JP6350264B2 - ホットランテーブル - Google Patents

Description

本発明は、熱間圧延ラインにおいて仕上圧延機から排出される鋼帯を巻取機まで搬送するホットランテーブルに関する。

熱間圧延ラインにおいて仕上圧延機から排出された鋼帯は、複数のロールを備えるホットランテーブルにより巻取機まで搬送される。ホットランテーブルのロールとロールの間には鋼帯を冷却するための冷却ノズルが設置されており、仕上圧延機から排出された鋼帯は、巻取機まで搬送される間に、冷却ノズルから噴射される冷却水によって所定の巻取温度まで冷却される。

ホットランテーブル上を搬送される鋼帯は、その先端部が拘束されていないため、通板速度が高速になると、空気抵抗による揚力が鋼帯の先端部に発生し、ホットランテーブルから鋼帯が浮き上がるフライング現象が発生する。
フライング現象が発生すると、通板速度の低下や巻取不良等が誘発される。そのため、特許文献１では、ディスクを間隔をおいて複数個設けたディスクローラー（ディスクロール）の該ディスクを、隣接するディスクローラーのディスクとディスクの間の小径部に臨ませ、小径部と該小径部に面するディスクとの間の空間に冷却装置を配置したランナアウトテーブル（ホットランテーブル）が開示されている。特許文献１記載のランナアウトテーブルでは、ディスクローラーのディスクを、隣接するディスクローラーの小径部に臨ませるようにしているので、ローラーピッチが短くなりフライング現象を防止することができる。

特許文献１に記載されたランナアウトテーブル（従来のホットランテーブル）における冷却水の噴射状況を図１１に示す。冷却ノズル３１から噴射された冷却水は、冷却ノズル３１の下流側に配置されたディスク３０と鋼帯１１との間に巻き込まれ、ディスク３０の上流側に、鋼帯１１を強冷する滞水部３２が形成される（図１１（Ｂ）参照）。
しかし、従来のホットランテーブルの場合、図１１（Ａ）に示すように、上流側に配置されたディスク３０と下流側に配置されたディスク３０の間の隙間部３３に滞水部３２が形成されないため、隙間部３３における鋼帯１１の温度が他の部位に比べて高くなり、冷却ムラが発生するという問題がある。

そこで、特許文献２では、圧延材（鋼帯）の進行方向に隣接する複数のロールによりロール列単位を構成し、このロール列単位が圧延材幅方向に移動できるようにした熱間圧延用ランナウトテーブル（ホットランテーブル）が開示されている。特許文献２記載の熱間圧延用ランナウトテーブルでは、ロール列単位を圧延材幅方向に移動させることで、圧延材が仕上圧延機から巻取機までのランナウトテーブル上を通過する間に、圧延材とディスクが接触する圧延材幅方向の位置がずれるので、圧延材幅方向に均一な冷却が可能となる。

実開昭５３−６４１３５号公報 特開平１−２４１３１６号公報

しかしながら、特許文献２に記載されている熱間圧延用ランナウトテーブルでは、ロール列単位内において、ロール軸方向のディスク位置が特許文献１に記載されたランナアウトテーブルと同じなので、ロール列単位を圧延材幅方向に移動させた場合、鋼帯の幅方向で冷却パターン（冷却履歴）が異なることになり、鋼帯の幅方向に関して強度差が発生するおそれがある。また、ロール列単位間に、ディスクの幅の異なる継続用ロールを配置しなければならない。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、鋼帯幅方向にロール列単位でロールを移動させることなく、鋼帯幅方向の冷却均一性を確保することができるホットランテーブルを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、複数のディスクがロール軸方向に間隔をあけて設けられたロールの該ディスクが、隣接するロールのディスクとディスクの間に位置するように配置された、複数の前記ロールによって構成されるホットランテーブルにおいて、
５本以上の前記ロールから構成されるユニットが通板方向に連設されてなり、前記ユニット内の前記ディスクの幅方向センター位置が、ロール軸方向に関して全て異なっているホットランテーブルであって、
前記ユニット内の前記ディスクの幅方向センター位置が、通板方向の下流側に行くにつれてロール軸方向に順次シフトし、シフト量Ｙが一定値とされ、
前記ロールのディスクの幅を一定値Ａ、該ロールのディスクとディスクの間の幅を一定値Ｂとすると、前記シフト量Ｙが（１）式の範囲にあることを特徴としている。
Ａ＜Ｙ＜（２Ａ＋Ｂ）／３ （１）

本発明における「ユニット」は、ディスクの配置パターンに関する最小単位である。即ち、通板方向に隣接するロール１、ロール２、…、ロールｎ、ロールｎ＋１（ｎは３以上の自然数）において、ディスクの幅方向センター位置が、ロール軸方向に関して、ロール１とロールｎ＋１で同じ、且つ、ロールｉとロールｊ（ｉ＝１〜ｎ、ｊ＝１〜ｎ、ただし、ｉ≠ｊ）で異なるとき、ロール１からロールｎまでが一つのユニットを構成する。

また、「シフト量」は、隣接するロールにおいて、上流側ディスクの幅方向センターと、上流側ディスクに近接する下流側ディスクの幅方向センターとの間のロール軸方向距離の最小値のことである。

本発明では、仕上圧延機から巻取機までのホットランテーブル上を鋼帯が通過する間における、鋼帯とディスクとが接触する回数の鋼帯幅方向均一性を従来より向上させるため、ユニットを構成するロールを５本以上とし、且つユニット内のディスクの幅方向センター位置がロール軸方向に関して全て異なるようにしている。具体的には、ディスクの幅方向センター位置をロール軸方向に順次、一定量だけシフトさせることで、仕上圧延機から巻取機までのホットランテーブル上を鋼帯が通過する間における、鋼帯とディスクとが接触する回数の鋼帯幅方向均一性を容易に向上させることができる。
その際、ＹがＡ以下であると、隣接するロールのディスクが干渉する一方、Ｙが（２Ａ＋Ｂ）／３以上であると、上流側に配置されたディスクと下流側に配置されたディスクの間の隙間部の位置において鋼帯とディスクが接触する回数が減少し冷却ムラが大きくなる。

本発明の構成により、ユニット内において、鋼帯の通板方向に亘って滞水部が形成されない隙間部が生じないようにすることができる。その結果、鋼帯とディスクとが接触する回数の鋼帯幅方向均一性が向上し、従来に比べて、鋼帯をその幅方向について均一に冷却することができる。

また、本発明に係るホットランテーブルでは、前記ユニットを構成する前記ロールの本数をｍ（ただし、ｍは奇数）とすると、（２）式が成立することを好適とする。
Ｙ×ｍ≒（Ａ＋Ｂ）／２×（ｍ−１） （２）
特許文献２記載のホットランテーブルでは、ロール列単位を圧延材幅方向に移動させると共に、ディスクの幅の異なる継続用ロールが必要となるが、本発明では、（２）式を満足することにより、１種類のユニットを連設させてホットランテーブルを構成することができる。

また、本発明に係るホットランテーブルでは、前記ユニットを構成する前記ロールの本数をｍ（ただし、ｍは４の倍数）とすると、（３）式が成立することを好適とする。
Ｙ×ｎ≒（Ａ＋Ｂ）／２×（ｎ−１） （３）
ただし、ｎ＝ｍ／２
（３）式を満足することにより、上記と同様、１種類のユニットを連設させてホットランテーブルを構成することができる。

また、本発明に係るホットランテーブルでは、前記ユニットを構成する前記ロールのうちの１本が、そのロール軸のセンターを通る通板方向仮想線に関して線対称とされていることを好適とする。
これにより、線対称なロールの上流側に配置されるロールの一方の端部と他方の端部を反転させたものを、線対称なロールの下流側に配置することができる。
ディスクの幅方向センター位置をロール軸方向にシフトさせて冷却ムラ低減効果を追求していくと、ロールの種類が増加していく。しかし、ロールの端部を反転して使用することができれば、ロールの製作本数を約１／２に低減することができる。

本発明に係るホットランテーブルでは、複数のロールが、５本以上のロールから構成されるユニットにグループ化され、該ユニット内のディスクの幅方向センター位置がロール軸方向に関して全て異なっているので、鋼帯幅方向にロール列単位で移動させることなく、ユニットを連設させてホットランテーブルを構成することができる。また、仕上圧延機から巻取機までのホットランテーブル上を鋼帯が通過する間における、鋼帯とディスクとが接触する回数の鋼帯幅方向均一性を従来より向上させることができる。

本発明の一実施の形態に係るホットランテーブルを構成する１ユニットの平面図である。 シフト量Ｙの上限値を説明するための模式図であり、（Ａ）はＹ＜（２Ａ＋Ｂ）／３である場合、（Ｂ）はＹ≧（２Ａ＋Ｂ）／３である場合を示している。 本実施の形態に係るホットランテーブルにおいて、１種類のユニットが連設している状態を示した模式図である。 ホットランテーブルの鋼帯幅方向の冷却均一性を比較したグラフであり、（Ａ）は従来のホットランテーブルの検討結果、（Ｂ）は本実施の形態に係るホットランテーブルの検討結果を示している。 本実施の形態に係るホットランテーブルを構成する１ユニットにおける谷の位置を示した模式図である。 本実施の形態に係るホットランテーブルによって搬送される鋼帯について、ロール軸方向の温度分布を示したイメージ図である。 本発明の変形例に係るホットランテーブルを構成する１ユニットの平面図である。 （Ａ）は１ユニットを構成するロール本数ｍが３本の場合、（Ｂ）は１ユニットを構成するロール本数ｍが４本の場合の各ユニット平面図である。 １ユニットを構成するロール本数ｍが５本の場合のユニット平面図である。 １ユニットを構成するロール本数ｍが５本、かつ上流側のユニットと下流側のユニットでディスクのシフト方向が異なる実施例の平面図である。 従来のホットランテーブルにおける冷却水の噴射状況を示したものであり、（Ａ）は従来のホットランテーブルを上から見た模式図、（Ｂ）は従来のホットランテーブルを側面から見た模式図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。

熱間圧延ラインにおいて仕上圧延機から排出される鋼帯を巻取機まで搬送するホットランテーブルは、隣接して配置された複数のロールを備え、ロール軸方向と直交する方向が鋼帯の通板方向とされている。
本発明の一実施の形態に係るホットランテーブルでは、ホットランテーブル全長に亘って配置された複数のロールが、通板方向に連なる複数のユニットにグループ化されている。本実施の形態に係るホットランテーブル１０を構成する１ユニット１９の平面図を図１に示す。本実施の形態に係るホットランテーブル１０では、この１種類のユニット１９が通板方向に連設されている。なお、ユニットの定義は前述したとおりである。

ユニット１９は５本以上のロール１２（本実施の形態では７本）から構成されている。ユニット１９を構成するロール１２は、ロール軸方向に間隔をあけて複数のディスク２０が設けられたディスクロールである。ロール１２に設けられたディスク２０は、隣接するロール１２のディスク２０とディスク２０の間の小径部２３に位置するように配置されている。また、ロール軸方向に隣接するディスク２０とディスク２０の間の空隙には、鋼帯の裏面に冷却水を噴射するための冷却ノズル２８が設置されている。
なお、以降の説明では、便宜上、ディスク２０を「大径部」と呼ぶことがある。また、ロール軸方向に隣接するディスク２０とディスク２０の間の部位を「小径部」と呼ぶ。

本実施の形態では、ロール１２一本当たりの大径部２０の個数は、ロール軸のセンター２９（即ち、ロール軸のセンターを通る通板方向仮想線）に関して線対称なロール１６を除いて５個、ロール１２の有効長さは２２５０ｍｍ、ロールピッチは２８０ｍｍとしている。また、大径部２０の直径は３００ｍｍ、小径部２３の直径は１５５ｍｍ、大径部２０の幅Ａは、ロール１２の端部に位置する一部の大径部２１、２２を除いて１８３ｍｍで一定、小径部２３の幅Ｂは、ロール１２の端部に位置する小径部２４〜２７を除いて２８６ｍｍで一定としている。

本実施の形態では、ユニット１９内のディスク２０の幅方向センター位置がロール軸方向に関して全て異なっている。具体的には、ユニット１９を構成するロール１２の大径部２０の幅方向センター位置が、通板方向の下流側に行くにつれてロール軸方向に順次シフトしている。シフト量Ｙは一定値とされている（図１参照）。
シフト量Ｙは（４）式の範囲でなければならず、本実施の形態では２０１ｍｍとしている。
Ａ＜Ｙ＜（２Ａ＋Ｂ）／３ （４）

シフト量ＹがＡ以下であると、隣接するロール１２の大径部２０が干渉するため、シフト量ＹはＡより大きくなければならない。一方、シフト量Ｙの上限値について、図２を用いて説明する。
ロール１３の大径部２０とロール１４の大径部２０の間の隙間部を１７ｃ、ロール１５の大径部２０とロール１６の大径部２０の間の隙間部を１７ａとすると、ロール１４の大径部２０とロール１５の大径部２０の間の隙間部１７は、図２（Ａ）に示すように、３つの隙間部１７ａ、１７ｂ、１７ｃに分けて考えることができる。隙間部１７ａ及び隙間部１７ｃはＹ−Ａ、隙間部１７ｂは２Ａ＋Ｂ−３Ｙで表すことができる。
しかし、図２（Ｂ）に示すように、シフト量Ｙが大きくなり過ぎると、隙間部１７ａと隙間部１７ｃがオーバーラップし、隙間部の位置において鋼帯と大径部２０が接触する回数が減少し冷却ムラが大きくなる。
従って、隙間部１７ａと隙間部１７ｃがオーバーラップしないように、隙間部１７ｂ＝２Ａ＋Ｂ−３Ｙ＞０でなければならず、Ｙ＜（２Ａ＋Ｂ）／３となる。

ユニット１９を構成するロール１２の本数をｍ（ただし、ｍは奇数）とすると、本実施の形態に係るホットランテーブル１０では（５）式が成立する。
Ｙ×ｍ≒（Ａ＋Ｂ）／２×（ｍ−１） （５）
Ｙ＝２０１ｍｍ、ｍ＝７本、Ａ＝１８３ｍｍ、Ｂ＝２８６ｍｍであるから、これらの値を（５）式に代入すると、両辺とも１４０７となる。
（５）式を満足することにより、鋼帯幅方向にロール列単位で移動させることなく、１種類のユニット１９を連設させてホットランテーブル１０を構成することができる。

前述したように、本実施の形態に係るユニット１９は、図１に示すように、７本のロール１２から構成されているが、使用しているロールの種類は４種類である。特に、ユニット１９の中央に配置されているロール１６は、そのロール軸のセンター２９に関して線対称とされている。
ユニット１９では、線対称とされているロール１６の１段上流側に配置されているロール１５の端部を反転させたロール１５’をロール１６の１段下流側に配置し、ロール１６の２段上流側に配置されているロール１４の端部を反転させたロール１４’をロール１６の２段下流側に配置し、ロール１６の３段上流側に配置されているロール１３の端部を反転させたロール１３’をロール１６の３段下流側に配置している。
即ち、３本のロール１２が、その一方の端部と他方の端部を反転して使用されている。

ユニット１９が連設している状態を示した模式図を図３に示す。本実施の形態に係るホットランテーブル１０では、特許文献２に記載されているホットランテーブルと異なり、ユニット１９とユニット１９の間のロール１２間隔は、ユニット１９内のロール１２間隔と同じである。

次に、本実施の形態に係るホットランテーブル１０の効果について説明する。
図４は、ホットランテーブルの鋼帯幅方向（ロール軸方向）の冷却均一性を比較したグラフである。図４（Ａ）は従来のホットランテーブルの検討結果、図４（Ｂ）は本実施の形態に係るホットランテーブルの検討結果を示している。なお、従来のホットランテーブルも、本実施の形態に係るホットランテーブルと同様、大径部２０の幅Ａ１８３ｍｍ、小径部２３の幅Ｂは２８６ｍｍである。

図４に示す谷は、鋼帯が仕上圧延機から巻取機までのホットランテーブル（ロール１９４本分）上を通過する間に、鋼帯とロールのディスク（大径部）とが接触する（通過する）回数をロール軸方向でカウントしたときに、鋼帯とディスクとが接触する回数が、ロール軸方向の他の部位よりも少ない部位である。谷の幅は、谷の鋼帯幅方向の長さである。従来のホットランテーブルにおける谷は図１１（Ａ）の隙間部３３に対応し、本実施の形態に係るホットランテーブルにおける谷は図５の各隙間部１８の位置に対応している。ただし、図が煩雑になるため、図５では、隙間部１８のロール軸方向位置のみ示している。
また、谷の数は、ロール軸方向に関する谷の総和であり、従来のホットランテーブルにおける谷の数は９箇所（図１１（Ａ）参照）、本実施の形態に係るホットランテーブルにおける谷の数は３１箇所（図５参照）である。

図４より以下のことがわかる。
従来のホットランテーブルのように、ユニットが２本のディスクロールで構成されている場合、ホットランテーブル全長に亘り、谷の位置に大径部が存在しないため、谷の位置で鋼帯が大径部を通過する回数（ｍｉｎ通過回数）は０回となり、谷を除く箇所において鋼帯が大径部を通過する回数（ｍａｘ通過回数）は９７回である。従って、ｍａｘ通過回数／ｍｉｎ通過回数は∞となる。
一方、本実施の形態に係るホットランテーブルのように、ユニットが７本のディスクロールで構成されている場合では、谷の位置に大径部が存在する個数は１ユニット当たり２個であるから、ホットラン全長では、谷の位置で鋼帯が大径部を通過する回数（ｍｉｎ通過回数）は５４回となる。また、谷を除く箇所において鋼帯が大径部を通過する回数（ｍａｘ通過回数）は８３回である。従って、ｍａｘ通過回数／ｍｉｎ通過回数は１．５４となる。
このように、本実施の形態に係るホットランテーブルによれば、ユニット内において、鋼帯の通板方向に亘って滞水部が形成されない隙間部の発生を防止して、従来のホットランテーブルに比べて鋼帯幅方向の冷却均一性を向上させることができる。

本実施の形態に係るホットランテーブルによって搬送される鋼帯について、ロール軸方向（鋼帯幅方向）の温度分布を示したイメージ図を図６に示す。本実施の形態に係るホットランテーブルでは、従来のホットランテーブル（図１１（Ａ）参照）と異なり、鋼帯をその幅方向に均一に冷却することができる。

なお、ユニット１９を構成するロール１２の本数ｍは４の倍数でも良く、その場合は（６）式が成立する。ｍは５本以上かつ４の倍数なので実質８本以上となる。
Ｙ×ｎ≒（Ａ＋Ｂ）／２×（ｎ−１） （６）
ただし、ｎ＝ｍ／２である。

その一例を、本発明の変形例に係るホットランテーブルとして図７に示す。但し、同図では冷却ノズルを省略している。
本変形例におけるロール本数ｍは８本、大径部の幅Ａは１３０ｍｍ、小径部の幅Ｂは２８６ｍｍ、シフト量Ｙは１５６ｍｍである。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、上記実施の形態では、ホットランテーブルを構成するユニットを４種類７本のロールで構成しているが、これに限定されるものではなく、例えば、１ユニットを７種類７本のロールで構成してもよいし、あるいは１ユニットを１０種類１９本のロールで構成してもよい。また、ユニットの本数を偶数としてもよい。要は、５本以上のロールで構成されるユニット内のディスクの幅方向センター位置がロール軸方向に関して全て異なっていればよい。

なお、１ユニットを構成するロールの本数ｍが５本未満の場合、ユニット内において、鋼帯の通板方向に亘って滞水部が形成されない隙間部が発生する（図８（Ａ）、（Ｂ）参照）。１ユニットを構成するロールの本数ｍを５本以上とすることにより、隙間部が生じないようにすることができる（図９参照）。その際、ユニット内のディスクのシフト方向を全てのユニットについて同じ方向とする必要はなく、図１０に示すように、上流側のユニットと下流側のユニットでディスクのシフト方向を異ならせても良い。

１０：ホットランテーブル、１２、１３、１３’、１４、１４’、１５、１５’、１６：ロール、１７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１８：隙間部、１９：ユニット、２０〜２２：大径部（ディスク）、２３〜２７：小径部、２８：冷却ノズル、２９：センター

Claims (4)

1. 複数のディスクがロール軸方向に間隔をあけて設けられたロールの該ディスクが、隣接するロールのディスクとディスクの間に位置するように配置された、複数の前記ロールによって構成されるホットランテーブルにおいて、
   ５本以上の前記ロールから構成されるユニットが通板方向に連設されてなり、前記ユニット内の前記ディスクの幅方向センター位置が、ロール軸方向に関して全て異なっているホットランテーブルであって、
   前記ユニット内の前記ディスクの幅方向センター位置が、通板方向の下流側に行くにつれてロール軸方向に順次シフトし、シフト量Ｙが一定値とされ、
   前記ロールのディスクの幅を一定値Ａ、該ロールのディスクとディスクの間の幅を一定値Ｂとすると、前記シフト量Ｙが（１）式の範囲にあることを特徴とするホットランテーブル。
   Ａ＜Ｙ＜（２Ａ＋Ｂ）／３ （１）
2. 請求項１記載のホットランテーブルにおいて、前記ユニットを構成する前記ロールの本数をｍ（ただし、ｍは奇数）とすると、（２）式が成立することを特徴とするホットランテーブル。
   Ｙ×ｍ≒（Ａ＋Ｂ）／２×（ｍ−１） （２）
3. 請求項１記載のホットランテーブルにおいて、前記ユニットを構成する前記ロールの本数をｍ（ただし、ｍは４の倍数）とすると、（３）式が成立することを特徴とするホットランテーブル。
   Ｙ×ｎ≒（Ａ＋Ｂ）／２×（ｎ−１） （３）
   ただし、ｎ＝ｍ／２
4. 請求項２又は３記載のホットランテーブルにおいて、前記ユニットを構成する前記ロールのうちの１本が、そのロール軸のセンターを通る通板方向仮想線に関して線対称とされていることを特徴とするホットランテーブル。

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