JPH08257830A

JPH08257830A - 熱間材の切断方法

Info

Publication number: JPH08257830A
Application number: JP9035295A
Authority: JP
Inventors: Giichi Takimoto; 義一滝本; Hiroshi Matsuo; 洋松尾
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1995-03-22
Filing date: 1995-03-22
Publication date: 1996-10-08
Anticipated expiration: 2015-03-15
Also published as: JP3022245B2

Abstract

(57)【要約】【目的】材料を定寸機で位置決めして熱間切断する方
法において、切断寸法精度を向上させる。また、サイク
ルタイムを短縮する。【構成】材料の冷間での予定全長Ｌ₁₁と材質毎の熱膨
張補正値αとから熱間切断時の予定全長Ｌ₁₂を求め、こ
の予定全長Ｌ₁₂に基づいて切断位置を求め、事前に定寸
機をセットする。次に実際の材料全長Ｌ₂₁を測定し、こ
の材料全長₂₁と材料肉厚毎の熱収縮補正値βとから熱間
切断時の材料全長Ｌ₂₂を予測する。この様にして求めた
材料全長Ｌ₂₂に基づいて定寸機をセットし直す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱間押出し材の如き熱
間長尺材の熱間での切断方法に関し、特に定寸機を用い
て切断位置を決定する切断方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ユジーン法に代表される熱間押出し法で
製造される管材は、冷間圧延の素材に使用されることが
多い。熱間押出し管材が冷間圧延素材として使用される
場合、冷間圧延に適した長さに管材が切断され、通常は
等分割の切断が行われる。

【０００３】この場合、最終的には切断寸法精度の良い
冷間での切断が実施されるが、熱間製管の時点では出来
る限り長尺で製管した方が歩留りが良いことから、長尺
で熱間製管し、製管機から排出された管材を冷間設備で
処理可能な長さに、冷却することなく直ちに熱間で切断
するのが最近の傾向である。切断設備については、熱間
長尺材の縦送りライン内に設置された切断機と、切断位
置を決定するために縦送りラインに沿って移動し材料先
端の位置決めを行う定寸機とを用いる場合が多い。

【０００４】このような熱間押出し管材の熱間切断で
は、切断長さの管理が重要である。なぜなら切断長さに
過不足が生じ、切断材の重量が不足した場合は冷間圧延
製品の長さが不足し、逆に重量が過大となった場合は大
きなロスが生じる。特に製品長さの不足は致命的な問題
になるので、実際はある程度の余長を見込んで切断が行
われている。そのために、押出し管材の素材であるビレ
ットの重量が余分に確保される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな熱間切断では、冷却に伴い材料が収縮し、その長さ
が短くなる。この熱収縮は切断長さの誤差要因となり、
前述したビレットの重量を招いて、歩留りを低下させる
原因になる。

【０００６】熱間切断での歩留り改善を目的としてクロ
ップ長さを管理する切断方法は、特開昭５０−１０６２
９４号公報や特公昭５７−３６０８８号公報に開示され
ているが、いずれも材料の温度低下による長さの変動を
考慮していないため、切断目標長さと実際の切断長さと
の間に誤差が生じるという問題がある。この誤差はビレ
ットの重量増加によって吸収する必要があるため、当然
のことながら歩留り低下を招く。

【０００７】また、本出願人は切断寸法精度を高め、合
わせてサイクルタイムの短縮を図るために、製管ライン
と切断ラインを並設し、製管ラインから切断ラインへ材
料を移送する途中に材料全長を実測する設備を開発し
た。この設備では測長から切断開始までの時間が１０〜
１５秒程度と非常に短く、これによりサイクルタムが短
縮されるわけであるが、一方では切断ラインに設けた定
寸機の移動に時間がかかり、測長から切断までの時間内
に定寸機の位置設定を終えることができないため、サイ
クルタイムが期待どおり短縮されないという問題が生じ
た。

【０００８】本発明の目的は、熱収縮による切断長の誤
差を排除する高精度な熱間材の切断方法を提供すること
にある。本発明の他の目的は、熱収縮による切断長の誤
差を排除し、合わせてサイクルタイムの短縮を図る高精
度かつ高能率な熱間材の切断方法を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】熱間長尺材の切断では、
切断前に材料の全長を実測したとしても、その測長から
切断までの熱間に材料が冷却し収縮する。この収縮によ
る切断長の誤差を排除するため、一定の縮み代補正値を
用いて切断位置の補正を行うことが考えられる。しか
し、このような材料全長の実測、縮み代補正を行ったと
しても次のような理由により切断長の誤差が避けられな
い。

【００１０】物理的性質上、各材質毎に線膨張係数
が異なるので、測長から切断までの間の温度低下量が一
定の場合にも縮み代が変化する。測長から切断までの時間がばらつくと、同一材質の
場合にも温度低下量が異なり縮み代が変化する。同一材質、同一時間の場合にも、測長時点での温度
のばらつきにより温度低下量が異なり縮み代が変化す
る。同一材質、同一時間、同一温度の場合にも、材質の
肉厚が異なると、温度低下量に差が生じ縮み代が変化す
る。

【００１１】本発明は材質、時間、温度の相違による縮
み代の変化の影響を排除し、これにより切断長の誤差を
除去するものである。

【００１２】本発明の第１の切断方法は、熱間長尺材の
縦送りライン内に設置された切断機と、切断位置を決定
するために縦送りラインに沿って移動し材料先端の位置
決めを行う定寸機とを用いて、長尺材を熱間切断する際
に、熱間長尺材が送られてきたときに材料全長Ｌ₂₁を実
測し、その材料全長Ｌ₂₁に対して、測長時の材料温度お
よび測長から切断までの経過時間を考慮した材料肉厚毎
の熱収縮補正を行って、切断時の材料全長Ｌ₂₂を予測
し、その材料全長Ｌ₂₂から求めた切断位置で切断が行わ
れるように定寸機を移動させるものである。

【００１３】本発明の第２の切断方法は、熱間長尺材の
縦送りライン内に設置された切断機と、切断位置を決定
するために縦送りラインに沿って移動し材料先端の位置
決めを行う定寸機とを用いて、長尺材を熱間切断する際
に、熱間長尺材の冷間での予定全長Ｔ₁₁に対して材質毎
の熱膨張補正を行って熱間での予定全長Ｔ₁₂を求め、そ
の予定全長Ｔ₁₂から求めた切断位置で切断が行われるよ
うに定寸機を予め移動させておき、熱間長尺材が送られ
てきたときに材料全長Ｔ₂₁を実測し、その材料全長Ｔ₂₁
に対して、測長時の材料温度および測長から切断までの
経過時間を考慮した材料肉厚毎の熱収縮補正を行って、
切断時の材料全長Ｔ₂₂を予測し、その材料全長Ｔ₂₂から
求めた切断位置で切断が行われるように定寸機の移動位
置を修正するものである。

【００１４】

【作用】以下に図１を参照して熱間材が熱間押出し管材
の場合について本発明を詳述する。

【００１５】熱間押出し管材では、素材であるビレット
の重量（体積）と押出し工具の寸法とから押出し管材の
冷間での予定全長Ｌ₁₁を推定することができる。一方、
切断は熱間で行われる。そのため材質に固有な熱膨張係
数を用いて、この予定全長Ｌ₁₁を熱間での予定全長Ｌ₁₂
に換算するいわゆる熱膨張補正が必要となる。一般に、
熱間押出しでは、素材の材質等から押出し時の適正温度
が決定され、材料は押出し前の加熱プロセスによってほ
ぼこの適正温度にコントロールされる。従って、熱膨張
補正に使用する値（熱膨張補正値α）は、材質毎の物理
的性質である線膨張係数の関数となり、材質毎に関連付
けられたテーブルにより表わすことができる。

【００１６】本発明では、熱間での予定全長Ｌ₁₂と、製
品取り数から決まる配分比Ｋとにより、事前に切断位置
の演算を行い、定寸機の位置決定を行う。

【００１７】しかし、実際の熱間押出しでは、押出し時
の温度変動や押出し工具の摩耗等の影響により、熱間押
出し直後の材料全長₂₁は予定全長Ｌ₁₂に一致しないこと
が多い。そのため、押出し後に実際の材料全長Ｌ₂₁を測
定する必要がある。また、測長から切断までの間に材料
が放冷され熱収縮する。この熱収縮は前述した通り一定
せず、切断長さの誤差要因となる。そのため、熱収縮補
正も必要になる。

【００１８】ここで、熱収縮は図２（Ａ）に示すように
温度低下量の他に材質の影響を受ける。また、温度低下
量は図２（Ｂ）に示すように、測長時の材料温度、測長
から切断までの時間の他に、材料の肉厚の影響を受け
る。

【００１９】従って、熱収縮補正に使用する値（熱収縮
補正値β）は、材質、測長時の材料温度Ｔａ、測長から
切断までの経過時間Ｔｂ、材料肉厚Ｔｃにより決まる。
ここで、材質の影響は小さい。また、測長から切断まで
の経過時間Ｔｂは、設備動作のコントロールにより一定
とすることができる。更に、温度低下量に及ぼす影響
は、ほぼ一定に管理される測長時の材料温度Ｔａよりも
材料肉厚Ｔｃの方が格段に大きい。そのため、熱収縮補
正値βは、材料肉厚Ｔｃにより関連付けられたテーブル
により表わすことができる。なお、材料肉厚Ｔｃは押出
し条件から事前に求めることができる。

【００２０】本発明では、切断に際して材料全長Ｌ₂₁を
測定し、その材料全長Ｌ₂₁と熱収縮補正値βとにより切
断時の材料全長Ｌ₂₂を求め、更に材料全長Ｌ₂₂と配分比
Ｋとにより再び切断位置の演算を行い、定寸機の位置を
設定し直す。このとき、材質の違いによる熱収縮量の差
を考慮してもよい。

【００２１】以上により、熱収縮による切断長の誤差が
大幅に抑制される。また、定寸機を最終設定位置に近い
ところに事前に位置させているので、定寸機の移動に要
する時間が短縮される。これは測長から切断までの経過
時間Ｔｂの短縮を図り、サイクルタイムの短縮に寄与す
る。なお、定寸機の事前セットは適宜省略することが可
能である。

【００２２】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図３は切断設備のレイアウト図、図４は図３のＡ
−Ａ線矢視図、図５は切断制御フロー図である。

【００２３】本実施例は、熱間押出し管材の熱間切断に
本発明を適用したものである。横型プレス１から排出さ
れた押出し管材Ｐは、第１コンベア２で所定の位置に搬
送された後、昇降式のアーム３により、第１コンベア２
に隣接する第２コンベア４へ移送される。第２コンベア
４には切断機５と定寸機６が設けられている。

【００２４】押出し管材Ｐが第１コンベア２から第２コ
ンベア４へ移送される際に、第２コンベア４に沿って配
列された多数台の測長カメラ７により、押出し管材Ｐが
全長にわたって撮像され、そのデータが測長器８へ送ら
れることにより、押出し管材Ｐの全長（材料全長Ｌ₂₁）
が測定される。

【００２５】材料全長Ｌ₂₁の測定データは制御装置９に
与えられる。制御装置９は、その測定データ等を用い
て、定寸機６の移動位置を制御する。また、切断機５の
動作等を制御する。そして、第２コンベア４へ移送され
た押出し管材Ｐが定寸機６により位置決めされ、切断機
５により切断される。押出し管材Ｐが測長されるときの
温度Ｔａは材質に固有の製管温度が採用されることか
ら、材質毎にほぼ一定である。また、測長から切断まで
の時間Ｔｂは一定に管理されている。

【００２６】本実施例では、制御装置９による切断制御
が次のようにして行われる。

【００２７】制御装置９は、製管ラインで処理される材
料の順序、各材料の予定全長Ｌ₁₁、配分比Ｋ、各材料の
材質に基づく熱膨張補正値α（テーブル値）、各材料の
肉厚Ｔｃに基づく熱収縮補正値β（テーブル値）等につ
いてのデータを保有している。テーブル値の例を表１お
よび表２に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】ここで熱膨張補正値αは、対象材料の熱間
での温度および材質に固有な線膨張係数の関数となる
が、温度は材質毎に一定に管理されるので、表１のよう
に材質毎のテーブル値となる。また、熱収縮補正値βは
本来は材質、測長時の材料温度Ｔａ、測長から切断まで
の経過時間Ｔｂおよび材料肉厚Ｔｃの関数となるが、材
料温度Ｔａについては材質毎に若干の差はあるが影響は
小さく、また経過時間Ｔｂは一定と見做すことができる
ので、表２のように材料肉厚Ｔｃ毎のテーブル値とな
る。Ｔａ，Ｔｂが一定でない場合は、Ｔａ（測長時に測
定した材料温度），Ｔｂもパラメータとして組み込むこ
とができる。

【００３１】今、Ｎ番目の材料の切断が終了したとす
る。そうすると、制御装置９はＮ＋１番目の材料につい
て、切断時の予定全長Ｌ₁₂を（１）式により求める。そ
して、その予定全長Ｌ₁₂と配分比Ｋとを用いて材料の切
断位置を演算し、その位置で材料が切断されるように、
定寸機６の位置を制御する。Ｌ₁₂＝Ｌ₁₁×α ……（１）

【００３２】Ｎ＋１番目の材料が横型プレス１から排出
され、その全長Ｌ₂₁が実測されると、制御装置９は、そ
の材料について切断時の材料全長Ｌ₂₂を（２）式により
予測する。そして、その材料全長Ｌ₂₂と配分比Ｋとを用
いて材料の切断位置を再演算し、その位置で材料が切断
されるように定寸機６の位置を再制御する。そのセット
の後、材料がセットされ、切断機５による切断が行われ
る。Ｌ₂₂＝Ｌ₂₁×（１−β） ……（２）

【００３３】かくして、測長から切断までの放冷による
熱収縮の影響が排除され、正確な位置で材料が切断され
る。これにより切断余長を１５０ｍｍ／cut から６０ｍ
ｍ／cut に半減させることができた。また、材料の測長
から切断までの経過時間Ｔｂは、設備構成により例えば
１０〜１５秒である。このような短時間で測長から切断
に移行する高能率設備の場合、定寸機６を事前にセット
しておかないと、そのセットが間に合わず、サイクルタ
イムを延長しなければならなくなる。しかし、事前セッ
トを行うことにより許容時間内に定寸機６のセットを終
えることができ、これによりサイクルタイムの短縮が可
能になる。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の第１および第２の切断方法は、測長から切断までの放
冷による熱収縮の影響を排除し、これによる切断寸法精
度の向上により、切断余長の大幅低減を図ることができ
る。

【００３５】本発明の第２の切断方法は、これに加え
て、定寸機の事前セットを行うので、サイクルタイムを
短縮する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明での切断位置決定のプロセスを示す模式
図である。

【図２】材料の熱収縮の要因を示す図表である。

【図３】切断設備のレイアウト図である。

【図４】図３のＡ−Ａ線矢視図である。

【図５】切断制御フロー図である。

【符号の説明】

１横型プレス２，４コンベア５切断機６定寸機７測長カメラ８測長器９制御装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱間長尺材の縦送りライン内に設置され
た切断機と、切断位置を決定するために縦送りラインに
沿って移動し材料先端の位置決めを行う定寸機とを用い
て、長尺材を熱間切断する際に、熱間長尺材が送られてきたときに材料全長Ｌ₂₁を実測
し、その材料全長Ｌ₂₁に対して、測長時の材料温度およ
び測長から切断までの経過時間を考慮した材料肉厚毎の
熱収縮補正を行って、切断時の材料全長Ｔ₂₂を予測し、
その材料全長Ｔ₂₂から求めた切断位置で切断が行われる
ように定寸機を移動させることを特徴とする熱間材の切
断方法。
【請求項２】熱間長尺材の縦送りライン内に設置され
た切断機と、切断位置を決定するために縦送りラインに
沿って移動し材料先端の位置決めを行う定寸機とを用い
て、長尺材を熱間切断する際に、熱間長尺材の冷間での予定全長Ｔ₁₁に対して材質毎の熱
膨張補正を行って熱間での予定全長Ｔ₁₂を求め、その予
定全長Ｔ₁₂から求めた切断位置で切断が行われるように
定寸機を予め移動させておき、熱間長尺材が送られてきたときに材料全長Ｌ₂₁を実測
し、その材料全長Ｌ₂₁に対して、測長時の材料温度およ
び測長から切断までの経過時間を考慮した材料肉厚毎の
熱収縮補正を行って、切断時の材料全長Ｌ₂₂を予測し、
その材料全長Ｌ₂₂から求めた切断位置で切断が行われる
ように定寸機の移動位置を修正することを特徴とする熱
間材の切断方法。