JP6540644B2 - 巻取装置及び鋼板尾端停止位置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼板を巻き取ることによってコイルを形成する巻取装置及び鋼板尾端停止位置の制御方法に関する。

一般に、熱延工場で圧延された鋼板をマンドレルで巻き取ってコイルを形成する際には、設備の破損を抑制し、コイルの搬送条件や次工程の要望を満足するために、鋼板の尾端部が所定位置で停止するようにマンドレルの回転を停止させる必要がある。具体的には、コイルの結束や搬送等の取り扱いを容易にするために、鋼板の尾端部がコイル下方の所定位置で停止するようにマンドレルの回転を停止させる必要がある。このため、特許文献１には、ラッパーロールを用いてマンドレルに巻き付けられた鋼板の外周面に一定の大きさの押力を付与し、ラッパーロールが付与している押力が所定値以下まで低下した場合、鋼板の尾端部がラッパーロールを通過したと判断し、鋼板の尾端部を所定位置に停止させる巻取装置が提案されている。

特開２０１４−６９１９５号公報

しかしながら、本発明の発明者らは、特許文献１記載の巻取装置のように、一定の大きさの押力を鋼板に付与し、押力の変動に基づいて鋼板の尾端部を検出する場合、鋼板の尾端部の形状に応じて鋼板の尾端定位置停止精度が低下することを知見した。具体的には、鋼板の尾端部の形状がフィッシュテール形状（幅方向両端部が長手方向に突出した形状）である場合、鋼板の尾端部の形状が通常形状である場合と比較して、鋼板の尾端部の幅が狭くなり、鋼板とラッパーロールとの間の接触面積が小さくなる。この結果、鋼板の尾端部がラッパーロールを通過した際の押力の変動量が小さくなることによって押力が所定値以下まで低下せず、鋼板の尾端部を精度よく検出できないために、鋼板の尾端定位置停止精度が低下する。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、鋼板の尾端部の形状によって鋼板の尾端定位置停止精度が低下することを抑制可能な巻取装置及び鋼板尾端停止位置の制御方法を提供することにある。

本発明に係る巻取装置は、仕上圧延機によって圧延された鋼板の先端部を巻き付け回転することによって鋼板をコイル状に巻き取るマンドレルと、前記マンドレルに巻き付けられたコイル状の鋼板の外周面に押力を付与するラッパーロールと、前記ラッパーロールが前記コイル状の鋼板の外周面に付与している押力を検出する押力検出部と、前記押力検出部によって検出された押力が所定値以下であるか否かを判別し、該押力が該所定値以下である場合、前記鋼板の尾端部が前記ラッパーロールを通過したと判断し、前記マンドレルの回転を停止することによって前記鋼板の尾端部を所定位置に停止させる尾端停止位置制御部と、を備え、前記尾端停止位置制御部は、前記鋼板の尾端部の幅に応じた第１補正係数を算出し、算出された第１補正係数を前記所定値に乗算することによって前記所定値を補正することを特徴とする。

本発明に係る巻取装置は、上記発明において、前記尾端停止位置制御部は、前記仕上圧延機の入側に配置されているクロップ形状計によって計測された前記鋼板の尾端部の形状と、前記仕上圧延機の入側に配置され、前記クロップ形状計によって計測された前記鋼板の尾端部の形状に基づいて前記鋼板の尾端部のクロップを切断するクロップ切断機のクロップカット位置と、に基づいて、前記鋼板の尾端部の幅に応じた第１補正係数を算出することを特徴とする。

本発明に係る巻取装置は、上記発明において、前記尾端停止位置制御部は、コイル状の鋼板の幅に応じた第２補正係数を算出し、前記第１補正係数と前記第２補正係数とを前記所定値に乗算することによって前記所定値を補正することを特徴とする。

本発明に係る鋼板尾端停止位置の制御方法は、仕上圧延機によって圧延された鋼板の先端部を巻き付け回転することによって鋼板をコイル状に巻き取るマンドレルと、前記マンドレルに巻き付けられたコイル状の鋼板の外周面に押力を付与するラッパーロールと、を備える巻取装置における鋼板尾端停止位置の制御方法であって、前記ラッパーロールが前記コイル状の鋼板の外周面に付与している押力を検出する押力検出ステップと、前記押力検出ステップにおいて検出された押力が所定値以下であるか否かを判別し、該押力が該所定値以下である場合、前記鋼板の尾端部が前記ラッパーロールを通過したと判断し、前記マンドレルの回転を停止することによって前記鋼板の尾端部を所定位置に停止させる尾端停止位置制御ステップと、を含み、前記尾端停止位置制御ステップは、前記鋼板の尾端部の幅に応じた第１補正係数を算出し、算出された第１補正係数を用いて前記所定値を補正するステップを含むことを特徴とする。

本発明に係る鋼板尾端停止位置の制御方法は、上記発明において、前記尾端停止位置制御ステップは、前記仕上圧延機の入側に配置されているクロップ形状計によって計測された前記鋼板の尾端部の形状と、前記仕上圧延機の入側に配置され、前記クロップ形状計によって計測された前記鋼板の尾端部の形状に基づいて前記鋼板の尾端部のクロップを切断するクロップ切断機のクロップカット位置と、に基づいて、前記鋼板の尾端部の幅に応じた第１補正係数を算出することを特徴とする。

本発明に係る鋼板尾端停止位置の制御方法は、上記発明において、前記尾端停止位置制御ステップは、コイル状の鋼板の幅に応じた第２補正係数を算出し、前記第１補正係数と前記第２補正係数とを前記所定値に乗算することによって前記所定値を補正するステップを含むことを特徴とする。

本発明に係る巻取装置及び鋼板尾端停止位置の制御方法によれば、鋼板の尾端部の形状によって鋼板の尾端定位置停止精度が低下することを抑制できる。

図１は、本発明の一実施形態である巻取装置が適用される熱間圧延ラインの構成を示す模式図である。 図２は、本発明の一実施形態である尾端停止位置制御処理の流れを示すフローチャートである。 図３は、本発明の一実施形態である所定値補正処理を説明するための模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である巻取装置及び鋼板尾端停止位置の制御方法について説明する。

〔熱間圧延ラインの構成〕
まず、図１を参照して、本発明の一実施形態である巻取装置が適用される熱間圧延ラインの構成について説明する。

図１は、本発明の一実施形態である巻取装置が適用される熱間圧延ラインの構成を示す模式図である。図１に示すように、本発明の一実施形態である巻取装置が適用される熱間圧延ライン１は、加熱された鋼板Ｓを数十ｍｍの厚さまで圧延する粗圧延機２と、粗圧延機２によって圧延された鋼板Ｓの先端部及び尾端部のクロップ（いびつな形状部分）を切断するクロップ切断機３と、クロップが切断された鋼板Ｓを数ｍｍの厚さまで圧延する仕上圧延機４と、仕上圧延機４によって圧延された鋼板Ｓをコイル状に巻き取る巻取装置５と、を備えている。

〔巻取装置の構成〕
次に、図１を参照して、本発明の一実施形態である巻取装置の構成について説明する。

図１に示すように、本発明の一実施形態である巻取装置５は、一対のピンチロール５１ａ，５１ｂ、マンドレル５２、及びラッパーロール５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄを備えている。一対のピンチロール５１ａ，５１ｂは、鋼板Ｓの上下面を挟持しつつ回転することによって、鋼板Ｓに適正な張力を作用させながら鋼板Ｓのばたつきを抑制し、鋼板Ｓをマンドレル５２に送り込むものである。マンドレル５２は、一対のピンチロール５１ａ，５１ｂから送り込まれた鋼板Ｓの先端部を巻き付け回転することによって、鋼板Ｓをコイル状に巻き取るものである。ラッパーロール５３ａ〜５３ｄは、鋼板Ｓの先端部をマンドレル５２の外周面に沿って案内すると共に、鋼板Ｓをマンドレル５２に押し付けて摩擦力を発生させて鋼板Ｓをマンドレル５２に巻き付けるものである。

〔制御系の構成〕
次に、図１を参照して、本発明の一実施形態である巻取装置の制御系の構成について説明する。

図１に示すように、本発明の一実施形態である巻取装置５の制御系は、在荷センサ１１、押力検出部１２、及び尾端停止位置制御部１３を備えている。在荷センサ１１は、レーザ光やガンマ線等を利用して鋼板Ｓの有無を検出する。押力検出部１２は、例えばロードセルによって構成されている。押力検出部１２は、ラッパーロール５３ａの押力を検出し、検出された押力を示す電気信号を尾端停止位置制御部１３に出力する。尾端停止位置制御部１３は、マイクロコンピュータ等の情報処理装置によって構成され、後述する尾端停止位置制御処理を実行することによって、鋼板Ｓの尾端停止位置を目標位置に制御する。

本実施形態では、尾端停止位置制御部１３は、クロップ切断機３によるクロップ切断処理を制御するクロップカットコントローラー１４に接続され、クロップカットコントローラー１４から鋼板Ｓの尾端部の画像及びクロップ切断機３のクロップカット位置に関する情報を取得することができる。鋼板Ｓの尾端部の画像は、クロップ切断機３の入側に配置されたクロップ形状計１１５によって取得され、クロップ形状計１５からクロップカットコントローラー１４に入力される。

このような構成を有する巻取装置５では、制御系が以下に示す尾端停止位置制御処理を実行することにより、鋼板Ｓの尾端部の形状によって鋼板Ｓの尾端定位置停止精度が低下することを抑制する。以下、図２に示すフローチャートを参照して、尾端停止位置制御処理を実行する際の制御系の動作について説明する。

〔尾端停止位置制御処理〕
図２は、本発明の一実施形態である尾端停止位置制御処理の流れを示すフローチャートである。図２に示すフローチャートは、在荷センサ１１によって鋼板Ｓの先端部が検出されたタイミングで開始となり、尾端停止位置制御処理はステップＳ１の処理に進む。

ステップＳ１の処理では、尾端停止位置制御部１３が、クロップ形状計１５によって計測された鋼板Ｓの尾端部の形状とクロップカット位置とに基づいて鋼板Ｓの尾端部の幅に応じた第１補正係数を算出し、算出された第１補正係数を後述する処理において用いられる所定値に乗算することにより所定値を補正する（所定値補正処理）。この所定値補正処理の詳細については後述する。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、尾端停止位置制御処理はステップＳ２の処理に進む。

ステップＳ２の処理では、押力検出部１２が、ラッパーロール５３ａの押力を測定し、測定された押力を示す電気信号を尾端停止位置制御部１３に出力する。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、尾端停止位置制御処理はステップＳ３の処理に進む。

ステップＳ３の処理では、尾端停止位置制御部１３が、押力検出部１２から出力された電気信号に基づいて、ラッパーロール５３ａの押力がステップＳ１の処理において補正された所定値以下に低下したか否かを判別する。判別の結果、ラッパーロール５３ａの押力が所定値以下に低下していない場合（ステップＳ３：Ｎｏ）、尾端停止位置制御部１３は尾端停止位置制御処理をステップＳ２の処理に戻す。一方、ラッパーロール５３ａの押力が所定値以下に低下した場合には（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、尾端停止位置制御部１３は尾端停止位置制御処理をステップＳ４の処理に進める。

ステップＳ４の処理では、尾端停止位置制御部１３が、ラッパーロール５３ａの押力が所定値以下に低下した時間とマンドレル３の回転速度とに基づいて鋼板Ｓの尾端部の位置を検出、トラッキングする。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、尾端停止位置制御処理はステップＳ５の処理に進む。

ステップＳ５の処理では、尾端停止位置制御部１３が、ステップＳ４の処理によって検出された鋼板Ｓの尾端部の位置に基づいて鋼板Ｓの尾端部が所定の目標位置で停止するようにマンドレル５２の回転を停止する。これにより、ステップＳ５の処理は完了し、一連の尾端停止位置制御処理は終了する。

〔所定値補正処理〕
次に、図３を参照して、上記ステップＳ１の所定値補正処理について説明する。

図３は、本発明の一実施形態である所定値補正処理を説明するための模式図である。一般に、クロップ切断機３の入側における鋼板Ｓの尾端部の形状は、図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、幅方向端部より幅方向中央部が圧延方向に長く伸びたタング形状と、幅方向中央部より幅方向端部が圧延方向に長く伸びたフィッシュテール形状と、に分類できる。そして、圧延方向の伸び量の大小とクロップ切断機３のクロップカット位置（Ｃｓカット位置）とによって巻取装置５の入側における鋼板Ｓの尾端部の形状や幅が決められる。

そこで、本発明の一実施形態である所定値補正処理では、まず、クロップ形状計１５によって計測された鋼板Ｓの尾端部の形状とクロップカット位置とに基づいて、巻取装置５の入側における鋼板Ｓの尾端部の幅に応じた第１補正係数αを算出する。なお、以下では説明を簡単にするために、鋼板Ｓの幅方向中心位置を通る直線Ａの一方側（＋側）の尾端部の幅についての第１補正係数αの算出処理について説明するが、実際には、鋼板Ｓの幅方向中心位置を通る直線Ａの他方側（−側）の尾端部の幅についての第１補正係数αも同様にして算出するものとする。

具体的には、図３（ａ）に示すように鋼板Ｓの尾端部の形状がタング形状であって、圧延方向の伸び量が小さい場合（タング形状小）、鋼板Ｓの幅方向端部位置ａ１，ａ５がクロップカット位置上にくるので、以下に示す数式（１）により＋側の第１補正係数αを算出する。なお、図３（ａ）において、点ａ２^＋、ａ２⁻は鋼板Ｓの４分の１のカット位置、点ａ３は鋼板Ｓの中心カット位置（基準点）を示している。

α＝Ｙａ１÷Ｙａ１ …（１）
ここで、Ｙａ１は鋼板Ｓの基準点ａ３から幅方向端部位置ａ１までの長さを示す。

一方、図３（ｂ）に示すように鋼板Ｓの尾端部の形状がタング形状であって、圧延方向の伸び量が大きい場合には（タング形状大）、鋼板Ｓは点ａｎ１、ａｍ１においてクロップカット位置と接するので、以下に示す数式（２）により、基準点ａ３から幅方向端部位置ａ１までの長さに対する鋼板Ｓの尾端部の幅（基準点ａ３から点ａｎ１までの長さ）の割合を＋側の第１補正係数αとして算出する。

α＝Ｙａｎ１÷Ｙａ１ …（２）
ここで、Ｙａｎ１は基準点ａ３から点ａｎ１までの長さを示し、Ｙａ１は基準点ａ３から幅方向端部位置ａ１までの長さを示す。

また、図３（ｃ）に示すように鋼板Ｓの尾端部の形状がフィッシュテール形状であって、圧延方向の伸び量が小さい場合には（フィッシュ小）、鋼板Ｓは点ａｎ１、ａｍ１、ａｍ２においてクロップカット位置と接するので、以下に示す数式（３）により、基準点ａ３から幅方向端部位置ａ１までの長さに対する鋼板Ｓの尾端部の幅（基準点ａ３から点ａｎ１までの長さ）の割合を＋側の第１補正係数αとして算出する。

α＝Ｙａｎ１÷Ｙａ１ …（３）
ここで、Ｙａｎ１は基準点ａ３から点ａｎ１までの長さを示し、Ｙａ１は基準点ａ３から幅方向端部位置ａ１までの長さを示す。

また、図３（ｄ）に示すように鋼板Ｓの尾端部の形状がフィッシュテール形状であって、圧延方向の伸び量が大きい場合には（フィッシュ大）、鋼板Ｓは点ａｎ１、ａｎ２、ａｍ１、ａｍ２においてクロップカット位置と接するので、以下に示す数式（４）により、基準点ａ３から幅方向端部位置ａ１までの長さに対する鋼板Ｓの尾端部の幅（点ａｎ１から点ａｎ２までの距離）の割合を＋側の第１補正係数αとして算出する。

α＝（Ｙａｎ１−Ｙａｎ２）÷Ｙａ１ …（４）
ここで、Ｙａｎ１は基準点ａ３から点ａｎ１までの長さを示し、Ｙａｎ２は基準点ａ３から点ａｎ２までの長さを示し、Ｙａ１は基準点ａ３から幅方向端部位置ａ１までの長さを示す。

そして次に、尾端停止位置制御部１３は、以下に示す数式（５）を用いてコイル幅に応じた第２補正係数γを算出し、＋側の第１補正係数αと−側の第１補正係数との和及び第２補正係数γを所定値に乗算することによって所定値を補正する。

γ＝コイル幅÷平均コイル幅×η …（５）
ここで、ηは定数を示している。

以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である巻取装置５では、尾端停止位置制御部１３が、鋼板Ｓの尾端部の幅に応じた＋側及び−側の第１補正係数αを算出し、算出された＋側及び−側の第１補正係数αの和を所定値に乗算することによって所定値を補正する。このような構成によれば、鋼板の尾端部の幅の変化に伴う押力の変動量の変化を考慮して鋼板の尾端部を精度よく検出できるので、鋼板の尾端定位置停止精度が低下することを抑制できる。

また、本発明の一実施形態である巻取装置５では、尾端停止位置制御部１３は、コイル状の鋼板の幅に応じた第２補正係数γを算出し、＋側の第１補正係数αと−側の第１補正係数との和及び第２補正係数γを所定値に乗算することによって所定値を補正する。このような構成によれば、コイル状の鋼板の幅の変化に伴う押力の変動量の変化を考慮して鋼板の尾端部を精度よく検出できるので、鋼板の尾端定位置停止精度が低下することをより抑制できる。

１ 熱間圧延ライン
２ 粗圧延機
３ クロップ切断機
４ 仕上圧延機
５ 巻取装置
１１ 在荷センサ
１２ 押力検出部
１３ 尾端停止位置制御部
１４ クロップカットコントローラー
１５ クロップ形状計
５１ａ，５１ｂ ピンチロール
５２ マンドレル
５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ ラッパーロール
Ｓ 鋼板

Claims (6)

1. 仕上圧延機によって圧延された鋼板の先端部を巻き付け回転することによって鋼板をコイル状に巻き取るマンドレルと、
   前記マンドレルに巻き付けられたコイル状の鋼板の外周面に押力を付与するラッパーロールと、
   前記ラッパーロールが前記コイル状の鋼板の外周面に付与している押力を検出する押力検出部と、
   前記押力検出部によって検出された押力が所定値以下であるか否かを判別し、該押力が該所定値以下である場合、前記鋼板の尾端部が前記ラッパーロールを通過したと判断し、前記マンドレルの回転を停止することによって前記鋼板の尾端部を所定位置に停止させる尾端停止位置制御部と、を備え、
   前記尾端停止位置制御部は、前記鋼板の尾端部の幅の変化に応じて変化する第１補正係数を算出し、算出された第１補正係数を前記所定値に乗算することによって前記所定値を補正することを特徴とする巻取装置。
2. 前記尾端停止位置制御部は、前記仕上圧延機の入側に配置されているクロップ形状計によって計測された前記鋼板の尾端部の形状と、前記仕上圧延機の入側に配置され、前記クロップ形状計によって計測された前記鋼板の尾端部の形状に基づいて前記鋼板の尾端部のクロップを切断するクロップ切断機のクロップカット位置と、に基づいて、前記鋼板の尾端部の幅の変化に応じて変化する第１補正係数を算出することを特徴とする請求項１に記載の巻取装置。
3. 前記尾端停止位置制御部は、コイル状の鋼板の幅の変化に応じて変化する第２補正係数を算出し、前記第１補正係数と前記第２補正係数とを前記所定値に乗算することによって前記所定値を補正することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の巻取装置。
4. 仕上圧延機によって圧延された鋼板の先端部を巻き付け回転することによって鋼板をコイル状に巻き取るマンドレルと、前記マンドレルに巻き付けられたコイル状の鋼板の外周面に押力を付与するラッパーロールと、を備える巻取装置における鋼板尾端停止位置の制御方法であって、
   前記ラッパーロールが前記コイル状の鋼板の外周面に付与している押力を検出する押力検出ステップと、
   前記押力検出ステップにおいて検出された押力が所定値以下であるか否かを判別し、該押力が該所定値以下である場合、前記鋼板の尾端部が前記ラッパーロールを通過したと判断し、前記マンドレルの回転を停止することによって前記鋼板の尾端部を所定位置に停止させる尾端停止位置制御ステップと、を含み、
   前記尾端停止位置制御ステップは、前記鋼板の尾端部の幅の変化に応じて変化する第１補正係数を算出し、算出された第１補正係数を用いて前記所定値を補正するステップを含む
   ことを特徴とする鋼板尾端停止位置の制御方法。
5. 前記尾端停止位置制御ステップは、前記仕上圧延機の入側に配置されているクロップ形状計によって計測された前記鋼板の尾端部の形状と、前記仕上圧延機の入側に配置され、前記クロップ形状計によって計測された前記鋼板の尾端部の形状に基づいて前記鋼板の尾端部のクロップを切断するクロップ切断機のクロップカット位置と、に基づいて、前記鋼板の尾端部の幅の変化に応じて変化する第１補正係数を算出することを特徴とする請求項４に記載の鋼板尾端停止位置の制御方法。
6. 前記尾端停止位置制御ステップは、コイル状の鋼板の幅の変化に応じて変化する第２補正係数を算出し、前記第１補正係数と前記第２補正係数とを前記所定値に乗算することによって前記所定値を補正するステップを含むことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の鋼板尾端停止位置の制御方法。

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