JP6354412B2 - コイル巻取装置 - Google Patents

Description

本発明は、コイル巻取装置に関する。

近年、石油輸送や天然ガス輸送用パイプラインにスパイラル鋼管が使用されるケースが増加している。このようなスパイラル鋼管は、熱延コイルから巻きほどいた鋼帯を、スパイラル造管機によってスパイラル状にまき直して溶接することにより製造されている。スパイラル鋼管に用いられる鋼帯は、板厚が比較的大きくかつ高強度のものが望まれ、所定形状のスパイラル鋼管を製造するためには、高品質な熱延コイルが要求される。

熱延コイルは、周知のように、熱間圧延設備の後段に設置されたコイル巻取装置により圧延された鋼帯（熱延板）を巻き取って製造される。図９は、コイル巻取装置の一例を示す概略図である。

コイル巻取装置１００は、例えば、図９に示すように、ピンチロール１０２と、マンドレル１０５と、ラッパロール１０６と、オーバガイド１０７と、シュート１０８とを備えており、熱間圧延された鋼帯１１１をマンドレル１０５により巻き取って熱延コイルを製造するようになっている。

ピンチロール１０２は、互いに対応する上側ロール１０３と、下側ロール１０４とを備えており、熱間圧延設備（不図示）で圧延された鋼帯１１１を上側ロール１０３と下側ロール１０４によって挟んでマンドレル１０５に向かって送り出すようになっている。

マンドレル１０５は、図示しない電動機によって回転駆動されていて、ピンチロール１０２から送り出された鋼帯１１１を、高速で巻き取って熱延コイル１１２を形成するようになっている。

ラッパロール１０６は、円形ガイド１０６Ｂとともにマンドレル１０５の外周側に複数配置されていて、それぞれシリンダ１０６Ａによってマンドレル１０５に向かって押圧するように構成されていて、巻き取られる鋼帯１１１の先端部をマンドレルの外周に沿って案内するとともに巻取り後のコイル１１２の捲きをタイトにするようになっている。

オーバガイド１０７は、ピンチロール１０２とマンドレル１０５の間において、鋼帯１１１が通板される通板路の上側に配置されていて、通板される鋼帯１１１を上側から案内するようになっている。

シュート１０８は、ピンチロール１０２とマンドレル１０５の間において、鋼帯１１１の通板路の下側に配置されていて、通板される鋼帯１１１を下側から案内するようになっている。

図１０は、従来のコイル巻取装置１００における鋼帯１１１の巻き取り法を説明する図である。図１０（Ａ）に示すように、コイル巻取装置１００に送り込まれた鋼帯１１は、先端部が上反りしていてピンチロール１０２と衝突する可能性がある。図１０（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、ピンチロール１０２を通過した鋼帯１１は上反りが残っていることから、マンドレル１０５に到達するまでに先端部がオーバガイド１０７等に衝突し易いという問題がある。

さらに、図１０（Ｄ）に示すように、マンドレル１０５に到達した鋼帯１１１は、先端部がラッパロール１０６と衝突する可能性がある。また、仮に先端部がラッパロール１０６を通過しても、その後円形ガイド１０６Ｂとの衝突や抵抗により、図１０（Ｅ）に示すように、鋼帯１１にたるみが発生する場合がある。
このように、鋼帯１１１が上反りしていると多くの支障が発生する原因となり、鋼帯１１１を安定して巻き取ることは容易ではない。

このような巻き取りにおける支障は、スパイラル鋼管に用いられるような板厚が比較的大きくかつ高硬度の鋼帯では発生頻度が増加する。さらに、鋼帯の先端部がマンドレル１０５に沿って円形に変形していないと、その外周に巻き取られる鋼帯は、先端部の上を通過する際に、角ばった段差変形が発生する。この段差変形が発生した部分は、スパイラル鋼管を製造する場合に内周面が真円とならず材料として用いることができないために、材料歩留まりが低下してスパイラル鋼管の製造コストが増加するという問題がある。

例えば、特許文献１には、ストリップの板厚などの条件に応じて、ホールドダウンロールとトップガイドとを使用可能としたピンチロール装置が開示されている。

特許第３８５５４２４号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたピンチロール装置では、ピンチロールに噛み込む前のストリップを案内するためにホールドダウンロールを使用しているのであり、ピンチロールを通過したストリップの先端部がマンドレルに巻き取られる際の不具合を解決するものではない。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、高品質の熱延コイルを安定して製造することが可能なコイル巻取装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に記載の発明は、熱間圧延設備で圧延された鋼帯を巻き取ってコイルにするコイル巻取装置であって、前記鋼帯の通板路の上側に位置される押下ロールと、前記押下ロールの下流側に配置され、前記鋼帯を送り出すピンチロールと、前記ピンチロールから送り出された鋼帯をコイル状に巻き取るマンドレルと、制御部と、を備え、前記制御部は、前記押下ロールと前記鋼帯との間に間隙が形成される押下ロールギャップを設けて前記押下ロールを配置し、前記鋼帯の先端部がピンチロールを通過する際に前記ピンチロールの上流側において鋼帯の浮き上がりを抑制するように構成されていることを特徴とする。

この発明に係るコイル巻取装置によれば、押下ロールと鋼帯との間に間隙が形成される押下ロールギャップを設けて押下ロールを配置し、鋼帯の先端部がピンチロールを通過する際にピンチロールの上流側において鋼帯の浮き上がりを抑制するので、ピンチロールを通過した鋼帯について、押下ロールによってピンチロールの上流側で鋼帯を押下げて、鋼帯に生じる浮き上がりを低減して鋼帯の先端部を下曲りにして走行させることにより、鋼帯の先端部がガイド等やラッパロールと衝突することが抑制される。その結果、安定して鋼帯を巻取ることができる。さらに、段差変形が少ない高品質な熱延コイルを製造することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のコイル巻取装置であって、前記押下ロールを前記鋼帯に向かって進退させる押下ロール位置調整手段を備え、前記制御部は、前記押下ロール位置調整手段により前記押下ロールを進退させて、前記押下ロールの位置を調整するように構成されていることを特徴とする。

この発明に係るコイル巻取装置によれば、押下ロール位置調整手段により押下ロールを進退させて押下ロールの位置を調整することにより、鋼帯の浮き上がり量を制御して、鋼帯の先端部が、ピンチロールの下流側でガイド等やラッパロールと衝突するのを効率的に抑制することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のコイル巻取装置であって、前記制御部は、前記鋼帯の材質、板厚、温度に基づいて、前記押下ロールの位置を調整するように構成されていることを特徴とする。

この発明に係るコイル巻取装置によれば、鋼帯の材質、板厚、温度に基づいて、押下ロールの位置を調整するので、それぞれの鋼帯ごとに浮き上がりを安定かつ確実に制御することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のコイル巻取装置であって、前記ピンチロールのギャップを調整するピンチロールギャップ調整手段を備え、前記制御部は、前記ピンチロールギャップ調整手段により、前記ピンチロールのギャップを前記ピンチロールを通過する鋼帯の板厚に基づいて調整するように構成されていることを特徴とする。

この発明に係るコイル巻取装置によれば、ピンチロールを鋼帯の先端部が通過する際に、ピンチロールのギャップを鋼帯の板厚に調整するので、ピンチロールの上流側において生じる鋼帯の浮き上がりを押下ロールで押さえて鋼帯の先端部を下曲りにすることができる。
その結果、例えば、鋼帯がオーバガイド等と衝突するのを抑制することができ、ひいては高品質の熱延コイルを効率的に製造することができる。

この発明に係るコイル巻取装置によれば、安定して鋼帯を巻取ることができる。
その結果、段差変形が少ない高品質な熱延コイルを製造することができる。

本発明の一実施形態に係るコイル巻取装置の一例を説明する概略図である。 本発明の一実施形態に係るコイル巻取装置の制御部の動作の一例を説明するフローチャートである。 押下ロールが設置されていないコイル巻取装置における鋼帯の挙動を説明する概略図である。 本発明の一実施形態に係るコイル巻取装置における押下ロールの作用の一例を説明する概略図である。 本発明の一実施形態に係るコイル巻取装置における押下ロールの作用の一例を説明する概略図である。 本発明の一実施形態に係るコイル巻取装置における押下ロールの作用の一例を説明する概略図である。 本発明の一実施形態に係るコイル巻取装置における押下ロールの作用の一例を説明する概略図である。 本発明の一実施形態に係るコイル巻取装置における押下ロールの設定位置とギャップの適正範囲を概念的に示す図である。 従来のコイル巻取装置の一例を示す概略図である。 従来のコイル巻取装置により鋼帯を巻き取るまでの鋼帯の走行を示す図である。

そこで、発明者らは、コイル巻取装置によって鋼帯を熱延コイルに巻き取る際に、ピンチロールを通過した鋼帯の先端部が安定して走行する技術を鋭意研究した結果、ピンチロールを通過した鋼帯について、ピンチロールの上流側で生じる浮き上がりを抑制することが、鋼帯の先端部が安定して走行するうえで極めて重要であるとの知見を得た。そして、ピンチロールを通過した鋼帯について、ピンチロールの上流側を押下げて浮き上がりを抑制することで安定して走行させる技術を考案した。

以下、図１〜図８を参照して、本発明の一実施形態に係るコイル巻取装置について説明する。
図１は、一実施形態に係るコイル巻取装置の概略構成を示す図であり、符号１はコイル巻取装置を示している。また、図２は、コイル巻取装置１の制御部の動作を説明するフローチャートである。

一実施形態に係るコイル巻取装置１は、図１に示すように、熱間圧延設備９０の後段に設置され、鋼帯１１を巻き取って熱延コイル１２（コイル）を形成するように構成されている。

コイル巻取装置１は、例えば、図１に示すように、押下ロール２と、押下ロール用油圧シリンダ（押下ロール位置調整手段）２２と、ピンチロール３と、ピンチロール用油圧シリンダ（ピンチロールギャップ調整手段）３３と、マンドレル４と、ラッパロール５と、オーバガイド６と、シュート７と、制御部８とを備え、熱間圧延設備９０で圧延された鋼帯１１をマンドレル４によって熱延コイル１２に巻き取るようになっている。

押下ロール２は、熱間圧延設備９０とピンチロール３の間に位置されて、予め設定した鋼帯１１の通板路（例えば、圧延ロールとピンチロール３の通過位置を結ぶ線分）の上側に配置されていて、押下ロール用油圧シリンダ２２によって通板路とのギャップ（通板路との相対的な位置）Ｇ１が調整可能とされている。

また、押下ロール２は、押下ロール用油圧シリンダ２２により押下力Ｐ１が調整可能とされていて、熱間圧延設備９０で圧延された鋼帯１１を通板路に向かって押下げるようになっている。
また、押下ロール２の上流側には、押下ロール入側ガイド１３が配置されていて、鋼帯１１の先端部が押下ロール２と衝突するのと抑制するようになっている。

ピンチロール３は、下側ロール３１と、上側ロール３２とを備え、押下ロール２の下流側に配置されている。
また、ピンチロール３は、熱間圧延設備９０で圧延された鋼帯１１を下側ロール３１と上側ロール３２によって挟んで、マンドレル４に向かって送り出すようになっている。
また、ピンチロール３は、ピンチロール３とマンドレル４の間を走行する鋼帯１１に張力を付与することにより、マンドレル４が鋼帯１１を巻き取る際にゆるみが発生するのを抑制するようになっている。

下側ロール３１と上側ロール３２は、それぞれの回転軸線が互いに平行に配置されていて、上側ロール３２はピンチロール用油圧シリンダ３３に接続されてピンチロール３のギャップ（下側ロール３１と上側ロール３２との間隔）Ｇ２が調整可能とされている。
また、上側ロール３２は、ピンチロール用油圧シリンダ３３により押圧力Ｐ２が調整可能とされている。

マンドレル４は、図示しない電動機によって回転駆動されていて、ピンチロール３から送り出された鋼帯１１を、高速で巻き取って熱延コイル１２を形成するようになっている。

ラッパロール５は、マンドレル４の外周側に複数（この実施形態では４つ）配置され、それぞれのラッパロール５の後側には、円形ガイド５Ｂが配置されている。また、それぞれのラッパロール５及び円形ガイド５Ｂは、シリンダ５Ａによってマンドレル４に向かって押圧され、熱延コイル１２の外周面を押圧することにより、鋼帯１１の先端部をマンドレル４の外周に沿って案内するとともに巻付け後コイル１２をタイトに捲くようになっている。

オーバガイド６は、ピンチロール３からマンドレル４に向かう鋼帯１１の走行経路の上側に配置されていて、ピンチロール３とマンドレル４の間において走行する鋼帯１１の上側を案内するようになっている。

シュート７は、ピンチロール３からマンドレルに向かう鋼帯１１の走行経路の下側に配置されていて、ピンチロール３とマンドレル４の間において走行する鋼帯１１の下側を案内するようになっている。

制御部８は、例えば、入力部８１と、巻取制御部８２と、押下ロール制御部８３と、ピンチロール制御部８４と、マンドレル制御部８５と、熱間圧延設備９０から送り出された鋼帯１１の温度を検出する温度検出器８６とを備えている。

入力部８１は、例えば、温度検出器８６と、生産指示情報信号（例えば、鋼帯１１の材質、板厚、板幅）を出力する電子計算機９５と、巻取制御部８２と接続されていて、温度検出器８６から出力された鋼帯１１の温度検出信号及び電子計算機９５から出力された生産指示情報信号が入力されるとともに、これら信号を巻取制御部８２に出力するように構成されている。

巻取制御部８２は、例えば、押下ロール制御部８３、ピンチロール制御部８４、マンドレル制御部８５と接続され、温度検出器８６から入力された鋼帯１１の温度検出信号、電子計算機９５から入力された生産指示情報信号に基づいて、鋼帯１１の断面二次モーメントＩ、熱間強度（熱間温度と対応するヤング率）Ｅを算出するように構成されている。
なお、巻取制御部８２における算出は、例えば、入力された温度検出信号、生産指示情報信号をデータベース（不図示）と参照することによりおこなわれるが、例えば、数式等により算出してもよい。

また、巻取制御部８２は、算出した鋼帯１１の断面二次モーメントＩ、熱間強度Ｅに基づいて、押下ロール２のギャップＧ１及び押下力Ｐ１を算出して、算出結果を押下ロール制御部８３に出力するようになっている。

また、巻取制御部８２は、算出した鋼帯１１の断面二次モーメントＩ、熱間強度Ｅに基づいて、ピンチロール３のギャップＧ２及び押圧力Ｐ２を算出して、算出結果をピンチロール制御部８４に出力するようになっている。

また、巻取制御部８２は、鋼帯１１を検出する鋼帯検出器（不図示）から入力された信号に基づいて、押下ロール２、ピンチロール３及びマンドレル４の駆動タイミングを算出して、押下ロール制御部８３、ピンチロール制御部８４、マンドレル制御部８５に対して、それぞれの駆動タイミングに応じて指示信号を出力するように構成されている。

押下ロール制御部８３は、巻取制御部８２から出力された制御信号により、押下ロール用油圧シリンダ２２を駆動して、押下ロール２の位置を調整することにより押下ロール２のギャップＧ１を調整するとともに、押下ロール２の押下力Ｐ１を調整するように構成されている。
なお、押下ロール制御部８３は、図示しないセレクトスイッチにより使用、不使用を選択可能とされている。

ピンチロール制御部８４は、巻取制御部８２から出力された制御信号により、ピンチロール用油圧シリンダ３３を駆動して、上側ロール３２の位置を調整することによりピンチロール３のギャップＧ２を調整するとともに、ピンチロール用油圧シリンダ３３の押圧力Ｐ２を調整するように構成されている。

温度検出器８６は、例えば、周知の赤外線温度検出装置により構成されていて熱間圧延設備９０の出口近傍もしくはコイル巻取装置１の入側近傍に配置されている。そして、熱間圧延設備９０から搬出された高熱の鋼帯１１の温度を計測して、制御部８に出力するようになっている。

以下、図２に示すフローチャートを参照して、制御部８による押下ロール２、ピンチロール３及びマンドレル４の駆動手順の一例について概略を説明する。
（１）まず、制御部８は、熱間圧延設備９０で圧延した鋼帯１１の生産指示情報を電子計算機９５から取得する（Ｓ１）。
Ｓ１を実行したらＳ２に移行する。
（２）次に、制御部８は、熱間圧延設備９０から鋼帯１１が搬出された信号を取得する（Ｓ２）。
Ｓ２を実行したらＳ３に移行する。
（３）次いで、制御部８は、温度検出器８６が検出した鋼帯１１の温度検出信号を取得する（Ｓ３）。
Ｓ３を実行したらＳ４に移行する。
（４）次に、制御部８は、巻取制御部８２において、例えば、温度検出信号、生産指示情報に基づいて、鋼帯１１の断面二次モーメント、熱間強度（ヤング率）を算出する。
Ｓ４を実行したらＳ５に移行する。
（５）次いで、制御部８は、算出された鋼帯１１の断面二次モーメント、熱間強度（ヤング率）から、押下ロール２のギャップＧ１及び押下力Ｐ１及びピンチロール３のギャップＧ２及び押圧力Ｐ２を算出する（Ｓ５）。
Ｓ４を実行したらＳ５に移行する。
（６）次いで、制御部８は、巻取制御部８２で算出した押下ロール２のギャップＧ１及び押下力Ｐ１に基づく制御信号、ピンチロール３のギャップＧ２及び押圧力Ｐ２に基づく制御信号、マンドレル４の駆動信号を、それぞれのタイミングに応じて、押下ロール制御部８３、ピンチロール制御部８４、マンドレル制御部８５を介して、押下ロール２、ピンチロール３、マンドレル４に出力する（Ｓ６）。
Ｓ６を実行したらＳ７に移行する。
（７）制御部８は、マンドレル４による巻き取りが終了したらマンドレル４を停止する（Ｓ７）。

以下、図３、図４を参照して、一実施形態に係るコイル巻取装置１における押下ロール２の作用、効果について説明する。
図３は、押下ロールが設置されていないコイル巻取装置における鋼帯の挙動を説明する概略図であり、図４はコイル巻取装置１における押下ロール２の作用による鋼帯の挙動の一例を説明するシミュレーション結果を示す概略図である。

図３、図４において、例えば、押下ロール２及びピンチロール３は、油圧シリンダにより押圧されていて、鋼帯１１：板厚２０〜２５．４（ｍｍ）、板幅１０００〜１５００（ｍｍ）、板温度：４５０〜５５０℃、鋼帯１１の上反り長：２００〜４００（ｍｍ）、上反り高さ：０〜１５０（ｍｍ）、押下ロール：直径５００（ｍｍ）、ピンチロールギャップＧ２：２５．４（ｍｍ）、ピンチロール押圧力Ｐ２：１５０（ｔｏｎ）、ピンチロール噛込み速度：１５０〜２５０ｍｐｍである。
また、押下ロール設置位置（ピンチロールからの距離）Ｌ：５００〜２０００（ｍｍ）、押下ロールギャップＧ１：５０〜１００（ｍｍ）とされている。

押下ロールが設置されていないコイル巻取装置では、鋼帯１１は、図３（Ａ）〜図３（Ｆ）のような挙動を示す。
まず、図３（Ａ）に示すように、熱間圧延された鋼帯１１が走行してくる。鋼帯１１の先端部はピンチロール３の上流側から上反り状態となっている。
次に、図３（Ｂ）に示すように、鋼帯１１は、先端部がピンチロール３に噛み込まれる。
鋼帯１１の先端部がピンチロール３に噛み込まれると、鋼帯１１の先端部が上反りしているので、鋼帯１１の先端部は通板路と平行になって、鋼帯１１の後側（熱間圧延設備側）は通板路より高くなり浮き上がりが生じる。
ピンチロール３に噛み込まれた鋼帯１１は、図３（Ｃ）に示すように、ピンチロール３の下流側に上反りが矯正される。しかしながら、鋼帯１１の後側が浮き上がりによって逃げることで、鋼帯１１はピンチロール３によって充分な下反り矯正がされにくくなる。
その結果、鋼帯１１は、図３（Ｄ）に示すように、下反りが不十分なままの先端部がオーバガイド６と接触したまま進行する。
そして、図３（Ｅ）に示すように、先端部がオーバガイド６と接触したまま進行し、マンドレル４に近づくと、第１、第２ラッパロール間の通板抵抗により鋼帯１１にたるみが発生して速度が低下する。
次いで、図３（Ｆ）に示すように、マンドレル４で巻き取られる際に、巻ゆるみが発生する。

これに対して、押下ロール２が設けられた一実施形態に係るコイル巻取装置１では、ピンチロール３を通過した後の鋼帯１１は安定して走行し、進行し反りが矯正され、マンドレル４で巻き取られる際の巻ゆるみが解消される。
以下、図４を参照して、コイル巻取装置１における押下ロール２の作用による鋼帯１１の挙動について説明する。
図４は、コイル巻取装置における押下ロールの作用の一例を説明する概略図である。
図４では、押下ロール設置位置：７００（ｍｍ）、押下ロールギャップＧ１：５０（ｍｍ）とされている。

まず、図４（Ａ）に示すように、熱間圧延された鋼帯１１が押下ロール２の下を通過する。押下ロール２は、上反りした鋼帯１１よりも高い位置に配置されていて、鋼帯１１が衝突しないようになっている。なお、押下ロール２のギャップＧ１、押下力Ｐ１は、図２に示す手順で設定されてもよい。
次に、図４（Ｂ）に示すように、鋼帯１１の先端部がピンチロール３に噛込む。なお、ピンチロール３のギャップＧ２、押圧力Ｐ２は、図２に示す手順によって設定されてもよい。
鋼帯１１がピンチロール３に噛込まれた際に、上反りの影響で後側が上方に浮き上がろうとするが、押下ロール２によって押下げられ浮き上がりはほとんど発生しない。
鋼帯１１に浮き上がりが発生しないと、鋼帯１１はピンチロール３によって下向きに充分に矯正されて下反りする。
ピンチロール３で充分に矯正されて下反りした鋼帯１１は、図４（Ｃ）に示すように、先端部がシュート７側に下反りしてシュート７と接触する。
鋼帯１１の先端部は、図４（Ｄ）に示すように、下反り効果が継続されてシュート７と接触したまま進行する。
そして、図４（Ｅ）に示すように、マンドレル４に近づいたところで浮き上がってオーバガイド６と接触する。矯正により下反りされているので、第１、第２ラッパロール間の通板抵抗が低減される。
その結果、図４（Ｆ）に示すように、マンドレル４で巻き取られる際の巻ゆるみが発生せず、良好なコイル形状が得られる。

以下、図５〜図８を参照して、一実施形態に係るコイル巻取装置１の作用及び押下ロール２の設置位置及びギャップＧ１の適正範囲について説明する。ここで、押下ロール２の設置位置とは、押下ロール２のピンチロール３との設置間隔Ｌであり、具体的には、ピンチロール３の下側ロール３１の回転軸心から押下ロール２の回転軸心までの水平距離Ｌにより表される。

図５〜図７はコイル巻取装置１における押下ロール２の作用による鋼帯の挙動の一例を説明するシミュレーション結果を示す概略図であり、図８は、コイル巻取装置１における押下ロール２の設置位置とギャップＧ１との関係を概念的に示す図である。

図５〜図７において、押下ロール２及びピンチロール３は、鋼帯１１の板厚、板幅、板温度、鋼帯１１の上反り長、上反り高さ、押下ロールの直径、ピンチロールギャップＧ２、ピンチロール押圧力Ｐ２、ピンチロール噛込み速度は図４と同様とされている。
また、押下ロール設置位置（ピンチロールからの距離）：７００（ｍｍ）又は９００（ｍｍ）、押下ロールギャップＧ１：１００（ｍｍ）又は５０（ｍｍ）である。

次に、図５を参照して、押下ロール２及びピンチロール３の効果について説明する。
図５では、押下ロール設置位置：７００（ｍｍ）、押下ロールギャップＧ１：１００（ｍｍ）とされている。

まず、図５（Ａ）に示すように、熱間圧延された鋼帯１１が押下ロール２の下を通過する。押下ロール２の入側にはガイドが設置されており、鋼帯１１が押下ロール２に直接衝突しないようになっている。
次に、図５（Ｂ）に示すように、鋼帯１１の先端部がピンチロール３に噛込む。
鋼帯１１がピンチロール３に噛込まれた際に、上反りの影響で後側が上方に浮き上がろうとするが、押下ロール２によって押下げられ浮き上がりはほとんど発生しない。
鋼帯１１に浮き上がりが発生しないと、鋼帯１１はピンチロール３によって下向きに充分に矯正されて下反りする。
鋼帯１１の先端部は、図５（Ｃ）に示すように、シュート７側に下反りしているが、押下ロール２のギャップＧ１が５０（ｍｍ）から１００（ｍｍ）に増加していて、図４の場合と比較すると下反り矯正の効果が減少し、鋼帯１１の先端部はシュート７と接触することなく進行する。
鋼帯１１は、図５（Ｄ）に示すように、先端部がマンドレル４に近づくと、下反り効果によりシュート７と接触して進行する。
そして、図５（Ｅ）に示すように、マンドレル４に近づいたところで浮き上がってオーバガイド６と接触する。矯正により下反りされているので、第１、第２ラッパロール間の通板抵抗が低減される。
次いで、図５（Ｆ）に示すように、マンドレル４で巻き取られる際の巻ゆるみが発生せず、良好なコイル形状が得られる。

次に、図６を参照して、押下ロール２及びピンチロール３の効果について説明する。
図６では、押下ロール設置位置：９００（ｍｍ）、押下ロールギャップＧ１：５０（ｍｍ）とされている。

まず、図６（Ａ）に示すように、熱間圧延された鋼帯１１が押下ロール２の下を通過する。押下ロール２の入側にはガイドが設置されており、鋼帯１１が押下ロール２に直接衝突しないようになっている。
次に、図６（Ｂ）に示すように、鋼帯１１の先端部がピンチロール３に噛込む。
鋼帯１１がピンチロール３に噛込まれた際に、上反りの影響で後側が上方に浮き上がろうとするが、押下ロール２によって押下げられ浮き上がりはほとんど発生しない。
鋼帯１１に浮き上がりが発生しないと、鋼帯１１はピンチロール３によって下向きに充分に矯正されて下反りする。
鋼帯１１の先端部は、図６（Ｃ）に示すように、シュート７側に下反りしているが、図５と比較すると、押下ロール２のギャップＧ１は１００（ｍｍ）から５０（ｍｍ）と減少しているが、押下ロール２の設置位置Ｌは７００（ｍｍ）から９００（ｍｍ）に増加しており、図５の場合とほぼ同等の下反り矯正がなされて、鋼帯１１の先端部はシュート７と接触することなく進行する。
鋼帯１１の先端部は、図６（Ｄ）に示すように、先端部がマンドレル４に近づくと、下反り効果によりシュート７と接触して進行する。鋼帯１１先端部のシュート７との接触は、図５とほぼ同程度である。
そして、図６（Ｅ）に示すように、マンドレル４に近づいたところで浮き上がってオーバガイド６と接触する。矯正により下反りされているので、第１、第２ラッパロール間の通板抵抗が低減される。
次いで、図６（Ｆ）に示すように、マンドレル４で巻き取られる際の巻ゆるみが発生せず、良好なコイル形状が得られる。

次に、図７を参照して、押下ロール２及びピンチロール３の効果について説明する。
図７では、押下ロール設置位置：９００（ｍｍ）、押下ロールギャップＧ１：１００（ｍｍ）とされている。

まず、図７（Ａ）に示すように、熱間圧延された鋼帯１１が押下ロール２の下を通過する。押下ロール２の入側にはガイドが設置されており、鋼帯１１が押下ロール２に直接衝突しないようになっている。
次に、図７（Ｂ）に示すように、鋼帯１１の先端部がピンチロール３に噛込む。
鋼帯１１がピンチロール３に噛込まれた際に、上反りの影響で後側が上方に浮き上がろうとするが、押下ロール２によって押下げられ浮き上がりはほとんど発生しない。
鋼帯１１に浮き上がりが発生しないと、鋼帯１１はピンチロール３によって下向きに充分に矯正されて下反りする。
鋼帯１１の先端部は、図７（Ｃ）に示すように、シュート７側に下反りしているが、押下ロール２のギャップＧ１が５０（ｍｍ）から１００（ｍｍ）に増加していて下反り矯正の効果が減少し、鋼帯１１の先端部はシュート７と接触することなく進行する。
鋼帯１１の先端部は、図７（Ｄ）に示すように、下反りの程度が適切であまり大きくならないので、マンドレル４に近づくと比較的早くオーバガイド６と接触する。
そして、図７（Ｅ）に示すように、マンドレル４に近づくまでオーバガイド６との接触が継続される。矯正により下反りされているので、第１、第２ラッパロール間の通板抵抗が低減される。
その結果、図７（Ｆ）に示すように、マンドレル４で巻き取られる際の巻ゆるみが発生せず、良好なコイル形状が得られる。

次に、図８を参照して、コイル巻取装置１における押下ロール２の設置位置とギャップＧ１の適正範囲について説明する。
図８は、コイル巻取装置１における押下ロール２の設置位置とギャップＧ１の適正範囲を概念的に示す図である。

図８において、破線で示す部分の外側は、図３において、押下ロール２無しの場合と同様であり、ピンチロール３により鋼帯１１を挟んで上反りを矯正しようとしても、鋼帯１１の後側に浮き上がりが発生して鋼帯１１が矯正できる程度に拘束されない場合には上反りを充分に矯正することはできない。具体的には、押下ロール２が設置されていてもギャップＧ１と設置位置Ｌの少なくともいずれかがある程度小さい必要があることを示している。

図４（Ｇ１：５０（ｍｍ）、Ｌ：７００（ｍｍ））では、下反りが比較的大きく、鋼帯１１の先端がシュート７に比較的早く接触して、その後、鋼帯１１の先端とシュート７の接触が維持される。

図５（Ｇ１：１００（ｍｍ）、Ｌ：７００（ｍｍ））、図６（Ｇ１：５０（ｍｍ）、Ｌ：９００（ｍｍ））は、鋼帯１１の挙動が比較的似ており、シュート７からオーバガイド６に移動してシュート７やオーバガイド６との接触が適度に抑制されている点で好適であるといえる。

図７（Ｇ１：１００（ｍｍ）、Ｌ：９００（ｍｍ））では、下反りが比較的小さく、鋼帯１１の先端がオーバガイド６に比較的早く接触して、その後、鋼帯１１の先端とオーバガイド６の接触が維持される。

以上のように、鋼帯１１の後側の浮き上がりが抑制されても、ピンチロール３による下反り矯正が大きい場合は鋼帯１１の先端部はシュート７と接触し易くなり、下反りが小さい場合はオーバガイド６と接触し易くなることから、図８に示す「適正範囲」を設定することができる。

その結果、図８において示すように、「巻き取り不安定傾向（先端下曲げ矯正不足）」及び「巻き取り不安定傾向（先端下曲げ矯正過剰）」の部分も効果が適切とはいえず、図８において「適正範囲」とした部分で、巻ゆるみが発生せず、良好な熱延コイルを得ることができる。

コイル巻取装置１によれば、鋼帯１１をピンチロール３の上流側で押下ロール２によって鋼帯１１の浮き上がりを押下げるので、ピンチロール３により鋼帯１１を充分に矯正することができる。
その結果、鋼帯１１の先端部の向きが安定して、ピンチロール３の下流側において鋼帯１１が安定して走行するので、オーバガイド６やシュート７との衝突を抑制することができる。

また、コイル巻取装置１によれば、押下ロール用油圧シリンダ２２により押下ロール２を進退させて押下ロール２の位置を調整するので、鋼帯１１の上反りが大きい場合でも押下ロール２を即座に退避することができる。

また、押下ロール２の押下量を、鋼帯１１の浮き上がり量に応じて効率的に制御して、鋼帯１１の先端部の向きを調整することができる。
その結果、鋼帯１１の先端部の外向きに変形が生じるのが抑制されて、角ばった段差変形が少ない高品質な熱延コイル１２を製造することができる。

また、コイル巻取装置１によれば、鋼帯１１の材質、板厚、温度に基づいて、押下ロール２の位置（Ｇ１）を調整するので、それぞれの鋼帯１１ごとに浮き上がりを安定かつ確実に制御することができる。

また、コイル巻取装置１によれば、それぞれの鋼帯１１に応じて、ピンチロール３のギャップＧ２を調整するとともにピンチロール３の押圧力Ｐ２を調整するので、ピンチロール３に送られた鋼帯１１の先端部の上反りを効率的に矯正することができる。

また、鋼帯１１の上反りが矯正されて小さくなることにより、ピンチロール３の下流側における鋼帯１１の先端部の衝突を抑制することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。
例えば、上記実施の形態においては、押下ロール２が鋼帯１１の材質、板厚、温度に基づいて位置調整されて、通板路とのギャップＧ１が調整される場合について説明したが、押下ロール２の位置調整を行うかどうか、押下ロール２の位置調整を鋼帯１１の材質、板厚、温度に基づいて調整するかどうかは任意に設定してもよい。

また、上記実施の形態においては、押下ロール２のギャップＧ１及び押下力Ｐ１を押下ロール用油圧シリンダ２２により調整する場合について説明したが、ギャップＧ１だけを調整してもよい。また、例えば、押下ロール用油圧シリンダ２２に代えて、他のアクチュエータや機械的ネジ機構等、他の位置調整手段によって押下ロール２のギャップＧ１や押下力Ｐ１を調整する構成としてもよい。

また、対象とする鋼帯１１の板厚、板幅、板温度、鋼帯１１の上反り長、上反り高さ、押下ロール２の直径、ピンチロール３の構成（直径等）、ピンチロールギャップＧ２、ピンチロール押圧力Ｐ２、ピンチロール噛込み速度、押下ロール設置位置Ｌ、押下ロールギャップＧ１については、適宜変更が可能である。

また、上記実施の形態においては、ピンチロール３のギャップＧ２及び押圧力Ｐ２を上側ロール３２に接続されたピンチロール用油圧シリンダ３３により調整する場合について説明したが、ピンチロール用油圧シリンダ３３に代えて、例えば、その他のアクチュエータや機械的ネジ機構等、他のピンチロールギャップ調整手段によって調整する構成としてもよい。
また、上側ロール３２に代えて又は上側ロール３２とともに下側ロール３１を用いて、ピンチロール３のギャップＧ２、押圧力Ｐ２を調整する構成としてもよい。

また、上記実施の形態においては、コイル巻取装置１が、オーバガイド６及びシュート７を備える場合について説明したが、オーバガイド６及びシュート７を備えるかどうかは任意に設定することができる。

この発明に係るコイル巻取装置によれば、ピンチロールを通過した鋼帯に生じる浮き上がりを低減して鋼帯の先端部を安定して走行させることにより、鋼帯の先端部に外向きの変形が生じるのを抑制することができるので、産業上利用可能である。

１ コイル巻取装置
２ 押下ロール
３ ピンチロール
４ マンドレル
５ ラッパロール
６ オーバガイド
７ シュート
８ 制御部
１１ 鋼帯
１２ 熱延コイル（コイル）
１３ 押下ロール入側ガイド
２２ 押下ロール用油圧シリンダ（押下ロール位置調整手段）
３３ ピンチロール用油圧シリンダ（ピンチロールギャップ調整手段）

Claims (4)

1. 熱間圧延設備で圧延された鋼帯を巻き取ってコイルにするコイル巻取装置であって、
   前記鋼帯の通板路の上側に位置される押下ロールと、
   前記押下ロールの下流側に配置され、前記鋼帯を送り出すピンチロールと、
   前記ピンチロールから送り出された鋼帯をコイル状に巻き取るマンドレルと、
   制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記押下ロールと前記鋼帯との間に間隙が形成される押下ロールギャップを設けて前記押下ロールを配置し、前記鋼帯の先端部がピンチロールを通過する際に前記ピンチロールの上流側において鋼帯の浮き上がりを抑制するように構成されていることを特徴とするコイル巻取装置。
2. 請求項１に記載のコイル巻取装置であって、
   前記押下ロールを前記鋼帯に向かって進退させる押下ロール位置調整手段を備え、
   前記制御部は、
   前記押下ロール位置調整手段により前記押下ロールを進退させて、前記押下ロールの位置を調整するように構成されていることを特徴とするコイル巻取装置。
3. 請求項２に記載のコイル巻取装置であって、
   前記制御部は、
   前記鋼帯の材質、板厚、温度に基づいて、前記押下ロールの位置を調整するように構成されていることを特徴とするコイル巻取装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のコイル巻取装置であって、
   前記ピンチロールのギャップを調整するピンチロールギャップ調整手段を備え、
   前記制御部は、
   前記ピンチロールギャップ調整手段により、前記ピンチロールのギャップを前記ピンチロールを通過する鋼帯の板厚に基づいて調整するように構成されていることを特徴とするコイル巻取装置。

Images