JP6085905B2

JP6085905B2 - 鋼板の連続処理設備における蛇行防止方法

Info

Publication number: JP6085905B2
Application number: JP2012124403A
Authority: JP
Inventors: 泰弘増成; 悦郎軸丸; 潤二百武
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2017-03-01
Anticipated expiration: 2032-05-31
Also published as: JP2013248635A

Description

本発明は、冷延鋼板や電磁鋼板等の連続焼鈍ラインや、連続溶融亜鉛めっきライン、連続電気めっきライン、酸洗ライン等、先後の鋼板を接合して連続的に通板・処理する連続処理設備における蛇行防止方法に関するものである。

冷延鋼板や電磁鋼板の連続焼鈍ライン等、鋼板を連続的に通板・処理する連続処理設備には、先行の鋼板尾端と後行の鋼板先端とを接合する、例えば、溶接設備等の接合設備が入側に備えられている。また、先行の鋼板尾端と後行の鋼板先端とを接合するためには、鋼板の通板を一時停止して行う必要があるため、その間、焼鈍炉等の設備本体への鋼板の供給を補償する設備として、上記接合設備と設備本体との間に、ルーパー等の緩衝設備（以降、「入側ルーパー」という。）が備えられているのが普通である。

上記のような連続処理設備における操業トラブルの一つに、先後鋼板の接合部が、入側ルーパー内を移動中に搬送ロールのセンターからずれる、いわゆる、蛇行問題がある。この蛇行が大きくなると、鋼板に掛かる張力のバランスが崩れて、鋼板が搬送ロールに巻き付く際に絞り込みを起こしたり、最悪の場合には板破断を起こしたり、ルーパー設備を破損したりする。また、鋼板の破断が一旦発生すると、焼鈍炉等の設備本体部分も停止せざるを得ず、さらに、その場合には、復旧までに多大の時間を要することから、その被害は甚大なものとなる。特に、近年、生産性を高める観点から、連続処理設備への鋼板の通板速度が高められる傾向にあり、接合作業も短時間化されてきていることから、入側ルーパー内における蛇行問題がよりクローズアップされてきている。

入側ルーパー内で鋼板が蛇行を起こす原因としては、以下のようなものが挙げられる。
（１）先行の鋼板尾端および後行の鋼板先端における形状悪化や板厚変動
（２）先後鋼板接合部において鋼板に付与される張力の不適切
（３）搬送ロール等ルーパー設備の摩耗等、経時劣化によるがた、ずれ等の発生
（４）接合設備の不具合による接合部のセンターずれや傾き

従来、これらの原因に対しては、以下のような対策が講じられてきた。例えば（１）に対しては、ＣＰＣ（センターポジションコントローラ）装置やＥＰＣ（エッジポジションコントローラ）等をルーパー内に１台ないし複数台設置し、鋼板の通板位置を常にラインセンターに制御することが（例えば、特許文献１参照）、また、（２）に対しては、搬送ロールに適正なクラウンを付与した上で鋼板に付与される張力を精密に制御することが、また、（３）に対しては、ＣＰＣやＥＰＣ等の設置に加えて、ルーパー設備等の保守・点検の強化が、また、（４）に対しては、接合する鋼板のセンター位置を合わせる装置を設置したり、鋼板の傾きやずれを修正する板合わせ装置を設置したりすること（例えば、特許文献２参照）等が行われている。

特開平０２−２９５６０７号公報特開２０００−２８００９３号公報

しかしながら、例えば、冷延鋼板（コイル）の場合、コイルの先端部や尾端部は、冷間圧延における非定常部に該当し、鋼板形状や板厚が大きく悪化している。そのため、斯かる部分同士の接合部は、センターずれや平行度のずれ（傾き）が大きくなるため、蛇行量も大きくなる傾向にある。これに対して、ＣＰＣやＥＰＣの制御能力（制御可能範囲）は、通常、鋼板（コイル）の長さ方向中央の圧延定常部を想定して設計されている。そのため、接合部における蛇行量は、ＣＰＣ等の制御能力を超えることがある。また、これを防止するには、ＣＰＣ等の設置台数をさらに増やす必要があり、多大な設備投資を必要とする。

また、搬送ロールのクラウン制御は、適正値が鋼板の板幅等によって変化するため、その変動に対応してクラウンを制御するのは設備上難しい。また、鋼板張力の制御も、鋼板長手方向の中央部（圧延定常部）を前提として行われており、接合部のような局部的な非定常部に対応した制御を行うことは設備上難しい。また、設備の保守・点検を頻度を上げて行うことは、接合部のような局部的な蛇行に対しては必ずしも有効ではない。また、接合部の鋼板幅センターを合せる装置や鋼板のずれを修正する板合せ装置を設置するには、多大な設備投資が必要となる。

本発明は、従来技術が抱える上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、多大の設備投資をすることなく、鋼板の連続処理設備の入側ルーパーにおける鋼板の蛇行を効果的に防止する方法を提案することにある。

発明者らは、上記課題の解決に向けて鋭意検討を重ねた。その結果、先行の鋼板と後行の鋼板との接合部の入側ルーパー内における蛇行量は、入側ルーパー内に貯留された鋼板長さと相関があり、貯留量が長いほど大きくなる傾向があること、したがって、接合部の蛇行量を低減するには、接合部の入側ルーパー内への通板を入側ルーパー内に貯留された鋼板長さが所定値以下まで低減したときに開始する、あるいは、接合部のルーパー内への通板を蛇行制御可能な低速度で開始し、ルーパー内に貯留された鋼板長さが所定値以下に低減したときに加速することが有効であることを見出し、本発明を開発するに至った。

すなわち、本発明は、鋼板を停止した状態で先行の鋼板尾端と後行の鋼板先端とを接合して鋼板を連続的に通板・処理する連続処理設備における入側ルーパー内の蛇行防止方法において、前記先後鋼板の接合を完了した後、入側ルーパー内の鋼板長さが入側ルーパー貯留可能長さに対して所定割合以下となったときに入側ルーパー内への鋼板の通板を開始し、所定の追込速度までの加速を開始し、その際、先後鋼板の接合部が入側ルーパーを通過するまでの間、前記追込速度への加速途中で鋼板の通板速度を連続処理設備の中央部と同期させることを特徴とする鋼板の連続処理設備における蛇行防止方法を提案する。

また、本発明は、鋼板を停止した状態で先行の鋼板尾端と後行の鋼板先端とを接合して鋼板を連続的に通板・処理する連続処理設備における入側ルーパー内の蛇行防止方法において、前記先後鋼板の接合を完了した後、入側ルーパー内で蛇行が生じない低速度で入側ルーパー内への鋼板の通板を開始し、入側ルーパー内の鋼板長さが入側ルーパー貯留可能長さに対して所定割合以下となったときに、鋼板の通板速度を所定の追込速度までの加速を開始し、先後鋼板の接合部が入側ルーパーを通過するまでの間、前記追込速度への加速途中で鋼板の通板速度を連続処理設備の中央部と同期させることを特徴とする鋼板の連続処理設備における蛇行防止方法を提案する。

また、本発明の上記蛇行防止方法は、入側ルーパー内の鋼板長さが入側ルーパー貯留可能長さに対して２０％以下になったときに、鋼板の通板を開始するまたは鋼板の通板速度を加速することを特徴とする。

本発明によれば、入側ルーパー内の鋼板貯留長さを所定値以下にして、接合部を入側ルーパー内に通板する、あるいは、通板速度を加速するようにしたので、接合部に起因した鋼板蛇行量を小さく抑えることが可能となる。したがって、本発明によれば、多大の設備投資を行うことなく、連続処理設備において鋼板を安定して通板・処理することができるので、操業の安定化や生産性の向上、歩留まり向上等に大いに寄与することができる。

鋼板の連続処理設備の入側設備を説明する模式図である。従来技術における入側設備の加速パターンを説明する図である。蛇行が発生した状態を説明する図である。入側ルーパー内の鋼板貯留量と蛇行量との関係を示すグラフである。入側ルーパー内の鋼板貯留量が蛇行量に影響を及ぼすメカニズムを説明する図である。本発明における入側設備の加速パターンを従来技術と対比して説明する図である。本発明を適用する前後における蛇行量を対しして示したグラフである。

以下、本発明について、冷延鋼板の連続焼鈍ラインを例にとって説明する。
図１は、横型のルーパーを有する連続焼鈍ラインの入側設備の模式図であり、２機のペイオフリール２を有する払出設備３から払い出された先行する鋼板（コイル）１の尾端と後行の鋼板（コイル）１の先端とを接合設備４で接合した後、入側ルーパー５内に鋼板が通板されている状態を示したものである。上記入側ルーパー５内には、横方向に対向して配設された搬送ロールがさらに縦方向に複数が配設され、それらの対向する搬送ロール間を、鋼板が順次往復移動するようになっており、横方向に対向する搬送ロール間の距離を拡縮することで、入側ルーパー内に貯留される鋼板長さを調整できるようになっている。なお、図１の入側ルーパー５内に記した点線は、横方向に対向する搬送ロール間の距離を最大に拡げた状態、すなわち、ルーパー内の鋼板長さを貯留可能な長さとした状態を、また、図１の入側ルーパー５内に記した実線は、横方向に対向する搬送ロール間の距離を上記破線の状態から約１／２に縮めた状態、すなわち、ルーパー内の鋼板長さを、貯留可能な長さの約５０％とした状態を示している。上記入側ルーパー５を出た鋼板は、その後、図示されていない、洗浄設備を経て連続焼鈍ラインの中央設備である焼鈍炉に導入され、所定の熱処理が施された後、出側設備でコイルに巻き取られる。

ここで、図１に示した入側設備において、先行の鋼板尾端と後行の鋼板先端を、例えば溶接等で接合する場合には、鋼板の通板を停止し、先後の鋼板両端部のセンターおよび平行度を確保した後、上記両端部を綺麗に切り揃えてから突き合わせあるいは重ね合わせて溶接し、さらに、必要に応じて溶接部の鋼板両幅端部にノッチング処理を施す。しかし、鋼板の連続処理設備では、入側設備が停止している間も焼鈍炉等の設備中央への鋼板の供給は続行する必要がある。そこで、鋼板の通板を停止している期間中は、前述した入側ルーパー内に貯留しておいた鋼板を払い出すことで、鋼板の連続処理を可能としている。したがって、連続処理ラインの定常操業時には、入側ルーパー内には、貯留可能長さに近い長さの鋼板が貯留されている。また、その貯留可能な鋼板長さは、入側設備の予期せぬ異常に対応するため、安全度を持って設計されているため、接合時の停止によっても、ルーパー内に貯留された鋼板長さは貯留可能な長さの５０％程度までしか減少しない。

図２は、従来技術における、入側設備で先後鋼板を接合し、その後、通板を再開する際の鋼板速度の経時変化（加速パターン）を示したものである。上述したように、先後鋼板の接合が完了するまでは、鋼板の速度はゼロ（０）であり、上記接合が完了した後、鋼板の通板を開始（再開）し、その後、徐々に通板速度を加速し、接合停止時に減少した入側ルーパー内の鋼板貯留量を元の量まで戻すため、設備中央部の通板速度を超える速度（以降、この速度を「追込速度」ともいう）で入側ルーパー内に鋼板を供給し、所定量の長さの鋼板がルーパー内に確保されたなら、徐々に鋼板の供給速度を落として、設備中央部と同じ速度に同期させて鋼板を供給する。なお、上記通板再開後から追込速度までの加速は、一気に行う場合もあるが、接合部の蛇行によるトラブル等を回避する観点から、先後鋼板の接合部がルーパー内を通過するまでの間、例えば、上記同期速度に一時保持することが行われている。

しかしながら、図２に示したような加速パターンにおいては、先後鋼板の接合部における鋼板のセンターが合っていなかったり、あるいは、平行度が保たれていなかったりした場合において、上記接合部がルーパー内に送り込まれたときには、図３に示したように、ルーパー内で鋼板が大きく蛇行する。この蛇行量が小さければ、ルーパー内に設置されたＣＰＣやＥＰＣで鋼板のセンター位置をロールセンターに戻すことは可能である。しかし、圧延時の非定常部に該当する鋼板（コイル）の先後端部の接合部は、蛇行量がＣＰＣやＥＰＣの制御範囲を超えることがある。このような大きな蛇行が起こると、鋼板の板幅方向における張力バランスが崩れて、鋼板が絞り込みを起こしたり、破断を起こしたりする。この問題を解決するには、ＣＰＣやＥＰＣを多数設置したり、板合わせ装置等を設置したりする必要があり、多大の設備投資が必要となる。

そこで、発明者らは、上記のような多大な設備投資を行うことなく、接合部における蛇行量を低減するべく、蛇行量と連続処理設備の操業条件との関係について調査した。その結果、図４に示したように、入側ルーパー内に対向して配設された搬送ロール間の距離によって蛇行量が変化する、言い換えれば、ルーパー内に貯留された鋼板長さによって蛇行量が変化すること、したがって、ルーパー内の鋼板貯留量を低減した状態で接合部をルーパー内に通板してやれば、蛇行量を大幅に低減できることを見出した。

このように蛇行量がルーパー内に貯留された鋼板長さによって変化する理由について、発明者らは、以下のように考えている。例えば、先後鋼板の接合部において、先行の鋼板と後行の鋼板とがある角度をもって接合されていた場合を仮定すると、入側ルーパー内の搬送ロールの１つを通過した鋼板が、対向する次の搬送ロールに到達するまでの間に板幅方向にずれる量（蛇行量）は、対向する搬送ロールの間隔に比例して大きくなる。そのため、図５に示したように対向する搬送ロールの間隔をＬ（図５（ａ））から１／２Ｌ（図５（ｂ））に低減した場合には、蛇行量もＷから１／２Ｗに減少する。したがって、ルーパー内に配設された対向する搬送ロールの間隔を小さくした状態、すなわち、ルーパー内に貯留されている鋼板長さをある所定値以下にしてから接合部をルーパー内に供給してやれば、接合部の蛇行量を低減できると考えられる。

そこで、本発明は、図６に示したように、鋼板を停止した状態で先行の鋼板尾端と後行の鋼板先端との接合を完了した後、入側ルーパー内の鋼板長さが入側ルーパー貯留可能長さに対して所定割合以下となったときに入側ルーパー内への鋼板の通板を開始し、所定の追込速度まで加速するか（加速パターンＡ）、あるいは、先後鋼板の接合を完了した後、入側ルーパー内への鋼板の通板を蛇行が生じない低速度で開始し、入側ルーパー内の鋼板長さが入側ルーパー貯留可能長さに対して所定割合以下となったときに、鋼板の通板速度を所定の追込速度まで加速する（加速パターンＢ）こととした。なお、上記加速パターンＢにおける「入側ルーパー内への鋼板の通板を蛇行が生じない低速度」とは、ＣＰＣ等で蛇行を制御可能な十分に低い速度のことをいい、具体的には、例えば１０ｍ／ｍｉｎ程度の速度である。

ここで、上記した先後鋼板の接合を完了した後、入側ルーパー内に鋼板の通板を開始する際、あるいは、上記先後鋼板の接合部を入側ルーパー内に低速度で通板を開始した後、加速を開始する際、入側ルーパー内に貯留されている鋼板長さは、ルーパー内に貯留可能な鋼板長さに対して２０％以下とするのが好ましい。これは、図４からわかるように、２０％以下とすることによって、蛇行量の最大値を従来の１００ｍｍから４０ｍｍに、すなわち、１／２以下に低減することができるからである。

また、先述したように、従来技術の加速パターンでは、先後鋼板の接合部が入側ルーパー内に供給されてからルーパーを通過するまでの間は、鋼板の通板速度を追込速度まで一気に加速することなく、加速の途中で設備中央の通板速度と同期させ、接合部が入側ルーパーを通過した後、追込速度まで加速していた。この加速途中における同期処理については、安定して鋼板を通板する観点から、本発明においても実施することが好ましい。ただし、本発明においては、ルーパー内に貯留されている鋼板長さを低減しているので、接合部が入側ルーパーを通過する時間が短時間ですむため、追込速度まで加速する時間を短縮することができるという効果もある。

実機の冷延鋼板用連続焼鈍ラインにおいて、板厚：０．１５〜０．５ｍｍ、板幅：８５０〜１２８０ｍｍの冷間圧延後の鋼板を、９０〜１１８ｍ／ｍｉｎで連続焼鈍する工程実験を行った。この際、本発明の加速パターンＡまたはＢを適用した発明例と、従来の加速パターンを適用した比較例における、入側ルーパーで発生した鋼板の蛇行量を調査し、その結果を図７に示した。
この結果から、本発明の方法を適用することにより、入側ルーパーにおける鋼板の蛇行量の平均値を５５．３ｍｍから１１．６ｍｍに、最大値を１００ｍｍから４０ｍｍに大幅に低減できていることがわかる。したがって、本発明の方法を適用することで、大規模な設備投資を行うことなく、入側ルーパーにおける鋼板の蛇行を防止できることが確認された。

本発明の技術は、上記に説明した冷延鋼板の連続焼鈍ラインに限定されるものではなく例えば、連続溶融亜鉛めっきライン、電気めっきライン、アルミニウム蒸着ライン等、少なくとも入側ルーパーを有する連続処理する設備であれば、いずれにも適用することができる。

１：鋼板
２：ペイオフリール（ＰＯＲ）
３：払出設備
４：接合設備
５：入側ルーパー
６：搬送ロール

Claims

鋼板を停止した状態で先行の鋼板尾端と後行の鋼板先端とを接合して鋼板を連続的に通板・処理する連続処理設備における入側ルーパー内の蛇行防止方法において、
前記先後鋼板の接合を完了した後、入側ルーパー内の鋼板長さが入側ルーパー貯留可能長さに対して所定割合以下となったときに入側ルーパー内への鋼板の通板を開始し、所定の追込速度までの加速を開始し、その際、先後鋼板の接合部が入側ルーパーを通過するまでの間、前記追込速度への加速途中で鋼板の通板速度を連続処理設備の中央部と同期させることを特徴とする鋼板の連続処理設備における蛇行防止方法。
鋼板を停止した状態で先行の鋼板尾端と後行の鋼板先端とを接合して鋼板を連続的に通板・処理する連続処理設備における入側ルーパー内の蛇行防止方法において、
前記先後鋼板の接合を完了した後、入側ルーパー内で蛇行が生じない低速度で入側ルーパー内への鋼板の通板を開始し、入側ルーパー内の鋼板長さが入側ルーパー貯留可能長さに対して所定割合以下となったときに、鋼板の通板速度を所定の追込速度までの加速を開始し、先後鋼板の接合部が入側ルーパーを通過するまでの間、前記追込速度への加速途中で鋼板の通板速度を連続処理設備の中央部と同期させることを特徴とする鋼板の連続処理設備における蛇行防止方法。
入側ルーパー内の鋼板長さが入側ルーパー貯留可能長さに対して２０％以下になったときに、鋼板の通板を開始するまたは鋼板の通板速度を加速することを特徴とする請求項１または２に記載の鋼板の連続処理設備における蛇行防止方法。