JP2007111732A - 材料の幅圧下プレス方法 - Google Patents

Abstract

【課題】幅圧下プレス設備を用いてスラブに幅圧下プレスを施す場合に、当該スラブへの幅圧下プレスが完了したことを的確に検出することができる幅圧下プレス方法を提供する。
【解決手段】上ホールドロール３の高さ位置が所定位置以下に下降した場合に、当該スラブ１への幅圧下プレスが完了したと判断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱間圧延ラインに設置されて、材料（スラブ）に幅圧下プレスを施す幅圧下プレス設備を用いた材料の幅圧下プレス方法であって、特に、当該材料への幅圧下プレスが完了したことを的確に検出することができる幅圧下プレス方法に関するものである。

熱間圧延ラインでは、ライン上に幅圧下プレス設備（サイジングプレス設備ともいう）を設置し、材料（スラブ）に板幅方向の圧下（幅圧下プレス）を施して所定の板幅に整形した後、粗圧延および仕上圧延を行うようにする場合がある。

図１は、幅圧下プレス設備によってスラブに幅圧下プレスを施している状態を模式的に示す斜視図である。幅圧下プレス設備では、プレス金型２を水平方法に往復移動させてスラブ１を板幅方向に圧下する動作を、スラブ１を進行させながらスラブ１の先端１ａから尾端１ｂまで順次繰り返して、スラブ１全長を所定の板幅に整形する。その際、スラブ１が座屈するのを防止するために、上ホールドロール３と下ホールドロール４によってスラブ１を板厚方向（上下方向）から拘束するようにしている。なお、幅圧下プレスの方式としては、スラブ１を所定速度で進行させながら幅圧下プレスを行う方式（走間方式）と、スラブ１を間欠的に進行させて幅圧下プレスを行う方式（Stop and Go方式）がある。

このような幅圧下プレス設備は、その構造上、エッジングミルに比べて大きな幅圧下量が可能であるものの、材料の整形に要する時間が長くかかる。一般に、熱間圧延においては、材料温度の低下を防止するためや生産性向上のために所要時間の短縮が望ましいので、そのためには幅圧下プレス作業の正味の所要時間を正確に把握することが必要であることから、当該材料への幅圧下プレスが完了したか否かを的確に検出することが重要となっている。

従来、当該材料への幅圧下プレスの完了を検出する方法としては、幅圧下プレス設備の入側に設置されたセンサ（例えば、ＨＭＤ、レーザ、超音波等）からトラッキング（例えば、距離タイマー、時間タイマー等）によって幅圧下プレスの完了を検出する方法や、幅圧下プレス設備の入側や出側に設置されたセンサ（例えば、ＨＭＤ、レーザ、超音波等）によって幅圧下プレスの完了を検出する方法がとられている。

また、幅圧下プレスされている材料の進行・停止を検出する技術として、特許文献１に、押えロール（ホールドロール）の端面に周方向に一定の間隔で溝を設け、その溝に向けて流体を噴射し、その流体圧の変動から押えロールの回転停止を検出し、それによって材料の移動停止を自動的に検出するようにした技術が開示されている。
特開平１０−３１４８０１号公報

しかし、上記のような、幅圧下プレス設備の入側に設置されたセンサからトラッキングによって幅圧下プレスの完了を検出する方法では、設備と材料の干渉等により材料の搬送不良が発生した際に、トラッキングで算定した材料の進行より実際の材料の進行が遅れ、材料尾端近傍の幅圧下プレスを打ち残した状態で幅圧下プレスが完了したと判断する危険性がある。

また、幅圧下プレス設備の出側に設置されたセンサによって幅圧下プレスの完了を検出する方法では、実際の幅圧下プレス完了からセンサによる検出までの距離（時間）が無駄となり、材料温度の低下防止や生産性の向上を図ることができない。

一方、特許文献１に記載されている技術によっても、幅圧下プレスの完了を検出することは可能であるが、材料の一時的な停止による押えロールの回転停止と当該材料への幅圧下プレス完了による押えロールの回転停止を判別するために、判別時間を長くとる必要があることから、その時間が無駄となり、材料温度の低下防止や生産性の向上を図ることができない。また、材料と押えロール間のスリップによって誤検出する危険性もある。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、幅圧下プレス設備を用いて材料に幅圧下プレスを施す場合に、当該材料への幅圧下プレスが完了したことを的確に検出することができる材料の幅圧下プレス方法を提供することを目的とするものである。

発明者らは、上記課題を解決するために、幅圧下プレス中の材料を上下方向から押圧して拘束している上ホールドロールと下ホールドロールの動きに着目した。すなわち、当該材料の幅圧下プレスが完了して、当該材料の尾端が上ホールドロールと下ホールドロールの間から抜け出すと、上ホールドロールの高さ位置の下降あるいは下ホールドロールの高さ位置の上昇が生じるので、その高さ位置の変化に基づいて幅圧下プレスの完了を検出するようにすれば、幅圧下プレスを打ち残した状態で幅圧下プレスの完了を検出したり、幅圧下プレスの完了の検出までに無駄時間を生じたりすることがなくなり、的確に幅圧下プレスの完了を検出することができるとの考えに至った。

上記の考えに基づいて、本発明は以下の特徴を有する。

［１］材料を上ホールドロールと下ホールドロールで上下方向から押圧しつつ、プレス金型を水平方向に往復移動させて幅圧下プレスを施す幅圧下プレス設備による材料の幅圧下プレス方法において、前記上ホールドロールの高さ位置の下降または／および前記下ホールドロールの高さ位置の上昇に基づいて、当該材料への幅圧下プレスの完了を検出することを特徴とする材料の幅圧下プレス方法。

［２］前記上ホールドロールの高さ位置が所定位置以下に下降した場合、または、前記下ホールドロールの高さ位置が所定位置以上に上昇した場合に、当該材料への幅圧下プレスが完了したと判断することを特徴とする前記［１］に記載の材料の幅圧下プレス方法。

［３］前記上ホールドロールの高さ位置の所定時間内の下降量が所定値以上であった場合、または、前記下ホールドロールの高さ位置の所定時間内の上昇量が所定値以上であった場合に、当該材料への幅圧下プレスが完了したと判断することを特徴とする前記［１］に記載の材料の幅圧下プレス方法。

［４］前記上ホールドロールと前記下ホールドロールの高さ位置の差が所定値以下になった場合に、当該材料への幅圧下プレスが完了したと判断することを特徴とする前記［１］に記載の材料の幅圧下プレス方法。

［５］前記上ホールドロールと前記下ホールドロールとの高さ位置の差の所定時間内の変化が所定値以上であった場合に、当該材料への幅圧下プレスが完了したと判断することを特徴とする前記［１］に記載の材料の幅圧下プレス方法。

本発明においては、幅圧下プレスが完了して、材料の尾端が上ホールドロールと下ホールドロールの間から抜け出した際の上ホールドロールの高さ位置の変化あるいは下ホールドロールの高さ位置の変化に基づいて幅圧下プレスの完了を検出するようにしているので、幅圧下プレスを打ち残した状態で幅圧下プレスの完了を検出したり、幅圧下プレスの完了の検出までに無駄時間を生じたりすることがなくなり、的確に幅圧下プレスの完了を検出することができる。その結果、材料温度の低下防止や生産性の向上を図ることが可能となる。

本発明の一実施形態を以下に述べる。

前述したように、図１は、幅圧下プレス設備によってスラブに幅圧下プレスを施している状態を模式的に示す斜視図である。幅圧下プレス設備では、スラブ１が座屈するのを防止するために、上ホールドロール３と下ホールドロール４によってスラブ１を板厚方向（上下方向）から拘束した状態で、プレス金型２を水平方向に往復移動させてスラブ１を板幅方向に圧下する動作を、スラブ１を進行させながらスラブ１の先端１ａから尾端１ｂまで順次繰り返して、スラブ１全長を所定の板幅に整形する。

その際に、上ホールドロール３は常に下降方向に力を加えながら（押圧制御と呼ぶ）スラブ１を拘束しているので、スラブ１の幅圧下プレスが完了して、スラブ１の尾端１ｂが上ホールドロール３を通過すると下降動作をする。

すなわち、図２に、上ホールドロール３の高さ位置の時間的変化を示すように、幅圧下プレス設備にスラブ１が搬送されると、上方に待機していた上ホールドロール３が、スラブ１の上表面に接触する高さ位置まで下降する（Ａ点）。そして、上ホールドロール３はその高さ位置において押圧制御でスラブ１を拘束する。そして、スラブ１の幅圧下プレスが完了して、スラブ１の尾端１ｂが上ホールドロール３を通過すると（Ｂ点）、上ホールドロール３は直ちに下降を開始して、設備下限の高さ位置まで下降する（Ｃ点）。

そこで、この実施形態においては、スラブ１の尾端１ｂが上ホールドロール３を通過した際に生じる上ホールドロール３の高さ位置の変化に基づいて幅圧下プレスの完了を検出するようにしている。

その際の検出方法としては、上ホールドロール３の高さ位置が所定位置（閾値）以下に下降した場合に、幅圧下プレスが完了したと判断する。または、上ホールドロール３の高さ位置の所定時間内の下降量（すなわち、下降速度）が所定値（閾値）以上であった場合に、幅圧下プレスが完了したと判断する。さらに、上記に加えて、幅圧下プレス設備の入側に設置されたセンサからのカウンターとの整合性に基づいて幅圧下プレスの完了を検出するようにしてもよい。

そして、前記の各閾値は、上ホールドロール３の押圧力によって変更するようにすればよく、それによって、幅圧下プレス完了の検出を最適化することができる。

上記のようにして、この実施形態においては、幅圧下プレスが完了して、スラブ１の尾端１ｂが上ホールドロール３を通過した際の上ホールドロール３の高さ位置の変化に基づいて幅圧下プレスの完了を検出するようにしているので、的確に幅圧下プレスの完了を検出することができる。その結果、幅圧下プレスを打ち残した状態で幅圧下プレスの完了を検出したり、幅圧下プレスの完了の検出までに無駄時間を生じたりすることがなくなり、材料温度の低下防止や生産性の向上を図ることが可能となる。

なお、下ホールドロール４が高さ位置可変であって、上昇方向に押圧制御されている場合は、上ホールドロール３の場合と同様に、下ホールドロール４の高さ位置の変化に基づいて幅圧下プレスの完了の検出するようにしてもよい。

さらに、上ホールドロール３と下ホールドロール４がともに高さ位置が可変の場合には、上ホールドロール３の高さ位置と下ホールドロール４の高さ位置との差（すなわち、上ホールドロール３と下ホールドロール４間のロール隙）の変化に基づいて幅圧下プレスの完了を検出するようにしてもよい。これによって、例えば座屈が生じたことにより上下のホールドロール３、４の高さ位置がともに変化した場合であっても、ロール隙は変化しないことから、幅圧下プレスの完了を誤検出することがなく、一層検出精度を向上させることができる。

なお、図３はスラブの幅圧下プレス完了時の様子を示す平面図であるが、プレス金型２には、通常、スラブ進行方向に対し、スラブ１の側面に平行な圧下面２ａと、これに連続する入側方向に拡開傾斜した圧下面２ｂとを有するものが用いられる。そして、上ホールドロール３および下ホールドロール４は、スラブ進行方向に対して、プレス金型２の平行圧下面２ａと傾斜圧下面２ｂとの境界位置２ｃに対応する位置、またはそこから上流側に１回の圧下パス当りのスラブ送り量に相当する距離の範囲内に設置することが望ましい。すなわち、材料の幅圧下プレスが完了するのはプレス金型２の平行圧下面２ａによる圧下が完了した時点であるので、平行圧下面２ａの最上流側である位置２ｃに対応する位置において幅圧下プレスの完了を検出することが最も望ましいが、そこから上流側に１回の圧下パス当りのスラブ送り量に相当する距離の範囲内であれば、例えば、幅圧下プレス完了を検出後、さらに幅圧下プレスを１パス行うことにより、無駄なく的確に幅圧下プレスを完了することができるからである。一方、境界位置２ｃよりも下流側に設置した場合には、幅圧下プレス完了の検出に遅れが生じることとなる。

ただし、ホールドロール３、４が前記位置に設置されていない場合であっても、さらに第２のホールドロールを前記位置に設置し、その第２のホールドロールの位置により幅圧下プレスの完了を検出してもよい。その際、第２のホールドロールは、座屈を防止するほどの押圧制御を行う必要はなく、スラブの位置検出さえ行うことができればよい。

図１に示す幅圧下プレス設備により、スラブの幅圧下を行った。本発明例では、上ホールドロール３の押圧制御を行い、幅圧下プレス完了の検出は、上ホールドロール３の高さ位置を測定することにより行った。なお、上ホールドロール３の設置位置は、プレス金型２の境界位置２ｃに対応する位置よりも上流側に１０５ｍｍの位置とし、１回の圧下パス当りのスラブ送り量は４００ｍｍとした。

その結果を図４に示す。図４は、上ホールドロール３および下ホールドロール４の高さ位置の検出結果であり、上ホールドロール３の位置が３５ｍｍ下降するのを検出した時点で幅圧下プレス完了と認識するようにした。なお、比較のため、幅圧下プレス設備の出側に設置したセンサによる検出結果も同時に示している。

図４から明らかなように、比較例の出側センサによる検出よりも、本発明の上ホールドロール３の高さ位置による検出の方が３．６秒早くプレス完了を検出することができ、本発明の効果が確認できた。

幅圧下プレス設備によってスラブに幅圧下プレスを施している状態を模式的に示す斜視図である。 上ホールドロールの高さ位置の時間的変化を示す図である。 スラブの幅圧下プレス完了時の様子を示す平面図である。 実施例におけるスラブの幅圧下プレス完了の検出結果を示す図である。

符号の説明

１ スラブ
１ａ スラブの先端
１ｂ スラブの尾端
２ プレス金型
２ａ 平行圧下面
２ｂ 傾斜圧下面
２ｃ 平行圧下面と傾斜圧下面の境界位置
３ 上ホールドロール
４ 下ホールドロール

Claims (5)

1. 材料を上ホールドロールと下ホールドロールで上下方向から押圧しつつ、プレス金型を水平方向に往復移動させて幅圧下プレスを施す幅圧下プレス設備による材料の幅圧下プレス方法において、前記上ホールドロールの高さ位置の下降または／および前記下ホールドロールの高さ位置の上昇に基づいて、当該材料への幅圧下プレスの完了を検出することを特徴とする材料の幅圧下プレス方法。
2. 前記上ホールドロールの高さ位置が所定位置以下に下降した場合、または、前記下ホールドロールの高さ位置が所定位置以上に上昇した場合に、当該材料への幅圧下プレスが完了したと判断することを特徴とする請求項１に記載の材料の幅圧下プレス方法。
3. 前記上ホールドロールの高さ位置の所定時間内の下降量が所定値以上であった場合、または、前記下ホールドロールの高さ位置の所定時間内の上昇量が所定値以上であった場合に、当該材料への幅圧下プレスが完了したと判断することを特徴とする請求項１に記載の材料の幅圧下プレス方法。
4. 前記上ホールドロールと前記下ホールドロールの高さ位置の差が所定値以下になった場合に、当該材料への幅圧下プレスが完了したと判断することを特徴とする請求項１に記載の材料の幅圧下プレス方法。
5. 前記上ホールドロールと前記下ホールドロールとの高さ位置の差の所定時間内の変化が所定値以上であった場合に、当該材料への幅圧下プレスが完了したと判断することを特徴とする請求項１に記載の材料の幅圧下プレス方法。

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