JP2010201500A - 熱間仕上圧延における圧延方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧延材の尾端の板破断有無を正確かつ迅速に判定し、次圧延材の仕上圧延機進入を適切に制御できる、熱間仕上圧延における圧延方法および装置を提供することを目的とする。
【解決手段】仕上圧延機出側で圧延材の尾端形状を検出し、検出した尾端形状に基いて板破断の有無を判定し、板破断有りと判定した場合には、次圧延材の仕上圧延機進入を禁止して、板破断残留物がないことを確認するまで圧延再開を行わないとともに、板破断無しと判定した場合には、次圧延材の仕上圧延機進入を許可し、圧延を継続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱間圧延ラインの仕上圧延機での被圧延材の絞り(蛇行)あるいは形状不良などを原因として発生する、金属板の板破断時での圧延方法および装置に関するものである。なお、本発明にいう金属板は、金属帯をも含む意味とする。

熱間圧延とは、一般的に、連続鋳造または造塊、分塊によって製造されたスラブ状の金属材料を加熱炉にて数百〜千数百℃に加熱した後、熱間圧延ライン上に抽出し、一対または複数対のロールで被圧延材を挟圧しつつそのロールを回転させることで、薄く延ばしコイル状に巻き取る一連のプロセスである。

図６は、一般的に用いられている熱間圧延ラインの仕上圧延機前後の構成例を示す図である。図中、１は被圧延材、２はテーブルロール、３はクロップシャー、４は仕上圧延機、５はワークロール、６はバックアップロール、７はルーパ、８はランナウトテーブル、９は冷却装置、および１０はコイラーをそれぞれ表す。

加熱炉（図示せず）により数百〜千数百℃に加熱されて、粗圧延機（図示せず）で粗圧延された金属材料（以下、被圧延材１と称する）は、テーブルロール２で搬送されて、仕上圧延機４により厚み０．８〜２５ｍｍまで圧延されて金属帯状に薄く延ばされ、ランナウトテーブル８上の冷却装置９にて冷却された後、コイラー１０にてコイル状に巻き取られる。

仕上圧延機４を構成する各圧延機の数は、図６に示す熱間圧延ラインの場合には、Ｆ１〜Ｆ７の７基であるが、６基のものもある。この仕上圧延機４は、多くの場合、複数の圧延スタンドで同時に圧延するタンデム圧延機の形式をとる。仕上タンデム圧延機という呼び方もあるが、略して単に「仕上圧延機」と称されることが多い。各圧延スタンドは、対向するそれぞれ一対のワークロール５およびバックアップロール６で構成され、各圧延スタンド間にはルーパ７が配置されている。

クロップシャー３は、仕上圧延前に被圧延材１の先尾端のクロップ（被圧延材１の先尾端の、いびつな形状の部分）を切断除去し、仕上圧延機４にスムーズに噛み込みやすい略矩形の平面形状に整形する。

仕上圧延機４での圧延においては、被圧延材１の蛇行がしばしば問題になる。それは、仕上圧延機４の最終圧延スタンドより上流側のいずれかの圧延スタンドにおいて、被圧延材１の先端が蛇行（曲がる場合も含む）すると、次の圧延スタンド入側に設置されているサイドガイド１２に突っ掛かってしまい、圧延を継続できなくなる事態になる場合があるからである。

また、被圧延材１の尾端が蛇行すると、図７に示すごとく、サイドガイド１２に、被圧延材１の尾端１１が競り寄って、被圧延材１が折れ重なって圧延されてしまう、絞り込み１３という現象が起こり、被圧延材１の尾端１１が破断したり、ワークロール５が損傷し、後続の別の被圧延材１に転写して表面欠陥となる場合がある。

薄物材などの難圧延材の尾端通板時においては、絞りや形状不良を原因とする最尾端部の破断トラブル発生という問題がある。すなわち、次材が圧延機内に残留した破片と衝突すると、最悪の場合は突っ掛かってしまい、圧延が継続できなくなるという事態に陥る。

これに対して、これまで蛇行を防止する技術としては、例えば、特許文献１には、仕上圧延機にて圧延される被圧延材の長手方向端の形状を光学的手段によって、被圧延材の搬送方向にみて複数の位置において検出し、その複数の位置の間における被圧延材の長手方向の伸びの差に基づいて、以降の圧延機における左右圧下量差を制御することで、被圧延材の蛇行を修正する方法が開示されている。

ここで、圧下量とは、仕上圧延機４を構成する各圧延機の場合を含め、一般に、上下のワークロール５の間隙のことである。上下のワークロール５の間隙が左右で異なるように制御する場合、その差を、図示しない左右の圧下スクリュー相当位置間や左右の圧下シリンダ相当位置間でどれだけにするか、が左右圧下量差である。

特許文献１ではまた、被圧延材の長手方向端の形状を検出する光学的手段として、クロップを最小とする最適切断制御のために用いるカメラ等を挙げており、これは、例えば、特許文献２に記載のクロップ形状認識装置を用いることなどを指している。

しかしながら、上述した特許文献１に開示された特許文献１は、蛇行を防止するためのものであり、一旦破断トラブルが生じてしまった場合には対処できない。そこで実操業では、オペレータの目視により、圧延材尾端の板破断有無を監視、または仕上圧延機の機側にて圧延機内の破片有無を監視するようにしている。

特開昭６０−１９９５１３号公報 特公昭６３−０６０８４１号公報

しかしながら、上述したオペレータによる目視監視では、尾端通板時の速度が薄物材では速いため、通板材の尾端形状を正確に把握することができず、破断を見逃してしまう場合がある。

また、圧延速度が低いコイラー前の操業監視カメラによる目視確認では、仕上圧延機出側からコイラー前到達まで１０数秒を要するため、板破断が発生する場合に備えて事前に圧延材と次材圧延材の間隔を長く設定しておく必要があり、生産性が低下するという問題もある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、圧延材の尾端の板破断有無を正確かつ迅速に判定し、次圧延材の仕上圧延機進入を適切に制御できる、熱間仕上圧延における圧延方法および装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る発明は、仕上圧延機出側で圧延材の尾端形状を検出し、検出した尾端形状に基いて板破断の有無を判定し、板破断有りと判定した場合には、次圧延材の仕上圧延機進入を禁止して、板破断残留物がないことを確認するまで圧延再開を行わないとともに、板破断無しと判定した場合には、次圧延材の仕上圧延機進入を許可し、圧延を継続することを特徴とする熱間仕上圧延における圧延方法である。

また本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の熱間仕上圧延における圧延方法において、板破断の有無を判定するに当たっては、板破断がない場合に予想される尾端形状と検出した尾端形状との差異に基いて、板破断の有無を判定することを特徴とする熱間仕上圧延における圧延方法である。

さらに本発明の請求項３に係る発明は、仕上圧延機出側に設置し、圧延材の尾端形状を検出する尾端形状検出器と、該尾端形状検出器が検出した尾端形状に基いて、板破断の有無を判定する破断判定器と、該破断判定器による板破断有無の判定に基いて、次圧延材の仕上圧延機進入を制御する圧延材搬送制御器とを具備することを特徴とする熱間仕上圧延における圧延装置である。

本発明によれば、圧延材の尾端の板破断有無を正確に把握することができるため、突っ掛かけなどの操業トラブルを防止できる。

また、圧延材通過と同時に板破断有無を判定できるため、事前に、圧延材と次材圧延材の間隔を長く設定する必要がなく、生産性を向上することができる。

本発明の装置構成例を示す図である。 尾端破断有無判定の処理手順例を示す図である。 予想される尾端形状を示す図である。 尾端形状の基本形状の一例を示す図である。 尾端形状の予想と実測との差分および差分面積計算を模式的に示す図である。 一般的に用いられている熱間圧延ラインの仕上圧延機前後の構成例を示す図である。 課題の一つである絞り込み現象を示す図である。

以下、図面および数式を参照しながら、本発明を具体的に説明してゆく。図１は、本発明の装置構成例を示す図である。図中、２１は尾端形状検出器、２２は尾端形状表示器、２３は破断判定器、および２４は圧延材搬送制御器をそれぞれ表す。その他の符号は、図１と同じである。

仕上圧延機４の出側に被圧延材１の尾端形状を検出する尾端形状検出器２１を設置する。この尾端形状検出器２１には、例えば、特許文献２に記載されているような、圧延材にバックライトを当てて、リニアアレイにより検出する方式、また、バックライトの代わりに圧延材の自発光を利用する方式、あるいは、リニアアレイの代わりに２次元カメラを使用する方式などいずれの方式の検出器を用いても構わない。

被圧延材１の尾端通過時における尾端形状画像が、尾端形状検出器２１から尾端形状表示器２２に送られ、表示される。

尾端破断有無判定には、上記表示された画像からオペレータが判定する方法、または破断判定器２３で自動的に判定する方法がある。

後者の自動的に判定する方法は、予想される尾端形状と実際の尾端形状を比較して、その差異から板破断有無を判定する方法であり、以下に説明を行う。図２は、尾端破断有無判定の処理手順例を示す図である。

先ず、予想される尾端形状の算出を行う(Step01)。予想される尾端形状とは、尾端に破断がない場合に予想される尾端の形状を言う(図３参照)。なお、この予想される尾端形状の算出方法としては、例えば、過去の実績から基本形状をいくつか準備しておき、実績との相間が高い形状を実績値と合致するように線形変換（長さ、幅などの倍率合せ込み）して作成する方法を用いることができるがこれに限られるものではない。

図４は、尾端形状の基本形状の一例を示す図である。このように、タング形状、フィッシュ形状などいくつかの熱間圧延における尾端形状を、基本形状として登録しておくとよい。なお、中間スタンド（例えば、板破断の発生頻度が少ないF4スタンド出側）に尾端形状計を設置しておき、この中間スタンドにおいて検出された尾端形状を基本形状として用いるようにしてもよい。

次に、尾端形状の予想と実測との板幅方向の差分計算を行う(Step02)。上述した、予想される尾端形状と、尾端形状検出器で計測した尾端形状との差分を計算する。そして、求めた差分値に基き、板幅方向中央から幅半分の差分を積分して、差分の面積を計算する(Step03)。

図５は、尾端形状の予想と実測との差分および差分面積計算を模式的に示す図である。ここで計算した差分面積が、板破断の面積に該当するものである。ドライブ(Ｄｒ)側およびオペ(Ｏｐ)側、各々の差分面積(Ｓ・ＤｒおよびＳ・Ｏｐ)を以下の（１）、（２）式で計算する。

Ｓ・Ｄｒ ＝ ∫(予想−実測)ｄ(Ｄｒ板幅方向)・・・・・（１）
Ｓ・Ｏｐ ＝ ∫(予想−実測)ｄ(Ｏｐ板幅方向)・・・・・（２）
そして、上記差分面積が、予め実験や経験等で決めた所定の値を上回るかどうかを判断する(Step04)。Step04でYesの場合には、板尾端破断有り(Step05)、Noの場合には、板尾端破断無し(Step06)とそれぞれ判定する。以上で、図２の処理手順の説明を終了する。

次に、図１の説明に戻る。圧延材搬送制御器２４では、破断判定器２３での上述した尾端破断有無判定に基き、熱間圧延ラインの各搬送装置の制御を行う。すなわち、破断有りという判定が送信された場合には、次材の仕上圧延機への進入を禁止する、また、オペレータに板破断有りとのアラームを出力するなどの措置を行う。また反対に、破断無しという判定が送信された場合には、次材の仕上圧延機への進入を許可し、間断なく仕上圧延作業を継続する。

次材の仕上圧延機への進入を禁止した場合は、直ちに残留物の除去など必要な措置を講じた後、オペレータが仕上圧延機内に残留物がないことを最終的に確認してから、次材の仕上圧延機進入を許可する。

ハイテン材１．２ｍｍ厚×１０００ｍｍ幅の難圧延材で、仕上圧延機Ｆ６スタンドにおいて絞り懸念の通板が発生した。これまであれば、圧延材尾端が仕上圧延機出側を通過した後、１０数秒後に仕上コイラ前に設置した操業監視カメラで尾端の板破断有無を目視により確認した後、次材を仕上圧延機へ進入させていた。

本発明の適用により、圧延材尾端が仕上圧延機出側を通過した後、直ちに仕上圧延機出側に設置されている尾端形状検出器により当該材尾端の板破断有無が判定できるようになったため、上記の１０数秒の待ち時間が不要で、次材を仕上圧延機へ進入することができる。

この結果、圧延間隔を短くすることができ、薄物材に代表される難圧延材の生産能率が向上した。

１ 被圧延材
２ テーブルロール
３ クロップシャー
４ 仕上圧延機
５ ワークロール
６ バックアップロール
７ ルーパ
８ ランナウトテーブル
９ 冷却装置
１０ コイラー
１１ 尾端
１２ サイドガイド
１３ 絞り込み
２１ 尾端形状検出器
２２ 尾端形状表示器
２３ 破断判定器
２４ 圧延材搬送制御器

Claims (3)

1. 仕上圧延機出側で圧延材の尾端形状を検出し、
   検出した尾端形状に基いて板破断の有無を判定し、
   板破断有りと判定した場合には、次圧延材の仕上圧延機進入を禁止して、板破断残留物がないことを確認するまで圧延再開を行わないとともに、
   板破断無しと判定した場合には、次圧延材の仕上圧延機進入を許可し、圧延を継続することを特徴とする熱間仕上圧延における圧延方法。
2. 請求項１に記載の熱間仕上圧延における圧延方法において、
   板破断の有無を判定するに当たっては、
   板破断がない場合に予想される尾端形状と検出した尾端形状との差異に基いて、板破断の有無を判定することを特徴とする熱間仕上圧延における圧延方法。
3. 仕上圧延機出側に設置し、圧延材の尾端形状を検出する尾端形状検出器と、
   該尾端形状検出器が検出した尾端形状に基いて、板破断の有無を判定する破断判定器と、
   該破断判定器による板破断有無の判定に基いて、次圧延材の仕上圧延機進入を制御する圧延材搬送制御器とを具備することを特徴とする熱間仕上圧延における圧延装置。