機は複数組設置されて、圧延しながらのロール組替を可能とすることを特徴とする遊星圧延機と圧延方法として完全連続圧延システムとしてさらにプラニッシングミルや冷間圧延機などを含むシステムとした。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図面を用いて説明する。
図１は本発明の遊星圧延機のロール部分を示したものである。遊星ロール１は太陽軸２の上にブラケット６により回転自由に装着されている。基本的には隣接する2列の遊星ロール軸で板幅全体を圧延するようにしており隣接列ごとに半ピッチずれている（3列又は4列毎でも良いがずれ量は１/３ピッチ、１/４ピッチになる）。ここで上下ロールの遊星ロール１は軸方向のずれが同じもの同士が向き合うことが安定した圧延のために必要である。
【００１２】
遊星ロール１の面長は出来るだけ長く、ブラケット６の長さは出来るだけ短いことが圧延製品品質の向上のためによい。というのはロールバイトにおいてブラケット６にはさまれた部分は遊星ロール１で減厚されている部分によって引っ張られて受動的に減厚されるからである。また縞模様を軽減するためにも遊星ロール１には適宜ビヤ樽形のクラウニングを施すことが好まれる。
【００１３】
遊星ロール１はいわゆるバックロールとのヘルツ接触が無い。従って遊星ロール１の撓み曲線は圧延材４の板幅端部においても局所的な変動の無いなだらかなものとなるのでいわゆる形状制御性の優れた作業ロールシフトや中間ロールシフトによる高級制御の必要性を軽減する。
【００１４】
図２は図１のII−II断面を示したもので軸方向の位置の同じ遊星ロール１同士が対向している。太陽軸２の回転方向は圧延材の流れ方向に対し順方向、逆方向のどちらでも可能である。圧延材が脆性で破断しやすい場合は逆方向とし、延性が強く高強度の場合は順方向とする。逆方向回転の場合は押込み圧延機５と力の方向が逆になるのでトルクが増えるが一般的に脆性材は変形抵抗が小さいため負荷は小さい。
【００１５】
図３は図１のIII部分を拡大かつ一部を断面で示したもので各遊星ロール１はその端部にＣだけクラウニングを施している。クラウニング量Ｃはその半径分のＣ/２が遊星ロール１一個の片側板厚減少量よりも大きくなるよう設計され、さらにその開始基点は隣接する遊星ロール１との円筒部ラップ量Ｌがプラスであるようにされると圧延後の板表面が滑らかになり縦縞が薄くなる。
【００１６】
各々の遊星ロール１は太陽軸２に設けられたブラケット６にロールシャフト
１９によって軸受け２０を介して装着される。太陽軸２からブラケット６を経由して潤滑油が供給され、またオイルシールによって異物の侵入を防いでいる。なお、本図では軸受け２０を遊星ロール１の中に設けた例を示したが逆にブラケット６の中に軸受け２０を設けロールシャフト１９と遊星ロール１を一体にするとブラケット６が長くなり遊星ロール１が短くなるが軸受け２０の温度上昇を少なく出来る。
【００１７】
図４は押込み圧延機５と遊星圧延機３を示したもので二つの圧延機はそのハウジングを共用して距離を短縮し座屈に対する安定化をはかっている。またその駆動は減速機内のギヤートレインで連結し差動ギヤを採用すると、無効動力の相殺や剛性の向上が図れる。
【００１８】
図５は本発明の遊星圧延機を用いた全連続鋼板製造設備を示した全体システム図である。従来、スラブ用連続鋳造設備は１ストランド当たり凡そ100万トン／年、冷間圧延設備もやはり凡そ100万トン／年であるが熱間圧延設備のみが凡そ５00万トン／年であり熱間圧延設備のみが能力的に過大である。すなわち熱間圧延設備が凡そ100万トン／年の生産能力で相応する安い費用で実現できれば全体のバランスがとれることを示唆している。
目安として、完全連続を実現すると、
連続鋳造機でのスラブ厚２００mmにおいて速度１．６m/min、
プラニッシングミル出口熱延鋼板厚４mmにおいて速度約８０m/min、
冷間圧延機出口冷延鋼板厚１mmにおいて速度約３００m/minであり、それぞれは従来技術で容易に実現できる。
【００１９】
本発明のねらいは前記の検討結果にもとづき正に安価にして生産能力のバランスが取れた完全連続鋼板製造システムを熱間圧延設備に本発明の遊星圧延機を導入することにより実現するものである。
【００２０】
連続鋳造機７を出たスラブ４．１は鋳造当初こそはダミーバーとの接続をガス切断機８で切断されるがその後の正常時は他の分割切断や接合なしに遊星圧延機３を主機とする熱間圧延設備に供給される。スラブ４．１の断面形状は矩形では端部で重層構造になってしまうので鋳型または途中に設置するエッジャーによって端部を丸型又は大きな面取りをほどこしておく。また操業中の板幅変更は主に連続鋳造機７で行なう。
【００２１】
デスケーリング装置９を経たスラブ４.１は更なる酸化を防止するため気密カバー１０の中を進行する。気密カバー１０には二酸化炭酸ガス、窒素ガスや還元性ガスなどが開口部からの漏れを補うよう供給される。押込み圧延機５と遊星圧延機３は複数組備わっていて通板中のロール組替を可能にしている。気密カバー１０も同様に複数室構成になっている。特に薄い製品を圧延する際には２台共使用し、２台目の遊星圧延機３では板厚が薄く座屈しやすいので押込み圧延機５の押込み力を下げプラニッシングミル１１で前方より引っ張って圧延する。
【００２２】
遊星圧延機３で圧延されたバー４．２は遊星圧延では不可避なリップルマークがつくのみならず分割ロールに起因する縦縞がつき市松模様状になってしまう。マークの軽減には遊星圧延機３の太陽軸2の回転数を上げること、遊星ロール１の径を小さくして列数を増やすことなどが有効であるがプラニッシングミル１１で圧延することが必須である。プラニッシングミル１１も通板中のロール組替を実現するため少なくとも２スタンドは必要である。プラニッシングミル１１前後以降は速度が数十倍に速くなるため特に酸化防止対策なしで大気中の通販で十分である。
【００２３】
プラニッシングミル１１を出た熱延鋼板４．３は水冷却装置１２を経て熱延鋼板として出荷する場合はフライングシャー１３．１で分割切断されたあとダウンコイラー１４に巻き取られて出荷する。
【００２４】
冷間圧延を必要とするものは分割切断されること無く酸洗装置１５を経て冷間圧延機で圧延される。ここでも通板中のロール組替が必要であり、スタンド数も複数必要である。圧延された冷延鋼板４．４はルーパー１７を経てフライングシャー１３．２で分割切断されてテンションリール１８により巻き取られ出荷する。酸洗効果を向上するために酸化膜を破断する軽圧下圧延機やテンションレベラーを酸洗装置１５の上流に追加しても良い。焼鈍も同時に処理するために冷間圧延機１６の出側に連続焼鈍設備を追加してもよい。
【００２５】
事故が発生した際にはガス切断機８やフライングシャー１３.１、１３.２が分割切断をして被害を低減する。
【００２６】
極端に設備費を下げたい場合は押込み圧延機５、遊星圧延機３、プラニッシングミル１１を1台づつのみにすると連続鋳造機７での１ヒート毎に生産は中断するが予備のスタンド、モーターなどが省略できさらに安価なシステムが可能になる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によればロール寿命が長く形状の良いコンパクトな熱間圧延設備が提供できるのみならず完全連続鋼板圧延設備が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の遊星圧延機のロール部
【図２】図１のII−II断面
【図３】図１のIII部詳細
【図４】遊星圧延機スタンド
【図５】完全連続鋼板圧延設備
【符号の説明】
１ 遊星ロール
２ 太陽軸
３ 遊星圧延機
４ 圧延材（４.１ スラブ、４.２ バー、４.３ 熱延鋼板、
４.４ 冷延鋼板）
５ 押込み圧延機
６ ブラケット
７ 連続鋳造機
８ ガス切断機
９ デスケーリング装置
１０ 気密カバー
１１ プラニッシングミル
１２ 水冷却装置
１３.１、１３.２ フライングシャー
１４ ダウンコイラー
１５ 酸洗装置
１６ 冷間圧延機
１７ ルーパー
１８ テンションリール
１９ ロールシャフト
２０ 軸受け
Ｃ クラウニング量（図示はＣ/２）
Ｌ ラップ量

Claims (6)

1. 軸方向に複数に分割された回転自由非駆動の遊星ロールが太陽軸上に隣接列ごとに軸方向に半ピッチずれて配列されている複数列の遊星ロールによって板幅全体の圧延をすると共に太陽軸の回転方向は圧延材の進行方向に対して圧延材の性質に応じて順方向または逆方向とし、押込み圧延機と遊星圧延機の両方の圧延機を駆動することによって板厚減少と圧延材搬送の仕事をすることを特徴とする遊星圧延機。
2. 遊星ロールはビヤ樽形をしていてその中央部の直線部は隣接列同士で重複していて板幅全幅を圧延するとともにその端部クラウニング量は各遊星ロールの板厚減少量よりも大きいことを特徴とする請求項１項記載の遊星圧延機。
3. 定常時は連続鋳造機と遊星圧延機の間では分割切断や接合がなく圧延が連続して行われ、ロール組替時も押込み圧延機と遊星圧延機は複数組設置されて、圧延しながらのロール組替を可能とすることを特徴とする請求項１項又は２項記載の遊星圧延機。
4. 軸方向に複数に分割された回転自由非駆動の遊星ロールが太陽軸上に隣接列ごとに軸方向に半ピッチずれて配列されている複数列の遊星ロールによって板幅全体の圧延をすると共に太陽軸の回転方向は圧延材の進行方向に対して圧延材の性質に応じて順方向または逆方向とし、押込み圧延機と遊星圧延機の両方の圧延機を駆動することによって板厚減少と圧延材搬送の仕事をすることを特徴とする圧延方法。
5. 遊星ロールはビヤ樽形をしていてその中央部の直線部は隣接列同士で重複していて板幅全幅を圧延するとともにその端部クラウニング量は各遊星ロールの板厚減少量よりも大きいことを特徴とする請求項４項記載の圧延方法。
6. 定常時は連続鋳造機と遊星圧延機の間では分割切断や接合がなく圧延が連続して行われ、ロール組替時も押込み圧延機と遊星圧延機は複数組設置されて、圧延しながらのロール組替を可能とすることを特徴とする請求項４項又は５項記載の圧延方法。

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