JP5380438B2 - 冷却装置を備える圧延機および圧延プロセス - Google Patents

Description

本発明は、鋼板などの金属製品の熱間圧延に使用することができる冷却装置付きの圧延機に関するが、そのような用途および製品には限られない。

そのような熱間圧延は、金属製品を加熱し、回転している作業ロール対の間に通し、上側および下側の作業ロールによって加えられる圧力のもとで、高温の金属製品の厚さを小さくすることからなる。

作業ロールは、高温の金属製品との接触だけでなく、それらの圧延作用によっても加熱され、最大限に一様な方法で連続的に冷却されることが必要である。複数の穴が開けられた箱で構成される冷却装置を、冷却用の加圧された流体を圧延の最中に作業ロールへと噴射するために使用することができる。

ロールの冷却に使用される冷却用の流体が圧延中の金属製品に接触することがないように、機械式のスクレーパが使用されている。機械式のスクレーパは、ロールに接触して、冷却用の流体の流れを機械的に阻止する装置である。このスクレーパが、ロール冷却装置から来る冷却用の流体の通路を閉じ、流体が金属製品に接すると製品にとって有害になりかねないが、そのようなことがないようにする。

そのような機械式のスクレーパは、大いなる熱的および機械的制約にさらされ、きわめて頻繁に交換しなければならず、圧延工程の生産の中断を余儀なくさせる。

したがって、本発明の目的は、改善された冷却装置を備える圧延機であって、上述の欠点がなく、生産を中断させることなくこの冷却装置の寿命の改善を可能にする圧延機を利用可能にすることにある。

これに従い、本発明の第１の目的は、少なくとも１対の作業ロールと、上記作業ロールの少なくとも一方へと複数の加圧された冷却ジェットを噴射する少なくとも１つの冷却装置と、を備える金属製品用の圧延機であって、上記冷却装置が、上記冷却ジェットと圧延される金属製品との間に少なくとも１つのスクレーパジェットをさらに噴射し、上記スクレーパジェットが、上記作業ロールの表面への垂線に向って凹角を取る所望の流れの方向に向けられている圧延機である。

さらに、本発明による圧延機は：
−冷却ジェットが、上記作業ロールの表面に対して垂直であり、
−冷却ジェットが、水平方向の列に配置され、隣り合う各々の列が、サイコロの５の目のような配置を形成するように、横方向にずらされており、
−上記冷却ジェットの出口が、曲率半径が上記作業ロールの半径よりも大きい湾曲した表面に沿って配置されており、
−冷却装置が、上記冷却ジェットおよびスクレーパジェットを上記作業ロールへと噴射する複数のノズルを備え、
−冷却装置が、加圧された冷却用流体が供給される箱で構成されており、この箱の外表面のうちの１つに、湾曲板に配置された上記冷却およびスクレーパノズルが設けられており、
−冷却装置が、水枕を形成するための横ガイドを含む水枕冷却装置であり、
−冷却される作業ロールが、下側の作業ロールおよび／または上側の作業ロールであってもよく、
−圧延機が少なくとも２つの圧延スタンドを備えていて、上記冷却装置が、例えば最初および／または２番目の圧延スタンドに組み込まれている、などといった他のいくつかの特徴を、単独または組み合わせにて備えることができる。

本発明の第２の目的は、上述のとおりの冷却装置である。

本発明の第３の目的は、本発明による圧延機または冷却装置を使用して金属製品を圧延するプロセスであって、冷却およびスクレーパジェットの上記圧力が、４ｂａｒよりも低く、好ましくは３ｂａｒよりも低いプロセスに関する。

さらに、本発明によるプロセスは：
−冷却用流体が、水で構成され、
−金属製品が、鋼板であり、
−圧延機が、熱間圧延機である、などといった他のいくつかの実施形態を、単独または組み合わせにて備えることができる。

本発明の他の特徴および利点が、以下の図を参照しつつあくまでも例として提示される以下の詳細な説明によって、明らかになる。

本発明による冷却装置の断面図を表わしている。 動作中の図１の冷却装置の写真を示している。

図１に見ることができるとおり、本発明による冷却装置１は、供給パイプ３を介して冷却用流体の容器およびポンプ（図示せず）へと接続された箱２で構成されている。上記冷却用流体は、例えば、水、または界面活性剤で安定化され、あるいは安定化されていない水と油の乳濁液であってもよい。

箱２は、流体供給パイプ３の反対側に、冷却用流体のジェットを形成して、箱２からロールの表面に向かって案内する複数の内部ノズル５を備える１対の湾曲板４を備える。図２においてよりよく見ることができるとおり、これらのノズル５は、好ましくは、作業ロールの表面を一様な方法で冷却するために、作業ロールの表面に垂直な向きを有している。

これらの冷却ノズル５の上方に、スクレーパノズル６が設けられており、スクレーパノズル６へと加圧された冷却用流体を供給する箱２の内部へと接続されている。これらのスクレーパノズル６の向きは、冷却ノズル５の向きと異なっており、作業ロールへの垂線に向かって約４５°の凹角を呈している。

冷却の動作圧力は、好ましくは４ｂａｒ未満であり、最も好ましくは３ｂａｒ未満である。これらの圧力は、良好な冷却作用に達するために充分であることが証明されており、作業ロールの表面での冷却用流体の跳ね返りを抑えるうえで役に立つ。

冷却ノズル５およびスクレーパノズル６は、さまざまな断面形状および／またはサイズを有することができる。好ましくは、平行な列にて配置され、サイコロの５の目のような配置を生じるように、各列が隣の列から横方向にずらされている。それらを、地面と平行に冷却装置の全体または一部について延び、平たいジェットを生成する横長のスリットによって置き換えることも可能である。

図２によりよく見ることができるとおり、スクレーパノズル６は、冷却用流体の流束を、ロールＲの接線方向に所望の流れの方向にて地面に向かって案内する。圧延対象の金属製品への冷却用流体の噴射を防止する一種の水カーテンが生成される。

スクレーパ機能が上側の作業ロールへと適用される場合には、当然ながら、スクレーパノズルは、冷却用流体の流束を上方に向かって案内すると考えられる。

図２に見ることができるとおり、湾曲板４は、作業ロールの半径よりも大きい曲率半径を有しており、このことが好都合である。スクレーパノズル６の出口と作業ロールＲの表面との間の間隔が、装置の冷却効率を下げることがないよう、スクレーパジェットと隣接する冷却ジェットとの間にいかなる直接の相互作用もないように決定される。また、スクレーパジェットの出口の位置が作業ロールＲの表面に近すぎないことが、スクレーパジェットそのものの衝突に起因する金属製品への冷却用流体の噴射を避けるために重要である。例として、７４５ｍｍという作業ロールの直径においては、２０ｍｍ未満の間隔が適切であることがわかっている。

図１に示した設計を、当然ながら、実行すべき特定の実例に応じて変更することが可能である。すなわち、外側の湾曲板４を省略し、外へと突き出すノズルを備える内側の板４のみを残すことができる。

湾曲板４および内部ノズル５を、内部ノズル５と同じ役割を果たす複数の貫通穴が開けられた重厚な板で置き換えることも可能である。

スクレーパ作用の効率を改善するために、ノズル６または穴の密度を、冷却ノズル５と比べて高くすることができる。また、必要であればいつでも、スクレーパ効率を改善するために、スクレーパジェットを２列以上、冷却装置の上部に配置して有することも当然ながら可能である。

本発明によるスクレーパ機能を取り入れてなる冷却装置を、いくつかの種類の冷却プロセスを実現するために使用することができる。それらのプロセスの中でも、噴射された水を保持する横板を使用することによって冷却装置の外表面とロールとの間に水クッションが形成される水枕冷却プロセスを実行するために、好都合に使用することが有利である。

しかしながら、例えば高乱流ロール冷却などといった他のプロセスも、このようなスクレーパ機能に適している。

この冷却装置は、効率的な冷却を必要とする任意の圧延スタンドに設置することができるが、好ましくは処理条件が最も困難である最初の圧延および／または２番目の圧延段に設置される。

下側の作業ロールにおける実施を説明したが、上側の作業ロールにおいて実施することも、同時に下側および上側の両方の作業ロールにおいて実施することも可能である。

本発明による圧延機によって処理することができる金属製品は、さまざまな種類である。炭素鋼またはステンレス鋼などの鋼製品を、合金鉄またはアルミニウム製品とともに挙げることができる。

Claims (12)

1. 少なくとも１対の作業ロールと、少なくとも１つの冷却装置（２）とを備え、前記冷却装置が複数のノズル（５、６）を備え、該複数のノズルを通して、前記作業ロールの少なくとも一方（Ｒ）へと複数の加圧された冷却流体ジェットが噴射される金属製品用の圧延機（１）であって、
   前記複数のノズル（５、６）が、前記冷却流体ジェットと圧延される金属製品との間に少なくとも１つのスクレーパ流体ジェットをさらに噴射し、前記スクレーパ流体ジェットが、前記作業ロール（Ｒ）の表面への垂線に向って凹角を取る所望の流れの方向に向けられており、且つ冷却流体の流れを作業ロールに対して接線方向に案内する、圧延機（１）。
2. 前記冷却流体ジェットが、前記作業ロール（Ｒ）の表面に対して垂直である、請求項１に記載の圧延機（１）。
3. 前記冷却流体ジェットが、水平方向の列に配置され、隣り合う各々の列が、横方向に互いにずらされている、請求項１または２に記載の圧延機（１）。
4. 前記冷却流体ジェットの出口が、曲率半径が前記作業ロールの半径よりも大きい湾曲した表面に沿って配置されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の圧延機（１）。
5. 前記冷却装置（２）が、加圧された冷却用流体が供給される箱で構成されており、箱の外表面のうちの１つに、湾曲板（４）に配置された前記冷却およびスクレーパノズル（５、６）が設けられている、請求項１から４のいずれか一項に記載の圧延機（１）。
6. 前記冷却装置（２）が、噴射された冷却用流体を保持するための横板を含み、該冷却装置の外表面面と作業ロールとの間に冷却用流体のクッションが形成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の圧延機（１）。
7. 前記作業ロール（Ｒ）が、下側の作業ロールである、請求項１から６のいずれか一項に記載の圧延機（１）。
8. 前記作業ロールが、上側の作業ロールである、請求項１から６のいずれか一項に記載の圧延機（１）。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の圧延機（１）を使用して金属製品を圧延するプロセスであって、
   冷却およびスクレーパ流体ジェットの前記圧力が、４ｋｇ／ｃｍ ^２ よりも低いプロセス。
10. 前記冷却用流体が、水で構成されている、請求項９に記載のプロセス。
11. 前記金属製品が、鋼板である、請求項９または１０に記載のプロセス。
12. 前記圧延機が、熱間圧延機である、請求項９から１１のいずれか一項に記載のプロセス。

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