(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延材先端部を巻取るマンドレルと、該マンドレルを同軸に囲みかつ外側から圧延材をマンドレルのまわりに案内する案内溝を有する中空形状のスリーブと、スリーブに回転可能に取り付けられマンドレルとの間で圧延材先端部を挟持するグリップロールと、マンドレルとスリーブを連結するクラッチと、スリーブに取り付けられマンドレルに対しグリップロールを近接・離反させるシリンダと、スリーブの案内溝を所定位置に停止させるブレーキと、を備えたことを特徴とする熱延材巻取装置。
【請求項２】
更に、前記スリーブの圧延材との巻取接触部に断熱材が埋め込まれている、請求項１に記載の熱延材巻取装置。
【請求項３】
前記スリーブは、マンドレルに対し近接・離反する１つ又は２つ以上のグリップロールを半径方向に揺動可能に配置する貫通溝を有する、請求項１又は２に記載の熱延材巻取装置。
【請求項４】
更に、半径方向に揺動可能なガイド板を備え、該ガイド板により巻戻し時に圧延材尾端部の巻き癖を矯正しかつ尾端部の巻戻しを容易にするようになっている、請求項１乃至３のいずれかに記載の熱延材巻取装置。
【請求項５】
巻き取ったコイル外周面を保加熱する保加熱炉を本体フレーム内に備える、請求項１乃至４のいずれかに記載の熱延材巻取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間圧延ラインの仕上圧延機の近傍に配置されて圧延材の巻取り巻戻しを行うとともに圧延材を保加熱する熱延材巻取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
圧延設備のコンパクト化のために熱間圧延ラインの短縮化と圧延中の圧延材の温度降下を防止して省エネルギー化を図る目的から仕上圧延機の入側又は入出側に保加熱炉を設けた熱延材の巻取装置（ファーネスコイラー）が採用されている。この巻取装置には巻取胴に圧延材先端部の巻込み用スリットを設けたステッケルミル形式の巻取装置、例えば特開昭６３−３６９１８号、実開昭６２−１８９８１４号等が提案されている。さらに巻取胴の外周面にラッパーロールを配置した巻取装置も提案されている。
【０００３】
特開昭６３−３６９１８号の「ステッケルミルの巻取り制御装置」は，圧延機の入出側の板厚、荷重、板速度等を検出し圧延材の先端部の進行距離を正確に求めて最適な起動タイミングで巻取機を起動させることにより、円滑に圧延材を巻取ることができる。
【０００４】
実開昭６２−１８９８１４号の「圧延材上反り矯正装置」は、図５に模式的に示すように、圧延機１の入出側に圧延材２の先端部を巻込むスリット３を設けた巻戻し兼用のファーネスコイラー４を配置し、さらに圧延機１と各ファーネスコイラー４間に矯正装置５を設けて、圧延材２の尾端部に発生する上反りやいわゆる鼻曲げを矯正できるようになっている。
【０００５】
また、巻取胴の外周面にラッパーロールを配置した巻取装置は、巻取開始から数巻目までの圧延材を巻取胴との間でラッパーロールで確実かつ圧延材の表面に押付傷を発生させずに保持できるので高速で巻取ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特開昭６３−３６９１８号のファーネスコイラーを使用してリバース圧延をした場合に、マンドレルのスリット部から巻戻された圧延材の尾端部は鋭角の“ク”の字形状に塑性曲げを発生させる。このため、スリット部から圧延材の尾端部の尻抜け作業は時間を掛けて慎重に行わないとファーネスコイラー内で尾端部が暴走して装置を破損することになる。その結果、平均圧延速度が大幅に低下し生産性が低いという問題点があった。
【０００７】
一方、実開昭６２−１８９８１４号（図５）もリバース圧延時に、圧延機への２重噛み込み防止または通板時の先後端部の引っ掛かり防止のために、圧延機の入出側に設けた矯正機で圧延ラインを一時停止して鼻曲げ状態の尾端部を矯正する必要があった。その結果、一時停止と再起動の圧延が繰り返されるので板形状の劣化、矯正による塑性曲げの発生、および温度降下により圧延材の品質劣化等の問題点があった。
【０００８】
また、巻取胴の外周面にラッパーロールを配置した巻取装置は、保加熱装置を装備する場合に、巻取開始の数巻目後にラッパーロールを回避させる装置を必要とするため、巻取装置が大型化するとともに保加熱面が縮小することにもなる。その結果、保加熱効率が低下するなどの問題点があった。
【０００９】
本発明は、上述した種々の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、本発明は、コイル巻取り尾端部に“ク”の字形状の塑性曲げを形成させずに、高速で巻取及び巻取を可能とするとともに、平均圧延速度を大幅に向上でき、かつ巻取った圧延材を効率よく保加熱することができる熱延材巻取装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、圧延材先端部を巻取るマンドレルと、該マンドレルを同軸に囲みかつ外側から圧延材をマンドレルのまわりに案内する案内溝を有する中空形状のスリーブと、スリーブに回転可能に取り付けられマンドレルとの間で圧延材先端部を挟持するグリップロールと、マンドレルとスリーブを連結するクラッチと、スリーブに取り付けられマンドレルに対しグリップロールを近接・離反させるシリンダと、スリーブの案内溝を所定位置に停止させるブレーキと、を備えたことを特徴とする熱延材巻取装置が提供される。以下、かかる装置をグリップ形式の熱延材巻取装置という。
【００１１】
本発明のグリップ形式の巻取装置によれば、圧延材先端部の巻取り時に、▲１▼ブレーキで圧延材の挿入位置にスリーブの案内溝を停止させ、マンドレルのみを回転させてマンドレルとスリーブ内の貫通溝に配置されたグリップロールとの間に隙間を開けて待機し、▲２▼圧延材先端部が案内溝に挿入されると同時にシリンダによりグリップロールをマンドレルに対し近接させて、先端部をマンドレルとグリップロールとの間で挟持し、▲３▼同時にクラッチでマンドレルとスリーブを連結して両者を同期して回転させることにより、圧延材をスリーブのまわりに巻き取ることができる。従って、圧延材先端部に反りや曲げを付加させることなくマンドレルとグリップロール間に先端部を挟持した状態で、スリーブの外周面に圧延材を安定して巻付け、高速で巻取ることができる。すなわち、挿入された圧延材の先端分はマンドレルとグリップロールで挟持されるが、本発明のグリップロールでは強力な挟持力即ち押付力は必要としないので尾端部に巻き癖は発生しない。またわずかに発生したとしても巻戻しのグリップロールのリバース運転において容易に矯正できる。また、マンドレルからの圧延材尾端部の搬出は、挟持しているグリップロールを圧延材から離反するだけで済むので容易かつ高速でできる。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記スリーブの圧延材との巻取接触部に断熱材が埋め込まれている。この構成により、コイル内面からスリーブ外周面への熱伝達を遮断をして、コイル内面の温度低下を低減することができる。
【００１３】
また、前記スリーブは、マンドレルに対し近接・離反する１つ又は２つ以上のグリップロールを半径方向に揺動可能に配置する貫通溝を有する。この構成により、コンパクトな構成でグリップロールにより圧延材を挟持することができる。なお、圧延材が厚い場合は、グリップロールを２本以上配置すればより確実に挟持することができる。
【００１４】
更に、半径方向に揺動可能なガイド板を備え、該ガイド板により巻戻し時に圧延材尾端部の巻き癖を矯正しかつ尾端部の巻戻しを容易にするようになっている。この構成により、ガイド板により尾端部の巻き癖を矯正しかつ尾端部の巻戻しを容易にすることかできる。
【００１５】
また、巻き取ったコイル外周面を保加熱する保加熱炉を本体フレーム内に備えることが好ましい。この構成により、保加熱炉よりマンドレルの周りにほぼ閉じた保加熱空間が形成でき、マンドレルおよび巻取られた圧延材を効率的に保温・加熱することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施形態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。
【００１７】
図１は、本発明によるグリップ形式の熱延材巻取装置の第１実施形態を示す縦断面図である。本発明の熱延材巻取装置１０は、図示しない圧延機で圧延されピンチロール１１で搬送された圧延材１２の先端部１２ａを巻取るマンドレル１３と、マンドレル１３を同軸に囲みかつ外側から圧延材１２をマンドレル１３のまわりに案内する案内溝１６を有する中空形状のスリーブ１５と、スリーブ１５に回転可能に取り付けられマンドレル１３との間で圧延材先端部１２ａを挟持するグリップロール１４とを備えている。
【００１８】
グリップロール１４は、マンドレル１３と対向する位置で圧延材１２の板厚よりやや大きめの隙間Ｃを開け、挿入される先端部１２ａを挟持するようになっている。また、図に示すようにスリーブ１５に設けた貫通穴１７内には、グリップロール１４がマンドレル１３に対し半径方向に近接・離反して移動できるように取付けられている。
【００１９】
図１において、スリーブ１５の内周面との空間部１８で先端部１２ａを取り込むマンドレル１３は巻取り方向に常時回転し、スリーブ１５は先端部１２ａが挿入される位置に案内溝１６を向けて停止している。また、スリーブ１５の貫通穴１７に設けられたグリップロール１４は先端部１２ａの挿入を容易とするため圧延材１２の板厚よりやや大きめの隙間Ｃを開けて巻取方向に回転している。さらに、ピンチロール１１の出側近傍には圧延材１２の先端部１２ａの進入を容易にする第１ガイド板１９と第２ガイド板２０が配置されている。一方、同じ目的で前記ガイド板１９，２０に対向して固定ガイド板２１と第３ガイド板２２が配置されている。
【００２０】
図２は、図１と同様の模式図である。以下、図１および図２において、進入する圧延材１２の巻取について説明する。図１において、スリーブ１５の案内溝１６は、先端部１２ａが挿入してくる位置に停止している。スリーブ１５の軸心に設けられたマンドレル１３は、常時高速で巻取方向に回転している。グリップロール１４も板厚よりやや大きめの隙間Ｃを開けて先端部１２ａを挿入しやすいように巻取方向に回転している。また、同時に第１ガイド板１９と第２ガイド板２０および第３ガイド板２２が先端部１２ａを挿入しやすいように実線の位置、即ち第２ガイド板２０では実線のＤ位置に、また第３ガイド板２２では実線のＦ位置に揺動可能に配置されている。
【００２１】
以上のように巻取りの準備ができた待機状態で、まずピンチロール１１から搬送される圧延材１２の先端部１２ａは、各ガイド板１９〜２２に順次案内されてスリーブ１５の案内溝１６に挿入される。さらに挿入された先端部１２ａは、巻取り方向に高速回転しているマンドレル１３および同様に回転しているグリップロール１４との間に案内される。図示しない検出器で先端部１２ａがグリップロール１４を通過したことを検知したらグリップロール１４は、直ちに回転を停止しマンドレル１３との間で先端部１２ａを緩まない程度の押付力で挟持する。このような押付力で挟持しているので、先端部１２ａには押付傷の発生や塑性曲げや鼻曲げも発生しない。その後、さらに挟持したことを確認したら圧延材１２の巻取が本格的に行われ同時にコイル２３への巻太りの過程での干渉を防ぐために第２ガイド板２０は、実線のＤ位置から仮想線のＥ位置に揺動回避する。同様に、第３ガイド板２２も、実線のＦ位置から仮想線のＧ位置に揺動回避する。
【００２２】
図２において、スリーブ１５での圧延材１２の巻取を説明する。前記の様にマンドレル１３とグリップロール１４の間で先端部１２ａが挟持されたことを図示しない検出器で確認後直ちに停止していたスリーブ１５は、停止状態を解除しマンドレル１３と同調して回転を開始する。この様にグリップロール１４で先端部１２ａを挟持しながらスリーブ１５の外周面で圧延材１２の巻取を開始して仮想線に示すコイル２３の形状へと高速回転で巻取って行く。なお、巻取りが完了して最終目標のコイル２３に達してもリバース（巻戻し）圧延に備えて圧延材１２の尾端部は、ピンチロール１１に尻抜けすることなく噛み込まれているので、高速巻戻しが可能となっている。
【００２３】
次に、巻戻しについて説明する。まず、前述したマンドレル１３間で先端部１２ａを挟持しているグリップロール１４をマンドレル１３から離反移動させて、先端部１２ａへの押付力を解除する。図示しない検出器で離反を確認後、スリーブ１５とマンドレル１３およびピンチロール１１を同調させて巻戻し方向に回転させる。この様にして、尾端部（即ち、巻取時の先端部１２ａ）に鼻曲げのない圧延材１２の高速巻戻しができる。なお、例外的に尾端部に鼻曲げが発生した場合でも、先端部１２ａを挟持しているグリップロール１４に張力を付加して矯正できるので長時間にわたるラインの停止はなく、平均圧延速度の低下もまた圧延材１２の温度降下も生じにくい。
【００２４】
また、前記スリーブ１５の中央部近傍で圧延材１２との巻取接触部となる外周面は、圧延材１２の最大板幅より大きな幅で図３の交叉斜線部に示すような断熱材２４が埋め込まれている。断熱材の一例として耐火材がある。断熱材２４を埋め込むことで、コイル内面からスリーブ外周面への熱伝達を遮断をして、コイル内面の温度低下を低減することができる。
【００２５】
図１及び図２に示すように、本発明の熱延材巻取装置１０は、さらに、巻取中の圧延材１２の外周面・両側面を保加熱する保加熱炉２５を本体フレーム２６内に設けている。この保加熱炉２５は、この実施形態では断熱壁２７と図示しないヒータとを有し、保加熱炉２５の内部をほぼ閉じた保加熱空間を形成して、一定の温度（例えば約１０００℃以上）に保温し、かつ内部に位置するマンドレル１３やスリーブ１５および圧延材１２を効率的に保温・加熱する。
【００２６】
図３は、図１のＡ−Ａ断面図であり、以下、前述した主な部材の駆動機構を説明する。圧延材１２の先端部１２ａを巻取るマンドレル１３は、一方の軸端（本図では右側）を図示しない回転駆動装置によって常時高速で正転（巻取）および逆転（巻戻し）のいずれの方向にも回動自在にクラッチ側フレーム２８の軸受２９およびブレーキ側フレーム３０の軸受３１で支持されている。また、この図に示すように、クラッチ側フレーム２８とブレーキ側フレーム３０は、床面４４に取付けられた架台３２に図示しない締結体で固定されている。さらに、スリーブ１５は、クラッチ側フレーム２８の軸受３３およびブレーキ側フレーム３０の軸受３４を介して正逆転自在に支持されている。
【００２７】
また、スリーブ１５の中央部近傍の圧延材１２の巻取箇所には、本体フレーム２６が、スリーブ１５を回転自在かつコイル２３の巻取ができる幅と内径を有し、さらに保加熱炉２５も形成して架台３２に固定されている。
【００２８】
マンドレル１３のブレーキ側フレーム３０側の軸端部近傍にはギヤー３５が嵌着されている。一方、このギヤー３５に噛み合うギヤー３６が、スリーブ１５の端部近傍に回転自在に取付けられている。また、ギヤー３６の一方（本図では左側）の軸端には、可撓継手３７が取付けられている。可撓継手３７の他端には軸受３８により回転自在のグリップロール１４が配置されている。従って、マンドレル１３が巻取側に回転すると同時に嵌着されたギヤー３５も同一方向に回転し、次にギヤー３５に噛み合うギヤー３６が反対方向に回転し、これに追従して可撓継手３７を介してグリップロール１４も回転する。この結果、挿入した先端部１２ａは、マンドレル１３とグリップロール１４間で巻取られる。また、グリップロール１４の両軸端部の軸受３８を保持する軸箱３９には、スリーブ１５側に取付けられた油圧シリンダ４０のピストンロッドの先端が固定されている。従って、グリップロール１４は、油圧シリンダ４０によりマンドレル１３との間に挿入される圧延材１２の板厚に合せて半径方向に移動でき、また隙間Ｃの調節ができる。さらに、マンドレル１３に対し巻取時はグリップロール１４を近接移動して先端部１２ａを挟持し、一方、巻戻し時はマンドレル１３からグリップロール１４を離反移動して先端部１２ａを解除する。
【００２９】
さらに、マンドレル１３のクラッチ側フレーム２８の軸端部近傍には、クラッチ４１が配置されている。マンドレル１３とグリップロール１４間で先端部１２ａを挟持していることを図示しない検出器で確認した後、クラッチ４１を入れるとマンドレル１３とスリーブ１５が連結されスリーブ１５の軸心近傍のマンドレル１３とグリップロール１４さらに挟持した先端部１２ａを抱きこんだ状態で一体化し高速回転を行う。従って、圧延材１２をスリーブ１５の外周面に巻付けて高速で所定の径のコイル２３を形成できる。また巻戻しの場合も、クラッチ４１を入れた状態でマンドレル１３とスリーブ１５を連結し、一体化して行う。
【００３０】
また、ブレーキ側フレーム３０の内周面には、ブレーキ４２が取付けられている。一方、スリーブ１５の外周面には、ブレーキ４２に対向する位置にブレーキ受け４３が固定されている。このブレーキ４２は、２つの働きを行う。１点目は、圧延材１２の先端部１２ａを挿入する場合に、スリーブ１５の案内溝１６を挿入位置に保持するためにブレーキ４２をブレーキ受け４３との間でブレーキを掛けてスリーブ１５の回転を停止する。２点目は、巻取が完了し所定のコイル径となったことを確認した場合、前記クラッチ４１を切りマンドレル１３とスリーブ１５との連結を解除する。しかし、高速で回転しているため急停止できないため、ブレーキ４２を作動させてスリーブ１５の回転を迅速に停止する。
【００３１】
図４は、本発明の熱延材巻取装置の他の実施の形態を示す巻取部分の断面図である。図４の実施形態において、マンドレル１３に対し近接・離反するグリップロール１４を２本使用する場合に、スリーブ１５側に２本のグリップロール１４、１４を移動可能とする２箇所の貫通穴１７、１７を設けたものである。この構成により挿入される圧延材２０が厚い場合にも効率よく巻取ることができる。
【００３２】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００３３】
【発明の効果】
上述したように、本発明の熱延材巻取装置によれば、圧延材先端部１２ａの巻取り時に、▲１▼ブレーキ４２で圧延材の挿入位置にスリーブの案内溝１６を停止させ、マンドレル１３のみを回転させてマンドレルとスリーブ内の貫通溝に配置されたグリップロール１４との間に隙間Ｃを開けて待機し、▲２▼圧延材先端部が案内溝に挿入されると同時にシリンダ４０によりグリップロール１４をマンドレル１３に対し近接させて、先端部１２ａをマンドレル１３とグリップロール１４との間で挟持し、▲３▼同時にクラッチ４１でマンドレル１３とスリーブ１５を連結して両者を同期して回転させることにより、圧延材１２をスリーブ１５のまわりに巻き取ることができる。従って、圧延材先端部１２ａに反りや曲げを付加させることなくマンドレルとグリップロール間に先端部を挟持した状態で、スリーブの外周面に圧延材を安定して巻付け、高速で巻取ることができる。
【００３４】
従って、本発明の熱延材巻取装置は、厚板から薄板までの圧延材を反りや鼻曲げを付加することなく、高速で巻取・巻戻しができ平均圧延速度の向上とともに巻取中の圧延材を効率よく保加熱することができる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による熱延材巻取装置の第１実施の形態を説明する縦断面図である。
【図２】本発明による熱延材巻取装置のスリーブでの圧延材の巻取りを説明する図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線における断面図である。
【図４】本発明による熱延材巻取装置の第２実施の形態を説明する部分断面図である。
【図５】従来の圧延設備の構成図である。
【符号の説明】
１  圧延機
２  圧延材
３  スリット
４  ファーネスコイラー
５  矯正装置
１０  熱延材巻取装置
１１  ピンチロール
１２  圧延材
１２ａ  先端部
１３  マンドレル
１４  グリップロール
１５  スリーブ
１６  案内溝
１７  貫通穴
１８  空間部
１９  第１ガイド板
２０  第２ガイド板
２１  固定ガイド板
２２  第３ガイド板
２３  コイル
２４  断熱材
２５  保加熱炉
２６  本体フレーム
２７  断熱壁
２８  クラッチ側フレーム
２９  軸受
３０  ブレーキ側フレーム
３１  軸受
３２  架台
３３  軸受
３４  軸受
３５、３６  ギヤー
３７  可撓継手
３８  軸受
３９  軸箱
４０  油圧シリンダ
４１  クラッチ
４２  ブレーキ
４３  ブレーキ受け
４４  床面
Ｃ  隙間
Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ  位置
【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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