JP2554806B2 - 帯状体の浮上高さ制御方法 - Google Patents

帯状体の浮上高さ制御方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、パッドから気体を噴出
して帯状体を搬送する帯状体の浮上高さ制御方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】帯状体を方向変換させる位置における非
接触支持装置が、例えば実公昭57−11971号公報
で知られている。又鋼帯の連結焼鈍炉において、炉の入
側及び出側に張力発生装置を設置し、転回部にガス噴出
による鋼帯の非接触の搬送を導くガイド装置を設置し
て、鋼帯の搬送方向を転じる転回部を設けることが、例
えば特開平2−61009号公報で提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】帯状体を非接触支持し
て搬送するに際しては必要最低限の気体風量とすること
による省エネが望ましい。特に帯状体の転回部において
帯状体の接触防止を図り安定支持することが望まれる。
本発明は帯状体の非接触支持装置における浮上高さを自
動制御する方法を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は帯状体の非接触
支持搬送に際し、浮上高さを実測してその変化量に応じ
て浮上用流体の流量を調整して浮上高さを制御するもの
である。又浮上高さの測定なしに負荷荷重、搬送張力か
ら浮上高さを推定するものである。
【0005】更に板幅、板厚変更時に張力設定の急激な
変更による浮上高さ変動を予測し、それを見込んで、事
前に適正浮上高さになるように流量調整するものであ
る。◎又正常運転時に浮上高さ推定モデルを学習し、浮
上高さ検知器またはセンサー制御システムが故障した時
に、センサー運転モードから推定モデル運転モードに自
動的に切替えて制御するものである。
【0006】以下本発明を詳述する。本発明は一本ある
いは複数のスリットまたは通気孔を有するパッド(チャ
ンバー)とパッドに浮上用流体(以下気体という)を送
り込むブロワー及び配管から成る帯状体(以下ストリッ
プという)の非接触支持装置に於て、パッド面とストリ
ップの間隔を測定し、その間隔が望ましい範囲に留まる
ようにパッドに送り込む気体の流量を自動調整するもの
である。
【0007】図1,図2及び図3において、パッド10
は圧力室2とガイド面3を有し、ガイド面3はスリット
11−1〜11−nを穿設する。12は補助ノズルを示
す。ガイド面3の所望の位置に浮上高さ検出器13を設
ける。浮上高さ検出器13は渦流式変位計またはレーザ
ー変位計が用いられるが、格別限定されない。本発明に
おいては浮上高さ調節器15、モータ回転数制御装置1
6を設け、モータ17、ブロワー18は、配管14−1
〜14−nに設ける弁を介してスリット11−1〜1
1−nに導通している。
【0008】即ち浮上高さ調節器は浮上高さ実測値が、
設定された目標値に一致するようにブロワーの回転数を
制御する。ブロワーモータは可変速度型が望ましい。ブ
ロワーの回転数を制御する代わりに、ブロワーの入側ま
たは出側に調節弁を設け、その開度を制御してもよい。
【0009】本発明においては、パッドを搬送方向に複
数ゾーンに分割し、各ゾーンにおいてパッド表面からス
トリップの浮上高さhを測定し、それぞれのゾーンの浮
上気体の流量を個別に制御するときは極めて精度が向上
する。
【0010】本発明における他の実施例を次に説明す
る。この例ではパッドへの気体送り込み流量(および気
体密度)と、パッド面にかかるストリップの全負荷荷重
を測定し、それらからパッドとストリップの離隔距離を
推定し、その推定値が望ましい範囲に留まるようにパッ
ドに送り込む気体の流量を自動調整するものである。
【0011】図4において全負荷荷重とオリフィス1
9の差圧検出器30の検出値を浮上高さ推定演算器32
に入力する。ストリップの浮上高さ特性は(1)式で表
わされる。 γu2 =(C・T・hn )/L ………(1) ただし γ:気体の比重量(kg/m3 ) u:スリットからの吹出し流速(m/sec) C:定数 T:パッドにかかる全負荷荷重(kg) h:浮上高さ(mm) n:指数(n=1.3〜2) L:スリット間の有効幅(m) 上式のC,n,Lはパッドに応じて定まる。また、γは
使用する気体により、Tは操業条件から決まる。したが
って上記(1)式から、浮上高さhは気体の吹出し流速
u(パッドへの気体送り込み流量)を調整することによ
り制御できることが分かる。
【0012】即ちパッドへの送り込み量を測定するため
にオリフィスプレートとその差圧検出器を設置するが、
オリフィスの差圧は(1)式のγu2 に比例する。した
がって、全負荷荷重Tを入力すれば(1)式から、浮上
高さhを推定することができる。
【0013】全負荷荷重Tは次式で求められる。 T=2t+G ………(2) ただし、 t:ストリップの搬送張力(kg) G:パッドにかかるストリップ自重(kg) また、Gは図5を参照して次のようにして求められる。
ロールR1 ,R2 の間に溶接点(ストリップの継目)が
無い場合。 G=ρbws×10-3 ……(3) ただし ρ:ストリップの密度(g/cm3 ) b:ストリップ厚み(mm) w:ストリップ幅(mm) s:ロールR1 ,R2 間のストリップ長さ(m) ロールR1 ,R2 の間にストリップ20−1とストリッ
プ20−2との溶接点31がある場合。 G={ρ1 1 1 (s−p)+ρ2 2 2 p}×10-3……(4) ただし ρ :ロールR1 から溶接点までの距離(m) 添字1:ストリップ1 添字2:ストリップ2 距離pは溶接点位置をトラッキングして自動計数する。
【0014】本発明の更に他の例を説明する。この例は
パッドにかかる全負荷荷重の予測できる急激な増加変動
に対し、それによるパッドとストリップの離隔距離の減
少分を予め予測し、その予測減少分に見合う分だけ事前
に離隔距離を大きくしておくことにより、急激な全負荷
荷重の増加が発生しても前記離隔距離が好ましくない程
度まで減少するのを防止するものである。
【0015】図6において、現ストリップ全負荷荷重T
1 と次ストリップ全負荷荷重T2 を入力して浮上高さ設
定値を演算する。
【0016】制御上の主な外乱は(2)式の全負荷荷重
Tの変動である。しかし、Tのうち自重Gはランプ状の
変化であり、調節器の修正動作で浮上高さは、ほぼ一定
に維持できる。しかし、焼鈍炉などに於いては、搬送張
力tは一般にストリップの継目が焼鈍炉の決められた場
所に達すると、ストリップの寸法や処理仕様に応じて数
秒以内に変更される。この急激な変動に対しては調節器
の修正動作だけでは間に合わず、浮上高さの異常低下を
招くことがある。
【0017】この課題に対して、張力増加で低下する浮
上高さに見合う分だけ予め浮上高さ設定値を大きくして
おき、張力増加時に本来の高さに落ちつくようにする。
【0018】いま、パッド通過中のストリップ20−1
の全負荷荷重をT1、次ストリップ20−2の全負荷荷
重をT2 とし、T2 >T1 とする。全負荷荷重がT1
らT2 に急変した時でも、浮上高さの目標値hを維持す
るために、全負荷荷重がT1の時に予め必要な浮上高さ
の増分をΔhとすると、次の関係式が成り立つ。 T1 (h+Δh)n =T2 n ……(5) 即ち、 T2 /T1 =(1+Δh/h)n ……(6) ここで、一般に|Δh/h|<1であるから、(6)式
からΔhは近似的に次のように表わされる。 Δh=(T2 /T1 −1)h/n ……(7) ただし、 T1 =2t1 +G ……(8) T2 =2t2 +G ……(9) t1 :現ストリップ1の実績搬送張力(kg) t2 :次ストリップ2の目標搬送張力(kg) 時間的経過を図7に示す。パッドにかかる実際の全負荷
荷重は下記の通りである。 時点P1 〜P3 :T1 3 〜P4 :T1 からT2 移行中 P4 〜P1 :T2 時点P2 に於いて、(7)式でΔhを計算し浮上高さ設
定器の高さ設定値をΔhだけ大きくする。この結果、浮
上高さ調節器により、ある時間経過後時点P3 以前に、
浮上高さがh+Δhになる。時点P3 で実際に搬送張力
がt1 からt2 に増加する。即ち全負荷荷重がT1 から
2 へ短時間に増加する。時点P4 は搬送張力の増加完
了時であり、このときt1 =t2 となっているから、
(7)式のΔhは0となるから、浮上高さ設定値は本来
の値hに戻る。
【0019】この結果、時点P3 〜P4 間でh+Δhか
らhへ急落するが、本来の目標値hは維持することがで
きる。また、P3 はプロセスにより定まり、P2 〜P3
の時間は制御系の応答時間により決まる。
【0020】図8はこの例による浮上高さhと全負荷荷
重Tの経時的推移を示すグラフである。ΔTに見合うΔ
hを見込んだ適正浮上高さを設定してTの急激な変動分
を吸収して、安定な操業を続けうるものである。
【0021】本発明の更に他の実施例を次に説明する。
この例ではパッド面にかかるストリップの全負荷荷重、
およびパッドとストリップの離隔距離を測定し、常時
は、それらから離隔距離の推定モデルの学習を行うこと
により推定精度を高め、前記離隔距離測定器が故障した
場合、離隔距離を自動的に測定値から推定値に切り替え
るものである。
【0022】図9にこの例のフローを示す。浮上高さ検
出器が正常であれば、検出器の信号を使用する。異常
時、浮上高さ検出器故障信号により、高さ推定信号に自
動切り替えする。
【0023】浮上高さを推定するためには、(1)式の
C/Lが分かればよい。しかし、その値をより精度良く
求めるためには、計数を実測する方がよい。計数実測に
際しては、使用する測定値には各種ノイズを含んでい
る。したがって、浮上高さ検出器が正常であるとき、C
/Lを例えば、次式で学習する。 (C/L)k+1 =α{γu2 /Thn )}k+1 +(1−α)(C/L)k ……(10) ただし、 K,K+1;学習回数 α:係数(0<α<1) 学習の頻度は例えば操業条件、あるいはストリップが変
わる度に行なえば良い。浮上高さ検出器の異常時は学習
停止とする。このようにして(C/L)が求められれ
ば、これを(1)式に代入して、Tとオリフィス差圧信
号であるγu2 とからhを推定することができる。
【0024】以上本発明を主としてストリップ竪型転回
部における非接触搬送の例について説明したが、横型の
非接触搬送にも適用しうるものであり、本発明の目的の
範囲における設計変更も可能であり、本発明の範囲を逸
脱するものではない。
【0025】
【発明の効果】本発明はパッド表面からの帯状体の浮上
高さを実測して、その変化量に応じて浮上流体の流量を
制御するので、帯状体を非接触状態で正確に搬送するこ
とができる。更に本発明は帯状体の全負荷荷重を算出し
てその変化量に応じて浮上流体の流量を制御するので、
帯状体を非接触状態で最低の気体流量で搬送することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の制御方法の説明図である。
【図2】パッドの展開図である。
【図3】パッドの部分断面図である。
【図4】本発明の他の例の説明図である。
【図5】図4の制御方法の部分図である。
【図6】本発明の更に他の例の説明図である。
【図7】図6の方法の経時的説明図表である。
【図8】図6の方法の経時的グラフである。
【図9】本発明の更に他の例の説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 範夫 北九州市戸畑区大字中原46−59 新日本 製鐵株式会社 機械・プラント事業部内 (56)参考文献 特開 平2−25219(JP,A) 特開 昭63−143227(JP,A) 実開 昭55−63338(JP,U)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スリットを有するパッドに流体を送給し
    て帯状体を非接触搬送するにあたり、パッド表面からの
    帯状体の浮上高さhを測定し、その変化量Δhに応じて
    浮上用流体の流量を調整することによって、前記浮上高
    さhを一定の範囲に制御することを特徴とする帯状体の
    浮上高さ制御方法。
  2. 【請求項2】 パッドを搬送方向に複数ゾーンに分割
    し、それぞれのゾーンにおいてパッド表面からの帯状体
    の浮上高さhを測定し、それぞれのゾーンの浮上用流体
    の流量を個別に制御することを特徴とする請求項1記載
    の帯状体の浮上高さ制御方法。
  3. 【請求項3】 スリットを有するパッドに流体を送給し
    て帯状体を非接触搬送するにあたり、パッドにかかる帯
    状体の重量および搬送用張力よりパッドにかかる全負荷
    荷重Tを算出し、その変化量ΔTに応じてパッド表面か
    らの帯状体の浮上高さの変化量Δhを推定し、(1)式
    で示される前記スリットからの浮上用流体の流量を調整
    することによって、前記浮上高さhを一定の範囲に制御
    することを特徴とする帯状体の浮上高さ制御方法。 γu2 =(C・T・hn )/L ………(1) ただし γ:流体の比重量(kg/m3 ) u:スリットからの吹出し流速(m/sec) C:定数 T:パッドにかかる全負荷荷重(kg) h:浮上高さ(mm) n:指数(n=1.3〜2) L:スリット間の有効幅(m)
  4. 【請求項4】 パッドにかかる全負荷荷重の急激な変動
    ΔTを予測し、それによるパッド表面からの帯状体の浮
    上高さの急激な変動分Δhを(2)式によって予測し、
    その急激な変動分ΔTに見合う浮上高さの変動分Δhを
    事前に調整しておくことにより、急激な全負荷荷重の変
    動の発生時の帯状体の浮上高さを管理範囲内に制御する
    ことを特徴とする請求項3記載の帯状体の浮上高さ制御
    方法。 Δh={〔(T2 /T1 )−1〕・h}/n ………(2) ただし T1 :現ストリップの負荷荷重(kg) T2 :次ストリップの負荷荷重(kg) h:浮上高さ(mm) n:指数(n=1.3〜2)
  5. 【請求項5】 スリットを有するパッドに流体を送給し
    て帯状体を非接触搬送するにあたり、パッド表面からの
    帯状体の浮上高さhの測定が不可能なとき、パッドにか
    かる帯状体の重量および搬送用張力よりパッドにかかる
    全負荷荷重Tを算出し、その変化量ΔTに応じてパッド
    表面からの帯状体の浮上高さの変化量Δhを推定し、前
    記スリットからの浮上用流体の流量を調整することによ
    って、前記浮上高さhを一定の範囲に制御する方法に切
    り替えることを特徴とする請求項3記載の帯状体の浮上
    高さ制御方法。
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