JPH0347926A - 熱処理用ロールのクラウン制御装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、熱処理用ロール、たとえば連続焼鈍炉などの
竪型炉に組み込まれるハースロール、ボトムロールなど
に対するクラウン制御装置に関する。

〔従来の技術〕

連続焼鈍炉などの竪型の熱処理炉における金属ストリッ
プの通板では、蛇行やヒートバックルと称される座屈の
発生を防止することが、良好な品質や形状を保証するた
めに、あるいは生産性を高めるために重要である。

このために、従来から、ステアリング装置の設置、ロー
ル粗度の改善、ロールクラウンの改良などが行われてき
た。

この中でも、ロールクラウンの改良はきわめて有効な手
段である。適切なりラウンをもったロールを用いると、
蛇行を防止できる。しかし、センタリング効果を高める
ために、過度にクラウン量を大きくすると、ヒートバッ
クルの発生頻度が多くなる。このように、クラウンの大
小により、通板性が左右される。そこで、以下のような
種々のクラウン制御技術が提案されている。

（１）特開昭６２−２５３７３４号（先行例１という）
ニストリップが接触しないロール部分にガスを吹き付け
てロールの当該部分を冷却し、全体としてロールの軸方
向の温度の均一化を図るものである。

（２）特公昭６３−３９６４８号（先行例２という）二
ロール軸方向に区画された空胴部に流体を流通し、その
流体温度を調整することによりクラウンを制御するもの
である。

（３）特公昭６２−７２４９号（先行例３という）、ロ
ールに複数のヒートパイプを軸方向に設け、これに熱媒
を封入し、この熱媒が高温部で蒸発し、低温部で凝縮す
ることを利用して軸方向の温度分布を均一化するもので
ある。

（４）特公昭６２−７２４８号（先行例４という）：中
空ロール内に熱媒を封入し、この熱媒を循環させ、ロー
ルの軸方向の温度の均一化を図るものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、これら先行例はそれぞれ次の問題を有し、本発
明者の実際的な試験でも、実用化が難しいことが判明し
うている。

先行例１では、ロールとストリップとの接触部が非接触
部より低温の場合、ロールの幅方向に関して均一な温度
となるが、加熱高温帯に設置されたロールでは、逆に接
触部が非接触部より高温となるため、ロールの幅方向の
温度差をより助長させることになり、ヒートバックルを
発生させる虞れが大きい。したがって、加熱低温帯での
蛇行対策用のロールとしては使用できるが、加熱高温帯
でのロールとしては使用できない。

先行例２のものは、−船釣な銅帯用のクラウンロールと
しては使用できるが、付帯設備が大きくなるので、ロー
ル本数が多く、設置スペースの余裕がない焼鈍炉では設
置場所の関係で適用が困難である。しかも、たとえ設置
可能としても、設備費が嵩み到底各ロールに対して設置
することはできない。さらに、間接加熱であるために、
熱効率が悪く、目標形状となるまでの時定数が大きく、
クラウン制御性が悪い。

先行例３および４では、熱媒をロール内に封入してクラ
ウンロールとするが、熱媒の温度管理が難しく、またロ
ールに内圧がかかるので、ロールシェルの劣化が激しく
ロール寿命が短い。

そこで、本発明の主たる目的は、所望のクラウン形状を
的確に得ることができ、またヒートクラウンを形成させ
る際の応答性が速く、かつ熱効率が高く、しかも設備費
が低減し、設置スペースの制限および設置対象炉の制限
を殆ど受けないなどの利点をもたらす熱処理用ロールの
クラウン制御装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題は、ロール内部に軸方向に分割して設けられた
複数の電気ヒーターなどからなる発熱手段と、ロール外
方にロールと対向して軸方向に分割して設けられた複数
の冷却用ガス吹き付け口と、前記発熱手段群への入熱量
を個別的にまたはグループ単位で調節する加熱調節手段
と、前記ガス吹き付け口からのロールへ与える冷却量を
個別的にまたはグループ単位で調節する冷却調節手段と
を有することで解決できる。

〔作用〕

本発明では、ロール内部に設けた電気ヒーターによりロ
ールを直接的に加熱するようにしている。

したがって、先行例２のように、間接加熱の場合と異な
り、熱効率が高く、かく応答性が速い。しかも、電気ヒ
ーターは、軸方向に複数分割して設けられているので、
軸方向の温度制御性がきわめて高い。

さらに、各温度ヒーターへの入熱量の調節は、簡易かつ
安価なヒーターコントローラにより調節できるから、設
備費が低減し、かつ設備が小型のもので足り設置スペー
スの制限が殆ど無くなる。゛さらに、本発明では、上記
の電気ヒーターによる直接加熱とともに、ロール外部か
ら、冷却用ガスを吹き４−Ｊけて、かつ軸方向に分割さ
れたガス吹き付け口からのロールへ与える冷却量を個別
的にまたはグループ単位で調節するので、単に一方によ
り温度制御する場合と異なり、温度制御性がきわめて高
い。したがって、所望のクラウン形状を容易に得ること
ができる。

〔発明の具体的構成〕

以下本発明をさらに詳説する。

第６図は連続焼鈍炉２０に本発明に係るクラウンロール
ｌを配設した状態を示したもので、その連続焼鈍炉２０
の炉壁の外部に導いた細部を軸受２１．２１により支承
し、ロール１を駆動モータ２２により回転さぜ、ストリ
ップ２を蛇行無く案内するようにしである。

連続焼鈍されるストリップは、板厚、板幅および材質の
硬軟など種々のものを対象とする。さらに、焼鈍温度が
高温のものや低温のものなど種々の条件で焼鈍される。

こうした条件の下で、広幅薄手材で焼鈍温度が高いもの
は、蛇行防止に必要なセンタリング力を得るためのクラ
ウンＩ＋ｔと、ピー１−ハソクル防止のために超えられ
ないクラウン量を満足する範囲がきわめて狭く安定した
通板を行うことが難しい。

他方、狭幅厚手材で比較的低温で焼鈍するものは、蛇行
が発生し易く、かなりの高クラウンが必要である。この
ために、かかる高クラウン形状を形成できるロールが必
要になる。

そこで、本発明のロールとしては、第１図〜第５図に示
すように、ロール１のシェルの内面に本発明にいう発熱
手段を構成するたとえば１０個の電気ヒーター３Ａ〜３
Ｊが軸方向に分割して配設されている。これら各電気ヒ
ーター３Ａ〜３Ｊは、個別的に加熱温度コントローラ４
によりたとえばオンオフ制御可能となっている。また、
現加熱温度を検出して温度制御の基礎信号とするために
、たとえば電気ヒーターの分割数分（１０個）の熱電対
などからなる温度検出器５八〜５Ｊが位置的に電気ヒー
ターと対応して設けられている。

他方、ロール１の外方にその外面に対向して、多数の散
点状に形成された冷却用ガス吹き付け口６．６・・・を
をする円弧状対向面が形成された吹き出しホックス７が
設けられている。この吹き出しボックス７は、軸方向に
隔壁７ａによりたとえば５個に分割されており、かかる
分割ボックス７Ａ〜７Ｅは、複数の冷却用ガス吹き付け
口６を共有している。また、各分割ホックス７Ａ〜７Ｅ
は、共通の冷却用ガス導管８に、同数のダンパー９Δ〜
９Ｅを介して連通している。冷却用ガス導管８は冷却ガ
ス源に連なっている。冷却ガスとしては、たとえば焼鈍
炉１４の炉内ガスか用いられ、このたとえば９８％Ｎ２
千２％Ｈ，ガスは、好ましくは熱交換器１５において冷
媒１６により５０〜８０°Ｃに冷却された後、送風ポン
プ１７による送風力により冷却用ガス吹き付け口６から
ロール１に対して吹き付けられる。各ダンパー９Δ〜９
Ｅは、個別的に冷却温度コントローラ１０によりそれら
の開度が調整可能となっている。

第１図において、１１はビジネスコンピュータ１２はプ
ロセスコンピューター　１３はクラウン形状演算制御装
置である。

このように構成された装置においては、ビジネスコンピ
ューター１１より、当該ストリップの情報、たとえばス
トリップザイズ、材質および焼鈍温度などがプロセスコ
ンピュータ〜１２に与えられ、このプロセスコンピュー
ター１２では、適切なりラウン形状を与えるべくロール
Ｊの温度プロフィールを演算し、目標温度分布（軸方向
）をクラウン形状演算制御装置１３に与える。

クラウン形状演算制御装置１３は、前記の温度検出器５
Ａ〜５Ｊからのフィードバック温度信号を受けて、目標
温度分布との偏差を解消すべく、加熱温度コントローラ
４を介して各電気ヒーター３Ａ〜３Ｊに対して大熱量を
調節（実施例ではオンオフ制御）するとともに、冷却温
度コン１〜ローラｌＯを介して各タンパ−９Ａ〜９Ｅの
開度を調節する。各ダンパー９Ａ〜９Ｅの開度を調節す
ると、冷却用ガスの供給量が調整されるので、ロール１
外面に対する冷却量が調節される。

上記例において、電気ヒーターの分割数を１０個、分割
ボックスの分割数を５個としたが、その分割数は、少く
とも中央および両端に３以上の分割数を有していればよ
い。しかし、軸方向の温度制御性をより高くしたい場合
は、５以上の分割数が好ましい。もちろん、電気ヒータ
ーの少なくとも１以上はストリップ２が接触する位置に
存在する必要がある。電気ヒーターの分割数が分割ボッ
クスの分割数の整数倍である場合、１つの分割ボックス
が電気ヒーターの整数倍分を共存するような位置関係と
しておくのがよい。さらに、前記のビジネスコンピュー
ター１１からは、現ストリップ２の幅、厚みまたは材質
などの情報がプロセス０ コンピューター１２に伝送され、その情報に基づいて発
熱させるべき電気ヒーターの選択、電気ヒーターからの
発熱量、冷却ボックスの選択、および冷却風量などの制
御がなされる。

上記例における電気ヒーターによる加熱量の調節には、
オンオフ制御のほか、連続的またはステップ的制御でも
よい。さらに、各電気ヒーターを個別的に制御する以外
に、隣接する２つまたはそれ以上の電気ヒーターを群と
して共通的に加熱量（発熱量）の調節を行ってもよい。

また、分割ボックス７Ａ〜７Ｅに対応したダンパー９Ａ
〜９Ｅの開度調節に代えて、あるいはその開度調節とと
もに、各分割ボックス７Ａ〜７Ｅに供給する冷却用ガス
の温度をそれぞれ調節する手段を設けてもよい。たとえ
ば、分割ボックス７Ａ〜７Ｅに連通した各導路にそれぞ
れ冷却器を設けることで調節が可能である。さらに、第
１７図のように、各分割ボックス７Ａ〜７Ｅの出側を仕
切りロール１表面近くまで延在する仕切り板１８を設け
ると、冷却ガスの混合を防止でき良好である。

第７図は常用温度時のクラウンロールの形状を示したも
ので、第８図のように低温帯で形状的に実線のように凹
むものであれば、これを波線のように修正する。また、
第９図のように、高温帯で形状的に実線のように膨出す
るのであれば、これを波線のように修正する。

第１０図は連続焼鈍炉の概要図で、加熱帯３０および均
熱帯３１を有する。かかる連続焼鈍炉では、第１１図に
示されているように、加熱帯３０の前半では、蛇行防止
のためにクラウン量を大きくし、加熱帯３０の後半およ
び均熱帯３１では、ヒートバックル防止のために低クラ
ウン量とするのが望まれる。また、第１２図のように、
ロール軸方向の温度分布を考えると、高温帯すではロー
ルとストップとの接触部が非接触部より高温を、低温帯
ａでは低温となる。

そこで、低温帯ａでは第１３図のように、電気ヒーター
群により加熱して主に接触部のロール温度を高め、高温
帯すでは、第１４図のように、冷１ ２ 即用ガスにより冷却して主に接触部のロール温度を下げ
る。

本発明において、冷却用ガス吹き付け目６とロール１表
面との間隔は、５〜５０ｍｍ、特に２０〜３５ｍｎ＋が
、一つの冷却用ガス吹き付け目６からの冷却ガスの吹き
出し流量は、３０〜４ＯＮｒｎ’／ｈ。

全体量で５０〜３０ＯＮｒ１１１／ｈ１特に１５０〜２
０ＯＮ　ｒｒ？／　ｈがそれぞれ好ましい。

〔実施例〕

次に実施例を示し、本発明の効果を明らかにする。

（実施例１） 第１図〜第５図に示す装置により、クラウン制御を行っ
た。この結果、第１５図のように、ロールとストップと
の接触部が非接触部より低温の場合、接触部の温度をほ
ぼ目標温度に近づけることができた。

また、接触部が非接触部より高温の場合においても第１
６図のように、接触部の目標温度に近づけることができ
た。

さらに、これらの低温および高温の各帯においてクラウ
ン制御を行ったところ、蛇行をほぼ完全に防止できると
ともに、ヒートバックルの発生に伴う出荷品の格落ちを
無くすことができた。しかも、目標速度比（−実績速度
Ｘ１００／基準速度）が従来例に比べて約１０％向上し
た。

（実施例２） ロール温度の幅方向に関して、ロールの中央部の温度が
低い凹型の場合を、（１）長さ方向にフラットにすると
き、および（２）ロールの中央部の温度が高い凸型にす
るとき、ならびにロールの中央部の温度が高い凸型の場
合を、（３）長さ方向にフラットにするときのそれぞれ
のケースについて、従来例と、本発明例とについて、ク
ラウン形状の応答性（応答時間）の良否を調べた。

また、この調査結果は、特開昭６２−２５３７３４号の
技術の下で、（１）に要する応答時間を１００、（２）
に要する応答時間を２００としたときを基準としたもの
で、結果を第１表に示した。

３ ４ ｌ５ 整例の概念図、第１５図および第１６図は実施例の結果
を示すグラフ、第１７図は変形例の概要図である。

■・・・ロール、２・・・ストリップ、３Ａ〜３Ｊ・・
電気ヒ−９−１４・・温度コントローラ、５Δ〜５　、
Ｊ・・温度検出器、６・・・冷却用ガス吹き付け口、７
Ａ〜７Ｅ・・分割ボックス、９Ａ〜９Ｅ・ダンパー、１
２・・・プロセスコンピューター、１３・・・クラウン
形状演算制御装置、１４・・焼鈍炉。

■ かかる結果によると、本発明によれば、クラウン制御に
要する応答性がほぼ２倍に向上することが判る。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明によれば、所望のクラウン形状を的
確に得ることができ、またヒートクラウンを形成させる
際の応答性が速く、かつ熱効率が高く、しかも設備費が
低減し、設置スペースの制限および設置対象炉の制限を
殆ど受けないなどの利点をもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の概要図、第２図はそのロールの縦
断面図、第３図は横断面図、第４図は吹き出しボックス
の正面図、第５図はその側面図、第６図は連続焼鈍炉の
ロール取付状態図、第７図〜第９図はクラウン制御例の
ロール正面図、第１０図は連続焼鈍炉の概要図、第１１
図はクラウンと板温度との相関図、第１２図はストリッ
プとロールとの接触部と非接触部とのロール温度の変化
グラフ、第１３図および第１４図は接触部の温度調６ ｐ　ロー会−■ 特開平３ ４７９２６　（７） （０Ｃ） υ 第 ５ 図 第 ６ 図 一シ１ ０−λ漁ガ処恒装 第 ７ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロール内部に軸方向に分割して設けられた複数の
   発熱手段と、ロール外方にロールと対向して軸方向に分
   割して設けられた複数の冷却用ガス吹き付け口と、前記
   発熱手段群への入熱量を個別的にまたはグループ単位で
   調節する加熱調節手段と、前記ガス吹き付け口からのロ
   ールへ与える冷却量を個別的にまたはグループ単位で調
   節する冷却調節手段とを有することを特徴とする熱処理
   用ロールのクラウン制御装置。