ガイド（圧延工場における）：正確な鋼の圧延に不可欠なコンポーネント
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定義と基本概念
圧延工場におけるガイドは、鋼帯やビレットが圧延プロセスのさまざまな段階を通過する際に、方向を指示し、整列させ、支持するために設計された重要な機械部品です。その基本的な目的は、材料の正確な位置決めとスムーズな移動を確保し、欠陥や不均一な圧延を引き起こす可能性のある偏差を防ぐことです。
鋼の製造チェーン内では、ガイドは戦略的なポイント—圧延スタンドの入口や出口、異なるミルスタンドの間、または転送ポイント—に配置され、ワークピースの正しい軌道を維持します。これらは、上流プロセス（鋳造や再加熱など）と下流の仕上げ操作とのインターフェースとして機能し、圧延シーケンスの継続性と品質を確保します。
ガイドは、寸法精度、表面品質、プロセスの安定性を維持するために不可欠です。適切な機能は、圧延プロセスの効率に直接影響を与え、材料の無駄を最小限に抑え、設備の摩耗を減少させます。
技術設計と運用
コア技術
ガイドの背後にある工学原理は、正確な機械的支持と整列に関するものです。これらは、高負荷、熱膨張、運転中の動的力に対応できるように設計されています。
主要な技術コンポーネントには以下が含まれます：
- ガイドロールまたはローラー：これらは鋼帯に接触し、支持と方向制御を提供する円筒形の要素です。通常、摩耗に耐えるために硬化鋼または合金材料で作られています。
- ガイドフレームまたはハウジング：ガイドロールを所定の位置に保持し、安定性と正確な整列を確保する構造的支持です。
- 調整機構：材料の変動やプロセスの調整に対応するために、ガイドの位置を微調整するための油圧または機械的システムです。
- 潤滑システム：動く部品間の摩擦と摩耗を減少させ、スムーズな運転と耐久性を確保します。
主な運転メカニズムは、鋼帯がガイドロールの上または間を通過し、その経路を指示することです。ガイドは、動的に不整合を修正するために横方向または垂直方向の調整を組み込むことがあります。材料は、最小限の抵抗でガイドシステムを通過し、所望の軌道を維持し、偏差を防ぎます。
プロセスパラメータ
ガイドの運用に影響を与える重要なプロセス変数には以下が含まれます：
- ガイドロール圧力：通常、ストリップを変形させずに適切な接触を確保するために10-50 MPaの範囲で維持されます。
- ロール回転速度：ストリップの幅と厚さに応じて、0.1から2 m/secの範囲です。
- 整列精度：通常±0.1 mm以内で、表面欠陥を防ぎます。
- 温度：ガイドは、熱い鋼に近いため、300°Cまでの高温で動作し、熱管理が必要です。
これらのパラメータは相互に関連しています。たとえば、過剰な圧力は表面のマーキングを引き起こす可能性があり、不十分な圧力は不整合を引き起こす可能性があります。制御システムは、力、位置、温度などのパラメータを監視するためにセンサーとフィードバックループを利用し、リアルタイムでの調整を可能にします。
設備構成
典型的なガイドシステムは、ミルラインに沿って順次配置された複数のガイドユニットで構成されています。各ユニットには、調整可能なフレームに取り付けられたガイドロールが含まれ、位置制御のための油圧または空気圧アクチュエーターがあります。
物理的寸法はストリップの幅と厚さに基づいて異なり、ガイドロールの直径は通常100 mmから300 mmの範囲です。ガイドユニット間の間隔は、材料の長さとプロセスフローに対応するように設計されており、通常2から10メートルの範囲です。
時間の経過とともに設計の進化により、以下のような機能が導入されました：
- 自己整列ガイドロール：不整合を自動的に補正します。
- 油圧調整システム：より迅速かつ正確な位置決めのため。
- 冷却システム：熱圧延中に発生する熱を管理します。
補助システムには、潤滑ユニット、冷却スプレー、位置、力、温度監視用のセンサーが含まれ、すべて制御アーキテクチャに統合されています。
プロセス化学と冶金
化学反応
ガイド自体は化学反応を伴いませんが、その環境は冶金プロセスに影響を与えます。熱圧延中、鋼は高温で酸化と脱炭を受け、これはガイド材料や雰囲気によって影響を受ける可能性があります。
酸化反応は鋼の表面で発生し、酸化鉄（FeO、Fe₂O₃）を形成します。これらの反応は高温で熱力学的に有利であり、酸素の部分圧によって影響を受けます。適切な雰囲気の管理は酸化を最小限に抑え、表面品質を保持します。
冶金的変化
主な冶金的変化は、鋼がガイドシステムを通過する際に発生します：
- 微細構造の発展：熱い鋼は半延性の状態にあり、温度と変形によって相変化が影響を受けます。
- 相変化：冷却中に、冷却速度に応じてフェライト、パーライト、ベイナイト、またはマルテンサイトが形成され、機械的特性に影響を与えます。
- 加工硬化：ガイドでの機械的接触と変形は局所的な加工硬化を引き起こし、次の加工ステップに影響を与える可能性があります。
ガイドは直接的に相変化を引き起こすわけではありませんが、特に熱圧延中に適切に管理されない場合、表面の微細構造に影響を与える可能性があります。
材料相互作用
鋼、耐火ライニング、ガイドコンポーネント間の相互作用は重要です：
- 材料移動：金属がガイド表面に付着し、蓄積や表面欠