JP2004009116A - 冷間タンデム圧延における溶接部近傍の張力制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】先行ストリップと後行ストリップの溶接部で発生する圧延中ストリップのオフゲージを防止できる冷間タンデム圧延における溶接部近傍の張力制御方法を提供する。
【解決手段】溶接部２に形成したノッチ３がｉ番目の圧延スタンド５に噛み込む直前にｉ番目の圧延スタンドと（ｉ−１）番目の圧延スタンドとの間の張力制御を実質「切」とし、該ノッチがｉ番目の圧延スタンドを通過した直後に前記張力制御を実質「入」とする。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、先行ストリップの後端と後行ストリップの先端とを順次冷間タンデム圧延機入側で溶接して連続的に圧延する冷間タンデム圧延方法に係り、とくに前記溶接部の板厚制御性に優れた冷間タンデム圧延における溶接部近傍の張力制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、冷間タンデム圧延においては、図５に示されるように、先行ストリップ１Ａの後端と後行ストリップ１Ｂの先端とを、たとえばレーザ溶接などによりつなぎ合わせ連続的に圧延するのが一般的であるが、前記溶接部の幅方向端部数ｍｍのところでは溶接が不完全になることも少なくない。溶接部２が不完全なストリップを圧延してしまうと、切欠効果によって応力集中が発生し、破断に至ることさえある。
【０００３】
そこで、前記溶接部の不完全部分を除去する目的でラウンドなノッチ３が形成されている。
ところで、近年では特開平８−１７４０２６号公報に示されるように、溶接部近傍においてもいわゆるＡＧＣ（自動板厚制御）を効かせ、積極的に板厚を制御し、先端コイルのごく後端および後行コイルのごく先端をも要求板厚公差内に入れようとしている。しかしながら、とくに後行コイルの先端が要求板厚精度を満足できず、オフゲージ欠陥となって捨てられてしまっていた。要求板厚精度によっては、前記オフゲージは数十ｍにも及び、深刻な歩止低下を招いていた。
【０００４】
このオフゲージについて注意深く観察を進めた結果、図２に示されるように、溶接部通過直後で過薄となり、その後過厚となっていることがわかった。そして、前記過厚部が要求板厚公差に収まるまでにはかなりの時間を要し、結果としてオフゲージの長大化につながっていたのである。なお、溶接部の板厚を修正する手段として、たとえば特開昭５９−１８３９２１号公報は、溶接部通過直後でストリップが過厚となり、これにＡＧＣが反応してストリップが過薄になってしまうのを防ぐ手段を提供しているが、前記オフゲージの発生傾向はこれとは全く逆であり、有効な対策とはなりえていなかった。また、特開昭５９−３３００５号公報のように、溶接部近傍での破断および絞りトラブル防止を目的とした、圧延材の異常部通過の際に張力を定常圧延時の７５〜９５％に低下させる張力制御方法も提案されているが、オフゲージの短縮化には効果が十分ではない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
さて、溶接部には前述のようなノッチが形成されており、図５からも明らかなように、溶接部が圧延スタンドを通過するわずかな時間、圧延中のストリップの幅が狭くなる。前記後行コイルの先端に発生する過厚のオフゲージは、前記ノッチの影響であろうとの推測はされてきたが、明確な理由はわからなかった。したがって対策の施しようもなく、要求板厚精度によっては数十ｍも切り捨てられ続けてきたのである。
【０００６】
そこで本発明の主たる課題は、先行ストリップと後行ストリップの溶接部で発生するオフゲージ、なかんずく後行ストリップの先端で発生する過厚のオフゲージと、溶接部に形成されたノッチとの因果関係を明らかにし、該溶接部近傍の板厚制御性に優れた冷間タンデム圧延における溶接部近傍の張力制御方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は先行ストリップの後端と後行ストリップの先端を順次冷間タンデム圧延機の入側で溶接した後、ノッチをストリップ幅端に形成し、連続的に圧延する冷間タンデム圧延における溶接部近傍の張力制御方法であって、前記ノッチがｉ番目の圧延スタンドに噛み込む直前にｉ番目の圧延スタンドと（ｉ−１）番目の圧延スタンドとの間の張力制御を実質「切」とし、該ノッチがｉ番目の圧延スタンドを通過した直後に前記張力制御を実質「入」とすることを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の作用について詳述する。
冷間タンデム圧延において、張力を制御することは、必要な板厚精度を確保し、また操業を安定させる上で、非常に重要である。張力が高くなり過ぎると、圧延スタンド間でストリップが破断することにつながり、逆に低くなり過ぎるとストリップの絞り込みを誘発してしまう。そこで、さまざまな張力制御方法が提案されているが、一般的に実用されているものとしてＡＴＬ（自動張力制限制御）や、ＡＴＲ（自動張力一定制御）などがある。通常の操業では、これらの張力制御は圧延中常時「入」になっていることが多い。
【０００９】
たとえば、ＡＴＬの場合には、図３に示されるように、ｉ番目の圧延スタンド５と（ｉ−１）番目の圧延スタンド６の間に配置された張力検出装置７により検出されるストリップ１に作用する実績張力値と、すでに設定されている目標張力値との偏差にもとづき、この偏差の値があらかじめ計算機８で設定されたバンド幅を超えた場合に、ｉ番目の圧延スタンドの圧下装置９により上下ワークロール５ａ同士の間隙をリアルタイムに調整することにより圧延スタンド間にはたらく張力を制御するいわゆるバンド幅制御を行なっている。操業上のトラブルを発生しかねない張力の上限値と下限値をあらかじめ設定しており、この上下限値間の範囲を外れない範囲での実績張力値の変動に関しては容認していることになる。
【００１０】
すると、前述のように、先行ストリップの後端と後行ストリップの先端との溶接部ではノッチが形成されていることによって、溶接部が圧延スタンドにて圧延されるわずかな時間、ストリップの幅が減少することになる。ストリップの幅が狭くなることによって、前記ノッチがｉ番目の圧延スタンドに噛み込んだ瞬間に、図４に示されるようにｉ番目の圧延スタンドと（ｉ−１）番目の圧延スタンドとの間の張力が低下してしまう。
【００１１】
前述したように、圧延スタンド間の張力は、たとえばＡＴＬによって制御されているが、前記ノッチに起因する張力の低下に、前記ＡＴＬは反応してしまうのである。前記ＡＴＬが前記張力低下に反応すると、下がった張力を上げようとするので、ｉ番目の圧延スタンドのワークロール間隙を開いてしまう。そして張力が回復すると、再び安定な圧延状態に移行する。ここで注目すべき点は、図４に示されるように、ｉ番目のワークロール間隙が開いたことによって、ｉ番目の圧延スタンドと（ｉ−１）番目の圧延スタンドとの間の張力は、溶接部通過前の状態よりも若干高い値に推移する。しかしながら、前記ＡＴＬの上限値を超えるほど高くなるわけではないので、前述の理由にもとづき、ＡＴＬは制御を開始しない。結局、ワークロール間隙は開いたままの状態となってしまう。
【００１２】
前記ワークロール間隙を開いたことにより、過渡的にはストリップの厚みが厚くなってしまう。これが、前記後行ストリップ先端において過厚のオフゲージが発生する原因であった。
本発明においては、ストリップ溶接位置近傍に形成されたノッチがｉ番目の圧延スタンドに噛み込む直前にｉ番目の圧延スタンドと（ｉ−１）番目の圧延スタンドとの間の張力制御を実質「切」とし、前記ノッチがｉ番目の圧延スタンドを通過した直後に前記張力制御を実質「入」とする。
【００１３】
前記ノッチがｉ番目の圧延スタンドに噛み込んだ瞬間、図４に示されるように、ｉ番目の圧延スタンドと（ｉ−１）番目の圧延スタンドとの間の張力が大幅に低下し、これに張力制御が反応してｉ番目の圧延スタンドのワークロール間隙を開いてしまうので、ｉ番目の圧延スタンドに前記ノッチが噛み込む直前に、張力制御を実質「切」として、ｉ番目の圧延スタンドのワークロール間隙を開かないようにする。なお、先行ストリップと後行ストリップの溶接部を認識させるためにパンチ穴４が形成されており、該パンチ穴と前記ノッチの位置は常に一定であって、前記ノッチの位置関係は、圧延パスの進展によるストリップの厚さの減少に従って逆に延び、厚さと、パンチ穴〜ノッチ間の距離の積が一定の関係にあるため、パンチ穴の検出実績から前記ノッチの位置を推定し、正しくトラッキングするのは容易である。その後、ストリップが進行して前記ノッチがｉ番目のスタンドを通過した直後に、張力制御を再び実質「入」とする。したがって、本発明の場合には、前記ノッチがｉ番目のスタンドに噛み込んでいる間の、ｉ番目の圧延スタンドと（ｉ−１）番目の圧延スタンドとの間の張力低下に張力制御が反応せず、ｉ番目のスタンドのワークロール間隙を離隔させることも無いので、前述のようにストリップの厚みが厚くなってしまうことはなく、前記ノッチの影響を殆ど無くすることができる。
【００１４】
また、張力制御が「切」になっている時間は、前記ノッチがｉ番目のスタンドに噛み込み始めてから通過し終わるまでのわずかな間であるから、実操業に支障をきたすおそれは全くない。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて詳述する。図１に示されるように、ｉ番目の圧延スタンド５と（ｉ−１）番目の圧延スタンド６との間にはテンションメーターロールなどの張力検出装置７が配設されている。張力検出装置の種類、仕様は何でもよい。張力制御の方式としては、この例では前述のＡＴＬを用いたが、ＡＴＲの場合でも全く問題はない。
【００１６】
一方、ストリップには、溶接点をトラッキングするためのパンチ穴４が空けられており、ＷＰＤ（溶接点検出器）１０で、前記パンチ穴を光学的に検出する。該パンチ穴のトラッキング方法には、前記ＷＰＤと圧延スタンド間の距離が一定であることを利用し、ストリップの速度を演算器１１で積分する方法を用いた。ストリップの速度は、時々刻々の圧延状態から算出されるモデル先進率に図示しないロータリーエンコーダなどの回転検出器がミルモータ１２による圧延機ワークロール５ａの一定の角度の回転ごとに発するパルスの数を一定の時間カウントしたものに、前記一定の角度、円周率、およびワークロール５ａの直径を掛け算し、前記一定の時間で除して求めた、その圧延スタンドのワークロール周速を乗ずるなどして求める。また、近年はスタンド間にレーザ速度計等の速度計を取り付けた圧延機も多いが、ストリップの速度をそれらの速度計で実測して、パンチ穴のトラッキングを行なってもよいことは明らかである。さらに、ストリップ上の前記パンチ穴とノッチとの間の距離は、溶接時を起点として、圧延各パス後のストリップの厚さとの積が常に一定であるから、該ノッチのトラッキングはその関係に従って行うことで容易にできる。
【００１７】
かくして、ノッチの開始部分がｉ番目の圧延スタンドに噛み込む直前に張力制御を実質「切」とし、さらにノッチがｉ番目の圧延スタンドを通過した直後に張力制御を実質「入」とする。本実施例では、５スタンドの冷間タンデム圧延機を使用したので、２≦ｉ≦５となる。スタンド数は２以上あれば、いくらでもよい。なお、実質「切」、「入」とは例えば前記ＡＴＬにおいて、ノッチの開始部分がｉ番目の圧延スタンドに噛み込む直前にバンド幅を非常に大きく広げ、ノッチの影響が制御系に伝達されないようにし（「切」に対応）、さらにノッチがｉ番目の圧延スタンドを通過した直後にバンド幅を通常どおりに戻す（「入」に対応）ような方法のことである。
【００１８】
また、近年冷間圧延の直前工程に当たる酸洗ラインを冷間圧延設備の入側に直結し、酸洗ラインの入側で先行ストリップの後端と後行ストリップの先端を溶接する設備も増えてきているが、このような設備に対しても本発明を適用できることはいうまでもない。
図６に、本発明に係る張力制御方法による、後行ストリップ先端のオフゲージ長短縮効果を示す。従来の方法と比較すると、オフゲージ長が大幅に削減できることがわかる。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、溶接部近傍でノッチに起因する張力低下に張力制御が反応して、ｉ番目の圧延スタンドのワークロール間隙を開いてしまうことがなくなるので、従来不必要に厚くなってしまっていたストリップ先端部のオフゲージを顕著に短縮することができる。また、本発明を適用すると、わずかな時間の間、張力が無制御状態になる時間があるが、これによる操業上の不具合は発生していない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る圧延スタンド間張力制御方法の説明図である。
【図２】溶接部でストリップが過薄になり、直後過厚のオフゲージが発生する様子を表した図である。
【図３】一般的な張力制御機構の概念図である。
【図４】溶接部でｉ番目の圧延スタンドと（ｉ−１）番目の圧延スタンド間の張力が低下して、これにＡＴＬが反応し、ｉ番目の圧延スタンドのワークロール間隙を開いて張力が回復する経過を示す図である。
【図５】先行ストリップの後端と後行ストリップの先端との溶接部の概略図である。
【図６】本発明の実施によって、後行ストリップ先端の過厚のオフゲージが改善されたことを示す図である。
【符号の説明】
１　ストリップ
２　溶接部
３　ノッチ
４　パンチ穴
５　ｉ番目の圧延スタンド
５ａ　ワークロール
６　（ｉ−１）番目の圧延スタンド
７　張力検出装置
８　計算機
９　圧下装置
１０　ＷＰＤ（溶接点検出器）
１１　ストリップの速度とＷＰＤで検出されたパンチ穴の位置から、溶接点をトラッキングする演算器
１２　ミルモータ

Claims (1)

1. 先行ストリップの後端と後行ストリップの先端を順次冷間タンデム圧延機の入側で溶接した後、ノッチをストリップ幅端に形成し、連続的に圧延する冷間タンデム圧延における溶接部近傍の張力制御方法であって、
   前記ノッチがｉ番目の圧延スタンドに噛み込む直前にｉ番目の圧延スタンドと（ｉ−１）番目の圧延スタンドとの間の張力制御を実質「切」とし、前記ノッチがｉ番目の圧延スタンドを通過した直後に前記張力制御を実質「入」とすることを特徴とする冷間タンデム圧延における溶接部近傍の張力制御方法。

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