JP4710555B2 - 鋼板の調質圧延機におけるタッチマーク防止装置及びタッチマーク防止方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼板をドライで圧延する鋼板の調質圧延機において、溶接部通過作業を行う際に、鋼板とワークロールとが擦れて生じるタッチマークを防止するタッチマーク防止装置及びタッチマーク防止方法に関する。

一般的に鋼板の調質圧延機では、ワークロールに疵が付くのを防止するため、先行材と後行材を接続した溶接部を圧下せず、溶接部はワークロール間を素通りさせるという溶接部通過作業が行われている。
この溶接部通過作業は、以下のようにして行われている。
（１）溶接部が調質圧延機の入側に到達した時に圧下装置を操作してワークロール間のギャップを広げる。（２）溶接部がその広げたギャップを通過し、調質圧延機の出側に到達した時にギャップを狭める。

近年、鋼板の調質圧延機において、ワークロールに疵が付くのを防止する各種対策を取った結果、ワークロールの調質圧延距離が以前よりも延長されている。例えば特許文献１には、ワークロールと鋼板とが擦れて、ワークロールにタッチマークが発生するのを防止するタッチマークの発生防止方法が開示されている。
このような鋼板の調質圧延機では、表面性状と機械的性質を所望とするため、ワークロールと鋼板との間に冷却と潤滑作用をもつ液体（普通、スキンパス液と称される）を供給せず、ドライで圧延する場合がある。鋼板をドライで圧延する鋼板の調質圧延機では、調質圧延距離が長くなった場合に、図５に示すように板道から若干内側に入ったワークロール１Ａ、１Ｂの胴部にタッチマークＭが発生することがあった。

このタッチマークＭは、調質圧延距離が長くなると出やすいことから、調質圧延距離に応じて徐々に大きくなる凹状サーマルクラウンに起因して生じると推定した。図６に模式的に示したような凹状サーマルクラウンが熱膨張量の差によって形成されるのは、ワークロールのベアリング発熱がネック部を介して板道相当部にまで熱伝導し、板道相当部の温度上昇が胴部中央より大きくなることによる。

このようなタッチマークＭがワークロール１Ａ、１Ｂに生じた場合には、それ以降の鋼板表面にそれが転写して鋼板の歩留まりを低下させることになる。従って、鋼板をドライで圧延する鋼板の調質圧延機では、定期組み替えを行うまでワークロールが使用できないという問題が発生していた。
一方、特許文献２には、ワークロールに焼付き疵が発生するのを防止しつつ、ワークロールに形成されるサーマルクラウンをコントロールする板圧延における形状制御方法が提案されている。
特開平５−３０５３２３号公報 特開昭６３−２６４２０９号公報

しかしながら、特許文献１に記載のタッチマークの発生防止方法は、鋼板の張力によって２基の圧延スタンド間に鋼板が引っ張られ、ワークロールにタッチマークが付くのを防止するための技術である。すなわち、図８に示すように、２基の圧延スタンド１５からなる調質圧延機において、最初に出側テンションロール群１７を停止し、次いで、２基の圧延スタンド１５を下流側から順次停止し、そして、最後に入側テンションロール群１６を停止するようにした方法である。このタッチマークの発生防止は、２基の圧延スタンド１５間の張力ｔ_Ａが入側テンションロール群１６と圧延スタンド１５間の張力ｔ_Ｂ、及び出側テンションロール群１７と圧延スタンド１５間の張力ｔ_Ｃに比べて大きい場合に効果がある方法である。

このことから、特許文献１に記載の方法では、凹状サーマルクラウンが大きく形成されるようになった場合には、ワークロール１Ａ、１ＢにタッチマークＭが発生するのを防止しきれなくなることがあった。
また、特許文献２に記載の形状制御方法は、冷間圧延において、クーラントヘッダーを設け、冷却と潤滑を行うための圧延油（クーラント）を噴射することで、サーマルクラウンに起因する形状不良の発生を防止する技術である。従って、特許文献２に記載の方法は、鋼板をドライで圧延する鋼板の調質圧延機には適用することができない。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、鋼板をドライで圧延する鋼板の調質圧延機において、凹状サーマルクラウンに起因してワークロールに発生するタッチマークを防止して、定期組み替えを行うまでワークロールが使用できる技術を提供することを目的とする。

本発明者らは、鋭意検討した結果、鋼板をドライで圧延する鋼板の調質圧延機では、ワークロールをロール冷却用気体で冷やし、凹状サーマルクラウンの形成を遅らせることが効果的であることを知見し、本発明をなすに至った。
本発明は、以下のとおりである。
１．鋼板をドライで圧延する鋼板の調質圧延機において、ワークロールの板道外の表面部分に向けて温度１０〜５０℃のロール冷却用エアーを吹き付ける気体ノズルを、前記ロール冷却用エアーが前記ワークロールの軸芯に対して垂直方向から外向きとなるようにヘッダに設置したことを特徴とする鋼板の調質圧延機におけるタッチマーク防止装置。

２．鋼板をドライで圧延する鋼板の調質圧延機におけるタッチマーク防止方法であって、ワークロールの板道外の表面部分に向けて温度１０〜５０℃、圧力０．１〜０．５ＭＰａのロール冷却用エアーを前記ワークロールの軸芯に対して垂直方向から外向きとなるように吹き付け、ワークロールを冷却しつつ、溶接部で接続された先行材と後行材をドライで圧延することを繰り返し、溶接部通過作業を行う際には、前記溶接部が調質圧延機の入側に到達した時に圧下装置を操作してワークロール間のギャップを広げ、前記溶接部が調質圧延機の出側に到達した時に前記ギャップを狭めることを特徴とする鋼板の調質圧延機におけるタッチマーク防止方法。

本発明によれば、鋼板をドライで圧延する鋼板の調質圧延機において、ワークロールの凹状サーマルクラウンの形成を遅らせることができるようになる。その結果、ワークロール間のギャップを広げて、そこに先行材と後行材とを接続した溶接部Ｗを通す際、凹状サーマルクラウンに起因してワークロールに生じるタッチマークを防止することができる。従って、定期組み替えを行うまでワークロールを使用できる。

以下、本発明の実施の形態について図１、２を用いて説明する。
図１は、本発明に係るタッチマーク防止装置を設置した調質圧延機を入側から見た概略正面図であり、図２（ａ）は、図１のタッチマーク防止装置の要部を示す概略平面図である。また同図２（ｂ）は、ロール冷却用気体を吹き出す気体ノズル２の先端部形状を示す概略図である。なお、調質圧延機は、１基の圧延スタンドからなるものとして説明する。

本発明の実施の形態に係るタッチマーク防止装置は、図１、図２（ａ）に示すように、調質圧延機に、上下のワークロール１Ａ、１Ｂの板道外の表面部分に向けてロール冷却用気体を吹き付けることが可能な気体ノズル２を設置して構成した。
前記気体ノズル２は、上のワークロール１Ａの胴長方向に沿って差し渡されたヘッダ３Ａの２箇所に取り付けられている。ヘッダ３Ａは、調質圧延機の入側に鋼板Ｓと気体ノズル２とが干渉しないように上方に設置されている。また下のワークロール１Ｂに対しても、上のワークロール１Ａの場合と同様、気体ノズル２がヘッダ３Ｂを介して調質圧延機の入側に設置されている。

なお、ロール冷却用気体の広がり方は、調質圧延機にヘッダ３Ａ、３Ｂを介して気体ノズルを設置した状態で、ワークロールの軸芯方向に広く、それに直角な方向に狭くなる（図２（ｂ）の（イ）参照）ようにしてもよいし、あるいはそれと反対となるように（図２（ｂ）の（ロ）参照）してもよい。前記のヘッダ３Ａ、３Ｂには、それぞれフレキシブルホース４Ａ、４Ｂが接続され、エアー配管７から開閉弁６と、冷却器兼除塵・除湿器５を経たエアーが供給されるようになっている。エアー配管７には、工場エアー源からエアー圧が０．５ＭＰａ（５ｋｇ／ｃｍ^２）を超えるエアーが送られている。

このようなエアー通路を形成した本発明の実施の形態に係るタッチマーク防止装置によれば、調質圧延機の稼働時に、開閉弁６の開度を調整することにより、開閉弁６と冷却器兼除塵・除湿器５の間の配管に連通した圧力計でのエアー圧を例えば０．１ＭＰａ（１ｋｇ／ｃｍ^２）とすることができる。
図３に本発明に係るタッチマーク防止装置の作用を示した。このワークロールの表面温度は、鋼板の圧延をドライで行った調質圧延距離が１００ｋｍを超えた場合の測定結果である。この図からワークロールの表面部分を気体により冷却しつつ、鋼板をドライで圧延することによって本発明適用前に比べ、板道相当部での温度上昇を抑制できている。

従って、本発明に係るタッチマーク防止装置により、調質圧延距離に応じて徐々に大きくなるワークロール１Ａ、１Ｂの凹状サーマルクラウンの形成を遅らせることができることがわかる。
ここで、ロール冷却用気体をエアーとするのが、入手が容易でかつ安価であるので好ましい。またロール冷却用エアーの温度は、１０〜５０℃とするのが経済的でかつ効果的である。ロール冷却用エアーの温度が１０℃未満であると、この温度にするためのエアーコストが高くなり、一方、エアーの温度が５０℃を超えると、ワークロールを冷やす冷却能が低くなるからである。

また、タッチマーク防止装置の気体ノズル２は、図１、図２（ａ）に示したように、ロール冷却用気体がワークロールの軸芯に対して垂直方向から外向きとなるように、ヘッダ３Ａ、３Ｂに取り付けられていることが好ましい。この理由は、ロール冷却用気体がワークロールの軸芯に対して垂直方向から内向きとなるように気体ノズル２の先端部から吹き出された場合には、調質圧延をドライで行っているため、調質圧延で生じた微細な異物がロール冷却用気体により、ワークロールの板道内に集められて、鋼板の表面に付着する恐れがあるからである。

以上説明したタッチマーク防止装置は、気体ノズル２を調質圧延機の入側に設けたとして説明したが、気体ノズル２は、調質圧延機の出側に設けても良いし、調質圧延機の入、出側の両方に設けても良い。鋼板をドライで圧延する鋼板の調質圧延機に固有の特徴がある場合には、上、下のワークロール１Ａ、１Ｂのいずれか一方を冷やすようにしても良いし、タッチマークが発生し易い箇所がＯｐ側かＤｒ側のどちらか一方に限定されているような場合には、Ｏｐ側かＤｒ側のどちらか一方の板道外の表面部分に向けてロール冷却用気体を吹き付けるようにすることもできる。

そして、本発明に係るタッチマーク防止装置を設置する調質圧延機は、図７に示すような１基の圧延スタンド１５からなるものに限定されず、図８に示すような２基の圧延スタンド１５からなるものとすることもできる。複数の圧延スタンド１５からなる調質圧延機の場合、圧延スタンド毎に気体ノズル２を設置したタッチマーク防止装置とすることができるし、タッチマークが発生しやすい箇所がどちらかのスタンドに限定されているような場合は、発生しやすい方のスタンドのみに設置してもよい。

以上説明したタッチマーク防止装置を具備した鋼板の調質圧延機によれば、以下の方法によって、凹状サーマルクラウンに起因するタッチマークがワークロールに発生するのを防止したうえで、定期組み替えを行うまでワークロールを使用できる。
すなわち、本発明に係るタッチマーク防止方法は、ワークロールの板道外の表面部分に向けて冷却用気体を吹き付け、ワークロールを冷却しつつ、溶接部で接続された先行材と後行材をドライで圧延することを繰り返す。そして、溶接部通過作業を行う際には、溶接部が調質圧延機の入側に到達した時に圧下装置を操作してワークロール間のギャップを広げる。次いで、前記溶接部が広げたギャップを通過して調質圧延機の出側に到達した時にギャップを狭める。

このような鋼板の調質圧延機におけるタッチマーク防止方法によれば、１基の圧延スタンド１５からなる調質圧延機（図７参照）に対しても、２基の圧延スタンド１５からなる調質圧延機（図８参照）に対しても効果がある。

連続焼鈍ラインのインライン調質圧延機に、図１、２に示したタッチマーク防止装置を設置した。タッチマーク防止装置は、気体ノズル２の先端から吹き出すロール冷却用エアーがワークロールの軸芯に対して垂直方向から外向きとなるように、かつワークロールの軸芯方向に広がるようにヘッダ３Ａ、３Ｂを介して圧延機の入側に設置して構成した。
気体ノズル２の先端は、６ｍｍの銅管を潰して扁平に形成した（図２（ｂ）参照）。ロール冷却用エアーの圧力は、開閉弁６と冷却器兼除塵・除湿器５の間の配管に取り付けた圧力計でのエアー圧で５ｋｇ／ｃｍ^２とした。

連続焼鈍ラインには、図４に示す連続焼鈍炉１１の下流にインライン調質圧延機１２が設置されている。連続焼鈍ラインでは、冷間圧延された鋼板が払出装置９から払い出され、溶接装置１０で先行材と後行材とが接続される。次いで、溶接部Ｗで接続された鋼板が連続焼鈍炉１１、インライン調質圧延機１２に通板される。その後、せん断装置１３でせん断された鋼板を、巻取装置１４で巻き取るように構成されている。
（インライン調質圧延機１２の構成）
２基の圧延スタンド１５からなる調質圧延機（図８参照）
ワークロール１Ａ、１Ｂの寸法：胴長が１４００ｍｍ、胴部の直径が５００ｍｍ
（圧延材）
板厚が０．２２ｍｍ、板幅が１０５０ｍｍの溶接部Ｗで接続された缶用鋼板
表面仕上：ブライト仕上げ（タッチマークが転写した場合、目立ちやすい）
上記のインライン調質圧延機１２に本発明を適用する前では、調質圧延距離が１５０ｋｍを少し過ぎたところで、溶接部通板作業を行うと、板道から若干内側に入ったワークロールのＤｒ側にタッチマークが出はじめていた。これに対し、本発明を適用した以降では、調質圧延距離が２０８ｋｍ（定期組み替えを行う圧延距離２００ｋｍ）のところで、溶接部通板作業を従来と同様にして行っているが、タッチマークがワークロールに発生していない。

このことから、鋼板をドライで圧延する鋼板の調質圧延機に本発明を適用したことにより、タッチマークがワークロールに発生せず、定期組み替えを行うまでワークロールが使用できる状態になっている。

本発明に係るタッチマーク防止装置を設置した調質圧延機を入側から見た概略正面図である。 （ａ）は図１のタッチマーク防止装置の要部を示す概略平面図、（ｂ）は気体ノズルの先端部形状を示す概略図である。 本発明に係るタッチマーク防止装置の作用を示す特性図である。 本発明を適用して好適な連続焼鈍ラインの構成を示す概略構成図である。 ワークロールに生じたタッチマークを説明する概略正面図である。 凹状サーマルクラウンを示す特性図である。 本発明を適用して好適な調質圧延機を示す概略構成図である。 特許文献１に記載のタッチマークの発生防止方法を適用した調質圧延機の概略構成図である。

符号の説明

Ｓ 鋼板
Ｗ 溶接部
Ｍ タッチマーク
１Ａ、１Ｂ ワークロール
２ 気体ノズル
３Ａ、３Ｂ ヘッダ
４Ａ、４Ｂ フレキシブルホース
５ 冷却器兼除塵・除湿器
６ 開閉弁
７ エアー配管
８ 鋼板搬送方向
９ 払出装置
１０ 溶接機
１１ 連続焼鈍炉
１２ インライン調質圧延機
１３ せん断装置
１４ 巻取装置
１５ 圧延スタンド
１６ 入側テンションロール群
１７ 出側テンションロール群

Claims (2)

1. 鋼板をドライで圧延する鋼板の調質圧延機において、ワークロールの板道外の表面部分に向けて温度１０〜５０℃のロール冷却用エアーを吹き付ける気体ノズルを、前記ロール冷却用エアーが前記ワークロールの軸芯に対して垂直方向から外向きとなるようにヘッダに設置したことを特徴とする鋼板の調質圧延機におけるタッチマーク防止装置。
2. 鋼板をドライで圧延する鋼板の調質圧延機におけるタッチマーク防止方法であって、ワークロールの板道外の表面部分に向けて温度１０〜５０℃、圧力０．１〜０．５ＭＰａのロール冷却用エアーを前記ワークロールの軸芯に対して垂直方向から外向きとなるように吹き付け、ワークロールを冷却しつつ、溶接部で接続された先行材と後行材をドライで圧延することを繰り返し、溶接部通過作業を行う際には、前記溶接部が調質圧延機の入側に到達した時に圧下装置を操作してワークロール間のギャップを広げ、前記溶接部が調質圧延機の出側に到達した時に前記ギャップを狭めることを特徴とする鋼板の調質圧延機におけるタッチマーク防止方法。

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