JP5486261B2 - 電磁鋼板用冷間圧延設備及び圧延方法 - Google Patents

Description

本発明は、電磁鋼板用冷間圧延設備及び圧延方法に関する。板破断の発生率が低くなるように改良したものである。

電磁鋼板（硅素鋼板）を製造する場合、冷間圧延工程における板破断の発生率が高く、生産性を低下させる要因となっている。電磁鋼板においては、鋼板温度と割れ感受性の関係は反比例の関係があり、鋼板の温度が高けば、割れ感受性は低くなり板破断の発生率が低くなる。具体的な圧延前の銅版温度は６０℃以上で板破断の発生率が低くなる。また、コイルを圧延機又はテンションリールヘ通坂する為の鋼板温度は６０℃以上で板破断の発生率が低くなる。

特開平０３−０５２７０３「難加工材の圧延方法および設備」 特開平０３−０６０８１３「温間圧延設備」 特開平０７−１３２３１２「金属帯板の冷間圧延方法」

割れ感受性を下げる方法としては、バッチ式の加熱装置を用いて、鋼板を加熱処理した後、圧延設備に加熱コイルを搬送し、圧延することが知られている。
バッチ加熱方法としては、溶液中にコイルを入れて加熱する加熱浸漬槽方式（特許文献１）や誘導加熱装置でコイルを加熱する方式（特許文献２）がある。

加熱コイルの搬送は、圧延工場建屋の天井クレーンを使用するのが一般的であり、クレーンを占有できないことから、圧延工程に余裕を持った搬送になり、圧延待ち時間でコイルが冷えるため、コイルの加熱温度は必要以上に加熱する必要がある。
また、バッチ加熱装置は、ペイオフリール直近に複数台設置されるため、設備メンテナンスのスペース確保や安全通路の確保などが困難となり、圧延機設備の入側が煩雑となりやすい。

また、加熱浸漬槽方式ではコイルの板層に溶液が浸入しており、コイルを圧延機またはテンションリールヘ通板する際に鋼板表面からその溶液が圧延設備に付着し、設備が腐食する問題がある。
更に鋼板表面から水蒸気が発生し、制御用カメラの画像処理が適正に処理が出来ないなどの問題がある。

また、加熱装置を圧延機直前に設置する特許文献３等が考案されているが、それだけでは加熱装置の前設備を通過する鋼板は加熱されておらず、割れ感受性が高い状態である。加熱装置の前設備には、コイル外径の曲率を持つ鋼板を通板し易いように鋼板を平坦に矯正する矯正機等があり、矯正機等に於いて板破断する問題がある。

上記課題を解決する本発明の請求項１に係る電磁鋼板用冷間圧延設備は、電磁鋼板を冷間圧延する圧延機と、前記圧延機へ原板コイルを払い出しするペイオフリールと、前記圧延機と前記ペイオフリールとの間に配置された矯正機を備えた圧延設備において、前記ペイオフリールに予備加熱装置を設けると共に前記圧延機前に加熱装置を設けたことを特徴とする。

上記課題を解決する本発明の請求項２に係る電磁鋼板用冷間圧延設備は、請求項１において、前記予備加熱装置は、前記ペイオフリールのドラム及びコイルを囲むボックス型であることを特徴とする。

上記課題を解決する本発明の請求項３に係る電磁鋼板用冷間圧延設備は、請求項１又は２において、前記予備加熱装置には、熱風ヒータが備えられることを特徴とする。

上記課題を解決する本発明の請求項４に係る電磁鋼板用冷間圧延設備は、請求項１又は２において、前記予備加熱装置には、温液スプレーが備えられ、更に、前記ペイオフリール出側には水切り装置が設けられることを特徴とする。

上記課題を解決する本発明の請求項５に係る電磁鋼板用冷間圧延方法は、請求項１記載の電磁鋼板用冷間圧延設備を用い、前記ペイオフリール位置で前記予備加熱装置により前記コイルを予備加熱し、更に前記圧延機前で前記加熱装置により前記電磁鋼板を加熱することを特徴とする。

ペイオフリール位置でコイルを予備加熱装置により予備加熱するので、加熱されたコイルの搬送時間及び圧延待ち時間による温度低下を考慮する必要がない。つまり、余計なエネルギーを与えなくて良い。
ペイオフリール位置で予備加熱装置により２０℃程度の昇温を行うので、その後の加熱時間はそれほど必要がなく、従って、加熱装置は一台ですみ、設備設置スペースを大きく必要としない。

圧延機前の加熱装置より前に設置された矯正機を通過する鋼板は、予備加熱装置で予備加熱されており、加熱装置の前設備である矯正機に於いて板破断する問題がなくなる。
予備加熱装置として、ペイオフリールのドラムを囲むボックス型とすれば、コイルを効率的に加熱できる。

予備加熱装置に温風ヒータが備えられば、加熱浸置槽方式で問題となる鋼板の溶液残留が無いので、圧延機又はテンションリールヘ通板する際に鋼板表面からの溶液が圧延設備に付着すること無く、設備が腐食する問題がなくなる。更に、鋼板表面からの水蒸気発生がないので、制御用カメラの画像処理が適正に処理が出来きる。
予備加熱装置に、温液スプレーが備えられれば、熱伝達効率が良いので加熱時間が短くてすむ。

温液として、圧延時のクーラント液を昇温して用いれば、温液の昇温装置は兼価で、低消費エネルギーなものとなる。
水切り装置を設けることで、鋼板に温液残留がなくなり、設備の腐食問題及び制御用カメラ画像処理問題がなくなる。

本発明の実施例１に係る電磁鋼板用冷間圧延設備を示す概略図である。 本発明の実施例２に係る電磁鋼板用冷間圧延設備を示す概略図である。 圧延準備段階（ペイオフリールの予備加熱）を示す概略図である。 圧延準備段階（ロールの予備加熱）を示す概略図である。 圧延開始時（第一パス目）を示す概略図である。 圧延中（第２パス目以降）を示す概略図である。 図７（ａ）は従来技術の加熱方法、図７（ｂ）は本発明方法の加熱作業の流れを示す工程図である。

以下、本発明を実施するための形態として、図面に示す実施例を参照して説明する。

本発明の実施例１に係る電磁鋼板用冷間圧延設備を図１に示す。
図１に示すように、電磁鋼板（以下、単に鋼板という）９を冷間圧延する圧延機２の前後には、可逆式圧延を行えるようにコイルの巻き取りおよび巻き出しが可能なテンションリール３，４が配置され、テンションリール３の前方には原板コイルを払い出しするペイオフリール１とコイルの曲率を持つ電磁鋼板９を平坦に矯正する矯正機５が配置され、ペイオフリール位置には予備加熱装置６が設けられ、更に、圧延機２とテンションリール３の間には加熱装置７が配置される。

予備加熱装置６は、ペイオフリール１のドラム及び原板コイル８を取り囲むボックス型となっており、図中破線で示す通り、開閉自在な構造であり、更に、このボックス型の予備加熱装置６に熱風を送り込む温風ヒータ（図示省略）が備えられている。
また、予備加熱装置６は、鋼板９を払い出しする際にペイオフリール１から退避するようになっている（図５参照）。

加熱装置７は、温度制御が比較的簡単な誘導加熱方式である。
また、加熱装置７は圧延機２とテンションリール３の間に配置できる他、圧延機２とペイオフリール１との間の位置にも配置することができる。圧延機２とテンションリール３との間にスペース確保が困難なときにはテンションリール３と矯正機５との間に設置すると良い。
さらに、加熱装置７は、鋼板９の下面加熱の他に、上面加熱または上、下面同時加熱も適用することができる。
本実施例に用いられる圧延機２は、６段ミルであるが、これに限るものではなく、例えば、２０段クラスターミルも適用することができる。

上記構成を有する本実施例の電磁鋼板用冷間圧延設備の使用方法（電磁鋼板用冷間圧延方法）について、図３〜図６を参照して説明する。
図３及び図４は圧延準備段階を示す。
先ず、図３に示すように、予備加熱装置６でペイオフリール１を予め加熱する。予備加熱はボックス内に２００℃から３００℃の熱風を熱風ヒータから送り込む。

次に、図４に示す通り、ペイオフリール１に酸洗直後のコイル８を挿入し、予備加熱装置６でペイオフリール１及びコイル８を加熱する。
コイル８の内層部は、ペイオフリール１にコイル８を装着した段階でコイル８とペイオフリール１間の接触熱伝達によりペイオフリール１の熱がコイル８に逃げることで鋼板の温度の上昇が起きる。
また、コイル８の外層部はボックス内の２００℃から３００℃の熱風により温度上昇が起きる。

従って、予備加熱においては、コイル８の内層部及び外層部が主として加熱されることになる。コイル搬送の際に、コイル８の内層部及び外層部の温度低下が大きいからである。
ここで、コイル８の内層部とは、ペイオフリール１から巻き出される鋼板９の先端側を言い、また、コイル８の外層部とは、ペイオフリール１に最後までまき付いている鋼板９の後端側を言う。鋼板９の先端側とは、例えば、ペイオフリール１から加熱装置７までの間を言い、鋼板９の後端側とは、その逆のことを言う。

図５は圧延開始時（第一パス目）を示すものでる。
先ず、図５に示すように、ペイオフリール１から鋼板を巻き出す為、予備加熱装置６はペイオフリール１から退避する。
次に、コイルの曲率を持つ鋼板９は矯正機５により平坦に矯正される。

この時、鋼板９には繰り返し曲げによる矯正作用が行われるが、予備加熱を行っているために、板破断しない。
その後、圧延機２前に設置した加熱装置７により鋼板９は圧延で破断しない温度に加熱される。鋼板９は圧延機２で圧延され、テンションリール４で鋼板９が巻き取られる。

図６は、圧延中（第２パス目以降）を示すものである。
先ず、図６に示すように、鋼板９をテンションリール３，４間で巻き出し、巻き戻しを行い、圧延機２で鋼板９を所定の厚みになるまで繰り返す。
この圧延中には、予備加熱装置６でペイオフリール１及び次コイル８を加熱しながら次圧延開始を待つ。加熱装置７を圧延機２とテンションロール３との間に配置すると、圧延中（第２パス目以降）における鋼板９を加熱することも可能である。

前コイルの圧延が終了したら図５の圧延開始になり、これらを繰り返す。
上述した本実施例の電磁鋼板用冷間圧延方法について、図７を参照して、従来技術と対比して説明する。

図７（ａ）は従来技術の加熱方法、図７（ｂ）は本発明方法の加熱作業の流れを示す。
従来の加熱方法は、図７（ａ）に示すように、鋼板の酸洗後にコイルヤードでコイルを常温保管し、バッチ加熱装置で鋼板の割れ感受性が低くなるようにコイルをバッチ加熱してから圧延を行っている。

つまり、酸洗設備において７０〜８０℃であった鋼板は、コイルヤードで常温保管される際に１０〜３０℃となり、バッチ加熱装置により８０〜１００℃まで加熱され、その後、コイル搬送、圧延待ちの際に６０〜８０℃となった後、圧延される。
この従来の加熱方法では、コイル搬送の直後に圧延を開始すれば、鋼板の温度低下は少ないが、ペイオフリールに新コイルを搬送した段階では旧コイルを圧延中であり、コイルの専用搬送設備が無い場合は、最大で１時間程度ペイオフリールにコイルを放置することになり、コイルの熱はペイオフリール及び外気に放熱が行われて、コイルの温度が低下する。

これに対し、本発明方法によれば、図７（ｂ）に示すように、鋼板の酸洗直後にコイルをペイオフリールに搬送し、旧コイルを圧延中に予備加熱装置(圧延機前設備)で板破断しない温度にコイルを加熱し、圧延開始時には圧延で破断しない温度に圧延機前で加熱することができる。
つまり、酸洗設備において７０〜８０℃であった鋼板は、コイル搬送の際に４０〜６０℃となり、圧延設備において、予備加熱装置により６０〜８０℃まで予備加熱され、更に、加熱装置により６０〜８０℃まで加熱された後、圧延される。

ここで、コイル搬送の際には、コイル８の内層部及び外層部の温度低下が大きいので、予備加熱の際には、コイル８の内層部及び外層部、言い換えると、鋼板９の先端側及び後端側が主として加熱されることになる。

本発明の実施例２に係る電磁鋼板用冷間圧延設備を図２に示す。
本実施例は、ペイオフリール１の予備加熱装置６に温液スプレーが備えられた場合の圧延設備に係るものである。

即ち、予備加熱装置６はペイオフリール１のドラム及び原板コイル８を取り囲むボックス型となっており、このボックス型の予備加熱装置６には、圧延時のロールを冷却したクーラント液を更に昇温した温液を送り込む温液スプレー（図示省略）が備えられている。

また、鋼板表面に付着した温液を排除する為にペイオフリール１と矯正機５の間には水切り装置１０が配置されている。
その他の構成は、前述した実施例１と同様であるので、同一の構成については同一符号を付して重複する説明を省略する。

上記構成を有する本実施例の電磁鋼板用冷間圧延設備の使用方法（電磁鋼板用冷間圧延方法）について、図３〜図６を参照して説明する。
図３及び図４は圧延準備段階を示す。
先ず、図３に示すように、予備加熱装置６でペイオフリール１を予備加熱する。
予備加熱はボックス内に８０℃から９０℃の温液を送り込み、温液スプレーからスプレーする。

温液は圧延時のロール冷却用クーラント液を更に昇温したものを用いる。ロールを冷却したクーラント液の温度は５０℃から６０℃になっており、これを昇温装置で８０℃から９０℃に昇温する。
コイル８の内層部は、ペイオフリール１にコイル８を装着した段階でコイル８とペイオフリール１間の接触熱伝達によりペイオフリール１の熱がコイル８に逃げることで鋼板の温度の上昇が起きる。

また、コイル８の外層部はボックス内の８０℃から９０℃の温液により温度上昇が起きる。
従って、予備加熱においては、コイル８の内層部及び外層部が主として加熱されることになる。コイル搬送の際に、コイル８の内層部及び外層部の温度低下が大きいからである。

次に、図４に示すように、ペイオフリール１に酸洗直後のコイル８を挿入し、予備加熱装置６でペイオフリール１及びコイル８を加熱する。
コイル８の内層部はペイオフリール１にコイル８を装着した段階でコイル８とペイオフリール１間の接触熱伝達によりペイオフリール１の熱がコイル８に逃げることで鋼板の温度の上昇が起きる。

また、コイル８の外層部は温液スプレーにより温度上昇が起きる。
ペイオフリール１及びコイル８の加熱に用いた温液はボックス内で回収され、ロール冷却用クーラントと一緒にクーラーの戻され、ロール冷却用クーラントとして再利用される。

図５は圧延開始時（第一パス目）を示すものである。
先ず、図５に示すように、ペイオフリール１から鋼板を巻き出しする為、予備加熱装置６はペイオフリール１から退避する。
また、鋼板９は水切り装置１０を通過し、鋼板表面に付着した温液が排除される。

つぎに、コイルの曲率を持つ鋼板９は矯正機５により平坦に矯正される。
この時、鋼板９には繰り返し曲げによる矯正作用が行われるが、予備加熱を行っているために板破断が行われない。
以降の方法は図１に示す実施例１と同様である。

［特許文献１，２，３との対比］
＜特許文献１の「難加工材の圧延方法および設備」との対比＞
特許文献１では、加熱後に搬送する必要があるので温度低下を考慮しなけれぱならず、加熱温度は高めとなる。
これに対し、本発明では、図７（ｂ）に示すように、圧延設備（ペイオフリール部）で予備加熱するので搬送による温度低下を考慮する必要がない。

特許文献１の加熱浸漬槽方式では、コイルの加熱時間は８〜１２時間程度必要であり、１コイルの圧延所要時間が１時間とすると１シフト作業するには８台以上の加熱浸漬槽が必要となる。そのためには設備設置スペースが大きく必要となり、設備メンテナンスのスペース確保や安全通路の確保などが困難となり、圧延機設備の入側が煩雑となりやすい。

これに対し、本発明ではペイオフリール部で２０℃程度の昇温を行うので、加熱時間はそれほど必要がなく、加熱装置は一台ですみ、設備設置スペースを大きく必要としない。
特許文献１の加熱浸漬槽方式では、加熱媒体が液体の場合は設備が腐食する問題や水蒸気が発生し、制御用カメラの画像処理が適正に処理が出来ないなどの問題が発生しやすい。
これに対し、本発明ではペイオフリール出側に水切り装置を設けているので問題が発生しにくい。

＜特許文献２の「温間圧延設備」との対比＞
特許文献２では、加熱後に搬送する必要があるので温度低下を考慮しなければならず、加熱温度は高めとなる。
これに対し、本発明では圧延設備（ペイオフリール部）で加熱するので搬送による温度低下を考慮する必要がない。

特許文献２の誘導加熱装置では、コイルの加熱時間は０．２５から２時間程度必要であり、１コイルの圧延所要時間が１時間とすると加熱装置として２台以上の誘導加熱装置が必要となる。
そのためには、設備設置スペースを大きく必要なため、設備メンテナンスのスペース確保や安全通路の確保などが困難となり、圧延機設備の入側が煩雑となりやすい。
これに対し、本発明ではペイオフリール部で２０℃程度の昇温を行えばよいので加熱時間はそれほど必要がなく、加熱装置は一台ですみ、設備設置スペースを大きく必要としない。

＜特許文献３の「金属帯板の冷間圧延方法」との対比＞
特許文献３では、熱プラズマによる加熱装置を圧延機前に配設しているが、加熱装置より以前では加熱されておらず、板破断の問題がある。
これに対し、本発明は、ペイオフリール部に予備加熱装置を設けているので、矯正機での板破断を防げる。

本発明は、板破断の発生率が低くなるように改良した電磁鋼板用冷間圧延設備及び圧延方法として広く産業上利用可能なものである。

１ ペイオフリール
２ 圧延機
３，４ テンションリール
５ 矯正機
６ 予備加熱装置
７ 加熱装置
８ コイル
９ 電磁鋼板（鋼板）
１０ 水切り装置

Claims (5)

1. 電磁鋼板を冷間圧延する圧延機と、前記圧延機へ原板コイルを払い出しするペイオフリールと、前記圧延機と前記ペイオフリールとの間に配置された矯正機を備えた圧延設備において、前記ペイオフリールに予備加熱装置を設けると共に前記圧延機前に加熱装置を設けたことを特徴とする電磁鋼板用冷間圧延設備。
2. 請求項１において、前記予備加熱装置は、前記ペイオフリールのドラム及びコイルを囲むボックス型であることを特徴とする電磁鋼板用冷間圧延設備。
3. 請求項１又は２において、前記予備加熱装置には、熱風ヒータが備えられることを特徴とする電磁鋼板用冷間圧延設備。
4. 請求項１又は２において、前記予備加熱装置には、温液スプレーが備えられ、更に、前記ペイオフリール出側には水切り装置が設けられることを特徴とする電磁鋼板用冷間圧延設備。
5. 請求項１記載の電磁鋼板用冷間圧延設備を用い、前記ペイオフリール位置で前記予備加熱装置により前記コイルを予備加熱し、更に前記圧延機前で前記加熱装置により前記電磁鋼板を加熱することを特徴とする電磁鋼板用冷間圧延方法。

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