JP2000005806A - 冷間圧延機の巻取張力による板厚変動防止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷間圧延機において、板材の走間剪断から巻
取機による巻付き完了までの間に生じる巻取張力による
板厚変動の防止方法。 【解決手段】 冷間圧延機において、予め板材を巻取機
に巻取る場合の巻取張力変化と最終スタンド出側板厚変
化との関係を求めておき、実際に板材を巻取るときに検
出した巻取張力変化量と最終スタンド出側板厚変化量と
の関係に基づき、板材先端部を巻取機に巻取る際に生じ
る過張力による板厚変化を防止するように最終スタンド
ロールギャップを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷間圧延機の走間
剪断巻取時に発生する過張力による板厚変動防止方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の冷間圧延機での板材巻取処
理の説明図であり、同図の１は鋼板、２は案内ベルト、
３は巻取機である。また図５は、図４の巻取処理におけ
る巻取張力と巻取機回転数の説明図である。

【０００３】従来、指定巻取張力（最終スタンド〜巻取
機間張力）に設定された巻取機３は、図４のように巻取
り準備の為に、鋼板１の案内ベルト２を抱いた状態で、
鋼板巻取り張力を、巻取電動機の張力電流に変換された
電流制限のもとに、鋼板速度より設定リード率α（例え
ば１５％程度）分速い速度で巻取機３を回転させる。そ
して鋼板１が巻取機３に巻付き始めると、鋼板１と巻取
機３や鋼板間の拘束力によって、リード率αが零まで低
下して設定張力で巻続けられる。

【０００４】しかし、図５のように巻取機回転数が低下
し始める過程で、巻取機３の回転エネルギーにより設定
張力以上の張力が鋼板に掛かり、最終スタンド直下にて
板厚が薄くなる現象を発生させていた。詳細に説明する
と、巻取機３に巻付き開始で、鋼板の案内ベルト２と鋼
板１間の摩擦によって巻取機３の張力電流が流れ始め、
最終的に設定張力電流まで制御される。この過程で巻取
機３の回転数はリード速度Δｎ分下がり、回転エネルギ
ーの放出が発生し、巻取張力に過張力Ｆが発生する。

【０００５】図６は従来の圧延例における最終スタンド
出側板厚偏差と巻取張力を示す図であり、同図は鋼板が
板厚０．３５７mm、板幅１２２９mmの場合の例を示して
いる。図６によって、前記巻取機回転数が低下する過程
で巻取張力に生じる過張力により、最終スタンド出側の
板厚が薄くなる様子が判る。この場合、巻取機の回転数
低下率ｄｎ／ｄｔが大きいと大きな張力が発生する。こ
の過張力の面積は、リート率αを小さくすれば少なくな
ることは明白であるが、小さくし過ぎると巻付き失敗を
発生させる危険がある為、余裕をみて大きくせざるを得
なかった。

【０００６】そこで、この板厚変動を抑制するため、特
開平９−２２６９９８号公報においては、巻取りの進行
に合わせて、リード率αを、巻取り張力、材料断面積、
ヤング率及びライン速度をもとに段階的に求め、巻付き
失敗を発生させない範囲で、できるだけリード率αを小
さくする方法が示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記特許公報に
よる巻取制御方法においては、巻付き性に影響を与え
る、鋼種による表面性状の違い、すなわち摩擦係数の違
いが反映されていない。これは、摩擦係数を実測するこ
とが容易でないためである。よって、巻取り張力、材料
断面積、ヤング率及びライン速度をもとにして、リード
率を可変制御するだけでは、板厚変動の抑制効果を充分
に発揮できない。また、巻付き失敗や、巻形状の悪化を
発生させない範囲内でのリード率の低減であり、板厚変
動の抑制は可能であっても、発生を防止することは出来
ないという問題があった。さらに、新しい鋼種などを巻
取る場合には、その値が適切でなく、巻付き失敗などの
操業トラブルを発生させることもあるという問題もあっ
た。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る冷間圧延機
の巻取張力による板厚変動防止方法は、冷間圧延機で板
材を巻取るにあたり、予め板材を巻取機に巻取る場合の
巻取張力変化と最終スタンド出側板厚変化との関係を求
めておき、実際に板材を巻取るときに検出した巻取張力
変化量と最終スタンド出側板厚変化量との関係に基づ
き、板材先端部を巻取機に巻取る際に生じる過張力によ
る板厚変化を防止するように最終スタンドロールギャッ
プを制御するものである。その結果、走間剪断巻取時に
発生する過張力による板厚変動防止を実現し、巻付け時
の板厚オフゲージの減少を実現できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】最初に本発明の制御方法及び制御
理論を説明し、次に本発明の実施の形態及び実施結果に
ついて説明する。本発明の制御方法は、従来のように板
材を巻取る際に発生する過張力を抑制して板厚変動を防
止する方法ではなく、前記過張力により発生する板厚変
動を打ち消すように最終スタンドのロールギャップを変
更制御する方法により板厚変動を防止するものである。

【００１０】本発明の制御方法を説明する前に、まず、
現状の最終スタンドにおける板厚制御方法を説明する。
現状の板厚制御は、最終スタンド出側に配置した板厚計
の実測値をフィードバックして制御している。しかし、
最終スタンドと板厚計の間には２〜３メートルの距離が
あり、また本発明で問題としている板厚変動は、巻取張
力変動によって発生しているが、その発生時間は、１〜
２秒以内である。さらに、それは巻取開始時に発生する
ものであり、通常板材を搬送するライン速度は２００ｍ
／分、即ち３．３ｍ／秒程度である。よって、最終スタ
ンドで板厚変動が発生し、その出側の板厚計でその変動
を計測して、フィードバック制御しても、変動を計測し
た時点ではすでに変動は収束に向かいつつあり、抑制効
果は得られない。仮にまだ変動が残っていても、最終ス
タンドと板厚計の間には２〜３メートルの距離があるた
めに、フィードバックゲインを挙げることができず、こ
のような板厚変動を現状の板厚制御方法で抑制すること
は不可能である。

【００１１】そこで、本発明では以下の制御理論に基づ
く制御方法を行うようにした。 （１）まず、圧延理論における影響係数を用いて、巻取
張力変化が最終スタンド出側板厚変化に与える影響を次
の（１）式により算出する。

【００１２】

【数１】

【００１３】ここで、△ｈ：最終スタンド出側板厚変化
量（mm） Ｔ：巻取張力変化が最終スタンド圧延荷重に与える影響
係数(ton／kg／mm² ） Ｍ：最終スタンドミル定数(ton／mm） Ｑ：最終スタンド出側板厚変化が最終スタンド圧延荷重
に与える影響係数(ton／mm） △ｔ_f ：巻取張力変化量（kg／mm² ）である。 （２）次にその板厚変化を抑制するために必要な最終ス
タンドロールギャップ変更量を次の（２）式により求め
る。

【００１４】

【数２】

【００１５】ここで、ΔＳ：最終スタンドロールギャッ
プ変更量（mm）である。（２）式に（１）式を代入する
ことにより、巻取張力変化発生時に、板厚変動を抑制す
るための最終スタンドロールギャップ変更量は次の
（３）式で与えられる。

【００１６】

【数３】

【００１７】すなわち、巻取張力変化を検出し、その変
化量に応じて上記（３）式でロールギャップを制御すれ
ば板厚変動を抑制することができる。ここで、最終スタ
ンドロールギャップを変更することによる巻取張力変化
は影響係数的に小さいことがわかっており、上式では考
慮していない。

【００１８】上記制御方法を用いて本発明の実施形態を
以下に説明する。図１は本発明の実施形態に係る鋼板の
走間剪断から巻取機による巻付き完了までの間の冷間圧
延機の後段スタンドおよび巻取機の制御にかかる部分を
示す図である。また図２は、図１の制御期間（鋼板の走
間剪断から巻取機による巻付き完了までの期間）の終了
後の冷間圧延機の後段スタンドおよび巻取機の制御にか
かる部分を示す図である。図１、図２の装置は、ともに
プロセス計算機１０と、圧延機制御装置２０と、圧下制
御装置およびモータ制御装置３０とから構成されてい
る。また図の３１（黒字長方形）は板厚計、３２（黒
丸）は張力計、３３はモータである。

【００１９】鋼板の走間剪断から巻取機による巻付き完
了までの期間の終了後の定常部に対しては、板厚制御お
よび張力制御の効果的な制御を考えた制御系として、図
２に示すように、最終スタンドの板厚制御は、最終スタ
ンド出側に設けられた板厚計３１の計測値と板厚目標値
間の差分に基づき、その１つ前段の（最終−１）スタン
ドのモータを操作端として行われ、また、最終スタンド
と（最終−１）スタンド間の張力制御は、両スタンド間
に設けられた張力計３２の計測値と張力目標値間の差分
に基づき、最終スタンドのロールギャップを操作端とし
て行われる。しかし、前述した板材を巻取る際に発生す
る過張力による板厚変動を防止する方法は、最終スタン
ドのロールギャップを操作端とするため、最終スタンド
と（最終−１）スタンド間の張力制御と干渉してしま
う。

【００２０】そこで、本実施形態では、図１に示すよう
に、鋼板の走間剪断から巻取機による巻付き完了までの
間は、最終スタンドと（最終−１）スタンド間の張力制
御の操作端を、（最終−１）スタンドのモータとし、最
終スタンドの板厚制御の操作端を、（最終−２）スタン
ドのモータとし、巻取る際に発生する過張力による板厚
変動防止制御の操作端を、最終スタンドのロールギャッ
プとすることで干渉のない制御系を実現できる。

【００２１】ここで、板厚制御については、その操作端
を（最終−２）スタンドのモータとすることにより、若
干、制御応答が遅くなるが、鋼板の走間剪断から巻取機
３による巻付き完了までに発生する板厚変動は、巻取る
際に発生する過張力による板厚変動が支配的であり、こ
の変動を抑制する制御方法を取ることが板厚精度の向上
につながる。巻付き完了後は、図２に示す装置の制御系
にもどし、高速応答の板厚・張力制御を行う。

【００２２】図１の装置における巻取る際に発生する過
張力による板厚変動の防止について評細に説明する。ま
ず、プロセス計算機１０は、板厚変動を抑制するための
最終スタンドロールギャップ変更式である前記（３）式
の影響係数−Ｔ／Ｍを対象コイルの先端が切断される前
に計算し、その結果を圧延機制御装置２０に伝送する。
圧延機制御装置２０は、対象コイルの先端が切断された
タイミングから先端をトラッキングし、巻取機３にて巻
取開始したタイミングの巻取張力を実測し、その値を基
準として、以降巻付き完了まで、常時、巻取張力を実測
し基準値からの変化量Δｔ_f を演算し、この変化量に応
じて前記（３）式に基づいて最終スタンドロールギャッ
プ変更量を演算する。この演算結果は、常時圧下制御装
置３０に伝送され、最終スタンドロールギャップが変更
される。

【００２３】図３は本実施形態の圧延例における最終ス
タンド出側板厚偏差と巻取張力を示す図であり、同図は
鋼板が板厚０．３５１mm、板幅１０１９mmの場合の例を
示している。図３により巻取張力に過張力が生じた場合
の板厚変動がほぼ抑制されていることがわかる。

【００２４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、冷間圧延
機で板材を巻取るにあたり、予め板材を巻取機に巻取る
場合の巻取張力変化と最終スタンド出側板厚変化との関
係を求めておき、実際に板材を巻取るときに検出した巻
取張力変化量と最終スタンド出側板厚変化量との関係に
基づき、板材先端部を巻取機に巻取る際に生じる過張力
による板厚変化を防止するように最終スタンドロールギ
ャップを制御するようにしたので、その結果、走間剪断
巻取時に発生する過張力による板厚変動防止を実現し、
巻付け時の板厚オフゲージの減少を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る鋼板の走間剪断から巻
取機による巻付き完了までの間の冷間圧延機の後段スタ
ンドおよび巻取機の制御にかかる部分を示す図である。

【図２】図１の制御期間の終了後の冷間圧延機の後段ス
タンドおよび巻取機の制御にかかる部分を示す図であ
る。

【図３】本実施形態の圧延例による最終スタンド出側板
厚偏差と巻取張力を示す図である。

【図４】従来の冷間圧延機での板材巻取処理の説明図で
ある。

【図５】図４の巻取処理における巻取張力と巻取機回転
数の説明図である。

【図６】従来の圧延例における最終スタンド出側板厚偏
差と巻取張力を示す図である。

【符号の説明】

１ 鋼板 ２ 案内ベルト ３ 巻取機 １０ プロセス計算機 ２０ 圧延機制御装置 ３０ 圧下制御装置およびモータ制御装置 ３１ 板厚計 ３２ 張力計 ３３ モータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小代 純士 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 3F105 AA08 AB11 BA01 CA06 CA13 CB01 CC01 CC02 DA01 4E024 AA07 CC01 FF01 GG10

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷間圧延機で板材を巻取るにあたり、予
   め板材を巻取機に巻取る場合の巻取張力変化と最終スタ
   ンド出側板厚変化との関係を求めておき、実際に板材を
   巻取るときに検出した巻取張力変化量と最終スタンド出
   側板厚変化量との関係に基づき、板材先端部を巻取機に
   巻取る際に生じる過張力による板厚変化を防止するよう
   に最終スタンドロールギャップを制御することを特徴と
   する冷間圧延機の巻取張力による板厚変動防止方法。