JPS6024726B2 - 圧延機の張力制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は連続圧延設備における張力の制御方法に係り、
特に、熱間帯鋼、藤鋼、線材等の圧延機に使用するに好
適な張力制御方法に関する。

熱間帯鋼圧延機においては、通常圧延材にかかる張力を
０．５ｋｇ／桝以内に制御することが好ましく、張力が
大き過ぎたり、小さ過ぎると、製品品質の低下、生産能
率の低下、通板性の悪化等をまねく、そのため、従来は
機械的、電気的バランスによって、張力を安定させるル
ーパが用いられており、定常圧延時では非常に良い張力
制御装置である。しかし、通板過的におけるルーパの立
上り時、あるいは、圧延速度の加減速時に、ルーパの変
動により張力が変化し、圧延材の板厚も変化してしまう
。特に、ルーパ立上り時の過大張力をルーパの制御によ
って防止することは非常に困難であり、ルーパの低慣性
化、高応答化を行なっても限界がある。本発明は上記従
来方式の欠点に鑑み、通板、加減速時の張力制御をルー
パ以外の制御方式であるルーパレス圧延により制御し、
該制御が落着いた後、ルーパ系を起動し、該ルーパが落
着いたとき、ルーパ以外の張力制御系を切離して、ルー
パのみで張力を制御するようにして張力制御方法を提供
するものである。

・本発明において利用されるに好適なルーパ以外の張力
制御方式としては例えば、特開昭５０−２４１４９があ
る。

まず、本発明を詳細にのべる前に、従来のルーパ制御方
式の制御性についてのべる。

第１図はルーパ制御系の１例を示す。

１は被圧延材、２はルーパ、３は減速歯車、４はルーパ
２を駆動するモータ、５はルーパ位置をルーパの回転角
度で検出する位置検出器を示す。

６はルーパモータ４を駆動するためのモータ端子電圧を
与える入力線、７はサィリス夕装置等のゲート制御装置
で、電流指令信号８に応じて、電源１１からの入力電圧
をモータに与える端子電圧に変換して所定の電流をモー
タに流すサィリスタゲート装置である。

９は張力制御装置で、張力設定器１０からの張力目標値
を入力し、位置検出器５の出力信号１３を入力し、角度
に応じた電流制御指令値に変換し、実電流１２を入力し
て、その偏差に応じて電流指令信号８を出力する。

１４は位置制御装置で、位置設定器１５からルーパ位置
指令値を入力し、実位置検出信号１３との偏差により、
図示していない主モー夕の速度補正信号を出力する。

このルーパ装置は連続圧延機におけるスタンド間に配置
され、圧延材が下流側に到達したとき、ルーパを起動し
、スタンド間張力およびルーパ位置を制御する。ルーパ
起動時は、ルーパが待機位置から立上つて、圧延材の高
さが１０仇吻前後の所定位置まで上昇する。そのため、
ルーパ上昇の過程で張力が過大となる。第２図はその状
況をシミュレーションした結果である。時間０秒の時点
で圧延材が下流側のスタン日こ到達したとすると、下流
側スタンドの主モータ速度は圧延負荷によって降下する
。そのため、圧延材には若干のたるみが発生し、コンブ
レツションがかかる。ルーパはそのとき起動するが、所
定の張力値、所定の位置になるまで上昇する。圧延材の
たるみによって発生したコンブレッションは、ルーパの
上昇によって解消されるが、ルーパの所定位置までの上
昇によって圧延材がたたかれ、圧延材の急激に張力が発
生する。その張力は第２図に示すように過渡的に所定張
力以上になってしまう。このような過大張力発生によっ
て、圧延材に傷がついたり、圧延材の厚み、幅、形状等
が変化してしまう欠点がある。そのため、従来方式では
ソフトタッチ制御と称して、ルーパの上昇に判なつて、
ルーパ上昇速度を制御する方策などが採用されているが
、根本的な解決になっていない。圧延速度を加圧あるい
は減速する場合も同様に張力変動が大きくなることがシ
ミュレーションおよび実操業の経験から認められる。た
だ定常的な圧延速度で圧延しているときは非常に安定し
た制御を実施することができる。本発明は、上述した従
来方式の欠点に鑑み、下記技術を開発することによって
実現したもので、ルーパの長所を活かし、欠点を解消す
る発明で、単に、ルーパの代りに他の張力制御装置を圧
延システムに組込むものではない。また、本発明を述べ
る通板時、加減速時の張力制御装置は、ルーパに代って
、スタンド間の張力を非接触に制御するが、この非薮触
式張力制御装置は乗算、除算等の非線形演算が多く、デ
ィジタル計算機による制御が好適である。また、非接触
式張力制御装置を全圧延過程で使用しないのは下記目的
のためである。１ 定常圧延時は圧延状態が比較的安定
しており複雑な制御を行なう必要はない。

従来のルーパ制御で十分機能を発揮できる。２ 定常圧
延時には、次圧延材のためのセットアップ制御や、適応
制御を行なうことが重要であり、このような制御目的に
計算機を使用する方が効果が大きい。

つぎに本発明を実施例によって詳細に述べる。

第３図は本発明の一実施例である。１０川ま被圧材、１
１１，１１２は圧延機スタンドで、説明を簡単にするた
めスタンドのみ示してある。

１２１，１２２は圧延力検出器で、公知のロードセル等
を用いる。

１３１，１３２は歯車、１４１，１４２は主モータで歯
車１３１，１３２を介して、圧延機１１１，１１２の作
業ロールを回転させる。

１５１，１５２は主モータ１４１，１４２の回転速度を
検出する速度検出器である。

１６１，１６２は主モータ１４１，１４２の回転速度を
制御する速度制御装置で、第４図に示すように、速度制
御部１６１ａ、電流制御部１６１ｂ、パルス変換装置１
６１ｃおよび負荷電流制御部１６１ｄから成り、サィリ
スタ装置２２１，２２２にサィリスタのゲート信号を出
力する。

１６１ｄは圧延力に比例して、主モーター４１の電流を
制御するものでインパクト時の速度降下を補賞するもの
である。

１７１，１７２は電流検出器で主モーター４１，１４２
の駆動電流を検出する。

１８０はルーパモータ１８４駆動電流を制御する電流制
御装置で第５図に示す電流制部１８０ａとパルス変換部
１８０ｂからなり、ゲート信号をサィリス夕装置２２３
に出力する。

１８１はルーパ、１８２は歯車、１８３はルーパ位置検
出器で、セルシン発信器等を使用する。

１８５はルーパモータ１８４の駆動電流を検出する電流
検出器である。

１９川まルーパ位置制御装置で、ルーパ位置を位置検出
器１８３を検出し、第６図に示すように、位置偏差に応
じて主モーター４１の回転速度の補正信号を出力する。

２０川ま計算機で、圧延仕様２１０を入力し、セットア
ップ計算、情報処理の他、本発明の主機能である非接触
式張力制御、ルーパ制御系の起動、切離し、電流値、ル
ーパ位置等の目標値設定、ゲイン設定値等を行なう。本
実施例の動作について説明する。

計算器２００の動作手順を第７図に示す。圧延材１００
が圧延機１１１に到達する前に、計算機２０川ま圧延仕
様２１０‘こ基づいて決定した各圧延機のロール開度、
主モータ１４１，１４２の回転速度を設定する。設定後
、圧延材１００が圧延機１１１に到達すると、第７図に
示した手順に従って、計算機２００は動作する。すなわ
ち、圧延材１００が圧延機１１２に到達するまでは第１
スタンド１１１の主モーター４１の電流、１７１速度１
５１および圧延カー２１を入力し、主モータにかかる圧
延負荷ルクＧ・およびＧ・と圧延力Ｐ．の比（筈）。を
演算する。これは、後述する非接触式張力制御を行なう
ための基準値を決定するためである。圧延材が第２スタ
ンド１１２に到達すると、まず、第２スタンドの主モー
タ電流１７２、回転速度１５２、圧延力１２２を入力し
、第２スタンド１１２の主モータ１４２にかかる負荷ト
ルクＧ２および基準のトルク／圧延力を演算する。圧延
負荷トルクＧは、電流を１、電圧をＶ、回転速度を仇と
するとき、下記関係から求められる。

Ｇ：さめ・１−Ｊ洋−ＧＬ −等−Ｊ葺き−ＧＬ ……‘１） ただし、き◇＝誘起電圧係数、Ｊ＝慣性モーメント、Ｇ
し＝損失トルクである。

鰍スタンドの基準トＭ／圧延力比（毒） ｏは下記式で演算する。

（毒）。

＝（毒）Ｂ−費（号）Ｂ｛（号）Ｂ−（号）。｝
‐‐‐‐‐‐‘２）ただし、添字Ｂは圧延材が圧延
機１１２に咳込んだ直後の値であることを示す。Ｒ，，
Ｒ２はロール半径である。その後、計算器２０川まつぎ
にのべる制御式で圧延材の張力を制御する。

すなわち、圧延トルクＧと圧延力Ｐおよび張力Ｔとの間
には下記関係があることはよく知らている。Ｇ，；２・
そ．・Ｐ，一Ｒ．・Ｔ ……｛３１〇２＝２
・そ２ ・Ｐ２十Ｒ２・Ｔ ……【４｝〆
，，夕２は各スタンドのトルクアーム係数で、圧延の開
始時で張力Ｔが零の場合はＭ＝（号）。

‐‐‐‐‐‐‘５｝２夕２＝（毒）。

‐‐‐‐‐棚に等しい値である。

圧延中はそ，，夕２ は変化するが、その変化量は圧延
材の温度によるのがほとんどで、夕，，夕２共その変化
量はほぼ等しいと考えることが出釆る。そこで、夕，，
夕２の■，‘６｝式の値からの変化量を△そとして‘３
’，｛４ｌ式から△夕を消去すると下記張力演算式を導
くことができる。圧延材１００が第２スタンド１１２に
到達した後は、圧延速度が既定の速度になるまで、各圧
延機１１１，１１２の主モータ１４１，１４２の鰭流１
７１，１７２、電圧、速度１５１，１５２および圧延力
１２１，１２２を入力し、圧延負荷トルクＧ，，Ｇ２を
前述の‘１’式で演算して、‘７）式でスタンド間張力
を演算する。

核張力Ｔと、既定の目標張力Ｔｄとの偏差によって、圧
延機１ １ １の主モータ１４１の速度の，を下記だけ
補正すべ〈、△の・ニＫ（Ｔ一Ｔｄ） ……
【８，ただし、Ｋは制御ゲイン△の， を速度制御装置
１６１に出力する。

圧延材１００の通板が終了すると計算機２００は圧延速
度を既定の速度まで加速し、既定の速度に達するとルー
パ制御系１８０，１９０を起動させる。まず、第３図に
おける接点Ａを１側に投入し、接点Ｂを投入し、ルーパ
位置制御装置１９０に位置指令ｈを計算機２００より与
える。位置制御装置１９川まルーパの位置設定値ｈと位
置検出器１８３の出力信号の差によって、ルーパ電流制
御装置１８０‘こ出力する。ルーパ電流制御装置１８０
は第５図に示す積分制御装置１８０ｃで、位置制御装置
１９０の出力信号を積分してゆき、電流制御パターンを
作る。該電流パターンと電流検出器１８５の検出信号と
を比較し、該偏差に応じて１８０ａ，１８０ｂでデート
信号を作り、２２３に出力する。以上のような制御によ
り、ルーパの位置や所定の位置に安定すると、計算器２
００は第３図に示す接点Ａを２側に投入し、同時に接点
Ｃを切離す。これによって、電流制御装置１８０は積分
器１８０ｃに保持されている電流パターンに一致するよ
うに、ルーパモータの電流を制御し、位置制御装置１９
川ま位置偏差によって、主モータの速度を補正する。こ
のようにして、ルーパ制御装置系のみの制御にスムーズ
に切替が行なわれる。このようにすることにより、ルー
パのソフトタッチための特別の回路は不要となる。

従って、立上り時の衝撃がなくなり圧延材に傷をつける
こともなくなる。また、この方法ではルーパの角度によ
るゲインの補正が少なくてすむので張力制御精度が〈な
るというメリットも有している。スイッチＣを切離した
後は計算機２００は次に圧延される圧延材に対してのロ
ール関度、圧延速度等のセットアップ値の演算、データ
ロギング、報告書の作成等を行なう。

圧延が終了間近になると、計算機２００はルーパ系の切
離し、すなわちスイッチＡＢを切離し、スイッチＣを投
入して、‘７｝式による制御を開始する。圧延終了間近
になったことの判定は、圧延機１１１の入側に熱塊検出
器等を設置し、そのトリガー信号を利用することができ
る。第８図は上述の動作を図示したものである。第９図
は本実施例による張力制御結果である。以上、本発明に
ついて詳細に説明したが、要するに本発明は通板、加速
、減速、尻抜け状態においてはルーパなし状態で、非接
触式張力制御装置により圧延材にかかる張力を制御し、
圧延が安定した定常速度圧延時はルーパによって制御す
るシステム構成にしたことに特徴があり、このような構
成にすることによって、ルーパ制御装置は全圧延過程を
精良くカバーする必要はなく、定常速度圧延時のみの制
御を行なうことを目的とするため、非常に簡単な制御装
置で良い。

また、計算機２００は従釆のセットアップ計算機１台で
すみ、非接触式の張力制御に専用の計算機を用いる必要
はなく、すなわち、１台の計算機を第８図のごとく時分
割して使用することにより計算機の有効利用が可能とな
る。なお、本実施例においては、非穣触式張力制御装置
を計算機を用いて行なう例で説明したが、アナログ制御
でも実現可能なことは明白である。また、ルーパの駆動
装置として電動ルーパを示し、モータ弐電流すなわち出
力トルクを一定に制御することを示したが、これは油圧
、空圧圧式のルーパでもよく、このときは油圧、空圧を
一定に制御するのみで良い。

要するにルーパの押上げ力を一定に制御するものであれ
ばよい。以上本発明についてのべたが、本発明の綬施に
よって、圧延材かみ込み時のルーパによる過大張力の発
生に伴なうトラブルがなくなる。

また、計算器による張力制御を実行しつつ、ルーパ位置
を所定の位置まで特上げるため、傷の発生、過大張力の
発生はなく、非常に安定した張力制御を実施することが
できる等の多大の効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はルーパ制御装置を示す図面、第２図は従来のル
ーパのみによる張力制御結果を示す図面、第３図は本発
明の一実施例を示す図面、第４図は主電動機の速度制御
装置の構成を示す図面、第５図はルーパモ−夕の電流制
御系の構成を示す図、第６図はルーパ位置制御系の構成
を示す図面、第７図は本発明の一実施例における計算機
での処理手順を示す図面、第８図は本発明の動作作タイ
ミングを示す図面、第９図は本発明の実施例による張力
制御結果を示す図面である。 １１１，１１２・・・・・・圧延機スタンド、１２１，
１２２・・・・・・圧延力検出器、１３１と１３２・・
・・・・歯車、１４１，１４２・…・・主モータ４圧延
機駆動用モータ）、１５１，１５２・・・・・・速度検
出器、１６１，１６２・・・・・・速度制御装置、１７
１，１７２・・・・・・主電流検出器、１８０・・・・
・・電流制御装置、１８１・・・・・・ルーパ、１８２
・・・・・・歯車、１８３・・・・・・位置検出器、１
８４…ルーパモータ、１８５・・・・・・ルーパモータ
電流検出器、１９０・・・・・・刺直制御装置、２００
計算機。 第１図 弟２図 予３図 第４図 鰭Ｓ図 第５図 第７図 第８図 鼻ｑ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ タンデム圧延機により圧延される圧延材の張力を制
   御するものにおいて、該圧延材の通板過程および尻抜け
   過程では圧延ロールの駆動電流と圧延該重から張力を演
   算し、目標張力との偏差に応じて張力を制御するルーパ
   ーレス張力制御を行ない、通板過程終了時から尻抜け開
   始に至る通常圧延機にはルーパーによる張力制御とし、
   圧延過程に応じて両張力制御を切換えて清延材の張力を
   制御することを特徴とする圧延機の張力制御方法。 ２ 前記特許請求の範囲第１項において、ルーパーレス
   張力制御方法からルーパーによる張力制御方に切換える
   とき、該ルーパーレス張力制御方法によ張力制御実行中
   にルーパーによる張力制御係を起動せしめ、該ルーパー
   による張力制御系があらかじめ定められた制御条件を満
   たしたとき該ルーパーレス張力制御方法からルーパーに
   よる張力制御方法に切換えることを特徴とする圧延機の
   張力制御方法。 ３ 前記特許請求の範囲第１項記載において、ルーパー
   による張力制御方法からルーパーレス張力制御方法に切
   換えるとき、該ルーパーによる張力制御系があらかじめ
   定められた制御条件を満たしたとき、該ルーパーによる
   張力制御方法からルーパーレス張力制御方法に切換える
   ことを特徴とする圧延機の張力制御方法。 ４ 前記特許請求の範囲第２項記載において、ルーパー
   レス張力制御方法を実行中にルーパーによる張力制御の
   ためのルーパーの位置目標値を設定し、ルーパーの位置
   制御装置を駆動せしめ、ルーパーの位置が該設定された
   目標値に達したときにルーパーによる張力制御方法に切
   換えることを特徴とする圧延機の張力制御方法。 ５ 前記特許請求の範囲第１項記載において、ルーパー
   の位置が目標値に達し、ルーパーによる張力制御に切換
   える時点の主電動機の速度補正量をホールドし、ルーパ
   ーによる張力制御方法に切換えることを特徴とする圧延
   機の張力制御方法。 ６ 前記特許請求の範囲第１項記載において、ルーパー
   レス張力制御からルーパーによる張力制御に切換えると
   き、加速領域完了の信号によりルーパーの位置制御の動
   作を起動させることを特徴とする圧延機の張力制御方法
   。 ７ 前記特許請求の範囲第３項記載において、ルーパー
   による張力制御方法からルーパーレス張力制御方法に切
   換える時のルーパーモーターの速度補正量をホールドし
   、ルーパーレス張力制御方法に切換えることを特徴とす
   る圧延機の張力制御方法。 ８ 前記特許請求の範囲第１項記載において、ルーパー
   として電動駆動用ルーパーを使用し、ルーパー駆動用電
   動機の負荷電流値をあらかじめ定められた値に制御し、
   ルーパーの押上力を一定の制御することを特徴とする圧
   延機の張力制御方法。 ９ 前記特許請求の範囲第１項記載におけるルーパーに
   よる張力制御を行なうものにおいて、ルーパーの位置を
   一定にする制御に次いでルーパーの押上力を一定にする
   制御を行なわしめることを特徴とする圧延機の張力制御
   方法。 １０ 特許請求の範囲第９項記載の圧延機の張力制御方
   法において、ルーパー駆動用の電動モータの負荷電流を
   所定値に保つことにより前記ルーパーの押上力を一定に
   制御することを特徴とする圧延機の張力制御方法。 １１ 特許請求の範囲第９項記載の圧延機の張力制御方
   法において、ルーパーとして油圧もしくは空圧ルーパを
   用い、該油圧もしくは空圧を一定に保つことにより前記
   ルーパーの押上力を一定に制御することを特徴とする圧
   延機の張力制御方法。 １２ 前記特許請求の範囲第１項記載の圧延機の張力制
   御を行なうものの各圧延スタンドを駆動する主モータの
   制御部を該モータの速度制御ループと電流制御ループか
   ら構成し、該電流制御ループの入力として圧延力に比例
   した電流指令補正値を付加し、主モータの電流制御を行
   なうことを特徴とする圧延機の張力制御方法。 １３ 前記特許請求の範囲第３項記載において、あらか
   じめ定められた制御条件を当該ルーパーの上流スタンド
   の尻抜けの検出信号とし、該尻抜けが検出されたことに
   よりルーパーレス張力制御方法に切換えることを特徴と
   する圧延機の張力制御方法。