JP2016032823A

JP2016032823A - 連続式圧延ラインにおける巻取制御方法

Info

Publication number: JP2016032823A
Application number: JP2014155771A
Authority: JP
Inventors: 貴広愛甲; Takahiro Aiko
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2014-07-31
Filing date: 2014-07-31
Publication date: 2016-03-10
Anticipated expiration: 2034-07-31
Also published as: JP6112079B2

Abstract

【課題】圧延機の出側に走間切断機とテンションリールを有する連続式圧延ラインにおいて、テンションリールに被圧延材先端を巻き付ける際に、板破断や板厚変動を抑制しつつ、安定した巻き付けを行うことができる連続式圧延ラインにおける巻取制御方法を提供する。
【解決手段】鋼帯１の先端をテンションリール（ここでは、Ｎｏ．２テンションリール２２）に巻き付ける際に、鋼帯１の走行速度に対してＮｏ．２テンションリール２２の周速度に正の速度差を与えるとともに、その正の速度差に応じて、Ｎｏ．２テンションリール２２のトルク指令値に負の補正量を付与するようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、圧延機の出側に走間切断機とテンションリールを有する連続式圧延ラインにおける巻取制御方法に関するものである。

圧延機の出側に走間切断機とテンションリール（複数）を有する連続式圧延ラインでは、圧延機で圧延された被圧延材（例えば、鋼帯）をテンションリールでコイルに巻き取る。その際に、一方のテンションリールで所定量の被圧延材をコイルに巻き取ったら、後続する被圧延材を走間切断機で走間切断し、切断後の被圧延材の先端を他方のテンションリール（マンドレル）に巻き付けて、コイルに巻き取るようにしている。

そのようにして、走間切断後の被圧延材先端をテンションリールに巻き付ける時には、一般的に、被圧延材先端を安定的に巻き付けるために、被圧延材の走行速度すなわち圧延機の最終スタンドの出側速度にリード率と呼ばれる補正を乗じた周速度でテンションリールを回転させる（すなわち、テンションリールの周速度を被圧延材の走行速度よりリード率分だけ速くする）。そして、被圧延材先端がテンションリールに巻き付き始めたら、テンションリールと被圧延材の速度差は急速に小さくなり、被圧延材先端がテンションリールに巻き付いた後は、テンションリールの速度を被圧延材の走行速度に同期させて、張力制御に移行する。

ただし、巻き付け開始直後には、被圧延材の走行速度に対するテンションリールの周速度の正の速度差によって、テンションリールのトルクが増加して、被圧延材に大きな張力が急激にかかるため、板厚が薄い被圧延材の場合には、この急峻な張力変動（スパイク状の過張力）が板破断の原因となったり、板厚変動を生じさせたりすることがある。

これに対して、上記のような、巻き付け後の急峻な張力変動への対応策として、特許文献１のように、あらかじめ被圧延材の速度に対してテンションリールの速度を下げておき、巻き付け後に、徐々にテンションリールの速度を上げていく方法がある。

また、圧延機出側に圧延機出側張力制御用のブライドルロールを配置し、走間切断から巻き付けまでの間の張力変動による板厚変動を防止する方法も一般的に用いられている。

特開平７−１５５８３５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法は、マンドレルに被圧延材の先端を差し込んで固定するグリッパーを備えた方式のテンションリールでは実施できるが、ベルトラッパーとマンドレルで被圧延材の先端を挟み込む方式のテンションリール（ベルトラッパー方式のテンションリール）では実施が難しい。すなわち、ベルトラッパー方式のテンションリールの場合は、被圧延材先端を安定的に巻き付けるために、特許文献１とは逆に、テンションリールの周速度を被圧延材の走行速度より速くする（正の速度差をもたせる）必要があるからである。

また、圧延機出側にブライドルロールを配置する方法は、既存の圧延機へ適用するには、コスト上や設備レイアウト上、困難であることが多い。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、圧延機の出側に走間切断機とテンションリールを有する連続式圧延ラインにおいて、テンションリールに被圧延材先端を巻き付ける際に、板破断や板厚変動を抑制しつつ、安定した巻き付けを行うことができる連続式圧延ラインにおける巻取制御方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。

［１］圧延機の出側に走間切断機とテンションリールを有する連続式圧延ラインにおける巻取制御方法であって、被圧延材の先端をテンションリールに巻き付ける際に、被圧延材の走行速度に対するテンションリールの周速度の正の速度差に応じて、テンションリールのトルク指令値に負の補正量を付与することを特徴とする連続式圧延ラインにおける巻取制御方法。

［２］前記負の補正量は、前記正の速度差によってテンションリールに生じるトルク変動量を補償するものであることを特徴とする前記［１］に記載の連続式圧延ラインにおける巻取制御方法。

本発明によれば、圧延機の出側に走間切断機とテンションリールを有する連続式圧延ラインにおいて、テンションリールに被圧延材先端を巻き付ける際に、板破断や板厚変動を抑制しつつ、安定した巻き付けを行うことができる。

本発明の一実施形態において対象とした連続式圧延ラインを示す図である。本発明の一実施形態における巻取制御方法を示す図である。

本発明の一実施形態における巻取制御方法を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態において対象とする連続式圧延ラインを示すものであり、鋼帯の冷間圧延機（図示せず）の出側に走間切断機１０とカローゼル型テンションリール２０を備えている。なお、図１中の１１はデフレクターロールである。

そして、カローゼル型テンションリール２０は、Ｎｏ．１テンションリール２１（Ｎｏ．１マンドレル２１ａ）とＮｏ．２テンションリール２２（Ｎｏ．２マンドレル２２ａ）を有している。

これによって、一方のテンションリール（ここでは、Ｎｏ．１テンションリール２１）で所定量の鋼帯１をコイル２に巻き取ったら、後続する鋼帯１を走間切断機１０で走間切断し、切断後の鋼帯１の先端を他方のテンションリール（ここでは、Ｎｏ．２テンションリール２２）にベルトラッパー２３を使用して巻き付け、コイルに巻き取るようにしている。

その上で、この実施形態においては、鋼帯１の先端をテンションリール（ここでは、Ｎｏ．２テンションリール２２）に巻き付ける際に、鋼帯１の走行速度に対してＮｏ．２テンションリール２２の周速度に正の速度差を与えるとともに、その正の速度差に応じて、Ｎｏ．２テンションリール２２のトルク指令値に負の補正量を付与するようにしている。

これによって、鋼帯１の走行速度に対してＮｏ．２テンションリール２２の周速度に正の速度差を与えた場合に生じるＮｏ．２テンションリール２２のトルク増加を補償・相殺して、鋼帯１に急峻な張力変動が作用することを防止すようにする。

以下に、この実施形態における巻取制御方法をさらに詳しく述べる。

まず、テンションリールのトルク指令値に付与する負のトルク補正量については、その基準値τ_ｔを下記の（１）式で算出する。

ここで、
τ_ｔ：テンションリールのトルク補正値（モーター軸）の基準値［Ｎｍ］
Ｇ：補正ゲイン
Ｊ：テンションリールの慣性モーメント（モータ軸）［ｋｇｍ^２］（定数）
ω：テンションリールのモータ回転速度［ｒａｄ／ｓ］
ｔ：時間［ｓ］

そして、（１）式の右辺のｄω／ｄｔは、実績値を用いるか、予測値とするかの２通り考えられるが、上記の正の速度差が急速に変化する時間は数百ｍｓ程度であることと、テンションリールの速度指令値・トルク指令値の演算周期が数ｍｓ〜数十ｍｓ程度であることを考えると、予測値として計算しておくのが妥当だと考えられる。

その際の計算式は下記の（２）式を用いる。

ここで、
Ｒ_Ｇ：変速機のギア比（定数）
Ｄ：マンドレル径
ν：マンドレル周速度
ν_ｃ：走間切断速度
Ｒ_ｌ：待機リード率
ｔ_ｔ：巻き付き時間（定数）

ちなみに、上記において、待機リード率Ｒ_ｌは鋼帯先端がテンションリールに巻き付きを開始する前の状態のリード率である。また、巻き付き時間ｔ_ｔは鋼帯先端がテンションリールに巻き付き始めてから、テンションリールの速度を被圧延材の走行速度に同期させて張力制御に移行を開始するまでの時間である。

次に、制御の開始タイミングは、鋼帯の走間切断が完了した時とし、制御の終了タイミングは、テンションリールの速度が被圧延材の走行速度と同期した時とする。

なお、制御の終了タイミングは、鋼帯の走間切断完了から５秒後や、巻き付きが完了して加速を開始した時などにしてもよい。

そして、テンションリールのトルク指令値に付与する負のトルク補正量については、図２に示すように、鋼帯の走行速度（圧延機出側速度の設定値）に対するテンションリールの周速度（実績値）の正の速度差の変化に応じて付与するようにしている。

すなわち、制御開始時には、正の速度差（テンションリール周速度実績値−圧延機出側速度設定値）は待機リード率となるので、トルク指令値に付与する負のトルク補正量（トルク指令値から減じるトルク補正量）は、上記の基準値τ_ｔとし、正の速度差（テンションリール周速度実績値−圧延機出側速度設定値）が小さくなるに応じて、トルク指令値から減じるトルク補正量を段階的に小さくしていく。

このようにして、この実施形態においては、鋼帯の冷間圧延機の出側に走間切断機１０とテンションリール２０（２１、２２）を有する連続式圧延ラインにおいて、テンションリール２０（２１、２２）に鋼帯１の先端を巻き付ける際に、板破断や板厚変動を抑制しつつ、安定した巻き付けを行うことができる。

なお、この実施形態では鋼帯を対象にしているが、本発明は他の金属帯についても適用することができる。

１鋼帯
２コイル
１０走間切断機
１１デフレクターロール
２０テンションリール（カローゼル型テンションリール）
２１Ｎｏ．１テンションリール
２１ａＮｏ．１マンドレル
２２Ｎｏ．２テンションリール
２２ａＮｏ．２マンドレル
２３ベルトラッパー

Claims

圧延機の出側に走間切断機とテンションリールを有する連続式圧延ラインにおける巻取制御方法であって、被圧延材の先端をテンションリールに巻き付ける際に、被圧延材の走行速度に対するテンションリールの周速度の正の速度差に応じて、テンションリールのトルク指令値に負の補正量を付与することを特徴とする連続式圧延ラインにおける巻取制御方法。
前記負の補正量は、前記正の速度差によってテンションリールに生じるトルク変動量を補償するものであることを特徴とする請求項１に記載の連続式圧延ラインにおける巻取制御方法。