JPH11254016A - ループ量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は信頼性の高いループ量制御装置を提
供することを課題としている。 【解決手段】 本発明のループ量制御装置は、速度基準
設定器６で設定された速度基準値をループ量偏差値で補
正し、速度制御装置３の入力信号を制御する速度補正量
演算器１０と、連続圧延機の入り側に設置されて被圧延
材の温度を検出する温度検出器１１と、温度検出器１１
からの温度信号によってループ量設定値を補正するルー
プ量設定補正器１２とを備えたことを特徴としている。 【効果】 本発明によりループ量制御装置の操作精度を
向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、棒鋼や型鋼などを
連続して圧延する圧延機のスタンド間張力を制御するル
ープ量制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、棒鋼や型鋼などを連続して圧延す
る連続圧延機には、圧延中に圧延スタンド間の被圧延材
が作るループ（たわみ）量を一定に制御するループ量制
御装置が設けられている。

【０００３】このループ量制御装置は、被圧延材の断面
寸法や温度変動に起因して発生するスタンド間の張力を
一定に制御して、張力変動による製品寸法の悪化、ある
いはループ量の増加による圧延状態の不安定化を防止し
ている。

【０００４】図２はループ量制御装置を適用する連続圧
延機の速度制御の構成、及びそのスタンド間張力を制御
するループ量制御装置の構成を示している。１は圧延ロ
ールであり、棒鋼や型鋼などの圧延設備では、数スタン
ドの圧延ロールが連続して配置され、被圧延材を順次に
圧延成形して最終製品寸法に仕上げる。

【０００５】２は圧延ロールを駆動する電動機であり、
その速度は速度制御装置３によって所定値に制御されて
いる。即ち、速度制御装置３は直流電動機の速度を制御
するレオナード装置、あるいは交流電動機の速度を制御
するインバータ装置である。速度基準設定器６は速度制
御装置３に対して、それぞれ所定の速度基準を設定する
手段であり、被圧延材の鋼種およびサイズによって、ス
タンド間の張力が適正な値となり、安定して圧延ができ
る速度が事前に設定されていて、その設定値に基づいて
所定の速度基準を出力する。

【０００６】この様な連続圧延機において、被圧延材４
の圧延機入り側の断面寸法、あるいは温度が所定の値以
上に変動すると、入り側の圧延機に入ってくる単位時間
あたりの材料（ｍａｓｓｆｌｏｗ）と、出側の圧延機か
ら出ていく単位時間当たりの材料のバランスが変化する
から、その変化によって入り側の圧延機と出側の圧延機
間の被圧延材４に作用する張力（あるいは圧縮力）が変
動することになる。

【０００７】ループ量制御装置は、この様なスタンド間
の張力（あるいは圧縮力）を以下のような構成の装置に
よって一定の所定の値に制御する装置である。即ち、被
圧延材４が出側圧延機に到達したとき、図には示されて
いないが、キッカーにて材料を下方（あるいは上方）に
蹴り出すことによって、サポートロール５の間に積極的
にループを形成する。

【０００８】形成されたループの懸垂量（あるいは高
さ）Ｈをループ量検出器７によって検出する。８はルー
プの懸垂量（あるいは高さ）を設定するループ量設定器
あり、所定のループ懸垂量（あるいは高さ）を設定す
る。

【０００９】９はループ量偏差演算器であり、ループ量
設定器８による目標値とループ量検出器７による実際の
値を比較し、偏差量を速度補正量演算器１０に出力す
る。速度補正量演算器１０は速度基準設定器６の圧延ロ
ール速度基準に対してループ量偏差演算器９の偏差量に
基づいて適当な補正出力を加算（あるいは減算）する。
すなわち、ループ量が増加した場合は，出側の圧延ロー
ル１の速度を速くするように補正を行い、逆にループ量
が減少した場合は、出側の圧延ロール１の速度を遅くす
ることによって、ループ量検出器７の出力がループ量設
定器８による目標値に収束するように機能する。

【００１０】例えば、スタンド間に形成されるループの
形状として、近似的にカテナリー曲線を仮定すれば、ル
ープの長さ（蓄積される材料の量）ｌはｈ（ループの高
さ）の関数として次式にて求められる。

【００１１】ｌ＝８ｈ² ／３Ｌ 但し、Ｌは両サポートロール間の距離である。

【００１２】したがって、ループ量検出器７の出力とし
て得られるループの懸垂量（あるいは高さ）を圧延の際
に一定の値に保つならば、入り側圧延機に入ってくる単
位時間当たりの材料の量と、出側の圧延機から出ていく
単位時間当たりの材料の量が一定に保たれることになる
ので、被圧延材の断面寸法、あるいは温度変動に対して
スタンド間の張力を一定に制御することができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、速度
基準設定器の速度基準値はスタンド間張力が零であるこ
とを前提に決定されているので、スタンド間張力値は極
力零に近い値で圧延中一定の値を保つ必要がある。しか
し、被圧延材はサポートロールによって支持された一種
の弾性梁と見ることができるから、ループを形成するこ
とによって圧延機ロールの回転軸に対して垂直な方向に
応力が発生し、スタンド間張力に影響を与えることにな
る。

【００１４】その回転軸に垂直な方向の応力値は、スタ
ンド間あるいはサポートロール間の距離、材料の断面形
状、および材質、すなわちヤング率などに依存してい
る。一般に図示のような下方向にループを形成する場合
（ダウンループ）、材量の自重によってループが生じる
ため、この自重による懸垂量を含め、ある一定の懸垂量
のループを形成したとき、ループの形成によって生じる
回転軸に垂直な方向の応力値が最も零に近くなり、それ
よりも懸垂量が小さくなったとき圧縮力が発生し、逆に
懸垂量が大きくなったとき張力が発生する。

【００１５】したがって、前記のループ量設定器によっ
て設定されるループ量の目標値は、被圧延材の材質、お
よび断面形状によって決まる回転軸に垂直な方向の応力
値が最も零に近くなるような最適値が選択される。

【００１６】しかしながら、被圧延材の温度が変化した
場合、材質が一定であっても、温度に依存して材料のヤ
ング率が変化するため、最適懸垂量、すなわちループ量
が変化することになる。

【００１７】材料温度の変化に伴うヤング率の変化は、
鋼種によって５０℃の変化によって１０％を越えるため
その影響は大きく、ループ量設定器によって初期設定さ
れたループ量の値のままで圧延を行うと、ループの形成
によって発生するスタンド間張力（あるいは圧縮力）に
よる影響によって、製品寸法精度が悪化するという問題
があった。

【００１８】本発明は、被圧延材の温度変化によって、
最適懸垂量（あるいは高さ）が変化することによって発
生するスタンド間張力の変動を抑え、温度変化によって
生じていた製品寸法の悪化を防止することができるルー
プ量制御装置を提供することを目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明のループ量制御装
置は、圧延スタンド間に形成されるループ量設定値を予
め設定するループ量設定器と、前記スタンド間に形成さ
れるループ量実測値を計測するループ量検出器と、前記
ループ量実測値と前記ループ量設定値とを比較しループ
量偏差値を演算するループ量偏差演算器と、前記スタン
ドにおける圧延ロールを駆動する電動機を運転制御する
速度制御装置と、前記圧延機ロールの回転速度を予め定
める速度基準設定器と、前記速度基準設定器で設定され
た速度基準値を前記ループ量偏差値で補正し、前記速度
制御装置の入力信号を制御する速度補正量演算器と、前
記連続圧延スタンドの入側に設置されて被圧延材の温度
を検出する温度検出器と、前記温度検出器からの温度信
号によって前記ループ量設定値を補正するループ量設定
補正器とを具備してなるすることを特徴としている。

【００２０】

【発明の実施の形態】次に本発明のループ量制御装置の
実施の形態を説明する。

【００２１】図１において、ループ量設定器８は連続圧
延機を構成する複数の圧延ロール１の間に形成されるル
ープ量設定値を予め設定する回路であり、ループ量検出
器７はスタンド間に形成されるループ量実測値を計測す
る回路である。

【００２２】ループ量偏差演算器９はループ量検出器７
および間接的にループ量設定器８に接続され、ループ量
実測値とループ量設定値とを比較し、ループ量偏差値を
演算する回路である。

【００２３】速度制御装置３は圧延機ロール１を回転駆
動する電動機２を運転制御する装置であり、速度基準設
定器６は圧延機ロール１の回転速度を予め定める回路で
ある。そして、速度補正量演算器１０は速度基準設定器
６と速度制御装置３との間に接続され、またループ量偏
差演算器９にも接続され、速度基準設定器６で設定され
た速度基準値をループ量偏差値で補正し、速度制御装置
３の入力信号を制御する装置である。

【００２４】温度検出器１１は連続圧延機の入り側に設
置されて被圧延材４の温度を検出する装置である。ルー
プ量設定補正器１２はループ量設定器８とループ量偏差
演算器９とに接続され、また温度検出器１１にも接続さ
れ、温度検出器１１からの温度信号によってループ量設
定値を補正する回路である。

【００２５】即ち、ループ量設定補正器１２はループ量
設定器８によって設定されたループ量目標設定値を温度
検出器１１の出力に基づいて補正する装置であり、ルー
プ量設定補正器１２によって補正されたループ量設定値
と、ループ量検出器７の出力が、ループ量偏差演算器９
によって比較され、両者の偏差が圧延ロール１の速度補
正値として採用される。

【００２６】本発明の実施の形態においてループ量設定
補正器１２は次のように作用する。ループ量設定補正器
１２は、被庄延材４の最適ループ量をヤング率の関数と
して演算する手段と、その被圧延材４のヤング率を温度
検出器１１の出力の関数として演算する手段によって構
成される。

【００２７】そして圧延中、被圧延材４の温度が常時検
出され、そのときの温度におけるヤング率が演算され
る。次にそのヤング率の関数として最適ループ量演算さ
れる。最適ループ量とヤング率の関係は、被圧延材４を
弾性梁と仮定することによって力学的に求められるが、
計算には種種の仮定を設ける必要があるため、誤差を生
じる可能性ある。

【００２８】したがって、一定の温度条件のもとで試験
的に圧延を行い、製品寸法の精度とループ量の関係を定
式化する方法が望ましい。

【００２９】本発明によれば圧延中、被圧延材の温度が
所定値から外れて変動したとき、上記のように随時、ル
ープ量目標値が最適値に変更されつつプール量制御が行
われるから、被圧延材の温度変動によって発生するスタ
ンド間張力の変動を抑制することができる。

【００３０】なお、ループ量設定値を圧延中に急峻に変
化させると、圧延中にループ量が変化することによっ
て、スタンド間張力の変動を発生させることがあるた
め、ループ量設定補正器によって補正値が出力されたと
き、その補正値の修正は緩やかなレートを持たせて実施
することが必要である。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば被圧延材の温度変化によ
って、最適懸垂量（あるいは高さ）が変化することによ
って発生するスタンド間張力の変動を抑え、温度変化に
よつて生じていた製品寸法の悪化を防止することができ
るループ量制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すループ量制御装置の構
成図である。

【図２】従来のループ量制御装置を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 圧延ロール ２ 電動機 ３ 速度制御装置 ４ 被庄延材料 ５ サポートロール ６ 速度基準設定器 ７ ループ量検出器 ８ ループ量設定器 ９ ループ量偏差演算器 １０ 速度補正量演算器 １１ 温度検出器 １２ ループ量設定補正器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧延スタンド間に形成されるループ量設
   定値を予め設定するループ量設定器と、 前記スタンド間に形成されるループ量実測値を計測する
   ループ量検出器と、 前記ループ量実測値と前記ループ量設定値とを比較しル
   ープ量偏差値を演算するループ量偏差演算器と、 前記スタンドにおける圧延ロールを駆動する電動機を運
   転制御する速度制御装置と、 前記圧延機ロールの回転速度を予め定める速度基準設定
   器と、 前記速度基準設定器で設定された速度基準値を前記ルー
   プ量偏差値で補正し、前記速度制御装置の入力信号を制
   御する速度補正量演算器と、 前記連続圧延スタンドの入側に設置されて被圧延材の温
   度を検出する温度検出器と、 前記温度検出器からの温度信号によって前記ループ量設
   定値を補正するループ量設定補正器と、 を具備してなるループ量制御装置。