JP2845717B2 - 連続圧延機のルーパーハンチング抑制制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ストリップを冷間また
は熱間連続仕上圧延機で圧延する際に、スタンド間張力
を制御するために設置されるルーパーの制御方法におい
て、ルーパー角度制御のハンチングを抑制する連続圧延
機のルーパーハンチング抑制制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の連続圧延機におけるルーパー制御
方法について図を用いて説明をする。図５は、ホットス
トリップミルの仕上圧延機のシステム構成を示す。ワー
クロール１を有する第ｉスタンド３と、ワークロール２
を有する第ｉ＋１スタンド４により圧延されるストリッ
プ５は、第ｉスタンド３と第ｉ＋１スタンド４間に配設
されたルーパー６によって張力を与えられながら圧延さ
れる。ルーパー６は、ルーパー駆動モーター７により駆
動され、第ｉスタンド３のワークロール１は、圧延機駆
動モーター８により駆動されている。

【０００３】このような仕上圧延機の通板時は、ストリ
ップ５の先端が第ｉスタンド３のワークロール１で圧延
され、次いで第ｉ＋１スタンド４のワークロール２に噛
込まれると、第ｉ＋１スタンド４に配設されたロードセ
ル９の圧延荷重信号が変化し、ミル噛込み信号発生器１
０からルーパー制御用コントローラ１１へ信号が出され
る。この信号に応じてルーパー制御用コントローラ１１
は、トルク制御回路１２に対してトルク指令を出力す
る。これにより、トルク制御回路１２から電流が供給さ
れてルーパー駆動モーター７が始動し、ルーパー６が立
ち上がって、ストリップ５と接触する。

【０００４】以後は、ルーパー角度検出器１３の信号に
より、ルーパー制御用コントローラ１１がトルク制御回
路１２を介してルーパー駆動モーター７のトルクを制御
することによって、ストリップ５の張力が所定値となる
ようにするスタンド間張力制御が行われる。同時に、ル
ーパー角度検出器１３の信号により、圧延機駆動モータ
ー制御装置１４が圧延機駆動モーター８の回転数を制御
して、ルーパー角度が所定値となるようにするルーパー
角度制御が行われる。これにより、ストリップ５のスタ
ンド間張力の一定化と、ルーパー角度の一定化が行わ
れ、ストリップの寸法精度と圧延作業性の向上を図って
いる。

【０００５】ここで、ルーパー制御用コントローラ１１
は、ルーパー角度検出器１３の検出信号により、例えば
図６に示す公知の設定パターンにしたがって、ルーパー
６の出力トルクを制御する。図６に示す設定パターン
は、ルーパー実績角度が高ければルーパー出力トルクを
増加させ、ルーパー実績角度が低ければ、ルーパー出力
トルクを減少させており、これによりスタンド間張力を
一定値に保っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した制御にお
いて、ストリップ噛込み前の圧延機回転設定誤差等の外
乱により、ストリップ５の先端が第ｉ＋１スタンド４に
噛込んだ時点での第ｉスタンド３と第ｉ＋１スタンド４
の間のストリップが大きくたるんだ場合、ルーパー６が
ストリップ５を高く押し上げた後、ルーパー６の高さが
上下に振動すなわちハンチングして、過大なルーパー高
さおよびストリップ張力に変動が発生するという問題を
生じる。

【０００７】これは、ストリップの寸法精度を悪化させ
て幅不良を生じさせるだけでなく、ストリップの破断事
故が生じたり、ストリップループ過大による２枚噛み等
の事故が発生してロール原単位を低下させる比率が高く
なる。このハンチングが生じる理由を説明すると、例え
ばストリップ噛込み前の圧延機回転設定誤差等のマスフ
ロ外乱によりスタンド間ループ量が増加するとルーパー
角度が上昇する。ルーパー角度が上昇すると、図６に示
す特性によりルーパーの出力トルクが増加し、ルーパー
アームからストリップに与えられる力が増加してストリ
ップが押し上げられ、ルーパー角度がさらに上昇する。

【０００８】その結果、ルーパー角度上昇−出力トルク
増加−ルーパー角度上昇が繰り返されてルーパーは大き
く振れ、ルーパー角度はピークまで達する。その後は逆
の現象によりルーパー角度減少−出力トルク減少−ルー
パー角度減少が繰り返されて、ハンチング状態が持続す
ることとなる。発明者らは、圧延サイズ２．０mm×９０
０mmのストリップについて、第６ルーパーで図６のスト
リップ張力制御を実施した場合に、ルーパー高さのハン
チング状態が発生することを実験的に確認した。図７
は、このハンチングが生じた場合のルーパー実績角度お
よびスタンド間張力が変化する状態を示す。このような
ハンチングが発生すると、角度と張力の干渉により両者
とも制御精度は著しく劣化する。

【０００９】そこで従来は、先行材の圧延実績から、オ
ペレーターがルーパー量の変動を予測してそれを補償す
るように圧延機回転速度を補正することにより、先端噛
込み時のハンチングを防止していた。しかしながら、こ
のようにオペレーターの経験による手動作業は作業性が
悪く、かつ正確さに欠けるという問題がある。一方、制
御的にルーパー角度のハンチングを抑制する方法とし
て、特公昭６１−２７１２４号公報や、特開昭６１−２
５３１１１号公報には、ルーパー角度制御に入るタイミ
ングを早めて、ルーパー立上げ制御を円滑にする方法が
紹介されている。しかしながら、これらの制御では、制
御が開始した以降でも、ルーパー角度のハンチングはす
ぐには防止されず一定時間持続するため、ハンチング防
止効果は十分ではなかった。

【００１０】本発明は、上記従来の欠点を解消すべくな
されたもので、先端噛込み時を含めたストリップ全長の
ルーパー角度制御のハンチングを抑制することができ、
したがって、ストリップの寸法精度の向上を図り、圧延
事故を防止することができる連続圧延機のルーパーハン
チング抑制制御方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するため、張力制御におけるルーパー出力トルクの
設定パターンを、ルーパー角度変化に対し図８に示すよ
うにほぼフラットに設定することを試みた。図９に、こ
の図８の設定を実機に用いた場合の、スタンド間張力お
よびルーパー実績角度の変化を示す。この図９を検討す
るに、従来の図７と比較すると、ハンチングは発生せず
ルーパー角度の変動量も減少しているものの、ルーパー
がストリップと接触する初期において、張力が過大にな
っている。

【００１２】この点について検討をすると、ルーパーが
ストリップを支える状態でのトルクのつり合い状態は図
１０のように表すことができる。この図１０において、
スタンド間のストリップに与えられる張力Ｔ（Ｋｇ）は
次の〔式１〕により与えられる。 〔式１〕Ｔ＝Ｉ・Ｇ／（Ｒ（ｓｉｎ（θ＋β）−ｓｉｎ
（θ−α））Ｋ） ただし、Ｉ：ルーパー電流（Ａ）、Ｇ：ギア比、Ｋ：必
要なモータートルクを出力するための電流換算係数。

【００１３】図８の設定パターンでルーパーの出力トル
クを制御した場合に、ストリップに与えられるユニット
テンションを、上記の〔式１〕を利用して、ルーパー角
度に応じて算出した結果は図１１に示すようになる。図
１１によれば、ルーパーからストリップに与えられる張
力は、ルーパー角度が小さい範囲で急激に増大してい
る。前述の図９において張力が過大になっているのは、
ルーパー実績角度が小さい時であることがこのことから
理解できる。

【００１４】以上説明したように、ルーパー出力トルク
の設定パターンをルーパー角度の変化に対し、図８に示
すようにほぼフラットに設定した場合は、ルーパー実績
角度θの大きい範囲では良好な状態を確保できるが、ル
ーパー実績角度θが小さい範囲ではストリップ５に与え
られる張力は過大となることが判明した。また、ストリ
ップ５に与えられる張力が一定になるように、ルーパー
出力トルクの設定を図６に示すようにルーパー実績角度
θに応じて増減する公知の設定パターンにすると、ルー
パー実績角度θの高い領域でルーパー角度のハンチング
を生じることが判明した。

【００１５】上記の知見より、図６と図８に示す設定パ
ターンを組み合わせることによりルーパーのハンチング
を起こず、かつストリップの過大張力を防止することが
できる。すなわち、ルーパー出力トルクをルーパーの実
績角度がルーパー設定角度θ₁未満では図６の設定パタ
ーンを使用し、ルーパー設定角度θ₁ 以上では図８の設
定パターンを使用すれば、ストリップに過大な張力を生
じることもなく、先端噛込み時を含めたストリップ全長
においてルーパーのハンチングを防止できる。

【００１６】本発明は、以上説明したことから、上流側
の圧延ロールの速度を変更することによりルーパー角度
を所定の値に調整するルーパー角度制御と、ルーパーを
駆動するモーターのトルクを制御することによりストリ
ップの張力を調整するスタンド間張力制御とを行う連続
圧延機のルーパー制御方法において、ルーパーの実績角
度がルーパー設定角度未満の場合は、ルーパーの出力ト
ルクをルーパー実績角度とほぼ比例させて、ルーパーに
よるスタンド間張力がほぼ一定になるように出力トルク
を設定し、ルーパーの実績角度がルーパー設定角度以上
の場合には、ルーパーの出力トルクを、ルーパー実績角
度が設定角度の時のルーパー出力トルクを基準値とし
て、この基準値を起点としてほぼ直線状に連続的に変化
させ、そのルーパー出力トルクが前記基準値の０．８〜
１．２倍の範囲内に収まるように設定するものである。

【００１７】

【作用】上記手段によれば、ルーパーの実績角度がルー
パー設定角度未満の場合は、ルーパーによるスタンド間
張力をほぼ一定にするように出力トルクを設定している
ので、ストリップの張力が過大にならない。また、ルー
パーの実績角度がルーパー設定角度以上の場合には、ル
ーパーの出力トルクを、ルーパー実績角度が設定角度の
時のルーパー出力トルクの０．８〜１．２倍の範囲内に
設定しているので、ハンチングの発生の原因となる高い
張力が発生することがなくなる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の連続圧延機のルーパーハンチ
ング抑制制御方法を、ホットストリップミルの仕上圧延
機に適用した実施例について、図を用いて説明する。図
１は、本実施例のシステム構成図である。図において、
左側が上流側、右側が下流側を示している。ホットスト
リップミルの仕上圧延機は、ワークロール１を有する第
ｉスタンド３とワークロール２を有する第ｉ＋１スタン
ド４を具備する。ストリップ５は、第ｉスタンド３と第
ｉ＋１スタンド４間に配設されたルーパー６によって張
力を与えながら圧延されている。ルーパー６は、ルーパ
ー駆動モーター７により駆動され、上流側の第ｉスタン
ド３のワークロール１は、圧延機駆動モーター８により
駆動されている。

【００１９】このような仕上圧延機における最初にスト
リップ５を通す通板時には、ストリップ５の先端が第ｉ
スタンド３のワークロール１で圧延され、次いで第ｉ＋
１スタンド４のワークロール２に噛込まれると、該第ｉ
＋１スタンド４に配設されたロードセル９の圧延荷重信
号が変化し、ミル噛込み信号発生器１０からルーパー制
御用コントローラ１１へミル噛込み信号が送られる。こ
の信号に応じてルーパー制御用コントローラ１１はトル
ク制御回路１２に対してトルク指令を出力する。これに
より、トルク制御回路１２から電流が供給されてルーパ
ー駆動モーター７が始動し、ルーパー６が立ち上がって
ストリップ５と接触する。

【００２０】以後は、ルーパー角度制御とスタンド間張
力制御が行われて、寸法精度と圧延作業性の向上が図ら
れる。ルーパー角度制御は、圧延機駆動モーター８の回
転数の制御により、ルーパー角度を所定値に保持する。
この圧延機駆動モーター８によるルーパー６の角度制御
は、公知の適当な方法により行うことができる。例え
ば、前述の従来例の制御方法を使用してもよいし、テン
ションメーターを使用した制御方法によってもよい。圧
延機駆動モーター８によるルーパー６の角度制御は、本
発明の要旨と直接関係がないので、ここでの詳細な説明
は省略する。

【００２１】スタンド間張力制御は、ルーパー角度検出
器１３の角度信号に応じてルーパー制御用コントローラ
１１がルーパー駆動モーター７の出力トルクを計算し、
ルーパー駆動モーター制御装置１２を介してルーパー駆
動モーター７の出力トルクを制御することにより行われ
る。ルーパー制御用コントローラ１１は、ルーパー実績
角度θに応じて、ルーパー６の出力トルクを図２のグラ
フに太線で示す設定パターンに従って制御する。なお、
比較のため図２に、前述の図６の公知の設定パターンを
破線で表している。

【００２２】図２に示した本実施例のルーパー出力トル
クの設定パターンについて説明をする。ルーパー実績角
度θがルーパー設定角度θ₁ （例えば１８°）未満の範
囲では、ルーパー出力トルクを図６の公知の設定パター
ンで制御する。これを式であらわすと、次のようにな
る。 〔式２〕Ｉ＝ＲＴ（ｓｉｎ（θ＋β）−ｓｉｎ（θ−
α））Ｋ）／Ｇ ただし、Ｉ：ルーパー電流（Ａ）、Ｇ：ギア比、Ｋ：必
要なモータートルクを出力するための電流換算係数、
α：パスラインとルーパー上流側ストリップのなす角、
β：パスラインとルーパー下流側ストリップのなす角。

【００２３】ルーパー実績角度θがルーパー設定角度θ
₁ 以上の範囲では、ルーパー出力トルクを図８の設定パ
ターンで制御する。これを式で表すと、次のようにな
る。 〔式３〕Ｉ＝ 0.2・ＲＴ（ｓｉｎ（θ＋β）−ｓｉｎ
（θ−α））Ｋ）／Ｇ＋Ｋ_bi ただし、 0.2：ルーパー角度の変化による影響を小さく
するための係数、Ｋ_bi：ルーパー角度の変化に影響され
ず一定にするための係数。このような制御を行って図２
に太線で示す設定パターンをルーパー６に出力すれば、
ルーパー実績角度θの小さい範囲でストリップに対して
過大な張力を生じることもなく、また先端噛込み時を含
めたストリップ全長の範囲におけるルーパー６のハンチ
ングを抑制することができる。

【００２４】図３および図４に本実施例によるハンチン
グ抑制効果を示す。図３は、図２の設定を実機に用いた
場合の、スタンド間張力およびルーパー実績角度の変化
を示す。図３を前述の図７および図１１と比較すると明
らかなように、スタンド間張力の変動が減少し、ルーパ
ー６のハンチングも生じていない。図４は、図２の設定
パターンと図８の設定パターンとをそれぞれ実機に用い
た場合のスタンド間張力をプロットしたものである。図
４によれば、図８の設定パターンで制御したものと比較
して、図２の設定パターンを使用した本実施例の場合
は、ルーパー実績角度θの小さい範囲でスタンド間張力
が小さくなっている。この実験から前述の計算による予
測が正しかったことが理解できる。

【００２５】なお、本実施例においては、図２に示す設
定パターンは、前記〔式２〕〔式３〕によるものを使用
しているが、設定パターンはこれに限定されるものでは
ない。例えば、ルーパー設定角度θ₁ 以上の範囲では、
設定角度θ₁ の時のルーパー出力トルクを基準として、
設定パターンが０．８〜１．２の範囲内にあれば、本発
明の所期の効果が得られることが実験により確認されて
いる。また、図２の設定パターンを用いることにより、
ルーパー実績角度θの小さい範囲においてルーパー出力
トルクが減少して、ルーパー実績角度θが低位で安定す
るような場合は、圧延機駆動モーター８を制御するルー
パー角度制御のループ制御ゲインをルーパー低角度時の
み増加させてもよい。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、連続圧延機のルーパー
制御方法において、先端噛込み時を含めたストリップ全
長の範囲におけるルーパー角度制御のハンチングを抑制
することができるので、ストリップの寸法精度の向上を
図り、圧延事故を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のシステム構成図。

【図２】本発明の実施例の出力トルクの設定パターンを
示すグラフ。

【図３】本発明の実施例のスタンド間張力とルーパー角
度の変化を示すグラフ。

【図４】図２と図８の相違を示すためのグラフ。

【図５】従来例のシステム構成図。

【図６】従来例の出力トルクの設定パターンを示すグラ
フ。

【図７】従来例のスタンド間張力とルーパー角度の変化
を示すグラフ。

【図８】本発明の前提となる出力トルクの設定パターン
を示すグラフ。

【図９】図８の設定パターンを使用した場合のスタンド
間張力とルーパー角度の変化を示すグラフ。

【図１０】ルーパー角度とスタンド間張力の関係を説明
するための概略図。

【図１１】図８の出力トルクの特性を使用した場合のル
ーパー角度と張力との関係を示すグラフ。

【符号の説明】

１，２…ワークロール ３，４…スタンド ５…ストリップ ６…ルーパー ７，８…モーター ９…ロードセル １０…ミル噛込信号発生器 １１…ルーパー制御用コントローラ １２…トルク制御回路 １３…角度検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小山 実 大分県大分市大字西ノ洲１番地 新日本 製鐵株式会社 大分製鐵所内 (56)参考文献 特開 昭57−1509（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−38707（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−55008（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B21B 37/48 - 37/52

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上流側の圧延ロールの速度を変更するこ
   とによりルーパー角度を所定の値に調整するルーパー角
   度制御と、ルーパーを駆動するモーターのトルクを制御
   することによりストリップの張力を調整するスタンド間
   張力制御とを行う連続圧延機のルーパー制御方法におい
   て、ルーパーの実績角度がルーパー設定角度未満の場合
   は、ルーパーの出力トルクをルーパー実績角度とほぼ比
   例させて、ルーパーによるスタンド間張力がほぼ一定に
   なるように出力トルクを設定し、ルーパーの実績角度が
   ルーパー設定角度以上の場合には、ルーパーの出力トル
   クを、ルーパー実績角度が設定角度の時のルーパー出力
   トルクを基準値として、この基準値を起点としてほぼ直
   線状に連続的に変化させ、そのルーパー出力トルクが前
   記基準値の０．８〜１．２倍の範囲内に収まるように設
   定することを特徴とする連続圧延機のルーパーハンチン
   グ抑制制御方法。