JP2000015314A - 熱間連続圧延機の張力制御方法及び張力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱間連続圧延機において、被圧延材の張力の
変動を抑制する張力制御方法及び張力制御装置を提供す
る。 【解決手段】 張力及びマスフローを安定すべく第６ス
タンド＃６のロール周速度の変更量と、第６周速度の変
更に伴う第１スタンド＃１〜第５スタンド＃５のロール
周速度の変更量とを算出して、これらのロール周速度を
変更する場合に、駆動モータ３１〜３５と駆動モータ３
６，３７との応答性の違いから生じる張力変化を吸収す
るために、第５スタンド＃５の圧下位置を変更すること
により張力を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複数のスタンドが配
置してある熱間連続圧延機にて、被圧延材の張力を安定
させる連続圧延機の張力制御方法、及びその実施に使用
する張力制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱間連続圧延（以下熱間圧延という）
は、加熱炉において高温に加熱されたスラブを粗圧延機
にて粗バーに圧延し、この粗バーである被圧延材を、上
下に配置されたロールを夫々備える複数のスタンドがタ
ンデムに配置してある熱間連続圧延機（以下熱間圧延機
という）へ通板し、上下のロールを用いて被圧延材に荷
重を加えながら押し出すことによって製品板厚に仕上げ
る方法であり、熱間圧延機を出た被圧延材は巻き取り機
でコイル状に巻き取られ、次工程へ送られる。

【０００３】熱間圧延機に通板された被圧延材の板厚
は、各スタンドでの出口板厚がそれぞれの目標値になる
ように制御することで最終的に目標とする板厚に仕上げ
られる。各スタンドでの出口板厚の制御は、ロールの圧
下位置を制御し、被圧延材に加わる荷重を調整すること
によってなされる。このようにスタンド毎に出口板厚は
異なるが、スタンド毎にロール周速度を調整することに
より、全てのスタンドにおいて出口の厚みと速度との積
であるマスフローは一定に保たれている。また、スタン
ド間に配設されたルーパが所定のルーパ角度で被圧延材
に転接することにより被圧延材に張力を付与している。
これらの圧下位置及びロール周速度は、被圧延材が通板
される前に圧延理論モデル等の数式モデルを用いて計算
された初期設定値に基づいて制御され、圧下位置及びロ
ール周速度が初期設定値に設定された後、被圧延材が通
板される。

【０００４】ところが加熱時に発生する加熱むらによ
り、熱間圧延中に被圧延材の張力及びマスフローが変動
する。これらの変動をルーパ角度の変動として検出し、
上流側スタンドのロール周速度を変更することにより張
力及びマスフローを安定させる。このような制御方法は
ルーパ制御と呼ばれており、ルーパ制御においては、い
ずれかのスタンドを、張力を制御するときの基準スタン
ドに定めている。

【０００５】ところで、熱間圧延機のスタンドにおける
ロールの駆動装置として、従来は直流電動機が用いられ
ていた。しかし、近年のパワーエレクトロニクス及びコ
ンピュータの発展に伴って、応答性に優れ速度制御性能
が高い交流電動機が開発されたことにより、従来の直流
電動機から交流電動機に更新されるようになってきてい
る。しかしながら全てのスタンドを交流電動機に更新す
るためには高額の設備投資が必要であるため、暫定的な
対応として、被圧延材の板厚が薄く張力及びマスフロー
の変化が顕著である下流側のスタンドのみを交流電動機
に更新することで、比較的低額の設備投資により被圧延
材の板厚及び板幅の精度を向上させている。このように
直流電動機と交流電動機とを混在させて操業する場合、
直流電動機を用いたスタンドと交流電動機を用いたスタ
ンドとが隣接する区間では、交流電動機の方が速度制御
の応答性に優れているため、被圧延材の張力の変動に対
応して、ロール周速度を変更する場合に、ロール周速度
を変更する速度に差が生じることにより、張力及びマス
フローが変化するという問題がある。

【０００６】そのため、特許第2636510 号公報において
は次のような方法が開示されている。すなわち、張力の
変動周期が長い場合は、直流電動機と交流電動機との応
答速度の差異により発生する張力及びマスフローの変動
は比較的小さいので、最終スタンドを基準スタンドに定
め、上流側のスタンドのロール周速度を制御する。そし
て、被圧延材の張力の変動周期が短い場合には、直流電
動機を用いたスタンドの中で最下流のスタンドを基準ス
タンドに定め、基準スタンドより上流側である直流電動
機を用いたスタンドのロール周速度と、下流側である交
流電動機を用いたスタンドのロール周速度とを制御す
る。これにより、直流電動機を用いたスタンドと交流電
動機を用いたスタンドとが隣接する区間において発生す
る応答速度の差異により生じる張力及びマスフローの変
化を抑制する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特許第
2636510 号公報に開示された方法にあっては、最終スタ
ンドを基準スタンドにした場合、直流電動機と交流電動
機との応答速度の差異により発生する変動を無視した状
態で操業しているため、この差異による変動は比較的小
さいものの製品板厚等の品質に対して影響を与える。ま
た、直流電動機で駆動しているスタンドの中で最下流の
スタンドを基準スタンドに定めた場合、交流電動機を備
える最終スタンドのロール周速度が短い周期で大きく変
化することになる。このため熱間圧延機を出た後、被圧
延材は巻取機に巻き取られるのであるが、巻取機におい
ては熱間圧延機のように高性能な電動機が使用されない
ため、最終スタンドのロール周速度の変化に対応できず
巻き取りトラブルが発生する。

【０００８】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、最終スタンドを基準
スタンドに定め、被圧延材の張力変動に対し、ロール周
速度を変更すると共に、応答速度の遅い電動機を有する
スタンドの圧下位置を変更し、応答速度の差異により発
生する張力及びマスフローの変化を吸収することによっ
て、熱間圧延機の張力を制御する方法、及びその実施に
使用する装置の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１発明に係る熱間連続
圧延機の張力制御方法は、応答速度が遅い電動機により
駆動されるロールを有するスタンドを上流側に配置し、
応答速度が速い電動機により駆動されるロールを有する
スタンドを下流側に配置してある熱間連続圧延機にて、
被圧延材の張力を制御するために最終スタンド以外のス
タンドのロールのロール周速度を変更する熱間連続圧延
機の張力制御方法において、前記電動機の応答速度差に
より生じるマスフロー変化を吸収すべく前記応答速度が
遅い電動機により駆動されるロールを有するスタンドの
圧下位置変更量を算出し、算出された結果に基づいて、
前記スタンドの圧下位置を変更することを特徴とする。

【００１０】第２発明に係る熱間連続圧延機の張力制御
装置は、応答速度が遅い電動機により駆動されるロール
を有するスタンドを上流側に配置し、応答速度が速い電
動機により駆動されるロールを有するスタンドを下流側
に配置してある熱間連続圧延機にて、被圧延材の張力を
制御するために最終スタンド以外のスタンドのロールの
ロール周速度を変更する熱間連続圧延機の張力制御装置
において、前記電動機の応答速度の差により生じるマス
フロー変化を吸収すべく前記応答速度が遅い電動機によ
り駆動されるロールを有するスタンドの圧下位置変更量
を算出する算出手段を備えることを特徴とする。

【００１１】本発明にあっては、被圧延材の張力の変動
を検出し、ロール周速度を変更する場合に、応答速度の
遅い電動機を有するスタンドの圧下位置を変更する。こ
れにより、電動機の応答速度の差異により発生する被圧
延材の張力及びマスフローの変化を、上流側のスタンド
の出口板厚を変更することにより吸収するので、板厚及
び板幅等の品質に対しての影響を従来の制御方法に比べ
て小さくすることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面に基づいて詳述する。図１は本発明の張力制御
装置及び熱間圧延機を示す模式図である。図中１は加熱
炉において高温に加熱されたスラブである被圧延材であ
り、矢符方向へ通板される被圧延材１を連続して圧延す
る上下一対のワークロール２１ａ，２１ａ〜２７ａ，２
７ａと、それらを支持するバックアップロール２１ｂ，
２１ｂ〜２７ｂ，２７ｂとを夫々備える第１スタンド＃
１〜第７スタンド＃７が上流から下流へ所定距離を隔て
てタンデムに配置してあり、各スタンド＃１〜＃７の間
には、被圧延材１に所要の張力を付与するルーパ７１〜
７６が配設してある。

【００１３】ワークロール２１ａ，２１ａ〜２７ａ，２
７ａは、夫々駆動モータ３１〜３７によって回転駆動さ
れており、駆動モータ３１〜３７は夫々モータ速度制御
装置５１〜５７によってモータ速度を制御されている。
尚、上流側の駆動モータ３１〜３５が直流電動機であ
り、下流側の駆動モータ３６，３７が交流電動機であ
る。

【００１４】ワークロール２１ａ，２１ａ〜２７ａ，２
７ａの夫々の圧下位置を調整して被圧延材１に荷重を加
える圧下装置４１〜４７が各スタンド＃１〜＃７の上方
に配設されており、圧下装置４１〜４７は圧下位置制御
装置６１〜６７によって圧下動作を制御されている。

【００１５】被圧延材１をスタンド＃１〜＃７へ通板す
る前に、モータ速度及び圧下位置の初期設定値を計算
し、モータ速度制御装置５１〜５７及び圧下位置制御装
置６１〜６７へ送信する初期設定計算装置８があり、初
期設定計算装置８では、圧延理論モデル等の数式モデル
を用いて、マスフローが一定になるようにロール周速度
が計算され、圧延後の被圧延材の板厚が目標板厚になる
ように圧下位置が計算される。尚、ロール周速度の初期
設定値の計算は、第ｉスタンド及び第ｉ＋１スタンド出
口での被圧延材のマスフローが等しくなるように、
（１）式に基づいて計算する。

【００１６】

【数１】

【００１７】第６スタンド＃６と基準スタンドに定めら
れている第７スタンド＃７との間に設置されてあるルー
パ７６のルーパ角度の変動は、ルーパ７６を所定の角度
で被圧延材１に転接するように制御するルーパ制御装置
９に検知される。ルーパ制御装置９はルーパ角度の変動
より張力の変動を捉え、張力及びマスフローの安定に必
要な第６スタンド＃６のロール周速度の変更量を計算
し、ロール周速度変更量演算装置１０へ送信する。

【００１８】ロール周速度変更量演算装置１０では、第
６スタンド＃６のロール周速度の変更量を基に、第６ス
タンド＃６のロール周速度の変更に伴う第１スタンド＃
１〜第５スタンド＃５のロール周速度の変更量を算出す
る。そして、第１スタンド＃１〜第６スタンド＃６のロ
ール周速度を変更するモータ回転数の変更量を算出し、
算出された結果をモータ速度制御装置５１〜５６へ送信
し、モータ速度制御装置５１〜５６によって駆動モータ
３１〜３６を制御する。また、算出されたロール周速度
の変更量は、圧下位置変更量演算装置１１へ送信され
る。

【００１９】尚、初期設定値である（１）式の状態から
の微小変化は（２）式の関係にあり、ロール周速度変更
量演算装置１０によって算出される第１スタンド＃１か
ら第５スタンド＃５のロール周速度変更量は、速度以外
の条件を変更しないことを前提に算出するので、（２）
式を変形した（３）式にて算出する。

【００２０】

【数２】

【００２１】算出されたロール周速度変更量を受信した
圧下位置変更量演算装置１１では、第５スタンド＃５及
び第６スタンド＃６のモータ回転数の実測値から得られ
るロール周速度の計算値、並びにロール周速度変更量を
基に、第５スタンド＃５及び第６スタンド＃６のロール
周速度の応答速度差として、（５）式の右辺の括弧内の
式で示されるロール周速度の速度比率を計算する。

【００２２】そして、ロール周速度の応答速度差により
生じるマスフロー変化を吸収すべく第５スタンド＃５の
出口板厚変更量を（５）式により求め、求めた出口板厚
変更量から第５スタンド＃５の圧下位置の変更量ΔＳを
（６）式に基づいて算出する。算出された変更量ΔＳは
圧下位置制御装置６５へ送信されて、第５スタンド＃５
の圧下位置が変更される。

【００２３】尚、圧下位置変更量演算装置１１にて出口
板厚の変化の計算に用いられる（５）式は、（２）式を
基に、第６スタンド＃６に相当する第ｉ＋１スタンドの
出口板厚と先進率とを一定として（４）式を求め、
（４）式を変形して求めたものである。

【００２４】

【数３】

【００２５】図２（ａ）〜（ｃ）は本発明の張力制御装
置の張力制御性能についてシミュレーションした結果で
あり、図３（ａ）〜（ｃ）は従来の張力制御装置の張力
制御性能についてシミュレーションした結果である。
尚、これらのシミュレーションにおいては、直流電動機
を用いた第１〜第５スタンドと交流電動機を用いた第６
及び第７スタンドとを備え、基準スタンドが第７スタン
ドに定められてある熱間圧延機へ、板厚２．０mm、板幅
１２５０mmである低炭素鋼板を通板することを前提条件
としている。

【００２６】図３（ａ）〜（ｃ）は、横軸に時間をと
り、縦軸に夫々ロール周速度変更量、圧下位置変更量、
そして張力変化量をとって、これらの関係を示したもの
である。図３（ａ）に示すように、直流電動機を用いる
第５スタンドと交流電動機を用いる第６スタンドとを同
時に速度変更開始した場合、応答速度に差が生じる。従
来方法においては、図３（ｂ）に示すように第５スタン
ドの圧下位置が一定であるので、図３（ｃ）に示すよう
に第５スタンドと第６スタンドとの間の張力が変化す
る。

【００２７】図２（ａ）〜（ｃ）は、縦軸に夫々ロール
周速度変更量、圧下位置変更量、そして張力変化量をと
って、これらの関係を示したものである。図２（ａ）に
示すように、直流電動機を用いる第５スタンドと交流電
動機を用いる第６スタンドとを同時に速度変更開始した
場合、応答速度に差が生じる。本発明においては、図２
（ｂ）に示すように第５スタンドの圧下位置を変更する
ことによって第５スタンドと第６スタンドとの応答速度
の差により生じる張力変化を吸収する。これにより図２
（ｃ）に示すように第５スタンドと第６スタンドとの間
の張力が安定する。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明に係る張力制御
方法及び張力制御装置においては、ロール周速度を変更
する場合に、応答速度の遅い電動機を有するスタンドの
圧下位置も変更する。これにより、電動機の応答速度の
差異により発生する被圧延材の張力及びマスフローの変
化を吸収するので、板厚及び板幅等の品質に対しての影
響を従来の制御方法より小さくすることができる。ま
た、最終スタンドが基準スタンドであるので、最終スタ
ンドのロール周速度が安定しており、巻き取りトラブル
を防止することができる等、優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の張力制御装置及び熱間連続圧延機を示
す模式図である。

【図２】本発明の張力制御装置の張力制御性能について
シミュレーションした結果である。

【図３】従来の張力制御装置の張力制御性能についてシ
ミュレーションした結果である。

【符号の説明】

＃１〜＃７ 第１〜第７スタンド ２１ａ〜２７ａ ワークロール ２１ｂ〜２７ｂ バックアップロール ３１〜３５ 直流電動機 ３６，３７ 交流電動機 ４１〜４７ 圧下装置 ５１〜５７ モータ速度制御装置 ６１〜６７ 圧下位置制御装置 ７１〜７６ ルーパ ８ 初期設定計算装置 ９ ルーパ制御装置 １０ ロール周速度変更量演算装置 １１ 圧下位置変更量演算装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 応答速度が遅い電動機により駆動される
   ロールを有するスタンドを上流側に配置し、応答速度が
   速い電動機により駆動されるロールを有するスタンドを
   下流側に配置してある熱間連続圧延機にて、被圧延材の
   張力を制御するために最終スタンド以外のスタンドのロ
   ールのロール周速度を変更する熱間連続圧延機の張力制
   御方法において、 前記電動機の応答速度差により生じるマスフロー変化を
   吸収すべく前記応答速度が遅い電動機により駆動される
   ロールを有するスタンドの圧下位置変更量を算出し、 算出された結果に基づいて、前記スタンドの圧下位置を
   変更することを特徴とする熱間連続圧延機の張力制御方
   法。
2. 【請求項２】 応答速度が遅い電動機により駆動される
   ロールを有するスタンドを上流側に配置し、応答速度が
   速い電動機により駆動されるロールを有するスタンドを
   下流側に配置してある熱間連続圧延機にて、被圧延材の
   張力を制御するために最終スタンド以外のスタンドのロ
   ールのロール周速度を変更する熱間連続圧延機の張力制
   御装置において、 前記電動機の応答速度の差により生じるマスフロー変化
   を吸収すべく前記応答速度が遅い電動機により駆動され
   るロールを有するスタンドの圧下位置変更量を算出する
   算出手段を備えることを特徴とする熱間連続圧延機の張
   力制御装置。