(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延ロール表面に冷却液を吹き付ける冷却パットを多段に重ね、１段目の冷却パットの上面または下面を２段目の冷却パットが移動してロール表面に接触するように構成されたロール冷却装置であって、各冷却パットは、圧延ロール表面に接触する接触部と、この接触部が接触した状態で圧延ロール表面と間隙を構成しこの間隙が圧延ロール表面に沿って円弧状に伸びた案内部と、この案内部と前記接触部との間に圧延ロール軸方向に設けられ冷却液を圧延ロール表面に吹き付けるスリット状のノズル部と、を有し、
前記１段目及び２段目のうち一方の冷却パットにおける前記間隙は他方の冷却パットに向かって延びており、該間隙を通過した冷却液は、他方の冷却パットの接触部によって、他方の冷却パットの間隙に至らないように阻止されて両冷却パットの間に案内されることを特徴とするロール冷却装置。
【請求項２】
前記１段目の冷却パットのノズル部に圧延ロール軸方向のスリット幅をマスクにより変えて冷却幅を可変とするスリット幅可変機構を備えたことを特徴とする請求項１記載のロール冷却装置。
【請求項３】
前記１段目の冷却パットは、圧延材を挟んだ上下圧延ロールの圧延材近傍のロール表面に設定されるようになっていることを特徴とする請求項１記載のロール冷却装置。
【請求項４】
前記１段目の冷却パットの上面又は下面にはレールが設けられ、
１段目の冷却パットの上面または下面を２段目の冷却パットが移動してロール表面に接触できるように、前記レールと係合し摺動するスライドブロックが前記２段目の冷却パットの下面又は上面に設けられていることを特徴とする請求項１記載のロール冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間圧延機の圧延ロールの表面を冷却するロール冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱間圧延の場合圧延材自身が高温であるが、これに加えて圧延材の塑性変形によって生じる加工熱、圧延材と圧延ロールとの間の摩擦熱などが発生するため圧延ロールが加熱される。この加熱により圧延ロールの加熱部に熱膨張が生じ、凸型のヒートクラウンが生じて圧延材の板厚が不均一になる。このためロール表面に高圧水を吹き付けるスプレイ冷却が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
スプレイ冷却は冷却効率を高めるために高圧の冷却水を多量に供給する必要があり、この供給装置も大がかりなものとなる。また近年耐摩耗性に優れた鋼材を用いたハイスロールが使用されているが、このハイスロールは熱伝導性が劣り、従来のロールに比べヒートクラウンが大きいため、多量の冷却水で冷却しなければならないという問題点があった。
【０００４】
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、熱間圧延機の圧延ロールの冷却効率を向上させ、さらにヒートクラウンの発生を少くするロール冷却装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明では、圧延ロール表面に冷却液を吹き付ける冷却パットを多段に重ね、１段目の冷却パットの上面または下面を２段目の冷却パットが移動してロール表面に接触するように構成されたロール冷却装置であって、各冷却パットは、圧延ロール表面に接触する接触部と、この接触部が接触した状態で圧延ロール表面と間隙を構成しこの間隙が圧延ロール表面に沿って円弧状に伸びた案内部と、この案内部と前記接触部との間に圧延ロール軸方向に設けられ冷却液を圧延ロール表面に吹き付けるスリット状のノズル部と、を有し、前記１段目及び２段目のうち一方の冷却パットにおける前記間隙は他方の冷却パットに向かって延びており、該間隙を通過した冷却液は、他方の冷却パットの接触部によって、他方の冷却パットの間隙に至らないように阻止されて両冷却パットの間に案内される。
【０００６】
圧延ロールの表面に冷却パットの接触部を接触させると、ロール表面に沿った円弧状の案内部とロール表面との間に間隙が構成され、この間隙にノズル部より冷却液を流すことにより冷却液の流速を高め、少量の水流で高い冷却効果が得られる。また、冷却パットを多段とすることにより冷却面積を容易に拡大することができ、かつロール径が変化してもロールの表面形状に適合した間隙を構成することができ冷却効率の低下を回避することができる。また１段目冷却パットを圧延材に近けることにより、ロール中心への熱の流入を防ぐことができる。また、従来の高圧水を吹きつけるスプレー方式に比べ供給する冷却液の圧力を低圧とすることができる。
【０００７】
請求項２の発明では、前記１段目の冷却パットのノズル部に圧延ロール軸方向のスリット幅をマスクにより変えて冷却幅を可変とするスリット幅可変機構を備える。
【０００８】
１段目の冷却パットには冷却液の吹き出し幅を変化するスリット幅可変機構が設けられているので、ヒートクラウン形状を制御することが可能となり、圧延材の板幅方向の厚みを均一にすることができる。
【０００９】
請求項３の発明では、前記１段目の冷却パットは、圧延材を挟んだ上下圧延ロールの圧延材近傍のロール表面に設定されるようになっている。
【００１０】
圧延ロールは圧延材により加熱され熱膨張してヒートクラウンなどを引き起こす。上下第１段目の冷却パットを圧延材に近いロール表面に設定することにより、ロール円周方向の冷却開始位置を熱進入位置近傍にすることができロールへの熱の進入を効果的に防止できる。
【００１１】
【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、本発明によるロール冷却装置の実施形態を示す横断面図である。圧延材１を挟んで１対の圧延ロール（ワークロール）２が設けられている。２ａは上圧延ロールを示し、２ｂは下圧延ロールを示す。ロール冷却装置３は上圧延ロール２ａ，下圧延ロール２ｂのそれぞれに設けられ、圧延材１を挟んでほぼ同じ位置に設けられている。
【００１２】
図１において、本実施形態のロール冷却装置３は、２段に配置された冷却パット４，５よりなり、圧延材１に近い方を１段目冷却パット４、この上または下に設けられた方を２段目冷却パット５とする。１段目冷却パット４はパット支持材６に固定され、パット支持材６は図示しない装置に接続され、この装置によりロール冷却装置３は圧延ロール２に装着または離脱するようになっている。
【００１３】
１段目冷却パット４の上面または下面は圧延方向にレール７が設けられ、このレール７と係合し摺動するスライドブロック８が設けられており、このスライドブロック８が２段目冷却パット５の下面または上面に取付けられている。これにより２段目冷却パット５は１段目冷却パット４の上面または下面を摺動して圧延ロール表面に接触するようになっている。パット支持材６または１段目冷却パット４と、２段目冷却パット５の間にはシリンダ９が設けられ、２段目冷却パット５を圧延ロール表面に接触させ、または離脱させる。
【００１４】
図２は上圧延ロール２ａに装着されたロール冷却装置３の詳細図である。なお、下圧延ロール２ｂに装着されたロール冷却装置３もほぼ同様な構造である。各冷却パット４，５の圧延ロール表面側には、圧延ロール表面と密着する接触部１１が下部に設けられ、その上部は接触部１１が圧延ロール表面と密着した状態でロール表面とわずかな間隙を構成する案内部１２が設けられている。１段目冷却パット４の上面には圧延方向に伸びたレール７が設けられ、このレール７と係合して摺動するスライドブロック８が２段目冷却パット５の下面に取付けられている。
【００１５】
接触部１１と案内部１２の境界は圧延ロール２の幅とほぼ等しい幅のスリット状のノズル１３が設けられ冷却液を案内部１２とロール表面とで形成される間隙に吹き出しロール表面を冷却する。このノズル１３にはスリット１４が接続され、このスリット１４はヘッダー１５に接続されている。ヘッダー１５には冷却液供給管１６より冷却液が供給される。１段目冷却パット４にはスリット幅可変機構１７が設けられスリット１４の幅を伸縮させることにより圧延ロール２の幅方向の温度分布を均一にし、圧延ロール２にサーマルクラウンが発生するのを防止する。
【００１６】
図３はスリット幅可変機構１７の上部を一部切断した断面図を示し、図４は図３のＸ−Ｘ断面図である。また、図５は図４のＹ−Ｙ断面図である。スリット１４とヘッダー１５との間には整流穴２２を有する整流板２１が設けられ、ヘッダー１５に供給された冷却液は整流穴２２よりスリット１４に流入する。スリット１４に流入した冷却液はさらに圧延ロール側のマスク溝１８に入り拡散されるのでこれを出たスリット１４には図５に示すようにスリット１４に整流機構をもたてた構造としている。スリット１４とヘッダー１５とを囲んで角に丸みを有する長方形のマスク溝１８が設けられ、このマスク溝１８内に溝付ベルト状のマスク１９が嵌合している。マスク１９は図６に示すようにマスク溝１８の圧延ロール２側の両方の角に設けられた歯付プーリ２０によってマスク溝１８内を移動する。なお、マスク溝１８のもう一方の角には案内用プーリ２０ａが設けられている。マスク１９は図３に示すように２本の溝付ベルトで、歯付プーリ２０を回転することによりマスク先端１９ａがスリット１４の幅方向に移動してスリット１４の幅方向の長さをマスク１９で覆い、スリット幅を可変とする。左右の歯付プーリ２０は油圧モータ等により駆動されるプーリ駆動装置２３により左右反対方向に回転される。これによりスリット１４の幅は幅中心を中心として左右に拡大または縮小する。
【００１７】
次に本実施形態の動作を説明する。先ず、シリンダ９を収縮し２段目の冷却パット５を１段目冷却パット４より引き込めた後、図示しない装置によりパット支持材６を移動して、上下のロール冷却装置３を上下の圧延ロール２にそれぞれ近づけ、１段目冷却パット４の接触部１１が圧延ロール２の表面で圧延材１に近い位置に接触するように設定する。これにより１段目冷却パット４の案内部１２とロール表面の間にはロール表面に沿ってわずかな間隙が形成される。次にシリンダ９を伸長して２段目冷却パット５の接触部１１を圧延ロール２に接触させる。これにより２段目冷却パット５の案内部１２とロール表面の間にはロール表面に沿ってわずかな間隙が形成される。次に歯付プーリ２０を回転してスリット１４の幅を圧延材１の幅に応じた幅とする。以上でロール冷却準備が整ったので、各冷却パット４，５のヘッダー１５に冷却液を供給し、各ノズル１３より冷却液を吐出する。
【００１８】
なお、以上の実施形態では、冷却パットは２段としたが、冷却面積を大きくする場合や、案内部１２をロール表面にできるだけ沿わし、ロール表面と案内部１２の間隙をさらに小さくしたい場合は３段以上にするとよい。
【００１９】
【発明の効果】
上述したように本発明のロール冷却装置は、次の効果を奏する。
▲１▼  圧延ロール表面に沿った円弧形状を有する冷却パットを複数段上下ロール表面近傍に設定し、ロール表面と冷却パットのわずかな間隙に冷却液を流し、流速を高めることで、わずかな液量で高い冷却効果が得られる。これにより冷却液量を少なくでき、さらに、従来の高圧水を吹きつけるスプレー方式に比べ供給する冷却液の圧力を低圧とすることができるので、冷却液供給設備の容量を小さくすることができる。
▲２▼  また１段目冷却パットを圧延材に近い位置に設定することにより、冷却開始位置をロールの圧延領域に近づけることができ、ロール中心への圧延材からの熱の流入を防止することができる。
▲３▼  冷却パットを複数段とすることで、冷却面積を拡大するとともに、ロール径が変化しても、最適な冷却液間隙を保持することができる。
▲４▼  上下１段目パットに冷却液を吐出するスリットの幅を可変とする装置を設けることにより、圧延ロールのヒートクラウン形状のコントロールが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるロール冷却装置の断面図である。
【図２】図１に示すロール冷却装置の拡大図である。
【図３】スリット幅可変機構を示す平面図である。
【図４】図３のＸ−Ｘ断面図である。
【図５】図４のＹ−Ｙ断面図である。
【図６】マスク、マスク溝と歯付プーリの詳細図である。
【符号の説明】
１  圧延材
２  圧延ロール
３  ロール冷却装置
４  １段目冷却パット
５  ２段目冷却パット
６  パット支持材
７  レール
８  スライドブロック
９  シリンダ
１１  接触部
１２  案内部
１３  ノズル
１４  スリット
１５  ヘッダー
１６  冷却液供給管
１７  スリット幅可変機構
１８  マスク溝
１９  マスク
２０  歯付プーリ
２０ａ  案内用プーリ
２１  整流板
２２  整流穴
２３  プーリ駆動機構
【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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