JPH09174120A - 熱間圧延機作業ロールの冷却方法および冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 優れた冷却効率を得ることのできる熱間圧延
機作業ロールの冷却方法および冷却装置を提供する。 【解決手段】 熱間圧延機の下流側または上流側に設置
される冷却水ヘッダーとそれに組み込まれたノズルから
冷却水を噴射する熱間圧延機作業ロールの冷却方法にお
いて、少なくとも１本の冷却水ヘッダー内で、ノズル噴
射水流間の干渉を回避するようにスプレイパターンをノ
ズル毎に制御することを特徴とする。その冷却装置にお
いては、少なくとも１本の冷却水ヘッダーに、ノズル本
体内に整流器を有する冷却水噴射用ノズルと整流器を有
しない冷却水噴射用ノズルとを混在させて組み込んだこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱間圧延機作業ロ
ールの冷却方法および冷却装置に関するものであり、特
に、少なくとも１本の冷却水ヘッダーに、噴射圧力の異
なる冷却水ノズルを取り付けて噴射水流を改善すること
で、優れた冷却効率を得ることのできる熱間圧延機作業
ロールの冷却方法および冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、熱間圧延ロールは、高温の材料
の圧延に使用されるため、その入熱量に見合った冷却を
必要とする。その冷却量が過少であると、ロール表面性
状を悪化させることとなり、その悪化したロール表面性
状が圧延材の表面に転写されてしまう。この転写部分を
含む鋼板は、表面の鮮映性が損なわれているだけでな
く、疵の核となったり、プレス等の二次加工時に割れの
起点となるといった問題を引き起こすため、需要家の要
求品質を満足させることができない。そのため、転写部
分は切り捨てる必要があり、歩留りを低下させることと
なる。

【０００３】このような状況に対する対策として、従来
から、圧延鋼材の温度をある範囲内で制御してロールへ
の入熱量を抑制する、いわゆる操業技術で対応する方法
や、ロール材質そのものを熱によっても劣化し難いもの
に変更するなどの改善が施されている。しかし、このよ
うな方法では充分満足する効果が得られていないのが実
情であり、近年の厳格化した品質要求に対応するために
は、ロール表面性状が悪化する前に、早期に、圧延ロー
ルを組替えるなどの予防策が必要であり、それにより作
業率が低下するなどの問題も生じる。このように、ロー
ル表面性状の問題は、生産性を維持向上させる上でも大
きな制約となっており、ロール冷却能力の向上対策がま
すます重要となってきている。

【０００４】従来から、ロール冷却能力の向上対策とし
ては、様々な方法が提案されてきている。例えば、特開
昭６２−６８６１２号公報には、ロール表面をパッドと
通称されている冷却水ジャケットで覆い、ロールと該パ
ッドとの間隙に高速で冷却水を通水させて水膜を形成さ
せ、高効率のロール冷却を実現させようとする圧延ロー
ルの冷却方法が開示されている。

【０００５】また、本発明者らは、先に、大幅な設備改
造なしに冷却効率を向上させる方法として、各冷却ヘッ
ダーから噴射されるロール冷却水同士が干渉して冷却能
力を低下させないように、各々のロール中心軸に対する
噴射方向を特定の方向に限定することで、本来設備が有
する冷却能力を引き出す方法を提案した（特開平７−１
８５６１３号公報）。この方法は、投資面や制御性の面
でも優れており、広く実施されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６２−６８６１２号公報に開示された方法は、その機構
上、冷却水の膜厚を精度良く維持するのが困難であるだ
けでなく、その設備費もかなり高額になってしまうた
め、投資面と制御性の観点から問題のある方法と言わざ
るを得ない。

【０００７】また、特開平７−１８５６１３号公報の方
法は、冷却水同士の干渉を抑制する方法として有効では
あるが、さらに検討を進めた結果、各冷却ヘッダー間の
冷却水の干渉だけでなく、冷却水を噴射する最小単位で
ある各ノズル間の冷却水の干渉も大きな冷却能力の低下
を引き起こしており、本来設備が有する冷却能力そのも
のを完全に引き出すためには、各ノズル間の干渉をも抑
制する必要があることが判明した。

【０００８】本発明は、上記のような問題点を解消すべ
く案出されたものであり、少なくとも１本の冷却水ヘッ
ダーに、ノズル本体内に整流器を有する冷却水ノズルを
取り付けて噴射水流を改善することで、優れた冷却効率
を得ることのできる熱間圧延機作業ロールの冷却方法お
よび冷却装置を提供することを目的としてなされたもの
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題点
を解決すべく種々検討した結果、ロール冷却水ヘッダー
に取り付けられるノズル群について、内部に整流器を取
り付けて衝突力を向上させたノズルと、内部に整流器を
持たないノズルを混在して併用することで高い冷却効率
を得ることを見出し、発明を完成させたものであり、そ
の要旨とするところは、（１）熱間圧延機の下流側また
は上流側に設置される冷却水ヘッダーとそれに組み込ま
れたノズルから冷却水を噴射する熱間圧延機作業ロール
の冷却方法において、少なくとも１本の冷却水ヘッダー
内で、ノズル噴射水流間の干渉を回避するようにスプレ
イパターンをノズル毎に制御することを特徴とする熱間
圧延機作業ロールの冷却方法、（２）熱間圧延機の下流
側または上流側に設置される冷却水ヘッダーを有する熱
間圧延機作業ロール冷却装置において、少なくとも１本
の冷却水ヘッダーに、ノズル本体内に整流器を有する冷
却水噴射用ノズルと整流器を有しない冷却水噴射用ノズ
ルとを混在させて組み込んだことを特徴とする熱間圧延
機作業ロール冷却装置、にある。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
についてさらに詳細に説明する。図３に、鋼板の熱延仕
上圧延工程で設置されている二本のロール冷却ヘッダー
を有するロール冷却装置の一例を示す。冷却ヘッダー４
は、圧延材１を挟んで上下に配された圧延用の作業ロー
ル２、３の上流側及び下流側に配置され、その各々に冷
却水が噴射されるロール冷却用ノズル５が取り付けられ
ている。このノズル５は、図４で示すように、ロール胴
長方向に予め設定されたピッチで複数個取り付けられて
いる。このとき、冷却条件は、通常、１０〜２０kg／cm
² 程度の高圧水圧によって、前記のノズル先端から所要
のスプレー流量と角度で設定されるものが多い。なお、
ロール冷却用ノズル５から噴射される冷却水がロール表
面で描く軌跡（スプレイパターン）は、従来技術では、
図５（ａ）に示すように、隣接するノズルのスプレイパ
ターン同士で干渉していた。

【００１１】作業ロールからの抜熱量を大きくするため
には、作業ロールのできるだけ広い範囲に冷却水を噴射
した方が効果的であり、従って、スプレイ幅は冷却水密
度が大きく低下しない範囲で大きくする必要がある。図
６には、基本的なスプレイパターン設定方法を示してい
る。すなわち、スプレイ幅Ｗの端部になると水量密度、
噴射圧力ともに低下するため、冷却効果が低下しないよ
うに、隣接するノズルとある程度ラップする領域Ｌを持
つように捻じり角度θを設定するのが通常のスプレイパ
ターン設定方式である。この段階では、隣接するノズル
との干渉の問題はなんら発生していない。しかし、より
ロール冷却能力を高めるためには、このスプレイ間隔を
縮めることが必要であり、その場合、スプレイ厚Ｔは隣
接するノズルの噴射水との間で干渉を起こすようにな
る。この干渉で、ロール表面に冷却水が到達する前に、
噴射水同士が衝突して、その冷却能力が大幅に低下する
と考えられる。本発明は、全てのノズルから噴射される
冷却水が、ロール表面に到達する前に、噴射水同士で衝
突することがないようにするものである。

【００１２】図７に、ノズル単体内部に整流器を取り付
けた本発明のものと取り付けていない従来のものについ
て、スプレイパターンを調査した結果を比較して示す。
ノズル単体内部に整流器を取り付けたもの（ｂ）は、取
り付けていない従来のもの（ａ）に対して、スプレイ厚
みが平均で４８％にまで薄くなっていることが明らかと
なった。このことは、隣接するスプレイとの干渉が大幅
に抑制できることを示している。

【００１３】この結果を踏まえて、本発明を実際の作業
ロール冷却パターンに適用した例を図１に示す。図５に
おいては明らかに隣接するノズルからのスプレイパター
ン同士が干渉していたが、本発明によれば、ノズル単体
内部に整流器を取り付けたもののスプレイ厚みが薄くな
ったことにより干渉が解消されており（図１（ａ）参
照）、その結果、ロール冷却能力が向上した。また、整
流器を取り付けたことにより、隣接ノズル間の干渉によ
る能力低下が解消されるのは勿論のこと、冷却水の断面
積が絞られて作業ロールに対する衝突力が向上し、高温
の材料からの入熱でロール表面に発生していると考えら
れる膜沸騰状態を積極的に破壊させることもできる。そ
の結果として、さらなる冷却能力向上が得られるもので
ある。

【００１４】図２は本発明において使用する整流器付ノ
ズルの具体例を示すもので、ノズル本体６のヘッダー側
の取付け部において、冷却水流路内にはその半径方向に
延びる複数枚（図では６枚）の整流用羽根７が設けられ
ており、そこを通過する流れを整流し、ノズル吐出口
（図２（ｃ））から所望の整流したパターンの噴出流が
得られる。勿論、整流器としては、図示のものに限ら
ず、水路断面に同心円状の板材を配置した構造など、他
の公知のものを採用することもできる。

【００１５】図１の実施例では、この整流器付ノズルと
従来ノズルを交互に配置した場合を示したが、この配列
は必ずしも交互である必要はなく、ノズル型式の組合せ
によっては異なるパターンであっても、ノズルからのス
プレイパターン同士の干渉を回避できるものであれば同
一の効果が得られるため、なんら差し支えない。

【００１６】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明は、
製品の表面品質に大きな影響を与えることの多い熱間圧
延機作業ロールの冷却方法および冷却装置に関して、そ
の冷却能力を莫大な投資を行うことなく向上させること
が可能なばかりではなく、製品の表面品質に対して悪影
響を及ぼすようなロール冷却能力不足を解消できる熱間
圧延機作業ロール冷却方法および冷却装置として広く適
用できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である整流器付ノズルと整流
器なしノズルを交互に配置した場合のスプレイパターン
の例を正面図（ａ）と側面図（ｂ）で説明する図であ
る。

【図２】本発明において用いる整流器付ノズルの具体例
を示すもので、（ａ）は部分断面図、（ｂ）は右側面
図、（ｃ）は左側面図である。

【図３】鋼板の熱間圧延機の作業ロール冷却装置の代表
的な構成を断面図で説明する図である。

【図４】鋼板の熱間圧延機の作業ロール冷却装置の冷却
水ヘッダーの基本的構成を正面図（ａ）と側面図（ｂ）
で説明する図である。

【図５】従来技術のロール冷却水スプレイパターンの一
例を正面図（ａ）と側面図（ｂ）で説明する図である。

【図６】スプレイパターン設定の概念を説明する模式図
である。

【図７】整流器の有無によるスプレイパターンの違いを
比較して示す輪郭図であり、（ａ）は整流器無しのノズ
ルの場合を、（ｂ）は整流器付きのノズルの場合を示
す。

【符号の説明】

１ 被圧延材 ２ 上部作業ロール ３ 下部作業ロール ４ 冷却水ヘッダー ５ ロール冷却用ノズル ６ ノズル本体 ７ 整流用羽根

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱間圧延機の下流側または上流側に設置
   される冷却水ヘッダーとそれに組み込まれたノズルから
   冷却水を噴射する熱間圧延機作業ロールの冷却方法にお
   いて、少なくとも１本の冷却水ヘッダー内で、ノズル噴
   射水流間の干渉を回避するようにスプレイパターンをノ
   ズル毎に制御することを特徴とする熱間圧延機作業ロー
   ルの冷却方法。
2. 【請求項２】 熱間圧延機の下流側または上流側に設置
   される冷却水ヘッダーを有する熱間圧延機作業ロール冷
   却装置において、少なくとも１本の冷却水ヘッダーに、
   ノズル本体内に整流器を有する冷却水噴射用ノズルと整
   流器を有しない冷却水噴射用ノズルとを混在させて組み
   込んだことを特徴とする熱間圧延機作業ロール冷却装
   置。