JPH02125B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は棒鋼や線材を多ストランド圧延する
圧延機の速度制御装置に関する。

〔背景技術とその問題点〕

棒鋼や線材は孔型ロールを備えた複数の圧延機
によつて連続圧延される。

一般に棒鋼や線材の圧延に際しては多種類の孔
型により構成されているタンデムミルが用いられ
る。孔型ロールの代表的なものとして、ダイヤ孔
型、スクエア孔型、ヘキサ孔型、オーバル孔型、
およびラウンド孔型等が知られており、素材とし
てのビレツトはこれらの孔型を順次通過すること
により連続圧延されて最終製品である棒鋼や線材
が形成される。孔型ロールによる圧延は三次元変
形が主体となる。

一方板圧延の場合には種々の圧延特性値を計算
する計算式（孔型圧延理論式）は二次元変形が主
体となる。

この両者を比較した場合に、三次元変形の理論
的考察は二次元変形の場合に比較して未だ不充分
であり、圧延の設計計算ひいては制御の面におい
ても今後よりいつそうの向上を計る必要がある。

通常の棒鋼や線材の圧延では非圧延材が一本で
あり、この際には非圧延材の張力制御には周知の
方法が採用されている。たとえば電流記憶方式、
圧延トルク記憶方式、圧延荷重・圧延トルク記憶
方式等が用いられ、現状の棒鋼や線材に許容され
る品質精度の範囲に対しては一定の効果を上げて
いる。

しかし板材の圧延制御による品質保証技術と比
べると塑性変形機構の複雑さはあるもののまだ技
術的に劣つていることは否定できない。このよう
に棒鋼や線材の圧延においては板材の圧延に比較
してその精度が悪いにもかかわらず生産性を向上
させるために二本以上の非圧延材を一つの圧延ロ
ールで同時に圧延する多ストランド圧延が実施さ
れる場合がある。

このような多ストランド圧延では一本あたり２
個以上の孔型を備えた圧延ロールが用いられる。
このような多ストランド圧延は生産性向上には役
立つが、圧延の影響因子が複雑となり制御の不確
実性も加わつて品質の面で１本のみの被圧延材を
圧延する場合に比べてもその品質が劣つてくるこ
とは避けられない。

〔発明の目的〕

この発明の目的は他ストランド圧延による圧延
製品の品質向上を計ることのできる連続圧延機の
速度制御装置を提供するにあり、特に後行材があ
るスタンドで圧延開始される時点のスタンド間の
張力変化を検出して圧延ロールの速度を補正する
機構を有する速度制御装置を提供するにある。

〔発明の概要〕

この発明では上記目的を達成するために、各ス
タンドの圧延ロールの回転速度を制御するロール
速度制御装置と、前記圧延ロールの回転速度を検
出する回転速度検出器と、前記スタンド間の張力
を所望の値に設定する張力設定器と、前記回転速
度検出器と張力設定器の出力に応答して前記ロー
ル速度制御装置に対する制御信号を送出する計算
機とをそなえ、前記スタンド間に伸長された複数
の被圧延材を同一の圧延ロールで並行に圧延する
多ストランド連続圧延機の速度制御装置におい
て、後行被圧延材が第ｉスタンド（ｉは整数）で
圧延開始されることによる第ｉスタンドと上流側
第ｉ−１スタンド間の張力変化に対応する第ｉス
タンドの圧延トルク変化を第ｉスタンドと第ｉ−
１スタンドに設けた前記回転速度検出器の出力に
基づいて算出し、この算出値に第ｉスタンドの比
例制御ゲインを乗算して第ｉスタンドの圧延ロー
ルに対するロール速度補正値ΔNiを算出する手段
と、後行被圧延材が第ｉスタンドで圧延開始され
ることによる第ｉスタンドと下流側第ｉ＋１スタ
ンド間の張力変化に対応する第ｉ＋１スタンドの
圧延トルク変化を第ｉ＋１スタンドに設けた前記
回転速度検出器の出力に基づいて算出し、この算
出値に第ｉ＋１スタンドの比例制御ゲインを乗算
し、さらに前記ロール速度補正値ΔNiと前記回転
速度検出器の検出値から算出した第ｉスタンドお
よび第ｉ＋１スタンドの圧延ロール回転速度Ni、
Ni＋１とから算出した補正値を加算して第ｉ＋
１スタンドの圧延ロールに対するロール速度補正
値＋１を算出する手段とを前記計算器内に設
け、この両ロール速度補正値ΔNi、＋１を前
記制御信号に加算して出力することを特徴とす
る。

以下この発明を実施例に基づいて詳細に説明す
る。

〔発明の実施例〕

まず多スタンド圧延において後行材が圧延開始
される場合の基本的圧延特性について述べる。

第１図は２本の被圧延材１，２が同時に圧延さ
れる２ストランド圧延の例を模式的に示したもの
である。第１図Ａは被圧延材のうち先行材１が＃
ｉスタンドと＃ ｉ＋１スタンドにまたがつて連続
圧延され、被圧延材のうち後行材２は未だ＃ ｉス
タンドによる圧延が開始されていない状態を示し
たものである。

第１図Ｂは第１図Ａから時間が経過して後行材
２が＃ ｉスタンドに達し、＃ ｉスタンドの孔型ロ
ールRiでは先行材１と後行材２とが同時に圧延
されている状態を模式的に示している。

ここで図中に示したGi、Gi＋１はそれぞれ後
行材２が＃ ｉスタンドに達しない前の＃ ｉ、＃ ｉ
＋１スタンドの圧延トルクを示したものである。
またTiは＃ ｉスタンドと＃ ｉ＋１スタンドとの
間のスタンド間張力である。第１図Ｃはペンレコ
ーダによる測定チヤートを示したもので、時間に
対する圧延トルクとスタンド間張力の変化を示し
ている。時間を示す横軸中のtiは後行材２が＃ ｉ
スタンドで圧延を開始する時刻を示す。後行材２
が＃ ｉスタンドで圧延を開始すると、＃ ｉスタン
ドの下流スタンドである＃ ｉ＋１スタンドの圧延
トルクはGi＋１からGi＋１＋ΔGi＋１となり、＃
ｉスタンドと＃ ｉ＋１スタンドとの間のスタンド
間張力TiはTi＋ΔTiとなる。

すなわち＃ ｉスタンドで後行材２の圧延が開始
された時点で＃ ｉ＋１スタンドはあいかわらず先
行材１のみの圧延であるにもかかわらず後方張力
TiがΔTiだけ変化して、圧延トルクもΔGi＋１の
変化をする。

この時、＃ ｉスタンドは１ストランド圧延状態
から２ストランド圧延状態になつたため圧延トル
クはGiからGi＋ΔGiとなる。このΔGiには被圧延
材が１本から２本になつた影響も含まれる。

この時＃ ｉスタンドの隣接上流スタンドである
＃ ｉ−１スタンドと＃ ｉスタンドとの間の張力も
変化する。このように２ストランド圧延において
は当該スタンド（第１図においては＃ ｉスタン
ド）に後行材２が達することにより当該スタンド
の上流側および下流側スタンドの圧延トルクおよ
び張力が同時に変化するという特徴がある。

以上の説明は２ストランド圧延の場合にのみ限
定されるものではなく、先行材１および後行材２
がおのおの１本のみではなくすでに被圧延材２本
以上が圧延されている状態と判断すれば３ストラ
ンド以上の多ストランド圧延の場合にも同様に適
合する。

次に以上説明した多ストランド圧延の特徴を踏
まえて後行材２が圧延開始される際のスタンド間
の張力制御を実施するための基本原理について説
明する。

第２図は棒鋼・線材ミルの圧延機群のうち＃ ｉ
−１、＃ ｉ、＃ ｉ＋１の３スタンドでの圧延の模
様を示した模式図である。第２図Ａは、先行材１
が＃ ｉ＋１スタンドに在り、後行材２は未だ＃ ｉ
スタンドに達していない状態を示しており、この
ときの＃ ｉ−１、＃ ｉ、＃ ｉ＋１の各スタンドの
圧延トルクはGi−１、Gi、Gi＋１である。

第２図Ｂは後行材２が＃ ｉスタンドで圧延を開
始した状態を示したもので、このとき＃ ｉ−１、
＃ ｉ、＃ ｉ＋１の各スタンドの圧延トルクはG′i
−１、G′i、G′i＋１となる。

ここで第２図Ａ，Ｂ間でトルク変化が生じるの
は、＃ ｉスタンドに後行材２が達し、圧延トルク
GiがG′iになると同時に＃ ｉ−１と＃ ｉスタンド
間および＃ ｉと＃ ｉ＋１スタンド間の張力が同時
に変化することによる。＃ ｉスタンドに後行材２
が達したために生じる＃ ｉスタンドと＃ ｉ＋１ス
タンドとの間の張力変化による＃ ｉ＋１スタンド
の圧延トルク変化ΔGi＋１は ΔGi＋１＝Gi＋１−G′i＋１ (1) である。＃ ｉスタンドと＃ ｉ＋１スタンドとの間
の張力は＃ ｉ＋１スタンドの圧延ロールRi＋１
の回転数Ni＋１をΔNi＋１だけ変化させること
により制御される。すなわち ΔNi＋１＝gi＋１・ΔGi＋１ (2) が成立する。ここでgi＋１は＃ ｉ＋１スタンドの
比例制御ゲインを示す。

次に＃ ｉスタンドの圧延トルク変化は後行材２
の圧延開始による＃ ｉスタンドの圧延トルク増加
分と、後行材２が圧延開始したことによる＃ ｉス
タンド前後方張力変化による分との和であるが、
＃ ｉ−１スタンドの圧延トルク変化ΔGi＋１を引
き起こした＃ ｉ−１スタンドと＃ ｉスタンド間の
張力変化に対応する＃ ｉスタンドの圧延トルク変
化ΔGi（ｉ−１）は、 ΔGi（ｉ−１）、wi＋ΔGi−１・wi−１＝０ (3) なる関係式を満足する。ここでwiとwi−１はそ
れぞれ＃ ｉスタンドと＃ ｉ−１スタンドの圧延ロ
ールRiおびRi−１の角速度である。ここで、 ΔGi−１＝Gi−１−G′i−１ (4) が成立するため、(3)式および(4)式から ΔGi（ｉ−１）＝−wi−１／wi（Gi−１−G′i−１） (5) が導かれる。＃ ｉスタンドと＃ ｉ−１スタンドと
の間の張力は＃ ｉスタンドの回転数NiをΔNiだ
け変化させることにより制御される。すなわち、 ΔNi＝gi・ΔGi（ｉ−１） (6) が成立する。ここで、giは＃ ｉスタンドの比例制
御ゲインである。

多ストランド圧延の場合には後行材２が当該ス
タンドである＃ ｉスタンドに達することにより当
該スタンドの前後方張力が同時に変化する。多ス
トランド圧延の張力制御はこの基本特性を踏まえ
た制御を実施すべきであり、(2)式と(6)式が最小限
同時に考慮される必要がある。

次に以上説明した基本原理に基づく具体的実施
例について説明する。第３図はこの発明による多
ストランド連続圧延機の速度制御装置の一実施例
を示した構成図である。第３図の構成図では＃ ｉ
−１、＃ ｉ、＃ ｉ＋１スタンドの部分のみを示し
ている。＃ ｉスタンドでの圧延トルクGiは次式
で計算できる。

Gi＝βＶ−IR／NiＩ−γdNi／dt−δ (7) ここでＶは圧延ロールを駆動する駆動モータ３
のモータ電圧、Ｉはモータ電流、Ｒは電機子抵抗
を示しβ、γ、δはそれぞれ定数を示す。(7)式の
右辺第１項はモータトルクを、第２項は加減速ト
ルクを第３項はロストルクをそれぞれ示す。

なお第３図の構成図には減速機が示されていな
いが減速機のある場合も容易に被圧延材の圧延に
必要な圧延トルクとモータトルクを定めることが
できる。

この場合には減速機仕様（減速比）から両者を
換算することができる。また前述したロール角速
度wiとモータ回転数Niとの間にも一定の関係が
ある。第３図の構成図では、圧延ロールＲ（Ri−
１，Ri，Ri＋１）を駆動モータ３（３ｉ−１，
３ｉ，３ｉ＋１）が駆動しており、この駆動モー
タ３の電圧および電流は速度制御装置７（７ｉ−
１，７ｉ，７ｉ＋１）によつて制御されており、
一方駆動モータ３の出力値である回転数や電圧、
電流値は速度検出機４によつて検出され上述した
(7)式により計算器５が各スタンドの圧延トルクを
算出し、張力設定器６であらかじめ設定したスタ
ンド間張力値となるように角速度制御装置７を介
し駆動モータ３の回転速度制御をおこなうように
構成されている。

次に速度制御についてさらに詳細に説明する。
後行材２が＃ ｉスタンドに達する前後の各スタン
ドの圧延トルクGi−１、Gi、Gi＋１、G′i−１、
G′i、G′i＋１はそれぞれ(7)式によつて計算機５が
計算してこれを記憶する。

また(1)式と(2)式とからΔNi＋１が、また(5)式と
(6)式とからΔNiが計算機５により計算される。多
ストランド圧延においては後行材２が圧延開始さ
れる当該スタンド（＃ ｉスタンド）前後方張力は
同時に変化するものであり、したがつて多ストラ
ンド圧延においては前後方張力を同時に制御する
必要がある。この前後方張力を制御するために当
該スタンド（＃ ｉスタンド）と下流スタンド（ｉ
＋１スタンド）の回転速度制御をおこなう。

ここで＃ ｉスタンドの回転速度制御量は第(6)式
により算出したΔNiであり、＃ ｉ＋１スタンドの
回転速度制御量は第(2)式により計算されたΔNi＋
１に＃ ｉスタンドの回転速度制御量ΔNiを加味し
たトータルの制御量＋１である。このトータ
ルの制御量＋１は、 ＋１＝ΔNi＋１＋ΔNi／NiNi＋１ (8) のごとく表わされる。

この時＃ ｉ＋１スタンドの隣接下流スタンド＃
ｉ＋２スタンドの圧延ロール回転速度の変化量
ΔNi＋２は、 ΔNi＋２＝ΔNi＋１／Ni＋１Ni＋２ (9) となる。ここでNi＋２は＃ ｉ＋２スタンドの圧
延ロール回転速度である。さらにそれよりも下流
スタンドである＃ ｉ＋３以下についても同様に制
御する。

第４図は第３図に示した計算機５の内部構成を
示した図である。(1)式から(8)式までの計算式にし
たがつて速度検出器４からの出力値に基づいて＃
ｉ＋１スタンドと＃ ｉスタンドに設けられた速度
制御装置７に対するロール速度補正値ΔNiおよび
ΔNi＋１とを算出する。

このようにして算出された２つのロール速度補
正値ΔNi、および＋１とは張力設定器６によ
つてあらかじめ定められる制御信号に加算して速
度制御装置７に与えられる。

このような制御をおこなうことにより後行材が
当該スタンド（＃ ｉスタンド）に達した時に生ず
る前後方張力の変動は補償される。

〔発明の効果〕

以上実施例に基づいて詳細に説明したようにこ
の発明では棒鋼や線材の多ストランド連続圧延時
において後行材が当該スタンドで圧延開始されて
圧延状態が変つた場合に当該スタンドとその下流
スタンドの圧延ロール回転速度を同時に制御する
ように構成したので、被圧延材にかかる張力を先
行材および後行材の別なく高精度に制御すること
ができるので棒鋼や線材の寸法および真円度等を
均一にすることができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は多ストランド圧延の基本特性
を説明するための図、第３図はこの発明の一実施
例を示した速度制御装置の構成図、第４図はこの
発明に用いられる計算機の内部構成を示した図で
ある。 １……先行材、２……後行材、４……速度検出
器、５……計算機、６……張力設定器、７……ロ
ール速度制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 各スタンドの圧延ロールの回転速度を制御す
   るロール速度制御装置と、前記圧延ロールの回転
   速度を検出する回転速度検出器と、前記スタンド
   間の張力を所望の値に設定する張力設定器と、前
   記回転速度検出器と張力設定器との出力に応答し
   て前記ロール速度制御装置に対する制御信号を送
   出する計算機とを備え、前記スタンド間に伸長さ
   れた複数の被圧延材を同一の圧延ロールで並行に
   圧延する多ストランド連続圧延機の速度制御装置
   において、後行被圧延材が第ｉスタンド（ｉは整
   数）で圧延開始されることによる第ｉスタンドと
   上流側第ｉ−１スタンド間の張力変化に対応する
   第ｉスタンドの圧延トルク変化を第ｉスタンドと
   第ｉ−１スタンドに設けた前記回転速度検出器の
   出力に基づいて算出し、この算出値に第ｉスタン
   ドの比例制御ゲインを乗算して第ｉスタンドの圧
   延ロールに対するロール速度補正値ΔNiを算出す
   る手段と、後行被圧延材が第ｉスタンドで圧延開
   始されることにより第ｉスタンドと下流側第ｉ＋
   １スタンド間の張力変化に対応する第ｉ＋１スタ
   ンドの圧延トルク変化を第ｉ＋１スタンドに設け
   た前記回転速度検出器の出力に基づいて算出し、
   この算出値に第ｉ＋１スタンドの比例制御ゲイン
   を乗算しさらに前記ロール速度補正値ΔNiと前記
   回転速度検出器の検出器の検出値から算出した第
   ｉスタンドおよび第ｉ＋１スタンドの圧延ロール
   回転速度Ni、Ni＋１とから算出した補正値を加
   算して第ｉ＋１スタンドの圧延ロールに対するロ
   ール速度補正値＋１を算出する手段とを前記
   計算器内に設け、この両ロール速度補正値ΔNi、
   ΔNi＋１を前記制御信号に加算して出力すること
   を特徴とする多ストランド連続圧延機の速度制御
   装置。