JP5487803B2

JP5487803B2 - 金属帯の蛇行防止方法ならびに金属帯連続処理設備

Info

Publication number: JP5487803B2
Application number: JP2009192350A
Authority: JP
Inventors: 隆博刈安; 嵩淳増田; 恵三龍王
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2009-08-21
Filing date: 2009-08-21
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2029-08-21
Also published as: JP2011042838A

Description

本発明は、例えば連続溶融亜鉛めっきラインの焼鈍炉のように鋼帯等の金属帯を複数の搬送ロールにより搬送しながら連続的に熱処理するときに用いられる金属帯の蛇行防止方法と金属帯連続処理設備に関する。

連続溶融亜鉛めっきライン等の焼鈍炉は複数の搬送ロールを有し、これらの搬送ロールにより金属帯を搬送しながら連続的な焼鈍処理を金属帯に施すように構成されている。このため、金属帯の形状が不良であったり、先行材と後行材が曲がった状態で溶接される所謂「くの字溶接」になっている場合、あるいは搬送ロールの水平度が許容範囲を超えていたりすると、金属帯が搬送ロールの軸方向に蛇行する蛇行現象が発生する。このような蛇行は、金属帯の正常な搬送を阻害し、その蛇行量が一定量を超えて金属帯が搬送ロールからロールアウトすると金属帯の破断などにつながるという問題がある。

そこで、金属帯の蛇行に起因する操業トラブルを防止する方法として、金属帯の形状指標に基づいて金属帯の蛇行量と生産障害につながる危険率を推定し、その推定結果を操業オペレータに提示して操業トラブルを防止する方法が特許文献１に開示されている。

特開２００８−１８４６４４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された方法は、焼鈍炉等の連続熱処理炉にて金属帯を熱処理する以前の時点で金属帯の形状指標を測定し、規定の金属帯の板幅やクラウンロールのプロフィールに基づいて蛇行量を推定しているため、連続熱処理炉の内部で発生する金属帯の蛇行に影響を与える要因を十分に反映しているとは言い難い。すなわち、連続熱処理炉の内部で発生する蛇行要因としては、金属帯側の問題として、不均一な伸びによる形状不良だけでなく、所謂「くの字溶接」などがある。また、連続熱処理炉側の問題として、搬送ロールの不良（例えば搬送ロールのロール水平度、クラウン摩耗量、表面粗度など）などがある。このため、特許文献１に開示された方法では、これら多くの蛇行発生要因を加味した蛇行予測を行っていないという問題点があり、事前予測で問題ないと判断した場合でも実際には連続熱処理炉の内部で金属帯が予想以上に大きく蛇行し、搬送ロールからロールアウトして金属帯が炉内で破断し、ライン停止に至るおそれがある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、金属帯を複数の搬送ロールにより搬送しながら連続的に熱処理する連続熱処理炉の内部で金属帯が搬送ロールの軸方向に大きく蛇行して搬送ロールからロールアウトすることを防止することのできる金属帯の蛇行防止方法ならびに金属帯連続処理設備を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、金属帯を複数の搬送ロールにより搬送しながら連続的に熱処理する連続熱処理炉の上流側に、前記連続熱処理炉にて熱処理される前記金属帯に対し、前記連続熱処理炉の搬送ロールによって付与され得る蛇行発生要因を付与する蛇行発生要因付与手段を設け、該蛇行発生要因付与手段の搬送ロールとして、前記連続熱処理炉における前記搬送ロールの管理値を外れているロールを使用することにより、前記金属帯へ蛇行発生要因を付与し、前記蛇行発生要因付与手段によって発生した前記金属帯の蛇行量を蛇行検出手段により検出し、検出された前記金属帯の蛇行量に基づいて前記連続熱処理炉内での前記金属帯の搬送条件を制御することを特徴とする金属帯の蛇行防止方法である。

請求項２の発明は、請求項１記載の金属帯の蛇行防止方法において、前記蛇行発生要因付与手段により前記金属帯へ付与する蛇行発生要因が、前記搬送ロールの水平度が管理値を外れているものであることを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項１または２記載の金属帯の蛇行防止方法において、前記蛇行発生要因付与手段により前記金属帯へ付与する蛇行発生要因が、前記搬送ロールのクラウン量が管理値を外れているものであることを特徴とするものである。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項記載の金属帯の蛇行防止方法において、前記蛇行発生要因付与手段により前記金属帯へ付与する蛇行発生要因が、前記搬送ロールの表面粗度が管理値を外れているものであることを特徴とするものである。
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか一項記載の金属帯の蛇行防止方法において、前記蛇行検出手段により検出された前記金属帯の蛇行量に基づいて、前記連続熱処理炉内での前記金属帯の搬送速度及び／又は張力を制御することを特徴とするものである。

請求項６の発明は、金属帯を複数の搬送ロールにより搬送しながら連続的に熱処理する連続熱処理炉の上流側に、前記連続熱処理炉にて熱処理される前記金属帯に対し、前記連続熱処理炉の搬送ロールによって付与され得る蛇行発生要因を付与する蛇行発生要因付与装置であって、該蛇行発生要因付与装置の搬送ロールとして、前記連続熱処理炉における前記搬送ロールの管理値を外れているロールを使用することにより、前記金属帯へ蛇行発生要因を付与する蛇行発生要因付与装置と、該蛇行発生要因付与装置で発生した前記金属帯の蛇行量を検出する蛇行検出器とを備えるとともに、前記蛇行検出器で検出した前記金属帯の蛇行量に基づいて前記連続熱処理炉内での前記金属帯の搬送条件を制御する搬送制御装置を備えてなることを特徴とする金属帯連続処理設備である。

請求項７の発明は、請求項６記載の金属帯連続処理設備において、前記蛇行発生要因付与装置に、水平度が管理値を外れている前記搬送ロールを備えることを特徴とするものである。
請求項８の発明は、請求項６または７記載の金属帯連続処理設備において、前記蛇行発生要因付与装置に、クラウン量が管理値を外れている前記搬送ロールを備えることを特徴とするものであ
る。

請求項９の発明は、請求項６〜８のいずれか一項記載の金属帯連続処理設備において、前記蛇行発生要因付与装置に、表面粗度が管理値を外れている前記搬送ロールを備えることを特徴とするものである。
請求項１０の発明は、請求項６〜９のいずれか一項記載の金属帯連続処理設備において、前記搬送制御装置は、前記蛇行検出器により検出された前記金属帯の蛇行量に基づいて、前記連続熱処理炉内での前記金属帯の搬送速度及び／又は張力を制御するものであることを特徴とするものである。

本発明によれば、連続熱処理炉の上流側で連続熱処理炉内での蛇行の発生要因を金属帯に付与することで、連続熱処理炉の内部で発生する危険性のある金属帯の蛇行が連続熱処理炉の入側で再現されることになる。したがって、連続熱処理炉の内部で金属帯が搬送ロールの軸方向に大きく蛇行して搬送ロールからロールアウトする危険を事前に察知することができ、蛇行検出器の検出結果に基づいて金属帯の搬送速度や金属帯の張力などの金属帯の搬送条件を制御することで、連続熱処理炉の内部で金属帯が搬送ロールの軸方向に大きく蛇行して搬送ロールからロールアウトすることを防止することができる。

本発明の一実施形態に係る金属帯連続処理設備の概略構成を示す図である。蛇行発生要因を金属帯に付与する蛇行発生要因付与装置の一例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図１及び図２は本発明の一実施形態を説明するための図であり、図１に示すように、ペイオフリール１１ａ，１１ｂから払い出された金属帯Ｓはウェルダ１２及び入側ルーパ１３を経て連続熱処理炉としての焼鈍炉１４に供給されるようになっている。この焼鈍炉１４は金属帯Ｓを搬送する多数の搬送ロール１５を有し、これらの搬送ロール１５により搬送されながら焼鈍処理された金属帯Ｓは焼鈍炉１４の出側に配置された溶融亜鉛ポット１６で溶融亜鉛めっき処理が施された後、スキンパスミル（図示せず）等を経て図示しないテンションリールに巻き取られるようになっている。

焼鈍炉１４の入側には、蛇行発生要因付与装置１９および蛇行検出器１７が配置されている。この蛇行発生要因付与装置１９は、焼鈍炉１４にて焼鈍処理される金属帯Ｓに対し、焼鈍炉１４内で付与され得る蛇行発生要因を付与するものであり、また、蛇行検出器１７は、蛇行発生要因付与装置１９にて発生した金属帯Ｓの蛇行量を検出するものであって、検出された金属帯Ｓの蛇行量は搬送制御装置１８に供給されるようになっている。

ここで、一般に、焼鈍炉１４内の搬送ロール１５には、搬送される金属帯Ｓが蛇行しないように、ロール水平度、ロールクラウン量（またはロール摩耗量）、表面粗度などの管理値が定められている。すなわち、ロールが傾斜していると蛇行が発生しやすいため、ロール水平度は例えば０．０５ｍｍ／ｍ以下に管理される。また、フラットなロールは蛇行が発生しやすいため、ロール幅方向中央部が幅方向端部よりも直径で例えば３ｍｍ以上大きなクラウンロールが使用される。さらに、ロールの表面粗度が小さいと蛇行が発生しやすいため、例えば表面粗度は１２〜１８μｍＲｚに管理される。

しかしながら、実際には、経時劣化などにより、これらの管理値を外れる場合が生じる可能性があり、そのような状況において形状不良等の蛇行しやすい金属帯Ｓが焼鈍炉１４内に搬送されると、金属帯Ｓが大きく蛇行してロールアウトする危険がある。

そこで、本実施形態では、蛇行発生要因付与装置１９の搬送ロールとして、上記焼鈍炉１４における搬送ロール１５の管理値を外れるような蛇行が発生しやすい条件のロールを使用することにより、金属帯Ｓに対して蛇行発生要因を付与し、故意に蛇行を発生させることにより当該金属帯Ｓの蛇行の危険性を顕在化させ、焼鈍炉１４内で大きく蛇行してロールアウトするような金属帯Ｓの形状不良部等を事前に検知する。

図２は、蛇行発生要因付与装置１９の一例を示すものであり、蛇行発生要因付与装置１９は、搬送ロール１９１，１９２，１９３，１９４，１９５，１９６，１９７を有し、これらの搬送ロール１９１〜１９７は、金属帯Ｓに対して蛇行発生要因を付与するものとなっている。つまり、搬送ロール１９１，１９２は水平度が例えば０．１ｍｍ／ｍと通常（通常は０．０５ｍｍ／ｍ以下）より悪い搬送ロール１５を模した水平度を有している。また、搬送ロール１９４，１９５はクラウンの高さが例えば０ｍｍと通常（通常は３ｍｍ）より低いクラウンが摩耗した搬送ロール１５を模したクラウン量を有し、搬送ロール１９６，１９７は表面粗度が例えば５〜８μｍＲｚと通常（通常は１２〜１８μｍＲｚ程度）より小さい搬送ロール１５を模した表面粗度を有している。なお、金属帯Ｓが大きく蛇行してもロールアウトしないように、搬送ロール１９１〜１９７は焼鈍炉１４の搬送ロール１５より軸長が長くなっている。

次に、蛇行検出器１７では、蛇行検出器１７の上流側に配置された蛇行発生要因付与装置１９により焼鈍炉１４内で発生し得る蛇行発生要因（例えば、ロール水平度不良、ロールクラウン摩耗量、ロール表面粗度摩耗等）が付与された後の金属帯Ｓの蛇行量が検出されるようになっている。
搬送制御装置１８は焼鈍炉１４内を搬送される金属帯Ｓの搬送条件、例えば金属帯Ｓの炉内での搬送速度や、金属帯Ｓの炉内での張力を制御するものである。蛇行検出器１７で測定された金属帯Ｓの蛇行量の検出結果は搬送制御装置１８に送られ、その蛇行量の大きさに基づき搬送ロール１５の回転を制御して金属帯Ｓの搬送速度や張力を調整し、金属帯Ｓの蛇行を防止する。

表１は、蛇行検出器１７で検出された金属帯Ｓの蛇行量に応じた焼鈍炉１４内の金属帯Ｓの搬送条件の一例（金属帯Ｓの幅が１８８０ｍｍ、搬送ロール１５の胴長が２１００ｍｍの場合）を示すものである。表１に示すように、例えば蛇行検出器１７で検出された金属帯Ｓの蛇行量が２０ｍｍ以下であれば通常通りの搬送条件とするが、蛇行量が２０ｍｍを超えた場合には金属帯Ｓのロール間張力が１０％アップするように搬送ロール１５の回転を制御する。さらに、蛇行量が５０ｍｍを超え８０ｍｍ以下の場合には前述の張力１０％アップに加えて金属帯Ｓの搬送速度を５０％減速するように搬送ロール１５の回転速度を制御する。蛇行量が８０ｍｍを超え１１０ｍｍ以下の場合には前述の張力１０％アップに加えて金属帯Ｓの搬送速度を８０％減速するように搬送ロール１５の回転速度を制御するとともに、オペレータが焼鈍炉１４内での蛇行状況を目視確認しながら金属帯Ｓを搬送する。そして、蛇行量が１１０ｍｍを超える場合には焼鈍炉１４を通すのは不可能と判断し、搬送ロール１５の回転を停止するように構成されている。

上述のように、本発明の一実施形態では、焼鈍炉１４の搬送ロール１５によって付与され得る蛇行発生要因を焼鈍炉１４の上流側で金属帯Ｓに付与した後、金属帯Ｓの蛇行量を蛇行検出器１７で検出することで、焼鈍炉１４の内部で発生し得る金属帯Ｓの蛇行が焼鈍炉１４の入側で再現されることになる。これにより、焼鈍炉１４の内部で金属帯Ｓが搬送ロール１５の軸方向に大きく蛇行して搬送ロール１５からロールアウトする危険性を事前に察知することができる。また、そのような大きく蛇行する危険性のある金属帯Ｓを焼鈍炉１４内に搬送する際に、蛇行検出器１７による金属帯Ｓの蛇行量の検出結果に基づいて搬送ロール１５の回転を制御して金属帯Ｓの搬送条件を制御することで、焼鈍炉１４の内部で金属帯Ｓが搬送ロール１５の軸方向に大きく蛇行して搬送ロール１５からロールアウトすることを防止することができる。

なお、上述した本発明の一実施形態では、蛇行発生要因付与装置１９として、水平度が不良であるロール１９１，１９２、クラウン高さが不良であるロール１９４，１９５、および表面粗度が不良であるロール１９６，１９７の３種類を備えたものを例示したが、本発明はこれに限られるものではなく、少なくともこれらのうちの１種類のロールを備えればよい。また、これらのロールに与える不良の程度も適宜定めればよいが、各焼鈍炉毎に決めている搬送ロールの管理基準を指標とすることが好ましい。なお、金属帯に蛇行発生要因を付与することができるロールであれば、上記以外の種類のロールを用いてもよい。

また、上述した本発明の一実施形態では、蛇行検出器１７で検出された金属帯Ｓの蛇行量に応じて、焼鈍炉１４内を搬送する金属帯Ｓの搬送速度および張力を制御するものを例示したが、本発明はこれに限られるものではなく、蛇行の発生を抑制可能ないかなる搬送条件の制御を採用してもよい。
さらに、上述した本発明の一実施形態では、本発明を連続溶融亜鉛めっきラインに適用した一実施形態を例示したが、これに限られるものではなく、金属帯を搬送しながら熱処理する熱処理炉を有する設備全般に本発明を適用できることは勿論である。

Ｓ…金属帯、１１ａ，１１ｂ…ペイオフリール、１２…ウェルダ、１３…入側ルーパ、１４…焼鈍炉、１５…搬送ロール、１６…溶融亜鉛ポット、１７……蛇行検出器、１８…搬送制御装置、１９…蛇行発生要因付与装置。

Claims

金属帯を複数の搬送ロールにより搬送しながら連続的に熱処理する連続熱処理炉の上流側に、前記連続熱処理炉にて熱処理される前記金属帯に対し、前記連続熱処理炉の搬送ロールによって付与され得る蛇行発生要因を付与する蛇行発生要因付与手段を設け、該蛇行発生要因付与手段の搬送ロールとして、前記連続熱処理炉における前記搬送ロールの管理値を外れているロールを使用することにより、前記金属帯へ蛇行発生要因を付与し、前記蛇行発生要因付与手段によって発生した前記金属帯の蛇行量を蛇行検出手段により検出し、検出された前記金属帯の蛇行量に基づいて前記連続熱処理炉内での前記金属帯の搬送条件を制御することを特徴とする金属帯の蛇行防止方法。
前記蛇行発生要因付与手段により前記金属帯へ付与する蛇行発生要因が、前記搬送ロールの水平度が管理値を外れているものであることを特徴とする請求項１記載の金属帯の蛇行防止方法。
前記蛇行発生要因付与手段により前記金属帯へ付与する蛇行発生要因が、前記搬送ロールのクラウン量が管理値を外れているものであることを特徴とする請求項１または２記載の金属帯の蛇行防止方法。
前記蛇行発生要因付与手段により前記金属帯へ付与する蛇行発生要因が、前記搬送ロールの表面粗度が管理値を外れているものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の金属帯の蛇行防止方法。
前記蛇行検出手段により検出された前記金属帯の蛇行量に基づいて、前記連続熱処理炉内での前記金属帯の搬送速度及び／又は張力を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の金属帯の蛇行防止方法。
金属帯を複数の搬送ロールにより搬送しながら連続的に熱処理する連続熱処理炉の上流側に、前記連続熱処理炉にて熱処理される前記金属帯に対し、前記連続熱処理炉の搬送ロールによって付与され得る蛇行発生要因を付与する蛇行発生要因付与装置であって、該蛇行発生要因付与装置の搬送ロールとして、前記連続熱処理炉における前記搬送ロールの管理値を外れているロールを使用することにより、前記金属帯へ蛇行発生要因を付与する蛇行発生要因付与装置と、該蛇行発生要因付与装置で発生した前記金属帯の蛇行量を検出する蛇行検出器とを備えるとともに、前記蛇行検出器で検出した前記金属帯の蛇行量に基づいて前記連続熱処理炉内での前記金属帯の搬送条件を制御する搬送制御装置を備えてなることを特徴とする金属帯連続処理設備。
前記蛇行発生要因付与装置に、水平度が管理値を外れている前記搬送ロールを備えることを特徴とする請求項６記載の金属帯連続処理設備。
前記蛇行発生要因付与装置に、クラウン量が管理値を外れている前記搬送ロールを備えることを特徴とする請求項６または７記載の金属帯連続処理設備。
前記蛇行発生要因付与装置に、表面粗度が管理値を外れている前記搬送ロールを備えることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項記載の金属帯連続処理設備。
前記搬送制御装置は、前記蛇行検出器により検出された前記金属帯の蛇行量に基づいて、前記連続熱処理炉内での前記金属帯の搬送速度及び／又は張力を制御するものであることを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項記載の金属帯連続処理設備。