JP2008290109A - 鉄鋼圧延設備用の板厚変動抑制装置 - Google Patents

Abstract

【課題】張力計が備えられていない鉄鋼圧延設備において張力変動を抑制し、板厚変動を少なくする鉄鋼圧延設備用の板厚変動抑制装置を提供する。
【解決手段】鉄鋼圧延設備用の板厚変動抑制装置は、払出機（５）から払い出され、圧延機（３）により減厚化され、デフレクタロール（２）により案内された板が巻取機（１）により巻き取られ、上記巻取機を駆動する巻取機モータ（１１）は上記板に対する張力が一定になるように実回転数に応じる界磁電流が流される鉄鋼圧延設備用の板厚変動抑制装置において、上記巻取機モータの界磁電流を計測する電流計（４１）を具備し、張力計を具備せず、上記巻取機モータの界磁電流のトルク分に基づいて算出されたトルク補正値により補正したトルク指令値に従って上記巻取機モータに流す電流を制御する。
【選択図】図１

Description

この発明は、鉄鋼を圧延する鉄鋼圧延設備において用いられる板厚変動抑制装置に関するものである。

従来の油圧圧下方式の圧延機では、圧延材は巻戻し用リールから送り出され、デフレクタロールからワークロール間を通り、この間で所定の圧延が行われた後、デフレクタロールを通って巻取り用リールに巻取られる。巻戻し及び巻取り用リールは各々モータで駆動されており、さらに圧延機の入出側で圧延材に働く張力を一定に保つためのリールモータ張力制御装置が設けられている。張力制御装置は一般にモータ電流を張力に比例させるように制御している。またラインの圧延速度は、圧延機のワークロール駆動用モータの速度を速度制御装置でコントロールして、所定の値に制御している。

しかし、入出側の巻戻し、巻取りリールのモータを制御するリールモータ張力制御装置の応答は、一般に油圧圧下よりも１桁以上遅いため、ロールギャップが変更され、張力が変わっても、油圧圧下並の速さで張力を設定値に戻せない。すなわち、高速の油圧圧下で板厚を薄くしようとしても、入出側のモータのリールモータ張力制御装置の応答速度以上の速さでは板厚を薄くできない問題点があった。
そこで、圧延機の入側、もしくは入出側の両方に、圧延材料に印加されている張力を調節する張力制御装置を備えた圧延機の板厚制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平３−１５５４０６号公報

しかし、圧延機の全てに張力を測定する張力計が備えられるわけでもなく、備えられるわけでもない。
ところで、巻取機モータは、鉄鋼圧延設備において張力を一定に制御するため、ドライブ装置のプログラマブルロジックコントロール内で、トルク分電流値と界磁電流値の乗算値に所定の係数を乗算してモータトルクを求め、そのモータトルクがトルク設定値に追従するように制御されている。また、巻取機モータは、ベース回転以上では界磁電流を弱める弱め界磁制御されている。
しかし、この弱め界磁制御では、巻取機の実回転数に応じて流す電流が設定されているため、張力変動により板厚が変動し、板厚が変動すると回転数が変動し、界磁電流が変動する。界磁電流が変化すると巻取機の電流が変化することにより、さらに張力変動を増大することになるという問題がある。

この発明の目的は、張力計が備えられていない鉄鋼圧延設備において張力変動を抑制し、板厚変動を少なくする鉄鋼圧延設備用の板厚変動抑制装置を提供することである。

この発明に係る鉄鋼圧延設備用の板厚変動抑制装置は、払出機から払い出され、圧延機により減厚化され、デフレクタロールにより案内された板が巻取機により巻き取られ、上記巻取機を駆動する巻取機モータは上記板に対する張力が一定になるように実回転数に応じる界磁電流が流される鉄鋼圧延設備用の板厚変動抑制装置において、上記巻取機モータの界磁電流を計測する電流計を具備し、張力計を具備せず、上記巻取機モータの界磁電流のトルク分に基づいて算出されたトルク補正値により補正したトルク指令値に従って上記巻取機モータに流す電流を制御する。

この発明に係る鉄鋼圧延設備用の板厚変動抑制装置の効果は、ベース回転以上で弱め界磁制御されている巻取機モータの界磁電流の変動に従って巻取機モータのトルク指令値を補正して張力の変動を抑えるように制御するので、張力が変動しても張力の変動を抑制することができ、板厚の変動を抑制することができることである。

実施の形態１．
図１は、この発明に係る実施の形態１による鉄鋼圧延設備用の板厚変動抑制装置が備えられた鉄鋼圧延設備の概略図である。図２は、この発明に係る実施の形態１による鉄鋼圧延設備用の板厚変動抑制装置を含んだ駆動系の構成図である。
この発明に係る実施の形態１による鉄鋼圧延設備は、図１に示すように、巻取機１、出側デフレクタロール（以下、「ＤＥＦロール」と称す）２、圧延機３、入側ＤＥＦロール４、および払出機５を備える。
また、この発明に係る実施の形態１による鉄鋼圧延設備は、図２に示すように、巻取機１、出側ＤＥＦロール２、圧延機３、入側ＤＥＦロール４、および払出機５をそれぞれ駆動する巻取機モータ１１、出側ＤＥＦロールモータ１２、圧延機モータ１３、入側ＤＥＦロールモータ１４、および払出機モータ１５を備える。
また、この発明に係る実施の形態１による鉄鋼圧延設備は、巻取機モータ１１、出側ＤＥＦロールモータ１２、圧延機モータ１３、入側ＤＥＦロールモータ１４、および払出機モータ１５をそれぞれ制御する巻取機用インバータ２１、出側ＤＥＦロール用インバータ２２、圧延機用インバータ２３、入側ＤＥＦロール用インバータ２４、および払出機用インバータ２５を備える。

出側ＤＥＦロール用インバータ２２、圧延機用インバータ２３、および入側ＤＥＦロール用インバータ２４は、それぞれ入力される速度設定値と速度計測値とから電流指令値を算出する速度制御アンプ（ＳＣ）３１、電流指令値と電流計測値とから電圧指令値を算出する電流制御アンプ（ＣＣ）３２、電圧指令値に基づいて出側ＤＥＦロールモータ１２、圧延機モータ１３、または入側ＤＥＦロールモータ１４に電流を流すドライブ回路３３を備える。

巻取機用インバータ２１および払出機用インバータ２５は、それぞれ入力される速度指令値と速度計測値とから電流指令値を算出する速度制御アンプ３５、電流指令値をトルク指令値によりリミット制御する電流リミット制御手段（ＣＬＣ）３６、電流リミット手段３６の出力と電流計測値とから電圧指令値を算出する電流制御アンプ３７、電圧指令値に基づいて巻取機モータ１１または払出機モータ１５に電流を流すドライブ回路３８を備える。

この発明に係る実施の形態１による鉄鋼圧延設備用の板厚変動抑制装置は、巻取機モータ１１の界磁電流を計測する電流計４１、出側ＤＥＦロール２の速度設定値Ｓ１、圧延機３の速度設定値Ｓ２および入側ＤＥＦロール４の速度指令値を生成する速度生成部４２、巻取機１の張力を制御する巻取機張力制御部４３、払出機５の張力を制御する払出機張力制御部４４、巻取機１の張力を調整する巻取機張力調整部４５を備える。

速度生成部４２は、予め格納されている速度設定値Ｓを出力する速度マスター５１と、速度設定値Ｓに（１＋α）（αは先進率）を乗算する第１の乗算器５２、速度設定値Ｓに（１−β）（βは後進率）を乗算する第２の乗算器５３を有する。そして、圧延機用インバータ２３に速度Ｓを速度設定値Ｓ２とし、出側ＤＥＦロール用インバータ２２に速度Ｓ（１＋α）を速度設定値Ｓ１とし、入側ＤＥＦロール用インバータ２４に速度Ｓ（１−β）を速度設定値Ｓ３として入力する。

巻取機張力制御部４３は、巻取機１に巻き取られたコイルの径を計測する第１のコイル径計測手段６１、予め設定された巻取機張力設定値Ｔ１にコイル径計測値Ｋ１に従う値を乗算する第１の乗算手段６２、コイル径計測値Ｋ１に慣性補償を施す第１の慣性補償手段（ＩＣ）６３、第１の乗算手段６２の出力と第１の慣性補償手段６３の出力を加算する第１の加算手段６４、第１の加算手段６４の出力にメカロス補償（ＭＣ）に係わる値を加算してトルク指令値を求める第２の加算手段６５、速度生成部４２からの速度Ｓ（１＋α）にバイアスＢ１を加算する第３の加算手段６６、第３の加算手段６６の出力をコイル径計測値に従う値で除算して速度指令値を求める第１の除算手段６７、トルク指令値をトルク補正値で補正する第４の加算手段６８を有する。

払出機張力制御部４４は、払出機５に残されたコイルの径を計測する第２のコイル径計測手段７１、予め設定された払出機張力設定値Ｔ２にコイル径計測値Ｋ２に従う値を乗算する第２の乗算手段７２、コイル径計測値Ｋ２に慣性補償を施す第２の慣性補償手段７３、第２の乗算手段７２の出力と第２の慣性補償手段７３の出力を加算する第５の加算手段７４、第５の加算手段７４の出力にメカロス補償に係わる値を加算してトルク指令値を求める第６の加算手段７５、速度生成部４２からの速度Ｓ（１−β）にバイアスＢ２を加算する第７の加算手段７６、第７の加算手段７６の出力をコイル径計測値Ｋ２に従う値で除算して速度指令値を求める第２の除算手段７７を有する。

巻取機張力調整部４５は、電流計４１により計測された巻取機モータ界磁電流値が入力される界磁電流入力手段８１、入力された巻取機モータ界磁電流値から巻取機トルク分電流値を求めるトルク分電流算出手段８２、求めた巻取機トルク分電流値からトルク補正値を求めるトルク補正値算出手段８３を有する。

次に、この発明に係る実施の形態１による鉄鋼圧延設備用の板厚変動抑制装置の動作を説明する。
巻取機モータ１１はベース回転までは界磁電流を一定にして駆動し、ベース回転以上ではその速度が上がるに従って界磁電流を弱めるようにして駆動する。
巻取機１がベース回転以上で運転している場合、張力変動の発生により板厚が変動すると板速度が変動し、巻取機モータ１１の界磁電流に変動が発生する。
この界磁電流の変動を界磁電流入力手段８１にて取り込み、取り込んだ巻取機モータ界磁電流値から巻取機トルク分電流値を算出し、算出した巻取機トルク分電流値からトルク補正値を算出する。
このトルク補正値によりトルク指令値が補正され、電流リミット制御されることにより張力変動を抑制するように巻取機モータの電流が制御されるので、張力変動が抑制される。そして、張力変動が抑制されることにより板厚の変動が抑制される。

この発明に係る実施の形態１による鉄鋼圧延設備用の板厚変動抑制装置は、張力が変動すると板厚が変動し、それに伴い巻取機モータ１１の回転数が変動することに着目し、ベース回転以上で弱め界磁制御されている巻取機モータ１１の界磁電流の変動に従って巻取機モータ１１のトルク指令値を補正して張力の変動を抑えるように制御するので、張力が変動しても張力の変動を抑制することができ、板厚の変動を抑制することができる。
その結果、張力が変動しても板厚の変動が抑制されるので、製品品質の改善および不良率を低減することができる。

実施の形態２．
図３は、この発明に係る実施の形態２による鉄鋼圧延設備用の板厚変動抑制装置を含む制御系の構成図である。
この発明に係る実施の形態２による鉄鋼圧延設備用の板厚変動抑制装置は、実施の形態１による鉄鋼圧延設備用の板厚変動抑制装置と電流計４１Ｂが巻取機モータ１１ではなく圧延機モータ１３に取り付けられたことと、圧延機モータ１３の電流に基づいてトルク補正値を算出することが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。

電流計４１Ｂは、圧延機モータ１３に流れる電流を計測する。なお、圧延機モータ１３に流れる電流は、圧延機用インバータ２３での制御に用いられるので兼用されている。
巻取機張力調整部４５Ｂは、電流計４１Ｂにより計測された圧延機モータ電流値が入力される電流入力手段８１Ｂ、入力された電流値から圧延機トルク分電流値を求めるトルク分電流算出手段８２Ｂ、求めた圧延機トルク分電流値からトルク補正値を求めるトルク補正値算出手段８３Ｂを有する。

次に、この発明に係る実施の形態２による鉄鋼圧延設備用の板厚変動抑制装置の動作を説明する。
圧延機モータ１３は速度一定に制御されている。そして、張力の変動により板厚が変動し、板厚の変動した圧延板を一定速度で制御しようとするので、圧延機モータ１３に流れる電流のトルク分に変動が発生する。このトルク分電流の変動からトルク補正値を求め、巻取機モータのトルク指令値を補正することにより、圧延板に対する巻取機１からの張力を補正するので、張力の変動を抑制することができる。その結果、板厚の変動を少なくすることができ、製品品質を改善でき、不良率を低減できる。

実施の形態３．
図４は、この発明に係る実施の形態３による鉄鋼圧延設備用の板厚変動抑制装置を含む制御系の構成図である。
この発明に係る実施の形態３による鉄鋼圧延設備用の板厚変動抑制装置は、実施の形態１による鉄鋼圧延設備用の板厚変動抑制装置と電流計４１Ｃが巻取機モータ１１ではなく出側ＤＥＦロールモータ１２に取り付けられたことと、出側ＤＥＦロールモータ１２の電流のトルク分からトルク補正値を算出することが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。

電流計４１Ｃは、出側ＤＥＦロールモータ１２に流れる電流を計測する。なお、出側ＤＥＦロールモータ１２に流れる電流は、出側ＤＥＦロール用インバータ２２での制御に用いられるので兼用されている。
巻取機張力調整部４５Ｃは、電流計４１Ｃにより計測された出側ＤＥＦロールモータ電流値が入力される電流入力手段８１Ｃ、入力された電流値から出側ＤＥＦロールトルク分電流値を求めるトルク分電流算出手段８２Ｃ、求めた出側ＤＥＦロールトルク分電流値からトルク補正値を求めるトルク補正値算出手段８３Ｃを有する。

次に、この発明に係る実施の形態３による鉄鋼圧延設備用板厚変動抑制装置の動作を説明する。
出側ＤＥＦロールモータ１２は速度一定に制御されている。そして、張力の変動により板厚が変動し、板厚の変動した圧延板を一定速度で制御しようとするので、出側ＤＥＦロールモータ１２に流れる電流のトルク分に変動が発生する。この出側ＤＥＦロールモータ１２のトルク分電流の変動からトルク補正値を求め、巻取機モータ１１のトルク指令値を補正することにより、圧延板に対する巻取機１からの張力を補正するので、張力の変動を抑制することができる。その結果、板厚の変動を少なくすることができ、製品品質を改善でき、不良率を低減できる。

実施の形態４．
図５は、この発明に係る実施の形態４による鉄鋼圧延設備用板厚変動抑制装置を含む制御系の構成図である。
この発明に係る実施の形態４による鉄鋼圧延設備用板厚変動抑制装置は、実施の形態１、２、３による鉄鋼圧延設備用板厚変動抑制装置の巻取機張力調整部４５、４５Ｂ、４５Ｃを合わせたことと、３つのトルク補正値に所定の補正比率を掛けてトルク補正値を出力する補正比率分配手段８を有することが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。

実施の形態１、２、３による鉄鋼圧延設備用板厚変動抑制装置の巻取機張力調整部４５、４５Ｂ、４５Ｃは、鉄鋼圧延設備の運転状況により張力の変動が起こったときのトルク補正値への寄与が異なるので、運転状況に従って補正比率を調整することにより、運転状況を反映して適切に張力変動を抑制し、板厚の変動を少なくすることができる。

この発明に係る実施の形態１による鉄鋼圧延設備用板厚変動抑制装置が備えられた鉄鋼圧延設備の概略図である。 この発明に係る実施の形態１による鉄鋼圧延設備用板厚変動抑制装置を含む制御系の構成図である。 この発明に係る実施の形態２による鉄鋼圧延設備用板厚変動抑制装置を含む制御系の構成図である。 この発明に係る実施の形態３による鉄鋼圧延設備用板厚変動抑制装置を含む制御系の構成図である。 この発明に係る実施の形態４による鉄鋼圧延設備用板厚変動抑制装置を含む制御系の構成図である。

符号の説明

１ 巻取機、２ 出側ＤＥＦロール、３ 圧延機、４ 入側ＤＥＦロール、５ 払出機、８ 補正比率分配手段、１１ 巻取機モータ、１２ 出側ＤＥＦロールモータ、１３ 圧延機モータ、１４ 入側ＤＥＦロールモータ、１５ 払出機モータ、２１ 巻取機用インバータ、２２ 出側ＤＥＦロール用インバータ、２３ 圧延機用インバータ、２４ 入側ＤＥＦロール用インバータ、２５ 払出機用インバータ、３１、３５ 速度制御アンプ、３２、３７ 電流制御アンプ、３３、３８ ドライブ回路、３６ 電流リミット手段、
４１、４１Ｂ、４１Ｃ 電流計、４２ 速度生成部、４３ 巻取機張力制御部、４４ 払出機張力制御部、４５、４５Ｂ、４５Ｃ 巻取機張力調整部、５１ 速度マスター、５２、５３ 乗算器、６１、７１ コイル径計測手段、６２、７２ 乗算手段、６３、７３ 慣性補償手段、６４、６５、６６、６８、７４、７５、７６ 加算手段、６７、７７ 除算手段、８１ 界磁電流入力手段、８１Ｂ、８１Ｃ 電流入力手段、８２、８２Ｂ、８２Ｃ トルク分電流算出手段、８３、８３Ｂ、８３Ｃ トルク補正値算出手段。

Claims (4)

1. 払出機から払い出され、圧延機により減厚化され、デフレクタロールにより案内された板が巻取機により巻き取られ、上記巻取機を駆動する巻取機モータは上記板に対する張力が一定になるように実回転数に応じる界磁電流が流される鉄鋼圧延設備用の板厚変動抑制装置において、
   上記巻取機モータの界磁電流を計測する電流計を具備し、張力計を具備せず、
   上記巻取機モータの界磁電流のトルク分に基づいて算出されたトルク補正値により補正したトルク指令値に従って上記巻取機モータに流す電流を制御することを特徴とする鉄鋼圧延設備用の板厚変動抑制装置。
2. 払出機から払い出され、圧延機により減厚化され、デフレクタロールにより案内された板が巻取機により巻き取られ、上記巻取機を駆動する巻取機モータは上記板に対する張力が一定になるように実回転数に応じる界磁電流が流される鉄鋼圧延設備用の板厚変動抑制装置において、
   上記圧延機を駆動する圧延機モータに流れる電流を計測する電流計を具備し、張力計を具備せず、
   上記圧延機モータの電流のトルク分電流に基づいて算出されたトルク補正値により補正したトルク指令値に従って上記巻取機モータに流す電流を制御することを特徴とする鉄鋼圧延設備用の板厚変動抑制装置。
3. 払出機から払い出され、圧延機により減厚化され、デフレクタロールにより案内された板が巻取機により巻き取られ、上記巻取機を駆動する巻取機モータは上記板に対する張力が一定になるように実回転数に応じる界磁電流が流される鉄鋼圧延設備用の板厚変動抑制装置において、
   上記デフレクタロールを駆動するデフレクタロールモータに流れる電流を計測する電流計を具備し、張力計を具備せず、
   上記デフレクタロールモータの電流のトルク分電流に基づいて算出されたトルク補正値により補正したトルク指令値に従って上記巻取機モータに流す電流を制御することを特徴とする鉄鋼圧延設備用の板厚変動抑制装置。
4. 払出機から払い出され、圧延機により減厚化され、デフレクタロールにより案内された板が巻取機により巻き取られ、上記巻取機を駆動する巻取機モータは上記板に対する張力が一定になるように実回転数に応じる界磁電流が流される鉄鋼圧延設備用の板厚変動抑制装置において、
   上記巻取機モータの界磁回路、上記圧延機を駆動する圧延機モータまたは上記デフレクタロールを駆動するデフレクタロールモータのうち少なくとも２つに流れる電流を計測する電流計を具備し、張力計を具備せず、
   上記少なくとも２つの電流計で計測された２つの電流のトルク分電流それぞれに基づいて算出されたトルク補正値を予め定められた補正比率を勘案して補正したトルク指令値に従って上記巻取機モータに流す電流を制御することを特徴とする鉄鋼圧延設備用の板厚変動抑制装置。

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