JP4481341B1 - ロールの異物除去治具および異物除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高温環境下に長時間曝されることなくロールの異物を除去する異物除去治具を提供することを目的とする。
【解決手段】金属材を載置して走行させる複数のロールが並設されるロール列に搭載され、このロールの回転によりこのロール列上を異物除去治具が走行する。この異物除去治具は、窓を有する治具本体と、鎖とで形成される。この鎖は、ロールの軸と交差する方向に延びるように取り付けられている。この鎖は所定の緩みを有している。ロール表面に鎖が接触し、ロール表面の異物を削ぎ落とす。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱処理炉内に配設され、鋼板等の鋼材を搬送するロールの表面に付着する異物を除去する異物除去治具および異物除去方法に関する。

鋼板等の製造ラインにおいては、搬送ロールや方向転換用ロール等のロールの表面に異物が付着すると、鋼板とロールとの間に異物が噛み込まれ、鋼板の表面に押し疵が転写されて、品質欠陥の原因となる。
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（酸化系スケール）等の異物が付着堆積する。
従来から、この異物防止対策について、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機械的に除去する装置としては、特許文献１に記載されている装置がある。この装置は、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。
一方、薄板鋼帯においては、特許文献２に記載されているように、薄板鋼帯に作用する張力差やハースロールの表面粗さを制御することによって異物の発生を抑制する方法が開示されている。
特許第３２３１５７６号公報 特開２００１−１２３２３０号公報

しかしながら、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、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。このため、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。
そのため、高温環境下で、ロールにブレードを取り付けたまま使用することができず、このブレードを用いるためには、熱処理炉内の温度を下げる必要がある。熱処理炉内の温度を下げると、約１週間は操業を停止しなければならず、生産性が低下する。
一方、薄板鋼帯においては、実際に薄板鋼帯の張力差を制御することは困難である。さらに、ロールの表面粗さを制御するためには、ロール交換が必要となる。ロール交換を行うためには、熱処理炉内の温度を下げる必要がある。このため、生産性が低下する。

そこで、高温環境下に異物除去治具が長時間曝されることなく、確実に異物除去を行うことができ、かつ、生産性を低下させないためのロールの異物除去治具およびロールの異物除去方法を提供することを本発明の目的とする。

請求項１に記載の発明は、金属材を載置して走行させる複数のロールが並設されるロール列に搭載され、このロールの回転によりこのロール列上を走行する熱処理炉におけるロールの異物除去治具であって、矩形の板で厚さ方向に開口した窓が形成され、上記ロール列に載置したとき、上記ロールのロール軸と同一方向に延びる第１、第２の辺およびロール軸と直交方向に延びる第３、第４の辺を備えた金属製の治具本体と、両端が上記第３、第４の辺にそれぞれ固定されることにより、上記第１、第２の辺と所定角度にて交差する方向に延びるようにこれら第３、第４の辺に掛け渡され、かつ、その中間部が治具本体の下方に垂れ下がるよう所定の緩みを有する金属製の鎖と、を有する熱処理炉におけるロールの異物除去治具である。

請求項１に記載の発明によれば、所定の緩みを有する金属製の鎖が設けられている。この緩みによりロールの表面に鎖が接触する。そして、ロールの異物除去治具が移動する。このため、鎖によりロールの表面に付着する異物を削ぎ落とすことができる。

金属材とは、鉄、鋼、アルミニウム、合金等で形成された板材または帯体である。
熱処理炉は、鋼材の連続熱処理炉や、鉄材の連続熱処理炉など、４００℃以上の高温雰囲気下にて熱処理を行う炉である。
ロールは、鋼製または鋼の表面に種々の合金などを被覆したハースロール、デフレクタロール、ブライドルロール、ピンチロール等がある。
異物とは、金属材を焼鈍する際に、この金属材の表面に生成する０．１〜０．５μｍの酸化物系スケールや金属粉がロール表面に粒状に凝集堆積したものである。

請求項２に記載の発明は、金属材を載置して走行させる複数のロールが並設されるロール列に搭載され、このロールの回転によりこのロール列上を走行するロールの異物除去治具を用いた熱処理炉におけるロールの異物除去方法であって、矩形の板で厚さ方向に開口した窓が形成され、上記ロール列に載置したとき、上記ロールのロール軸と同一方向に延びる第１、第２の辺およびロール軸と直交方向に延びる第３、第４の辺を備えた金属製の治具本体と、両端が上記第３、第４の辺にそれぞれ固定されることにより、上記第１、第２の辺と所定角度にて交差する方向に延びるようにこれら第３、第４の辺に掛け渡され、かつ、その中間部が治具本体の下方に垂れ下がるよう所定の緩みを有する金属製の鎖と、を有するロールの異物除去治具を準備する工程と、このロールの異物除去治具をロール列に搭載し、このロールの異物除去治具を走行させる工程と、を有することにより、この鎖をロール表面に接触させ、かつ、ロールの動きにこの鎖が応動してこのロール表面の異物を削ぎ落とす熱処理炉におけるロールの異物除去方法である。
所定の緩みとは、この金属鎖の第３の辺への掛止端（掛止金具）と第４の辺の掛止端との直線距離よりも長い金属鎖がこれらの間に掛け渡されていることによって生ずる緩み（またはたるみ）のことである。

請求項２に記載の発明によれば、ロール列の上にロールの異物除去治具を載置させる。その後、ロールの異物除去治具をロール列上を走行させる。ロールの異物除去治具には、所定の緩みを有する金属製の鎖を有している。このため、ロール表面に鎖が接触し、ロール表面の異物を削ぎ落とすことができる。

この発明によれば、ロール列の上をロールの異物除去治具を走行させるだけで各ロール表面から付着した異物を除去することができる。このため、高温環境下にこの異物除去治具が長時間曝されることなく、ロール表面から異物を除去することができる。そして、ロール表面に鎖（所定重量の鎖の一部）が接触し、この鎖の自重によりロール表面から滑り落ちるときこのロール表面の異物を削ぎ落とすため、確実に異物除去を行うことができる。また、異物除去治具に熱変形を生じさせることがないため、変形した治具によりロールを傷つけることもなく、異物を除去することができる。さらに、稼働中の熱処理炉を完全に停止させる必要がないため、生産性を低下させることを避けることができる。

以下、この発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

この実施例では、鋼を鋳造して鋼板を製造する熱処理を行う熱処理炉内でロール表面に付着した異物を除去する方法について説明する。具体的にはコークスと鉄鉱石を溶解させた後に酸素を吹き込みスラブを製造するスラブ製造工程と、スラブを加熱炉にて加熱した後に圧延を行う圧延工程と、圧延後に、所定の性質および状態を付与するための熱処理を行う熱処理工程とを経て鋼板が製造される。これらの工程は所定のロール列（等間隔の複数の水平ロールで構成される）により連続処理が可能に構成されている。この熱処理工程がこの実施例の対象となる。

図１は、この発明の一実施例に係るロールの異物除去治具（以下、異物除去治具）１０を示す斜視図である。
この異物除去治具１０は、矩形の治具本体１１を有し、この治具本体１１に形成された窓１１ａに複数本の金属鎖１２が斜めに掛け渡されて構成されている。

上記治具本体１１は、矩形の板材で、耐熱性を有する鋼材（例えばＳＵＳ３０４）で形成されている。平面視してこの治具本体１１の中央には本体と略相似形の矩形の窓１１ａが形成されている。具体的には、所定厚さの矩形の鋼板を打ち抜き、矩形の窓１１ａを形成してある。このため、この矩形の治具本体１１は、４つの帯板状の部分、すなわち２つの短辺である第１の辺１１Ａ、第２の辺１１Ｂと、２つの長辺である第３の辺１１Ｃ、第４の辺１１Ｄとを有することとなる。
この治具本体１１の長さ方向の一端部（第２の辺を構成する部分）には、この治具本体１１の幅と同じ幅で所定長さの冷却部１１ｂが設けられている。この冷却部１１ｂの長さは、後述する隣接する２本のロール１２０の間の距離より長く設定されている。この冷却部１１ｂは、治具本体１１がロール列上を走行する際、各ロール１２０の表面に接触してそのロール表面の温度を低下させるものである。
具体的には、この治具本体１１の寸法を、幅２６００ｍｍ、長さ６５００ｍｍ、厚さ４０ｍｍとした場合、上記窓１１ａの寸法は幅２０００ｍｍ、長さ３２００ｍｍである。

上記各金属鎖１２は、治具本体１１と同一素材で製造された多数の金属輪を連結して構成された鎖である。この金属鎖１２は、ロングリングチェーンであり、所定の重量を有している。
この金属鎖１２は、第３の辺１１Ｃと第４の辺１１Ｄとの間に掛け渡されて治具本体１１に取り付けられている。本実施例では５本の金属鎖１２が等間隔で掛け渡されているが、この金属鎖１２の数は任意である。そして、この金属鎖１２は、短辺である第１，第２の辺１１Ａ，１１Ｂと平行にではなく、第１の辺１１Ａ（第２の辺１１Ｂ）と所定角度にて交差する方向に延びている。この実施例においてその交差する角度は１７°である。
また、これらの金属鎖１２は、所定の緩み（たるみ）を有する長さに設けられている。具体的には、この金属鎖１２の両端である両掛止端である、第３の辺１１Ｃへの掛止部分と第４の辺１１Ｄへの掛止部分との間の直線距離（平面視）は２０８８ｍｍであるが、これらの金属鎖１２全体の長さは２６００ｍｍである。よって、鋼製の各金属鎖１２は、所定重量を有するため、上記窓１１ａ内ではその中間部分が下方に所定高さだけたるみを有して治具本体１１に取り付けられている。なお、この金属鎖１１は、金属輪を着脱することにより、その全体の長さ調整が容易になっている。

図２に示すように、所定長さのロール列の一部に配設される熱処理炉１００は、ロール列の一部を他の部分と隔成する炉体１１０と、鋼材が搭載されて搬送されるロール列１２０と、図示しない熱源などで構成されている。熱処理炉１００内では、図示しないスタンドに水平に保持されて複数のロール１２０が等間隔で互いに平行に並設されている。各ロール１２０は同一の構成であって、正逆自在に回転駆動される構成である。
また、この熱処理炉１００内は温度調整装置などにより６００〜１１００℃に調節されるとともに、所定のガスの給排が可能に構成されている。
そして、通常運転にあっては、上流側から搬送されてきた常温〜５０℃の鋼材がロール１２０に搭載されて走行し通板が行われ、その際所定の熱処理が施され、次工程に搬送される。
熱処理炉１００には下流側に隣接して冷却設備２００が設けられている。この冷却設備２００は、例えばロール列の上下に配設したスプリンクラなどを含む水冷方式であって、熱処理炉１００にて所定の熱処理が施された鋼材をこの設備を通板中に所定温度にまで冷却することとなる。なお、冷却設備２００の下流側には他の鋼板処理設備が配設されている。

熱処理炉１００内は稼働中は高温となるため、その長期運転により、図３に示すように、各ロール１２０の表面には、鋼材表面からのスケールが凝着し、異物１２１が付着することとなる。この付着した異物１２１は、その後に処理される鋼材の表面に傷を発生させる原因となる。

以上の構成からなる異物除去治具１０を用いてロール表面に付着した異物を除去する方法について図４を参照して説明する。
まず、上記構成の異物除去治具１０を準備する。この異物除去治具１０は１台でも、異なる構成の治具を複数台用意してもよい。例えば１台の治具は、平面視して、冷却部である前方側に対して右側から左側に向かって金属鎖が斜めに掛け渡された構成とし、他の治具は、その金属鎖の左端が前方側で右端が後方側となるよう上記治具とは対称に交差して掛け渡された構成としてもよい。
そして、この異物除去治具１０を熱処理炉１００より上流側でロール１２０列の上に載置する。このとき、治具本体１１にあって、その第１の辺１１Ａと第２の辺１１Ｂとは、各ロール１２０の軸線と平行になるように、かつ、前方側である冷却部１１ｂを下流に向けて載置する。よって、治具本体１１の第３、第４の辺１１Ｃ，１１Ｄは、ロール列の延在方向に沿って配置され、各金属鎖１２は各ロール１２０の軸線に対して斜めに交差するよう配設されることとなる。このとき、斜めになった各金属鎖１２は隣り合う２本のロール１２０に跨る状態となり、これら２本のロール１２０の表面に接触する。そして、各金属鎖１２は隣接する２本のロール１２０の間でその中間部が下側に位置した所定のたるんだ状態となる。
次に、稼働中の熱処理炉１００を完全に停止させることなく、例えばガスの給排を停止し、温度をわずかに降下させた状態で、各ロール１２０を所定速度で正転させる。この結果、異物除去治具１０はロール列上で熱処理炉１００内を所定の速度で下流側に向かって走行する。このように異物除去治具１０が熱処理炉１００内を走行移動するに際して、治具本体１１に掛け渡された複数の金属鎖１２は、金属鎖１２の一部がロール表面に接した状態でそのロール１２０が回転すると、その自重によりロール１２０の表面に沿ってロール１２０から下方に落下し、このロール１２０の表面に付着した異物１２１を削ぎ落とす。よって、この異物除去治具１０によって各ロール１２０の中央から一端側部分（図４のＸ部分）の異物１２１を削ぎ落とすことができる。
このとき、治具本体１１では、まず冷却部１１ｂが高温のロール１２０表面に接するため、ロール表面温度が所定温度だけ降下する。降下したロール１２０の表面に金属鎖１２が接触することにより、金属鎖１２の熱疲労など熱負荷は緩和されることとなる。
熱処理炉１００の入口から出口まで異物除去治具１２０が走行した後に、このロール列の各ロール１２０の駆動を逆転させ、熱処理炉１００の出口から入口に向かって、異物除去治具１０を逆走させる。逆走させることでロール１２０の中央から他端部側に（上記とは別の部位に）付着した異物１２１を削ぎ落とすことができる。
最後に、各ロール１２０を正転駆動させ、この異物除去治具１０を熱処理炉１００及び冷却設備２００内を走行させる。この場合、冷却設備２００では、異物除去治具１０の治具本体１１および金属鎖１２を常温近くまで冷却することとなる。異物除去治具１０をロール列上から排出するためである。
これらの工程により、きわめて短時間で熱処理炉１００内の各ロール１２０の表面に付着した異物を除去することができる。つまり、異物除去治具１０を長時間高温に曝すことなく、各ロール１２０の付着異物を除去することができる。また、これは、熱処理炉１００の通常運転への復帰時間を短縮することができ、ほぼ連続的な鋼材の熱処理を可能とする。

この発明の一実施例に係る異物除去治具を示す斜視図である。 この発明の一実施例に係る熱処理炉を示す説明図である。 この発明の一実施例に係るロールとロールに付着した異物を示す断面図である。 この発明の一実施例に係る異物除去方法を説明するための異物除去治具の斜視図である。

符号の説明

１０ 異物除去治具、
１１ 治具本体、
１１ａ 窓、
１１Ａ 第１の辺、
１１Ｂ 第２の辺、
１１Ｃ 第３の辺、
１１Ｄ 第４の辺、
１２ 金属鎖、
１００ 熱処理炉、
１２０ ロール、
１２１ 異物。

Claims (2)

1. 金属材を載置して走行させる複数のロールが並設されるロール列に搭載され、このロールの回転によりこのロール列上を走行する熱処理炉におけるロールの異物除去治具であって、
   矩形の板で厚さ方向に開口した窓が形成され、上記ロール列に載置したとき、上記ロールのロール軸と同一方向に延びる第１、第２の辺およびロール軸と直交方向に延びる第３、第４の辺を備えた金属製の治具本体と、
   両端が上記第３、第４の辺にそれぞれ固定されることにより、上記第１、第２の辺と所定角度にて交差する方向に延びるようにこれら第３、第４の辺に掛け渡され、かつ、その中間部が治具本体の下方に垂れ下がるよう所定の緩みを有する金属製の鎖と、
   を有する熱処理炉におけるロールの異物除去治具。
2. 金属材を載置して走行させる複数のロールが並設されるロール列に搭載され、このロールの回転によりこのロール列上を走行するロールの異物除去治具を用いた熱処理炉におけるロールの異物除去方法であって、
   矩形の板で厚さ方向に開口した窓が形成され、上記ロール列に載置したとき、上記ロールのロール軸と同一方向に延びる第１、第２の辺およびロール軸と直交方向に延びる第３、第４の辺を備えた金属製の治具本体と、両端が上記第３、第４の辺にそれぞれ固定されることにより、上記第１、第２の辺と所定角度にて交差する方向に延びるようにこれら第３、第４の辺に掛け渡され、かつ、その中間部が治具本体の下方に垂れ下がるよう所定の緩みを有する金属製の鎖と、を有するロールの異物除去治具を準備する工程と、
   このロールの異物除去治具をロール列に搭載し、このロールの異物除去治具を走行させる工程と、
   を有することにより、上記鎖をロール表面に接触させ、かつ、ロールの動きに鎖が応動してこのロール表面の異物を削ぎ落とす熱処理炉におけるロールの異物除去方法。

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