JP6008142B2 - 熱延鋼板の巻取り制御方法および巻取り制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、鋼材を熱間圧延機で熱間圧延して熱間圧延鋼板（熱延鋼板）を形成した後に、これをホットランテーブル上で冷却し、コイラーで巻き取ってコイル状熱延鋼板を製造する際に、そのコイル状熱延鋼板のコイルエッジを揃えるための熱延鋼板の巻取り制御方法および巻取り制御装置に関するものである。

図１に示すように、熱延鋼板を製造するには通常、加熱炉１において鋼材としてのスラブを所定温度に加熱し、加熱したスラブを熱間圧延機としての粗圧延機２で圧延して粗バーとなし、次いでこの粗バーをこれも熱間圧延機としての、複数基の圧延スタンドからなる連続熱間仕上げ圧延機３で圧延して所定の厚みの帯状熱延鋼板４を形成する。そしてこの帯状熱延鋼板４を、ホットランテーブル（ＨＲＴ）５の多数のテーブルローラー５ａで送りながら、そのＨＲＴ５の上下に設置した冷却装置６で供給する冷却水によって冷却した後、ピンチロール７でコイラー８に送り、コイラー８で長手方向に張力（コイラー張力）を付与しながら巻き取り、コイル状熱延鋼板（以下、単に「コイル」と呼ぶ場合もある）９とする。

コイラー８によって帯状熱延鋼板４を巻き取る際に帯状熱延鋼板４にその長手方向に付与するコイラー張力は、巻取後のコイル状熱延鋼板（コイル）９内では半径方向の面圧として作用し、鋼板層間に摩擦力を発生させる。この摩擦力により鋼板のすべりを抑制し、コイル９の剛性を高めている。

ところでコイル状熱延鋼板の巻き姿は、その熱延鋼板の幅方向端部であるコイルエッジが巻回間でコイル軸線方向にずれずに揃っていることが重要である。これは、コイルの輸送中の他機器（クレーン等）との接触によりコイルエッジ不揃い部分に折れや割れが発生したり、次工程で熱延鋼板の蛇行を誘発したりするため、操業能率を著しく阻害してしまうこと等による。

そこで、従来は、コイラー張力の最適化（特許文献１参照）や、コイラー前サイドガイドでの締め込み（特許文献２参照）等により、コイル状熱延鋼板の巻き姿向上を図ってきた。

特開２００１−０７１０２６号公報 特開平０６−２６２２６０号公報

しかしながら、コイラー張力の最適化による巻き姿改善は、有効な手段であるものの、コイラーのマンドレル駆動モーターの能力上の制約やコイル表面品質の制約によって、充分な張力アップができない場合がある。また、コイラー前サイドガイドでの締め込みについても、過度な締め込みはコイルエッジの傷みや破れの原因となるため、有効な手段となり得ない。

このため本発明者がさらに研究を進めたところ、コイルエッジの不揃いは、そもそもコイラーに進入する帯状熱延鋼板（ストリップ）の蛇行によるものであるため、この蛇行現象を防止する必要があった。従来技術もこの点に着目はしていたが、上述した理由からストリップの蛇行防止に充分有効な手段にはなり得なかった。

一方、本発明者は、ホットランテーブルのテーブルローラーとストリップとの間に速度差を与えることで、蛇行して幅方向センターがテーブルローラーの幅方向センターからずれているストリップをテーブルローラーの幅方向センター方向に引き戻してセンタリング（ストリップの幅方向センターをテーブルローラーの幅方向センターに位置あわせ）できるということを知見した。

本発明は上述した本発明者の知見に鑑みて、コイラーに進入するストリップの蛇行を防止することによりコイル状熱延鋼板の巻き姿を向上させる、熱延鋼板の巻取り制御方法および巻取り制御装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決する本発明の熱延鋼板の巻取り制御方法は、
鋼材を熱間圧延機で熱間圧延して帯状熱延鋼板を形成した後に、これをホットランテーブル上で冷却し、コイラーで巻き取ってコイル状熱延鋼板を製造するに際し、
前記コイラーで巻取り中の帯状熱延鋼板の幅方向センターの、前記ホットランテーブルのテーブルローラーの幅方向センターに対するオフセンター量を、前記ホットランテーブルに設けたオフセンター計測器で計測し、
前記オフセンター量が所定閾値を超えた場合に、帯状熱延鋼板に蛇行が生じていると判断し、
前記蛇行が生じていると判断した場合に、前記ホットランテーブルのテーブルローラーの外周速度を帯状熱延鋼板の搬送速度よりも減速し、帯状熱延鋼板の搬送速度とテーブルローラーの外周速度との差により帯状熱延鋼板をテーブルローラーに対しセンタリングすることを特徴としている。

また、前記課題を解決する本発明の熱延鋼板の巻取り制御装置は、
鋼材を熱間圧延機で熱間圧延して帯状熱延鋼板を形成した後に、これをホットランテーブル上で冷却し、コイラーで巻き取ってコイル状熱延鋼板を製造する際の巻取り状態を制御する装置において、
前記ホットランテーブルに設けられ、前記コイラーで巻取り中の帯状熱延鋼板の幅方向センターの、前記ホットランテーブルのテーブルローラーの幅方向センターに対するオフセンター量を計測するオフセンター計測器と、
前記オフセンター計測器が計測したオフセンター量が所定閾値を超えた場合に、帯状熱延鋼板に蛇行が生じていると判断する蛇行判断手段と、
前記蛇行判断手段が、蛇行が生じていると判断した場合に、前記ホットランテーブルのテーブルローラーの外周速度を帯状熱延鋼板の搬送速度よりも減速し、帯状熱延鋼板の搬送速度とテーブルローラーの外周速度との差により帯状熱延鋼板をテーブルローラーに対しセンタリングするテーブルローラー速度制御手段と、
を具えることを特徴としている。

本発明の熱延鋼板の巻取り制御方法によれば、鋼材を熱間圧延機で熱間圧延して帯状熱延鋼板を形成した後に、これをホットランテーブル上で冷却し、コイラーで巻き取ってコイル状熱延鋼板を製造するに際し、前記コイラーで巻取り中の帯状熱延鋼板の幅方向センターの、前記ホットランテーブルのテーブルローラーの幅方向センターに対するオフセンター量を、前記ホットランテーブルに設けたオフセンター計測器で計測し、前記オフセンター量が所定閾値を超えた場合に、帯状熱延鋼板に蛇行が生じていると判断し、前記蛇行が生じていると判断した場合に、前記ホットランテーブルのテーブルローラーの外周速度を帯状熱延鋼板の搬送速度よりも減速し、帯状熱延鋼板の搬送速度とテーブルローラーの外周速度との差により、コイラーで巻取り中の帯状熱延鋼板をホットランテーブルの延在方向へ引っ張ってテーブルローラーに対しセンタリングすることから、ホットランテーブル上で帯状熱延鋼板に蛇行が生じた場合にその蛇行を修正し、コイラーに進入する帯状熱延鋼板の蛇行を防止するので、コイル状熱延鋼板のコイルエッジを揃えて巻き姿を向上させることができる。

また、本発明の熱延鋼板の巻取り制御装置にあっては、鋼材を熱間圧延機で熱間圧延して帯状熱延鋼板を形成した後に、これをホットランテーブル上で冷却し、コイラーで巻き取ってコイル状熱延鋼板を製造する際の巻取り状態を制御する装置において、前記ホットランテーブルに設けられたオフセンター計測器が、前記コイラーで巻取り中の帯状熱延鋼板の幅方向センターの、前記ホットランテーブルのテーブルローラーの幅方向センターに対するオフセンター量を計測し、前記オフセンター計測器が計測したオフセンター量が所定閾値を超えた場合に、蛇行判断手段が、帯状熱延鋼板に蛇行が生じていると判断し、前記蛇行判断手段が、蛇行が生じていると判断した場合に、テーブルローラー速度制御手段が、前記ホットランテーブルのテーブルローラーの外周速度を帯状熱延鋼板の搬送速度よりも減速し、帯状熱延鋼板の搬送速度とテーブルローラーの外周速度との差により、コイラーで巻取り中の帯状熱延鋼板をホットランテーブルの延在方向へ引っ張ってテーブルローラーに対しセンタリングする。

従って、本発明の熱延鋼板の巻取り制御装置によれば、ホットランテーブル上で帯状熱延鋼板に蛇行が生じた場合にその蛇行を修正し、コイラーに進入する帯状熱延鋼板の蛇行を防止するので、コイル状熱延鋼板のコイルエッジを揃えて巻き姿を向上させることができる。

なお、本発明の熱延鋼板の巻取り制御方法および巻取り制御装置においては、前記ホットランテーブルのテーブルローラーの外周速度の、帯状熱延鋼板の搬送速度に対する減速率を、前記オフセンター計測器が計測したオフセンター量に応じて段階的あるいは連続的に変化させるようにしてもよい。このようにすれば、帯状熱延鋼板の蛇行が小さい場合にコイラー張力の変化を小さくでき、また帯状熱延鋼板の蛇行が大きい場合でも帯状熱延鋼板を速やかにセンタリングすることができる。

また、本発明の熱延鋼板の巻取り制御方法および巻取り制御装置においては、前記オフセンター計測器は、前記帯状熱延鋼板の幅を計測するためにその熱延鋼板のエッジを検出するものであってもよい。このようにすれば、ホットランテーブルの既存の設備を活用できるので、本発明の巻取り制御方法および巻取り制御装置を安価に実施することができる。

通常の熱間圧延ラインの概略を示す構成図である。 本発明の熱延鋼板の巻取り制御方法の一実施例を実施する、本発明の熱延鋼板の巻取り制御装置の一実施例を具える、図１に示す熱間圧延ラインのホットラン冷却設備を示す構成図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づく実施例によって詳細に説明する。ここに、図２は、熱延鋼板の巻取り制御方法の一実施例を実施する、本発明の熱延鋼板の巻取り制御装置の一実施例を具える、図１に示す熱間圧延ラインのホットラン冷却設備を示す構成図であり、ここにおける熱間圧延ラインでも、加熱炉１において鋼材としてのスラブを所定温度に加熱し、加熱したスラブを熱間圧延機としての粗圧延機２で圧延して粗バーとなし、次いでこの粗バーをこれも熱間圧延機としての、複数基の圧延スタンドからなる連続熱間仕上げ圧延機３で圧延して所定の厚みの帯状熱延鋼板４を形成する。そしてこの帯状熱延鋼板４を、ホットランテーブル（ＨＲＴ）５の多数のテーブルローラー５ａで送りながら、そのＨＲＴ５の上下に設置した冷却装置６で供給する冷却水によって冷却した後、ピンチロール７でコイラー８に送り、コイラー８で長手方向に張力（コイラー張力）を付与しながら巻き取り、コイル状熱延鋼板（以下、単に「コイル」と呼ぶ場合もある）９とする。

コイラー８によって帯状熱延鋼板（ストリップ）４を巻き取る際に帯状熱延鋼板４にその長手方向に付与するコイラー張力は、巻取後のコイル状熱延鋼板（コイル）９内では半径方向の面圧として作用し、鋼板層間に摩擦力を発生させる。この摩擦力により鋼板のすべりを抑制し、コイル９の剛性を高めている。

ところで、このホットラン冷却設備では、ホットランテーブル（ＨＲＴ）５の、仕上げ圧延機３の出口近傍の位置に設けた仕上げ温度計１０と、ＨＲＴ５のテーブル長の仕上げ圧延機３側１／３の中間位置に設けた中間温度計１１と、コイラー８の近傍の位置に設けた巻取り温度計１２とでストリップ４の温度変化を監視し、また、コイラー８の近傍に設けた近赤外線カメラ１３でストリップ４の両側縁（エッジ）を光学的に検出してストリップ４の幅寸法を測定する。

また、このホットラン冷却設備では、ＨＲＴ５は、多数のテーブルローラー５ａを複数本ずつ駆動する図示しない複数のローラー駆動モーターと、それらのローラー駆動モーターの作動を電気的に制御する図示しないモーター制御装置とを有し、冷却装置６は、ストリップ４に供給する冷却水量を制御する図示しない冷却水量制御装置を有している。

そしてこのホットラン冷却設備では、製造するコイル９の材質や寸法等の仕様に応じて、上位コンピューター１４が、ストリップ４ないしはコイル９に所定の相変態を生じさせるべくストリップ４を所定の温度まで冷却するように、仕上げ温度計１０と中間温度計１１と巻取り温度計１２とで測定したストリップ４の長手方向各部の温度変化に基づきホットラン冷却設備のＨＲＴ５のモーター制御装置および冷却装置６の冷却水量制御装置に指令を送ってそれらの作動を制御するとともに、近赤外線カメラ１３が測定したストリップ４の幅寸法に基づき、そのストリップ４の幅寸法が所定の仕様を満たすことを確認する。

かかる熱間圧延ラインのホットラン冷却設備に設けられたこの実施例の巻取り制御装置は、本発明の巻取り制御方法の一実施例を実施するために、ストリップ４の両側縁（エッジ）を光学的に検出する近赤外線カメラ１３をオフセンター計測器として具えるとともに、上位コンピューター１４に所定のプログラムを与えることで、上位コンピューター１４を、蛇行判断手段として機能する蛇行判断部１５および、テーブルローラー速度制御手段として機能するテーブルローラー速度制御部１６として具えている。

すなわちこの実施例の巻取り制御装置では、蛇行判断部１５が、近赤外線カメラ１３で検出したコイラー８の近傍でのストリップ４の両エッジの位置からストリップ４の幅方向センターを演算で求め、その求めた幅方向センターの、テーブルローラー５ａの幅方向センターに対する位置から、コイラー８で巻取り中のストリップ４の幅方向センターの、ホットランテーブル５のテーブルローラー５ａの幅方向センターに対するずれ量であるオフセンター量を計測し、そのオフセンター量が所定閾値を超えた場合に、ストリップ４に蛇行が生じていると判断する。

そして蛇行判断部１５がストリップ４に蛇行が生じていると判断した場合に、テーブルローラー速度制御部１６が、ホットランテーブル５の多数のテーブルローラー５ａの例えば全ての外周速度を、コイラー８で巻取り中のストリップ４の搬送速度よりも例えば１０％減速し、蛇行が生じていると判断したストリップ４の搬送速度とテーブルローラー５ａの外周速度との差により、コイラー８で巻取り中の当該ストリップ４の、ホットランテーブル５上をコイラー８へ向かって移動している部分に制動をかけ、その部分をホットランテーブル５の延在方向へ引っ張ってテーブルローラー５ａに対しセンタリングし、すなわち、ストリップ４の幅方向センターをテーブルローラー５ａの幅方向センターに位置合わせし、その後、オフセンター量が所定閾値の範囲内に戻って蛇行判断部１５がストリップ４に蛇行が生じていると判断しなくなった場合には、テーブルローラー速度制御部１６が、テーブルローラー５ａの全ての外周速度の減速を止め、テーブルローラー５ａの全ての外周速度を、コイラー８で巻取り中のストリップ４の搬送速度に戻す。

厚さｔ＝２ｍｍ〜３０ｍｍの熱延鋼板について、この実施例の巻取り制御方法および巻取り制御装置を適用した結果、コイル９のコイルエッジ不揃いの発生ケースが従来の１／３以下に減少した。

従って、この実施例の巻取り制御方法および巻取り制御装置によれば、ホットランテーブル５上でストリップ４に蛇行が生じた場合にその蛇行を修正し、コイラー８に進入するストリップ４の蛇行を防止するので、コイル９のコイルエッジを揃えて巻き姿を向上させることができる。しかも、ホットランテーブル５の出口付近のコイラー近傍での近赤外線カメラ１３による両エッジ位置の検出結果からストリップ４の蛇行の発生を判断して蛇行を修正するので、より確実にコイルエッジを揃えることができる。

また、この実施例の熱延鋼板の巻取り制御方法および巻取り制御装置によれば、オフセンター計測器として、ストリップ４の幅を計測するためにそのストリップ４のエッジを検出する近赤外線カメラ１３を用いるとともに、蛇行判断部１５およびテーブルローラー速度制御部１６として、上位コンピューター１４を用いることから、ホットランテーブル５の既存の設備を活用できるので、本発明の巻取り制御方法および巻取り制御装置を安価に実施することができる。

以上、図示例に基づき説明したが、本発明は上述の例の限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更し得るものであり、例えば、ホットランテーブルのテーブルローラーの外周速度の、帯状熱延鋼板の搬送速度に対する減速率を、上記実施例では１０％で固定したが、オフセンター計測器が計測したオフセンター量に応じて減速率を段階的あるいは連続的に変化させるようにしてもよく、このようにすれば、帯状熱延鋼板の蛇行が小さい場合にコイラー張力の変化を小さくでき、また帯状熱延鋼板の蛇行が大きい場合でも帯状熱延鋼板を速やかにセンタリングすることができる。

また、上記実施例ではホットランテーブルのテーブルローラーの外周速度を全てのテーブルローラーについて減速したが、ストリップ４の尾端がホットランテーブル５の仕上げ圧延機３側の端部のテーブルローラー５ａを通過した後は、ストリップ４を搬送中のテーブルローラー５ａについて外周速度の減速を行い、ストリップ４が通過したテーブルローラー５ａを順次元の外周速度に戻すようにしてもよく、このようにすれば、次のストリップ４の搬送に迅速に対応することができる。

さらに、上記実施例ではオフセンター計測器をホットランテーブルの出口付近の１箇所に設けたが、例えば中間地点等を含む複数箇所に設けてもよく、このようにすれば、ホットランテーブルの出口付近では蛇行が生じていなくても中間地点で蛇行が生じている場合にその蛇行を早期に修正することができる。

かくして本発明の熱延鋼板の巻取り制御方法および本発明の熱延鋼板の巻取り制御装置によれば、ホットランテーブル上で帯状熱延鋼板に蛇行が生じた場合にその蛇行を修正し、コイラーに進入する帯状熱延鋼板の蛇行を防止するので、コイル状熱延鋼板のコイルエッジを揃えて巻き姿を向上させることができる。

１ 加熱炉
２ 粗圧延機
３ 仕上げ圧延機
４ 帯状熱延鋼板（ストリップ）
５ ホットランテーブル（ＨＲＴ）
５ａ テーブルローラー
６ 冷却装置
７ ピンチロール
８ コイラー
９ コイル状熱延鋼板（コイル）
１０ 仕上げ温度計
１１ 中間温度計
１２ 巻取り温度計
１３ 近赤外線カメラ（オフセンター計測器）
１４ 上位コンピューター
１５ 蛇行判断部
１６ テーブルローラー速度制御部

Claims (6)

1. 鋼材を熱間圧延機で熱間圧延して帯状熱延鋼板を形成した後に、これをホットランテーブル上で冷却し、コイラーで巻き取ってコイル状熱延鋼板を製造するに際し、
   前記コイラーで巻取り中の帯状熱延鋼板の幅方向センターの、前記ホットランテーブルのテーブルローラーの幅方向センターに対するオフセンター量を、前記ホットランテーブルに設けたオフセンター計測器で計測し、
   前記オフセンター量が所定閾値を超えた場合に、帯状熱延鋼板に蛇行が生じていると判断し、
   前記蛇行が生じていると判断した場合に、前記ホットランテーブルのテーブルローラーの外周速度を帯状熱延鋼板の搬送速度よりも減速し、帯状熱延鋼板の搬送速度とテーブルローラーの外周速度との差により帯状熱延鋼板をテーブルローラーに対しセンタリングすることを特徴とする熱延鋼板の巻取り制御方法。
2. 前記ホットランテーブルのテーブルローラーの外周速度の、帯状熱延鋼板の搬送速度に対する減速率を、前記オフセンター計測器が計測したオフセンター量に応じて変化させることを特徴とする請求項１記載の熱延鋼板の巻取り制御方法。
3. 前記オフセンター計測器は、前記帯状熱延鋼板の幅を計測するためにその熱延鋼板のエッジを検出するものであることを特徴とする請求項１または２記載の熱延鋼板の巻取り制御方法。
4. 鋼材を熱間圧延機で熱間圧延して帯状熱延鋼板を形成した後に、これをホットランテーブル上で冷却し、コイラーで巻き取ってコイル状熱延鋼板を製造する際の巻取り状態を制御する装置において、
   前記ホットランテーブルに設けられ、前記コイラーで巻取り中の帯状熱延鋼板の幅方向センターの、前記ホットランテーブルのテーブルローラーの幅方向センターに対するオフセンター量を計測するオフセンター計測器と、
   前記オフセンター計測器が計測したオフセンター量が所定閾値を超えた場合に、帯状熱延鋼板に蛇行が生じていると判断する蛇行判断手段と、
   前記蛇行判断手段が、蛇行が生じていると判断した場合に、前記ホットランテーブルのテーブルローラーの外周速度を帯状熱延鋼板の搬送速度よりも減速し、帯状熱延鋼板の搬送速度とテーブルローラーの外周速度との差により帯状熱延鋼板をテーブルローラーに対しセンタリングするテーブルローラー速度制御手段と、
   を具えることを特徴とする熱延鋼板の巻取り制御装置。
5. 前記テーブルローラー速度制御手段は、前記ホットランテーブルのテーブルローラーの外周速度の、帯状熱延鋼板搬送速度に対する減速率を、前記オフセンター計測器が計測したオフセンター量に応じて変化させることを特徴とする請求項４記載の熱延鋼板の巻取り制御装置。
6. 前記オフセンター計測器は、前記帯状熱延鋼板の幅を計測するためにその熱延鋼板のエッジを検出するものであることを特徴とする請求項４または５記載の熱延鋼板の巻取り制御装置。

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