JP2005219063A - 冷間タンデム圧延機における圧延方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 新たな設備投資を行うことなく、次工程が炉をもつ連続ラインであっても適用可能なラップマークの発生を防止すること。
【解決手段】 連続式冷間タンデム圧延機により目標とする仕上板厚に圧延し、切断点で切断した後、巻取機に巻き取る冷間タンデム圧延機における圧延方法において、
切断点前の圧延材の仕上板厚が所定の板厚値より大きいか否かを判定し、大きいときは切断点より所定長さ前方で、前記所定の板厚値となるように走間板厚変更を行い、切断点通過後に切断点後の圧延材の目標とする仕上板厚となるように走間板厚変更を行うようにしたものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、冷間タンデム圧延機における圧延方法に関し、より詳細には、連続式冷間圧延する際のラップマークの発生を防止する圧延材切断点近傍の圧延に関するものである。

通常、連続式冷間タンデム圧延機により鋼板を連続的に圧延する際には、圧延機の入側で先行コイルの尾端と後行コイルの先端とを溶接により接続して１本の圧延材として連続的に圧延機に供給すると共に、仕上目標板厚に圧延された圧延材を圧延機出側で切断機により所定長さに走間で切断し、通常２つの巻取機により交互に連続的に巻き取る。
巻き取られたコイルは、用途に応じて次工程に搬送され、次工程にて巻戻機からコイルが払い出されて焼鈍後、調質や鍍金などの処理が行われた後、再び巻取機に巻き取られる。

ところが、圧延機による圧延材の仕上板厚が比較的厚いと、次工程の巻取機にてコイル先端（つまり、冷間タンデム圧延工程においては尾端）を巻き取る際に先端に重なる２巻き目以降の鋼帯に段付による板折疵が生じて、いわゆるラップマークと呼ばれる品質欠陥が発生し、これが数巻き〜数十巻きにも達し、長大な品質不良による歩留悪化となっている。
このような疵を防止する従来の方法としては、次工程の巻取機に段付ゴムスリーブを装着しその段差部に先端を合わせることによりラップマークを防止することができるとしている（例えば、特許文献１参照。）。
また、疵を防止するもう１つの従来の方法としては、先端をつぶす、テーパ状に研削する、鋸歯形状にカットするなどの先端加工を施すことでラップマークを防止できるとしている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００１−７９６１１号公報（第１頁、第１図） 特開平７−２３６９１８号公報（第１頁、第１図）

しかし、前述した特許文献１に記載の従来の段付スリーブを使用して先端合わせをする方法では、その効果を発揮するための位置決め精度は非常に厳しく、炉をもつ連続ラインのように、先端巻取り時のライン速度を十分遅くすることができないラインや、先端巻き取りに時間をかけることが出来ないラインでは、その精度は十分ではなく適用が難しい。また、先端巻取り失敗などのリスクもあり、大きなトラブル発生の危険性を持っているという問題があるものであった。

また、前述した特許文献２に記載のもう１つの従来の先端加工を施す方法では、ラップマークが発生するライン又は、その前段階で先端加工を実施する設備、スペースおよび時間が必要になり、ライン内に加工機を設置しても加工にかかるダウンタイムが大きく連続ラインでは適用し難いという問題があった。また、加工用の前工程を設けることは、物流コストを含め、コストアップとなり現実的でなく、しかも、機器設置のための設備投資が大きくなるという問題もあった。

本発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、新たな設備投資を行うことなく、ラップマークを防止するために、ラップマークが発生する工程より前工程となる冷間タンデム圧延機における圧延方法を提供することにある。

本発明者等は、同じ材質、同じ板幅、同じ仕上処理を行う次工程において、板厚の違いによってラップマークの発生長さが異なるという知見を得た。さらに詳細に検討した結果、ラップマークが発生しない板厚を見つけ出すことが出来た。
そこで、前工程となる冷間タンデム圧延機において、冷間タンデム圧延機の次工程における巻取機で先端を巻き取る部分、すなわち冷間タンデム圧延機で巻き取る尾端の部分をラップマークが発生しない板厚に圧延することでラップマークの発生を防止できると考えた。

従って、本発明に係る冷間タンデム圧延機における圧延方法は、連続式冷間タンデム圧延機により目標とする仕上板厚に圧延し、切断点で切断した後、巻取機に巻き取る冷間タンデム圧延機における圧延方法において、切断点前の圧延材の仕上板厚が所定の板厚値より大きいか否かを判定し、大きいときは切断点より所定長さ前方で、前記所定の板厚値となるように走間板厚変更を行い、切断点通過後に切断点後の圧延材の目標とする仕上板厚となるように走間板厚変更を行うことを特徴とする。

また、本発明の冷間タンデム圧延機における圧延方法において、前記所定の板厚値は、圧延材の目標とする仕上板厚、材質、次工程の巻取機の内径を考慮して決定されることを特徴とする。

本発明では、連続式冷間タンデム圧延機により目標とする仕上板厚に圧延し、切断点で切断した後、巻取機に巻き取る冷間タンデム圧延機における圧延方法において、切断点前の圧延材の仕上板厚が所定の板厚値より大きいか否かを判定し、大きいときは切断点より所定長さ前方で、前記所定の板厚値となるように走間板厚変更を行い、切断点通過後に切断点後の圧延材の目標とする仕上板厚となるように走間板厚変更を行うようにしたので、冷間圧延工程で次工程における巻取機に巻き取られるコイルの先端部の板厚をラップマークが発生しない薄さにすることができ、次工程において巻取機にコイルが巻き取られる際に、ラップマークの発生を防止でき、安定的に歩留を向上させることができるようになった。また、そのため、新たな設備投資を行うことなく、適用可能となった。

図１は本発明の実施の形態に係る冷間タンデム圧延機と次工程を示す全体構成図、図２は同冷間タンデム圧延機の制御装置を示すブロック図、図３は同冷間タンデム圧延機の制御装置の処理フローを示すフローチャート、図４は同冷間タンデム圧延機の走間板厚変更の概略を示すタイムチャートである。
図１に示すように本発明の実施の形態に係る連続式冷間タンデム圧延機は５スタンドから構成されている。
この連続式冷間タンデム圧延機は、５−スタンドからなる圧延装置１と、これら圧延装置１の入側には圧延材となる鋼板１０を払い出す巻戻機２と、巻戻機２から払い出された鋼板１０の先端とそれより先行する鋼板１０の後端とを溶接する溶接機３と、溶接機３により溶接された鋼板１０を圧延装置１に連続的に送り出すためのルーパ４とを備え、これら圧延装置１の出側には圧延された鋼板１０を所定長さに走間で切断する切断機５と、切断機５により切断された鋼板１０を巻き取る２台の巻取機６とを備えている。

連続式冷間タンデム圧延機の次工程には、焼鈍のための焼鈍炉７が設けられている。その焼鈍炉７の入り側には連続式冷間タンデム圧延機により圧延された鋼板１０を巻き取ったコイルを払い出すための巻戻機２が配置され、焼鈍炉７の出側には焼鈍された鋼板１０を巻き取るための巻取機８が配置されている。９は鋼板１０を搬送する搬送ロールである。
なお、この実施の形態では、次工程として焼鈍のための焼鈍炉７が設けられている例を挙げたが、次工程はこれに限るものではなく、その処理の後に処理された鋼板を巻き取る巻取機があるものについても適用されることは勿論である。

また、連続式冷間タンデム圧延機の各圧延装置１は図２に示すように、上下一対のワークロール１１と、上下のワークロール１１に対する上下一対のバックアップロール１２と、下ワークロール１１のロール速度を変更する電動機１３と、下バックアップロール１２を駆動してロールギャップを変更する圧下装置１４とを備えて構成されている。
また、一番上流側の圧延装置１の上流側に位置検出器である穴検出器１５が設けられている。さらに、圧延装置１の上流側にある電動機１３及び各圧延装置１の電動機１３にはロール回転量検出器であるロータリエンコーダ１６が連結されている。
各電動機１３は電動機制御装置２１によって駆動制御され、各圧下装置１４は圧下制御装置２２によって駆動制御される。２３は電動機制御装置２１と圧下制御装置２２に制御指令を出力する圧延機制御装置、２４は圧延機制御装置２３に圧延のための各種計算をして種々のデータを伝送する圧延機計算機である。

この圧延機計算機２４には、図示しないがテーブルメモリが設けられており、そのテーブルメモリには、各圧延材の目標とする仕上板厚と、各圧延材の切断点と、圧延材毎の板厚、板幅、鋼種及び次工程の巻取機６の内径に応じて次工程にてラップマークが発生しない所定の板厚値（以下、中間仕上板厚という）とが記憶されている。
さらに、圧延された鋼板の目標とする仕上板厚が中間仕上板厚より大きい場合に、切断点よりも所定長さ前方で、中間仕上板厚に走間板厚変更を行い、切断点通過後にも切断点後の目標とする仕上板厚に走間板厚変更を行うが、この所定長さも、圧下率等に対応して設定された値としてテーブルメモリに記憶されている。なお、中間仕上板厚に圧延されている部分はオフゲージ、即ち板厚不良部であるから、極力短いことが好ましい。

まず、本発明の実施の形態１の冷間タンデム圧延機における圧延方法の概略を説明する。
まず、圧延機計算機２４は、圧延する鋼材１０に応じた目標とする仕上板厚に基づいて各スタンド毎の圧延装置のロールギャップ及びロール速度を計算する。
そして、圧延機計算機２４は計算したロールギャップ及びロール速度のデータを圧延機制御装置２３に送り、圧延機制御装置２３は圧下制御装置２２に所定のロールギャップとする制御信号を送ると共に電動機制御装置２１に所定のロール速度とする制御信号を送る。
そして、電動機制御装置２１は各スタンドの電動機１３を所定のロール速度で駆動し、圧下制御装置２２は各スタンドの圧下装置１４を駆動してワークロール１１を所定のロールギャップにする。

こうして、連続した鋼板１０が５−スタンドの圧延装置１に送られると、その鋼板１０の先端に設けられている穴を一番上流側の圧延装置１（以下、一番目の圧延装置という。なお、一番下流側を五番目の圧延装置という）より上流側に設けられている穴検出装置１５が検出することにより、次の鋼板１０の先端（現在圧延中の鋼板の尾端にも相当）が一番目の圧延装置１の上流側にきたことが分かる。
その穴検出装置１５の検出信号は圧延機制御装置２３に送られている。また、各圧延装置１の電動機１３に連結されているロータリエンコーダ１６の検出信号も圧延機制御装置２３に送られている。

このように一番目の圧延装置１の上流側（前）に、穴検出装置１５が設置されていて、鋼板１０の先頭を示す穴を検出すると、そのタイミングで鋼板１０の先端部がその位置にきたことを認識する。穴検出器１５と各圧延装置１のワークロール１１までの距離は既知であるので、圧延装置１の上流側にある電動機１３及び各圧延装置１のワークロール１１に設置されたロータリエンコーダ１６で穴検出タイミングから鋼板１０が進んだ距離をカウントすることによって、鋼板１０の先端部が各圧延装置１のワークロール１１に到達するかどうかを把握することができる。これらの計算は圧延機制御装置２３で行う。

なお、各圧延装置１のワークロール１１通過後に次の圧延装置のワークロールまでに鋼板１０の進むタイミングは、ロータリエンコーダ１６のカウント値からロール径と先進率（ロール速度よりも鋼板の進む速度が速くなる比率）を用いて算出されることとなる。
従って、圧延機制御装置２３は鋼板１０の移動を正確にトラッキングすることができ、圧延装置１より所定長さ以上上流に設置された穴検出器１５によりトラッキングすれば、切断点よりも所定長さ前方に位置する走間板厚変更点もトラッキングすることができる。
このため、走間板厚変更点が各スタンドの圧延装置１を通過する毎にロールギャップ変更量及びロール速度変更量への変更指令を圧延機制御装置２３が圧下制御装置２２及び電動機制御装置２１に出してそれに従った制御が行われる。

また、圧延中に仕上板厚を変更する場合には、走間板厚変更が行われる。走間板厚変更に際しては、先行（現在）仕上板厚の圧下スケジュールから後行（次の）仕上板厚の圧下スケジュールへの変更となり、各スタンドの圧延装置１を通過する毎にロールギャップ変更量及びロール速度変更量を予め圧延機計算機２４にて計算（以降、スケジュール計算と呼ぶ）し、圧延機制御装置２３に伝送される。

次に、連続式冷間タンデム圧延機により冷間圧延する際のラップマークの発生を防止する圧延材切断点近傍の圧延について図３に示すフローチャートに基づいて説明する。
圧延機計算機２４は前述の如く圧延材料に応じた中間仕上板厚の値が設定されたテーブルメモリをもっており、また圧延する場合の圧延材料に応じた目標とする仕上板厚も記憶している。
従って、圧延材料が決まると、目標とする仕上板厚ｔ１が決まり、中間仕上板厚αも決まる。そこで、圧延機計算機２４は当該圧延材料の仕上板厚ｔ１と中間仕上板厚αとを比較する（ステップＳ１）。

そして、仕上板厚ｔ１が中間仕上板厚αよりも大きい場合には中間仕上板厚αをｔ１ａとして設定すると共に、中間仕上板厚部の長さＬもテーブルメモリから参照して設定する（ステップＳ２）。
さらに、圧延機計算機２４は当該圧延材の仕上板厚Ｔ１から中間仕上げ板厚ｔ１ａへのスケジュール計算を実施するとともに、中間仕上板厚ｔ１ａから切断点以降の目標とする仕上板厚ｔ２へのスケジュール計算も実施し（ステップＳ３）、これらのデータを圧延機制御装置２３に伝送する（ステップＳ４）。

圧延機制御装置２３は、切断点をトラッキングしているが、これらのデータに基づいて切断点前の中間板厚部長さに相当する位置に第１の走間板厚変更点を生成すると共に、切断点を第２の走間板厚変更点とする。そして、圧延機制御装置２３は、第１の走間板厚変更点が各スタンドの圧延装置１を通過するごとに前記データを基づいてロールギャップおよびロール速度を変更して１回目の走間板厚変更を行う（ステップＳ５〜６）。

また、第２の走間板厚変更点が各スタンドの圧延装置１を通過する毎に同様に前記データに基づいてロールギャップおよびロール速度を変更して２回目の走間板厚変更を行う（ステップＳ７〜８）。
なお、２回目の走間板厚変更は切断点以降の仕上板厚、すなわち次の鋼板の仕上板厚に設定され、１回目の走間板厚変更を行う前の仕上板厚と同じである必要はない。
その結果、切断点よりも所定の長さ前方から中間仕上板厚に圧延され、切断点にて切断したときには切断部まで、すなわちタンデム圧延機で巻き取られる鋼板の尾端から上流にさかのぼった所定の長さまでの板厚はラップマークが発生しない板厚に圧延されている。
また、切断点以降、すなわち次の異なる鋼板のタンデム圧延工程において巻き取られる先端部以降は、本来の目標とする仕上板厚にもどり通常圧延が行われる。
以上の仕上板厚から中間仕上板厚を経て再び仕上板厚へと板厚制御の過程が図４のタイムチャートに示されている。

なお、ステップＳ１で、圧延機計算機２４は当該圧延材料の仕上板厚ｔ１と中間仕上板厚αとを比較し、仕上板厚ｔ１が中間仕上板厚αよりも小さい場合には、仕上板厚ｔ１から切断点以降の目標とする仕上板厚ｔ２へのスケジュール計算を実施し（ステップＳ９）、これらのデータを圧延機制御装置２３に伝送し（ステップＳ１０）、圧延機制御装置２３は切断点以降は目標とする仕上げ板厚ｔ２となるよう各スタンドの圧延装置１を通過するごとに前記データを基づいてロールギャップおよびロール速度を変更して走間板厚変更を行う。

上述したように、切断点前の圧延材である鋼板１０の仕上板厚が所定の板厚値より大きいか否かを判定し、大きいときは切断点より所定長さ前方で、前記所定の板厚値となるようにロールギャップ及びロール速度を変更して走間板厚変更を行い、切断点通過後に切断点後の圧延材の目標とする仕上板厚となるようにロールギャップ及びロール速度を変更して走間板厚変更を行うようにしたので、冷間圧延工程の次工程における巻取機で巻き取られるコイルの先端部の板厚をラップマークが発生しない薄さにすることができ、次工程において巻取機にコイルが巻き取られる際に、ラップマークの発生を防止でき、安定的に歩留を向上させることができるようになった。また、そのため、新たな設備投資を行うことなく、適用可能となった。

図１、図２に示す冷間圧延設備を用いて、板厚１．２ｍｍ、板幅９００〜１２００ｍｍの電磁鋼板の製造を行った。
ここで、次工程の巻取機８の内径は２０インチであり、このままではラップマークが発生する材料である。中間仕上板厚は１．０ｍｍに設定し、また、中間仕上板厚部の長さは６０ｍである。
図５に対象材の仕上板厚変更チャートを示す。切断点の前、所定長さとして６０ｍの間、仕上板厚１．２ｍｍに対して中間仕上板厚を２００μｍ仕上厚が薄めの１．０ｍｍにし、切断点で、次の鋼板の仕上板厚１．１ｍｍとして圧延されている様子を示している。
この条件のもとに圧延した材料と、中間仕上板厚を設定しないで圧延した材料での次工程の巻取機におけるラップマーク発生状況を比較すると、本発明を実施した圧延材料は平均５ｍのラップマークであるのに対して、本発明を実施しない圧延材料は、約１８０ｍのラップマークが発生しており、その効果が確認された。

本発明の実施の形態に係る冷間タンデム圧延機を示す全体構成図である。 同冷間タンデム圧延機の制御装置を示すブロック図である。 同冷間タンデム圧延機の制御装置の処理フローを示すフローチャートである。 冷間タンデム圧延機の走間板厚変更の概略を示すタイムチャートである。 本発明の実施例の冷間タンデム圧延機の仕上板厚変動を示すタイムチャートである。

符号の説明

１ 圧延装置、２ 巻戻機、３ 溶接機、５ 切断機、６ 巻取機、１０ 鋼板、１３ 電動機、１４ 圧下装置、１５ 穴検出器、１６ ロール回転量検出器、２１ 電動機制御装置、２２圧下制御装置、２３ 圧延機制御装置、２４ 圧延機計算機。

Claims (2)

1. 連続式冷間タンデム圧延機により目標とする仕上板厚に圧延し、切断点で切断した後、巻取機に巻き取る冷間タンデム圧延機における圧延方法において、
   切断点前の圧延材の仕上板厚が所定の板厚値より大きいか否かを判定し、大きいときは切断点より所定長さ前方で、前記所定の板厚値となるように走間板厚変更を行い、切断点通過後に切断点後の圧延材の目標とする仕上板厚となるように走間板厚変更を行うことを特徴とする冷間タンデム圧延機における圧延方法。
2. 前記所定の板厚値は、圧延材の目標とする仕上板厚、材質、次工程の巻取機の内径を考慮して決定されることを特徴とする請求項１に記載の冷間タンデム圧延機における圧延方法。
   

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