(57)【要約】【課題】鋼帯の連続焼鈍設備が停止した後に運転を再開する際に発生する鋼帯の絞り・破断及び蛇行を防止する、連続焼鈍設備における鋼帯の絞り・破断及び蛇行防止方法を提供することを目的とする。【解決手段】鋼帯の連続焼鈍設備が停止した後に運転を再開する前に、入側ルーパーから出側ルーパーの間に存在するヘルパーロールを、１回転以上の所定回数の正転と該所定回数の逆転を交互に行うオシレーションを設備停止中におこなうとともに、前記ヘルパーロールの正転時、逆転時にあっては、炉内のセンターポジションコントロール装置をそれぞれ作動、作動させないこととする。【選択図】図６
2014101558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼帯の連続焼鈍設備が停止した後に運転を再開する際に発生する鋼帯の絞り、破断及び蛇行を防止する、鋼帯の絞り、破断、及び蛇行防止方法であって、
前記運転を再開する前に、入側ルーパーから出側ルーパーの間に存在するヘルパーロールを、１回転以上の所定回数の正転と該所定回数の逆転を交互に行うオシレーションを設備停止中におこなうとともに、
前記ヘルパーロールの正転時、逆転時にあっては、炉内のセンターポジションコントロール装置をそれぞれ作動、作動させないことを特徴とする鋼帯の絞り、破断、及び蛇行防止方法。
【請求項２】
請求項１に記載の鋼帯の絞り、破断、及び蛇行防止方法において、
前記オシレーションの動作中は、水冷却帯出側のリンガーロールを開放することを特徴とする鋼帯の絞り、破断、及び蛇行防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼帯の連続焼鈍設備が停止した後に運転を再開する際に発生する鋼帯の絞り、破断及び蛇行を防止する、鋼帯の絞り、破断、及び蛇行防止方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼帯の連続焼鈍設備が停止した場合、ラジアントチューブなどの炉加熱装置の輻射熱により停止したヘルパーロール周方向の温度差が生じることから、図１に示すようにロールの熱膨張によりヘルパーロール中心とロール軸芯の偏芯が生じる。その後に設備の運転を再開した時に、この不均一なロール形状が起因となり、ロールの回転に伴い鋼帯に大きな張力変動が発生する。この張力変動により鋼帯が長手方向に伸縮することから鋼帯の絞りを誘発させ、この絞りが起因で炉内破断が発生する場合もある。
【０００３】
このため、炉設備の運転再開時における張力変動抑止方法として、炉内に複数設置されたヘルパーロールのヘルパーロール速度指令と基準ロール径を入力として、ロール回転周期を演算し、炉内鋼板の張力実績を入力として、張力変動の位相、および張力変動量をそれぞれ演算し、前記ロール回転周期、前記張力変動の位相、および前記張力変動量に基づいて、炉内パス長の変化量を予測し、該パス長の変化量に基づいて、前記ヘルパーロール速度指令の補正量、ならびに炉入り口に設置されたテンションデバイスの基準位置の補正量を演算するといった、特許文献１に開示された技術がある。
【０００４】
また、金属ストリップを有した状態で停止しているヘルパーロールを、正方向および逆方向へ、交互に少なくとも半回転させることにより、ヘルパーロールの温度を均一化して熱変形を防止する方法が特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１８９７２６号公報
【特許文献２】特許第２６０３３３９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、ヘルパーロール変形後に数台のヘルパーロールの回転数、炉内張力計による鋼板の張力実績を基にした推定に基づく張力補正演算となるため、演算誤差が生じることから実際に鋼板の伸縮が抑止されたとは言い難く、さらに演算装置の異常により補正自体が効かない可能性もあるという課題がある。
【０００７】
また、特許文献２に開示された技術は、ヘルパーロールの熱変形に伴う鋼帯の絞りや破断を防止するのに有効ではあるものの、ヘルパーロールを正方向および逆方向へ交互に回転させる過程における鋼帯の蛇行についてはなんらの配慮がなされていないという問題がある。つまり、ヘルパーロールが不均一に熱変形しているため、ヘルパーロール回転時に鋼帯が不均一に搬送され、鋼帯の蛇行が累積されることにより、場合によっては鋼帯がロール幅の外まで移動し、炉壁などに接触してエッジを損傷し破断に至る可能性もあるという課題がある。
【０００８】
本発明は、前記の課題に鑑みてなされたものであって、鋼帯の連続焼鈍設備が停止した後に運転を再開する際に発生する鋼帯の絞り、破断及び蛇行を防止する、鋼帯の絞り、破断、及び蛇行防止方法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】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明の要旨は以下の通りである。
［１］鋼帯の連続焼鈍設備が停止した後に運転を再開する際に発生する鋼帯の絞り、破断及び蛇行を防止する、鋼帯の絞り、破断、及び蛇行防止方法であって、
前記運転を再開する前に、入側ルーパーから出側ルーパーの間に存在するヘルパーロールを、１回転以上の所定回数の正転と該所定回数の逆転を交互に行うオシレーションを設備停止中におこなうとともに、
前記ヘルパーロールの正転時、逆転時にあっては、炉内のセンターポジションコントロール装置をそれぞれ作動、作動させないことを特徴とする鋼帯の絞り、破断、及び蛇行防止方法。
［２］上記［１］に記載の鋼帯の絞り、破断、及び蛇行防止方法において、
前記オシレーションの動作中は、水冷却帯出側のリンガーロールを開放することを特徴とする鋼帯の絞り、破断、及び蛇行防止方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、鋼帯の連続焼鈍設備が停止した後に運転を再開する際に発生する鋼帯の絞り、破断、及び蛇行を防止することが可能である。これにより、運転再開時の絞りによる歩留低下の抑止ができ、さらに破断や蛇行による２次トラブルを回避し稼働率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】連続焼鈍ヘルパーロールの熱膨張に伴い発生するヘルパーロール中心とロール軸芯の偏芯の様子を模式的に示す図である。
【図２】鋼帯の連続焼鈍設備の代表的な構成を示す図である。
【図３】オシレーション有無による炉内張力変動の差を示す図である。
【図４】ＣＰＣ装置の代表的な構成を示す図である。
【図５】水冷却帯を有する連続焼鈍炉の代表的な構成の一部を示す図である。
【図６】本発明におけるオシレーション実施時の処理手順を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図２は、鋼帯の連続焼鈍設備の代表的な構成を示す図である。図中、１はコイルから鋼帯２を巻き戻す２台のペイオフリールであって、ペイオフリール１から供給される鋼帯２は、入側シャー３によって先端及び後端が切断されて溶接機４に供給される。この溶接機４では、先行する鋼帯２の後端と後行する鋼帯２の前端とを突き合わせて溶接する。
溶接機４を通過した鋼帯２は、鋼帯２をセンタリングして蛇行を抑制する蛇行抑制手段としてのセンターポジションコントロール装置（以下、ＣＰＣ装置とも称する）５Ａによって蛇行抑制制御され、さらに入側ルーパー６を通過して連続焼鈍炉７で焼鈍される。
連続焼鈍炉７は、加熱帯７ａ、均熱帯７ｂ、及び冷却帯７ｃで構成されており、そして加熱帯７ａ及び冷却帯７ｃには、それぞれ中間部にＣＰＣ装置５Ｂ及び５Ｃが配設されて、鋼帯の蛇行抑制制御が行われる。連続焼鈍炉７で焼鈍された鋼帯２は、出側ルーパー１０を通じ、さらに調質圧延機１１で調質圧延された後、出側のＣＰＣ装置５Ｄで蛇行防止制御されてから分割シャー１３で溶接部を切断して、２台のテンションリール１４に交互に巻き取られる。
【００１３】
図１は連続焼鈍ヘルパーロールの熱膨張に伴い発生するヘルパーロール中心とロール軸芯の偏芯の様子を模式的に示す図である。連続焼鈍設備が停止した場合には、ラジアントチューブなどの炉加熱装置の輻射熱により停止したヘルパーロール９の周方向の温度差が生じることから、ヘルパーロール９の熱膨張によりヘルパーロール中心とロール軸芯の偏芯が生じる（図１では、連続焼鈍設備が停止せず、ヘルパーロールの周方向に温度差がない場合を、「９  ヘルパーロール（常温時）」と、ヘルパーロールの周方向に温度差がある場合を、「９  ヘルパーロール（高温時）」と、模式的に併記している）。そして、連続焼鈍設備の停止後、偏芯状態のまま設備の運転を再開した時に、この不均一なロール形状が起因となり、ロールの回転に伴い鋼帯に大きな張力変動が発生する。
そこで、本発明では運転を再開する前に、入側ルーパーから出側ルーパーの間に存在するヘルパーロールについて、１回転以上の正転と１回転以上の逆転を交互に繰り返す（以下、オシレーションと称する）ものとする。なお、鋼帯が連続焼鈍設備の入側から出側へ進行するときのロール回転方向を正転、これとは反対に出側から入側へ進行する場合を逆転と呼ぶことにする。
【００１４】
上記オシレーションでの回転に伴い、ヘルパーロールがほぼ均一に輻射熱を受けることにより周方向の温度差が緩和され、ロールの熱膨張が周方向で均一に近づく。ロール周方向の温度を均一にするため、一方向の回転数は少なくとも１回転以上が必要である。その後に運転を再開すれば、ロールの回転に伴う鋼帯の張力変動を抑えることができる。
【００１５】
図３は、オシレーション有無による炉内張力変動の差を示す図である。オシレーション未実施時（ａ）と実施後（ｂ）のそれぞれにおける、運転再開後の張力変動の状況を表しており、オシレーション実施により張力変動を顕著に低減することが可能である。ここで、図３の対象は板厚０．２ｍｍ、板幅７００ｍｍの冷間圧延鋼帯であり、連続焼鈍設備の停止後にヘルパーロールを１回転の正転と１回転の逆転を１セットとしたヘルパーロールのオシレーションを１０回実施している。
【００１６】
なお、オシレーションに伴い鋼帯が炉内で前後への移動を繰り返すが、この移動分は入側ルーパーおよび出側ルーパーのキャリッジ移動により吸収される。ルーパーにより吸収可能な鋼帯の移動量範囲内であれば、正転または逆転の一方向におけるロール回転数を増やすことは可能だが、鋼帯が一方向へ連続的に移動した場合に幅方向への蛇行が一方的に拡大する恐れがあるため、一方向で連続するロール回転数は５回転以下が好ましい。
【００１７】
ただし、後述する水冷却帯を有する連続焼鈍炉の場合に逆転側のロール回転数を増やすと、鋼帯に付着した水分が逆転に伴い炉内へ持ち込まれて炉内の鋼帯を酸化させることから、設備停止時に水に接していた部分の鋼帯が炉内に入らない範囲でのロール回転数とするのが好ましく、通常は１回転の正転と１回転の逆転で十分である。
【００１８】
また、正転と逆転を１セットとした場合の繰り返しセット数（オシレーション回数）は、１回以上必要であるが、ロール周方向の温度をより均一にする観点から２回以上がより好ましい。なお、連続焼鈍設備停止の原因が解消され、運転再開の準備が整った時点でオシレーションを停止すればよい。
【００１９】
上記のオシレーションにより、ヘルパーロール周方向の温度は均一に近づいていくが、その過程ではロールが不均一に熱変形しているためロール回転時に鋼帯が不均一に搬送され、鋼帯の蛇行が発生することがある。このような鋼帯の蛇行を修正するため、連続焼鈍設備にはＣＰＣ装置が設置されている。以下、ＣＰＣ装置について説明する。
【００２０】
図４は、ＣＰＣ装置の代表的な構成を示す図である。図４に示すように、一対のステアリングロール２１，２２を所定距離だけ離して平行に回転自在に配置した、支持枠２３を有する。
【００２１】
この支持枠２３は、ステアリングロール２１側の枠部２３ａがピボットピン２４によって水平方向に回動可能に支持され、ステアリングロール２２側の枠部２３ｂに支持枠２３を水平方向で回動させる油圧シリンダ２５のピストンロッド２５ａが、ブラケット２５ｂを介して取付けられている。
【００２２】
ステアリングロール２１及び２２の下側には、支持枠２３が中立位置にある状態でステアリングロール２１及び２２と平行な入側固定ロール２６及び出側固定ロール２７が配設されている。そして、水平方向に搬送される鋼帯２が、入側固定ロール２６で上方に方向転換され、次いでステアリングロール２１によって水平方向に方向転換され、さらにステアリングロール２２によって下方に方向転換され、最後に出側固定ロール２７で水平方向に方向転換される。
【００２３】
そして、ステアリングロール２２の出側すなわちＣＰＣ装置の出側に、鋼帯２の幅方向の両端位置を個別に検出する蛇行検出器２８ａ，２８ｂが配設されているとともに、油圧シリンダ２５のピストンロッドのストロークを例えば磁気的に検出するストローク検出器２９が配設されている。このＣＰＣ装置５Ａ〜５Ｄでは、鋼帯２に蛇行が生じることなく通過しているときには、ステアリングロール２１，２２が固定ロール２６，２７と平行な中立位置となるように、油圧シリンダ２５のピストンロッド２５ａのストロークが制御される。
【００２４】
この状態から鋼帯２が蛇行検出器２８ａ側へ鋼帯偏差量が正方向となるように蛇行する状態となると、この鋼帯２をセンタリングするために、油圧シリンダ２５のピストンロッド２５ａが、鋼帯偏差量を“０”とするように収縮される。逆に、鋼帯２が蛇行検出器２８ｂ側へストリップ偏差量が負方向となるように蛇行する状態となると、この鋼帯２をセンタリングするために、油圧シリンダ２５のピストンロッド２５ａが鋼帯偏差量を“０”となるように伸長される。
【００２５】
そして、各ＣＰＣ装置５Ａ，５Ｂ，５Ｃ及び５Ｄの油圧シリンダ２５は、図４に示すように、蛇行抑制制御装置３０及び油圧シリンダ２５を油圧駆動する油圧駆動装置３１によって制御される。これら蛇行抑制制御装置３０には、各ＣＰＣ装置５Ａ〜５Ｄの出側に配設された蛇行検出器２８ａ，２８ｂで検出した蛇行量実績値が入力されているとともに、ストローク検出器２９で検出した油圧シリンダ２５のピストンロッド２５ａのストローク検出値が入力されている。
【００２６】
上記のＣＰＣ装置は通常の運転時、つまり鋼帯が入側から出側へ搬送される場合の蛇行修正を前提としており、出側での鋼帯偏差量を“０”とするため、蛇行検出器はＣＰＣ装置の出側に配置されている。連続焼鈍設備が停止した後のオシレーションにおいても、ヘルパーロールを正転する場合には、炉内のＣＰＣ装置５Ｂ、５Ｃが有効に働き鋼帯の蛇行を修正することができる。一方、ヘルパーロールを逆転すると、鋼帯は出側から入側へ搬送されるが、この場合には鋼帯の進行方向に対してＣＰＣ装置の蛇行検出器とステアリングロールの位置関係が逆転し、制御上の逆位相が生じて鋼帯の蛇行がむしろ拡大する恐れがある。
【００２７】
そこで本発明では、オシレーションの実施時に、炉内のＣＰＣ装置をヘルパーロール正転時は作動させ、ヘルパーロール逆転時は作動させないものとする。このことにより、正転時はＣＰＣ装置により鋼帯の蛇行を修正し、逆転時は鋼帯の蛇行拡大を抑制することが可能となる。ここで、ＣＰＣ装置の作動と非作動の切り替えは、手動でもよいが、ロール回転方向を入力信号として自動的に切り替えるのが好ましい。なお、蛇行検出器とステアリングロールの位置関係を逆にしたＣＰＣ装置を炉内に追加で設置し、逆転時はこれを作動させれば逆転時の蛇行修正も可能になるが、設備停止後の運転再開時のみ使用するためのＣＰＣ装置の追加は、コスト的に見合わず好ましくない。
【００２８】
上記のように、オシレーションにより張力変動を抑制すると同時に、オシレーション時のＣＰＣ装置の作動を制限することにより、鋼帯の絞り、破断及び蛇行を防止するという本発明の効果が発揮され、安定した運転の再開が可能となる。
【００２９】
図２に示す代表的な連続焼鈍炉７は、加熱帯７ａ、均熱帯７ｂ、冷却帯７ｃで構成されているが、ガス冷却などによる冷却帯７ｃの後段で鋼帯２を水へ浸漬させる、最終的な冷却を行う水冷却帯を備えた連続焼鈍炉も存在する。図５は、水冷却帯を有する連続焼鈍炉の代表的な構成の一部を示す図であり、図２と異なる部位を示している。このような連続焼鈍炉では、ゴムなどをライニングした水冷却帯出側リンガーロール８を、水冷却帯７ｄの後段に配置し、鋼帯２の表面と裏面から挟むように押し付けることにより、水冷却帯７ｄを通過した鋼帯２に付着した水を切っている。
【００３０】
この場合には前記のオシレーション実施により、ヘルパーロールを正方向および逆方向へ交互に回転させることに伴い、水冷却帯出側リンガーロール８により鋼帯２の同一箇所を繰り返し押し込むことになり、鋼帯２の同一箇所にひずみが累積した結果として、鋼帯２に絞りが発生することがある。そこで、この絞りを防止するためには、前記のオシレーション実施時には水冷却帯出側のリンガーロールを開放することが好ましい。
【００３１】
なお本発明は、鋼帯の連続焼鈍設備が停止した後に運転を再開する際に発生する鋼帯の絞り、破断及び蛇行を防止する方法に関するものであるが、ここでいう連続焼鈍設備とは、入側ルーパー、連続焼鈍炉及び出側ルーパーを有する設備を意味するものであり、例えば連続溶融亜鉛鍍金設備も含まれる。
【００３２】
図６は、本発明におけるオシレーション実施時の処理手順を示す図である。連続焼鈍設備が停止した後、運転を再開するとした時点で処理をスタートする。
【００３３】
先ず、Step01で、入側ルーパーから出側ルーパーの間に存在するヘルパーロールに、ロール正転指令を出す。このロール正転指令を受けて、Step02で、センターポジションコントロール（ＣＰＣ）装置を作動させて、鋼帯の蛇行抑制制御を行う。なお、ここでは、ロール正転または逆転指令を受けて、ＣＰＣ装置の作動と非作動(停止)を行うようにしているが、前述したようにロール回転方向を入力信号として自動的に切り替えるようにしてもよい。
【００３４】
次に、Step03で、ロール回転が所定回転数に達したかどうか判断する。前述した１〜５回転の内、予め決めた所定回転数に達した場合は、Step04で、ロールの正転を停止して、逆転指令が出て、ロールの逆回転動作に入る。そして、このロール逆転指令を受けて、Step05で、センターポジションコントロール（ＣＰＣ）装置を非作動(停止)として、鋼帯の蛇行抑制制御を行わないようにする。
【００３５】
そして、Step06で、ロール回転が所定回転数に達したかどうか判断する。Step03と同じ所定回転数に達した場合は、これで正転と逆転を１セットとした１回のオシレーションが終わったこととなる。そして、連続焼鈍設備停止の原因が解消され、運転再開の準備が整ったかどうか判断する（Step07）。運転再開の準備が整わない場合は、Step01に戻る。運転再開の準備が整った場合は、これで処理をストップし、いよいよ連続焼鈍設備の運転再開に入ることとなる。
【００３６】
なお、前述した水冷却帯を備えた連続焼鈍炉の場合には、図６のスタート直後に、Step00「水冷却帯出側のリンガーロール開放」と、処理をストップする直前に、Step08「水冷却帯出側のリンガーロール戻し」との処理をそれぞれ追加するようにすればよい。
【符号の説明】
【００３７】
１        ペイオフリール
２        鋼帯
３        シャー
４        溶接機
５Ａ〜５Ｄ    センターポジションコントロール（ＣＰＣ）装置
６        入側ルーパー
７        連続焼鈍炉
８        水冷却帯出側リンガーロール
９        ヘルパーロール
１０        出側ルーパー
１１        調質圧延機
１３        分割シャー
１４        テンションリール
２１，２２    ステアリングロール
２３        支持枠
２５        油圧シリンダ
２８ａ，２８ｂ    蛇行検出器
３０        蛇行抑制制御装置
３１        油圧駆動装置
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図１】
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