JP2549167B2 - 張力制御装置 - Google Patents

張力制御装置

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JP2549167B2
JP2549167B2 JP1003994A JP399489A JP2549167B2 JP 2549167 B2 JP2549167 B2 JP 2549167B2 JP 1003994 A JP1003994 A JP 1003994A JP 399489 A JP399489 A JP 399489A JP 2549167 B2 JP2549167 B2 JP 2549167B2
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秀範 金堂
秀俊 工藤
峰之 伊▲崎▼
義朗 関
孝一 板垣
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/48Tension control; Compression control

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) この発明は、張力制御装置に関するもので、特に鉄鋼
の棒鋼、線材用の連続圧延設備に使用されるものであ
る。
(従来の技術) 従来使用されている連続圧延用張力制御装置の概略構
成を第3図に示す。第3図においてはi−1,i,i+1の
スタンドが示され、これらはいずれも同様の構成を有し
ており、iスタンド、i+1スタンドの各要素はi−1
スタンドの参照番号にそれぞれ10,20を加えた参照番号
を有している。ここではi−1スタンドを例にとって以
下説明する。
第3図によれば電動機2により駆動される一対の圧延
ローラよりなる圧延機1が圧延路Pに設けられ、上側ロ
ーラには荷重検出器が取付けられている。電動機2は電
動機駆動装置3により駆動制御され、その圧延トルクG
i-1は前スタンドにおける張力ti-2、荷重検出器4の荷
重出力Pi-1とともにi−1〜iスタンド間張力検出回路
5に入力されている。この張力検出回路5の出力である
張力ti-1は次スタンドの張力検出器15に入力されると共
に目標張力tRi-1との偏差がi−1〜iスタンド張力制
御回路6に入力され、その速度制御出力ΔNi-1は次スタ
ンドの目標速度値Niと加え合わされた後目標速度値N
Ri-1と共にサクセシブ演算回路7で演算され、さらにN
Ri-1と加え合わされて電動機駆動装置3に入力されてい
る。
第4図は張力検出回路5の詳細構成を示すブロック図
である。i−1スタンドトルクアーム記憶回路51にはi
−1スタンド圧延トルクGi-1と、i−2スタンドとi−
1スタンド間材料張力(i−2スタンド前方張力又はi
−1スタンド後方張力)ti-2からi−1スタンド負荷ト
ルクに変換する回路54によって変換された後方張力分ト
ルク の差とが材料先端がiスタンドに到着する以前に入力さ
れており、さらに第3図のi−1スタンド荷重検出器4
で検出された荷重Pi-1が入力されることにより、スタン
ドトルクアームaoi-1を次式により演算し記憶してい
る。
ここでδi-1はi−1スタンド後方張力によるi−1
スタンドトルク影響係数である。
次に、iスタンドに材料が噛込まれるとi−1スタン
ドトルク演算回路52は記憶回路51により記憶されたトル
クアームaoi-1および圧延荷重Pi-1から無張力トルクG
oi-1を演算し、この値とi−1スタンド圧延トルクGi-1
及びi−1スタンド後方張力ti-2をi−1スタンドに変
換したトルク の差との差ΔGi-1を求める。すなわちi−1スタンド前
方張力によるi−1スタンド負荷トルクであり、(2a,2
b)式にて表わされる。
Goi-1=aoi-1Pi-1 ……(2b) 次に、張力変換回路53はi−1スタンド前方張力ti-1
を(3)式で演算し出力する。
但しγi-1はトルクから前方張力への変換係数であ
る。
第3図のi−1〜iスタンド間張力制御回路6は、i
−1スタンド張力検出回路5によって検出されたi−1
スタンド前方張力ti-1と張力基準tRi-1との偏差が零と
なるように、比例・積分演算を行ない速度修正量ΔNi-1
を出力する。ΔNi-1はサクセシブ演算回路7を通して、
スタンドの電動機駆動装置3へ加えられ、i−1スタン
ド駆動電動機2によりi−1スタンド圧延機1の速度を
変更し、i−1スタンド前方張力が目標張力となる様制
御される。
同様にしてiスタンド前方張力tiは、iスタンド圧延
荷重Pi、圧延トルクGiをもとにiスタンドトルクアーム
記憶回路151、iスタンドトルク演算回路152、i〜i+
1スタンド間張力変換回路153、iスタンド後方張力に
よるトルク変換回路154により(4)式により求められ
る。
ただしγiはiスタンドトルク−張力変換係数 δiはti-1のiスタンドトルク影響係数 同様にi+1スタンド前方張力は(5)式により表わ
される。
ここで γi+1はi+1スタンドトルク‐張力変換係数 δi+1はtiのi+1スタンドトルク影響係数である。
(発明が解決しようとする課題) 最終スタンド出側材料の寸法を全長にわたり一定にす
る為には、最終スタンドに近い側のスタンド間張力が最
終品質を左右するため、スタンド間張力を目標張力に精
度良く制御する必要がある。
しかし、iスタンド前方張力は(4)式により演算さ
れる為、棒鋼、線材圧延の様に、1本の圧延材が数スタ
ンドから10数スタンドにまたがる場合には各スタンド間
の張力検出誤差が後方張力分トルクとして順次積算さ
れ、最終スタンドに近い程この誤差が大きくなる。この
結果、最終スタンド出側材料寸法変動が大きくなり品質
が劣化するという問題がある。例えば各スタンドにおけ
る張力検出誤差が例えば0.1kg/mm2であってもこれが累
積されることにより0.3〜0.5kg/mm2の値になり、精度上
無視できない値となる。
本発明はこのような問題を解決するためになされたも
ので、最終スタンドに近い側のスタンド間張力の演算誤
差を小さくすることにより最終スタンド出側材料寸法の
変動を小さくして最終製品の品質向上を図ることの可能
な張力制御装置を提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) 本発明にかかる張力制御装置は、複数スタンドによる
連続圧延における張力制御を行う張力制御装置におい
て、該当スタンド後方張力を後方張力分トルクに変換す
る第1の変換回路と、前記後方張力分トルクと該当スタ
ンド圧延トルクおよび該当スタンド圧延荷重から該当ス
タンドのトルクアームを演算し記憶するトルクアーム演
算記憶回路と、前記圧延荷重、前記圧延トルク、前記記
憶されたトルクアームおよび前記後方張力分トルクとか
ら該当スタンド前方張力を演算する演算回路と、該当ス
タンドに隣接する下流側スタンドの圧延荷重、圧延トル
ク、記憶されたトルクアーム、前方張力分トルクとから
下流側スタンドの後方張力を演算する後方張力演算回路
と、下流側スタンド前方張力の影響を下流側スタンド前
方張力分トルクに変換する第2の変換回路とを全スタン
ドに備え、終端スタンドの前方張力を固定値として順次
上流スタンドの前方張力を演算し、この演算結果に基づ
いて張力を制御することを特徴とするものである。
(作用) 本発明の張力制御装置では、終端スタンドの代表的な
ものとしての最終スタンド出側寸法に対して最も影響の
ある最終段スタンドにおいては、最終スタンド出側張力
が零などの固定値であることを利用して最終スタンド上
流側の張力を順次演算するようにしている。このため最
終スタンドに近い程、張力演算の積算誤差が小さくな
り、最終スタンドの出側寸法変動を小さくでき、この結
果高品質の製品を提供することができる。
(実施例) 以下、この発明の張力制御装置の実施例のいくつかを
説明する。第1図は最終スタンド選択がi+1スタンド
の場合について張力出力回路を説明しており、従来の第
4図と同一部分には、同一符号を付してある。
第4図の場合と異なるのはi−1スタンドについて見
るとi−1スタンド後方張力から負荷トルクに変換する
回路54の出力が合成器55にスイッチSW2を介して入力さ
れている点、iスタンドにおけるトルク差ΔGiがスイッ
チSW5および(i−1)〜iスタンド間張力変換回路60
を経てi−1スタンド前方張力トルク変換回路58に加え
られ、その出力が合成器55に入力されている点、張力変
換回路53の出力がスイッチSW3を介して張力変換回路60
の出力と共に加算器59で加算されている点である。iス
タンド、i+1スタンドにおいても同様の構成となって
いる。
次にこの構成における動作を説明する。
材料先端がi−1スタンドに噛込まれるとSW2は閉と
なり、トルクアーム記憶回路51はiスタンド噛込直前に
おけるi−1スタンドトルクアームaoi-1を(1)式に
より演算し記憶する。また、iスタンドに材料が噛込ま
れると、SW3が閉となり、(3)式により求められたi
−1スタンド前方張力ti-1が目標張力tRi-1となるよう
に、張力制御を開始する。
同様にSW12は材料先端がiスタンドに噛込まれると閉
となり、トルクアーム記憶回路15はi+1スタンド噛込
直前におけるiスタンドトルクアームaoiを演算し記憶
する。さらに材料がi+1スタンドに材料が噛込まれる
とSW22が閉となり、i+1スタンドトルクアームaoi+1
をi+1スタンドトルクアーム記憶回路251に記憶す
る。そしてaoi+1のトルクアーム記憶完了タイミングに
おいてSW5,SW7が閉、SW2,SW12,SW22,SW3,SW13,SW23が開
となる。
i+1スタンドトルク張力変換回路160は下流側のi
+1スタンドトルク偏差ΔGi+1を入力し(5)式を変形
した(6)式によりiスタンド前方張力▲tb i▼を演算
する。
但し、実施例の場合にはi+1スタンドが最終スタン
ドであるため、 ti+1=0となっている。
従って(6)式は次の(7)式となる。
(7)式により求められたiスタンド前方張力▲tb i
▼が、目標張力tRiとなる様i〜i+1スタンド間張力
制御回路16により制御される。
なお、最終スタンド選択が(i+1)スタンドの場合
には(i+1)スタンドはピボットスタンドとなるの
で、速度修正は行わない。
得られたiスタンド前方張力▲tb i▼はiスタンドト
ルク変換回路158に入力され▲tb i▼によるiスタンド前
方張力分トルクΔGiを次の(8)式で演算する。
ΔGi=γi・▲tb i▼ ………(8) 同様に、iスタンドトルク/張力変換回路60は下流側
のiスタンドトルク偏差ΔGiを入力し(4)式を変形し
た(9)式でi−1スタンド前方張力を演算する。
そして(9)式により求められたi−1スタンド前方
張力▲tb i-1▼が目標張力tRi-1となる様にi−1〜iス
タンド間張力制御回路6により制御される。
なお、各スタンドのトルク/張力変換回路60,160の変
換係数は、それぞれ であり、また、各スタンドトルク変換回路58,158,258の
変換係数はそれぞれγi-1,γi,γi+1である。
また、SW5,SW7は、材料尾端がそれぞれi−2スタン
ドを抜けたとき、i−1スタンドを抜けたときに各々ス
タンド間張力制御を停止させるタイミングで開とされ
る。
このようにこの実施例では、最終スタンド前方張力t
i+1=0より、(7)式で示す様にi+1スタンドのト
ルクアーム、荷重、圧延トルクよりiスタンドの前方張
力tiを演算する。又i−1スタンドの前方張力ti-1も同
様にiスタンドのトルクアーム、荷重、圧延トルクより
(9)式により求める。このように下流側から上流側に
順次さかのぼることにより、最も出側材料寸法に影響す
る最終スタンド付近での張力検出を、上流の張力検出誤
差が累積されることなく、精度良く行うことができる。
なお、最終スタンド前方張力を零としたが、材料フリ
クション等によるロストルクを固定値で与えることもで
きる。
第2図は本発明の他の実施例を示しており、i−1ス
タンドとiスタンド間にルーパ40がある場合を示してい
る。i−1スタンドを終端スタンドとみなしてその前方
張力ti-1=0、又はループ量(高さ)の関数である固定
値としてi−1スタンドトルクアームaoi-1及び前方張
力ti-2を求め張力制御すると同時に、それより上流側ス
タンド前方張力を求め、これに基づいて張力を制御する
ことにより、張力制御の精度がさらに向上する。
〔発明の効果〕
以上の様に、この発明は、最終スタンド出側やルーパ
ーにおける固定張力を基準として順次上流側にさかのぼ
って張力演算を行うようにしているので終端スタンドに
近い程、張力検出精度が向上し、終端スタンド出側材料
寸法の変動を小さくすることができ、高品質の製品を提
供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の張力制御装置の一実施例における主
要部の構成を示すブロック図、第2図は第1図に対し、
スタンド間ルーパの有する構成を示す説明図、第3図は
従来装置の概略ブロック図、第4図は第3図の主要部の
構成を示すブロック図である。 1,11,21…圧延機、2,12,22…駆動用電動機、3,13,23…
電動機駆動装置、4,14,24…荷重検出器、5,15,25…張力
検出回路、6,16,26…張力制御回路、7,17,27…サクセシ
ブ演算回路、40…ルーパ、51,151,251…トルクアーム記
憶回路、52,152,252…トルク演算回路、53,153,253…張
力変換回路、54,154,254…各スタンド後方張力によるト
ルク変換回路、58,158,258…各スタンドトルク変換回
路、60、160…各スタンドトルクによる張力変換回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 工藤 秀俊 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目 川崎製 鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 伊▲崎▼ 峰之 東京都府中市東芝町1 株式会社東芝府 中工場内 (72)発明者 関 義朗 東京都府中市東芝町1 株式会社東芝府 中工場内 (72)発明者 板垣 孝一 東京都府中市東芝町1 株式会社東芝府 中工場内

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数スタンドによる連続圧延における張力
    制御を行う張力制御装置において、該当スタンド後方張
    力を後方張力分トルクに変換する第1の変換回路と、前
    記後方張力分トルクと該当スタンド圧延トルクおよび該
    当スタンド圧延荷重から該当スタンドのトルクアームを
    演算し記憶するトルクアーム演算記憶回路と、前記圧延
    荷重、前記圧延トルク、前記記憶されたトルクアームお
    よび前記後方張力分トルクとから該当スタンド前方張力
    を演算する演算回路と、該当スタンドに隣接する下流側
    スタンドの圧延荷重、圧延トルク、記憶されたトルクア
    ーム、前方張力分トルクとから下流側スタンドの後方張
    力を演算する後方張力演算回路と、下流側スタンド前方
    張力の影響を下流側スタンド前方張力分トルクに変換す
    る第2の変換回路とを全スタンドに備え、終端スタンド
    の前方張力を固定値として順次上流スタンドの前方張力
    を演算し、この演算結果に基づいて張力を制御すること
    を特徴とする張力制御装置。
  2. 【請求項2】終端スタンドが最終スタンドであってその
    前方張力が固定値零として与えられることを特徴とする
    請求項1記載の張力制御装置。
  3. 【請求項3】終端スタンドがルーパを有し、該当スタン
    ドの張力がループ量に応じた固定値として与えられるこ
    とを特徴とする請求項1記載の張力制御装置。
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