Z-Mill：高品質鋼帯生産のための主要設備
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定義と基本概念
Zミル（Sendzimirミルとも呼ばれる）は、主に薄く高品質な鋼帯を正確な寸法と優れた表面仕上げで生産するために使用される特殊な圧延ミルです。これは、クラスターに配置された複数の小径ロールの独自の構成によって特徴付けられ、高い減少比と鋼帯の厚さと平坦性の厳密な制御を可能にします。
基本的に、Zミルの目的は、鋼板や鋼帯の冷間圧延を行い、非常に薄いゲージ（通常1 mm未満）を達成し、優れた表面品質と寸法精度を得ることです。これは、特に電子機器、自動車、家電製造などの高グレードの用途において、鋼の生産の仕上げ段階で重要な役割を果たします。
全体の製鋼プロセスフローの中で、Zミルは主な熱間圧延と初期の冷間圧延段階の後に位置しています。これは、鋼帯の厚さ、表面品質、機械的特性を精製し、さらなる加工または最終使用のために材料を準備する仕上げミルとして機能します。
技術設計と運用
コア技術
Zミルのコアエンジニアリング原則は、垂直および水平配置で配置された小径ロールのクラスターの使用に関するものです。この配置により、最小限の張力と鋼帯の変形を維持しながら、高い減少を実現します。
主要な技術コンポーネントには、主ロールクラスター、バックアップロール、作業ロール、および中間ロールが含まれます。小径の作業ロールは、複数のバックアップロールによって支持され、安定性を提供し、圧延中のたわみを防ぎます。クラスター設計は、鋼帯の幅全体に均一な圧力分布を確保し、正確な厚さ制御を実現します。
主な操作メカニズムは、鋼帯をロールクラスターに通し、制御された圧縮を受けることです。鋼帯は、一連の張力およびガイドロールによってミルを通じて導かれ、全プロセスはロールの位置と圧力を動的に調整する油圧および機械システムによって管理されます。
材料は、鋼帯がミルに供給されるエントリー側から流れ、ロールクラスターを通過し、完成した薄い鋼帯として出てきます。このプロセスは連続的で、鋼帯は所望の厚さに達するために複数のパスを通過します。
プロセスパラメータ
重要なプロセス変数には、ロールギャップ、ロール圧力、鋼帯の張力、圧延速度、および潤滑条件が含まれます。典型的なロールギャップは、目標厚さと材料特性に応じて、数マイクロメートルから数百マイクロメートルの範囲です。
圧延速度は一般的に毎分10メートルから100メートルの範囲で、高速は生産性を向上させますが、欠陥を防ぐために正確な制御が必要です。ロール圧力は、変形と設備の安全性をバランスさせる範囲内で維持され、通常は50から300 MPaの間です。
鋼帯の張力は、しわや破損を防ぐために慎重に制御され、通常は仕上げパス中に低いレベルで維持されます。潤滑は、水性エマルジョンや油性潤滑剤を使用して摩擦と熱生成を減少させ、スムーズな操作を確保します。
制御システムは、厚さ、張力、ロール力などのパラメータを監視するためにリアルタイムセンサーとフィードバックループを使用します。高度な自動化およびプロセス制御ソフトウェアは、これらの変数を動的に最適化し、一貫した製品品質を維持します。
設備構成
典型的なZミルの設置は、垂直および水平フレームに取り付けられた小径ロールのクラスターで構成され、全体のアセンブリは剛性のあるミルスタンド内に収められています。クラスターの直径は、ミルのサイズと用途に応じて約100 mmから300 mmまで変化します。
ミルの長さは3メートルから10メートルの範囲で、複数のパスとテンションリール、エントリーおよびエグジットガイド、冷却システムなどの補助設備を収容します。バリエーションには、単一スタンドまたはタンデム構成が含まれ、一部のミルには調整可能なロールベンディングおよびクラウン制御メカニズムが備わっています。
補助システムには、ロール圧力調整用の油圧ユニット、潤滑システム、冷却水回路、および自動化制御が含まれます。現代のZミルは、正確な制御とデータロギングのためにデジタル監視システムを組み込むことがよくあります。
時間が経つにつれて、設計の進化により、自動ロールギャップ調整、高度なロール冷却、および性能向上とメンテナンスの削減を目的とした改良されたベアリングシステムなどの機能が導入されました。
プロセス化学と冶金
化学反応
Zミルでの冷間圧延中は、プロセスが再結晶化温度以下で行われるため、化学反応は最小限です。ただし、鋼帯が大気中の酸素にさらされると、表面酸化が発生し、酸化鉄（さび）が形成される可能性があります。
酸化を軽減するために、保護雰囲気や表面コーティングが時折適用されます。プロセスで使用される潤滑剤も表面化学に影響を与え、接着性や表面品質に影響を及ぼすことがあります。
熱力学および運動学の原則
主な熱力学的考慮事項は、変形に関連する自由エネルギーの減少であり、これが鋼の塑性流動を促進します。運動学は、鋼の結晶構造内での転位移動の速度に関与し、これは温度、ひずみ速度、および材料組成によって影響を受けます。
冶金的変化
Zミル処理中の主な冶金的変化は、鋼の冷間加工によるひずみ硬化であり、これにより強度と硬度が増加しますが、延性は低下します。微細構造的には、鋼は細長い結晶粒と転位ネットワークを発展させ、必要に応じて制御されたアニーリングを通じて安定化されることがあります。
冷間圧延中は再結晶化と粒子細化は通常回避されますが、後続の熱処理で靭性と延性を改善するために誘導されることがあります。このプロセスは、残留応力や表面微細構造にも影響を与え、最終製品の特性に影