JP2007222918A - 幅圧下プレス設備におけるスリップ検出方法およびスリップ防止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スラブの幅圧下プレス設備において、スラブ搬送時のスラブとピンチロール間のスリップを的確に検出することができるスリップ検出方法およびそれに基づいてスリップを適切に防止することができるスリップ防止方法を提供する。
【解決手段】演算処理装置１７が、ピンチロール駆動電動機５、６の電流値と、ピンチロール３、４の回転速度と、プレス金型２の負荷荷重について、それぞれの実測値と予測値の差を算定し、それらの差に基づいて、スラブ搬送時にスラブとピンチロール３、４との間でスリップが生じているか否かの判定を行なう。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱間圧延ラインに設置され、スラブをピンチロールで間欠的に搬送してプレス金型で幅圧下プレスを行なう幅圧下プレス設備において、スラブ搬送時のピンチロールとスラブ間のスリップを検出する方法およびスリップを防止する方法に関する。

従来から、熱間圧延ラインでは、連続鋳造により製造されたスラブの幅を熱間圧延時の要求に応じた幅とするために、スラブの幅圧下プレスが行われている。

このスラブの幅圧下プレスに使用される幅圧下プレス設備として、図４に示すような、スラブ１の幅方向に対向配置された一対のプレス金型（以下、単に金型ともいう）２と、その上流側（入側）に配置された入側ピンチロール３および下流側（出側）に配置された出側ピンチロール４とを有する設備がある。

この幅圧下プレス設備では、一対の金型２を金型駆動電動機９により駆動して、金型２をスラブ１の幅方向に一定の周期（サイクル）で往復動作させることでスラブ１の幅圧下プレスを行なう。その際に、スラブ１の搬送は、金型２が後退したタイミングに合わせて、入側ピンチロール３と出側ピンチロール４をそれぞれ入側ピンチロール駆動電動機５と出側ピンチロール駆動電動機７で駆動することによって、幅圧下プレス１サイクルでの幅圧下長さ分だけ順次搬送する。なお、入側ピンチロール３の駆動は入側ピンチロール駆動装置６によって制御され、出側ピンチロール４の駆動は出側ピンチロール駆動装置８によって制御され、金型２の駆動は金型駆動装置１０によって制御される。

このようにして、ピンチロール３、４によってスラブ１の搬送を行なう際に、スラブ１とピンチロール３、４との間でスリップが生じると、そのスリップによってスラブ１の表面やピンチロール３、４の表面に傷を発生させるという問題があった。また、スリップによるピンチロール３、４の急激な負荷減少によってピンチロールの回転速度が急激に跳ね上がり、ピンチロール駆動系を破損させるという問題があった。さらに、ピンチロール３、４の回転速度を用いてスラブ１の先尾端位置のトラッキングを実施しているため、スリップによるスラブ１先尾端位置のトラッキングにずれが生じることにより、幅圧下プレス時のスラブの座屈を防止するために設けられているスラブ座屈防止用ロールの昇降タイミングのずれによるスラブ突っかけ等の作動タイミングの不備によるトラブルが発生するという問題があった。

これに対して、従来、金型駆動電動機９の回転速度等に基づいてスラブ幅圧下プレス時のスラブ１と金型２との間のスリップを検出するという方法はあったが（例えば、特許文献１、特許文献２参照）、スラブ搬送時のスラブ１とピンチロール３、４との間のスリップを検出する方法およびそのスリップを防止するという方法はなく、オペレータが目視にて確認し対処するという方法しかなかった。
特開平９−１２２７０６号公報 実開平７−０３７４０２号公報

上記のように、これまで、幅圧下プレス設備においては、スラブ搬送時のスラブとピンチロール間のスリップを的確に検出できないことから、そのスリップによってスラブ表面に疵が発生したり、ピンチロール駆動系が破損したりするという問題があった。

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、スラブの幅圧下プレス設備において、スラブ搬送時のスラブとピンチロール間のスリップを的確に検出することができるスリップ検出方法およびそれに基づいてスリップを適切に防止することができるスリップ防止方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明者らは、スラブ搬送時にスラブとピンチロール間でスリップが生じると、ピンチロールの負荷が瞬間的に減少して、ピンチロールの駆動電動機の電流値が急激に低下し、ピンチロールの速度が急激に上昇すること、また、幅圧下プレス１サイクルに対応したスラブ搬送長さが減少して、幅圧下プレス荷重がその分だけ低下することに着目し、本発明を想到した。

すなわち、上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有している。

［１］スラブをピンチロールで間欠的に搬送してプレス金型で幅圧下プレスを行なう幅圧下プレス設備において、ピンチロールを駆動する電動機の電流値、ピンチロールの回転速度、プレス金型の負荷荷重の少なくとも一つに基づいて、スラブ搬送時のスラブとピンチロール間のスリップを検出することを特徴とする幅圧下プレス設備におけるスリップ検出方法。

［２］ピンチロールを駆動する電動機の電流値と、ピンチロールの回転速度と、プレス金型の負荷荷重について、それぞれの実測値と予測値の差を算定し、それらの差のいずれかが所定範囲を越えている場合は、スラブとピンチロール間でスリップが生じていると判定することを特徴とする前記［１］に記載の幅圧下プレス設備におけるスリップ検出方法。

［３］ピンチロールを駆動する電動機の電流値の実測値が予測値に比べて所定の閾値より低くなった場合、ピンチロールの回転速度の実測値が予測値に比べて所定の閾値より高くなった場合、プレス金型の負荷荷重の実測値が予測値に比べて所定の閾値より低くなった場合の少なくともいずれか一つの場合には、スラブとピンチロール間でスリップが生じていると判定することを特徴とする前記［１］に記載の幅圧下プレス設備におけるスリップ検出方法。

［４］前記［１］〜［３］のいずれかに記載のスリップ検出方法によってスラブとピンチロール間のスリップを検出した場合、スラブに対するピンチロールの押付け力を増加させることを特徴とする幅圧下プレス設備におけるスリップ防止方法。

本発明においては、スラブの幅圧下プレス設備におけるスラブ搬送時のスラブとピンチロール間のスリップを的確に検出することができ、それによってスラブとピンチロール間のスリップを適切に防止することができる。その結果、そのスリップによるスラブ表面疵の発生やピンチロール駆動系の破損等の問題を解消することが可能である。

図１は、本発明の一実施形態において用いる幅圧下プレス設備の説明図である。

この幅圧下プレス設備は、スラブ１の幅方向に対向配置された一対のプレス金型２と、その上流側（入側）に配置された入側ピンチロール３および下流側（出側）に配置された出側ピンチロール４を有している。そして、一対の金型２を金型駆動電動機９により駆動して、金型２をスラブ１の幅方向に一定の周期（サイクル）で往復動作をさせることでスラブ１の幅圧下プレスを行なう。また、スラブ１の搬送は、金型２が後退したタイミングに合わせて、入側ピンチロール３と出側ピンチロール４をそれぞれ入側ピンチロール駆動電動機５と出側ピンチロール駆動電動機７で駆動することによって、幅圧下プレス１サイクルでの幅圧下長さ分だけ順次搬送する。なお、入側ピンチロール３の駆動は入側ピンチロール駆動装置６によって制御され、出側ピンチロール４の駆動は出側ピンチロール駆動装置８によって制御され、金型２の駆動は金型駆動装置１０によって制御される。

さらに、この実施形態においては、金型２が受ける負荷荷重（幅圧下プレス荷重）を計測するための荷重検出装置１１と、入側ピンチロール駆動電動機５の回転速度を計測するための回転速度計１２と、出側ピンチロール駆動電動機７の回転速度を計測するための回転速度計１３と、回転速度計１２で計測された入側ピンチロール駆動電動機５の回転速度を入側ピンチロール３の周速（スラブの搬送速度に対応）に変換するための変換器１４と、回転速度計１３で計測された出側ピンチロール駆動電動機７の回転速度を出側ピンチロール４の周速（スラブの搬送速度に対応）に変換するための変換器１５と、回転速度計１２、１３による回転速度の実測値に基づいてスラブ１の先尾端位置のトラッキングをするためのトラッキング回路１６と、スリップを検出するための演算等を行なう演算処理装置１７と、入側ピンチロール３のピンチ力（押付け力）を調整するための押付け力制御装置１８と、出側ピンチロール４のピンチ力（押付け力）を調整するための押付け力制御装置１９を備えている。

そして、荷重検出装置１１からの幅圧下プレス荷重実測値と、金型駆動装置１０からの金型駆動電動機９の電流実測値と、変換器１４からの入側ピンチロール３の周速実測値と、入側ピンチロール駆動装置６からの入側ピンチロール駆動電動機５の電流実測値と、変換器１５からの出側ピンチロール４の周速実測値と、出側ピンチロール駆動装置８からの出側ピンチロール駆動電動機７の電流実測値と、トラッキング回路１６からのスラブ１の先尾端位置情報が、演算処理装置１７に入力されるようになっている。

また、演算処理装置１７から、押付け力制御装置１８、１９に対して、ピンチロール３、４の押付け力を調整するための押付け力指令が出力されるようになっている。それによって、図２に示すように、入側ピンチロール３の押付け力制御装置１８が、ロール押付け装置（例えば、油圧シリンダ）２０の出力を調節して、入側ピンチロール３の上ピンチロール３ａと下ピンチロール３ｂ間でのスラブ１のピンチ力（押付け力）を調整するようになっている。出側ピンチロール４の押付け力制御装置１９についても同様である。

上記のように構成された幅圧下プレス設備においては、演算処理装置１７が、ピンチロール駆動電動機５、７の電流値と、ピンチロール３、４の周速（回転速度）と、プレス金型２の負荷荷重について、それぞれの実測値と予測値の差を算定し、それらの差に基づいて、スラブ搬送時にスラブとピンチロール３、４との間でスリップが生じているか否かの判定を行なう。なお、それぞれの予測値は、過去の操業実績から算出したものでもよいし、塑性力学に基づいて計算したものでもよい。

ちなみに、ピンチロール駆動電動機５、７の電流値と、ピンチロール３、４の周速（回転速度）と、プレス金型２の負荷荷重によって、スラブ搬送時のスラブ１とピンチロール３、４との間のスリップを判定するようにしているのは、スラブ搬送時にスラブ１とピンチロール３、４との間でスリップが生じると、ピンチロール３、４の負荷が瞬間的に減少して、ピンチロール駆動電動機５、７の電流値が急激に低下し、ピンチロール３、４の周速（回転速度）が瞬間的に上昇すること、また、幅圧下プレス１サイクルに対応したスラブ搬送長さが減少して、その分だけプレス金型２の負荷荷重（幅圧下プレス荷重）が低下することに基づいている。

図３は、スラブとピンチロール間でスリップが生じた場合に、（ａ）ピンチロール駆動電動機の電流値、（ｂ）ピンチロールの周速、（ｃ）幅圧下プレス荷重について、それぞれ予測値と実測値を比較した一例である。

そして、演算処理装置１７が、このような予測値と実測値から、それぞれの実測値と予測値の差を算定し、それらの差のいずれかが所定範囲を越えている場合は、スラブ搬送時にスラブ１とピンチロール３、４との間でスリップが生じていると判定する。

すなわち、ピンチロール駆動電動機５、７の電流値の実測値が予測値から定めた所定の閾値（例えば、予測値の８０％）より低くなった場合、ピンチロール３、４の周速の実測値が予測値から定めた所定の閾値（例えば、予測値の１２０％）より高くなった場合、プレス金型２の負荷荷重の実測値が予測値から定めた所定の閾値（例えば、予測値の８０％）より低くなった場合の少なくともいずれか一つの場合には、スラブ搬送にスラブ１とピンチロール３、４との間でスリップが生じていると判定する。

そして、演算処理装置１７は、スラブ搬送にスラブ１とピンチロール３、４との間でスリップが生じていると判定された場合は、押付け力制御装置１８、１９に押付け力指令を発して、スラブ１に対するピンチロール３、４の押付け力を増加させる。その際に、１段階（例えば、１ｋｇｆ）増加させて、当該サイクルでのスリップの有無を判定し、スリップが継続しているようであれば、もう１段階（例えば、１ｋｇｆ）増加させるというように、段階的に押付け力を増加させることが設備保全の面から好ましい。なお、押付け力が上限値に達してもスリップを解消できない場合には、幅圧下プレス設備を停止する。

このようにして、この実施形態においては、スラブ搬送時のスラブ１とピンチロール３、４との間のスリップを的確に検出することができるとともに、その検出結果に基づいて、ピンチロール３、４の押付け力を増加させて、それ以降のサイクルにおけるスラブ搬送時のスラブ１とピンチロール３、４との間のスリップを適切に防止することができる。その結果、そのスリップによるスラブ表面疵の発生やピンチロール駆動系の破損等の問題を解消することが可能である。

なお、上記において、スラブ１が入側ピンチロール３を通過し終わるまでは、入側ピンチロール駆動電動機５の電流値と、入側ピンチロール３の周速と、プレス金型２の負荷荷重に基づいて、スラブ搬送時のスリップ発生の有無を判定し、スラブ１が入側ピンチロール３を通過し終われば、出側ピンチロール駆動電動機７の電流値と、出側ピンチロール４の周速と、プレス金型２の負荷荷重に基づいて、スラブ搬送時のスリップ発生の有無を判定するようにしてもよい。

また、上記の実施形態においては、ピンチロール駆動電動機の電流値と、ピンチロールの周速と、プレス金型の負荷荷重の３個を用いて、スラブ搬送時のスリップ発生の有無を判定するようにしているが、その内の２個、あるいは１個を用いて、スラブ搬送時のスリップ発生の有無を判定するようにしてもよい。

さらに、上記の実施形態において、ピンチロール駆動電動機の電流値とピンチロールの周速については、スリップが発生するとその瞬間に急激に変化することから、その変化率に基づいて、スラブ搬送時のスリップ発生の有無を判定するようにしてもよい。

本発明の一実施形態における幅圧下プレス設備の説明図である。 本発明の一実施形態における押付け力制御の説明図である。 スリップ発生時における予測値と実測値を比較した一例を示す図である。 一般的な幅圧下プレス設備の説明図である。

符号の説明

１ スラブ
２ プレス金型
３ 入側ピンチロール
３ａ 上ピンチロール
３ｂ 下ピンチロール
４ 出側ピンチロール
５ 入側ピンチロール駆動電動機
６ 入側ピンチロール駆動装置
７ 出側ピンチロール駆動電動機
８ 出側ピンチロール駆動装置
９ 金型駆動電動機
１０ 金型駆動装置
１１ 荷重検出装置
１２ 回転速度計
１３ 回転速度計
１４ 変換器
１５ 変換器
１６ トラッキング回路
１７ 演算処理装置
１８ 押付け力制御装置
１９ 押付け力制御装置
２０ ロール押付け装置

Claims (4)

1. スラブをピンチロールで間欠的に搬送してプレス金型で幅圧下プレスを行なう幅圧下プレス設備において、ピンチロールを駆動する電動機の電流値、ピンチロールの回転速度、プレス金型の負荷荷重の少なくとも一つに基づいて、スラブ搬送時のスラブとピンチロール間のスリップを検出することを特徴とする幅圧下プレス設備におけるスリップ検出方法。
2. ピンチロールを駆動する電動機の電流値と、ピンチロールの回転速度と、プレス金型の負荷荷重について、それぞれの実測値と予測値の差を算定し、それらの差のいずれかが所定範囲を越えている場合は、スラブとピンチロール間でスリップが生じていると判定することを特徴とする請求項１に記載の幅圧下プレス設備におけるスリップ検出方法。
3. ピンチロールを駆動する電動機の電流値の実測値が予測値に比べて所定の閾値より低くなった場合、ピンチロールの回転速度の実測値が予測値に比べて所定の閾値より高くなった場合、プレス金型の負荷荷重の実測値が予測値に比べて所定の閾値より低くなった場合の少なくともいずれか一つの場合には、スラブとピンチロール間でスリップが生じていると判定することを特徴とする請求項１に記載の幅圧下プレス設備におけるスリップ検出方法。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のスリップ検出方法によってスラブとピンチロール間のスリップを検出した場合、スラブに対するピンチロールの押付け力を増加させることを特徴とする幅圧下プレス設備におけるスリップ防止方法。

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