(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延材をコイルに巻取りかつ巻戻す巻取り巻戻し装置用のコイル加熱装置であって、
対向配置された１対のマンドレル挿入装置を備え、該マンドレル挿入装置は、コイルの中空孔に挿入される中空のマンドレルと、該マンドレル内に高温ガスを供給する高温ガス供給装置と、コイル端面に対向して配置され高温ガス路を形成する高温ガス案内板とを有し、マンドレルには、その外周部に高温ガス噴射用の貫通孔が設けられており、
高温ガス噴射用の貫通孔から噴射する高温ガスで巻取ったコイルの内面を加熱するとともに前記高温ガス路を通ってコイル端面を加熱する、ことを特徴とするコイル加熱装置。
【請求項２】
前記高温ガス案内板には高温ガス路内にマンドレル側を中心として放射状に配置された整流板が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のコイル加熱装置。
【請求項３】
熱間圧延材をコイルに巻取りかつ巻戻す巻取り巻戻し装置用のコイル加熱装置であって、
コイルの一端に配置されたマンドレル挿入装置と、コイルの他端に配置されマンドレルの先端を支持する先端支持装置とを備え、該マンドレル挿入装置は、コイルの中空孔に挿入される中空のマンドレルと、該マンドレル内に高温ガスを供給する高温ガス供給装置と、コイル端面に対向して配置され高温ガス路を形成する高温ガス案内板とを有し、マンドレルには、その外周部に高温ガス噴射用の貫通孔が設けられており、この貫通孔から噴射する高温ガスで巻取ったコイルの内面を加熱するとともに前記高温ガス路を通ってコイル端面を加熱する、ことを特徴とするコイル加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間圧延設備においてコイル内面および端面を加熱する加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
粗圧延後に仕上圧延を行う熱間圧延設備では、粗圧延機で３０〜５０ｍｍ厚さのバーまで圧延し、次いで仕上圧延機で更に数ｍｍ厚さのストリップまで圧延する。この場合、粗圧延完了後、仕上圧延が完了するまでの時間が長いため、バーの後端が先端に比較して低温になり、均一な仕上加工が困難になる問題点があった。
【０００３】
そこで、図７に模式的に示すように、粗圧延後のバーをコイル状に巻取り、それを巻き戻しながら仕上圧延を行う方法が提案されている（特公昭５１−２６３１７号）。この方法により、バー全体の冷却を防止し、かつ粗圧延における後端から仕上圧延するので、バーの先後端の温度差をほぼ同一にすることができる。
【０００４】
しかし，この場合でも、幅方向中央部に比較して、コイル端部は冷えやすく、そのため幅方向の温度の均一化が困難な問題点があった。そこで、この問題を解決するために、▲１▼コイルの端面を加熱する方法（特開平７−５１７２６号）、▲２▼本願出願人による火炎でコイル内面とマンドレル外面を加熱する装置（特願平８−８６１２６号、未公開）などが提案されている。
【０００５】
図８は、特開平７−５１７２６号において提案されているコイル加熱装置を示す模式図であり、コイル１の両端面を複数のＬＰＧバーナを備えた加熱装置３で加熱している。また加熱装置３は、位置調整装置４により、コイル幅に従い最適な距離に移動できるようになっている。なお、この図で２は、クレードルロールである。
【０００６】
図９は、特願平８−８６１２６号において提案されているコイル内面を加熱する装置を示す模式図である。この図に示すようにコイル１の両端面を複数のＬＰＧバーナを備えた加熱装置３で加熱し、更にコイル１のコイル内面を加熱装置３の切欠き部５から挿入されたコイル内面バーナ６の火炎６ａで加熱し、マンドレル８の外面をコイル１の両端部から挿入されたマンドレルバーナ７の火炎７ａで加熱している。また加熱装置３は、図示しない位置調整装置により、コイル幅に従い最適な距離に移動できるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特開平７−５１７２６号（図８）のコイル端面加熱装置を用いることにより、コイル端部の温度低下を防止でき、鋼板の幅方向の温度分布をほぼ均一にすることができる。しかし、かかるコイル端面加熱装置を用いても、熱放散の最も大きいコイル内面の加熱はできず、そのためコイル内面の温度が極端に低下し、バー尾端部の組成が変質し、また圧延荷重が増大するという問題点があった。
【０００８】
一方、特願平８−８６１２６号（図９）のコイル端面加熱装置に取付けられたコイル内面バーナでコイル内面に沿って幅方向に広がる火炎でコイル内面を加熱させ、またマンドレルバーナでマンドレル外面に沿って幅方向に広がる火炎でマンドレル自体を加熱し、その輻射熱でコイル内面を加熱することができる。コイルの最適温度範囲が例えば１０００〜１２００℃の場合に、マンドレルの温度をそれ以上に高め、主として輻射熱によりコイル内面を加熱することによりコイル内面の局部加熱を防止できる。しかし、マンドレルの使用開始時は、低温状態にあるマンドレルをコイルに挿入するためコイル内面からマンドレル側に抜熱が発生してコイル内面の温度が極端に低下し、その後の仕上げに影響するという問題点があった。また図９のＡ−Ａ矢視図である図１０に示すように、巻取るコイル１の外周が小径になってくるとマンドレル８は、例えば位置ａ→ｂ→ｃと揺動しながら下降してくるが、マンドレル８の移動に伴って各バーナ６，７も連動してコイル内面の軌跡に沿って移動できればよいが、取付けに限界があるという問題点があった。なお、図１０において加熱装置３は、図示しない位置調整装置により、コイル幅に従い最適な距離に移動できるようになっている。また、この図で２はクレードルロールであり、９は支持ロールである。
【０００９】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、コイル内面を抜熱で温度低下させることなく急速に加熱するとともにこの加熱に使用した加熱ガスによりコイル端面も加熱することができるコイル加熱装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明では、熱間圧延材をコイルに巻取りかつ巻戻す巻取り巻戻し装置用のコイル加熱装置であって、対向配置された１対のマンドレル挿入装置を備え、該マンドレル挿入装置は、コイルの中空孔に挿入される中空のマンドレルと、該マンドレル内に高温ガスを供給する高温ガス供給装置と、コイル端面に対向して配置され高温ガス路を形成する高温ガス案内板とを有し、マンドレルには、その外周部に高温ガス噴射用の貫通孔が設けられており、高温ガス噴射用の貫通孔から噴射する高温ガスで巻取ったコイルの内面を加熱するとともに前記高温ガス路を通ってコイル端面を加熱する。
【００１１】
コイルの中空孔にマンドレルを挿入するに先立ちマンドレル内に高温ガス供給装置から高温ガスを供給して、コイル内面の温度程度に予熱した後、マンドレルをコイルの中空孔に両側から挿入し加熱する。マンドレルの内部に供給された高温ガスは、マンドレル外周部に設けられた多数の貫通孔からコイル内面に吹き出してコイル内面を加熱した後、高温ガス案内板とコイル端面で構成される高温ガス路に入り、コイル端面を加熱する。これにより、コイルの中空孔内面および端面の温度低下を防止しコイルを均一な温度に保ことができる。
【００１２】
請求項２の発明では、前記高温ガス案内板には高温ガス路内にマンドレル側を中心として放射状に配置された整流板が設けられている。
【００１３】
コイル内面を加熱した高温ガスは、コイル端面と高温ガス案内板で構成される高温ガス路に入ってくるが、この高温ガス路内にマンドレル側に中心を持つ放射状に設けた整流板により、コイル端面に沿った均一な流れとなる。これによりコイル端面を均一に加熱できる。
【００１４】
請求項３の発明では、熱間圧延材をコイルに巻取りかつ巻戻す巻取り巻戻し装置用のコイル加熱装置であって、
コイルの一端に配置されたマンドレル挿入装置と、コイルの他端に配置されマンドレルの先端を支持する先端支持装置とを備え、該マンドレル挿入装置は、コイルの中空孔に挿入される中空のマンドレルと、該マンドレル内に高温ガスを供給する高温ガス供給装置と、コイル端面に対向して配置され高温ガス路を形成する高温ガス案内板とを有し、マンドレルには、その外周部に高温ガス噴射用の貫通孔が設けられており、この貫通孔から噴射する高温ガスで巻取ったコイルの内面を加熱するとともに前記高温ガス路を通ってコイル端面を加熱する。
【００１５】
コイルの中空孔にマンドレルを挿入するに先立ち、マンドレル内に高温ガス供給装置から高温ガスを供給して、コイル内面の温度程度に予熱した後、マンドレルをコイルの中空孔に片側から挿入し加熱する。マンドレルの内部に供給された高温ガスは、マンドレル外周部に設けられた多数の貫通孔からコイル内面に吹き出してコイル内面を加熱した後、高温ガス案内板とコイル端面で構成される高温ガス路に入り、コイル端面を加熱する。これにより、コイルの中空孔内面および端面の温度低下を防止しコイルを均一な温度に保ことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施態様を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
図１は、本発明によるコイル加熱装置の第１実施形態を示す縦断面図である。このコイル加熱装置１０は、熱間圧延材をコイル１１に巻取りかつ巻戻す巻取り巻戻し装置用のコイル内面１１ａおよびコイル端面１１ｂの加熱装置であり、熱間圧延材を芯なしで巻取り巻戻ししても、マンドレルを芯として巻取り巻戻ししてもよい。
【００１７】
図１において、本発明のコイル加熱装置１０は、対向配置された１対のマンドレル挿入装置１４を備える。このマンドレル挿入装置１４は、コイル中空孔１２に挿入される中空のマンドレル１３と、マンドレル１３を軸方向摺動自在に支持するマンドレル支持材１５と、このマンドレル支持材１５に固定されコイル端面１１ｂに対向し間隙を有して設けられた高温ガス案内板１６と、マンドレル１３をコイル中空孔１２に挿入および引き抜きを行うラック１７とピニオン１８と、マンドレル１３の内部に高温ガスを供給する高温ガス供給管１９ａと、この高温ガス供給管１９ａに高温ガスを供給する熱風発生装置１９と、から構成されている。
【００１８】
図２は図１のＸ−Ｘ矢視図を示す。図１および図２を参照して、マンドレル１３の中心にはマンドレル中空孔２０が設けられ、この外側に４個の高温ガス分配路２１が設けられ、開口２１ａにより接続されている。マンドレル１３の外周には多数の貫通孔２２が設けられ、この貫通孔２２は高温ガス分配路２１に連通している。これによりマンドレル中空孔２０に供給された高温ガスは開口２１ａから高温ガス分配路２１に流入し、貫通孔２２からコイル内面１１ａに噴出する。マンドレル１３は鋳鉄で造られおり、貫通孔２２は噴射口２２ａを有するセラミックスのチップ２２ｂを鋳鉄に埋め込んだ構成となっている。
【００１９】
図３は図１のＹ−Ｙ矢視図を示す。図１および図３を参照して、高温ガス案内板１６はコイル端面１１ｂと対向して設けられた円板で、図示しない位置調整装置により、コイル幅に従い最適な距離に移動でき、コイル端面１１ｂと所定の間隔に調整され、この間隔が高温ガス路２３を形成し、コイル内面１１ａを加熱した高温ガスをコイル端面１１ｂに導きこれを加熱する。
【００２０】
マンドレル１３に結合されたラック１７と、このラック１７と噛み合うピニオン１８により、マンドレル１３をコイル中空孔１２に挿入し引き出す。なおラック１７とピニオン１８に代えて流体圧によるシリンダやボールネジ機構などを用いてもよい。
【００２１】
高温ガス供給管１９ａは熱風発生装置１９に接続されており、熱風発生装置１９は石油、ガス等の燃料あるいは電気によって加熱された空気等の高温ガスを発生する。高温ガスの温度は、例えばコイル１１の最適温度範囲が１０００〜１２００℃の場合、これよりやや高い温度にする。
【００２２】
なお、図１０で説明したように、コイル１１の外径は巻戻しにより減少してゆき、これに応じてコイル中空孔１２の位置も揺動しながら下降してゆく。マンドレル挿入装置１４は図示しない揺動装置に取付けられ、コイル中空孔１２の位置に合わせて移動できるようになっている。
【００２３】
次に第２実施形態を説明する。図４は第２実施形態を示し、図５は図４のＹ−Ｙ矢視図を示す。本実施形態は第１実施形態に対して高温ガス案内板１６に放射状に整流板２４を設けた点が相違し、他は同一である。整流板２４は図５に示すようにマンドレル１３の中心から放射状に配置されている。これによりコイル端面１１ｂにコイル内面１１ａを加熱した高温ガスを均一に流すことができ、コイル端面１１ｂを均一に加熱することができる。
【００２４】
次に第３実施形態を説明する。図６は第３実施形態を示す。本実施形態は第１または第２実施形態が２本のマンドレル１３をコイル中空孔１２に対向して挿入する構造としているのに対し、１本のマンドレル１３をコイル中空孔１２に片側から挿入する構造としている。このためマンドレル１３の先端には突起２５を設け、この突起２５を先端支持材２６で支持する構造としている。マンドレル１３が１本となったためその長さが長くなり、これに応じてマンドレル中空孔２０、高温ガス分配路２１が長くなり、開口２１ａ、貫通孔２２の数が増加しているが基本性能は第１または２実施形態と同じである。なお、高温ガス案内板１６に整流板２４を設けた場合を図示したが、なくてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
上述したように本発明のコイル加熱装置は、中空構造のマンドレルに高温ガスを供給するようにし、外周部に高温ガスを噴射する貫通孔を設け、巻取ったコイルの中空孔への挿入前にコイルの内面温度より高温に予備加熱できるので、マンドレル挿入時にマンドレルからコイルの内面への抜熱による温度低下を防止でき、挿入後はコイル内面への高温ガスの噴射およびこの噴射された高温ガスを高温ガス案内板によりコイル端面に導くことにより、コイル内面と端面を加熱することができる。高温ガス案内板に放射状に整流板を設けることにより、コイル端面を均一に加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるコイル加熱装置の第１実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ矢視図である。
【図３】図１のＹ−Ｙ矢視図である。
【図４】本発明によるコイル加熱装置の第２実施形態を示す縦断面図である。
【図５】図４のＹ−Ｙ矢視図である。
【図６】本発明によるコイル加熱装置の第３実施形態を示す縦断面図である。
【図７】従来の圧延設備の模式図である。
【図８】従来のコイル端面の保加熱装置の模式図である。
【図９】従来のコイル内面の保加熱装置の模式図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ矢視図である。
【符号の説明】
１  コイル
２  クレードルロール
３  加熱装置
４  位置調整装置
５  切欠き部
６  コイル内面バーナ
６ａ  火炎
７  マンドレルバーナ
７ａ  火炎
８  マンドレル
９  支持ロール
１０  コイル加熱装置
１１  コイル
１１ａ  コイル内面
１１ｂ  コイル端面
１２  コイル中空孔
１３  マンドレル
１４  マンドレル挿入装置
１５  マンドレル支持材
１６  高温ガス案内板
１７  ラック
１８  ピニオン
１９  熱風発生装置
１９ａ  高温ガス供給管
２０  マンドレル中空孔
２１  高温ガス分配路
２１ａ  開口
２２  貫通孔
２２ａ  噴射口
２２ｂ  チップ
２３  高温ガス路
２４  整流板
２５  突起
２６  先端支持材
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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