JP5717506B2 - 粗圧延機におけるホットバーの速度制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、粗圧延機におけるホットバーの速度制御方法に関する。

粗圧延機には、圧延ロールをホットバーが往復動して圧延するリバース圧延機と、圧延ロールのスタンドが複数配置され、ホットバーが各スタンドで順に圧延されるタンデム圧延機とがあり、いずれの圧延機においても圧延ロールの前後面にはテーブルローラが配置され、ホットバーの搬送が行われるようになっている。

圧延機では、生産性を上げるため圧延速度を上げることが一つの技術的課題をなしているが、圧延速度を上げるには圧延ロールを駆動するモータの能力やホットバーがテーブルローラへ接触するときの耐衝撃性など設備上の制約がある。そこで従来は圧延ロールへの噛込速度が駆動モータの能力以下で、かつテーブルローラへ接触するときの衝撃トルクがロールの破断に至るトルク（以下、破断トルクという）以下の速度となるように速度設定を行っていた。

図１は、その例を示すもので、ホットバーがテーブルローラ２に接触するときの接触速度が破断トルク以下の速度となるように設定し、圧延ロール駆動用モータの能力以下に設定された噛込速度から加速されるようにしていた。ここで加速の開始は、圧延ロール１に噛込んでから一定時間経過後に行われているが、このタイムラグは噛込みを検知してからのチャタリングを考慮したことによるものである。

ホットバーがテーブルローラに接触するときの衝撃トルクは従来、テーブルローラを構成するロール間で差があるとは考えられていなかったため、テーブルローラに接触するときの接触速度を設定するに当っては、テーブルローラの中間部のロール、例えば圧延ロールから３番目のロールでの衝撃トルクを測定し、この測定値から破断トルク未満となる速度をテーブルローラへの接触速度に設定していたが、圧延を行っているうちに、圧延ロール近くのロールでモータ軸が破損するケースが見られるようになった。そこでテーブルローラを構成するロールでの衝撃トルクを実測したところ、各ロールでの衝撃トルクには差があって、圧延ロールに近い程増大することが分かった。

図２は、テーブルローラ２を構成する後面テーブル２ａのロールと中間テーブル２ｂのロールのうち、後面テーブル２ａの圧延ロールから２番目のNo.２ロールと４番目のNo.４ロール及び中間テーブル２ｂの圧延ロールから最も遠いNo.４ロールにレゾルバーを取付けて低炭素鋼よりなるホットバーについて、該ホットバーがテーブルローラに接触したときの衝撃トルクを各ロールの回転数から求めたものであり、図３はステンレス鋼ＳＵＳ３０４よりなるホットバーについて、後面テーブルの圧延ロールに最も近いNo.１ロールと２番目のNo.２ロールに衝突したときの衝撃トルクを各ロールに取付けたレゾルバーにより測定した回転数から求めたものである。

図２及び図３からも明らかであるように、衝撃トルクは圧延ロールに近い程増加し、No.１ロールでの衝撃トルクは最大となり、これがNo.１及びNo.２ロールで破損を生ずる原因となっているものと考えられた。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、圧延速度を低下させることなくテーブルローラの破損を防ぐことができるようにするためのホットバーの速度制御方法を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、ホットバーを圧延する圧延ロールと、該圧延ロールの前後に配置され、ホットバーが搬送されるテーブルローラを備えた粗圧延機によりホットバーを圧延する際のホットバーの速度制御方法であって、圧延ロール出側のホットバーがテーブルローラへ接触する際、テーブルローラを構成するロールのうち、圧延ロールに最も近いロールに接触するときの衝撃トルクが該ロールの破断トルク未満となるようにホットバーのロールへの接触速度を制御し、ホットバーが圧延ロールに最も近い前記ロールへ接触するのに前後して該ロール以外の他のロールに接触するときの衝撃トルクが破断トルク未満となる速度まで加速させることを特徴とする。

請求項２に係わる発明は、請求項１に係わる発明において、圧延ロールの噛込速度でテーブルローラの圧延ロールに最も近いロールに接触させることを特徴とする。
請求項３に係わる発明は、請求項１又は２に係わる発明において、圧延ロールに設けた距離タイマーに前記圧延ロールと、テーブルローラを構成するロールのうち、圧延ロールに最も近いロール間の軸間距離を設定し、圧延ロールへのホットバーの噛込速度と先進率からホットバーが圧延ロールからテーブルローラの前記ロールに達するまでの時間を算出し、前記ホットバーの加速を該ホットバーが圧延ロールに噛み込んでから前記算出時間を経過したときに開始させることを特徴とする。

請求項１に係わる発明によると、テーブルローラを構成する各ロールへの衝撃トルクが、各ロールの破断トルク未満となる速度に制御されるため、ロールの破損を防ぐことができる。またホットバーがテーブルローラのロールに接触するときの衝撃トルクは圧延ロールより離れるロール程低下するため、ホットバーは圧延ロールより離れる程加速させることができ、圧延ロールに最も近いロールに衝突するスラブ速度を低下させても、従来法より加速を続け、圧延ロールより離れるロールほど該ロールへの接触速度を増加させることにより圧延速度を低下させないようにすることができる。

ホットバーはリバース圧延の次のパス或いはタンデム圧延の次の圧延機に移行するにつれ、板厚が段階的に減少するため、板速度が増加してもテーブルローラへの衝撃トルクは減少し、圧延ロールへの噛込速度が増加しても圧延に要するトルクを駆動モータの能力以下に抑えることができる。

圧延ロールへの噛込速度は低く抑え、それよりテーブルローラへの接触速度まで加速させるようにしてもよいが、請求項２に係わる発明のように圧延ロールへの噛込速度でテーブルローラに接触させるようにすると、前述の噛込速度を低く抑えて加速する場合に比べ、圧延時間を短縮させることができる。
請求項3に係わる発明によると、加速のタイミングを任意に設定することができ、加速のタイミングの自由度を上げることができる。

従来法によるホットバーの速度線図。 低炭素鋼のホットバーについて、該スラブが接触したときのローラテーブルの衝撃トルクを示す図。 ステンレス鋼のスラブについて、該ホットバーが接触したときのローラテーブルの衝撃トルクを示す図。 本実施形態による方法と従来法によるホットバーの速度線図。 低炭素鋼のホットバーを用いた場合のテーブルローラのNo.１ロールへの接触速度と衝撃トルクの相関図。 ステンレス鋼のホットバーを用いた場合のテーブルローラのNo.１ロールへの接触速度と衝撃トルクの相関図。 各パスでのモータ出力を示す図。 従来法と本実施例でのローリングタイムを示すグラフ。 従来法と本実施例でのアイドルタイムを示すグラフ。

図４に示す実線は、本実施形態によるホットバーの圧延速度を示す線図であり、一点鎖線は図１に示す従来法による圧延速度を示す線図で、テーブルローラ２を構成する後面テーブル２ａの各ロールのうち、圧延ロール１に最も近いNo.１ロールにホットバーが接触するときの接触速度は、該No.１ロールへの衝撃トルクが破断トルク未満となるように設定され、一点鎖線で示す従来法より低下される。

リバース圧延の場合、図示する後面テーブル２ａのNo.１ロールには奇数パスで圧延ロール１により圧延されたホットバーが接触する。図５は低炭素鋼よりなるホットバーについて奇数パスにおけるNo.１ロールへの接触速度と衝撃トルク最大値の実績値より求めた相関曲線を示すものであり、図６はステンレス鋼ＳＵＳ３０４よりなるホットバーについて奇数パスにおけるNo.１ロールへの接触速度と衝撃トルク最大値の実績値より求めた相関曲線を示すものである。図中、破断トルクはロールが疲労破断に至るトルク値を示す。

図５及び図６からホットバーがテーブルローラ２の後面テーブル２ａのNo.１ロールに接触するときの接触速度は衝撃トルクが最大値となったときでも図の矢印で示すように破断トルクを越えない範囲に設定される。

圧延ロール１への噛込速度はNo.１ロールへの接触速度と一致し、一点鎖線で示す従来法より増加するが、圧延ロール１を駆動するモータの能力を越える場合、該モータの能力未満に押えられる。この場合、No.１ロールへの接触速度まで緩やかに加速される。

ホットバーがNo.１ロールに達すると、一気に加速させる。加速のタイミングはNo.１ロールの駆動用モータに電流やトルクを検出するセンサーを設け、該センサーの検出値からスラブの接触を検出して加速を開始するようにしてもよいが、好ましくは圧延ロール１に距離タイマーを設け、ホットバーが圧延ロール１に噛込み、設定距離に達する時間で加速を開始するようにされる。前者の場合、加速のタイミングがNo.１ロールの位置によって決まり、加速のタイミングを早くすることができないのに対し、後者の距離タイマーを用いた場合、加速のタイミングをNo.１ロールの位置にかかわらず任意に設定でき、加速タイミングの自由度を上げることができる。

加速によりホットバーが設定速度に達すると（図４のＣ点）、加速は停止し、定速に維持される。なお上記設定速度（Ｃ点での板速度）は、破断トルクに達する限度まで増加させることができるが、テーブルローラ２のロール駆動用のモータの能力やテーブルローラ２でのホットバーのスリップを考慮して一点鎖線で示す従来法の設定速度より１．１〜１．３倍程度にされる。

ホットバーは１パス後リバースして尾端が圧延ロールに噛込むが、そのときの２パス目の噛込速度は板厚が減少していることから圧延ロール駆動用モータの能力を越えない範囲で増加される。圧延ロール１で圧延された２パス目のスラブは図４に示す圧延ロール１の左側に配置された図示しないテーブルローラの前面テーブルのNo.１ロールに同様にして接触し加速される。以後、同様にして３〜５パス、鋼種によって、例えばステンレスＳＵＳ３０４の場合、必要によって７パスまで行われる。

本実施形態によると、テーブルローラ１のNo.１ロールへ接触するときの接触速度は破断トルク以下となり、No.１ロールへの衝撃力が緩和される。また図４の一点鎖線で示す従来法に比べ、加速開始が遅れるため、No.１ロールに接触するまでの時間が若干増加するが、圧延ロール１への噛込速度でNo.１ロールへ接触することにより増加し、しかも加速後のＣ点での速度が一点鎖線で示す従来法より増加するため、圧延時間が短縮される。そしてパスが繰返される都度、これらの時間短縮が累積され、全体として圧延時間がかなり短縮され、単位時間当たりの圧延量を増加させることができる。

タンデム圧延の場合、一旦加速されたホットバーは定速で圧延ロールにより圧延され、圧延ロールを抜け出たのち、減速されて次スタンドの圧延ロールに噛込むが、このときの噛込速度は前記リバースする際の噛込速度とほぼ同速となり、前述するリバース圧延と同様の効果を生ずる。

ホットバー粗圧延機において、スラブ厚２５０mm、スラブ幅１１５０〜１３９９mmの低炭素鋼よりなるスラブを以下の表１に示す噛込速度で圧延ロール１に噛込ませ、同じ噛込速度でテーブルローラ２の後面テーブル２ａのNo.１ロールに接触するように設定した（表２）。表２において、１、３、５パスでのNo.１ロールへの接触速度を３５、４５、５０ｒｐｍに設定したのは、図５に示すNo.１ロールが疲労破断するときの１、３、５パスでの接触速度がそれぞれ３５、４８、５３ｒｐｍであったことから、これ以下になるように設定したものである。また圧延ロール１に設けた距離タイマーの距離を圧延ロール１とNo.１ロール間の軸間距離に設定し、ホットバーがNo.１ロールに達するまでの時間をスラブの噛込速度や先進率から算出して、該算出時間に達したとき表３に示す設定速度まで加速するように設定した。この設定によりスラブ数８０８本について圧延を行ったところ、テーブルローラの破断は生じなかった。また圧延ロール１への噛込速度を１．１〜１．３倍増加させても図７に示すロール駆動用モータの能力（図７の100％は該モータの能力を示す）の範囲内に納まり、問題はなかった。

図８は、図１及び図４の一点鎖線で示す従来法によって、本実施例と同じ材質、同じ板厚及び同じ板幅のスラブ５４７本について各パスの平均ローリングタイム（ホットバーが圧延ロールに噛込んで抜けるまでの時間）を求めた結果と本実施例による各パスの平均ローリングタイムを求めた結果を示すもので、本実施例による場合、従来法に比べ、ローリングタイムはトータルで平均して３．５秒の時間短縮となった。

図９は図１及び図４の一点鎖線で示す従来法によって、本実施例と同じ材質、同じ板厚及び同じ板幅のスラブ５４７本について各パスの平均アイドルタイム（スラブが圧延ロールを抜けてから次のパスで圧延ロールに噛込むまでの時間）と、本実施例による各パスの平均アイドルタイムを示すもので、本実施例による場合、従来法に比べ、アイドルタイムはトータルで平均して１．３秒の短縮となった。

以上のように本実施例では、従来法に比べ、ローリングタイムで平均３．５秒、アイドルタイムで平均１．３秒、一本のスラブ当り計４．８秒間、圧延時間を短縮することができ、生産量を単位時間当たり１３Ｔ／Ｈ増加させることができた。

１・・圧延ロール
２・・テーブルローラ
２ａ・・後面テーブル
２ｂ ・・中間テーブル

Claims (3)

1. ホットバーを圧延する圧延ロールと、該圧延ロールの前後に配置され、ホットバーが搬送されるテーブルローラを備えた粗圧延機によりホットバーを圧延する際のホットバーの速度制御方法であって、圧延ロール出側のホットバーがテーブルローラへ接触する際、テーブルローラを構成するロールのうち、圧延ロールに最も近いロールに接触するときの衝撃トルクが該ロールの破断トルク未満となるようにホットバーのロールへの接触速度を制御し、ホットバーが圧延ロールに最も近い前記ロールへ接触するのに前後して該ロール以外の他のロールに接触するときの衝撃トルクが破断トルク未満となる速度まで加速させることを特徴とする粗圧延機におけるホットバーの速度制御方法。
2. 圧延ロールの噛込速度でテーブルローラの圧延ロールに最も近いロールに接触させることを特徴とする請求項１記載の粗圧延機におけるホットバーの速度制御方法。
3. 圧延ロールに設けた距離タイマーに前記圧延ロールと、テーブルローラを構成するロールのうち、圧延ロールに最も近いロール間の軸間距離を設定し、圧延ロールへのホットバーの噛込速度と先進率からホットバーが圧延ロールからテーブルローラの前記ロールに達するまでの時間を算出し、前記ホットバーの加速を該ホットバーが圧延ロールに噛み込んでから前記算出時間を経過したときに開始させることを特徴とする請求項１又は２記載の粗圧延機におけるホットバーの速度制御方法。