JP5203953B2 - ストリップ巻取り装置を有するリールファーネス - Google Patents

Description

本発明は、ストリップ巻取り装置を有するリールファーネスに関する。ストリップ巻取り装置は、リールシャフトと、リールシャフトに支持されるリールドラムと、少なくとも1つのスターラップ（stirrup clamp）クランプとを備える。リールシャフトは、リールファーネスの内部空間を画定する炉壁を貫通し、リールファーネス外側の支持軸受に回転可能に支持される。リールドラムおよび少なくとも1つのスターラップクランプは、結合要素によって相互に位置決めされ、ストリップヘッドを受けるための間隙がリールドラムおよび少なくとも1つのスターラップクランプの間に設けられる。

このタイプのストリップ巻取り装置は、熱間圧延されたストリップ状ストックを連続する圧延パス間で巻取り、中間蓄積および巻戻しするためのステッケル圧延機と併用されるのが好ましい。

ステッケルドラムは、通常は、圧延ストリップ最大幅に適合した長手溝を備える中空の円筒状ドラムボディを有する。円筒状ドラムボディは、その表面域によって当初ストリップ巻取りのための巻取り面を形成し、長手溝は、熱間圧延ストリップのストリップヘッドが入るオリフィスを形成する。その溝のために、閉断面に比べて抵抗の捻りモーメントがきわめて小さいドラムボディの開断面がある。このドラムボディの弱体化は、ドラムの使用期間中に、その円形形状の平板化を招来し、溝の形状を変え、更には、巻取り中にストリップ張力の揺らぎを生じ、巻取り運転の安定性に悪影響を及ぼす。更に、高い局部ノッチストレスがドラムケーシングの溝の両端に生じる。これらのストレスパターン、歪みの傾向、高い作業温度の影響がステッケルドラムの耐用寿命を甚だしく縮め、したがって、熱間圧延ストリップ生産量約50万トンの生産後で既にドラム交換が必要になる。

当初に述べたタイプのストリップ巻取り装置を有するリールファーネスは、既に特許文献１、特許文献２および特許文献３から知られている。各事案のリールドラムは、リールシャフトに押圧される中間部および横プレートに傾斜可能に取り付けられる2つのドラムセグメントを備える。熱間圧延ストリップのストリップヘッドが入る楔形の受け口は、中間部およびそれぞれのドラムセグメントによって形成される。熱間圧延ストリップが入った直後に、リールドラムが回転を始めて、熱間圧延ストリップを巻き取る。これらの知られている実施形態のいずれも、間隙幅を進入する熱間圧延ストリップの厚さの関数として個別に設定する可能性並びに熱間圧延ストリップの挟掴を画定する可能性については記載していない。

特許文献２によるストリップ巻取り装置において知られているような、軸方向ばね張力下で複合部品によるリールドラムをセットアップするには、固定されたスターラップ要素から発して、個々のリールドラム要素のリセス内に突入してドライバとして作用する、と同時に、少なくとも部分的には、進入する熱間圧延ストリップを停止させるためのボスの複雑なシステムが必要とされる。特許文献２ですら、それらのボスおよびリールシャフト要素が摩損を被る虞が大きく、特段に硬質且つ耐摩耗性の被覆を備えねばならないことを指摘している。その種の構造は、800℃乃至1000℃の熱負荷下で効率的に使用することはできない。
独国特許出願公開第９０９５７７号明細書 独国特許出願公開第２１１０３１７号明細書 英国特許出願公開第６９３３９７号明細書

本発明の目的は、したがって、知られている従来技術の欠点を回避し、且つストリップ巻取り装置を有するリールファーネスであって、これにおいてリールドラムの耐用寿命が構造的対策によって目に見えて延びるリールファーネスを提案することにある。更に、熱間圧延ストリップが入る間隙をストリップ厚さによって設定することが保証され、ストリップ張力の揺らぎが大概は極小化される。

最初に述べたタイプの装置から進展し、この目的は、リールドラムが閉じられたボディとして設計され、且つリールドラムに対するスターラップクランプの半径方向位置を定める結合要素が特定の間隙幅をリールドラムとスターラップクランプの間に定め且つ間隙に入ったストリップヘッドを挟掴するための作動装置として設計されることにおいて達成される。リールドラムをリールシャフトに固定された閉じられた中空体として、特にドラムケーシングに長手方向溝がなく、且つ他にいかなるドラムケーシングの分割および分断もなく形成することによって、リールドラムの耐用寿命が至って目に見えて延びる。

特に、作動装置の可動部を高温の作用から遠ざけるため、有利な実施形態によれば、リールシャフトおよびスターラップクランプは、リールファーネスの内部空間を画定する炉壁に貫通させ、且つ作動装置はリールファーネスの内部空間の外側に配置することが提案される。作動装置は、回転に関してリールシャフトに固定的に配置し、且つスターラップクランプは作動装置に固定することによってリールシャフトに対して相対運動可能とすることが好ましい。

リールシャフトの回転軸に対して、炉壁を介し、偏心的に共回転するリールシャフトおよびスターラップクランプが貫通する区域において熱損失を最小化するためには、リールシャフトおよびスターラップクランプの貫通区域の炉壁がリールシャフトに共回転するディスクとして設計されれば至便とされる。回転ディスクから固定の炉壁に至る大部分漏れのない転移は、耐熱シーリング材、好ましくは耐熱はバラと同様のシールによって構成される封止部によって生起する。

第1の考えられる実施形態によれば、作動装置は、回転に関してドラムシャフトに固定的に固着され且つ、スターラップクランプを担持しカウンタステイを有するリンクが案内されるガイドが割り当てられる担持フレームを備えることが至便とされる。ガイドおよびカウンタステイは、スターラップクランプとリールドラムの間の間隙の間隙幅を変更する相対運動を可能とするように設計される。担持フレームのガイドおよびリンクのカウンタステイは、この場合、リールシャフトの回転軸に対して半径方向に配向される。

担持フレームは、炉壁の、リールシャフトと共回転するディスクに固着されて担持フレームをリールシャフトに間接的に固着することも、あるいは、炉壁の共回転するディスクに直接一体化することも可能とされる。

本発明の好適な実施形態によれば、作動装置は、ガイド付きの調整フレームと、同フレームに対して相対運動可能であり、スターラップクランプを担持し、カウンタステイを有するリンクとを備え、該調整フレームは固定の支持構造に変位可能に支持され、作動部材、好ましくは油圧媒体シリンダが、該調整フレームに係合し、次いで前記固定の支持構造に支持される。

作動部材によって加えられる作動力または作動運動が支障なく伝達されれば、単純な手段によってスターラップクランプの半径方向に作用する挟掴力あるいは間隙幅設定力あるいは作動運動への変換が可能とされ、調整フレームは固定の支持構造に支持されてリールシャフトの回転軸に平行に相対運動可能であり、作動部材によって作動され、調整フレームのガイドおよびリンクのカウンタステイはリールシャフトの回転軸に対して或る角度に配向される。

更に考えられる本発明の実施形態によれば、作動装置は回転に関して固定的にリールシャフトに結合された担持フレームを備え、該担持フレームにはリールシャフトの回転軸に平行に配向されたピボット軸が割り当てられ、枢動機構が該ピボット軸上に旋回可能に配置され、同機構の延伸部の一方に沿ってスターラップクランプに結合され、且つ同機構の延伸部の他方に沿って、担持フレームに支持される作動部材に結合される。

枢動機構が2腕レバーによって形成される場合には、熱間圧延ストリップのストリップヘッドのための間隙の設定において、リールシャフトに対するスターラップクランプの小角度の旋回運動が生起し、そのためにわずかな、重要でない間隙のウェッジ形成を生じる。

枢動機構がスターラップクランプを係止するための平行リンク構成を備える場合には、ストリップヘッドを受ける一定間隙幅のある間隙の設定がリールシャフトに対するスターラップクランプの平行変位によって生起する。

作動装置は、好ましくは油圧媒体シリンダによって形成される作動部材を備え、且つその作動部材には、リールファーネスおよび圧延機プラントのプラント制御ループに組み込まれる制御ブロックが割り当てられる。

本発明による、リールファーネスの内部空間に配置される、ストリップ巻取り装置を有するタイプのリールファーネスは、金属ストリップ、好ましくはスチールストリップの可逆熱間圧延において使用されることが好ましい。熱間圧延は、この場合には、好ましくはステッケル圧延機等の可逆圧延機で、複数の連続パスにおいて生起する。

本発明の他の長所および特徴は、添付図面を参照して非制限的な例示的実施形態に関する以下の説明から理解されよう。但し、実施形態は本発明を限定するものではない。

図1は、リールシャフトの回転軸に沿ってストリップ巻取り装置を有するリールファーネスを介した縦方向断面を模式的に示す。ストリップ巻取り装置を有するこのタイプのリールファーネスは、可逆圧延機プラントにおいて熱間圧延されたスチールストリップの巻取り、蓄積および巻戻しのために使用される。

リールファーネス1は、断熱ライニングを施された複数の炉壁2a、2b、2cによって形成される、大部分が閉じられた炉ハウジング2から成る。ストリップ巻取り装置4の枢要な構成要素はリールファーネスの内部空間3内に置かれ、リールファーネスの空間温度は調節可能に設定することが可能である。

リールシャフト6は、回転軸7に関して回転可能に配置される。リールシャフト6は横方向の炉壁2a、2bを貫通し、熱負荷の掛からない炉ハウジング2外側の区域の支持軸受8、9に取り付けられる。リールシャフト6は、調整可能なロータリドライブ10に結合される。

リールドラム11は、連続して閉じられた円筒状表面域12を備える中空体として形成され、リールシャフト6上の回転に関して固定的に位置付けされる。スターラップクランプ14は、リールドラム11の表面域12から半径方向に離隔して配置され且つ同表面域に沿って延在し、リールドラムの表面域に対して間隙15を形成する。リールシャフトの回転軸7に垂直な断面において、リールドラム11およびスターラップクランプ14は、ほぼ円形状に見合う共通の外形を形成し、それによってストリップ巻取り装置の真正の作動を充分に保証する。

リールドラム11とスターラップクランプ14とによって形成される間隙15は、リールファーネスに入る熱間圧延されたストリップのストリップヘッドを受け、ストリップ巻取り装置の回転運動に伴って直ちに始動し、熱間圧延されたストリップをリールドラムとスターラップクランプの間で挟掴し、熱間圧延されたストリップを一点鎖線で示されたコイルB状に巻取る。

スターラップクランプ14も同様に炉壁2a、2bを介して回転軸7の方向に延在し、リールドラム11に対して炉ハウジング2の外側の相対的位置に結合要素16によって固定され、結合要素16は作動装置17の機能を果たす。リールシャフト6およびスターラップクランプ14が炉壁2a、2bを貫通する区域においては、それらの炉壁は、リールシャフトおよびスターラップクランプとともに回転するディスク23、24によって形成される。これらのディスクは、回転に関してリールシャフト6に固定的に結合され、隣り合う固定の炉壁2a、2bに対しては封止要素25、26、例えば耐熱ジャバラ等のシールによって封鎖され、それによってリールファーネスの高温の内部空間への周囲空気の侵入およびそれによる熱間圧延されたストリップの局部的冷却が確実に回避される。

支持軸受8、9は、炉ハウジング両側の固定担持フレーム20、21に支持される。

図2および3においては、更に明解にするため、リールシャフト6とスターラップクランプ14との間の本発明による作動装置17、リールドラム11を回転可能に支持する支持軸受8、およびディスク24を伴う炉壁2aは、図の一方の半分においてのみ示す。原則としては、もちろん、リールシャフトおよびスターラップクランプを両側で対称に支持することが必要とされる。

図2から分かるように、ストリップ巻取り装置4はリールシャフト6を備え、同リールシャフトにリールドラム11が回転に関して固定的に配置される。これらの構成要素には、冷却剤送りラインおよび冷却剤排出ラインにより中央リールシャフトを介して内部冷却が割り当てられる。

作動装置17は、調整フレーム32およびリンク33によって形成される。調整フレーム32は、ガイド35、35aを有するディスク状の基礎要素34を備え、両ガイドは煙突壁状とされ、ともにリンク33のための環状受容空間を形成する。ディスク状の基礎要素34は、中央に配置されたリールシャフト6の挿通オリフィスを有する。同基礎要素34の一側は底板36によって形成され、同底板に複数の変位ラム37が溶接され(図4)、それによって基礎要素の均一な調整が達成される。これらは固定の担持フレーム21のガイドフレーム38に取り付けられ、リールシャフト6の回転軸7の方向に平行に変位可能とされる。各変位ラム37には圧力媒体シリンダ39が関着され、同シリンダは固定の担持フレーム21のガイドフレーム38で支持される。リンク33は、ローラ41によって形成されるカウンタステイ40を有し、ローラ41は圧力媒体シリンダ39の負荷方向A、B次第によりガイド35、35aの一方で転動する。

ストリップヘッドを受ける間隙15を開くために、圧力媒体シリンダ39には変位ラム37が矢印Bの方向に移動するように荷重が掛けられる。それによって必然的にリンク33が半径方向外側に移動し、その結果、スターラップクランプ14もまた外側に移動し、そのために間隙が拡張される。ストリップヘッドが間隙15に入った後にこれを挟掴する場合には、圧力媒体シリンダ39に負荷が掛けられ、変位ラム37が矢印Aの方向に移動する。その結果、必然的にリンク33が半径方向内側に移動し、そのためにスターラップクランプ14も内側に移動する。

図5は、スターラップクランプ14をリールドラムに対して位置決めする作動装置17の更に別の実施形態を模式的に示す。作動装置17は、回転に関してリールシャフト6に固定的に支持される担持フレーム51を備え、同フレームにはピボット軸53を有するピボットピン52が固定される。枢動機構60は、2腕レバー54によって形成され、ピボットピン52に枢動可能に配置される。圧力媒体シリンダ39は、レバー54の一方のレバーアームに関着係合し、次に、担持フレーム51に関着支持される。スターラップクランプ14は、2腕レバー54の他方のレバーアームに関着され、圧力媒体シリンダの作用下で、わずかな旋回角度まで所定の旋回運動を行う。

図6は、スターラップクランプ14をリールドラムに対して位置付けする作動装置17の更にまた別の実施形態を模式的に示す。作動装置17は、回転に関してリールシャフト6に固定的に支持される担持フレーム51を備え、同フレームにはピボット軸53、63を有する2つのピボットピン52、62が固定される。リンク64、65、66によって形成される平行リンクシステムは、リンク65に関着されたスターラップクランプ14が圧力媒体シリンダ39の作用下で平行に変位することを可能とする。

本発明によるストリップ巻取り装置を有する、本発明によるリールファーネスの長手方向断面図である。 本発明の第1実施形態によるストリップ巻取り装置の長手方向断面図である。 本発明の第1実施形態による、担持フレームに支持されたストリップ巻取り装置の斜視図である。 本発明の第1実施形態による、3つの変位ラムが配分された結合要素の端面図である。 本発明の第2実施形態による結合要素を示す図である。 本発明の第3実施形態による結合要素を示す図である。

符号の説明

1 リールファーネス
2 炉ハウジング
2a、2b、2c 炉壁
3 内部空間
4 ストリップ巻取り装置
6 リールシャフト
7 回転軸
8、9 軸受
10 ロータリドライブ
11 リールドラム
12 表面域
14 スターラップクランプ
15 間隙
16 結合要素
17 作動装置
20、21 担持フレーム
23、24 ディスク
25、26 封止要素
32 調整フレーム
33 リンク
34 基礎要素
35、35a ガイド
36 底板
37 変位ラム
38 ガイドフレーム
39 圧力媒体シリンダ、作動メンバ
40 カウンタステイ
41 ローラ
51 担持フレーム
52 ピボットピン
53 ピボット軸
54 2腕レバー
60 枢動機構
62 ピボットピン
63 ピボット軸
64、65、66 リンク

Claims (13)

1. ストリップ巻取り装置を有するリールファーネスであって、
   前記ストリップ巻取り装置（４）は、
   リールシャフト（６）と、
   該リールシャフトに支持されたリールドラム（１１）と、
   前記リールドラムの外表面の一部に亘って、該リールドラムの外表面から半径方向に所定の距離を離隔して前記リールドラムの外表面の前記一部に沿って延在して、前記一部以外の前記リールドラムの外表面とともに巻き取り面を形成する少なくとも１つの断面Ｃ字形状を有するクランプ部材（１４）と、
   を備え、
   前記リールシャフトは、前記リールファーネス（１）の内部空間（３）を画定する炉壁（２ａ、２ｂ）を貫通しているとともに、前記リールファーネスの外側において支持軸受（８、９）に回転可能に支持されており、
   前記リールドラムと前記少なくとも１つのクランプ部材とは結合要素（１６）によって互いに対して位置決めされており、
   ストリップヘッドを受けるための間隙（１５）が、前記リールドラムと前記少なくとも１つのクランプ部材との間に設けられた、リールファーネスにおいて、
   前記リールドラム（１１）は閉じられたボディとして設計され、前記結合要素（１６）は、特定の間隙幅を前記リールドラムと前記クランプ部材との間に設定するとともに前記間隙に入ったストリップヘッドを挟掴するための作動装置（１７）として設計されていることを特徴とするリールファーネス。
2. 前記リールシャフト（６）および前記クランプ部材（１４）は前記リールファーネスの内部空間を画定している炉壁（２ａ、２ｂ）を貫通し、前記作動装置（１７）は前記リールファーネス（１）の前記内部空間（３）の外側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のリールファーネス。
3. 前記炉壁（２ａ、２ｂ）は、前記リールシャフト（６）および前記クランプ部材（１４）の通過区域においては、前記リールシャフトと共回転するディスク（２３、２４）として設計されていることを特徴とする請求項２に記載のリールファーネス。
4. 前記作動装置（１７）は、ガイド（３５、３５ａ）を備えた担持フレーム（３２）とリンク（３３）とを具備し、前記担持フレームは回転に関して前記リールシャフト（６）に固定的に配置され、前記リンク（３３）は前記クランプ部材（１４）を担持し、且つ前記担持フレームの前記ガイドで案内されるカウンタステイ（４０）を備え、前記ガイドおよび前記カウンタステイは前記クランプ部材（１４）と前記リールドラム（１１）との間の前記間隙（１５）の前記間隙幅を変更する相対運動を可能とするように設計されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のリールファーネス。
5. 前記担持フレームの前記ガイドおよび前記リンクの前記カウンタステイは、前記リールシャフト（６）の回転軸（７）に対して半径方向に配向されていることを特徴とする請求項４に記載のリールファーネス。
6. 前記担持フレームは、前記炉壁の前記共回転するディスクに固定されているか、または前記炉壁に一体化されていることを特徴とする請求項３または４に記載のリールファーネス。
7. 前記作動装置（１７）は、ガイド付きの調整フレーム（３２）とリンク（３３）とを具備し、該リンクはフレームに対して相対運動可能であり、前記クランプ部材（１４）を担持し、且つカウンタステイを備え、前記調整フレーム（３２）は固定の支持構造（２１）に変位可能に支持され、作動部材、好ましくは油圧媒体シリンダ（３９）が前記調整フレームに係合し、次いで前記固定の支持構造に支持されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のリールファーネス。
8. 前記調整フレーム（３２）は前記固定の支持構造（２１）に支持されて前記リールシャフト（６）の回転軸（７）に平行に相対運動可能であり、前記作動部材（３９）によって作動され、前記調整フレームの前記ガイド（３５、３５ａ）および前記リンク（３３）の前記カウンタステイ（４０）は前記リールシャフト（６）の回転軸（７）に対して或る角度に配向されていることを特徴とする請求項７に記載のリールファーネス。
9. 前記作動装置（１７）は、回転に関して固定的に前記リールシャフト（６）に結合された担持フレーム（５１）を備え、
   前記担持フレームには、前記リールシャフトの回転軸（７）に平行に配向されたピボット軸（５３）が割り当てられ、
   枢動機構（６０）が前記ピボット軸上に旋回可能に配置されて、前記枢動機構の延伸部の一方に沿って前記クランプ部材（１４）に連結され、且つ前記枢動機構の延伸部の他方に沿って前記担持フレーム（５１）に支持された前記作動部材（３９）に結合されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のリールファーネス。
10. 前記枢動機構（６０）は、２腕レバー（５４）によって形成されていることを特徴とする請求項９に記載のリールファーネス。
11. 前記枢動機構（６０）は、前記クランプ部材（１４）を係止するための平行リンク構成（６４、６５、６６）を備えていることを特徴とする請求項９に記載のリールファーネス。
12. 前記作動部材は圧力媒体シリンダ（３９）によって形成され、該圧力媒体シリンダにはプラント制御ループに組み込まれた制御ブロックが割り当てられていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のリールファーネス。
13. 金属ストリップ、好ましくはスチールストリップの可逆熱間圧延において、実質的に前記リールファーネスの前記内部空間に配置されている、請求項１から１２のいずれか一項に記載のストリップ巻取り装置を有するリールファーネスの使用。

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