JPH10194594A - 線材圧延設備の張力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 仕上げ圧延機を尻抜した線材に対してレーイ
ングヘッドにてリングを形成する場合にその線材に所定
の張力を供給する線材圧延設備の張力制御装置を提供す
る。 【解決手段】 仕上げ圧延機１とレーイングヘッド２と
の間に電磁石装置６を設け、この電磁石装置６が発生す
る磁気力を仕上げ圧延機１を尻抜けした線材４に供給す
ることにより線材４に所定の後方張力を生じさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は線材圧延設備の張力
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鉄鋼の線材圧延設備では、数台の
粗圧延機および中間圧延機によって、ビレットを順次圧
延成形してゆき、最終段に配置された仕上げ圧延機にて
直径が数ｍｍの線状に加工する。この最終形状に圧延成
形された線材は、仕上げ圧延機の下流側に配置されたレ
ーイングヘッドとよばれる装置まで、Ｕ形あるいは筒状
のガイドトラフを通して送りこまれる。この時の仕上げ
圧延機下流側の線材の通材速度は、数10ｍ／ｓから、速
い設備では、 100ｍ／ｓを越える速度となる。

【０００３】このレーイングヘッドは、このように高速
で送り込まれる線材を連続的にリング状に変形させる装
置である。その構造は、内部に線材を通すパイプを持つ
コーン状であり、そのコーンの頂点を支点として、ヘッ
ド部は一定の半径で電動機によって回転する。送り込ま
れた線材は、支点部のパイプに取り込まれ、回転するヘ
ッドの先端から、放出されることにより、リング状に変
形する。

【０００４】レーイングヘッドの前面には、レーイング
ヘッドに線材を引き込むため電動機駆動のピンチロール
が設けられている。上記の仕上げ圧延機とレーイングヘ
ッド間は、トラフの内面と製品線材が、高速で接触する
ことで製品線材の表面に傷ができることを極力、回避す
るために直線通路としている。また、この通路間には、
線材の温度を制御して調質するために製品水冷帯等が配
置されており、線材の温度を制御するために必要な通材
時間を確保するために一定の距離を持たせている。一般
には、仕上げ圧延機とレーイングヘッド間の距離は、30
ｍ以上となる場合が多い。

【０００５】このような設備において、仕上げ圧延機と
上記ピンチロール間を通材中の線材に作用する張力の大
きさが、レーイングヘッドから放出されるリングの形状
に、影響を与えることはよく知られている。すなわち、
線材に作用する張力の大きさが変動するとリングの大き
さが変動したり、リング形状が所定の円形から歪んだり
する。

【０００６】レーイングヘッドを通した後のリング状の
線材は、コイルとして集積されて製品となるため、リン
グ形状の状態は、製品品質のひとつとして重大である。
また、リング形状の乱れが大きいと圧延の継続ができな
くなり、ミスロールにいたることもある。従って、リン
グ形状の安定のため、線材に作用する張力を制御する技
術は、かかる設備においては重要である。

【０００７】従来、仕上げ圧延機とピンチロール間の線
材に作用する張力は、ピンチロールを駆動する電動機の
負荷電流、あるいはトルクを検出して、その値から張力
値を演算し、更に通材中、その演算張力値が所定の一定
値になるようにピンチロールの速度を制御している。こ
の制御は、仕上げ圧延機の速度にたいして、ピンチロー
ルの速度に一定のリード速度を持たせ、そのリード速度
の値を演算張力値に基づいて変化させるものである。即
ち、一般に、線材に作用する張力はマイナス（圧縮側）
に変動しないようにある程度の引っ張り力を作用させて
いる。

【０００８】しかしながら、線材の尾端が仕上げ圧延機
から抜けると、ピンチロールのリード速度によって発生
させていた張力値は、零となり、張力値が変動するとと
もに、線材の尾端部分の通材中においては、上記の方法
では張力の制御ができなくなる。

【０００９】このような、問題を解決するために、線材
の尾端が仕上げ圧延機から抜けた後、ピンチロールの速
度を一定のレートで加速させる制御を行うことがある。
線材の速度を加速すると、線材の質量によって、加速度
に比例した慣性力が作用するため、この制御を適用する
ことによって、仕上げ圧延機を尾端が抜けた線材に対し
ても、線材に張力を加速しない場合に比して幾分多く作
用させることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ピンチロールの速度を加速する方法では、ピンチロール
の速度の変化に同期して、レーイングヘッドの円周運動
速度も変化（加速）させる必要があるため、以下の問題
点があり、充分な効果が得られない場合が多かった。 （１）レーイングヘッドの加速能力の制約から、充分な
引っ張り力を線材に作用させるだけの加速度でピンチロ
ールの速度を変化させることができない。

【００１１】即ち、レーイングヘッドはその構造上、慣
性モーメントが大きいため、機械強度的に大きなレート
での加速度ができない。 （２）レーイングヘッドの速度が変化することにより、
レーイングヘッド内部のパイプ内面と、その中を通過す
る線材の接触の状態が変化し、仮に、線材に作用する張
力値が所定の値に制御できたとしても、速度変化による
新たな要因でリング形状の乱れが発生することがある。

【００１２】従って従来、仕上げ圧延機を線材の尾端が
抜けた後の部分、すなわち、仕上げ圧延機からレーイン
グヘッドまでの距離の長さの製品コイル尾端部について
は、それ以外の部分のリング形状と比較して、形状が悪
くなることが多く、乱れが著しい場合には、後工程でそ
の部分を除去する必要がある場合もあった。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記事情に鑑み
なされたもので、次のような構成から成る。即ち、材料
を線状に圧延する線材仕上げ圧延機とこの線材仕上げ圧
延機を通過した線材をリング状に形成するレーイングヘ
ッドを有する線材圧延設備において、線材仕上げ圧延機
とレーイングヘッドとの間に設けられ線材仕上げ圧延機
を抜け出た線材に磁気力を供給することにより線材に所
定の張力を発生させる電磁石装置を具備し、この電磁石
装置の作用によりこの線材のリング形状の乱れを回避す
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照して説明する。図１は本発明の線材圧延設備の張力
制御装置の構成図である。図中、１は鉄鋼線材の仕上げ
圧延機、２はレーイングヘッド、３はレーイングヘッド
に潜在を引き込むためのピンチロールである。図示され
ていないが、これらの各々の装置は、速度可変速装置に
よって回転速度を制御された電動機によって駆動されて
いる。４は、仕上げ圧延機を通ることによって、最終の
形状まで引き延ばされた線材である。この製品線材は仕
上げ圧延機からレーイングヘッドまでの間は、ガイドト
ラフ５の中を直線的に通材され、レーイングヘッドを通
ることによって、リング状に成形されている。

【００１５】５のトラフは、仕上げ圧延機から送り出さ
れた線材をレーイングヘッド前のピンチロール３まで、
案内するガイドトラフである。その断面は通常、Ｕ字形
あるいは円筒形であり、材質は鋼板製である。

【００１６】６は、電磁石装置であり、仕上げ圧延機１
とピンチロール３の間の上記の直線トラフに沿って複数
個が配列されている。この電磁石装置６の構成について
は後述する。

【００１７】図２（ａ）および（ｂ）は、図１の矢視Ａ
−Ａ方向から見た断面形状を示したものである。同図
（ａ）は、Ｕ字形トラフの場合、同図（ｂ）は、円筒形
トラフの場合である。電磁石装置６は、トラフ５の下部
に設置されていて、励磁した場合には、その磁気力を鋼
板製のトラフを介して線材４に作用させるようになって
いる。

【００１８】仕上げ圧延機を線材の尾端が抜けるまでの
間は、従来の技術として述べた通り、ピンチロール３の
速度を演算張力値に基づいて制御することによって、通
材中の張力が、一定となるように制御されている。

【００１９】次に線材の尾端を後述する熱塊検出器を使
用してトラッキングし、尾端が仕上げ圧延機を抜けるタ
イミングを予測し、即ち、図３に示す検出装置61が仕上
げ圧延機１を抜けるタイミングを予測すると、励磁電源
制御装置62は励磁電源装置63を制御し、電磁石コイル64
に所定の電流を供給する。すると、電磁石64は所定の磁
気力を生じる。尚、電磁石装置６は一般に１秒程度の励
磁時定数があるから、その時定数の時間だけ、尾端抜け
より早いタイミングで励磁電流を０から所定値まで立ち
上げる。そのためには熱塊検出器（ＨＭＤ）（図示せ
ず）を仕上げ圧延器の前段に設けておき、その熱塊検出
器を線材が通過した信号により線材の尾端をトラッキン
グする。

【００２０】また、同時に尾端抜けのタイミングにてピ
ンチロール３の速度は、張力制御による速度補正を終了
し、その時の速度に固定する。電磁石装置６の磁気力の
作用によって、通材中の線材の通材抵抗が増大するた
め、ピンチロール３の上流側の線材に引っ張り力が発生
する。

【００２１】電磁石64に対する励磁電流値は、電磁石の
定格電流値に固定しても良いが、通材する線材の種類
（鋼種やサイズ）によって、適当な値を決定し、その値
にプリセットする制御を実施する方が、張力値を安定さ
せるために望ましい。

【００２２】さらに、仕上げ圧延機１を線材４の尾端が
抜け終わるまでに実施していた張力制御におけるピンチ
ロールの電流値と仕上げ圧延機１から線材４の尾端が抜
けるタイミングにおける張力演算値を記憶し、その記憶
値に基づいて励磁電流値を決める。仕上げ圧延機１を線
材４の尾端が抜けた後の線材４に発生する張力値の値
は、線材４に作用する磁気力の大きさ、すなわち励磁電
流値の関数となるから、この関数関係から線材４に発生
する張力値の値を記憶された張力演算値と一致するよう
に励磁電流値を決定し、励磁電流値を制御する。このよ
うな電磁石64の励磁電流値制御を行えば、仕上げ圧延機
１から線材４が抜けた時の張力の変動をさらに効果的に
抑制することができる。

【００２３】この実施の形態によれば、仕上げ圧延機１
から線材４が抜けた後も電磁石装置６の磁気力の作用に
よって、線材４に所定の張力を作用させることができる
ので、レーイングヘッド２から放出される線材のリング
形状を安定した一定の形状に保つことができる。

【００２４】特にこの実施の形態によれば、以下のとお
り従来のピンチロール３の速度を加速する方法の問題点
を生じることが無い。 （１）従来のピンチロール３の速度を加速する方法で
は、レーニングヘッドの加速レートの制約により、充分
な張力を線材に作用させることができないという問題が
あったが、この実施の形態によれば、電磁石64の励磁電
流を制御するのみで張力値を制御できる。 （２）レーイングヘッドの速度を変化させる必要がない
ため、レーイングヘッドの速度変化に起因する線材のリ
ング形状の乱れを発生させることが無い。

【００２５】前述の実施の形態では、トラフの下部に電
磁石64を配置しているが、電磁石６４の配置は、特にト
ラフ下部に限定する必要はなく、上部に設けてもよい。
更に、鋼板製のトラフそのものを磁化させることによっ
て電磁石６４として使用してもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、仕上
げ圧延機１を線材４の尾端が抜けた後の部分、すなわ
ち、仕上げ圧延機からレーイングヘッドまでの距離の長
さの製品コイル尾端部に対して所定の後方張力を電磁石
装置６により与えるようにしたので、線材４を一様に良
好なリング形状になさしめることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を説明するための設備構成図。

【図２】図１における矢印方向の断面図。

【図３】本発明に使用される電磁石装置のブロック図。

【符号の説明】

１…仕上げ圧延機 ２…レーイングヘッド ３…ピンチロール ４…線材 ５…トラフ ６…電磁石装置 61…検出装置 62…励磁電源制御装置 63…励磁電源装置 64…電磁石（コイル）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 材料を線状に圧延する線材仕上げ圧延機
   とこの線材仕上げ圧延機を通過した線材をリング状に形
   成するレーイングヘッドとを有する線材圧延設備におい
   て、前記線材仕上げ圧延機とレーイングヘッドとの間に
   設けられ前記線材仕上げ圧延機を抜け出た線材に磁気力
   を供給することにより前記線材に所定の張力を発生させ
   る電磁石装置を具備することを特徴とする線材圧延設備
   の張力制御装置。
2. 【請求項２】 前記電磁石装置は前記線材をガイドする
   トラフの下側に設けられることを特徴とする請求項１記
   載の線材圧延設備の張力制御装置。
3. 【請求項３】 前記電磁石装置は前記線材をガイドする
   トラフの上側に設けられることを特徴とする請求項１記
   載の線材圧延設備の張力制御装置。