特許 5959105 圧延方法および圧延機の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5959105

(24)【登録日】2016年7月1日

(45)【発行日】2016年8月2日

(54)【発明の名称】圧延方法および圧延機の制御装置

(51)【国際特許分類】

   B21B 37/38 20060101AFI20160719BHJP

   B21B 1/38 20060101ALI20160719BHJP

   B21B 3/00 20060101ALN20160719BHJP

【ＦＩ】

   B21B37/38 110

   B21B1/38 Z

   !B21B3/00 J

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2012-187704(P2012-187704)

(22)【出願日】2012年8月28日

(65)【公開番号】特開2014-42935(P2014-42935A)

(43)【公開日】2014年3月13日

【審査請求日】2015年6月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】000176707

【氏名又は名称】三菱アルミニウム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091926

【弁理士】

【氏名又は名称】横井 幸喜

(72)【発明者】

【氏名】松崎 康一

(72)【発明者】

【氏名】村松 将邦

(72)【発明者】

【氏名】高杉 直

【審査官】 酒井 英夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−３６１３０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−０７７１１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２１Ｂ ３７／００−３７／７８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧延時にワークロールによって被圧延材へ圧延力を与えるとともに前記ワークロールにベンディング力を与え、その結果検出される圧延荷重に基づいて圧延を制御する圧延方法であって、
前記被圧延材の後端が前記ワークロールを通過するワークアウトの際に、前記ベンディング力を前記ワークロール間で開き側に増加させ、かつ、前記圧延荷重が現ベンディング力と、ワークアウトの際にロール間の接触事故予防のために予め設定された復帰ベンディング力とに基づいて設定された所定値以下になるかを判定し、前記所定値以下の場合、前記圧延を停止する停止動作を行うことを特徴とする圧延方法。

【請求項2】

前記ワークロールの上流側の所定位置において、前記圧延時に移動する前記被圧延材の後端を検知する被圧延材後端検知部を有し、
前記被圧延材後端検知部で前記後端が検知された以降の前記圧延荷重に基づいて前記判定を行うことを特徴とする請求項１記載の圧延方法。

【請求項3】

現ベンディング力が復帰ベンディング力以下の場合、現ベンディング力が復帰ベンディング力に等しくなるまで増力し、同時に前記所定値を、前記被圧延材の後端検知時の荷重測定値×（０．１〜０．４）として前記判定を行い、
現ベンディング力が復帰ベンディング力よりも大きい場合、前記所定値を、前記被圧延材の後端検知時の荷重測定値×（０．１〜０．４）＋（１軸受け当たりの、現ベンディング力−復帰ベンディング力）×２として前記判定を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の圧延方法。

【請求項4】

圧延時にワークロールによって被圧延材へ圧延力を与えるとともに前記ワークロールへベンディング力を与え、その結果検出される圧延荷重に基づいて圧延を制御する圧延機の制御装置であって、
前記ワークロールの上流側の所定位置において、前記圧延時に移動する前記被圧延材の後端を検知する被圧延材後端検知部と、
前記圧延荷重の導出のために荷重を測定する圧延荷重測定部と、
圧延動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記被圧延材の後端が前記ワークロールを通過するワークアウトの際に、前記ベンディング力を前記ワークロール間で開き側に増加させ、前記被圧延材後端検知部の検知結果と前記圧延荷重測定部の測定結果を受けて、前記被圧延材後端検知部で前記後端が検知されると、前記圧延荷重測定部の測定結果により得られる圧延荷重が現ベンディング力と、ワークアウトの際にロール間の接触事故予防のために予め設定された復帰ベンディング力とに基づいて設定された所定値以下になるかを判定し、前記所定値以下の場合、前記圧延を停止する停止動作を行う制御を行うことを特徴とする圧延機の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アルミニウム材などの被圧延材を圧延する圧延方法および圧延機の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

アルミニウム材などの被圧延材を板状に圧延する熱間圧延においては、被圧延材の板平坦度、板クラウンなどの板形状を制御するため、様々な圧延装置やその制御方法が提案されている（特許文献１、２などを参照）。
例えば、ロールベンディング方式による熱間圧延では、板幅方向の板厚の板厚の均一化を図るため、ワークロールにベンディング荷重を加えて熱間圧延が行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−２５３１８号公報

【特許文献2】特開２００９−６３７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ロールベンディング方式による熱間圧延では、被圧延材の後端部の冷え、オフゲージなどのため、メタルインやメタルアウトの際に、圧延機のオペレーターが、ワークロールに対して加えるベンディング力をワークロール間で開き方向に増加する操作を行うことがある。この場合、実際に検出される圧延荷重導出のための測定値の一部として変更されたベンディング力が含まれることになり、その結果、実際に検出される測定値によって導出された圧延荷重が、圧延の停止動作に入る基準となる値以下にならず、圧延の停止動作に入らないことがあるという問題がある。

【0005】

本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、適切なタイミングで圧延の停止動作を確実に行うことができる圧延方法および圧延機の制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

すなわち、本発明の圧延方法のうち、第１の本発明は、圧延時にワークロールによって被圧延材へ圧延力を与えるとともに前記ワークロールにベンディング力を与え、その結果検出される圧延荷重に基づいて圧延を制御する圧延方法であって、
前記被圧延材の後端が前記ワークロールを通過するワークアウトの際に、前記ベンディング力を前記ワークロール間で開き側に増加させ、かつ、前記圧延荷重が現ベンディング力と、ワークアウトの際にロール間の接触事故予防のために予め設定された復帰ベンディング力とに基づいて設定された所定値以下になるかを判定し、前記所定値以下の場合、前記圧延を停止する停止動作を行うことを特徴とする。

【0007】

第２の本発明の圧延方法は、前記第１の本発明において、前記ワークロールの上流側の所定位置において、前記圧延時に移動する前記被圧延材の後端を検知する被圧延材後端検知部を有し、
前記被圧延材後端検知部で前記後端が検知された以降の前記圧延荷重に基づいて前記判定を行うことを特徴とする。

【0009】

第３の本発明の圧延方法は、前記第１または第２の本発明において、現ベンディング力が復帰ベンディング力以下の場合、現ベンディング力が復帰ベンディング力に等しくなるまで増力し、同時に前記所定値を、前記被圧延材の後端検知時の荷重測定値×（０．１〜０．４）として前記判定を行い、 現ベンディング力が復帰ベンディング力よりも大きい場合、前記所定値を、前記被圧延材の後端検知時の荷重測定値×（０．１〜０．４）＋（１軸受け当たりの、現ベンディング力−復帰ベンディング力）×２とすることを特徴とする。

【0010】

第４の本発明の圧延機の制御装置は、圧延時にワークロールによって被圧延材へ圧延力を与えるとともに前記ワークロールへベンディング力を与え、その結果検出される圧延荷重に基づいて圧延を制御する圧延機の制御装置であって、
前記ワークロールの上流側の所定位置において、前記圧延時に移動する前記被圧延材の後端を検知する被圧延材後端検知部と、
前記圧延荷重の導出のために荷重を測定する圧延荷重測定部と、
圧延動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記被圧延材の後端が前記ワークロールを通過するワークアウトの際に、前記ベンディング力を前記ワークロール間で開き側に増加させ、前記被圧延材後端検知部の検知結果と前記圧延荷重測定部の測定結果を受けて、前記被圧延材後端検知部で前記後端が検知されると、前記圧延荷重測定部の測定結果により得られる圧延荷重が現ベンディング力と、ワークアウトの際にロール間の接触事故予防のために予め設定された復帰ベンディング力とに基づいて設定された所定値以下になるかを判定し、前記所定値以下の場合、前記圧延を停止する停止動作を行う制御を行うことを特徴とする。

【0011】

圧延方法を実施するための圧延機としては、特にその構成が限定されるものではないが、例えば、ワークロールと、ワークロールの背部に接触して配置された一対以上のバックアップロールとを有する４段圧延機などを用いることができる。

【0012】

なお、本発明は、熱間圧延にも冷間圧延にも適用可能であり、圧延の種別が特に限定されるものではないが、より好適には、熱間圧延に適用することができる。
また、被圧延材も特に限定されるものではないが、被圧延材としては、純アルミニウムおよびアルミニウム合金を含むアルミニウム材などを例示することができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、適切なタイミングで圧延の停止動作を確実に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態の圧延方法を実施するための圧延機を示す側面図である。

【図2】同じく、圧延機を示す正面図である。

【図3】同じく、制御手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下に、本発明の一実施形態について図１および図２を用いて説明する。なお、本実施形態では、熱間圧延機を用いた熱間圧延方法について説明する。
熱間圧延機１は、上下に配置された一対のワークロール２ａ、２ｂと、ワークロール２ａ、２ｂのそれぞれの背部に配置された大径のバックアップロール３ａ、３ｂとを有している。

【0016】

上側のワークロール２ａは、その両端がワークロールチョック４ａ、４ａにより回転自在に軸支されている。下側のワークロール２ｂは、その両端がワークロールチョック４ｂ、４ｂにより回転自在に軸支されている。また、ワークロール２ａ、２ｂは、駆動モーター（図示せず）により正逆両方向に回転駆動されるようになっている。
また、上側のバックアップロール３ａは、その両端がバックアップロールチョック５ａ、５ａにより回転自在に軸支されている。下側のバックアップロール３ｂは、その両端がバックアップロールチョック５ｂ、５ｂにより回転自在に軸支されている。

【0017】

また、熱間圧延機１の上流側および下流側には、それぞれ被圧延材２０を支持するための補機ローラー６、７が設けられている。また、ワークロール２ａ上流側の所定位置には、熱間圧延時に移動する被圧延材２０の後端を検知する後端検知センサ８が被圧延材後端検知部として設けられている。後端検知センサ８は、被圧延材２０の搬送方向に沿ってワークロール２ａの軸芯から上流側に例えば４〜５ｍ程度の位置に設けられている。
被圧延材後端検知部には、反射式や透過式の光学センサなどを用いることができるが、本発明としては特定の構成に限定されるものではなく、所定位置における被圧延材の後端を検知できればよい。例えば、被圧延材の所定位置での先端位置検出と搬送速度情報などによって検出されるものであってもよい。

【0018】

下側のバックアップロール３ｂ下部には、下側のバックアップロール３ｂを圧下してワークロール２ａ、２ｂ間のギャップ量を調整する圧下装置９が設けられている。

【0019】

上側のワークロール２ａ、下側のワークロール２ｂを支持するチョック４ａ、４ｂに対しては、ベンディング力を与えるためのロールベンディング機構１０が設けられている。ロールベンディング機構１０は、油圧力を上下に伝達可能なシリンダー構造であり、同時に同力をチョック４ａ、４ｂに与えることができるものである。ロールベンディング機構１０では、ベンディング力を加える油圧力の大きさを変えて自在な大きさのベンディング荷重をワークロール２ａ、２ｂに与えることができる。

【0020】

上側のバックアップロール３ａを支持するバックアップロールチョック５ａ、５ａには、それぞれロードセル１１、１１が設けられている。ロードセル１１、１１は、バックアップロールチョック５ａ、５ａにおける荷重を測定することで、被圧延材２０に加わる圧延荷重を導出するものである。また、ワークロール２ａ、２ｂに与えられているベンディング力導出のために、ロールベンディング機構１０に対して、油圧力検出器１３が設置されている。

【0021】

熱間圧延機１に対しては、熱間圧延機１の動作を制御する制御部１２が設けられている。制御部１２は、例えば、ＣＰＵとこれを動作させるプログラム、該プログラムを格納するＲＯＭ、作業エリアとなるＲＡＭ、設定データなどを格納した不揮発のフラッシュメモリなどに構成することができる。

【0022】

制御部１２には、ワークロール２ａ、２ｂを回転駆動する駆動モーターが制御可能に接続されている。また、制御部１２には、圧下装置９が制御可能に接続されている。また、制御部１２には、ロールベンディング機構１０が制御可能に接続されている。また、制御部１２には、後端検知センサ８が接続され、後端検知センサ８による被圧延材２０の後端の検知結果が制御部１２に送信可能になっている。また、制御部１２には、ロードセル１１、１１、油圧力検出器１３が接続され、ロードセル１１、１１、油圧力検出器１３による実荷重の検出結果が制御部１２に送信可能になっている。

【0023】

次に、上記熱間圧延機１を用いた熱間圧延方法について説明する。
被圧延材２０は、例えばヒーターなどにより再結晶温度以上に加熱された状態で、補機ローラー６により搬送されて熱間圧延機１に送り込まれる。

【0024】

熱間圧延機１では、駆動モーターにより互いに逆回転するワークロール２ａ、２ｂ間のギャップに被圧延材２０が挟み込まれて圧延されながら送り出される。圧延されて送り出された被圧延材２０は、補機ローラー７により搬送された後、停止し、逆送されて再度圧延される。目標板厚とされた材料はコイラー（図示せず）により巻き取られる。
ここで、制御部１２は、圧下装置９を制御して圧下装置９によるバックアップロール３ｂの圧下量を調整し、被圧延材２０に対する圧下率に応じてワークロール２ａ、２ｂ間のギャップ量を調整している。
また、制御部１２は、駆動モーターを制御してワークロール２ａ、２ｂの回転速度を一定速度に調整し、また、上流、下流の補機ローラー６、７をワークロール２ａ、２ｂの回転速度に連動した速度に調整している。

【0025】

上記のように被圧延材２０の熱間圧延が行われている間、後端検知センサ８により、被圧延材２０の後端の通過の有無が監視される。後端検知センサ８は、被圧延材２０の後端の通過を検知すると、後端検知信号を制御部１２に送信する。また、熱間圧延が行われている間、ロードセル１１は、実荷重の検出して検出結果を制御部１２に継続的に送信する。制御部１２では、検出結果を受けて圧延動作を制御する。例えば、ロールベンディング機構１０の動作を制御する。
ロールベンディング機構１０では、被圧延材２０の通過後のワークロール２ａ、２ｂの接触事故予防の観点から後端検知センサ８にて後端検知後、ベンディング力が所定の値を下回らないように制御する。このときの所定の値のベンディング力を、復帰ベンディング力といい、経験的に設定することができる。

【0026】

また、圧延機１へのメタルインやメタルアウトの際には、被圧延材２０の後端部の冷え、オフゲージなどのため、圧延機１のオペレーターが、ワークロール２ａ、２ｂ間に対して加えるベンディング力を開き側に増加する操作を行うことがある。また、ベンディング力の変更は、自動的に行うようにしてもよい。このベンディング力の変更がなされた後、条件を満たすことにより圧延停止の制御手順が開始される。

【0027】

以下に、圧延の制御手順を図３のフローチャートに基づいて説明する。
圧延が開始されると、制御部１２では、後端検知センサ８の検知結果を受けて被圧延材２０の後端が検知されたかを判定する（ステップｓ１）。後端が検知されなければ（ステップｓ１、ＮＯ）、圧延および後端を検知する動作を継続する。

【0028】

後端が検知されると（ステップｓ１、ＹＥＳ）、次に、現ベンディング力が復帰ベンディング力以下であるかを判定する（ステップｓ２）。なお、制御部１２には、油圧力検知器１３により検出されたロールベンディング機構１０の油圧力の検出結果が送信されている。現ベンディング力は、制御部１２に送信されるロールベンディング機構１０の油圧力の検出結果に基づき、制御部１２により導出されている。また、復帰ベンディング力は、バックアップロール重量、ワークロール重量、バックアップロールとワークロール間の摩擦係数、減速レート（ワークロール回転の減速率）といった、圧延機の構成条件組合せにより、一定値に決定される。

【0029】

また、上記ステップｓ１で被圧延材２０の後端を検知すると同時に、ロードセル１１、１１により荷重の検出が開始され、検出結果が制御部１２に送信される。なお、ステップｓ１で被圧延材２０の後端が検知されると、同時にロードセル１１、１１により検出された荷重Ｌ０は、圧延を停止する処理を行うか否かの判定に用いる後述の所定値ＡおよびＢの算出に用いられる。

【0030】

現ベンディング力が復帰ベンディング力以下であると判定されると（ステップｓ２、ＹＥＳ）、制御部１２では、ロールベンディング機構１０を制御して、現ベンディング力を復帰ベンディング力まで増力する（ステップｓ３）。その後、制御部１２では、ロードセル１１、１１による現検出荷重が所定値Ａ以下であるかを判定する（ステップｓ４）。なお、所定値Ａは、上記荷重Ｌ０を用いて次式（１）に従って算出される。
所定値Ａ＝Ｌ０×（０．１〜０．４） ……（１）

【0031】

上記式（１）において、荷重Ｌ０に掛け合わされる係数には、０．１〜０．４が用いられる。これは、上記係数を０．１未満にすると、被圧延材２０が熱間圧延機１に残った状態でのメタルオフ信号発報のおそれがあり、０．４を超える係数にすると、所定値Ａが高くなり過ぎて、圧延途中で所定値Ａ以下になったとして圧延途中で停止するおそれがあるためである。

【0032】

所定値Ａ以下であれば（ステップｓ４、ＹＥＳ）、圧延を停止する処理を行い（ステップｓ５）、圧延を終了する。所定値Ａ以下でなければ（ステップｓ４、ＮＯ）、圧延の進行に伴って現検出荷重が所定値Ａ以下になるまでステップｓ４での判定を繰り返す。

【0033】

他方、現ベンディング力が復帰ベンディング力を超えると判定されると（ステップｓ２、ＮＯ）、制御部１２では、ロールベンディング機構１０を制御して、現ベンディング力を保持する（ステップｓ６）。その後、制御部１２では、ロードセル１１、１１による現検出荷重が所定値Ｂ以下であるかを判定する（ステップｓ７）。なお、所定値Ｂは、上記荷重Ｌ０を用いて次式（２）に従って算出される。
所定値Ｂ＝Ｌ０×（０．１〜０．４）＋（１軸受け当たりの、現ベンディング力−復帰ベンディング力）×２ ……（２）

【0034】

上記式（１）において所定値Ａを算出する場合とは異なり、上記式（２）において所定値Ｂを算出する場合に、荷重Ｌ０のみならず、現ベンディング力と復帰ベンディング力との差分を考慮するのは、圧延開始前のロードセル１１の零値調整時に復帰ベンディング力を含んだ値を荷重の零値とする圧延機の特徴からである。復帰ベンディング力よりもベンディング力が大きい場合、検出荷重値はその差分増加されてしまい、特に圧延荷重Ｌ０の値が低い圧延材では停止基準荷重に対し検出荷重（差分加算値）が大きくなり、停止動作に入れない場合が発生する。ベンディング力による停止動作開始用の検出荷重と基準荷重の差を補正するために上記式（１）、（２）を使い分けることが必要となる。
また、ベンディング力は１軸受け当たりの荷重として示されるため、ベンディング荷重として示す場合には２倍にする必要があり、上記式（２）では現ベンディング力と復帰ベンディング力との差分を２倍にしている。

【0035】

所定値Ｂ以下であれば（ステップｓ７、ＹＥＳ）、圧延を停止する処理を行い（ステップｓ５）、圧延を終了する。所定値Ｂ以下でなければ（ステップｓ７、ＮＯ）、圧延の進行に伴って現検出荷重が所定値Ｂ以下になるまでステップｓ７での判定を繰り返す。

【0036】

上記手順により、メタルアウト時にベンディング力を開き側に増加させる際にも、検出荷重に従って、圧延を適正に停止させることができる。すなわち、駆動モーターを停止してワークロール２ａ、２ｂの回転を停止するとともに、前面、後面の補機ローラー６、７を同時に停止する。また、圧下装置９による圧下を解除する。

【0037】

以上、本発明について上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明は、上記実施形態の説明内容に限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において適宜の変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、本発明をいわゆる４段圧延機を用いた熱間圧延に適用した場合について説明したが、本発明は、冷間圧延に適用することもでき、また、圧延機も４段圧延機に限定されるものではなく、種々の構成の圧延機を用いることができる。

【実施例】

【0038】

以下、本発明の実施例について説明する。
板幅１０６０ｍｍ、板厚３６ｍｍのアルミニウム材について、図１及び図２に示す熱間圧延機を用いて板厚１９ｍｍに圧延する熱間圧延を行った。なお、復帰ベンディング力は、７０ｔｏｎ／チョックに設定した。
この際に、上記で説明した所定値の設定に際し、基準係数を変えて圧延を行った。この際に測定された荷重、ベンディング力、基準とした所定値、停止動作の状況を表１に示した。基準係数を適正範囲に定めることで、圧延の停止をより的確に行うことが可能になる。

【0039】

実施例１は、現ベンディング力＝復帰ベンディング力の場合（現ベンディング力＜復帰ベンディング力において、現ベンディング力を復帰ベンディング力まで増力した後の場合）であり、上述した所定値を算出する式として下記式Ａ１を用いた。なお、下記式Ａ１および式Ｂ１〜Ｂ３におけるセンサオフ時検出荷重とは、上述したＬ０のことであり、チョック双方への荷重を合算したものである。
式Ａ１：センサオフ時検出荷重×０．２

【0040】

また、実施例２〜４は、現ベンディング力＞復帰ベンディング力の場合であり、上述した所定値を算出する式として下記式Ｂ１〜Ｂ３をそれぞれ用いた。実施例２〜４では、基準係数を変えている。
式Ｂ１：センサオフ時検出荷重×０．１＋（現ベンディング力−復帰ベンディング力）×２
式Ｂ２：センサオフ時検出荷重×０．２＋（現ベンディング力−復帰ベンディング力）×２
式Ｂ３：センサオフ時検出荷重×０．４＋（現ベンディング力−復帰ベンディング力）×２

【0041】

また、比較例１も、現ベンディング力＞復帰ベンディング力の場合であるが、上述した所定値を算出する式として上記Ａ１を用い、現ベンディング力と復帰ベンディング力との差分を考慮しなかった。

【0042】

【表1】

【符号の説明】

【0043】

１ 熱間圧延機
２ａ ワークロール
２ｂ ワークロール
３ａ バックアップロール
３ｂ バックアップロール
４ａ ワークロールチョック
４ｂ ワークロールチョック
５ａ バックアップロールチョック
５ｂ バックアップロールチョック
６ 補機ローラー
７ 補機ローラー
８ 後端検知センサ
９ 圧下装置
１０ ロールベンディング機構
１１ ロードセル
１２ 制御部
１３ 油圧力検出器
２０ 被圧延材

【図1】

【図2】

【図3】