JP5433794B2 - 圧延ロールの洗浄装置および洗浄方法 - Google Patents
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Description
特許文献1、2に記載の調質圧延機は、ワークロール表面から所定距離だけ離れて対向する洗浄ノズルを備え、この洗浄ノズルから高圧流体をワークロール表面に吹き付け、この高圧流体の圧力によって異物を吹き飛ばして除去するように構成されている。このような洗浄装置において用いられる高圧流体としては、圧延油、エア、オイルミスト、温水などが挙げられている。
また、特許文献3に記載の調質圧延機は、圧延する亜鉛めっき鋼板の表面に防錆油を塗布してから圧延を行なうことで、ワークロール表面に異物が付着することを抑制して、ワークロールの表面粗度を維持しようとするものである。
特許文献4に記載の洗浄方法は、ノズルの中心部から高圧水流を噴射し、その周囲から低圧水流を噴射することで、それらの衝突位置にキャビテーション現象を生じさせ、このキャビテーションによって対象物を洗浄するものである。このような気中キャビテーションジェットを用いた洗浄方法は、特許文献1、2に記載の高圧流体を用いた洗浄方法と比較して、高圧水流側の圧力をさほど高圧にしなくても高い洗浄効果が得られるという長所がある。
さらに、特許文献3に記載された方法でも、ワークロールと亜鉛めっき鋼板との間に防錆油を絶えず介在させておく必要があるので、廃液が大量に発生し、廃液処理コストが高いという問題がある。
一方、特許文献4に記載された気中キャビテーションジェットを用いた方法は、調質圧延機のワークロールを洗浄するためのものではないため、圧延ロールの洗浄において洗浄効果を得るための洗浄方法の開発が望まれていた。
PH≦0.375X+25 …(1)
この構成によれば、離間距離Xが30mmから100mmで、PH≦0.375X+25において、高圧流体の圧力PHが離間距離Xに比例して40MPaよりも小さくなるように設定することで、近距離かつ高圧での高圧流体の噴出を制限することによって、流体の飛散をさらに抑制することができるとともに、ワークロールの表面粗度を維持させることができる。また、近距離かつ高圧で高圧流体を噴出すると、ワークロール表面から跳ね返った流体がキャビテーションを壊してしまい、洗浄効果が低下することとなるため、前記式(1)を満足した条件で洗浄することによって洗浄効果を確保することができる。
また、キャビテーションノズルをワークロールの軸中心に向かって噴射するように配置することにより、凹部に付着した異物を効率良く洗浄することができる。
〔調質圧延機の構成〕
調質圧延機1は、図1に示すように、上下一対のワークロール2と、これら各ワークロール2の上下に配置されたバックアップロール3と、ワークロール2表面を洗浄するための洗浄装置4とを備える。一対のワークロール2は、ワークロール2の入側(図1の左側)から供給される溶融亜鉛めっき鋼帯Sを調質圧延して、ワークロール2の出側(図1の右側)から送り出すものである。
洗浄装置4は、高圧流体および低圧流体をワークロール2表面に吹き付けて、その表面を洗浄するためのものであり、洗浄ノズル41と、高圧流体供給手段42と、低圧流体供給手段43と、洗浄ノズル移動手段44と、検出手段45と、制御手段46とを備えて構成されている。洗浄ノズル41は、図1に示すように、各ワークロール2の出側に配置されるとともに、配管P1を介して高圧流体供給手段42に接続され、配管P2を介して低圧流体供給手段43に接続されている。
次に、ワークロール2の洗浄方法について説明する。
図3に示すように、洗浄ノズル41の第2ノズル412から低圧流体を噴出しつつ、第1ノズル411から高圧流体を噴出することで、キャビテーションジェットを形成して、ワークロール2表面に吹き付ける。この際、洗浄ノズル41先端とワークロール2表面との離間距離Xをアクチュエータ444によって適宜に調節する。そして、洗浄ノズル移動手段44の駆動部443によってノズル支持部441をワークロール2の軸方向に沿って走行させることで、ワークロール2の全幅に渡って洗浄する。
検出手段45で検出するワークロール2表面の異物付着量としては、図4に示すように、亜鉛粉Zがワークロール2の凹部22に堆積することによるワークロール2表面の色の変化や、ワークロール2の凸部21と凹部22との高さの差(粗度Ra1)の変化などに基づいて検出する。すなわち、ワークロール2の凹部22に亜鉛粉Zが堆積すると、ワークロール2自体の粗度Ra1から粗度Ra2に低下してしまうことから、亜鉛めっき鋼帯Sに転写される粗度の低下を招いてしまうこととなる。従って、凹部22に堆積した亜鉛粉Zを除去するために、制御手段46は、離間距離Xと、高圧流体の圧力PHおよび低圧流体の圧力PLを以下のように調整する。
PH≦0.375X+25 …(1)
以上の離間距離Xと高圧流体の圧力PHとの関係は、後述する実施例に基づいて設定されたもので、この設定に基づいて気中キャビテーションジェットを発生させることで、本実施形態の洗浄装置4では、以下の効果が得られる。
離間距離Xを30mm以上に設定することで、ワークロール2と洗浄ノズル41との干渉を防止して圧延工程自体に影響を与えないようにできるとともに、飛散した流体の跳ね返りによるキャビテーションの発生を邪魔することもない。離間距離Xを100mm以下に設定することで、噴出した流体の飛散を抑制して流体の使用量が節約でき、かつ流体の回収や清掃のためのコストも抑制することができ、PH(高圧噴出圧力)が20MPa〜40MPaの間では洗浄機能を低下させない。また、高圧流体の圧力PHを20MPa以上に設定することで、付着した亜鉛を洗浄することが可能で、さらに洗浄効果を確保するとともに、圧力PHを40MPa以下に設定することで、流体の飛散をさらに抑制し、ワークロール2の表面粗度を損ねる可能性を低減させることができる。従って、ワークロール2の表面に気中キャビテーションを発生させることで、単に高圧流体のみを噴射するよりも高い洗浄力が得られ、ワークロール2表面の異物を確実に除去することができ、離間距離Xと高圧流体の圧力PHとを適宜に設定したことで、ワークロール2表面の粗度を維持したままで効率的に異物を除去することができる。
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲内での変形等をも含むものである。
例えば、前記実施形態で説明した洗浄ノズル41を複数個配置し、ワークロール2の軸方向に沿って走行、および揺動の少なくともいずれかを実施させることもできる。
また、前記実施形態で説明した洗浄ノズル移動手段44のノズル支持部441を走行させる機構を設けずに、さらに多くの洗浄ノズル41を設けて、ワークロール2表面に対する吹き付け領域に死角が無いように構成することもできる。
また、前記実施形態では、洗浄ノズルをワークロール出側に配置しているが、入側に配置してもよいし、他の位置に配置してもよく、洗浄ノズルの設置位置や設置箇所数は特に限定されない。
ここでは、前記実施形態で説明した調質圧延機1と同様の溶融亜鉛メッキラインの調質圧延機を用い、以下の条件で調質圧延を行い、離間距離Xと高圧流体の圧力PHとをパラメータとして、ワークロールの交換回数、亜鉛巻き除去力およびワークロールの粗度低下を検査し、評価した。なお、表1中の「従来」とは、接触式のブラシを用いてワークロールの表面を擦って亜鉛粉などの異物を除去する洗浄方法である。また、本発明範囲に含まれる実施例は、表1中、No.6〜8,11,13〜15,18,21,22であり、No.1〜5,9,10,12,16,17,19,20,23〜26は、比較例である。
亜鉛メッキ鋼板 :板厚0.5mm〜1.0mm×板幅1200mm〜1600mm
メッキ厚 :140g/m2〜220g/m2(両面)
ライン速度 :110mpm〜150mpm
圧下力 :250ton〜400ton
離間距離X :10mm〜110mm
高圧流体の圧力PH:10MPa〜50MPa
低圧流体の圧力PL:0.05MPa
一方、比較例であるNo.9,12の場合は、ワークロールの交換が必要で、流体の飛散も見られた。また、比較例であるNo.5,10,17の場合は、高圧流体の圧力PHが低いため洗浄能力が不十分であり、No.12の場合は、洗浄能力は高いものの、ワークロール表面の凸部が摩耗して粗度が大幅に低下することから、ワークロール交換回数が増加してしまう。さらに、離間距離Xが大きい(X=110mm)No.24,25の場合は洗浄能力が不十分であり、No.26は洗浄効果はあるが、設備容量が大きくなり経済的でないことが判明した。
従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
Claims (3)
- 圧延機に用いるワークロールをキャビテーションノズルにより洗浄する圧延ロールの洗浄装置において、前記ワークロールの表面粗度を維持しながらワークロールの表面に付着した亜鉛を洗浄するために、
前記キャビテーションノズル先端と前記ワークロール表面との離間距離Xが30mm以上かつ100mm以下で、前記キャビテーションノズルから噴出する高圧流体の圧力PHが20MPa以上かつ40MPa以下に設定され、かつ、高圧流体の圧力PHがPH≦0.375X+25を満足するように設定されていることを特徴とする圧延ロールの洗浄装置。 - キャビテーションノズルを用いてワークロールを洗浄する圧延ロールの洗浄方法であって、
前記キャビテーションノズル先端と前記ワークロール表面との離間距離Xを30mm以上かつ100mm以下の所定距離に設定し、
前記キャビテーションノズルから噴出する高圧流体の圧力PHを20MPa以上かつ40MPa以下の所定値に設定し、かつ、高圧流体の圧力PHがPH≦0.375X+25を満足するように設定した前記キャビテーションノズルから高圧流体を噴出させて前記ワークロール表面の表面粗度を維持しながらワークロールの表面に付着した亜鉛を洗浄することを特徴とする圧延ロールの洗浄方法。 - 請求項2に記載の圧延ロールの洗浄方法において、
前記離間距離Xを維持した状態で前記洗浄ノズルを前記ワークロール表面に沿って移動させつつ洗浄することを特徴とする圧延ロールの洗浄方法。
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