JP6135044B2 - ロール表面異物除去装置及びロール表面異物除去方法 - Google Patents

Description

本発明は、連続焼鈍、溶融亜鉛メッキ、溶融アルミメッキ等の高温雰囲気下でロールを使用する帯状体の製造ラインのロール表面異物除去装置及びロール表面異物除去方法に関するものであり、特に熱処理炉内の帯状体の搬送ロールの表面異物除去に好適なロール表面異物除去装置及びロール表面異物除去方法に関する。

鋼板等の帯状体の製造ラインにおいては、帯状体を搬送するロール表面に異物が付着すると、帯状体とロールとの間に異物が噛み込まれ、帯状体表面に押し疵が転写されて、品質欠陥の原因となる。

例えば、冷延鋼板の製造においては、所望の機械的性質を得るため鋼板に熱処理を施す。連続焼鈍炉で鋼板の熱処理を行う場合、鋼板を高温の焼鈍炉内で搬送ロールを介して通板すると、搬送ロール表面に酸化物等の異物が付着堆積し、いわゆるピックアップが形成される。図６は、搬送ロール表面に形成されたピックアップと、鋼板に発生した押疵の様子を示したものであるが、この搬送ロール８表面に形成されたピックアップ１０が通板する鋼板９の表面に押し込まれると、凹状の押疵１１となり、鋼板品質に著しい悪影響を及ぼすことが知られている。

従来から、このピックアップ防止対策について、様々な検討が行われてきた。例えば、搬送ロールへの異物付着防止対策としては、搬送ロールの材質、表面粗度或いは溶射等の表面処理等、搬送ロール自体に関する検討が多く行われている。また、焼鈍炉内雰囲気からの対策も検討されており、例えば特許文献１では、ピックアップが発生しないような炉内雰囲気ガスの適正条件（露点等）が提案されている。

これらの対策は主に鋼板に異物の発生原因（発生源）があることを前提とした対策であるが、炉壁が剥がれて飛来してロール表面に付着した異物や、生成原因が不明の異物が付着している場合もある。したがって上記の対策により一定のピックアップ防止効果を得ることはできても、搬送ロールへの異物付着を完全に防止することは困難である。

このため、搬送ロールへの異物付着を防止するのではなく、搬送ロールに付着した異物を除去することにより、鋼板への押し疵を防止する方法も種々検討されている。ロール表面に付着した異物をオンラインで機械的に除去する装置として、ドクターブレードと称される部材を用いた装置が一般的に知られている。

特許文献２や特許文献３に記載される装置がその一例である。これらの装置は、ブレード先端部の接触圧力を調整しながら、ロール表面に接触させ、ロール自身の回転によってブレード先端部でロール表面を掻き、異物を除去するものである。

また、特許文献４に記載される装置は、ロール軸線に沿って設けられる回転自在な支持軸にスリーブを装着し、スリーブの外側に薄肉筒体を配置し、薄肉筒体とスリーブを弾性変形可能な薄肉部材で固定し、薄肉筒体の一部をロール面と圧接状態で面接触させながら薄肉筒体を回転駆動させることによってロール表面を掻き、異物を除去する。

特開平１１−１５８５５９号公報 特許第３２３１５７６号公報 特許第４１７２２６４号公報 特許第３９３２９４７号公報

特許文献２や特許文献３に記載される装置は、ブレード刃先端部角でロール表面異物を除去するものであるが、連続焼鈍ラインの焼鈍炉は高温で保持されるため、耐熱性のブレード材質を適用しても、ブレードのたわみ変形により刃先端部角を適切に押しつけることが難しく、押付け力を高くするとブレード平坦部で押しつけることとなり、充分な異物除去を行うことができない。また、ブレードのたわみ防止のために押しつけ力を低くした場合は、ロール表面異物を掻き落とす力が弱く異物除去ができない。通常、炉内の搬送ロールには蛇行防止のために付与されるメカニカルクラウンとヒートクラウンにより、ロール表面形状が凸凹形状になっており、ブレード先端部がロール表面のクラウン形状に沿うことができず、ロール幅方向で均一に接触しないため、充分な異物除去ができない。高温下でのブレードたわみを防止するため、ブレード厚さを厚くしても、ブレード先端がロールのクラウン形状に沿う柔軟性がなくなり均一に接触しないため、充分な異物除去ができない。

一方、特許文献４に記載される装置は、回転駆動機構を備え非常に高価であるにもかかわらず、炉内の高温下での繰り返し回転使用により、薄肉筒体と薄肉部材、スリーブと薄肉部材の固定部において、固定金具の落下及び溶接固定部の剥離などの構造面における高温下での連続使用時の耐久性に課題がある。

本発明は、前記問題点を考慮し、高温雰囲気での耐久性に優れ、ロールがクラウン形状を有する場合でも異物除去性能に優れるロール表面異物除去装置を安価に提供できるようにすることを課題とする。また本発明は、前記ロール表面異物除去装置を用いたロール表面異物除去方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決する本発明の手段は、下記の通りである。

（１）高温雰囲気のもとで使用されるロールの表面異物除去装置であって、前記ロール表面に、薄肉帯部材を前記ロール表面に非回転で面接触させ、ロール表面との速度差により異物除去を行うことを特徴とするロール表面異物除去装置。

（２）前記薄肉帯部材は開孔部を有することを特徴とする（１）に記載のロール表面異物除去装置。

（３）前記薄肉帯部材は、ロール軸方向に複数に分割されていることを特徴とする（１）または（２）に記載のロール表面異物除去装置。

（４）前記薄物帯部材は、ロール軸方向幅を短幅とし、ロール軸方向に移動可能としたことを特徴とする（１）または（２）に記載のロール表面異物除去装置。

（５） （１）〜（４）のいずれかに記載のロール表面異物除去装置を用いてロール表面の異物を除去する際に、前記薄肉帯部材を連続的または間欠的に表面手入れすべきロール表面に圧接状態で面接触させ、ロール表面の異物を除去することを特徴とするロール表面異物除去方法。

本発明によれば、高温雰囲気下での耐久性に優れた安価なロール表面異物除去装置を提供することができる。本発明のロール表面異物除去装置を用いて焼鈍炉内の高温雰囲気下で使用される搬送ロール表面に付着した異物を除去すると、ロール表面がクラウン形状であっても、安定した異物除去性能を得ることができる。

本発明の実施形態に係るロール表面異物除去装置の一例を示す正面図。 本発明の実施形態に係るロール表面異物除去装置の一例を示す縦断面図。 本発明の実施形態に係るロール表面異物除去装置の別の例を示す縦断面図。 本発明の実施形態に係るロール表面異物除去装置の別の例を示す正面図。 本発明の実施形態に係るロール表面異物除去装置の薄肉帯部材の開孔部の配置パターンの例を示す図。 搬送ロール表面に形成されたピックアップと鋼板に発生した押疵の説明図。

図１は、本発明の実施形態に係るロール表面異物除去装置の一例を示す正面図、図２は、本発明の実施形態に係るロール表面異物除去装置の一例を示す縦断面図である。

本実施形態のロール表面異物除去装置は異物除去装置の支持軸１、支持軸１を炉壁１２に保持する装置保持部材７、表面手入れ対象ロールであるロール（搬送ロール）８、表面の異物を除去する異物除去ヘッド１３により構成されている。異物除去ヘッド１３は、ロール軸方向に複数個設置され、ロール軸方向にオシレーション可能な構造になっている。複数個で構成される異物除去ヘッド１３の合計幅は、搬送される帯状体の最大幅程度となるように配置されている。本装置では、異物付着が問題になるロール表面の全幅を同時に手入れすることができる。

異物除去ヘッド１３は、図２に示すように、ロール８表面に面接触し、ロール表面に付着している異物を掻き落とす薄肉帯部材３、前記薄肉帯部材３を固定保持する薄肉帯部材保持具４、前記薄肉帯部材保持具４のロール回転方向の一端側に配置された支点５で前記薄肉帯部材保持具４を回転自在に支持する支持部材２、前記薄肉帯部材保持具４のロール回転方向のもう一方の端部側の薄肉帯部材保持具４と支持部材２の間に配置され、ロール表面に薄肉帯部材３を均一に押付けるバネ６で構成されている。薄肉帯部材保持具４は、両端に突起部４ａを備え、突起部４ａに薄肉帯部材３の端部が固定されている。

薄肉帯部材保持具４は、支持部材２に対し、支点５で回転自在に支持され、ロール表面に薄肉帯部材３を押付けるバネ６を備えることにより、ロール表面がクラウン形状となった場合でもロール軸方向に均一の押付力を得ることができるとともに、ロール表面に面接触し、付着している異物を掻き落とすため、押付ける力の微妙な調整を行うことなく安定した異物除去性能を得ることができる。

異物除去ヘッド１３は、薄肉帯部材３を回転せずにロール表面に押付けた状態で面接触させてロールの回転による速度差で異物を掻き落とす構造であり、薄肉帯部材３、支点５、バネ６に炉内高温下で繰返しの衝撃を与えること無く使用でき、固定金具の落下及び溶接固定部の剥離などによる寿命低下を起こすことがなく耐久性に優れる。また、回転駆動機構を備える必要がなく安価な装置にできる。

異物除去ヘッド１３のオシレーション量は隣り合うヘッド間の隙間となる部分の異物除去を行いまたロール軸方向に均一な異物除去を行うため、異物除去ヘッドの幅相当とすることが好ましい。

薄肉帯部材３の薄肉帯部材保持具４への取付けは、薄肉帯部材保持具４のエッジ部でロール表面が部分的に線状に磨耗するのを防止するため、ロール軸方向に凸形状として取付ける構造とすることが好ましい。

クラウン形状が小さい場合は、図３に示すように、支点５、バネ６を設けないで、支持部材２に薄肉帯部材３を固定する簡易的な構成にしても良い。

上記の実施形態では、異物除去ヘッド１３を、その合計幅が搬送される帯状体の最大幅程度の幅となるようにしてロール軸方向に複数個に分割して配置し、ロール表面の全幅を同時に手入れすることができるようにしたが、図４に示すように、短幅、たとえばロールクラウン形状に沿って接触可能な幅と薄肉帯部材の高温強度を勘案し幅５０ｍｍ〜２００ｍｍの異物除去ヘッド１３を、１〜２個設置し、各異物除去ヘッド１３をロール軸方向に移動可能とし、ロール軸方向の押疵発生場所に異物除去ヘッド１３を移動し、当該場所でロール表面へ押付ける構造として良い。

薄肉帯部材３は、帯面（ロール対向面）に開孔部を有することが好ましい。開口部を形成することで、ロール表面に付着した異物を除去する作用がより向上する。また、除去した異物を系外に容易に排出できるようになる。開口部の配置パターンは特に限定されない。例えば、図５（ａ）のように円形の開口部を等ピッチで千鳥配置することもできるし、図５（ｂ）のように長方形（但し、コーナー部は円弧状）の開口部を配置することもできる。開口部寸法は、ロール回転方向の面接触長さ（開口部がロール表面と一箇所以上接触することが好ましい。）と押付力による高温での薄肉帯部材の破断強度に応じて適宜の寸法を採用すればよい。

異物に起因する押し疵が発生した場合、支持軸１を炉外より回転させロール表面に押付け面接触状態とする。この押付圧力は、手動押付でも可能であるが、ウエイト式もしくはエアーシリンダー式などの荷重調整式とすることが好ましい。また、エアーシリンダーなどの駆動装置を設けることにより、遠隔操作を可能とすることが好ましい。

本発明では、ロール表面の異物付着に起因する押し疵が帯状体に発生したことを検知したら、本発明のロール表面異物除去装置の異物除去ヘッドの薄肉帯部材を異物が付着しているロール表面に面接触させ、ロール表面に付着した異物を除去する。

本発明の実施例として図１および図２に示した異物除去ヘッド１３を備えたロール表面異物除去装置を製作した。

支持軸１、装置保持部材７はＳＵＳ製とし、異物除去ヘッド１３の薄板帯部材は０．５ｍｍのインコネル６２５を素材とした。なお、薄肉帯部材には図５（ａ）に示すような開口部を形成した。孔の直径は２．５ｍｍで、４ｍｍピッチの千鳥配置とした。支持部材２、薄肉帯部材保持具４はＳＵＳ製とし、バネ６はインコネル７１８製を使用した。異物除去ヘッド１３は単体で幅５０ｍｍとし、この異物除去ヘッド１３をロール軸方向に３４組備え、鋼板幅１６５０ｍｍがロールに接触する全幅を同時に手入れできるようにした。この異物除去ヘッド１３を３４組同時にロール軸方向に±４０ｍｍオシレーション可能とした。本装置の操作部は炉外となるため炉には適切なシール軸受を施した。

この装置を溶融亜鉛メッキラインの焼鈍炉に適用し、焼鈍炉内搬送ロールの手入れを行った。本装置の設置位置における炉内雰囲気温度は７５０℃〜８５０℃であり、ロール部とラジアントチューブ（加熱装置）の間に輻射熱防止のために防熱板を設置し、支持軸１、装置保持部材７及び薄肉帯部材３については、Ｎ２による冷却を施している。

本発明の装置の使用前は、ロール表面の異物付着による押疵が発生した時は、ロール負荷率を変更し、ロールに鋼板との微小スリップを発生させて異物除去を行っており、異物除去に至るまでの間の押疵欠陥による製品格落ち量を８０％低減することができたほか、押し疵発生による検査ラインでの作業量が減り、ライン速度低下操業の低減及び、炉開放による長時間の生産停止を皆無にすることにより、生産性を向上させることが出来た。

本発明によれば、焼鈍炉内の高温雰囲気下で安定した異物除去性能を得ることができ、耐久性に優れた安価な異物除去装置を提供することができる。

１ 支持軸
２ 支持部材
３ 薄肉帯部材
４ 薄肉帯部材保持具
５ 支点
６ バネ
７ 装置保持部材
８ 搬送ロール（表面手入れ対象ロール）
９ 鋼板
１０ ピックアップ（異物付着）
１１ 押疵
１２ 炉壁
１３ 異物除去ヘッド

Claims (5)

1. 高温雰囲気のもとで使用されるロールの表面異物除去装置であって、
   前記ロール表面に非回転で面接触し、ロール表面との速度差により異物除去を行う薄肉帯部材と、
   前記薄肉帯部材を固定保持する薄肉帯部材保持具と、
   該薄肉帯部材保持具および前記薄肉帯部材と前記ロールとの距離を調整するために前記薄肉帯部材保持具を回転自在に支持する支持部材と、を備え、
   前記薄肉帯部材はロール対向面に開孔部を有することを特徴とするロール表面異物除去装置。
2. 前記薄肉帯部材保持具は、ロール表面に前記薄肉帯部材を押付けるバネを有し、
   前記支持部材に対し、支点で回転自在に支持されることを特徴とする請求項１に記載のロール表面異物除去装置。
3. 前記薄肉帯部材は、ロール軸方向に複数に分割されていることを特徴とする請求項１または２に記載のロール表面異物除去装置。
4. 前記薄肉帯部材は、ロール軸方向幅を短幅とし、ロール軸方向に移動可能としたことを特徴とする請求項１または２に記載のロール表面異物除去装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のロール表面異物除去装置を用いてロール表面の異物を除去する際に、前記薄肉帯部材を連続的または間欠的に表面手入れすべきロール表面に圧接状態で面接触させ、ロール表面の異物を除去することを特徴とするロール表面異物除去方法。

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