JP3684786B2 - Steel sheet winder tension fluctuation suppression device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼板を圧延する際に、巻取機に巻き付けられたコイル先端の段差がコイル径の微小変動をもたらし、これに由来して巻取り張力が変動する結果、鋼板の板厚変動を発生するという現象を防止するための鋼板巻取機の張力変動抑止装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、熱間圧延鋼板を冷間圧延して冷延鋼板製品を得ているが、ステンレス鋼のように変形抵抗の高いものを高能率,高精度で圧延するには例えばゼンジミアミルのような小径ワークロールを有する多重圧延機が有利である。一般には、図5に示すように、シングルスタンドの多重圧延機2によるリバース圧延で被圧延材(以下、ワークという)Wを所定厚さまで可逆式に繰り返し圧延する。圧延機2の前後にはワークWに強く張力を付与するテンションリール(巻取機)3が設置されており、各巻取機3,3はそれぞれに備える電動機4によって交互に巻取り駆動される。そのリバース圧延において、ワークWの板厚は、圧延機2のワークロールのギャップ調整及び巻取機3の張力調整により制御される。
【0003】
しかして、この巻取機3によりワークWを巻き取る際に、出側テンションリールに巻き付けられたコイル先端とリール表面との間に図6に示すような段差Dが生じる。この段差Dの上に幾重にも鋼板が巻き重ねられていくので、段差部分が外方に突出することなり、段差部分のコイル外径は段差Dのない部分より大きくなる。つまり巻取機3の回転によりコイル径が微小に変動する。この段差部によるコイル径変動がコイル周速の変動ひいては圧延張力の変動を引き起し、この張力変動が板厚精度を低下させる要因となる。
【0004】
このようなコイル先端の段差に基づくコイル径の変動に由来する板厚変動を抑制するために、コイル径変動補償機能の導入が提案された。このものは、コイル径の変化をコイル径検出器であるギャップセンサにより検出し、コイル周方向のトラッキングによるコイル周速一定制御を行うようにしたものである。すなわち、ギャップセンサ5により検出した段差部の段差量情報と段差部の巻取り位置情報とを周速一定制御装置であるコイル径変動補償装置6に取り込み、電流制御装置7に指令を与えて前記電動機4の回転をコイル周速が一定となるように制御する(図5参照)ことにより、コイル径変化による張力変動を抑制して、板厚精度の改善を図ったものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のコイル径変動補償機能を導入しても、次のような問題点がある。
【0006】
▲1▼コイル段差部に起因する張力変動はコイル周速が大きい方が顕著になる。これは、段差部の段差量をギャップセンサ5により検出し、その後コイル径変動補償装置6で周速一定制御の制御量を演算し、その演算結果に基づいて電流制御装置7に指令を出して電動機4の回転速度の制御を行うため、電流制御装置7が反応するまでの一連の制御系に遅れがあるためである。すなわち、コイル周速が大きい程、この制御系の応答遅れの及ぼす影響が大きくなるためである。
【0007】
▲2▼また、当該張力変動は、コイル先端の段差比(コイル径に占める段差量の比率)が大きい程大きくなる。換言すれば、同じ板厚であってもコイル径が小さいほどコイル径の変化が大きくて張力変動が大きくなる。これは、コイル径の変化が大きい方が過大な張力変動を発生させるためであり、その結果としてコイル径が小さいほど板厚変動も顕著になる。従って、同一速度でもコイル径が小さい場合はコイル周速は大きくなり、さらに制御系の遅れが大きくなる。
【0008】
これを抑えるために、制御系が遅れ無しに応答可能な範囲の低速度で圧延を行うことも考えられるが、その場合には生産性の悪化が避けられない。
そこで本発明は、このような従来の課題を解決しようとしてなされたもので、応答性の低いモータでもコイル段差部による張力変動が抑制でき、特にコイル径が小さく圧延速度の高い部分で顕著であった張力変動を効果的に抑止できる簡単で且つ応答性の高い鋼板巻取機の張力変動抑止装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項1に係る発明は、圧延時に巻取機に巻き取られる鋼板コイルの径変化による張力変動を抑止する装置であって、巻取り中の前記コイルに接触しつつコイル径にならう倣いロールと、その倣いロールを取付けた架台に併設して鋼板に張力を付与する押し付けロールと、前記架台を当該コイルに向けて付勢する付勢手段とを備えている。
【0010】
また、請求項2に係る発明は、圧延時に巻取機に巻き取られる鋼板コイルの径変化による張力変動を抑止する装置であって、巻取り中の前記コイルに近接してコイル径の変化を検出するコイル径検出器と、そのコイル径検出器を取付けた架台に併設して鋼板に張力を付与する押し付けロールと、前記コイル径検出器の出力が一定になるように前記架台の位置を当該コイルに対してシリンダで制御するサーボ機構とを備えている。
【0011】
請求項1に係る発明にあっては、付勢手段に弾圧されて巻取り中のコイル外径面に接触している倣いロールが、(段差部の)コイル径の変化に応じて移動すると、架台が付勢手段の付勢に抗してその倣いロールと一体に移動する。そのため、同架台に併設された押し付けロールが、同時に、しかも段差部のコイル径の変化による張力の変動分を補償する方向に移動する。その結果、段差部のコイル径の変化による張力変動が抑制され、ひいては高い板厚精度が確保される。
【0012】
請求項2に係る発明にあっては、コイル径検出器が(段差部の)コイル径の変化(ギャップの変化)を検出して、当該ギャップが常に一定になるようにサーボ機構によりシリンダを作動させる。これにより、コイル径検出器と共に押し付けロールを搭載した架台の位置がコイル径に対して常に一定に維持される。すなわち、段差部のコイル径変動に即応して前記押し付けロールが自動的に追従し、鋼板の張力を一定に維持する。かくして高い板厚精度が確保される。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は鋼板圧延における巻取機の張力変動抑止装置の一実施形態を示す模式図である。なお、上記従来例と同一箇所には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図1において、巻取機3の張力変動抑止装置10は、同一の架台11上に間隔をおき並べて取付けたコイル倣いロール12及び押し付けロールとしてのサポートロール13と、前記架台11をコイルCの方に付勢する付勢手段としてのばね機構14とを備えて構成されている。
【0014】
コイル倣いロール12は、ばね機構14の有するばね14aの弾性力で押圧されて、巻取機3に巻取り中のコイルCに接触しつつコイル径にならって移動する。
【0015】
サポートロール13は、前記コイル倣いロール12と共にばね14aの弾性力で押圧されており、コイルCに巻き取られる直前のワークWに接触して張力を付与しつつコイル倣いロール12と一体的にコイル径にならって移動する。
【0016】
なお、図1には一方(左方)の巻取機3にのみ張力変動抑止装置10が示されているが、リバース圧延の場合は他方(右方)の巻取機3にも同様に張力変動抑止装置10を設置し、圧延方向に応じて交互に作動させるものとする。
【0017】
いま、図示の張力変動抑止装置10が圧延機2の出側にあるものとして作用を説明する。巻取機3に送りこまれたワークWの先端がテンションリールに巻き付けられながら一周してその先端部分の上にワークWが巻き重ねられると、段差部が発生してその部分のコイル外径が局部的に変化(増大)する。と殆ど同時にその段差部が張力変動抑止装置10のコイル倣いロール12を通過する。このとき、ワークWの外径に接しているコイル倣いロール12が架台11と共にばね14aの弾性力に抗して段差部の径増大分だけ後退するから、架台11上のサポートロール13も同時に後退する。このサポートロール13の後退移動は、コイルCに巻き取られつつあるワークWの張力を弱める方向である。ここで、張力変動抑止装置10が設置してない状態を想定すると、段差部の径増大により、当該段差部においてその増大したコイル径に見合う分の周速増加となり、その周速増加分に応じてワークWの張力が増大することとなる。すなわち、段差部にワークWが巻きこまれたとき、その段差の量に対応した微小なコイル径変動が発生して圧延張力の瞬間的な変動をもたらす筈である。しかし、張力変動抑止装置10を設置したことにより、段差部におけるコイル径変動をコイル倣いロール12が瞬時にとらえることができ、同時にサポートロール13が当該コイル径変動による張力の変動分を補償するように作動して張力の変動を抑止することができる。この場合の張力変動抑止の動作は、コイル周速とは無関係に行われる。換言すれば、巻取機3の電動機4が応答性の高いモータであるか、または応答性の低いモータであるかを問わずに、単純な機械的機構により遅れなしで確実に行われる。
【0018】
かくして本実施形態によれば、コイル先端部(または後端部)でのトップマークも抑制され、また応答性改善のためにコイル周速を落とす必要もないから生産性悪化のおそれもなく、特に、コイル径が小さく圧延速度の高い部分で顕著であった張力変動をも簡単且つ高い応答性をもって抑止でき、ひいては板厚の安定した鋼板製品が生産できるという効果が得られる。
【0019】
なお、上記実施形態では張力変動抑止装置10における架台11の付勢手段として、ばね14aの弾性力を利用するばね機構14を用いた場合を説明したが、これに限らず、付勢手段として液圧シリンダや空圧シリンダを利用することもできる。
【0020】
図2に、本発明の張力変動抑止装置の他の実施形態を示す。
この実施形態は、張力変動抑止装置20は、コイル倣いロール12に替えてコイル径検出器であるギャップセンサ5を用い、且つ付勢手段としてばね機構14に替えてシリンダ21を採用し、前記ギャップセンサ5の出力が一定となるように前記シリンダ21で架台11の位置を制御するべくサーボ機構Sを構成した点が上記第1の実施形態とは異なっている。
【0021】
このサーボ機構Sは、コイルCに対する架台11の位置を制御量とし、目標値であるギャップセンサ5とコイルCとの間の間隔(ギャップ)の任意の変化に追従するように構成している。図示の場合でいえば、ギャップセンサ5でギャップの大きさを検出し、そのギャップの大きさに比例して出力される電気信号をギャップ制御装置22に送り、ここで当該ギャップ検出値と予め設定したギャップ目標値とを比較して、その偏差を補償する信号をシリンダ制御装置23に出力することにより、アクチュエータであるシリンダ21の図示しない圧力源から供給される作動流体の方向と流量を制御し、もって架台11のコイル外径に対する位置を常に一定に維持するように制御する構成になっている。
【0022】
具体的には、例えば電気−油圧式サーボ機構が好適に利用できる。アクチュエータであるシリンダ21には油圧シリンダを使用する。アナログ式であれば、アナログ式のギャップセンサ5を採用するとともに、ギャップ制御装置22を比較器,サーボアンプ等で構成し、またシリンダ制御装置23をサーボ弁または比例弁等の制御弁で構成することができる。また、ディジタル式であれば、ギャップセンサ5の信号を処理するギャップ制御装置22をミニコンピュータ,D/A変換器,トランジスタ増幅器等で構成し、シリンダ制御装置23をパルスモータまたはオン・オフ弁等の制御弁で構成することができる。
【0023】
本第2の実施形態にあっては、ギャップセンサ5がコイルCとのギャップを計測し、このギャップが常に一定になるようにアクチュエータであるシリンダ21に指令することから、コイルCの段差部の位置で架台11が押し下げられて後退する。これにより、架台11上に設置されているサポートロール13も後退する。かくして、段差部における張力増大が抑止できて、張力変動が軽減される。よって、この第2の実施形態によっても上記第1の実施形態と同様の効果が得られる。
【0024】
(実施例)
本発明の効果を見極めるべく、本発明の張力変動抑止装置を使用した場合と、従来の張力変動抑止装置を使用した場合とについて、比較試験を実施した。
【0025】
従来例の張力変動抑止装置としては、図5に示すものを使用した。一方、本発明の張力変動抑止装置としては図2に示すものを使用した。
本発明の張力変動および板厚偏差の結果を図3に、また従来例のそれを図4に示した。
【0026】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、応答性の低いモータでも張力変動が抑制でき、特にコイル径が小さく圧延速度の高い部分で顕著であった張力変動を抑止できるという効果を奏する。しかも、構造が簡単で且つ応答性の高い張力変動抑止装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の巻取機の張力変動抑止装置の一実施形態を示す模式図である。
【図2】本発明の巻取機の張力変動抑止装置の他の実施形態を示す模式図である。
【図3】本発明の巻取機の張力変動抑止装置による張力変動及び板厚偏差の一例を示すグラフである。
【図4】従来の巻取機の張力変動抑止装置による張力変動及び板厚偏差の一例を示すグラフである。
【図5】従来の巻取機の張力変動抑止装置の一例を示す模式図である。
【図6】図5に示したものの部分拡大図である。
【符号の説明】
3 巻取機
5 コイル径検出器
10 張力変動抑止装置
11 架台
12 コイル倣いロール
13 押し付けロール
14 付勢手段(ばね機構)
20 張力変動抑止装置
21 付勢手段(シリンダ)
22 ギャップ制御装置
23 シリンダ制御装置
W ワーク
C コイル
S サーボ機構[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the present invention, when rolling a steel sheet, the step at the coil tip wound around the winder causes a slight variation in the coil diameter, resulting in fluctuations in the winding tension. The present invention relates to a tension fluctuation suppression device for a steel sheet winder for preventing the phenomenon of occurrence.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, cold-rolled steel sheet products have been obtained by cold rolling hot-rolled steel sheets, but small diameter workpieces such as Sendzimir mills are required for rolling high-definition resistance products such as stainless steel with high efficiency and high accuracy. Multiple rolling mills with rolls are advantageous. In general, as shown in FIG. 5, a material to be rolled (hereinafter referred to as a workpiece) W is repeatedly rolled reversibly to a predetermined thickness by reverse rolling with a single-stand multiple rolling mill 2. Before and after the rolling mill 2, tension reels (winding machines) 3 that strongly apply a tension to the workpiece W are installed, and the
[0003]
Therefore, when the work W is wound by the
[0004]
In order to suppress the plate thickness fluctuation resulting from the fluctuation of the coil diameter based on the step at the coil tip, the introduction of a coil diameter fluctuation compensation function has been proposed. In this device, a change in coil diameter is detected by a gap sensor, which is a coil diameter detector, and constant coil peripheral speed control is performed by tracking in the coil circumferential direction. That is, the step amount information of the step portion and the winding position information of the step portion detected by the gap sensor 5 are taken into the coil diameter fluctuation compensating device 6 which is a constant peripheral speed control device, and a command is given to the current control device 7 to give the command By controlling the rotation of the electric motor 4 so that the coil peripheral speed is constant (see FIG. 5), fluctuations in tension due to changes in the coil diameter are suppressed, and the plate thickness accuracy is improved.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, even if the conventional coil diameter fluctuation compensation function is introduced, there are the following problems.
[0006]
(1) Tension fluctuations caused by the coil step portion become more pronounced as the coil peripheral speed increases. This is because the step amount of the step portion is detected by the gap sensor 5, and then the control amount of the constant peripheral speed control is calculated by the coil diameter fluctuation compensating device 6, and a command is issued to the current control device 7 based on the calculation result. This is because there is a delay in a series of control systems until the current control device 7 reacts in order to control the rotation speed of the electric motor 4. That is, as the coil peripheral speed increases, the influence of the response delay of the control system increases.
[0007]
(2) Further, the tension variation increases as the step ratio at the coil tip (the ratio of the step amount to the coil diameter) increases. In other words, even if the plate thickness is the same, the smaller the coil diameter, the greater the change in the coil diameter and the greater the variation in tension. This is because a larger change in the coil diameter causes excessive tension fluctuations. As a result, the smaller the coil diameter, the more significant the fluctuations in the plate thickness. Accordingly, when the coil diameter is small even at the same speed, the coil peripheral speed increases and the delay of the control system also increases.
[0008]
In order to suppress this, it is conceivable that rolling is performed at a low speed within a range in which the control system can respond without delay, but in this case, deterioration of productivity is unavoidable.
Therefore, the present invention has been made in order to solve such a conventional problem, and even a motor with low responsiveness can suppress fluctuations in tension due to a coil step portion, and is particularly remarkable in a portion where the coil diameter is small and the rolling speed is high. An object of the present invention is to provide a simple and highly responsive tension fluctuation suppressing device for a steel sheet winder that can effectively suppress tension fluctuation.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a device that suppresses fluctuations in tension due to a change in the diameter of a steel sheet coil wound around a winder during rolling, and is in contact with the coil being wound. In addition, a copying roll that follows the coil diameter, a pressing roll that applies tension to the steel plate alongside the mount on which the copying roll is attached, and a biasing unit that biases the mounting toward the coil. Yes.
[0010]
The invention according to claim 2 is a device that suppresses tension fluctuation due to a change in the diameter of a steel sheet coil wound around a winder during rolling, and changes the coil diameter in the vicinity of the coil being wound. A coil diameter detector to be detected; a pressing roll that applies tension to the steel plate in addition to the base on which the coil diameter detector is attached; and the position of the base to make the output of the coil diameter detector constant And a servo mechanism for controlling the coil with a cylinder.
[0011]
In the invention according to claim 1, when the copying roll that is pressed by the biasing means and is in contact with the outer surface of the coil being wound moves according to the change in the coil diameter (of the stepped portion), The gantry moves integrally with the copying roll against the urging force of the urging means. Therefore, the pressing roll provided alongside the gantry moves at the same time in a direction that compensates for a variation in tension due to a change in the coil diameter of the stepped portion. As a result, fluctuations in tension due to changes in the coil diameter of the stepped portion are suppressed, and as a result, high plate thickness accuracy is ensured.
[0012]
In the invention according to claim 2, the coil diameter detector detects a change in the coil diameter (a change in the gap) (a change in the gap) and operates the cylinder by a servo mechanism so that the gap is always constant. Let Thereby, the position of the gantry on which the pressing roll is mounted together with the coil diameter detector is always kept constant with respect to the coil diameter. That is, the pressing roll automatically follows in response to fluctuations in the coil diameter of the stepped portion, and the tension of the steel plate is kept constant. Thus, high plate thickness accuracy is ensured.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of a tension fluctuation restraining device for a winder in rolling steel sheets. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same location as the said prior art example, and detailed description is abbreviate | omitted. In FIG. 1, the tension
[0014]
The
[0015]
The
[0016]
In FIG. 1, the tension
[0017]
Now, the operation will be described on the assumption that the illustrated tension
[0018]
Thus, according to the present embodiment, the top mark at the coil front end (or rear end) is also suppressed, and there is no need to lower the coil peripheral speed for improving the response, so there is no risk of deterioration in productivity. Further, it is possible to suppress the fluctuation in tension, which is remarkable at a portion where the coil diameter is small and the rolling speed is high, easily and with high responsiveness, and as a result, it is possible to produce a steel plate product having a stable plate thickness.
[0019]
In the above embodiment, the case where the
[0020]
FIG. 2 shows another embodiment of the tension fluctuation suppressing device of the present invention.
In this embodiment, the tension
[0021]
The servo mechanism S is configured to follow an arbitrary change in the gap (gap) between the gap sensor 5 and the coil C, which is a target value, using the position of the
[0022]
Specifically, for example, an electro-hydraulic servo mechanism can be suitably used. A hydraulic cylinder is used as the
[0023]
In the second embodiment, the gap sensor 5 measures the gap with the coil C and instructs the
[0024]
(Example)
In order to ascertain the effects of the present invention, a comparative test was conducted between the case where the tension fluctuation suppressing device of the present invention was used and the case where the conventional tension fluctuation suppressing device was used.
[0025]
As a conventional tension fluctuation suppressing device, the one shown in FIG. 5 was used. On the other hand, as the tension fluctuation suppressing device of the present invention, the one shown in FIG. 2 was used.
FIG. 3 shows the results of tension fluctuation and thickness deviation of the present invention, and FIG. 4 shows the conventional example.
[0026]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, even when the motor has low responsiveness, it is possible to suppress the tension fluctuation, and in particular, it is possible to suppress the tension fluctuation that is remarkable in the portion where the coil diameter is small and the rolling speed is high. Play. Moreover, it is possible to provide a tension fluctuation suppressing device that has a simple structure and high response.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a tension fluctuation suppressing device for a winder according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing another embodiment of a tension fluctuation suppressing device for a winder according to the present invention.
FIG. 3 is a graph showing an example of tension fluctuation and plate thickness deviation by the tension fluctuation suppressing device of the winder according to the present invention.
FIG. 4 is a graph showing an example of tension fluctuation and plate thickness deviation by a tension fluctuation suppressing device of a conventional winder.
FIG. 5 is a schematic view showing an example of a tension fluctuation suppressing device of a conventional winder.
6 is a partially enlarged view of what is shown in FIG. 5. FIG.
[Explanation of symbols]
3 Winding Machine 5
20 Tension
22
Claims (2)
巻取り中の前記コイルに接触しつつコイル径にならう倣いロールと、その倣いロールを取付けた架台に併設して鋼板に張力を付与する押し付けロールと、前記架台を当該コイルに向けて付勢する付勢手段とを備えてなる鋼板巻取機の張力変動抑止装置。A device that suppresses tension fluctuations due to a change in the diameter of a steel sheet coil wound on a winder during rolling,
A copying roll that follows the coil diameter while being in contact with the coil being wound, a pressing roll that applies tension to the steel plate alongside the mount on which the copying roll is mounted, and biases the mount toward the coil A tension fluctuation suppressing device for a steel sheet winder comprising an urging means for
巻取り中の前記コイルに近接してコイル径の変化を検出するコイル径検出器と、そのコイル径検出器を取付けた架台に併設して鋼板に張力を付与する押し付けロールと、前記コイル径検出器の出力が一定になるように前記架台の位置を当該コイルに対してシリンダで制御するサーボ機構とを備えてなる鋼板巻取機の張力変動抑止装置。A device that suppresses tension fluctuations due to a change in the diameter of a steel sheet coil wound on a winder during rolling,
A coil diameter detector that detects a change in the coil diameter in the vicinity of the coil being wound, a pressing roll that applies tension to the steel sheet along with a mount on which the coil diameter detector is mounted, and the coil diameter detection A tension fluctuation suppressing device for a steel sheet winder comprising a servo mechanism for controlling the position of the gantry with a cylinder with respect to the coil so that the output of the machine becomes constant.
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