JPS58128222A - 圧延材の巻取方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、圧延材の巻取方法に関するもので、トぐに
テレスコープ抑制に著効のあるベンディング圧下量調節
手段の採用によって、有利に巻取る方法についての提案
である。

第１図はホットスリップミルにおける巻取装置。

２示すもの゛で、圧延材ｌは仕上圧延ａｌｔ２で圧延さ
れたのちホットランテーブルδ上を走行した後、巻取装
置（以下コイラという）４のマンドレル５によって巻取
られコイル６となる。この巻取りに当って重要なことは
マンドレル５への巻取りを圧延材１のエツジ部が不揃い
を起すことなく、かつ緩み企生じさせることなく行うこ
とである。第２図はその巻形状を示すもので、（ｂ）図
はコイル６の断面が揃っている望ましい巻形状になった
例を示、１、し、（Ｃ）図はテレスコープと呼ぶ巻取り
不良を起している例である。巻取りに当りテレスコープ
が発生すると、その部分が塑性変形して圧延材を板幅方
向に曲げたり、また板厚の薄いものでは巻取り後のハン
ドリングでエツジ部を損傷して品質不良１を招きやすい
欠点が見られた。

かかるテレスコープ発生の原因とその対策としては、 （１）　　マンドレルへの圧延材巻付不良・・・ラッパ
ーロールの適正な設定と圧延材の後方張力の適正な設定
により解消できる。

（２）　　巻取り前の圧延材の板幅方向への曲り・・・
圧延の調整で解消する。

（８）　　マンドレルの拡大力不足によってマンドレル
が縮み、巻取り中のコイルが板幅方向へ移動す゛る・・
・マンドレル拡大力のパワーアップ、あるいは巻取り張
力不足でテレスコープが発生しない範囲で圧延材の巻取
り張力を適正に制限することで解消できる。

（４）機械の精度不良による板幅方向振動、平行度１″
不良・・・機械の保守管理により解消する。

その他にテレスコープ発生の原因として上述のものとは
異なり容易に解決が難しいものがある。即ち、（５）　
　コイル巻取り張力が弱いために巻きが緩んで、コイル
巻取点で圧延材が板幅方向へ移動したり゛ζビンチロー
ルへの係り合いが悪いときに同じ板幅方向への移動が起
ることが挙げられる。

一般に、コイル巻取張力は圧延材尾端が仕上圧延機に噛
み込まれている状態では十分確保できる。

一方、仕上圧延機を抜けた圧延材１の場合は巻取パ装置
４に付帯させて設置した上ビンチロール７お。

よび下ビンチロール８で該圧延材１を挾むことにより巻
取張力を得ているが、ピンチロール７．８のみでは十分
な巻取張力が確保できないときがある。それは１ｇ８図
に示すように、上ピンチロール７と下ピンチロール８は
１５°〜２００程１ｆのオフセット角θがつけられてい
るためピンチロール出側での圧延材ｌの急激な進行方向
の変化と圧延材の剛性により、そして圧延材が高速で運
動するための遠心力により、ピンチロール７．８の入側
で圧、、。

延材１が大きく持ち上げられる現象を生じる。ピンチロ
ール入側で圧延材１が大きく持ち上げられると、圧延材
プロフィルのピンチロール部曲率半径ρが大きくなり、
圧延材ｌの下ピンチロール８への巻付状態が悪くなり、
その結果圧延材の板幅。

方向への移動が発生しやすくなるのである。

こうした現象に対処するのに、従来圧延材板幅方向セン
タリングを第１図に示すサイドガイド９により行ってい
るが、サイドガイド９の機械精度、開度設定か内情であ
り十分な効果全得るには至っていないのが実情である。

その他、圧延材の板幅方向移動抑制ならびにコイル巻取
張力を確保する装置として、第４図に示すベンディング
ロール１０が提供されている。このベンディングロール
１０は、支点Ｂを中心として回転運動をすることにより
、圧延材ｌを下向きに押圧して圧下する形式のものであ
る。

要するに、このベンディングロールを用いるテレスコー
プの抑制機構は次のように考えられる。

（Ｉ）　　ベンディングロール１０を採用すると圧延材
、１゜カヘンティングロール１０とピンチロール７゜８
とマンドレル５との８点支持となるから、ベンディング
ロール１０部トヒンチロール７，８部での圧延材１のプ
ロフィルの曲率半径が小さくなりロールへの巻付状態を
良くする。そのた１めペンテイングロール１０とピンチ
ロール７゜８の反力が大きくなり板幅方向の摩擦力を大
きくできるから、圧延材ｌが板幅方向に移動しないよう
になる。

（拍　　ベンディングロール１０とピンチロール７１．
。

８の反力全天きくして板長さ方向の摩擦力を大。

きくすることで、コイルの巻取張力を確保する。

以上説明したようにピンチロール入側に圧延材を下向き
に圧下するベンディングロールを設置してテレスコープ
を抑制しながら巻取る方法が効果的な方法と知られてい
るが、従来テレスコープを抑制する最も効果的なベンデ
ィングロール圧下量（Δｈ）がどの程度であるかについ
ての定量的な研究はなされていない。この点、従来はわ
ずかに同じベンディングロール圧下量Δｈを設定しても
、。

圧延材の降伏応力の違いおよび板厚の違いによってテレ
スコープ抑制効果に差があり、同一コイルにおＡでもコ
イル外巻部および巻取中の圧延材の尾端が仕上圧延機を
抜けた後に巻取られた部分にはテレスコープの発生が多
いことが定性的に知ら。

れていただけである。

そこで本発明は、テレスコープ抑制に最も効果のあるベ
ンディングロール圧下量がどの程度とかいう定量的な把
握を通じて巻取りをコントロールするようにして、従来
の上述したような問題点をヴ服するようにしたのである
。その構成の要旨は、。

ピンチロール入側に圧延材を下向きに圧下するベンディ
ングロールを設置してテレスコープ抑制下に巻取る方法
において、圧延材巻取中のベンディングロール反力Ｆ２
、ピンチロール反力Ｆ３および。

コイル巻取張力Ｔ３を検出し、それらの各検出値から次
式：即ちα＝　（Ｆ２　十Ｆ３）　Ｘ−’で表わされる
巻形状評価指数αを算出し、圧延材巻取りの各段階にお
ける該指数αが、常に最大テレスコープ量減少効果の臨
界値になるようにベンディングロー１．。

ル圧下量を調節しつ゛つ巻取ることを特徴とする圧延材
の巻取方法にある。以下に本発明の構成の詳細を説明す
る。

まずベンディングロールの使用によるコイラー内での圧
延材の変形過程全解析するために、数学１モデルを作成
し数値解析を行った。以下に述べるベンディングロール
圧下量Δｈは、第５図に示すようにパスラインからの押
込量ΔＳと板厚ｔとの合計で、Δｈ＝Δｓ十ｔ・・・（
１）で表わさｎる。第６図に解析モデルを示す。この図
を説明すると、テ、。

−プルローラー３による支点を０１ベンデイングロール
１０による支点をＤｌ　ビンチロール７と８による支点
（これには第６図（（転）に示すようにＥとＥ′がある
が簡易にするためにその１方のみをとる）をＥとし、コ
イル６による支点をＦとして、単純化したものが第６図
ら）のモデルである。なお図中の支点りと支点Ｆは、そ
れぞれベンディングロール圧下量とコイル径により任意
に設定する。

各支点での反力は全て集中荷重として考え、テーブルロ
ーラー８による支点Ｃの反力をＦｌ、ベンディング０−
７１／１０による支点りの反力をＦ２ピンチロール７゜
８による支点Ｅの反力をＦ３、コイル６による支点Ｆの
反力をＦ４とする。μは圧延材とロール間の摩擦係数で
あり、μ地とμＦ３はそれぞれベンディ、ングロールに
よる支点りとビンチロールによる支点Ｅにて付加さｎる
張力となる。

Ｔ１はテーブルローラ部張力、Ｆ３はコイル巻取張力で
ある。Ｍｌはテーブルローラ部での圧延材曲げモーメン
）％Ｍ４はコイル巻取部での圧延材の曲げモーメントチ
アル。ＱおＸｉ、Ｙｉ（ｉ＝１１４）は各支点のＸ座標
とｙ座標である。

該モデルを使った数値解析は、第６図に示す圧１延材を
第７図に示すように、各支点０　、　Ｄ、Ｅ　、　Ｆに
よって８個の領域に分割して計算したものである。各領
域の左右両端には曲げモーメントと力が作用するが、力
は第７図に示すようにＸ方向の力とＸ方向の力に分割し
て考えることができる。分割した各々の領域で、繰返し
曲げによる加工履歴（温度の影響は降伏応力を変えるこ
とにより加味している）を考慮して求めた任意の位置で
の曲げモーメントと、支点反力から求まるその位置での
）・・曲げモーメントが一致するという条件のもとに進
め、入側より順に各領域ごとに圧延材のプロフィルを求
めて行く。これらの分割した領域は、両端において幾何
学的連続性および力学的釣合条件を満たすように隣り合
う領域と接続することによつ１゜て、もとの連続した圧
延材プロフィルとする。

本解析結果より、上記ベンディングロール使用によるテ
レスコープ抑制に効果のあるその適性圧下量Δｈを定量
化した指数α（以下巻形状評価指数という）を（２）式
により導入した。

α＝（Ｆ２＋Ｆ３）・σｔ−□−（２）Ｆ２　ｉ圧延材
単位幅当りピンチロール反力Ｆ３　ｉ圧延材単位幅当り
ビンチロール反力σｔ；コイル巻取部における圧延材引
張応力３ σｔ＝　　ｊ　　　　−（８） Ｆ３　ｉ圧延材単位幅当りコイル巻取張力ｔ　；板厚 反力Ｆ２　、　Ｆ３が大きければ、ベンディングロール
１０部とビンチロール７．８部での板幅方向摩擦力が大
きくなり、圧延材の板幅方向への移動が抑制される。ま
た巻取張力が大きければ、コイル６を緩みなく巻取るこ
とができるからコイル巻取点で圧延材１を板幅方向に移
動させることなく巻取ること可能になる。よって（２）
式で示した巻形状評価指数αは、圧延材１の板幅方向へ
の移動抑制効果とコイル巻取張力の効果を総合的に表わ
すものであり、この巻形状評価指数αが大きい程テレス
コープの発生が抑制されることになる。

次に、上記指数αを実際の装置に適用する場合の方法に
ついて説明する。第１に第４図に示すぺ１／デイングロ
ール圧力検出装［１１によってベンディングロール全反
力ｒ”２′と、ピンチロール圧力検出装置１２によって
ピンチロール全反力Ｆ３′を検出し、下記する（４）式
にエリ圧延材単位幅当りロール反力Ｆ２　、　Ｆ３を求
める。

ｂ　　　　　　ｂ ｂ；板幅 そして、同第４図に示すマンドレル駆動モーター・・１
８の醒流１１界磁束Φとコイル径ｄより、下記（５）式
によってコイル全巻取張力Ｔ３′を求める。

ＫＦ　ｉモーターを含む駆動系において固有の値　１゜
そして、下記（６）式および（３）式よりコイル巻取部
における圧延材引張応力σｔを求める。

ｂ；板幅 σｔ＝　−−一−（８） を 最後に上記のＦ２　＋　Ｆ３　、σｔの実測値より、下
記（２）７式を使用して該巻形状評価〜指数αを求めて
巻取装置をコントロールしていくのである。

３ α＝　（Ｆ２　十Ｆ３　）　Ｘ　−−−−（ｈ５’を 一般的に言ってベンディングロールのテレスコープ抑制
効果に影響を与える圧延条件としては、圧延材の成分と
巻取温度の違いによる圧延材の降伏応力の違い、板厚の
違Ａ５巻取中のコイル径の１・・違いおよび巻取中の圧
延材の尾端が仕上圧延機を抜けているかどうかによる後
方張力（第６図に示す圧延材に作用する張力Ｔｌ　）の
有無が考えらｎる。

以上のことを参考にして上記巻形状評価指数αの数学モ
デルによる計算値を、コイル径ｄ　　、Ｃ１・　　　　
２ ｄ３＋　ｄ、　＋　ｄ５の場合について第８図に示し喪
。コイル径ｄ工、ｄ３．ｄ５のものについては実測値も
示す。コイル径は第９図に示すように、コイル逆方１ 向に厚さΔｄで５等分し、各分割部の中心径をそれぞれ
ｃｌｌ、　（１２，（１３，ｄ４１　ｄ５ｒｄ工〈ｄ２
〈ｄ３〈、。

ｄ　　＜ｄ　　）とした。なお圧延材の降伏応力と板厚
５ は全て同じとしてコイル径ｄ１　＋　ｄ２け圧延材の尾
端部あるいは中間部が圧延中である。またコイル径ａ３
　、　ｄ４　＋　ｄ５は圧延材の尾端が仕上圧延機を抜
けている状態である。

な含、数学モデルによる計算ｉ＝にあっては、図中実線
のものが圧延材の尾端が仕上圧延機を抜けて後方張力（
第６図に示す圧延材に作用する張力Ｔｌ　）のない場合
であり、コイル径ｄ工、ｄ２．ｄ３゜ｃｌ　　、（１で
示す。また図中の破線は、圧延材の尾１゜４　　　　５ 端が圧延中で後方張力′のある場合であり、コイル径ｄ
′１．ｄ′２として表示したものである。−万、実測値
にあっては、コイル径ｄ１で後方張力があり、ａ３１　
ａ５で後方張力がないのは上記計算値の場合と同じであ
る。

第８図において、コイル径が異なってもベンディングロ
ール圧下量Δｈを変（すれば、常に同じテレスコープ抑
制効果のための巻形状評価指数αを得ることが可能であ
ることが判る。また、この第８図からベンディングロー
ル圧下量Δｈが同じ。

であれば、コイル径が増大するに従って巻形状評。

価指数αの値が小さくなってテレスコープ抑制効果が低
下することが判るが、これは実機における経験的事実と
一致する。

従って、巻取中のコイル径の増大に応じてベンディング
ロール圧下量Δｈを次第に大きくして行けば良いという
不発明の知見が得られるものである。

もつとも同じコイル径ｄｌ　、　（１２であっても、後
方張力の有る場合と無い場合では異なるので、例１えば
圧延材尾端が仕上圧延機を抜けて後方張力が無くなった
ときにベンディングロール圧下量を大きくすれば、張力
のある場合と同じテレスコープ抑制効果を得ることが可
能である。

第１０図は巻形状評価指数αの数学モデルによ。

る計算値の例を板厚ｔ１　ｒ　ｔ２１　ｔ３１　ｔ４１
　ｔ５について、実測値の例を板厚ｔ工ｈ　ｔ３＋　ｔ
５の場合について示す。板厚は、ｔ工〈ｔ２〈ｔ３〈ｔ
４〈ｔ５であり、降伏応力は全て同じである。該指数α
は各板厚とも第９図に示すコイル径ｄ３における本ので
あり、圧延材尾端は仕上圧延機を抜けているものの例で
ある。この第１Ｏ図の結果から、同じテレスコープ抑制
効果を表わす巻形状評価指数を得るためには、板厚の薄
いもの程ベンディングロール圧下量Δｈを大きくすれば
良いことがわかった。

次に、第１２図に該巻形状評価指数αの実測値とテレス
コープの実測値の関係を、板厚１　．１　　。

３ ｔ１コイル径ｄ　　＋ｄ　　、ｄ　のものについて示す
。

５　　　　　　　　　　　　　　ｌ　　　　　３　　　
　５テレスコープは第１１図に示すように、各分割幅Δ
ｄ内での最大テレスコープ酸で表わした。第１１図１′
□は第２図（ａ）で示したと同じ断面を示すものであり
、エツジ不揃の最大−縫を最大テレスコープ量とする。

この第１２図より、該巻形状評価指数αを大きくしても
ある一定の限度で最大テレスコープ量が減少しなくなる
ことがわかる。この最大テレスコープ□の減少量が収束
して限界に達する該指数の値を第１２図に示すようにα
とすると、第８−１第１θ図に示す関係より、常に該巻
形状評価指数αの値が臨界値α　となるように、板厚の
変化、巻取中のコイル径の変化、圧延材の尾端が仕上圧
延機に・噛み込ま几ているかどうか等巻取環境の変化に
より、ベンディングロール圧下量Δｈを変更すれば、常
にテレスコープが最も望ましい状態に抑制されるという
本発明の所期する効果が得られる。

なお、第８図、第１０図から判るように巻形状評価指数
αの値が大きくなるとベンディングロール圧下量Δｈも
大きくなるが、該圧下１オΔｈｅ大きくしてもテレスコ
ープの発生が臨界に達して必ずしも減少しないのは、以
下の理由によるものと考えられる。すなわち、第４図に
破線で示すようＧこ、ベンディングロール１０の圧下量
が大きすぎると、圧延材１′の剛性によりその出側で圧
延材１が持ち上げられることにより、該ピンチロール部
での圧延材プロフィルの曲率半径が大きくなって、ピン
チロール８への巻付状態が悪くなるためである。

最大テレスコープ量減少効果の臨界に達する点の上記指
数α＊は、各圧延材の成分あるいは巻取温度の違いに基
づく降伏応力（剛性）の差によって決る。

以上説明したように本発明は、最大テレスコープ量減少
効果には限界があるという新規知見にもとづいて、巻取
りの各段階の前記巻形状評価指数αを常に効果が臨界に
なる値に維持するベンディングロール圧下量Δｈを付与
しつつ巻取る点に特色がある。

以下に本発明の実施例について説明する。まず、上述し
た方法にもとづき、最大テレスコープ量減少効果が臨界
値を示す値αを、各圧延材の代表的種類求め、（７）式
を決定する こうして求めたαにもとづいて、第１４図に示すフロー
に従って巻取りを制御する。以下第１４図について説明
する。

１５は仕上圧延機２、ホットランテーブル８、コイラ４
を含めたミルライン全体を制御する計算機である。演算
装置１６は計算機１５より圧延材の巻取温度θ、圧延材
の成分の入力を受け、ここでは省略する所足の方法によ
り降伏応力σｙを計算する。演算装置１７は演算装置１
６より降伏応力σｙを入力し、下に示す（８）式により
降伏応力の代表値σｙ＊を求める。

ＩＮＴ；整数（ｉｎｔｅｇｅｒ　） 演算装Ｎ１８は演算装ｆＷ１７よりσｙ＊を入力し１（
７）式により臨界値指数α＊を求める。

６ＩＬ′ＪＩｔ装置２１は計算機１５よりコイル径ｄを
、マンドレル態動モーター８より電流１１界磁束Φを入
力して（５）式によりコイル全巻取張力Ｔ３′を求める
。演算制御装置２７は演算装置２１よりコイル全巻取張
力Ｔ３　／　を入力して圧延材先端部のマンドレル５へ
の巻付を検出し、ベンディングロール圧力検出装置１１
よりベンディングロール全反力Ｆ　、／を入力し、ベン
ディングロールが圧延材に接触するまでベンディングロ
ールを圧下する。

演算装置１９は計算機１５より板幅すを、ベンディング
ロール圧力検出装＃１１よりベンディングロール全反力
Ｆ′を入力し、（４）式により圧延材単位幅当りベンデ
ィングロール反力Ｆ２を求める。

演算装置２０は計算機１５より板幅すを、ピンチロール
圧力検出装置１２よりピンチロール全反力Ｆ３／　ｙ、
入力し、（４）式により圧延材単位幅当りピンチロール
反力Ｆ３を求める。

演算装置２２は計算機１５より板幅ｂ？、演算装置２１
よりコイル全巻取張力Ｔ　３／を入力し、（６）式によ
り圧延材単位幅当り巻取張力Ｔ３を求める。

演算装置２８は計算機１５より板厚ｔを、演算装置２２
より圧延材単位幅当り巻取張力Ｔ３Ｅ入力し、（３）式
により圧延材引張応力σｔを求める。演算装置２４は演
算装置１９より圧延材単位幅当りベンディングロール反
力Ｆ２を、演算装置２０より圧延材単位幅当りピンチロ
ール反力Ｆ３を、演算装Ｍ２８より圧延材引張応力σｔ
を入力し、（２）式により指数αを求める。演算装置２
５は演痺装トθ１８より制御の目標となる指数α本を入
力し、演算装置２４よりコイル巻取中の指数αを入力し
、表１の関係でベンディングロール操作信号Ｓを比較演
算装置２６に出力する。

１表、１） 比較演算装置２６では演算装Ｍ２５よりベンディングロ
ール操作信号Ｓを入力し、ベンディングロール圧下駆動
装置１４より現在の圧下位箸ΔＳを入力し、ΔＳが圧下
位置の制限値ΔＳ＊を越えた場合にはベンディングロー
ルを圧下する操作信号を遮断するように操作信号Ｓを処
理した操作信号Ｓ′を圧下駆動装置１．４に出力して、
ベンディングロールを制御する。

なお演算装置２５における表・１の制御には、フィード
バック制御において一般的に用いられる不感帯が設定さ
れることはいうまでもない。

こうした実施した結果では、各コイルとも内巻部から外
巻部までテレスコープのない良好な巻形状のものが得ら
れた。

次に本発明の効果を第１３図で説明する。図の縦軸に示
す最大テレスコープ量は、第１１図に示したところのエ
ッジ不揃いの最大量であり、内巻部から外巻部まで全体
を測足したものである。ケース璽はベンディングロール
を使用しない場合、ケース■は本発明によらず゛圧延材
の降伏応力、板厚、巻取中のコイル径変化、圧延材の尾
端が仕上圧延機に噛み込まれているかどうかにががゎら
ず一定の圧下量Δｈでベンディングロールを使用した場
合、ケース璽は本発明により圧延材の降伏応力、板厚、
巻取中のコイル径変化、圧延材が仕上圧延機に噛み込ま
れているがどうかに応じてベンディングロール圧下量を
変化した場合である。各ケースとも２０コイルの平均値
である。ベンディングロールを使用するだけでも大きな
テレスコープ抑制効果があるが、本発明にもとづいて巻
（形状評価指数αを上記した効果が臨界に達するように
ベンディングロール圧下量Δｈを順次に調整していけば
さらに大きなテレスコープ抑制効果のあることがわかる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はホットストリップミルラインの路線図、 第２図はコイルの斜視図（ａ）とＡ−Ａ矢視部の断面図
ｃｂ）　、　（ｃ）、 第８図は枠取装置の路線図、 第４図はベンディングロールを具える巻取り装置の路線
図、 第５図はベンディングロール圧下量と押込み量との関係
を示す説明図、 筆６図の（ａ）　、　（ｂ）、ならびに第７図は計算モ
デルの模式図、 第８図はコイル径をパラメータとする巻形状評価指数と
ベンディングロール圧下量との関係を示すグラフ、 第９図はコイル径の説明図、 第１０１凶は板厚をパラメータとする巻形状評価指数と
ベンディングロール圧下量との関係？示すグラフ、 第１１図は最大テレスコープ量の説明図、第１２図は最
大テレスコープ歇と巻形状評価指数との関係を示すグラ
フ、 第１８図は本発明の効果を示すグラフ、第１４図は本発
明実施例の制御フローのブロック図である。 ■・・・圧延材、２・・・仕上圧延機、８・・・ホット
ランチ−フル、４・・・コイン、５・・・マンドレル、
６・・・コイル、７・・・上ヒンチロール、８…下ピン
チロール、９・・・サイドガイド、１０・・・ペンディ
ング口・−ル、１１・・・圧力検出装置、１２・・・圧
力検出装置、１８、・・マンドレル駆動モータ、■４・
・・ベンディングロール圧下装置、１５・・・計算機、
１６，１７，１８゜１９．２０，２］、、２２．２８，
２４．２５・・・演算装置、２６・・・比較演算装置、
２７・・・演算制御装置。 第１図 第２図 ’ａ）ｉ）、　　　＜ｃ； １１９− 第７図 第８図 １２０− 第９図 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　ピンチロール入側に圧延材を下向きに圧下するベン
   ディングロールを設置してテレスコープの発生を抑制し
   て巻取る方法において、圧延材巻取中のベンディングロ
   ール反力Ｆ２、ヒンチロール反力Ｆ３およびコイル巻取
   張力Ｔ３を噴出し、それらの各検出値から下記式で表わ
   される巻形状評価指数αを算出し、圧延材巻取りの各段
   階における該指数αが、常に最大テレスコープ量減少効
   果の臨界値になるようにベンディングロール圧下量を調
   節しつつ巻取ることを特徴とする圧延材の巻取方法。 記 α”（Ｆ２＋Ｆ３）Ｘ−バー（式中のｔは板厚）