JPH0618643Y2 - 熱間仕上圧延機出側のラン・アウト・テーブル - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、ローラ群で熱間鋼帯又は鋼板を搬送する搬送
テーブルに関し、特に、熱間仕上圧延機で圧延された熱
間鋼帯又は鋼板を巻取機に送るラン・アウト・テーブル
に関する。

〔従来の技術〕

例えば前記ラン・アウト・テーブルは、100ｍ〜200ｍに
渡ってローラを配列し、ローラ列の上方ならびにローラ
列の下側のローラ間に、冷却水をストリップ（圧延鋼
板）に噴霧又は噴射するノズルを鋼帯の幅方向に配列し
たもので、熱間仕上圧延機で圧延された圧延鋼帯を冷却
しつつ巻取機に送るものである。

圧延鋼帯を送り出す熱間仕上圧延機においては、圧延鋼
板の良好な冶金学的性質を得るため、所定値以上の温度
での圧延が必要であり、その結果、ラン・アウト・テー
ブルに送出される圧延鋼帯の温度は例えば700〜900℃と
比較的に高い。また送出速度も比較的に高く、例えば10
m/sec付近の高速である。圧延鋼帯は、ラン・アウト・
テーブルで、比較的に低い所定値以下の巻取温度例えば
500〜700℃まで冷却された巻取機（コイラー）に到達
し、それに巻取られる。

したがって、ラン・アウト・テーブルにおける圧延鋼帯
の搬送速度が例えば10m/sec付近の高い値であり、圧延
鋼帯の最小厚みが１mm付近なので、比較的に薄い厚みに
おいては、いわゆる腰が弱く、フライング（先端が上方
に浮き上り上昇する現象）やアコーディオン状の波打ち
を生じ易い。

もし熱間鋼帯の搬送速度が速すぎると、仮に一担熱間鋼
帯の先端が浮き上がると、鋼帯の進行につれてその浮き
上がり量が大きくなって反り返ってしまい、巻取機が鋼
帯を折り返した状態で巻き取ったり、時には巻き取れな
くなってしまう。この様に、熱間鋼帯の先端が熱間仕上
圧延機の最終スタンドを通過後、巻取機に巻きつくま
で、および鋼帯の後端が最終スタンドを通過後は鋼帯の
張力がほぼフリーな状態になってしまうので、搬送速度
を下げざるを得なかった。また、鋼帯の張力がほぼフリ
ーな状態では、とかく鋼帯の形状がアコーディオン状の
波形等と乱れてしまい、形状が乱れた場合は鋼帯の各部
にかかる冷却水およびその流れ具合が均一にならないの
で、温度むらが生じて均一な品質を確保できなくなって
いた。更に、鋼帯の厚みが薄くなるにつれて、その先端
部が浮き上がりやすくなり、折れ込みや、ピンチロール
への巻き込み不良等を考慮して予め搬送速度を低下させ
るので生産量が低下し、それでも時々生産障害および歩
留低下を伴なっていた。

こうした鋼帯の浮き上がり、特に極薄材のラン・アウト
・テーブル上での浮き上がり現象等による不安定状態は
生産上の障害となっていた。

そこで従来においては、第１に、ローラ間にリニアモー
タを配設する試み（特公昭51-41988号公報）、第２に、
ローラ間に電磁石を配設する試み（特公昭61-10206号公
報）および第３に、電磁石ロールを配設する試み（特開
昭54-77262号公報）が提案されている。

しかしながら、いずれの試みも、リニアモータおよび電
磁石が強力な電磁石を圧延鋼板に与える必要があるた
め、比較的に大きな鉄心（磁心：コア）を有するものと
なり、コスト高になる。

前２者においては、ラン・アウト・テーブルの大半のロ
ール間における冷却ノズルの配置が複雑もしくは困難に
なると共に、本来、鋼帯の吸収力が欲しい搬送ロール上
ではなく、ロール間に配置した電磁石上に集中的に発生
してしまうので、発生吸引力の内、搬送ロール上に作用
する分のみしか有効にならない。このような吸引力の効
率の低下および局部集中力の為、特に幅方向に均一性が
望めない。

前第３者においては、回転体である搬送ロール内の電磁
石に大電流を流す為に、スリップリングを介したり、回
転トランスを介する為に故障が多く、メインテナンス上
問題がある。またこの電磁石内蔵ロール群にするために
は、既存ロールをはずして、そのロールに交換しなけれ
ばならず、更に電磁石内蔵に伴うGD²増加分で駆動モー
タの容量を増強する設備費の負担増大という問題点もあ
る。更に、前第３者（特開昭54-77262号公報）の第８図
および第10図に示すように、前第３者のマグネットロー
ルにおける電磁石の方向は、本来の望ましい姿、即ち各
マグネットロール上に常時同一の方向および板幅方向に
均一の力が発生するのではなく、マグネットロールのロ
ール軸芯方向であったり、回転につれて方向が変化する
ものであり、更に、寸法上および環境上等の制約も大き
かった。

そこで本願出願人は特願昭63-173087号において、ラン
・アウト・テーブルの搬送ロールを巻回する電気コイル
を第２図のように配設する構成を提案した。この電気コ
イルに通電することにより搬送ロールを鉄心とする電磁
石が形成される。

第２図では、ランアウトテーブルのすべての搬送ロール
に電気コイルを巻回する例を図示したが、実用的には、
ストリップの先端部がフライイングしないように作用す
るものおよび尾端部が尻振りしないように作用するもの
を都合の良い所に相当する一部区間内にある搬送ロール
に電気コイルを巻回すれば良い。

この構成によれば別途鉄心を要しないので比較的低コス
トとなるばかりか冷却用ノズル等も配設された搬送ロー
ル間の小空間にも容易に設置することが可能となりまた
電磁力の作用点が搬送ロール上となって効率的となる等
の数々の利点が得られる。

〔考案が解決しようとする課題〕

前述の方式は、通常、鋼板を冷却しながら搬送するとい
う目的で設けられる搬送ロールに、さらに電磁力の発生
という効果を付与するものであるから、その様な観点か
ら搬送ロールの材質を再検討する必要がある。しかしな
がら、前記特願昭63-183087号公報においてはその様な
検討を行なうまでには至っていない。

したがって本考案の目的は、鋼板の搬送および電磁力の
発生という役割が要求される搬送ロールに適した材質お
よび構造を有する搬送ロールを具備するラン・アウト・
テーブルを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は前述の目的に鑑みてなされたもので、その第１
の構成は、熱間圧延鋼帯の搬送方向Ｙに所定間隔で前記
鋼帯幅以上の長さを有して配設され、該搬送方向Ｙと直
交する方向Ｘに回転軸を有する複数個の磁性体製の搬送
ロールと、前記方向ＸおよびＹに直交する方向Ｚをコイ
ル中心軸として、前記搬送ロールのうち少なくとも一部
区間の搬送ロールを巻回する電気コイルと、前記熱間圧
延鋼帯の搬送方向に前記搬送ロールを回転駆動する駆動
手段と、前記電気コイルに電流を流す通電手段とを具備
する熱間仕上圧延機出側のラン・アウト・テーブルにお
いて、前記電気コイルが巻回される搬送ロールの胴部は
鋳鉄の一層構造であることを特徴とするものである。

またその第２の構成は前記電気コイルが巻回される搬送
ロールの胴部は鋳鉄の外層とステンレスの内層からなる
二層構造であることを特徴とするものである。

〔作用〕

第１図（ａ）にランアウトテーブルを構成する搬送ロー
ル３本の平面図を示す。搬送ロールは通常、外径が300m
m程度で中空構造をしており、両側は小径化して軸受で
回転支持され、駆動ロールはモータにカップリングで結
合し、ロールの軸方向で両端部を除いた部分を胴部と言
い、ストリップと接触する部分である。第１図（ａ）の
Ａ−Ａ断面図を（ｂ）に示しており、左側のコイルが巻
回している方の搬送ロールは外層と内層を持つ二層構造
の中空ロールの例であり、右側の方は外層のみの一層構
造の例である。

通常のラン・アウト・テーブルの搬送ロールとしては鋼
帯との接触性、すなわち鋼帯に疵を発生させないこと、
および強度が要求される。

さらに、電磁力を発生させる搬送ロールとしては、通電
電流に比して発生される電磁力が大きいことが必要であ
る。さらに、モータで回転される搬送ロールが磁束を切
りながら回転することによってブレーキ力が作用し、モ
ータの消費電力が上昇するが、この上昇量が小さいこと
言い直せば電磁力発生効率が高いことが必要とされる。

後に詳述するが、本考案者は理論計算および実験を組み
合わせていくつかの現実的なケースを比較検討した結
果、現在使用中の鋳鉄の外層と構造用鋼の内層なる二層
構造ロールは、内層に大きな渦電流が流れる為に、モー
タの消費電力が上昇していることを解明し、その対策を
工夫し、シミュレーションして、前述の構成が最適であ
ることを見い出したものである。

〔実施例〕

第２図に本考案の一実施例であるラン・アウト・テーブ
ル２の側面を示す。熱間仕上圧延機１から送り出される
圧延鋼帯は、ラン・アウト・テーブル２で巻取機３に送
られ、巻取機３にてコイル状に巻取られる。ラン・アウ
ト・テーブル２においては、搬送（磁性体）ローラ２_１
〜２_ｎのそれぞれに電気コイル20₁〜20_nのそれぞれが設
置されている。

搬送（磁性体）ローラ２_１等に対する電気コイル20₁等
の配置関係を第３図に示す。

電気コイル20₁の長辺は磁性体ローラ２_１の軸方向Ｘに
延び、ローラ２_１の側面より離れている。電気コイル20
₁の短辺はローラ２_１の端面と平行に延び、該端面より
離れている。ローラ２_１の上側周面の一部は、電気コイ
ル20₁よりも少し上方に突出している。

第４図は外径300mmの中空搬送ロールの外側10mmの材質
が鋳鉄で内側５mmの材質が構造用鋼である場合に板厚1.
2mmの鋼板を対象として各コイル電流値における駆動モ
ータ30₁〜30_nの電機子電流をそれぞれの回転数について
測定した結果を表わす特性図である。

第４図によれば、コイル電流の増加と共にロールの回転
にブレーキ力が作用し、駆動モータの電流が増大するも
のと考えられる。したがって、同じ電流値でブレーキ力
の作用が大きい材質をロールの材質として選択するとそ
れだけ駆動力の大きい駆動モータが必要となり、好まし
くない。

また当然のことながら、同じ電流値で発生する電磁力の
大きい材質が好ましい。鋼帯との接触性については、従
来からロールの表面の材質は鋳鉄が好ましいことが知ら
れている。

以上の観点から、いくつかの現実的な材質を選び、理論
計算により吸引力およびモータの消費電力を計算した結
果を、その他の評価項目と共に次表に示す。

ここで、総合評価における◎印は最適を表わし、○印は
好適を表わし、△印は使用可能をそして×印は不適を表
わしており、強度および接触性における○印は問題なし
を、そして△印は問題があることを表わしている。

吸引力およびモータ消費電力のシミュレーション計算は
以下の様にして行なった。

マクスウェルの電磁方程式は電界、磁束密度、電束密
度、磁界、および電流密度のベクトルをそれぞれ 電荷をρとすれば と書き表わせる。

ここで、ある速度分布Ｖをもった金属体での渦電流場に
限定し、比較的低周波領域（＜MHz）を想定し、次のベ
クトルポテンシャル およびスカラポテンシャルφを導入する。

その結果、次の基本方程式が得られる。

ただし であり、σは導電率、μｏは真空透磁率、 は磁化ベクトルである。

上記基本方程式（７）を、空間偏微分には有限要素法を
適用し、時間偏微分には荷重平均近似法を適用し、ニュ
ートンラプソン法により収束計算を行なってシミュレー
ション計算を実施した。

前表の結果によれば、現在、広く使用されているNo.５
に比較してNo.３，６および７、すなわち鋳鉄のみの一
層とした場合（No.３，６）はモータ消費電力が1/15〜1
/30に減少し、および鋳鉄の外層とステンレスの内層か
らなる二層構造の場合（No.７）はモータ消費電力で1/1
50程度に減少するので、総合的に優れていることが判明
した。

〔考案の効果〕 以上述べてきたように本考案によれば、搬送ロールに電
気コイルを巻回し通電することによって鋼板を吸引して
フライングや波打ちを防止するラン・アウト・テーブル
に適した構造の搬送ロールを具備したラン・アウト・テ
ーブルが提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の一実施例となる搬送ロールの構造
図、 第２図は本考案の一実施例を表わす図、 第３図は磁性体ローラと電気コイルとの配置関係を表わ
す図、 第４図は各コイル電流における駆動モータの電機子電流
特性を表わす図、 図において、 １……熱間仕上圧延機、 ２……ラン・アウト・テーブル、 ３……巻取機、２_１〜２_ｎ……搬送ローラ、 20₁〜20_n……電気コイル。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】熱間圧延鋼帯の搬送方向Ｙに所定間隔で前
   記鋼帯幅以上の長さを有して配設され、該搬送方向Ｙと
   直交する方向Ｘに回転軸を有する複数個の磁性体製の搬
   送ロールと、前記方向ＸおよびＹに直交する方向Ｚをコ
   イル中心軸として、前記搬送ロールのうち少なくとも一
   部区間の搬送ロールを巻回する電気コイルと、前記熱間
   圧延鋼帯の搬送方向に前記搬送ロールを回転駆動する駆
   動手段と、前記電気コイルに電流を流す通電手段とを具
   備する熱間仕上圧延機出側のラン・アウト・テーブルに
   おいて、 前記電気コイルが巻回される搬送ロールの胴部は鋳鉄の
   一層構造であることを特徴とする熱間仕上圧延機出側の
   ラン・アウト・テーブル。
2. 【請求項２】熱間圧延鋼帯の搬送方向Ｙに所定間隔で前
   記鋼帯幅以上の長さを有して配設され、該搬送方向Ｙと
   直交する方向Ｘに回転軸を有する複数個の磁性体製の搬
   送ロールと、前記方向ＸおよびＹに直交する方向Ｚをコ
   イル中心軸として、前記搬送ロールのうち少なくとも一
   部区間の搬送ロールを巻回する電気コイルと、前記熱間
   圧延鋼帯の搬送方向に前記搬送ロールを回転駆動する駆
   動手段と、前記電気コイルに電流を流す通電手段とを具
   備する熱間仕上圧延機出側のラン・アウト・テーブルに
   おいて、 前記電気コイルが巻回される搬送ロールの胴部は鋳鉄の
   外層とステンレスの内層からなる二層構造であることを
   特徴とする熱間仕上圧延機出側のラン・アウト・テーブ
   ル。