特許 7552885 尾端絞り抑制装置

(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】

(24)【登録日】2024-09-09

(45)【発行日】2024-09-18

(54)【発明の名称】尾端絞り抑制装置

(51)【国際特許分類】

   B21B 37/72 20060101AFI20240910BHJP

   B21B 37/68 20060101ALI20240910BHJP

   B21B 37/38 20060101ALI20240910BHJP

   B21B 33/02 20060101ALN20240910BHJP

【ＦＩ】

B21B37/72

B21B37/68 Z

B21B37/38 Z

B21B33/02

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2023519371

(86)(22)【出願日】2021-12-24

(86)【国際出願番号】 JP2021048283

(87)【国際公開番号】W WO2023119640

(87)【国際公開日】2023-06-29

【審査請求日】2023-03-28

(73)【特許権者】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】株式会社ＴＭＥＩＣ

(74)【代理人】

【識別番号】110003199

【氏名又は名称】弁理士法人高田・高橋国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】橘 稔

【審査官】池田 安希子

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５８－１４５３０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公昭５０－０３５９０１（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２１Ｂ ２７／００ － ３５／１４

Ｂ２１Ｂ ３７／００ － ３７／７８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直列に配置されたＮ基（Ｎ≧２）の圧延スタンドで被圧延材を圧延するタンデム圧延機のための尾端絞り抑制装置であって、
前記タンデム圧延機の第ｉ圧延スタンド（１≦ｉ≦Ｎ）それぞれは、ワークロール及びバックアップロールと、予め設定されたロールベンダー圧力で前記被圧延材を圧下する第ｉロールベンダー装置を有し、
前記被圧延材の尾端が１つの指定された第ｊ圧延スタンド（１≦ｊ≦Ｎ－１）を抜けたときから第Ｎ圧延スタンドを抜けるまでの間、前記第ｊ圧延スタンドよりも下流の第ｊ＋１から第Ｎまでのロールベンダー装置における各ロールベンダー圧力を、前記第ｊ＋１から第Ｎまでのロールベンダー装置について予め設定された各ロールベンダー圧力から、前記被圧延材が無い状態において前記第ｉ圧延スタンドが有するワークロールとバックアップロールを接触させた状態における基準の圧力を示すバランス圧力まで、ランプ関数を用いて連続的に低下させる尾端絞り抑制制御を行うこと、
を特徴とする尾端絞り抑制装置。

【請求項2】

鋼種および第Ｎ圧延スタンド出側目標板厚の組み合わせと、尾端絞り抑制に関する指定スタンドとの関係を複数定めた指定スタンド情報を記憶し、
前記第ｊ圧延スタンドは、前記被圧延材の鋼種と第Ｎ圧延スタンド出側目標板厚との組み合わせを入力として前記指定スタンド情報から選択された前記指定スタンドであること、
を特徴とする請求項１に記載の尾端絞り抑制装置。

【請求項3】

前記尾端絞り抑制制御において、前記第ｊ＋１から第Ｎまでの各ロールベンダー装置は、自らのロールベンダー装置におけるロールベンダー圧力が前記バランス圧力に達すると、当該自らのロールベンダー装置におけるロールベンダー圧力を前記バランス圧力で保持すること、
を特徴とする請求項１又は２に記載の尾端絞り抑制装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、複数の圧延スタンドを有するタンデム圧延機のための尾端絞り抑制装置に関する。

【背景技術】

【0002】

熱間仕上圧延機により被圧延材を圧延する場合に発生するトラブルとして、被圧延材の絞り事故が知られている。被圧延材の絞り事故は、被圧延材の最尾端が、圧延スタンドを通過する際に張力が解放されて蛇行状態となり、圧延スタンドのサイドガイドに接触して、折れ重なるトラブルである。絞り事故が起こると、被圧延材の尾端に疵が発生し品質不良が発生する。更に、この絞り部分が圧延された結果ワークロールの表面に疵が生じ、以降の被圧延材にこの疵が転写して品質不良が発生する。

【0003】

絞り事故の原因となる蛇行を防止する技術として、以下の特許文献が知られている。
特許文献１は、蛇行を防止するために、被圧延材の尾端画像をモニターに表示し、オペレータが監視することを開示している。特許文献２は、蛇行を防止するために、板の蛇行量は板厚の左右非対称性（ウェッジ）及びその非対称性が蛇行に及ぼす影響（平行剛性）が圧延荷重を下げるほど小さくなることを考慮し、尾端が抜ける際に計算された量のロール間隔を開ける制御することを開示している。特許文献３は、蛇行を防止するために、スタンド間に設けられた複数の分割ロールからの検出されたトルク差に基づいて蛇行量を計算し、圧下レベリングを調整することを開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】日本特開２０１３－１８０３２２号公報

【文献】日本特開２００２－０９６１０９号公報

【文献】国際公開第２０１２／０８６０４３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このように蛇行を防止する方法が開示されている。しかしながら、複雑な計算に基づく制御手法が必ずしも最適な手法であるとは限らない。よりシンプルな制御により被圧延材の蛇行による絞り事故を防止できることが望ましい。本願発明者は、鋭意研究を重ねた結果、ロールベンダー装置を用いたシンプルな制御により被圧延材の蛇行による絞り事故を防止する手法を見出した。

【0006】

本開示は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ロールベンダー装置を用いて被圧延材が圧延ラインの中央を通るように制御し、被圧延材の蛇行および尾端絞りを防止できる尾端絞り抑制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】

【0007】

第１の観点は、直列に配置されたＮ基（Ｎ≧２）の圧延スタンドで被圧延材を圧延するタンデム圧延機のための尾端絞り抑制装置に関連する。
前記タンデム圧延機の第ｉ圧延スタンド（１≦ｉ≦Ｎ）それぞれは、ワークロール及びバックアップロールと、予め設定されたロールベンダー圧力で前記被圧延材を圧下する第ｉロールベンダー装置を有する。
前記尾端絞り抑制装置は、前記被圧延材の尾端が１つの指定された第ｊ圧延スタンド（１≦ｊ≦Ｎ－１）を抜けたときから第Ｎ圧延スタンドを抜けるまでの間、前記第ｊ圧延スタンドよりも下流の第ｊ＋１から第Ｎまでの各ロールベンダー装置における各ロールベンダー圧力を、前記第ｊ＋１から第Ｎまでのロールベンダー装置について予め設定された各ロールベンダー圧力から、前記被圧延材が無い状態において前記第ｉ圧延スタンドが有するワークロールとバックアップロールを接触させた状態における基準の圧力を示すバランス圧力まで、ランプ関数を用いて連続的に低下させる尾端絞り抑制制御を行う。

【0008】

第２の観点は、第１の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
前記尾端絞り抑制装置は、鋼種および第Ｎ圧延スタンド出側目標板厚の組み合わせと、尾端絞り抑制に関する指定スタンドとの関係を複数定めた指定スタンド情報を記憶する。
前記第ｊ圧延スタンドは、前記被圧延材の鋼種と第Ｎ圧延スタンド出側目標板厚との組み合わせを入力として前記指定スタンド情報から選択された前記指定スタンドである。

【0009】

第３の観点は、第１又は２の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
前記尾端絞り抑制制御において、前記第ｊ＋１から前記第Ｎまでの各ロールベンダー装置は、自らのロールベンダー装置におけるロールベンダー圧力が前記バランス圧力に達すると、当該自らのロールベンダー装置におけるロールベンダー圧力を前記バランス圧力で保持する。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、尾端絞り抑制装置は、被圧延材が指定スタンドを抜けた場合に、後段スタンドのロールベンダー圧力を、この後段スタンドのロールベンダー装置について予め設定されたロールベンダー圧力からバランス圧力まで、ランプ関数を用いて連続的に下げる尾端絞り抑制制御を行うことで被圧延材にクラウンを生じさせる。これにより、被圧延材は圧延ラインの中央を通るように制御され、被圧延材の蛇行および尾端絞りは抑制される。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施の形態に係る仕上圧延機の構成例を説明するための図である。

【図2】実施の形態に係る圧延スタンドのロールベンダー装置について説明するための図である。

【図3】実施の形態に係る圧延スタンドのロールベンダー装置について説明するための図である。

【図4】実施の形態に係る指定スタンド情報の一例を示す図である。

【図5】実施の形態に係るロールベンダー圧力の制御タイミングについて説明するためのタイミングチャートである。

【図6】実施の形態に係る制御装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

【0013】

実施の形態．
１．システム構成
図１は、熱間圧延ラインの仕上圧延機１の構成例を説明するための図である。
仕上圧延機１の上流には図示省略する加熱炉、粗圧延機、スケールブレーカなどが設けられている。仕上圧延機１の下流には図示省略するランアウトテーブル（ＲＯＴ：Run Out Table）、コイラーなどが設けられている。

【0014】

仕上圧延機１は、直列に配置されたＮ基（Ｎ≧２）の圧延スタンド２を備えたタンデム圧延機である。図１に示す仕上圧延機１は、７基（Ｎ＝７）の圧延スタンド２（第１圧延スタンド２１、第２圧延スタンド２２、第３圧延スタンド２３、第４圧延スタンド２４、第５圧延スタンド２５、第６圧延スタンド２６、第７圧延スタンド２７）を備える。仕上圧延機１は、帯状の鋼材（被圧延材３）を上流から下流へ一方向（矢印４）に連続して圧延する。仕上圧延により、被圧延材３の板厚、板幅などのサイズに関する最終品質が決定される。

【0015】

なお、圧延スタンド２の台数はこれに限定されるものではない。各圧延スタンドを特に区別しない場合は単に「圧延スタンド２」と記す。

【0016】

各圧延スタンド２は、ワークロール（ＷＲ：Work Roll）５とバックアップロール（ＢＵＲ：Back Up Roll）６とを備えている。ワークロール５は、被圧延材３と接触しながら回転して被圧延材３を圧延する圧延ロールである。ワークロール５には、その回転軸を駆動する電動機及びそのドライブ装置が接続されている。バックアップロール６は、ワークロール５を支え、ワークロール５の回転軸方向のたわみを矯正する。バックアップロール６は、ワークロール５との間の摩擦により、ワークロール５の回転につれて回転させられる。

【0017】

なお、仕上圧延機１は、ワークロール５とバックアップロール６の間にさらに中間ロールを備えてもよい。

【0018】

各圧延スタンド２は、ロールベンダー圧力を制御するためのロールベンダー装置７、ワークロール５の速度を制御するドライブ装置（図示省略）、ロールギャップを制御するための圧下装置（図示省略）などの各種アクチュエータを備える。制御装置８は、最終スタンド出側目標板厚や最終スタンド出側目標温度などを満たすように計算された操作量に基づいて各種アクチュエータを制御する。また、制御装置８は、図示省略するセンサ（板厚計、速度計、温度計など）の測定値と目標値との差をフィードバックして各種アクチュエータを制御する。

【0019】

図２および図３は、圧延スタンド２のロールベンダー装置７について説明するための図である。
各圧延スタンド２はロールベンダー装置７を備える。図１に示す第ｉ圧延スタンド（１≦ｉ≦Ｎ）それぞれは、予め設定されたロールベンダー圧力で被圧延材３を圧下する第ｉロールベンダー装置（第１ロールベンダー装置７１、第２ロールベンダー装置７２、第３ロールベンダー装置７３、第４ロールベンダー装置７４、第５ロールベンダー装置７５、第６ロールベンダー装置７６、第７ロールベンダー装置７７）を備える。各ロールベンダー装置を特に区別しない場合は単に「ロールベンダー装置７」と記す。

【0020】

ロールベンダー装置７は、ワークロール５の中心軸をたわませるようにロールを曲げるアクチュエータである。ロールベンダー装置７は、上下一対のワークロール５の回転軸の両端にロールベンダー圧力（ベンディング力）を付与するための油圧シリンダーを備える。

【0021】

図３の（Ａ）に示すように、ロールベンダー圧力を高めることで、ワークロール両端部の圧延荷重が減少し、ワークロール中央部の圧延荷重が増加する。そのため、板クラウンを低減させることができる。板クラウンは、製品の板幅方向の中央と端部との板厚差である。また、図３の（Ｂ）に示すように、ロールベンダー圧力を低めることで、ワークロール両端部の圧延荷重が増加し、ワークロール中央部の圧延荷重が減少する。そのため、板クラウンを増大させることができる。

【0022】

２．尾端絞り抑制制御
上述した仕上圧延機１により圧延を実施する場合、被圧延材の最尾端が、圧延スタンド２を通過する際に蛇行状態となり、通板性が悪化し、圧延スタンド２のサイドガイドに接触し折れ重なる「絞り事故」が発生しうる。そこで、本実施形態に係る制御装置８は、ロールベンダー装置７を適切に制御することで、被圧延材３の蛇行による尾端絞り事故を防止できる尾端絞り抑制部９を備えることとした。

【0023】

尾端絞り抑制部９は、被圧延材３の尾端が、１つの指定された第ｊ圧延スタンド（１≦ｊ≦Ｎ－１）を抜けたときから第Ｎ圧延スタンドを抜けるまでの間、第ｊ圧延スタンドよりも下流の第ｊ＋１から第Ｎまでの各ロールベンダー装置７にロールベンダー圧力を連続的に低下させる。ロールベンダー圧力は、ランプ関数（ramp function）を用いて設定値から連続的に低下する。

【0024】

また、第ｊ＋１から第Ｎまでの各ロールベンダー装置は、ロールベンダー圧力がバランス圧力に達すると、ロールベンダー圧力をバランス圧力で保持する。バランス圧力は、被圧延材３が無い状態で、バックアップロール６とワークロール５を接触させた状態における基準の圧力である。

【0025】

（指定スタンド情報）
上述した指定スタンドである第ｊ圧延スタンドは、指定スタンド情報に基づいて選択される。図４は、本実施の形態に係る指定スタンド情報の一例を示す図である。指定スタンド情報は、被圧延材３の鋼種および第Ｎ圧延スタンド出側目標板厚の組み合わせと、尾端絞り抑制に関する指定スタンド（第ｊ圧延スタンド）との関係を複数定めた情報である。指定スタンド情報は、制御装置８に予めメモリ８２（図６）に記憶されている。

【0026】

尾端絞り抑制制御は、尾端の蛇行による尾端絞りが発生しやすい、板厚が薄い被圧延材３に適応する。蛇行による尾端絞りが発生しやすい被圧延材３の第Ｎ圧延スタンド出側目標板厚は、例えば２．５ｍｍである。一方、板厚が厚い被圧延材３に尾端絞り抑制制御が実施されると形状不良が生じるおそれがある。そのため、鋼種および第Ｎ圧延スタンド出側目標板厚の組み合わせによっては、蛇行による尾端絞りの発生に関する指定スタンドは必ずしも設定されない。

【0027】

尾端絞り抑制部９は、被圧延材３の鋼種と第Ｎ圧延スタンド出側目標板厚との組み合わせを入力として指定スタンド情報から指定スタンド（第ｊ圧延スタンド）を選択する。なお、製品仕様に関する鋼種および第Ｎ圧延スタンド出側目標板厚は、圧延開始前に外部装置から取得可能である。

【0028】

３．制御例
図５を参照して、尾端絞り抑制制御の一例について説明する。図５は、ロールベンダー圧力の制御タイミングについて説明するためのタイミングチャートである。

【0029】

ｔ１は、被圧延材３の先端が第３圧延スタンド２３に到達したタイミングである。ｔ２は、被圧延材３の先端が第４圧延スタンド２４に到達したタイミングである。ｔ３は、被圧延材３の先端が第５圧延スタンド２５に到達したタイミングである。ｔ４は、被圧延材３の先端が第６圧延スタンド２６に到達したタイミングである。ｔ５は、被圧延材３の先端が最終スタンドである第７圧延スタンド２７に到達したタイミングである。

【0030】

ｔ６は、被圧延材３の尾端が第３圧延スタンド２３から抜けたタイミングである。ｔ７は、被圧延材３の尾端が第４圧延スタンド２４から抜けたタイミングである。ｔ８は、被圧延材３の尾端が第５圧延スタンド２５から抜けたタイミングである。ｔ９は、被圧延材３の尾端が第６圧延スタンド２６から抜けたタイミングである。ｔ１０は、被圧延材３の尾端が最終スタンドである第７圧延スタンド２７から抜けたタイミングである。

【0031】

図５に示す例では、指定スタンド（第ｊ圧延スタンド）として第３圧延スタンド２３（ｊ＝３）が選択されている。時刻ｔ６において、被圧延材３の尾端は、指定スタンドである第３圧延スタンド２３を通過する。これにより、被圧延材３の尾端は、第３圧延スタンド２３のワークロール５による拘束力を失う。被圧延材３の尾端が第３圧延スタンド２３を抜けた時刻ｔ６から、指定スタンドより後段の各ロールベンダー装置７によるロールベンダー圧力下げが開始される。

【0032】

第４ロールベンダー装置７４は、被圧延材３の尾端が第３圧延スタンド２３を抜けた時刻ｔ６から被圧延材３の尾端が第４圧延スタンド２４を抜ける時刻ｔ７にまでの間、ロールベンダー圧力を時刻ｔ６の設定値から連続的に低下させる。

【0033】

第５ロールベンダー装置７５は、時刻ｔ６から被圧延材３の尾端が第５圧延スタンド２５を抜ける時刻ｔ８にまでの間、ロールベンダー圧力を時刻ｔ６の設定値から連続的に低下させる。

【0034】

第６ロールベンダー装置７６は、時刻ｔ６から時刻ｔ８までの間、ロールベンダー圧力を時刻ｔ６の設定値から連続的に低下させる。時刻ｔ８において、ロールベンダー圧力がバランス圧力に達すると、第６ロールベンダー装置７６は、ロールベンダー圧力を低下させる制御を停止する。時刻ｔ８から時刻ｔ９までの間、ロールベンダー圧力はバランス圧力で保持される。

【0035】

第７ロールベンダー装置７７は、時刻ｔ６から時刻ｔ８までの間、ロールベンダー圧力を時刻ｔ６の設定値から連続的に低下させる。時刻ｔ８において、ロールベンダー圧力がバランス圧力に達すると、第７ロールベンダー装置７７は、ロールベンダー圧力を低下させる制御を停止する。時刻ｔ８から時刻ｔ１０までの間、ロールベンダー圧力はバランス圧力で保持される。

【0036】

４．効果
以上説明したように、本実施形態に係る制御装置８によれば、指定スタンドより後段の圧延スタンド２のロールベンダー圧力を下げることにより、被圧延材３の板形状を耳伸び（板幅方向の端部が中央部より伸びている状態）気味にする。これにより被圧延材３は圧延ラインの中央を通るように制御され、被圧延材３の蛇行および尾端絞りは抑制される。

【0037】

５．ハードウェア構成例
図６は、各実施の形態における尾端絞り抑制装置として機能する制御装置８が有する処理回路のハードウェア構成例を示す概念図である。装置内の各部は機能の一部を示し、各機能は処理回路により実現される。一態様として、処理回路は、少なくとも１つのプロセッサ８１と少なくとも１つのメモリ８２とを備える。他の態様として、処理回路は、少なくとも１つの専用のハードウェア８３を備える。

【0038】

処理回路がプロセッサ８１とメモリ８２とを備える場合、各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、プログラムとして記述される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、メモリ８２に格納される。プロセッサ８１は、メモリ８２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各機能を実現する。

【0039】

処理回路が専用のハードウェア８３を備える場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、又はこれらを組み合わせたものである。各機能は処理回路で実現される。

【0040】

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。上述した実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数にこの発明が限定されるものではない。また、上述した実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

【符号の説明】

【0041】

１ 仕上圧延機
２ 圧延スタンド
３ 被圧延材
５ ワークロール
６ バックアップロール
７ ロールベンダー装置
８ 制御装置
９ 尾端絞り抑制部
２１－２７ 第１圧延スタンド－第７圧延スタンド
７１－７７ 第１ロールベンダー装置－第７ロールベンダー装置
８１ プロセッサ
８２ メモリ
８３ ハードウェア

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】