JP2002001429A - 可逆式圧延機の巻取り装置の張力制御方法 - Google Patents

可逆式圧延機の巻取り装置の張力制御方法

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JP2002001429A
JP2002001429A JP2000179508A JP2000179508A JP2002001429A JP 2002001429 A JP2002001429 A JP 2002001429A JP 2000179508 A JP2000179508 A JP 2000179508A JP 2000179508 A JP2000179508 A JP 2000179508A JP 2002001429 A JP2002001429 A JP 2002001429A
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tension
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tensile force
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Nobuo Abe
信夫 阿部
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 可逆式圧延機における入側と出側での張力の
逆転を防止して、安定した圧延操業を達成する。 【解決手段】 左右の巻取り装置12a、12bがそれ
ぞれの側のストリップ8に付与する左右の張力の実績値
32a、32bを読込み、その差60を演算すると共
に、左右張力の指令値30a、30bと実績値32a、
32bをそれぞれ比較し、その差34a、34bが予め
設定された閾値S以上になった方の巻取り装置の張力指
令値30a、30bあるいは電流指令値42a又は42
bを、左右張力の実績値32a、32bの差60に応じ
て補正した値64a、64b分だけ修正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ストリップを圧延
加工する可逆式圧延機の巻取り装置の張力制御方法に係
り、特に、ステンレス鋼帯等の変形抵抗が大きく、加工
硬化し易い金属帯を圧延する際に用いるのに好適な、可
逆式圧延機の巻取り装置の張力制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ステンレス鋼帯等の変形抵抗が大きく、
加工硬化し易い金属帯を可逆式圧延機で圧延する場合、
ストリップに適正な張力を付与し、且つ、その張力変動
幅を小さくして、安定した張力制御を行うことが重要で
ある。張力の変動が過大であると、板破断や、板破断に
至らないまでも形状不良を起こし易く、又、左右張力の
実績値が逆転すると、圧延機内でスリップを発生させ、
板破断に至る危険性が高い。
【0003】一般に行われている可逆式圧延機の張力制
御方法を、図4を参照して説明する。今、例えばステン
レス鋼帯であるストリップ8が、図の左側から右側への
圧延方向(矢印A)に、進んでいるとする。この場合、
左側の巻取り装置12aが巻戻し側となり、右側の巻取
り装置12bが巻取り側となって、ストリップ8は、圧
延機スタンド10の左側の巻取り装置12aで巻き戻さ
れ、圧延機スタンド10で圧延され、右側の巻取り装置
12bで巻き取られる。次のパスにおいては、動作は逆
になる。
【0004】巻取り装置12a側で説明すると、ライン
を制御する主幹制御装置(図示省略)において、板サイ
ズと変形抵抗を考慮して、張力指令値30aが設定され
る。この張力指令値30aと、張力検出器(テンション
メータ)20aで検出された張力実績値32aとの(張
力)偏差34aが、比例積分制御器(ATR)22aに
入力される。このATR22aの出力値36aに、機械
固有値のメカロス補償値38aと慣性補償値40aが加
えられて、巻取り装置12aの駆動電動機(M)14a
の電源装置16aの制御装置(ACR)18aに入力さ
れる。
【0005】図において、42a、42bは、それぞれ
ACR18a、18bに対する電流指令値、44a、4
4bは、それぞれACR18a、18bの出力、46
a、46bは、それぞれ電源装置16a、16bの出力
である。
【0006】ここで、慣性補償値40aは、巻取り装置
12aのコイル径とラインの加減速率に依存し、メカロ
ス補償値38aは、ライン速度に依存する関数値で、そ
れぞれ圧延機の主幹制御装置に予め設定されている。
又、前記ATR22aは、張力指令値30aと張力実績
値32aとの偏差34aが極力零になるように、その比
例ゲインと積分時間等のパラメータが調整されている。
【0007】右側の巻取り装置12bの張力制御方法
も、添字がaからbに変わるだけで同様である。
【0008】ステンレス鋼等の変形抵抗が大きく、加工
硬化し易い金属を圧延する場合には、出側(ここでは右
側)のユニット(単位)張力を、入側(ここでは左側)
のユニット張力よりも、圧下率以上に大きく設定するた
め、出側の全体張力(実績値)32bが、入側の全体張
力(実績値)32aよりも大きくなる。
【0009】このような状態であれば、圧延速度が一定
の定常状態である場合、又は、ライン加減速時において
も、メカロス補償等の補償値が適正であれば、通常、張
力変動、即ち張力指令値30aと張力実績値32aとの
偏差34aは許容範囲にあり、操業上問題ない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、巻取り
装置の機械本体の潤滑不足等により、ライン加減速時の
メカロス補償値や慣性補償値がずれた場合は、定常運転
時においても、ロール粗度の変化、ストリップの形状に
よる共振等により、張力変動が大きくなる。すると、図
5に示すように、B部で入側張力(左リール張力)の方
が出側張力(右リール張力)よりも大きくなってしま
う。この場合、図6に示すように、ワークロール11と
ストリップ8の速度が一致する中立点が出側(巻取りリ
ール側)に移動し、ワークロール11との接触弧の外側
へ出てしまって、スリップ等が発生し、板破断になる可
能性が高い。
【0011】ここで、中立点に対応する中立角φnは、
(2)式で求められる中立板厚Hnを用いて、例えばB
land&Fordによる次の(1)式により理論的に
算出される。
【0012】 φn=√(h0/R′)tan[√{(h0/R′)*(Hn/2)}] …(1) Hn=(Hi/2)−(1/2μ)ln[{(hi/h0) *{(1−σ0/k0)/(1−σi/ki)}] …(2)
【0013】ここで、hiは入側板厚、h0は出側板厚、
R′は偏平ロール半径、μは摩擦係数、σiは入側張
力、σ0は出側張力、k0は出側変形抵抗、kiは入側変
形抵抗である。
【0014】又、入側、出側の張力変動値34a、34
bが許容範囲にあっても、入側、出側の張力設定値30
a、30bの差が大きくない場合には、やはり入側張力
32aの方が出側張力32bよりも大きくなる。しかし
ながら、従来の可逆式圧延機の巻取り装置における張力
制御方法では、入側の張力が出側の張力実績値よりも大
きくなる現象を考慮していなかった。
【0015】例えば、特開昭57−115909には、
ワークロールの周速とストリップの速度との偏差が所定
値以上になったことで、ワークロールとストリップ間の
摩擦力が減少し、中立点が接触弧の外側へ出たことを検
出して、巻戻しリールの張力値を変化させ、中立点が接
触弧の内側へ入るように制御することが記載されてい
る。
【0016】又、特開昭63−26215には、ストリ
ップの張力実績値とリール回転位置により、リール1回
転に依存する周期性のある張力変動を判別し、これを相
殺する張力補正信号を入側及び出側のリール駆動モータ
に与えることが記載されている。
【0017】しかしながら、いずれにおいても、入側張
力が出側の張力実績よりも大きくなる現象は考慮してい
なかった。
【0018】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、入側張力が出側の張力実績よりも大
きくなることを防止して、安定した圧延操業を実現する
ことを課題とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明は、可逆式圧延機
における左右の巻取り装置を駆動する電動機の張力制御
方法において、左右の巻取り装置がそれぞれの側のスト
リップに付与する左右の張力の実績値を読込み、その差
を演算すると共に、左右張力の指令値と実績値をそれぞ
れ比較し、その差が予め設定された値以上になった方の
巻取り装置の張力の指令値を、左右張力の実績値の差に
応じて補正した値(例えば差×任意の係数α)分だけ修
正して、入側と出側の張力バランスを安定化させること
により、前記課題を解決したものである。
【0020】又、これを更に改良して、その差が予め設
定された値以上になった方の巻取り装置の電流指令値
を、左右張力の実績値の差に応じて補正した値分だけ修
正することにより、主幹制御装置の影響を受けず、より
高応答でより適正なタイミングで、電動機のトルク指令
を修正できるようにしたものである。
【0021】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施形態を詳細に説明する。
【0022】図1に示す本発明の第1実施形態において
も、図4に示した従来例と同様に、左側の巻取り装置の
張力制御について説明する。
【0023】本実施形態においても、主幹制御装置内で
張力が設定され、張力指令値30aとなる。入側(ここ
では左側)の張力実績値32aを張力検出器20aで検
出する。同様に出側(ここでは右側)の張力実績値32
bを張力検出器20bで検出する。
【0024】本発明の第1実施形態においては、入側張
力実績値32aと出側張力実績値32bとの差(張力
差)60を、主幹制御装置内ソフトウェア上の張力差演
算器50で演算する。同様に、主幹制御装置内ソフトウ
ェア上の演算比較器52aで、張力設定値30aと張力
実績値32aの差を演算し、その演算結果と閾値Sの大
小を比較する。ここで、30a−32a>Sになると、
その大小比較結果62aが「1」となる。この大小比較
結果62aと張力差演算器50の演算結果である張力差
60から、補正値演算器54aで|32a−32b|×
α(αは任意の係数)が演算され、その値(補正値)6
4aが張力指令値30aに加算され、入出側の張力差を
考慮した補正張力指令値66aとなる。逆に、30a−
32a<Sならば、大小比較結果62aは「−1」とな
り、補正値64a分が張力指令値30aから減算され
る。
【0025】左側の巻取り装置の張力制御についても、
添字がaからbに変わるだけで、同様に行われる。
【0026】ここで、|32a−32b|×αは、いず
れか一方の巻取り装置の張力指令値30a又は30bに
減算もしくは加算され、同時に両方の巻取り装置の張力
指令値に減算又は加算されることはない。
【0027】なお、閾値Sや係数αは、入側・出側張力
設定値30a、30b等に応じて、適正に任意に設定可
能とする。又、主幹制御装置は、高速スキャンで上記演
算を行うようにする。このようにすることにより、可逆
式圧延機の入側、出側張力の実績のバランスを大きく崩
すことなく制御でき、スリップのない圧延操業が可能に
なる。
【0028】次に、図2を参照して、本発明の第2実施
形態について説明する。
【0029】本実施形態では、入側張力実績値32aと
出側張力実績値32bとの差を、ハードウェアで構成さ
れた張力差演算器50で演算する。同様に、ハードウェ
アで構成された演算比較器52aで、張力指令値30a
と張力実績値32aの差を演算し、その演算結果と閾値
Sとの大小を比較する。ここで、30a−32a>Sに
なると、その大小比較結果62aが「1」となる。この
大小比較結果62aと張力差演算器50の演算結果であ
る張力差60から、補正値演算器54aで|32a−3
2b|×α(αは任意の係数)が演算され、その値(補
正値)64aが電流指令値42aに加算される。逆に、
30a−32a<Sならば、大小比較結果62aは「−
1」となり、補正値64a分が電流指令値42aから減
算される。
【0030】左側の巻取り装置の張力制御についても、
添字がaからbに変わるだけで、同様に行われる。
【0031】ここで、|32a−32b|×αは、いず
れかの一方の巻取り装置の電流指令値42a又は42b
に減算もしくは加算され、同時に両方の巻取り装置の電
流指令値に減算又は加算されることはない。
【0032】このようにすることにより、応答性に優れ
た可逆式圧延機の張力制御が可能となり、安定した入
側、出側張力の実績のバランスを保持でき、スリップの
ない圧延操業が可能となる。
【0033】
【実施例】図3に、本発明の第2実施形態による制御時
の実張力の変動状態の例を示す。図5では入力張力の方
が出側張力よりも大きくなっていたB部においても、入
力張力と出側張力の逆転が防止されていることがわか
る。
【0034】なお、前記実施形態においては、いずれ
も、本発明が、ステンレス鋼帯の圧延に適用されていた
が、本発明の適用対象はこれに限定されない。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば、入側張力の方が出側張
力よりも大きくなってしまうことを防止して、安定した
圧延操業を達成し、スリップによる板破断を防止するこ
とが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態が採用された可逆式圧延
機の張力制御系統を示す系統図
【図2】本発明の第2実施形態が採用された可逆式圧延
機の張力制御系統を示す系統図
【図3】前記実施形態による制御時の実張力の変動状態
の例を示すタイムチャート
【図4】従来の可逆式圧延機の張力制御系統の例を示す
系統図
【図5】従来制御による実張力の変動状態の例を示すタ
イムチャート
【図6】板材の圧延概念図
【符号の説明】
8…ストリップ 10…圧延機スタンド 11…ワークロール 12a、12b…巻取り装置 14a、14b…駆動電動機 16a、16b…電源装置 18a、18b…制御装置(ACR) 20a、20b…張力検出器 22a、22b…比例積分制御器(ATR) 30a、30b…張力指令値 32a、32b…張力実績値 34a、34b…張力偏差(張力変動) 42a、42b…電流指令値 50…張力差演算器 52a、52b…演算比較器 54a、54b…補正値演算器 60…差張力 62a、62b…大小比較結果 64a、64b…補正値 66a、66b…補正張力指令値 S…閾値

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】可逆式圧延機における左右の巻取り装置を
    駆動する電動機の張力制御方法において、 左右の巻取り装置がそれぞれの側のストリップに付与す
    る左右の張力の実績値を読込み、その差を演算すると共
    に、 左右張力の指令値と実績値をそれぞれ比較し、その差が
    予め設定された値以上になった方の巻取り装置の張力の
    指令値を、左右張力の実績値の差に応じて補正した値分
    だけ修正することを特徴とする可逆式圧延機の巻取り装
    置の張力制御方法。
  2. 【請求項2】可逆式圧延機における左右の巻取り装置を
    駆動する電動機の張力制御方法において、 左右の巻取り装置がそれぞれの側のストリップに付与す
    る左右の張力の実績値を読込み、その差を演算すると共
    に、 左右張力の指令値と実績値をそれぞれ比較し、その差が
    予め設定された値以上になった方の巻取り装置の電流指
    令値を、左右張力の実績値の差に応じて補正した値分だ
    け修正することを特徴とする可逆式圧延機の巻取り装置
    の張力制御方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014161820A (ja) * 2013-02-27 2014-09-08 Taiheiyo Cement Corp 鉛含有石膏中の鉛除去方法

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