JP2004268171A

JP2004268171A - 金属帯の切断方法および装置

Info

Publication number: JP2004268171A
Application number: JP2003060121A
Authority: JP
Inventors: Junichi Torio; 純一鳥生
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2003-03-06
Filing date: 2003-03-06
Publication date: 2004-09-30

Abstract

【課題】本発明は、金属帯を上下一対の丸刃により切断する金属帯の切断方法および装置に関する。
【解決手段】金属帯を上下一対の丸刃により切断する金属帯の切断方法であって、切断された金属帯の切断面において、板厚に対する剪断面の板厚方向長さの割合を剪断面比率として、該剪断面比率と切断後の端部形状欠陥発生率との関係をあらかじめ求めておき、前記剪断面比率を制御することで端部形状欠陥発生率を許容範囲内に抑える。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上下一対の丸刃による鋼帯等の金属帯の切断方法および装置に関する。なお、以下では、上下一対の丸刃による金属帯の切断の例としてサイドトリマを例示して説明するが、本発明はこれに限定されず、金属帯を連続的に多条に切断（スリット）するスリッタ等の切断装置一般に広く適用できる。
【０００２】
【従来の技術】
鋼帯等の金属帯の両端部（すなわち、幅方向両サイド）を連続的にトリミングする設備であるサイドトリマでは、トリマナイフと称される上下一対の回転する丸刃が用いられる。
このトリマナイフは、図２に示すように、上トリマナイフ１ａと下トリマナイフ１ｂとが、所定のクリアランスＬｃとオーバラップＬｏを保持するように調整され、鋼帯等の切断を行うものである。
【０００３】
トリマナイフは、金属帯の切断にともない摩耗していくが、その摩耗に対応して前述のクリアランスＬｃとオーバラップＬｏを補正し、所定の値に保持することが必要である。
従来は、例えば特許文献１に開示されているように、トリミング処理長さとトリマナイフ摩耗量の関係と、トリマナイフ摩耗量とクリアランスＬｃおよびオーバラップの関係を予め求めておき、トリミング処理長さに応じてトリマナイフのクリアランスＬｃとオーバラップＬｏの調整を行うことでトリマナイフの寿命向上を達成することが行われてきた。
【０００４】
また、特許文献２に開示のように、センサを用いて丸歯の刃先の摩耗を実際に測定して、測定した摩耗面積に基づいてトリマナイフのクリアランスＬｃとオーバラップＬｏの調整を行うことで摩耗に起因する耳割れ・耳荒れ等の欠陥を解消し、トリマナイフの寿命向上が図られてきた。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６２−２２４５１６号公報
【特許文献２】
特開２００２−９６２１４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、トリマナイフの摩耗量は、被トリミング材である金属帯の板厚や硬度等によって異なるため、単純にトリミング処理長さだけで摩耗量を予測することは困難である。
そのため、従来の予測方法では、トリマナイフの摩耗を的確に予測することができず、クリアランスとオーバラップの調整が適正に行われない結果、トリミング不良が発生し、板端部の耳割れ、または、耳荒れ等の欠陥を生じる原因となっていた。
【０００７】
また、センサを用いて丸歯の刃先の摩耗を実際に測定し刃先の摩耗面積を算出するためには、刃先の高精度の測定と高度の演算処理が必要であった。
本発明は、トリマナイフ等の丸刃の摩耗を簡便に、かつ、的確に予測することを可能とし、丸刃のクリアランスとオーバラップを的確に調整して耳割れ、耳荒れ等の欠陥の発生を防止することを可能とした金属帯の切断方法および装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、被切断材を切断した後のエッジ部端面の形状、特に端面全体に対する剪断面の比率が、被切断材の板端部の耳割れや耳荒れ等の欠陥と密接な関係を有することを見出し、本発明をするに至った。
すなわち、本発明は、以下の各項記載の金属帯の切断方法および装置によって上記課題を解決するものである。
（１）金属帯を上下一対の丸刃により切断する金属帯の切断方法であって、切断された金属帯の切断面において、板厚に対する剪断面の板厚方向長さの割合を剪断面比率として、該剪断面比率と切断後の端部形状欠陥発生率との関係をあらかじめ求めておき、前記剪断面比率を制御することで、端部形状欠陥発生率を許容範囲内に抑えることを特徴とする金属帯の切断方法。
（２）あらかじめ、前記剪断面比率と前記上下一対の丸刃のクリアランスとの関係を求めておき、当該クリアランスを調整することにより前記剪断面比率を制御することを特徹とする上記（１）に記載の金属帯の切断方法。
（３）前記金属帯が、Ｓｉを１．０％以上含有する珪素鋼帯であり、かつ、前記剪断面比率が５０％以上となるように制御することを特徴とする上記（１）または（２）に記載の金属帯の切断方法。
（４）金属帯を上下一対の丸刃により切断する金属帯の切断装置であって、前記金属帯を切断後の端面形状を測定する端面形状測定手段と、切断された金属帯の切断面において、板厚に対する剪断面の板厚方向長さの割合を剪断面比率として、前記端面形状測定手段で測定した端面形状から、剪断面比率を算出する演算処理手段と、該演算処理手段で求めた剪断面比率に基づき、前記端部形状欠陥発生率が許容範囲内となるように、前記の上下一対の丸刃を制御するトリマ制御手段と、を有してなることを特徴とする金属帯の切断装置。
（５）前記の上下一対の丸刃のクリアランスと前記剪断面比率の関係に基づいて、前記トリマ制御手段で上下一対の丸刃の位置調整指令を出力し、クリアランスを調整してなることを特徴とする上記（４）に記載の金属帯の切断装置。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の金属帯の切断方法の好適な実施の形態について、サイドトリマ設備への適用例を図ｌに基づき説明する。上トリマナイフ１ａと下トリマナイフ１ｂには、図２で既に説明したように所要のオーバラップとクリアランスが設定されており、金属帯１０の端部をトリミングして図３に示す端面を形成する。
【００１０】
この図３に示す端面の形状は、トリマナイフ１の直後に設置した端面形状測定手段であるＣＣＤカメラ２によって測定されて認識される。トリミングされた端面は、主として上部が延性的な破壊が生じている剪断面１２となり、下部が脆性的な破壊が生じている破断面１３となる。また、剪断面１２の上部の端面最上部には、剪断面１２に至るだれ１１が生じる。
【００１１】
本発明者は、このトリミング後の端面形状と耳荒れ・耳割れ発生率との関係を調べ、一例としてＳｉを３．５ｍａｓｓ％含有する珪素鋼帯の場合、図４に示すように、板厚に対する剪断面の板厚方向長さの割合である剪断面比率が所定の値以上となる場合に耳荒れ・耳割れ発生率の発生が激減することを見出した。この傾向は、鋼帯に一般的に認められるが、特に、Ｓｉを１．０ｍａｓｓ％以上含有する珪素鋼帯において顕著であって、その場合、前記剪断面比率が５０％以上で耳荒れ・耳割れ発生率の発生が激減する。
【００１２】
以上の知見に基づき、本発明者は、耳荒れ・耳割れ発生率が許容範囲内となるようにするには、トリミング後の切断面において、その剪断面比率を被トリミング材に応じて決まる所定値以上の値となるように制御すればよいことに想到したのである。
次に、本発明者は、剪断面比率の制御について鋭意検討し、図２に示すように、クリアランスの調整量と剪断面比率とが密接に関連し、互いに強い相関を有していることを明らかにした。一例として、前述のＳｉを３．５ｍａｓｓ％含有する珪素鋼帯においては、図５に示す相関を有している。すなわち、クリアランス調整量に応じて剪断面比率を自在に変化させうるのである。
【００１３】
以上のことから、図５に示すクリアランス調整量に対する剪断面比率の相関に基づいて、あらかじめ剪断面比率が所定値以上となるクリアランス調整量を求めておけば、丸刃のクリアランスを調整することで、剪断面比率を適正に制御することができ、もって耳荒れ・耳割れ発生率を低減することができる。
以下、具体的に金属帯の切断方法を例示して説明する。
【００１４】
トリミング開始前（すなわち、丸刃であるトリマナイフ１は未摩粍状態である。）には、図２に示す所定のクリアランスＬｃとなるように上下一対のトリマナイフ１ａ、１ｂが調整されている。ここで、図１に示すように金属帯１０がトリマナイフ１により切断される。そして、トリマナイフ１の直後に設置されている端面形状測定手段であるＣＣＤカメラ２により、切断された金属帯１０の切断後の端面形状を測定する。そして、この測定した端面形状から演算処理手段３により、剪断面比率を求める。
【００１５】
ここで、金属帯１０のそれぞれの材質に応じて、あらかじめ剪断面比率と端部形状欠陥発生率の関係を求めておき、例えば、上位計算機５に具備する記憶手段（図示せず）に格納しておく。ここで、Ｓｉを１．０ｍａｓｓ％以上含有する珪素鋼帯の場合、図４において既に説明したとおり、目標とする剪断面比率は５０％となる。
次に、この目標とする剪断面比率と測定した実際の端面形状から求めた剪断面比率を比較し、測定した剪断面比率が目標とする剪断面比率を下回っている場合には、これを上回るべく、トリマ制御手段４により、トリマナイフ１への調整指令が発せられ、上下トリマナイフ１ａ、１ｂのクリアランスが調整される。この時の調整量は、図５に示すクリアランス調整量と剪断面比率との関係に基づいて決定される。
【００１６】
ところで、所定のクリアランス量となるようにトリマナイフを調整しても目標とする剪断面比率に到達しない場合は、トリマナイフの摩耗が進みすぎているのであることから、トリマナイフの交換指令信号が外部に出力され、オペレータにトリマナイフの交換が指示される。
以上、本発明をサイドトリマ設備に適用した例で説明を行ったが、本発明は、金属帯を連続的に多条に切断（スリット）するスリッタ等の切断装置一般に適用できるのは言うまでもない。
【００１７】
【実施例】
冷間圧延ラインの既設のサイドトリマ設備を更新し、本発明の切断装置を設置して冷延鋼板のトリミング操業を実施した。これを本発明例とする。一方、トリミング処理長さに応じてトリマナイフのクリアランスとオーバラップの調整を行う従来例の操業を合わせて実施し、本発明例と従来例の両者の比較を行った。
【００１８】
図６は、冷延鋼板に発生する耳割れ、耳荒れ発生率を、従来例と本発明例で比較した結果である。従来例での耳割れ、耳荒れの発生率を１００とした場合、本発明の適用で発生率が３０となり、７０％低減することができた。また、従来例ではトリマナイフ交換までの使用距離は、品質上の安全を見込んでトリマナイフの材質や冷延鋼板の材質で決まる所定の距離を設定していたが、図７に示すように、本発明例では、摩耗を定量的に把握して交換するようにしたため、従来の平均使用距離に対して使用距離を１０％延長することが可能となった。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によって、耳割れ、耳荒れ等の端部形状欠陥を著しく低減することができた。また、本発明によって、丸刃の交換時期を定量的に把握することができるようになり、丸刃平均使用距離を大幅に延長することができ、サイドトリミングやスリット加工等におけるコスト削減にも大きく寄与することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の切断装置の模式的な構成図である。
【図２】トリマナイフの調整代であるオーバラップとクリアランスの定義を示す模式図である。
【図３】金属帯端部をトリマナイフで切断した後の金属帯の模式断面図（ａ）と切断面模式図（ｂ）である。
【図４】鋼帯端部を切断した際の剪断面比率と耳荒れ・耳割れ発生比率の関係を示すグラフである。
【図５】鋼帯端部を切断した際のトリマナイフのクリアランス調整量と剪断面比率の関係を示すグラフである。
【図６】本発明例と従来例の耳荒れ・耳割れ発生比率を比較したグラフである。
【図７】本発明例と従来例のトリマナイフ交換までの使用距離を比較したグラフである。
【符号の説明】
１丸刃（トリマナイフ）
１ａ上丸刃（上トリマナイフ）
１ｂ下丸刃（下トリマナイフ）
２端面形状測定手段（ＣＣＤカメラ）
３演算処理手段（画像処理装置）
４トリマ制御手段（トリマ制御装置）
５上位計算機
１０金属帯（鋼帯）
１１だれ
１２剪断面
１３破断面

Claims

金属帯を上下一対の丸刃により切断する金属帯の切断方法であって、
切断された金属帯の切断面において、板厚に対する剪断面の板厚方向長さの割合を剪断面比率として、該剪断面比率と切断後の端部形状欠陥発生率との関係をあらかじめ求めておき、
前記剪断面比率を制御することで、端部形状欠陥発生率を許容範囲内に抑えることを特徴とする金属帯の切断方法。
あらかじめ、前記剪断面比率と前記上下一対の丸刃のクリアランスとの関係を求めておき、
当該クリアランスを調整することにより前記剪断面比率を制御することを特徹とする請求項１に記載の金属帯の切断方法。
前記金属帯が、Ｓｉを１．０％以上含有する珪素鋼帯であり、かつ、前記剪断面比率が５０％以上となるように制御することを特徴とする請求項１または２に記載の金属帯の切断方法。
金属帯を上下一対の丸刃により切断する金属帯の切断装置であって、
前記金属帯を切断後の端面形状を測定する端面形状測定手段と、
切断された金属帯の切断面において、板厚に対する剪断面の板厚方向長さの割合を剪断面比率として、前記端面形状測定手段で測定した端面形状から、剪断面比率を算出する演算処理手段と、
該演算処理手段で求めた剪断面比率に基づき、前記端部形状欠陥発生率が許容範囲内となるように、前記の上下一対の丸刃を制御するトリマ制御手段と、
を有してなることを特徴とする金属帯の切断装置。
前記の上下一対の丸刃のクリアランスと前記剪断面比率の関係に基づいて、前記トリマ制御手段で上下一対の丸刃の位置調整指令を出力し、クリアランスを調整してなることを特徴とする請求項４に記載の金属帯の切断装置。