(57)【要約】【課題】鋼帯の巻取装置における冷コイルの発生リスクを低減して、製品の歩留まりを向上させること。【解決手段】圧延装置が、板厚を変更しつつ鋼帯を圧延する圧延スタンドと、圧延スタンドの後段に設けたコイラーと、少なくとも圧延スタンドのギャップ位置およびロール速度を制御する制御装置とを備える。鋼帯の最終製品板厚が所定値以上の場合、圧延スタンドにおける最終スタンドの出側において鋼帯の先端から所定長までの範囲の板厚を鋼帯の最終製品板厚の設定値より小さくする制御を行い、先端部が先端部以外の部分の板厚より薄くなった鋼帯を製造し、さらに、先端部の温度を先端部以外の部分より高くなるように制御して、少なくとも鋼帯の先端部の曲げモーメントを低下させた後にコイラーに巻き取る。【選択図】図４
2014113622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼帯を圧延可能かつ前記鋼帯の板厚を変更可能に構成された少なくとも一対の圧延ロールを備えた圧延手段と、前記圧延手段の後段に設けられて前記圧延手段により圧延された前記鋼帯を巻き取り可能に構成された巻取手段と、少なくとも前記圧延手段に対して所定の制御を行う制御手段とを備えた圧延装置による鋼帯の圧延方法において、
前記圧延手段の出側において前記鋼帯の先端から所定長までの範囲の板厚を前記鋼帯の最終板厚の設定値より小さくする制御を行う先端部板厚変更ステップと、
前記鋼帯を前記巻取手段に巻き取る巻き取りステップと、
を含むことを特徴とする鋼帯の圧延方法。
【請求項２】
前記鋼帯の最終板厚が所定値以上であるか否かを判断する板厚判断ステップをさらに含み、前記鋼帯の最終板厚が所定値以上である場合に、前記先端部板厚変更ステップを実行することを特徴とする請求項１に記載の鋼帯の圧延方法。
【請求項３】
前記圧延装置が前記鋼帯を冷却可能に構成された冷却手段をさらに有し、前記巻き取りステップより前に、前記冷却手段が、前記鋼帯の先端から所定位置までを冷却せずに、前記鋼帯の圧延方向に沿った前記所定位置の後続部分を冷却する冷却ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の鋼帯の圧延方法。
【請求項４】
鋼帯を圧延可能かつ前記鋼帯の板厚を変更可能に構成された少なくとも一対の圧延ロールを備えた圧延手段と、
前記圧延手段の後段に設けられて前記圧延手段により圧延された前記鋼帯を巻き取り可能に構成された巻取手段と、
前記圧延手段に対して、前記圧延手段の出側において前記鋼帯の先端から所定長までの範囲の板厚を前記鋼帯の最終板厚の設定値より小さくする制御を行う制御手段と、
を備えたことを特徴とする鋼帯の圧延装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延ラインにおける最終段においてコイルの巻き付けを行う鋼帯の圧延方法および鋼帯の圧延装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、連続圧延ラインにおいては、鋼帯に対して粗圧延および仕上げ圧延が行われた後、鋼帯がコイルと呼ばれる状態に巻き取られる工程がある。従来、この工程において鋼帯が巻き取られる際に、いわゆるダブり込みにより正常に通板ができず、正常な形状のコイルに巻き取れない事態、いわゆる冷コイルが発生する場合があった。具体的には、鋼帯の先端部が曲がっていると、その先端が突っかかったり、鋼帯がトップガイドを越えたりするトラブルが発生することがある（特許文献１）。
【０００３】
そこで、本発明者は、このような冷コイルを防止する方法として、鋼帯の先端部を冷却せずに、その部分の温度を、鋼帯の先端部以外の部分に比して高めに制御する方法（先端ノースプレー）を採用した。これにより、鋼帯の先端の曲げモーメントを、コイルの巻き付け時に必要な程度まで低下させて、冷コイルのトラブルの発生リスクを軽減していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−０２８７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本発明者が種々実験等を行ったところ、冷コイルの防止のために鋼帯に対して温度制御を行う方法は有効である一方、その温度制御がばらついて鋼帯の先端部の温度が所望とする温度より低温になる場合があるという知見を得た。そのため、このような温度制御によって冷コイルを防止する方法では、鋼帯の先端部において曲げモーメントが十分に低下しない可能性も考えられるため、冷コイルが発生する可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、圧延装置の最終段に設けられる巻取装置における冷コイルの発生を低減でき、最終製品の歩留まりを向上できる鋼帯の圧延方法および鋼帯の圧延装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、上記目的を達成するために、本発明に係る鋼帯の圧延方法は、鋼帯を圧延可能かつ鋼帯の板厚を変更可能に構成された少なくとも一対の圧延ロールを備えた圧延手段と、圧延手段の後段に設けられて圧延手段により圧延された鋼帯を巻き取り可能に構成された巻取手段と、少なくとも圧延手段に対して所定の制御を行う制御手段とを備えた圧延装置による鋼帯の圧延方法において、圧延手段の出側において鋼帯の先端から所定長までの範囲の板厚を鋼帯の最終板厚の設定値より小さくする制御を行う先端部板厚変更ステップと、鋼帯を巻取手段に巻き取る巻き取りステップと、を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る鋼帯の圧延方法は、上記の発明において、鋼鋼帯の最終板厚が所定値以上であるか否かを判断する板厚判断ステップをさらに含み、鋼帯の最終板厚が所定値以上である場合に、先端部板厚変更ステップを実行することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る鋼帯の圧延方法は、上記の発明において、圧延装置が鋼帯を冷却可能に構成された冷却手段をさらに有し、巻き取りステップより前に、冷却手段が、鋼帯の先端から所定位置までを冷却せずに、鋼帯の圧延方向に沿った所定位置の後続部分を冷却する冷却ステップをさらに含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る鋼帯の圧延装置は、鋼帯を圧延可能かつ鋼帯の板厚を変更可能に構成された少なくとも一対の圧延ロールを備えた圧延手段と、圧延手段の後段に設けられて圧延手段により圧延された鋼帯を巻き取り可能に構成された巻取手段と、圧延手段に対して、圧延手段の出側において鋼帯の先端から所定長までの範囲の板厚を鋼帯の最終板厚の設定値より小さくする制御を行う制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る鋼帯の圧延方法および鋼帯の圧延装置によれば、鋼帯の巻取装置における冷コイルの発生を低減することができ、最終製品の歩留まりを向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による鋼帯の圧延方法が適用される圧延装置としての熱間圧延ラインの構成を示す模式図である。
【図２】図２は、図１に示す熱間圧延ラインにおける仕上圧延機の制御系構成図である。
【図３】図３は、図２に示す仕上圧延機におけるスタンド間での鋼帯の板厚変更を説明するための略線図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態による鋼帯の圧延方法を説明するためのフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の一実施形態による鋼帯の圧延方法により圧延された鋼帯の先端部の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。また、本発明は以下に説明する実施形態によって限定されるものではない。
【００１４】
まず、本発明の一実施形態による鋼帯の圧延方法が適用される圧延装置としての熱間圧延ラインの構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態による熱間圧延ラインを示す。なお、本発明による鋼帯の圧延方法が適用される熱間圧延ラインは図１に示す構成に限定されるものではない。
【００１５】
（熱間圧延ラインの構成）
図１に示すように、この一実施形態による熱間圧延ライン１においては、まず、連続鋳造機２により鋳造された鋼帯３が加熱炉４において加熱される。その後、鋼帯３は、粗圧延機５と仕上圧延機６とによって、例えば数ｍｍ〜数１０ｍｍの厚さまで圧延される。そして、圧延後の鋼帯３は、ランナウト冷却設備７において所定の冷却処理がされた後、巻取手段としてのコイラー８によってコイル状に巻き取られる。
【００１６】
（仕上圧延機の構成）
次に、図１に示す熱間圧延ライン１における圧延手段としての仕上圧延機６について説明する。図２は、この一実施形態による鋼帯の圧延方法を実施する場合の圧延装置が有する仕上圧延機６の制御系構成図である。
【００１７】
図２に示すように、仕上圧延機６の制御系においては、鋼帯３の圧延スケジュールを設定する圧延スケジュール設定計算装置１１、走間板厚変更セットアップ計算装置１２、板厚変更制御装置１３、自動板厚制御装置１４、ロール速度制御装置１５、ギャップ位置制御装置１６、圧下装置１７、圧延ロール１８、およびロール回転駆動モータ１９を有して構成されている。そして、図１に示す仕上圧延機６、ランナウト冷却設備７、コイラー８、および、図２に示す制御手段としての走間板厚変更セットアップ計算装置１２および板厚変更制御装置１３により、この一実施形態による鋼帯の圧延方法が実行される。
【００１８】
具体的には、図３に示すように、鋼帯３に対して、仕上圧延機６に備えられる複数の一対の圧延ロール１８からなるスタンドをそれぞれ、第ｉ−１スタンド、第ｉスタンド、および第ｉ＋１スタンドとする。そして、それぞれのスタンドにおける板厚ｈAiおよびロール速度ＶＲAｉが鋼帯３のスケジュールの設定値とされる。ここで、ｉはスタンド番号であり、ｉ＝１〜ｎ（ｎ：仕上圧延機６のスタンド数）である。ここで、鋼帯３の圧延方向（長手方向）に直角な方向に沿った板幅が一定である場合、マスフロー一定の法則に基づいて、以下の（１）式が成り立つ。
【数１】
2014113622.tif 000003
【００１９】
そして、板厚変更の実行前において、圧延スケジュール設定計算装置１１は、板厚変更前後の鋼帯３のスケジュール設定値を、走間板厚変更セットアップ計算装置１２に転送する。走間板厚変更セットアップ計算装置１２は、予め設定された種々の計算式を用いて、仕上圧延機６の各スタンドの板厚目標値やロール速度比目標値などを計算する。さらに、走間板厚変更セットアップ計算装置１２は、それぞれのスタンドの板厚変更量設定値およびロール速度比変更量設定値を計算する。
【００２０】
また、鋼帯３の板厚変更を行う場合、板厚変更制御装置１３は、所定の種々の計算式を用いて、圧延時の板厚、板幅、および速度の実績からステージ進捗率を算出する。そして、各スタンドの板厚変更量設定値および進捗率実績から各スタンドの板厚変更指令値Δｈrefを算出する。板厚変更制御装置１３は、この板厚変更指令値Δｈrefを、各スタンドの自動板厚制御装置１４およびギャップ位置制御装置１６に順次供給する。そして、ギャップ位置制御装置１６が圧下装置１７を制御することにより、圧延ロール１８のロール間ギャップが制御される。これにより、板厚変更制御装置１３は、各スタンドにおけるギャップ位置、すなわち圧延される鋼帯３の板厚を変更制御する。
【００２１】
これと同時に、板厚変更制御装置１３は、仕上圧延機６の各スタンドのロール速度比変更量設定値および進捗率実績から、各スタンドのロール速度変更指令値Δｖrefを算出する。板厚変更制御装置１３は、このロール速度変更指令値Δｖrefを、各スタンドのロール速度制御装置１５に供給する。そして、ロール速度制御装置１５がロール回転駆動モータ１９を制御することにより、圧延ロール１８の回転速度が変更制御される。これにより、板厚変更制御装置１３は、各スタンドにおける板厚に応じて圧延ロール１８の回転速度を制御する。なお、以下の説明においては、板厚変更制御装置１３に制御される、圧下装置１７、圧延ロール１８、およびロール回転駆動モータ１９の具体的な動作説明は省略する。
【００２２】
上述のように仕上圧延機６においては、板厚変更制御装置１３が、第１スタンドから第ｎスタンドまで、具体的には例えば第７スタンドまで、鋼帯３の板厚変更に関する各スタンドの板厚変更指令値Δｈrefおよびロール速度変更指令値Δｖrefを算出し、各スタンドを制御する。これにより、板厚変更部が複数のスタンドにまたがっている場合や、板厚の変更中に加減速圧延が実施される場合などにおいても、安定して板厚変更を実行できる。なお、以下の説明においては、上述した種々の計算等の詳細についての説明を省略するが、走間板厚変更セットアップ計算装置１２や板厚変更制御装置１３において、上述した各種演算や制御が適宜実行される。
【００２３】
そして、この一実施形態による仕上圧延機６においては、鋼帯３に対して例えば硬度が所定値以上であったり最終製品板厚が所定値以上であったりするなどの所定の条件が成立する場合に、第１〜第７スタンドの各スタンドにおける板厚変更指令値Δｈrefを、圧延される鋼帯３の先端から所定長までの板厚が、それより後ろの鋼帯３の板厚に比して小さくなるように算出する。なお、仕上圧延機６においては、これらの板厚変更指令値Δｈrefに応じて、板厚変更制御装置１３が、各スタンドにおけるロール速度変更値Δｖrefも併せて算出する。
【００２４】
これによって、鋼帯３は、その先端から所定長の範囲における板厚が、その範囲外における鋼帯３の板厚と比較して小さくされる。なお、これらの各スタンドでの鋼帯３における所定長は、それぞれのスタンドで異なる値である。具体的には、鋼帯３の板厚は仕上圧延機６の入側より出側の方が小さいことから、第１スタンドでの所定長より第７スタンドでの所定長の方が大きくなる。このように、仕上圧延機６は、最終のスタンドから搬出される鋼帯３を、その先端部が薄い部分から最終製品板厚になるように、例えばテーパ状に形成可能に構成されている。
【００２５】
（鋼帯の圧延方法）
次に、以上のように構成された仕上圧延機６の各スタンドに対して板厚変更制御を行って実現する、この一実施形態による鋼帯の圧延方法について説明する。図４は、この一実施形態による板厚変更制御を用いた鋼帯の圧延方法を示すフローチャートである。また、図５は、この一実施形態による鋼帯の圧延方法によって製造される鋼帯３の先端部を示す側面図である。
【００２６】
すなわち、まず、ステップＳＴ１においては、圧延スケジュール設定計算装置１１から走間板厚変更セットアップ計算装置１２に、圧延が行われる鋼帯３の最終板厚としての最終製品板厚のデータが供給される。
【００２７】
そして、ステップＳＴ２に移行して、走間板厚変更セットアップ計算装置１２は、鋼帯３の最終製品板厚が所定値以上、具体的には例えば１０ｍｍ以上であるか否かを判断する。ここで、本発明者の知見によれば、冷コイルは、鋼帯３の先端部の曲げモーメントが十分に低下していないことによって発生する現象である。そのため、鋼帯３の最終製品板厚が、先端部の曲げモーメントが低下しにくい板厚である、例えば１０ｍｍ以上の場合に、この一実施形態による圧延方法を適用するのが好ましい。
【００２８】
そして、ステップＳＴ２において、走間板厚変更セットアップ計算装置１２が、鋼帯３の最終製品板厚が所定値以上であると判断した場合（ステップＳＴ２：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ３に移行して、先端部板厚変更制御処理が実行される。すなわち、走間板厚変更セットアップ計算装置１２により、鋼帯３の最終製品板厚に基づいて先端の板厚が算出される。ここで、鋼帯３の先端の板厚は、先端部の割れの発生を抑制するとともに、後述するコイラー８への巻き取りのために鋼帯３の先端部における曲げモーメントを低下させることを考慮すると、最終製品板厚の１／３以上２／３以下とするのが望ましい。この一実施形態においては、鋼帯３の先端の板厚を、最終製品板厚の例えば１／２程度とするのが好ましい。
【００２９】
その後、走間板厚変更セットアップ計算装置１２から板厚変更に関するデータが供給された板厚変更制御装置１３は、鋼帯３における最終製品板厚、および最終製品板厚に基づいた先端の板厚から、各スタンドの板厚変更指令値Δｈrefおよびそのロール速度変更指令値Δｖrefを算出する。板厚変更指令値Δｈrefとロール速度変更指令値Δｖrefとはそれぞれ、板厚変更制御装置１３から、各スタンドの自動板厚制御装置１４およびギャップ位置制御装置１６と、各スタンドのロール速度制御装置１５とに供給される。このとき、鋼帯３の最終製品板厚より小さい板厚の領域である鋼帯３の先端部が、先端から所定長までの範囲で確保される。この鋼帯３における所定長は、最終的には例えば１ｍ程度になるように、各スタンドのギャップ位置制御装置１６およびロール速度制御装置１５が制御される。
【００３０】
そして、ステップＳＴ４に移行すると、ギャップ位置制御装置１６が板厚変更指令値Δｈrefに基づいて各スタンドのギャップ位置を制御するとともに、ロール速度制御装置１５がロール速度変更指令値Δｖrefに基づいて各スタンドのロール速度を制御する。これにより、それぞれのスタンドにおいて、鋼帯３の圧延に関して、その先端から所定長までの各スタンドにおけるギャップ位置やロール速度、この所定長より後ろの部分における各スタンドにおけるギャップ位置やロール速度が制御される。
【００３１】
その後、ステップＳＴ５に移行して、板厚変更制御装置１３による制御に基づいて、各スタンドによって鋼帯３の仕上圧延が行われる。これにより、図５（ｂ）に示すように、先端の板厚が最終製品板厚ｄ1より小さい板厚ｄ2となり、この先端から所定長Ｌの範囲まで最終製品板厚ｄ1より薄いテーパ状の先端部を有する鋼帯３が、仕上圧延機６の出側から搬出される。
【００３２】
他方、図４に示すステップＳＴ２において、走間板厚変更セットアップ計算装置１２が、鋼帯３の最終製品板厚が所定値未満、具体的には１０ｍｍ未満であると判断した場合（ステップＳＴ２：Ｎｏ）、ステップＳＴ３における先端部板厚変更制御処理を行うことなくステップＳＴ４に移行する。
【００３３】
そして、ステップＳＴ４においては、上述した場合と同様に、板厚変更制御装置１３が、鋼帯３の最終製品板厚に基づいて板厚変更指令値Δｈrefおよびロール速度変更指令値Δｖrefをそれぞれ算出して、その制御信号をそれぞれ、自動板厚制御装置１４を経由したギャップ位置制御装置１６、およびロール速度制御装置１５に供給する。これにより、各スタンドにおいて、鋼帯３の圧延に関するギャップ位置やロール速度が制御される。
【００３４】
そして、ステップＳＴ５に移行して、各スタンドにおいて、板厚変更制御装置１３による制御に基づいた鋼帯３の仕上圧延が行われる。これにより、図５（ａ）に示すように、先端部がテーパ状ではなく、板厚が一様の最終製品板厚である鋼帯３が、仕上圧延機６の出側から搬出される。
【００３５】
そして、図４に示すステップＳＴ２における判定がいずれの場合においても、ステップＳＴ６に移行すると、仕上圧延機６において圧延された鋼帯３はランナウト冷却設備７に供給される。ランナウト冷却設備７においては、プロセスコンピュータ（図示せず）などの温度制御手段により、鋼帯３に対して所定の温度制御が行われる。
【００３６】
具体的には、鋼帯３の先端から圧延方向に沿った所定位置までの区間（ノースプレー区間）には冷却水を供給しないように制御される。その一方、鋼帯３の圧延方向に沿った所定位置の後続部分の区間（ノースプレー区間外）には冷却水を供給するように制御される。これにより、ランナウト冷却設備７において、ノースプレー区間の鋼帯３が冷却されず、ノースプレー区間外の鋼帯３は冷却される温度制御が実行される。このように、鋼帯３の先端から所定位置までの温度は、所定位置より後続部分の温度より所定温度、具体的には例えば６０℃程度高くなるように制御される。これにより、鋼帯３において、その先端から所定位置、具体的にはノースプレー区間までの曲げモーメントをさらに低下させることが可能になる。なお、この一実施形態においては、ノースプレー区間を上述した鋼帯３の先端部とほぼ同じ範囲にするのが好ましいが、これよりも狭い範囲や広い範囲としても良い。
【００３７】
その後、ステップＳＴ７に移行して、鋼帯３は、ランナウト冷却設備７から搬出されて、巻取手段としてのコイラー８に巻き取られ、コイルとされる。
【００３８】
以上のようにして、この一実施形態による鋼帯３の圧延が行われる。そして、本発明者は、上述のようにして圧延された鋼帯３をコイラー８が巻き取る際の巻き取りやすさを計測した。その結果、鋼帯３の先端部をテーパ状として先端の板厚を最終製品板厚の約１／２とした場合の巻き取りやすさ（曲げモーメントの低下率）は、先端部をテーパ状にすることなく温度制御のみ行う従来の方法によって、鋼帯３の先端部を他の部分より２００℃以上高温にする場合と同等になることが確認された。
【００３９】
以上説明した本発明の一実施形態によれば、鋼帯の先端部を最終製品板厚に比して薄くしていることにより、鋼帯の先端部の曲げモーメントをその他の部分における曲げモーメントに比して低下させることができるので、正常な形状のコイルに巻き取れない事態、いわゆる冷コイルの発生を抑制することができる。そのため、鋼帯３のコイラー８での冷コイルの発生リスクを低減して、最終製品の歩留まりを向上させることができる。
【００４０】
以上、本発明の一実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の一実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。
【００４１】
例えば、上述の一実施形態による板厚変更制御は、必ずしも上述した走間板厚変更制御方法に限定されるものではなく、鋼帯３の先端を薄くすることが可能であれば、従来公知の種々の板厚変更制御を採用することが可能である。
【００４２】
また、上述の一実施形態においては、圧延スケジュール設定計算装置１１、走間板厚変更セットアップ計算装置１２、板厚変更制御装置１３、自動板厚制御装置１４、ロール速度制御装置１５、およびギャップ位置制御装置１６をそれぞれ別の装置で構成しているが、これらの装置を単一の制御手段や制御装置から構成することも可能であり、それらの装置の少なくとも２つの機能を有する複数の制御手段や制御装置から構成することも可能である。
【００４３】
また、上述の一実施形態においては、主たる計算や制御を板厚変更制御装置１３が行っているが、板厚変更制御装置１３のみならず、走間板厚変更セットアップ計算装置１２、自動板厚制御装置１４、ロール速度制御装置１５、またはギャップ位置制御装置１６が行うことも可能であり、必ずしも上述の一実施形態に限定されない。
【００４４】
また、上述の一実施形態においては、鋼帯３の先端から所定位置までの区間に冷却水を供給しないことによって、鋼帯３の先端から所定位置までの区間の温度を、所定位置の後続部分の区間に比して高温にしているが、鋼帯３の先端から所定位置までの区間のみを加熱することで実現することも可能である。
【００４５】
また、上述の一実施形態においては、鋼帯３において、最終板厚より小さい板厚とする先端から所定長までの範囲は、鋼帯３の板厚や硬度、またはロール速度に応じて変更することも可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１  熱間圧延ライン
２  連続鋳造機
３  鋼帯
４  加熱炉
５  粗圧延機
６  仕上圧延機
７  ランナウト冷却設備
８  コイラー
１１  圧延スケジュール設定計算装置
１２  走間板厚変更セットアップ計算装置
１３  板厚変更制御装置
１４  自動板厚制御装置
１５  ロール速度制御装置
１６  ギャップ位置制御装置
１７  圧下装置
１８  圧延ロール
１９  ロール回転駆動モータ
【図１】
2014113622.tif 000004
【図２】
2014113622.tif 000005
【図３】
2014113622.tif 000006
【図４】
2014113622.tif 000007
【図５】
2014113622.tif 000008