JP4618154B2 - ストリップのセンタリング方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、ストリップ通板ラインにおけるストリップのセンタリング方法および装置に関するものであり、特にサイドトリマー設備でのトリム外れトラブル防止するストリップのセンタリング方法および装置に関するものである。

鋼帯の処理ライン、例えば鋼帯酸洗ラインにおいては、酸洗処理された鋼帯（以下ストリップという）の幅を需要家および次工程の要求に応じた一定幅とするために、巻取りテンションリール前にサイドトリマー設備により両端部をカットする。

また、前記鋼帯酸洗ラインにおいては、各ポイント毎にステアリングロール設備を設けており、ストリップの巾方向の位置を検出するセンサの情報をもとに、ＣＰＣ制御（センター・ポジション・コントロール）を行い、ストリップをセンタリングし、ロールアウトを防止している。このＣＰＣ制御は、制御方式としてフィードバック制御を用い、主に比例制御のみを基本としている。

前記鋼帯酸洗ラインの各設備でのＣＰＣ制御の内、特に、前記サイドトリマー設備直前でのＣＰＣ制御は、トリム外れを防止する観点から、他の設備でのＣＰＣ制御と比較して高い制御性が要求される。ここでの説明では、サイドトリマー設備直前のステアリングロールを「目標段」と称すこととする。

サイドトリマー設備前の高精度なストリップセンタリングの技術として、様々なものがこれまで提案されている。例えば、特許文献１には、「鋼帯のセンタリング装置」と称する技術が開示されている。この技術は、サイドガイド装置と２つのステアリングロール装置を組み合わせたものであり、２つのステアリングロール装置にはそれぞれ出側にストリップの位置センサーを配し、ストリップがセンターになるよう各ステアリングロール装置が独立して制御するものである。また、２つのステアリングロール装置の間は十分距離をとることが必要であると記述されており、途中にアイドルロールを配している。

また、特許文献２には、「連続ラインにおける鋼帯の通板方法」と称する技術が開示されている。この技術は、ストリップ位置の目標を時間周期的に変化させ、前後のステアリングロール装置と同期して往復運動させるものである。
特開平９−８６７３９号公報 特開２００１−２７８５１６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、目標段より１段上流のステアリングロールのＣＰＣ制御においてはステアリングロールの中央位置付近でストリップをセンタリングできているにもかかわらず、目標段のＣＰＣ制御においては、ステアリングロール位置が中央位置より外れた（例えば、６０ｍｍ偏芯などのステアリング動作範囲限界付近の位置）状態となることが定常的にある（この状態を、以下では定常状態と呼ぶ）。図２は、従来技術(特許文献１)による問題点を模式的に説明する図である。

No.Ｎステアリングロール（目標段＝Ｎ）とNo.（Ｎ−１）ステアリングロール（目標段より１段上流）での様子を、左右に示しており、上から［制御量］ストリップ位置および［操作量］ステアリングロール位置の時間変化、さらにロールとストリップの位置関係をそれぞれ示している。

図２は、特定の板幅のときの定常状態を表しており、No.（Ｎ−１）ステアリングロール自身はセンター付近でストリップをセンタリングして通板させているものの、No.Ｎステアリングロール（目標段）までの間で板がOP側（圧延スタンドの作業側）に蛇行しているため、No. ＮステアリングロールのＣＰＣ制御の働きにより、No. Ｎステアリングロールのステアリングロール位置が中心位置より６０ｍｍも偏芯して、やっと板のセンタリングを定常的に確保している状態である。

この６０ｍｍというステアリングロール位置の偏芯は、ステアリングロールの動作可能範囲の限界に近いものであり、この定常状態から外れた非定常状態になった時（例えば、ライン速度の加減速を行った時など）に、外乱が発生しさらにストリップが蛇行した場合、先の定常状態からでは、ステアリングロール位置の制御設備制約(制御可能範囲超え)にかかり、所定の満足できる制御ができず、トリム外れトラブルが発生する場合がある。

車の運転に例えると、ハンドル（ステアリング）をきった状態で車が直進（定常状態）しているようなものであり、この状態で曲がり角に差し掛かってさらにハンドルをきろうとしても、もうそれ以上ハンドルを回せなくなり、クラッシュするようなものである。

前述のような定常状態となってしまうのは、（Ｎ―１）段目のステアリングロール装置とＮ段（目標段）のステアリングロール装置との搬送の間にストリップ自身が蛇行していることに起因しており、各ステアリングロールの設置状態や摩耗状況が関係していると考えられる。このような状態で、特許文献１に記載の技術によって２つのステアリングロール装置の間を十分距離をとると、かえって逆効果となる。また、この蛇行は通板している材料の巾が狭いほど顕著になることが経験的に分っている。

また、特許文献２に記載の技術は、元々ロール摩耗防止を目的としたものであり、ロール摩耗を均一化するためにストリップ位置の目標を時間周期的に変化させ、前後のステアリングロール装置と同期して往復運動させるものであり、サイドトリマー設備直前でのトリム外れを防止できるような高精度なストリップセンタリングを達成できるものではない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、サイドトリマー設備前のより高精度なストリップセンタリングを達成するストリップのセンタリング方法および装置を提供することを目的とする。

上記課題は、以下の発明によって解決できる。
［１］ 複数のストリップを溶接して連続的に通板するストリップ通板ライン内に配置された複数のステアリングロールで、それぞれＣＰＣ制御（センター・ポジション・コントロール）を行うストリップのセンタリング方法であって、
目標段として設定したステアリングロールのステアリングロール位置を所定の範囲内とするように、
予め求めておいた、ストリップの板幅および通板速度と、ストリップ目標位置の補正量との関係に基づいて、
前記目標段として設定したステアリングロールの上流側のステアリングロールのストリップ目標位置を、通板する前記複数のストリップ毎に、該ストリップが前記上流側のステアリングロールを通過するまでに設定しておくことを特徴とするストリップのセンタリング方法。

［２］ 上記［１］に記載のストリップのセンタリング方法において、
前記目標段として設定したステアリングロールのＣＰＣ制御（センター・ポジション・コントロール）結果に基づいて、
前記ストリップの板幅および通板速度と、ストリップ目標位置の補正量との関係を逐次更新することを特徴とするストリップのセンタリング方法。

［３］ 複数のストリップを溶接して連続的に通板するストリップ通板ライン内に配置された複数のステアリングロールにそれぞれＣＰＣ制御（センター・ポジション・コントロール）装置を備えたストリップのセンタリング装置であって、
目標段として設定したステアリングロールのステアリングロール位置を所定の範囲内とするように、
予め求めておいた、ストリップの板幅および通板速度と、ストリップ目標位置の補正量との関係に基づいて、
前記目標段として設定したステアリングロールの上流側のステアリングロールのストリップ目標位置を、通板する前記複数のストリップ毎に、該ストリップが前記上流側のステアリングロールを通過するまでに設定する制御手段を備えたことを特徴とするストリップのセンタリング装置。

本発明は、サイドトリマー設備直前のステアリングロールでのＣＰＣ制御において、設備制約内で制御できるようになり、サイドトリマー設備におけるトリム外れトラブルを防止でき、生産性に寄与する。

本発明を実施するための最良の形態について、以下に図面を参照して説明を行う。図１は、酸洗ライン設備の装置概要の一例を示す図である。図中、１はストリップ、２はペイオフリール、３はウェルダー、４はスキンパスミル、５は酸洗タンク、６はリンス、７はドライヤー、８はサイドトリマー、９は検査室、１０はシャー、１１〜１９はNo.１〜No.９ステアリングロール、および２０はテンションリールをそれぞれ示す。

コイルを巻戻すペイオフリール２で払い出されたストリップ１は、ウェルダー３で連続的にラインを通すために溶接される。溶接されたストリップ１は、入側のコイル装入、端板処理、溶接などの作業中も、ストリップ１が停止することなく酸洗タンク５に送り込まれるだけのストリップを貯め込むために、No.１〜No.４ステアリングロール(１１〜１４)などで構成される入側コイル貯込装置を経る。

そして、スキンパスミル４で機械的性質を改善する調質圧延を行ったのち、ストリップの表面の酸化鉄（スケール）をタンク内の酸液にて除去する。そして、リンス６およびドライヤー７にて、酸洗後のストリップ表面の残留酸を水洗し、乾燥する工程を経る。

出側では、出側のコイル搬出、端板処理、トリミング幅替えなどの作業中も、ストリップ１が停止することをなくすために、入側と同じくNo.５〜No.９ステアリングロール(１５〜１９)などで構成される出側コイル貯込装置を経由する。

そしてサイドトリマー８では前述したように、ストリップ１の両耳を連続的に切断し、規定の幅にする。検査室９にて、ストリップ１の疵等の検査を行い、所定の長さになった時にシャー１０にてストリップ１を切断する。切断されたストリップ１は、最終的にテンションリール２０にてコイル状に巻き取られる。

以上が酸洗ラインの主な工程であるが、これはあくまで一例であり他の工程が入る場合もある。図１の例では、サイドトリマー設備直前のステアリングロールである「目標段」は、No.９ステアリングロール１９であり、順次上流へNo.８ステアリングロール１８からNo.１ステアリングロール１１へ８個のステアリングロールが設置されている。

本発明では、「目標段からｎ段上流」の（Ｎ−ｎ）段目のステアリングロール装置から「目標段」のＮ段目のステアリングロール装置との間の搬送中のストリップの蛇行を考慮して、あらかじめ目標段からｎ段上流のステアリングロール装置までにおけるストリップ位置の目標値を積極的に補正することにより、目標段でのＣＰＣ制御性を確保する。例えば、図１の例でｎ＝１の場合は、目標段よりｎ段上流のNo.（Ｎ−ｎ）ステアリングロールは、No.８ステアリングロール１８である。

本発明は、次のような構成よりなっている。先ず、（１）目標段のＣＰＣ制御のステアリングロール位置が所定の範囲内となるように、目標段よりｎ段上流のステアリングロールのＣＰＣ制御におけるストリップ目標位置を積極的に補正する。図３は、本発明を模式的に説明する図であり、図２の従来技術で示したように、No.（Ｎ−ｎ）ステアリングロールとNo.Ｎステアリングロール（目標段）での様子を、左右に分けて示し、上から［制御量］ストリップ位置および［操作量］ステアリングロール位置の時間変化、さらにロールとストリップの位置関係をそれぞれ示している。

No.（Ｎ−ｎ）ステアリングロールでの［制御量］ストリップ位置の目標を０ではなく積極的にＺとおき、可能な範囲で積極的にＤＲ側（圧延スタンドのドライブモータモータ設置側）へ通板するようにする。このようにすることによって、No.Ｎステアリングロール（目標段）までの間で板がＯＰ側に蛇行することによるNo.ＮステアリングロールＣＰＣ制御を利かせない場合でのNo.Ｎステアリングロール位置での偏芯量が小さくなり、結果的にＣＰＣ制御を利かせてもロールをＤＲ側に少し動かすだけで済むことになる。これにより、図２の従来技術と比べてステアリングロールの動作可能範囲限界までに余裕が生じて、外乱などが発生してもステアリングロール位置の制御設備制約(制御可能範囲超え)にかからず、所定の満足できる制御ができ、トリム外れトラブルが発生しなくなる。

（２）Ｎｏ．（Ｎ−ｎ）のステアリングロールのストリップ目標位置の補正値は、先の知見から通板材の板巾により可変とする。また、通板速度によっても可変とする。さらに当該ステアリングロールにおいてロールアウトしないよう、あるいは、ストリップの形状確保の観点から、補正値に制約を設ける。これは、先の（１）で述べたストリップ目標位置の補正値の具体的な決め方であり、後に詳述する。

（３）また、上記の補正値は、学習して更新するようにして常に最適な状態を保ち、設備の使用状態などによる経時変化に対応するようにする。これについても、同様に後述する。

上述のように従来技術が各ステアリングロールを独立して制御していたものに対し、本発明では、協調して制御するようにしている。
以上、本実施形態では酸洗ラインを例として説明したが、酸洗ラインに限定されるものでなく、同様にステアリング装置が配置された連続焼鈍ラインや鍍金処理ラインなどのストリップ通板ラインであれば適用可能であることは言うまで無い。

本発明の実施例１(Ｎｏ．（Ｎ−ｎ）段のステアリングロールのＣＰＣ制御)を以下に記す（図４参照）。
まず、予めステアリングロール装置の統括コントローラー（制御手段）に、「ストリップの板幅に応じた補正量テーブル」（以下補正量テーブル）を設けておく。また、本テーブルは、速度領域ごとに数種類設定されて、記憶されている。

そして、統括コントローラーは、現在通板されているストリップの板幅、速度の情報をラインを管理している計算機より入力し、その情報にもとづき、上述の「補正量テーブル」より必要な補正量を予め求めておき、各ロールを通過するタイミングまでに、Ｎｏ．（Ｎ−ｎ）段のステアリングロールのＣＰＣ制御装置に伝達し、設定される。このとき、必要な補正量があらかじめ規定してある上限値よりも大きい場合は、上限値を伝達するようにして補正値の上限規制をかけるようにする。

その後、Ｎｏ．（Ｎ―ｎ）段のステアリングロールのＣＰＣ制御装置は、伝達された補正量をストリップ位置の目標値（もともとは０）に加算し、制御する。

本発明の実施例２(目標段Ｎｏ．Ｎ段のＣＰＣ制御実績に基づく補正量テーブルの学習機能)を以下に記す（図５および図６参照）。
ステアリングロール装置の統括コントローラーは、目標段Ｎｏ．ＮのステアリングロールのＣＰＣ制御結果にもとづき、補正量テーブルを随時更新する。
この更新の仕方としては、例えば、ある速度Ｖが一定時間ｔ以上連続した時の、その時間における目標段のステアリングロール位置の平均値Ｘ，および目標段のストリップ位置の平均値Ｙをもとに、修正量Ｚ（Ｚ＝Ｘ−Ｙ）を求め(図５)、該板幅の現在の補正量に対して、以下の式のように新補正量Ｚ1を求める(図６)。
新補正量Ｚ1＝α×修正量Ｚ＋（１−α）×現補正量Ｚ０
ここで、α：更新係数（０〜１）
このようにして求めた新補正量Ｚ1は、補正量テーブルの該当する個所の現補正量Ｚ０と置き換えることにより、補正量テーブルの更新を行い、常に最適な状態を保つようにする。

酸洗ライン設備の装置概要の一例を示す図である。 従来技術(特許文献１)による問題点を模式的に説明する図である。 本発明を模式的に説明する図である。 本発明の実施例１を説明する図である。 本発明の実施例２(その１)を説明する図である。 本発明の実施例２(その２)を説明する図である。

符号の説明

１ ストリップ
２ ペイオフリール
３ ウェルダー
４ スキンパスミル
５ 酸洗タンク
６ リンス
７ ドライヤー
８ サイドトリマー
９ 検査室
１０ シャー
１１ No.１ステアリングロール
１２ No.２ステアリングロール
１３ No.３ステアリングロール
１４ No.４ステアリングロール
１５ No.５ステアリングロール
１６ No.６ステアリングロール
１７ No.７ステアリングロール
１８ No.８ステアリングロール
１９ No.９ステアリングロール
２０ テンションリール

Claims (3)

1. 複数のストリップを溶接して連続的に通板するストリップ通板ライン内に配置された複数のステアリングロールで、それぞれＣＰＣ制御（センター・ポジション・コントロール）を行うストリップのセンタリング方法であって、
   目標段として設定したステアリングロールのステアリングロール位置を所定の範囲内とするように、
   予め求めておいた、ストリップの板幅および通板速度と、ストリップ目標位置の補正量との関係に基づいて、
   前記目標段として設定したステアリングロールの上流側のステアリングロールのストリップ目標位置を、通板する前記複数のストリップ毎に、該ストリップが前記上流側のステアリングロールを通過するまでに設定しておくことを特徴とするストリップのセンタリング方法。
2. 請求項１に記載のストリップのセンタリング方法において、
   前記目標段として設定したステアリングロールのＣＰＣ制御（センター・ポジション・コントロール）結果に基づいて、
   前記ストリップの板幅および通板速度と、ストリップ目標位置の補正量との関係を逐次更新することを特徴とするストリップのセンタリング方法。
3. 複数のストリップを溶接して連続的に通板するストリップ通板ライン内に配置された複数のステアリングロールにそれぞれＣＰＣ制御（センター・ポジション・コントロール）装置を備えたストリップのセンタリング装置であって、
   目標段として設定したステアリングロールのステアリングロール位置を所定の範囲内とするように、
   予め求めておいた、ストリップの板幅および通板速度と、ストリップ目標位置の補正量との関係に基づいて、
   前記目標段として設定したステアリングロールの上流側のステアリングロールのストリップ目標位置を、通板する前記複数のストリップ毎に、該ストリップが前記上流側のステアリングロールを通過するまでに設定する制御手段を備えたことを特徴とするストリップのセンタリング装置。