JP3932947B2

JP3932947B2 - ロール表面手入れ装置及びロール表面手入れ方法

Info

Publication number: JP3932947B2
Application number: JP2002090541A
Authority: JP
Inventors: 匡平石田; 弘澤田; 典昭末藤; 健治馬立; 徹簑手
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2022-03-28
Also published as: JP2003285920A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯状体の製造ラインのロール表面手入れ装置及び手入れ方法に関するものであり、特に熱処理炉内の帯状体の搬送ロール表面の手入れに好適なロール表面手入れ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼板等の帯状体の製造ラインにおいては、帯状体の搬送ロールや方向転換用ロールとして、金属製、樹脂製、ゴム製等のロールが用いられている。これらのロール表面に異物が付着すると、帯状体とロールとの間に異物が噛み込まれ、帯状体の表面に押し疵が転写されて、品質欠陥の原因となる。
【０００３】
例えば、冷延鋼板の製造においては、鋼板の機械的特性（強度，延性，加工性等）を得るために鋼板に熱処理を施す。連続焼鈍炉で鋼板の熱処理を行う場合、鋼板を高温の焼鈍炉内で搬送ロールを介して通板すると、搬送ロール表面に酸化物等の異物が付着堆積し、いわゆるピックアップを形成する。図８は、搬送ロールへ形成されたピックアップと、鋼板に発生した押疵の様子を示したものであるが、この搬送ロール１１へ形成されたピックアップ２１が通板する鋼板１２の表面に押し込まれると、凹状の押疵２２となり、鋼板品質に著しい悪影響を及ぼすことが知られている。
【０００４】
従来から、このピックアップ防止対策について、様々な検討が行われてきた。例えば、搬送ロールへの異物付着防止対策としては、搬送ロールの材質、表面粗度或いは溶射等の表面処理など、搬送ロール自体に関する検討が数多く行われている。また、焼鈍炉内雰囲気からの対策も検討されており、特開平１１−１５８５５９号公報などでは、ピックアップが発生しないような炉内雰囲気ガスの適性条件（露点等）が提案されている。
【０００５】
しかし、これらの対策は主に鋼板に異物の発生原因（発生源）があることを前提とした対策であるが、炉壁が剥がれて飛来したり、生成原因が不明な異物が付着している場合もある。したがって、上記の対策により一定のピックアップ防止効果を得ることはできても、搬送ロールへの異物付着を完全に防止することは困難である。
【０００６】
このため、搬送ロールへの異物付着を防止するのではなく、搬送ロールへ付着した異物を除去することにより、鋼板への押し疵を防止する方法も種々検討されている。このようなロールへ付着した異物をオンラインで機械的に除去する装置としては、ドクターブレードと称されている装置が一般的に知られている。特許第３２３１５７６号公報や、特開平１０−１９３２２０号公報に記載されている装置がその一例である。これらの装置は、ブレード状の刃をロール表面に接触させ、ロール自身の回転によってブレード刃がロール表面を掻き、異物を除去するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
冷延鋼板製造における連続焼鈍ラインは、通常、数週間から数ヶ月間の連続操業を行い、その間は炉の停止・開放は行わない。したがって、炉内は長期間にわたり高温で維持されることとなり、炉内の場所や焼鈍する鋼板の種類によっては８００℃以上で長時間維持される場合もある。
【０００８】
ドクターブレードによりロール表面の異物を除去するためには、ブレード刃とロール表面が異物除去に理想的で安定な接触状態で保持されることが望ましい。しかし、ブレード刃やブレードの固定冶具、さらには架台などには、上記のような高温環境下で長時間曝されることにより、高温クリープ変形と呼ばれる熱変形が生じる。「熱ダレ」とも呼ばれるこれらの熱変形が重力方向や接触反力方向に生じることにより、ブレード刃とロール表面との接触状態は次第に理想的な状態ではなくなる。すなわち、「熱ダレ」によりブレード刃のロールへの接触状態が幅方向に不均一となり、また異物除去効果を発揮するのに十分なブレード刃の押し付け圧力が得られなくなる。さらに変形が進むと、ブレード刃がロール表面から浮き上がり、異物除去の機能を全く果たせなくなる。あるいは、ブレード刃が変形によりロール表面に対して立ってしまい、ロールを傷つける場合すらある。
【０００９】
このため、ブレード刃や固定冶具などへ耐熱素材を採用する工夫もなされてきたが、金属材料である限り、いかなる耐熱材料を用いたとしても高温クリープ変形を完全に防止することはできない。あるいは、セラミック系材料を用いれば耐熱性もあり、クリープ変形も金属材料に比べて小さいが、剥離や割れなどが生じやすく、機械的特性が良くないという問題がある。さらに、上記の特許第３２３１５７６号公報や、特開平１０−１９３２２０号公報に記載されている装置では、ロール表面への押し付け力を調整するための工夫が施されているが、ブレード刃自体がクリープ変形を起こしてしまっては、その効果は発揮できない。
【００１０】
本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、鋼板の製造における連続焼鈍炉内のような長時間高温に曝される環境下で使用されるロールに対しても、異物の付着防止或いは異物の除去機能を長期間にわたり発揮することができるロール表面手入れ装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高温環境下でも長期間にわたり効果的にロール表面手入れを行うことができる装置について、本発明者等が鋭意検討を重ねた結果得られたものであり、以下のような特徴を有する。
【００１２】
（１）表面手入れすべきロールに対向して、該ロールの軸線に沿って設けられる回転自在な支持軸と、該支持軸の長手方向に沿って設けられる弾性変形可能な薄肉部材からなり、前記ロールとの接触による弾性変形により薄肉部材の一部がロール面と圧接状態で面接触する異物掻取手段と、前記支持軸を回転駆動させる駆動手段とを備えるとともに、異物掻取手段を構成する薄肉部材が、支持軸の外側に適当な間隔をもって外装される薄肉筒体からなり、該薄肉筒体を前記支持軸に対して弾性変形可能な保持手段により保持したことを特徴とするロール表面手入れ装置。
【００１５】
（２）異物掻取手段を構成する薄肉部材が、開孔を有することを特徴とする上記（１）に記載のロール表面手入れ装置。
【００１６】
（３）異物掻取手段が支持軸の軸方向に複数個に分割されていることを特徴とする上記（１）または（２）に記載のロール表面手入れ装置。
【００１７】
（４）上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のロール表面手入れ装置を用い、該ロール表面手入れ装置の異物掻取手段を連続的又は間欠的に表面手入れすべきロール表面に圧接状態で面接触させることを特徴とするロール表面手入れ方法。
【００１８】
（５）表面手入れすべきロールが熱処理炉内の搬送ロールであることを特徴とする上記（４）に記載のロール表面手入れ方法。
【００１９】
（６）帯状体の熱処理を行う帯状体の製造方法において、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のロール表面手入れ装置を帯状体の熱処理炉に設け、前記ロール表面手入れ装置により連続的又は間欠的に熱処理炉内の搬送ロールを手入れしつつ帯状体を前記搬送ロールにより熱処理炉内を搬送することを特徴とする帯状体の製造方法。
【００２０】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態に係るロール表面手入れ装置の一例を示す斜視図である。
【００２１】
本実施形態のロール表面手入れ装置は、回転する支持軸１、該支持軸１に装着されるスリーブ２、該スリーブ２の外周に片側端部が固定された弾性変形可能な薄板材３、前記支持軸１を回転駆動させる駆動手段（図示せず）により構成されている。支持軸１とスリーブ２とは相対的に回転しないよう、キー等により固定されている。薄板材３は、異物掻取手段として、表面手入れすべき対象のロールと接触する部分であり、片側端部（基端部）がスリーブ２の外周へ固定され、反対側の端部をスリーブ２に対して外側へ向けて設けられている。この薄板材３としては金属薄板を用いるのが汎用的であり、その設置枚数は、スリーブ２の円周方向に１枚でも複数枚であってもよい。また、薄板材３は、図６に示すような開孔を有していることが望ましい。
【００２２】
スリーブ２と薄板材３とは、異物掻取手段ユニットを構成する。そして、特に手入れ対象ロールがロールクラウンを有する場合等には、異物掻取手段ユニットが支持軸１の軸方向に複数に分割されていることが望ましい。
【００２３】
なお、スリーブ２は軸方向に一体とし、薄板材３のみがスリーブ２の軸方向に分割されていてもよい。また、スリーブ２を不要或いは支持軸１と一体とし、薄板材３が支持軸１へ直接固定されていてもよい。
【００２４】
次に、以上のように構成された本実施形態に係るロール表面手入れ装置の動作を、図２を用いて説明する。
【００２５】
図２は、本発明の第１の実施形態に係るロール表面手入れ装置によるロール表面手入れの状況説明図である。ロール表面手入れ装置の支持軸１は、本装置により表面手入れすべき対象である帯状体１２を搬送する搬送ロール１１の外周面に対向して、その軸線に沿って所定の間隔をおいて配置される。そして、異物掻取手段である薄板材３が搬送ロール１１との接触により弾性変形し、搬送ロール１１の外周面と圧接状態で面接触するようにする。
【００２６】
図２において、帯状体１２が本図に示す方向に搬送される際、搬送ロール１１は矢印の方向に回転する。この回転方向を正転と定義するとき、ロール表面手入れ装置の支持軸１は、正転・逆転のいずれかの方向に回転させる。この支持軸１の回転は、支持軸１の一方向への変形を相殺するために与えるものであり、特に熱処理炉内において支持軸１が高温クリープ変形により重力方向あるいは接触反力方向へ変形することを抑制するためのものである。したがって、支持軸１の回転速度は低速で回転させれば十分であり、支持軸１の一方向への高温クリープ変形を抑制することができる。帯状体の搬送ロール１１の回転による周速度は高速であるため、それに対して支持軸１を十分に低速で回転させれば、支持軸１の回転方向によらず、薄板材３は相対的に同じ向きで接触する。
【００２７】
異物掻取手段である薄板材３は、弾性変形可能であるために搬送ロール１１と圧接状態で面接触する。その際の接触力は、薄板材３の材質や板厚等により調整可能である。したがって、搬送ロール１１の表面を効果的に研磨し、搬送ロール１１の表面に付着した異物を除去し、あるいは異物の成長を妨げることができる。その際、薄板材３に図６に示すような開孔処理を施してあると、この開孔による異物の研削効果が得られ、ロール表面手入れ性能がより向上する。開孔部のパターンは特に限定されるものではなく、搬送ロール１１の材質や異物付着状況などに応じて、適宜定めればよい。
【００２８】
また、搬送ロール１１は、通板性を確保する等の理由によりロールクラウンを付与されていたり、また熱処理炉等の搬送ロールであれば熱クラウンが発生する場合も多い。このような場合には、薄板材３が支持軸の軸方向に分割されていると、ロールクラウンがある場合でも、軸方向ほぼ均一にロール表面の手入れを行うことができる。
【００２９】
［第２の実施形態］
図３は本発明の第２の実施形態に係るロール表面手入れ装置の一例を示す斜視図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００３０】
本実施形態のロール表面手入れ装置は、支持軸１、該支持軸１に装着されるスリーブ２、該スリーブ２の外側に適当な間隔をもって外装される弾性変形可能な薄肉筒体４、前記スリーブ２へ前記薄肉筒体４を固定する円周方向に複数設けられた弾性変形可能な保持手段５、前記支持軸１を回転駆動させる駆動手段（図示せず）により構成されている。薄肉筒体４は、異物掻取手段として、手入れ対象のロールと接触する部分である。図３では弾性変形可能な保持手段５として板バネを用いた場合を示しているが、このように薄肉筒体４は弾性変形可能な保持手段５によりスリーブ２へ固定されているため、スリーブ２の外周面との間隔が円周方向で伸縮自在となっている。この薄肉筒体４としては金属薄肉円筒を用いるのが汎用的であり、また、薄肉筒体４は図６に示すような開孔を有していることが望ましい。
【００３１】
スリーブ２と薄肉筒体４とは、異物掻取手段ユニットを構成する。そして、特に手入れ対象ロールがロールクラウンを有する場合等には、異物掻取手段ユニットが支持軸１の軸方向に複数に分割されていることが望ましい。
【００３２】
なお、スリーブ２は軸方向に一体とし、薄肉筒体４及び保持手段５のみがスリーブ２の軸方向に分割されていてもよい。また、スリーブ２を不要或いは支持軸１と一体とし、薄肉筒体４が保持手段５を介して支持軸１へ固定されていてもよい。
【００３３】
次に、以上のように構成された本実施形態に係るロール表面手入れ装置の動作を、図４を用いて説明する。
【００３４】
図４は、本発明の第２の実施形態に係るロール表面手入れ装置によるロール表面手入れの状況説明図であり、図２と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００３５】
図４において、ロール表面手入れ装置の支持軸１は、異物掻取手段である薄肉筒体４が搬送ロール１１との接触により弾性変形し、搬送ロール１１の外周面と圧接状態で面接触するように設置される。ロール表面手入れ装置の支持軸１は、第１の実施形態と同様に、正転・逆転のいずれかの方向に低速で回転させる。
【００３６】
異物掻取手段である薄肉筒体４は弾性変形可能であり、またスリーブ２へ固定された弾性変形可能な保持手段５により支えられているため、搬送ロール１１と圧接状態で面接触する。その際の接触力は、薄肉筒体４の材質や板厚等、或いは弾性変形可能な保持手段５の弾性力や設置個数により調整可能である。したがって、搬送ロール１１の表面を効果的に研磨し、搬送ロール１１の表面に付着した異物を除去し、あるいは異物の成長を妨げる。その際、薄板材３に図６に示すような開孔処理を施してあると、ロール表面手入れ性能がより向上する。
【００３７】
また、薄肉筒体４が支持軸１の軸方向に分割されていると、搬送ロール１１にロールクラウンがある場合でも、軸方向ほぼ均一にロール表面の手入れを行うことができる。
【００３８】
なお、［第１の実施形態］および［第２の実施形態］において、本発明のロール表面手入れ装置を高温の熱処理炉内で用いる場合であっても、支持軸１の材質は、耐熱性を有するＳＵＳ系の材料や耐熱鋼で十分である。仮に、炉内温度がその材料の耐熱温度を超えたとしても、支持軸１自体の回転によって、熱変形が相殺されるため、本装置のロール表面手入れ機能は損なわれない。また、薄板材３や薄肉筒体４には繰返しの弾性変形が加わることとなるが、ＳＵＳやインコネル等の通常入手できる耐熱金属材料を使用すれば十分である。なお、本発明のロール表面手入れ装置の使用条件によっては、例えばセラミックバネ等の他の素材を選択してもよい。
【００３９】
また、これらの実施形態において、異物掻取手段である薄板材３や薄肉筒体４は、搬送ロール１１の軸方向全長に渡り配置していたが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。すなわち、これらの搬送ロール１１の全長に対して常時ロール表面手入れをする必要がない場合には、図５に示すような装置構成としてもよい。本図において、薄板材３や薄肉筒体４を備えた異物掻取手段ユニット６は、搬送ロール１１の軸方向の一部分を手入れするものであり、支持軸１へ軸方向に移動可能に設けられている。そして、常時あるいは必要に応じて異物掻取手段ユニット６を支持軸１の軸方向へ移動させながら、搬送ロール１１の手入れを行うことができる。
【００４０】
さらに、本発明の異物掻取手段は、図１に示した薄板材３や、図３に示した薄肉筒体４に限定されるものではない。すなわち、弾性変形可能な薄肉部材であって、表面手入れすべきロールとの接触により弾性変形し、この薄肉部材の一部がロール表面と圧接状態で面接触するような部材であればよい。図７はロール表面手入れ装置の他の実施形態の例を示したものであるが、（ａ）は薄肉筒体からなる薄肉部材７をスリーブ２の外周に複数設けたものであり、（ｂ）は薄板材からなる薄肉部材７の両端部をスリーブ２の外周に固定したものである。本図に例示するように、薄肉部材７を様々な位置及び形状に取り付けた異物掻取手段が考えられる。
【００４１】
また、これらの実施形態において、ロール表面の手入れは連続的に行ってもよいが、支持軸１を搬送ロール１１に対して退避可能に設け、定期的にあるいはロールの異物付着状況を見ながら、間欠的にロール表面手入れを行ってもよい。
【００４２】
【実施例】
本発明例１として図１に示した薄板材３を、また本発明例２として図３に示した薄肉筒体４を、それぞれ異物掻取手段とするロール表面手入れ装置を製作した。
【００４３】
支持軸１及びスリーブ２はＳＵＳ製とし、薄板材３、薄肉筒体４及び弾性変形可能な保持手段５としての板バネは、板厚０．１ｍｍのインコネル６２５を素材とした。なお、薄板材３及び薄肉筒体４には、図６（ａ）に示すような開孔処理を施した。孔の直径は２.５ｍｍで、４ｍｍピッチの千鳥配置とした。
【００４４】
また、本発明例１，２ともに、異物掻取手段ユニット６は単体で幅５０ｍｍとした。この異物掻取手段ユニット６を支持軸１の軸方向に５０個並べ、後述する手入れ対象ロールの幅２５００ｍｍの全幅を同時に手入れできるようにした。
【００４５】
本発明例１の装置は、長さ８０ｍｍの薄板材３を、外径１００ｍｍのスリーブ２の円周方向に４枚取り付けた。
【００４６】
本発明例２の装置は、外径１００ｍｍのスリーブ２を囲む直径１８０ｍｍの薄肉筒体４を、スリーブ２の円周方向に４枚の板バネ（弾性変形可能な保持手段５）を介してスリーブ２に取り付けた。板バネの長さは８０ｍｍである。なお、板バネと薄肉筒体４との接合は、レーザースポット溶接とした。
【００４７】
次に、これらのロール表面手入れ装置を冷延鋼板の連続焼鈍ラインへ適用し、焼鈍炉内の搬送ロールの手入れを行った。それぞれのロール表面手入れ装置の設置状況は、図２（本発明例１）及び図４（本発明例２）に示す通りである。ここで、支持軸１の軸中心と表面手入れすべき対象の搬送ロール１１の外周面との距離は約８０ｍｍであり、本装置の異物掻取手段が適切な圧接力でハースロール表面に面接触するように定めた。本装置の駆動手段は焼鈍炉外に設置するため、炉には適切なシール軸受けを施した。
【００４８】
本装置の支持軸１は高速回転させる必要がなく、重力方向の高温クリープ変形を相殺するのに十分な速度で回転させればよい。表面手入れすべき対象の搬送ロール１１の回転速度は約８０ｒｐｍ（周速度約２００ｍｐｍ）と十分大きいため、本装置の回転方向はどちらでも良いが、本実施例では図２及び図４において矢印で示す回転方向に６０ｒｐｍ（周速度約３４ｍｐｍ）で一定とした。
【００４９】
このように連続焼鈍炉内に設置した本装置を稼動させて、炉内搬送ロール表面の手入れを行った。なお、本装置の設置位置における炉内雰囲気温度は７５０〜８５０℃であった。
【００５０】
本装置の稼動前後での搬送ロール１１表面の異物付着状況を観察した結果、ロール軸方向中央付近の異物付着の多い場所での異物付着量が、手入れ前が約１．８個／ｃｍ²であったのに対し、手入れ後は本発明例１では０．２０個／ｃｍ²、本発明例２では０．２３個／ｃｍ²となった。また、このように搬送ロール１１への異物付着量が激減したことにより、通板した鋼板に発生する押し疵も大幅に改善された。
【００５１】
また、本装置を約１週間の長期に渡る連続使用しても、支持軸１が変形することはなかった。したがって、ライン停止をすることなく、長期間に渡るオンラインでのロール表面手入れが可能となった。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、熱処理炉内のような長時間高温雰囲気に曝される環境下であっても、ロール表面への異物の付着防止或いは異物の除去機能を損なうことなく、長期間にわたりロール表面手入れを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るロール表面手入れ装置の一例を示す斜視図
【図２】本発明の第１の実施形態に係るロール表面手入れ装置によるロール表面手入れの説明図
【図３】本発明の第２の実施形態に係るロール表面手入れ装置の一例を示す斜視図
【図４】本発明の第２の実施形態に係るロール表面手入れ装置によるロール表面手入れの説明図
【図５】本発明のロール表面手入れ装置の軸方向設置状況を示す説明図
【図６】本発明の異物掻取手段の開孔処理の一例を示すパターン図
【図７】本発明のロール表面手入れ装置の他の実施形態の例を示す説明図
【図８】搬送ロールへ形成されたピックアップと、鋼板に発生した押し疵の説明図
【符号の説明】
１支持軸
２スリーブ
３薄板材
４薄肉筒体
５弾性変形可能な保持手段
６異物掻取手段ユニット
７薄肉部材
１１搬送ロール（表面手入れ対象ロール）
１２帯状体（鋼板）
１３炉壁
２１ピックアップ（異物付着）
２２押疵

Claims

表面手入れすべきロールに対向して、該ロールの軸線に沿って設けられる回転自在な支持軸と、該支持軸の長手方向に沿って設けられる弾性変形可能な薄肉部材からなり、前記ロールとの接触による弾性変形により薄肉部材の一部がロール面と圧接状態で面接触する異物掻取手段と、前記支持軸を回転駆動させる駆動手段とを備えるとともに、異物掻取手段を構成する薄肉部材が、支持軸の外側に適当な間隔をもって外装される薄肉筒体からなり、該薄肉筒体を前記支持軸に対して弾性変形可能な保持手段により保持したことを特徴とするロール表面手入れ装置。
異物掻取手段を構成する薄肉部材が、開孔を有することを特徴とする請求項１に記載のロール表面手入れ装置。
異物掻取手段が支持軸の軸方向に複数個に分割されていることを特徴とする請求項１または２に記載のロール表面手入れ装置。
請求項１乃至３のいずれかに記載のロール表面手入れ装置を用い、該ロール表面手入れ装置の異物掻取手段を連続的又は間欠的に表面手入れすべきロール表面に圧接状態で面接触させることを特徴とするロール表面手入れ方法。
表面手入れすべきロールが熱処理炉内の搬送ロールであることを特徴とする請求項４に記載のロール表面手入れ方法。
帯状体の熱処理を行う帯状体の製造方法において、請求項１乃至３のいずれかに記載のロール表面手入れ装置を帯状体の熱処理炉に設け、前記ロール表面手入れ装置により連続的又は間欠的に熱処理炉内の搬送ロールを手入れしつつ帯状体を前記搬送ロールにより熱処理炉内を搬送することを特徴とする帯状体の製造方法。