JPH0323005A - 圧延ロールの冷却方法 - Google Patents
圧延ロールの冷却方法Info
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- JPH0323005A JPH0323005A JP15700789A JP15700789A JPH0323005A JP H0323005 A JPH0323005 A JP H0323005A JP 15700789 A JP15700789 A JP 15700789A JP 15700789 A JP15700789 A JP 15700789A JP H0323005 A JPH0323005 A JP H0323005A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
- B21B27/06—Lubricating, cooling or heating rolls
- B21B27/10—Lubricating, cooling or heating rolls externally
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Control Of Metal Rolling (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は圧延ロールの冷却方法、詳しくはロール冷却効
率がきわめて高く、かつサーマルクラウン量の変化を防
止できる圧延ロールの冷却方法に関する． （従来の技術） 鋼板の熱間圧延に使用される圧延ロールは、被圧延材（
以降、圧延材と記す）から多量の熱を受けて温度が著し
く上昇する．ところが圧延材の板幅はロール幅より狭い
ために、圧延ロールの幅方向温度分布は中央部が高く端
部にゆくほど低くなる．そしてそれは圧延材の温度、圧
下率、圧延速度、圧延時間などにより大きく影響される
．またロール平均温度も上記圧延条件によって変わって
くる．ロールの幅方向温度分布や平均温度が変化すると
、熱膨張量が変わってサーマルクラウン量が変動し、高
精度の板夏制御が困難となる．そこで圧延ロールを冷却
水により冷却し、サーマルクラウン量の変動を肪止する
圧延ロールの冷却法や装置が下記のように種々提案され
ている．ａ．圧力の高い多量の冷却水をノズルからロー
ル表面にスプレーする方法． この方法によれば圧延ロールを高効率で冷却することが
できる．しかしこの方法では冷却水がロールに当たった
あと飛び散ってしまうため、狭い面積しか冷却できない
．しかも冷却水がスプレーされた部分だけが過冷却され
、均一に冷却されない．そのうえ飛散した冷却水が圧延
材の上に落下してその温度を局部的に低下させ、温度制
御を狂わせるという問題がある． ｂ．第６図（ａ）に示すように圧延ロールｌの外周面に
水冷ジャケット２を対向配置し、冷却水通路３を形成さ
せて冷却水４を通遇させ、冷却面積の増加と均一冷却を
行わせる装直（特公昭５５−１２３２２号公報）． この冷却装置によって上記ａの冷却水スプレー法で発生
する問題は解決された．しかしこの装ｌでは第６図（ロ
）（第６図（ａ）のＡ部拡大図）に示すように、圧延ロ
ール１の表面に冷却水４とロールｌとの直接接触を妨げ
る境界層５が生威し、冷却効率が向上しないという欠点
がある．なお第６図（ａ）中、６は冷却水給水路、７は
冷却水排水路、８はバックアップロール、９は圧延材、
である．Ｃ．圧延ロールの幅方向温度差をなくすために
、第６図（ａ）に示すような水冷ジャケットをロールの
幅方向に分割し、別々に給水する方法（特開昭６０−２
３１５０７号公報）． この方法によればロール幅方向の冷却ができる．しかし
この方法では水冷ジャケットの隔壁部に相当するところ
に不均一な冷却部ができ、また境界層が生戒するために
冷却水量を多少変化させてもロールの幅方向温度はそれ
ほど変わらないという問題がある． （発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、圧延ロールの冷却効率がきわめて高く
、かつサーマルクラウン量を変化させない圧延ロールの
冷却方法を提供することにある．（Ｒ題を解決するため
の手段） 熱間圧延中の圧延ロールは被圧延材から多量の熱を受け
てサーマルクラウン量が変化し、高精度の圧延制御が困
難になる．それを防止するには十分なロール冷却とロー
ル幅方向の適切な冷却法が要求される． 本発明者らは効率のよい冷却とロール幅方向の冷却法に
ついて種々検討を重ねた結果、つぎのような知見を得た
．すなわち、 ■ 圧延中のロール表面温度がｌＯＯ℃以上になるとそ
こで冷却水が沸騰し、熱伝達のきわめて悪い蒸気膜（境
界層〉が生或する．この境界層をなくすには冷却水の水
流に向かって圧力水を噴射すれば・水流内に乱流が生じ
て境界層は容易に消失し、冷却効率が著しく向上する． ■ 圧力水の噴射量を変えると水膜内の乱流強さが変わ
り境界層の厚さを自由に変化させることができる．した
がってロールの幅方向の受熱量に応じて噴射量を調整す
れば、ロールの幅方向温度を無段階に制御でき、サーマ
ルクラウン量の変化．を防止することが可能になる． 本発明は上記知見によってなされたものであり、その要
旨は「回転する圧延ロール表面に層状で流れる水流を形
成させ、その水流に向かって圧力水を噴射するとともに
、ロール幅方向の受熱量に応じて圧力水の噴射量を調整
する圧延ロールの冷却方法』にある． （作用） 第６図に示すような従来のジャケット式冷却装置では、
圧延ロール１とジャケット２との間に冷却水通路３を形
成し、この通路３に冷却水給水路６から冷却水４を供給
して層状に通遇させ、冷却水排水路７から排水する．し
かしこの層状流域では先に述べたように圧延ロール１表
面に境界膜が生或する．そこで本発明の冷却方法では第
１図に示すような冷却装置を用いる．この装直には境界
層を破壊するために層状流に対して圧力水１３ａを直角
方向に噴射する噴射ノズルｌ３が多数設けられている．
第２図はこの装置のロール軸方向の断面図であり、前記
噴射ノズルｌ３は幅方向に複数組に分割され、バルプｌ
４により開閉されるようになっている．バルブｌ４の開
閉制御は演算器１５を用い、圧延材寸法、圧延条件（温
度など）及び圧延情報として圧延速度や圧延荷重等にも
とづい′ζ圧延ロール１に対する熱負荷量を幅方向に計
算し、その熱負荷量に応じて幅方向の各バルブ１４に対
して開閉指令を与える． また別の装置による冷却方法の例を第３図に示す．これ
はオープン流下式冷却方法である．この装直によりロー
ルを冷却するには、圧延ロール１の上方に設Ｉされた冷
却水給水管１０から圧延ロール１０表面に冷却水１１を
供給する．冷却水１１はロール１を冷却しながらその表
面を伝わって流下し、受水ヘッダ−１２によって集水さ
れ循環装直（図示省略）に送られる．冷却水１１がロー
ル１を冷却するとき、ロール表面温度が水の沸騰温度以
上になっていると冷却水が蒸発し、熱伝達率のきわめて
悪い境界層（第６図中）に示す５）がその表面をおおい
、熱伝達を著しく低下させる．そこでこの冷却方法では
、冷却水１１の水流に向かって圧力水碩射ノズル１３か
ら圧力水】３ａ（圧力が５〜１０ｋｇ／ｃｍ”程度）を
噴射する．そうすると冷却水の水流内に乱流が起こって
境界層が破壊され、冷却水とロール表面とが直接に接触
して効率よく冷却が行われる．そしてまたこの発明では
、圧力水噴射ノズルｌ３をロール幅方向に多数（配列ピ
ッチ約５０〜Ｌｏｏｍｓ＋）配置し、ロール幅方向の受
熱量に応じて圧力水ｌ３ａの噴射量を調整する．それに
よって冷却水の乱流強さと境界層の厚さを変えることが
可能となり、ロールのサーマルクラウン量の変化を防止
することができる． （実施例１） この実施例は試験用ロールを用い、圧力水の噴射量とロ
ール表面の熱伝達率の関係を調べたものである．すなわ
ち一定温度に加熱した試験用ロール（直径：２００開、
輻： ４０（ｂｅｓ）に第１図に示すような冷却装ｌを
設直し、ロール表面に０．３ｍ’／ｓｉｎの冷却水を流
下させ、それに圧力が７ ｋｇ／ｃｍ”の圧力水をその
量を変えて噴射し、そのときの熱伝達率の変化を調べた
ものである． その結果を第４図に示す．この図から明らかなように、
圧力水の噴射量を変えることによって熱伝達率を自由に
変えることができる．なお熱伝達率の測定は加熱しータ
によりロール内部温度を一定とし、冷却装置の入側及び
出側でのロール表面温度を測定し、計算により求めた． （実施例２） この実施例は実操業において本発明の冷却方法を行った
場合である．直径Ｔｏｏｔｍ、幅１７８０＋ｕｉの熱間
圧延ξルの仕上げワークロールに第１図に示すようなロ
ール冷却装置を設置し、９２０℃の圧延材（厚さ：２．
２ｍｍ、暢：１２００■−）を圧延した．そして圧力水
量を一定量常に噴射した場合と断続的に噴射した場合の
ロール幅方向の温度変化と、そのときの鋼板の板厚変動
を調べた．圧力水が一定のときは冷却水量４ ｍ”／ｗ
ｉｎに対し８ ｋｇ／ｃｍ”の圧力水量を０．５ｍ”／
−ｉｎとし、圧力水の断続噴射の場合は冷却水量は４■
’／閣ｉｎにし、０．５ｍ”／置ｉＩ１の圧力水をロー
ル幅の中心部から４０００及び５００ｍｍの部分に２秒
間づつ停止と噴射を繰り返し、６００ｍｍ以上の部分の
噴射は止めた． その結果、ロール温度の変化は第５図に示すように、断
続的噴射（○印）の場合はロール中央部と端部の温度差
はあまりないが、一定量噴射し続けた場合（Δ印）はロ
ールの端部にゆくにつれて大きく低下した．そして断続
噴射の場合の製品鋼板の幅方向の厚さ変動量は６ｐ■以
内に収まっていた．しかし一定量を噴射した場合の変動
量は８〜１０μ一と大きかった． （発明の効果） 以上のように本発明の冷却方法によれば、下記のような
すぐれた効果がある．すなわち、■ 高効率でロール冷
却ができるとともに、ロ一ルサーマルクラウン量の変化
を防止することができる． ■ ロール径が変化しても冷却能の調整が簡単にでき、
かつ精度がよい． ■ 圧力水の使用量が少なくてすむので、微細な調整が
でき制御の応答性がよい．
率がきわめて高く、かつサーマルクラウン量の変化を防
止できる圧延ロールの冷却方法に関する． （従来の技術） 鋼板の熱間圧延に使用される圧延ロールは、被圧延材（
以降、圧延材と記す）から多量の熱を受けて温度が著し
く上昇する．ところが圧延材の板幅はロール幅より狭い
ために、圧延ロールの幅方向温度分布は中央部が高く端
部にゆくほど低くなる．そしてそれは圧延材の温度、圧
下率、圧延速度、圧延時間などにより大きく影響される
．またロール平均温度も上記圧延条件によって変わって
くる．ロールの幅方向温度分布や平均温度が変化すると
、熱膨張量が変わってサーマルクラウン量が変動し、高
精度の板夏制御が困難となる．そこで圧延ロールを冷却
水により冷却し、サーマルクラウン量の変動を肪止する
圧延ロールの冷却法や装置が下記のように種々提案され
ている．ａ．圧力の高い多量の冷却水をノズルからロー
ル表面にスプレーする方法． この方法によれば圧延ロールを高効率で冷却することが
できる．しかしこの方法では冷却水がロールに当たった
あと飛び散ってしまうため、狭い面積しか冷却できない
．しかも冷却水がスプレーされた部分だけが過冷却され
、均一に冷却されない．そのうえ飛散した冷却水が圧延
材の上に落下してその温度を局部的に低下させ、温度制
御を狂わせるという問題がある． ｂ．第６図（ａ）に示すように圧延ロールｌの外周面に
水冷ジャケット２を対向配置し、冷却水通路３を形成さ
せて冷却水４を通遇させ、冷却面積の増加と均一冷却を
行わせる装直（特公昭５５−１２３２２号公報）． この冷却装置によって上記ａの冷却水スプレー法で発生
する問題は解決された．しかしこの装ｌでは第６図（ロ
）（第６図（ａ）のＡ部拡大図）に示すように、圧延ロ
ール１の表面に冷却水４とロールｌとの直接接触を妨げ
る境界層５が生威し、冷却効率が向上しないという欠点
がある．なお第６図（ａ）中、６は冷却水給水路、７は
冷却水排水路、８はバックアップロール、９は圧延材、
である．Ｃ．圧延ロールの幅方向温度差をなくすために
、第６図（ａ）に示すような水冷ジャケットをロールの
幅方向に分割し、別々に給水する方法（特開昭６０−２
３１５０７号公報）． この方法によればロール幅方向の冷却ができる．しかし
この方法では水冷ジャケットの隔壁部に相当するところ
に不均一な冷却部ができ、また境界層が生戒するために
冷却水量を多少変化させてもロールの幅方向温度はそれ
ほど変わらないという問題がある． （発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、圧延ロールの冷却効率がきわめて高く
、かつサーマルクラウン量を変化させない圧延ロールの
冷却方法を提供することにある．（Ｒ題を解決するため
の手段） 熱間圧延中の圧延ロールは被圧延材から多量の熱を受け
てサーマルクラウン量が変化し、高精度の圧延制御が困
難になる．それを防止するには十分なロール冷却とロー
ル幅方向の適切な冷却法が要求される． 本発明者らは効率のよい冷却とロール幅方向の冷却法に
ついて種々検討を重ねた結果、つぎのような知見を得た
．すなわち、 ■ 圧延中のロール表面温度がｌＯＯ℃以上になるとそ
こで冷却水が沸騰し、熱伝達のきわめて悪い蒸気膜（境
界層〉が生或する．この境界層をなくすには冷却水の水
流に向かって圧力水を噴射すれば・水流内に乱流が生じ
て境界層は容易に消失し、冷却効率が著しく向上する． ■ 圧力水の噴射量を変えると水膜内の乱流強さが変わ
り境界層の厚さを自由に変化させることができる．した
がってロールの幅方向の受熱量に応じて噴射量を調整す
れば、ロールの幅方向温度を無段階に制御でき、サーマ
ルクラウン量の変化．を防止することが可能になる． 本発明は上記知見によってなされたものであり、その要
旨は「回転する圧延ロール表面に層状で流れる水流を形
成させ、その水流に向かって圧力水を噴射するとともに
、ロール幅方向の受熱量に応じて圧力水の噴射量を調整
する圧延ロールの冷却方法』にある． （作用） 第６図に示すような従来のジャケット式冷却装置では、
圧延ロール１とジャケット２との間に冷却水通路３を形
成し、この通路３に冷却水給水路６から冷却水４を供給
して層状に通遇させ、冷却水排水路７から排水する．し
かしこの層状流域では先に述べたように圧延ロール１表
面に境界膜が生或する．そこで本発明の冷却方法では第
１図に示すような冷却装置を用いる．この装直には境界
層を破壊するために層状流に対して圧力水１３ａを直角
方向に噴射する噴射ノズルｌ３が多数設けられている．
第２図はこの装置のロール軸方向の断面図であり、前記
噴射ノズルｌ３は幅方向に複数組に分割され、バルプｌ
４により開閉されるようになっている．バルブｌ４の開
閉制御は演算器１５を用い、圧延材寸法、圧延条件（温
度など）及び圧延情報として圧延速度や圧延荷重等にも
とづい′ζ圧延ロール１に対する熱負荷量を幅方向に計
算し、その熱負荷量に応じて幅方向の各バルブ１４に対
して開閉指令を与える． また別の装置による冷却方法の例を第３図に示す．これ
はオープン流下式冷却方法である．この装直によりロー
ルを冷却するには、圧延ロール１の上方に設Ｉされた冷
却水給水管１０から圧延ロール１０表面に冷却水１１を
供給する．冷却水１１はロール１を冷却しながらその表
面を伝わって流下し、受水ヘッダ−１２によって集水さ
れ循環装直（図示省略）に送られる．冷却水１１がロー
ル１を冷却するとき、ロール表面温度が水の沸騰温度以
上になっていると冷却水が蒸発し、熱伝達率のきわめて
悪い境界層（第６図中）に示す５）がその表面をおおい
、熱伝達を著しく低下させる．そこでこの冷却方法では
、冷却水１１の水流に向かって圧力水碩射ノズル１３か
ら圧力水】３ａ（圧力が５〜１０ｋｇ／ｃｍ”程度）を
噴射する．そうすると冷却水の水流内に乱流が起こって
境界層が破壊され、冷却水とロール表面とが直接に接触
して効率よく冷却が行われる．そしてまたこの発明では
、圧力水噴射ノズルｌ３をロール幅方向に多数（配列ピ
ッチ約５０〜Ｌｏｏｍｓ＋）配置し、ロール幅方向の受
熱量に応じて圧力水ｌ３ａの噴射量を調整する．それに
よって冷却水の乱流強さと境界層の厚さを変えることが
可能となり、ロールのサーマルクラウン量の変化を防止
することができる． （実施例１） この実施例は試験用ロールを用い、圧力水の噴射量とロ
ール表面の熱伝達率の関係を調べたものである．すなわ
ち一定温度に加熱した試験用ロール（直径：２００開、
輻： ４０（ｂｅｓ）に第１図に示すような冷却装ｌを
設直し、ロール表面に０．３ｍ’／ｓｉｎの冷却水を流
下させ、それに圧力が７ ｋｇ／ｃｍ”の圧力水をその
量を変えて噴射し、そのときの熱伝達率の変化を調べた
ものである． その結果を第４図に示す．この図から明らかなように、
圧力水の噴射量を変えることによって熱伝達率を自由に
変えることができる．なお熱伝達率の測定は加熱しータ
によりロール内部温度を一定とし、冷却装置の入側及び
出側でのロール表面温度を測定し、計算により求めた． （実施例２） この実施例は実操業において本発明の冷却方法を行った
場合である．直径Ｔｏｏｔｍ、幅１７８０＋ｕｉの熱間
圧延ξルの仕上げワークロールに第１図に示すようなロ
ール冷却装置を設置し、９２０℃の圧延材（厚さ：２．
２ｍｍ、暢：１２００■−）を圧延した．そして圧力水
量を一定量常に噴射した場合と断続的に噴射した場合の
ロール幅方向の温度変化と、そのときの鋼板の板厚変動
を調べた．圧力水が一定のときは冷却水量４ ｍ”／ｗ
ｉｎに対し８ ｋｇ／ｃｍ”の圧力水量を０．５ｍ”／
−ｉｎとし、圧力水の断続噴射の場合は冷却水量は４■
’／閣ｉｎにし、０．５ｍ”／置ｉＩ１の圧力水をロー
ル幅の中心部から４０００及び５００ｍｍの部分に２秒
間づつ停止と噴射を繰り返し、６００ｍｍ以上の部分の
噴射は止めた． その結果、ロール温度の変化は第５図に示すように、断
続的噴射（○印）の場合はロール中央部と端部の温度差
はあまりないが、一定量噴射し続けた場合（Δ印）はロ
ールの端部にゆくにつれて大きく低下した．そして断続
噴射の場合の製品鋼板の幅方向の厚さ変動量は６ｐ■以
内に収まっていた．しかし一定量を噴射した場合の変動
量は８〜１０μ一と大きかった． （発明の効果） 以上のように本発明の冷却方法によれば、下記のような
すぐれた効果がある．すなわち、■ 高効率でロール冷
却ができるとともに、ロ一ルサーマルクラウン量の変化
を防止することができる． ■ ロール径が変化しても冷却能の調整が簡単にでき、
かつ精度がよい． ■ 圧力水の使用量が少なくてすむので、微細な調整が
でき制御の応答性がよい．
第１図は、本発明の冷却方法を実施するロール冷却装直
０１例を示す圧延方向断面図、第２図は、第１図のロー
ル軸方向の断面図、第３図は、本発明の冷却方法を実施
する他の装直の圧延方向断面図、 第４図は、圧力水噴射量と熱伝達率の関係を示す図、 第５図は、ロール中央部からの距離とロール表面温度と
の関係を示す図、 第６図は、従来のロール冷却方法に用いる冷却装直の圧
延方向断面図、 である． １は圧延ロール、２は水冷ジャケット、３は冷却水遣路
、４及び１１は冷却水、５は境界層、６は冷却水供給路
、７は冷却水排水路、８はバ・ノクアップロール、９は
圧延材、１０は冷却水供給管、１２は受水ヘフダー、１
３は圧力水噴射ノズル、１４はバルブ、１５は演算器．
０１例を示す圧延方向断面図、第２図は、第１図のロー
ル軸方向の断面図、第３図は、本発明の冷却方法を実施
する他の装直の圧延方向断面図、 第４図は、圧力水噴射量と熱伝達率の関係を示す図、 第５図は、ロール中央部からの距離とロール表面温度と
の関係を示す図、 第６図は、従来のロール冷却方法に用いる冷却装直の圧
延方向断面図、 である． １は圧延ロール、２は水冷ジャケット、３は冷却水遣路
、４及び１１は冷却水、５は境界層、６は冷却水供給路
、７は冷却水排水路、８はバ・ノクアップロール、９は
圧延材、１０は冷却水供給管、１２は受水ヘフダー、１
３は圧力水噴射ノズル、１４はバルブ、１５は演算器．
Claims (1)
- 回転する圧延ロール表面に層状で流れる水流を形成させ
、その水流に向かって圧力水を噴射するとともに、ロー
ル幅方向の受熱量に応じて圧力水の噴射量を調整するこ
とを特徴とする圧延ロールの冷却方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15700789A JP2568693B2 (ja) | 1989-06-20 | 1989-06-20 | 圧延ロールの冷却方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15700789A JP2568693B2 (ja) | 1989-06-20 | 1989-06-20 | 圧延ロールの冷却方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0323005A true JPH0323005A (ja) | 1991-01-31 |
| JP2568693B2 JP2568693B2 (ja) | 1997-01-08 |
Family
ID=15640142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15700789A Expired - Lifetime JP2568693B2 (ja) | 1989-06-20 | 1989-06-20 | 圧延ロールの冷却方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2568693B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030023354A (ko) * | 2001-09-13 | 2003-03-19 | 주식회사 포스코 | 압연롤 냉각장치 |
| KR101023108B1 (ko) * | 2003-06-26 | 2011-03-24 | 주식회사 포스코 | 압연기의 버티컬 롤 냉각장치 |
-
1989
- 1989-06-20 JP JP15700789A patent/JP2568693B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030023354A (ko) * | 2001-09-13 | 2003-03-19 | 주식회사 포스코 | 압연롤 냉각장치 |
| KR101023108B1 (ko) * | 2003-06-26 | 2011-03-24 | 주식회사 포스코 | 압연기의 버티컬 롤 냉각장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2568693B2 (ja) | 1997-01-08 |
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