JP3726587B2 - ピンチロールの制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上下のピンチロールを該ピンチロールの入側におけるストリップの搬送方法にオフセットさせ、該ピンチロールによりストリップを挟持した状態で該ピンチロールの入側でストリップを走間にて切断し、該ピンチロールにより、前記切断により生ずる後行ストリップの先端を先行ストリップの進行方向とは異なる方向へ送り込む際のピンチロールの製造方法に関し、特に熱間圧延工程において、ピンチロールを介してストリップを巻き取り中に、ピンチロールの入側でストリップを切断して、切断により生じた後行ストリップを先行ストリップとは別の巻取機側へと送り込む際に用いて好適な、ピンチロールの制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６に、先行ストリップと後行ストリップとを連続して仕上圧延を行い、これらを別々の巻取機により巻き取ることが可能な連続熱間圧延ラインの全体概略を示す。図６に示される熱間圧延ラインにおける巻取操業は以下に説明するように行われる。
【０００３】
仕上圧延機１００にて、先行ストリップ１０２と後行ストリップ１０１とが繋がった状態で連続圧延して圧延される。図６においては、先行ストリップ１０２が上ピンチロール１２１と下ピンチロール１２２とからなるピンチロール１２０を介して下流側の巻取機１２３により巻取られている状態を示す。先行ストリップ１０２と後行ストリップ１０１との接続点が切断機１０３の位置まで搬送された時点で、切断機１０３によりストリップを切断する。そして、巻取機１２３にて巻取り中の先行ストリップの尾端は、パスライン１５０に沿って下流側のピンチロール１２０へと搬送され、分割された後行ストリップ１０１は、その先端がピンチロール１１０により図中２点鎖線で示すように上流側の巻取機１１３の方向へと送り込まれ巻取機１１３により巻取りが開始される。
【０００４】
図６に示すように後行ストリップの先端を下流側の巻取機１１３の方向へと送り込むには、上流側のピンチロール１１０の下ピンチロール１１２と上ピンチロール１１１とをパスライン１５０の方向にオフセットさせておく必要があり（図中の実線で示すピンチロール１１２）、逆に先行ストリップを上流側の巻取機１１３にて巻取り、後行ストリップを下流側の巻取機１２３で巻取る際には、上流側のピンチロール１１０は後行ストリップの先端を下流側のピンチロール１２０の方向へと送り込まなければならないので、下ピンチロール１１２と上ピンチロール１１１とはオフセットさせないでおく必要がある（図中１点鎖線で示す下ピンチロール１１２）。したがって、上流側のピンチロール１１０の下ピンチロール１１２を図示しない移動機構によりパスライン１５０方向に移動させることにより上ピンチロール１１１と所定量だけオフセットさせることが可能となっている。
【０００５】
このように、上流側のピンチロールは後行ストリップの先端の進行方向を、先行ストリップとは異なる進行方向へと切り換える役目を担っている。したがって、上流側のピンチロールは、後行ストリップを上流側巻取機１１３側へとスムーズに送り込めるように、適正な押力設定あるいはギャップ設定を行っておく必要があり、図６に示すようにピンチロールの圧下装置１３０には押力検出器（ロードセル）１４０が設けられていて、圧下装置１３０では該押力検出器１４０により検出した値にもとづいて、適性な押力が付与されるように圧下装置の押し力をフィードバック制御するか、又は、圧下装置１３０の圧下シリンダの位置調整により上下ピンチロールのギャップを適正値とするようにしている。
【０００６】
なお、図６中の１０４は後行ストリップの搬送方向を下流側のピンチロール１２０への方向（パスライン１５０方向）、又は、上流側の巻取機１１３の方向へと誘導する三角ゲートである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、先行ストリップを下流側の巻取機１２３により巻取っている状態で、ストリップを切断機１０３により切断し、後行ストリップを上流側の巻取機１１３の方向へ、すなわち、パスラインとは異なる方向へと送り込むためには、ピンチロール１１０は上下ピンチロールをパスライン方向にオフセットさせた状態としておく必要がある。熱間圧延ラインにおけるストリップの切断のように走間でストリップを切断する場合は、ストリップを切断後、後行ストリップの先端が上流側のピンチロール１１０に到達するまでに要する時間は非常に短いので、切断機１０３による切断を行う前に予め上流側ピンチロールをオフセットさせておき、さらに、その状態で図７に示すように上流側ののピンチロール１１０によりストリップを挟持しておく必要がある。これは、ピンチロール１１０によりストリップが挟持されていないと、切断により、それまで仕上圧延機１００と巻取機１２３によりストリップに付与されていた張力は開放されるので、その結果、図８に示すように先行ストリップの尾端がダブり込んで三角ゲート１０４に突っかかって尾端がちぎれたり、また、図９に示すように、後行ストリップの先端が上流側の巻取機１１３側へと正しく送り込まれず、下流側のピンチロール１２０側へと突き抜けていってしまうためである。
【０００８】
ここで、上流側ピンチロールの押力を押力検出器１４０の押力検出値に基づいて予め設定した適性値Ｐ1となるようにフィードバック制御する場合を考える。押力の適性値Ｐ1は一般的にストリップとピンチロールとの間の摩擦係数μ、切断後にピンチロールと巻取機との間で付与すべき張力Ｆに基づいてストリップとピンチロールにストリップが発生しない値、すなわちＰ1≧Ｆ／μを満たす値に設定されている。
【０００９】
しかしながら、上ピンチロールと下ピンチロールとをオフセットさせた状態でストリップを挟持する場合、上記のように張力Ｆと摩擦係数μに基づいて決定された適性値Ｐ1となるように押し力を設定しても、先行ストリップとピンチロールとにスリップが発生してしまい、上記図８に示した先行ストリップ尾端のダブり込みや、上記図９に示した後行ストリップ先端の突き抜けが発生してしまうことがあった。
【００１０】
また、圧下装置１３０による圧下シリンダの位置調整により上下ピンチロールのギャップを適正値とする場合は、上下ピンチロールのギャップがストリップの板厚と等しくなるように位置調整がなされるが、ピンチロールに摩耗が生じていた場合や、ストリップの板厚精度が悪くてストリップの板厚が過薄である場合には、実際の上下ピンチロールギャップがストリップの板厚よりも大きくなってしまい、ストリップを挟持できず、先行ストリップとピンチロールとにストリップが発生してしまい、上記図８に示した先行ストリップ尾端のダブり込みや、上記図９に示した後行ストリップ先端の突き抜けが発生してしまうことがあった。
【００１１】
本発明は、上ピンチロールと下ピンチロールとをパスライン方向にオフセットさせた状態であってもストリップを正しく挟持して、ピンチロールの入側でストリップを切断する際に先行ストリップ尾端のダブりの発生を防止するとともに、後行ストリップをパスラインの方向とは異なる方向へ送り込むことが可能なピンチロールの制御方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、パスラインに沿って、張力を付与された状態で搬送されているストリップを、該パスラインの方向にオフセットさせた上下一対のピンチロールにより挟持し、この状態で前記ストリップを前記ピンチロールの入側に配置した切断機により走間で切断し、該切断により生ずる後行ストリップの先端を、前記ピンチロールにより前記パスラインの方向とは異なる方向に送り込む際のピンチロールの制御方法であって、前記挟持を行う際に、次式で定めるＰ0の値以上の押力をピンチロールに付与することを特徴とするものである。
【００１３】
【数２】
【００１４】
但し、Ｆ：ストリップに付与している張力
Δｕ：上下ピンチロールをオフセットさせた状態で押し付けたときの、張力Ｆの方向でのストリップの変位量
Δｘ：上下ピンチロールをオフセットさせ、かつ、張力Ｆを付与したストリップを上下ピンチロール間に位置させた状態で、上下ピンチロール間隔を狭めていく時に、ピンチロールがストリップと接触を開始する状態からストリップを完全に挟持する状態となるまでのピンチロールの変位量
σB：ストリップの降伏応力
Ｗ：ストリップの幅
ｔ：ストリップの板厚
Ｌa：ストリップの下ピンチロールへの巻付部分のロールに沿った長さ
ＲL：下ピンチロールの半径
Ｌb：ストリップの上ピンチロールへの巻付部分のロールに沿った長さ
ＲU：上ピンチロールの半径
また、本発明は、前記ピンチロールの押力を前記Ｐ0の値以上の値に設定した後に、前記ピンチロールのギャップを、少なくとも先行ストリップの板抜けから後行ストリップの噛み込みまでの間、保持することを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。先ず本発明のピンチロールの押力を算出する上述の式の根拠について説明する。
【００１６】
図４は上ピンチロール１１に対して下ピンチロール１２をパスライン１５０方向上流側にオフセット量１３だけ後退させた状態を示すものである。図５は下ピンチロール１２をオフセットした後、上ピンチロールを押し力Ｐで押下げ、上下ピンチロールによりストリップ１を挟持した状態を示すものである。
【００１７】
ストリップを切断する前に、ピンチロールによりストリップを挟持させておくためには、ストリップに付与されている張力Ｆに反して、図５に示すように上ピンチロールによりストリップを押し下げておく必要がある。図４の状態から図５の状態にするまでに、上ピンチロールがストリップに対して行う仕事量を考える。
【００１８】
上ピンチロールの上下方向位置をｘとし、上下ピンチロールをオフセットさせ、かつ、張力Ｆを付与したストリップを上下ピンチロール間に位置させた状態で、上下ピンチロール間隔を狭めていく時に上ピンチロール１１がストリップ１と接触を開始する状態にある時（図４に示す状態）をｘ＝０、上ピンチロールと下ピンチロールとでストリップを完全に挟持する状態にある時（図５に示す状態）をｘ＝Δｘとする。また、上ピンチロールがｘ位置にある時の上ピンチロールが負荷している押力をＰ（ｘ）とすると、上ピンチロールをｘ＝０位置からｘ＝Δｘ位置まで押し下げる際の仕事量は、
【００１９】
【数３】
【００２０】
で表わされる。一方、上ピンチロールがストリップをΔｘだけ押し下げると、図５に示すようにストリップは張力の付与方向に変位することとなり、この時の変位量をΔｕとすると、張力Ｆに反してΔｕだけ変位させるのに必要な仕事量は、Ｆ・Δｕである。また、上ピンチロールにてストリップを図５の状態まで押えつけるには、ピンチロールの入側では下ピンチロールに外周面に沿ってストリップに曲げ変形が加えられることとなり、ピンチロールの出側では、下ピンチロールに沿った曲げ変形分の曲げ戻し変形、および、上ピンチロールの外周面に沿ったストリップに曲げ変形、及び、上ピンチロールの外周面に沿った曲げ変形分の曲げ戻し変形が加えられることとなる。ストリップに生ずる曲げモーメントＭBによって、曲率半径Ｒで曲げ長さＬの曲げを生じたときの曲げ仕事量は、ＭB・（Ｌ／Ｒ)で表わされるので、下ピンチロールおよび上ピンチロールの半径それぞれ、ＲL，ＲUとし、ストリップの下ピンチロールへの巻付部分のロールに沿った長さ、ストリップの上ピンチロールへの巻付部分のロールに沿った長さをそれぞれ、Ｌa，Ｌbとすると、ピンチロールの入側における、下ピンチロールに外周面に沿ってストリップに曲げ変形を行うための仕事量はＭB（Ｌa／ＲL）で表わされ、ピンチロールの出側における、下ピンチロールに沿った曲げ変形分の曲げ戻し変形、及び、上ピンチロールの外周面に沿った曲げ変形、及び、上ピンチロールの外周面に沿った曲げ変形分の曲げ戻し変形を行うための仕事量はそれぞれＭB（Ｌa／ＲL），ＭB（Ｌb／ＲU），ＭB（Ｌb／ＲU）で表わされる。したがって、ピンチロールの入側及び出側において行われる曲げ・曲げ戻し変形に必要な仕事量の合計は、２ＭB｛（Ｌa／ＲL）＋（Ｌb／ＲU）｝となる。
【００２１】
上ピンチロールがｘ＝０位置からｘ＝Δｘ位置まで移動するのに必要な仕事量から、ストリップを張力Ｆの方向にΔｕだけ変位させるための仕事量を差い引いた値が、ストリップを曲げ、曲げ戻し変形するのに必要な仕事量と釣り合うこととなるから、下記の（１）式が成り立つ。
【００２２】
【数４】
【００２３】
ここで、ＭBは、下記（２）式で表わすことができる。
【００２４】
【数５】
【００２５】
但し、 σB：ストリップの降伏応力
ｔ：ストリップの板厚
Ｗ：ストリップの板幅
本発明者らは、上ピンチロールをストリップに接触を開始した状態から、さらに押し下げていくと、ストリップが弾性変形する間は押し下げるにしたがって上ピンチロールを押し下げるのに必要な荷重は一次関数的に増加していくことを確認した。図１上にピンチロールの押力と、上ピンチロールの下方向への変位量（締込量）との関係を示す。この関係は、ピンチロールの大きさやストリップの材質、寸法等に応じて傾きが決まるものである。したがって、Ｐ（ｘ）をＰ（０）＝０，Ｐ（Δｘ）＝Ｐ0となる一次関数とみなすと
Ｐ（ｘ）＝Ｐ0・ｘ／Δｘ
と表わせるから、（１）式は、
【００２６】
【数６】
【００２７】
となり、（３）式および（２）式より、
【００２８】
【数７】
【００２９】
が成り立つ。
【００３０】
したがって、上ピンチロールと下ピンチロールとでストリップを挟持できるように、上ピンチロール１１によりストリップ１を押し下げるには上記（４）式で求められるＰ0の値以上の押力をピンチロールに与える必要がある。
【００３１】
例えば、ストリップ１とピンチロールとの摩擦係数μおよびストリップ１に付与されている張力Ｆに基づいて決定される押力Ｐ1（例えばＰ1＝Ｆ／μ）と上記（４）式により求められる押力Ｐ0との和を押力設定値として上ピンチロールに付与すれば、切断と同時にそれまでストリップに付与されていた張力が開放されても、ピンチロールから先行ストリップがすっぽ抜けないように、確実に上ピンチロールと下ピンチロールとでストリップを挟持することができる。また、ピンチロールのギャップは、ストリップを挟み込む程度の値となっているので、後行ストリップの先端はピンチロールによりパスラインとは異なる方向へと送り込まれる。
【００３２】
なお、ピンチロールの押力の上限値は特に規定しないが、押力を大きくしすぎるとストリップが圧延されて薄くなってしまうので、ストリップが圧延されて無い程度の値が上限であることは言うまでもない。
【００３３】
また、本発明では、前記Ｐ0の値以上の押力を前記ピンチロールに付与した後に、前記ピンチロールをギャップ制御に切り換え、前記Ｐ0の値以上の押力を付与した時点でのギャップを、少なくとも先行ストリップの板抜けから後行ストリップの噛み込みまでの間、保持することが好ましい。
【００３４】
図６において、上述のようにピンチロールの押力を（４）式で求められるＰ0の以上値に設定し、ロードセル１４０による押力検出値に基づいて圧下装置１３０が押力制御を行っている状態としておくと、先行ストリップ１０２の尾端がピンチロールを抜けた後に、前記Ｐ0の以上の値の押力を与えようとして、上ピンチロール１１１が下ピンチロール１１２のギャップが狭くする方向に圧下されることとなるので、上ピンチロール１１１が下ピンチロール１１２のギャップが後行ストリップ板厚よりも小さくなってしまい、ピンチロール１１０にスムーズに噛み込間なくなってしまうことがある。
【００３５】
先行ストリップ１０２の尾端がピンチロール１１０を抜けた後、後行ストリップの先端１０１がピンチロール１１０に噛み込むまでの時間が短い場合は、上ピンチロール１１１のギャップが狭くなる前に、後行ストリップの先端がピンチロールに噛み込むため特に、問題とはならないが、後行ストリップの先端がピンチロールに噛み込むまでの時間が長い場合は、この問題が起こりやすくなるので、Ｐ0の値以上の押力を付与した時点でのギャップを、少なくとも先行ストリップの板抜けから後行ストリップの噛み込みまでの間、保持することが好ましい。
【００３６】
図２、図３は、図６に示した熱間圧延ラインにおいて、ピンチロール１１０を先行ストリップの尾端が通過する時点及び後行ストリップの先端が通過する時点前後における圧下装置１３０（油圧シリンダ１３０）の油柱位置の経時変化、すなわち、上ピンチロール１１１と下ピンチロール１１２とのギャップの経時変化を示すものである。図２は押力を先行ストリップの板抜けから後行ストリップの噛み込みまで、上記（４）式で求めたＰ0以上の設定値に一定に制御しようとした場合の例である。この場合、先行ストリップの板抜けと同時に油圧シリンダの油柱位置が締込み方向へと移動し、上下ピンチロールのギャップが先行ストリップを挟持しているときよりも狭くなっている時に、後行ストリップが噛み込んでいることがわかる。そのため、後行ストリップの噛み込みの瞬間に押力が設定値よりも過大となってしまう。このようになると、後行ストリップの噛み込みがスムーズに行われず、ピンチロールの入側にて後行ストリップがダブり込んでしまうことがあり得る。
【００３７】
図３は、Ｐ0の値以上の押力を付与した時点でのギャップを、少なくとも先行ストリップの板抜けから後行ストリップの噛み込みまでの間、保持するように制御した場合の例である。この場合、先行ストリップの底抜け〜後行ストリップの噛み込みまでの間も、シリンダの油柱位置が一定に保持されるので、後行ストリップの噛み込み時に上下ピンチロールのギャップは、ストリップの板厚と同等の値となり、スムーズに噛み込みが行われる。
【００３８】
なお、上記実施形態では、ピンチロールの圧下装置は上ピンチロールに設けられているが、本発明はこれに限定されず、下ピンチロールに圧下装置が設けられていて、上ピンチロールが固定されているピンチロールであっても適用可能である。さらに、上記実施の形態では、上下ピンチロールのうち、圧下装置が設けられている側のピンチロールの押力検出器が設けられているが、固定されている側のピンチロールに押力検出器を設けるようにしてもかまわない。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、パスラインに沿って、張力を付与された状態で搬送されているストリップを、該パスラインの方向にオフセットさせた上下一対のピンチロールにより挟持し、この状態で前記ストリップを前記ピンチロールの入側に配置した切断機により走間で切断し、該切断により生ずる後行ストリップの先端を、前記ピンチロールにより前記パスラインの方向とは異なる方向に送り込む際、ストリップを切断したときに、先行ストリップがピンチロールからすっぽ抜けることを防止することが可能となり、また後行ストリップの先端の送り込みを正確に行うことが可能となる。さらに、Ｐ0の値以上の押力を付与した時点でのギャップを、少なくとも先行ストリップの板抜けから後行ストリップの噛み込みまでの間、保持するようにすれば、先行ストリップ尾端がピンチロールを抜けてから、後行ストリップの先端がピンチロールに噛み込むまでの時間が長い場合であっても、後行ストリップをスムーズにピンチロールに噛み込ませることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ピンチロールの押力と変位量（締込量）との関係を示すグラフである。
【図２】ピンチロールの押力実績及びシリンダ油注位置の経時変化を示すチャートである。
【図３】ピンチロールの押力実績及びシリンダ油注位置の経時変化を示すチャートである。
【図４】オフセットしたときのピンチロールの側面図である。
【図５】ストリップを押下げたときの側面図である。
【図６】巻取装置の全体側面図である。
【図７】上下ピンチロールをオフセットさせた状態でストリップを上下ピンチロールにより挟持したときの側面図である。
【図８】先行ストリップの尾端が三角ゲートに突っかかった状態を示す側面図である。
【図９】後行ストリップの尾端が下流側のピンチロール側へと突き抜けた状態を示す側面図である。
【符号の説明】
１ ストリップ
１１ 上ピンチロール
１２ 下ピンチロール
１３ オフセット量
１００ 仕上圧延機
１０１ 後行ストリップ
１０２ 先行ストリップ
１０３ 切断機
１１０ 上流側ピンチロール
１１１ 上ピンチロール
１１２ 下ピンチロール
１１３ 上流側巻取機
１２０ 下流側ピンチロール
１２１ 上ピンチロール
１２２ 下ピンチロール
１２３ 下流側巻取機
１３０ 圧下装置
１４０ 押力検出器
１５０ パスライン
【発明の属する技術分野】
本発明は、上下のピンチロールを該ピンチロールの入側におけるストリップの搬送方法にオフセットさせ、該ピンチロールによりストリップを挟持した状態で該ピンチロールの入側でストリップを走間にて切断し、該ピンチロールにより、前記切断により生ずる後行ストリップの先端を先行ストリップの進行方向とは異なる方向へ送り込む際のピンチロールの製造方法に関し、特に熱間圧延工程において、ピンチロールを介してストリップを巻き取り中に、ピンチロールの入側でストリップを切断して、切断により生じた後行ストリップを先行ストリップとは別の巻取機側へと送り込む際に用いて好適な、ピンチロールの制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６に、先行ストリップと後行ストリップとを連続して仕上圧延を行い、これらを別々の巻取機により巻き取ることが可能な連続熱間圧延ラインの全体概略を示す。図６に示される熱間圧延ラインにおける巻取操業は以下に説明するように行われる。
【０００３】
仕上圧延機１００にて、先行ストリップ１０２と後行ストリップ１０１とが繋がった状態で連続圧延して圧延される。図６においては、先行ストリップ１０２が上ピンチロール１２１と下ピンチロール１２２とからなるピンチロール１２０を介して下流側の巻取機１２３により巻取られている状態を示す。先行ストリップ１０２と後行ストリップ１０１との接続点が切断機１０３の位置まで搬送された時点で、切断機１０３によりストリップを切断する。そして、巻取機１２３にて巻取り中の先行ストリップの尾端は、パスライン１５０に沿って下流側のピンチロール１２０へと搬送され、分割された後行ストリップ１０１は、その先端がピンチロール１１０により図中２点鎖線で示すように上流側の巻取機１１３の方向へと送り込まれ巻取機１１３により巻取りが開始される。
【０００４】
図６に示すように後行ストリップの先端を下流側の巻取機１１３の方向へと送り込むには、上流側のピンチロール１１０の下ピンチロール１１２と上ピンチロール１１１とをパスライン１５０の方向にオフセットさせておく必要があり（図中の実線で示すピンチロール１１２）、逆に先行ストリップを上流側の巻取機１１３にて巻取り、後行ストリップを下流側の巻取機１２３で巻取る際には、上流側のピンチロール１１０は後行ストリップの先端を下流側のピンチロール１２０の方向へと送り込まなければならないので、下ピンチロール１１２と上ピンチロール１１１とはオフセットさせないでおく必要がある（図中１点鎖線で示す下ピンチロール１１２）。したがって、上流側のピンチロール１１０の下ピンチロール１１２を図示しない移動機構によりパスライン１５０方向に移動させることにより上ピンチロール１１１と所定量だけオフセットさせることが可能となっている。
【０００５】
このように、上流側のピンチロールは後行ストリップの先端の進行方向を、先行ストリップとは異なる進行方向へと切り換える役目を担っている。したがって、上流側のピンチロールは、後行ストリップを上流側巻取機１１３側へとスムーズに送り込めるように、適正な押力設定あるいはギャップ設定を行っておく必要があり、図６に示すようにピンチロールの圧下装置１３０には押力検出器（ロードセル）１４０が設けられていて、圧下装置１３０では該押力検出器１４０により検出した値にもとづいて、適性な押力が付与されるように圧下装置の押し力をフィードバック制御するか、又は、圧下装置１３０の圧下シリンダの位置調整により上下ピンチロールのギャップを適正値とするようにしている。
【０００６】
なお、図６中の１０４は後行ストリップの搬送方向を下流側のピンチロール１２０への方向（パスライン１５０方向）、又は、上流側の巻取機１１３の方向へと誘導する三角ゲートである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、先行ストリップを下流側の巻取機１２３により巻取っている状態で、ストリップを切断機１０３により切断し、後行ストリップを上流側の巻取機１１３の方向へ、すなわち、パスラインとは異なる方向へと送り込むためには、ピンチロール１１０は上下ピンチロールをパスライン方向にオフセットさせた状態としておく必要がある。熱間圧延ラインにおけるストリップの切断のように走間でストリップを切断する場合は、ストリップを切断後、後行ストリップの先端が上流側のピンチロール１１０に到達するまでに要する時間は非常に短いので、切断機１０３による切断を行う前に予め上流側ピンチロールをオフセットさせておき、さらに、その状態で図７に示すように上流側ののピンチロール１１０によりストリップを挟持しておく必要がある。これは、ピンチロール１１０によりストリップが挟持されていないと、切断により、それまで仕上圧延機１００と巻取機１２３によりストリップに付与されていた張力は開放されるので、その結果、図８に示すように先行ストリップの尾端がダブり込んで三角ゲート１０４に突っかかって尾端がちぎれたり、また、図９に示すように、後行ストリップの先端が上流側の巻取機１１３側へと正しく送り込まれず、下流側のピンチロール１２０側へと突き抜けていってしまうためである。
【０００８】
ここで、上流側ピンチロールの押力を押力検出器１４０の押力検出値に基づいて予め設定した適性値Ｐ1となるようにフィードバック制御する場合を考える。押力の適性値Ｐ1は一般的にストリップとピンチロールとの間の摩擦係数μ、切断後にピンチロールと巻取機との間で付与すべき張力Ｆに基づいてストリップとピンチロールにストリップが発生しない値、すなわちＰ1≧Ｆ／μを満たす値に設定されている。
【０００９】
しかしながら、上ピンチロールと下ピンチロールとをオフセットさせた状態でストリップを挟持する場合、上記のように張力Ｆと摩擦係数μに基づいて決定された適性値Ｐ1となるように押し力を設定しても、先行ストリップとピンチロールとにスリップが発生してしまい、上記図８に示した先行ストリップ尾端のダブり込みや、上記図９に示した後行ストリップ先端の突き抜けが発生してしまうことがあった。
【００１０】
また、圧下装置１３０による圧下シリンダの位置調整により上下ピンチロールのギャップを適正値とする場合は、上下ピンチロールのギャップがストリップの板厚と等しくなるように位置調整がなされるが、ピンチロールに摩耗が生じていた場合や、ストリップの板厚精度が悪くてストリップの板厚が過薄である場合には、実際の上下ピンチロールギャップがストリップの板厚よりも大きくなってしまい、ストリップを挟持できず、先行ストリップとピンチロールとにストリップが発生してしまい、上記図８に示した先行ストリップ尾端のダブり込みや、上記図９に示した後行ストリップ先端の突き抜けが発生してしまうことがあった。
【００１１】
本発明は、上ピンチロールと下ピンチロールとをパスライン方向にオフセットさせた状態であってもストリップを正しく挟持して、ピンチロールの入側でストリップを切断する際に先行ストリップ尾端のダブりの発生を防止するとともに、後行ストリップをパスラインの方向とは異なる方向へ送り込むことが可能なピンチロールの制御方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、パスラインに沿って、張力を付与された状態で搬送されているストリップを、該パスラインの方向にオフセットさせた上下一対のピンチロールにより挟持し、この状態で前記ストリップを前記ピンチロールの入側に配置した切断機により走間で切断し、該切断により生ずる後行ストリップの先端を、前記ピンチロールにより前記パスラインの方向とは異なる方向に送り込む際のピンチロールの制御方法であって、前記挟持を行う際に、次式で定めるＰ0の値以上の押力をピンチロールに付与することを特徴とするものである。
【００１３】
【数２】
但し、Ｆ：ストリップに付与している張力
Δｕ：上下ピンチロールをオフセットさせた状態で押し付けたときの、張力Ｆの方向でのストリップの変位量
Δｘ：上下ピンチロールをオフセットさせ、かつ、張力Ｆを付与したストリップを上下ピンチロール間に位置させた状態で、上下ピンチロール間隔を狭めていく時に、ピンチロールがストリップと接触を開始する状態からストリップを完全に挟持する状態となるまでのピンチロールの変位量
σB：ストリップの降伏応力
Ｗ：ストリップの幅
ｔ：ストリップの板厚
Ｌa：ストリップの下ピンチロールへの巻付部分のロールに沿った長さ
ＲL：下ピンチロールの半径
Ｌb：ストリップの上ピンチロールへの巻付部分のロールに沿った長さ
ＲU：上ピンチロールの半径
また、本発明は、前記ピンチロールの押力を前記Ｐ0の値以上の値に設定した後に、前記ピンチロールのギャップを、少なくとも先行ストリップの板抜けから後行ストリップの噛み込みまでの間、保持することを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。先ず本発明のピンチロールの押力を算出する上述の式の根拠について説明する。
【００１６】
図４は上ピンチロール１１に対して下ピンチロール１２をパスライン１５０方向上流側にオフセット量１３だけ後退させた状態を示すものである。図５は下ピンチロール１２をオフセットした後、上ピンチロールを押し力Ｐで押下げ、上下ピンチロールによりストリップ１を挟持した状態を示すものである。
【００１７】
ストリップを切断する前に、ピンチロールによりストリップを挟持させておくためには、ストリップに付与されている張力Ｆに反して、図５に示すように上ピンチロールによりストリップを押し下げておく必要がある。図４の状態から図５の状態にするまでに、上ピンチロールがストリップに対して行う仕事量を考える。
【００１８】
上ピンチロールの上下方向位置をｘとし、上下ピンチロールをオフセットさせ、かつ、張力Ｆを付与したストリップを上下ピンチロール間に位置させた状態で、上下ピンチロール間隔を狭めていく時に上ピンチロール１１がストリップ１と接触を開始する状態にある時（図４に示す状態）をｘ＝０、上ピンチロールと下ピンチロールとでストリップを完全に挟持する状態にある時（図５に示す状態）をｘ＝Δｘとする。また、上ピンチロールがｘ位置にある時の上ピンチロールが負荷している押力をＰ（ｘ）とすると、上ピンチロールをｘ＝０位置からｘ＝Δｘ位置まで押し下げる際の仕事量は、
【００１９】
【数３】
で表わされる。一方、上ピンチロールがストリップをΔｘだけ押し下げると、図５に示すようにストリップは張力の付与方向に変位することとなり、この時の変位量をΔｕとすると、張力Ｆに反してΔｕだけ変位させるのに必要な仕事量は、Ｆ・Δｕである。また、上ピンチロールにてストリップを図５の状態まで押えつけるには、ピンチロールの入側では下ピンチロールに外周面に沿ってストリップに曲げ変形が加えられることとなり、ピンチロールの出側では、下ピンチロールに沿った曲げ変形分の曲げ戻し変形、および、上ピンチロールの外周面に沿ったストリップに曲げ変形、及び、上ピンチロールの外周面に沿った曲げ変形分の曲げ戻し変形が加えられることとなる。ストリップに生ずる曲げモーメントＭBによって、曲率半径Ｒで曲げ長さＬの曲げを生じたときの曲げ仕事量は、ＭB・（Ｌ／Ｒ)で表わされるので、下ピンチロールおよび上ピンチロールの半径それぞれ、ＲL，ＲUとし、ストリップの下ピンチロールへの巻付部分のロールに沿った長さ、ストリップの上ピンチロールへの巻付部分のロールに沿った長さをそれぞれ、Ｌa，Ｌbとすると、ピンチロールの入側における、下ピンチロールに外周面に沿ってストリップに曲げ変形を行うための仕事量はＭB（Ｌa／ＲL）で表わされ、ピンチロールの出側における、下ピンチロールに沿った曲げ変形分の曲げ戻し変形、及び、上ピンチロールの外周面に沿った曲げ変形、及び、上ピンチロールの外周面に沿った曲げ変形分の曲げ戻し変形を行うための仕事量はそれぞれＭB（Ｌa／ＲL），ＭB（Ｌb／ＲU），ＭB（Ｌb／ＲU）で表わされる。したがって、ピンチロールの入側及び出側において行われる曲げ・曲げ戻し変形に必要な仕事量の合計は、２ＭB｛（Ｌa／ＲL）＋（Ｌb／ＲU）｝となる。
【００２１】
上ピンチロールがｘ＝０位置からｘ＝Δｘ位置まで移動するのに必要な仕事量から、ストリップを張力Ｆの方向にΔｕだけ変位させるための仕事量を差い引いた値が、ストリップを曲げ、曲げ戻し変形するのに必要な仕事量と釣り合うこととなるから、下記の（１）式が成り立つ。
【００２２】
【数４】
ここで、ＭBは、下記（２）式で表わすことができる。
【００２４】
【数５】
但し、 σB：ストリップの降伏応力
ｔ：ストリップの板厚
Ｗ：ストリップの板幅
本発明者らは、上ピンチロールをストリップに接触を開始した状態から、さらに押し下げていくと、ストリップが弾性変形する間は押し下げるにしたがって上ピンチロールを押し下げるのに必要な荷重は一次関数的に増加していくことを確認した。図１上にピンチロールの押力と、上ピンチロールの下方向への変位量（締込量）との関係を示す。この関係は、ピンチロールの大きさやストリップの材質、寸法等に応じて傾きが決まるものである。したがって、Ｐ（ｘ）をＰ（０）＝０，Ｐ（Δｘ）＝Ｐ0となる一次関数とみなすと
Ｐ（ｘ）＝Ｐ0・ｘ／Δｘ
と表わせるから、（１）式は、
【００２６】
【数６】
となり、（３）式および（２）式より、
【００２８】
【数７】
が成り立つ。
【００３０】
したがって、上ピンチロールと下ピンチロールとでストリップを挟持できるように、上ピンチロール１１によりストリップ１を押し下げるには上記（４）式で求められるＰ0の値以上の押力をピンチロールに与える必要がある。
【００３１】
例えば、ストリップ１とピンチロールとの摩擦係数μおよびストリップ１に付与されている張力Ｆに基づいて決定される押力Ｐ1（例えばＰ1＝Ｆ／μ）と上記（４）式により求められる押力Ｐ0との和を押力設定値として上ピンチロールに付与すれば、切断と同時にそれまでストリップに付与されていた張力が開放されても、ピンチロールから先行ストリップがすっぽ抜けないように、確実に上ピンチロールと下ピンチロールとでストリップを挟持することができる。また、ピンチロールのギャップは、ストリップを挟み込む程度の値となっているので、後行ストリップの先端はピンチロールによりパスラインとは異なる方向へと送り込まれる。
【００３２】
なお、ピンチロールの押力の上限値は特に規定しないが、押力を大きくしすぎるとストリップが圧延されて薄くなってしまうので、ストリップが圧延されて無い程度の値が上限であることは言うまでもない。
【００３３】
また、本発明では、前記Ｐ0の値以上の押力を前記ピンチロールに付与した後に、前記ピンチロールをギャップ制御に切り換え、前記Ｐ0の値以上の押力を付与した時点でのギャップを、少なくとも先行ストリップの板抜けから後行ストリップの噛み込みまでの間、保持することが好ましい。
【００３４】
図６において、上述のようにピンチロールの押力を（４）式で求められるＰ0の以上値に設定し、ロードセル１４０による押力検出値に基づいて圧下装置１３０が押力制御を行っている状態としておくと、先行ストリップ１０２の尾端がピンチロールを抜けた後に、前記Ｐ0の以上の値の押力を与えようとして、上ピンチロール１１１が下ピンチロール１１２のギャップが狭くする方向に圧下されることとなるので、上ピンチロール１１１が下ピンチロール１１２のギャップが後行ストリップ板厚よりも小さくなってしまい、ピンチロール１１０にスムーズに噛み込間なくなってしまうことがある。
【００３５】
先行ストリップ１０２の尾端がピンチロール１１０を抜けた後、後行ストリップの先端１０１がピンチロール１１０に噛み込むまでの時間が短い場合は、上ピンチロール１１１のギャップが狭くなる前に、後行ストリップの先端がピンチロールに噛み込むため特に、問題とはならないが、後行ストリップの先端がピンチロールに噛み込むまでの時間が長い場合は、この問題が起こりやすくなるので、Ｐ0の値以上の押力を付与した時点でのギャップを、少なくとも先行ストリップの板抜けから後行ストリップの噛み込みまでの間、保持することが好ましい。
【００３６】
図２、図３は、図６に示した熱間圧延ラインにおいて、ピンチロール１１０を先行ストリップの尾端が通過する時点及び後行ストリップの先端が通過する時点前後における圧下装置１３０（油圧シリンダ１３０）の油柱位置の経時変化、すなわち、上ピンチロール１１１と下ピンチロール１１２とのギャップの経時変化を示すものである。図２は押力を先行ストリップの板抜けから後行ストリップの噛み込みまで、上記（４）式で求めたＰ0以上の設定値に一定に制御しようとした場合の例である。この場合、先行ストリップの板抜けと同時に油圧シリンダの油柱位置が締込み方向へと移動し、上下ピンチロールのギャップが先行ストリップを挟持しているときよりも狭くなっている時に、後行ストリップが噛み込んでいることがわかる。そのため、後行ストリップの噛み込みの瞬間に押力が設定値よりも過大となってしまう。このようになると、後行ストリップの噛み込みがスムーズに行われず、ピンチロールの入側にて後行ストリップがダブり込んでしまうことがあり得る。
【００３７】
図３は、Ｐ0の値以上の押力を付与した時点でのギャップを、少なくとも先行ストリップの板抜けから後行ストリップの噛み込みまでの間、保持するように制御した場合の例である。この場合、先行ストリップの底抜け〜後行ストリップの噛み込みまでの間も、シリンダの油柱位置が一定に保持されるので、後行ストリップの噛み込み時に上下ピンチロールのギャップは、ストリップの板厚と同等の値となり、スムーズに噛み込みが行われる。
【００３８】
なお、上記実施形態では、ピンチロールの圧下装置は上ピンチロールに設けられているが、本発明はこれに限定されず、下ピンチロールに圧下装置が設けられていて、上ピンチロールが固定されているピンチロールであっても適用可能である。さらに、上記実施の形態では、上下ピンチロールのうち、圧下装置が設けられている側のピンチロールの押力検出器が設けられているが、固定されている側のピンチロールに押力検出器を設けるようにしてもかまわない。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、パスラインに沿って、張力を付与された状態で搬送されているストリップを、該パスラインの方向にオフセットさせた上下一対のピンチロールにより挟持し、この状態で前記ストリップを前記ピンチロールの入側に配置した切断機により走間で切断し、該切断により生ずる後行ストリップの先端を、前記ピンチロールにより前記パスラインの方向とは異なる方向に送り込む際、ストリップを切断したときに、先行ストリップがピンチロールからすっぽ抜けることを防止することが可能となり、また後行ストリップの先端の送り込みを正確に行うことが可能となる。さらに、Ｐ0の値以上の押力を付与した時点でのギャップを、少なくとも先行ストリップの板抜けから後行ストリップの噛み込みまでの間、保持するようにすれば、先行ストリップ尾端がピンチロールを抜けてから、後行ストリップの先端がピンチロールに噛み込むまでの時間が長い場合であっても、後行ストリップをスムーズにピンチロールに噛み込ませることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ピンチロールの押力と変位量（締込量）との関係を示すグラフである。
【図２】ピンチロールの押力実績及びシリンダ油注位置の経時変化を示すチャートである。
【図３】ピンチロールの押力実績及びシリンダ油注位置の経時変化を示すチャートである。
【図４】オフセットしたときのピンチロールの側面図である。
【図５】ストリップを押下げたときの側面図である。
【図６】巻取装置の全体側面図である。
【図７】上下ピンチロールをオフセットさせた状態でストリップを上下ピンチロールにより挟持したときの側面図である。
【図８】先行ストリップの尾端が三角ゲートに突っかかった状態を示す側面図である。
【図９】後行ストリップの尾端が下流側のピンチロール側へと突き抜けた状態を示す側面図である。
【符号の説明】
１ ストリップ
１１ 上ピンチロール
１２ 下ピンチロール
１３ オフセット量
１００ 仕上圧延機
１０１ 後行ストリップ
１０２ 先行ストリップ
１０３ 切断機
１１０ 上流側ピンチロール
１１１ 上ピンチロール
１１２ 下ピンチロール
１１３ 上流側巻取機
１２０ 下流側ピンチロール
１２１ 上ピンチロール
１２２ 下ピンチロール
１２３ 下流側巻取機
１３０ 圧下装置
１４０ 押力検出器
１５０ パスライン
Claims (2)
- パスラインに沿って、張力を付与された状態で搬送されているストリップを、該パスラインの方向にオフセットさせた上下一対のピンチロールにより挟持し、この状態で前記ストリップを前記ピンチロールの入側に配置した切断機により走間で切断し、該切断により生ずる後行ストリップの先端を、前記ピンチロールにより前記パスラインの方向とは異なる方向に送り込む際のピンチロールの制御方法であって、
前記挟持を行う際に、次式で定めるＰ0の値以上の押力をピンチロールに付与することを特徴とするピンチロールの制御方法。
Δｕ：上下ピンチロールをオフセットさせた状態で押し付けたときの、張力Ｆの方向でのストリップの変位量
Δｘ：上下ピンチロールをオフセットさせ、かつ、張力Ｆを付与したストリップを上下ピンチロール間に位置させた状態で、上下ピンチロール間隔を狭めていく時に、ピンチロールがストリップと接触を開始する状態からストリップを完全に挟持する状態となるまでのピンチロールの変位量
σB：ストリップの降伏応力
Ｗ：ストリップの幅
ｔ：ストリップの板厚
Ｌa：ストリップの下ピンチロールへの巻付部分のロールに沿った長さ
ＲL：下ピンチロールの半径
Ｌb：ストリップの上ピンチロールへの巻付部分のロールに沿った長さ
ＲU：上ピンチロールの半径 - 請求項１において、前記Ｐ0の値以上の押力をピンチロールに付与した後に、前記ピンチロールをギャップ制御に切り換え、前記Ｐ0の値以上の押力を付与した時点でのギャップを、少なくとも先行ストリップの板抜けから後行ストリップの噛み込みまでの間、保持することを特徴とするピンチロールの制御方法。
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