JP2013111591A - 鋼板ストリップの蛇行矯正方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼板ストリップにステアリングロールの傾きによる荷重を生じさせることなく且つ張力を低下させる必要なく鋼板ストリップの蛇行を矯正する鋼板ストリップの蛇行矯正方法及び蛇行矯正装置を提供する。
【解決手段】鋼板ストリップ１の左右両サイドを均等な圧力で表裏から挟みつけることができる機能を備えたロール2A、２ｂの対を設置し、前記ロールの対よりも上流側で鋼板ストリップの左右いずれかのエッジを加熱するか、左右の加熱量に差を生じさせ、この加熱された部分の通過時にこの加熱された部分による前記ロールの対の左右の加熱量を変化させ、その左右いずれか一方のロール径を他方より膨大させて、左右における周長が相違する前記ロールにより鋼板ストリップの蛇行を矯正する鋼板ストリップの蛇行矯正方法。
【選択図】図１

Description

この発明は、鋼板ストリップの蛇行を矯正し安定通板させる方法と装置に関し、特に冷延鋼板の製造時に用いられる上記技術に関するものであり、とりわけ、水平パスにおいて用いるのに好適な技術に関する。

冷延鋼板ストリップの連続ラインにおいて、鋼板ストリップの蛇行を矯正する装置としては、蛇行量を検出するセンサからの検出に基づいて、鋼板ストリップが巻きつくロール（以下、ステアリングロールという）を機械的に左右に傾けて矯正するのが一般的である。しかしながら、鋼板ストリップの条件によっては、ステアリングロールの傾きにより鋼板ストリップに板座屈、板たるみ、エッジ割れ等が生じて蛇行制御が十分に行なわれないという問題が発生する可能性がある。
さらに、ステアリングロールを傾ける前記の矯正方法においては、鋼板ストリップが脆弱で割れやすい場合には、ステアリングロールの傾きに耐えられずに、前記エッジ割れから鋼板ストリップの破断に至り、操業の停止を余儀なくされる懸念もある。

一方、鋼板ストリップの蛇行を矯正したい連続ラインのあるポイントにおいて、水平パスしかラインを構成できない場合に、水平パスにステアリングロールを配置したとしても、水平パスであるためにロールへのストリップの巻きつけ角を十分に確保することができないから、鋼板ストリップの蛇行を制御するのが困難であるという問題がある。
従来、この問題を解決する手段として、特許文献１に記載されるように、水平ブライドル装置を通過する鋼板ストリップの左右両エッジに圧力（圧下量）差を設けることにより蛇行を矯正する方法が知られている。

特開２００６−２５７４９３号公報

この方法によれば、水平パスでステアリングロールの傾きに相当する拘束力を用いなくても蛇行を矯正することができる。しかし、特許文献１によれば、鋼板ストリップが０．２ｍｍ以下の薄物では連続ライン通板時の張力を低くすることが好ましいとされ、前記張力を高くすることに制約がある。
そこで、この発明は、上記の課題を解決して、特に、水平パスにおいて、鋼板ストリップにステアリングロールの傾きによる無理な荷重を生じさせることなく、且つパスライン通板時の張力を低下させる必要なく鋼板ストリップの蛇行を矯正することを目的とする。

本発明の一態様の鋼板ストリップの蛇行矯正方法は、冷延鋼板ストリップのパスラインに、鋼板ストリップの左右両サイドを均等な圧力で表裏から挟みつけることができる機能を備えたロールの対を設置しておき、同パスラインの前記ロールの対よりも上流側で鋼板ストリップの左右のエッジを個別に加熱可能にしておき、鋼板ストリップの前記加熱された部分が前記ロールを通過する時にこの加熱された鋼板ストリップの部分により前記ロールの対の左右いずれかの部分を加熱するか、左右の加熱量を変化させ、その左右のロール径の膨張量を変化させることにより、前記対をなすロールの軸方向における径を鋼板ストリップの左右において変化させて、左右における周長が相違する前記ロールにより鋼板ストリップの蛇行を矯正することを特徴としている。

前記パスラインが水平パスラインであれば、鋼板ストリップの前記表裏は、上下と読み換えることができる。
前記ロールの対の左右いずれかの部分が加熱されるか、左右の加熱量に差を生じさせることで、ロールの対の左右いずれかの前記加熱量の大きいほうの部分のロール径が他方よりも膨張して大になる。この大になった部分のロール周長が僅かに長くなって、この部分での鋼板ストリップの送り量が他方より大きくなることで、鋼板ストリップの進行方向を加熱されない側の方向に傾ける。こうして、板厚や張力などの鋼板ストリップやパスラインの条件の制約なく、鋼板ストリップの蛇行を矯正することが可能となる。

ここで、特開平４―１１８１８６号公報に、ストリップの蛇行を矯正するためストリップの蛇行側を加熱する技術が開示されている。すなわち、この公報記載の技術は、クラッド圧延時にストリップのうち蛇行による重なりから外れている部分を加熱することによって変形抵抗を小さくしたうえ、圧延によってこの部分の延びを大にして、蛇行を矯正するものである。このため、ストリップの左右いずれかのエッジを加熱する点は本発明の前記一態様と共通している。しかし、この公報記載の技術は加熱によりストリップのその加熱された部分の性状（硬さ）を変化させたうえ、その部分を圧延して延ばすものである。これに対し、本発明の一態様のものは、ストリップのエッジを加熱するのは、ストリップのエッジ自体を、ロールの膨張を目的としてそのロールを加熱するための媒体として使用するだけで、ストリップのその部分の性状を変化させたり圧延するものではない点において前記公報記載のものと異なっている。要するに、本発明のものにおける加熱は、鋼板ストリップのエッジを媒体としてロールの端部を加熱する点に大きな相違がある。

本発明の前記一態様において、さらに、前記パスラインの前記ロールの対よりも下流側に鋼板ストリップの蛇行とその方向を検出する蛇行検出装置を設置しておき、この蛇行検出装置からの情報に基づいて、加熱する鋼板ストリップのエッジを選択する、もしくは、左右のエッジの加熱量を変化させるようにしてもよい。
また、本発明の別の態様としての鋼板ストリップの蛇行矯正装置は、冷延鋼板ストリップのパスラインに設置された、鋼板ストリップの左右両サイドを均等な圧力で表裏から挟みつけることが可能で且つ熱によりロール径が可変なロールの対と、 前記パスラインの前記ロールの対よりも上流側で鋼板ストリップの左右のエッジに個別に設置されて、通過する鋼板ストリップの左右の部分を個別に加熱する左右のヒータと、前記パスラインの前記ロールの対よりも下流側に設置されて、鋼板ストリップの蛇行状態とその方向を検出する蛇行検出装置と、前記蛇行検出装置が検出した鋼板ストリップの蛇行状態とその方向の情報に基づいて、前記蛇行状態にあるときに前記左右のヒータの少なくとも一方を作動させる制御装置とを備えたことを特徴としていて、これにより、前記蛇行矯正方法の実施に直接使用する装置を構成している。

本発明の前記態様においては、鋼板ストリップの左右いずれかのエッジを加熱するか、左右のエッジの加熱量を変化させることで、その下流側に位置しストリップを表裏（水平パスラインにおいては上下）から一定荷重で挟みつけるロールの左右の昇熱量を変化させる。これにより、当該ロールの左右いずれか一方のロール径を他方より膨張させてその周長を増加させ、鋼板ストリップの左右エッジ間に速度差を生じさせて、蛇行を抑止する方向に鋼板ストリップの進行方向を傾けるようにした。よって、ステアリングロールの傾きを生じさせることなく、しかも通板時の張力を低下させる必要なく蛇行矯正ができるようになったという効果がある。

また、水平パスでこの態様を適用する場合には、水平パス炉の前後など、ステアリングロールの巻きつけ角を十分にとれない位置（つまり矯正力のとれない位置）における蛇行矯正が可能になるという効果もある。
さらに、連続ラインで進行する鋼板ストリップが、ロールを膨張させるための熱の供給源であり、ロールの上流側のヒータで鋼板ストリップを加熱するようにすると、ロール内にヒータを設ける場合に比べて局所的にロールを加熱することができる。また、逆にヒータの加熱を停止すると後続の冷えた鋼板ストリップが熱をもったロールからの抜熱を促進するから、ロール内へのヒータ埋め込みに比べて速やかに降温でき、したがって、蛇行矯正を素早く開始することができるし且つ蛇行矯正の終了も速やかに実現することができる効果もある。

鋼板ストリップの蛇行矯正方法を実施するための装置の一例を示す斜視図である。 鋼板ストリップの蛇行を矯正している状態を誇張して示す斜視図である。

図１は冷延鋼板ストリップの製造ラインにおける蛇行矯正装置の概略を示すものであって、冷延鋼板ストリップ１の水平パスラインに適用されている。なお、この蛇行矯正装置は水平パスラインに適用されることを前提に開発されたが、適用されるパスラインは水平でなくてもよい。
この水平パスラインには、鋼板ストリップ１の左右両サイドを均等な圧力で上下から挟みつけることが可能な上下対のロール２ａ，２ｂが配置されている。これらのロール２ａ，２ｂはまた熱によりロール径が可変である。また、これらの一方に、又は両方の間に設けられた圧下装置３により、ロール径が変化しても左右両サイドにおいて均等な圧力で鋼板ストリップ１を挟み且つ走行させるようになっている。上下のロール２ａ，２ｂはできるだけ薄く中空であり、また線熱膨張係数の高い材料からなるものが望ましい。なぜなら、加熱による熱膨張が容易であるため蛇行矯正の効果を上げやすいからである。

前記パスラインの前記ロール２ａ，２ｂの対よりも上流側で同ロール２ａ，２ｂに間近な位置に、通過する鋼板ストリップ１の左右のエッジ部分を個別に加熱する左右のヒータ４ａ，４ｂが設置されている。これらのヒータ４ａ，４ｂは、鋼板ストリップ１の左右のエッジに個別に設置されて、例えば選択された左右いずれか一方が鋼板ストリップ１の片方のエッジを加熱するようになっている。ヒータ４ａ，４ｂとしては昇温応答性の早い誘導加熱装置が好適である。図１における左と右のヒータ４ａ，４ｂはいずれも鋼板ストリップ１を僅かな距離をおいて上下から挟んで加熱するようになっている。

前記パスラインの前記上下のロール２ａ，２ｂよりも下流側には、鋼板ストリップ１の蛇行状態とその方向を検出する蛇行検出装置５、６が、鋼板ストリップ１を僅かな距離をおいて上下から挟む位置に配置される。この蛇行検出装置５、６は、ＣＰＣ（センターポジションコントロール）センサからなり、鋼板ストリップ１の蛇行方向と蛇行量を検出して、これに相当する信号を前記ヒータ４ａ，４ｂのいずれかを作動させる制御装置７に出力するようになっている。

制御装置７では、前記蛇行検出装置５、６から入力した鋼板ストリップ１の蛇行量とその方向を示す信号に基づいて、前記蛇行状態にあるときに、例えばその蛇行を矯正すべく前記左右のヒータのいずれか一方を作動させるようになっている。つまり、鋼板ストリップ１が左に蛇行しているときには左側のヒータ４ｂを作動させて、右に蛇行しているときには右側のヒータ４ａを作動させるようになっている。

ここで、鋼板ストリップ１が左に蛇行しているとする。つまり、この状態ではストリップ１の左側のエッジの速度が右側のエッジの速度より遅いことを意味する。この蛇行状態を蛇行検出装置５、６が検出すると、その蛇行方向と蛇行量の信号が制御装置７に出力され、この信号を入力した制御装置は前記蛇行を矯正するように左のヒータ４ｂを動作させる。すると、左のヒータ４ｂが鋼板ストリップ１の左側のエッジを加熱し、加熱された左側のエッジは鋼板ストリップ１の上下のロール２ａ，２ｂへの到達によって、鋼板ストリップ１に転がり接触しているロール２ａ，２ｂの左側の部分を加熱する。

そこでロール２ａ，２ｂの左側部分は加熱されることによってロール径が膨大されてその周長が増加する。これが模式的に誇張して図示された図２のロール２ａ，２ｂの左右端の径Ａ、Ｂの関係である。この１対のロール２ａ，２ｂは、前記のように圧下装置３によって左右両サイドで鋼板ストリップ１を均等な圧力で挟みつけることができるようになっているため、前記のように一端のロール径が膨大しても鋼板ストリップ１に対する膨大側の端部の圧下力はこれにより増加することがなく、両サイドにおける圧下力は均等が維持される。

ロール２ａ，２ｂの左右端の径の差により、鋼板ストリップ１の左右エッジ間で速度差を生じ、つまり図２において鋼板ストリップ１は左エッジの速度が右エッジのそれより大になって、その進行方向が右方向に矯正される動きになる。これにより、左側のエッジの移動速度が右側のそれに近づくか、或いはそれより大になる方向に増大するから、鋼板ストリップ１の左への蛇行が矯正されて左右が同速度になる。

そこで、蛇行が矯正されると、蛇行検出装置５、６は鋼板ストリップ１の蛇行状態の検出を終了（或いは蛇行量がゼロであることを検出）し、これに相当する信号を制御装置７へ出力し、これに応じて制御装置７は左のヒータ４ｂによる加熱を停止する。このため、上下のロール２ａ，２ｂに至る後続の鋼板ストリップ１は冷却状態のままとなり、これに転がり接触する上下のロール２ａ，２ｂの左側の端部は鋼板ストリップ１によって冷却され抜熱される。よって、上記のロール２ａ，２ｂは左右方向において温度が均一になるから、径、周速も左右方向において同一になり、鋼板ストリップ１の直進を維持する。

ここで、鋼板ストリップ１に再度の蛇行が発生すると、前記同様にして上下ロール２ａ，２ｂのうち蛇行方向の端部が加熱されて周長が大になり、前記同様に蛇行が矯正されることになる。
なお、本実施形態では鋼板ストリップ１の片側エッジのみを加熱したが、鋼板ストリップ１の両側エッジを加熱しつつ、左右の加熱量を変化させて、上下ロール２ａ，２ｂの左右の径の差を与えるようにしてもよい。

水平パスにおいて鋼板ストリップを上下から挟みつける上下のロールは、両者とも直径が３０ｃｍのものを用いた。鋼板ストリップが進行方向に対して左側に寄りはじめたので、蛇行検出装置からの信号により制御装置が左側のヒータを動作させて鋼板ストリップの左側のエッジを加熱した。ここで、鋼板ストリップの温度を５０℃上昇させた。
両ロールの材質が鉄の場合には、線膨張係数は１２．１×１０^−６／℃である。すると、元のロールの周囲長さ（周長）は３００ｍｍ×πとなる。

上記の条件で伸びたロール周囲長は、
３００π×１２．１×１０^−６×５０＝０．１８１５ｍｍとなる。
通板中の鋼板ストリップの幅が１０００ｍｍの場合は、左側のエッジの進行速度がロール１回転ごとに右側のエッジよりも０．１８ｍｍ長いため、この間に、鋼板ストリップには、
Ｓｉｎ^−１（０．１８）＝０．５°
の角度で右前方に向って向きを変えようとする力が作用したことになる。

この力の作用により鋼板ストリップの蛇行が矯正され、ヒータによる加熱の必要がなくなった段階で速やかにヒータによる鋼板ストリップの加熱を停止させた。加熱が停止された鋼板ストリップはパスラインの上流側から後続している新たに供給されたストリップであるため加熱されていないから温度は低い。そこでこの温度が低いストリップに転がり接触するロールの熱は抜熱効果により速やかに冷やされ、ロールの両端温度は再度等しくなって蛇行矯正動作は終了した。なお、前記両ロールの材質、径、加熱温度等の条件は他に変更してもよいことは勿論である。

１ 鋼板ストリップ
２ａ，２ｂ ロール
３ 圧下装置
４ａ，４ｂ ヒータ
５，６ 蛇行検出装置
７ 制御装置

Claims (3)

1. 冷延鋼板ストリップのパスラインに、鋼板ストリップの左右両サイドを均等な圧力で表裏から挟みつけることができる機能を備えたロールの対を設置しておき、同パスラインの前記ロールの対よりも上流側で鋼板ストリップの左右のエッジを個別に加熱可能にしておき、鋼板ストリップの前記加熱された部分が前記ロールを通過する時にこの加熱された鋼板ストリップの部分により前記ロールの対の左右いずれかの部分を加熱するか、左右の加熱量を変化させ、その左右のロール径の膨張量を変化させることにより、前記対をなすロールの軸方向における径を鋼板ストリップの左右において変化させて、左右における周長が相違する前記ロールにより鋼板ストリップの蛇行を矯正することを特徴とする鋼板ストリップの蛇行矯正方法。
2. 前記パスラインの前記ロールの対よりも下流側に鋼板ストリップの蛇行とその方向を検出する蛇行検出装置を設置しておき、この蛇行検出装置からの情報に基づいて、加熱する鋼板ストリップのエッジを選択する、もしくは左右のエッジの加熱量を変化させることを特徴とする請求項１に記載の鋼板ストリップの蛇行矯正方法。
3. 冷延鋼板ストリップのパスラインに設置された、鋼板ストリップの左右両サイドを均等な圧力で表裏から挟みつけることが可能で且つ熱によりロール径が可変なロールの対と、
   前記パスラインの前記ロールの対よりも上流側で鋼板ストリップの左右のエッジに個別に設置されて、通過する鋼板ストリップの左右の部分を個別に加熱する左右のヒータと、
   前記パスラインの前記ロールの対よりも下流側に設置されて、鋼板ストリップの蛇行状態とその方向を検出する蛇行検出装置と、
   前記蛇行検出装置が検出した鋼板ストリップの蛇行状態とその方向の情報に基づいて、前記蛇行状態にあるときに前記左右のヒータの少なくとも一方を作動させる制御装置と
   を備えたことを特徴とする鋼板ストリップの蛇行矯正装置。

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