JPH11277113A - 圧延ロールの冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、圧延ロールの外周面のうち、少なく
とも被圧延材の通板領域だけは良好な冷却が可能な圧延
ロールの冷却装置を提供することを目的としている。 【解決手段】圧延ロールの外周面に近接し、その一部を
覆う凹状面を有すると共に、該凹状面と圧延ロールとの
間に間隙を形成するブロック体と、該ブロック体を貫通
して冷却水を供給し、前記間隙に水膜流を形成する冷却
水の供給手段とを備えてなる圧延ロールの冷却装置にお
いて、前記水膜流のロール軸方向冷却水量分布を変更可
能とする流体の噴射ノズルを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧延ロールの冷却
装置に関し、特に、熱間圧延時に生じるロールの熱膨張
等に起因する鋼板の形状不良、欠陥等を防止する技術で
ある。

【０００２】

【従来の技術】熱間圧延で鋼板を製造する際、被圧延材
から圧延ロールに大量の熱が移動し、該ロールの表面
（以下、外周面ということが多い）が熱疲労により肌荒
れを生じる。また、圧延ロールは、その軸方向の全領域
にわたって被圧延材と接触して圧延するものではなく、
被圧延材の板幅に応じて圧延ロールと被圧延材との接触
幅が変化するので、その軸方向両端部は被圧延材と接触
することがない。そのため、該圧延ロールは、主として
その軸方向中央領域で被圧延材から大量の熱を受け、図
３に示すように、太鼓状の熱膨張（サーマル・クラウ
ン）を起こす。その結果、圧延後の鋼板には、表面疵や
形状不良が生じ、製品品質が損なわれる。そこで、この
ような熱疲労やサーマル・クラウンの生成を抑制し、高
品質の鋼板を得るには、圧延中に圧延ロールの表面を冷
却する必要があり、従来より種々の冷却装置が開発さ
れ、実用されている。

【０００３】例えば、圧延ロールの外周面に近接し、そ
の一部を覆う凹状面を有すると共に、該凹状面と圧延ロ
ールとの間に間隙を形成するブロック体と、該ブロック
体を貫通して冷却水を供給し、前記間隙に水膜流を形成
する冷却水の供給手段とを備えてなる圧延ロールの冷却
装置がある。なお、通常は、圧延ロールが上ロールの場
合には、前記間隙の下端及び側端から冷却水が漏れない
ようにシールを設け、該間隙を密閉構造とし、使用後の
冷却水は上端から排出させるようになっている。下ロー
ルの場合には、この逆となる。

【０００４】この冷却装置は、圧延ロールの外周面を水
で直接冷却するので、冷却効果自体は優れていた。しか
しながら、この装置では、ロール軸方向、つまり板幅方
向で冷却水の供給量を変更できないので、水膜流の厚み
を板幅方向で変化させることができない。そのため、ロ
ールに生じた前記サーマル・クラウンの大きさは減少し
ても、ロール形状は太鼓状のままであるので、かかるロ
ールで圧延した鋼板は、所定の板形状にならないという
問題が残った。

【０００５】そこで、本出願人は、先に、圧延ロールの
外周面の一部を覆う冷却ジャケット（冷却水が内部を循
環している）を、該圧延ロールの軸方向で複数個に分割
して設け、それぞれに循環する水量を独立して調整可能
な冷却水経路を備えた圧延ロールの冷却装置を提案した
（特開昭６０−２３１５０７号公報参照）。しかしなが
ら、このような冷却ジャケットを利用した冷却装置は、
図４に示すように冷却ジャケット１４を複数個に分割
し、それらにそれぞれ独立して冷却水経路を設けている
ので、装置が複雑になるばかりでなく、設備費が高くな
るという問題があった。さらに、仕上圧延機ハウジング
の狭い空間内に、それらを配置しなければならず、メン
テナンスのための作業がやり難いという問題もあった。
加えて、画壁で分割された複数の冷却ゾーン同士の境目
では、冷却効果が一段と悪くなり、かかる装置によって
冷却された圧延ロールは、予想もつかないプロフィール
となることがあった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
に鑑み、被圧延材の幅変更があっても、圧延ロールの外
周面のうち、少なくとも被圧延材の通板領域だけは良好
な冷却が可能な圧延ロールの冷却装置を提供することを
目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達
成するため、前記した従来の直接冷却方式の冷却装置を
見直した。そして、冷却効率に優れた点を生かし、欠点
であるロール軸方向の冷却水量の調整を可能にすれば、
冷却装置をより良いものとすることができると結論し
た。そこで、具体化のための研究を重ね、ロール軸方向
の冷却水量の調整を、別の簡単な手段で行うことによ
り、本発明を完成させた。

【０００８】すなわち、本発明は、圧延ロールの外周面
に近接し、その一部を覆う凹状面を有すると共に、該凹
状面と圧延ロールとの間に間隙を形成するブロック体
と、該ブロック体を貫通して冷却水を供給し、前記間隙
に水膜流を形成する冷却水の供給手段とを備えてなる圧
延ロールの冷却装置において、前記水膜流のロール軸方
向流量分布を変更可能とするノズルを設けたことを特徴
とする圧延ロールの冷却装置である。

【０００９】ここで、前記噴射ノズルは、前記水膜流と
逆向きに噴出するよう設置することが好ましい。また、
本発明は、前記噴射ノズルを、ロール軸方向に沿い複数
個配列したことを特徴とする圧延ロールの冷却装置であ
る。加えて、本発明は、前記流体を水としたことを特徴
とする圧延ロールの冷却装置でもある。

【００１０】本発明では、鋼材の圧延に際し、圧延ロー
ルの軸方向における冷却を、流体を吹き付けることで調
整するようにしたので、圧延ロールのサーマルクラウン
形状を調整することが可能となった。また、前回より板
幅の狭い被圧延材を圧延する時でも、その板幅に合わせ
てロール幅方向の冷却水量分布を調整できるので、良好
ロールクラウンが得られ、形状が良好で、表面疵が少な
い製品鋼板が得られるようになる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき、本発明の実
施の形態を説明する。まず、従来の圧延ロールの冷却装
置を、図１を借用して説明する。図１に示すように、バ
ックアップ・ロール２で支持された圧延ロール１の外周
面に近接し、その一部を覆う凹状面１０を有するブロッ
ク体４が基本構成物である。また、このブロック体４
は、該凹状面１０と圧延ロール１との間に間隙９を形成
しているので、該ブロック体４の下部を貫通させて設け
た水通路６を介して冷却水１２を、前記間隙９に供給で
きるようになっている。冷却水１２の供給は、図示して
いない冷却水１２の供給手段（通常、高圧ポンプ）で行
われる。その結果、冷却水１２は、圧延ロール１の外周
面に直接接触して水膜流を形成し、該ロール１の表面か
ら熱を奪うことになる。

【００１２】なお、通常、前記間隙９は、５〜５０ｍｍ
程度で、かつ圧延ロール１は所定方向（図１に矢印１１
で示す）に高速で回転しているので、水膜流は、この回
転方向に向かう。また、水膜流が漏れるのを防止するた
め、前記間隙９の下端及び側部にシール５（例えば樹脂
製）を設け、使用後の冷却水１２は、上端から排出する
構造としている（図１の例は、被圧延材の上面を圧延す
る圧延ロールであるから、排水は上端から行うが、下面
を圧延するロールでは、排水は下端から行われる）。か
かる従来の冷却装置では、ロール軸方向、つまり被圧延
材３の幅方向で冷却水量分布を制御することはできな
い。

【００１３】次に、本発明に係る冷却装置について述べ
る。本発明による冷却装置は、前記したブロック体４
に、その内部を貫通させて流体を通す管路７を設け、該
管路７の先端、つまり水膜流に浸漬させて、流体の噴射
ノズル８を取り付けたものである。この噴射ノズル８は
該ノズル８から流体の力で水膜流の厚みを変更させるよ
うにしてある。しかも、本発明では、図２に示すように
この噴射ノズル８をロール軸方向に沿い複数個配列し、
それぞれ独立に流体の噴射量を調整できるようにしてあ
る。これによって、ロール軸方向での冷却水量分布を所
望に調整できるようになり、その結果、冷却効果を発揮
し、前記サーマルクラウンを調整できる。

【００１４】ここで、前記噴射ノズル８からの流体の噴
出方向について述べる。図１に示すように、ノズル８の
向きを水膜流の流れとは反対向きにした場合は、ノズル
８から噴出される流体の力で水膜流の流れを抑制する、
即ち、冷却効果を低減することになる。この場合の流体
としては、水に限らずエア等のガスを用いても同様の効
果を得ることができる。

【００１５】一方、前記ノズルの向きを水膜流の流れと
同一方向にした場合は、流体に空気等のガスを使用すれ
ば、上記と同様冷却効果を抑制する方向に働き、流体に
水を使用した場合には、水膜流に加算されて冷却水量が
増加する方向となるので、逆に冷却効果を上げることが
できる。従って、いずれの場合でもロール軸方向の冷却
水量分布を調整できるので、いずれを採用してもよい
が、流体としては水の方が好ましい。

【００１６】なお、サーマルクラウンは、通常、前掲図
３に示すように、ほぼ平坦にはる傾向にあるので、本発
明では傾斜部のみの冷却を調整するように該傾斜部に相
当する位置の噴射ノズル８からのみ流体を噴出させるよ
うにしても良い。この場合、前記噴出により冷却能力を
落すようにする必要があるため、噴出する流体をガスと
するか、または、水膜流の流れ方向とは逆向きに水を噴
出するようにする必要がある。

【００１７】また、圧延中の板形状を測定するロールプ
ロフィール計を別途設け、その情報を用いて、前記噴射
ノズル８をフィードバック制御しても良い。なお、本実
施形態では、冷却水１２を間隙９から直接排出するよう
にしているが、排出側にもシールを設け、別途ブロック
体４に排出孔を設けて該排出孔から排出させるようにし
ても良い。

【００１８】

【実施例】本発明に係る圧延ロールの冷却装置と従来の
冷却装置とを用いた比較操業を行った。比較は、粗熱間
圧延で３０ｍｍになった極低炭素鋼片を２．０ｍｍにま
で圧延する場合について行った。その際、ライン速度は
６００ｍｍ／ｍｉｎであった。冷却装置としては、本発
明には図１を、従来法には、図１から流体の噴射ノズル
８を取り外したものを用いた。冷却水の流量は、従来法
及び本発明共に、４．０ｍ³ ／ｍｉｎで一定量供給した
が、本発明の場合、噴射ノズルからの水の噴出させて、
ロール軸方向の冷却水量分布を圧延ロールに通常生じる
サーマルクラウンの形状と対応するように調整した。つ
まり、サーマルクラウン量が大きくなる領域には、冷却
が大になるように冷却水量を大きくしたのである。その
結果、本発明の冷却装置を用いた場合は圧延後の鋼板
は、従来法に比較して良好な形状が得られた。

【００１９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明では、圧延ロ
ールの外周面と、それに沿い配置したブロック体との間
隙で水膜流を形成せしめ、そのロール軸方向の流量分布
を別途設けた噴射ノズルから噴出される流体で調整する
ようにしたので、ロールクラウンの形状を適切にするこ
とが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る圧延ロールの冷却装置を示す縦断
面図である。

【図２】図１に示した本発明に係る冷却装置の平面図で
ある。

【図３】圧延ロールのサーマルクラウン量を示す図であ
る。

【図４】冷却ジャケットを複数枚に分割して使用する圧
延ロールの冷却装置を示す図である。

【符号の説明】

１ 圧延ロール ２ バックアップロール ３ 被圧延材 ４ ブロック体 ５ シール ６ 水通路 ７ 流体の管路 ８ 噴射ノズル ９ 間隙 １０ 凹状面 １１ 圧延ロールの回転方向を示す矢印 １２ 冷却水 １３ 水膜流の流れ方向を示す矢印 １４ 冷却ジャケット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川島 浩治 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 瀧本 高史 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 松本 正次 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧延ロールの外周面に近接し、その一部を
   覆う凹状面を有すると共に、該凹状面と圧延ロールとの
   間に間隙を形成するブロック体と、該ブロック体を貫通
   して冷却水を供給し、前記間隙に水膜流を形成する冷却
   水の供給手段とを備えてなる圧延ロールの冷却装置にお
   いて、 前記水膜流のロール軸方向流量分布を変更可能とする噴
   射ノズルを設けたことを特徴とする圧延ロールの冷却装
   置。
2. 【請求項２】 前記噴射ノズルを、ロール軸方向に沿い
   複数個配列したことを特徴とする請求項１記載の圧延ロ
   ールの冷却装置。
3. 【請求項３】 前記流体を水としたことを特徴とする請
   求項１又は２記載の圧延ロールの冷却装置。