JPS61177329A - 金属帯のロ−ル冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は加熱された金属帯をロール冷却する方法に関し
、特に金属帯との摩擦による冷却ロール表面の局部的な
変化、たとえば摩耗を抑制し、安定した冷却効果を長期
間維持させることのできる技術に関するものである。

［従来の技術］ 金属帯の連続焼鈍設備或は冷間圧延設備等に採用される
冷却法の一つとして、連続的に走行する金属帯を水冷ロ
ールに接触させて冷却するロール冷却法がある０例えば
第４図は金属帯の連続焼鈍設備を例示する概略側面図、
第５図は第４図における１次冷却帯の構成を示す説明図
、第６．７図は冷却ロールの設置例を示す概略平面図及
び概略正面図である。第４図において繰出しリール１か
ら出た金属帯Ｍは電解洗浄部２を経た後導入側ループタ
ワー３から加熱、均熱部４へ送られ、ガスジェット冷却
部５を経た後１次冷却部へ送られる。１次冷却部の構成
はロール冷却部６及び水冷部７からなり、これらは適宜
切換え運転される。

１次冷却部を出た金属帯Ｍは再加熱、過時効部８で過時
効処理した後、冷却部９、出側ループタワーｌＯ及び調
質圧延機１１等を経て巻取リール１２に巻取られる。

上記の様な連続焼鈍設備における１次冷却の冷却方式と
しては、上記の様な水冷方式やロール冷却方式の他、ガ
スジェット方式や気水冷却方式等が色々知られている。

しかしながら金属帯Ｍを濡らすことなく冷却し得るのは
ロール冷却方式とガスジェット方式であり、しかもロー
ル冷却方式は冷却速度が速く且つ設備も比較的簡素であ
るところから、金属帯を冷却する方式の主流となりつつ
ある。

第５図は第４図におけるロール冷却部６を拡大して示す
略図、第６．７図は同じくロール冷却部６の構成を示す
概略平面図及び概略正面図であり、第６，７図に略示す
る如くロール冷却部６は複数の冷却ロール（水等の冷媒
による冷却式）６ａ、６ｂ、・・・を千鳥状に配列され
ている。そしてこれらの冷却ロールの間を縫う様に金属
帯Ｍを走行させて該ロールの外周面に金属帯Ｍｔ−接触
させることにより、該金属帯Ｍを冷却するものである。

この場合、各冷却ロール６ａ、６ｂ、・・・は第７図に
示す如く回転駆動モータ１６ａ、１６ｂによって回転さ
せるが、各冷却ロール６ａ、・・・はボックス１３の上
部に設けた昇降機構（図中のスクリュー棒１４や昇降駆
動モータ１５等で構成される）により、シャフト１７ａ
、・・・や回転駆動モータ１６ａ、・・・と共に昇降で
きる様に構成されており、各ロール６＆、６ｂ、・・・
の高さ位置を調整することによって金属帯Ｍの冷却ロー
ル表面への接触長さをコントロールすることにより、冷
却効率を調節する。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記の様なロール冷却方式においては、金属帯との摩擦
によって各冷却ロール表面が局部的に摩耗したり或は金
属材の局部的な焼付きにより熱伝導度が不均一になった
りすることは避けられないところである。しかも金属帯
は走行状態で冷却ロールに接して急冷され帯幅方向にか
なり収縮する為、ロール表面が不均一に摩耗したり金属
の焼付きが不均一に起こり、ロール表面の性状が不均一
になる。前記の図例からも明らかな如く各冷却ロールは
定位値で回転している為、上述の如き不均一摩耗は局部
的に進行し、それに伴なって金属帯の冷却効率が帯幅方
向で不均一になったり或は平坦度が悪化するといった問
題が生じてくる。ちなみに第８図は冷却ロール表面の幅
方向における摩耗状況の一例を示したものであり、また
第９図は金属帯の帯幅方向における温度分布の一例を示
したものであり、これらの図からも明らかな様に冷却ロ
ール表面の摩耗等は局部的に進行し、またそれに伴なっ
て金属帯の温度も幅方向でかなり不均一となる。

従ってこうした問題を回避する為には冷却ロールを短い
周期（２〜３か月程度）で交換しなければならず、それ
に伴なう労働負担や経済負担はかなり大きく、しかも交
換時の操業停止による生産性の低下は軽視し難いものと
なっている。

本発明はこうした状況のもとで、冷却ロールの局部的な
摩耗や焼付き等による表面性状の局部変化を極力抑制し
該ロールの寿命を延長することのできる技術を確立しよ
うとして種々研究を進めてきた。その結果第１０．１１
図に示す様なロール冷却方式を開発し別途特許出願を行
なった。即ち第１０図は島該発明で使用され又本発明で
も使用されるロール冷却装置の概略平面図、第１１図は
同装置の概略正面図であり、基本的な構成は第６．７１
１の例と変わらないので同一の部分には同一の符号を付
している。この装置では冷却ロール６ａ、６ｂ＋・・・
を金属帯Ｍの帯幅よりも広幅にすると共に、この冷却ロ
ール６ａ、・・・を金属帯Ｍの幅方向にシフトし得る様
ボックス１３の横幅も広めに形成している。そして第１
０図に示す如く金属帯Ｍはボックス１３の略中央部を走
行する様に構成すると共に、各冷却ロール６ａ、・・・
を左右に最大限シフトさせた状態においても、金属帯Ｍ
が各冷却ロール６ａ、・・・から外れない様にする。そ
して金属帯は第５図で説明したのと同様に各冷却ロール
６ａ、・・・を縫う様に走行し、また昇降駆動モータ１
５を作動させて各ロールの高さ位置を調整することによ
り、冷却ロール６ａ、・・・への金属帯の接触長さを調
整する点は前述の例と同じである。

但し本装置では、第１１図に示す如く各冷却ロール８ａ
、・・・の回転軸１７ａ、・・・を支持する夫々の軸受
部材１８や回転駆動モータ１６等をスライドベース１９
上に設置し、シフト駆動モータ２０によってスクリュー
軸２１を回転させることにより、スライドベース１９等
と一体に各冷却ロールを横方向ヘシフトし得る様に構成
されている。

そしてロール冷却に当たっては、最初は例えば第１０図
の実線で示す様に各冷却ロール６ａ、・・・の位置を設
定してロール冷却を行ない、所定時間操業を行なった後
は例えば徐々に第１０図に破線で示す如く各冷却ロール
６ａ、・・・を横方向にシフトさせて操業を１！１続す
る。これにより各冷却ロールの局部的性状変化（局部的
な摩耗や焼付き等）位置が変更され、先の冷却工程で局
部的性状変化を受けていた部分のその後の性状変化は殆
んど進まなくなる。−力先の冷却工程で性状変化をして
いなかった部分の局部的性状変化が進行しはじめる。従
ってこのロールシフトを適当な時期（好ましくは周期的
）に繰返して実施すれば、ロール表面の局部的性状変化
（以下局部摩耗で代表する）が防止される。そして該ロ
ールシフトの幅を局部摩耗の進行パターンに応じて適正
にコントロールしてやれば、ロール表面の摩耗をロール
中心方向にむかってほぼ均等に進行させることができる
。

ちなみに第１２図（Ａ）　、（Ｂ）　、（Ｃ：）はロー
ルを３段階にシフトさせた場合におけるロール表面の摩
耗状況及び金属帯の幅方向温度分布を示した実験結果の
グラフであり、第１２図（Ａ）はロールを３箇所の位置
に夫々固定して操業した場合に生じる輻方向の摩耗率を
、また第１２図（Ｂ）は一定時間毎にロールシフト（３
箇所）を繰返しながら操業した場合の幅方向の摩耗率を
夫々示し、第１２図（Ｃ）はロールシフトを行なった場
合における冷却金属板の幅方向温度分布を示している。

また第１３図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は他の冷却ロール
を幅方向にロールシフトさせた場合の実験結果を示した
ものである。

これらの図からも明らかな様にこのロール冷却法を採用
すればロールシフトを実施することによって局部摩耗の
位置を分散させて全体的な摩耗量を大幅に低減すること
ができ、それに伴なって冷却金属帯の幅方向温度分布を
著しく平均化することができる。その結果冷却ロールの
寿命を大幅に延反することができ、ロール交換に要する
労働負担や経済負担を激減することが可能になった。

ところで第４図に示した様な連続焼鈍は昼夜連続で長期
間継続する場合が多い為、上記の様なロールシフトは連
続操業中に行なわれることになるが、本発明者が上記発
明の実用化研究を進めるうち次の様な問題を生じること
が確認された。即ちｉ！！続操業中、即ち金属帯が冷却
ロール間を走行している状態のときにロールシフトを行
なうと、冷却ロールと金属帯の間でスリップが起こった
り、或は金属帯がロールシフトに追従して帯幅方向に移
動して金属帯によじれが生じ、走行安定性が極端に悪化
することが確認された。

本発明はこうした問題に着目してなされたものであり、
その目的は前記第１０〜１３図で説明した様なロールシ
フトの利点を享受しつつ、しかもロールシフト時におけ
る金属帯のよじれ等の発生を防止することのできる技術
を確立しようとするものである。

［問題点を解決する為の手段］ 本発明に係るロール冷却方法の構成は、金属帯の帯幅よ
りも広幅の冷却ロールを使用し、金属帯の走行時に該冷
却ロールを適当な時間々隔をおいて金属帯の幅方向にシ
フトさせると共に、該シフトに当たっては該冷却ロール
の軸心を金属帯の走行面内で僅かに傾けるところに要旨
を有するものである。

［作用］ 本発明では先に説明した様なロール冷却を実施する際に
おいて、ロールシフト時に冷却ロールの軸心を金属帯の
走行面内で僅かに傾斜させ、それにより冷却ロールと金
属帯の接触角度を一時的に変更して両者間の摩擦を少な
くした状態でロールシフトを行なうものであり、その結
果ロールシフト時に金属帯が同時に横移動する現象を防
止することができ、金属帯の横揺れ及びこれに伴なう走
行不安定状態の問題を回避することができる。　　　　
　゛［実施例］ 以下実施例図面に沿って本発明の構成及び作用効果を一
層明確にする。第１．２図は本発明で使用するロール冷
却装置を例示するもので、第１図は概略平面図、第２図
は概略正面図であり、基本的な構成は第１０．１１図の
例と同じであるので同一の部品には同一の符号を付して
いる。即ち本発明においても、■昇降駆動モータ１５を
作動させることによって冷却ロール６ａ、・・・を昇降
移動させ、冷却ロールに対する金属帯Ｍの接触長さを変
更回部に構成している点、及び■回転駆動モータ１６に
より冷却ロールを回転させる点、■シフト駆動モータ２
０により冷却ロールをシフト可能に構成している点、そ
の結果として■冷却ロール表面の局部摩耗を防止してい
る点、は夫々第１０．１１図の例と同じである。但し本
発明ではこうした構成に加えて、第１．２図に示す如く
スライドベース１９の下部に弧状の旋回ガイド２２を夫
々設けると共に、各スライドベース２２に旋回用のラー
、り歯２３を設け、該ラック歯に旋回駆動モータ２４を
噛合させている。そして各冷却ロール６ａ、・・・をシ
フトする際には、第３図に示す如く旋回駆動モータ２４
を作動する（第２図に示した如く左右の旋回駆動モータ
２４．２４を同期して作動させる）ことによって各冷却
ロール６ａ、・・・の軸心を金属帯Ｍの走行面内で僅か
に傾斜させ、しかる後にシフト駆動モータ２０（第２図
）を駆動させることによりロールシフトを行なう、この
様にロールシフト時に各冷却ロール６ａ、・・・の軸心
を僅かに傾斜させておけば、走行する金属帯Ｍと冷却ロ
ール６ａ、・・・との接触角度がかわる為接触部の横方
向移動に対する抵抗が少なくなり、ロールシフトを極め
て円滑に行なうことができる。そして第３図の実線位置
から破線位置へのロールシフトを終えた後は、再び旋回
駆動モータ２４を作動させて冷却ロール６ａ、・・・の
軸心を元の状態（第１図の破線で示す状態）に戻し、ロ
ール冷却を継続すればよい、かくしてロールシフト時に
生じる金属帯の横揺れ現象を可及的に防止することがで
きる。尚ロールシフト時に与えられる冷却ロール軸の傾
き角は、金属帯の帯幅や可撓性の程度或は走行速度等に
応じて適宜定めるべきものであって一律に決めることは
できないが、最も一般的なのは０．１１〜１．１度程度
、シフト速度は１０　ａｍｌｓｅｃ前後、通板速度は３
０〜３００ｍ１層ｉｎ程度である。

本発明は例えば上記の様な装置を用いて実施されるが、
装置の具体的な構成は本発明の目的を達成し得る範囲で
任意に変更することができる０例えば冷却ロールの昇降
機構やシフト機構成はロール軸の旋回機構等は夫々−例
だけを示したが、勿論これらに限定される訳ではなく、
油圧又は空気圧シリンダ方式、ラック・ビニオン方式、
リンク方式、スクリュ一方式等を適宜採用することがで
きる。また冷却ロールの配設数は目標とする冷却効率の
程度や金属帯の走行速度等に応じて任意に変更し得るこ
とは当然であり、またロールシフトの間隔や周期等もロ
ール表面の摩耗状況に応じて適宜変更・調整することが
できる。また旋回機構はスライドベースの上部に設ける
ことも可能であ［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されているからロールシフトを
極めて円滑に行なうことができ、ロールシフト時に生じ
る金属帯の横揺れの問題を可及的に抑制することができ
る。その結果実機へのロールシフトの適用が極めて容易
になり、ロールシフトによる冷却ロールの偏摩耗や局部
的焼付きの防止効果及びそれに伴うロールの延命効果を
工業的規模で一層有効に活用し得ることになった。

【図面の簡単な説明】

第１．２図は本発明で使用するロール冷却設備を例示す
るもので、第１図は概略平面図、第２図は概略正面図、
第３図はロールシフト時の状況を示す概略平面図、第４
図は金属帯の連続焼鈍設備を示す略図、第５図は第４図
におけるロール冷却部を拡大して示す概略側面図、第６
．７図は同じくロール冷却部の概略平面図及び概略正面
図、第８図は従来のロール冷却設備における冷却ロール
の幅方向の摩耗状況を示すグラフ、第９図は金属帯の幅
方向温度分布を示す図、第１０．１１図は本発明の基本
となった別発明に係るロール冷却設備を例示するもので
、第１０図は概略平面図、第１１図は概略正面図、第１
２．１３図はロール冷却実験で得たロール表面の幅方向
の摩耗状況及び金属帯の幅方向温度分布を示す図である
。 ６ａ−８ｄ・・・冷却ロール　　１４・・・スクリュー
軸１５・・・昇降駆動モータ　　１８・・・回転駆動モ
ータ１７ａ〜１７ｂ・・・軸（シャフト） １８・・・スライドベース　　２０・・・シフト駆動モ
ータ２１・・・旋回ガイド　　　　２２・・・ラック歯
２４・・・旋回駆動モータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 加熱された金属帯を冷却するに当たり、金属帯の帯幅よ
   りも広幅の冷却ロールを使用し、金属帯の走行時に該冷
   却ロールを適当な時間々隔をおいて金属帯の幅方向にシ
   フトさせると共に、該シフトに当たっては該冷却ロール
   の軸心を金属帯の走行面内で僅かに傾けることを特徴と
   する金属帯のロール冷却方法。