JP6035829B2

JP6035829B2 - テンションレベラー

Info

Publication number: JP6035829B2
Application number: JP2012091301A
Authority: JP
Inventors: 誠山脇
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2012-04-12
Filing date: 2012-04-12
Publication date: 2016-11-30
Anticipated expiration: 2032-04-12
Also published as: JP2013220426A

Description

本発明は、熱延鋼板表面のスケールを除去する酸洗ライン設備において、酸洗前にスケールの剥離（脱スケール）を行うテンションレベラーに関する。特に、本発明は、剥離したスケールの噛み込みによる欠陥の発生を防止する技術に関するものである。

酸洗前の熱延鋼板の脱スケールを行うテンションレベラーとしては、例えば特許文献１〜３に記載のテンションレベラーがある。これらのテンションレベラーは、ワークロールによって鋼板に曲げ変形を与える。これによって、鋼板表面のスケールにクラックを入れて鋼板表面からスケールを剥離させる。
そして、例えば特許文献３に記載のテンションレベラーでは、ワークロール表面を、ロール中心線粗さ（Ｒａ）が１．０μｍ以上１０μｍ未満の粗面とすることで、スケールブレーキング能力を高める。これによって、酸洗所要時間を短縮することが提案されている。

特開昭５８−１５７５１８号公報特開平５−７６９２３号公報特開平７−６０３３２号公報

従来のテンションレベラーでは、使用するワークロール表面の規定を、滑り抑止のために表面粗さＲａで粗面状態を規定している。
しかしながら、表面粗さＲａは基準長さにおける中心線からの偏差の平均値を表す指標であり、凹凸の間隔に着目したものではない。そのためＲａでワークロール表面を管理する場合には、スケールブレーキング能力を得ることは出来るとしても、剥離したスケールの逃げ場がなくなって、剥離したスケールがワークロールに付着し、さらにワークロールから上記付着したスケールが再度鋼板に押し込まれる。つまり剥離したスケールが鋼板表面に転写されることによってスケール性欠陥を発生する懸念がある。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、ワークロールから鋼板へのスケールの押込による転写を抑制することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１に記載した発明は、熱延鋼板に曲げ変形を付与して鋼板表面からスケールを剥離するワークロールを備えたテンションレベラーであって、上記ワークロールは、直径が７０〜９０ｍｍのロールであり、上記ワークロールの表面は、周方向及び軸方向に、線長１インチ当たりの高さが１．２５μｍを越える凸数密度（ＰＰＩ）が２００以上６５０以下であり、上記ワークロールに押圧力を付加するバックアップロールと、上記ワークロール及びバックアップロールに向けて水を噴射する複数のノズルとを備え、上記各ノズルから噴射する水の噴射量を、０．０６［ｍ^３／ｈｒ］以上、０．４［ｍ^３／ｈｒ］以下の範囲に設定することを特徴とする。

本発明によれば、ワークロールから鋼板表面への剥離したスケールの押込（転写）を抑制可能となる。これによって、本発明によれば、スケール性欠陥の発生を低減することが出来る。

本発明に基づく実施形態に係る酸洗ライン設備を説明する図である。本発明に基づく実施形態に係るテンションレベラーを説明する図である。ワークロールに形成される凸を説明するモデル図である。バックアップロール及びスプレー装置を説明する図である。ワークロール及びスプレー装置を説明する図である。凸がない場合の状態を説明するモデル図である。バックアップロールの溝に剥離スケールが堆積した場合の問題を説明する図である。ＰＰＩ及び流量と欠陥混入率との関係を示す図である。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
（構成）
図１は、本実施形態の脱スケール装置であるテンションレベラーを適用した酸洗ライン設備の一例を示す図である。
本実施形態の酸洗ライン設備は、図１に示すように、酸洗ライン入側から入側ルーパー１、デフレクタロール２、第１ブライドルロール３、テンションレベラー４、第２ブライドルロール５、酸洗槽６（塩酸タンク）が配置されて構成されている。そして、熱間圧延設備（不図示）からの搬送や熱間圧延後のホットコイル（不図示）からの巻戻しなどによって、熱延鋼板１０は連続して搬送され、その搬送されてきた熱延鋼板１０は、入側ルーパー１で速度調整などの搬送調整が行われ、続いて、熱延鋼板１０は、ブライドルロール３，５によって長手方向に張力が付与された状態で、テンションレベラー４によってスケール剥離が実施され、その後に、酸洗槽６に送られて酸洗処理が行われる。

上記テンションレベラー４は、図２に示すように、千鳥状に配置された２以上のワークロール１１と、その各ワークロール１１に押込力を付与するバックアップロール１２とを備える。また、テンションレベラー４には、上記ワークロール１１及びバックアップロール１２に向けて水を噴射する複数のスプレーノズル１３ｂ〜１５ｂを有するスプレー装置１３〜１５を備える。

（ワークロール１１について）
本実施形態のワークロール１１について説明する。
上記ワークロール１１は、直径が７０〜９０ｍｍのロールである。そのワークロール１１の表面はダル加工によって粗面に成形されている。
本実施形態のワークロール１１の表面粗さは、ＰＰＩと呼ばれる指標で管理する。ＰＰＩとは線長１インチ当たりの凸数を表わす指標であり、ＳＡＥＪ９１１（１９９８）に従い基準長さにおける中心線からの偏差が境界値（通常は１．２５μｍ）を超える凸の数を計測することにより求めている。すなわち、本実施形態ではロール表面を、周方向及び軸方向に、線長１インチ当たりの高さが１．２５μｍを越える凸の数密度が２００以上６５０以下の範囲の粗面となるように加工してある。図３に、凸１１ａが形成されたワークロール１１の模式図を示す。ワークロール１１の表面は、周方向及び軸方向に向けてそれぞれ波打ち形状となることで上記凸１１ａが形成されている。
このような粗面の加工は、例えば放電ダル加工によって実施すればよい。放電ダル加工によってＰＰＩを上記範囲に管理する条件の一例を、表１に示す。

ここで、凸数密度を２００以上６５０以下と規定したのは、次の通りである。
上記ＰＰＩの最大を６５０としたのは、剥離スケールＳの大きさは粒径３０μｍ程度と想定されるので、ＰＰＩが６５０を越えると、凸のピッチ間に剥離スケールＳを捕捉する効果が小さくなると考えられ、最大値６５０は剥離スケールＳ（粒径３０μｍ程度）を凸のピッチ間に捕捉することが可能となる最大凸数密度（最小凸間隔）と想定されたためである。
またＰＰＩを２００未満とした場合、凸のピッチ間に剥離スケールＳを捕捉する効果が小さくなると考えられ、最小値２００は本発明が効果を発揮しうる最大凸間隔と想定されたためである。また、後述のように、凸数密度が２００以上６５０以下で発明の効果を奏したので、この範囲に規定した。

（バックアップロール１２について）
次に、バックアップロール１２について説明する。
バックアップロール１２は、図４に示すように、軸方向に沿って複数のロールに分割された構造となっていて、隣り合う分割ロール１２Ａ間に溝１２Ｂが形成されている。なお、ワークロール１１の凸間の凹部に捕捉された剥離スケールＳは、その一部がバックアップロール１２に転写されるが、主として分割ロール１２Ａ間の溝１２Ｂに堆積し易い。

（スプレー装置１３〜１５について）
また、スプレー装置１３〜１５は、上記各ワークロール１１及びバックアップロール１２に向けて水を噴射する装置である。各スプレー装置１３〜１５は図４及び図５に示すように、水が供給されるノズルヘッダ１３ａ〜１５ａ、及びそのノズルヘッダ１３ａ〜１５ａに接続した複数列のスプレーノズル１３ｂ〜１５ｂから構成されている。水の供給は、水が貯留しているタンク（不図示）からポンプ（不図示）によってノズルヘッダ１３ａ〜１５ａに向けて圧送することで実現する。

ワークロール１１に水を噴射するスプレー装置１３、１４は、図５に示すように、ノズルヘッダ１３ａ、１４ａが対象とするワークロール１１のロール軸方向と平行な軸に沿って配置されている。また複数のスプレーノズル１３ｂ、１４ｂが、ノズルヘッダ１３ａ、１４ａの軸に沿って、つまりロール軸に沿って配設されている。各スプレーノズル１３ｂ、１４ｂの水の噴射軸は、対象とするワークロール１１のロールバイトに向けて設定されている。これによって、スプレーノズル１３ｂ、１４ｂから噴射された水は、対象とするワークロール１１に向けて噴射されることとなる。

本実施形態では、ワークロール１１に水を噴射するスプレー装置１３、１４が、ロールバイトの入側と出側の両方に配置されている場合を例示している。少なくともロールバイトの入側と出側の一方に設置すればよい。この場合、好ましくはロールバイトの入側に設置することが好ましい。出側のスプレー装置１４は、鋼板に載っている剥離スケールＳを水流で除去する働きがある。

バックアップロール１２に水を噴射するスプレー装置１５は、図４に示すように、ノズルヘッダ１５ａが対象とするバックアップロール１２のロール軸方向と平行な軸に沿って配置されている。また複数のスプレーノズル１５ｂが、ノズルヘッダ１５ａの軸に沿って、つまりロール軸に沿って配設されている。各スプレーノズル１５ｂの水の噴射軸は、対象とするバックアップロール１２の面に向けて設定されている。このとき、必ず各分割ロール１２Ａ間の溝１２Ｂに向けてそれぞれ少なくとも１つのスプレーノズル１５ｂを配置して、かならず上記溝１２Ｂに水を噴射可能に設定する。図４では、各スプレーノズルの噴射軸が、各分割ロール１２Ａの胴の軸方向中央部と分割ロール１２Ａ間の溝１２Ｂに位置するようにして、複数のスプレーノズルを配列した場合を例示している。

そして、剥離スケールＳの噛み込みを抑制するには、各スプレーノズル１３ｂ〜１５ｂからの流量が０．０６［ｍ^３／ｈｒ］以上となるように、ノズルヘッダ１３ａ〜１５ａへの水の供給量を設定することが好ましい。ここで、各スプレーノズル１３ｂ〜１５ｂからの流量は０．４［ｍ^３／ｈｒ］以下となるように設定することが好ましい。流量は０．４［ｍ^３／ｈｒ］を超えると効果が飽和すると考えられ、それ以上の流量で噴射しても、水の排水への負担が増えるだけである。

（動作その他）
テンションレベラー４位置まで搬送されてきた熱延鋼板１０は、ブライドルロール３，５で長手方向に張力が負荷された状態で、テンションレベラー４のワークロール１１で押圧されることで鋼板１０に曲げ変形を与える。これによって、鋼板１０の表面のスケールにクラックが入って、スケールが剥離する。
剥離されたスケールＳは、ロールバイトに向けて噴射された水によって鋼板１０の外に向けて排除されるか、図３のように、主としてワークロール１１の表面の凸１１ａ間の凹部に捕捉される。
ここで、上記凸がない場合には、図６のように、剥離スケールＳは、ロールバイト位置で、ワークロールの押圧力によって鋼板１０の表面に噛み込まれて、スケール押込性欠陥の原因となる。

更に、ワークロール１１の表面の凸１１ａ間の凹部に捕捉された剥離スケールＳは、回転に伴いバックアップロール１２に転写されるか、そのまま、新たな鋼板位置までワークロール１１の回転に伴い移動する。
バックアップロール１２に転写された剥離スケールＳは、スプレーノズル１５ｂから噴射される水によってバックアップロール１２から除去される。分割ロール１２Ａ間に剥離スケールＳは堆積し易いが、必ずその溝１２Ｂに向けて水を噴射することで、その溝１２Ｂ内の剥離スケールＳも排除し易くなっている。

ここで、発明者らは、ロールバイトでのスケール噛み込みの低減についての検討及び調査を行っていく中で、スケール噛み込みによるスケール押込性欠陥は上記溝１２Ｂへの剥離スケールＳの堆積が発生を助長させるという知見を得た。すなわち、図７に示すように、バックアップロールの溝に堆積した剥離スケールＳが落下して、ワークロールのロールバイトに侵入することによって、スケール噛み込みによるスケール押込性欠陥が発生する。これに対し、本実施形態では、当該溝１２Ｂに向けて水を吹き付ける事で、当該溝１２Ｂへの剥離スケールＳの堆積が抑制され、その分、スケール押込性欠陥は効果的に抑制される。

また、ワークロール１１に付着して新しい鋼板１０の表面位置つまりロールバイトに再び接近した剥離スケールＳは、ロールバイトに向けて噴射される水によってワークロール１１から除去される。なお、ロールバイト出側に移動した剥離スケールはスプレー装置１４からの水によって鋼板１０の表面から除去される。
一方、ワークロール１１から除去されずにロールバイト位置まで移動する剥離スケールＳがロールバイト内に侵入しても、大部分の剥離スケールＳは、凸１１ａ間の凹部すなわちダル目位置に捕捉されているため、当該剥離スケールＳの鋼板１０の表面への押込が抑制される。この結果、酸洗処理後に残るスケール押込性欠陥が低減する。

（本実施形態の効果）
本実施形態は、次の効果を奏する。
（１）テンションレベラー４を構成するワークロール１１の表面は、周方向及び軸方向に、線長１インチ当たりの凸数密度が２００以上６５０以下の粗面となっている。
この構成によれば、剥離スケールＳは、主として凸１１ａ間の凹部つまりダル目に捕捉されるので、捕捉された剥離スケールＳが次にロールバイト内に侵入しても、鋼板１０の表面への押込が抑制される。この結果、スケール押込性欠陥の発生量を低減することが可能となる。

（２）ワークロール１１及びバックアップロール１２に向けて水を噴射する複数のノズル１３ｂ〜１５ｂを備える。上記各ノズル１３ｂ〜１５ｂから噴射する水の噴射量を、０．０６［ｍ^３／ｈｒ］以上、０．４［ｍ^３／ｈｒ］以下の範囲に設定する。
吹き付ける水量を上記範囲に設定することで、（１）の効果との相乗効果によって、更にスケール押込み性欠陥を低減することが可能となる。

次に、本発明の実施例について説明する。
この実施例では、上記実施形態の構成と同等の構成において、ワークロール１１の凸数密度を１００〜８００の間で変更すると共に、各スプレーノズルからの水量も順次変更して実施した。そして、それぞれについてスケール性欠陥について評価した。ここでは、欠陥混入率によって評価した。その評価結果を図８に示す。
ここで、欠陥混入率は、下記式で表される、スケール押込性欠陥の増減を示す指標値である。
欠陥混入率＝欠陥混入個数／コイル長（ｍ）×１００［％］・・・（１）
図８から分かるように、ＰＰＩが２００未満及び６５０より大きい領域では欠陥混入率が０．４５％超となっている。一方、本発明に基づきＰＰＩが２００以上６５０以下の領域では欠陥混入率が低位で安定している。

またノズル一つ当たりの流量が０．０６［ｍ^３／ｈｒ］以上となると欠陥混入率は低位安定する。しかしながら、流量が０．４［ｍ^３／ｈｒ］を超えると、欠陥混入率が低位のまま飽和し、また水量が過多となって、使用後の水の排水設備をその分大型化する必要が発生する。
ここで、従来一般に使用されているワークロール１１のＰＰＩについて測定したところ、ＰＰＩ＝１００のワークロール１１であった。この従来例は、図８から明らかなように、欠陥混入率は高い。しかし、本発明の場合、スケール性欠陥混入率は大幅に低減することができることが明らかとなった。

４テンションレベラー
６酸洗槽
１０熱延鋼板
１１ワークロール
１１ａ凸
１２バックアップロール
１２Ａ分割ロール
１２Ｂ溝
１３−１５スプレー装置
１３ａ−１５ａノズルヘッダ
１３ｂ−１５ｂスプレーノズル
Ｓ剥離スケール

Claims

熱延鋼板に曲げ変形を付与して鋼板表面からスケールを剥離するワークロールを備えたテンションレベラーであって、
上記ワークロールは、直径が７０〜９０ｍｍのロールであり、
上記ワークロールの表面は、周方向及び軸方向に、線長１インチ当たりの高さが１．２５μｍを越える凸数密度（ＰＰＩ）が２００以上６５０以下であり、
上記ワークロールに押圧力を付加するバックアップロールと、上記ワークロール及びバックアップロールに向けて水を噴射する複数のノズルとを備え、
上記各ノズルから噴射する水の噴射量を、０．０６［ｍ ^３／ｈｒ］以上、０．４［ｍ ^３／ｈｒ］以下の範囲に設定することを特徴とするテンションレベラー。