JP2000061515A

JP2000061515A - 丸鋼圧延ラインのブレークアウト装置及びその制御回路

Info

Publication number: JP2000061515A
Application number: JP10241451A
Authority: JP
Inventors: Akira Kano; 彰狩野
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1998-08-27
Filing date: 1998-08-27
Publication date: 2000-02-29

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の丸鋼圧延ラインのブレークアウト装置
は、カウンターウェイトによる押付力より圧延材のミス
ロール時の押上力が大きくなったとき開放するもので、
正確に作動しないことがあった。【解決手段】ブレークアウト装置に往復動アクチュエー
タを設け、供給圧力調整によって押付力を調整可能と
し、ミスロールのとき、アクチュエータのエア流路を切
替えてブレークアウト装置を瞬時に作動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は丸鋼圧延ラインのブ
レークアウト装置及びその制御回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】線材棒鋼工場において、複数台のスタン
ドから構成される仕上げ圧延機列を出た材料は、材料組
織を形成させるため水冷ゾーンを通過するが、水冷ゾー
ンでは材料を拘束するものはない。

【０００３】図１１に一般的な線材棒鋼圧延ラインを示
した。加熱炉５１を出たビレットは粗圧延機列５２、中
間圧延機列５３、仕上圧延機列（線材製品に関しては前
仕上圧延機列）５４、ダイス５５等を経て、直径φ１９
〜８５ｍｍの棒鋼５６となる。さらに線材を得る工程は
ブロックミル６１を経て水冷ゾーン６３に入る。水冷ゾ
ーン６３には多数の水冷帯６４、６５、６６等があり、
この水冷ゾーンの入側にブレークアウトボックス６２が
設けられる。水冷ゾーン６３を出た線材はピンチロール
６７、レイイングベッド６８、ステルモア６９を経て直
径φ５．５〜１９ｍｍの細径材７０となる。

【０００４】直径がφ１９ｍｍ以下の細径材の高速圧延
においては、材料の断面剛性が小さくなるため、張力変
動、ミル振動等の影響を受け、ミル出側から上記水冷ゾ
ーンなどの非拘束区間において材料の破断あるいは座屈
を生じる。以下、このような非拘束区間において材料の
破断あるいは座屈を生じる状況をミスロールと呼ぶ。

【０００５】ミスロールが発生すると、材料が圧延ライ
ン内のガイドや圧延機の中で詰まってしまい、設備に過
負荷がかかり設備を破壊する恐れがあるだけでなく、ト
ラブル復旧に多くの時間を要する。このため、ミスロー
ル時に意図的に材料をライン内から外部へ吹き出して、
いわゆるブレークアウトさせ、圧延設備を保護するよう
になっている。このために、圧延ライン中にブレークア
ウト装置が少なくとも１箇所に配置される。

【０００６】従来から用いられているブレークアウト装
置は、図１２に示すように、半割りタイプのもので、上
側ブレークアウトカバー１にカウンターウェイト５を取
りつけ、この上側ブレークアウトカバー１が回動可能な
構造体のものである。圧延材３が座屈を起こし、圧延材
の押上力によるモーメントがカウンターウェイト５によ
る回動モーメントより大きくなった場合、上側ブレーク
アウトカバーはピン４を中心として回動し、上側ブレー
クアウトカバー１を開放し、圧延材３がボックス６内に
放出される構造である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
のブレークアウト装置の上側ブレークアウトカバーを開
放するのに必要な押上力は、カウンターウェイトの押付
力による回転モーメントによって決まるものである。こ
のため、

【０００８】（１）材料径に違いがある場合でも、上側
ブレークアウトカバーの押付力を変更して設定できな
い。

【０００９】（２）上側ブレークアウトカバーの回動部
の摩耗や腐食により本来ブレークアウトが作動しなけれ
ばならない時に作動せず、ミル前後の水冷ゾーンやミル
ガイドの中に材料を放出することがある。

【００１０】（３）カウンターウェイトの誤設定により
圧延可能状態であるのにも関わらず圧延中の微小な振動
を検知して上側ブレークアウトカバーを開放し、材料を
放出してしまうことがある等設備の信頼性はよくない。

【００１１】（４）ブレークアウト装置に要求される機
能として、材料が座屈しミスロールが発生した場合に、
高速度で且つ完全に開放し材料を放出しなければならな
い。

【００１２】ところが、従来方式では圧延材料自身によ
ってブレークアウトカバーを開放させているため、開放
速度が遅く開放途中で圧延材料がブレークアウトカバー
に絡んでしまい、完全に開放せず、正常に動作しないこ
とがある。

【００１３】（５）他の圧延設備の異常を検知した場合
に、意図的にブレークアウトカバーを開放することがで
きない。というような問題があった。

【００１４】本発明は上記問題を解決したブレークアウ
ト装置及びその制御回路を提供するものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は前記問題を解決
するためになされたもので、（イ）アクチュエータに供
給するエア圧を制御することによって、ブレークアウト
カバー押付力を任意に設定することができるようにし、
（ロ）材料座屈時に上ブレークアウトカバーの変位によ
りアクチュエータのエア供給路を切り替え、瞬時にカバ
ーを開放するようにした。

【００１６】すなわち、本発明は、丸鋼圧延ラインのブ
レークアウト装置において、上側ブレークアウトカバー
を開閉する往復動アクチュエータを備え、このアクチュ
エータに作動エアを供給する供給路に、ブレークアウト
カバー押付力を適正に設定するエア圧調整装置を備え、
ミスロール時にアクチュエータの付勢方向を瞬時に切り
替える機構を備えたことを特徴とする丸鋼圧延ラインの
ブレークアウト装置である。

【００１７】また、本発明は上下圧力室及び上下エア供
給口を備え、ピストンが上昇したとき上側圧力室と排気
口とを連通するエア流路および上側エア供給口と下側圧
力室とを連通するエア流路を備えた往復動アクチュエー
タと、該アクチュエータに作動エアを供給する高低圧エ
ア供給路と、該高低圧エア供給路を交互に切替える切替
弁と、下側圧力室へのエア供給路を開閉する開閉弁とを
備え、エア供給路に備えたエア圧調整装置によりブレー
クアウトカバー押付力を設定し、ミスロールによる材料
の変動により上側圧力室のエアの排出及び上側エア供給
口の下側圧力室への切替えを行い、他の圧延設備の異常
により切替弁の切替及び開閉弁の開閉を制御することを
特徴とする丸鋼圧延ラインのブレークアウト制御回路を
提供する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態を説明する。

【００１９】本発明の実施例のブレークアウト装置を図
１に示す。ブレークアウト装置は上側ブレークアウトカ
バー１、下側ブレークアウトカバー２を備え、材料３を
保持している。実施例では上側のブレークアウトカバー
１の上部にアクチュエータ１０が結合ロッド１９を介し
て取り付けられており、上側ブレークアウトカバー１は
スライド部７に案内されて上下方向に移動可能である。

【００２０】また、外部にはエア源８が設置されエア圧
力制御装置２０を介してアクチュエータ１０にエアが供
給される。図２はアクチュエータ１０に作動エアを供給
する圧力制御装置２０の回路図である。

【００２１】アクチュエータ１０は上側圧力室１１、下
側圧力室１２にそれぞれエア供給口１３，１４及びエア
供給路２１，２２が連結されている。エア源８から供給
されるエアは高圧側減圧弁２３、低圧側減圧弁２４を経
て切替弁２５によってエア供給路２１、２２に高圧エ
ア、低圧エアを切替えて供給し、下側圧力室１２へ供給
するエア供給路２２を開閉する開閉弁２６を備えてい
る。エア圧は２つの減圧弁２３、２４で制御される。材
料座屈時には、上側ブレークアウトカバー１が上方向に
スライドし、材料をボックス６内に放出する。

【００２２】次に、アクチュエータ１０の構造を図３に
示す。

【００２３】アクチュエータ１０は往復動する。アクチ
ュエータ本体には上側圧力室１１、下側圧力室１２にそ
れぞれエアを供給するエア供給口１３、１４と、大気に
通じている排気口１５がある。また、アクチュエータ１
０のピストン１８には圧力室１１、１２とピストン１８
の側面を結ぶエア流路１６、１７が設けられ、エア供給
口１３と排気口１５との距離Ｘとピストン側面のエア流
路１６、１７の距離Ｙを等しくしてある。すなわち、ピ
ストン１８が上昇して上側エア供給口１３が下側圧力室
１２に連通すると、同時に、上圧力室１１と排気口１５
とが連通し、瞬時にピストン１８は上方向に付勢され、
上側ブレークアウトカバーを開閉するように作用する。

【００２４】次に、アクチュエータの押付力設定につい
て説明する。図４は設定前、図５は設定後の状態を示
す。エア源８の高圧エアは可変圧減圧弁２３によって適
正圧に設定される。減圧弁２４は低圧エア圧力を定める
ものである。切替弁２５は高圧エアを上側圧力室１１に
送るエア供給路２１に連通し、低圧エアを下側圧力室１
２へ送るエア供給路２２に連通した状態になっており、
低圧エア供給路２２は開閉弁２６が開になっている。切
替弁２５、開閉弁２６は切替ソレノイド３１、３２、３
３、３４を備えたソレノイドバルブである。

【００２５】ブレークアウト装置をセットする時は、切
替弁ソレノイド３１、３２を作動させる。このとき上側
圧力室１１には高圧エアが、下側圧力室１２には低圧エ
アが供給される。ピストン１８が下方に移動し、アクチ
ュエータ１０は上部ブレークアウトカバーを、設定力Ｆ
として、Ｆ＝Ａ₁Ｐ₁−Ａ₂Ｐ₂ …（１）ただし、Ａ₁：上側圧力室受圧面積、Ａ₂：下側圧力室受圧面積Ｐ₁：高圧エア圧力Ｐ₂：低圧エア圧力なる力で押えつける。ただし、カバー、アクチュエータ
の重量は押付力に対して非常に小さいので無視してあ
る。

【００２６】この後、切替弁ソレノイド３４を作動させ
て図５に示すように開閉弁２６を閉めることによって、
上記（１）式で示す設定押付力が保持される。すなわ
ち、カバーの押付力は減圧弁２３によってエア圧を制御
することによって任意の値に設定可能となる。

【００２７】次に、ミスロール発生時の作動について説
明する。図５の状態で推移しているときに、ミスロール
が生じ、材料座屈が生じ、上記（１）式で示される設定
力Ｆより大きな力で上記ブレークアウトカバーを押しあ
げようとすると、ピストン１８が図６に示す矢印４０の
ように動く。このとき、上側圧力室１１は体積が減少す
るため圧力が上昇するが減圧弁２３からエア供給口１３
までの間のリリーフ弁（図示せず）により圧力はＰ₁に
保たれる。さらにピストン１８が上昇すると図７に示す
ように上側圧力室１１がエア通路１７を通って排気口１
５に連通し、上側圧力室１１が大気に開放され、エアが
大気中に流出し、エア圧が０になる。同時に、下側圧力
室１２にはエア流路１６を通り上側圧力室に供給されて
いた高圧（Ｐ₁）エアが供給される。このことにより、Ｆ'＝Ａ₂Ｐ₁−Ａ₁Ｐ₂ …（２）で示されるようにピストン１８を上方に移動させる大き
な力Ｆ'が生じ、瞬時にピストン１８が上方に移動する
ので、上側ブレークアウトカバーが開放されることにな
る。

【００２８】次に、他の圧延設備に異常が生じた場合に
ついて説明する。図８はアクチュエータ１０がある設定
押付力で設定されている状態を示す。このとき、図９に
示すように切替弁２５、開閉弁２６をソレノイドにより
動作させることによって、上側圧力室１１に低圧
（Ｐ₂）エアが、下側圧力室１２に高圧（Ｐ₁）エアが供
給され、アクチュエータ１０内のピストン１８が上側に
矢印４２に示すように移動する。そして、遂には図１０
に示すように上側圧力室１１は排気口１５に開放されブ
レークアウト装置が作動することとなる。

【００２９】以上に説明した通り、本発明装置によれば
信頼性が高く、高速度の開放が可能なブレークアウト及
びその制御が可能となる。

【００３０】

【実施例】本発明の効果を検証するために、カウンター
ウェイト方式の従来のブレークアウト装置の後方に本発
明の実施例のブレークアウト装置を設置し圧延を行っ
た。圧延条件としては、最も座屈し易い直径φ５．５ｍ
ｍの線材について行った。意図的に、スタンド間の張力
を圧縮にし、座屈を生じさせた。その結果、従来方式
のものでは上側ブレークアウトカバーが開かなかった
が、本発明のものでは座屈を検知し瞬時に開放し、他の
圧延設備には圧延材は残っていなかった。

【００３１】

【発明の効果】丸鋼の圧延を行う圧延ラインのブレーク
アウト装置において、（１）ブレークアウトカバー押付け力をアクチュエータ
に供給するエア圧を制御することで任意に設定する。

【００３２】（２）アクチュエータ内に２つの流路を設
け、材料座屈時のカバー変位によりエア流路を変化させ
ることで、瞬時にカバーを開放する。とすることでブレ
ークアウト誤動作によるミスロールが減少し、信頼性の
高い圧延設備の保護が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のブレークアウト装置を示す図である。

【図２】本発明のブレークアウトアクチュエータを示す
図である。

【図３】アクチュエータの構造を示す断面図である。

【図４】ブレークアウト押付力設定前の状態を示す説明
図である。

【図５】ブレークアウト押付力設定後状態を示す説明図
である。

【図６】ブレークアウト時の状態を示す説明図である。

【図７】ブレークアウト時の状態を示す説明図である。

【図８】強制開放時前の状態を示す説明図である。

【図９】強制開放時の状態を示す説明図である。

【図１０】強制開放時の状態を示す説明図である。

【図１１】一般的な線材棒鋼圧延ラインを示すフロー図
である。

【図１２】従来のブレークアウト装置を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１上側ブレークアウトカバー２下側ブレークアウトカバー３材料（圧延材）４ピン５カウンターウェイト６ボックス７スライド部８エア源１０アクチュエータ１１上側圧力室１２下側圧力室１３エア供給口１４エア供給口１５排気口１６エア流路１７エア流路１８ピストン１９結合ロッド２０圧力制御装置２１エア供給路２２エア供給路２３高圧側減圧弁２４低圧側減圧弁２５切替弁２６開閉弁３１、３２、３３、３４切替ソレノイド４０矢印４２矢印５１加熱炉５２粗圧延機列５３中間圧延機列５４仕上圧延機列（又は前仕上圧延機列）５５ダイス５６棒鋼６１ブロックミル６２ブレークアウトボックス６３水冷ゾーン６４水冷帯６５水冷帯６６水冷帯６７ピンチロール６８レイイングベッド６９ステルモア７０細径材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】丸鋼圧延ラインのブレークアウト装置に
おいて、上側ブレークアウトカバーを開閉する往復動ア
クチュエータを備え、該アクチュエータに作動エアを供
給する供給路に、ブレークアウトカバー押付力を設定す
るエア圧調整装置を備え、ミスロール時にアクチュエー
タの付勢方向を瞬時に切り替える機構を備えたことを特
徴とする丸鋼圧延ラインのブレークアウト装置。
【請求項２】上下圧力室及び上下エア供給口を備え、
ピストンが上昇したとき上側圧力室と排気口とを連通す
るエア流路および上側エア供給口と下側圧力室とを連通
するエア流路を備えた往復動アクチュエータと、該アク
チュエータに作動エアを供給する高低圧エア供給路と、
該高低圧エア供給路を交互に切替える切替弁と、下側圧
力室へのエア供給路を開閉する開閉弁とを備え、エア供
給路に備えたエア圧調整装置によりブレークアウトカバ
ー押付力を設定し、ミスロールによる材料の変動により
上側圧力室のエアの排出及び上側エア供給口の下側圧力
室への切替えを行い、他の圧延設備の異常により切替弁
の切替及び開閉弁の開閉を制御することを特徴とする丸
鋼圧延ラインのブレークアウト制御回路。