JP5625768B2 - ストリップの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ストリップの製造方法に関し、具体的には、巻取り機を構成する４つのラッパーロールのジャンプ制御を行いながらこの巻取り機によりストリップの巻取りを行うストリップの製造方法に関する。

図１は、巻取り機１０の構成例を模式的に示す説明図である。
図１において、符号１１はマンドレルを示し、符号１２ａ〜１２ｄはそれぞれ♯１ラッパーロール〜♯４ラッパーロールを示し、符号１４ａ〜１４ｄは、♯１ラッパーロール〜♯４ラッパーロールを回転自在に支持するとともに軸支点１３ａ〜１３ｄを中心に回動自在に配置される♯１アーム〜♯４アームを示す。なお、図１における符号１５はピンチロールを示し、符号１６はストリップを示す。

ストリップ１６の先端部が、ピンチロール１５を通過して巻取り機１０に進入することによって、ストリップ１６の巻き取りが開始される。ストリップ１６のマンドレル１１への巻き付け開始からマンドレル１１に数巻巻き取られるまでの間、ラッパーロール１２ａ〜１２ｄは、ストリップ１６の巻き緩み防止とストリップ１６の先端をマンドレル１１の外周面に沿ってリードし巻き付けるために、ストリップ１６をマンドレル１１へ向けて押し付ける。

ストリップ１６の巻取りが２巻き目になって以降、ストリップ１６の先端は、２巻き目のストリップ１６によってマンドレル１１に向かって押し付けられるため、ラッパーロール１２ａ〜１２ｄがストリップ１６の先端をマンドレル１１に押しつける必要はなくなるが、数巻き巻き取られるまでの間、ストリップ１６の巻き緩み防止のためにラッパーロール１２ａ〜１２ｄはストリップ１６をマンドレル１１に押さえ続ける。ストリップ１６を数巻き巻き付けた後は、ストリップ１６の張力のみで巻き緩みが防止されるので、ラッパーロール１２ａ〜１２ｄはストリップ１６を抑え付けることを止め、待機位置に退避する。

ところが、ストリップ１６がマンドレル１１に２巻〜数巻巻き取られる間、ストリップ１６の上をラッパーロール１２ａ〜１２ｄが２巻き目以降のストリップ１６を挟んで押し付けてしまうと、２巻目以降のストリップ１６の表面にストリップ１６の先端部の痕が転写される品質不良が発生してしまう。このため、ストリップ１６の先端部が存在する位置においてラッパーロール１２ａ〜１２ｄがストリップ１６の押さえ付けを弱めてストリップ１６先端を押さえ付けない、いわゆるジャンプ制御が行われる。

これまでにも、ラッパーロールのジャンプ制御に関する発明が多数提案されている（例えば特許文献１、２参照）。

特開平３−１８０２０８号公報 特開平５−５７３４３号公報

しかし、ジャンプ制御を行うと、ストリップ１６がマンドレル１１に巻き付き始める際のストリップ１６の速度が、ラッパーロール１２ａ〜１２ｄの開閉速度に制約される。高い生産性を得るためには、巻取り速度を高めることが有効であるが、ジャンプ制御を行うと、巻取り機１０へストリップ１６の先端を導入する速度あるいは巻取り機１０へストリップ１６を巻き付け始めるときのストリップ１６の速度を高めることができない。

本発明は、巻取り機を構成する４つのラッパーロールのジャンプ制御を行いながらこの巻取り機によりストリップをコイルに巻き取る際に、簡易に高い生産性でストリップを製造する方法を提供することを目的とする。

本発明は、巻取り機に附帯する４つのラッパーロールのジャンプ制御を行いながらこの巻取り機によりストリップを巻き取る際に、１つのラッパーロールのみがストリップに接触して巻取りを行うと、巻き緩みから巻取り不良（品質低下、設備停止）等の影響が生じるのに対し、２つのラッパーロールのみがストリップに接触して巻取りを行うとこのような問題を生じることなく巻取りを行うことができるので、３つではなく２つのラッパーロールのみをストリップに接触させればよい分だけ巻取り機の巻取り速度を高めて設定できるという、経験則による重要な知見に基づくものである。

本発明は、圧延機、ランアウトテーブルおよび巻取り機を備える熱間圧延工程において、巻取り機に附帯する４つのラッパーロールのジャンプ制御を行いながらこの巻取り機によりストリップを巻き取る際に、このジャンプ制御を行う時間の少なくとも９３％の時間において、同時に２つのラッパーロールのみがストリップに接触するようにしてこのストリップを巻取ることを特徴とするストリップの製造方法である。

図２は、従来例および本発明例において、♯１ラッパーロール〜♯４ラッパーロールのジャンプ制御の状況を示す説明図である。図２のグラフの横軸は時間を示し、縦軸は♯１ラッパーロール〜♯４ラッパーロールの位置を示す。

図２のグラフにおいて水平となる部分は♯１ラッパーロール〜♯４ラッパーロールがストリップ１６に当接している状況を示し、曲線部分は♯１ラッパーロール〜♯４ラッパーロールがストリップ１６から離反する方向へ変位（ジャンプ）してストリップ１６から離れている状況を示す。

本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、図２に示す従来のラッパーロールの動作において、従来のように３つのラッパーロールを同時にストリップ１６に接触させなくとも、図２のグラフの本発明例のように、２つのラッパーロールを同時にストリップ１６に接触させれば巻きたわみを生じることはないとの知見を得た。すなわち、少なくとも２つのラッパーロールでストリップ１６を押付ける動作をしないと巻き取り時にスリップが生じるため、３つのラッパーロールが同時に開状態にならないような巻取り速度を設定すればよいとの知見を得た。

図２にグラフで示すように、本発明によれば、従来のように３つではなく２つのラッパーロールを同時にストリップ１６に接触させるとともに残り２つのラッパーロールはジャンプしてストリップ１６から離れるため、マンドレル１１が１回転する間に各ラッパーロールがストリップ１６に接触する時間を従来よりも大幅に削減することができ、これにより、各ラッパーロールの１周期に要する時間を、従来の半分に低減すること、換言すると、マンドレルの回転速度（巻取り機速度Ｖ）を２倍程度まで高めることができる。

３つのラッパーロールが同時に開状態にならないための条件は、♯１ラッパーロール〜♯４ラッパーロールの配置とマンドレル１１の径、ストリップ１６の先端の巻取り速度によって決定され、ストリップ１６の先端の巻き付き開始から数巻巻き取るまでの間の巻取り速度（ｍ／ｍｉｎ）は式（１）により表される。
{(π×D)/2T}×d/360°×(60/1000)＜Ｖ≦{(π×D)/T}×d/360°×(60/1000)
・・・・・（１）
式（１）において、Ｔはラッパーロールの開閉に要する時間を示し、Ｄは巻き付き始めにおいてはマンドレル直径（ｍｍ）を示し、２巻き目以降であればマンドレル径とストリップの巻取り高さを合わせた直径である。ｄは、図１に示すようにマンドレル１１の中心から見た、ストリップ１６の先端近傍を押さえ、正ジャンプする瞬間のラッパーロール（図１では１２ａ）とその次にジャンプするラッパーロール（図１ではラッパーロール１２ｂ）を挟んで又隣のラッパーロール（図１ではラッパーロール１２ｃ）の間の角度（°）を示す。本発明では簡単のため、角度ｄを「又隣のラッパーロール間の角度」と称する。

ストリップが巻取り機に進入した時から、巻取り機で数巻巻取った後ラッパーロールがストリップを離れ待機位置に向かって移動を開始するまでの間、上記の式（１）を満足する巻取り速度Ｖで巻き取ると、ジャンプしたラッパーロールが再びストリップを押さえてから又隣のラッパーロールがジャンプするため、２つ以上のラッパーロールでストリップを押さえながら巻き取ることが可能になる。これにより、ストリップの巻き緩みを抑制することもできる。

本発明によれば、巻取り機を構成する４つのラッパーロールのジャンプ制御を行いながらこの巻取り機によりストリップの巻取りを行う際に、従来に比べ高速でストリップ先端部を巻き取ることができるため、高い生産性を維持してストリップを製造することができるようになる。

巻取り機の構成例を模式的に示す説明図である。 ♯１ラッパーロール〜♯４ラッパーロールのジャンプ制御の状況を示す説明図である。 ♯１ラッパーロール〜♯４ラッパーロールそれぞれの動作軌跡を示す説明図である。 式（１）により規定される巻取り機速度Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）とストリップの板厚（ｍｍ）との関係を示すグラフである。 本発明における仕上圧延時間の内訳を示す説明図である。

以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明では、圧延機、ランアウトテーブルおよび巻取り機を備える熱間圧延工程において、巻取り機に附帯する複数のラッパーロールのジャンプ制御を行いながら巻取り機によりストリップを巻き取る際に、２個のラッパーロールのみがストリップに同時に接触するようにしてこのストリップを巻取るものである。

図１は、巻取り機１０の構成例を模式的に示す説明図である。
図１に示す巻取り１０は、４つのラッパーロールを有するものであるが、これとは異なり３つのラッパーロールを有する場合もある。本発明は、図１に示す４つのラーパーロールを有する場合に適用される。

従来、♯１ラッパーロール〜♯４ラッパーロールのジャンプ制御では、巻きたわみの発生を防止するために、同時に３つのラッパーロールがストリップに接触することが必要と考えられ、そのように行われてきた。

これに対し、本発明は、式（１）の巻取り速度Ｖで巻取り機におけるストリップの巻き付けを開始し、２個のラッパーロールがストリップに同時に接触し、従来に比べ高い巻取り速度でストリップを巻き取ることを可能にする。

上述したように、式（１）において、Ｔはラッパーロールの開閉に要する時間を示すが、厳密には時間Ｔは、♯１ラッパーロール〜♯４ラッパーロールの動作時間とストリップ板厚によって決定される。

図３は、♯１ラッパーロール〜♯４ラッパーロールそれぞれの動作軌跡を示す説明図である。
図３に例示するように、時間Ｔを、
Ｔ＝ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋ｔ４ ・・・・・・・・・（２）
とする。（２）式において、ｔ１は開放時間（定数）であり、ｔ２は閉動作時間（定数）であり、ｔ３は（ストリップ板厚＋ｂ）／ｃであり、ｃは巻取り機１０の♯１ラッパーロール〜♯４ラッパーロールの開閉動作速度（ｍｍ／ｓｅｃ）であり、ｔ４は補正値（定数）である。ここで、ｔ１＋ｔ２＋ｔ４は定数であるので、ｔ１＋ｔ２＋ｔ４＝ａとする。

なお、アクチュエーターの動作時間（ｔ１〜ｔ４）を実測（ｔ３は定期的に実測）して、♯１ラッパーロール〜♯４ラッパーロールの制御をすることは、♯１ラッパーロール〜♯４ラッパーロールの位置制御をするために段差部予測点を正確に求める必要があることから、一般的に行われている。

また、定数ｂは、♯１ラッパーロール〜♯４ラッパーロールの位置をストリップ１６の板厚分だけしか開放しないと、板の浪打ちや先端形状不良等が存在する場合には♯１ラッパーロール〜♯４ラッパーロールとストリップ１６とが衝突し、ストリップ１６の傷の原因になるので、これを回避するために、♯１ラッパーロール〜♯４ラッパーロールの開放目標値を、ストリップ１６の板厚に余裕ｂを見込んだ値としている。定数ｂは、ストリップ１６の板厚が薄ければ小さく、厚ければ大きく設定するが、いずれにしても数ｍｍ程度の値である。

式（１）に式（２）を代入することにより、下記式（３）となる。
[(π×D)/2{a+(t+b)/c}]×d/360°×(60/1000)＜V
≦[(π×D)/{a+(t+b)/c}]×d/360°×(60/1000)
・・・・・・・（３）
式（３）においては、ｔはストリップの板厚（ｍｍ）であり、ａはラッパーロールの応答速度として、０．０８ｓｅｃを基準として０．０２〜０．２（ｓｅｃ）の定数であり、ｂはラッパーロールジャンピングの際に、鋼板の厚みに加えて若干余分に開放する量として、５ｍｍを基準として０〜１０（ｍｍ）の定数であり、ｃはラッパーロールの開閉動作速度であって、１７０ｍｍ／ｓｅｃを基準として１００〜４００（ｍｍ／ｓｅｃ）であり、ｄは又隣のラッパーロール間の角度であって基本的にラッパーロールは等間隔配置であるので、ロール間角度を７０°〜１１０°としておけば問題なく、１７０°（９０°＋８０°）を基準として１４０〜１８０°であり、さらにＶは巻取り機速度（ｍ／ｍｉｎ）である。

このようにして、本発明に係るストリップの製造方法では、巻取り機によるストリップの巻取りが、上記式（３）により規定される巻取り機速度Ｖで行われる。
換言すれば、圧延機、ランアウトテーブルおよび巻取り機１０を備える熱間圧延工程において、巻取り機１０に附帯する♯１ラッパーロール〜♯４ラッパーロールのジャンプ制御を行いながらこの巻取り機によりストリップ１６を巻き取る際に、上記式（３）により規定される巻取り機速度Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）でストリップ１６を巻き取ることにより、３つのラッパーロールをストリップ１６に同時に接触させるのではなく、２つのラッパーロールをストリップ１６に同時に接触させて巻き取りを行うことができるようになり、これにより、ストリップの先端の通板速度を向上させることが可能になるので、圧延時間を短縮することができる。

図４は、式（３）により規定される巻取り機速度Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）とストリップの板厚（ｍｍ）との関係を示すグラフである。なお、図４のグラフは、♯１ラッパーロール〜♯４ラッパーロールのシリンダの動作速度の代表値１７０（ｍｍ／ｓ）と代表的な配置角度１７０°、定数ａ＝０．０８、ｂ＝−５．０を代入した場合である。

図４のグラフからも理解されるように、巻取り機１０に送り込まれるストリップ１６の先端の通板速度は、ストリップ１６の板厚に応じて決定することができる。
なお、本発明で設定する巻取り機速度Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）は、巻取り開始速度であるので、巻取り開始時にこの巻取り機速度になるように速度制御をすればよいので、ランアウトテーブル上で加速減速および速度制限を設けることにより、さらに圧延時間を短縮することができる。

図５は、本発明におけるランアウトテーブル上のストリップの搬送速度(仕上圧延速度)を示す説明図である。
図５のグラフにおけるパターンＡは、仕上圧延速度が巻取り速度よりも大きい場合であり、ランアウトテーブル上でストリップ１６の搬送速度を減速して、巻取り開始時に上記式（１）により規定される巻取り機速度Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）になるようにするものである。

また、図５のグラフにおけるパターンＢは、仕上圧延速度が巻取り速度よりも小さい場合であり、ランアウトテーブル上でストリップ１６の搬送速度を加速して、巻取り開始時に巻取り機速度Ｖになるようにするものである。

このように、本発明では、巻取り機に達する前であってランアウトテーブル上を走行時のストリップの走行速度を、所定の巻取り機速度Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）としてから減速する工程、または、巻取り機速度Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）未満としてから加速する工程を含むことが好ましい。

このようにして、本発明によれば、ストリップの先端の巻取り速度およびランアウトテーブル上の搬送速度を向上させることが可能になるので、圧延時間を短縮することができる。

具体的には、本発明により、ストリップの先端の巻取り速度を最大で約２倍に向上させることが可能になるので、圧延時間を約０〜３秒間短縮して、圧延能率を約２％程度向上することができる。

１０ 巻取り機
１１ マンドレル
１２ａ〜１２ｄ ♯１ラッパーロール〜♯４ラッパーロール
１３ａ〜１３ｄ 軸支点
１４ａ〜１４ｄ ♯１アーム〜♯４アーム
１５ ピンチロール
１６ ストリップ

Claims (2)

1. 圧延機、ランアウトテーブルおよび巻取り機を備える熱間圧延工程において、前記巻取り機に附帯する４つのラッパーロールのジャンプ制御を行いながら該巻取り機によりストリップを巻き取る際に、前記ジャンプ制御を行う時間の少なくとも９３％の時間において、同時に２つのラッパーロールのみが前記ストリップに接触するようにして該ストリップを巻取ることを特徴とするストリップの製造方法。
2. 前記巻取り機によるストリップの巻取りは、下記式（３）により規定される巻取り機速度Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）で行われる請求項１に記載されたストリップの製造方法。
   [(π×D)/2{a+(t+b)/c}]×d/360°×(60/1000)<V
   ≦[(π×D)/{a+(t+b)/c}]×d/360°×(60/1000)
   ・・・・・・・（３）
   式（３）において、ｔはストリップの板厚（ｍｍ）であり、ａは０．０２〜０．２（ｓｅｃ）の定数であり、ｂは０〜１０（ｍｍ）の定数であり、ｃはラッパーロールの開閉動作速度であって１００〜４００（ｍｍ／ｓｅｃ）であり、ｄは又隣に配置されるラッパーロールの間の角度であって１４０〜１８０（°）であり、Ｖは巻取り機速度（ｍ／ｍｉｎ）であり、さらに、Ｄは巻き付き始めにおいては前記巻取り機のマンドレルの直径（ｍｍ）であり、２巻目以降であれば前記マンドレルの径と前記ストリップの巻取り高さを合わせた直径である。

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