JP5134979B6 - 搬送装置及び熱間圧延装置、並びに搬送方法及び熱間圧延方法 - Google Patents

Description

本発明は、搬送装置及び熱間圧延装置、並びに搬送方法及び熱間圧延方法に関する。

従来、鋼板等の被工作物の熱間圧延を行う熱間圧延装置は、粗圧延機及び仕上圧延機を有し、更に、加熱炉や保加熱炉、シャーリングマシン、巻取機等を有している。
上記のような熱間圧延装置は、まず被工作物を加熱炉で加熱し、続いて被工作物を粗圧延機で粗圧延し、被工作物を保加熱炉で再加熱・保温しながら搬送し、被工作物の先端及び終端をシャーリングマシンで切り落とし、仕上圧延機で被工作物を仕上圧延して、巻取機で巻き取る。

ところで、保加熱炉内の搬送ローラは、高温に耐えるよう耐熱鋼製とされている。
しかしながら、粗圧延後の被工作物（特に先端部）には、うねりや反り等の変形があるため、保加熱炉内の搬送ローラは、被工作物から衝撃を受ける。
このため、保加熱炉の内部温度は、搬送ローラの強度を損なわない程度に設定され、且つ、保加熱炉内での被工作物の搬送速度は、搬送ローラが耐え得る衝撃を上回る衝撃が搬送ローラに加わらない程度に設定される。具体的には、内部温度が１０００℃以下、搬送速度が１００ｍ／分程度とされている。
特開平７−８８５２８号公報

従来は、上記事情から、保加熱炉の内部温度及び搬送速度が制限され、保加熱炉を高温・高速化できていないが、冶金的見地からすると、現在の設定温度よりも高温化することが望ましく、また、作業効率の観点からは、搬送速度を高速化することが望ましい。
しかし、仮に、保加熱炉内の搬送速度を速くすると、被工作物の変形部分から搬送ローラが受ける衝撃が大きくなってしまうという問題が生じる。また、保加熱炉内を高温にすると、搬送ローラの強度が弱まってしまうという問題が生じる。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、熱間圧延を高温・高速化しつつも、搬送ローラの破損を防ぐことができる搬送装置及び熱間圧延装置、並びに搬送方法及び熱間圧延方法を提案することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る搬送装置及び熱間圧延装置、並びに搬送方法及び熱間圧延方法では、以下の手段を採用した。
第１の発明としては、所定間隔で並列に支持された複数本の搬送ローラを有し、該搬送ローラによって、圧延機から保加熱炉内へと被工作物を搬送する搬送装置であって、前記保加熱炉の上流で、該保加熱炉内の前記搬送ローラである炉内ローラに前記被工作物が与える衝撃の大きさを予測するためのデータを取得する衝撃予測用データ採集部と、前記衝撃予測用データ採集部が取得した前記データから衝撃の大きさを予測し、該衝撃の大きさに応じて、前記保加熱炉内での前記被工作物の搬送速度を調節する制御部と、を備えることを特徴とするものを採用した。

次に、上記発明において、前記衝撃予測用データ採集部は、前記搬送ローラのうちの少なくとも１本を支持する軸受部に設けられて、該軸受部の変形及び／又は振動に関するデータを、前記データとして取得するものを採用した。

また、上記発明において、前記衝撃予測用データ採集部は、撮像装置を有し、該撮像装置によって、前記保加熱炉の上流を搬送される前記被工作物を撮影した映像を、前記データとするものを採用した。

また、上記発明において、前記保加熱炉は、１０００℃以上の温度で前記被工作物を保加熱するものを採用した。

また、上記発明において、前記炉内ローラによる前記被工作物の最高搬送速度は、２００ｍ／分以上であるものを採用した。

更に、第２の発明として、加熱炉にて加熱された被工作物を、粗圧延機で圧延し、保加熱炉にて温度調節しつつ仕上圧延機に搬送し、該仕上圧延機によって圧延する熱間圧延装置であって、上記第１の発明に係る搬送装置を備えることを特徴とするものを採用した。

また、第３の発明として、所定間隔で並列に支持された複数本の搬送ローラ上を移動させることにより、圧延機から保加熱炉へと被工作物を搬送する搬送方法であって、前記保加熱炉の上流で、該保加熱炉内の前記搬送ローラである炉内ローラに前記被工作物が与える衝撃の大きさを予測し、当該予測した衝撃の大きさに応じて、前記保加熱炉内での前記被工作物の搬送速度を調節することを特徴とする方法を採用した。

次に、上記発明において、前記衝撃の予測は、前記搬送ローラのうち少なくとも１本を支持する軸受部の変形及び／又は振動に基づいて行う方法を採用した。

また、上記発明において、前記衝撃の予測は、前記保加熱炉の上流を搬送される前記被工作物を撮影した撮影映像に基づいて行う方法を採用した。

また、上記発明において、前記保加熱炉は、１０００℃以上の温度で前記被工作物を保加熱する方法を採用した。

また、上記発明において、前記炉内ローラによる前記被工作物の最高搬送速度は、２００ｍ／分以上である方法を採用した。

そして、第４の発明として、被工作物を熱間圧延する熱間圧延方法であって、上記第３の発明に係る搬送方法により前記被工作物を搬送することを特徴とする方法を採用した。

本発明によれば、保加熱炉の上流で、炉内ローラが被工作物から受ける衝撃の大きさを予測し、この予測した衝撃の大きさに応じて、保加熱炉内での被工作物の搬送速度を調節するので、衝撃が小さいと予測された場合には搬送速度を速め、衝撃が大きいと予測された場合には搬送速度を遅くすることができる。
したがって、保加熱炉の内部温度を高温化して、仮に炉内ローラの強度が従来の設定温度の場合よりも弱くなったとしても、炉内ローラの強度が耐え得る衝撃の大きさを把握し、それ以上の衝撃が加わることのないように搬送速度を調節することにより、適切に搬送速度を高速化できる。
よって、熱間圧延の特に粗圧延後から仕上圧延前までにおいて、処理温度を高温化し、搬送速度を適切に高速化することにより、熱間圧延を全体的には高温・高速化しつつも、炉内ローラの破損を防ぐことができる。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態である搬送装置及びこれを備える熱間圧延装置の概略構成及び機能構成を示す図である。
この図に示すように本実施形態の熱間圧延装置１は、加熱炉２、前面テーブル３、粗圧延機４、後面テーブル５、保加熱炉６、シャーリングマシン７、仕上圧延機８、冷却装置９、巻取機１０、制御部１１及び衝撃予測用データ採集部１２を備えている。

加熱炉２は、粗圧延機４にて圧延する前に、銅を含有すると共に主成分が鋼からなるスラブＸ（被工作物の一）を粗圧延処理に適した温度に加温するものである。

前面テーブル３は、加熱炉２の後段に配置されており、ライン方向に配列された複数の搬送ローラ３ａを備えている。
この前面テーブル３は、加熱炉２から搬出されたスラブＸを粗圧延機４に搬送すると共に、後述する粗圧延機４にてスラブＸが往復されて繰り返し圧延される際に、スラブＸを下方から支持するものである。

粗圧延機４は、回転される一対の圧延ローラ４１，４２を備えており、圧延ローラ４１，４２間にてスラブＸを圧延することによって、スラブＸを金属板Ｙ（被工作物の一）に成形するものである。圧延ローラ４１，４２は同期して回転駆動されるが、その回転方向は可逆とされている。このため、スラブＸを往復させながら、繰り返し圧延処理することが可能とされている。

ここで、図１に加えて図２をも参照して説明を続ける。図２は、後面テーブル５と保加熱炉６の斜視図である。
後面テーブル５は、ライン方向に配列された複数の搬送ローラ５ａ、軸箱５０，５１、駆動軸５２、モータ５３及び歯車箱５４を備えており、粗圧延機４から搬出される金属板Ｙを保加熱炉６に搬送すると共に、粗圧延機４にてスラブＸが往復された繰り返し圧延される際に、スラブＸを下方から支持するものである。

軸箱５０，５１は、搬送ローラ５ａを回転自在に支持する。駆動軸５２は、搬送ローラ５ａに連結されており、この駆動軸５２に、モータ５３の駆動力が、歯車箱５４に収納されている歯車を介して伝達される。

後面テーブル５の長さは、粗圧延機４から保加熱炉６に向かうスラブＸの最終往復移動における粗圧延機４からスラブＸが突出する長さよりも長く設定されている。
なお、ここで言う最終往復移動とは、粗圧延機４から仕上圧延機８に最後にスラブＸが送られる前の往復移動（最終パスの前パス）のことを言う。即ち、最終往復移動における粗圧延機４からスラブＸが突出する長さとは、粗圧延機４から仕上圧延機８に最後にスラブＸが送られる前（最終パスの前パス）において、粗圧延機４から突出されるスラブＸの長さである。

つまり、本熱間圧延装置１では、最後往復移動において、スラブＸが粗圧延機４から保加熱炉６方向に最も突出された場合のスラブＸの突出長さよりも、後面テーブル５の長さが長く設定されている。
このため、粗圧延機４におけるスラブＸの圧延処理において、スラブＸの先端が保加熱炉６に到達されることはなく、粗圧延機４におけるスラブＸの圧延処理期間にて、スラブＸが保加熱炉６の内部雰囲気に晒されることがない。

保加熱炉６は、トンネル炉６１及び加熱バーナー６２を備えており、加熱炉２とは別に金属板Ｙを保加熱保持するものであって、本熱間圧延装置１においては、１１００℃程度にて金属板Ｙの保温を行う。
この保加熱炉６は、粗圧延機４から搬出される金属板Ｙの全長に近い長さ（例えば６０〜７０ｍ）で、金属板Ｙを曲げることなく保温することが可能となっている。

なお、保加熱炉６の内部には、ライン方向に複数の搬送ローラ６ａ（炉内ローラ）が配列されており、これらの搬送ローラ６ａによって金属板Ｙが移動可能に支持されている。搬送ローラ６ａは、駆動モータ６ｂの駆動力により回転駆動される。また、本熱間圧延装置１においては、保加熱炉６内での金属板Ｙの搬送速度は、金属板Ｙのうねりや反りが少ないとき３００ｍ／分程度であり、うねりや反りが多いときには最も遅くて１００ｍ／分程度である。
上記搬送ローラ６ａは、１１００℃でも所定の強度を保つ耐熱鋼製である。

そして、本熱間圧延装置１が備える搬送装置は、前面テーブル３、後面テーブル５、搬送ローラ６ａ及び駆動モータ６ｂにより構成されている。

図１に戻り、シャーリングマシン７は、保加熱炉６の後段に設置されており、保加熱炉６から搬出される金属板Ｙの先端を切断するためのものである。
仕上圧延機８は、複数の圧延ローラ８ａによって構成される圧延機８１がラインに沿って複数配列されることによって構成されており、保加熱炉６から搬出された金属板Ｙのさらに圧延処理することによって形状を整えるものである。

冷却装置９は、仕上圧延機８の後段に設置されており、仕上圧延機８によって形状が整えられた金属板Ｙを冷却処理するものであり、本実施形態においては、水冷によって金属板Ｙを冷却処理する。
巻取機１０は、冷却装置９の後段に設置されており、冷却装置９によって冷却された金属板Ｙを巻き取るものである。

制御部１１は、本熱間圧延装置１の動作全体を統括するものであり、加熱炉２、前面テーブル３、粗圧延機４、後面テーブル５、保加熱炉６、シャーリングマシン７、仕上圧延機８、冷却装置９、巻取機１０及び衝撃予測用データ採集部１２と、電気的に接続されている。

この制御部１１は、図２に示すように、データ処理器１１１及びデータ格納器１１２を備えている。
データ処理器１１１は、衝撃予測用データ採集部１２から入力されるデータによって、搬送ローラ６ａの回転速度を決定し、駆動モータ６ｂを制御する。データ格納器１１２は、データ処理器１１１を介して、衝撃予測用データ採集部１２から入力されるデータを格納する。

次に、衝撃予測用データ採集部１２について、図３をも参照して説明する。図３は、軸箱５０（軸受部）の正面図及び側面図である。
衝撃予測用データ採集部１２は、軸箱５０、板検知用ＨＭＤ１２１及び速度検出器１２２からなる。

軸箱５０は、環状部５０１及び台座部５０２とからなる。
環状部５０１は、搬送ローラ５ａの端部を把持する環状の部分である。
台座部５０２は、環状部５０１の下部から軸の幅方向へ延出した略台形の形状であって、環状部５０１を支える部分である。この台座部５０２は、下面に凹部５０２ａが形成されることにより、肉薄に形成されている。

凹部５０２ａの中央部は、環状部５０１の曲率に略沿って形成されている。また、台座部５０２は、凹部５０２ａの両脇に、肉薄な台座部５０２を必要に応じて補強するための着脱自在な支持ボルト５０２ｂを備えている。
そして、台座部５０２は、凹部５０２ａの中央部に貼付された歪ゲージ５０２ｃと、凹部５０２ａ内の歪ゲージ５０２ｃと重ならない位置に配された加速度計５０２ｄとを備えている。
歪ゲージ５０２ｃは、凹部５０２ａの中央部に生じる歪に応じた信号を、データ処理器１１１に出力する。加速度計５０２ｄは、測定値をデータ処理器１１１に出力する。

板検知用ＨＭＤ（Hot Metal Detector）１２１は、軸箱５０の上流に設置され、金属板Ｙを検知すると、軸箱５０に金属板Ｙが近づいてきたことを示す信号をデータ処理器１１１に出力するものである。
速度検出器１２２は、歯車箱５４に取り付けられており、駆動軸の回転速度を検知してデータ処理器１１１に出力するものである。データ処理器１１１は、速度検出器１２２から入力される駆動軸の回転速度に基づいて、金属板Ｙの搬送速度を算出する。

次に、このようにして構成された本実施形態の熱間圧延装置１の動作について説明する。なお、熱間圧延装置１の動作は、上述の制御部１１が主体となって行われる。

まず、加熱炉２においてスラブＸが所定温度まで加熱されると、加熱されたスラブＸは、粗圧延機４に供給される。
粗圧延機４に供給されたスラブＸは、粗圧延機４にて複数回（例えば３回）往復移動され、繰り返し圧延されることによって金属板Ｙに成形される。
ここで、本熱間圧延装置１では、粗圧延機４にてスラブＸが圧延処理されている間、スラブＸは、前面テーブル３あるいは後面テーブル５によって下方から支持されると共に左右に移動可能とされている。

粗圧延機４にて成形された金属板Ｙは、後面テーブル５を介して保加熱炉６に１００〜３００ｍ／分で供給されて１１００℃程度にて保温される。
保加熱炉６から搬出された金属板Ｙは、シャーリングマシン７にて先端部が切断された後、仕上圧延機８によってさらに圧延処理されて所望の厚さとされる。
そして、仕上圧延機８によって圧延処理された金属板Ｙは、冷却装置９にて冷却処理された後、巻取機１０にて巻き取られる。

保加熱炉６内での金属板Ｙの搬送速度は、制御部１１により制御される。その過程を以下に詳述する。

まず、後面テーブル５を搬送されてくる金属板Ｙが搬送ローラ５ａに与える衝撃の大きさを、衝撃予測用データ採集部１２により採集したデータに基づいて、制御部１１が予測する。
具体的には、板検知用ＨＭＤ１２１が金属板Ｙを検知し、データ処理器１１１に信号を出力すると、データ処理器１１１は、歪ゲージ５０２ｃから入力される信号により、台座部５０２に生じている歪を算出すると共に、加速度計５０２ｄから入力される信号により、台座部５０２に生じている振動を算出する。そして、データ処理器１１１は、上記歪及び振動から、金属板Ｙが搬送ローラ５ａに与えている衝撃の大きさを算出し、該算出値を、搬送ローラ６ａに金属板Ｙが与える衝撃の大きさの予測値とする。

次に、データ処理器１１１は、上記予測値に基づいて、保加熱炉６内での金属板Ｙの搬送速度の適正値を決定する。
そして、データ処理器１１１は、駆動モータ６ｂを制御することにより、保加熱炉６内での金属板Ｙの搬送速度を調節し、これと共に、速度検出器１２２から入力される回転速度から算出される搬送速度が上記適正値に近づくように、モータ５３を制御する。

このような実施形態によれば、保加熱炉６内が１１００℃という従来よりも高温に設定されると共に、金属板Ｙの搬送速度が３００ｍ／分という従来の約３倍の高速に設定されていても、金属板Ｙによって搬送ローラ６ａに与えられる衝撃の大きさが、１１００℃に保温（ないし加熱）された搬送ローラ６ａが耐え得る値を超える場合には、金属板Ｙの搬送速度を遅くすることによって、搬送ローラ６ａに与えられる衝撃の大きさを小さくすることができる。

つまり、保加熱炉６の上流で、搬送ローラ６ａが金属板Ｙから受ける衝撃の大きさを予測し、この予測した衝撃の大きさに応じて、保加熱炉６内での金属板Ｙの搬送速度を調節するので、衝撃が小さいと予測された場合には搬送速度を速め、衝撃が大きいと予測された場合には搬送速度を遅くすることができる。
したがって、保加熱炉６の内部温度を高温化して、仮に搬送ローラ６ａの強度が従来の設定温度の場合よりも弱くなったとしても、搬送ローラ６ａの強度が耐え得る衝撃の大きさを把握し、それ以上の衝撃が加わることのないように搬送速度を調節することにより、適切に搬送速度を高速化できる。
よって、熱間圧延の特に粗圧延後から仕上圧延前までにおいて、処理温度を高温化し、搬送速度を適切に高速化することにより、熱間圧延を全体的には高温・高速化しつつも、炉内ローラの破損を防ぐことができる。

以上、図面を参照しながら本発明に係る熱間圧延装置の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

上記実施形態の変形例として、図４に示す次のようなものが考えられる。図４は、該変形例における衝撃予測用データ採集部２１２を示す斜視図である。
この変形例における衝撃予測用データ採集部２１２は、上記実施形態の衝撃予測用データ採集部１２が備える軸箱５０及び板検知用ＨＭＤ１２１に代えて、撮像装置２１２ａを備えている。また、衝撃予測用データ採集部２１２は、撮像装置２１２ａの他に、上記実施形態の衝撃予測用データ採集部１２が備えるものと同様の速度検出器１２２を備えている。
そして、この変形例における上記実施形態との差異は以上であって、その他の部分は上記実施形態と同様である。

撮像装置２１２ａは、後面テーブル５上を撮影し、撮影した映像をデータ処理器１１１に出力するものである。
データ処理器１１１は、撮像装置２１２ａから入力された映像に基づいて、金属板Ｙのうねりや反り、振動状態を分析し、該分析結果に基づいて、保加熱炉６内での金属板Ｙの搬送速度の適正値を決定する。
このような構成によれば、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

本発明の一実施形態における搬送装置及びこれを備える熱間圧延装置の概略構成及び機能構成を示す図である。 上記実施形態における後面テーブルと保加熱炉の斜視図である。 上記実施形態における軸箱の正面図及び側面図である。 上記実施形態の変形例における衝撃予測用データ採集部を示す斜視図である。

符号の説明

１…熱間圧延装置、 ３，５，６ａ，６ｂ…搬送装置、 ２…加熱炉、 ３ａ…搬送ローラ、 ４…粗圧延機、 ５ａ…搬送ローラ、 ５０…軸箱（軸受部） ６…保加熱炉、 ６ａ…搬送ローラ（炉内ローラ）、 １１…制御部、 １２…衝撃予測用データ採集部、 Ｘ…スラブ（被工作物）、 Ｙ…金属板（被工作物） ２１２…衝撃予測用データ採集部、 ２１２ａ…撮像装置

Claims (12)

1. 所定間隔で並列に支持された複数本の搬送ローラを有し、該搬送ローラによって、圧延機から保加熱炉内へと被工作物を搬送する搬送装置であって、
   前記搬送ローラのうち該保加熱炉内のものである炉内ローラに前記被工作物が与える衝撃の大きさを予測するためのデータを、前記保加熱炉の上流で取得する衝撃予測用データ採集部と、
   前記衝撃予測用データ採集部が取得した前記データから衝撃の大きさを予測し、該衝撃の大きさに応じて、前記保加熱炉内での前記被工作物の搬送速度を調節する制御部と、を備えることを特徴とする搬送装置。
2. 前記衝撃予測用データ採集部は、前記搬送ローラのうちの少なくとも１本を支持する軸受部に設けられて、該軸受部の変形及び／又は振動に関するデータを、前記データとして取得することを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
3. 前記衝撃予測用データ採集部は、撮像装置を有し、該撮像装置によって、前記保加熱炉の上流を搬送される前記被工作物を撮影した映像を、前記データとすることを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
4. 前記保加熱炉は、１０００℃以上の温度で前記被工作物を保加熱する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の搬送装置。
5. 前記炉内ローラによる前記被工作物の最高搬送速度は、２００ｍ／分以上である
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の搬送装置。
6. 加熱炉にて加熱された被工作物を、粗圧延機で圧延し、保加熱炉にて温度調節しつつ仕上圧延機に搬送し、該仕上圧延機によって圧延する熱間圧延装置であって、
   請求項１から５のいずれかに記載の搬送装置を備えることを特徴とする熱間圧延装置。
7. 所定間隔で並列に支持された複数本の搬送ローラ上を移動させることにより、圧延機から保加熱炉へと被工作物を搬送する搬送方法であって、
   前記保加熱炉の上流で、該保加熱炉内の前記搬送ローラである炉内ローラに前記被工作物が与える衝撃の大きさを予測し、当該予測した衝撃の大きさに応じて、前記保加熱炉内での前記被工作物の搬送速度を調節することを特徴とする搬送方法。
8. 前記衝撃の予測は、前記搬送ローラのうち少なくとも１本を支持する軸受部の変形及び／又は振動に基づいて行うことを特徴とする請求項７に記載の搬送方法。
9. 前記衝撃の予測は、前記保加熱炉の上流を搬送される前記被工作物を撮影した撮影映像に基づいて行うことを特徴とする請求項７に記載の搬送方法。
10. 前記保加熱炉は、１０００℃以上の温度で前記被工作物を保加熱する
    ことを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の搬送方法。
11. 前記炉内ローラによる前記被工作物の最高搬送速度は、２００ｍ／分以上である
    ことを特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載の搬送方法。
12. 被工作物を熱間圧延する熱間圧延方法であって、
    請求項７から１１のいずれかに記載の搬送方法により前記被工作物を搬送する
    ことを特徴とする熱間圧延方法。

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