JP3633991B2 - 連続式熱間圧延におけるシートバー接合装置とその制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、シートバー接合機を搭載したシートバー接合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱延鋼板を製造する場合、一般には、圧延材（スラブ）を加熱炉で圧延に必要な温度に過熱した後、複数の粗圧延機で例えば４０ｍｍ程度の厚みのシートバーまで圧延する。更に、５〜７台の仕上圧延機を用いて、シートバーを１〜２ｍｍの厚みまで圧延する。
【０００３】
しかし、従来から実施されている上記の製造方法においては、圧延の工程はスラブ毎に間欠的に実施せざるを得ない。そのため、仕上圧延機へ供給される走行シートバーの先端部かみ込み及び、尾端部の尻抜けが避けられず、シートバー先尾端の板厚精度を確保するのが困難である上、設備の生産効率が悪いという問題があった。
【０００４】
そこで、この問題を解消するため、粗圧延機と仕上圧延機の間にシートバー接合装置を設け、仕上圧延中の先行シートバー尾端と後行シートバー先端とを接合することにより、連続的な仕上圧延を実現する技術について種々の方法が提案されている。
【０００５】
しかし、前記の連続化仕上圧延設備において、前記シートバー接合装置により、シートバーの接合を行うと、接合時に圧延作業が中断され、生産能率が低下するという問題があるため、例えば特開昭６３−１０１０１１号公報では、接合装置を走行式にし、走間にてシートバーの接合を行うことを提案している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、シートバーの接合を上記走行式接合装置で実施するためには、シートバー接合装置を停止状態から、仕上圧延中の先行シートバー速度及び、これに接合される後行シートバーの搬送速度と同一の速度まで加速し、同一の速度を維持した状態でシートバー接合を行い、接合後に減速、停止の一連の制御を行う必要がある。
【０００７】
しかしながら、粗圧延機と仕上圧延機間という限られた区間内で、前記の一連の動作を行わざるを得ないので、接合装置の走行に際しては急峻な加減速率が要求され、それを可能にするために接合装置には大きな出力の駆動装置が必要になる。ところが、接合装置にこのような大出力の駆動装置を搭載すると、接合装置の重量が増大し、逆に所定の加減速率が達成できないという問題がある。
【０００８】
さらに、シートバー接合装置とシートバーとの完全な速度マッチングを行うことは極めて困難であるため、前記走行式接合装置では、クランプなどのシートバー保持装置を設置してシートバーの保持を行い、速度同期を図ることも必要となる。
【０００９】
しかし、互いに走行中であるシートバーと接合装置の速度同期が完全ではなく、両者の間に速度差が存在する状態で、クランプ装置によるシートバー保持を行った場合、速度差、すなわち運動エネルギーの差がシートバーの張力に変換される。そのため、このシートバーの張力変動によって、シートバーとクランプとの間でスリップが発生し、シートバーに擦りきず等を生じてしまい製品品質を悪化するという問題もある。
【００１０】
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、シートバー接合装置駆動装置の軽量化並びに、クランプ使用によるシートバーのスリップを防止することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明においては、シートバー接合機を搭載し、熱間圧延設備の仕上圧延機入側に設置され、シートバーの通板速度に同期して自走可能な走行式接合装置上に、電磁クラッチ・ブレーキからなるトルク制御装置と、該トルク制御装置に接続され、シートバー通板経路に対向する位置に設置されたピンチロールを搭載する。
【００１２】
また、請求項２では、前記ピンチロールにおいて、前記トルク制御装置により発生する制動トルクを、まず、前記シートバー接合装置が停止待機時は零、あるいは極めて小さな値に設定してシートバーを通板する。次に、シートバー通板速度に同期するため、シートバー接合装置が停止状態から加速するときに、前記制動トルクを大きく設定し、接合装置がシートバーの通板速度に一致するまでの間、制動トルクによって生じるシートバーの接合装置けん引力を加速力とする。
【００１３】
また、請求項３では、前記ピンチロールにおいて、前記トルク制御装置により発生する制御トルクにより、亥ピンチロールでシートバーを保持し、シートバー接合装置とシートバーの速度同期精度を向上させる。
【００１４】
【作用】
上記のように構成された走行式シートバー接合装置に搭載されたピンチロールでシートバーをピンチし、クラッチ・ブレーキによるトルク制御装置で制動トルクを発生すると、シートバー接合装置がシートバーの搬送速度以下の場合には、制動トルクの反力として、接合装置にはシートバー進行方向の力が働く。この反力がシートバーによる接合装置のけん引力となるため、これを利用して、接合機の駆動を補助することができる。
【００１５】
さらに、接合装置がシートバーと同一の速度になった時点で、ピンチロールの制動トルクを例えばピンチロールのスリップ限界程度の大きな値に設定することにより、ピンチロールによるシートバーの保持力が働き、接合装置とシートバーの速度同期を図ることができるため、クランプによるシートバー保持と同一の効果が得られる。
【００１６】
【実施例】
以下、図面を参照しながら、実施例により本発明の特徴を具体的に説明する。
図１は、本発明の実施態様の一例を示す接合装置の概略図である。接合装置１１は自走するため、駆動用の車輪１２ａ，１２ｂを持った台車状の形態をしており、接合装置１１は電動機を使用した駆動装置１３により駆動され、その速度は駆動装置に付随した速度検出器１４にて検出される。接合装置１１上には、シートバー１０を接合するための接合機１５が搭載してある。また、接合装置１１上にはピンチロール１６ａ，１６ｂが搭載され、このピンチロール１６ａ，１６ｂは電磁クラッチ・ブレーキからなるトルク制御装置１７ａ，１７ｂに接続されている。さらに、このピンチロール１６ａ，１６ｂは、圧下装置１８ａ，１８ｂにより圧下力を制御することができる。なお、ピンチロール１６ａ，１６ｂの数は一組でも良いが、先行するシートバーと後行するシートバーを制動トルクにより個別に保持するために、図１に示すように２組、あるいはそれ以上とすることが望ましい。
【００１７】
熱延工程における基本的な設備の構成と実施例の接合装置の配置を図２に示す。この設備の主要部は、接合装置１１，加熱炉２１，粗圧延機２２，シートバー搬送用ピンチロール２３，仕上圧延機２４及びコイラ（巻取機）２５で構成されている。また、本発明の制御を行うために必要な主な検出器として、シートバー測長器（メジャリングロール等）２６，シートバー検出器（ＨＭＤ等）２７，シートバー速度検出器（板速計）２８がある。
【００１８】
接合装置１１は、シートバー搬送用ピンチロール２３と仕上圧延機２４の間に位置し、この粗圧延機と仕上圧延機間に設けられた走行用区間を自走することができる。なお、図中にはシートバー圧延時のシートバー接合状態の一例として、先行シートバー２ａ，後行シートバー２ｂ，シートバー接合位置２ｃを図示している。なお、図示しない構成要素として、圧延機及び、ピンチロールの圧下装置，ルーパ，サイドガイド等並びにこれら機器の駆動・制御装置、さらにこれを制御する計算機が実際には備わっている。
【００１９】
次に、図２を参照して接合装置１１の基本的な動作を説明する。粗圧延機２２によって圧延されたシートバー２ａは、シートバー搬送用ピンチロール２３を通って、仕上圧延機２４に送られ、仕上圧延されてからコイラ２５に巻き取られる。次のシートバー２ｂも、同様に仕上圧延機２４に送られるが、このとき仕上圧延機２４の入側において、図示しない計算機によって仕上圧延中の先行シートバー２ａの尾端に対して、後行シートバー２ｂの先端が位置合わせされる。
【００２０】
この際、各シートバーの先尾端位置のトラッキングが必要になるが、本実施例では、図３に示すように、先行シートバーの尾端位置は、シートバー速度検出器２８による測長とシートバー検出器２７による位置検出でトラッキングされ、後行シートバー先端位置は、シートバー測長器２６とシートバー検出器２７によりトラッキングされ、共に位置が計算機により認識されている。また、シートバー接合装置１１の位置も、接合装置の速度検出器から得られる速度信号を積分することにより、計算機にて認識される。
【００２１】
接合装置１１は、例えば図４に示す速度パターンをとり、このシートバー２ａ，２ｂの接合位置に対して、時刻ｔ１からｔ２の間で駆動装置１３によって上流から下流方向に走行しながら位置合わせ及び、速度同期を行う。その後、時刻ｔ２からｔ３の間で、接合機１５によりシートバー２ａと２ｂの接合を行う。時刻ｔ３においてシートバーの接合が終了した後、接合装置１１は減速を開始し、時刻ｔ４において停止する。これにより、シートバー２ｂは先行シートバー２ａに連なって仕上圧延され、この動作を以降のシートバーにも施すことにより、シートバーの仕上圧延は連続的に行われる。
【００２２】
本実施例では、図４に示すように、ピンチロール１６ａ，１６ｂのトルク制御装置１７ａ，１７ｂの制動トルクを、シートバーの通常通板時である時刻ｔ１以前では、零に設定する。これにより、シートバーは接合装置１１がない状態と同様に通板され、同時に接合装置１１は駆動装置１３を駆動することにより自由に走行することができ、停止待機も可能である。
【００２３】
一方、シートバー２ａと２ｂを走間で接合するため、時刻ｔ１においてシートバー接合装置１１を駆動装置１３で駆動し、シートバー２ａ，２ｂの速度に同期させるときには、接合装置１１に搭載されたピンチロール１６ａ，１６ｂのトルク制御装置１７ａ，１７ｂにて、制動トルクを設定する。この接合装置の加速開始、即ち制動トルク設定開始のタイミング（ｔ１）は、時刻ｔ２において接合装置がシートバーと同一の速度になると同時に、接合位置に一致するように計算機によって以下の演算を行い、決定する。
【００２４】
シートバー接合装置１１は、停止状態から、ある程度で通板中のシートバー接合位置２ｃに位置合わせを行うため、シートバー接合位置２ｃより必ず下流側に位置する状態で加速を開始することになる。ここで、この接合装置１１とシートバー接合位置との距離をＬとする。このとき、時刻ｔ２において接合装置１１とシートバーの速度が同一になり、かつ、接合位置も一致しているためには、接合装置１１がシートバー速度まで加速する間に走行する距離と、その間にシートバーが走行する距離の差がＬに等しくなればよい。そこで、計算機はシートバー速度検出器により得られる先行シートバー２ａの速度から、接合装置１１がシートバー速度と同一速度になる間の両者の走行距離差（図４の斜線部面積に相当）を以下のように演算する。
【００２５】

この演算と、トラッキングにより得られるＬの値と演算結果の比較を常に行うことにより、最適な接合装置加速開始時刻ｔ１を得ることができる。この様子を図５のフローチャートに示す。
【００２６】
２つのピンチロール１６ａ，１６ｂに与える制動トルクは、接合装置の駆動力を補助するのに必要な値に設定することが望ましいが、最大でピンチロールとシートバーの間の静止摩擦力を越えてスリップを生じない程度に設定することが可能である。例えば、シートバー２ａ，２ｂとピンチロール１６ａ，１６ｂの間の静止摩擦係数を０．２、２つのピンチロールの直径を４００ｍｍ、圧下力を２トンとすると、静止摩擦力の限界は
０．２×２０００ｋｇｆ＝４００ｋｇｆ ・・・（２）
となるため、制動トルクとしては
４００ｋｇｆ×０．２ｍ（ピンチロール半径）＝８０ｋｇｆ・ｍ・・・（３）
までの制動トルクをシートバーとピンチロール間にスリップを生じずに付与することができる。シートバー接合装置１１がシートバー速度に同期するまで、即ち、シートバー速度以下の場合、この８０ｋｇｆ・ｍの制動トルクをたとえば２組のピンチロールに付与することにより、接合装置は
４００ｋｇｆ×２台＝８００ｋｇｆ ・・・（４）
の力をシートバーの進行方向に受ける。
【００２７】
次に、時刻ｔ２においてシートバー接合部２ｃとシートバー接合装置１１の位置が一致し、両者の速度がほぼ一致した状態になると、トルク制御装置１７ａ，１７ｂのトルク設定値を上記スリップ限界値に設定する。これにより、接合装置と先行・後行シートバーはピンチロール及びその制動力によって互いに固定された状態になり、完全な速度同期を実現できる。
【００２８】
この状態でシートバー接合機１５による接合を行う。シートバーの接合が完了した時点ｔ３で、ピンチロールの制動トルクを零に設定し、シートバーの保持を解除して接合装置の減速を行う。時刻ｔ４において、接合装置が停止した後、接合装置は後進し、初期の停止待機位置に戻り、次のシートバー接合を待つ。
【００２９】
なお、本実施例においては、図２に示す各種設備の全体の制御を、図示しない計算機を用いて実施している。即ち、粗圧延機２２，シートバー搬送用ピンチロール２３，仕上圧延機２４，コイラ２５及び接合装置１１等々の速度基準や圧下力指令及び前記のシートバー接合装置駆動・ピンチロール等の制御指令は、必要に応じて計算機から与えられる。
【００３０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、接合装置が加速を行う時には、接合装置上に搭載したピンチロールの制動トルクにより、シートバー接合装置がシートバー速度以下であれば、シートバー進行方向の力を反力として受けるので、このシートバーによる接合装置けん引力を加速力として利用することができる。従って、接合装置に搭載する駆動装置の電動機容量を低減することができ、接合装置の重量を軽減することが可能となり、容量の小さな駆動用電動機を選定することも可能となる。
【００３１】
また、請求項３では、ピンチロールの制動トルクにより、シートバーを保持することができるので、接合装置上にシートバーを保持するためのクランプ装置を搭載する必要がなくなり、接合装置の構造が簡単化され、重量の軽減ができる。また、ピンチロールの制動力をスリップ限界以下で制御することにより、クランプ装置を用いたときのようなシートバーと接合装置の間の速度差により発生するクランプ時のシートバーとクランプ装置間のスリップが起こらず、擦りきず等が発生しないため、品質悪化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の接合装置の基本的な構造を示す正面図である。
【図２】実施例の連続式熱間圧延設備の構成を示す正面図である。
【図３】実施例のシートバーのトラッキング及びシートバー接合装置の駆動制御系の構成を示すブロック図である。
【図４】実施例のシートバー接合装置に与えられる速度パターンの例を示すタイムチャートである。
【図５】実施例のシートバー接合装置の制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０：シートバー １１：シートバー接合装置
１２ａ，１２ｂ：接合装置駆動用車輪 １３：接合装置駆動装置
１４：駆動装置速度検出器 １５：シートバー接合機
１６ａ，１６ｂ：ピンチロール
１７ａ，１７ｂ：トルク制御装置
１８ａ，１８ｂ：ピンチロール圧下装置
２１：加熱炉 ２２：粗圧延機
２３：シートバー搬送用ピンチロール ２４：仕上圧延機
２５：コイラ（巻取機） ２６：シートバー測長器
２７：シートバー検出器 ２８：シートバー速度検出器
２ａ：先行シートバー ２ｂ：後行シートバー
２ｃ：シートバー接合位置

Claims (3)

1. 連続式熱間圧延におけるシートバー接合装置において、
   熱間圧延設備の仕上圧延機入側に設置され、シートバー接合機（１５）を搭載し、かつ、電磁クラッチ・ブレーキからなるトルク制御装置（１７ａ，１７ｂ）と、該トルク制御装置に接続され、シートバー通板経路に対向する位置に設置されたピンチロール（１６ａ，１６ｂ）を有し、シートバーの通板速度に同期して自走可能な走行式シートバー接合装置（１１）を設けたことを特徴とする、連続式熱間圧延におけるシートバー接合装置。
2. シートバー接合装置（１１）をシートバーの通板速度に同期させるため、トルク制御装置（１７ａ，１７ｂ）に接続され、シートバー通板経路に対向する位置に設置されたピンチロール（１６ａ，１６ｂ）において、前記トルク制御装置（１７ａ，１７ｂ）により発生する制動トルクを、シートバー接合装置が加速を開始するまでの間は零、あるいは極めて小さい値に設定してシートバーを通板し、シートバー接合装置が加速するときには大きく設定することにより、シートバー接合装置の速度がシートバーの通板速度と一致するまでの間、制動トルクによって得られるシートバーの接合装置けん引力を、接合装置の駆動装置（１３）の駆動力を補助する力として利用する、連続式熱間圧延におけるシートバー接合装置の制御方法。
3. 前記ピンチロール（１６ａ，１６ｂ）において、前記トルク制御装置（１７ａ，１７ｂ）により発生する制動トルクにより、前記ピンチロールでシートバーを保持し、シートバー接合機とシートバーとの速度同期精度を向上させる、前記請求項２記載の連続式熱間圧延におけるシートバー接合装置の制御方法。

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