JPS5884607A - ホツトストリツプミルの張力制御装置 - 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】 本発明は、熱間連続圧延機（以下ホットストリップミル
という）の仕上圧延機最終スタンドと巻取機（以下コイ
ラーという）もしくは、コイラーの前段に設置されるピ
ンチロールとの間ノ張力制御装置に関するものである。

。 ホットストリップミルにおいては、コイラーに巻取られ
るストリップに一定の後方張力を与えることが、巻取ら
れたコイルの巻き形状面上等の為に極めて重要なことで
あって、このため、従来よりホットストリップミルのコ
イラー前段には、ビアｆロールが設置され、ピンチロー
ルとコイラー間で巻取張力を所定に保つ様な設備構成と
なっている。

しかし、従来のホットストリップミル制御装置では、仕
上圧延機とピンチロールとの速度同期を正確に実現する
ことが困難であったため、仕上圧延機とピンチロール間
ひいては、ピンチロールとコイラー間の張力を一定に維
持することが困難となり、巻き形状等の品質向上及び操
業性改善の面で阻害要因となっていた。

第１図は、従来のホットストリップミルを説明するだめ
の構成図である。この図において、ｌは７スタンド式仕
上げ圧延機の圧延ロール、２は各圧延ロールを駆動する
電動機、３は各電動機２の速度制御装置を示す。４はピ
ンチロール、５はこのピンチロールの駆動電動機、６は
電動機５の速度制御装置である。この速度制御装置６は
、最終スタンドを担当するモータ２の速度に対応したパ
ルス数を出力する速度検出器ｌＯからのパルス信号を、
ロール径補正装置］１１先進率補正演算器１２を介して
入力している。７はコイラー、８はその駆動電動機、９
はコイラーの電流制御装置で、巻取張力制御器１３から
の信号を入力している。

なおＳはストリップである。

このように構成される装置において、仕上圧延機ｌを出
たストリップＳは、ピンチロール４を経てコイラー７に
巻取られる。

ここで、巻取張力制御器１３は、コイル外径、ストリッ
プ断面寸法等のパラメータに応じて、所定の巻取張力を
発生するだめのコイラー電動機８の必要トルク又は電流
値を演算し、これを電流制御装＠９に与え、コイラーの
巻取張力制御を行っている。

一方、ピンチロール４の速度は、ストリップＳが仕上圧
延機コとピンチロール４にまたがって存在する間（スト
リップＳの全長は５００〜１０００ｆｆｌに達するのに
対し、最終スタンドとピンチロール間距離は１００？ｎ
以下である）、仕上圧延機速度と同期する必要がある。

史に正確には、仕上圧延機速度ｌの最終スタッドＦ７の
出側ストリップ速度とピンチロール４のロール周速が極
カ一致する様制御することを要求される。それ故に、第
１図に示す従来装置においては、（１）式に示すように
ピンチロール４の回転速度ＮＰＲを演算し、これを予測
的に定めていた。

但し、Ｎ７：最終スタンドＦ、のモータ回転速度（ＲＰ
Ｍ） Ｄ７：最終スタンドＦ、のロール径（ｍｍ）ＤＰＲ：ピ
ンチロール４のロール径（ｍｍ）（ユ＋ｆ、）；ストリ
ップＳの最終スタンドＦ。

ロール出側先進率 しかしながら（１）式において、最終スタンドＦ７０−
ルの出側先進率（出側ストリップ速度のロール周速に対
する比）は、オンラインで実測は困難であるため、モデ
ル式による予測値を用いなくてはならず、この為に誤差
を生じることは避けられない。筐た、各ロール径Ｄ７．
ＤＰＲも、ロール組替、摩耗による経年変化のために実
際の値と、演算器設定値間の誤差要因となる。このため
最終スタンドＦ７のロール速度と、　ピンチロール速度
との速度マツチングを常時実現することは困難であり、
”Ｌロール速度ンピンチロール速度であれば、ランナウ
トテーブル上でストリップＳの浮上りを生じ、極端な場
合はランナウトテーブルの上部設置、例えば注水設備等
の破損に至る場合があった。

またＦ、ロール速度〈ピンチロール速度であれば、仕上
圧延機とピンチロール間の張力が過大となり、ピンチロ
ールでのローラとストリップ間のストリップにより、巻
取張力（ピノチロールとコイラー間）に外乱を与え、巻
取形状不良を発生させるうえに、ス）　ＩＪツブＳの尾
端が仕上圧延機を抜ける時点で、ストリップＳ尾端のは
ね上りを生じ易く操業上の障害となっていた。

これらの現象を緩和する試みとして、従来装置では、ピ
ンチロール速度制御装置６に、負荷垂下特性を持たせ、
仕上圧延機とピンチロール間の速度差により、ビンチロ
ール電流が過大となると、ピンチロール速度を垂下特性
に沿って修正するか、もしくは、ストリップが仕上圧延
機とコイラー間にかかつている間、ピンチロール電流が
常に零となる様に制御する等の手法を用いていた。しか
しながら、これらの方法でも、仕上圧延機とピンチロー
ル間張力は、無制御であるためピンチロールとコイラー
間の巻取張力も、所定値には確立されず、結局、コイル
巻取形状改善（テレスコープ防止等）、操業性向上の両
面で障害があった。

本発明は、このような従来装置における欠点をなくする
ことを目的として々されたもので、特に仕上圧延機とピ
ンチロール間の速度同期誤差の改善を主眼としている。

本発明に係る装置は、仕上圧延機最終スタンドの諸デー
タ（圧延荷重、圧延トルク等）から、仕上圧＋＝機とビ
ンチロール間のストリップ張力を検出し、このストリッ
プ張力が所定値になるように制御する点に特徴がある。

第２図は、本発明に係る装置の一例を示す構成ブロック
図である。図において、］は什土圧延機の圧延ワークロ
ールで、ここでは７スタンド式什土圧延機を用いた場合
で、図では後半スタンドＦ６Ｆ７についてのみ示すっ２
はロール１の駆動電動機、３は電動機２の速度制御装置
で、電動機２に流れる電流を制御するだめのサイリスタ
を含んで構成されている。４はビンチロール、５はこの
ピンチロールの駆動電動機、６は電動機５の速度制御装
置である。この速度制御装置６は、本発明において特徴
としているストリップ張力検出手段１４からの信号を入
力し、これに基づいて電動機５の速度制御を行う。７は
コイラー、８はその駆動電動機、９はコイラーの電流制
御装置、１３は巻取張力制御装置、Ｓはストリップであ
る。コイラー７を駆動する電動機８は、巻取張力制御装
置、１３からの信号に応じて、その速度が制御される。

■ｂｉ４ｐｅスタンドとＦ７スタンド＜ｔｔｉ終スタン
ド）との間に設置したルーパロール、１６はこのルーパ
ロール荷重検出器、］・／はルーパ駆動及び制ｒＭコ糸
、１Ｂは荷重検出器１６からの信号（ＦＬ）とルーパ制
御系１７からの角度信号（のとを入力し、後方張力（Ｔ
ｂ）を演算する後方張力演算器である。

ストリップ張力検出手段１４において、１９は最終スタ
ンドＦ７の電動機２の電流（■）、電圧（Ｖ）及び回転
速度（Ｎ）をそれぞれ入力信号とし、これらを演算する
ことによって圧延トルクを演算する圧延トルク演算器、
２０は後方張力演算ｃ］−８からの信−づ（Ｔ、）、圧
延トルク演算器コ、９からの信号（Ｇ、）及びＦ７スタ
ンドの圧延荷重検出器２４からの信号（Ｆ）をそれぞれ
入力し、前方張力（Ｔｆ）を演算する前方張力演算器で
ある。２１は加算器、２２は張力制御器である。この張
力制御器２２は、加算器２］−からの偏差信号（ＴｆＲ
Ｅｆ　　”ｆ）を入力し、これに例えばＰＩ演算を施し
、制御信号（△■）を出力する。２３は加算器で、張力
制御器２２がらの信＋ｊ（△Ｖ）と先進率補正演算器１
２からの信号（ＮＯＩＩを加舞し、その偏差（ＮＯ−△
■）を速度制御装置６に与えている。先進率補正演算器
１２には、最終スタッド上°、の電動機速度検出器１０
がらの信号（Ｎ＞が、ロール径補正装置１１を介して印
加されている。

なお、２５．２６は最終スタンドＦ７　とピンチロール
４間に設置したストリップ検出器（ホットメタルディテ
クタ）である。

このように構成した装置において、仕上圧延機とピンチ
ロールとの間の張力は、仕上圧延機Ｆ７スタンドのトル
ク′ゝランス式である次の（２）弐〜（４）式より求め
る。

ＧＦ　＝　ａＦ　＋ｂ　Ｔ　ｂ　−ｃＴｆ　　・−−−
−−−・−・−（２＋ＧＦ　＝　ＧＭ−刀と・ｄＮ　　
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）３
’７５　　　　ｄｔ ＧＭ＝（Ｖ−工・Ｒ）（アームＬ）／Ｎ　・・・・・・
・・・・・・　（４）但し、ＧＦ　：圧延トルク（Ｔｏ
Ｎ−ｍ）Ｇ１４：電動機発生トルク（Ｔ　ＯＮ　　ｍ　
）Ｆ　：圧延荷重　（ＴＯＮ） Ｔｂ：後方張力　（ＴＯＮ） Ｔｆ：前方張力　（１１’０Ｎ） ａ　：圧延力トルクアーム係数 ｂ　：後方張力アーム係数 Ｃ：前方張力アーム係数 Ｃ）Ｄ２　；駆動系慣性　（ＴｏＮ−ｍｔ）Ｖ　：電動
機１＠：様子電圧（Ｖｏコｔ）■　：電動機電機子′電
流（Ａｎｎｐ）Ｎ　：電動機回転速度　（ＲＰＭ） Ｒ：電動機電機子回路抵抗（Ω） ■Ｌ：電動機無負荷損失電流（Ａｍｐ）（２）式におい
て、ｂ、Ｃの値は圧延ロール径により定まる定数であり
、トルクアーム係数ａは次の様にして求められる。すな
わち、ストリップＳの先端が、仕上圧延機ロール−の出
側に設けた検出器２５に達した時点では、Ｔｆ−０であ
るから（２）式を変形した（５）式によりａの値を求め
ることができる。

ａ　：　−−−−−−−−一・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・（５）ここでＧ′Ｆは（３）式、（４）
式より圧延トルク演算器１９において演算され（（３）
　、　（４）式中の各パラメータ中ＧＤ２．　Ｒ、工り
は全てあらかじめ実験により測定可能であり、Ｖ、Ｉ、
Ｎは変数として演算器１９に入力されている）、また、
Ｆは演算機２０に変数として入力され、Ｔｂは後述する
ルーパ制御系１７からの信号として伺・られるため、前
記（５）式によりａが演↑ｒ決定され、所定の記憶装置
に記憶される。ストリップ先端が検出器２６に到着して
、所定時間後、ストリップ先端Ｑ、４．ビンチロール４
に達するが、この時点で仕上圧延機とピンチロール開張
力即ち、Ｆ７スタンド出側張力（Ｔｆ）は、（６）式に
より、前方張力演η゛器２０において求めることができ
る。

Ｔｆ、＝　　ａ、Ｆ−１−ｂ１吐」Ｌ・・・・・・・・
・・・・・・・・・・（６）（６）式によりＦ７スタン
ド出側張力（Ｔｆ）が演算されると、この値（Ｔｆ）は
加算器２１において、あらかじめ記憶された張力基糸値
（、Ｔ　ｆＲｗｆ）と加算され、その偏差が張力制御器
２２に加えられ、ここで、ＴｆＲＥｆ＞Ｔｆ（ＴｆＲＥ
ｆ＜Ｔｆ）の時、ピンチロール速度制御系６を介して、
その速度を低下（上昇）させるように制御する。

なお、この装置においては、この張力制御器２２にＰＩ
演算を施すものを用いており、その制御出力（△Ｖ）は
（７）式で表わすことができる。

△ｖ−＝ｘｐ（ｌ＋　］（１７百勺（ＴｆＲＢ＋ｆ−Ｔ
ｆ）・・・・・・（力但し、△■：制征制用１出力ピン
チロール速度修正値に相当 ＫＰ；制御器の比例ゲイン Ｔ■；制御器の積分時定数 なお、前記（５）式、（６）式で使用されているＦ、ス
タンド後方張力（Ｔｂ）は、荷重検出器］６からの出　
　　１力信号（ＰＬ）と、ルーパ角度検出器１″／から
の信号（θ）を入力とする後方張力演算器１８において
、公知の演算式を用いて導出される。

このような装置の動作を次に、ストリップＳの流れに沿
って更に説明する。

ストリップＳの先端が仕上最終スタンドＦ７に達すると
、ルーパ１５が上昇し、”ｌ　＋　’？　スタンド間張
力制御が開始されるとともに、後方張力（Ｔｂ）が後方
張力演算器１８において演算される。ストリップＳの先
端が検出器２５に達すると、（５）式の演算により、ト
ルクアーム係数ａが演算されこれが記憶される。この状
態でピンチロール４の速度制御装置６の速度指令値は、
ｙ′７スタンドの速度検出器ｌＯからの出力を用いて、
（１）式により演算される予測同期速度指令値が与えら
れている。なお、ロール径補正装置］１１先進率補正演
算器１２には、（］）式において、Ｄ７／ＤＰＲ、（１
−１−ｆ、　）の定数があらかじめ設定されている。

ストリップ日の先端が更に進んで、検出器２６に達して
所定の時間（ストリップＳ先端が検出器おいてなされる
とともに、制御器２２において（７）式の張力制御が開
始される。制御器２２の出力（△Ｖ）は、先進率補正演
算器１２からの信号（Ｎｏ）を、仕上スタンドとピンチ
ロール間張力が所定値となる様に修正、すなわち、ピン
チロール速度を修正、制御する。これによって、仕上ス
タンドとビンチロール間張力が常に所定値になるように
制御される。このような張力制御は、ストリップＳの尾
端が仕上εルＦ７スタンドメタルオフ時点まで継続され
る。

なお、上記の説明では、仕上圧延機とピンチロール間張
力の検出を（２）〜（６）式で行う場合を示したが、張
力検出の手法としては、仕上圧延機出側もしくはピンチ
ローラ入側等に荷重計を用いた張力検出器を設置するよ
うにしてもよい。

また、ここでは、制御器２２の出力によって、ピンチロ
ール４の速度を修正したものであるが、仕上圧延機速度
もしくはその両者を修正するようにしてもよい。

以」二説明したように、本発明に係る装置によれば、ス
トリップが仕−ト圧延機と、ピンチロールの両者にまた
がっている間、両者の間でのス）　ＩＪツブに与えられ
る張力を一定に制御することができる。したがって、ピ
ンチロールとコイラー間の巻取張力を安定に維持するこ
とができ、コイル巻形状の改善ができる。

また張力制御により、仕上圧延機最終スタンドとピンチ
ロール間の速度マツチングが安定して得られるため、材
料浮上がり、尾端はね上がり等の防止ができ、品質の向
上と操業の効率アップを実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のホットストリップミルを説明するだめの
構成図、第２図は本発明に係る装置の一例を示す構成ブ
ロック図である。 １・・・・・・圧延ロール、　　２．５．８・・・電動
機１．’３．５．９・・・速度制御装置、４・・・ピン
チロール、７・・・コイラー、］１・・・・・・ロール
径補正装置、］２・・・・・・先進率補正演算器、〕３
・・・・・・巻取張力制御装置、１５・・・ルーバロー
ル、］６・・・・・・ｍｕｌｔｉ、１　’７・・・・・
・ルーパ制御系、］８・・・・・・後方張力演算器、］
９・・・・・・ＦＥ延トルク演算器、２０・・・・・・
前方張力演算？１１１２２・・・・・・制御器、１４・
・・・・・ス）　ＩＪツブ張力検出手段、Ｓ・・・・・
ストリップ。 同、各図中同一符号は同一またけ相当部を示す。 代理人　　葛　野　信　−

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　ホットストリップミルの仕上圧延機最終スタ
   ンドとピンチロール間のストリップ張力を前記仕上圧延
   機最終スタンドの諸データを演算することによって検出
   し、このストリップ張力が所定の値となるように前記ピ
   ンチロールの速度及びまたは仕上圧延機の圧延速度を修
   正、制御することを特徴とするホットストリップミルの
   張力制御装置。
2. （２）仕上圧延機最終スタンドの諸テータとして、当該
   スタンドの圧延反力、圧延トルク及び当該スタンド後方
   ルーパー張力を用いることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のホットストリップはルの張力制御装置。
3. （３）　　ストリップ張力の修正、制御を、ストリップ
   が仕上圧延機最終スタンドと、ピンチロールの両者に噛
   込んでいる期間に実施することを特徴とする特許請東奮
   囲第］項記載のポットストリップミルの張力制御装置、