リバースミル：鋼鉄生産における主要設備と役割
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定義と基本概念
リバースミルは、金属スラブ、ビレット、またはブルームの厚さを減少させるために、鋼鉄業界で使用されるロールミルの一種であり、大きなロールのセットを通して前後に通過させることによって行われます。連続ミルとは異なり、リバースミルは両方向で操作され、作業物を再配置したり、別のミルに移動させたりすることなく、複数回ロールすることができます。
基本的に、リバースミルの主な目的は、より薄く、均一な鋼ストリップまたはプレートを、より厚い初期形状から生産することです。これは、鋼製造の初期加工段階において重要な役割を果たし、初期の熱間圧延と、冷間圧延や熱間圧延の仕上げプロセスとの間のギャップを埋めます。
全体の鋼製造プロセスフローの中で、リバースミルは初期の熱間圧延または鋳造操作の後に位置し、半製品の鋼製品の厚さと表面品質を精製します。これは、プレート、シート、ストリップの生産に頻繁に使用され、さらなる加工の前に必要な寸法精度と表面仕上げを提供します。
技術設計と運用
コア技術
リバースミルのコアエンジニアリング原理は、大きく重いロールによって鋼の作業物を塑性変形させるために加えられる高圧縮力の適用に基づいています。ロールは反対方向に回転し、金属をつかんで圧縮を通じてその厚さを減少させます。
主要な技術コンポーネントには、主ロール、ロールベアリング、駆動システム、およびミルハウジングが含まれます。ロールは通常、鍛造鋼または鋳造合金で作られ、高い応力と熱負荷に耐えるように設計されています。ロールベアリングはロールを支え、スムーズな回転を可能にし、摩擦と摩耗を減少させるために潤滑システムを組み込むことがよくあります。
主な操作メカニズムは、鋼のスラブまたはビレットをロールの間の隙間に供給することを含みます。ロールは反対方向に回転し、作業物を隙間を通して引っ張り、その厚さを減少させます。各パスの後、作業物は反転され、所望の寸法が達成されるまでプロセスが繰り返されます。
材料の流れは、ロールの隙間、ロール圧力、および圧延速度を調整することによって制御されます。このプロセスは周期的で、作業物は一方向に供給され、圧延され、次のパスのために反転されます。この前後の動きにより、最終的な厚さと表面品質を正確に制御できます。
プロセスパラメータ
重要なプロセス変数には以下が含まれます：
- ロール隙間幅：通常、数ミリメートルから数センチメートルの範囲で、所望の減少に応じて異なります。
- 圧延速度：通常、0.5から3メートル毎秒の間で、生産性と表面品質のバランスを取ります。
- ロール圧力：材料と厚さの減少に応じて、数百メガパスカルに達することがあります。
- 温度：熱間圧延は1100°Cから1250°Cの温度で行われ、冷間圧延は室温付近で行われます。
これらのパラメータは、最終製品の厚さ、表面仕上げ、微細構造、および機械的特性に影響を与えます。たとえば、高いロール圧力は変形を増加させますが、適切に制御されない場合は表面欠陥のリスクを伴います。
制御システムは、ロール隙間、力、温度、および速度などのパラメータを監視するためにセンサーと自動化を使用します。フィードバックループは、プロセスをリアルタイムで調整し、一貫した出力品質を維持します。
設備構成
典型的なリバースミルは、フレームに取り付けられた2つの大きな水平ロールで構成され、作業物はその間を通過します。ロールは、ミルハウジング内に収容された頑丈なベアリングによって支えられ、駆動メカニズムも含まれています。
物理的な寸法は容量に基づいて異なります。たとえば、ロールの直径は0.5メートルから2メートルの範囲で、大規模なミルの場合は数メートルの長さになります。ミルは、ロール隙間を正確に調整するための油圧または機械システムを備えています。
設計のバリエーションには以下が含まれます：
- 二高リバースミル：2つのロールを持つ最も単純な構成。
- 四高ミル：主ロールを支えるために小さなバックアップロールを組み込み、高い圧力とより良い表面仕上げを可能にします。
- クラスターミル：特定の用途のためにクラスター状に配置された複数のロールを使用します。
補助システムには、潤滑ユニット、ロール用の冷却システム、および自動化制御が含まれます。現代のミルは、正確な操作と安全性のためにコンピュータ制御システムを備えていることが多いです。
プロセス化学と冶金
化学反応
リバースミルでの熱間圧延中、主な化学反応は、高温と大気中の酸素への曝露による鋼の表面での酸化と脱炭です。これらの反応は、主にFeO、Fe₂O₃、およびFe₃O₄などの鉄酸化物の表面スケール形成を引き起こす可能性があります。
熱力学的には、酸化反応は高温で好まれ、程度は酸素の部分圧と温度に依存します。動力学は熱間圧延温度で急速であり、保護雰囲気またはスケール除去プロセスが必要です。
副産物には、圧延後に機械的または熱的に除去できる酸化物スケールが含まれます。場合によっては、クロムやニッケルなどの合金元素が酸化挙動に影響を与え、表面品質に影響を及ぼすことがあります。
冶金的変化
リバース圧延中の主要な冶金的変化には、動的再結晶、粒子の細化、および相変化が含まれます。高温での熱間圧延は動的再結晶を促進し、靭性と延性を向上させる微細粒構造を