JP2014087824A - 条鋼圧延におけるスタンド張力の推定方法及び条鋼圧延の圧延機 - Google Patents
条鋼圧延におけるスタンド張力の推定方法及び条鋼圧延の圧延機 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】本発明の条鋼圧延におけるスタンド張力の推定方法及び条鋼圧延の圧延機においては、モータで駆動される圧延スタンド9を複数有する圧延機1によって圧延スタンド間の張力を測定しながら条鋼圧延を行うに際し、圧延スタンド9のモータ電流の変化量である差電流と圧延モデルとを用いて、圧延スタンド間の張力を求める。
【選択図】図4
Description
特許文献1では、各スタンドにおける条材(圧延材)の最後端の通過を検出し、最後端が通過したi番目のスタンドと次のi+1番目のスタンドに最後端が存在する間に、条材の幅寸法変動値を求めて、この幅寸法変動値と、条材の幅の影響係数とから張力を求めている。即ち、特許文献1では、圧延材の尻抜け時において、当該圧延材の幅寸法の変化からスタンド間張力を推定している。
また、特許文献4では、張力による電磁特性の変化を検出してスタンド間張力を推定している。
つまり、特許文献1〜5には、圧延材が尻抜けしたときの圧延材の幅寸法からスタンド間張力を推定する方法(特許文献1)と、圧延荷重、圧延トルクを基に圧延モデル等を用いてスタンド間張力を推定する方法(特許文献2、3、5)と、張力による電気的な性質の変化によりスタンド間張力を推定する方法(特許文献4)が開示されている。
一方、特許文献1には、圧延材が尻抜けしたときの圧延材の幅寸法に基づいて張力を推定する残差張力推定方法の技術が開示されている。しかしながら、実際の条鋼圧延における上流側の圧延スタンドでは、尻抜け時の張力の変化が圧延材の幅寸法の変化に大きな影響を及ぼさず、特許文献1の技術のように、圧延材の幅寸法に基づいて上流側のスタンド間張力を求めることは難しい。
すなわち、本発明における課題解決のための技術的手段は、モータで駆動される圧延スタンドを複数有する圧延機によって前記圧延スタンド間の張力を測定しながら条鋼圧延を行うに際し、前記圧延スタンドのモータ電流の変化量である差電流と圧延モデルとを用いて、圧延スタンド間の張力を求めることを特徴とする。好ましくは、モータ電流の差電流に加え、モータ電圧、モータ回転数と圧延モデルを用いて圧延スタンド間の張力を求めてもよい。
また、前記モータ電流を基に変形抵抗を推定し、推定した変形抵抗に基づいて前記スタンド間の張力を求めることが好ましい。
図1は、棒鋼、線材、型鋼などの条鋼(条鋼材)を圧延する圧延機(圧延ライン)の概要を示している。
圧延機1は、加熱炉2から移送された圧延材(素材)3を条鋼に圧延するものであって、粗圧延機4、中間圧延機5、仕上げ圧延機(ブロックミル)6、ピンチロール7、巻き取り機(レイングヘッド)8、若しくは、切断装置(コールドシャー)と冷却床とを備えている。加熱炉2の下流側には粗圧延機4が配置されており、粗圧延機4から下流側に向けて順に中間圧延機5、仕上げ圧延機6、ピンチロール7、巻き取り機8が配置されている。
このような圧延機1を用いて、圧延材3を条鋼圧延にするには、まず、ビレット等の圧延材3を加熱炉2にて加熱し、その後、加熱した圧延材3を、粗圧延機4、中間圧延機5、仕上げ圧延機6の順に導入して、圧延ロール10に設けたカリバーによって、圧延材3の断面を角状、オーバル、丸状の順に変形し、圧延材3を所望の断面形状にする。仕上げ圧延機6によって条鋼となった圧延材は、巻き取り機8に巻き取られる。この条鋼圧延では、圧延材3が圧延スタンド9に噛み込んだとき、当該圧延スタンド9と、この圧延スタンド9の1つ前(1つ上流側)との間におけるスタンド間張力を求めて、スタンド間張力に基づいて条鋼圧延の制御を行う。
図2は、圧延材3の噛み込みとモータ電流との関係を示したものである。
図2(a)に示すように、圧延材3がi番目の圧延スタンド9に噛み込む前では、i番目の圧延スタンド9のモータ電流は零に近く非常に小さい。図2(b)に示すように、圧延材3がi番目の圧延スタンド9に噛み込んだ時点では、i番目の圧延スタンド9のモータ電流は急激に大きくなる。そして、図2(c)に示すように、圧延材3が次の圧延スタンド9であるi+1番目の圧延スタンド9に噛み込み、i番目の圧延スタンド9とi+1番目の圧延スタンド9との間にスタンド間張力が発生すると、例えば、i番目の圧延スタンド9のモータ電流さらに大きくなる。
圧延スタンド間張力を求めるには、まず、図2(b)、(c)に示すように、圧延材3がi番目の圧延スタンド9に噛み込み後、i+1番目の圧延スタンド9に噛み込む前までのi番目の圧延スタンド9におけるモータ電流を電流検出手段12によって検出し、このモータ電流を逐次記憶する。説明の便宜上、圧延材3が「i番目の圧延スタンド9に噛み込んだ後であって、i+1番目の圧延スタンド9に噛み込む前」に検出したモータ電流のことを「前モータ電流」という。
以下、図3を用いて、3台の圧延スタンドを例にとり、スタンド間張力の算出について詳しく説明する。
まず、図3(a)に示すように、第1圧延スタンド9の圧延開始後、第2圧延スタンド9が圧延開始となるまで、第1圧延スタンド9における前モータ電流を、サンプリング時間毎に順次記憶する。そして、第2圧延スタンド9が圧延開始となった(圧延材3が第2圧延スタンド9に噛み込んだポイントB)後、圧延材3が第3圧延スタンド9に噛み込むまで、第1圧延スタンド9における後モータ電流をサンプリング時間毎に順次記憶する。
第1圧延スタンド9の前モータ電流と、後モータ電流との記憶が終了すると、張力演算手段13は、第1圧延スタンド9における前モータ電流のデータを呼び出し、ポイントBから数秒間(例えば、2秒間)遡ったデータ中で安定している前モータ電流を、差電流を計算するための第1電流値Ibとする。また、張力演算手段13は、同様に、第1圧延スタンド9の後モータ電流を呼び出し、ポイントBから数秒間(例えば、2秒間)進んだデータ中で安定している後モータ電流を、差電流を計算するための第2電流Iaとする。言い換えれば、前モータ電流のうち、ポイントBから数秒間過去に遡った区間で安定している電流値を、第1電流値Ibとして採用し、後モータ電流のうち、ポイントBから数秒間進んだ区間で安定している電流値を、第2電流値Iaとして採用している。
圧延材3が圧延スタンド9に噛み込んだとき、大きな電流変動(インパクト)が生じるが、上述したように、差電流を求めるにあたっては、ポイントBから前後の数秒間(例えば、2秒間)のモータ電流を用いているため、大きな電流変動(インパクト)を除いた部分での差電流を求めることができる。
式(2)の計算に用いる変形抵抗kfmは、本実施形態の場合、張力が作用していな状態のロール回転数N、モータ負荷(モータ電流A×モータ電圧V)の実績値から当業者常法の変形抵抗モデル(例えば、式(3)〜式(5))を使って推定する。すなわち、モータ電流Aを基に変形抵抗kfmを推定し、推定した変形抵抗kfmに基づいてスタンド間の張力を求めることとなる。
まず、モータに作用するトルクG、電圧V、電流Aの関係は、式(6)のように表される。
ここで、圧延スタンドにおいて前方張力が発生しても後方張力は一定に保たれる(圧延材3が噛み込んだとしても既に噛み込んでいるスタンド間張力に影響を与えない、即ち、ΔρB=0)、スタンド間張力の発生によって圧延荷重が変化してもロールギャップ(ロール隙間)は、変わらない「即ち、Δh=0」と仮定すると、スタンド間張力を求める式(7)及び式(8)は、式(1)に変形することができる。
図4は、圧延スタンド間の差電流の検出と張力の演算結果を示す図である。
図4では、i番目の圧延スタンドを「#1スタンド」で表し、i+1番目の圧延スタンドを「#1+1スタンド」で表すこととする。
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
2 加熱炉
3 圧延材
4 粗圧延機
5 中間圧延機
6 仕上げ圧延機
7 ピンチロール
8 巻き取り機
9 圧延スタンド
10 圧延ロール
11 電流検出手段
12 制御装置
13 張力演算手段
Claims (8)
- モータで駆動される圧延スタンドを複数有する圧延機によって前記圧延スタンド間の張力を測定しながら条鋼圧延を行うに際し、
前記圧延スタンドのモータ電流の変化量である差電流と圧延モデルとを用いて、圧延スタンド間の張力を求めることを特徴とする条鋼圧延におけるスタンド張力の推定方法。 - i番目の圧延スタンドと、i番目の圧延スタンドの下流側に位置するi+1番目の圧延スタンドとの間における圧延スタンド間の張力を求めるに際し、
i+1番目の圧延スタンドに圧延材が噛み込む前におけるi番目の圧延スタンドのモータ電流と、i+1番目の圧延スタンドに圧延材が噛み込んだ後におけるi番目の圧延スタンドのモータ電流との差電流を求め、
前記差電流と圧延モデルとを用いて、前記圧延スタンド間の張力を求めることを特徴とする請求項1に記載の条鋼圧延におけるスタンド張力の推定方法。 - i+1番目の圧延スタンドに圧延材が噛み込んだ時点から数秒間遡った区間で安定したi番目の圧延スタンドのモータ電流と、圧延材が噛み込んだ時点から数秒間進んだ区間で安定したi番目の圧延スタンドのモータ電流とに基づき、前記差電流を求めることを特徴とする請求項2に記載の条鋼圧延におけるスタンド張力の推定方法。
- 前記差電流と、下記の圧延モデルとを用いて前記圧延スタンド間の張力を求めることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の条鋼圧延におけるスタンド張力の推定方法。
- 前記差電流を求める周期を0.5秒以下にすることを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の条鋼圧延におけるスタンド張力の推定方法。
- 前記モータ電流を基に変形抵抗を推定し、推定した変形抵抗に基づいて前記スタンド間の張力を求めることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の条鋼圧延におけるスタンド張力の推定方法。
- モータで駆動される圧延スタンドを複数有し且つ前記圧延スタンド間の張力を測定しながら条鋼圧延を行う圧延機であって、
前記圧延スタンドのモータ電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段によって検出したモータ電流を基に、当該圧延スタンドのモータ電流の変化量である差電流を算出すると共に、算出した差電流と圧延モデルとを用いて、前記圧延スタンド間の張力を求める張力演算手段と、
を備えていることを特徴とする条鋼圧延の圧延機。 - 前記複数の圧延スタンドとして、i番目の圧延スタンドと、i番目の圧延スタンドの下流側に位置するi+1番目の圧延スタンドとを有し、
前記電流検出手段は、i+1番目の圧延スタンドに圧延材が噛み込む前におけるi番目の圧延スタンドのモータ電流と、i+1番目の圧延スタンドに圧延材が噛み込んだ後におけるi番目の圧延スタンドのモータ電流とを検出するように構成され、
前記張力演算手段は、検出した前記モータ電流から差電流を求めると共に、求めた差電流と圧延モデルとを用いて、i番目の圧延スタンドとi+1番目の圧延スタンドとの間の張力を求めるように構成されていることを特徴とする請求項7に記載の条鋼圧延の圧延機。
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