JP2005081430A - 厚板材軽圧下矯正機のバックアップロール摩耗防止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 軽圧下知能圧延機を配置してなる厚板材圧延設備にて、軽圧下知能圧延機の分割バックアップロールの摩耗を大幅に抑制し、生産性の向上を図ることができる軽圧下矯正機のバックアップロール摩耗防止方法を提供すること。
【解決手段】 上下いずれか一方のロールアセンブリが、軸方向に３分割以上に分割された分割バックアップロールによってワークロールを支持する機構を有し、各々の分割バックアップロールに、それぞれ独立に荷重検出装置、圧下装置およびロール圧下位置検出装置を配備してなる、無潤滑状態で厚板材を軽圧下する少なくとも１台の軽圧下圧延機を配備した厚板材圧延設備における分割バックアップロールの摩耗防止方法において、オンライン上にて非圧延時に各分割バックアップロール表面に、固体潤滑被膜を形成すること。
【選択図】 図１

Description

この発明は、少なくとも上下いずれか一方のロールアセンブリが、軸方向に３分割以上に分割した分割バックアップロールによってワークロールを支持する機構を有し、各々の分割バックアップロールにそれぞれ独立に荷重検出装置、圧下機構および圧下位置検出装置とを設けた板圧延機で、厚板材を無潤滑の軽圧下圧延を行い矯正する際の分割バックアップロールの摩耗防止方法に関するものである。

厚鋼板圧延設備すなわち厚板圧延工場では、仕上圧延を終了した圧延板が、冷却装置および／または冷却床を経て、せん断、熱処理、形状矯正、塗装等の精整工程に搬送され、ここで製品となって出荷される。この精整工程の中でも、板形状矯正については、ローラレベラーによる比較的能率の高い矯正方法と、油圧プレス装置による極めて能率の低い矯正方法とが併用されている。これは、ローラレベラーでは、適用可能な板厚範囲が限定される上、適用可能な板厚範囲であっても、ローラレベラーでは矯正不可能な不規則な板形状不良が発生することがあるためである。このような板形状矯正を高能率化することができれば、厚鋼板の製造コストを大幅に低減させることが可能となる。この目的で、仕上圧延における板形状制御や、冷却装置における均一冷却制御に関する技術開発が行われてきているが十分な効果を得るまでには至っていない。

このような従来技術の問題点を解決するため、板形状矯正の目的で軽圧下圧延機を具備した厚鋼板圧延設備が注目されている。例えば、特許文献１に開示されている厚鋼板圧延設備にでは、冷却装置は、仕上圧延機の下流側に位置し、冷却装置の下流側に、軽圧下圧延機が配備されている。軽圧下圧延機の前後にピンチロールが配備されており、軽圧下圧延機の後ろには幅方向板厚測定装置が設置されている。上記軽圧下圧延機を具備した厚鋼板圧延設備により定常部の板形状制御や板厚不良は大幅に改善される。
この軽圧下圧延機では、厚板材は一般に無潤滑圧延が行われる。しかも、この軽圧下圧延機のワークロールおよびバックアップロールの直径は小さいので、それぞれのロールの摩耗が激しい。ワークロールの摩耗に関してはワークロールの交換は比較的短時間で行えるため、生産性には余り悪影響を及ぼさないが、分割バックアップロールの摩耗に関しては、インナーハウジング毎交換する必要があり、その後の調整も含めると数時間要することとなり、生産性を著しく低下させる。ワークロールの摩耗に関しては、例えば、特許文献２に開示されているようにスケールの除去などは有益であるものの、バックアップロールに関しては特に有効なものはなかった。
特開２０００−１０２８０５号公報 特開２００２−１７８００６号公報

本発明では、少なくとも上下いずれか一方のロールアセンブリが、軸方向に３分割以上に分割した分割バックアップロールによってワークロールを支持する機構を有し、各々の分割バックアップロールにそれぞれ独立に荷重検出装置、圧下機構および圧下位置検出装置とを設けた板圧延機で、厚板材を無潤滑にて軽圧下圧延を行い矯正する際の分割バックアップロールの摩耗を大幅に抑制することが可能で、生産性の向上を図ることができる厚板材軽圧下矯正機のバックアップロール摩耗防止方法の提供を目的としている。

本発明は、上述した要望に応えるものであり、
本発明の請求項１は、上下いずれか一方のロールアセンブリが、軸方向に３分割以上に分割された分割バックアップロールによってワークロールを支持する機構を有し、各々の分割バックアップロールに、それぞれ独立に荷重検出装置、圧下装置およびロール圧下位置検出装置を配備してなる、無潤滑状態で厚板材を軽圧下する少なくとも１台の軽圧下圧延機を配備した厚板材圧延設備における分割バックアップロールの摩耗防止方法において、オンライン上にて非圧延時に各分割バックアップロール表面に、固体潤滑被膜を形成することを特徴とした厚板材軽圧下矯正機のバックアップロール摩耗防止方法であり、
請求項２は、前記固体潤滑被膜は、ロールのアイドリング時に間欠的にスプレー手段にてロール表面に形成することを特徴とし、
請求項３は、固体潤滑被膜としてテフロン（登録商標）コーティングすることを特徴とした厚板材軽圧下矯正機のバックアップロール摩耗防止方法である。

本発明により、少なくとも上下いずれか一方のロールアセンブリが、軸方向に３分割以上に分割した分割バックアップロールによってワークロールを支持する機構を有し、各々の分割バックアップロールにそれぞれ独立に荷重検出装置、圧下機構および圧下位置検出装置とを設けた知能型板圧延機で、厚板材を無潤滑の軽圧下圧延を行い矯正する際の分割バックアップロールの摩耗を大幅に抑制することが可能となり、厚板材の生産性を高めることができる。

図１には、本発明の好ましい実施形態を示す。
厚鋼板圧延設備には種々の形式のものがあるが、少なくとも仕上圧延機１および該仕上圧延機１で圧延された被圧延板を冷却する冷却装置２および軽圧下圧延機３および該軽圧下圧延機の分割バックアップロール５の近傍に、バックアップロールスプレー方式の被膜形成装置６を有する設備が本発明の第１の発明対象となっている。
この例では、さらに、軽圧下圧延機３の少なくとも出側に該圧延機のワークロール４の表面に付着したスケールを除去する装置７が配備されている。また、該被圧延材の表面に付着したスケールを除去する装置８が配備されている。これらスケール除去装置は、少なくともいずれか一方だけ配置すれば足りる。

仕上圧延機１は、通常は一対のワークロールを一対のバックアップロールで支持する機構の４段圧延機が用いられる場合が多いが、２段圧延機や６段以上の多段圧延機であってもよい。冷却装置２は、仕上圧延機１の下流側に位置し、圧延が終了した後の厚鋼板を所定の温度まで冷却する。冷却装置２は、水を冷媒として使用する設備が一般的であるが、その他の冷媒を使用したものでも差し支えない。例えば、冷却床における放冷のみで被圧延板を冷却する場合は、冷却床が冷却装置２に対応することになる。仕上圧延機１と冷却装置２との間には、ローラレベラー等の装置が配備されている場合がある。

冷却装置２の下流側に、軽圧下圧延機３が配備されている。図では一対のワークロール４を一対のバックアップロール５で支持する機構の６段のクラスター型圧延機を示しているが、２段圧延機や４段圧延機や６段圧延機であってもよい。この軽圧下圧延機３は仕上圧延機１に比べて小さい圧下率の圧延を実施するものであり、通常は１％前後の圧下率で操業するが、板厚矯正の目的で使用する場合、厚板材の圧延条件によって荷重およびトルクを満足する場合には局部的は１０％程度の圧下を加えることもある。冷却装置２と軽圧下圧延機３の間には、軽圧下圧延機前面圧延材拘束装置９と軽圧下圧延機前面圧延材順逆方向移送装置１１を設置することが好ましい。図では軽圧下圧延機前面圧延材拘束装置９には軽圧下圧延機３の上ワークロール４よりも直径の大きい上ロールを有するピンチロールを示しているが、圧延板の垂直方向の位置を拘束するものであれば他の機構でも良い。従って、駆動しない小径のロールでも良いが、張力を付与できる構造にする方がより好ましい。さらに、軽圧下圧延機前面圧延材拘束装置９と軽圧下圧延機３の間に、軽圧下圧延機３への圧延板先端の咬み込み不良を防止するための上面ガイドを設けることが好ましい。軽圧下圧延機前面圧延材順逆方向移送装置１１は、圧延材を圧延材進行方向（順方向）および圧延材進行方向とは逆の方向（逆方向）に移送する装置であり、この図では駆動ローラで示している。駆動ローラの数は限定されるものではない。

軽圧下圧延機前面圧延材拘束装置９と軽圧下圧延機３の間には被圧延材の表面に付着した脱落しやすいスケールを除去する装置８が設けられている。この被圧延材の表面に付着したスケールを除去する装置８は、軽圧下圧延機前面圧延材拘束装置９や軽圧下圧延機前面圧延材順逆方向移送装置１１等によって発生する密着性の弱いスケールの剥離を行うものであり、スケールを完全に取る必要性はない。圧延時に圧延機入側で大きな表層のスケールが剥離・脱落して、このスケールがワークロール４やバックアップロール５に付着して特に下ワークロールと下バックアップロール間で多く発生する押込み疵を防止する役割を果たす。この被圧延材の表面に付着した脱落しやすいスケールを除去する装置８としては、空気または水などの媒体をノズルを介して板表面に噴射する非接触方式のものでも良いし、金属やプラスチックや繊維などの素材を用いたブラシやワイパー形式等の接触方式のものでも良い。

また、軽圧下圧延機３の分割バックアップロールの入側と出側に、該分割バックアップロールの表面にスプレーによる潤滑剤塗布を行う被膜形成装置６が設けられている。被膜形成に用いる潤滑剤としては潤滑効果のある固形処理材であれば良い。また、供給方式ではアトマイズ方式が好ましい。
さらに、該軽圧下圧延機３の少なくとも出側に、該圧延機のワークロール４表面に付着したスケールを除去する装置７が配備されてある。これによって、圧延時にワークロールに付着した小さなスケールを取り除き、ワークロールとバックアップロール間での押し込み疵発生を防止する役割を果たす。スケールを除去する装置としては、プラスチックや硬質ゴムやウレタンや金属などの素材を用いたブラシやワイパー等の接触方式のもので良いし、高圧水や高圧空気を用いた非接触式のものでも良い。

軽圧下圧延機３の下流には軽圧下圧延機後面圧延材拘束装置１０と軽圧下圧延機後面圧延材順逆方向移送装置１２が設置されている。図では軽圧下圧延機後面圧延材拘束装置１０には軽圧下圧延機８の上ワークロールよりも直径の大きい上ロールを有するピンチロールを示しているが、圧延板の垂直方向の位置を拘束するものであれば他の機構でも良い。従って、駆動しない小径のロールでも良いが、張力を付与できる構造にする方がより好ましい。さらに、軽圧下圧延機後面圧延材拘束装置１０と軽圧下圧延機３の間に、軽圧下圧延機８への圧延板先端の咬み込み不良を防止するための上面ガイドを設けることが好ましい。軽圧下圧延機後面圧延材順逆方向移送装置１２は、圧延材を圧延材進行方向（順方向）および圧延材進行方向とは逆の方向（逆方向）に移送する装置であり、この図では駆動ローラで示している。駆動ローラの数は限定されるものではない。

図１において、スケールを除去する装置８は上下面に設置しているように示してあるが、片面だけでも良い。さらに、冷却装置２と軽圧下圧延機３との間には、せん断、熱処理等の複数の精整工程の装置が配備されていても差し支えない。むしろ、せん断、熱処理工程については板形状を変化させる要因となる可能性があるので、軽圧下圧延機３の上流側に配置することが好ましい。なお、仕上圧延機１と冷却装置２の間、および冷却装置２と軽圧下圧延機３との間は、ローラテーブルで直接結合されている形態が生産性の観点では好ましいが、コンベア、台車等の他の輸送手段で結合されている形態であっても差し支えない。

厚鋼板圧延設備の軽圧下圧延機には種々の形式のものがあるが、少なくとも上下どちらか一方のロールアセンブリが、軸方向３分割以上に分割された分割バックアップロールによってワークロールを支持する機構とし、各々の分割バックアップロールには、それぞれ独立に荷重検出装置、圧下装置およびロール圧下位置検出装置を配備したことを特徴とする軽圧下圧延機（以降、軽圧下知能圧延機３Ａと称す）を有する形式のものが最も好ましい。図２にはこの軽圧下知能圧延機３Ａの一例を示している。この例では、板厚５〜６０ｍｍ、板幅２５００〜４２００ｍｍの圧延材Ｐを軽圧下圧延する場合において本発明を適用した場合のものである。この例の軽圧下知能圧延機３Ａは、上下のインナーハウジング内に、図３に示すように、軸方向３分割以上（図３では８分割及び７分割の組を例示している）に分割した分割バックアップロール５ａ、５ｂによって上下のワークロール４Ａを支持する機構を有しており、各々の分割バックアップロールには、それぞれ独立に荷重検出装置と圧下機構および圧下位置検出機構を備えている。さらに、インナーハウジング内にワークロールチョックが設けられている。
この知能圧延機を用いることにより、例えば発明者らが既に出願している特開平６−２６２２２８号公報に開示されている方法を用いることによって上述の効果に加えさらに平坦度に優れた製品を製造することができる。

この軽圧下知能圧延機を用いて本発明の請求項２についての実験を行った。基本圧延条件を下記に示す。
・圧延速度：１００ｍ／ｍｉｎ
・伸び率：０．３％（無潤滑圧延）
・厚板材料：板厚２５ｍｍ、板幅３５００ｍｍ
・被膜形成材：
Ａ；燐酸塩被膜（浸漬処理タイプ）
Ｂ；テフロン（登録商標）被膜（浸漬及び噴霧処理タイプ）
Ｃ；モリブデン被膜（浸漬及び噴霧処理タイプ）
Ｄ；グラファイト被膜（合成油含む噴霧処理タイプ）
Ｅ；被膜無し（従来技術）
分割バックアップロールの耐摩耗性に対する被膜剤の効果を確認するために、同一圧延条件でＡ〜Ｄの被膜剤のみを変えた軽圧下圧延を行った。また、従来技術と比較するために被膜剤のない場合も圧延を行った。上記被膜形成材のうち、浸漬処理タイプのものは塗布後に該分割バックアップロール表面を乾燥させる必要がある。また、噴霧タイプのものは分割バックアップロールに噴霧中に被膜剤がハウジング外に飛散しないようにダクトを設けて処理することが望ましい。

被膜剤がない圧延荷重を基準とした際の分割バックアップロールの耐摩耗性の最も大きいものは、Ｂ；テフロン（登録商標）被膜であることが判明し、浸漬タイプも噴霧タイプもその効果は同じであった。なお、Ａ；燐酸塩被膜のような浸漬タイプは乾燥処理に時間がかかるので、図１のようなオンラインには不向きであること、Ｄ；グラファイト被膜は、圧延矯正後の板の表面の清浄性に問題があることが明らかとなった。Ｃ；モリブデン被膜は、持続性に乏しく頻繁に分割バックアップロールに供給する必要があることが明らかとなった。

本発明についての実施例を以下に示す。全体のラインとしては、図１に示した厚板圧延設備を用いた。軽圧下圧延機は、図２及び図３に示した軽圧下知能圧延機３Ａと同一である。この軽圧下知能圧延機３Ａには、図示いてはいないが電動モータによるパスライン調整機（ロール交換した際のロール径の変化に対応してパスラインを調整する装置）および油圧圧下を用いた主圧下装置（圧下位置は油圧シリンダーの位置を検出することによって測定）で上下する上下のインナーハウジング内に、軸方向に１５分割した直径７５０ｍｍ、胴長３００ｍｍの分割バックアップロール（列）５ａ、５ｂによって直径３５０ｍｍ、胴長４５００ｍｍの上下のワークロール４Ａを支持する機構を有しており、各々の分割バックアップロール５ａ、５ｂには、それぞれ独立に荷重検出装置と圧下機構および圧下位置検出機構を備えている。

図示はしていないが上下のワークロール４Ａは駆動モータによって圧延に必要なトルクを伝達されている。さらに、インナーハウジング内にワークロールチョックが設けられている。軽圧下知能圧延機の後面に配置した圧延材順逆方向移送装置１２は、被圧延材Ｐを圧延材進行方向（順方向）および圧延材進行方向とは逆の方向（逆方向）に移送する装置であり、駆動ローラである。また、軽圧下知能圧延機３Ａの前面および後面にはそれぞれ軽圧下圧延機前面圧延材拘束装置９と軽圧下圧延機後面圧延材拘束装置１０を設置しており、この例においてこの拘束装置であるガイドロールは直径５００ｍｍ、胴長４５００ｍｍの上下一対のロールから構成されており、図示してはいないがこれらのガイドロールはインナーガイドロールハウジング内に納められている。このインナーガイドロールハウジングはガイドロールハウジングで支持されており、ガイドロールハウジングに設けられた上下の油圧シリンダーによって昇降可能となっている。さらに、図示してはいないがインナーガイドロールハウジングの上下に設置された電動モータによって、上下ガイドロールギャップの測定および調整が可能であり、これらのガイドロールは圧延材とのスリップが生じないように駆動している。

軽圧下圧延機前面圧延材拘束装置９と軽圧下知能圧延機３Ａの間には圧延材の表面に付着した脱落しやすいスケールを除去する装置８が設けられている。この圧延材の表面に付着したスケールを除去する装置８は、軽圧下圧延機前面圧延材拘束装置９や軽圧下圧延機前面圧延材順逆方向移送装置１１等によって発生する場合がある表面スケールに入った亀裂による密着性の弱いスケールの剥離を行うものであり、スケールを完全に取るものではなく、圧延時に圧延機入側で大きな表層のスケールが剥離して、剥離したスケールがワークロール４Ａやバックアップロール５ａ、５ｂに付着して、特に下ワークロールと下バックアップロール間で発生する押し込み疵を防止する役割を果たすものである。この圧延材の表面に付着したスケールを除去する装置８としては、空気を介して板表面に噴射する非接触方式のものを使用した。
また、該軽圧下知能圧延機３Ａの入側および出側に該圧延機の分割バックアップロールの表面に固体潤滑被膜を形成する潤滑剤を供給する装置６が設けられている。被膜材としては、エアゾールタイプのテフロン（登録商標）被膜剤を用いることが好ましく、この被膜剤を金属面にスプレーすると、テフロン（登録商標）の超微粒子が金属面に被膜を形成し、該被膜は低摩擦性で散布面の摩擦抵抗を弱めて、滑りを促進する機能を有し、好適な潤滑作用を発揮する。

さらに、該軽圧下知能圧延機３Ａの少なくとも出側に該圧延機のワークロール表面４Ａに付着したスケールを除去する装置７が配備されている。これによって、圧延時にワークロールに付着した小さなスケールを取り除き、ワークロール４Ａとバックアップロール５ａ、５ｂ間での押し込み疵を防止する役割を果たす。スケールを除去する装置としては、ウレタンの素材を用いたワイパーによる接触方式のものを使用することが望ましい。
被圧延材としては、板厚２０ｍｍ、板幅２５００〜４０００ｍｍ、低炭素鋼（耐力約４１２ＭＰａ）を用いた。それぞれの効果を確認するために大量に条件を変えて圧延し、それぞれの効果を検証した。なお、検証基準としては、上述した無潤滑時の分割バックアップロールの摩耗量を１００％として評価した。 その結果、本発明によって分割バックアップロールの摩耗量は１０％となり、従来の約１０倍の耐摩耗性を発揮した。

本発明方法を実施する厚板材圧延設備ラインの具体例を示す図。 図１における設備において使用する軽圧下知能圧延機の例を示す図。 図２の軽圧下知能圧延機における分割バックアップロールの分割態様を示す平面図。

符号の説明

１ 仕上圧延機 ２ 冷却装置
３ 軽圧下圧延機 ３Ａ 軽圧下知能圧延機
４、４Ａ ワークロール
５、５ａ、５ｂ バックアップロール
６ 固体潤滑被膜形成装置
７ ワークロール表面スケール除去装置
８ 圧延材表面スケール除去装置
９ 軽圧下圧延機前面圧延材拘束装置
１０ 軽圧下圧延機後面圧延材拘束装置
１１ 軽圧下圧延機前面圧延材順逆方向移送装置
１２ 軽圧下圧延機後面圧延材順逆方向移送装置
Ｐ 被圧延材

Claims (3)

1. 上下いずれか一方のロールアセンブリが、軸方向に３分割以上に分割された分割バックアップロールによってワークロールを支持する機構を有し、各々の分割バックアップロールに、それぞれ独立に荷重検出装置、圧下装置およびロール圧下位置検出装置を配備してなる、無潤滑状態で厚板材を軽圧下する少なくとも１台の軽圧下圧延機を配備した厚板材圧延設備における分割バックアップロールの摩耗防止方法において、オンライン上にて非圧延時に各分割バックアップロール表面に、固体潤滑被膜を形成することを特徴とした厚板材軽圧下矯正機のバックアップロール摩耗防止方法。
2. 固体潤滑被膜は、ロールのアイドリング時に間欠的にスプレー手段にてロール表面に形成することを特徴とした請求項１記載の厚板材軽圧下矯正機のバックアップロール摩耗防止方法。
3. 固体潤滑被膜としてテフロン（登録商標）コーティングすることを特徴とした請求項１又は２記載の厚板材軽圧下矯正機のバックアップロール摩耗防止方法。

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