JP4326413B2 - 条鋼線材の圧延方法及び圧延装置 - Google Patents

条鋼線材の圧延方法及び圧延装置 Download PDF

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本発明は、条鋼線材の圧延方法及び圧延装置に関する。
圧延材を連続圧延して条鋼を製造する条鋼線材の圧延装置は、上流側から、粗圧延機、仕上げ圧延機、ピンチロール、巻き取り装置が順番に配設されており、圧延材が上流側から導入され連続的に圧延を施された後、条鋼線材となり、巻き取り装置でリング状に巻線されるようになっている。
従来より、かかる圧延装置において、仕上げ圧延機〜ピンチロールや巻き取り装置間における圧延材のコブル問題(圧延材が通過中に詰まること)や、巻き取り装置における巻線リング径が不適切である等の問題が発生していた。
コブル問題に関しては、圧延材の張力がなくなると、ロールスタンド間で圧延材が脈動してコブルが発生することが明らかになっている。逆に、張力が大きくなれば、圧延材の巻取リング径が小さくなる傾向がある。そのため、コブルを発生することなく、条鋼の巻取リング径の適正化を実現するためには、圧延材に作用する張力を一定かつ可能な限り小さく制御する必要がある。
このような考えに基づいた圧延装置の張力制御技術としては、線材の振動周波数から張力を検知し、その周波数に基づき線材の張力を算出して張力を制御する方法や、圧延中の圧延材の寸法変動から張力を検知し、その張力を制御する方法、あるいは、上流側圧延機出側と下流側圧延機入側における各々の圧延材移動速度の差から張力を検知し、その張力を一定に制御する方法(特許文献1)が提案されている。
特許文献2には、上流側ロールスタンドと下流側ロールスタンド間を走行する圧延材の移動速度を基にして、圧延材の張力が適正値になるよう、上流側ロールスタンド又は下流側ロールスタンドの駆動モータを制御する技術が開示されている。これにより、張力を計算などで求めることなく、即時に張力制御を行うことができるようなっている。
一方、巻き取り装置の巻線リング径の不適切については、最終仕上ロールスタンド出側の圧延材の移動速度に対してピンチロール周速や巻き取り装置の旋回周速が早い場合には、巻取りコイル径が小さくなったり、最終圧延ロールと巻き取り装置の間で圧延材が断線するトラブルが発生するとされていた。逆に、最終仕上ロールスタンド出側の圧延材の移動速度に対してピンチロール周速や巻き取り装置の旋回周速が遅い場合には、巻取りコイル径が大きくなるとされていた。
このような問題を回避するためには、最終仕上ロールスタンド出側の線材速度と、ピンチロール周速や巻き取り装置の旋回周速とを同期させたり所定の関係にする必要があり、例えば、特許文献3には、ロールスタンドの下流に線速計を設けて該ロールスタンドから抽出された線材の速度を実測するとともに、該線材をコンベヤ上に放出する巻き取り装置の回転数を該線速計にて実測された速度に従って制御し、該線材がコンベヤ上で常に所定径のループを形成するようにした技術が開示されている。
特許文献4には、最終仕上げロール周速と巻き取り装置の巻き取り速度との比である巻き取り装置のリード率を定義し、該リード率を適切な値とすることで条鋼巻き取りを良好に行う技術が開示されている。
特開昭59−118212号公報(第4頁、図1) 特開2003−19509号公報(第4〜5頁、図1) 特開2004−74229号公報(第2〜3頁、図1) 特開2001−321816号公報(第2頁、図1)
しかしながら、特許文献1や特許文献2のような張力制御に関しては、圧延材の寸法精度に影響を与える張力をコントロールするために、操業情報を基に、張力を一旦計算し、その張力の計算値が適正範囲に収まるように圧延機のローラ回転数を制御しており、該制御技術は時間遅れや計算誤差などの課題を有するものであった。
また、特許文献3に開示された技術には、圧延材の速度を実測し、それに基づいてどのように圧延ロールを制御するかが明確に開示されておらず、実機に適用できるものとはなっていない。結局の所、圧延材速度を実測したとしても、最終仕上ロールスタンドとピンチロール間の張力制御技術や、巻き取り装置の旋回速度制御は、最終仕上げロールの計算周速に従来から用いられているリード率の補正を加える等といったオペレーターの経験やノウハウに頼る部分が大きいものとなっていた。
加えて、特許文献4に開示されているな「リード率を用いた制御」を行ったとしても、実際の圧延装置を精度よく制御することができないことが現場の実績より明らかとなっている。これは、前記リード率が、実際の圧延装置の操業状況を正確に反映していないからである。
そこで、本発明は、張力を計算などで求めることなく、また、巻取り速度設定をオペレーターの経験に頼ることなく、即時に張力制御や巻取り形状制御を行うことができるようにした条鋼線材の圧延方法及び圧延装置を提供することを目的とする。
前記目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明における課題解決のための技術的手段は、仕上げ圧延機とピンチロールとが上流側から順に配設されてなる圧延装置で圧延材を圧延して条鋼線材を製造する際に用いられる条鋼線材の圧延方法において、前記仕上げ圧延機の最終圧延ロールとピンチロールとの間を走行する圧延材の移動速度を基にして、圧延材の張力を適正なものとすると共に最終圧延ロールと圧延材との間のスリップを防止するために、最終圧延ロールの駆動モーターを制御することを特徴とする。
また、本発明における課題解決のための技術的手段は、仕上げ圧延機とピンチロールと巻き取り装置とが上流側から順に配設されてなる圧延装置で圧延材を圧延して条鋼線材を製造する際に用いられる条鋼線材の圧延方法において、前記仕上げ圧延機の最終圧延ロールとピンチロールとの間を走行する圧延材の移動速度を基にして、圧延材の張力を適正なものとすると共に圧延材の巻取り形状が均一になるように、ピンチロールおよび巻き取り装置の駆動モーターを制御することを特徴とする。
また、本発明における課題解決のための技術的手段は、仕上げ圧延機とピンチロールと巻き取り装置とが上流側から順に配設されてなる圧延装置で圧延材を圧延して条鋼線材を製造する際に用いられる条鋼線材の圧延方法において、前記仕上げ圧延機の最終圧延ロールとピンチロールとの間を走行する圧延材の移動速度を基にして、最終圧延ロール、ピンチロール、巻き取り装置のそれぞれに備えられている制御モーターの少なくとも1つを制御することを特徴とする。
以下、本発明の解決原理を説明する。
圧延材の寸法精度を左右する張力は、仕上げ圧延機に備えられている複数の圧延ロールでの圧下量や、各スタンドに備えられているロールの周速バランスによって影響を受ける。また、巻き取り装置で巻き取られた条鋼の巻取り形状や、仕上げ圧延機と巻き取り装置間でのコブル発生に関与する張力は、最終圧延ロール、ピンチロールの周速、巻き取り装置の巻き取り速度によって影響を受ける。
従って、張力制御に際しては、最終仕上げロール、ピンチロール、巻き取り装置の周速バランスを制御しなければならない。換言すれば、最終圧延ロール出側での圧延材の移動速度VW、最終圧延ロールのロール周速VR、、ピンチロールのロール周速VP、巻き取り装置の巻き取り速度VLの各速度値、それらのバランスと態様とが大切である。
即ち、(i) 最終圧延ロールとピンチロールとの間での張力がゼロの場合には、VW=VR=VPの関係が成立し、(ii) VW<VPの場合には、圧延材に正の張力が作用し、(iii) VW>VPの場合には、圧延材に負の張力が作用することになる。
本発明では、(i)と(ii)との条件を満たす、すなわち、VW<VPを維持しつつも、VW=VR=VPの状態に近づけるように、前記VW、VR、VPを測定・制御すると共に、VW、VR、VPの関係が最適になるよう、最終圧延ロールの駆動モーターを制御したり、ピンチロール及び巻き取り装置の駆動モーターを制御したり、最終圧延ロール、ピンチロール、巻き取り装置のそれぞれに備えられている各制御モーターの少なくとも1つを制御するようにしている。
なお、前記圧延材の寸法情報と、該圧延材における適性張力のときの移動速度とを予めテーブル化しておき、実稼動に際して、前記移動速度を実測し、該実測移動速度が前記テーブル情報の移動速度になるよう、前記最終圧延ロールの稼動モータを制御するとよい。
好ましくは、式(1)で示されるΔV1が所定の範囲内になるように、最終圧延ロールの駆動モーターを制御するとよい。
ΔV1=VR/VW ・・・(1)
W:最終圧延ロール出側での圧延材の移動速度
R:最終圧延ロールのロール周速
なお好ましくは、式(2)で示されるΔV2が所定の範囲内になるように、ピンチロールの駆動モーターを制御するとよい。
ΔV2=VP/VW ・・・(2)
W:最終圧延ロール出側での圧延材の移動速度
P:ピンチロールの周速
また、式(3)で示されるΔV3が所定の範囲内になるように、巻き取り装置の駆動モーターを制御するとよい。
ΔV3=VL/VW ・・・(3)
W:最終圧延ロール出側での圧延材の移動速度
L:巻き取り装置の回転リングの周速
従来より、圧延装置等においては、最終圧延ロール周速と巻き取り装置の巻き取り速度との比である巻き取り装置のリード率を定義し、それらを適切な値とすることで良好な条鋼巻き取りが行えるようにしていた。しかしながら、このような「リード率を用いた制御」を行ったとしても、実際の圧延装置を精度よく制御することができないことが現場の実績より明らかとなっている。これは、前記リード率が実際の圧延装置の操業状況を正確に反映していないからである。
そこで、本願出願人は、以下の考えの基、ΔV1 、ΔV2、ΔV3 というパラメータを導入した。
すなわち、従来は、ロールと圧延材との間にはスリップがなく、ロールの周速VRと圧延材の移動速度VWが常に等しいと考え、リード率VP/VRを定義していた(VPはピンチロールの周速)。かかるリード率を1以上とするようにして、最終圧延ロールとピンチロールとの間の圧延材に適切な正の張力を付与し、適切な圧延状態を実現しようとしていた。
しかしながら、この条件であると、巻線リング径が径小となることが発生していたため、本願出願人は、最終圧延ロール出側において圧延材の線速を実測してみた。すると、VP≠VWであって、圧延ロールにおいてスリップが発生していることが明らかとなった。すなわち、VP=VWであると仮定した上で、定義したリード率が不適切であったため、それ以降の制御が正しいものとはなっていなかったのである。
そこで、本願出願人は、最終圧延ロールでのスリップ率であるΔV1=VR/VWを導入すると共に、新しいリード率ΔV2=VP/VW、ΔV3=VL/VWを導入するようにした。
このΔV1が、所定の範囲(ΔV1≒1)内になるよう、最終圧延ロールの駆動モーターを制御すると、圧延材との間のスリップが所定範囲のものとなり、圧延ロール〜ピンチロール間の張力制御を正確に行うことができるようになる。
また、ΔV2やΔV3が所定の範囲(ΔV2≒1,ΔV3≒1)内になるよう、ピンチロール及び/又は巻き取り装置の駆動モーターを制御すると、ピンチロールのロール周速VP、巻き取り装置の巻き取り速度VLの各速度値と圧延材の移動速度とのバランスを取ることができて巻線リング径を所定のものとすることができるようになる。
また、本発明における課題解決のための技術的手段は、仕上げ圧延機とピンチロールと巻き取り装置とが上流側から順に配設されてなる条鋼線材の圧延装置において、前記仕上げ圧延機の最終圧延ロールとピンチロール間を走行する圧延材の移動速度を測定する移動速度測定装置と、該移動速度測定装置により測定された圧延材の移動速度を基にして、最終圧延ロールの駆動モーターを制御する主制御装置と、を有することを特徴とする。
また、仕上げ圧延機とピンチロールと巻き取り装置とが上流側から順に配設されてなる条鋼線材の圧延装置において、前記仕上げ圧延機の最終圧延ロールとピンチロール間を走行する圧延材の移動速度を測定する移動速度測定装置と、該移動速度測定装置により測定された圧延材の移動速度を基にして、ピンチロール及び巻き取り装置の駆動モーターを制御する主制御装置と、を有することを特徴とする。
またさらに、仕上げ圧延機とピンチロールと巻き取り装置とが上流側から順に配設されてなる条鋼線材の圧延装置において、前記仕上げ圧延機の最終仕上ロールスタンドとピンチロール間を走行する圧延材の移動速度を測定する移動速度測定装置と、該移動速度測定装置により測定された圧延材の移動速度を基にして、最終圧延ロール、ピンチロール、巻き取り装置のそれぞれに備えられている制御モーターの少なくとも1つを制御する主制御装置と、を有することを特徴とする。
好ましくは、前記主制御装置は、前記主制御装置は、式(1)に基づいてΔV1を求める演算手段と、ΔV1の適正値を記憶した記憶手段と、前記ΔV1の実測値が前記記憶手段に記憶されているΔV1の適正値と一致するように、最終圧延ロールの駆動モーターの回転数を補正する回転数補正手段と、を有するとよい。
ΔV1=VR/VW ・・・(1)
W:最終圧延ロール出側での圧延材の移動速度
R:最終圧延ロールのロール周速
前記主制御装置は、式(2)に基づいてΔV2を求める演算手段と、ΔV2の適正値を記憶した記憶手段と、前記ΔV2の実測値が前記記憶手段に記憶されているΔV2の適正値と一致するように、ピンチロールの駆動モーターの回転数を補正する回転数補正手段と、を有するとよい。
ΔV2=VP/VW ・・・(2)
W:最終圧延ロール出側での圧延材の移動速度
P:ピンチロールの周速
加えて、前記主制御装置は、式(3)に基づいてΔV3を求める演算手段と、ΔV3の適正値を記憶した記憶手段と、前記ΔV3の実測値が前記記憶手段に記憶されているΔV3の適正値と一致するように、巻き取り装置の駆動モーターの回転数を補正する回転数補正手段と、を有するとよい。
ΔV3=VL/VW ・・・(3)
W:最終圧延ロール出側での圧延材の移動速度
L:巻き取り装置の回転リングの周速
さらに好ましくは、前記最終圧延ロールの出側に設けられ、且つ圧延材の寸法を測定する寸法測定手段と、前記寸法測定手段により測定された圧延材の寸法が目標値より外れている場合、当該寸法が目標値になるよう最終圧延ロールの駆動モーターを制御する寸法測定補正手段と、を有するとよい。
本発明の条鋼材の圧延装置には、前記移動速度測定装置の近傍に、測定対象である圧延材の振動を防止する振動防止手段が設けられていることを特徴とする。
好ましくは、前記振動防止手段は、圧延材に軟圧着することで圧延材のふれを抑制する圧着ロールであるとよい。
また、好ましくは、前記移動速度測定装置は、レーザードップラ速度計であるとよい。
このようにすることで、レーザードップラ速度計により、遠隔で圧延材の移動速度を計測することができるようになる。また、圧延材が下流側に搬送される際に、進行方向とほぼ直角方向に振れたりして、前記レーザードップラ速度計の計測視野からはずれることが考えられるが、振動防止手段である圧着ロールにより圧延材は略定位置に把持されつつ搬送されるため、前記振れが抑制され正確な速度測定が可能となる。
なお、上記した課題解決のための技術的手段は、仕上げ圧延機とピンチロールとが上流側から順に配設されてなる条鋼線材の圧延装置で圧延材を圧延して条鋼線材を製造する際に用いられる条鋼線材の圧延方法において、前記仕上げ圧延機の最終圧延ロールとピンチロール間を走行する圧延材の移動速度を測定し、測定された圧延材の移動速度を基にして、式(1)に基づいてΔV 1 を求め、前記ΔV 1 の実測値がΔV 1 の適正値と一致するように、最終圧延ロールの駆動モーターの回転数を補正することとしてもよい。
ΔV 1 =V R /V W ・・・(1)
W :最終圧延ロール出側での圧延材の移動速度
R :最終圧延ロールのロール周速
課題解決のための技術的手段は、仕上げ圧延機とピンチロールとが上流側から順に配設されてなる条鋼線材の圧延装置で圧延材を圧延して条鋼線材を製造する際に用いられる条鋼線材の圧延方法において、前記仕上げ圧延機の最終圧延ロールとピンチロール間を走行する圧延材の移動速度を測定し、測定された圧延材の移動速度を基にして、式(2)に基づいてΔV 2 を求め、前記ΔV 2 の実測値がΔV 2 の適正値と一致するように、ピンチロールの駆動モーターの回転数を補正することとしてもよい。
ΔV 2 =V P /V W ・・・(2)
W :最終圧延ロール出側での圧延材の移動速度
P :ピンチロールの周速
課題解決のための技術的手段は、仕上げ圧延機とピンチロールと巻き取り装置とが上流側から順に配設されてなる条鋼線材の圧延装置で圧延材を圧延して条鋼線材を製造する際に用いられる条鋼線材の圧延方法において、前記仕上げ圧延機の最終圧延ロールとピンチロール間を走行する圧延材の移動速度を測定し、測定された圧延材の移動速度を基にして、式(3)に基づいてΔV 3 を求め、前記ΔV 3 の実測値がΔV 3 の適正値と一致するように、巻き取り装置の駆動モーターの回転数を補正することとしてもよい。
ΔV 3 =V L /V W ・・・(3)
W :最終圧延ロール出側での圧延材の移動速度
L :巻き取り装置の回転リングの周速
上記した課題解決のための技術的手段は、仕上げ圧延機とピンチロールとが上流側から順に配設されてなる条鋼線材の圧延装置において、前記仕上げ圧延機の最終圧延ロールとピンチロール間を走行する圧延材の移動速度を測定する移動速度測定装置と、該移動速度測定装置により測定された圧延材の移動速度を基にして、最終圧延ロールの駆動モーターを制御する主制御装置と、を有し、前記主制御装置は、式(1)に基づいてΔV 1 を求める演算手段と、前記ΔV 1 の適正値を記憶した記憶手段と、前記ΔV 1 の実測値が前記記憶手段に記憶されているΔV 1 の適正値と一致するように、最終圧延ロールの駆動モーターの回転数を補正する回転数補正手段と、を有してもよい。
ΔV 1 =V R /V W ・・・(1)
W :最終圧延ロール出側での圧延材の移動速度
R :最終圧延ロールのロール周速
上記した課題解決のための技術的手段は、仕上げ圧延機とピンチロールと巻き取り装置とが上流側から順に配設されてなる条鋼線材の圧延装置において、前記仕上げ圧延機の最終仕上ロールスタンドとピンチロール間を走行する圧延材の移動速度を測定する移動速度測定装置と、該移動速度測定装置により測定された圧延材の移動速度を基にして、最終圧延ロール、ピンチロール、巻き取り装置のそれぞれに備えられている制御モーターの少なくとも1つを制御する主制御装置と、を有し、前記主制御装置は、式(2)に基づいてΔV 2 を求める演算手段と、前記ΔV 2 の適正値を記憶した記憶手段と、前記ΔV 2 の実測値が前記記憶手段に記憶されているΔV 2 の適正値と一致するように、ピンチロールの駆動モーターの回転数を補正する回転数補正手段と、を有してもよい。
ΔV 2 =V P /V W ・・・(2)
W :最終圧延ロール出側での圧延材の移動速度
P :ピンチロールの周速
上記した課題解決のための技術的手段は、仕上げ圧延機とピンチロールと巻き取り装置とが上流側から順に配設されてなる条鋼線材の圧延装置において、前記仕上げ圧延機の最終仕上ロールスタンドとピンチロール間を走行する圧延材の移動速度を測定する移動速度測定装置と、該移動速度測定装置により測定された圧延材の移動速度を基にして、最終圧延ロール、ピンチロール、巻き取り装置のそれぞれに備えられている制御モーターの少なくとも1つを制御する主制御装置と、を有し、前記主制御装置は、式(3)に基づいてΔV 3 を求める演算手段と、前記ΔV 3 の適正値を記憶した記憶手段と、前記ΔV 3 の実測値が前記記憶手段に記憶されているΔV 3 の適正値と一致するように、巻き取り装置の駆動モーターの回転数を補正する回転数補正手段と、を有してもよい。
ΔV 3 =V L /V W ・・・(3)
W :最終圧延ロール出側での圧延材の移動速度
L :巻き取り装置の回転リングの周速
本発明によれば、張力を計算などで求めることなく、即時に張力制御を行うことができ、コブルが発生することなく、巻取りコイル径を所定の寸法で安定させるようにしたので、計算時間遅れや計算誤差などの問題がなくなる。
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態を説明する。
図1、図2に示すものは、条鋼線材の圧延装置の概要である。この圧延装置は、上流側から、粗圧延機11(上流側圧延機)、仕上げ圧延機10(下流側圧延機)、ピンチロール2、巻き取り装置23が順番に配設されており、圧延材8が上流側から導入され連続的に圧延を施された後、条鋼線材となり、巻き取り装置23でリング状に巻線されるようになっている。
仕上げ圧延機10の最終段に配置されている最終圧延ロール1と、その下流側のピンチロール2とは、所定距離を置いて直列に配置されている。
仕上げ圧延機10には、複数列の圧延ロールが直列状に配置されており、これら圧延ロールを回転駆動させるための単一の駆動モータ3が設けられ、ギアにより回転配分されて各圧延ロールが異なった回転数で回転される。また、各圧延ロールの圧下量を設定する圧下装置4が設けられている。
ピンチロール2にも、そのピンチロール2を回転駆動する単一の駆動モータ5が設けられている。
本圧延装置7には、最終圧延ロール1及びピンチロール2の各駆動モータ3,5や、圧下装置4等を制御する主制御装置7が設けられている。加えて、最終圧延ロール1とピンチロール2の間に、圧延材8の移動速度を測定するための移動速度測定装置9が設けられている。この移動速度測定装置9は、レーザードップラ速度計から構成されている。
主制御装置7は、移動速度測定装置9により測定された圧延材8の移動速度(線速)を基にして、圧延材8の張力が最適値になると共に条鋼線材の巻取り形状が適正になるように、最終圧延ロール1の駆動モータ3、ピンチロール2の駆動モータ5、巻き取り装置23の駆動モータ22の少なくとも1つを制御するよう構成されている。
詳しくは、主制御装置7は、ΔV1等の適正値を記憶した記憶手段17と、線速の実測値が前記記憶手段17に記憶された線速の適正値になるように、駆動モータ3,5,22を制御する速度制御装置18とを備えている。
前記記憶手段17は、鋼種、温度、線径など毎に、適正張力におけるΔV1、ΔV2、ΔV3の値を適正テーブル値として記憶しているものである。ここで、ΔV1は最終圧延ロール1でのスリップ率であり、ΔV2、ΔV3は新しいリード率である。
前記速度制御装置18は、前記移動速度測定装置9により実測された線速VW、最終圧延ロール周速VR、ピンチロール周速VP、巻き取り装置の回転リングの周速VLから、ΔV1=VR/VW、ΔV2=VP/VW 、ΔV3=VL/VW を求める演算手段19を有している。加えて、速度制御装置18は、ΔV1、ΔV2、ΔV3が、適正値テーブルΔV1、ΔV2、ΔV3になるように、最終圧延ロール1、ピンチロール2、巻き取り装置23に備えられた各駆動モータ3、5、22の回転数を補正する回転数補正手段20を有している。
以上述べた圧延装置を用いて圧延材8を圧延するときは、主制御装置7に、設定線速、ロール径、リード率クラッチパターンなどの初期値が設定される。これら設定値に基づき、最終圧延ロール1の駆動モータ3や圧下装置4、及び、ピンチロール2の駆動モータ5が制御される。記憶手段17には所定のデータが記憶されている。圧延材8が最終圧延ロール1とピンチロール2間を通過するとき、移動速度測定装置9により圧延材8の移動速度が測定されるようになる。
具体的には、前述のスリップ率ΔV1を略1とするように最終圧延ロール1の駆動モーター3を制御すると、圧延材8との間のスリップが最小限とすることができるようになる。これにより、最終圧延ロール1によって圧延材8の表面に傷を付けたりすることを防ぐことが可能となる。
また、ΔV2、ΔV3が略1の範囲内となるように、ピンチロール2及び/又は巻き取り装置23の駆動モーター5,22を、回転数補正手段20を介して制御すると、VP、VL、VWのそれぞれをバランスさせることができて、巻線リング径を所定のものとすることができるようになる。
本実施形態の場合は、圧延材中途部の圧延においては、ピンチロール2が未使用もしくはフリーロール状態であるため、前記新リード率ΔV3=VL/VWが略1の範囲を満たすように、巻き取り装置23の駆動モーター22を制御する。
圧延材8の後端部の圧延時(尻抜け時)には、圧延材後端が最終圧延ロール1を抜けるタイミングでピンチロール2を駆動させるようにして、ΔV2=VP/VWが略1の範囲を満たすように、ピンチロール2の駆動モーター5を制御する。
圧延材8にコブルを発生させないためにも、ΔV1、ΔV2及びΔV3がなるべく1に近い値とするようにする。このようにすることで、実際の圧延装置の圧延状態を反映したリード率を用いて適切な圧延装置の制御が可能となる。
図3には、仕上げ圧延機10の出側における線速が示されており、スリップ率ΔV1=VR/VWが1にならない様子、すなわちVR≠VW であることを示す実測データが示されている。
図3に示すものは、圧延線材の実測データである。縦軸は線速(m/秒)、横軸は時間(秒)である。
移動速度測定装置9による線速の測定値VW=39.7m/秒は、最終圧延ロール周速VR=44.1m/秒(カリバー底での周速VR1は40.8m/秒)よりも遅いことが明らかとなっている。なお、線材末端(線材ボトム)が仕上げロールスタンド1を抜けたタイミングで、前記VWは39.7m/秒から、41m/秒程度に、徐々に速度が上昇していることが判る。
Wは、圧延線材のマスバランス「線材の断面積×線速」と、後方張力(バックテンション)で支配される。そのため、ロール周速度VR(もしくはVR1)に同期するとは限らないと考えられる。後方張力(バックテンション)が作用している中で、ロール周速度VR(もしくはVR1)を上げ過ぎると、仕上げロールスタンド1のロールと圧延材との間でスリップが発生すると考えられる。
図3では、巻取り装置23の回転リングの周速は41.2m/秒であって、その状況では、ロール周速度VR44.1m/秒より遅い。VR にVLを同期させると圧延線材表面の欠陥(リングパターン)が発生しやすいと考えられる。一方、VRを適切に制御、すなわち圧延線材の張力(バックテンション)を低減すれば、VR=VWとなって、圧延材8と最終圧延ロール1との間のスリップが減少する。
よって、巻き取り装置23の回転リングの周速VL ピンチロール2の周速VPの回転数の同期精度を向上するためには、最終仕上げロールスタンド1を出た後の、圧延材8の実際の移動速度VWのデータの測定・採用が有効であることが判る。
言い換えれば、上記測定された実際の移動速度VWが判れば、VLPの設定が容易になり、前記リング径の変動改善や最終圧延ロール1と巻き取り装置23との間での圧延材8のたくれ防止改善が図れる。
図4は、粗圧延機11(上流側圧延機)〜仕上げ圧延機10(下流側圧延機)間の線速を示したものである。圧延線材の実測データであって、縦軸は線速(m/秒)、横軸は時間(秒)を示している。これらのデータからわかるように、仕上げ圧延機10と粗圧延機11との間において、圧延材8のミドル部の線速は20.8m/秒であり、粗圧延機11のロール周速20.8m/秒とほぼ同じである。
ミドル部に印加されている張力が小さくなれば、ミドル部の線速は無張力であるトップ部の線速に近づくことになる。
これらの結果から考えて、圧延材8のトップ部とミドル部の線速差が小さくなるように最終仕上げロールスタンド1の駆動モーター3の回転数を調整し、適正なロール周速度VRとすることで、上記後方張力(バックテンション)の制御が可能となる。
本実施形態の圧延装置には、移動速度測定装置9が設けられている。以下、それについて説明する。
本移動速度測定装置9は、レーザードップラ速度計である。レーザードップラ速度計とは、レーザ光のドップラー効果により測定対象物の速度を遠隔で計測するものであって、対象物にレーザー光を当て、反射光がドップラー効果により対象物の移動速度に比例した周波数変化を受け、この変化を入射光と反射光との光ビート信号として測定することで対象物の速度を計測するものである。
このことからわかるように、速度の測定に当たっては、レーザー光が測定物に達し反射光が戻ってくる必要がある。ゆえに、対象物である圧延材がぶれている状況では、正確な線速測定は不可能である。そこで、移動速度測定装置9の近傍で、且つレーザー光が当たる部分の近くに、圧延材8の振動を防止する振動防止手段24である一対の圧着ロール25,25が設けられるものとなっている。
この一対の圧着ロール25,25は、圧延材8に接して圧延材8と共にフリー回転するものであって、圧延材8を変形するほどの高荷重が印加されてはいない(軟圧着状態)。したがって、本圧着ロール25,25は、圧延材8に不要なテンション等を与えることなく、圧延材のふれ(特に左右方向)のみを抑制するができる。これにより、圧延材8がレーザードップラ速度計の計測視野から外れたりするといった不都合は起こらなくなる。
なお、ピンチロール2を当該圧着ロール25として作用させ、ピンチロール2の近傍に移動測度測定装置9(レーザードップラ速度計)を配置するようにしてもよい。また、計測精度をあげるため、計測データに移動平均処理を施したりすることは非常に好ましい。
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
実施の態様では、ΔV1、ΔV2、ΔV3の三つのパラメータを用いたが、少なくとも、巻線リング径の制御であれば、ΔV2、ΔV3を用いるようにするとよい。また、無次元化した線速変化量ΔV3等を用いることなく、絶対値のVW、VP、VLを用いてもよい。また、線速のほかに寸法偏差にも基づいて張力を制御するようにしてもよい。
そのために、最終圧延ロール1の出側に圧延材8の寸法を測定する寸法測定手段14を設け、前記寸法測定手段14により測定された圧延材8の寸法が目標値より外れている場合、当該寸法が目標値になるよう最終圧延ロール1の駆動モーター3を制御するようにするとよい。そうするために寸法測定補正手段を設けることは非常に好ましい。
本発明の実施の形態を示す条鋼線材の圧延装置の概要図である。 本発明の実施の形態を示す条鋼線材の圧延装置の概要図である。 仕上げ圧延機の出側における線速を示した図である。 粗圧延機〜仕上げ圧延機間の線速を示した図である。
1 最終圧延ロール
2 ピンチロール
5 駆動モータ
7 主制御装置
8 圧延材
9 移動速度測定装置
17 記憶手段
18 速度制御装置
19 演算手段
20 回転数補正手段
23 巻き取り装置

Claims (10)

  1. 仕上げ圧延機とピンチロールとが上流側から順に配設されてなる条鋼線材の圧延装置で圧延材を圧延して条鋼線材を製造する際に用いられる条鋼線材の圧延方法において、
    前記仕上げ圧延機の最終圧延ロールとピンチロール間を走行する圧延材の移動速度を測定し、
    測定された圧延材の移動速度を基にして、式(1)に基づいてΔV 1 を求め、
    前記ΔV 1 の実測値がΔV 1 の適正値と一致するように、最終圧延ロールの駆動モーターの回転数を補正することを特徴とする条鋼線材の圧延方法。
    ΔV 1 =V R /V W ・・・(1)
    W :最終圧延ロール出側での圧延材の移動速度
    R :最終圧延ロールのロール周速
  2. 仕上げ圧延機とピンチロールとが上流側から順に配設されてなる条鋼線材の圧延装置で圧延材を圧延して条鋼線材を製造する際に用いられる条鋼線材の圧延方法において、
    前記仕上げ圧延機の最終圧延ロールとピンチロール間を走行する圧延材の移動速度を測定し、
    測定された圧延材の移動速度を基にして、式(2)に基づいてΔV 2 を求め、
    前記ΔV 2 の実測値がΔV 2 の適正値と一致するように、ピンチロールの駆動モーターの回転数を補正することを特徴とする条鋼線材の圧延方法。
    ΔV 2 =V P /V W ・・・(2)
    W :最終圧延ロール出側での圧延材の移動速度
    P :ピンチロールの周速
  3. 仕上げ圧延機とピンチロールと巻き取り装置とが上流側から順に配設されてなる条鋼線材の圧延装置で圧延材を圧延して条鋼線材を製造する際に用いられる条鋼線材の圧延方法において、
    前記仕上げ圧延機の最終圧延ロールとピンチロール間を走行する圧延材の移動速度を測定し、
    測定された圧延材の移動速度を基にして、式(3)に基づいてΔV 3 を求め、
    前記ΔV 3 の実測値がΔV 3 の適正値と一致するように、巻き取り装置の駆動モーターの回転数を補正することを特徴とする条鋼線材の圧延方法。
    ΔV 3 =V L /V W ・・・(3)
    W :最終圧延ロール出側での圧延材の移動速度
    L :巻き取り装置の回転リングの周速
  4. 仕上げ圧延機とピンチロールとが上流側から順に配設されてなる条鋼線材の圧延装置において、
    前記仕上げ圧延機の最終圧延ロールとピンチロール間を走行する圧延材の移動速度を測定する移動速度測定装置と、
    該移動速度測定装置により測定された圧延材の移動速度を基にして、最終圧延ロールの駆動モーターを制御する主制御装置と、を有し、
    前記主制御装置は、式(1)に基づいてΔV 1 を求める演算手段と、
    前記ΔV 1 の適正値を記憶した記憶手段と、
    前記ΔV 1 の実測値が前記記憶手段に記憶されているΔV 1 の適正値と一致するように、最終圧延ロールの駆動モーターの回転数を補正する回転数補正手段と、を有することを特徴とする条鋼線材の圧延装置。
    ΔV 1 =V R /V W ・・・(1)
    W :最終圧延ロール出側での圧延材の移動速度
    R :最終圧延ロールのロール周速
  5. 仕上げ圧延機とピンチロールと巻き取り装置とが上流側から順に配設されてなる条鋼線材の圧延装置において、
    前記仕上げ圧延機の最終仕上ロールスタンドとピンチロール間を走行する圧延材の移動速度を測定する移動速度測定装置と、
    該移動速度測定装置により測定された圧延材の移動速度を基にして、最終圧延ロール、ピンチロール、巻き取り装置のそれぞれに備えられている制御モーターの少なくとも1つを制御する主制御装置と、を有し、
    前記主制御装置は、式(2)に基づいてΔV 2 を求める演算手段と、
    前記ΔV 2 の適正値を記憶した記憶手段と、
    前記ΔV 2 の実測値が前記記憶手段に記憶されているΔV 2 の適正値と一致するように、ピンチロールの駆動モーターの回転数を補正する回転数補正手段と、を有することを特徴とする条鋼線材の圧延装置。
    ΔV 2 =V P /V W ・・・(2)
    W :最終圧延ロール出側での圧延材の移動速度
    P :ピンチロールの周速
  6. 仕上げ圧延機とピンチロールと巻き取り装置とが上流側から順に配設されてなる条鋼線材の圧延装置において、
    前記仕上げ圧延機の最終仕上ロールスタンドとピンチロール間を走行する圧延材の移動速度を測定する移動速度測定装置と、
    該移動速度測定装置により測定された圧延材の移動速度を基にして、最終圧延ロール、ピンチロール、巻き取り装置のそれぞれに備えられている制御モーターの少なくとも1つを制御する主制御装置と、を有し、
    前記主制御装置は、式(3)に基づいてΔV 3 を求める演算手段と、
    前記ΔV 3 の適正値を記憶した記憶手段と、
    前記ΔV 3 の実測値が前記記憶手段に記憶されているΔV 3 の適正値と一致するように、巻き取り装置の駆動モーターの回転数を補正する回転数補正手段と、を有することを特徴とする条鋼線材の圧延装置。
    ΔV 3 =V L /V W ・・・(3)
    W :最終圧延ロール出側での圧延材の移動速度
    L :巻き取り装置の回転リングの周速
  7. 前記最終圧延ロールの出側に設けられて圧延材の寸法を測定する寸法測定手段と、該寸法測定手段により測定された圧延材の寸法が目標値より外れている場合に、当該圧延材の寸法が目標値になるよう最終圧延ロールの駆動モーターを制御する寸法測定補正手段と、を有していることを特徴とする請求項4〜6のいずれかに記載の条鋼線材の圧延装置。
  8. 前記移動速度測定装置の近傍に、測定対象である圧延材の振動を防止する振動防止手段が設けられていることを特徴とする請求項4〜7のいずれかに記載の条鋼線材の圧延装置。
  9. 前記振動防止手段は、圧延材に軟圧着することで圧延材の振れを抑制する圧着ロールであることを特徴とする請求項8に記載の条鋼線材の圧延装置。
  10. 前記移動速度測定装置は、レーザードップラ速度計であることを特徴とする請求項4〜9のいずれかに記載の条鋼線材の圧延装置。
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