JP2006159209A - ストリップキャスタ速度制御方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ピンチロールと巻取機間のストリップ張力の安定化を図り、かつピンチロールとストリップキャスタ間のストリップ速度には外乱を与えないストリップキャスタ速度制御方法およびその装置を得る。
【解決手段】 巻取機５を駆動する電動機６の加減速トルクを除去した負荷トルクと巻取機５でコイルとして巻取られるストリップのコイル径とに基づいてストリップ張力を演算するパルス発生器９、コイル径演算部１０および張力演算部１１からなるストリップ張力演算手段と、このストリップ張力演算手段で演算されたストリップ張力とピンチロール３および巻取機５間の所定の目標張力との偏差をなくすようにピンチロール３とストリップキャスタ１の速度基準値を補正する張力分速度補正装置１５と備えたものである。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ストリップキャスタ、ピンチロール、デフレクターロールおよび巻取機を備え、薄板鋼板を製造する製造設備におけるストリップキャスタ速度制御方法およびその装置に関するものである。

従来、ストリップキャスタ、ピンチロール、デフレクターロールおよび巻取機を備え、薄板鋼板を製造する製造設備においては、ストリップキャスタで薄板に整形されたストリップは、ピンチロールによりピンチされデフレクターロールで誘導されて巻取機でコイルとして巻取られるようになされている。

然しながら、上記のような従来装置では、ストリップそのものの不均一あるいは操業上発生する外乱によりピンチロールおよび巻取機間のストリップの張力変動を抑制する機能がなく、従って、ストリップの張力の安定性が十分でないという問題点があった。また、一般的には、ピンチロールの電動機速度制御装置に垂下特性を持たせるなどしてストリップの張力の安定を図ることは考えられるが、ピンチロールとストリップキャスタ間は無張力状態が望ましく、別の方法または装置が望まれる状況であった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ピンチロールと巻取機間のストリップ張力の安定化を図り、かつピンチロールとストリップキャスタ間のストリップ速度には外乱を与えないストリップキャスタ速度制御方法およびその装置を得ることを目的とする。

この発明に係るストリップキャスタ速度制御方法は、巻取機の電動機に設置されたパルス発生器からのパルス信号を用いて巻取機で巻き取られるストリップのコイル径を算出する第１のステップと、この算出されたストリップのコイル径と巻取機の負荷トルクとからストリップに付与された張力を演算してストリップ張力を検出する第２のステップと、この検出されたストリップ張力と所定の目標張力を用いて張力補正速度基準値を演算する第３のステップと、この演算された張力補正速度基準値をストリップキャスタとピンチロールの速度基準値に加算して補正を行なう第４のステップとを備えたものである。

また、この発明に係るストリップキャスタ速度制御装置は、巻取機を駆動する電動機の加減速トルクを除去した負荷トルクと巻取機でコイルとして巻取られるストリップのコイル径とに基づいてストリップ張力を演算するストリップ張力演算手段と、このストリップ張力演算手段で演算されたストリップ張力とピンチロールおよび巻取機間の所定の目標張力との偏差をなくすようにピンチロールとストリップキャスタの速度基準値を補正する張力分速度補正手段と備えたものである。

この発明は、巻取機とピンチロール間の張力変動に対してストリップ張力の安定化を図り、かつピンチロールとストリップキャスタ間のストリップ速度には外乱を与えない安定した操業のストリップキャスタ速度制御を行なうことができる。

以下、この発明の一実施の形態を、図１、図２を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるストリップキャスタ速度制御装置を、薄板鋼板を製造する製造設備に適用した場合の一例を示す構成図である。
図１において、ストリップキャスタ１と、このストリップキャスタ１で薄板に整形されるストリップ２と、このストリップ２をピッチ（圧下）するピンチロール３と、このピンチロール３で圧下されたストリップ２を誘導するデフレクターロール４と、このデフレクターロール４で誘導されたストリップ２をコイルとして巻取る巻取機５が設けられる。また、ストリップキャスタ１，ピンチロール３，デフレクターロール４および巻取機５をそれぞれ駆動する複数の電動機６が設けられ、さらに、ストリップキャスタ１，ピンチロール３，デフレクターロール４駆動用の電動機６を所望の速度に制御する電動機速度制御装置７と、巻取機５駆動用の電動機６を所望のトルクに制御する電動機トルク制御装置８が設けられる。なお、デフレクターロール４は、速度基準値Ｖ１にピンチロール３によりストリップ２が圧下される為に先進率ａｒを加味した先進率考慮速度基準値Ｖ２に基づいてデフレクターロール４用の電動機速度制御装置７により電動機６を介して運転される。

また、本実施の形態では、特に、巻取機５の電動機６に設置され、電動機６の回転に連動してパルス信号を発生するパルス発生器９と、このパルス発生器９からのパルス信号を用いて巻取機５でコイルとして巻き取られるストリップ２のコイル径ＣＲを算出するコイル径演算部１０と、このコイル径演算部１０で算出されたコイル径ＣＲと巻取機５の電動機トルク制御装置８からの負荷トルクＬＴよりストリップ２に付与された張力を演算して張力実績値（ストリップ張力）ＲＶとして検出する張力演算部１１と、この張力演算部１１からの張力実績値ＲＶと予め設定した張力目標値ＯＶを用いて張力補正速度基準値Ｖ３を演算する張力分速度補正手段としての張力分速度補正装置１２と、この張力分速度補正装置１２で演算された張力補正速度基準値Ｖ３とピンチロール３およびストリップキャスタ１の速度基準値Ｖ１を加算し、ピンチロール３によりストリップ２が圧下される為に後進率ｂｒを加味した後進率考慮速度基準値４を出力する加算器１３が設けられる。なお、パルス発生器９、コイル径演算部１０および張力演算部１１は、ストリップ張力を演算するストリップ張力演算手段を構成する。

また、非駆動のフリーロールとエアーシリンダによる押し付け機構（図示せず）よりなるメジャーリングロール１４と、このメジャーリングロール１４により押し付けられたストリップ２の速度を検出する速度検出装置１５と、この速度検出装置１５に接続され、速度基準値Ｖ１と実績のストリップ２の速度偏差を算出し、比例積分器などのコントローラ（図示せず）を用いてストリップキャスタ１の速度をストリップ２の速度に一致させるように動作するストリップ速度補正値ＣＶを出力する速度補正装置１６と、この速度補正装置１６からのストリップ速度補正値ＣＶと加算器１３の加算値を加算してピンチロール速度基準値Ｖ５として電動機速度制御装置７へ出力する加算器１７が設けられる。

次に、動作について説明する。
ストリップキャスタ１で薄板に整形されたストリップ２は、ピンチロール３により圧下され、デフレクターロール４で誘導されて巻取機５でコイルとして巻取られる。ここで、ストリップキャスタ１，ピンチロール３，デフレクターロール４および巻取機５は、それぞれ電動機６で駆動される。また、ストリップキャスタ１，ピンチロール３およびデフレクターロール４駆動用の電動機６は、それぞれピンチロール速度基準値Ｖ５、速度基準値Ｖ１に張力補正速度基準値Ｖ３を加算した速度基準値および先進率考慮速度基準値Ｖ２が印加される電動機速度制御装置７により所望の速度に制御され、巻取機５駆動用の電動機６は、トルク基準値ＴＳが印加されている電動機トルク制御装置８により所望のトルクに制御される。

また、巻取機５の電動機６に設置されたパルス発生器９からのパルス信号を用いてコイル径演算部１０により巻取機５でコイルとして巻き取られるストリップ２のコイル径ＣＲを算出し、この算出されたコイル径ＣＲと巻取機５の電動機トルク制御装置８からの負荷トルクＬＴよりストリップ２に付与された張力を張力演算部１１で演算して張力実績値ＲＶを検出し、この検出された張力実績値ＲＶと張力目標値ＯＶを用いて張力分速度補正装置１２により張力補正速度基準値Ｖ３を演算し、この演算された張力補正速度基準値Ｖ３を加算器１３で速度基準値Ｖ１に加算する。そして、この加算器１３の出力、つまり、張力補正速度基準値Ｖ３を加算された速度基準値にピンチロール３によりストリップ２が圧下される為に後進率ｂｒを加味した後進率考慮速度基準値Ｖ４が加算器１７の一方の入力側に供給される。

一方、非駆動のフリーロールとエアーシリンダによる押し付け機構よりなるメジャーリングロール１４を介してストリップ２の速度を速度検出装置１５により検出して速度補正装置１６に供給し、ここで、速度基準値と実績のストリップ２の速度偏差を算出し、比例積分器などのコントローラを用いてストリップキャスタ１の速度をストリップ２の速度に一致させるように動作するストリップ速度補正値ＣＶを求めて加算器１７の他方の入力側に供給し、加算器１７では入力されたストリップ速度補正値ＣＶを、上記の如くその一方の入力側に入力されている後進率考慮速度基準値Ｖ４と加算してピンチロール速度基準値Ｖ５を求めて電動機速度制御装置７に供給し、よって、ストリップキャスタ１は、ストリップキャスタ１用の電動機速度制御装置７により電動機６を介してストリップ速度補正値ＣＶに後進率考慮速度基準値Ｖ４を加算して得られるピンチロール速度基準値Ｖ５に基づいて運転される。なお、ピンチロール３は、本設備の運転速度のマスターとなる設備であり、速度基準値Ｖ１に張力補正速度基準値Ｖ３を加算した速度基準値に基づいてピンチロール３用の電動機速度制御装置７により電動機６を介して運転される。

また、デフレクターロール４は、速度基準値Ｖ１にピンチロール３によりストリップ２が圧下される為に先進率ａｒを加味した先進率考慮速度基準値Ｖ２に基づいてデフレクターロール４用の電動機速度制御装置７により電動機６を介して運転される。

図２は、この発明の実施の形態１によるストリップキャスタ速度制御装置のピンチロールと巻取機間のストリップ張力の制御方法を説明するための図である。
張力分速度補正装置１２は、張力演算部１１で演算検出された巻取機５からの張力実績値ＲＶと予め設定された所定の張力目標値ＯＶとを比較する比較器１２ａと、この比較器１２ａからの比較出力に基づいて張力補正速度基準値Ｖ３を算出する比例積分（ＰI）コントローラ１２ｂを備え、比較器１２ａで張力目標値ＯＶと巻取機５からの張力実績値ＲＶを比較してその差を求め、この差が零となるよう、つまり張力実績値ＲＶが張力目標値ＯＶに一致するようＰIコントローラ１２ｂにより張力補正速度基準値Ｖ３を算出し、この算出された張力補正速度基準値Ｖ３に基づいてピンチロール速度ＤＶとストリップキャスタ速度ＳＶを同様に補正する。

ここで、ピンチロール３と巻取機５間のストリップ２はピンチロール速度ＤＶと巻取機速度ＭＶに速度差△ｖが生じた場合には、△ｖ／ｓのループが発生し、結局、△ｖ／（ｓ・Ｌ．Ｅ）のストリップ張力を発生させる。ここで、ｓは積分、Ｌはピンチロール３と巻取機５間の距離、Ｅはヤング率をそれぞれ表している。

このストリップ張力は、ピンチロール３に対して巻取機トルクＭＴとバランスすることとなる。従って、巻取機トルクからコイル径ＣＲを用いて張力実績値ＲＶを演算検出し、張力分速度補正装置１２にフィードバックすることで、ストリップキャスタ１、ピンチロール３、デフレクターロール４および巻取機５を備えた薄板鋼板を製造する製造設備に於いて、ピンチロール３と巻取機５間のストリップ張力を制御することができ、ピンチロール３とストリップキャスタ１は同じ速度補正がされる構成としたので、巻取機５とピンチロール３間の張力変動に対して安定した操業を得ることができる。

以上のように、この実施の形態１によれば、巻取機とピンチロール間の張力変動に対してストリップ張力の安定化を図り、かつピンチロールとストリップキャスタ間のストリップ速度には外乱を与えず、ピンチロールとストリップキャスタ間のストリップ速度を保ち安定した操業を提供することができる。
なお、上記実施の形態では、この発明を、薄板鋼板を製造する製造設備に適用した場合について説明したが、同様の部材の製造を行なう製造設備等にも同様に適用でき、同様の効果を奏する。

この発明の実施の形態１によるストリップキャスタ速度制御装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１によるストリップキャスタ速度制御装置のピンチロールと巻取機間のストリップ張力の制御方法を説明するための図である。

符号の説明

１ ストリップキャスタ、 ２ ストリップ、３ ピンチロール、４ デフレクターロール、５ 巻取機、 ６ 電動機、７ 電動機速度制御装置、８ 電動機トルク制御装置、９ パルス発生器、１０ コイル径演算部、１１ 張力演算部、１２ 張力分速度補正装置、１３、１７ 加算器、１４ メジャーリングロール、１５ 速度検出装置、１６ 速度補正装置。

Claims (4)

1. ストリップキャスタで薄板に整形されたストリップをピンチロールで圧下し、デフレクターロールに誘導して巻取機によりコイルとして巻取るようにして薄板鋼板を製造する製造設備において、
   上記巻取機の電動機に設置されたパルス発生器からのパルス信号を用いて上記巻取機で巻き取られるストリップのコイル径を算出する第１のステップと、
   この算出されたストリップのコイル径と上記巻取機の負荷トルクとから上記ストリップに付与された張力を演算してストリップ張力を検出する第２のステップと、
   この検出されたストリップ張力と所定の目標張力を用いて張力補正速度基準値を演算する第３のステップと、
   この演算された張力補正速度基準値を上記ストリップキャスタと上記ピンチロールの速度基準値に加算して補正を行なう第４のステップと
   を備えたことを特徴とするストリップキャスタ速度制御方法。
2. ストリップキャスタで薄板に整形されたストリップをピンチロールで圧下し、デフレクターロールに誘導して巻取機によりコイルとして巻取るようにして薄板鋼板を製造する製造設備において、
   上記巻取機を駆動する電動機の加減速トルクを除去した負荷トルクと上記巻取機でコイルとして巻取られる上記ストリップのコイル径とに基づいてストリップ張力を演算するストリップ張力演算手段と、
   該ストリップ張力演算手段で演算されたストリップ張力と上記ピンチロールおよび巻取機間の所定の目標張力との偏差をなくすように上記ピンチロールと上記ストリップキャスタの速度基準値を補正する張力分速度補正手段と
   を備えたことを特徴とするストリップキャスタ速度制御装置。
3. 上記ストリップ張力演算手段は、上記巻取機の電動機に設置され、該電動機の回転に連動してパルス信号を発生するパルス発生器と、該パルス発生器からのパルス信号を用いて上記ストリップのコイル径を算出するコイル径演算部と、該コイル径演算部で算出されたコイル径と上記巻取機の負荷トルクに基づいて上記ストリップに付与された張力を演算してストリップ張力を検出する張力演算部とを備えたことを特徴とする請求項２記載のストリップキャスタ速度制御装置。
4. 上記張力分速度補正手段として比例積分コントローラを用いたことを特徴とする請求項２または３記載のストリップキャスタ速度制御装置。

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