JPS6030512A - 多スタンド連続圧延における無張力制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は製鉄工場の多スタンド連続圧延における被圧延
材（条鋼や鋼板など）の無張力制御方法に関するもので
ある。

一般に、圧延ｐ−ルならびに圧延ロールを支えるための
軸受を収め、圧延に際して発生する圧延反力を支える機
械的構造物を圧延スタンドと云５が、かかるスタンドを
複数個、直線的に配列し、被圧延材を順次、各スタンド
（圧延ソール）に通してゆくことにより圧延が行なわれ
る。この圧延工程において、スタンド間に位置する被圧
延材に、一方のスタンドにおける送り速度と他方のスタ
ンドにおける送り速度が同期していないことに起因して
、張力または圧縮力が加わるようなことがあると、圧延
を終了して被圧延材が製品となった場合に、製品寸法に
狂いを生じることになる。このため、スタンド間の被圧
延材に張力または圧縮力が発生しないように、スタンド
における圧延ロールの駆動手段を制御する所謂、無張力
制御が行なわれている。

本発明は、かかる多スタンド連続圧延における無張力制
御方法に関するものである。

〔従来技術とその問題点〕

この種の無張力制御方法として、電流メモリ一方式、ト
ルクメモリ一方式、トルクアームメモリ一方式あるいは
、先進率メモリ一方式等が一般に採用されている。

第１図はかかる従来Ｑａ張力制御方法の原理説明図であ
る。同図において、ＩＡは第１のスタンド（圧延ロール
）、ＩＢは第２のスタンド、２は被圧延材、である。

第１図（イ）において、被圧延材２の先端Ｆが第１のス
タンド１人に噛み込んでいることが認められるであろう
。この後、先端Ｆは圧延工程に従って矢印Ｙ方向に進行
して第２のスタンド１Ｂに、第１図（ロ）に示す如く、
噛み込むことになる。

先端Ｆが第１のスタンド１人を出てから第２のスタンド
１Ｂに噛み込むまでの間は、先端Ｆは７リーの状態にあ
るから、スタンド１人と１Ｂの間に位置する被圧延材部
分には張力も圧縮力も印加されないことは明らかである
。そこで被圧延材がこのよプに無張力状態にあるときの
スタンド１人における圧延ローラの駆動モータにおける
モータ電流（圧延電流）やトルク（圧延トルク）を測定
して記憶しておく。

次に先端Ｆは進行して第１図＜１−＞に示す如く、第２
のスタンド１Ｂに噛み込む。このとき、第１のスタンド
１人と第２のスタンド１Ｂが同期して同じ速度で被圧延
材２を送っていれば、被圧延材２には張力も圧縮力も発
生しない筈である。どちらか一方のスタンドの送り速度
が他のスタンドのそれより遅かったり早かったりすると
、その分だけ被圧延材に張力や圧縮力が加わる。

そこで、第１図（ロ）に示すように、先端Ｆが第２のス
タンド１Ｂに噛み込んだ状態において、第１のスタンド
ＩＡＫおける圧延ローラ駆動モータのモータ電流やトル
クを測定し、先に第１図（イ）に示す如き、先端Ｆがフ
リーの状態にあるときに測定した電流やトルクの値と比
較してみて、若し前者が後者より増大していれば、被圧
延材に圧縮力が加わっているので第１のスタンド１人に
おける負荷が増大し、また前者が後者より減少していれ
ば被圧延材に張力が加わったために第１のスタンド１人
における負荷が減少したのだと（・５ことが判る。そこ
で、前者と後者が一致するように、各スタンドにおける
圧延ローラの駆動モータを制御すれば、被圧延材に張力
も圧縮力も発生せず、無張力制御を実現することができ
る。

ここで電流を記憶しておいて比較するのが電流メモリ一
方式であり、トルクを記憶しておいて比較するのがトル
クメモリ一方式である。また、トルクアーム（圧延トル
クと一圧延荷重の比）を記憶しておいて比較するのがト
ルクアームメモリ一方式であり、同様に先進率を記憶し
ておいて比較するのが先進率メモリ一方式である。

かかる従来の無張力制御方法には次のような欠点があっ
た。

すなわち、多スタンド連続圧延の場合、成るスタンドに
おいて、比較の基準になるものとして記憶する圧延電流
値等は、当然のことながら、当該スタンドに先行する各
スタンド間の張力または圧縮力が零であるという前提に
立っている。従ってこの前提がくずれると、正しくない
値を記憶することになる。

この点に関し、被圧延材は一般に灼熱状態にあるわけで
あるが、その全体の温度分布が均一でな（、スキッドマ
ークと称する僅かに温度の低い部分があり、こうした温
度の低い部分では、圧延に要する荷重が増大することか
ら、スキッドマークは制御系に対する外乱要因となる。

このため、無張力制御系に於ける実際張力の変動は、無
張力制御系の応答周波数と外乱の変動周波数との関係で
生じるから、スキッドマーク等による外乱が大きくて早
い場合には、張力に変動を生ずる。従って上記の従来の
方式はいづれも材料張力を直接検出せず、目標値として
記憶した値が無張力状態であるはずとの仮定で制御が継
続されるため、この値が真の無張力状態を示す値であっ
たか否かが問題となる。特に圧延スタンド数が多い場合
には、該当するスタンドの入側張力には、それより上流
側スタンドの影響が積算されて来る可能性がある。

このようにして、従来の無張力制御方法では、必ずしも
無張力が実現されておらず、その制御精度が低いという
欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明は、上述のような従来技術の欠点を改善するため
になされたものであり、従って本発明の目的は、スキッ
ドマーク等による外乱要因にわずられされることなく、
高精度の無張力状態を実現することのできる多スタンド
連続圧延における無張力制御方法を提供することにある
。

〔発明の要点〕

上記目的を達成するため、本発明による無張力制御方法
は、 （イ）圧延後の被圧延材の圧延方向に沿った外形寸法の
変化をデータとして検出する工程と、００　前記一連の
データからどのスタンド間で被圧延材に張力または圧縮
力が加わったかを解析して張力または圧縮力の発生に寄
与したスタンドを識別する工程と、 （ハ）識別された前記スタンドにおける圧延ロール駆動
手段を制御して張力または圧縮力を解消する工程と、 かう成ることを特徴としている。

〔発明の実施例〕

次に図を参照して本発明の一実施例を説明する。

第２図（ａ）は本発明の実施に必要な制御系を示すブロ
ック図、第２図（ｂ）は制御のための採取データを示す
グシ７、である。

これらの図において、１　（ＩＡ、ＩＢ、ＩＣ・・・）
は圧延スタンド、２は被圧延材、３（５Ａ、３Ｂ。

３Ｃ−・・）は無張力制御系、４は寸法検出器、５は記
憶回路、６は記憶データの解析回路、７は補正信号分配
回路、１０は記憶データ、を示す。

なお、圧延スタンドＩＡ、ＩＢ、ＩＣ・・・には、それ
ぞれ順番を示す記号として、別にｌ５ＴＤ、２ＳＴＤ、
５ＳＴＤ・・・なる記号を付しである。

第１図（ａ）において、被圧延材２は、その先端Ｆから
圧延スタンド１人に入り、順次１Ｂ、１Ｃ，１Ｄを経て
抜は出るものとする。従って第１図（ａ）に示す如き圧
延工程の途中にあるときは、被圧延材２の先端Ｆが一番
細（、尾端Ｅが一番太い状態にある。寸法検出器４は、
圧延工程を終了してスタンド１Ｄを出てくる被圧延材２
の寸法（この場合、被圧延材２が棒鋼とすれば、直径寸
法）を順次検出し、その検出結果は、記憶回路５におい
てサンプル指令信号に従って記憶される。

記憶されたデータの一例は、第１図（ｂ）に示す記憶デ
ータ１０である。記憶データ１０は、解析回路乙におい
て、尾端抜は信号（被圧延材２の尾端Ｅが寸法検出器４
を通過して抜けるときに発生する信号）を参照して解析
され、各スタンド間に位置する被圧延材部分（以下、単
に材料と云５こともある）に張力または圧縮力が加わっ
ていたか否かを知る。そしてそれにより、補正信号分配
回路７を介して各スタンドの無張力制御系（具体的には
、例えば圧延ローシ駆動モータの制御系）へ前記張力ま
たは圧縮力を解消するよう補正信号を送り、次回の圧延
工程に反映させる。

次に第１図（ｂ）を参照して記録データ１０とその解析
法について説明する。

この発明は、スタンド間の材料に、もし張力あるいは圧
縮力が存在して圧延されていた時、材料尾端Ｅがスタン
ドを抜けて無張力状態となると、材料寸法には、スキッ
ドマーク等の影響によるゆるやかな変動と異なった、ス
テップ状の変化を生じる。しかもこの寸法変化が生じた
材料の長さくすなわちスタンド間隔）を、寸法検出器設
置位置の材料長さに換算した値は、各スタンド毎に異な
ることを利用する。

具体的に説明する。スタンドＩＡ、ＩＢ間の材料に今張
力が加わっていたものとする。この状態で尾端Ｅが送ら
れてスタンド１人を抜けたとすると、この途端に、尾端
Ｅがフリーになったことにより、それまで印加されてい
た張力は零になる。

その結果、材料は、張力が消失したことによりそれまで
の寸法が記録データ１０におけるＫ１点に示す如くスデ
ツブ的に増大する。ここでＬ１２はスタンドｌ５ＴＤと
２８ＴＤの間の距離を、またｔ１２は同距離を材料が通
過するのに要する時間を示している。

同様に、スタンドＩＢ、ＩＣの間の材料に、今度は圧縮
力が加わっていたものとする。この状態で尾端Ｅが送ら
れてスタンド１Ｂを抜けたとすると、この途端に、尾端
Ｅがフリーになったことにより、それまで印加されてい
た圧縮力は零になる。

その結果、材料は、圧縮力が消失したことによりそれま
での寸法が、記録データ１０におけるに２点に示す如く
、ステップ的に減少する。ここでＫ２３はスタンド２Ｓ
ＴＤと３ＳＴＤＯ間の距離を、またｔ２３は同距離を材
料が通過するのに要する時間を示している。

このようにして記録データ１０を、尾端抜は信号を参照
して解析することにより、どのスタンド間で張力または
圧縮力が発生していたかを知ることが出来、ひいてはど
のスタンドへ補正信号を送れば良いかが判る。

なお、各スタンド間の距離（絶対距離）は等しく、Ｌ１
２　＝Ｌ２３　＝Ｌ３４であるとしても、各スタンド間
を通過するに要する時間ｔ１２．ｔ２３ｔ　ｊ３４の長
さは異なることについて説明する。

圧延工程の進行につれて材料は次第に細くなり、圧延に
要する時間も短縮されてくる。ｌ５ＴＤと２ＳＴＤの間
にある材料は、２ＳＴＤと５ＳＴＤＯ間にある材料より
も、直径が太く、圧延に要する時間も長くなる。同時に
、２ＳＴＤと５ＳＴＤＯ間にある材料は、３Ｓ、ＴＤと
４ＳＴＤＯ間にある材料よりも、直径が太く、圧延に要
する時間も長い。このような事情でｔｌｚ＞　ｔｚ３＞
　ｔｓ４の関係が生じ、従ってに１ｐＫ２．に３の各点
の尾端Ｅからの距離も、圧延工程終了後の被圧延材２に
おいて見る限り、第１図（ｂ）に示す如（、Ｋ１のそれ
が最長でに３のそれが最短となる。

以上の関係を改めて定量的に説明すれば次の如くである
。′ 例えば第ｉスタンドと第（ｉ＋ｊ）スタ、ンド間の距離
なＬｉ、材料断面積をＳｉとし、寸法検出器設置部の材
料断面積なＳｇとすれば となる。

従って、寸法検出器４の出力信号を記憶回路５に記Ｊ意
しておき、材料用Ｇ４ＭＥがこの検出器４を抜けた時点
で、尾端から各スタンドの換算長さに対応する位置の寸
法変化を調べれば、そのスタンドに張力が存在していた
か否かとその概略の大きさを判断することが出来る。こ
の値を、次の材料圧。

延に対する記憶値に補正として反映して行けば同じ棒鋼
材料に対して高精度な無張力制御を達成出来る。あるい
は、寸法検出器の出力信号の記憶が一定サンプリング時
間毎に行なわれる場合には、マスフロー一定原理より、
−記憶データの材料尾端から、各スタンド間を材料が通
過するに要する時間と同じ時間位置の寸法変化を調べて
も同じである。この場合は材料断面積は不要となる。

以上は材料尾端が圧延スタンドを抜けて行（巻合の方法
について述べたが、材料先端が無張力状態から次スタン
ドに噛み込み圧延されて行（場合についても同様に考え
ることが出来る。先端方式の場合、先端部の各スタンド
間距離に相当する換算長さが検出器設置位置を通過すれ
ば、すぐに補正を加えることが出来る。

〔発明の効果〕

この発明によれば、従来の無張力制御方法における大き
な欠点であった無張力制御の目標値が、真に材料無張力
時の値からずれたものであるという点を解決し、張力直
接検出器を用いることなく、記録データを演算解析する
ことにより、張力（圧縮力）の発生していたスタンドを
見出すことができるので、かかるスタンドの無張力ｉ１
Ｊ御系へ補正信号を分配することにより、高精度の無張
力制御が達成出来るため、圧延工程終了後の製品の寸法
精度を向上出来る。

あるいは、無張力制御装置を有していない簡単な速度制
御系のみで構成される圧延機においても、この速度目標
値を、本発明による信号で修正してやれば無張力運転が
達成出来る。

【図面の簡単な説明】

第」図は従来の無張力制御方法の原理説明図、第２図（
ａ）は本発明の実施に必要な制御系を示すブロック図、
第２図（ｂ）は制御のための採取データを示すグラフ、
である。 符号説明 １　（ＩＡ、ＩＢ、ＩＣ−・・）・・・−；・圧延スタ
ンド、２・・・・−・被圧延材、３　（３Ａ、５Ｂ、３
Ｃ・・・）・・・・・−無張力制御系、４・・・・・・
寸法検出器、５・・・・・・記憶回路、６・・・・・・
記憶データの解析回路、７・・−・−・補正信号分配回
路、１０・−・・・・記憶データ 代理人弁理士　並　木　昭　夫 代理人　弁理士　松　崎　清 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）被圧延材を複数のスタンド間に通して連続圧延を行
   な５多スタンド連続圧延に際して、前記各スタンド間に
   おいて被圧延材に加わる張力または圧縮力を解消するよ
   うに各スタンドにおける圧延ロールの駆動手段を制御す
   る無張力制御方法において、 （イ）圧延後の被圧延材の圧延方向に沿った外形寸法の
   変化をデータとして検出する工程と；（ロ）前記一連の
   データからどのスタンド間で被圧延材に張力または圧縮
   力が加わったかを解析して張力または圧縮力の発生に寄
   与したスタンドを識別する工程と、 （ハ）識別された前記スタンドにおける圧延ロール駆動
   手段を制御して張力または圧縮力を解消する工程と、 から成ることを特徴とする多スタンド連続圧延における
   無張力制御方法。