JP5554335B2 - 熱間圧延機内で金属ストランドの粗ストリップまたはストリップを冷却するための方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、粗ストリップまたはストリップに冷却剤が吹き付けられる、ワークロールを備える熱間圧延機内で金属ストランドの粗ストリップまたはストリップを冷却するための方法および装置に関する。

熱間圧延機において、粗圧延ラインおよび仕上圧延ラインの領域内の複数の冷却機構が知られている、または定義されている。例えば、以下のようなものがある。
−粗ストリップ冷却（粗圧延スタンドと第１の仕上圧延スタンドとの間に配置）
−スタンド間冷却（２つの仕上圧延スタンドの間に配置される）
−ストリップ下面冷却（側部ガイドの前またはループリフタの後ろに位置決めされる）
−ロール間隙冷却（ロール間隙の直前でのストリップの両側または片側の冷却）

種々の冷却装置によって、表面温度制御、スケール成長、機械的性質、生産量等が影響を受ける。冷却作用は、ストリップ幅にわたって一様に行われる。通常、仕上圧延ライン全体を通じて、粗ストリップの温度およびストリップの温度は、ストリップエッジ領域の方が低くなっている。前記冷却機構により、この効果はさらに強められる。本発明で示される方法および装置を使用することにより、この欠点が回避され、さらに温度均等性も改善される。ロール間隙冷却の模範的な例で、新規の冷却法または冷却機構を詳細に説明する。

この種の機構は、特許文献１から知られている。これは、特に１つまたは複数のロールスタンドの供給側で粗ストリップまたはストリップが冷却される、１つまたは複数のパスにより金属ストリップを熱間圧延するための方法に関するものである。

この既知の方法は、ストリップ表面が過冷却され、それによりワークロール内への熱流が小さくなるように、供給側の、金属ストリップの全幅にわたってロール間隙の前のできるだけ近くに延在する領域において、金属ストリップおよびワークロールの外周に冷却液を吹き付けることを特徴とする。

この措置の根底にある認識は、２つのロールによって形成されたロール間隙に進入する直前にスチールストリップのストリップ表面を冷却することにより、圧延機の熱間ストリップラインの前方のスタンドのロール表面の寿命がかなり延びるということにある。この措置により、ワークロールの「剥皮」、すなわちワークロールの外周表面の酸化物層の剥離、が、十分に回避されるか、本質的に除去される。これは、ストリップ表面の品質にも間接的にプラスに作用する。

通常、圧延すべき金属ストリップの粗ストリップおよびストリップの温度は、粗ストリップまたはストリップの中心よりもストリップエッジ領域の方が低い。図１に、金属ストリップの温度が、熱間圧延機のロールスタンドを通過する金属ストリップの幅の関数として示されている。この場合、グラフの左端に金属ストリップのストリップ中心が示されている。曲線１は、金属ストリップがロールスタンドに進入する前の温度の変化を示す。曲線２は、ロールスタンドから出た後の温度変化を示す。どちらの曲線においても、金属ストリップのエッジ領域で強い温度降下が見られる。金属ストリップの温度が、すなわち粗ストリップの温度も、中心よりもエッジ領域の方が低いことにより、異なった局所的な負荷が金属ストリップに生じ、この負荷が、ワークロールにも金属ストリップ自体にもマイナスに作用する。ワークロールの当該の領域は、場合によってはより強く摩耗し、それによりプロフィル異常および／またはストリップ平坦度の問題が生じる。ストリップエッジの温度が低いと、ストリップのエッジの冶金学的特性にマイナスに作用することもある。

従来技術から知られているロール間隙の前でストリップを冷却するための方法の使用は、エッジに向かってストリップの温度差を広げ、これによりマイナスの効果を広げることがある。

同様の効果が、冒頭に挙げた他の冷却機構でも生じる。

特許文献２は、熱間圧延装置内でスチールストリップを加工するための装置と、スチールストリップにおけるスケール成長を最小化し、仕上圧延ライン内のワークロールの磨耗を低減するための方法とを開示する。スケール成長またはスチールストリップの酸化を低減するため、スチールストリップは、仕上圧延ライン内の選択された箇所で冷却剤を吹き付けられ、ストリップの表面温度は、スケール成長または酸化が最小化される温度範囲内にあるように、制御またはコントロールされる。これにより、ワークロールの磨耗が自動的に最小化される。

特許文献３は、熱間圧延後及び冷間圧延後のスチールプレートへの冷却剤の塗布を制御またはコントロールするためのシステムを開示する。このため、冷却プロセスの開始前に、スチールストリップまたはスチールプレートの幅方向の温度分布が統一され、次に、スチールプレートが、冷却コントロールにより幅にわたり等しい冷却率で冷却される。

特許文献４は、熱間圧延直後にスチールシートを冷却するための装置を開示する。スチールシートの側縁部の領域には、遮蔽要素が配置され、これら遮蔽要素は、移動機構によって、ローラテーブル上に位置するスチールシートの幅方向に互いに近づくおよび互いに離れるように移動可能である。

特許文献５は、遮蔽機構が、スチールストリップの向かい合う縁部のところに設けられ、この遮蔽機構が、スチールストリップの縁部に冷却剤が当たるのを防止する、仕上げ圧延されたスチールストリップの温度を制御またはコントロールするための方法を開示する。遮蔽機構は、互いに近づくまたは互いに離れるように移動させ、こうしてスチールストリップの幅に適合するように調整することができる。加えて、このやり方では、冷却材を吹き付けるべき領域が、スチールストリップの中心に限定されている。

独国特許第４１３４５９９号明細書 米国特許第５２３５８４０号明細書 欧州特許出願公開第１６３４６５７号明細書 独国特許第３２２０８６６号明細書 特開昭５９−０７８７１０号公報

従来技術から出発して、本発明の根底にある課題は、粗ストリップまたはストリップに冷却材を塗布するための選択的な方法と選択的な冷却装置を有する圧延機とを提供することにある。

この課題は、請求項１に記載の方法によって解決される。

本発明による能動的なロール間隙冷却により、図１の曲線３による均一で一様な断面プロフィルにわたる温度変化が生じ、したがってストリップ特性およびロール摩耗が改善される。

本発明の有利な発展形は、従属請求項に記載されている。

特に、冷却剤が、粗ストリップまたはストリップのストリップエッジの領域で転向され、これによりストリップエッジの領域では粗ストリップまたはストリップに当たらない方法が使用される。好ましくは、冷却剤は、ストリップエッジの領域で、粗ストリップまたはストリップの外の領域に転向される。ただし、原理的には冷却剤をストリップ中心に転向することも可能である。特に、本発明による措置が、２つのワークロールによって形成された進入間隙の前に配置された粗ストリップまたはストリップのためのそれぞれ１つの側部ガイドのロール側の端部及び反対側の端部に講じられる。

更に、本発明の前記課題は、請求項２のよる熱間圧延機によって解決される。

特に、側部ガイドは、それぞれ２つのワークロールによって形成された進入間隙の前にそれぞれ配置されている。この場合、ストリップエッジを遮蔽するための手段は、特に個別の構成要素として、側部ガイドにそれぞれ固定されている。有利には、これらの手段は、側部ガイドと共に、粗ストリップまたはストリップの進路方向に対して横方向に変位可能である。さらに、有利には、遮蔽手段は、冷却剤を粗ストリップまたはストリップの外に転向するために使用される。

同様に、遮蔽手段は、ループリフタ（ルーパ）の後の領域で、粗ストリップまたはストリップの下面に配置することもできる。

以下、本発明を実施例で詳細に説明する。

ストリップの温度変化のグラフである。 ２つの冷却バーの間の領域でロールスタンドを通過する金属ストリップの、進行方向に対して横方向での断面図であって、側部ガイドと、２つのワークロールの進入間隙の前で金属ストリップのエッジ領域を冷却剤から遮蔽するための金属ストリップの側部領域にある機構とを共に示す断面図である。 図２ａの線ＩＩ−ＩＩによる金属ストリップと、進入側部ガイドの前に配置された冷却剤を遮蔽するための遮蔽装置の平面図である。 図２ａの線ＩＩＩ−ＩＩＩによる金属ストリップおよび側部ガイドの側面図と、側部ガイドの前に取り付けられた遮蔽装置の断面図である。

複数のロールスタンドを備える圧延機内で、圧延すべき金属ストランドの粗ストリップおよびストリップ４（図２ａ、図３）は、それぞれ２つのワークロール６、７の間のロール間隙５を通過する。ワークロール６、７の前の領域で、ストリップ４のエッジのところに、側部ガイド８、９が設けられ、これら側部ガイド８、９は、ほぼＵ字形の形成され、ストリップ４のエッジ領域の上面および下面を把持する。

ストリップ４の上面および下面に、冷却バー１０、１１として冷却装置が設けられており、そのノズル１２から、ストリップ４を冷却するために、冷却剤、特に水、が、ストリップ４の表面に圧力下で吹き付けられる。この場合、ノズル１２は、ストリップ４の表面上に冷却剤の作用領域１３を生成する。本発明によれば、ストリップ４のエッジ領域内にあるノズル１２’から冷却媒体がストリップ４のエッジ領域に直接噴射されるのを防止する遮蔽装置１４、１５が存在する。遮蔽装置１４、１５は、それぞれ好ましくは一領域内で、冷却剤噴流をストリップ４の横の外の領域に転向する。

したがって、特に上側の遮蔽装置１４は、ストリップ４の両側に、ストリップ４の外側に対して下に傾斜したプレート１６および１７を有する。ストリップ４の下面では、冷却剤が既に重力に基づいて下に転向されるので、遮蔽装置１５のプレート１８、１９は、ストリップ４によって形成される平面に関して平坦に延在していてもよい。

特に、遮蔽装置１４、１５または１６、１８は、個別の構成部品としてガイド８、９に固定されるか、遮蔽装置１４、１５または１６、１８は、ガイド８、９の固定の構成要素である。ガイド８、９が、圧延すべきストリップ４の幅に応じて、ストリップ４の進行方向に対して横方向で両方向矢印Ａ、Ｂの方向に移動可能である場合、遮蔽装置１４、１５または１６、１８も相応に共に移動される。また、遮蔽される冷却剤噴流の当たる領域を調整するために、プレート１８、１９を傾斜可能にするか、斜めにすることも可能である。

ワークロール６、７の間のロール間隙５の前の領域に遮蔽装置１４、１５または１６、１８を配置することに加えて、側部ガイド８、９の前にも、ストリップ４の下面に遮蔽装置２０を配置することができ、これは図２ｂ、図３に付加的に示されている。遮蔽装置２０は、原理的に、遮蔽装置１４、１５または１６、１８と同様に構成されており、これらと同様に、冷却バー２３のノズル２２から流出する冷却剤を転向するためのプレート２１を有する。

冷却剤が個々のノズルから流出するか、ストリップ４の幅にわたって延在する矩形のノズル開口を備えるカーテンの形態でストリップ４に噴射されるかに関わらず本発明が使用可能であることが分かる。冷却剤としては、水以外に、液体窒素や水と空気の混合物など別の媒体を使用することもできる。

図面に基づいて説明したストリップ４のエッジを遮蔽するための機構は、仕上圧延ライン内の種々の位置で使用することができ、特に、粗ストリップ冷却またはスタンド間冷却においても使用することができる。その場合には、遮蔽要素を移動させるためおよびストリップ幅に適合させるための別個の調節メカニズムを使用することができる。

４ 粗ストリップ又はストリップ
５ ロール間隙
６、７ ワークロール
８，９ 側部ガイド
１２ ノズル
１３ 作用領域
１４、１５ 遮蔽装置
１６、１７ プレート
１８、１９ プレート
２０ 遮蔽装置
２１ プレート
２２ ノズル
２３ 冷却バー

Claims (9)

1. 粗ストリップまたはストリップ（４）に冷却剤が吹き付けられ、前記粗ストリップまたはストリップ（４）が、ストリップエッジの領域で冷却剤の作用から遮蔽され、前記ストリップエッジの領域内の冷却剤が転向される、ワークロール（６、７）を備える熱間圧延機内で金属ストランドの粗ストリップまたはストリップ（４）を冷却するための方法において、
   前記粗ストリップまたはストリップ（４）のストリップエッジを冷却剤の作用から遮蔽するための手段（１４、１５；２０）が、２つのワークロール（６、７）によって形成された進入間隙（５）の前に配置された前記粗ストリップまたはストリップ（４）のためのそれぞれ１つの側部ガイド（８、９）のロール側の端部及び反対側の端部にそれぞれ配置され、前記手段（１４、１５；２０）によって、前記ストリップエッジの領域内の冷却剤が、粗ストリップまたはストリップ（４）の外の領域に転向されることを特徴とする方法。
2. ワークロール（６、７）によって金属ストランドの粗ストリップまたはストリップ（４）を圧延するための粗圧延ラインおよび仕上圧延ラインと、前記粗ストリップまたはストリップ（４）に冷却剤を塗布するための冷却装置（１０、１１）とを備え、前記粗ストリップまたはストリップ（４）のストリップエッジを冷却剤の作用から遮蔽するための手段（１４、１５；２０）が設けられている、熱間圧延機において、
   前記手段（１４、１５；２０）が、２つのワークロール（６、７）によって形成された進入間隙（５）の前に配置された前記粗ストリップまたはストリップ（４）のためのそれぞれ１つの側部ガイド（８、９）のロール側の端部及び反対側の端部にそれぞれ配置されていること、前記手段（１４、１５；２０）が、前記ストリップエッジの領域内の冷却剤を前記粗ストリップまたはストリップ（４）の外の領域に転向することを特徴とする熱間圧延機。
3. 前記手段（１４、１５；２０）が、個別の構成要素として、側部ガイド（８、９）にそれぞれ固定されていることを特徴とする請求項２に記載の熱間圧延機。
4. 前記手段（１４、１５；２０）が、前記側部ガイド（８、９）と共に、前記粗ストリップまたはストリップ（４）の進路方向に対して横方向に変位可能であることを特徴とする請求項２または３に記載の熱間圧延機。
5. 前記手段（２０）が、ループリフタの後の領域で、前記粗ストリップまたはストリップ（４）の下面に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の熱間圧延機。
   
6. スタンド間冷却の領域に、前記ストリップエッジを遮蔽するための手段が設けられていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の熱間圧延機。
7. 前記ストリップエッジを遮蔽するための手段が、冷却機構内で粗圧延スタンドと第１の仕上圧延スタンドとの間の領域に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の熱間圧延機。
8. 前記遮蔽手段が、専用の幅調節機構を備えていることを特徴とする請求項６または７に記載の熱間圧延機。
9. 前記遮蔽幅が、粗ストリップ冷却、スタンド間冷却及びロール間隙冷却をするための機構のために異なるように調整可能であることを特徴とする請求項８に記載の熱間圧延機。

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