JP4715502B2 - 熱延鋼材の保持アームおよび熱延鋼材の保持装置 - Google Patents
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Description
本発明は、例えば熱間圧延設備等において、高温の熱延鋼材を持ち上げる際に用いる熱延鋼材の保持アームおよびその保持アームを備えた熱延鋼材の保持装置に関するものである。
例えば、鋼材の厚板圧延においては、制御圧延（Controlled Rolling；ＣＲ）を施すことにより、優れた材質の鋼材を造り込んでいる。
その際に、制御圧延を行う時の温度（制御圧延開始温度）が低くかつ制御圧延を行う時の板厚（制御圧延開始板厚）が厚い場合には、鋼材が制御圧延開始温度になるまでにかなりの時間を要するため、熱間圧延機近傍の搬送テーブル上で制御圧延開始温度になるまで金属材を待機させていた。その結果、その冷却待ちによって熱間圧延機に空き時間が発生し、圧延能率が阻害されるという問題が生じていた。
このような冷却待ちによって熱間圧延機に空き時間が発生し圧延能率が阻害されるのを回避するために、例えば、特許文献１には、熱間圧延設備の仕上圧延機入側において、搬送テーブル上の高温の鋼材を後続の鋼材が通過できる高さに持ち上げて待機状態に保持する片持ちフォーク状のアームを有する昇降装置を備えた鋼材の待機装置（保持装置）が開示されている。
特開平４−２７４８１４号公報
上記のような鋼材の保持装置を用いる場合、上面に高温の鋼材を載せる部分（保持部）を耐熱構造とする必要がある。その際に、保持部を高熱から保護できるだけでなく、保持部との接触で鋼材に局部冷却（冷却ムラ、温度ムラ）が生じることを回避できることや、鋼材を持ち上げる瞬間等の衝撃荷重に耐えられるような構造にすることが大切である。
一般に、高温の鋼材と接触する個所の耐熱構造としては、高温強度の高い耐熱鋼等を用い鋼材との接触面積を少なくする工夫がなされたり（加熱炉ウォーキングビームのスキッドボタン、加熱炉エキストラクター等）、レンガ等の断熱材を剥き出した状態で取り付けた構造等が用いられたりしているが、それらの断熱構造を前述の保持部に採用しようとした場合、以下のような欠点がある。
まず、耐熱鋼等を使用した場合、鋼材との接触面積をある程度小さくできるが、根本的な解決にはならず、温度ムラは残った。しかも、耐熱鋼等は高価であるため、設備コストがかかるため、温度ムラに対し期待効果が低かった。
また、レンガ等の断熱材を剥き出した状態で取り付けた構造を用いた場合は、鋼材を持ち上げる瞬間等の衝撃荷重によって断熱材が破損し、搬送ライン等に落下した。
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、厚板圧延設備等の熱間圧延設備において、高温の熱延鋼材を持ち上げる際に用い、高温の熱延鋼材を載せる保持部が適切な断熱構造を有している保持アームおよび保持装置を提供することを目的とするものである。
上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。
［１］テーブルローラ上の高温の熱延鋼材を持ち上げる際に用いる保持アームであって、熱延鋼材を載せる保持部を備え、該保持部は保持部本体と、該保持部本体の少なくとも熱延鋼材と接触する側を覆う第１の断熱材と、前記第１の断熱材を覆うとともに熱延鋼材に接触する鋼製カバーとを備えており、前記保持部は、隣接するテーブルローラ間の隙間に配置可能な大きさであり、前記第１の断熱材は、Ａ１ ２ Ｏ ３ 、ＳｉＯ ２ 、ＺｒＯ ２ のいずれかを主原料とする断熱材であることを特徴とする熱延鋼材の保持アーム。
［２］テーブルローラ上の高温の熱延鋼材を持ち上げる際に用いる保持アームであって、熱延鋼材を載せる保持部を備え、該保持部は保持部本体と、該保持部本体の少なくとも熱延鋼材と接触する側を覆う第１の断熱材と、前記第１の断熱材を覆う鋼製カバーと、前記鋼製カバーの上面に取り付けられ、熱延鋼材に接触する弾力性を有する第２の断熱材とを備えており、前記保持部は、隣接するテーブルローラ間の隙間に配置可能な大きさであり、前記第１の断熱材は、Ａ１ ２ Ｏ ３ 、ＳｉＯ ２ 、ＺｒＯ ２ のいずれかを主原料とする断熱材であり、前記第２の断熱材は、炭素繊維、パラアラミド系繊維、メタアラミド系繊維のいずれかを編んだ布状の耐熱材であることを特徴とする熱延鋼材の保持アーム。
［３］テーブルローラ上の高温の熱延鋼材を持ち上げる際に用いる保持アームであって、熱延鋼材を載せる保持部を備え、該保持部は保持部本体と、該保持部本体の少なくとも熱延鋼材と接触する側を覆う第１の断熱材と、前記第１の断熱材の上面に取り付けられ、熱延鋼材に接触する弾力性を有する第２の断熱材とを備えており、前記保持部は、隣接するテーブルローラ間の隙間に配置可能な大きさであり、前記第１の断熱材は、Ａ１ ２ Ｏ ３ 、ＳｉＯ ２ 、ＺｒＯ ２ のいずれかを主原料とする断熱材であり、前記第２の断熱材は、炭素繊維、パラアラミド系繊維、メタアラミド系繊維のいずれかを編んだ布状の耐熱材であることを特徴とする熱延鋼材の保持アーム。
［４］保持アームは、下方に垂下する垂下部と、該垂下部の下端から水平方向に延出する保持部を備えていることを特徴とする前記［１］乃至［３］のいずれかに記載の熱延鋼材の保持アーム。
［５］搬送テーブル上から熱延鋼材を上方に持ち上げて保持する熱延鋼材の保持装置であって、搬送テーブル上方に昇降可能に配置された昇降フレームと、熱延鋼材を搬送テーブル両側で保持すべく、前記昇降フレームに設けられた複数の請求項１乃至４のいずれかに記載の保持アームとを備え、該保持アームの保持部は、昇降フレームの上昇により熱延鋼材下面を押し上げるようになっていることを特徴とする熱延鋼材の保持装置。
［６］熱間圧延機の上流側または下流側に前記［５］に記載の保持装置を備えたことを特徴とする熱間圧延設備。
［７］前記［６］に記載の熱間圧延設備を用いた熱延鋼材の製造方法であって、熱延鋼材を前記熱間圧延機で所定の厚さに圧延した後、該熱延鋼材を前記保持装置で後続の熱延鋼材が通過できる場所に待機させ、後続の熱延鋼材を前記熱間圧延機で圧延する一方で、待機中の熱延鋼材を搬送テーブル上に戻し、前記後続の熱延鋼材に引き続いて前記熱間圧延機で圧延することを特徴とする熱延鋼材の製造方法。
本発明においては、保持アームの保持部が、保持部本体の熱延鋼材と接触する側を覆う第１の断熱材と、第１の断熱材を覆うとともに熱延鋼材に接触する鋼製カバーや第２の断熱材を備えているので、第１の断熱材の断熱効果によって保持部本体を高熱から保護し、かつ熱延鋼材の冷却ムラの発生を抑止することができるとともに、鋼製カバーや第２の断熱材によって衝撃荷重を受け止めることができる。
また、この構造の保持アームを備えた保持装置を熱延鋼材の熱間圧延設備に設置して、熱延鋼材の製造を行えば、形状精度や材質等の安定した熱延鋼材を効率良く製造することができる。
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、ここでは、高温の金属材が圧延された鋼材である場合を例にして説明する。なお、高温の程度は、金属材を熱間圧延される際に加熱される金属材の温度であり、鋼材の厚板圧延の場合、５００℃〜１２００℃程度の温度をいう。
まず、図３に、本発明の実施形態における鋼材の保持装置の全体構造を示す。図４（ａ）は正面図、図４（ｂ）は側面図である。
図４に示すように、この実施形態における鋼材の保持装置１は、厚板圧延設備等の熱間圧延設備において、追い越し圧延等を行うために、搬送テーブル（ローラテーブル）１１上の高温の鋼材１０を後続の鋼材が通過できる高さに持ち上げて保持するための装置であって、搬送テーブル１１の両側に対向して設けられた支柱２１と、対向する２本の支柱２１に支持されながら支柱２１に沿って昇降する横フレーム３１と、横フレーム３１に取り付けられ、搬送方向に延びる縦フレーム３２と、縦フレーム３２に２個１組で搬送方向に対して互いに対向するように取り付けられ、鋼材１０を搬送テーブル１１の両側で保持する複数組（ここでは、１０組）の保持アーム３３とを備えている。また、横フレーム３１を支柱２１に沿って昇降させるために、各支柱２１にそれぞれ近接して電動シリンダ２２と作動用モータ２３が設けられている。
そして、保持アーム３３は、縦フレーム３２から垂下した垂下部３３ｂと、垂下部３３ｂ下端から搬送テーブル１１幅中央に向かって水平方向に延出した保持部３３ａを有している。保持部３３ａは、昇降フレーム（横フレーム３１、縦フレーム３２）の上昇により高温の鋼材１０の下面を押し上げるようになっていて、隣接するテーブルローラ１２間の隙間に配置され、下降することによって搬送テーブル１１面下方に位置し、上昇することによって搬送テーブル１１面上方に位置することができるようになっている。
したがって、保持部３３ａの厚さや幅等の寸法はテーブルローラ１２間の隙間の大きさで制約されることになり、余裕を持った寸法とすることができないので、鋼材を安定して保持できる構造強度を確保するためには、保持部３３ａを高熱から保護することが重要となっている。
同時に、保持部３３ａとの接触で鋼材１０に温度ムラが生じることを抑止するや、鋼材１０を持ち上げる瞬間等の衝撃荷重に耐えられるような構造にすることも大切になっている。
図１は、本発明の一実施形態における保持アーム３３の保持部３３ａの拡大図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は平面図である。図１に示すように、保持部３３ａは、保持部本体３９の上面に断熱構造部４０を備えている。
図２は、図１（ａ）のＡ−Ａ矢視図であり、断熱構造部４０の詳細を示すものである。断熱構造部４０は、保持部本体３９の鋼材と接触する側を覆う第１の断熱材４６と、第１の断熱材４６を覆うとともに鋼材に接触するコの字形断面の鋼製のカバー４５とを備えている。なお、鋼製のカバー４５は溶接によって保持部本体３９に取り付けられているとともに、鋼製のカバー４５の天井部下面には所定の間隔で突起４８が設けられており、第１の断熱材４６に設けられた孔に突起４８を挿入させることで位置合わせがなされている。
ここで、第１の断熱材４６は、酸化物系セラミックスなどの耐熱性無機材料を主原料とする多孔質材、繊維材、焼成材であり、Ａ１２０３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２などを主原料とする断熱材である。ただし、第１の断熱材４６は、比較的硬くて脆いため、衝撃荷重によって破損し易いことから、鋼製のカバー４５で覆い、その鋼製カバー４５で衝撃荷重を受け止めるようにしている。なお、鋼製のカバー４５は、板厚は１２ｍｍ以下の鋼板を用いることが好ましい。このような薄鋼板のカバーであれば、高温の鋼材に接触しても短時間でその鋼材と同程度の温度に上昇するので、保持する鋼材の局部冷却が避けられるからである。更に、好ましくは６ｍｍ以下とする。ただし、カバーを薄肉化することは冷却ムラ抑止の点で好ましいが、強度面からの問題があり、鋼材１０の重量や持ち上げ時の衝撃荷重で変形し、内側の第１の断熱材４６を破損する危険性がある。したがって、カバーの薄肉化には限界があり、持ち上げる鋼材１０の重量等から適宜決定される。
上記のように、この実施形態においては、保持部３３ａが、保持部本体３９の鋼材と接触する側を覆う高い断熱性を有する第１の断熱材４６と、第１の断熱材４６を覆うとともに鋼材に接触する鋼製カバー４５とからなる断熱構造部４０を備えているので、第１の断熱材４６で保持部本体３９を高熱から保護するとともに、鋼製カバー４５で衝撃荷重を受け止めることができる。
次に、本発明の他の実施形態に係る保持アームを述べる。この実施形態に係る保持アームは、前述の実施形態における図２に示したような断熱構造部４０に替えて、図３に示すような断熱構造部４１を備えている。
すなわち、断熱構造部４１は、保持部本体３９の鋼材と接触する側を覆う第１の断熱材４６と、第１の断熱材４６を覆うコの字形断面の鋼製カバー４５と、鋼製カバー４５の天井部の上下面に接着されて、鋼材に接触する弾力性を有する第２の断熱材４７とを備えている。なお、鋼製カバー４５は溶接によって保持部本体３９に取り付けられているとともに、鋼製カバー４５の天井部下面には所定の間隔で突起４８が設けられており、第１の断熱材４６および第２の断熱材４７に設けられた孔に突起４８を挿入させることで、位置合わせがなされている。
ここで、第１の断熱材４６は、酸化物系セラミックスなどの耐熱性無機材料を主原料とする多孔質材、繊維材、焼成材であり、Ａ１２０３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２などを主原料とする断熱材である。この第１の断熱材４６は、高い断熱性を有しており、保持部本体３９を高熱から保護することができる。ただし、第１の断熱材４６は、比較的硬くて脆いため、衝撃荷重によって破損し易いことから、鋼製カバー４５で覆うとともに、さらにその鋼製カバー４５に弾力性を有する第２の断熱材４７を接着して、鋼製カバー４５と第２の断熱材４７によって衝撃荷重を受け止めるようにしている。しかも、第２の断熱材４７が鋼材と接触するので、鋼材の局部冷却も防止される。なお、第２の断熱材４７は、耐熱性繊維であって、炭素繊維、有機繊維等を編んだ布状の耐熱材である。強化のため、ステンレス繊維等の金属繊維を編み込んで複合化した織布は弾力性に富み、適度に強度も有するためこの用途に好適である。ちなみに、耐熱性有機繊維としては、炭素繊維、パラアラミド系繊維、メタアラミド系繊維等が利用できる。
上記のように、この実施形態においては、保持部３３ａが、保持部本体３９の鋼材と接触する側を覆う高い断熱性を有する第１の断熱材４６と、第１の断熱材４６を覆う鋼製カバー４５と、鋼製カバー４５に接着されて、鋼材に接触する弾力性を有する第２の断熱材４７とからなる断熱構造部４１を備えているので、第１の断熱材４６で保持部本体３９を高熱から保護するとともに、鋼製カバー４５と第２の断熱材４７で衝撃荷重を受け止めることができる。さらに、第２の断熱材４７によって、保持する鋼材の局部冷却も防止することができる。
上記の実施形態においては、カバーに鋼製カバーを用いた場合や鋼製カバーと弾力性を有する第２の断熱材を用いた場合を示したが、カバーに弾力性を有する第２の断熱材のみを用いることも可能である。すなわち、第１の断熱材の上部に弾力性を有する第２の断熱材を直接配置し、第２の断熱材によって、衝撃荷重を受け止めるとともに、鋼材の局部冷却を防止するようにしてもよい。
そして、上記のような各実施形態の保持アーム３３を供えた鋼材の保持装置１は、追い越し圧延等を行う際には、図５に示すように、電動シリンダ２２を作動させ、鋼材１０を保持アーム３３の保持部３３ａに載せてテーブルローラ１２上から後続の鋼材が通過できる高さに持ち上げて保持する。
そこで、鋼材の熱間圧延設備において、熱間圧延機の上流側または下流側に、この実施形態に係る鋼材の保持装置１を設置し、冷却待ちを要する鋼材を熱間圧延機で所定の厚さに圧延した後、その鋼材を保持装置１で後続の鋼材が通過できる場所に待機させ、後続の冷却待ちを要しない鋼材を熱間圧延機で圧延する一方で、待機中の鋼材を搬送テーブル１１上に戻し、後続の鋼材に引き続いて熱間圧延機で圧延するようにすれば、熱間圧延機に冷却待ちによる空き時間が発生することが回避されるとともに、冷却待ちで待機中の鋼材の温度ムラも抑止されるので、形状精度や材質等の安定した鋼材を効率良く製造することができる。
なお、ここでは、金属材が鋼材の場合を例にして説明したが、本発明は、それに限定されることはなく、金属材がアルミニウム等の非鉄金属材料の場合にも適用することができる。
１鋼材の保持装置
１０ 鋼材
１１ 搬送テーブル
１２ テーブルローラ
２１ 支柱
２２ 電動シリンダ
２３ モータ
３１ 横フレーム
３２ 縦フレーム
３３ 保持アーム
３３ａ 保持部
３３ｂ 垂下部
３９ 保持部本体
４０ 断熱構造部
４１ 断熱構造部
４５ 鋼製カバー
４６ 第１の断熱材
４７ 第２の断熱材
４８ 突起
１０ 鋼材
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４０ 断熱構造部
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４５ 鋼製カバー
４６ 第１の断熱材
４７ 第２の断熱材
４８ 突起
Claims (7)
- テーブルローラ上の高温の熱延鋼材を持ち上げる際に用いる保持アームであって、熱延鋼材を載せる保持部を備え、該保持部は保持部本体と、該保持部本体の少なくとも熱延鋼材と接触する側を覆う第１の断熱材と、前記第１の断熱材を覆うとともに熱延鋼材に接触する鋼製カバーとを備えており、前記保持部は、隣接するテーブルローラ間の隙間に配置可能な大きさであり、前記第１の断熱材は、Ａ１ ２ Ｏ ３ 、ＳｉＯ ２ 、ＺｒＯ ２ のいずれかを主原料とする断熱材であることを特徴とする熱延鋼材の保持アーム。
- テーブルローラ上の高温の熱延鋼材を持ち上げる際に用いる保持アームであって、熱延鋼材を載せる保持部を備え、該保持部は保持部本体と、該保持部本体の少なくとも熱延鋼材と接触する側を覆う第１の断熱材と、前記第１の断熱材を覆う鋼製カバーと、前記鋼製カバーの上面に取り付けられ、熱延鋼材に接触する弾力性を有する第２の断熱材とを備えており、前記保持部は、隣接するテーブルローラ間の隙間に配置可能な大きさであり、前記第１の断熱材は、Ａ１２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２のいずれかを主原料とする断熱材であり、前記第２の断熱材は、炭素繊維、パラアラミド系繊維、メタアラミド系繊維のいずれかを編んだ布状の耐熱材であることを特徴とする熱延鋼材の保持アーム。
- テーブルローラ上の高温の熱延鋼材を持ち上げる際に用いる保持アームであって、熱延鋼材を載せる保持部を備え、該保持部は保持部本体と、該保持部本体の少なくとも熱延鋼材と接触する側を覆う第１の断熱材と、前記第１の断熱材の上面に取り付けられ、熱延鋼材に接触する弾力性を有する第２の断熱材とを備えており、前記保持部は、隣接するテーブルローラ間の隙間に配置可能な大きさであり、前記第１の断熱材は、Ａ１２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２のいずれかを主原料とする断熱材であり、前記第２の断熱材は、炭素繊維、パラアラミド系繊維、メタアラミド系繊維のいずれかを編んだ布状の耐熱材であることを特徴とする熱延鋼材の保持アーム。
- 保持アームは、下方に垂下する垂下部と、該垂下部の下端から水平方向に延出する保持部を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の熱延鋼材の保持アーム。
- 搬送テーブル上から熱延鋼材を上方に持ち上げて保持する熱延鋼材の保持装置であって、
搬送テーブル上方に昇降可能に配置された昇降フレームと、熱延鋼材を搬送テーブル両側で保持すべく、前記昇降フレームに設けられた複数の請求項１乃至４のいずれかに記載の保持アームとを備え、該保持アームの保持部は、昇降フレームの上昇により熱延鋼材下面を押し上げるようになっていることを特徴とする熱延鋼材の保持装置。 - 熱間圧延機の上流側または下流側に請求項５に記載の保持装置を備えたことを特徴とする熱間圧延設備。
- 請求項６に記載の熱間圧延設備を用いた熱延鋼材の製造方法であって、
熱延鋼材を前記熱間圧延機で所定の厚さに圧延した後、該熱延鋼材を前記保持装置で後続の熱延鋼材が通過できる場所に待機させ、後続の熱延鋼材を前記熱間圧延機で圧延する一方で、待機中の熱延鋼材を搬送テーブル上に戻し、前記後続の熱延鋼材に引き続いて前記熱間圧延機で圧延することを特徴とする熱延鋼材の製造方法。
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2005
- 2005-12-22 JP JP2005368963A patent/JP4715502B2/ja active Active
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