(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延ロールの軸方向に沿って延在した弾性シール材と、膨張させることにより上記弾性シール材をロール外周面に押付け可能とする膨張収縮自在の袋体を有する押付け手段とを備えた圧延ロール用水切り装置において、
上記袋体を、上記ロール軸方向に並行して複数列配置し、該複数列の袋体のうち上記弾性シール材に一番近い列の袋体はロール軸方向に沿って複数に分割され、さらに、上記弾性シール材に一番近い列の各袋体と上記一番近い列に隣接する列の各袋体とは、弾性シール材側からみて、各袋体のロール軸方向の中央部位置が相互にオフセットしていることを特徴とする圧延ロール用水切り装置。
【請求項２】
上記圧延ロールに圧延油を噴出する圧延油スプレーヘッダを、上記水切り装置の可動部に支持させることを特徴とする請求項１に記載した圧延ロール用水切り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧延ロール用水切り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、圧延ロールは、圧延中の加工熱や被圧延材からの熱伝導などによって温度が上昇して、ロールクラウンやロール表面に悪影響を及ぼすため、冷却液を圧延ロール表面に噴出し当該ロールの冷却を行っている。
【０００３】
さらに、圧延時の圧延負荷を軽減する目的で、圧延ロールと被圧延材との摩擦係数を油潤滑により軽減させる油潤滑圧延が行われている。
このとき、鋼帯を熱間圧延する場合においては、上記冷却液が鋼帯に付着すると鋼帯の温度低下により圧延抵抗が増大し、圧延動力の増大や圧延ロール面に悪影響が発生する。また、冷間圧延においては、冷却液が鋼帯に付着すると、発錆したり、次の焼鈍工程で焼きムラが発生する等の問題がある。
【０００４】
また、熱間圧延においては、上記油潤滑圧延は圧延機入側において圧延ロールに潤滑油を噴射することにより行われるが、上記冷却液が付着した圧延ロールに前記噴射を行うと、効率よく潤滑効果が得られない。
【０００５】
このため、従来から、冷却液の噴射位置よりも鋼帯側に、水切り装置の水切りヘッドを設置し、その水切りヘッドの弾性シール材を、ロール外周面に当接させることでシールして、冷却液が圧延される鋼帯に付着しないようにしている。
【０００６】
特に、圧延機の入側においては、上記潤滑圧延のための圧延油スプレーヘッダを上記水切りヘッドよりもロール回転方向下流側（鋼帯側）に固定して配置することにより、上記潤滑油が上記冷却水と混合することによる潤滑効果の低下を防止している。
【０００７】
上記従来の水切り装置としては、例えば、特開平８−２１５７１９号公報に記載されているものがある。
この従来の水切り装置では、上下に回動可能な支持フレームの先端部に水切りヘッドが固定されている。水切りヘッドは、圧延ロールの軸に沿って延在すると共に圧延ロール側の面が開放された収納箱内に、圧延ロールの軸に沿って延在したゴム等からなるチューブ状の袋体が収納され、さらに、その袋体の前側（圧延ロール側）に弾性シール材が配置されて構成される。上記弾性シール材は、後部を進退可能な状態で上記収納箱内に収納されると共に前部が収納箱から圧延ロール側に露出している。この弾性シール材も、圧延ロールの軸に沿って延在している。
【０００８】
そして、袋体内に所定の流体圧を作用させることで、当該袋体を膨張させると、該袋体が上記弾性シール材を圧延ロール側に押し出し、当該弾性シール材の先端部を、上記流体圧に応じた圧力でロール外周面に当接させる。このとき、弾性シール材全体の弾性変形によって該弾性シール材先端部がロール外周面形状に応じて変形し易い程度の圧力で押しつけられる。
【０００９】
これによって、上記従来の水切り装置では、ロール軸方向全体にほぼ均一なシール効果を得ることを期待する。
また、上記支持フレームを回動させることで、圧延ロール径などに応じて、水切りヘッドの位置が調整される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記水切り装置では、圧延ロール軸方向に延在するチューブ状の袋体を膨張させることで弾性シール材を圧延ロールに押し付けるものであるが、流体圧が供給されたチューブ状の袋体は、延在方向の両端部に比べて中央部が大きく膨らむ傾向にある。
【００１１】
このため、袋体で押し出される弾性シール材は、延在方向中央部（ロール軸方向中央部）が突出するように撓み、弾性シール材の先端部は、ロール軸方向中央部が相対的に強くロール外周面に当接することとなる。この結果、弾性シール材の先端部が、ロールの摩耗やクラウンに追従し難くなるばかりか、弾性シール材の中央部の摩耗だけが先に進行し、弾性シール材の寿命を短くするという問題がある。
【００１２】
また、袋体による押出し量や押出圧などを増大するために、弾性シール材の進退方向に複数個，袋体を並置した場合には、さらに上記傾向が促進されることになる。
【００１３】
さらに、前述のように圧延機入側において、潤滑油を圧延ロールに向けて噴射して潤滑圧延を行う場合には、ロール軸方向位置によって上記弾性シール材の押付け力が異なっていると、該押付け力が弱い部分では水切り効果が弱くなり、潤滑圧延の効果が効率よく得られないという問題がある。
【００１４】
一方、圧延機入側においては、上述のように、水切り装置の水切りヘッドと圧延油スプレーヘッダとが互いに独立し且つ圧延油スプレーヘッダの位置が固定されている場合には、圧延ロール径の変化に追従して水切りヘッドを上下に回動させた際に、次のような不都合がある。
【００１５】
圧延ロール径が大きくなった場合には、水切りヘッドの先端が下方に変位するために、図１１に示すように、水切りヘッド５０と圧延油ノズル５１から噴射した圧延油５２とが干渉してしまい、噴射した圧延油５２が十分に圧延ロール５３に到達しないおそれがある。図１１中、Ｄが干渉位置である。
【００１６】
また、圧延ロール５３の径が小さくなった場合には、圧延油スプレーヘッダ５４の位置は固定されているので、図１２に示すように、圧延油ノズル５１から噴射した圧延油５２の一部が圧延ロール５３に付着しないおそれがある。図１２中、Ｅが圧延油のロールに付着しない部分である。
【００１７】
このような問題を避けるために、従来にあっては、圧延油ノズル５１の位置を圧延ロール５３側に出して、噴射した圧延油５２が水切りヘッド５０と干渉しないようにすることも考えられるが、圧延油ノズル５１と圧延ロール５３との距離が小さくなって、吹きつけ領域が狭くなり、圧延ロール５３の表面に圧延油が吹きつけられない部分が生じるという問題がある。
【００１８】
また、水切りヘッド５０部と圧延油スプレーヘッダ５４との間の上下方向の距離を大きくとることも考えられるが、これらの設備は、圧延ロール５３入側に設置されることから、その設置空間には限界があり、このような対策は困難であった。
【００１９】
本発明は、上述のような問題点に着目してなされたもので、圧延ロールに押しつけられる弾性シール材のロール軸方向に沿った接触圧を均一化することが可能な水切り装置を提供することを第１の課題としている。
【００２０】
また、圧延ロール径の変化により、水切りヘッドの先端位置が変動しても、適切に圧延油を圧延ロールに付着させることのできる水切り装置を提供することを第２の課題としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１に記載の圧延ロール用水切り装置は、圧延ロールの軸方向に沿って延在した弾性シール材と、膨張させることにより上記弾性シール材をロール外周面に押付け可能とする膨張収縮自在の袋体を有する押付け手段とを備えた圧延ロール用水切り装置において、上記袋体を、上記ロール軸方向に並行して複数列配置し、該複数列の袋体のうち上記弾性シール材に一番近い列の袋体はロール軸方向に沿って複数に分割され、さらに、上記弾性シール材に一番近い列の各袋体と上記一番近い列に隣接する列の各袋体とは、弾性シール材側からみて、各袋体のロール軸方向の中央部位置が相互にオフセットしていることを特徴とするものである。
【００２２】
本発明によれば、袋体がロール軸方向に沿って複数に分割されているので、各袋体の一番膨らむ中央部が、ロール軸方向に沿って少なくとも２以上並ぶことで、ロール外周面に当接する弾性シール材の先端部におけるロール軸方向に沿った接触圧が均一化する。
【００２４】
また、上記弾性シール材の進退方向で隣合う列の各袋体同士が、弾性シール材側からみて、各袋体のロール軸方向の中央部位置を相互にオフセットさせているので、弾性シール材の進退方向で隣合う各袋体間での互いの膨張量の大きい箇所と小さい箇所とが補完しあう状態となる。この結果、さらにロール外周面に当接する弾性シール材の先端部におけるロール軸方向に沿った接触圧が均一化する。
【００２５】
次に、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した構成に対して、上記圧延ロールに圧延油を噴出する圧延油スプレーヘッダを、上記水切り装置の可動部に支持させることを特徴とするものである。
【００２６】
本発明においては、圧延油スプレーヘッダを水切り装置の可動部，例えば水切りヘッドに支持させることで、圧延油スプレーヘッダは水切りヘッドの移動に追従して自動的に移動して、圧延油ノズルから噴射した圧延油が、水切りヘッドに干渉することなく、圧延ロールに到達する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態の全体構成を示す概要図である。
【００２８】
符号１はワークロール（圧延ロール）で、そのワークロール１の入側に、ロール冷却ヘッダ２、水切り装置３の水切りヘッド４、及び圧延油スプレーヘッダ５が設置されている。符号２ａは、ロール冷却ヘッダの冷却用ノズルである。符号Ｓは被圧延材である。
【００２９】
水切りヘッド４は、支持フレーム６の先端部に支持される。その支持フレーム６は、ロール軸と平行な回転軸７周りに上下に回動可能となっていて、該支持フレーム６の後部にアクチュエータとしての位置決めシリンダ８が連結している。そして、この位置決めシリンダ８が作動することで、当該支持フレーム６が回転軸７周りに回動して水切りヘッド４の位置調整が実施される。
【００３０】
ここで、符号９は、操作用の空気圧を供給する空気圧源、符号１０，１１は空気圧供給管路、符号１２は位置決めシリンダ８を操作するシリンダ操作用電磁弁、符号１３は圧力調整弁を示している。
【００３１】
上記水切りヘッド４は、上方からみた概念図である図２に示すように、収納箱１４と、複数の袋体１５〜１７と、弾性シール材１８とを備える。
収納箱１４は、ロール軸方向Ｐに沿って延在すると共にワークロール１側の面が開口した箱体であって上記支持フレーム６先端部の上面に固定されている。その収納箱１４内には、複数の袋体１５〜１７と弾性シール材１８が収納されている。
【００３２】
袋体１５〜１７は、弾性シール材１８の進退方向Ｑに並んで２列に並置されている。各袋体１５〜１７は、ロール軸方向Ｐに沿って延在したチューブ形状をしていて、ゴム等からなることで所定の弾性力を有する。
【００３３】
上記弾性シール材１８の進退方向Ｑに並ぶ袋体１５〜１７のうち、弾性シール材１８側の１列目の袋体は、ロール軸方向Ｐに沿って２分割され、つまり二つの袋体１５，１６からなっている。これによって、弾性シール材１８側（図２中上側）からみて、弾性シール材１８に近い二つの袋体１５，１６のロール軸方向Ｐ中央部Ｆ１，Ｆ２と、弾性シール材１８から離れた袋体のロール軸方向Ｐ中央部Ｆ３とが互いにオフセットする。
【００３４】
上記３つの袋体１５〜１７は、パイロット操作用電磁弁１９及び圧力調整弁１３を介して上記空気圧源９に接続され、該空気圧源９からの空気圧によって膨張可能となっている。
【００３５】
また、上記弾性シール材１８は、先端部１８ａをワークロール１側に露出した状態でロール軸方向Ｐに延在している。なお、図示しないが、弾性シール材１８が収納箱１４からはずれないようにするためのストッパ機構を備える。
【００３６】
また、上記支持フレーム６の先端部下側には、圧延油スプレーヘッダ５が支持フレーム３０により支持されていて、その圧延油スプレーヘッダ５の圧延油ノズル５ａは、上記ワークロール１の外周面１ａに臨んでいる。
【００３７】
次に、上記装置の作動等について説明する。
シリンダ操作用電磁弁１２を操作して位置決めシリンダ８のピストンロッド８ａを伸長させると、支持フレーム６が上方に回動し、弾性シール材１８の先端部１８ａがロール１の表面に接触した位置で停止する。このとき、位置決めシリンダ８に供給した空気圧は、パイロット用空気圧供給管路２１を介してパイロット操作用電磁弁１９を加圧することで、該パイロット操作用電磁弁１９は空気圧源９と連通状態となり、空気圧源９の空気圧が空気圧供給管路１１を通じて各袋体１５〜１７に供給される。
【００３８】
この結果、収納箱１４内の各袋体１５〜１７は、上記図２に示すようにそれぞれ膨張し、その膨張による圧力によって弾性シール材１８がワークロール１側に前進してワークロール１の外周面１ａに押し付けられる。
【００３９】
上記袋体１５〜１７の膨張の際、各袋体１５〜１７は、それぞれロール軸方向Ｐの中央部Ｆ１〜Ｆ３が一番大きく膨張するが、弾性シール材１８に近い列の二つの袋体１５，１６は、ロール軸方向Ｐに沿って並んでいるので、その一番大きく膨らむ位置Ｄ１，Ｄ２がロール軸方向Ｐに沿って二箇所となる。さらに、その弾性シール材１８に近い列の二つの袋体１５，１６の各ロール軸方向Ｐ中央部Ｆ１，Ｆ２と、２列目の袋体１７のロール軸方向Ｐ中央部Ｆ３とは、弾性シール材１８側からみて互いにオフセットしているので、２列目の袋体１７の一番大きく膨らむ箇所Ｄ３付近で、１列目の袋体１５，１６の膨らみの小さい部分がより多く押されるようになる。
【００４０】
即ち、弾性シール材１８の進退方向Ｑで並んだ袋体１５，１６，１７間における、互いの膨張量の大きい箇所と小さい箇所が相互に補完し合うことになり、弾性シール材１８に付与されるロール軸方向Ｐに沿った圧力が均一化する。
【００４１】
これによって、従来のように弾性シール材１８先端部１８ａのロール軸方向Ｐに沿った一部のみが強くロール外周面１ａに当接することが回避される。
つまり、弾性シール材１８の先端部１８ａがワークロール１の摩耗やクラウンに追従した形状に変形してワークロール１への密着度が向上する。さらに、該先端部１８ａの片当たりが回避され、この結果、弾性シール材１８先端部のロール軸方向Ｐに沿った摩耗量のばらつきが小さくなって、当該弾性シール材１８の寿命が向上する。
【００４２】
ここで、上記実施形態では、一列目の袋体を２個に分離した場合を例に説明しているが、３個以上に分離してもよい。
また、上記実施形態では、袋体を、弾性シール材１８の進退方向Ｑに沿って複数列、配置した例で説明しているが、これに限定されない。例えば、図３に示すように、分離した複数の袋体２５を一列のみ配置したものであってもよいし、図４に示すように、袋体２６を３列以上配置してもよい。
【００４３】
なお、図４に示すように、袋体２６を３列以上配置する場合であっても、上記弾性シール材１８の進退方向Ｑで隣合う各袋体同士について、弾性シール材１８側からみて、各袋体のロール軸方向Ｐの中央部位置を相互にすらすこと、即ちオフセットさせることで、弾性シール材１８の進退方向Ｑで隣合う袋体同士の膨張量の大きい箇所と小さい箇所が補完し合うことなる。
【００４４】
また、各列の袋体を、ロール軸方向Ｐに沿って複数に分割する際に、図２等に示されるように、分割した各袋体を個々に独立した形状としてもよいし、図４の一列目に示すように、分割した袋同士を連通した状態にしてもよい。また、袋体同士の連通は、同じ列同士ばかりでなく、別の列にある袋体同士を連通させるようにしてもよい。
【００４５】
また、上記実施形態では、袋体を空気圧で膨張させる場合について説明しているが、他の流体圧によって各袋体を膨張させるようにしてもよい。
また、弾性シール材１８における、ワークロール１に対するロール軸方向Ｐの接触圧を、さらに均一化するために、弾性シール材の１８後側の剛性を高く設定してもよい。この場合には、袋体から局部的な押圧があっても当該弾性シール材１８のロール軸方向に沿った撓みが低減する。
【００４６】
なお、ロール１を停止するときには、つまり水切り装置３を停止するときには、シリンダ操作用電磁弁１２を操作して位置決めシリンダ８のピストンロッド８ａを後退させると、伸長用空気圧供給管路の空気圧はゼロになるから、これによって、パイロット操作用電磁弁１９が排出側に切り換わり、袋体内の空気が排気されて当該袋体が収縮する。
【００４７】
また、水切りヘッド４は、対象とするワークロール１の径に応じて回転軸７周りに上下に回動変位するが、本実施形態では、圧延油スプレーヘッダ５は、水切り装置３の可動部である支持フレーム６とは別の支持ブレーム３０に支持されているので、ロール径が大きく変化すると圧延油を全量ワークロール１に付着させることができない場合がある。そこで、図５に示すように、圧延油スプレーヘッダ５を、上記支持フレーム６に支持させることが好ましい。
【００４８】
例えば、ロールの径が大きくなって水切りヘッド４が下方に位置しても、模式図である図６に示すように、圧延油ノズル５ａから噴射する圧延油が水切りヘッド４と干渉することもなく、当該噴射された圧延油２７は、確実に、ワークロール１の表面に到達する。また、ロールの径が小さくなって水切りヘッド４が上方に回動すると、図７に示されるように、圧延油ノズル５ａの軸もそれに応じて若干上方に回動することで、圧延油ノズル５ａから噴射した圧延油２７は、確実にロール１の表面に付着する。
【００４９】
さらに、本実施形態では、圧延油スプレーヘッダ５は水切り装置３の可動部に支持させることで、圧延油ノズル５ａの位置を適切な位置に変更するための当該圧延油スプレーヘッダ５用のアクチュエータを必要としない。
【００５０】
また、水切りヘッド４と圧延油スプレーヘッダ５との干渉を考慮する必要がないので、該圧延油スプレーヘッダ５の占有スペースが小さくて済む。
以上、圧延機入側の上ワークロール用水切り装置を例にとって説明したが、本発明の水切り装置は、同様に下ワークロールについても適用できる。この場合、図１に示した各装置は、被圧延材Ｓに対して対称に配置される。
【００５１】
また、圧延機スプレーヘッダを有しない場合の請求項１及び請求項２に係る本発明の水切り装置は、圧延機出側の水切り装置にも適用できる。
【００５２】
【実施例】
実際に、上記実施形態における水切り装置３における袋体から弾性シール材１８に負荷される線圧を求めたところ、図８に示すような結果となった。
【００５３】
図８中、Ａは本実施形態の線圧分布を示し、Ｂは、比較のために、従来のように一本の袋体で弾性シール材１８を押圧した場合の線圧分布である。この図８から分かるように、ロール軸方向Ｐに沿った線圧のバラツキは、従来に比べて約１／１０程度に低減することが分かる。
【００５４】
同様にして、従来の水切り装置において、弾性シール材が寿命に至るまでの期間使用後の弾性シール材１８先端部の摩耗量について求めたところ、図９に示すようになった。
【００５５】
図９中、Ａは本実施形態の摩耗量分布を示し、Ｂは、比較のために、従来のように一本の袋体で弾性シール材１８を押圧した場合の摩耗量分布である。この図９から分かるように、弾性シール材１８先端部の摩耗量のばらつきも改善されることが分かる。
【００５６】
さらに、摩耗が全くない新品の弾性シール材を使用した場合の押し付けられた弾性シール材１８とワークロール１外周面１ａとの密着度を求めたところ、図１０に示すような結果が得られた。
【００５７】
図１０中、Ａは本実施形態の密着度分布を示し、Ｂは、比較のために、従来のように一本の袋体で弾性シール材１８を押圧した場合の密着度分布である。この図１０からワークロール１への密着度も大幅に改善されていることが分かる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の水切り装置では、圧延ロール外周面に対する、ロール軸方向に沿った弾性シール材先端部の接触圧のばらつきが小さくなり、この結果、該弾性シール材先端部の圧延ロールへの密着度が向上すると共に、当該弾性シール材の寿命も向上するという効果がある。
【００５９】
その結果、水切り装置の水切り効果が向上し、且つ該水切り効果を長期間持続できるので、油潤滑圧延の効果を効率よく発揮できる。
また、請求項２の発明を採用すると、確実に、水切り装置と噴射される圧延油との干渉が回避されると共に、噴射された圧延油が圧延ロール表面に到達するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る装置の概要構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る水切りヘッドの構成を示す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る別の水切りヘッドの構成を示す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る別の水切りヘッドの構成を示す模式図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る水切りヘッド及び圧延油スプレーヘッダの位置を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るロール径が大きい場合の水切りヘッド及び圧延油スプレーヘッダの位置を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係るロール径が小さい場合の水切りヘッド及び圧延油スプレーヘッダの位置を示す図である。
【図８】本発明の実施例に係るロール幅方向の線圧分布を示す図である。
【図９】本発明の実施例に係るロール幅方向の摩耗量分布を示す図である。
【図１０】本発明の実施例に係るロール幅方向のワークロールとの隙間分布を示す図であ。
【図１１】従来におけるロール径が大きくなった際の不都合を説明するための図である。
【図１２】従来におけるロール径が小さくなった際の不都合を説明するための図である。
【符号の説明】
Ｐ      ロール軸方向
１      ワークロール（圧延ロール）
３      水切り装置
４      水切りヘッド
５      圧延油スプレーヘッダ
６      支持フレーム（可動部）
１４    収納箱
１５〜１７  袋体
１８    弾性シール材
【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】
0003769877.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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