JPS587584B2 - 巻取機におけるラツパ−ロ−ルの制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱間圧延設備の巻取機におけるラツパーロール
の制御方法に関する。

ダウンコイラによって熱延帯鋼を巻取る場合、ラツパー
ロールをダウンコイラのマンドレルから引きはなす時期
の決定は望ましい正常コイルを得るために極めて重要で
ある。

すなわち、もしラツパーロールをダウンコイラのマンド
レルかラ引キはなす時期が早すぎればコイル中心部の帯
鋼がマンドレルにしっかりと巻きつかない状態で帯鋼の
巻取りが行われ、その結果、いわゆる椀形コイルやテレ
スコープ形コイルができ上ったり、また、もしラツパー
ロールの引きはなし時期が遅すぎれば帯鋼先端部の上に
巻きつけられる後続帯鋼が帯鋼先端部に強く押しつけら
れて、いわゆるエンドマークを生じ、その結果、不良部
分を有した帯鋼コイルが形成されて製品歩留りを低下さ
せたり、その後のコイル取扱いに支障を来したりするこ
とになるからである。

従来、ダウンコイラによる熱延帯鋼巻取作業に於けるラ
ツパーロールの引きはなしタイミングの決定は、主とし
てダウンコイラのマンドレル駆動電動機の負荷電流の急
増を検出することにより行われているが、一般にダウン
コイラ入側位置の帯鋼に所定の張力が生じた時期（すな
わち、既にマンドレルに巻きつけられた帯鋼部分にゆる
みが消減している時）とマンドレル駆動用電動機の負荷
電流急増時期とは完全に一致しないため、マンドレル駆
動用電動機の負荷電流増大を帯鋼先端部の巻きつけ完了
とみなしてラツパーロールをマンドレルから引きはなし
た場合、マンドレルからのラツパーロールの引きはなし
時期は尚早となり、その結果、コイル中心部は固く巻き
締められず、椀形コイルやテレスコープ形コイルが出来
上ってしまうことが多かった。

一般に、マンドレル駆動用電動機の負荷電流の増大は帯
鋼先端がラツパーロールによってマンドレルに押圧され
た瞬間に最も大きくなるが、この時期におけるマンドレ
ル駆動用電動機の負荷電流の増大は、いわゆるオーバー
シュートであって、この後、ダウンコイラ入側の帯鋼に
所定の張力が生じた時にはマンドレル駆動用電動機の負
荷電流はオーバーシュート値より減少するので、マンド
レル駆動電動機の負荷電流のオーバーシュート値を以て
巻取中の帯鋼に所定の張力が確立したとみなすことはラ
ツパーロールの最適引きはなし時期の決定に大きな誤り
をもたらすことになる。

それ故、従来、ダウンコイラにおけるラツパーロールの
引きはなし時期の決定はマンドレル駆動用動電機の負荷
電流の変化を参考にしつ＼、熟練した作業者の勘によっ
て行われていたが、ラツパーロールの最適引きはなし時
期は圧延された帯鋼の鋼種や圧延条件及び巻取り時の条
件などにより変化する上、作業者が変更されればラツパ
ーロールの引きはなし時期も変化するため、依然として
椀形コイルやテレスコープ形コイルなどの不良コイルが
発生したり、或いはエンドマークなどの不良部分が帯鋼
に生じることを防止できなかった。

本発明者は熱間圧延設備における帯鋼巻取り作業におけ
る経験を基礎として、ダウンコイラにおけるラツパーロ
ールの最適引きはなし時期の決定のために種々の試みを
行った結果、本発明によれば、最適時期にラツパーロー
ルを自動的にマンドレルから引きはなすことができるこ
とを発見した。

本発明者の試みによれば、巻取機マンドレルへの帯鋼先
端部の巻付数が なる式で得られる巻付数ｎとなった時に巻取機マンドレ
ル上における帯鋼のスリップ比が所定値以下で且つマン
ドレル駆動電動機の負荷電流が予め定めた値に一致した
ことをラツパーロール後退操作の指標とすることにより
、ラツパーロール操作を自動化できるとともに不良コイ
ルの発生や巻取失敗を防止できることが判った。

なお、前記の式に於で、 ｎ，０は予め定めた経験的な基準巻数、ｔは帯鋼板厚、
Ｗｏは予め定めた帯鋼板巾、Ｗは圧延機出側における実
測板巾、Ｔは巻取時の帯鋼温度、Ｔｏは予め定めた巻取
時の帯鋼温度、δｙは帯鋼素材の抗張力、δ０は予め定
めた帯鋼抗張力、ａ１〜ａ３は経験的な係数、である。

また、スリップ比とは巻取機入側のピンチロールを通過
した帯鋼長さと巻取機マンドレルに巻取られた帯鋼長さ
との比であり、これらはピンチロール回転数とマンドレ
ル回転数とから求めることができる。

前記帯鋼先端部の必要巻付数ｎを算出する式の根拠は以
下のとおりである。

基準巻数ｎＯはスリップを生じない巻付数であり理論的
にも求められており、例えば最小板厚１．２ｍｍのもの
から約７に設定される。

たゞし、このｎ０の値はコイラーの構造によっても変る
ので、コイラー毎に設定される。

は板厚による巻付数の補正項である。

板厚が厚くなるほど、マンドレルとマンドレル周囲のガ
イド（ラツパーロールに固定）との隙間が小さくなり、
マンドレルへの巻付性が向上することが明らかとなり、
さらに、巻付数と板厚との間には の相関関係があることが実験的 に確認された。

ａ２（ｗ−ｗ０）は板巾による巻付数の補正項である。

板巾が広がるほど帯鋼の形状がわるくなりやすく、コイ
ル間の密着性もわるくなるので、基準板巾Ｗ０に対する
板巾の増減に応じた補正をする必要がある。

さらに、熱間降伏応力は鋼種および巻取温度により変化
し、一般的に抗張力δｙが高いほど巻取り形状がわるく
なるので、必要巻付数ｎはこれに応じて補正する必要が
ある。

その補正項がである。

よって、帯鋼が実質上のスリップを生じない巻付数ｎは
上記式によって求めることができる。

以下に本発明の実施例について添附図面を参照して説明
する。

添附図面に於て、１はダウンコイラのマンドレル、２，
３はマンドレル１の周面に配置されたラツハーロールで
ある。

各ラツパーロール２，３はそれぞれマンドレル１の軸心
に対し半径方向に進退動可能なスライド２Ａ，３Ａを有
し、各スライドの先端には一対ずつの押圧ロール２Ｂ，
３Ｂが回転可能に支持されている。

各スライド２Ａ，３Ａには各々をマンドレル１の軸心に
対して放射方向に進退動させるための空圧シリンダ２Ｃ
， ３Ｃが連結されており、各空圧シリンダ２Ｃ，３
Ｃに接続された空圧管路２Ｄ，３Ｄには制御弁２Ｅ，３
Ｅが設けられ、これらの制御弁２Ｅ，３Ｅは制御装置６
に電気的に接続されている。

ダウンコイラの入側と圧延機（図示せず）の出側との間
にはピンチロール７が設けられ、圧延機の最終スタンド
の出側には帯鋼Ｓのパスラインに沿って温度検出器８、
板厚検出器９、帯鋼先端検出器１０などが配置されてい
る。

ピンチロール７は図示せぬ電動機によって駆動されてお
り、ピンチロール７の駆動軸には速度及び回転数検出用
のパルス発生器１１が連結されている。

ダウンコイラのマンドレル１には駆動用電動機１２が連
結され、この電動機１２もしくはマンドレル１の軸には
速度及び回転数検出用のパルス発生器１３が連結されて
いる。

一方、マンドレル駆動用電動機１２の電機子回路には負
荷電流検出用の電流計１４が接続され、電流計１４はま
た、比較器１５に電気的に接続されている。

パルス発生器１１にはゲート回路１６が接続され、この
ゲート回路１６には帯鋼先端検出器１０が電気的に接続
されている。

パルス発生器１１にはまた、時間演算器１７が電気的に
接続され、この時間演算器１７には帯鋼先端検出器１０
が電気的に接続されている。

この時間演算器１７は帯鋼先端がピンチロール７を通過
した時点から帯鋼先端がマンドレル１の外周に到達して
第一のラツパーロール２によりマンドレル１の外周面に
押圧される時点までの時間を演算するものである。

時間演算器１７にはゲート回路１８が電気的に接続され
、このゲート回路１８はパルス発生器１３の出力値に接
続されている。

１９は必要巻付数演算器であり、この演算器１９は前記
の式により表される巻付必要数の演算を行うためのもの
で、この演算器１９には温度検出器８と板厚検出器９と
が接続されるとともに図示せね板巾検出器からの板巾検
出信号Ｗやその他の設定値が入力されるようになってい
る。

一方、ゲート回路１６の出力側には演算器２０が接続さ
れ、この演算器２０にはパルス発生器１１の発生パルス
信号が入力されるようになっている。

この演算器２０はピンチロール７を通過した帯鋼長さＬ
１を演算するためのもので、その出力側にはスリップ比
演算器２１が接続されている。

演算器１９の出力側には必要巻付け長さ演算器２２が接
続されている。

この演算器２２は演算器１９によって演算された必要巻
付け数ｎと板厚検出器９の出力信号とに基いて必要巻付
け長さを演算式ＬＯ＝π（ｎＤｒ＋ｎ２ｔ）によって演
算するもので、この演算器２２の出力は巻取機マンドレ
ル１上に巻き付けられるべき帯鋼長さＬＯを与える。

（Ｄｒ；マンドレル直径、ｔ；帯鋼板厚）ゲート回路１
８の出力側に接続された演算器２３は巻取機マンドレル
１の回転数に基いてマンドレル１に巻付けられた見かけ
の帯鋼長さＬ２を演算式Ｌ２−π（Ｄｒ＋２ｔｎＲ）Ｎ
Ｒに基いて演算するものである。

この式に於て、ｎＲはマンドレル上の実際の巻付数の測
定値、ＮＲはマンドレルの回転速度であり、これらはパ
ルス発生器１３により得られる。

また、ｔは帯鋼板厚であり、これは板厚検出器９から得
られる。

演算器２２の出力と演算器２３の出力とを比較するため
の比較器２４が演算器２２と２３とに接続され、この比
較器２４はスリップ比演算器２１の駆動信号を発生する
。

演算器２０の出力側と演算器２３の出力側とはスリップ
比演算器２１に接続され、両演算器２０，２３の出力信
号値の比Ｌ２／Ｌ１で表わされるスリップ比Ｑが演算さ
れるようになっている。

このスリップ比演算器２１は比較器２４からの入力信号
があった時にｏｎとなり、スリップ比を表わす出力信号
を次段の比較器２５に入力する。

比較器２５は基準スリップ比価と演算器２１の出力信号
とを比較するためのもので、基準スリップ比価よりも演
算器２１の出力値が低い時に出力を発生する。

比較器２５の出力側に接続されたゲート回路２６は比較
器２５の出力信号と比較器１５の出力信号とが印加され
るようになっており、この二つの出力信号が印加された
時に駆動されて制御装置６を駆動する出力信号を発生す
る。

制御装置６は各テノノｓｏローノレ２，３の制御弁２Ｅ
，３Ｅを制御するもので、ゲート回路２６からの入力信
号があった時に制御弁２Ｅ ，３Ｅを切換操作する。

次に前記の如き構成における制御シーケンスについて説
明する。

帯鋼Ｓの先端が熱間圧延機（図示せず）を出てピンチロ
ール７を通過する時点に於て、板厚検出器９、温度検出
器８、及び図示せぬ板巾検出器等からの出力信号が演算
器１９に入力され、演算器１９はこれらの入力信号とそ
の他の設定入力情報ｎｏ、δｙ、δｏ、Ｗｏ、・・・・
・・・・・等とに基いて式 に従ってマンドレル１への必要巻付数ｎを演算する。

演算器１９の出力側に接続された演算器２２は演算器１
９の出力信号と板厚検出器９の出力信号とに基いて 式 ＬＯ−π（ｎＤｒ＋ｎ２ｔ） に従って、マンドレル１への必要巻付け長さＬＯを演算
する。

一方、ピンチロール７を帯鋼Ｓの先端が通過した時に帯
鋼先端検出器１０の出力信号が発生し、この出力信号は
ゲート回路１６と時間演算器１７とに入力され、これに
より、ゲート回路１６は開いてパルス発生器１１の出力
パルスを、すなわちピンチロールの回転速度信号Ｎｐを
演算器２０に入力させ、一方、時間演算器１７が駆動さ
れてパルス発生器１１から印加されるピンチロール回転
速度信号Ｎｐに基いて帯鋼Ｓの先端がマンドレル１の周
面に到達するまでの時間が演算される。

時間演算器１７は演算時間中は出力信号を発生しない。

一方、演算器２０はパルス発生器１１の出力パルスすな
わちピンチロール７の回転速度信号Ｎｐに基いて 式Ｌ１＝πＤｐＮｐ （Ｄｐ：ピンチロール直径） に従ってピンチロール７を通過する帯鋼長さＬ１を演算
し、その演算値をスリップ比演算器２１に印加する。

帯鋼Ｓの先端がマンドレル１の周面に到達した時点で時
間演算器１７から出力信号が発生され、この信号はゲー
ト回路１８に印加され、これによりゲート回路１８はｏ
ｎされてマンドレル１に直結されたパルス発生器１３の
出力パルスがゲート回路１８を通って演算器２３に印加
される。

（マンドレル１は帯鋼先端の到達前に既にリード速度で
回転しているので帯鋼先端がラツパーロール２，３によ
ってマンドレル１に押圧された時点からパルス発生器１
３の出力すなわち、マンドレル１の回転速度信号ＮＲ及
び回転数信号ｎＲが演算器２３に入力されることが望ま
しい。

）これにより、演算器２３は 式Ｌ２＝πＮＲ（Ｄｒ＋２ｔｎＨ） （Ｄｒ：マンドレル直径） に基いてマンドレル１に巻付けられつゝある帯鋼の見か
けの長さＬ２を演算し、この演算値を比較器２４とスリ
ップ比演算器２１に入力する。

一方、マンドレル駆動電機１２の負荷電流が電流計１４
により検出されており、電流計１４の出力信号Ａが比較
器１５に印加される。

比較器１５はそれを設定された設定範囲Ａ０内に電流計
出力信号Ａがある時にのみ出力信号をゲート回路２６に
向けて発生する。

これを図示すると第２図Ａのようになる。

すなわち、第２図Ａ，Ｂ，Ｃは横軸の時間に対する負荷
電流Ａ１スリップ比Ｑ，ゲート回路２６のＯＮ−ＯＦＦ
のそれぞれを示すグラフであり、第２図Ａのごとく負荷
電流Ａは帯鋼Ｓがマンドレル１に巻付始めると同時（巻
付開始点Ｘ）に立上がり、巻付数の増加とともに増加し
、やがて設定値Ａｏ以上になる。

設定範囲Ａ０の上限は負荷電流のオーバーシュート値よ
りも小さく、下限値は無負荷時電流値よりも大きな所定
値に設定されている。

必要巻付け長さＬｏと見かけの巻付け長さＬ２とが一致
すると比較器２４からスリップ比演算器２１に駆動信号
が印加され、スリップ比演算器２１は演算器２０と演算
器２３とから入力される入力信号に基いてスリップ比Ｑ
＝Ｌ２／Ｌ１を演算し、演算結果を比較器２５に印加す
る。

比較器２５は入力信号Ｑと予め設定された設定スリップ
比Ｑｏとを比較し、信号Ｑの大きさが設定値Ｑｏよりも
小さな時にゲート回路２６に入力信号を印加する。

これを図示するさ第２図Ｂのようになる。

すなわち、スリップ比Ｑは帯鋼Ｓがマンドレルに巻付開
始すると同時（点Ｘ）に下降し始め、巻付数の増加とと
もにやがて設定値Ｑｏより小さくなる。

ゲート回路２６は比較路１５と２６とから同時に入力が
あった時のみ開かれ、制御装置６に出力を発生する。

これを図示すると第２図Ｃのようになる。

すなわち、巻付完了とみなされる時点Ｙでゲート回路２
６がＯＮになり制御装置６が作動ずや。

従って制御装置６は、それまでマンドレル１の周面に押
圧されていた押圧ロール２Ｂ，３Ｂの支持スライド２Ａ
，３Ａをマンドレル１の周面から引きはなすように各ラ
ツパーロール２，３の制御弁２Ｅ，３Ｅを切換える。

これに対して、第３図Ａ，Ｂ，Ｃに示すごとく、例えば
負荷電流Ａが設定値Ａ０以上であっても、スリップ比Ｑ
が設定値Ｑｏ以下にならないと、ゲート回路２６はＯＮ
にならず、制御装置６は作動しない。

すなわち、ラツパーロール２，３は後退しない。

以上のように本発明によれば、作業員の勘に頼る従来の
ラツパーロール操作方法を廃することができるので、帯
鋼の巻取作業における人員の節減と、不良コイルの発生
防止及び巻取失敗の回避などに寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための装置の構成を例示
する説明図、第２図Ａ，Ｂ，Ｃは第１図の装置の動作を
例示するグラフ、第３図Ａ，Ｂ，Ｃは第１図の装置の動
作の他の例を示すグラフである。 １……マンドレル、２，３……ラツパーロール、６……
制御装置、７……ピンチロール、８……温度検出器、９
……板厚検出器、１０……帯鋼先端検出器、１１，１３
……パルス発生器、１２……マンドレル駆動用電動機、
１４……電流計、１７，１９，２０，２１，２２，２４
……演算器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 巻取用マンドレルに巻取られる帯鋼の巻数が基準巻
   数と板厚と板巾と抗張力と巻取温度とに基き下記式によ
   って決定される補正巻数に達し、かつ巻取用マンドレル
   に対する帯鋼のスリップ比と巻取用マンドレルの駆動電
   動機の負荷電流が所定値以上になったときラツパーロー
   ルを解放することを特徴とする巻取機におけるラツパー
   ロールの制御方法。 こゝで、 ｎ；補正巻数（必要巻付数） ｎｏ；基準巻数 ｔ；帯鋼板厚 Ｗ；実測板巾 Ｗｏ；基準板巾 Ｔ；帯鋼温度 Ｔ０；基準温度 δｙ；帯鋼素材の抗張力 δ０；基準抗張力 ａ１〜ａ３；係数。 ２ 巻取用マンドレルの周面に押圧されるラッパーロー
   ルを備えた巻取機におけるラツパーロールの制御方法で
   あって、巻取機入側のピンチロールを帯鋼の先端が通過
   した時点から前記ピンチロールを通過した帯鋼長さを前
   記ピンチロールの回転速度の検出値に基いて演算するこ
   とにより第一の演算値を得る一方、前記帯鋼の先端が巻
   取機マンドレルの周面に到達した時点から前記帯鋼が前
   記マンドレルに巻きつけられる見かけの長さを前記マン
   ドレルの回転速度の検出値に基いて演算することにより
   第二の演算値を得、前記ピンチロール通過時の前記帯鋼
   の温度、板厚、板巾及び引張り強さ等の情報に基き下記
   式により求められる補正巻数と板厚とから前記マンドレ
   ル上に巻きつけられるべき帯鋼長さを演算して第三の演
   算値を得るとともに、前記第二の演算値と前記第三の演
   算値とが一致した時に前記第一の演算値と前記第二の演
   算値との比により表わされるスリップ比を求め前記スリ
   ップ比の値が所定の値よりも小さくかつ前記帯鋼の先端
   が前記マンドレルに巻きつけられた後のマンドレル駆動
   電動機の負荷電流の検出値が所定の値よりも大きい時に
   前記ラツパーロールヲ前記マンドレルの周面から引きは
   なすことを特徴とする巻取機におけるラツパーロールの
   制御方法。 こゝで ｎ；補正巻数（必要巻付数） ｎｏ；基準巻数 ｔ；帯鋼板厚 Ｗ；実測板巾 Ｗｏ；基準板巾 Ｔ；帯鋼温度 ＴＯ＋基準温度 δｙ；帯鋼素材の抗張力 δｏ；基準抗張力 ａ１〜ａ３；係数。