JP2023065002A - 熱間圧延機の設備破損防止装置及び設備破損防止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より応答良く、熱間圧延機の設備の破損を防止することを目的とする。【解決手段】熱間圧延機１Ａ～１Ｅの設備破損防止装置であって、圧延機１Ａ～１Ｅの圧延負荷を検出するロードセル２Ａ～２Ｅと、上記ロードセル２Ａ～２Ｅが検出した圧延荷重が予め設定した第１の閾値を超えたと判定すると、上記圧延機１Ａ～１Ｅの設備に緊急停止指令を出力する制御部３と、を備えることを要旨とする熱間圧延機１Ａ～１Ｅの設備破損防止装置である。上記第１の閾値は、例えば、過去の実績や、メーカ保証の荷重などに基づき設定すれば良い。【選択図】 図１

Description

本発明は、熱間圧延操業に係わる技術である。

従来技術として、例えば特許文献１に記載の技術がある。特許文献１に記載の方法は、トルク制御を行っているミルの電動機の発生トルクと速度から負荷トルクを推定する。そして、該推定した負荷トルクが急増し、速度が急激に低下すると予測される場合には、電動機に与える電流目標値を低下させることにより、発生トルクが許容値を超えて上昇することを防止する。これによって、電動機側の設備を保護している。

特開２００１－１６８８４号公報

特許文献１に記載の技術では、トルクで制御しているため電動機の保護はできているが、粗スタンド（圧延機）で発生した高負荷に対する保護がない。また、粗スタンドの圧延荷重は駆動系を介してモータに伝わるため、高負荷時にスピンドル等の駆動系が破損する恐れがある。また当該スタンドで圧延可能でも、搬送中の冷却による荷重増加で次スタンドの予測される高負荷に対する破損防止方法がないという課題があった。

また、電動機の電流値などから圧延機の負荷荷重を推定するのでは、応答性が悪いという課題がある。

本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、より応答良く、熱間圧延機の設備の破損を防止することを目的とする。

発明者の検討によれば、熱間連続圧延操業において、スラブが粗圧延機の通過中において、搬送テーブル上のスラブ温度低下による変形抵抗の増大で、圧延時荷重が増加する場合がある。そして、この荷重増加（高負荷）が、圧延機の設備破壊に繋がるという知見を得た。
スラブの温度低下は、例えば、スタンド間でのスラブの上反りの矯正処理などによる待機時間によって発生する。
本発明は、このような知見に基づきなされたものである。

すなわち、本発明の一態様は、熱間圧延機の設備破損防止装置であって、圧延機の圧延負荷を検出するロードセルと、上記ロードセルが検出した圧延荷重が予め設定した第１の閾値を超えたと判定すると、上記圧延機の設備に緊急停止指令を出力する制御部と、を備えることを要旨とする熱間圧延機の設備破損防止装置である。

上記第１の閾値は、例えば、過去の実績や、メーカ保証の荷重などに基づき設定すれば良い。

本発明の態様によれば、スラブの温度低下によってスラブの変形抵抗が増大することよる、圧延機の設備破損をより確実に回避することが可能となる。

本発明に基づく実施形態に係る装置構成例を示す図である。 制御部の構成を説明する図である。 本発明に基づく実施形態に係る処理を説明するための模式図である。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
（構成）
本実施形態の熱間連続圧延設備は、図１に示すように、複数の圧延機１Ａ～１Ｅ（スタンド）の列を備え、搬送されてきたスラブを、順次圧延して目的の厚さの金属板とする。なお、圧延機１Ａ～１Ｅに送られてくるスラブは、加熱炉で加熱されて所定の温度となっている。
複数の圧延機１Ａ～１Ｅは、粗圧延機の列でも良いし、仕上げ圧延機の列でも良いし、粗圧延機の列と仕上げ圧延機の列とを合わせた列でも良い。
以下では、粗圧延機の列を想定して説明する。

＜ロードセル２Ａ～２Ｅ＞
各圧延機１Ａ～１Ｅは、圧延荷重を検出するロードセル２Ａ～２Ｅをそれぞれ備える。
各ロードセル２Ａ～２Ｅは、検出した荷重信号を制御部３に出力する。

＜制御部３＞
制御部３は、図２に示すように、高負荷判定部３Ａと、緊急停止部３Ｂとを備える。

［高負荷判定部３Ａ］
高負荷判定部３Ａは、まず、圧延を開始する又は圧延中の圧延機１Ａ～１Ｅに設けたロードセル２Ａ～２Ｅが検出した圧延荷重が、予め設定した第１の閾値を超えたか否かを判定する。第１の閾値を越えていると判定すると、緊急停止部３Ｂに移行する。

一方、ロードセル２Ａ～２Ｅが検出した圧延荷重が予め設定した第１の閾値より低い場合、ロードセル２Ａ～２Ｅが検出した圧延荷重が、予め設定した第２の閾値を超えたか否かを判定する。第２の閾値を越えていると判定すると、緊急停止部３Ｂに移行する。
ここで、圧延荷重が第２の閾値を超えたか否かの判定を、現在の圧延機での圧延が終了した時点で実行するようにしても良い。この場合、ロードセル２Ａ～２Ｅが連続して検出する圧延荷重に基づき、検出した圧延荷重の最大値を更新する。そして、圧延機１Ａ～１Ｅ毎に、圧延終了時における、圧延荷重の最大値が第２の閾値を超えたか否か判定する。

この高負荷判定部３Ａは、圧延を開始する又は圧延中の圧延機１Ａ～１Ｅについて実行する。すなわち、高負荷判定部３Ａは、各圧延機１Ａ～１Ｅにおいて、スラブの噛み込みが開始した時点から、スラブが抜ける迄、所定サンプリング時間毎に連続的に実行される。
ここで、圧延機１Ａ～１Ｅが破損する圧延荷重は、圧延機１Ａ～１Ｅ毎に異なる。このため、第１の閾値及び第２の閾値は、各圧延機１Ａ～１Ｅ毎に異なる。

第１の閾値は、例えば次のようにして選定して、圧延機１Ａ～１Ｅ毎に記憶部に格納しておく。
すなわち、各圧延機１Ａ～１Ｅ毎に、過去の圧延実績から、高負荷によって対象とする圧延機１Ａ～１Ｅの設備が破損した際の圧延荷重を取得し、その取得した圧延荷重から安全代分を引いた値を第１の閾値とする。又は、圧延機１Ａ～１Ｅのメーカ保証の圧延荷重から安全代分を引いた値を第１の閾値とする。

第２の閾値は、例えば次のようにして選定して、圧延機１Ａ～１Ｅ毎に記憶部に格納しておく。
すなわち、対象とする圧延機１Ａ～１Ｅの次スタンドにおける、過去の圧延実績から、その次スタンドにおいて高負荷で圧延機１Ａ～１Ｅの設備が破損した際の圧延荷重を取得し、取得した圧延荷重から、対象とする圧延機１Ａ～１Ｅから次スタンドまでに間でのスラブ温度低下による変形抵抗増大分に相当する安全代分を引いた値を第２の閾値とする。又は、次スタンドのメーカ保証の圧延荷重から、対象とする圧延機１Ａ～１Ｅから次スタンドまでに間でのスラブ温度低下による変形抵抗増大分に相当する安全代分を引いた値を第２の閾値とする。

ただし、求めた第２の閾値が、第１の閾値よりも大きい場合には、上記の第２の閾値を用いた判定を行う必要は無い。例えば、各圧延機毎に、第２の閾値情報（例えば、ゼロや負値）を有し、その情報に基づき第２の閾値判定を行わないようにしたり、第２の閾値を、第１の閾値よりも大きい値としておいたりする。

又は、求めた第２の閾値が、第１の閾値よりも大きい場合に、対象とする圧延機１Ａ～１Ｅの次スタンドの次スタンドでの上記高負荷破壊時の圧延荷重から第２の閾値を求めてもよい。
なお、最後尾のスタンドについては、当然に第２の閾値はない。

［緊急停止部３Ｂ］
緊急停止部３Ｂは、高負荷判定部３Ａの判定に基づき、現在の圧延機１Ａ～１Ｅの圧延荷重が第１の閾値を超えたと判定したら、第１の閾値を超えた現在の圧延機１Ａ～１Ｅの設備に対し緊急停止指令を出力する。
また、緊急停止部３Ｂは、高負荷判定部３Ａの判定に基づき、現在の圧延機１Ａ～１Ｅの圧延荷重が第２の閾値を超えたと判定したら、次スタンドの圧延設備に圧延停止指令を出力する。この圧延停止指令は、例えば、現在の圧延機１Ａ～１Ｅでの圧延中や、現在の圧延機１Ａ～１Ｅでの圧延終了後に出力する。

緊急停止指令を入力した圧延機１Ａ～１Ｅの設備は、圧延を中止する処理を行う。例えば、駆動モータを停止し、ロール間隙を大きくする。
同様に、圧延停止指令を入力した次スタンドの圧延設備も同様に、圧延を中止する処理を行う。例えば、駆動モータを停止し、ロール間隙を大きくする。

（動作その他）
本実施形態では、スラブ１０の圧延中に圧延荷重が第１の閾値を越えたと判定すると、図３のような圧延途中(図３中、左側の圧延機参照)で、圧延機１（ｎ）を緊急停止させる。
これによって、圧延中の圧延機１（ｎ）の設備である、電動機や機械系（スピンドル等）の破損を防止することができる。
またこのとき、ロードセル２Ａ～２Ｅによって、圧延中の圧延荷重を検出するため、応答性も高い。

また、圧延機１（ｎ）でのスラブ１０の圧延中に、圧延荷重が第１の閾値より低いが第２の閾値を越えたと判定すると、次スタンド１（ｎ＋１）を停止する。
これによって、圧延機１（ｎ）での現在の圧延は継続するものの、次スタンド１（ｎ＋１）での圧延を停止して、当該次スタンド１（ｎ＋１）での設備破損を防止する。

以上のように、本実施形態では、スラブの温度低下によってスラブの変形抵抗が増大することよる、圧延機の設備破損をより確実に回避することが可能となる。すなわち、本実施形態では、電動機のトルク負荷のみでは表現できなかった、スタンド側の高負荷による駆動系の設備破損を、スタンド荷重に基づいて保護する。また、荷重高負荷材が圧延されたとき、現在のスタンドでのスタンド荷重に基づき、次スタンドの荷重が許容値を超える場合、破損防止のために、現在の圧延後に次スタンドでの圧延を中止する。以上により、圧延機の設備破損防止の効果を得ることが出来る。

なお、高負荷で圧延機を停止した場合、次材以降の圧延負荷軽減のために、加熱炉の温度上昇を行っても良い。

（その他）
本開示は、次の構成も取り得る。
（１）熱間圧延機の設備破損防止装置であって、
圧延機の圧延負荷を検出するロードセルと、
上記ロードセルが検出した圧延荷重が予め設定した第１の閾値を超えたと判定すると、上記圧延機の設備に緊急停止指令を出力する制御部と、
を備える。
（２）複数の圧延機の列からなる熱間連続圧延設備の設備破損防止装置であって、
各圧延機に設けられ対象とする圧延機の圧延負荷を検出するロードセルと、
上記ロードセルが検出した圧延荷重に基づき、圧延荷重が圧延機毎に個別の設定した第２の閾値を越えた圧延機を検出すると、その検出した圧延機よりも搬送方向下流側に位置する圧延機の設備に圧延停止指令を出力する制御部と、
を備える。
（３）上記制御部は、上記ロードセルの検出値に基づき、圧延機の圧延負荷が予め設定された第１の閾値を超えたと判定すると、上記第１の閾値を超えた圧延機の設備に対し緊急停止指令を出力し、
上記第２の閾値は、上記第１の閾値よりも低い。
（４）熱間圧延機の設備破損を防止する方法であって、
圧延機の圧延負荷を検出するロードセルを備え、
上記ロードセルの検出値に基づき、圧延機の圧延負荷が予め設定された第１の閾値を超えたと判定すると、上記圧延機を緊急停止する。
（５）複数の圧延機の列からなる熱間連続圧延設備の設備破損を防止する方法であって、
各圧延機に設けられ対象とする圧延機の圧延負荷を検出するロードセルを備え、
上記ロードセルが検出した圧延荷重に基づき、圧延荷重が圧延機毎に個別の設定した第２の閾値を越えた圧延機を検出すると、その検出した圧延機よりも搬送方向下流側に位置する圧延機を停止する。
（６）上記ロードセルの検出値に基づき、圧延機の圧延負荷が予め設定された第１の閾値を超えたと判定すると、上記第１の閾値を超えた圧延機を緊急停止し、
上記第２の閾値は、上記第１の閾値よりも低い。

１Ａ～１Ｅ 圧延機
２Ａ～２Ｅ ロードセル
３ 制御部
３Ａ 高負荷判定部
３Ｂ 緊急停止部
１０ スラブ

Claims (6)

1. 熱間圧延機の設備破損防止装置であって、
   圧延機の圧延負荷を検出するロードセルと、
   上記ロードセルが検出した圧延荷重が予め設定した第１の閾値を超えたと判定すると、上記圧延機の設備に緊急停止指令を出力する制御部と、
   を備えることを特徴とする熱間圧延機の設備破損防止装置。
2. 複数の圧延機の列からなる熱間連続圧延設備の設備破損防止装置であって、
   各圧延機に設けられ対象とする圧延機の圧延負荷を検出するロードセルと、
   上記ロードセルが検出した圧延荷重に基づき、圧延荷重が圧延機毎に個別の設定した第２の閾値を越えた圧延機を検出すると、その検出した圧延機よりも搬送方向下流側に位置する圧延機の設備に圧延停止指令を出力する制御部と、
   を備えることを特徴とする熱間圧延機の設備破損防止装置。
3. 上記制御部は、上記ロードセルの検出値に基づき、圧延機の圧延負荷が予め設定された第１の閾値を超えたと判定すると、上記第１の閾値を超えた圧延機の設備に対し緊急停止指令を出力し、
   上記第２の閾値は、上記第１の閾値よりも低い、
   ことを特徴とする請求項２に記載した熱間圧延機の設備破損防止装置。
4. 熱間圧延機の設備破損を防止する方法であって、
   圧延機の圧延負荷を検出するロードセルを備え、
   上記ロードセルの検出値に基づき、圧延機の圧延負荷が予め設定された第１の閾値を超えたと判定すると、上記圧延機を緊急停止する、
   ことを特徴とする熱間圧延機の設備破損防止方法。
5. 複数の圧延機の列からなる熱間連続圧延設備の設備破損を防止する方法であって、
   各圧延機に設けられ対象とする圧延機の圧延負荷を検出するロードセルを備え、
   上記ロードセルが検出した圧延荷重に基づき、圧延荷重が圧延機毎に個別の設定した第２の閾値を越えた圧延機を検出すると、その検出した圧延機よりも搬送方向下流側に位置する圧延機を停止する、
   ことを特徴とする熱間圧延機の設備破損防止方法。
6. 上記ロードセルの検出値に基づき、圧延機の圧延負荷が予め設定された第１の閾値を超えたと判定すると、上記第１の閾値を超えた圧延機を緊急停止し、
   上記第２の閾値は、上記第１の閾値よりも低い、
   ことを特徴とする請求項５に記載した熱間圧延機の設備破損防止方法。
   

Images