JPH09323113A - 連続化時の張力制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続圧延における張力変動制御の精度を高め
て圧延材料の破断といった事態を回避できる張力制御方
法。 【解決手段】 連続圧延で圧延機間張力の変動をルーパ
ー出力とマスフロー出力により制御する張力制御方法に
おいて、通常圧延時はルーパー出力主体の制御としてマ
スフロー出力は低出力（３０％）に設定し、大きな外乱
が瞬間的に加わる接合点通過時（接合点通過時の板速変
化分ａ）に限りマスフロー出力ｃ主体の制御として通常
圧延時より大きい出力（７０％以上）に設定して、接合
点による外乱を吸収する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タンデム圧延機の
熱間連続圧延における材料鋼板の張力変動制御に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の連続圧延では圧延機間における鋼
板の張力変動制御はルーパー制御、又はマスフロー制御
によって行われていた。

【０００３】図３は従来のルーパー機構の概略図であ
り、ルーパーは圧延スタンドＦ１，Ｆ２間で、張力変動
緩衝機として圧延鋼板Ｓに一定の張力を加えるもので、
ルーパー先端に取付けた荷重計によって材料張力を間接
測定し、ルーパー又はミルモータ指令によりモータＭ₁
を駆動するか又はミルモータＭ₂を駆動してルーパー角
度を調節し鋼板張力の制御を行っている。

【０００４】一方、マスフロー制御による張力変動制御
については、特公昭６１−２１７２８号に開示されてい
る「タンデム圧延機の制御方法」が知られている。

【０００５】このタンデム圧延機の制御方法は、圧延機
の圧延荷重やロール間隙、ロール周速を測定すること
で、材料鋼板の出側板厚及び速度変動を推定し、上流ス
タンドのロール周速を修正して張力を制御するものであ
る。

【０００６】一般的に圧延機では、図４に示すような各
スタンドの鋼板の入出関係には、次式に示すマスフロー
定則と呼ばれる関係が成立している。

【０００７】 Ｈ・Ｖ＝ｈ・ｖ … （１） 但し、Ｈ：入側板厚，Ｖ：入側板速，ｈ：出側板厚，
ｖ：出側板速である。ここで、入側板厚Ｈと入側板速Ｖ
が一定の元で、出側板厚ｈをΔｈ変更したとすると、変
更後の（１）式は、 Ｈ・Ｖ′＝（ｈ＋Δｈ）・ｖ … （２） となり、式（１），（２）より、 Ｖ＝ｈ／（ｈ＋Δｈ）・Ｖ′ … （３） として、この（３）式の関係で入側板速Ｖは変化するこ
とになる。この入側板速Ｖが上流スタンドの出側板速と
等しくなることで、スタンド間張力が一定となって均衡
を保っているため、上流のロール周速を調節して入側板
速Ｖの変化分を補正しなければならない。この時のロー
ル周速の調整はＦＢ制御のため、制御系が有するある応
答を持って収束するので張力変動Δσが発生することに
なる。この張力変動Δσは結論的には、（Δｈ／ｈ）お
よび板速Ｖに比例する量であり、張力変動Δσの制御に
は各圧延スタンドの板速Ｖの瞬時推定値を求めなければ
ならない。この推定板速Ｖは、 推定Ｖ＝（１＋ｆｆ）Ｖｒ … （４） 但し、Ｖ：推定板速，ｆｆ：設定先進率，Ｖｒ：ロール
周速実績 として推定演算することができるので、これによりミル
モータを制御して、ロール周速を修正しスタンド間の鋼
板張力の制御を行う。

【０００８】図５は従来の張力変動制御のタイミングチ
ャートである。図５の例はタンデム圧延機の通常圧延時
の張力変動制御を、上のようなルーパー制御とマスフロ
ー制御双方により制御している例で、図のＡのような、
ある外乱による板速変化が起きると、ルーパー出力Ｂは
ある応答遅れを持って７０％（板速変化レベルを１００
％として）程度の出力を示す。マスフロー出力Ｃの方は
応答が瞬時に立上がり遅れはないが出力が３０％程度に
止まっている。この出力Ｂ，ＣによりＢ＋Ｃ＝−Ａとす
る張力変動制御が行われ、張力変動Ｄに示すように外乱
による張力変動は瞬間鋭角的に立上るが、短時間で収束
する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】近年、圧延の効率化と
品質向上を図るため、複数の鋼板を接合して複数の鋼板
を連続的に圧延する方式又は、圧延中に出側板厚を変更
する差厚圧延方法が開発され実施に移行しつつある。

【００１０】例えば、上記接合部及びその近隣では圧延
鋼板の温度変化，材質変化，板厚変化が発生し、これは
圧延制御面から見ると急峻で通常圧延時の２倍程度の大
きな外乱要素となる。

【００１１】一方、上記従来例では、ルーパー出力は、
圧延材の材質が変化し板速Ｖも変化した場合に、板速の
時間積分を要する検出系出力のために張力変動Δσ分の
検出に時間が掛り、ルーパーモータの制御による修正機
能等から時間遅れが大きいので、例えば上記のように鋼
板接合点における急峻で大きな温度外乱等には追随でき
ないという問題がある。

【００１２】また、マスフロー出力は推定出力なので、
外乱に対する応答速度は速いものの板速Ｖの推定演算に
拠る推定精度が低く、通常圧延では前記のように３０％
程度の低出力で動作させていることから、前記のような
通常圧延の２倍程度の大きな外乱に対してその精度に埋
もれてしまって、このままでは接合部を対象とした場合
のように瞬時に加わる大きな外乱に対して、ルーパー制
御もマスフロー制御も対応できずに圧延中の鋼板に大き
な張力が加わり、材料が破断したり、接合部が通過して
しまった後に制御を開始するといった事態を招く危険が
あるという問題がある。

【００１３】そこで、本発明の目的は、接合部の通過時
には応答の速いマスフロー制御を主体に急峻な外乱に対
応できるようにして張力変動制御の精度を上げ、圧延材
料破断接合部通過後での制御開始といった不測の事態を
避けることができる連続化時の張力制御方法を提供する
ことにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、圧延中に鋼板の温度，材
質，板厚が圧延方向で異なる等の圧延外乱要素を含む鋼
板を連続的に圧延するに際し、圧延機間張力の変動をル
ーパー出力とマスフロー出力により制御する張力制御方
法において、通常圧延時はルーパー出力主体の制御とし
てマスフロー出力は低出力に設定し、大きな外乱が瞬間
的に加わる接合点通過時に限りマスフロー出力主体の制
御として通常圧延時より大きい出力に設定することを特
徴としている。

【００１５】この構成によれば、通常圧延時は応答は遅
いが正確なルーパー出力主体の制御を行い、急峻な外乱
が加わる接合点通過時には応答の速いマスフロー出力主
体に切換えて張力変動制御を実行することができる。

【００１６】また、請求項２に記載の発明は、前記接合
点通過時のマスフロー出力を７０％以上に設定し、通常
圧延時は３０％の低出力に設定することを特徴としてい
る。この構成によれば、接合点通過時はマスフロー出力
を７０％以上に設定して制御するので、急峻な外乱を吸
収制御することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
図を参照して説明する。

【００１８】図１は本発明の実施の形態に係る連続化時
に於いて接合部が通過する際の張力制御法を実証する圧
延機のタイミングチャートで、ａは圧延材料の鋼板をク
ランプで挟持した状態で接合等する際、該クランプによ
って接合部に生ずる大きな外乱に起因する圧延中での板
速変化分であって、上下のレベル変化分を１００％とし
ている。ｂはルーパー出力でこの場合は３０％以下の設
定で、ｃは接合部制御の主体となるマスフロー出力でこ
こでは７０％以上に設定し、ｄはこの場合の材料張力変
動でマスフロー出力の応答が速いために従来例のような
急峻な変動は避けられている。

【００１９】つぎに動作について説明する。

【００２０】接合部及びその近隣以外の圧延時、即ち通
常圧延時は従来例と同じ動作であって、図５に示したよ
うに、通常状態での外乱による板速変化Ａに対しては、
マスフロー出力Ｃは３０％対応で殆どルーパー出力Ｂに
よる制御が主体となる。

【００２１】ルーパー出力は、元来ルーパーを一定トル
クで鋼板に押し付けミルモータによりルーパ角度を制御
する方式から始まり、図３に示したようなルーパ角度は
ルーパモータで調整し、張力はミルモータで速度制御す
るという非干渉制御方式を経て、最近では張力変動に対
してミルのみではなく制御範囲を広げてルーパーもアク
チュエータとして荷担させた、多変数制御（Ｈ∞最適制
御等と称する）といった方式も考慮されてきて、制御機
能は強化されてきたが板速等の時間積分を要する検出系
の応答速度そのものは改善されないので、ルーパー出力
では依然として接合部対象の場合には対応できない。

【００２２】従って、鋼板接合部が接近したらトラッキ
ングデータに基づいて、図１のようにマスフロー出力ｃ
を７０％以上に、ルーパー出力ｂは３０％以下に張力変
動制御を切換える。

【００２３】マスフロー出力主体に制御が切換われば、
時間の掛かる積分動作を含む検出系には拠らず、推定板
速Ｖ＝（１＋ｆｆ）Ｖｒの推定値で動作するので、推定
精度に埋もれず応答速度の速さが逆に生きて急峻な外乱
に瞬時に対応し有効に機能することになり、図１に示す
ように接合点通過時間Ｔの期間一杯に、応答速度の速い
高速制御を続行して急峻な外乱が吸収されることによっ
て、張力変動ｄはルーパー出力主体の場合に比較すると
立上がりの急峻な変動は現れず、なだらかに収束する。
次に、接合部の通過が確認されたら、制御を再び図５の
ルーパー出力主体の制御に戻して通常圧延時の張力制御
を続行する。

【００２４】図２は図１における圧延機のマスフロー制
御ゲインと張力変動の関係を示す図である。

【００２５】図２に示すように、本発明の実施の形態に
よる構成で、マスフロー出力［％］を横軸に、張力変動
［Ｋｇ／ｍｍ²］を縦軸にとって、実際にマスフロー出
力を３０％〜１００％間スィープさせ、対する張力変動
をプロットすると図のカーブになる。図のカーブからマ
スフロー出力は１００％制御に近づけるほど張力変動は
低減できるが、それも１．０６Ｋｇ以上に止まって決し
て０に近くなるものでもなく、ルーパー出力との兼ね合
いによる制御トータルでの精度の問題、制御切換えに関
して制御の連続の問題等々から、接合点通過時のマスフ
ロー出力は７０％以上近傍が最適と判断できる。

【００２６】以上説明した例は、圧延の連続化における
接合部の温度変化であるが、これ以外に接合した鋼板の
材質が異なる場合又は圧延後の板厚が異なる場合、又は
接合とは無関係に一枚の鋼板で圧延後の板厚を異ならせ
る差厚圧延時にも適用出来るのは言うまでもない。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
圧延中に鋼板の温度，材質，板厚が圧延方向で異なる等
の圧延外乱要素を含む鋼板圧延時の張力変動制御におい
て、その外乱を吸収して張力変動制御の精度を上げるこ
とが可能となり、圧延材料が破断したり、制御対象部位
が通過した後に制御を開始するといった事態を避けるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る連続化時の張力制御
方法を実証する圧延機のタイミングチャートである。

【図２】図１における圧延機のマスフロー制御ゲインと
張力変動の関係を示す図である。

【図３】従来のルーパー機構の概略構成図である。

【図４】従来のマスフロー制御の説明図である。

【図５】従来の圧延機における張力制御のタイミングチ
ャートである。

【符号の説明】

ａ 接合点外乱による板速変化 ｂ ルーパー出力 ｃ マスフロー出力 ｄ 張力変動

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧延中に鋼板の温度，材質，板厚が圧延
   方向で異なる等の圧延外乱要素を含む鋼板を連続的に圧
   延するに際し、圧延機間張力の変動をルーパー出力とマ
   スフロー出力により制御する張力制御方法において、通
   常圧延時はルーパー出力主体の制御としてマスフロー出
   力は低出力に設定し、前記圧延外乱が瞬間的に加わる前
   記温度，材質，板厚等が異なる部分の通過時に限りマス
   フロー出力主体の制御として通常圧延時より大きい出力
   に設定することを特徴とする連続化時の張力制御方法。
2. 【請求項２】 前記温度，材質，板厚等が異なる部分の
   通過時のマスフロー出力を７０％以上に設定し、通常圧
   延時は３０％の低出力に設定することを特徴とする請求
   項１記載の連続化時の張力制御方法。