JP6332237B2 - 熱延幅プレスにおけるスラブ送り異常検出方法および熱延幅プレス設備 - Google Patents

Description

本発明は、熱間圧延ラインでのスラブの幅圧下を行う熱延幅プレス設備において、幅プレス後のスラブ目標幅からの乖離、設備故障、金型損耗増加の原因となる、スラブ送り異常の検出方法、およびそのような送り異常の検出を行うことができる熱延幅プレス設備に関する。

熱間圧延ラインにおける幅プレス（熱延幅プレス、サイジングプレス）の設備では、スラブが進行方向の両側に設置された金型の間に進入し、金型がクランク機構で往復運動することで連続的にスラブ側面に当たり、幅圧下が行われる。幅圧下の合間には、スラブを厚み方向に挟み込んだピンチロールが回転して、スラブを長手方向に一定長を間欠して送ることで、スラブ全長に亘って幅圧下が実施される。

このとき、スラブの偏熱や叩き位置の厚み方向ずれ等により、金型でスラブを叩いた際にスラブが座屈して、スラブとピンチロールの接触面積が減少してピンチロールがスリップしてしまうことがある。この場合、スラブを送ることができなくなり、長手方向の同一位置を圧下し続けてしまうため、スラブ側面の品質不良やその後の熱間圧延による目標製品幅未達、さらには、叩き残し部が発生したまま次工程へ進んで、ライントラブルを誘発するなどの問題が発生する。

上記課題に対し、特許文献１では、サイジングプレス設備の可動体に対して動作速度検出装置を取り付け、動作速度を測ることでスラブの送りを監視する方法が提案されている。また、特許文献２では、サイジングプレス後スラブの側面をカメラで撮影し、その厚み方向の輝度の変化から叩き位置ずれを監視する方法が記載されている。

特開平３−７７７０４号公報 特開２００６−１８１６１８号公報

しかしながら、特許文献１ではスラブそのものの速度ではなく設備の動作時間を監視しているに過ぎず、例えば、ピンチロールの不転は発見できるが、スラブとピンチロールがスリップしたか否かは検出できない。スリップすると、スラブは停止していても、ピンチロール自体は空回りで動いているためである。また、特許文献２では、カメラを取付可能な位置がサイジングプレス出側であるため、サイジングプレス中のスラブのリアルタイムな監視はできず、サイジングプレスが完了するまで、たたき位置のずれを発見できず、発見が遅れるという問題がある。

したがって、本発明は、スラブとピンチロールのスリップを検出することができるとともに、スラブの送り異常をリアルタイムに検出することができる、確実で応答性の高いスラブ送り異常検出方法、およびそのような送り異常の検出を行うことができる熱延幅プレス設備を提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の（１）および（２）の手段を提供する。

（１）金型と駆動モーターとそれらをつなぐクランク軸を有し、クランク機構によって金型を往復運動させることにより、スラブを幅方向にハンマリングして圧下する幅圧下設備と、ピンチロールで上下方向からスラブを挟み込んで、ピンチロールを回転させることによってスラブを送る搬送設備とを備えた幅プレス設備を用いて熱延幅プレスを行う際のスラブ送りの異常を検出する方法であって、
スラブ幅圧下中に、
対象スラブの長さからスラブ全長を目標幅圧下量だけ圧下するために必要なハンマリング回数を予測するステップと、
クランク回転角および幅プレス荷重の増減から、実際にスラブをハンマリングした回数をカウントするステップと、
前記実際にスラブをハンマリングした回数と予測したハンマリング回数であるハンマリング基準回数との比を求めて、当該比が所定の閾値を超えていないか幅プレス実行中に監視するステップと、
を実施することを特徴とする熱延幅プレスにおけるスラブ送り異常検出方法。

（２）金型と駆動モーターとそれらをつなぐクランク軸を有し、クランク機構によって金型を往復運動させることにより、スラブを幅方向にハンマリングして圧下する幅圧下設備と、
ピンチロールで上下方向からスラブを挟み込んで、ピンチロールを回転させることによってスラブを送る搬送設備と、
スラブの送り異常を検出するスラブ送り異常検出装置と
を備えた熱延幅プレス設備であって、
スラブ送り異常検出装置は、
スラブ幅圧下中に、
対象スラブの長さからスラブ全長を目標幅圧下量だけ圧下するために必要なハンマリング回数を予測するハンマリング回数予測部と、
クランク回転角および幅プレス荷重の増減から、実際にスラブをハンマリングした回数をカウントするハンマリング回数実測部と、
前記実際にスラブをハンマリングした回数と予測したハンマリング回数であるハンマリング基準回数との比を求めて、当該比が所定の閾値を超えていないか幅プレス実行中に監視するハンマリング回数監視部と、
からなることを特徴とする熱延幅プレス設備。

本発明は、直接測定することが難しいスラブ送り量を、ハンマリング１回毎のスラブ送り量を用いてハンマリング基準回数に換算しておき、測定可能であって実際にスラブをハンマリングした回数を監視する方法である。

本発明によれば、スラブの動きを直接監視できるようになったため、ピンチロールのスリップによるスラブの送り異常を発見することが可能である。また、スラブのハンマリング回数をリアルタイムに監視するため、スラブの送り異常をオンラインでリアルタイムに検出することが可能となる。これにより、スラブの送り異常発生時、速やかに当該スラブの圧延を中止して当該スラブを熱間圧延ライン外に返却することができ、能率ロスを最小限に抑えることができる。

本発明のスラブ送り異常検出方法を実施可能な製造ラインの一例を示す概略図である。 スラブ送り異常検出装置の一例を示すブロック図である。 スラブ送り異常検出装置における異常検出フローを示すフロー図である。 本発明の実施例の結果を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明のスラブ送り異常検出方法を実施可能な製造ラインの一例を示す概略図である。

この製造ラインは、加熱炉１と幅プレス設備１０とを備えている。加熱炉１で所定の温度まで昇温されたスラブ２は、テーブルローラ９により幅プレス設備１０に搬送され、製品幅に従って設定された幅プレス後の目標幅になるまで幅プレス設備１０により幅圧下される。

幅プレス設備１０は、幅圧下設備１１と搬送設備１２とを備えている。幅圧下設備１１は、スラブ進行方向両側に対向して設置された２基の金型３と、金型３のそれぞれに対応して設けられた駆動モーター４と、それらをつなぐクランク軸５とを有する。駆動モーター４とクランク軸５はクランク機構を構成する。８は駆動モーター４の駆動軸である。また、搬送設備１２は、上下に設置されたピンチロール６（上部のみ図示）と、それを回転・昇降させる駆動装置７と、スラブの送り異常を検出するスラブ送り異常検出装置２０とを有する。

金型３の間隔（開度という）は、幅プレス後の目標幅に従って決まり、幅プレス設備１０に対するスラブ進入前にセットアップされる。スラブ進入後、クランク機構によって往復運動する金型３がスラブ２の側面に当たる（ハンマリング）ことでスラブ２の幅圧下が行われる。このとき、１回のハンマリングでは、スラブ長手方向全長の内、スラブ長より短い金型長さ分だけしか圧下できないことから、連続的に実施されるハンマリングの間に、スラブ２を上下から挟み込んだピンチロール６が回転することで、スラブ２を一定長さだけ間欠的に送っている。

スラブ送り異常検出装置２０は、図２のブロック図に一例を示すように、上位計算機３０および幅プレス用ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）４０内に構成されており、ハンマリング回数予測部２１と、ハンマリング回数実測部２２と、ハンマリング回数監視部２３とを有している。ハンマリング回数予測部２１は上位計算機３０内に組み込まれ、ハンマリング回数実測部２２およびハンマリング回数監視部２３は幅プレス用ＰＬＣに組み込まれている。

次に、本発明のスラブ送り異常検出方法の実施形態の一例について説明する。
図３はスラブ送り異常検出装置（スラブ送り異常検出システム）における異常検出フローを示すフロー図である。

異常検出フローにおいては、まず、上位計算機３０のハンマリング回数予測部２１で、対象スラブの長さＬとハンマリング１回毎のスラブ送り量ａから、当該スラブの幅圧下におけるスラブ全長を圧下するために必要なハンマリング回数（ハンマリング基準回数）を予測し（予測ハンマリング回数（ｘ））（ステップ１）、その際の予測ハンマリング回数（ｘ）を幅プレス用ＰＬＣに入力する。

次に、幅プレス用ＰＬＣ４０のハンマリング回数実測部２２にて、対象スラブの幅圧下中に、駆動軸８廻りのクランク回転角θおよび幅プレス荷重Ｐから実際にスラブ２をハンマリングした回数（実測ハンマリング回数ｙ）をカウントする。ここで、クランク角は、金型がスラブから最も遠ざかるときの角度を０°、最接近するときの角度を１８０°と定義され、駆動モーターのＰＬＧ（Ｐｕｌｓｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）より測定可能である。一方、幅プレス荷重は金型に取り付けられたロードセルにて計測可能である。スラブ先端が幅プレス内に進入したときに実測ハンマリング回数ｙをゼロクリアし（ステップ２）、それ以降幅圧下が完了するまで、クランク角が１８０°のときに幅プレス荷重が所定の閾値Ｐ’を上回っていれば、金型がスラブを叩いたと判断して実測ハンマリング回数ｙを１増やす（ステップ３）。

そして、幅プレス用ＰＬＣ４０のハンマリング回数監視部２３にて、予測ハンマリング回数（ｘ）を基準として、実測ハンマリング回数（ｙ）と前記予測ハンマリング回数（ｘ）との比ｒ＝ｙ／ｘを求め（ステップ４）、それが所定の閾値ｒ’を超えた場合に、送り異常発生として検出する（ステップ５）。なお、多少のスリップは許容するために、ｒ’＞１と設定することが望ましい。

このように、本フローでは、ハンマリング１回毎のスラブ送り量ａを用いて予測ハンマリング回数（ｘ）に換算しておき、測定可能な実測ハンマリング回数（ｙ）を監視する。これにより、スラブ２の動きを直接監視できるようになり、ピンチロール６のスリップによるスラブ２の送り異常を発見することが可能になる。また、スラブ２のハンマリング回数をリアルタイムに監視するため、スラブ２の送り異常をオンラインでリアルタイムに検出することが可能となる。これにより、異常発生時、速やかに当該スラブの圧延を中止してスラブを熱間圧延ライン外に返却することができ、能率ロスを最小限に抑えることができる。

次に、本発明の実施例について説明する。
図４は本発明の実施例の結果を示す図であり、横軸に時間をとり、予測ハンマリング回数ｘ、実測ハンマリング回数ｙのタイムチャートを示したものである。なお、閾値ｒ’＝ｙ／ｘ＝１．１としている。

上段（ａ）は送り異常が発生せず、正常と判断された例である。予測ハンマリング回数ｘを設定し、幅圧下を開始してから徐々に実測ハンマリング回数ｙがカウントアップしていくが、ｙ／ｘ＜１．１のまま幅圧下が完了している。

一方、下段（ｂ）は、異常が発生したときのチャートであり、幅圧下中にｙ／ｘ＞１．１となり、送り異常検出が検出され、幅プレス後のスラブの幅が目標値から乖離していた。

このように、本発明により、測定可能な実測ハンマリング回数を通して、スラブの動きをリアルタイムで直接監視することができて、確実で応答性の高いスラブ送り異常検出方法を実現できることが確認された。

１ 加熱炉
２ スラブ
３ 金型
４ 駆動モーター
５ クランク軸
６ ピンチロール
７ ピンチロール駆動装置
８ 駆動軸
１０ 幅プレス設備
１１ 幅圧下設備
１２ 搬送設備
２０ スラブ送り異常検出装置
２１ ハンマリング回数予測部
２２ ハンマリング回数実測部
２３ ハンマリング回数監視部
３０ 上位計算機
４０ 幅プレス用ＰＬＣ

Claims (2)

1. 金型と駆動モーターとそれらをつなぐクランク軸を有し、クランク機構によって金型を往復運動させることにより、スラブを幅方向にハンマリングして圧下する幅圧下設備と、ピンチロールで上下方向からスラブを挟み込んで、ピンチロールを回転させることによってスラブを送る搬送設備とを備えた幅プレス設備を用いて熱延幅プレスを行う際のスラブ送りの異常を検出する方法であって、
   スラブ幅圧下中に、
   対象スラブの長さからスラブ全長を目標幅圧下量だけ圧下するために必要なハンマリング回数を予測するステップと、
   クランク回転角および幅プレス荷重の増減から、実際にスラブをハンマリングした回数をカウントするステップと、
   前記実際にスラブをハンマリングした回数と予測したハンマリング回数であるハンマリング基準回数との比を求めて、当該比が所定の閾値を超えていないか幅プレス実行中に監視するステップと、
   を実施することを特徴とする熱延幅プレスにおけるスラブ送り異常検出方法。
2. 金型と駆動モーターとそれらをつなぐクランク軸を有し、クランク機構によって金型を往復運動させることにより、スラブを幅方向にハンマリングして圧下する幅圧下設備と、
   ピンチロールで上下方向からスラブを挟み込んで、ピンチロールを回転させることによってスラブを送る搬送設備と、
   スラブの送り異常を検出するスラブ送り異常検出装置と
   を備えた熱延幅プレス設備であって、
   スラブ送り異常検出装置は、
   スラブ幅圧下中に、
   対象スラブの長さからスラブ全長を目標幅圧下量だけ圧下するために必要なハンマリング回数を予測するハンマリング回数予測部と、
   クランク回転角および幅プレス荷重の増減から、実際にスラブをハンマリングした回数をカウントするハンマリング回数実測部と、
   前記実際にスラブをハンマリングした回数と予測したハンマリング回数であるハンマリング基準回数との比を求めて、当該比が所定の閾値を超えていないか幅プレス実行中に監視するハンマリング回数監視部と、
   からなることを特徴とする熱延幅プレス設備。

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