JP6354722B2

JP6354722B2 - トリム材のトリミング方法およびトリミング装置

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Publication number: JP6354722B2
Application number: JP2015189386A
Authority: JP
Inventors: 亨布川
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2015-09-28
Filing date: 2015-09-28
Publication date: 2018-07-11
Anticipated expiration: 2035-09-28
Also published as: JP2017064803A

Description

本発明は、冷間圧延または調質圧延前にトリミングを行うトリム材のトリミング方法およびトリミング装置に関する。

鋼帯の製造工程においては、鋼帯の冷間圧延または調質圧延前に、鋼帯の幅寸法精度や、エッジ品質を確保するために、鋼帯の両端をトリミングすることがある。

トリミングではエッジ部に微小な切り欠きが発生することがあるが、冷間圧延または調質圧延によって微小な切り欠きが広げられ、許容値を超えるエッジ割れに進展することがある。冷間圧延または調質圧延中に許容値を超えるエッジ割れが発生すると、圧延中に板破断が発生して生産性が低下したり、圧延後のめっきライン、焼鈍ラインでの通板性が悪化することがある。また、最終製品としてのエッジ品質が悪くなるという問題がある。

トリミングに使用されるトリミング装置は、上下一対で回転する円盤状の回転刃（上側の回転刃および下側の回転刃）を備えており、圧延中に発生する許容値を超えるエッジ割れを低減させるためには、上側の回転刃と下側の回転刃の刃間、すなわちクリアランスを最適に制御することが重要である。

このような問題に対し、従来から、クリアランスを制御してエッジ品質を向上させる方法が提案されている。

特許文献１には、「熱間圧延後の、Ｃ≦０．０１０％でかつＣ＋Ｎ≦０．０１２％、Ｓｉ≦０．０１％、Ｍｎ≦０．１５％、Ｐ≦０．０２％、Ｓ≦０．０２０％、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる低炭素鋼板を酸洗した後に冷間圧延して所定の寸法の冷延鋼板を製造する方法において、前記酸洗した後前記冷間圧延する前に、鋼板のエッジ部をトリミングする際に、トリマー装置のクリアランスＧを鋼板の板厚ｈに対して、Ｇ／ｈが０．１５以上、０．２５以下の条件にてトリミングを行った後、冷間圧延の各パスの圧延荷重を、全パス中での最大値に対する最小値の比率が０．７５以上となるように設定し、総圧下率８５％以上の冷間圧延を施すことを特徴とする冷延鋼板の製造方法」が開示されている。

特許第５６１４２１９号

特許文献１で示されているクリアランスＧは、一般に、上側の回転刃と下側の回転刃の位置を調整することで調整される。ここで、回転刃は、これまでにトリム材の長さ（使用長）に応じ、周面のみならず側面の摩耗が進行していく。そのため、上側の回転刃と下側の回転刃の位置を調整しても、使用長により刃先の側面の摩耗し、目標とするクリアランスと実際のクリアランスとが異なることがある。そのため、特許文献１では、摩耗量に応じてクリアランス精度が悪化するおそれがある。

クリアランス精度が悪化すれば、トリミング時にエッジ部に微小な切り欠きが発生することがある。この微小な切り欠きの大きさが大きければ、トリミング後に実施される冷間圧延または調質圧延において、切り欠きがさらに広がって、許容値を超えるエッジ割れに進展するおそれがある。

本発明は、このような問題に対してなされたものであり、第１に、トリミングにおいて、生産性を下げずに、クリアランス精度を向上させることを目的とする。

また、本発明は、第２に、トリミング時に発生する微小な切り欠きを低減させることにより、トリミング後の圧延中に発生する許容値を超えるエッジ割れを低減させることを目的とする。

本発明は、上記の目的を達成するために、以下のような特徴を有している。
［１］上側の回転刃と下側の回転刃からなる一対の回転刃を有するトリミング装置を用いてトリム材のトリミングを行うトリミング方法であって、
回転刃の摩耗量を実測して、トリム材の板厚、引張強さ、および長さと、トリミングする間に進行する摩耗量との関係式を求め、
求めた関係式と、これからトリミングを行うトリム材の板厚、引張強さ、および長さとから、これからトリミングするトリム材のトリミング時の回転刃の摩耗量を予測し、
予測した摩耗量に応じて、回転刃のクリアランスを補正するトリム材のトリミング方法。
［２］これからトリミングを行うトリム材の板厚、引張強さ、冷間圧延または調質圧延での圧下率、および前記予測した摩耗量に基づいて、このトリム材を冷間圧延または調質圧延した後に発生するエッジ割れ長さを予測し、
予測されたエッジ割れ長さに基づいて、前記のクリアランス補正の適用可否を判断する［１］に記載のトリム材のトリミング方法。
［３］冷間圧延または調質圧延の前に設置され、トリム材のトリミング装置であって、
上側の回転刃と下側の回転刃からなる一対の回転刃と、回転刃のクリアランスを制御する制御装置とを備え、
制御装置は、トリム材の板厚、引張強さ、および長さと、トリミングする間に進行する回転刃の摩耗量との関係式を取得し、
取得した関係式と、これからトリミングを行うトリム材の板厚、引張強さ、および長さとから、これからトリミングするトリム材のトリミング時の回転刃の摩耗量を予測し、
予測した摩耗量に応じて、回転刃のクリアランスを補正するトリム材のトリミング装置。
［４］制御装置は、これからトリミングを行うトリム材の板厚、引張強さ、および、冷間圧延または調質圧延での圧下率、および前記予測した摩耗量に基づいて、これからトリミングを行うトリム材を冷間圧延または調質圧延した後に発生するエッジ割れ長さを予測し、
予測されたエッジ割れ長さに基づいて、前記のクリアランス補正の適用可否を判断する［３］に記載のトリム材のトリミング装置。

本発明によれば、生産性を下げずに、クリアランス精度を向上させることができる。

トリミング装置の構成を示す図である。回転刃の側面摩耗を示す図である。トリム材の板厚、引張強さ、長さの実績と摩耗量との関係を示す図である。クリアランス補正を行うタイミングを示す図である。実施例における摩耗量の実測値を示す図である。実施例におけるエッジ割れ長さを示す図である。

以下、添付した図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。

本発明は、冷間圧延または調質圧延する前に実施されるトリミング方法に適用される。以下では、トリミングを行う鋼帯などの対象をトリム材と称する。

図２に示すように、トリミングに用いられるトリミング装置の回転刃は、トリミングを行ったトリム材の長さ等に応じて、周面のみならず側面も摩耗していく。なお、図２において点線は、使用前の回転刃の端面を示している。本発明では、この使用に応じて進行する回転刃の側面摩耗の摩耗量を実測し、実測した摩耗量を考慮して回転刃のクリアランスの補正を行う。

ここで、トリム材のトリミングが終了する度に摩耗量を実測し、次に処理されるトリム材のためにクリアランスの補正を行えば、クリアランス精度は向上するが、生産性が落ちるという問題がある。そこで、発明者は、生産性を下げずに、クリアランス精度を向上させることができるトリミング方法を検討した。

すなわち、本発明では、予め、複数の時点で摩耗量を実測し、トリム材の板厚ｔ［ｍｍ］、引張強さ［ＭＰａ］、および長さｌ［ｋｍ］と、トリム材をトリミングする際に進行する摩耗量Ｘ［μｍ］との関係式を求めておく。

ここで、ある時点の初期状態からの摩耗量は、初期状態からトリミングを行った全てのトリム材をトリミングした間に進行した摩耗量の総和として表すことができる。そのため、上述で求めた関係式に、初期状態からトリミングを行ったトリム材、具体的には、すでにトリミングを行ったトリム材およびこれからトリミングを行うトリム材の板厚ｔ［ｍｍ］、引張強さ［ＭＰａ］、および長さｌ［ｋｍ］を代入して、その総和をとることで、任意の時点のトリム材のトリミング時の回転刃の摩耗量Ｘ_total［μｍ］を予測することができる。

そして、予測した摩耗量Ｘ_totalに応じて、回転刃のクリアランスを補正する。具体的には、設定されたクリアランスから予測される摩耗量Ｘ_totalを減じることによりクリアランスを補正する。

このように、本発明では、摩耗量を実測して得た関係式を用いて、これから進行する摩耗量Ｘを予測することで、生産性を落とさずにクリアランス精度を向上させることができる。

なお、摩耗量の実測は、点検や補修時のライン停止時に実施して、関係式を学習するようにしてもよい。

また、本発明は、トリム材毎にトリミングを行うバッチ式ラインに適用しても、先行するトリム材の後端と後行するトリム材の先端が順次接続されたものをトリミングする連続処理ラインに適用してもよいが、連続処理ラインに適用することで、生産性を落とさずにクリアランス精度を向上させるという本発明の効果が顕著となる。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、トリミング装置の構成を示す図である。図１において、１はトリム材、１Ａ、１Ｂはトリミングによって切り捨てられる部分（エッジ切捨て部）、１０Ａ、１０Ｂは両端部それぞれの上側の回転刃、１１Ａ、１１Ｂは両端部それぞれの下側の回転刃を示している。なお、図１の右側に、片側の回転刃１０Ａ、１１Ａを拡大した図を示す。

図１の右側のＣは、上側の回転刃１０Ａと下側の回転刃１１Ａの水平方向の間隙（クリアランスという）である。トリミング装置は、図示しない制御装置を備えており、制御装置がクリアランスＣを制御している。なお、この説明で用いられる「摩耗量」とは、基準時（例えば、回転刃の使用開始時）に、クリアランスを所定の値Ｃ_１となるように上側と下側の回転刃の位置を調整した後、基準時からトリミングを行うことによって摩耗が進行することによって生じた所定の値Ｃ_１からのずれを示す。摩耗量は、隙間ゲージやレーザ計で計測することができる。

本発明では、トリム材のトリミングが終了した後に、回転刃の摩耗量を実測する。制御装置は、実測された摩耗量を取得し、式（１）を用いて、トリミング時に進行する摩耗量と、トリム材の板厚ｔ、引張強さＴＳ、および長さｌとの関係式を求める。ここで、αは、摩耗量Ｘと関数Ｆ（ｔ、ＴＳ、ｌ）の関係式における係数である。

なお、関数Ｆ（ｔ、ＴＳ、ｌ）は、様々な関数を用いることができる。例えば、関数Ｆ（ｔ、ＴＳ、ｌ）は、線形関数としてもよく、例えば、式（２）のような関数を用いることができる。図３に、式（２）の関数を用いた場合の、トリム材の板厚、引張強さ、長さの実績と摩耗量との関係を一例として示す。なお、関数Ｆ（ｔ、ＴＳ、ｌ）は、二次式や三次式などの高次式を用いてもよい。

ここで、初期状態からの摩耗量Ｘ_totalは、式（１）の関係式を用いて、式（３）のように示すことができる。制御装置は、式（３）に、初期状態からトリミングを行った、もしくは、これからトリミングを行うトリム材の板厚ｔ、引張強さＴＳ、および長さｌを代入することで、任意の時点の摩耗量Ｘ_totalを予測することができる。

ここで、摩耗量が増加してクリアランス精度が悪化すると、トリミング時に微小な切り欠きが発生することがある。この微小な切り欠きが大きくなると、トリミング後に冷間圧延や調質圧延を行う場合に、微小な切り欠きが圧延によって広がり、圧延中に許容値を超えるエッジ割れが発生するおそれがある。

冷間圧延や調質圧延後のエッジ割れ長さは、圧延時の圧下率、圧延を行う材料の板厚に応じて変化することが知られている。

そこで、本発明では、冷間圧延や調質圧延後のエッジ割れ長さを算出し、算出されたエッジ割れ長さが許容値を超える場合に、摩耗量に応じたクリアランス補正を行うようにしている。

具体的には、制御装置は、これからトリミングを行うトリム材を冷間圧延または調質圧延した後のエッジ割れ長さＬ［ｍｍ］を予測する。ここで、トリム材の圧延後のエッジ割れ長さＬは、式（４）に示すように、これからトリミングを行うトリム材の圧延時の圧下率Ｒ、板厚ｔ、このトリム材をトリミングした後の回転刃の摩耗量Ｘ_totalの予測値の関数Ｇ（Ｒ、ｔ、Ｘ_total）として表すことができる。

例えば、関数Ｇ（Ｒ、ｔ、Ｘ_total）は、式（５）のような関数を用いることができる。

なお、式（４）における関数Ｇ（Ｒ、ｔ、Ｘ_total）の係数βは、これまでに冷間圧延または調質圧延を行ったトリム材のエッジ割れ長さＬと、そのトリム材を圧延したときの圧下率、板厚、トリミングの回転刃の摩耗量とから求めることができる。すなわち、係数βは、これまでに冷間圧延または調質圧延を行ったトリム材の圧延後のエッジ割れ長さを、関数Ｇ（Ｒ、ｔ、Ｘ_total）で表し、このときの係数を用いることができる。

ここで、回転刃の摩耗量Ｘ_totalは、トリミングを行ったトリム材の数が多くなればなるほど大きくなり、これに伴って、エッジ割れ長さＬも大きくなる。そこで、図４に示すように、制御装置は、算出したトリム材のエッジ割れ長さＬと、点線で示すエッジ割れ長さの許容値とを比較し、クリアランス補正の適否を判断する。すなわち、予測したエッジ割れ長さＬが許容値を超えた場合には、予め設定されたクリアランスＣを、式（３）で算出した摩耗量Ｘ_totalに応じて補正する。

図４の例では、Ｎ_１とＮ_２のときに、予測したエッジ割れ長さＬが許容値を超えると判断し、クリアランスを補正している。

例えば、補正されたクリアランスＣは、式（６）に示すように補正すればよい。具体的には、圧延後のエッジ割れ長さが許容値を超えると判定されたトリム材をトリミングする際のクリアランスを、予め設定されているクリアランスＣ_ｐから予測した摩耗量Ｘ_totalを減じた値に設定すればよい。

このように、本発明では、実測した摩耗量に基づいて、摩耗量とトリム材の板厚ｔ、引張強さＴＳ、長さｌの関係式を取得し、任意の時点のトリム材をトリミングする際の回転刃の摩耗量を予測する。そして、予測した摩耗量に基づいて、回転刃のクリアランスＣを補正することで、トリム材毎に摩耗量を実測する場合に比べて生産性を低減させずに、クリアランス精度を向上させることができる。

ここで、トリム材毎に予測した摩耗量に基づいてクリアランスＣを補正することも可能であるが、トリム材毎にクリアランスＣを補正すれば、生産性が低下する。そこで、本発明では、クリアランス補正の適用可否を、圧延後のエッジ割れ長さＬに基づいて判断する。具体的には、エッジ割れ長さＬが許容値を超えると予測された場合に、そのトリム材をトリミングする際のクリアランスＣを補正する。このように、許容値を超える場合にクリアランスＣを補正することで、クリアランスＣの調整に要する時間を最小限に留めることができる。

なお、上述では、式（１）に示すように、摩耗量と、トリム材の板厚ｔおよび引張強さＴＳとの関係式を求めると説明したが、予め、トリム材の板厚ｔと引張強さＴＳの組み合わせ毎に、トリム材の長さｌと摩耗量Ｘとの関係式を求めておくようにしてもよい。このように、用いる関係式を細分化させることで、摩耗量を予測する際の精度を向上させることができる。

また、式（１）の係数αや、式（４）の係数βは、学習計算するようにしてもよい。

また、式（１）の摩耗量と、トリム材の板厚ｔ、引張強さＴＳ、長さｌの関係式は、回転刃を新たな回転刃に交換した後も、同じ関係式を利用することができる。

本発明の有効性を確認するために、冷間圧延前のトリミングに本発明を適用した。はじめに、式（１）の係数αを算出するため、一定期間、摩耗量を実測した。その結果を図５に示す。なお、式（１）の関数Ｆ（ｔ、ＴＳ、ｌ）は、式（２）に示す関数を用いた。この結果、係数αは0.0873となった。

次に、式（４）の係数βを算出するために、エッジ割れ長さＬを一定期間実測した。その結果を図６に示す。なお、式（４）の関数Ｇ（Ｒ、ｔ、Ｘ_total）は、式（５）を用いた。この結果、係数βは0.014となった。

そして、算出された係数αを用い、これからトリミングを行うあるトリム材における摩耗量Ｘ_totalを算出した。さらに、算出された係数βを用いて、そのトリム材のエッジ割れ長さＬを算出した。この結果、摩耗量Ｘ_totalは160μm、エッジ割れ長さＬは1.2mmと予想された。エッジ割れ長さの許容値は1.0mmであったため、このトリム材をトリミングする前に、クリアランスＣを設定値に対し、摩耗量の160μmだけ小さくした。その結果、このトリム材の冷間圧延後のエッジ割れ長さを0.4mmと抑制することができた。

１トリム材
１Ａ、１Ｂトリミングによって切り捨てられる部分（エッジ切捨て部）
１０Ａ、１０Ｂ上側の回転刃
１１Ａ、１１Ｂ下側の回転刃

Claims

上側の回転刃と下側の回転刃からなる一対の回転刃を有するトリミング装置を用いてトリム材のトリミングを行うトリミング方法であって、
回転刃の摩耗量を実測して、トリム材の板厚、引張強さ、および長さと、トリミングする間に進行する摩耗量との関係式を求め、
求めた関係式と、これからトリミングを行うトリム材の板厚、引張強さ、および長さとから、これからトリミングするトリム材のトリミング時の回転刃の摩耗量を予測し、
さらに、これからトリミングを行うトリム材の板厚、引張強さ、冷間圧延または調質圧延での圧下率、および前記予測した摩耗量に基づいて、このトリム材を冷間圧延または調質圧延した後に発生するエッジ割れ長さを予測し、
予測されたエッジ割れ長さに基づいて、前記のクリアランス補正の適用可否を判断し、前記予測されたエッジ割れ長さが許容値を超えると予測された場合、予測した摩耗量に応じて、回転刃のクリアランスを補正するトリム材のトリミング方法。
冷間圧延または調質圧延の前に設置され、トリム材のトリミング装置であって、
上側の回転刃と下側の回転刃からなる一対の回転刃と、回転刃のクリアランスを制御する制御装置とを備え、
制御装置は、トリム材の板厚、引張強さ、および長さと、トリミングする間に進行する回転刃の摩耗量との関係式を取得し、
取得した関係式と、これからトリミングを行うトリム材の板厚、引張強さ、および長さとから、これからトリミングするトリム材のトリミング時の回転刃の摩耗量を予測し、
さらに、制御装置は、これからトリミングを行うトリム材の板厚、引張強さ、および、冷間圧延または調質圧延での圧下率、および前記予測した摩耗量に基づいて、これからトリミングを行うトリム材を冷間圧延または調質圧延した後に発生するエッジ割れ長さを予測し、
予測されたエッジ割れ長さに基づいて、前記のクリアランス補正の適用可否を判断し、前記予測されたエッジ割れ長さが許容値を超えると予測された場合、予測した摩耗量に応じて、回転刃のクリアランスを補正するトリム材のトリミング装置。