JP5230260B2 - 圧延材の製造方法 - Google Patents

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本発明は、あらかじめ設定されたパススケジュールに従って、圧延ロール間に素材を複数回通過させながら圧延ロール間のギャップを徐々に減少させて圧延する圧延材の製造方法に関する。
厚さ300〜650mm程度のアルミニウム等の鋳塊(スラブ)から板状の圧延材を製造する場合、まず粗圧延として、可逆式圧延機を用いて再結晶温度以上の例えば400〜550℃の温度で厚さ数十mmとなるまで熱間圧延し、さらに仕上げ圧延機で20mm
以下まで圧延し、円筒状に巻き取ってコイルとしている。
その可逆式圧延機による熱間圧延は、圧延ロールを介してその前後間で素材を往復走行させるように両圧延ロール間に複数回通過させながら、圧延ロール間のギャップを徐々に減少させることにより、その厚さを薄くしていく方法である。この複数回にわたる個々の圧延工程は、あらかじめ設定したパススケジュールに従って自動的に制御される。このパススケジュールは、圧延パス毎に圧延ロールの回転方向、ロールギャップやロール速度、圧延荷重等の圧延条件を設定したもので、制御システム内に例えばテーブルデータとして格納されている。
このパススケジュールに従って行われる熱間圧延は、コンピュータの制御によって自動的に行われるものであるために、パススケジュールを誤りなく実行するには、各圧延パスの度に、パスの開始及び完了を検出して現在のパスが適切に行われているか否かを常に確認することが重要である。特許文献1においては、エッジャスタンドと呼ばれる垂直なロールスタンドの前後に、素材の先端を検出するセンサとして、赤外線ラインセンサを配置したものが記載されており、このようなセンサを使用することにより、素材の先端の通過を検出しながら、圧延の開始端や終了端を確認することが可能である。
特表2004−509763号公報
しかしながら、素材の先端の検出によって圧延の開始を認識するだけでは、センサで先端位置を検出してから圧延ロールで圧延されるまでの間にトラブルが発生した場合に、これを検出することができずに、当該圧延パスが開始されているものとして以降の制御がなされてしまう。また、素材の後端を検出することによって圧延の終了を認識する場合でも、そのセンサの位置から圧延ロールまでの間で発生するトラブルについては検出することができず、当該圧延パスの終了検知を誤ってしまうおそれがある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、現在パスのどの段階であるかを誤りなく検出して、パススケジュールに従った圧延を適切に実行することができる圧延材の製造方法を提供することを目的とする。
本発明に係る圧延材の製造方法は、あらかじめ設定されたパススケジュールに従って、圧延ロール間に素材を複数回往復走行させながら圧延ロール間のギャップを徐々に減少させて圧延する圧延材の製造方法において、前記パススケジュールを管理するコンピュータは、前記圧延ロールに素材が送り込まれる度に当該圧延パスが口割れ、噛み込み不良又は先端反りの異常なく成立したか否かを判断するパス確認処理を実行するとともに、前記パス確認処理は、素材の先端が圧延ロール間に噛み込まれたことが検出された後、所定値以上の圧延荷重が予定圧延長さの10%以上の長さにわたって連続して検出されることにより、当該圧延パスが異常なく成立したと判断するものであり、前記パス確認処理において当該圧延パスの成立が確認されたら、以降の圧延を実行することを特徴とする。
すなわち、素材が圧延ロールに噛み込まれてから予定圧延長さの10%以上の長さにわたって所定値以上の圧延荷重が検出されたことを当該圧延パスの成立条件としたものである。そして、当該圧延パスの成立が確認されたら、その圧延パスが適切に行われているものとして、以降の圧延(自動又は手動)を実行するのである。素材の予定圧延長さの10%以上としたのは、素材が圧延ロールに噛み込まれてから10%未満の長さの間は、口割れ修正や噛み込み不良の発生時、又は先端が反った場合等に一旦素材を圧延ロールから引き抜いて再度送り込む制御や、素材の先端部のみ他の部分より軽く圧延する、あるいは先端部のみ若干強めに圧延するなどの噛み込み端部についての特別の制御を行うことがあるため、これら噛み込み端部処理の制御等のための十分な時間を経過させるためである。
また、本発明に係る圧延材の製造方法において、前記コンピュータは、前記パス確認処理において当該圧延パスが異常なく成立したと判断した後、当該圧延パスの完了を判断する完了確認処理を実行するとともに、前記完了確認処理は、前記パス確認処理後に圧延ロールの回転方向が変化することなく前記所定値以上の圧延荷重が解除されるまでの間に残りの長さ分が圧延されたことが検出された場合に、当該圧延パスが完了したと判断し、圧延荷重が解除されることなく圧延ロールの回転が停止し又は回転方向が変化したことが検出された場合に、前記パス確認処理におけるパス成立判断を解除するものであることを特徴とする。
この制御は当該圧延パスの完了の確認であり、素材の送り方向が変化せずに所定のしきい値を超えた圧延荷重により連続圧延されたことをパス完了の条件としたものである。素材の送り方向を検出しているのは、当該圧延パスが圧延ロールに対して入り側、出側のいずれからのものかを特定するためであり、また、素材を圧延ロールに送り込んだ後に、圧延ロールを逆転させて素材を逆送りすることがある場合に、その逆送り処理の際は当該圧延パスが完了していないこととするためである。例えば、パス成立後曲がり、反り等の異常が発生することにより、オペレータが圧延を中止し、素材を入り側に戻す作業等が該当する。
つまり、素材が圧延ロール間に送り込まれて(メタルイン)して噛み込まれたときの圧延ロールの回転方向と、該圧延ロールから素材が排出(メタルオフ)されたときの圧延ロールの回転方向とが一致した場合は正常で、不一致の場合は異常と判断し、パス確認処理におけるパス成立判断も解除する。このようなパスの自動認識処理は、自動圧延の場合はもちろん、そのパスが手動圧延であっても上記条件を満たせばパスとして自動認識され、この圧延パスが完了したと判断されれば、コンピュータは正常なパス数としてカウントすることができ、これにより、途中で手動圧延が入っても、現在がどこのパスかの認識ができ、圧延を継続することができるのである。
本発明に係る圧延材の製造方法によれば、素材の端部に対する特別な処理の実行等を区別した状態で常に当該圧延パスのどの段階であるかを確認しながら当該圧延パスの完了までを確実に検出し、現在パスを誤りなく確認してパススケジュールに従った圧延を適切に実行することができる。
以下、本発明に係る圧延材の製造方法の一実施形態を図面を参照しながら説明する。
図1は本実施形態の製造方法を実施するために用いられる圧延材の製造装置を示すものであり、符号1が圧延機を示している。この圧延機1は、上下に一対の圧延ロール2を備えるとともに、これら圧延ロール2が回転駆動モーター3によりそれぞれ正逆両方向に駆動されるようになっており、また、両圧延ロール2の背部には大径のバックアップロール4がそれぞれ接触した、いわゆる4段圧延機を構成している。また、この圧延機1の前後には、素材Aを搬送するテーブルローラー5がそれぞれ設けられている。
そして、その上側のバックアップロール4に、これを押圧する圧下用スクリュー6、及びこの圧下用スクリュー6を移動させて圧延ロール2間の距離を設定する位置制御モーター7等からなる圧下手段8が設けられている。また圧延ロール2から素材Aへの圧延荷重を検出するロードセル等の圧延荷重検出手段9が設けられている。
また、両圧延ロール2の近傍には、クーラント(圧延油)を供給するクーラント吐出手段10が設けられている。
また、圧延ロール2の回転駆動モーター3にはロール回転検出器11が備えられるとともに、圧下用スクリュー6の位置制御モーター7にはロールギャップ位置検出器12、テーブルローラー5のローラー駆動モーター13にはローラー回転検出器14がそれぞれ備えられている。
また、図1において符号15はセットアップ用計算機を示しており、このセットアップ用計算機15は、各パス毎の圧延ロール2の間隔や圧延ロール2の回転方向及び回転速度、圧延荷重、テーブルローラー5の搬送速度等の目標値をあらかじめ設定したパススケジュールにしたがって実行管理するコントローラー16に接続されている。このコントローラー16の目標値に基づき、位置制御モーター7、圧延ロール2の回転駆動モーター3、圧下用スクリュー6、テーブルローラー5のローラー駆動モーター13等を、圧延速度及びロールギャップ値等の出力値をフィードバックしながら制御する。
なお、図1中、符号17はストリッパーガイドを示しており、圧延ロール2の前後に設けられる。
次に、このように構成した製造装置によりアルミニウムの鋳塊から圧延材を製造する方法について説明する。
アルミニウムの鋳塊は、例えば300〜650mmの厚さを有しており、これを加熱炉(図示略)を経由して、再結晶温度以上の例えば400〜550℃の温度で圧延機1に送り込む。そして、この圧延機1では、設定されたパススケジュールにしたがって圧延ロール2間のギャップを徐々に減少させながら両圧延ロール2間に鋳塊を複数回通過させて圧延する。最初の段階では、1パス毎に約5〜60mm程度厚さを減少させるように圧延ロール2間のギャップを制御することが行われる。
この圧延制御においては、まず、圧延ロール2間を当該圧延パスのロールギャップに設定して、その圧延ロール2間に素材Aを送り込む。圧延ロール2はこの素材Aの噛み込みによって圧延荷重が増大する。この圧延荷重を検出している圧延荷重検出手段9からの検出信号がコントローラー16に送られ、このコントローラー16の噛み込み検出によって圧延荷重が所定のしきい値(噛み込み荷重しきい値P)以上となったことが検出されたら、素材Aが圧延ロール2間に噛み込まれたと判断される。そして、素材Aの噛み込みが正常であったと判断された場合には圧延を開始する。一方、素材Aの噛み込みに失敗したと判断された場合は、噛み込み異常時処理に移行し、再度送り込み可能な場合は圧延ロール2を逆転させて素材Aを引き抜いた後に改めて送り込む処理を実行するが、そうでない場合等には異常の程度等に応じて必要な処置が採られる。
圧延荷重は、図2に示したように、素材Aの先端が圧延ロール2に噛み込まれる際にピークとなり、その後、噛み込み時の荷重よりは小さいが、所定のしきい値(圧延荷重しきい値P)を超えたほぼ一定の圧延荷重で推移する。そして、素材Aの噛み込みが検出されてから、素材Aの予定圧延長さのほぼ10%以上の長さLの圧延が経過するまでの間、コントローラー16においてはパス確認処理が実行され、この長さLを経過した時点で現在の圧延パスが正常に成立したか否かが判断される。なお、予定圧延長さは、(前回パスの圧延完了時の素材長さ)×(前回パス完了時の素材厚さ/今回パスのロールギャップ値)により求められる長さである。
このパス確認処理は、圧延荷重しきい値Pを超えた圧延荷重によって素材の予定圧延長さのほぼ10%以上継続して圧延されたと検出した場合に、その圧延パスが異常なく成立したと認識するものであり、当該圧延パスが成立したと判断されたら圧延をそのまま継続する。素材の長さの10%を圧延しないうちに圧延荷重が圧延荷重しきい値P以下となったことが検出されるなどにより、当該圧延パスが成立しなかったと判断された場合は、パス不成立時処理に移行し、必要に応じてパススケジュールの再計算等がなされる。
このようにして圧延を継続した後、コントローラー16は、完了確認処理を実行する。この完了確認処理は、現在の圧延パスが完了したか否かを判断するものであり、圧延ロール2の回転方向がパス確認処理時から変化していないことが検出され、かつ、パス確認処理時から圧延荷重が解除されるまでの間に残りの長さ分が圧延されたことが検出されることにより、当該パスが完了したと判断される。
そして、当該圧延パスが完了したことが検出されたら、パススケジュールに従い、圧延ロール2及びテーブルローラー5を逆転させて圧延ロール2への送り方向を変え、次の圧延パスが実行される。
なお、完了の確認がなされることなく、残りの長さ分の圧延がなされる前に、圧延荷重が解除されることなく圧延ロールの回転が停止し又は回転方向が変化したことのいずれかが検出された場合には、当該圧延パスが完了しなかったと判断され、パス確認処理において判断されたパス成立判断を解除する。
このようにして、1回の圧延パス毎に素材の噛み込み時、圧延途中、圧延完了時にそれぞれ圧延が正常になされているか否かを判断することにより、常に当該圧延パスのどの段階であるかを確認しながら当該圧延パスの完了までを確実に検出し、現在パスを誤りなく確認することができる。そして、コントローラー16は、現在パスの完了確認により、正常なパス数としてカウントしインクリメントする。このような制御は、自動圧延の場合は自動的になされるが、手動圧延の場合でも、圧延スタートの信号入力により、圧延ロールの回転方向等の検出がなされ、前述の条件が満たされればパス成立、パス完了の判断がなされ、パス完了と判断されれば正常なパス数としてカウントされる。
したがって、手動圧延から自動圧延に復帰する場合でも、現在パスを認識できるので、速やかに自動圧延に復帰して、パススケジュールに従った圧延を適切に実行することができる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
本発明に係る圧延材の製造装置の一実施形態を示す全体構成図である。 一実施形態の製造方法における圧下荷重の推移を示したチャートである。
符号の説明
1 圧延機
2 圧延ロール
3 回転駆動モーター
4 バックアップロール
5 テーブルローラー
6 圧下用スクリュー
7 位置制御モーター
8 圧下手段
9 圧延荷重検出手段
10 クーラント吐出手段
11 ロール回転検出器
12 ロールギャップ位置検出器
13 ローラー駆動モーター
14 ローラー回転検出器
15 セットアップ用計算機
16 コントローラー
17 ストリッパーガイド
A 素材

Claims (2)

  1. あらかじめ設定されたパススケジュールに従って、圧延ロール間に素材を複数回往復走行させながら圧延ロール間のギャップを徐々に減少させて圧延する圧延材の製造方法において、
    前記パススケジュールを管理するコンピュータは、前記圧延ロールに素材が送り込まれる度に当該圧延パスが口割れ、噛み込み不良又は先端反りの異常なく成立したか否かを判断するパス確認処理を実行するとともに、
    前記パス確認処理は、素材の先端が圧延ロール間に噛み込まれたことが検出された後、所定値以上の圧延荷重が予定圧延長さの10%以上の長さにわたって連続して検出されることにより、当該圧延パスが異常なく成立したと判断するものであり、
    前記パス確認処理において当該圧延パスの成立が確認されたら、以降の圧延を実行することを特徴とする圧延材の製造方法。
  2. 前記コンピュータは、前記パス確認処理において当該圧延パスが異常なく成立したと判断した後、当該圧延パスの完了を判断する完了確認処理を実行するとともに、
    前記完了確認処理は、前記パス確認処理後に圧延ロールの回転方向が変化することなく前記所定値以上の圧延荷重が解除されるまでの間に残りの長さ分が圧延されたことが検出された場合に、当該圧延パスが完了したと判断し、圧延荷重が解除されることなく圧延ロールの回転が停止し又は回転方向が変化したことが検出された場合に、前記パス確認処理におけるパス成立判断を解除するものであることを特徴とする請求項1記載の圧延材の製造方法。
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