JPS63119917A - 熱間圧延機のロ−ル冷却方法および冷却装置 - 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】 〈発明の目的〉 産業上の利用分野 本発明は熱間圧延機のロール冷却方法および冷却装置に
係り、詳しくは、ロールベンディング等のクラウン形状
制御範囲を拡大する熱間圧延機のロール冷却方法および
冷却装置に係る。

従　　来　　の　　技　　術 従来の熱間圧延ラインにおけるクラウン形状制御は６重
式圧延ミル、ダブル・チョック・ベンダー（ＤＣＢ）、
ＶＣロール（可変クラウンロール）、クロスミル、ＦＦ
Ｃミル等、ハード面での対応によりロールのタワミをい
かにして大きくするか（クロスミルは例外）によって推
進されてきた。

また、クロス・ミルはロールを圧延材進行方向に対して
、直角から水平角で２°θ度までクロスさせることによ
りロール間ギャップを変えこれにより板のクラウン形状
制御を行なっている。

しかしながら、熱間圧延においては、高温の被圧延材に
よる直接の熱伝達あるいは摩擦熱、輻射熱等により、圧
延ロールは熱的に＆ｉ！服する。

この圧延ロールの熱膨張は被圧延材と直接接触する部分
が圧延ロールの中央部分に限られる為、軸方向に均一と
ならず、中央部がより膨出した所謂熱クラウン状態を呈
する。

この熱クラウン量は圧延サイクルによって変化し、圧延
ロールが交換される最終時には４００μｍにも達する。

他方、圧延機の形状制御を行なう前記Ｇ重式圧延ミル、
４段式圧延ミル（ＤＯＢｌなどのロールに撓みを与えて
クラウンｉ＋１ＩＩＨをするものにあってはロール撓み
ｌは５００μ鴎程度であり、圧延ロールで圧延される最
終圧延機はその差の１００μ−程度以下のクラウン制御
となる。

従来、このサーマルクラウンを解消するため。

例えば、特開昭５８−１２８２０８号が開示されている
。

これは圧延ロールの中央部には低温の冷却水を供給し、
圧延ロールの両端部には高温の冷却水を供給して冷却す
るものである。しかしながら、低温と高温との水温度差
はせいぜい６０℃が限度であり、有効なサーマルクラウ
ン解消には至らないことは明らかである。

すなわち、従来のクラウン形状制御には以下のような問
題点がある。

１）設備の建設に莫大な費用と時間が必要であり、特に
既設設備の改造の場合は１年〜１．５年を要する。

２）前述のようにクロスミルによる圧延以外は、基本的
にはいかにワークロールのタワミを大きくするかであり
、このため、ロール強度の問題、チフック強度の問題、
ベアリングの焼付き、寿命低下の問題、高圧油圧に対す
るメンテナンス性、安全性の問題等が必ず付随して発生
する。

３）ミル単体としては５００μ程度のクラウン制御能力
を持っていたとしても、圧延サイクル（圧延ロール１本
の新品からロール交換まで）内で実際に有効に使用でき
るのは１００μ程度となる。

これは残りの４００μは圧延サイクル内で発生するヒー
トクラウンの補償に用いられるためである。この１００
μはロールバレル巾に対する値であり、板巾換算では第
７図に示すようにロール中央点に対してロール端のクラ
ウン量を１００μとすると、板中央と板端とのクラウン
量は板巾／ロール長の比となり更に小さくなる。

すなわち、ｈ、　−ｈ３−１００μとすると、板クラウ
ンは、ｈ、−ｈ２−１００μ×ｂ／！となる。

このため、実質的には種々の要求クラウンに対してロー
ルカー・ブを一定とすることは困難である。

発明が解決しようとする問題点 本発明はこれらの間、ａＳの解決を目的とし。

具体的には、ロールクーラントヘッダを分割して回転式
とすることによってヒートクラウン分布をロールバレル
方向に均一化し、ロールベンディング等のクラウン形状
制御範囲を実質的に拡大するロール冷却方法およびロー
ル冷却装置を提供することを目的とする。

〈発明の構成〉 問題点を解決するための 手段ならびにその作用 すなわち、本発明に係るロール冷却装置は、圧延ロール
表面に向けて冷却水を噴射する噴射ノズルを有するクー
ラントヘッダを、圧延ロールの中央部分を冷却する固定
ヘッダと、前記固定ヘッダの両側端部に、所定角度に回
動可能に装着した回動ヘッダとより構成してなることを
特徴とする。

また、この装置を実施するのに好適な方法は、圧延ロー
ル表面にクーラントヘッダより冷却水を噴射してロール
を冷却する際に、圧延ロール中央部ではロールバイトの
近くよりロール面の冷却を開始し、圧延ロールの両端部
では、前記中央部より冷却開始点を遅らせてロール面を
冷却することを特徴とする。

以下、図面によって本発明の構成ならびに作用を説明す
ると、次の通りである。

第１図（ａ）は本発明に係るロール冷却装置の一例の正
面図であり、第１図（ｂ）はロール冷却装置の位置関係
を示す説明図であり、第２図（ａ）、ｆｌ））および（
ｃ）はそれぞれ第１図（ａ＋の矢視Ａ−Ａ方向のノズル
配置例を示す説明図であり、第３図は本発明に係るロー
ル冷却装置の他の例の一部を断面で示す正面図であり、
第４図（ａ）は本発明に係るロール冷却装置の更に他の
例を示す正面図であり、第４図（ｂ）はロール冷却装置
の位置関係を示す側面図であり、第５図は実施例におけ
るヘッダ回転角度とヒートクラウンの関係を示すグラフ
であり、第６図は冷却方法ケース（１）およびケース（
２）のワークロール温度変化を示すグラフであり、第７
図はロールクラウンと板クラウンの関係を示す説明図で
ある。

形状制御圧延において、サーマルクラウンを抑制すれば
、ロールベンディングが有効に作用する口とは明らかで
ある。そこで、サーマルクラウンを緩和するため、ロー
ル冷却について種々の実験を行なった。

すなわち、圧延材料厚さ、ロール半径、ロール回転数な
どの条件を一定として、圧延ロールのスプレージェット
による水冷開始点をケース（１）はロールバイトより１
０′″、ケース（２）はロールバイトより３０”に設定
した場合のロール回転角度とロール温度の関係を求めた
。その結果は第６図に示すように、ロールバイト（約１
°図中Ｂで示す）ではロール温度４１０℃程度であるが
水冷することにより急激にロール温度は低下し１回転俄
では約６０℃になるが、冷却方法ケース（１）とケース
（２）とではロール回転角度３０″から１２０’で冷却
効果が明瞭に変化することが分る。すなわち、ロール冷
ＦＡＲ始点をロールバイトより１０″で冷却開始したケ
ース（１）と、ロールバイトより３０°、すなわち、２
０″ずらしたケース（２）とではロール回転角度が３０
〜１１００においてほぼ５０°の温度差があることにな
る。

そして、ケース（１）および（２）の曲線で囲まれる領
域の温度差の差分が圧延ロールに熱的変化を与えること
になる。従って、圧延ロールに対する冷却開始点を変化
させて水冷することによって冷却効果に斧ができること
が分る。

すなわち、ロール両端部の冷却開始点を遅らせることに
より、両端部のロール温度を上げ、その結果、ロール胴
長方向の温度分布を減らし、ヒートクラウンを減少でき
ることが分った。

本発明は前記のロールクーラントによる機中方向の冷却
能力差を発生させるために、第１図（ａｌに示すように
クーラントヘッダの両端部３．４を固定部２に対して回
転可能とした。このような構造とすることによって第１
図（ｂ）に示すようにロール回転角方向で機中方向の冷
却開始点を変え、ロールの機中方向冷却能力に差をつけ
、ヒートクラウン制御を可能にするものである。

クーラントヘッダ固定部２には冷却水配管６が連結され
、これより高圧水が導入されてヘッダ固定部２および回
転可能なヘッダ両端部３．４のスプレーノズル１より圧
延ロールへ冷却水を噴射して冷却する。この際にロール
中央部は熱によってヒートクラウンが発生するので、冷
却開始点をヘッダ両端部３．４より早めて冷却するよう
にヘッダ両端部３，４の冷ＦＡ間始点を回転駆動機構に
より遅らせる。Ｃれは駆動モータ８を反時計方向に回転
させ、ギアー機構で減速してスプロケットチェーン７お
よびスプロケットを介してヘッダ両端部３．４を回動さ
せて行なわれ。

この回動はパルスジェネレーター９によって回転角とし
て表示される。これにより冷却ヘッダのノズルの配列は
第１図（ａ）のＡ−Ａ矢視が第２図（ａｌ、（ｂ＞およ
び（Ｃ）のように種々のノズル配列とすることができ、
ロール中央部は比較的強冷却を行ない、ロール両端部３
．４は弱冷却を行なうことによってヒートクラウンを防
止する。

また、第３図に示すように中央ヘッダ２に対する両端部
３．４を一体構造とし、シール部で中央部との境界をシ
ールし、圧力水がヘッダ両端部３．４へ連絡管の穴を通
過して連通ずると共に、中央部２のノズル１より噴射さ
れるように構成することもできる。

更に、また、第４図（ａ）および（ｂｌのロール冷却装
置の正面図および側面図に示すように中央へラダ２に対
する両端部側の回動ヘッダ３．４を摺接回動可能な構造
として枢着している。中央ヘッダ２には冷却水配管６が
連結され、これより高圧水が導入されてヘッダ固定部２
に供給されて、スプレーノズル１より噴射される。ヘッ
ダ両端部３．４のスプレーノズル１へは側方のフレキシ
プルホース１５より水と空気の混合冷却液がミスト状に
噴射される。あるいはまた、高圧水が噴射されてロール
面を冷却する。中央ヘッダ２に対する両端部側に案内ガ
イド部１４に嵌着し案内されている回動ヘッダ３．４の
摺接移動は駆動源のモータ８の回転がギヤー１１と回動
ヘッダのラック１３とが噛合って所要の上下動を行なう
ことができる。モータ８に連結されている軸には第３図
と同様なパルスジェネレーター９が装備されている。中
央ヘッダ２と回動ヘッダ３．４との回動礪構は口承のほ
か、他の適当な構造とする事ができる。更に、また、回
動ヘッダ３．４の形状は適宜種々のものとすることがで
きる。

実施例 以下、実施例によって更に説明する。

第１図（ａｌに示すクーラントヘッダの固定部２の長さ
を１２００ｍとした冷却ヘッダを使用し、回動部３．４
の回転角度を０〜２０°の範囲に変えて圧延を行なった
。

口の際の回転制御はプロセスコントローラによってロー
ルヒートクラウン式中のロール冷却環に冷却開始点の因
子を取込み、ヒートクラウンが最小となるように制御を
実施した。第５図に回転角とヒートクラウンの関係を示
す。図に示すように、本構造の冷却ヘッダを使用し、ク
ーラントヘッダの両端部の回転角度を２０″とすること
によりヒートクラウンを半減することができた。

なお、図中実線はヒートクラウン、点線はヘッダ回転角
度を示す。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明は、圧延ロール表面に向け
て冷却水を・噴射する噴射ノズルを有するクーラントヘ
ッダを、圧延ロールの中央部分を冷却する固定ヘッダと
、前記固定ヘッダの両側端部に、所定角度に回動可能に
装着した回動ヘッダとより構成してなることを特徴とす
る熱間圧延機のロール冷却方法および冷却装置であって
、本構造のロール冷却ヘッダを仕上ミル各スタンドロー
ル出側に配置し、ヒートクラウン制御を行なうことによ
りヒートクラウンが半減し、ミルの持つクラウン形状制
御能力を有効活用することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌは本発明に係るロール冷却装置の一例の正
面図、第１図（ｂｌはロール冷却装置の位置関係を示す
説明図、第２図（ａ）、（ｂ）および（ｃｌはそれぞれ
第１図（ａ）の矢視Ａ−Ａ方向のノズル配置例を示す説
明図、第３図は本発明に係るロール冷却装置の他の例の
一部を断面で示す正面図、第４図（ａ）は本発明に係る
ロール冷却装置の更に池の例を示す正面図、第４図（ｂ
）はロール冷却装置の位置関係を示す側面図、第５図は
実施例におけるヘッダ回転角度とヒートクラウンの関係
を示すグラフ、第６図は冷却方法ケース（１）およびケ
ース（２）のワークロール温度変化を示すグラフ、第１
図はロールクラウンと板クラウンの関係を示す説明図で
ある。 符号１・・・・・・ノズル ２・・・・・・ヘッダ（固定部） ３・・・・・・ヘッダ（回動部） ４・・・・・・ヘッダ（回動部） ５・・・・・・固定ヘッダ支持部 ６・・・・・・冷却水配管　　７・・・・・・チェーン
８・・・・・・モーター ９・・・・・・パルスジェネレーター １０・・・・・・シール部　　　１１・・・・・・歯車
１２・・・・・・軸受　　　　　１３・・・・・・ラッ
ク１４・・・・・・案内ガイド部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）圧延ロール表面にクーラントヘッダより冷却水を噴
   射してロールを冷却する際に、圧延ロール中央部ではロ
   ールバイトの近くよりロール面の冷却を開始し、圧延ロ
   ールの両端部では、前記中央部より冷却開始点を遅らせ
   てロール面を冷却することを特徴とする熱間圧延機のロ
   ール冷却方法。 ２）圧延ロール表面に向けて冷却水を噴射する噴射ノズ
   ルを有するクーラントヘッダを、圧延ロールの中央部分
   を冷却する固定ヘッダと、前記固定ヘッダの両側端部に
   、所定角度に回動可能に装着した回動ヘッダとより構成
   してなることを特徴とする熱間圧延機のロール冷却装置
   。