JP4649392B2

JP4649392B2 - 矯正機

Info

Publication number: JP4649392B2
Application number: JP2006288272A
Authority: JP
Inventors: 裕二池本; 彰佐古; 寛治林; 久隆宇都; 健二山田; 基渋谷; 佳士郎池田
Original assignee: Nippon Steel Corp; Mitsubishi Hitachi Metals Machinery Inc
Current assignee: Nippon Steel Corp; Primetals Technologies Holdings Ltd
Priority date: 2006-10-24
Filing date: 2006-10-24
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2026-10-24
Also published as: JP2008105040A

Description

本発明は、鋼板の形状を矯正する矯正機に関し、特に高温の鋼板の形状の矯正に用いて好適な矯正機に関する。

従来、圧延機にて圧延されてなる鋼板を平坦にするために矯正機が用いられている。前記矯正機では、鋼板の搬送方向の上下にレベリングロール（矯正機用ワークロール）を配置すると共に、前記矯正機用ワークロールに接してバックアップロールを配置し、前記バックアップロールで前記矯正機用ワークロールの荷重を受けて、前記矯正機用ワークロールの軸方向の撓みを少なくするようにしている。このような矯正機の上下の矯正機用ワークロール間に低温の鋼板を搬送させることで、前記鋼板の形状を矯正するようにしている。

前記矯正機用ワークロールとしては、例えば、炭素、クロム、モリブデン、シリコン、マンガン、銅、ニッケル、リン、硫黄、窒素、酸素などを鉄に所定量含有させてなる圧延鋼板矯正機用ロールが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

前記バックアップロールとしては、Ｃｒ−Ｍｏ鋼が一般的に用いられている（例えば、非特許文献１を参照）。

ここで、前記バックアップロールによる前記矯正機用ワークロールの摩耗を防ぐために、矯正機用ワークロールの硬度をＷＲ＝６５〜７２Ｈｓとし、バックアップロールの硬度をＢＲ＝４０〜５７Ｈｓとして、所定の硬度差をつけている（例えば、非特許文献１を参照）。このような硬度差は、矯正機用ワークロールおよびバックアップロールにおける添加物の量を調整することでなされている。

特開２００２−１０２９２７号公報財団法人日本鉄鋼協会編、鉄鋼便覧、第３版、第III巻（１）、日本、丸善株式会社、昭和５６年１２月２０日発行、ｐ．２６２−２６３

上述した矯正機では、矯正機用ワークロールの耐熱性を高めることで、高温の鋼板を矯正することができるものの、前記鋼板からの伝熱により前記矯正機用ワークロールの温度が上昇し、これに比例して矯正機用ワークロールの硬度が低下し、耐摩耗性、耐スポーリング性が低下する。前記矯正機用ワークロールとバックアップロールとの硬度差が縮小して、前記バックアップロールによる前記矯正機用ワークロールの焼き付けにより摩耗を促進してしまう。さらに、硬度不足でスポーリングを発生させる可能性が高くなる。一般には、矯正機用ワークロールの表面温度は、調質温度以下になるように操業制約をかける。その調質温度を超える場合には、頻繁にロール交換を行う必要がある。その結果、矯正機用ワークロールの交換時期が短くなり、生産性が低下してしまう。

そこで、本発明は、前述した問題に鑑み提案されたもので、操業条件である高温の鋼板に対して長期間に亘って矯正することができる矯正機を提供することを目的とする。

上述した課題を解決する第１の発明に係る矯正機は、
矯正機用ワークロールと、前記矯正機用ワークロールの荷重を受けるバックアップロールとを有し、前記矯正機用ワークロールにより、圧延機にて圧延されてなる高温の鋼板の形状を矯正し、この矯正中に前記ロールの冷却液による冷却を行わない矯正機であって、
前記矯正機用ワークロールの硬度を、操業条件を考慮した上で、前記鋼板からの伝熱による前記矯正機用ワークロールの上昇温度Ｔａと、前記矯正機用ワークロールと前記バックアップロールとの間の滑りによる発熱量ΔＴαとから材料特性に応じた焼戻し温度を算出し、当該焼き戻し温度に基づき、焼き戻し温度が硬度の増加に伴って所定の割合で減少する関係を示す演算式で得られる上限値と、前記バックアップロールの硬度Ｈｂと、前記矯正機用ワークロールと前記バックアップロールとの硬度差ΔＨαと、前記矯正機用ワークロールおよび前記バックアップロールの製造方法による硬度のバラツキΔＨβとから演算される下限値との間にて選定するようにした
ことを特徴とする。
前記高温の鋼板としては、例えば、最高温度が６００℃となる鋼板が挙げられる。
前記矯正機用ワークロールとしては、例えば、炭素鋼からなるロールが挙げられる。

上述した課題を解決する第２の発明に係る矯正機は、第１の発明に記載された矯正機であって、前記矯正機用ワークロールの有効径を小さくすることで、当該矯正機用ワークロールの硬度のバラツキを小さくして、許容硬度範囲を広くすることを特徴とする。

本発明に係る矯正機によれば、冷却液を使えない条件下において、矯正機用ワークロールが、耐熱性と耐磨耗性との両方を兼ね備えることができる。その結果、高温の鋼板を矯正しても、矯正機用ワークロールを長期間に亘って用いることができ、この交換時期を長期化することができる。よって、生産性を向上させることができる。

すなわち、温間圧延化の温度衝撃においても矯正機用ワークロールの焼戻しが発生しない。また、上述した温度範囲で使用することで、矯正機用ワークロールの耐摩耗性が向上する。

以下に、本発明に係る矯正機を実施するための最良の形態を実施例に基づき具体的に説明する。

以下に、本発明の第１の実施例に係る矯正機に用いる矯正機用ワークロールにつき、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の第１の実施例に係る矯正機に用いる矯正機用ワークロールの温度と硬度との関係を示すグラフである。この図において、縦軸に矯正機用ワークロールの焼戻し温度を示し、横軸にこのワークロールの硬度を示す。

本発明の第１の実施例に係る矯正機は、矯正機用ワークロールと、前記矯正機用ワークロールの荷重を受けて、軸方向の撓みを少なくするバックアップロールとを有し、前記矯正機用ワークロールにより、圧延機にて圧延されてなる高温の鋼板、例えば、最高温度が６００℃となる鋼板の形状が矯正される。ただし、この矯正中に前記矯正機用ワークロールの冷却液による冷却が行われない。なお、矯正機用ワークロールの材質としては、炭素鋼などが挙げられる。矯正機用ワークロールの直径は、バックアップロールの直径よりも小さく形成される。

矯正機用ワークロールでは、この焼戻し温度（焼戻温度）が、直径などの大きさやその材質に応じ、硬度の増加に伴って所定の割合にて減少する関係を有する。すなわち、矯正機用ワークロールにおいて、焼戻し温度Ｔと硬度Ｈとは、次式（１）の関係が成り立つ。なお、係数Ａおよび定数Ｔｘとしては、例えば、Ａ＝４およびＴｘ＝５２０が挙げられる。

上述した矯正機では、下記の条件を満たす。

具体的には、図１に示すように、操業条件により鋼板から伝熱（吸熱）により矯正機用ワークロールの上昇温度Ｔａ（例えば、１７０℃）が決定される。このときの矯正機用ワークロールの硬度は、上記（１）式により演算され、Ｈａとする。

前記操業条件としては、例えば鋼板温度、鋼板の送り量、圧下力などの条件が挙げられる。すなわち、これら条件により、鋼板からの伝熱による矯正機用ワークロールの上昇温度Ｔａが演算される。上述した上昇温度Ｔａより低くした場合には、矯正機用ワークロールが焼き戻ってしまい、硬度が低くなり、割れが発生し易くなる。

続いて、矯正機用ワークロールとバックアップロール間の滑りによる摩擦により発熱する。このときの発熱量をΔＴαとする。前記ΔＴαとしては、例えば、３０℃が挙げられる。

ここで、矯正機用ワークロールとバックアップロールは、曲げ剛性の差により、相対的に傾く（クロスする）ため、相対滑りが発生する。そのため、傾きの大きさによって滑りによる発熱量が異なる。そこで、平均荷重とロールクロス角によって変わる摩擦係数を用い、下記（２）式により上述した発熱量ΔＴαは演算される。

ただし、Ｋを定数（矯正機用ワークロールとバックアップロールとの熱の分配係数）［−］とし、ρを比重［ｋｇ／ｍ³］とし、Ｍをバックアップロールの外輪の体積［ｍ³］とし、Ｃｐを比熱［ｋＪ／ｋｇ・Ｋ］とし、μを摩擦係数［ロールクロス角θの関数］とし、θを矯正機用ワークロールとバックアップロールのクロス角とし、Ｐをバックアップロールから矯正機用ワークロールへの荷重に対する反力［Ｎ］とし、Ｖを矯正機用ワークロールの周速［ｍ／ｓ］とする。

よって、矯正機用ワークロールの下限値温度Ｔ１は、前記Ｔａと前記ΔＴαとを加算して得られる。前記矯正機用ワークロールの焼戻し温度の下限値Ｔ１としては、例えば、２００℃が挙げられる。このときの矯正機用ワークロールの硬度は、上記（１）式により演算され、Ｈ２とする。この矯正機用ワークロールの強度Ｈ２が、上限値硬度となる。

一方、バックアップロールの外輪の硬度Ｈｂにより矯正機用ワークロールの下限値硬度Ｈ１が決定される。すなわち、前記バックアップロールは、ベアリングであり、ベアリングとしての機能を発現させるために最低硬度、例えば７５Ｈｓ以上とする必要がある。

続いて、矯正機用ワークロールとバックアップロールとの硬度差は、ΔＨα、例えば１０Ｈｓ以上とする。すなわち、前記硬度差ΔＨα以上とすることにより、バックアップロールによる焼付きを防止することができる。ここで、上記ＨｂにΔＨαを加算した硬度をＨｃとする。すなわち、前記Ｈｃとしては、例えば、８５Ｈｓが挙げられる。

続いて、矯正機用ワークロールおよびバックアップロールの製造方法による硬度のバラツキをΔＨβとする。前記ΔＨβとしては、例えば、３Ｈｓが挙げられる。ここで、上記ＨｃにΔＨβを加算した硬度をＨ１とし、この値を下限値硬度とする。

上記硬度Ｈ１に対応する矯正機用ワークロールの焼戻し温度は、（１）式により演算されＴ２とし、この温度Ｔ２が矯正機用ワークロールの上限値温度となる。前記Ｔ２としては、例えば、２４０℃が挙げられる。

ここで、矯正機用ワークロールの有効径とは、使用後の表面の傷などを除くために研削が行われており、その研削深さの限度をいう。この有効径を５ｍｍとする。このように有効径を設定することで、使用範囲の胴長方向の硬度差を±１Ｈｓに抑えることができる。そのため、矯正機用ワークロールの硬度差範囲を小さくすることができ、許容硬度範囲を広げることができる。

したがって、本発明の第１の実施例に係る矯正機によれば、冷却液を使用しない条件下において、矯正機用ワークロールが、上昇するロール温度で硬度変化を起こさず、耐熱性と耐磨耗性との両方を兼ね備えることができる。その結果、高温の鋼板を矯正しても、矯正機用ワークロールを長期間に亘って用いることができ、この交換時期を長期化することができる。よって、生産性を向上させることができる。

すなわち、温間圧延化の温度衝撃においても矯正機用ワークロールの焼戻しが発生しない。また、上述した温度範囲にて使用することで、矯正機用ワークロールの耐摩耗性が向上する。

また、矯正機用ワークロールとバックアップロールとの間の滑りによる発熱量ΔＴαを比重、バックアップロールの外輪の体積、比熱、矯正機用ワークロールとバックアップロールとの摩擦係数、バックアップロールから矯正機用ワークロールへの荷重に対する反力、矯正機用ワークロールの周速に基づき演算したことで、この発熱量がより正確に推定できる。その結果、この発熱量ΔＴαが用いられる矯正機用ワークロールの硬度の上限値がより正確に演算されるため、矯正機用ワークロールの硬度範囲がより正確に推定できる。

本発明は、鋼板の形状を矯正する矯正機に利用することが可能であり、特に高温の鋼板の形状の矯正に用いて好適な矯正機に利用することが可能である。

本発明の第１の実施例に係る矯正機に用いる矯正機用ワークロールの温度と硬度との関係を示すグラフである。

Claims

矯正機用ワークロールと、前記矯正機用ワークロールの荷重を受けるバックアップロールとを有し、前記矯正機用ワークロールにより、圧延機にて圧延されてなる高温の鋼板の形状を矯正し、この矯正中に前記ロールの冷却液による冷却を行わない矯正機であって、
前記矯正機用ワークロールの硬度を、操業条件を考慮した上で、
前記鋼板からの伝熱による前記矯正機用ワークロールの上昇温度Ｔａと、前記矯正機用ワークロールと前記バックアップロールとの間の滑りによる発熱量ΔＴαとから材料特性に応じた焼戻し温度を算出し、当該焼き戻し温度に基づき、焼き戻し温度が硬度の増加に伴って所定の割合で減少する関係を示す演算式で得られる上限値と、
前記バックアップロールの硬度Ｈｂと、前記矯正機用ワークロールと前記バックアップロールとの硬度差ΔＨαと、前記矯正機用ワークロールおよび前記バックアップロールの製造方法による硬度のバラツキΔＨβとから演算される下限値との間にて選定するようにした
ことを特徴とする矯正機。
請求項１に記載された矯正機であって、
前記矯正機用ワークロールの有効径を小さくすることで、当該矯正機用ワークロールの硬度のバラツキを小さくして、許容硬度範囲を広くする
ことを特徴とする矯正機。