JP4150140B2 - コイルボックスのマンドレル冷却方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粗圧延された圧延材（又は鋼板）をコイル状に巻き取った後、巻き戻して仕上圧延機等に送るコイルボックスのマンドレルの冷却方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、加熱炉から抽出された高温の熱間スラブをストリップに圧延する熱間圧延設備において、粗圧延機と仕上圧延機との間に巻き取り・巻き戻し機を備えたコイルボックスを設け、粗圧延した鋼板（粗バー）をクレードルロール上で鋼板コイル状に巻き取った後、この鋼板コイルを巻き戻して矯正機、接合用切断機、鋼板接合機等を介して仕上圧延機に送る圧延方法が実施されている。
コイルボックスにおいては、まずベンディングローラを用いて粗圧延した鋼板をクレードルロール上で巻き取って、中央部に空間部を有する鋼板コイルとした後、一対のマンドレル（駆動側及び従動側）を鋼板コイルの前記空間部の両サイドに進出させて装入し、この鋼板コイルをコイル巻き戻し位置に搬送し、その後マンドレルを上昇させて、マンドレルが鋼板コイルを吊り下げた（回転支持）状態で矯正レベラー方向に巻き戻すようになっている。
図６及び図７に示すように、マンドレル７２は鋼板コイル７０の両サイドから進出し、その先部が鋼板コイル７０の空間部７０ａに装入される。マンドレル７２の先部は、鋼板コイル７０の最内周面７１と接触した状態で両サイドを吊り下げると同時に、自由に回転可能に構成されており、それぞれのマンドレル７２の内部には、マンドレル７２の高温時の強度を維持するために、内部冷却水通路が形成され、マンドレル７２が冷却されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のマンドレルにおいては、未だ解決すべき以下のような問題があった。
図６に示すように、鋼板コイル７０の巻き戻し時に、鋼板コイル７０の最内周面７１と接触した状態でマンドレル７２によって吊り下げて支持している場合、マンドレル７２の外周面７４が高温度（１０００℃以上）の鋼板コイル７０によって７００℃以上となる。このため、鋼板コイル７０の最内周面７１の表層に生成した酸化スケール７３がマンドレル７２の外周面７４に多数付着する。回転するマンドレル７２の外周面７４と回転する鋼板コイル７０の最内周面７１との接触により、これらの酸化スケール７３の一部は剥離して鋼板コイル７０の最内周面７１に落下すると共に、マンドレル７２の外周面７４に付着した酸化スケール７３の一部がそれぞれ核となって、図７に示すように、鬼の金棒の如く、酸化スケール７３がマンドレル７２の外周面７４に積層状に圧着して突起片７５が生成されることになる。即ち、図７の拡大図に示すように、例えば、最初の酸化スケール７３が核となり、その上に他の酸化スケール７３が順次圧着、積層されて、積層高さｔが５〜１０ｍｍに達する突起片７５がマンドレル７２の外周面７４に多数生成することもある。これらの突起片７５によって、図８に示すように、巻き戻された鋼板７６の鋼板コイル７０の両サイドの最内周面７１に相当する部分（マンドレル７２との接触幅の部分）には、へこみ７７が多数形成され、これらのへこみ７７が最終的に製品のへげ疵の原因となって歩留りの低下を招いていた。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、マンドレルの外周面に酸化スケールの積層による突起片が生成するのを抑え、これによって、最終的にへげ疵の発生を防止し、製品の歩留りを向上できるコイルボックスのマンドレル冷却方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係るコイルボックスのマンドレル冷却方法は、粗圧延された鋼板を巻き取って鋼板コイルを形成した後、鋼板コイルを巻き戻すコイルボックスで、鋼板コイルを回転支持するために使用するマンドレルを冷却する方法において、鋼板コイルと接触するマンドレルの表面部分が、鋼板コイルを回転支持した後においても７００℃以下になるように、マンドレルを冷却するように構成している。これによって、マンドレルの外表面への酸化スケールの付着が抑制される。
本発明に係るコイルボックスのマンドレル冷却方法において、マンドレルが鋼板コイルを回転支持しないときにマンドレル収納部に退避する場合には、マンドレル収納部内で冷却を行うこともできる。これによって、マンドレル収納部内で冷却を確実に行うことができる。
本発明に係るコイルボックスのマンドレル冷却方法において、冷却はマンドレルの表面への散水によって行うこともできる。これによって、安価なランニングコストで、しかも確実に急冷できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係るコイルボックスのマンドレル冷却方法を適用する熱間圧延設備の概略構成図、図２は同コイルボックスのマンドレル冷却方法を用いたマンドレル及び鋼板コイルの説明図、図３は同コイルボックスのマンドレル冷却方法の説明図、図４はマンドレル表面温度と経過時間との関係を表すグラフ、図５は本発明の一実施の形態に係るコイルボックスのマンドレル冷却方法の変形例の説明図である。
【０００７】
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係るコイルボックスのマンドレル冷却方法を適用した熱間圧延設備１０は、図示しない加熱炉から抽出された高温（１２００℃程度）の熱間スラブをストリップに圧延する設備である。熱間圧延設備１０は、熱間スラブ１１を粗圧延する粗圧延機１２と、粗圧延機１２で圧延された鋼板１３を巻き取り、巻き戻しするコイルボックス１４と、コイルボックス１４から供給された鋼板１３を矯正する矯正機１６と、矯正された鋼板１７の先端及び後端を切断する接合用切断機１８と、この切断された先端を先行する鋼板の後端と、また切断された後端を後続の鋼板の先端と接続する鋼板接合機１９と、仕上圧延機２０を有している。
【０００８】
図１に示すように、コイルボックス１４においては、まず図示しないベンディングローラを用いてコイル巻き取り位置Ａにおいて、粗圧延した鋼板１３（３０〜５０ｍｍ厚さ）をクレードルロール（図示せず）上で巻き取って鋼板コイル２１とする。その後、図２に示すように、不使用（退避）時にはマンドレル収納部２３、２３ａ内に収納されて、進退及び回転可能な一対のマンドレル（駆動側：ＤＳ、及び従動側：ＷＳ）２２、２２ａをそれぞれ鋼板コイル２１の中央部に形成された空間部２１ａの両サイドに進出して装入する。次いで、マンドレル２２、２２ａを介して吊り上げて、この鋼板コイル２１をコイル巻き戻し位置Ｂに搬送する。その後、コイル巻き戻し位置Ｂにおいて、鋼板コイル２１から巻き戻された鋼板１３の先端部を矯正機１６に搬送すると共に、マンドレル２２、２２ａによって鋼板コイル２１を回転可能に吊り下げながら、鋼板コイル２１から鋼板１３を巻き戻すようになっている。
【０００９】
図２及び図３に示すように、マンドレル２２、２２ａはそれぞれ、退避位置Ｃではマンドレル収納部２３、２３ａ内に収納された状態で、また、前進位置Ｄでは鋼板コイル２１を吊り下げ可能に配置されている。マンドレル収納部２３（２３ａも同様）には、図３に示すように、マンドレル２２の退避位置Ｃにおいて、マンドレル２２の先端部（即ち、マンドレル２２によって鋼板コイル２１を吊り下げた状態で、マンドレル２２が鋼板コイル２１に接触する部分）２４に冷却水を噴射する２個の噴射ノズル２５が、マンドレル収納部２３の先端側に設けられた取付けブラケット２６を介して取付けられている。２個の噴射ノズル２５には、図示しない給水配管が接続されており、冷却水の水量は２０リットル／分程度としている。冷却水をマンドレル２２の先端部２４に噴射することによって、鋼板１３を巻き戻した後でも、先端部２４の表面温度が７００℃以下（例えば、５０〜６０℃）になるようにしている。
【００１０】
図４には、マンドレル表面温度と経過時間との関係を示している。線ａは、比較のために、内部冷却された従来例のマンドレル７２の表面温度を表しており、線ｂは本実施の形態の場合を示している。経過時間で「装入」はマンドレル２２（２２ａも同様）が鋼板コイル２１を吊り下げている位置（前進位置Ｄ）も含めて退避位置Ｃ以外にある場合を表しており、「退避」はマンドレル２２が退避位置Ｃにおいて冷却されている場合を表している。また、１ｃ〜６ｃは各鋼板コイルの順番を表している。
【００１１】
図４から明らかなように、従来例のマンドレル７２の表面温度は、退避位置Ｃでの冷却が小さいので、時間の経過と共に、高温（１０００℃以上）の鋼板コイル７０からの熱によって次第に上昇し、この場合では６ｃ番目の鋼板コイル７０においては、鋼板７６を巻き戻した後、７００℃を超えており、この結果、酸化スケール７３による突出片７５が形成されることになる。これに対して、本実施の形態の場合においては、マンドレル２２の退避位置Ｃにおいて、冷却水をマンドレル２２の先端部２４に外側から噴射して急冷するので、鋼板１３を巻き戻した後、７００℃以下（図４では２００℃程度）を確実に維持できる。従って、酸化スケールによる突出片が形成されることを防止できる。
【００１２】
次に、本発明の一実施の形態に係るコイルボックスのマンドレル冷却方法及びそれに関連した作業について、図を参照しながら説明する。
（１）図１に示すように、コイルボックス１４のコイル巻き取り位置Ａにおいて、粗圧延機１２で圧延された鋼板１３を巻き取って鋼板コイル２１に形成する。
（２）図２示すように、マンドレル２２、２２ａを前進させ、次いで下流側に移動することによってコイル巻き取り位置Ａの鋼板コイル２１をコイル巻き戻し位置Ｂに搬送する。
（３）マンドレル２２、２２ａによって鋼板コイル２１を吊り下げた状態で回転支持しながら、鋼板コイル２１の鋼板１３を巻き戻して矯正機１６に送る。
（４）鋼板コイル２１の巻き戻しが終了すれば、図２に示すように、マンドレル２２、２２ａをマンドレル収納部２３、２３ａ内に退避させる。
（５）図３に示すように、マンドレル２２、２２ａの退避位置Ｃで冷却水をマンドレル２２、２２ａの先端部２４に噴射して急冷する。例えば、図４の線ｂで示すように、巻き戻しが終了した時点でのマンドレル２２の先端部２４の表面温度は約２００℃程度であるが、急冷によって表面温度は約５０℃程度に冷却される。
【００１３】
（６）以降、マンドレル２２、２２ａは、上記（１）〜（５）を所定数の鋼板コイル２１分繰り返す。
従って、各鋼板コイル２１の巻き戻しが終了した時点でのマンドレル２２、２２ａの先端部２４の表面温度を、７００℃以下に抑えることができるので、従来のように、酸化スケールの付着に基づいて、マンドレル２２、２２ａの先端部２４に突出片を形成することがない。この結果、マンドレル２２、２２ａによって鋼板１３の最終部分（巻き戻された鋼板１３において、鋼板コイル２１の最内周面に相当する部分）にへこみが形成されることがないので、最終製品の歩留りが向上する。
【００１４】
前記実施の形態においては、各鋼板コイル２１の巻き戻しが終了した時点でのマンドレル２２、２２ａの先端部２４の表面温度を７００℃以下に抑えるために、マンドレル２２、２２ａの先端部２４の外表面を水冷して急冷したが、これに限定されず、その他の方法、例えば冷却ガスによって急冷することもできる。
また、マンドレル２２、２２ａの先端部２４の表面温度を７００℃以下に抑えることができるのであれば、マンドレル２２、２２ａの外側からではなく、マンドレル２２、２２ａの内部から冷却する方法でも構わない。
図４の線ｂでは、各鋼板コイル２１の巻き戻しが終了した時点でのマンドレル２２、２２ａの先端部２４の表面温度を約５０℃程度に冷却するようにしたが、これに限定されず、例えば、冷却時間、冷却水量又は冷却方法を調整することによって、各鋼板コイル２１の巻き戻しが終了した時点でのマンドレル２２、２２ａの先端部２４の表面温度が７００℃以下になるように冷却することができれば、如何なる冷却方法であっても構わない。
【００１５】
マンドレル収納部２３、２３ａの先端側には、２個の噴射ノズル２５を設けたが、噴射ノズル２５の個数は１個又は３個以上とすることもできる。
マンドレル収納部２３、２３ａは、噴射ノズルが取付けられる構造であれば、どのような構造であってもよい。
鋼板コイル２１の両サイドを一対のマンドレル２２、２２ａによって支持したが、鋼板コイル２１を吊り下げでき、かつ、巻き戻し最終時の鋼板の「テールしごき」に対応できるのであれば、必要に応じて、１本のマンドレルによって鋼板コイル２１を支持することもできる。
マンドレル収納部２３、２３ａに設けた噴射ノズル２５によってマンドレル２２、２２ａを冷却したが、マンドレル収納部２３、２３ａを設けない場合には、図５に示すように、噴射ノズル２５ａを設置し、これによって散水冷却してもよい。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１〜３記載のコイルボックスのマンドレル冷却方法においては、マンドレルの外表面への酸化スケールの付着が抑制されるので、マンドレルの外表面に酸化スケールの積層された突出片の形成が防止でき、この結果、へげ疵の発生を防ぎ、最終製品の歩留りが向上する。
特に、請求項２記載のコイルボックスのマンドレル冷却方法においては、マンドレル収納部内で冷却を確実に行うことができるので、冷却性能が向上する。
請求項３記載のコイルボックスのマンドレル冷却方法においては、安価なランニングコストで、しかも確実にマンドレルを急冷できるので、安価な製造コストで最終製品を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るコイルボックスのマンドレル冷却方法を適用する熱間圧延設備の概略構成図である。
【図２】同コイルボックスのマンドレル冷却方法を用いたマンドレル及び鋼板コイルの説明図である。
【図３】同コイルボックスのマンドレル冷却方法の説明図である。
【図４】マンドレル表面温度と経過時間との関係を表すグラフである。
【図５】本発明の一実施の形態に係るコイルボックスのマンドレル冷却方法の変形例の説明図である。
【図６】従来例のマンドレルの外周面及び鋼板コイルの最内周面における酸化スケールの付着状況の説明図である。
【図７】従来例のマンドレルの外周面における突出片の生成状況の説明図である。
【図８】従来例のマンドレルの外周面に生成された突出片によって、巻き戻された鋼板に形成されたへこみの説明図である。
【符号の説明】
１０：熱間圧延設備、１１：熱間スラブ、１２：粗圧延機、１３：鋼板、１４：コイルボックス、１６：矯正機、１７：鋼板、１８：接合用切断機、１９：鋼板接合機、２０：仕上圧延機、２１：鋼板コイル、２１ａ：空間部、２２、２２ａ：マンドレル、２３、２３ａ：マンドレル収納部、２４：先端部、２５、２５ａ：噴射ノズル、２６：取付けブラケット

Claims (3)

1. 粗圧延された鋼板を巻き取って鋼板コイルを形成した後、該鋼板コイルを巻き戻すコイルボックスで、該鋼板コイルを回転支持するために使用するマンドレルを冷却する方法において、
   前記鋼板コイルと接触する前記マンドレルの表面部分が、該鋼板コイルを回転支持した後においても７００℃以下になるように、前記マンドレルを冷却することを特徴とするコイルボックスのマンドレル冷却方法。
2. 請求項１記載のコイルボックスのマンドレル冷却方法において、前記マンドレルが前記鋼板コイルを回転支持しないときにマンドレル収納部に退避する場合には、該マンドレル収納部内で前記冷却を行うことを特徴とするコイルボックスのマンドレル冷却方法。
3. 請求項１又は２記載のコイルボックスのマンドレル冷却方法において、前記冷却は前記マンドレルの表面への散水によって行うことを特徴とするコイルボックスのマンドレル冷却方法。

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