JP5387111B2

JP5387111B2 - 形鋼の潤滑圧延方法および潤滑装置

Info

Publication number: JP5387111B2
Application number: JP2009100487A
Authority: JP
Inventors: 俊輔野田; 哲弘氏本
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2009-04-17
Filing date: 2009-04-17
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2029-04-17
Also published as: JP2010247196A

Description

本発明は、ユニバーサル圧延機によりＨ型鋼やＩ形鋼等のフランジを有する形鋼を圧延する際の形鋼の潤滑圧延方法および潤滑装置に関するものである。

Ｈ形鋼やＩ形鋼などのフランジを有する形鋼は、図１（Ａ）に示すように、上下の水平ロール２、２および左右の竪ロール３、３の軸心が同一鉛直面上にあるユニバーサル圧延機１を用いて圧延成形される。このとき、水平ロール２が被圧延材である鋼材４に接する面のうち、フランジ５の先端が接するフランジ先端部ａと、ウェブ６付近のコーナー部ｂとでは、図１（Ｂ）に示すように、水平ロールのロール径が異なるために周速差が生じる。すなわち、コーナー部ｂは周速ｖｂであり、フランジ先端部ａは周速ｖａとなる。そのため、周速が小さいフランジ先端部ａでは滑りが発生し、滑りが大きくなると、水平ロール２とフランジ５との間の摩擦による摩耗が大きくなる。そのため、水平ロール２に局部的に大きな摩耗が生じる。水平ロール２は、次回の圧延までに研削されるが、その際の研削量は局部摩擦量に律束される。また、滑りが大きくなると、鋼材４の一部がはぎ取られて水平ロール２に付着する鋼材焼き付きが発生し、製品に疵が生じる。

そのため、特に摩耗が激しいフランジ先端部ａの４個所に潤滑油を噴射し、残りの領域を無潤滑として固着状態に保つことにより、製品寸法を維持しつつ水平ロール２の局部摩耗を低減させる潤滑圧延方法が、例えば本出願人による特許文献１、２に開示されている。

さらに、水平ロール２の回転や冷却水による潤滑剤の垂れ落ちを防ぎ、潤滑剤が所望する位置に確実に塗布されるように、転写ローラにより水平ロール２に潤滑剤を塗布する方法が、例えば本出願人による特許文献３、４に開示されている。

また、例えば特許文献５には、仕上げユニバーサル圧延機において、ウェブ中心の偏りを矯正するために、フランジと接する個所に、熱間圧延油を噴射濃度を調整して噴射する圧延装置が開示されている。

特許第２５１５４６２号公報特開平６−３４４０１１号公報特開平６−２２６３２３号公報特開平６−３２０２０６号公報特開２００７−１７５７１５号公報

ところが、被圧延材である鋼材４の先端がユニバーサル圧延機に到達した後、水平ロール２に十分に噛み込まれるまでの間は、鋼材４が不安定であり、このときに水平ロール２に潤滑剤が付着していると、潤滑作用によりフランジ５の内側に働く力が減少してフランジ幅が延びてしまい、圧延される形鋼の寸法精度が低下する。また、鋼材４の尾端が水平ロール２から蹴り出される直前も、鋼材４が不安定になり、同様の問題が起こる。

すなわち、上記特許文献１〜４においては、常に水平ロール２に潤滑剤を付着させているため、被圧延材の長手方向先端部および尾端部において被圧延材が十分に水平ロールに噛み込まれていないときには、フランジ寸法が不安定になったりウェブ偏りが生じたりする。さらに、潤滑剤の供給が、それぞれのフランジ先端ごとに個別に制御されていないので、潤滑剤の供給量が均等でない場合があり、均等に圧延されずに寸法が不安定になることがある。

また、特許文献５においても、被圧延材の噛み込み時から蹴り出し時まで、連続して圧延油が噴射されている。しかも、特許文献５では、水平ロール側面のフランジと接する部分全体に圧延油が噴射されるため、さらにフランジに働く力が減少し、フランジ寸法が不安定になる。

本発明の目的は、フランジを有する形鋼の寸法精度を損なうことなく、且つ、水平ロールの局部摩耗や製品の焼き付き疵を低減させるユニバーサル圧延機の潤滑圧延方法および潤滑装置を提供することにある。

上記問題を解決するため、本発明は、フランジを有する形鋼をユニバーサル圧延する際に、ユニバーサル圧延機の水平ロール側面の、前記フランジの先端部と接する位置に潤滑剤を噴射する潤滑圧延方法であって、前記潤滑剤の噴射は、被圧延材の先端が前記水平ロールに噛み込まれ、前記水平ロールが１回転した後、あるいは前記被圧延材が５ｍ搬送された後に開始され、前記被圧延材の尾端が前記水平ロールを通過する２０ｍ〜５０ｍ手前で停止され、前記潤滑剤を噴射する位置ごとに、それぞれ個別に異なるポンプに連結された複数のノズルにより、個別に流量を調整して噴射することを特徴とする形鋼の潤滑圧延方法を提供する。被圧延材が水平ロールに十分に噛み込まれず不安定な先端および尾端の通過時には、潤滑剤を噴射しないことにより、フランジに働く力を減少させず、形鋼の寸法安定性を向上させることができる。

前記潤滑剤を噴射する位置ごとに、個別に流量を調整して噴射することにより、各位置に、所望する分量の潤滑剤を均等に供給することができるため、寸法安定性がさらに向上するとともに、潤滑剤の無駄がなくなる。

前記潤滑剤はグリースであることが好ましい。高粘度のグリースを用いることにより、水平ロールの回転や冷却水による潤滑剤の垂れ落ちが防止され、所望する位置に、所望する量の潤滑剤が正確に供給される。

また、本発明によれば、上下の水平ロールおよび左右の竪ロールを備え、フランジを有する形鋼を圧延するユニバーサル圧延機の潤滑装置であって、前記水平ロール側面の、前記フランジのそれぞれの先端と接する位置ごとに、それぞれ個別に異なるポンプに連結された複数のノズルを備えた潤滑剤の噴射装置が設けられ、前記噴射装置から潤滑剤が噴射される時間を制御するとともに前記潤滑剤の流量を前記噴射装置ごとに個別に制御する制御装置を有し、前記制御装置により、前記潤滑剤の噴射は、被圧延材の先端が前記水平ロールに噛み込まれ、前記水平ロールが１回転した後、あるいは前記被圧延材が５ｍ搬送された後に開始され、前記被圧延材の尾端が前記水平ロールを通過する２０ｍ〜５０ｍ手前で停止されることを特徴とする潤滑装置が提供される。

本発明によれば、フランジを有する形鋼の寸法精度を低下させることなく、ユニバーサル圧延機の水平ロールの局部摩耗を低減させることができる。

本発明にかかるユニバーサル圧延機による圧延状況の説明図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は水平ロールの側面図である。図１の水平ロールの潤滑剤噴射位置を示す説明図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。本発明にかかる噴射装置の構成を示すブロック図である。比較例における鋼材の先端からの距離と圧延されたフランジ幅との関係を示すグラフである。実施例における鋼材の先端からの距離と圧延されたフランジ幅との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。

図２は、本発明にかかるユニバーサル圧延機１（図１）の水平ロール２において、潤滑剤が噴射される範囲を示す。すなわち、鋼材４（Ｈ形鋼）の４個所のフランジ先端と接する範囲ａ１、ａ２、ａ３、ａ４が、水平ロール２の局部摩擦が起こりやすく、潤滑剤が噴射される範囲である。なお、ａ１〜ａ４の詳細な範囲は、例えば前記特許文献１〜４に開示されているように、フランジ先端側の約半分、あるいはフランジ先端側の１／５〜１／２程度としてもよい。このように、本発明では、水平ロール２の局部摩耗が起こりやすい領域のみに潤滑剤を噴射し、それ以外の領域には潤滑剤を供給せず、被圧延材との固着状態を保って、安定した圧延を行えるようにする。

図３は、本発明の潤滑装置１０を示す概略構成図である。ユニバーサル圧延機の水平ロール２の、潤滑剤が噴射される各範囲ａ１〜ａ４に向けて、それぞれノズル１１、１２、１３、１４が設けられる。各ノズル１１、１２、１３、１４は、それぞれ個別に三方弁２１、２２、２３、２４およびポンプ３１、３２、３３、３４に連結されている。ポンプ３１〜３４は、正確な流量制限ができる例えばピストンポンプが用いられる。三方弁２１〜２４には、潤滑剤を噴射するためのエアを供給するエア源４５が接続される。また、各三方弁２１〜２４からの戻り配管２５が、ポンプ３１〜３４を備えた潤滑剤タンク３５に連結されている。

容器に収容された潤滑剤４１は、吸い上げポンプ４２を介して各ポンプ３１〜３４へ供給される。制御装置４３は、各ポンプ３１〜３４が作動する時間および潤滑剤の噴射量を制御する。制御装置４３、吸い上げポンプ４２、ポンプ３１〜３４からなる潤滑剤供給部４４は、電源４６により稼働する。さらに、例えばタッチパネル等により、手動で制御装置４３を操作可能な遠隔操作装置４７が設けられている。

制御装置４３は、被圧延材の位置や長さ、水平ロール２の回転速度等から、被圧延材の先端が水平ロールに到達した後、十分に安定して水平ロールに噛み込まれるまでの時間、例えば水平ロールが１回転する時間、あるいは、例えば被圧延材が５ｍ搬送される時間を計測し、その時間経過後に潤滑剤の噴射を開始するように、各ポンプを制御する。

さらに、被圧延材を水平ロール２に安定して偏り無く通板させるためには、水平ロール２の、それぞれのフランジ先端部と接する範囲ａ１〜ａ４に、均等に潤滑剤を噴射することが必要であり、噴射中は、制御装置４３により、あるいは遠隔操作装置４７を用いて手動で、各ノズル１１〜１４からの噴射量を調整する。

被圧延材の尾端側は、潤滑剤の噴射を停止してもしばらくの間は水平ロール２に潤滑剤が残っているので、被圧延材の蹴り出し直前よりも早めに潤滑剤の噴射を停止しても、すぐには局所摩耗等が起こりにくいと考えられる。したがって、例えば尾端から２０ｍ〜５０ｍ程度手前となる時刻で潤滑剤の噴射を停止する。停止のタイミングは、被圧延材の厚さ等に応じて設定され、制御装置４３で制御される。

潤滑剤は、水平ロールの回転やロール冷却水によって垂れ落ちることなく、所望する位置に正確に噴射できることが必要であり、本発明においては、高粘度の潤滑剤、好ましくはグリースが用いられる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、図３の潤滑圧延装置において、ポンプ３１〜３４を一つのポンプとし、三方弁２１〜２４で噴射量を調整してもよい。

水平ロールの側面に、潤滑剤としてグリースを塗布し、ロール冷却水をかけたところ、潤滑剤が垂れ落ちることはなかった。また、水平ロールの回転中にグリースを噴射したところ、所望する位置に正確に塗布された。したがって、本発明において、潤滑剤としてグリースの使用が有用であることが確認された。

潤滑剤としてグリースを使用して、図２に示す水平ロールの範囲ａ１〜ａ４に潤滑剤を噴射し、フランジ幅が４００ｍｍのＨ形鋼について、ユニバーサル圧延機における圧延を行って、フランジ幅を測定した。

従来方法の比較例として、鋼材がユニバーサル圧延機を通過する間、潤滑剤を噴射し続けてユニバーサル圧延を行い、鋼材の先端からの長手方向の距離ごとに、フランジ２個所についてフランジ幅寸法を測定した。結果は図４に示す通りであり、鋼材の先端部、殊に先端から約５ｍまでの間と、鋼材の尾端に向けて、殊に先端から約５０ｍ以降に、フランジ幅が増大した。

本発明例として、鋼材の先端から５ｍの位置から４０ｍの位置までの間のみ潤滑剤の噴射を行ったところ、図５に示すように、先端部および尾端部にフランジ幅の増大は起こらず、全体にフランジ幅の変動が少なく寸法が安定することが確認された。

本発明は、各種被圧延材をロール圧延する際に適用できる。

１ユニバーサル圧延機
２水平ロール
３竪ロール
４鋼材
５フランジ
６ウェブ
１０潤滑装置
１１、１２、１３、１４ノズル
２１、２２、２３、２４三方弁
３１、３２、３３、３４ポンプ
４１潤滑剤
４３制御装置
４５エア源
４６電源
４７遠隔操作装置

Claims

フランジを有する形鋼をユニバーサル圧延する際に、ユニバーサル圧延機の水平ロール側面の、前記フランジの先端部と接する位置に潤滑剤を噴射する潤滑圧延方法であって、
前記潤滑剤の噴射は、被圧延材の先端が前記水平ロールに噛み込まれ、前記水平ロールが１回転した後、あるいは前記被圧延材が５ｍ搬送された後に開始され、前記被圧延材の尾端が前記水平ロールを通過する２０ｍ〜５０ｍ手前で停止され、前記潤滑剤を噴射する位置ごとに、それぞれ個別に異なるポンプに連結された複数のノズルにより、個別に流量を調整して噴射することを特徴とする、形鋼の潤滑圧延方法。
前記潤滑剤はグリースであることを特徴とする、請求項１に記載の形鋼の潤滑圧延方法。
上下の水平ロールおよび左右の竪ロールを備え、フランジを有する形鋼を圧延するユニバーサル圧延機の潤滑装置であって、
前記水平ロール側面の、前記フランジのそれぞれの先端と接する位置ごとに、それぞれ個別に異なるポンプに連結された複数のノズルを備えた潤滑剤の噴射装置が設けられ、
前記噴射装置から潤滑剤が噴射される時間を制御するとともに前記潤滑剤の流量を前記噴射装置ごとに個別に制御する制御装置を有し、前記制御装置により、前記潤滑剤の噴射は、被圧延材の先端が前記水平ロールに噛み込まれ、前記水平ロールが１回転した後、あるいは前記被圧延材が５ｍ搬送された後に開始され、前記被圧延材の尾端が前記水平ロールを通過する２０ｍ〜５０ｍ手前で停止されることを特徴とする、潤滑装置。