JP3748327B2 - Ringer roll - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼帯等の金属ストリップの表面の液絞りを行うリンガー装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
連続焼鈍ライン等では、鋼帯等の金属ストリップを水または酸などの薬液で連続的に処理し、後工程に送ることがある。この場合、水や薬液が金属ストリップの表面に付着したまま後工程に送られるのを防ぐため、リンガーロールを用いて液絞りを行う。すなわち、図１に示すように、鋼帯１はシンクロール２を経ながら液体処理槽３で水洗、酸洗などの液体による処理を受けた後、リンガーロール４に導かれ、リンガーロール４で表裏両面から挟んで表面に付着した液体を絞りとった後、デフレクターロール５を介して次の工程、図示の例では他の液体処理槽６による処理工程に送られる。処理槽６でもシンクロール７、リンガーロール８及びデフレクターロール９が配置される。
【０００３】
リンガーロールとしては、通常、鉄製などの芯ロールの表面にゴム等の軟質弾性体を被覆したものが用いられる。この軟質弾性体の被覆層は、硬い金属ストリップと接触するため、使用とともに摩耗していき、特に金属ストリップのエッジ部と接触する部分の摩耗が激しい。同一ラインにおいても、ある程度幅の異なった金属のストリップを処理したり、また、通板途中での通板位置のずれによって、図２（ａ）に示すようにリンガーロール表面では金属ストリップの左右最大と最小の到達位置の間の摩耗部分が存在する。このように摩耗の進んだリンガーロールを用いて液絞りを続けると、金属ストリップのエッジ部分等の液絞りが不十分となり、表面に液体が付着したまま後工程に送られることになり、リンガーロールの機能を果たさず寿命となって交換が必要になる。ロール交換には相当な時間を要し、またラインの停止が必要なため、ライン全体の生産性向上等の観点からリンガーロール寿命の延長が強く求められていた。
【０００４】
これに対し、特開昭５８−４８６４０号公報や特開平７−８８５３４号公報には、通常のリンガーロールの後段両端部に、金属ストリップのエッジ部分だけの液絞りを行うリンガーロールを備え、前段のリンガーロールが摩耗してストリップエッジ部の液絞りが不十分になっても、後段のリンガーロールでエッジ部分の液絞りを補って液絞りの不足を補うとされている。
また、特開平７−８８５３５号公報には前段２段のリンガーロールを一対とし、金属ストリップのエッジ部分による摩耗の進行状況に応じて前段と後段のリンガーロールを軸上逆方向に移動させることが記載されている。
【０００５】
リンガーロール用被覆材質はゴム系材料以外に、液のロール表層付近の毛管現象による吸水効果も見込んだ不織布の適用も一般的である。不織布リンガーロールの一般的な寿命現象は、前述の摩耗現象もさることながら、図２（ｂ）に示すように、不織布ライニング層の変形といった不具合も問題になっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図２（ａ）に示す様に、ライニングロールの表面においては、ゴム等軟質弾性体材料の場合、ストリップエッジとの接触で出来た僅かな線状の疵がそのまま線状の液絞り残し１０となる。
一方、図２（ｂ）に示す様に吸水効果を併せ持つ不織布材料の場合は、前述の線状の液絞り残しにはなりにくいものの、不織布ライニングの変形（多角形化、段差など）が起き、ストリップの接触状態が安定せず、液絞り出来なくなってしまう。
【０００７】
また、エッジ部の絞り残しを後段で再度絞るといった方法や、ロール軸方向にロール自身をスライドさせる方法では、複雑な装置を必要としたり、また、ロール自身の、エッジ部の摩耗などの発生を遅延させる機能は有しておらず、摩耗や変形による液絞り性能低下を原因とするロール寿命を、本質的には改善できていない。
【０００８】
従って、本発明は、液絞り性能を長期間維持するために、ロール自身が、エッジ疵、ライニングの変形といった問題を長期間起こすことなく、安定してロール表面プロフィールを維持することができるリンガーロールを提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明では、１本のロールにおいて通板部位の必要特性に応じて２種の材質のライニングを施したことを特徴としている。
【００１０】
具体的には、図３（ｂ）に示したように、ゴムなど軟質弾性体材料と不織布を軸方向に交互に積層させる（請求項１）。
【００１１】
本発明では、不織布表面の吸水効果を享受し、線状の液絞り残しを発生しにくくさせ、その一方で不織布材料で問題となるストリップ面圧による変形を、軟質弾性体材料（ゴム材料など）でストリップの面圧を一部受け持たせることで低減させている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図３（ａ）に示す様に、一般に製造ラインのストリップ１の幅は一定の範囲をもっており、また、ストリップ通板中の蛇行も含め、エッジ部の通過する範囲は限定される。本発明においては、図３（ｂ）に示すように、エッジ部が通過する部分または、それ以外も含めた全部をゴムなど軟質弾性体４ｂと不織布４ａとをロール軸方向に交互に積層させたライニングとする。
【００１３】
この様なライニング構成にすることにより、ストリップエッジによる線状の疵の発生を抑制するとともに、不織布ライニングで問題となるライニング層の変形をも同時に低減できる。
【００１４】
簡単のために、不織布およびゴムライニングの機械的特性が以下の条件を満たすように組み合わせた場合を例に説明する。
ｐfm＞＝ｐf （１）
ｐfm：不織布単一材料ライニング時に不織布ライニングが受ける面圧
ｐf ：本発明を適用した場合に不織布ライニング部がうける面圧
【００１５】
面圧は、ライニング内部の厚さ方向の反力に対応していると考えられることから、ライニング材質の機械的特性による制御を考えると、以下の式のようなヤング率及びひずみの関数として表現出来る。
ｐr ＝ｆ（Ｅr ，εr ） （２）
ｐf ＝ｆ（Ｅf ，εf ） （３）
ｐr ：本発明を適用した場合に軟質弾性体材料ライニング部がうける面圧
Ｅr ：軟質材料のヤング率
Ｅf ：不織布材料のヤング率
εr ：軟質材ライニングのひずみ
εf ：不織布ライニングのひずみ
【００１６】
ここで図４において、本発明の機能を解説する。まず図４（ａ）に示すように、単一材料のライニングでは板エッジ部で面圧が高くなることは一般に知られている。本発明では、結果的に、このエッジ部の面圧ピークを含む面圧レベルを低減させることができ、従来のリンガーロールにないライニング耐変形性を持ち合わせている。
【００１７】
ここでは、簡単のために、ｐr 、ｐf をストリップ接触部の平均面圧とし、かつ接触部ライニング内応力が厚さ方向のみが支配的である場合を例にとって説明する。すなわち、面圧を以下の式で捉える。
Ｐr ＝Ｅr ′・εr ′ （４）
Ｐf ＝Ｅf ′・εf ′ （５）
Ｅr ′：軟質材料の見かけヤング率
Ｅf ′：不織布材料の見かけヤング率
εr ′：軟質材ライニングの見かけひずみ
εf ′：不織布ライニングの見かけひずみ
【００１８】
ここで、見かけのヤング率とは、実際のライニング材質の物性値ではなく、ストリップ接触部のライニングの厚さ方向に方向を限定しかつ、厚さで平均化した値をいう。同様にひずみについても、一般に材料力学で扱われるひずみではなく、ライニング厚さ方向に方向を限定し、かつ、ライニング厚さの範囲で平均化した値をさす。
図４（ｂ）に示す様に、ストリップとの接触部の平均面圧分布は、不織布部面圧がより低くなるような材料、ライニング幅、ライニング厚さの組み合わせがより効果的である。
【００１９】
（１），（４），（５）式の関係を維持するために、ストリップから面圧をうけていない状態で、ゴムライニングと不織布ライニングとライニング厚さが異なっていても原理的にはかまわないが、その場合には、各ライニングの厚さによって見かけ上のヤング率は変化することを考慮する必要がある。同様に、ライニング厚さを決定する際にもそれぞれのライニング厚さにおける見かけ上のヤング率が異なることを考慮して設計する必要がある。
ライニング厚さが厚い場合などでは厳密に、ライニング内部の３次元的な応力場、ひずみ場を考慮した関係式（（２）式、（３）式）を導き、ライニング材質の選定、各ライニング厚などの設計を行う必要がある。
【００２０】
図５は、中央部材質をゴム、エッジ通過部を不織布とし、ゴム部の平均面圧：不織布部平均面圧を１：０．７となるように材質の物性を選定した場合の効果を示す。ここでは、寿命を、ストリップの速度を一定で連続して１対のロールにて水切りを行い、目視で水きれ性（水の絞り残し）を評価し、水切り不良が認識出来るまでの運転時間の比を寿命比として表した。
この試験では、ゴム材料のみ、不織布材料のみのライニングロールに比べ、概ね２倍近い長寿命性能を示した。
【００２１】
なお、不織布とゴムなど軟質弾性体を軸方向に積層させる場合には、ゴムなど軟質弾性体の幅は、エッジ疵が問題とならない程の厚さとする必要があるが、不織布の幅との構成比率については、前述のように不織布での面圧が、不織布単一のライニングの時よりも低くなるようにすればよい。
【００２２】
【発明の効果】
前記から明らかなように、本発明のリンガーロールを適用することにより、リンガーロールの長寿命化が達成され、従来以上にメンテナンス負荷が軽減され、ストリップの表面処理プロセスにおける大幅なコスト低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的なリンガーロールの使用説明図。
【図２】リンガーロール寿命についての説明図。
【図３】本発明に係るリンガーロールの具体例を示す説明図。
【図４】本発明のリンガーロールの機能を説明するための図（ロール表面面圧分布の比較図）。
【図５】本発明の効果を比較品と対比して示す図。
【符号の説明】
１：ストリップ（鋼板）
２：シンクロール（その１）
３：処理槽（その１）
４：リンガーロール（その１）
４：不織布リンガーロール（使用後；寿命時）
４ａ：不織布ライニング
４ｂ：軟質弾性体ライニング
５：デフレクターロール（その１）
６：処理槽（その２）
７：シンクロール（その２）
８：リンガーロール（その２）
９：デフレクターロール（その２）
１０：液絞り残し[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a ringer device that performs liquid drawing on the surface of a metal strip such as a steel strip.
[0002]
[Prior art]
In a continuous annealing line or the like, a metal strip such as a steel strip may be continuously treated with a chemical solution such as water or acid and sent to a subsequent process. In this case, liquid squeezing is performed using a ringer roll in order to prevent water or chemicals from being sent to a subsequent process while adhering to the surface of the metal strip. That is, as shown in FIG. 1, the steel strip 1 is treated with a liquid such as water washing and pickling in a liquid treatment tank 3 through a sink roll 2, and then guided to a ringer roll 4. After the liquid adhering to the surface sandwiched from both sides is squeezed, it is sent to the next step, that is, the processing step by another liquid processing tank 6 in the illustrated example, via the deflector roll 5. Also in the treatment tank 6, a sink roll 7, a ringer roll 8, and a deflector roll 9 are arranged.
[0003]
As the ringer roll, usually, a core roll made of iron or the like is coated with a soft elastic body such as rubber. Since the coating layer of the soft elastic body comes into contact with the hard metal strip, it wears with use, and particularly, the portion in contact with the edge portion of the metal strip is heavily worn. Even in the same line, metal strips with different widths are processed to some extent, and due to the deviation of the passing plate position in the middle of the passing plate, as shown in FIG. And there is a wear part between the minimum reached position. If liquid squeezing is continued using such a ringer roll with advanced wear, the liquid squeezing of the edge portion of the metal strip becomes insufficient, and the liquid is attached to the surface and sent to the subsequent process. It does not fulfill its function and needs to be replaced. Since the roll change requires a considerable time and the line needs to be stopped, it has been strongly demanded to extend the life of the ringer roll from the viewpoint of improving the productivity of the entire line.
[0004]
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-48640 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-88534 include ringer rolls that perform liquid squeezing only on the edge portion of the metal strip at both ends of a normal ringer roll. Even if the ringer roll is worn and the liquid squeezing of the strip edge portion becomes insufficient, the squeezing of the edge portion is supplemented by the subsequent ringer roll to compensate for the lack of liquid squeezing.
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 7-88535 discloses a pair of front-stage ringer rolls, and the front-stage and rear-stage ringer rolls can be moved in opposite axial directions in accordance with the progress of wear by the edge portion of the metal strip. Are listed.
[0005]
In addition to the rubber-based material, the ringer roll coating material is also generally applied to a non-woven fabric that allows for a water absorption effect due to capillary action near the surface of the liquid roll. In addition to the above-mentioned wear phenomenon, the general life phenomenon of the non-woven ringer roll has a problem such as deformation of the non-woven lining layer as shown in FIG.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As shown in FIG. 2A, on the surface of the lining roll, in the case of a soft elastic material such as rubber, a slight linear wrinkle made by contact with the strip edge is left as it is as a linear liquid squeeze residue 10. Become.
On the other hand, in the case of a non-woven material having a water absorption effect as shown in FIG. 2 (b), deformation of the non-woven lining (polygonalization, step, etc.) occurs, although it is difficult to leave the above-mentioned linear liquid squeeze. The contact state of the strip is not stable and the liquid cannot be squeezed.
[0007]
In addition, in the method of re-squeezing the remaining portion of the edge portion at a later stage or the method of sliding the roll itself in the roll axis direction, a complicated device is required, or the roll itself is worn out. It does not have a function of delaying, and essentially does not improve the roll life due to a decrease in liquid squeezing performance due to wear or deformation.
[0008]
Therefore, the present invention provides a ringer roll that can maintain the roll surface profile stably without causing problems such as edge wrinkles and lining deformation for a long period of time in order to maintain the liquid drawing performance for a long period of time. It is an issue to provide.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is characterized in that a lining of two kinds of materials is applied to one roll in accordance with the required characteristics of the plate passing portion .
[0010]
Specifically, as shown in FIG. 3B , a soft elastic material such as rubber and a nonwoven fabric are alternately laminated in the axial direction (claim 1 ).
[0011]
In the present invention, the water absorption effect on the surface of the non-woven fabric is enjoyed to make it difficult to generate a linear liquid squeeze residue, while the deformation caused by the strip surface pressure, which is a problem with non-woven materials, is soft elastic material (such as rubber material). Therefore, the surface pressure of the strip is partially reduced to reduce it.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As shown in FIG. 3A, the width of the strip 1 of the production line generally has a certain range, and the range through which the edge portion passes including the meandering in the strip passing plate is limited. In this invention, as shown in FIG.3 (b), the part which an edge part passes, or the whole including other than that was laminated | stacked alternately with the soft elastic bodies 4b, such as rubber | gum, and the nonwoven fabric 4a by the roll axis direction. Lining.
[0013]
By adopting such a lining configuration, it is possible to suppress the occurrence of linear wrinkles due to the strip edge and simultaneously reduce the deformation of the lining layer, which is a problem in the nonwoven fabric lining.
[0014]
For simplicity, an example will be described in which the mechanical properties of the nonwoven fabric and the rubber lining are combined so as to satisfy the following conditions.
pfm> = pf (1)
pfm: nonwoven single material lining when surface pressure pf receive nonwoven lining: surface pressure [0015] of the nonwoven fabric lining portion is subjected to a case of applying the present invention
The surface pressure is considered to correspond to the reaction force in the thickness direction inside the lining, so when considering the control by the mechanical properties of the lining material, it is expressed as a function of Young's modulus and strain as shown in the following equation. I can do it.
pr = f (Er, εr) (2)
pf = f (Ef, εf) (3)
pr: Surface pressure Er applied to the soft elastic material lining when the present invention is applied Er: Young's modulus of soft material Ef: Young's modulus of nonwoven material εr: Strain of soft material lining εf: Strain of nonwoven material lining
Here, the function of the present invention will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 4A, it is generally known that the surface pressure is increased at the plate edge portion in the case of lining of a single material. In the present invention, as a result, the surface pressure level including the surface pressure peak of the edge portion can be reduced, and the lining deformation resistance that the conventional ringer roll does not have is provided.
[0017]
Here, for the sake of simplicity, an example will be described in which pr and pf are average surface pressures of the strip contact portion, and the stress in the contact portion lining is dominant only in the thickness direction. That is, the surface pressure is captured by the following formula.
Pr = Er ′ · εr ′ (4)
Pf = Ef '· εf' (5)
Er ': Apparent Young's modulus of soft material Ef': Apparent Young's modulus of non-woven material εr ': Apparent strain of soft material lining εf': Apparent strain of non-woven fabric lining
Here, the apparent Young's modulus is not a physical property value of the actual lining material but a value obtained by limiting the direction in the thickness direction of the lining of the strip contact portion and averaging the thickness. Similarly, the strain is not a strain generally handled in material mechanics, but a value that limits the direction in the lining thickness direction and is averaged over the range of the lining thickness.
As shown in FIG. 4B , the average surface pressure distribution at the contact portion with the strip is more effective when the material, the lining width, and the lining thickness are combined so that the non-woven fabric surface pressure is lower.
[0019]
In order to maintain the relationship of equations (1), (4), and (5), in principle, even if the lining thickness is different between the rubber lining and the non-woven fabric lining, the surface pressure is not applied from the strip. In that case, however, it is necessary to consider that the apparent Young's modulus varies depending on the thickness of each lining. Similarly, when determining the lining thickness, it is necessary to design in consideration of the difference in apparent Young's modulus in each lining thickness.
Strictly speaking, when the lining thickness is large, the relational expressions ((2) and (3)) taking into account the three-dimensional stress field and strain field inside the lining are derived to select the lining material and each lining thickness. It is necessary to design.
[0020]
FIG. 5 shows the effects when the material of the material is selected so that the central member material is rubber, the edge passing portion is non-woven fabric, and the average surface pressure of the rubber portion: non-woven fabric portion average surface pressure is 1: 0.7. . Here, the service life of the strip is kept constant at a constant speed, drained with a pair of rolls, visually evaluated for drainage (remaining squeezed water), and the operation time until the drainage failure can be recognized. The ratio was expressed as the life ratio.
In this test, a long life performance almost nearly twice as long as that of a lining roll made of only a rubber material and only a nonwoven material was shown.
[0021]
In addition, when laminating a non-woven fabric and a soft elastic body such as rubber in the axial direction, the width of the soft elastic body such as rubber needs to be so thick that edge wrinkles are not a problem. About a ratio, the surface pressure in a nonwoven fabric should just be made lower than the time of a nonwoven fabric single lining as mentioned above.
[0022]
【The invention's effect】
As is apparent from the above, by applying the ringer roll of the present invention, the life of the ringer roll is extended, the maintenance load is reduced more than before, and the cost of the strip surface treatment process can be greatly reduced. Become.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating the use of a general ringer roll.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a ringer roll life.
FIG. 3 is an explanatory view showing a specific example of a ringer roll according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining the function of the ringer roll of the present invention (comparison diagram of roll surface pressure distribution).
FIG. 5 is a diagram showing the effect of the present invention in comparison with a comparative product.
[Explanation of symbols]
1: Strip (steel plate)
2: Think roll (part 1)
3: Treatment tank (1)
4: Ringer roll (part 1)
4: Non-woven ringer roll (after use; at end of life)
4a: Non-woven fabric lining 4b: Soft elastic lining 5: Deflector roll (Part 1)
6: Treatment tank (2)
7: Syncroll (part 2)
8: Ringer roll (part 2)
9: Deflector roll (2)
10: Liquid squeeze left

Claims (1)

ストリップエッジの通過する部分、または、それ以外の部分を含めた全部が、不織布とゴムなど軟質弾性体材料をロール軸方向に交互に積層ライニングしたことを特徴とするリンガーロール。Portion passes the strips edges, or wringer roll, wherein a total, including the other parts were laminated lined alternately soft elastic material such as a nonwoven fabric and a rubber in the roll axial direction.

Images