JP5589152B1

JP5589152B1 - ロール圧下装置

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Publication number: JP5589152B1
Application number: JP2014114020A
Authority: JP
Inventors: 博文東
Original assignee: Nippon Steel Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Engineering Co Ltd
Priority date: 2014-06-02
Filing date: 2014-06-02
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2034-06-02
Also published as: CN105268742A; JP2015226929A

Abstract

【課題】上下方向のアクチュエータのみで、上下及び左右方向の圧下を行うことができるロール圧下装置を提供する。
【解決手段】上ロール１１、下ロール１２及び対向する一対の垂直ロール１３を備える丸鋳片用のロール圧下装置１０において、上ロール１１を軸支し、上ロール１１に下向きの力を付与するアクチュエータ１６、アクチュエータ１６が配設され、上方向移動可能に配置されている上フレーム１５、下ロール１２を軸支する下フレーム１４、及び上フレーム１５と下フレーム１４とを連結し、一対の垂直ロール１３をそれぞれ軸支する一対の連結機構１７をさらに備え、連結機構１７が上フレーム１５の上方向移動量に応じて垂直ロール１３を内方向に移動させる構造を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、上ロール、下ロール及び一対の垂直ロールを備え、これらの４つのロールで丸鋳片を圧下するロール圧下装置に関する。

連続鋳造法によって鋳片を製造する場合、鋳片内部における偏析やポロシティ（空孔）の発生等を低減させるために、連続鋳造中の鋳片への圧下が行われている。丸鋳片の圧下の場合は、４つのロールで丸鋳片を上下左右から同時に圧下する方法（特許文献１、特許文献２参照）や、各一対のロールを垂直及び水平に前後に配置して圧下する方法（特許文献３参照）がとられている。圧下の際の必要な圧下力は、鋼種、温度、位置等に依存する鋳片の凝固状態により変化し、また、鋳片のサイズによってロール位置（ロール間隔）を変える必要もある。そのため、上下方向及び左右方向それぞれの圧下力やロール位置を効率的に調整できることが求められ、上下方向のロール（水平ロール）及び左右方向のロール（垂直ロール）それぞれに対応するアクチュエータ（油圧シリンダ等）がフレームに設けられた圧下装置が提案されている。このような圧下装置においては、鋳造条件等に応じて上下方向及び左右方向それぞれのアクチュエータの調整や制御が必要となる。また、垂直ロールに対応して水平方向にアクチュエータを配置した場合、鋳片の熱の影響により、このアクチュエータは非常に厳しい環境に晒される。

特開平８−２０６８０４号公報特開平１０−５２７４４号公報特開平１０−３４２０１号公報

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、上下方向のアクチュエータのみで、上下及び左右方向の圧下を行うことができるロール圧下装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係るロール圧下装置は、上ロール、下ロール及び対向する一対の垂直ロールを備える丸鋳片用のロール圧下装置において、前記上ロールを軸支し、前記上ロールに下向きの力を付与するアクチュエータ、該アクチュエータが配設され、上方向移動可能に配置されている上フレーム、前記下ロールを軸支する下フレーム、及び前記上フレームと前記下フレームとを連結し、前記一対の垂直ロールをそれぞれ軸支する一対の連結機構をさらに備え、該連結機構が前記上フレームの上方向移動量に応じて前記垂直ロールを内方向に移動させる構造を有する。

本発明に係るロール圧下装置においては、ロールを軸支するフレームが上フレームと下フレームとに分離されており、アクチュエータを作動させて上ロールが丸鋳片を圧下すると、この反力により上フレームが上昇する。本発明に係るロール圧下装置には、この上フレームの上方向移動量（上昇量）に応じて垂直ロールを内方向に移動させる連結機構が備えられているため、これにより一対の垂直ロールが丸鋳片を左右から圧下することができる。つまり、上下方向のアクチュエータのみで、上下及び左右方向の圧下を行うことができる。なお、ロールを「軸支する」とは、ロールを回転可能に支持していることをいう。また、アクチュエータ等がロールを「軸支する」場合、アクチュエータ等がロールと直接接して軸支する場合のみならず、他の部材を介して間接的に軸支する場合も含まれる。「上方向移動可能に配置されている」状態には、何ら固定をせずに置かれている状態、水平面方向へは移動しないように置かれている状態、上方向の移動を調整するためにバネ等の弾性材を用いて置かれている状態などがある。

本発明に係るロール圧下装置において、前記上フレームは前記下フレームの上に載置されていることが好ましい。これにより、従来の装置又はフレームからの改良により、本発明に係るロール圧下装置を製造することが容易になる。また、連結機構の配置や構造をシンプルにすることや、上フレームを上昇させやすくすることなどができる。

本発明に係るロール圧下装置において、前記連結機構は、基端側が前記上フレームに回動可能に支持され、外向き下方に傾斜している上アーム、基端側が前記下フレームに回動可能に支持され、外向き上方に傾斜している下アーム、及び前記上アームの先端側及び前記下アームの先端側がそれぞれ回動可能に連結され、かつ前記垂直ロールが連結されている押込部材を備えることが好ましい。

本発明に係るロール圧下装置において、前記連結機構は、前記上フレームに内向き下方に傾斜した向きに設けられる溝状の上ガイド部材、前記下フレームに内向き上方に傾斜した向きに設けられる溝状の下ガイド部材、及び上側傾斜直線部と下側傾斜直線部とを有する横転Ｖ字形状の被ガイド部を有する押込部材を備え、前記上側傾斜直線部が前記上ガイド部材に、前記下側傾斜直線部が前記下ガイド部材にそれぞれ摺動可能に嵌設され、前記押込部材に前記垂直ロールが連結していることが好ましい。

本発明に係るロール圧下装置において、前記上フレームの上方向移動量を制御する第１弾性部材を備えることが好ましい。このような第１弾性部材を備えることにより、上下の圧下力と左右の圧下力とのバランス等を調整することができる。

本発明に係るロール圧下装置において、前記連結機構が、前記垂直ロールの圧下力を調整する第２弾性部材を有することが好ましい。この第２弾性部材によっても、上下の圧下力と左右の圧下力とのバランス等を調整することができる。

本発明に係るロール圧下装置によれば、上下方向のアクチュエータのみで、上下及び左右方向の圧下を行うことができる。

本発明の第１の実施の形態に係るロール圧下装置の模式的正面図である。同ロール圧下装置の模式的側面図である。同ロール圧下装置の連結機構等の平面図である。同ロール圧下装置の連結機構等の側面図である。同ロール圧下装置の連結機構等の一部切り欠き正面図である。図３のＡ−Ａ矢視端面図である。本発明の第２の実施の形態に係るロール圧下装置の連結機構等の平面図である。同ロール圧下装置の連結機構等の側面図である。同ロール圧下装置の連結機構等の正面図である。図７のＢ−Ｂ矢視端面図である。図７のＣ−Ｃ矢視断面図である。同ロール圧下装置の連結機構の説明図である。

続いて、添付した図面を参照しながら本発明を具体化した実施の形態について説明する。

（第１の実施の形態）
図１、図２に主に示すように、本発明の第１の実施の形態に係るロール圧下装置１０は、上ロール１１、下ロール１２、対向する一対の垂直ロール１３、下フレーム１４、上フレーム１５、アクチュエータの一例である油圧シリンダ１６、一対の連結機構１７を主に備えている。

上ロール１１と下ロール１２とは水平に対向配置され、上下方向（垂直方向）から丸鋳片Ｘを圧下する。一対の垂直ロール１３は、左右方向（水平方向）から丸鋳片Ｘを圧下する。上ロール１１、下ロール１２及び一対の垂直ロール１３により、丸鋳片Ｘを同一断面において四方から圧下するように配置されている。

下フレーム１４及び上フレーム１５は、基本的には、一般的なロール圧下装置のフレーム（スタンド）を上下に分割した構造である。下フレーム１４は、床（基礎）の上に配置され、固定されている。下フレーム１４は、金属製のフレーム構造体であり、方形の基台１８と、基台１８の四隅から鉛直上向きに設けられる４つの柱部材１９とを有している。下フレーム１４は、下ロール１２を軸支している。具体的には、下ロール１２は、基台１８上に軸受箱２０を介して回転可能に支持されている。

上フレーム１５は、金属製のフレーム構造体であり、方形の天井部２１と、天井部２１の四隅から鉛直下向きに設けられる４つの柱部材２２とを有している。上フレーム１５は、下フレーム１４の上に離間可能（上方向移動可能）に載置されている。すなわち、下フレーム１４の４つの柱部材１９の上面にそれぞれ対応する上フレーム１５の柱部材２２が載置されている。図５等に示すように、対応する下フレーム１４の柱部材１９の天面部２３と、上フレーム１５の柱部材２２の底面部２４とは、半ネジのボルト２５とナット２６とで所定距離ほど離間可能に連結されている。ボルト２５には、皿バネ４０（第１弾性部材の一例）が嵌めこまれており、後述するように、この皿バネ４０により上フレーム１５の上方向移動量（上昇量）が制御される。

油圧シリンダ１６は、上フレーム１５の天井部２１の上面に配設され、上ロール１１を間接的に軸支している。具体的には、油圧シリンダ１６の本体２７（シリンダチューブ等）が下向きに天井部２１上に載置されている。油圧シリンダ１６のロッド２８は、本体２７から天井部２１を貫通して、下方向に伸びている。ロッド２８の先端にはロール支持ブラケット２９が連結されている。ロール支持ブラケット２９は、軸受箱３０を介して、上ロール１１を支持している。すなわち、上ロール１１は、油圧シリンダ１６に、回転可能な状態で吊り下げられている。油圧シリンダ１６に押す力を作動させると、油圧シリンダ１６により上ロール１１に下向きの力が付与され、上ロール１１が丸鋳片Ｘを圧下する。なお、上ロール１１は、ユニバーサルジョイント３１及び減速機３２を介して電動機３３と連結している。電動機３３を作動させることで、上ロール１１が回転する。

各連結機構１７は、上フレーム１５と下フレーム１４とを連結し、それぞれ一方の垂直ロール１３を軸支している。連結機構１７は、上フレーム１５の上方向移動量に応じて垂直ロール１３を内方向（丸鋳片Ｘに近づく方向）に移動させる構造を有している。具体的に、各連結機構１７は、２つの上アーム３４、２つの下アーム３５及び１つの押込部材３６を有している。以下、適宜図３〜図６を参照しつつ連結機構１７の詳細な説明を行う。

上アーム３４は棒状部材である（図５参照）。上アーム３４の基端側は、上フレーム１５の柱部材２２の下端部外側に回動可能に支持（連結）されている。上アーム３４は、基端側から先端側にかけて、外向き（丸鋳片Ｘから遠ざかる向き）下方に傾斜している。

下アーム３５は棒状部材である（図５参照）。下アーム３５の基端側は、下フレーム１４の柱部材１９の上端部外側に回動可能に支持（連結）されている。下アーム３５は、基端側から先端側にかけて、外向き上方に傾斜している。なお、上アーム３４と下アーム３５とは同一サイズ、同一形状である。また、上アーム３４と下アーム３５とは、所定の水平面を基準に対称となるように傾斜して配設されている。

押込部材３６は、図３、図４等に示すように、一対の水平アーム３７及び両水平アーム３７を連結する水平バー３８を有している。水平アーム３７は、板状であり、上アーム３４と下アーム３５との間に、横向きに、水平に移動可能に配置されている（図５参照）。水平アーム３７の先端側（図５における左側）は、上フレーム１５の柱部材２２及び下フレーム１４の柱部材１９の外側に配置されている。この水平アーム３７の先端側に、上アーム３４の先端側及び下アーム３５の先端側がそれぞれ回動可能に接続されている。この結果、上アーム３４は外向きで下方に傾斜した状態となっており、下アーム３５は外向きで上方に傾斜した状態となっている。水平バー３８は、両水平アーム３７間を架け渡すように、水平に配置されている。水平バー３８の中間部分内側には、軸受体３９を介して垂直ロール１３が進退可能に連結されている。

ロール圧下装置１０は、以下のように作動する。油圧シリンダ１６を作動させることで、上ロール１１が丸鋳片Ｘを上方向から軽圧下（例えば、２０〜１００ｔ程度）する。このとき、上ロール１１並びにこれに連結する油圧シリンダ１６及び上フレーム１５には丸鋳片Ｘからの反力として上向きの力が生じる。上フレーム１５は上方向に移動可能に配置されている、すなわち固定されていないため、油圧シリンダ１６の所定の圧下力以上で、上フレーム１５は上昇する。この上フレーム１５の上昇に伴い上アーム３４の基端側が上昇する（図５参照）。これにより、上アーム３４が水平アーム３７を内側上向きに引き上げることになる。水平アーム３７（押込部材３６）がこのように内側に移動することで、これに連結する垂直ロール１３が内側に移動し、丸鋳片Ｘを左右から圧下することができる。なお、例えば、上フレーム１５（柱部材２２）が５ｍｍ上昇した場合、垂直ロール１３は１〜５ｍｍ程度内方向に移動する構造とすることができる。

ここで、ロール圧下装置１０は、丸鋳片Ｘの外側部分は凝固しているが、中心部分が未凝固な状態となる位置に配置されており、上述のように４つのロール（上ロール１１、下ロール１２及び一対の垂直ロール１３）により四方より丸鋳片Ｘを体積収縮させる。なお、ロール圧下装置１０においては、丸鋳片Ｘを圧下せずに使用することもできる。この場合、左右の垂直ロール１３と丸鋳片Ｘとの隙間は０〜数ｍｍとしておき、垂直ロール１３は丸鋳片Ｘのガイド（蛇行防止のロール）として機能する。

ロール圧下装置１０においては、上フレーム１５の上昇量（上フレーム１５と下フレーム１４との間隔）に比例して、垂直ロール１３の押込み量（圧下力）が大きくなる。ここで、上フレーム１５と下フレーム１４とを連結している皿バネ４０により、上フレーム１５の上昇量、すなわち、垂直ロール１３の圧下力を制御することができる。例えば、反発力の強い皿バネ４０を用いた場合、上フレーム１５が上昇しにくくなり、上下の圧下力に対する左右の圧下力を低下させることができる。なお、この第１の実施の形態とは異なり、上フレーム１５等の自重を打ち消すように第１弾性部材を配置してもよい。この場合、上フレーム１５を上昇させやすくし、かつ、左右の圧下力と上下の圧下力とを比例関係にすることもできる。このように、第１弾性部材（皿バネ４０）を調整することで、上下の圧下力と左右の圧下力との関係性を調整することができる。

また、図５、図６等に示すように、連結機構１７における水平バー３８と軸受体３９との連結部分には、皿バネ４１（第２弾性部材の一例）が、垂直ロール１３の進退方向に弾性力を付与するように設けられている。この皿バネ４１の強度を変えることなどによっても、垂直ロール１３の圧下力を調整することができる。第２弾性部材においても、第１弾性部材と同様に引きバネなどを用いてもよい。その他、上下の圧下力と左右の圧下力との調整は、上アーム３４の配置傾斜角度を変えることなどによっても行うことができる。

なお、水平アーム３７（押込部材３６）が略水平な状態を保ったまま昇降できるように、下フレーム１４には、押込部材ガイド構造４２が設けられている（図５参照）。具体的には、水平アーム３７の側面には円柱状突起４３が形成され、下フレーム１４の柱部材１９の側面には円柱状突起４３に対応する溝状の押込部材ガイド構造４２が形成されている。この押込部材ガイド構造４２としての溝構造は、水平アーム３７が略水平状態を保ったまま、押し込まれつつ上昇できるように、曲線状に形成されている。水平アーム３７は、この押込部材ガイド構造４２にガイドされて、水平状態を保ったまま上昇及び下降することができる。

上フレーム１５の柱部材２２と、下フレーム１４の柱部材１９との各連結部分においては、鉛直方向に（各柱部材１９、２２に沿って）上フレームガイド構造４４を設けることができる（図２にのみ図示）。この上フレームガイド構造４４は、上フレーム１５の昇降を垂直方向にガイドする。すなわち、この上フレームガイド構造４４により、上フレーム１５が斜めに又は一部の柱部材２２のみが上昇し、左右の垂直ロール１３が非対称に移動することを抑制することができる。具体的に、上フレームガイド構造４４は、単なる棒状部材でよく、スライドレール等により構成することもできる。

（第２の実施の形態）
図７〜図１２に、本発明の第２の実施の形態に係るロール圧下装置５０の連結機構５１等
を示す。ロール圧下装置５０の一対の連結機構５１以外の構造は、第１の実施の形態に係るロール圧下装置１０と同様なので、必要箇所以外は図示及び説明を省略する。

連結機構５１は、上フレーム１５と下フレーム１４とを連結し、一方の垂直ロール１３を軸支している。連結機構５１は、上フレーム１５の上方向移動量に応じて垂直ロール１３を内方向に移動させる構造を有している。具体的に、各連結機構５１は、２つの上ガイド部材５２、２つの下ガイド部材５３及び押込部材５４を備える。

上ガイド部材５２は、図８等に示すように、上フレーム１５の柱部材２２の下端部における丸鋳片Ｘ進行方向内側に設けられている。図１０に示すように、上ガイド部材５２は、内向き（丸鋳片Ｘ向き）で下方に傾斜した向きに形成された溝状構造体である。具体的には、上ガイド部材５２は、２つの平行な角柱部材から形成されている。

下ガイド部材５３は、図８等に示すように、下フレーム１４の柱部材１９の上端部における丸鋳片Ｘ進行方向内側に設けられている。図１０に示すように、下ガイド部材５３は、内向き（丸鋳片Ｘ向き）で上方に傾斜した向きに形成された溝状構造体である。具体的には、下ガイド部材５３は、２つの平行な角柱部材から形成されている。上ガイド部材５２の鉛直方向に対する傾斜角と下ガイド部材５３の鉛直方向に対する傾斜角とは等しく形成されている。すなわち、上ガイド部材５２と下ガイド部材５３とは、所定の水平面に対して対称に配置されている。これらの傾斜角は、上フレーム１５の上昇量に対する垂直ロール１３の圧下量を考慮して適宜設定することができ、例えば１０°以上６０°以下程度とすることができる。

押込部材５４は、図７、図８等に示すように、一対の被ガイド部５５及び両被ガイド部５５を連結する水平バー５６を有している。図１０に示すように、被ガイド部５５は、横転Ｖ字形状（「＞」又は「＜」形状）であり、上側傾斜直線部５７と下側傾斜直線部５８とを有する。なお、上側傾斜直線部５７と下側傾斜直線部５８とを連結する部分には直線部分等があってもよい。すなわち、横転Ｖ字形状とは、２つの直線のみからなる形状に限定するものではない。上側傾斜直線部５７は上ガイド部材５２に、下側傾斜直線部５８は下ガイド部材５３にそれぞれ摺動可能に嵌設されている。上側傾斜直線部５７と上ガイド部材５２とは、及び下側傾斜直線部５８と下ガイド部材５３とは、摺動性を高めるために、耐摩耗性や潤滑性の高い材料を用いたスライドレール構造とすることができる。

水平バー５６は、両被ガイド部５５間を架け渡すように、水平に配置されている。水平バー５６の中間部分内側には、軸受体５９を介して垂直ロール１３が進退可能に連結されている。また、第１の実施の形態と同様に、水平バー５６と軸受体５９との連結部分には、皿バネ６０（第２弾性部材の一例）が、垂直ロール１３の進退方向に弾性力を付与するように設けられている（図９、図１１等参照）。

ロール圧下装置５０は、以下のように作動する。ロール圧下装置１０と同様に、油圧シリンダ１６（アクチュエータ）を作動させ、これに伴い上フレーム１５が上昇する。上フレーム１５が上昇すると、上ガイド部材５２及び下ガイド部材５３に沿って、被ガイド部５５が内側（丸鋳片Ｘに近づく方向）にスライドする（図１０、図１２参照）。これにより、押込部材５４に連結した垂直ロール１３が内方向に移動し、垂直ロール１３が丸鋳片Ｘを左右から圧下することができる。なお、図１２に示すように、例えば、上フレーム１５の柱部材２２及び下フレーム１４の柱部材１９の幅が１８０ｍｍ、上ガイド部材５２の鉛直方向に対する傾斜角及び下ガイド部材５３の鉛直方向に対する傾斜角を３０°とした場合、上フレーム１５の２０ｍｍの上昇に対して、被ガイド部５５が５．８ｍｍ移動する。

本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲でその構成を変更することもできる。例えば、連結機構は、第１の実施の形態のようなリンク機構を有するものや、第２の実施の形態のようなスライド機構を有するものに限定されず、上フレームの上方向移動量に応じて垂直ロールを内方向に移動させる構造を有するものであれば、いずれの構造の連結機構も採用することができる。また、上フレームの配置状態は、上方向移動可能に配置されていれば、下フレームの上に乗せられた配置に限定されるものではない。例えば、上フレームは、下フレームと同様に床などに直接に配置されていてもよいし、他の台の上に配置されていてもよい。

１０：ロール圧下装置、１１：上ロール、１２：下ロール、１３：垂直ロール、１４：下フレーム、１５：上フレーム、１６：油圧シリンダ、１７：連結機構、１８：基台、１９：柱部材、２０：軸受箱、２１：天井部、２２：柱部材、２３：天面部、２４：底面部、２５：ボルト、２６：ナット、２７：本体、２８：ロッド、２９：ロール支持ブラケット、３０：軸受箱、３１：ユニバーサルジョイント、３２：減速機、３３：電動機、３４：上アーム、３５：下アーム、３６：押込部材、３７：水平アーム、３８：水平バー、３９：軸受体、４０：皿バネ、４１：皿バネ、４２：押込部材ガイド構造、４３：円柱状突起、４４：上フレームガイド構造、５０：ロール圧下装置、５１：連結機構、５２：上ガイド部材、５３：下ガイド部材、５４：押込部材、５５：被ガイド部、５６：水平バー、５７：上側傾斜直線部、５８：下側傾斜直線部、５９：軸受体、６０：皿バネ、Ｘ：丸鋳片

Claims

上ロール、下ロール及び対向する一対の垂直ロールを備える丸鋳片用のロール圧下装置において、
前記上ロールを軸支し、前記上ロールに下向きの力を付与するアクチュエータ、
該アクチュエータが配設され、上方向移動可能に配置されている上フレーム、
前記下ロールを軸支する下フレーム、及び
前記上フレームと前記下フレームとを連結し、前記一対の垂直ロールをそれぞれ軸支する一対の連結機構をさらに備え、
該連結機構が前記上フレームの上方向移動量に応じて前記垂直ロールを内方向に移動させる構造を有することを特徴とするロール圧下装置。
請求項１記載のロール圧下装置において、
前記上フレームは前記下フレームの上に載置されていることを特徴とするロール圧下装置。
請求項１又は２記載のロール圧下装置において、
前記連結機構は、
基端側が前記上フレームに回動可能に支持され、外向き下方に傾斜している上アーム、
基端側が前記下フレームに回動可能に支持され、外向き上方に傾斜している下アーム、及び
前記上アームの先端側及び前記下アームの先端側がそれぞれ回動可能に連結され、かつ前記垂直ロールが連結されている押込部材を備えることを特徴とするロール圧下装置。
請求項１又は２記載のロール圧下装置において、
前記連結機構は、
前記上フレームに内向き下方に傾斜した向きに設けられる溝状の上ガイド部材、
前記下フレームに内向き上方に傾斜した向きに設けられる溝状の下ガイド部材、及び
上側傾斜直線部と下側傾斜直線部とを有する横転Ｖ字形状の被ガイド部を有する押込部材を備え、
前記上側傾斜直線部が前記上ガイド部材に、前記下側傾斜直線部が前記下ガイド部材にそれぞれ摺動可能に嵌設され、前記押込部材に前記垂直ロールが連結していることを特徴とするロール圧下装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のロール圧下装置において、
前記上フレームの上方向移動量を制御する第１弾性部材を備えることを特徴とするロール圧下装置。
請求項１〜５のいずれか１項に記載のロール圧下装置において、
前記連結機構が、前記垂直ロールの圧下力を調整する第２弾性部材を有することを特徴とするロール圧下装置。