JP2006015374A - 連続圧延設備における張力制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】各圧延機の駆動モータの圧延トルクの比率を常に一定に保つことで、各圧延機間の張力を適正な値に維持して被圧延材料の全長に亘って良好な圧延を達成する。
【解決手段】被圧延材料の先端部が第４圧延機を通過した直後に検出された各駆動モータの圧延トルクをトルクＴＴ１〜ＴＴ４として記憶する。全てのトルクＴＴ１〜ＴＴ４を合計し、第１〜３圧延機の目標トルクバランスＴＢ１〜ＴＢ３を記憶する。所定の周期毎に各圧延機の現在トルクＰＴ１〜ＰＴ４を検出すると共に、全ての現在トルクＰＴ１〜ＰＴ４を合計し、第１〜３圧延機の現在トクルバランスＰＢ１〜ＰＢ３を設定する。現在トルクバランスＰＢ１〜ＰＢ３と、目標トクルバランスＴＢ１〜ＴＢ３とが一致するように、第１〜第３駆動モータの速度を調整する。
【選択図】図２

Description

この発明は、１本の被圧延材料が先端から後端まで通過する間、各圧延機における駆動モータの速度を自動制御することで、複数の各圧延機間の張力を適正に維持し得るようにした連続圧延設備における張力制御方法に関するものである。

棒鋼や線材等の被圧延材料のパスラインに沿って、複数の圧延機を直列に配置して構成した連続圧延設備では、各圧延機間における被圧延材料の張力制御を行なうため、一般にルーパを設けている。しかるに、ルーパの設置にスペースを要するために圧延機間の距離が長くなるばかりか、ルーパロールが常に被圧延材料に接触するために傷等の発生原因となる。そこで、ルーパを設けることなく張力制御を行なうルーパレス圧延方法として、圧延機間における被圧延材料の状態を非接触で検出する検出計を設け、該検出計の検出結果に基づいて、圧延機の速度を制御することで圧延機間の張力を調整する提案がなされている(例えば、特許文献１参照)。

しかし、前述した検出計により被圧延材料の状態を検出する方法は、帯鋼圧延では実施されているが、棒鋼や線材等を圧延する場合は、圧延機間に検出計を付設することができない場合が多く、実際上、適用不可能または困難であった。そこで、棒鋼や線材等を圧延する場合では、被圧延材料の先端部が第ｎ圧延機を通過するときの圧延トルクを、被圧延材料が第ｎ＋１圧延機に噛み込まれるまでに記憶し、前記圧延トルクに基づいて演算される現在張力が、第ｎ＋２圧延機に被圧延材料が噛み込まれるまでに目標張力になるように第ｎ圧延機の速度を自動的に調整し、以後被圧延材料の後端が通過するまで調整した速度を維持する方法(先端張力制御方法)が採用されている。
特開平５−１４６８１１号公報

前述した先端張力制御方法では、１本の被圧延材料の圧延中に、材料温度の低下等により変形抵抗が変化することの他に、減面率、先進率、後進率等、圧延条件の変化を生ずると、適正な張力を維持できなくなり、運転に支障を来す可能性がある。例えば、被圧延材料の先端部で張力が目標値になるように圧延機の速度を調整しても、徐々にマスフローバランスが崩れ、１本の被圧延材料の後半でたるみが発生し、操業の安定性や製品寸法等の品質に悪影響を与えることがある。

そこで発明者は、前記課題の解決策を求めて種々模索したところ、被圧延材料の温度が低下して変形抵抗が変化しても、各圧延機における駆動モータの圧延トルクあるいは出力の比率の変化は少ないことを知見するに至った。

すなわち本発明は、前述した従来の技術に内在している前記課題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、各圧延機における駆動モータの圧延トルクあるいは出力の比率を常に一定に保つことで、各圧延機間の張力を適正な値に維持して被圧延材料の全長に亘って良好な圧延を達成し得る連続圧延設備における張力制御方法を提供することを目的とする。

前記課題を克服し、所期の目的を好適に達成するため、本発明に係る連続圧延設備における張力制御方法は、
被圧延材料のパスラインに沿って複数の圧延機を直列に配置した連続圧延設備において、
前記被圧延材料の先端部が最終段の圧延機を通過した直後に各圧延機における駆動モータのトルクまたは出力を検出し、
前記検出された全てのトルクまたは出力の合計に対する各圧延機の比率を計算して、該比率を目標バランスとして設定し、
前記被圧延材料の先端部が最終段の圧延機を通過した以後、各圧延機における駆動モータの現在トルクまたは現在出力を検出し、
前記検出された全ての現在トルクまたは現在出力の合計に対する各圧延機の現在比率を計算して、該現在比率を現在バランスとして設定し、
前記現在バランスが前記目標バランスと等しくなるように、各圧延機における駆動モータの速度を自動調整することを特徴とする。

本発明に係る連続圧延設備における張力制御方法によれば、被圧延材料の先端部で求めた各圧延機の目標バランスと、以後の現在バランスとが等しくなるように各圧延機の駆動モータの速度を自動調整することで、１本の被圧延材料が先端から後端まで通過する間、常に安定した張力を維持でき、操業の安定性や製品品質が低下するのを抑制し得る。また被圧延材料の先端部が各圧延機を通過する毎に、各圧延機間の実張力を目標張力となるよう各圧延機の駆動モータの速度を自動調整することで、被圧延材料の初期の圧延を良好に行なうことができる。

次に、本発明に係る連続圧延設備における張力制御方法につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。

図１は、実施例に係る連続圧延設備の概略構成を示すものであって、該連続圧延設備１０は、棒鋼や線材等の被圧延材料１２を圧延する２方式あるいは３方式の複数(ｎ基)の圧延機Ｒ１,Ｒ２,Ｒ３,Ｒ４を、パスラインＰＬに沿って直列に配置して構成される。なお、実施例では４基の圧延機を配置した場合で説明するが、その配置数は４基に限定されるものでなく、各種仕様に応じて設定し得るものである。また実施例では、最上流側から順に、第１圧延機Ｒ１、第２圧延機Ｒ２、第３圧延機Ｒ３および第４圧延機Ｒ４と指称することとする。

前記第１〜第４圧延機Ｒ１〜Ｒ４は、その圧延ロールが、対応する第１〜第４減速機ＲＧ１〜ＲＧ４を介して第１〜第４駆動モータＭ１〜Ｍ４により回転するよう駆動される。この第１〜第４駆動モータＭ１〜Ｍ４には、該モータＭ１〜Ｍ４を速度設定部１４から与えられる圧延に適正な対応する目標速度Ｓ１〜Ｓ４で運転させるための速度フィードバック方式の第１〜第４速度制御器ＡＳＲ１〜ＡＳＲ４が接続されている。この第１〜第４速度制御器ＡＳＲ１〜ＡＳＲ４は、各圧延機Ｒ１〜Ｒ４における各駆動モータＭ１〜Ｍ４のトルク(以後、圧延トルクと云う)を検出するトルク検出手段(図示せず)を備え、該検出手段で検出された圧延トルクに対応するトルク信号が、後述する先端張力制御器Ｐ１〜Ｐ４および全長張力制御器Ｆ１〜Ｆ４に入力されるよう構成される。なお、トルク検出手段としては、例えば、駆動モータの回転数を検出する回転数検出器と、駆動モータへの供給電流を検出するモータ電流検出器とで構成され、両検出器で検出された回転数と電流値とから圧延トルクを演算するものが採用されるが、その他、公知の各種構成のものを採用し得る。

前記連続圧延設備１０は、前記第１〜第４駆動モータＭ１〜Ｍ４を運転制御する先端張力制御部１６と、全長張力制御部１８とを備える。

前記先端張力制御部１６は、図１に示す如く、第１〜第４圧延機Ｒ１〜Ｒ４に対応する第１〜第４先端張力制御器Ｐ１〜Ｐ４を備え、該制御器Ｐ１〜Ｐ４では、前記速度設定部１４から与えられる対応する目標速度Ｓ１〜Ｓ４で運転されている各圧延機(第ｎ圧延機)Ｒ１〜Ｒ４を被圧延材料１２の先端部が通過するときに前記トルク検出器で検出された対応する第１〜第４駆動モータＭ１〜Ｍ４の圧延トルクを、該被圧延材料１２の先端部が次段の圧延機(第ｎ＋１圧延機)Ｒ２〜Ｒ４に噛み込まれるまでの間に、先端圧延トルクＰＳ１〜ＰＳ４として記憶するよう設定される。

また、前記被圧延材料１２の先端部が次次段の圧延機(第ｎ＋２圧延機)Ｒ３,Ｒ４に噛み込まれるまでの間に、前述したように記憶した先端圧延トルクＰＳ１〜ＰＳ３から演算される圧延機間の実張力が、予め設定された目標張力Ｔ１〜Ｔ３となるように、前記駆動モータＭ１〜Ｍ３の速度(圧延ロールの周速)を自動調整するよう設定される。すなわち、前記先端圧延トルクＰＳ１〜ＰＳ３から求められる実際の実張力を、目標張力Ｔ１〜Ｔ３と等しくするための速度補正値(目標速度Ｓ１〜Ｓ３に対する補正値)が演算され、この速度補正値に基づいて対応する駆動モータＭ１〜Ｍ３の速度が速度制御器ＡＳＲ１〜ＡＳＲ３を介して自動調整される。例えば、第１圧延機Ｒ１を通過した被圧延材料１２の先端部が第２圧延機Ｒ２に噛み込まれるまでの間に、第１圧延機Ｒ１の先端圧延トルクＰＳ１を記憶し、該被圧延材料１２が第３圧延機Ｒ３に噛み込まれるまでの間に、第１圧延機Ｒ１と第２圧延機Ｒ２との間の実張力が、予め設定された目標張力Ｔ１となるように、前記第１圧延機Ｒ１における第１駆動モータＭ１の速度を自動調整するよう設定される。なお、第２圧延機Ｒ２と第３圧延機Ｒ３との間の実張力を目標張力Ｔ２とするフローは、前述した通りであるが、第３圧延機Ｒ３と第４圧延機Ｒ４との間の実張力を目標張力Ｔ３とする場合は、第３圧延機Ｒ３を通過した被圧延材料１２の先端部が第４圧延機Ｒ４に噛み込まれたときに、第３圧延機Ｒ３の先端圧延トルクＰＳ３を求めて記憶すると共に、目標張力Ｔ３となるように第３圧延機Ｒ３の第３駆動モータＭ３の速度を自動調整する。また第４圧延機Ｒ４の第４駆動モータＭ４については、その下流側に圧延機がないため、前記目標速度Ｓ４となるように制御される。

前記全長張力制御部１８では、図２に示す如く、最終段の第４圧延機Ｒ４を被圧延材料１２の先端部が通過した直後(目標トルクバランス読み込み)に、各圧延機Ｒ１〜Ｒ４における駆動モータＭ１〜Ｍ４の圧延トルクをトルク検出器で夫々検出して前記全長張力制御器Ｆ１〜Ｆ４で読み取り、その圧延トルクをトルクＴＴ１〜ＴＴ４として記憶するよう設定される。また、記憶された全てのトルクＴＴ１〜ＴＴ４を合計し、第１〜３圧延機Ｒ１〜Ｒ３に関して、圧延トルクの比率を計算し、その比率を目標トルクバランス(目標バランス)ＴＢ１〜ＴＢ３として記憶するようになっている。

更に、前記全長張力制御部１８は、予め設定された所定の周期(例えば、被圧延材料１２の通過長さ、あるいは通過時間)毎に、各圧延機Ｒ１〜Ｒ４の現在の圧延トルクをトルク検出器で検出して前記全長張力制御器Ｆ１〜Ｆ４で読み取り、これを現在トルクＰＴ１〜ＰＴ４とする。また、全ての現在トルクＰＴ１〜ＰＴ４を合計し、第１〜３圧延機Ｒ１〜Ｒ３に関して、圧延トルクの比率(現在比率)を計算し、その比率を現在トクルバランス(現在バランス)ＰＢ１〜ＰＢ３とする。そして、現在トルクバランスＰＢ１〜ＰＢ３と、前記目標トクルバランスＴＢ１〜ＴＢ３との差を対応する第１〜第３比例・積分演算器ＰＩ１〜ＰＩ３で比例・積分演算することで、両バランスＰＢ１〜ＰＢ３，ＴＢ１〜ＴＢ３が等しくなるような第１〜第３圧延機Ｒ１〜Ｒ３の第１〜第３駆動モータＭ１〜Ｍ３に対する速度補正値(先端張力制御部１６で調整された速度補正値に対して更に補正された値)を生成するよう設定される。更に、第１〜第３比例・積分演算器ＰＩ１〜ＰＩ３から、前記第１〜第３速度制御装置ＡＳＲ１〜ＡＳＲ３に、前記速度補正値に基づいて制御出力がなされ、対応する第１〜第３駆動モータＭ１〜Ｍ３の速度が自動調整(速度補正)されるよう構成される。

〔実施例の作用〕
次に、前述した実施例に係る連続圧延設備における張力制御方法の作用につき説明する。

前記連続圧延設備１０において、被圧延材料１２の供給前では、前記第１〜第４圧延機Ｒ１〜Ｒ４の第１〜第４駆動モータＭ１〜Ｍ４は、前記速度設定部１４から与えられる対応する目標速度Ｓ１〜Ｓ４となるよう回転制御されている。この連続圧延設備１０に被圧延材料１２が供給されると、前記先端張力制御部１６により、先ず以下の先端張力制御が実施される。すなわち、被圧延材料１２の先端部が第１圧延機Ｒ１を通過する際に検出した先端圧延トルクＰＳ１を、該被圧延材料１２の先端部が第２圧延機Ｒ２に噛み込まれるまでの間に記憶し、該先端圧延トルクＰＳ１から演算される第１圧延機Ｒ１と第２圧延機Ｒ２との間の実張力が、前記目標張力Ｔ１となるように、第１圧延機Ｒ１における第１駆動モータＭ１の速度を自動調整する。以後、同様に被圧延材料１２の先端部が第３および第４圧延機Ｒ３,Ｒ４に噛み込まれるまでの間に、その上流側の圧延機Ｒ２,Ｒ３を被圧延材料１２の先端部が通過する際に検出した先端圧延トルクＰＳ２,ＰＳ３を記憶すると共に、第２圧延機Ｒ２と第３圧延機Ｒ３との間の実張力および第３圧延機Ｒ３と第４圧延機Ｒ４との間の実張力が、前記目標張力Ｔ２,Ｔ３となるように、第２および第３圧延機Ｒ２,Ｒ３における第２および第３駆動モータＭ２,Ｍ３の速度を夫々自動調整する。なお、第４圧延機Ｒ４における第４駆動モータＭ４は、前記目標速度Ｓ４となるよう制御される。

前述したように、前記被圧延材料１２の先端部が各圧延機Ｒ１〜Ｒ４を通過する際に各圧延機間の張力を調整することで、被圧延材料１２が全ての圧延機Ｒ１〜Ｒ４に噛み込まれるまでの圧延は良好に行なわれる。

そして、前記被圧延材料１２の先端部が最終段の第４圧延機Ｒ４を通過した以後は、前記全長張力制御部１８により、以下の全長張力制御が実施される。すなわち、被圧延材料１２の先端部が第４圧延機Ｒ４を通過した直後に、トルク検出器で検出された各圧延機Ｒ１〜Ｒ４における駆動モータＭ１〜Ｍ４の圧延トルクをトルクＴＴ１〜ＴＴ４として記憶する。また、記憶された全てのトルクＴＴ１〜ＴＴ４を合計し、第１〜３圧延機Ｒ１〜Ｒ３に関して、圧延トルクの比率を計算し、これを目標トルクバランスＴＢ１〜ＴＢ３として記憶する。この目標トルクバランスＴＢ１〜ＴＢ３は、前記被圧延材料１２の大きな温度変化が生じていない先端部に基づいて実施された前述した先端張力制御により、該被圧延材料１２を良好に圧延し得るバランスとなっている。

次いで、予め設定された所定の周期毎に、各圧延機Ｒ１〜Ｒ４の現在の圧延トルクである現在トルクＰＴ１〜ＰＴ４を検出すると共に、全ての現在トルクＰＴ１〜ＰＴ４を合計し、第１〜３圧延機Ｒ１〜Ｒ３に関して、圧延トルクの現在比率を計算し、これを現在トクルバランスＰＢ１〜ＰＢ３として設定する。更に、現在トルクバランスＰＢ１〜ＰＢ３と、前記目標トクルバランスＴＢ１〜ＴＢ３との差を対応する第１〜第３比例・積分演算器ＰＩ１〜ＰＩ３で比例・積分演算し、両バランスＰＢ１〜ＰＢ３，ＴＢ１〜ＴＢ３が等しくなるような第１〜第３圧延機Ｒ１〜Ｒ３の第１〜第３駆動モータＭ１〜Ｍ３に対する速度補正値を生成する。そして、第１〜第３比例・積分演算器ＰＩ１〜ＰＩ３から、前記第１〜第３速度制御装置ＡＳＲ１〜ＡＳＲ３に、前記速度補正値に基づく速度指令が与えられ、対応する第１〜第３駆動モータＭ１〜Ｍ３の速度が自動調整される。

すなわち、前記被圧延材料１２の温度が圧延中に低下して変形抵抗が変化することの他に、前述したように減面率、先進率、後進率等の圧延条件が変動し、マスフローバランスが崩れることがあるが、このときに変化した現在トクルバランスＰＢ１〜ＰＢ３を、圧延の初期に求めた目標トルクバランスＴＢ１〜ＴＢ４となるように、逐次第１〜第３駆動モータＭ１〜Ｍ３の速度を自動調整することで、連続圧延設備１０を被圧延材料１２が先端から後端まで通過する間、各圧延機間の張力を略一定に維持でき、良好な圧延が達成される。従って、被圧延材料１２の後半部分が連続圧延設備１０を通過する際にたるみが発生するのは防止され、操業が安定すると共に製品寸法等の品質も向上する。

〔変更例〕
本願は、前述した実施例の構成に限定されるものでなく、以下に例示した方式やその他の各種構成を適宜に採用することができる。

実施例では、最下流の第４圧延機を基準として目標トルクバランスや現在トルクバランスを設定するようにしたが、最上流の第１圧延機を基準として設定した目標トルクバランスや現在トルクバランスで、下流側の各圧延機における駆動モータの速度を自動調整するものであってもよい。また実施例では、駆動モータのトルクバランスに基づいて速度を自動調整するようにしたが、該モータの出力の比率についても、トルクと同様に被圧延材料の変形抵抗の変化に対する変化は小さいから、被圧延材料の先端部が最終段の圧延機を通過した直後の出力や現在出力を検出すると共に、現在出力バランス(現在バランス)が目標出力バランス(目標バランス)となるように駆動モータの速度を自動調整する構成であってもよい。

実施例に係る連続圧延設備の概略構成図である。 実施例に係る全長張力制御の流れを示す説明図である。

符号の説明

１２ 被圧延材料，ＰＬ パスライン，Ｒ１ 第１圧延機，Ｒ２ 第２圧延機
Ｒ３ 第３圧延機，Ｒ４ 第４圧延機，Ｍ１ 第１駆動モータ，Ｍ２ 第２駆動モータ
Ｍ３ 第３駆動モータ，Ｍ４ 第４駆動モータ，Ｔ１〜Ｔ３ 目標張力
ＴＴ１〜ＴＴ４ トルク，ＴＢ１〜ＴＢ３ 目標トルクバランス(目標バランス)
ＰＴ１〜ＰＴ４ 現在トルク，ＰＢ１〜ＰＢ３ 現在トルクバランス(現在バランス)

Claims (2)

1. 被圧延材料(12)のパスライン(PL)に沿って複数の圧延機(R1〜R4)を直列に配置した連続圧延設備において、
   前記被圧延材料(12)の先端部が最終段の圧延機(R4)を通過した直後に各圧延機(R1〜R4)における駆動モータ(M1〜M4)のトルク(TT1〜TT4)または出力を検出し、
   前記検出された全てのトルク(TT1〜TT4)または出力の合計に対する各圧延機(R1〜R3)の比率を計算して、該比率を目標バランス(TB1〜TB3)として設定し、
   前記被圧延材料(12)の先端部が最終段の圧延機(R4)を通過した以後、各圧延機(R1〜R4)における駆動モータ(M1〜M4)の現在トルク(PT1〜PT4)または現在出力を検出し、
   前記検出された全ての現在トルク(PT1〜PT4)または現在出力の合計に対する各圧延機(R1〜R3)の現在比率を計算して、該現在比率を現在バランス(PB1〜PB3)として設定し、
   前記現在バランス(PB1〜PB3)が前記目標バランス(TB1〜TB3)と等しくなるように、各圧延機(R1〜R3)における駆動モータ(M1〜M3)の速度を自動調整する
   ことを特徴とする連続圧延設備における張力制御方法。
2. 前記被圧延材料(12)の先端部が第ｎ圧延機(R1〜R3)を通過するときに検出した対応する駆動モータ(M1〜M3)のトルクまたは出力に基づき、該被圧延材料(12)が第ｎ＋１圧延機(R2〜R4)に噛み込まれた後に両圧延機間の実張力を求め、該実張力が目標張力(T1〜T3)になるよう第ｎ圧延機(R1〜R3)における駆動モータ(M1〜M3)の速度を自動調整する請求項１記載の連続圧延設備における張力制御方法。
   

Images