JP2013018023A - 冷間タンデム圧延機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧延機の起動時にスタンド間における速度比を一定に保つことができ、起動時の板破断や製品のオフゲージを確実に防止することができる冷間タンデム圧延機の制御装置を提供する。
【解決手段】冷間タンデム圧延機には、第１スタンドと第１スタンドに隣接する第２スタンドとが備えられ、スタンド毎に、圧延機１と、圧延機１を駆動するモータ３と、モータ３を制御する垂下制御機能を備えたドライブ装置４とが設けられる。本制御装置は、設定計算装置６と、コントローラ５とを備える。設定計算装置６は、圧延機１毎に、セットアップ荷重とセットアップ速度基準とを計算する。コントローラ５は、第１及び第２スタンドのモータ３の速度比が、設定計算装置６によって計算された第１及び第２スタンドのセットアップ速度基準の比に一致するように、各ドライブ装置４に出力するための速度基準を計算する。
【選択図】図１

Description

この発明は、冷間タンデム圧延機において、起動時に板破断等が発生することを防止するための制御装置に関するものである。

冷間タンデム圧延機には、圧延機を有する複数のスタンド（圧延スタンド）が備えられている。冷間タンデム圧延機では、圧延材が各スタンドの圧延機に同時に噛み込まれるため、隣接するスタンド間の速度比は、一定に保たなければならない。

冷間タンデム圧延機において各スタンドの圧延機が何らかの原因によって停止すると、再起動は、圧延材が各圧延機に噛み込まれている状態で行わなければならない。この時、各スタンドのモータ用ドライブ装置の速度応答が異なると、各スタンドのモータの起動特性が一致せず、速度比が崩れてしまう。かかる場合は、スタンド間の圧延材に過大な張力が発生して、板厚が所望の値から大きく外れたり、最悪の場合は、板破断が発生したりすることがあった。

従来では、起動時に、各スタンドのモータ用ドライブ装置内の垂下特性機能を使用して、板破断を防止していた。このような制御装置の従来技術として、例えば、下記特許文献１に記載のものがある。

特開昭５９−４５０１２号公報

冷間タンデム圧延機を再起動する際に設定されるセットアップ荷重は、圧延される材料の各条件（例えば、板厚、板幅、変形抵抗、圧下率等）を用いて、所定のテーブルや数式モデルによって計算される。即ち、セットアップ荷重は、圧延される材料毎、また、同じ材料であってもスタンド毎に異なる値が算出される。このため、セットアップ荷重から算出されるモータ負荷も、スタンド毎に異なる値となる。

従来では、モータ用ドライブ装置の垂下特性（モータ電流１００％に対するモータ速度低下率）を、各スタンドで一致させていた。このため、モータ負荷の不一致によって、ドライブ装置の垂下特性による速度低下量も各スタンドで一致しなくなり、圧延機の起動時に、隣接するスタンド間の速度比がくずれるといった問題があった。即ち、スタンド間の圧延材に過大な張力が発生し、板厚が所望の値から大きく外れたり、最悪の場合は、板破断が発生したりすることがあった。

図３は、従来の冷間タンデム圧延機の制御装置の機能を説明するための図である。図３は、第Ｎスタンドとこの第Ｎスタンドの下流側に隣接する第Ｎ＋１スタンドとにおける、モータ負荷（電流）とモータ回転数との関係を示している。

圧延材は、各スタンドを通過する度に圧延されて薄くなる。このため、セットアップ時の速度基準（理想速度基準）は、第Ｎ＋１スタンドの値の方が、第Ｎスタンドの値よりも高くなる。第Ｎ＋１スタンドの理想速度基準と第Ｎスタンドの理想速度基準との差が、適正な速度差である。しかし、実際には、各スタンドのモータ用ドライブ装置に垂下特性があるため、ドライブ装置に理想速度基準を入力しても、実際のモータ速度は、上記理想速度基準よりも遅いある速度に低下してしまう。

例えば、図３に示すように、第Ｎスタンドのモータ負荷の方が第Ｎ＋１スタンドのモータ負荷よりも大きな値を示す場合、第Ｎ＋１スタンドの実際のモータ速度はＢ２点の値、第Ｎスタンドの実際のモータ速度はＡ２点の値となる。この時のモータ回転数差は、Ｂ２−Ａ２である。即ち、モータ回転数差が適正な差Ｂ１−Ａ１よりも大きくなり、スタンド間の圧延材に過大な張力が発生してしまう。このため、板厚が所望の値から大きく外れたり、最悪の場合は、板破断が発生したりすることがあった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、圧延機の起動時にスタンド間における速度比を一定に保つことができ、起動時の板破断や製品のオフゲージを確実に防止することができる冷間タンデム圧延機の制御装置を提供することである。

この発明に係る冷間タンデム圧延機の制御装置は、第１スタンドと第１スタンドに隣接する第２スタンドとが備えられ、スタンド毎に、圧延機と、圧延機を駆動するモータと、モータを制御する垂下制御機能を備えたドライブ装置と、が設けられた冷間タンデム圧延機の制御装置であって、圧延機毎に、セットアップ荷重及びセットアップ速度基準を計算する設定計算装置と、ドライブ装置毎の垂下特性に基づいて、設定計算装置によって計算された第１スタンドのセットアップ荷重で第１スタンドの圧延機を駆動した時の第１スタンドのモータと、設定計算装置によって計算された第２スタンドのセットアップ荷重で第２スタンドの圧延機を駆動した時の第２スタンドのモータとの速度比が、設定計算装置によって計算された第１スタンドのセットアップ速度基準と第２スタンドのセットアップ速度基準との比に一致するように、各ドライブ装置に出力するための速度基準を計算するコントローラと、を備えたものである。

また、この発明に係る冷間タンデム圧延機の制御装置は、第１スタンドと第１スタンドに隣接する第２スタンドとが備えられ、スタンド毎に、圧延機と、圧延機を駆動するモータと、モータを制御する垂下制御機能を備えたドライブ装置と、が設けられた冷間タンデム圧延機の制御装置であって、圧延機毎に、セットアップ荷重及びセットアップ速度基準を計算するセットアップ計算手段と、セットアップ計算手段によって計算されたセットアップ荷重に基づいて、モータ毎に、モータ負荷を計算するモータ負荷計算手段と、セットアップ計算手段によって計算されたセットアップ速度基準、及び、モータ負荷計算手段によって計算されたモータ負荷、ドライブ装置の垂下特性に基づいて、モータ毎に、モータ回転数を計算するモータ回転数計算手段と、モータ負荷計算手段によって計算されたモータ負荷、及び、モータ回転数計算手段によって計算されたモータ回転数、及び、ドライブ装置の垂下特性に基づいて、各ドライブ装置に出力するための速度基準を計算するモータ速度基準計算手段と、を備えたものである。

この発明に係る冷間タンデム圧延機の制御装置であれば、圧延機の起動時に、スタンド間における速度比を一定に保つことができ、起動時の板破断や製品のオフゲージを確実に防止することができるようになる。

この発明の実施の形態１における冷間タンデム圧延機の制御装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１における冷間タンデム圧延機の機能を説明するための図である。 従来の冷間タンデム圧延機の制御装置の機能を説明するための図である。

添付の図面を参照して、本発明を詳細に説明する。各図において、同一又は相当する部分には、同一の符号を付している。重複する説明については、適宜簡略化或いは省略する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における冷間タンデム圧延機の制御装置を示す構成図、図２はこの発明の実施の形態１における冷間タンデム圧延機の機能を説明するための図である。

図１において、１は（冷間）圧延機、２はストリップ、３はモータ、４はドライブ装置である。図１は第１スタンドから第５スタンドで構成される冷間タンデム圧延機に、本制御装置を適用した例を示している。本制御装置は、複数（２台以上）のスタンドを備えた冷間タンデム圧延機に適用することができる。

圧延機１、モータ３、ドライブ装置４は、スタンド毎に設けられている。
圧延機１には、複数のロールが備えられている。ストリップ２は、各スタンドの圧延機１（のロール）によって圧延される。ストリップ２は、例えば、鉄や非鉄等の各種金属材料からなる。

モータ３は、圧延機１（のロール）を駆動する。第ｉ（本実施の形態では、ｉ＝１〜５）スタンドに対応して設けられたモータ３は、第ｉスタンドの圧延機１のロールを駆動する。ドライブ装置４は、モータ３を制御する。第ｉスタンドに対応して設けられたドライブ装置４は、第ｉスタンドのモータ３を制御する。ドライブ装置４には、垂下量を制御する機能（垂下制御機能）が備えられている。

５はプラントのコントローラ、６はコントローラ５の上位に設けられた設定計算装置である。設定計算装置６とコントローラ５とは、本発明の要部を構成する。

設定計算装置６には、セットアップ計算手段７が備えられている。
セットアップ計算手段７は、（冷間）圧延機１を用いて製品を生産するために必要なセットアップ値（初期値）を計算する。セットアップ計算手段７は、例えば、圧延する板（ストリップ２）の鋼種、第１スタンドの入側板厚、最終スタンドの出側板厚（製品板厚）、板幅等を入力として、セットアップ値を計算し、設定する。セットアップ計算手段７は、セットアップ値として、例えば、スタンド（圧延機１）毎のセットアップ荷重や、スタンド（圧延機１）毎のセットアップ速度基準、各スタンド間の張力基準等を計算する。

圧延機１のローラがストリップ２を噛み込んだ状態で停止し、その状態から起動する場合、コントローラ５は、設定計算装置６によって計算及び設定されたセットアップ値や、そのセットアップ値を補正した値に基づいて、機器の制御を行う。なお、上記起動後に機器の動作が安定すると、コントローラ５は、各種検出器（例えば、板厚計等）によって検出された値をフィードバックしながら、機器の制御を行う。

コントローラ５には、モータ負荷計算手段８、モータ回転数計算手段９、モータ速度基準計算手段１０が備えられている。

以下に、図２も参照し、本制御装置（特に、コントローラ５）の機能について具体的に説明する。以下においては、第Ｎ（本実施の形態では、Ｎ＝１〜４）スタンドとこの第Ｎスタンドの下流側に隣接する第Ｎ＋１スタンドとについて具体的な説明を行う。

セットアップ速度基準７によって計算されるセットアップ速度基準には、ドライブ装置４の垂下特性は考慮されていない。セットアップ速度基準７によって計算されるセットアップ速度基準は、図２における理想速度基準に相当する。

ストリップ２は、各スタンドを通過する度に圧延されて薄くなる。このため、セットアップ速度基準７によって計算されるセットアップ速度基準は、第Ｎ＋１スタンドの値の方が、第Ｎスタンドの値よりも高くなる。また、セットアップ速度基準７によって計算されるセットアップ速度基準は、ドライブ装置４の垂下特性が考慮されていないため、モータ負荷（モータ電流）に因らず、スタンド毎に一定値を示す。

モータ負荷計算手段８は、モータ３（スタンド）毎に、モータ負荷を計算する機能を有している。モータ負荷計算手段８は、セットアップ計算手段７によって計算されたセットアップ荷重に基づいて、上記計算を行う。

例えば、モータ負荷計算手段８は、セットアップ計算手段７によって計算された第Ｎ＋１スタンドのセットアップ荷重に基づいて、第Ｎ＋１スタンドのモータ３について、上記セットアップ荷重で圧延するために必要なモータ負荷を算出する。同様に、モータ負荷計算手段８は、セットアップ計算手段７によって計算された第Ｎスタンドのセットアップ荷重に基づいて、第Ｎスタンドのモータ３について、圧延に必要なモータ負荷を算出する。例えば、第Ｎスタンドのモータ負荷は、第Ｎ＋１スタンドのモータ負荷よりも大きな値となる。

第Ｎ＋１スタンドと第Ｎスタンドとの適正な速度差（速度比）は、図２におけるＢ１点とＡ１点との速度差（回転数差）である。図２において、Ｂ１点は、モータ負荷計算手段８によって計算された第Ｎ＋１スタンドのモータ負荷を示す破線と、セットアップ計算手段７によって計算された第Ｎ＋１スタンドのセットアップ速度基準を示す実線とが交差する点である。同様に、Ａ１点は、モータ負荷計算手段８によって計算された第Ｎスタンドのモータ負荷を示す破線と、セットアップ計算手段７によって計算された第Ｎスタンドのセットアップ速度基準を示す実線とが交差する点である。本実施の形態では、上記適正な速度差は、セットアップ計算手段７によって計算された第Ｎ＋１スタンドのセットアップ速度基準と第Ｎスタンドのセットアップ速度基準との差に相当する。

モータ回転数計算手段９は、モータ３（スタンド）毎に、モータ回転数を計算する機能を有している。モータ回転数計算手段９は、セットアップ計算手段７によって計算されたセットアップ速度基準と、モータ負荷計算手段８によって計算されたモータ負荷と、ドライブ装置４の垂下特性とに基づいて、上記計算を行う。

第Ｎ＋１スタンドのドライブ装置４の垂下特性は、例えば、そのドライブ装置４内に設定されている。モータ回転数計算手段９は、その垂下特性を考慮し（ドライブ装置４から取得し）、モータ負荷計算手段８によって計算された第Ｎ＋１スタンドのモータ負荷で第Ｎ＋１スタンドの圧延機１を駆動した時の前記第Ｎ＋１スタンドのモータ３の回転数を算出する。この回転数は、図２におけるＢ２点である。Ｂ２点は、第Ｎ＋１スタンドのドライブ装置４の垂下特性を示す実線を、セットアップ計算手段７によって計算された第Ｎ＋１スタンドのセットアップ速度基準を示す実線に、モータ負荷が０において一致させた時に、第Ｎ＋１スタンドのドライブ装置４の垂下特性を示す実線が、モータ負荷計算手段８によって計算された第Ｎ＋１スタンドのモータ負荷を示す破線と交差する点である。

次に、モータ回転数計算手段９は、モータ負荷計算手段８によって計算されたモータ負荷で圧延機１を駆動した時の第Ｎ＋１スタンドのモータ３と第Ｎスタンドのモータ３との速度差が、上記適正な速度差に一致するように、前記第Ｎスタンドのモータ３の回転数を算出する。この回転数は、図２におけるＡ３点である。Ａ３点は、Ｂ２点におけるモータ回転数から上記適正な速度差分だけ低い回転数を示す破線と、モータ負荷計算手段８によって計算された第Ｎスタンドのモータ負荷を示す破線とが交差する点である。

モータ速度基準計算手段１０は、各ドライブ装置４に出力するための速度基準を計算する機能を有している。即ち、各ドライブ装置４は、モータ速度基準計算手段１０によって計算された速度基準に基づいて、対応のモータ３を制御する。モータ速度基準計算手段１０は、モータ負荷計算手段８によって計算されたモータ負荷と、モータ回転数計算手段９によって計算されたモータ回転数と、ドライブ装置４の垂下特性とに基づいて、上記計算を行う。

例えば、モータ速度基準計算手段１０は、図２のＢ２点を通過する第Ｎ＋１スタンドの垂下特性を示す実線が、モータ負荷が０を示す実線（図２のＹ軸）と交差する点におけるモータ回転数を、第Ｎ＋１スタンドのドライブ装置４に対する速度基準として設定する。なお、本実施の形態における計算方法では、第Ｎ＋１スタンドのドライブ装置４に対する速度基準は、セットアップ計算手段７によって計算された第Ｎ＋１スタンドのセットアップ速度基準と一致する。同様に、モータ速度基準計算手段１０は、図２のＡ３点を通過する第Ｎスタンドの垂下特性を示す実線（図２における変更後の垂下特性）が、モータ負荷が０を示す実線（図２のＹ軸）と交差する点におけるモータ回転数を、第Ｎスタンドのドライブ装置４に対する速度基準として設定する。

そして、コントローラ５は、各スタンド間について上記と同様の計算を行うと、セットアップ計算手段７によって計算されたセットアップ荷重と、モータ速度基準計算手段１０によって計算された速度基準とを、各スタンドのドライブ装置４に対して出力する。

上記構成を有する制御装置であれば、圧延機１の起動時にスタンド間における速度比を一定に保つことができ、起動時の板破断や製品のオフゲージを確実に防止することができる。即ち、本制御装置であれば、起動後のスタンド間の速度比を、セットアップの圧下量から決められた適正な速度比に一致させることができ、ストリップ２に過大な張力が発生することを確実に防止することができる。

１ 圧延機
２ ストリップ
３ モータ
４ ドライブ装置
５ コントローラ
６ 設定計算装置
７ セットアップ計算手段
８ モータ負荷計算手段
９ モータ回転数計算手段
１０ モータ速度基準計算手段

Claims (3)

1. 第１スタンドと前記第１スタンドに隣接する第２スタンドとが備えられ、
   前記スタンド毎に、
   圧延機と、
   前記圧延機を駆動するモータと、
   前記モータを制御する垂下制御機能を備えたドライブ装置と、
   が設けられた冷間タンデム圧延機の制御装置であって、
   前記圧延機毎に、セットアップ荷重及びセットアップ速度基準を計算する設定計算装置と、
   前記ドライブ装置毎の垂下特性に基づいて、前記設定計算装置によって計算された前記第１スタンドのセットアップ荷重で前記第１スタンドの前記圧延機を駆動した時の前記第１スタンドの前記モータと、前記設定計算装置によって計算された前記第２スタンドのセットアップ荷重で前記第２スタンドの前記圧延機を駆動した時の前記第２スタンドの前記モータとの速度比が、前記設定計算装置によって計算された前記第１スタンドのセットアップ速度基準と前記第２スタンドのセットアップ速度基準との比に一致するように、前記各ドライブ装置に出力するための速度基準を計算するコントローラと、
   を備えた冷間タンデム圧延機の制御装置。
2. 第１スタンドと前記第１スタンドに隣接する第２スタンドとが備えられ、
   前記スタンド毎に、
   圧延機と、
   前記圧延機を駆動するモータと、
   前記モータを制御する垂下制御機能を備えたドライブ装置と、
   が設けられた冷間タンデム圧延機の制御装置であって、
   前記圧延機毎に、セットアップ荷重及びセットアップ速度基準を計算するセットアップ計算手段と、
   前記セットアップ計算手段によって計算されたセットアップ荷重に基づいて、前記モータ毎に、モータ負荷を計算するモータ負荷計算手段と、
   前記セットアップ計算手段によって計算されたセットアップ速度基準、及び、前記モータ負荷計算手段によって計算されたモータ負荷、前記ドライブ装置の垂下特性に基づいて、前記モータ毎に、モータ回転数を計算するモータ回転数計算手段と、
   前記モータ負荷計算手段によって計算されたモータ負荷、及び、前記モータ回転数計算手段によって計算されたモータ回転数、及び、前記ドライブ装置の垂下特性に基づいて、前記各ドライブ装置に出力するための速度基準を計算するモータ速度基準計算手段と、
   を備えた冷間タンデム圧延機の制御装置。
3. 前記モータ回転数計算手段は、前記モータ負荷計算手段によって計算された前記第１スタンドのモータ負荷で前記第１スタンドの前記圧延機を駆動した時の前記第１スタンドの前記モータと、前記モータ負荷計算手段によって計算された前記第２スタンドのモータ負荷で前記第２スタンドの前記圧延機を駆動した時の前記第２スタンドの前記モータとの速度比が、前記セットアップ計算手段によって計算された前記第１スタンドのセットアップ速度基準と前記第２スタンドのセットアップ速度基準との比に一致するように、前記モータ毎に、モータ回転数を計算する請求項２に記載の冷間タンデム圧延機の制御装置。

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