(57)【要約】【課題】簡単な装置で、圧延操業に供した使用済みロールを冷却し、少しでも常温に近づけた上で、研磨開始できるようにする。それにより、そのロールを研磨後、再度圧延操業に供したときに、被圧延材の通板性や板厚品質に悪影響を及ぼすのを防止する。【解決手段】圧延ロール冷却装置２５を圧延ロール交換装置２３上に設置する。【選択図】図１
2007203306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延ロール交換装置上に設置されていることを特徴とする圧延ロール冷却装置。
【請求項２】
前記圧延ロール冷却装置は、圧延ロール表面上に水を伝わらせるものであることを特徴とする請求項１に記載の圧延ロール冷却装置。
【請求項３】
使用済みの圧延ロールを冷却しつつ、研磨済み又は新品の圧延ロールを圧延機内に組み入れることを特徴とする圧延ロール冷却方法。
【請求項４】
前記圧延ロールの冷却は、圧延ロール表面上に水を伝わらせて行うものであることを特徴とする請求項３に記載の圧延ロール冷却方法。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の圧延ロール冷却装置を備えたことを特徴とする圧延ライン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延ロールの冷却装置及び冷却方法ならびに圧延ラインに関する。圧延とは厚板圧延を含む熱間圧延のほか冷間圧延も含む意味とし、厚板とは、多くの場合、厚鋼板を指すが、その他の種類の金属を対象にしてもよい。
【０００２】
なお、厚鋼板とは、一部、熱延鋼帯（ホットストリップミルで製造される）と、製造可能板厚範囲にラップする領域があるものの、例えば、非特許文献１等に記載されているように、４．５ｍｍ以上３００ｍｍ内外の厚さの範囲の鋼板のことを指す。ＪＩＳでいえば、例えば、３１００番台に代表される各種の鋼板および鋼帯のうち、鋼板の方を指す。ホットストリップミルで製造される熱延鋼帯は、仕上圧延後、コイル状に巻き取られるのに対し、厚鋼板は巻き取られないという特徴もある。
【背景技術】
【０００３】
以降、簡単のため、厚板圧延の場合を代表として例に挙げて説明する。厚板圧延とは、金属材料を数百〜千数百℃に加熱した後、厚板圧延ライン上に抽出し、一対または複数対のロールで挟圧しつつそのロールを回転させることで、薄く延ばすことをいう。図７は、従来から多くある厚板圧延ライン１００の一例を示す。加熱炉２０により数百〜千数百℃に加熱された厚み１５０〜３００ｍｍ内外の金属材料（被圧延材）Ｍは、粗圧延機２２により厚み１０〜３００ｍｍ内外まで延ばされ、仕上圧延機２４により更に薄く延ばされ、４．５〜３００ｍｍ内外の厚みに圧延される。
【０００４】
図７に示した厚板圧延ライン１００では、粗圧延機２２と仕上圧延機２４の２つの圧延機を備えているが、圧延機を１つしか備えていない厚板圧延ラインもある。
【０００５】
これらの違いはあるが、一般的に合計で数回から三十回内外の圧延を、粗圧延機２２と仕上圧延機２４で、あるいは１つの圧延機だけで行なって、被圧延材Ｍを、所望の幅と長さに近づくように圧延する。なお、例えば、６回あるいは７回というように複数回圧延することを、６パスで圧延するとか７パスで圧延するともいう。
【０００６】
図７に示した厚板圧延ライン１００の例では、粗圧延機２２で被圧延材Ｍを数パス圧延後、被圧延材Ｍを９０°平面的に回転させ、続いて粗圧延機２２で被圧延材Ｍを何パスか往復圧延することで略所望の幅に調整する幅出し圧延を先ず行い、しかる後、再度、被圧延材Ｍを９０°平面的に回転させ、更に、仕上圧延機２４で被圧延材Ｍを何パスか往復圧延することで略所望の厚さに調整する。
【０００７】
又、数百〜千数百℃に加熱されて抽出された被圧延材Ｍには、その表層に酸化物のスケールが付着している。この他、圧延され薄く延ばされるとともに放熱により降温していく過程でも、被圧延材Ｍは高温の状態で大気に曝されるため、新たなスケールが被圧延材Ｍの表層に生成する。これらスケールを、デスケーリング装置のノズルから噴射される、ポンプからの供給圧にして１０〜３０ＭＰａ内外の高圧水ジェットにより、剥離させ、除去する。デスケーリング装置は、図７中図示を省略したが、被圧延材Ｍの搬送方向Ａにみて各圧延機の入側と出側に付設されたデスケーリングヘッダー、それにさらに付設された複数のノズル、それらに通ずる配管、ならびに高圧水ジェット用の水を供給するポンプ等からなる。
【０００８】
圧延を終了した被圧延材Ｍは、冷却ゾーン２６にて空冷または水冷され、所望の機械的性質（引張強さ等）を付与される。
【０００９】
そして、ホットレベラ２８にて被圧延材Ｍは形状を矯正されて平坦化されることがあり、クーリングベッド３０にて空冷された後は、図示しない切断、矯正、熱処理、探傷、表面処理、マーキング等、各種の精製処理のうちの１つ以上に、需要家からの要求仕様に応じて供され、出荷される。
【００１０】
ところで、厚板圧延ライン１００には、各圧延機のある位置を除いて、多数（百以上）のテーブルローラ４０が設置されており、被圧延材Ｍを搬送する。粗圧延機２２出側のいくつかのテーブルローラ群は、その延びる方向に２分割されていて互いに逆転するか、あるいは、分割はされていないが長手方向に直径を変えたロールが交互に配置されていて交互に逆転することにより、被圧延材Ｍを９０°平面的に回転させることができる。
【００１１】
なお、５０は制御装置、７０はプロセスコンピュータ、９０はビジネスコンピュータである。
【００１２】
粗圧延機２２、仕上圧延機２４の各圧延機の上下のロールの間隙は、プロセスコンピュータ７０内でデータとして持っている、各圧延機出側での被圧延材Ｍの予定（所望）板厚に対し、圧延反力（圧延荷重）により圧延機ハウジングが伸びる分を計算した結果を、加算するように同プロセスコンピュータ７０内で計算し、各被圧延材Ｍの先端が噛み込む前に設定、調整される。各ロールの回転速度もプロセスコンピュータ７０内で計算され、各被圧延材Ｍの先端が噛み込む前に設定、調整される。
【００１３】
さて、厚板圧延の分野では、圧延中、圧延ロール（以下、略して単に「ロール」）１０は、被圧延材Ｍを圧延することに伴い、被圧延材Ｍと転動接触し、熱を受ける。このため、圧延機（粗圧延機２２も仕上圧延機２４も）内部には、図示しない冷却水噴射装置があって、ロールを冷却しながら圧延するようにしている。
【００１４】
そのように冷却を行うという条件下でも、何本もの被圧延材を圧延することで、ロール１０の表層は転動疲労し、そのまま使用しつづけると、ロール１０の表層が剥離して、製品厚鋼板の表面品質上の欠陥になってしまうから、剥離に至らない限度という条件として経験的に知られる頻度で、定期的に、研磨済みまたは新品のロールに交換するようにしている。使用済みのロール１０は、図示しないロールグラインダ（後述図８中の６２）により表層を研削した後、再度圧延に供するようにしている。
【００１５】
図８に、ロール１０の交換のようすを模式的に示す。今、図８（ａ）に示す状態は、厚板圧延ライン１００の操業中、圧延機２２（又は２４の場合もあるが）で使用しているロール１０にて圧延すべき最後の被圧延材Ｍを圧延し終えたところであり、これから丁度ロール１０の交換に入る状態を上方から平面図的に見たものである。ロール交換装置２３上には、研磨済み、または、新品の、ロール１１が予めスタンバイしている。
【００１６】
次のステップとして、図８（ｂ）に示すように、圧延機２２又は２４で使用していた、使用済みの方のロール１０を、ロール交換装置２３上に抜き出してくる。
【００１７】
さらに次のステップとして、図８（ｂ）に矢印Ｂで示すように、ロール交換装置２３が、横にスライドして、図８（ｃ）に示す状態となる。
【００１８】
そして、最後のステップとして、図８（ｄ）に示すように、スタンバイしていた、研磨済み、又は、新品の、ロール１１を、圧延機２２又は２４に組み入れる。
【００１９】
そして、厚板圧延ライン１００の操業を再開する。
【００２０】
次に、抜き出してきた使用済みのロール１０の処置についての説明のため、図９に移るが、図９（ａ）は、先述の図８（ｄ）と同じ状態である。
【００２１】
次のステップとして、図９（ａ）に矢印Ｃで示すように、ロール交換装置２３が、先ほどとは逆方向に、横にスライドして、図９（ｂ）に示す状態となる。
【００２２】
更に次のステップとして、図９（ｃ）に示すように、使用済みのロール１０を、ロール交換装置２３上から移動させ、ロールショップ６０に搬入する。
【００２３】
そして、最後のステップとして、図９（ｄ）に示すように、使用済みのロール１０を、図示しない移載機にてロールグラインダ６２上に載置する。ロールグラインダ６２は、使用済みのロール１０にできた疲労層を、研磨して除去する。研磨済みのロール１２は、仮置場６４に並べておき、次に圧延機２２又は２４にて使用するチャンスまで待機させておく。
【００２４】
さて、以上の説明の中では、圧延機２２又は２４から抜き出してきた使用済みのロール１０を、ロールショップ６０に搬入したら、すぐに、ロールグラインダ６２にて研磨開始するようにしている。このように、圧延機２２又は２４から抜き出してきた使用済みのロール１０を、すぐに、ロールグラインダ６２にて研磨開始することを、温間研磨という（あるいは温間研削という場合もある）。
【００２５】
圧延機２２又は２４から抜き出してきた使用済みのロール１０は、４０〜６０℃内外とまだ暖かく、常温の状態よりも熱膨張している。
【００２６】
本来であれば、圧延機２２又は２４から抜き出してきた使用済みのロール１０が、常温まで冷却してから、ロールグラインダ６２にて研磨開始した方が、所望の研磨プロフィルに、より近く仕上げられるため望ましいのであるが、資産課税コスト等の問題上、ロール１０のストック数は極力少なくしておかなければならない、という別の面からの要求があり、少ないストック数のロールを、操業上、頻繁に圧延機２２又は２４に組み入れたり抜き出したりしてローテーションしなければならない関係上、温間研磨せざるを得ないというのが実情である。
【００２７】
さて、温間研磨せざるを得ないとはいっても、少しでも常温に近づけた上で、研磨開始する、という方が好ましいことに疑いはない。
【００２８】
特許文献１では、図１０に示すごとく、パレットと呼ばれる水槽９０中にロール１０を浸漬する方法および装置が記載され、更にその状態で台車９２により搬送することも記載されている。
【００２９】
また、温間研磨には直接言及していないが、特許文献２には、ロール１０の円周方向真上に冷却ヘッダー９４を、ロール軸に沿って設け、ロールの円周方向真上部分全長にわたって、整流状態で均一に、冷却水を供給するロールの冷却方法が記載されている。
【００３０】
【非特許文献１】「熱延鋼板の精製と品質（改訂２版：９４年３月）ｐ３１」（学校法人鉄鋼学園  産業技術短期大学  人材開発センター）
【特許文献１】特開平０９−１５５４１６号公報
【特許文献２】特開平１１−０５７８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】
先述のように、温間研磨せざるを得ないとはいっても、少しでも常温に近づけた上で、研磨開始する、という方が好ましい。しかしながら、上記特許文献１に記載の、水槽８０中にロール１０を浸漬する方法では、装置が大がかりで高価になり過ぎる、という問題があった。本発明は、このような従来技術の問題を解決するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
すなわち、本発明は、以下の通りである。
【００３３】
（１）圧延ロール交換装置上に設置されていることを特徴とする圧延ロール冷却装置。
【００３４】
（２）前記圧延ロール冷却装置は、圧延ロール表面上に水を伝わらせるものであることを特徴とする（１）の圧延ロール冷却装置。
【００３５】
（３）使用済みの圧延ロールを冷却しつつ、研磨済み又は新品の圧延ロールを圧延機内に組み入れることを特徴とする圧延ロール冷却方法。
【００３６】
（４）前記圧延ロールの冷却は、圧延ロール表面上に水を伝わらせて行うものであることを特徴とする（３）の圧延ロール冷却方法。
【００３７】
（５）（１）、（２）いずれかの圧延ロール冷却装置を備えたことを特徴とする圧延ライン。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、簡単な装置で、圧延操業に供した使用済みロールを冷却し、少しでも常温に近づけた上で、研磨開始することができるようになる。
【００３９】
それにより、そのロールを研磨後、再度圧延操業に供したときに、被圧延材の通板性や板厚品質に悪影響を及ぼすのを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態を説明するための図である。先述の図８、９の中でも登場してきた、従来からあるロール交換装置２３上にロール冷却装置２５を設置している。
【００４１】
図２は、ロール冷却装置２５の一例を示した図である。ノズル２５１を列設したヘッダ２５２が更に集合配管２５３に取り付けられ、図示しない冷却水供給系統から圧力を加えられて送られてくる冷却水ｗが、ノズル２５１から噴射され、ロール１０に向け散水される仕組になっている。図示しないチョック（軸受箱）どうしが上下重ねられて圧延機２２又は２４から抜き出されてくる関係で、ロール１０は、上下重ねて圧延機２２又は２４から抜き出されてくるが、図２中、簡単のため、ネック部およびそこに取り付けられているチョック（軸受箱）については、図示を省略している。図示を省略したチョック（軸受箱）のうち、下ロール１０Ｂに取り付けられたものには、更に又、これも図示しないが、車輪が取り付けられていて、油圧シリンダあるいは電動機にてロール１０を上下重ねたまま搬送することができるようになっている。
【００４２】
なお、図２中、上ロール１０Ａに向け、冷却水ｗを散水しているが、上ロール１０Ａにかかった冷却水ｗは、自然に落下して下ロール１０Ｂにかかるので、上ロール１０Ａに向け、冷却水ｗを散水すれば十分であるが、下ロール１０Ｂに向けても、冷却水ｗを散水して何ら問題はない。
【００４３】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態を説明するための図である。ロール１０の円周方向真上にヘッダ２５２を、ロール軸に沿って（紙面の法線方向に）設け、ロール１０の真上部分全長にわたって、冷却水を供給するようにしてもよい。ロール表面上に略均一な厚さの水膜が形成され、ロール１０の円周方向、軸方向に冷却ムラが発生するのをより確実に抑制できる。
【００４４】
（その他の実施の形態）
以上述べた二つの実施の形態のほか、例えば、ロール全長ではなく、板道（圧延中、被圧延材Ｍと接触した範囲）に集中的に冷却水を散水するもの、ロールを上下重ねた状態でではなく、別個に冷却するもの、冷却水にかわり、ミストを噴霧するもの、エアーを噴射するもの等、各種の変化形が考えられるが、本発明は、ロール交換装置２３上にロール冷却装置２５を設置したものであれば、いかなる実施の形態をとってもよい。
【実施例】
【００４５】
図４に、本発明の効果を示す。横軸に圧延機から抜き出してからの経過時間、縦軸にロール表面温度をとった。５７℃のロール表面温度の状態で圧延機２２からロール１０を抜き出したときを経過時間０として、その後の上ロールの表面温度を示したものである。上記の第２の実施の形態をとった場合について、その効果を示している。
【００４６】
ロールの直径は１２００ｍｍ、胴部（ネック部を除いた部分という意味）の長さは５５００ｍｍ、ノズルのピッチは５０ｍｍで、冷却水の温度は２５℃、冷却水の流量は、ノズル１個あたり０．００２ｍ3／ｍｉｎとした。
【００４７】
冷却なし時とは、即ち、本発明を実施しない場合を意味しているが、圧延機から抜き出してからの経過時間が１２ｈｒに達しても、ロール表面の温度は、抜出直後に比べ、わずかに１０℃降下しているに過ぎない。
【００４８】
この点、本発明によれば、圧延機から抜き出してからの経過時間がせいぜい４ｈｒでも、ロール交換装置２３上のロール冷却装置２５から散水して上下ロール１０とも冷却した場合の上ロールの表面温度は、３２℃まで、２５℃も降下している。下ロールも同様である。
【００４９】
厚板圧延ラインの場合、ロール交換の頻度は、多少の変動はあるものの、大まかに２４ｈｒに１回程度の割合であり、ロールの研磨に要する時間はロール１本あたり１ｈｒ内外とかそれよりもさらに短いので、４ｈｒ程度圧延ロール交換装置上で冷却することは、操業上何ら支障はない。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上の説明では、厚板圧延ラインに本発明を適用した場合を例に説明したが、本発明は、図７に示したような厚板圧延ラインのほか、図５に示したような帯鋼等の金属帯の熱間圧延ライン２００、図６に示した帯鋼等の金属帯の冷間圧延ライン３００などにも、同様に適用できる。熱間圧延ラインや冷間圧延ラインの場合、ロール交換の頻度は、仕上圧延機であれば、どのスタンドかにより変動はあるものの、大まかに３〜８ｈｒに１回程度の割合であり、ロールの研磨に要する時間を差し引くと、ロール交換装置上で冷却にあてられる時間は厚板圧延ラインの場合に比べ短くなるものの、効果はある。なお、図５において、１４はバックアップロール、１６はエッジャーロール、２１は幅プレス、２３はクロップシャー、２５はデスケーリング装置、２７はランナウトテーブル、２９はコイラーであり、図６において、４２は巻出リール、４３は巻取リール、４４は切断機、４６は接合機、４８はループ設備である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施の形態について説明するための平面図
【図２】同じく要部を示す斜視図
【図３】本発明の第２の実施の形態について説明するための側面図
【図４】本発明の効果について説明するための線図
【図５】本発明を適用すべき別の圧延ラインについて説明するための図
【図６】本発明を適用すべき更に別の圧延ラインについて説明するための図
【図７】本発明を適用すべき厚板圧延ラインの例を説明するための図
【図８】本発明を適用すべき厚板圧延ラインにおけるロール交換のようすを説明するための平面図
【図９】同じくロール研磨に至るまでのようすを説明するための平面図
【図１０】特許文献１に記載された従来技術について説明するための縦断面図
【図１１】特許文献２に記載された従来技術について説明するための横断面図
【符号の説明】
【００５２】
１００…厚板圧延ライン
１０、１１、１２…圧延ロール（ロール）
２０…加熱炉
２２…粗圧延機
２３…ロール交換装置
２４…仕上圧延機
２５…ロール冷却装置
２５１…ノズル
２５２…ヘッダ
２５３…集合配管
２６…冷却ゾーン
３０…クーリングベッド
４０…テーブルローラ
５０…制御装置
６０…ロールショップ
６２…ロールグラインダ
７０…プロセスコンピュータ
８０…水槽
９０…ビジネスコンピュータ
Ａ…搬送方向
Ｍ…被圧延材
ｗ…冷却水
【図１】
2007203306.tif 000003
【図２】
2007203306.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007203306.tif 000009
【図８】
2007203306.tif 000010
【図９】
2007203306.tif 000011
【図１０】
2007203306.tif 000012
【図１１】
2007203306.tif 000013