(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻き取り装置で金属帯を巻き取る際に発生する金属帯の二枚折れを検出する装置であって、前記巻き取り装置の直前に配置されたピンチロール間を通過する金属帯にピンチロール押力を付与するピンチロール圧下シリンダのシリンダ内圧を検出する圧力センサと、前記ピンチロール圧下シリンダの油柱変動を計測する油柱変動計測手段と、前記圧力センサにより検出されたシリンダ内圧と前記油柱変動計測手段により計測された油柱変動とからピンチロール間のギャップ変動と前記金属帯に対するピンチロールの押力変動とを演算する演算手段と、前記演算手段により演算されたギャップ変動を前記金属帯の板厚の８０％に相当する値に設定された第１の閾値および前記金属帯の板厚の０．１倍に相当する値に設定された第２の閾値と比較すると共に、前記演算手段により演算された押力変動を通常のピンチロール押力の５０倍よりも２０％低い値に設定された第３の閾値および通常のピンチロール押力の５倍よりも２０％低い値に設定された第４の閾値と比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果に基づいて前記二枚折れを判定する判定手段とを備え、前記判定手段は、前記演算手段により演算されたギャップ変動が前記第２の閾値以上で前記演算手段により演算された押力変動が前記第４の閾値以上のときに前記二枚折れを金属帯の幅端部に発生する絞りと判定し、かつ前記演算手段により演算されたギャップ変動が前記第１の閾値以上で前記演算手段により演算された押力変動が前記第３の閾値以上のときに前記二枚折れを金属帯の全幅にわたって発生する頭折れと判定することを特徴とする金属帯の二枚折れ検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば熱間圧延において鋼帯などの金属帯を巻き取る際、金属帯が折れるのを検出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属帯の熱間圧延ラインにおいては、仕上圧延機で所望の厚さに圧延された金属帯は、ランアウトテーブル上を走行し、巻き取り装置で巻き取られることによってコイル状にされる。このとき、金属帯の先端部が風圧によりランアウトテーブルから浮き上がると、折れて重なり、そのまま巻き取り装置で巻き取られることによって、金属帯の先端部に二枚折れ（以下、区別して「頭折れ」とも称す）が発生することがある。また、金属帯の先端部が巻き取り装置に巻き付いた後、先端部以降の金属帯が蛇行し、金属帯を拘束するサイドガイドに接触すると、金属帯の幅端部が折れて重なり、そのまま巻き取り装置で巻き取られることによって、金属帯の幅端部に二枚折れ（以下、区別して「絞り」とも称す）が発生することもある。
【０００３】
このような金属帯の二枚折れの検出に関しては、従来、巻き取り装置直前に配置されているピンチロールのギャップ変動を測定して二枚折れを検出する方法などが採られていた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２８５１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ピンチロールのギャップ変動から金属帯の二枚折れを検出する方法では、金属帯先端部の頭折れのような、金属帯の全幅にわたって発生する二枚折れの場合は、ピンチロールのギャップ変動が大きいため検出が可能であるものの、金属帯の幅端部に発生する二枚折れの場合は、ピンチロールのギャップ変動が小さいため、検出が難しい。二枚折れの発生した金属帯がそのまま需要家に納入されることは、品質保障上許されない。
【０００５】
本発明は、上述した問題点に着目してなされたものであり、その目的は、金属帯の全幅にわたって発生する二枚折れだけでなく金属帯の幅端部に発生する二枚折れも検出できる金属帯の二枚折れ検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、巻き取り装置で金属帯を巻き取る際に発生する金属帯の二枚折れを検出する装置であって、前記巻き取り装置の直前に配置されたピンチロール間を通過する金属帯にピンチロール押力を付与するピンチロール圧下シリンダのシリンダ内圧を検出する圧力センサと、前記ピンチロール圧下シリンダの油柱変動を計測する油柱変動計測手段と、前記圧力センサにより検出されたシリンダ内圧と前記油柱変動計測手段により計測された油柱変動とからピンチロール間のギャップ変動と前記金属帯に対するピンチロールの押力変動とを演算する演算手段と、前記演算手段により演算されたギャップ変動を前記金属帯の板厚の８０％に相当する値に設定された第１の閾値および前記金属帯の板厚の０．１倍に相当する値に設定された第２の閾値と比較すると共に、前記演算手段により演算された押力変動を通常のピンチロール押力の５０倍よりも２０％低い値に設定された第３の閾値および通常のピンチロール押力の５倍よりも２０％低い値に設定された第４の閾値と比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果に基づいて前記二枚折れを判定する判定手段とを備え、前記判定手段は、前記演算手段により演算されたギャップ変動が前記第２の閾値以上で前記演算手段により演算された押力変動が前記第４の閾値以上のときに前記二枚折れを金属帯の幅端部に発生する絞りと判定し、かつ前記演算手段により演算されたギャップ変動が前記第１の閾値以上で前記演算手段により演算された押力変動が前記第３の閾値以上のときに前記二枚折れを金属帯の全幅にわたって発生する頭折れと判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ピンチロールのギャップ変動と押力変動から金属帯の二枚折れを検出するようにしたことで、ピンチロールのギャップ変動が小さい場合でも二枚折れを検出できるため、金属帯の全幅にわたって発生する二枚折れだけでなく金属帯の幅端部に発生する二枚折れも検出することができる。また、金属帯の全幅にわたって発生する二枚折れだけでなく金属帯の幅端部に発生する二枚折れも検出することが可能となるので、金属帯を巻き取る際に絞りのような二枚折れの発生を防止したり、あるいは頭折れのような二枚折れの発生した金属帯がそのまま需要家に納入されたりするのを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明を鋼帯の熱間圧延ラインに適用した一実施形態を示している。図１において符号１は仕上圧延機であり、この仕上圧延機１で所望の厚さに圧延された鋼帯Ｓは、サイドガイド２及びピンチロール３，３を経て巻き取り装置４で巻き取られるようになっている。
【０００９】
サイドガイド２は仕上圧延機１とピンチロール３，３との間のランアウトテーブルの途中に配置されており、仕上圧延機１を通過した鋼帯Ｓは、サイドガイド２により蛇行を抑制されながらピンチロール３，３に送られるようになっている。
ピンチロール３，３は巻き取り装置４の直前に配置されており、これらのピンチロール３，３間を通過する鋼帯Ｓには、ピンチロール圧下シリンダ５によりピンチロール押力が付与されるようになっている。
【００１０】
ピンチロール圧下シリンダ５は油圧モータなどの圧油供給源（図示せず）から圧油供給ラインを介して供給される圧油により作動するようになっており、このピンチロール圧下シリンダ５には、ピンチロール圧下シリンダ５内の圧力変化を検出する圧力センサ６が設けられていると共に、ピンチロール圧下シリンダ５のピストンロッド変位量（油柱偏差）を磁気的に計測するマグネスケール７が設けられている。
【００１１】
仕上圧延機１、巻き取り装置４及びピンチロール圧下シリンダ５には、制御装置８から制御信号が供給されるようになっている。この制御装置８は鋼帯Ｓに対するピンチロール３，３の押力変動やピンチロール３，３間のギャップ変動を演算する演算部８１を有しており、この演算部８１には、圧力センサ６及びマグネスケール７の信号出力が供給されるようになっている。
【００１２】
また、制御装置８は演算部８１の演算結果を予め定められた設定値と比較する比較部８２を有しており、この比較部８２では、演算部８１で得られたピンチロール３，３間のギャップ変動量を鋼帯Ｓの板厚（例えば２．０ｍｍ）よりも例えば２０％低い値（１．６ｍｍ）に設定された第１の閾値ならびに鋼帯Ｓの板厚の例えば０．１倍に相当する第２の閾値（図２参照）と比較すると共に、演算部８１で得られたピンチロール３，３の押力変動量を通常のピンチロール押力（例えば１０ｋＮ）の５０倍よりも例えば２０％低い値（４００ｋＮ）に設定された第３の閾値（図２参照）ならびに通常のピンチロール押力の５倍よりも例えば２０％低い値（４０ｋＮ）に相当する第４の閾値（図２参照）と比較するようになっている。
【００１３】
図２は板厚が２．０ｍｍの鋼帯Ｓを使用して二枚折れが発生した場合と発生しなかった場合の実験結果を示す図であり、図中○は鋼帯Ｓに二枚折れが発生しなかった場合の事例を示している。また、図中●は鋼帯Ｓに二枚折れが発生した場合の事例を示している。図２の第２の閾値およびそれよりも右側の領域であって且つ第４の閾値以上の領域が、少なくとも鋼帯Ｓの幅端部に絞りと称される二枚折れが発生したと判定される領域であり、第１の閾値およびそれより右側の領域または第３の閾値以上の領域が鋼帯Ｓの先端部に頭折れが発生したと判定する領域である。
【００１４】
以降、二枚折れの発生を判定する方法について具体的に説明する。
制御装置８は比較部８２の比較結果に基づいて二枚折れの発生を判定する判定部８３と、この判定部８３の判定結果に基づいて仕上圧延機１、巻き取り装置４及びピンチロール圧下シリンダ５などを制御する制御部８４とを有しており、判定部８３では、演算部８１で得られたピンチロール３，３間のギャップ変動が第２の閾値に達しており、かつ演算部８１で得られたピンチロール３，３の押力変動が第４の閾値に達していると、少なくとも、鋼帯Ｓの幅端部（例えば全幅の１／１０に相当する領域）に絞りと称される二枚折れが発生したと判定するようになっている。少なくともとは、以上述べた判定の仕方によれば次に述べる頭折れと称される二枚折れが発生している可能性もあるということである。
【００１５】
例えば板厚２．０ｍｍの鋼帯Ｓに頭折れと称される二枚折れが発生すると、巻き取り装置４の直前に配置されたピンチロール３，３間のギャップが通常の設定値（例えば２．０ｍｍ）の約２倍に大きく変動する。このとき、制御装置８は圧力センサ６及びマグネスケール７から出力された信号を例えば５ｍｓｅｃ間隔で取り込み、圧力センサ６で検出されたピンチロール圧下シリンダ５内の圧力変化から鋼帯Ｓに対するピンチロール３，３の押力変動量を演算すると共に、マグネスケール７で計測されたピンチロール圧下シリンダ５のピストンロッド変位量からピンチロール３，３間のギャップ変動を演算部８１で演算しているものであるところ、その演算結果を予め設定された第１の閾値ならびに第３の閾値と比較部８２で比較する。ここで、演算部８１で求めたピンチロール３，３間のギャップ変動量が第１の閾値（例えば１．６ｍｍ）に達している場合は、制御装置８の判定部８３は鋼帯Ｓに頭折れと称される二枚折れが発生したと判定することができるのである。
【００１６】
あるいは、このような構成において、例えば板厚２．０ｍｍの鋼帯Ｓに頭折れと称される二枚折れが発生すると、鋼帯Ｓに対するピンチロール３，３の押力が通常の設定値（例えば１０ｋＮ）の約５０倍に大きく変動するので、演算部８１で求めたピンチロール３，３の押力変動が前述した第３の閾値（例えば４００ｋＮ）に達していることを以って、頭折れが発生したと判定するようにしてもよい。いずれでもなければ、絞りが発生したと判定する。
【００１７】
なお、判定部８３では鋼帯Ｓに頭折れや絞りなどの二枚折れが発生したと判定すると、図示しないアラーム発生部にアラーム発生信号を送出する。
あるいはまた、別の判定の方法の例として、図３に、板厚が２．０ｍｍの鋼帯Ｓに二枚折れが発生した場合のピンチロール３，３の押力変動とピンチロール３，３間のギャップ変動との関係を示す。同図から明らかなように、二枚折れ（頭折れ）が鋼帯Ｓの全幅にわたって発生した場合は、ピンチロール３，３のギャップ変動は２．０ｍｍとなり、ピンチロール３，３の押力変動は５００ｋＮとなる。一方、鋼帯Ｓの幅端部に二枚折れ（絞り）が発生した場合は、ピンチロール３，３のギャップ変動は０．２ｍｍとなり、ピンチロール３，３の押力変動は５０ｋＮとなる。
【００１８】
このことを利用し、まず、ギャップ変動と押力変動がともに頭折れが発生したと判定できるレベル以上の場合、頭折れが発生したと判定し、そうでない場合、ギャップ変動と押力変動のいずれか一方または両方が絞りが発生したと判定できるレベル以上であれば、絞りが発生したと判定するようにしてもよい。
したがって、鋼帯Ｓを巻き取り装置４で巻き取る際に、巻き取り装置４の直前に配置されたピンチロール３，３のギャップ変動と押力変動とを監視し、ピンチロール３，３の押力変動またはピンチロール３，３間のギャップ変動が予め設定された閾値に達したときにアラームなどを発することにより、例えば鋼帯Ｓの先端部を除いた長手方向中間部にて発せられたのであれば、オペレータの手動介入操作により、あるいは自動でもよいが、ピンチロール３，３間のギャップを一時的に広げるなどすることで、二枚折れに起因する鋼帯Ｓの品質不良を防止することができる。仕上圧延機１と巻き取り装置４の間に働く張力と、さらに上に巻かれる鋼帯から受ける力とにより、幅端部に発生した二枚折れの部分が伸ばされて平坦化されるからである。
【００１９】
頭折れの場合は、それを平坦化させるのが困難であるため、アラームが発せられたことを、それが発せられた鋼帯Ｓ（コイル）に紐づけて情報として図示しない記憶媒体に一時記憶させておき、次の通過工程、例えば酸洗ラインやスキンパスライン（次の通過工程が予定にない場合はこれらの工程を追加して）にて頭折れした部分を切除することで、需要家に納入されるときには品質保障できるように対応がとれる。
【００２０】
また、鋼帯Ｓを巻き取り装置４で巻き取る際に、巻き取り装置４の直前に配置されたピンチロール３，３の押力変動をピンチロール圧下シリンダ５内の圧力変化から求めると共に、ピンチロール３，３間のギャップ変動をピンチロール圧下シリンダ５のピストンロッド変位量から求めることにより、ピンチロール３，３間のギャップ変動が小さい場合でも二枚折れを検出できるため、鋼帯Ｓの全幅にわたって発生する二枚折れだけでなく鋼帯Ｓの幅端部に発生する二枚折れも検出することができる。
【００２１】
上述した実施の形態では、本発明を鋼帯の熱間圧延ラインに適用した場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、たとえば、鋼帯などの金属帯を冷間圧延する場合にも適用することができる。また、ピンチロール圧下シリンダ５のピストンロッド変位量を計測する手段として、マグネスケール７を例示したが、マグネスケール以外のものを使用してピンチロール圧下シリンダ５のピストンロッド変位量を計測するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る金属帯の二枚折れ検出方法を鋼帯の熱間圧延ラインに適用した場合の一実施形態を示す図である。
【図２】板厚が２．０ｍｍの鋼帯を使用して二枚折れが発生した場合と発生しなかった場合の実験結果を示す図である。
【図３】鋼帯に二枚折れが発生した場合のピンチロールの押力変動とピンチロール間のギャップ変動との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
Ｓ  鋼帯
１  仕上圧延機
２  サイドガイド
３  ピンチロール
４  巻き取り装置
５  ピンチロール圧下シリンダ
６  圧力センサ
７  マグネスケール
８  制御装置
８１  演算部
８２  比較部
８３  判定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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