JP5030464B2 - 連続熱処理設備の張力制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ハースロールによってストリップの張力を制御する連続熱処理設備の張力制御方法に関する。

従来より、連続的に薄板等の熱処理を行う連続熱処理ラインにおいては、帯状の薄板（以下、ストリップ呼ぶとこがある）を加熱炉や冷却炉等から構成される熱処理炉内に導入し、この熱処理炉内に設けた複数のハースロールによって前記熱処理炉内のストリップを通板させることで当該ストリップの熱処理を行っている。
連続熱処理ラインでは、例えば、硬化したストリップを焼鈍して軟化させるために、熱処理炉内を通過するストリップに対して適正な張力を与えつつ当該ストリップを所定の速度で通板させることが重要となっている（例えば、特許文献１、特許文献２）。

特許文献１、特許文献２では、ハースロールを回転させる駆動モータに印加する駆動電流を測定し、この駆動電流が異常な値を示したときに、処理炉内を通過するストリップの張力異常を検知している。
特開平５−７０８４５号公報 特開平５−７０８４６号公報

特許文献１、特許文献２では、駆動モータにかかる駆動電流の値を見ることで、処理炉内を通過するストリップの張力異常を発見することはできるものの、ストリップの張力の制御は行っていない。
現在の連続熱処理ラインにおいては、従来のようにストリップの張力異常を発見するだけでなく、ストリップの張力を制御したいという要望がある。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、ストリップの張力を制御することができる連続熱処理設備の張力制御方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は、次の手段を講じた。
即ち、本発明における課題解決のための技術的手段は、熱処理炉と、この熱処理炉内に設けられ且つ駆動モータによって回転される複数のハースロールとを備えた連続熱処理設備を用いて、ストリップの熱処理を行うに際し、前記熱処理炉内のストリップを通板させつつストリップの張力を制御する連続熱処理設備の張力制御方法であって、前記ストリップの張力が所定値になるように、駆動モータの駆動時の界磁電流を調整するに際し、前記
駆動モータの駆動時での界磁電流を測定し、この界磁電流が０となるように、駆動モータに印加する界磁電流を調整する点にある。
また、前記熱処理炉内の最下流側に位置するハースロールに対応する駆動モータの界磁電流が０となるように界磁電流を調整してもよい。
前記駆動モータに印加する界磁電流を手動で調整可能な設定部を接続し、駆動モータの界磁電流を表示可能な電流計を設けて、前記電流計を見ながら設定部にて界磁電流を調整してもよい。
発明者は、熱処理炉内を通過するストリップの張力異常について様々な観点から検証した。以下、検証について説明する。

通常、連続熱処理ラインでは、熱処理炉内の出側に当該ラインを通板するストリップの速度を主体となって制御する駆動ロール（以下、ブライドルロール）が設けられており、このブライドルロールの回転によってストリップの通板速度が設定される。
一方で、熱処理炉内でストリップを通板させるハースロールにもストリップが所定の速度となるように速度制御が行われている。即ち、ハースロールの速度制御では、ハースロールを回転させる駆動モータに対して、印加する駆動電流や界磁電流が設定され、これによって、ハースロールはブライドルロールに追従しながら所定の回転数で回転するようになっている。

しかしながら、ハースロールでの速度制御が行われているものの、ハースロールに対してトルク制御がなされていないために、各駆動モータにおけるトルクが異なる場合があり、このトルク差が非常に大きくなると、ストリップの張力が所定の値から外れ、ストリップの張力異常が発生してしまうことがある。
そこで、発明者は、駆動モータの駆動時の界磁電流を調整し、これによって駆動モータに働くトルクを変化させることで、ストリップの張力を所定値になるようにしており、ストリップの張力異常の発生を防止している。

前記ストリップの張力を測定し、この張力値が前記所定値になるように、駆動モータの駆動時での界磁電流を調整することが好ましい。
前記駆動モータの駆動時での界磁電流を測定し、この界磁電流が０となるように、駆動モータにかける界磁電流を調整することが好ましい。
このように、界磁電流を０にして界磁を弱め、駆動モータのトルクを減少させることによって、ストリップにかかる力を弱めることができる。

本発明によれば、ストリップの張力を制御することができ、これにより、ストリップの張力異常の発生を防止することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図１は、連続熱処理ライン１の全体を示している。連続熱処理ライン１には連続熱処理設備２が設置されいる。この連続熱処理設備２の上流側には圧延後のストリップ３が巻かれたペイオフリール４が設置され、ペイオフリール４の上流側から下流側にかけて順に、電解清浄設備５、入側ルーパー設備６、連続熱処理設備２、出側ルーパー設備７、巻き取り機８が配置されている。
連続熱処理ライン１では、ペイオフリール４によってストリップ３が送り出されて電解清浄設備５に導入され、この電解洗浄設備５でストリップ３の表面等が洗浄され、洗浄されたストリップ３が入側ルーパー設備６を経て連続熱処理設備２に導入するようになっている。そして、連続熱処理設備２に導入されたストリップ３は当該連続熱処理設備２で熱処理され、出側ルーパー設備７を経て巻き取り機８に巻かれるようになっている。

連続熱処理設備２は、ストリップ３の熱処理を行う熱処理炉１０と、この熱処理炉１０内に設けられた複数のハースロール１１と、ハースロール１１を駆動する駆動モータ１２（図２参照）とを備えている。
熱処理炉１０は、主に加熱炉、均熱炉、一次冷却炉、二次冷却炉に分かれている。分割された各炉内に前記ハースロール１１が上下に配置されている。
熱処理炉１０の出側にはブライドルロール１３が設けられ、ブライドルロール１３の回転によって熱処理炉１０内のストリップ３の通板速度が主として決められるようになっている。

図２に示すように、１つのハースロール１１に対して１つの駆動モータ１２が接続されており、駆動モータ１２に印加する駆動電流と界磁電流とを変化させることで、ハースロール１１の回転速度やハースロール１１にかけるトルクが変化するようになっている。各駆動モータ１２は誘導式の直流モータである。
各駆動モータ１２には、界磁電流を測定可能な電流計１４が接続されていると共に、当該駆動モータ１２にかける界磁電流を調整するボリューム（設定部）１５が接続されている。なお、ボリューム１５を用いて界磁電流を直接調整してもよいし、ボリューム１５によって界磁側に印加する電圧を変化させることで、界磁電流を調整してもよい。

以下、張力制御方法について説明する。
連続熱処理設備２では、ブライドルロール１３を回転させると共に、各駆動モータ１２に駆動電流と界磁電流とを印加することでハースロール１１を回転させ、これによって、熱処理炉１０内のストリップ３を通板させる。
このとき、熱処理炉１０内を通板するストリップ３には、目標通板速度、通板する際の張力の範囲（以降、張力範囲）が決められ、前記目標通板速度、張力範囲に基づいて、ブライドルロール１３やハースロール１１の回転速度が設定される。即ち、目標通板速度、張力範囲に基づいて、各駆動モータ１２にかける駆動電流と界磁電流とを適宜設定して、駆動モータ１２を駆動する。

そして、ストリップ３を通板させている際には、ボリューム１５を操作して駆動モータ１２の駆動中の界磁電流を調整することによって、通板しているストリップ３の張力が、所定値、又は、予め設定した張力範囲を外れないようにする。
詳しくは、熱処理炉１０内においてストリップ３の張力が設定値よりも大きくなり前記張力範囲から外れ易いハースロール１１に対し、そのハースロール１１を駆動している駆動モータ１２の界磁電流を略０にする。
例えば、張力範囲から外れ易いハースロール１１を回転させる駆動モータ１２において、その駆動モータ１２の界磁電流をオペレータ等が電流計１４で見て、電流計１４に表示されている界磁電流が略０になるようにボリューム１５を操作する。

表１に示すように、熱処理炉１０内において、複数の駆動モータ１２に対し、界磁電流を適宜変更する実験を行った。
なお、表１では、駆動モータ１２の番号は、駆動モータ１２の順番を示しており、駆動モータ１２の番号が大きくなるほどその駆動モータ１２が下流側に位置していることを示している。

表１に示すように、ケース１では、駆動モータ１２の界磁電流を全く調整しなかったので駆動モータが回生状態となってその電流がマイナス値となって、ストリップ３の張力が下流側にいくにしたがって急激に上昇してしまい、その結果、下流側のストリップ３に過大な張力がかかり当該ストリップ３の形状が異常に変化した（表１の評価「×」）。
ケース２では、熱処理炉１０内で下流側に位置する駆動モータ１２、即ち、最下流から３番までの駆動モータ１２に対して、界磁電流が０に近くなるようにボリューム１５を操作した。これによって、下流側のストリップ３に対する張力の上昇量は少なくすることができる。ただし、下流側のストリップ３の張力値は許容値を超えており、ストリップ３の形状が異常に変化した（表１の評価「×」）。

ケース３では、熱処理炉１０内で下流側に位置する駆動モータ１２に対して界磁電流がプラスになるようにボリューム１５を操作した。これによって、下流側の張力は低下し過ぎることにより、ストリップ（板材）３の蛇行が発生した（表１の評価「×」）。
これに対し、ケース４では、熱処理炉１０内で最下流側に位置する駆動モータ１２に対して界磁電流が略０になるようにボリューム１５を操作した。即ち、最下流側から数えて３つ目のまでの駆動モータ１２に対して、その界磁電流が略０となるようにボリューム１５を操作した。

その結果、弱め界磁状態となり下流側でのストリップ３に対して張力の上昇が抑えられ、ストリップ３の形状が異常に変化することもなかった（表１の評価「○」）。
上記の実施の形態では、１つのハースロール１１に対して１つの駆動モータ１２が接続されているが、図３に示すように、１つのハースロール１１に対して複数の駆動モータ１２が接続されている場合でも、１つのハースロール１１に対応する複数の駆動モータ１２の界磁電流を調整すればよい。
詳しくは、ハースロール１１に対応する各駆動モータ１２の界磁電流を加算する加算部１６を設けると共に、加算部１６で加算された電流を表示する電流計１４を設ける。また、ハースロール１１に対応する各駆動モータ１２の界磁電流を調整するボリューム１５を設けると共に、ボリューム１５で設定した界磁電流を各駆動モータ１２に分ける分電部１７を設ける。

そして、電流計１４に表示されている界磁電流を見ながら適宜ボリューム１５を操作し、これにより、各駆動モータ１２でのトルクを略同時に変更する。
また、通板中のストリップ３の張力を測定し、この張力値が所定値になるように、駆動モータ１２の駆動時での界磁電流を調整するようにしてもよい。
図４に示すように、熱処理炉１０内にストリップ３の張力を測定する複数の張力計１８を設けると共に、各張力計１８で測定された張力が入力され、且つ、張力計１８からの張力に基づいて各駆動モータ１２の界磁電流を調整するコントローラ１９を設ける。

詳しくは、例えば、熱処理炉１０内において、分けられた各炉の入側にルーパ装置で構成される張力計１８を設け、各炉の入側におけるストリップ３の目標張力値又は張力範囲を定めておく。そして、ストリップ３の通板時において、ルーパ装置１８で測定した張力が目標張力値になるように、又は、張力範囲内に留まるように、各炉毎で各駆動モータ１２に対して界磁電流を調整する。

図５、６は、本発明の張力制御方法によってストリップ３の張力を制御した実施例と、本発明の張力制御方法を用いなかった比較例とをまとめたものである。図５、６では、熱処理炉１０を６つの熱処理帯に分け、各熱処理帯での張力を測定した結果を示したものである。
図５での実施例では、駆動モータ１２の駆動時での界磁電流を電流計１４で測定し、電流計１４に示した界磁電流が略０となるように、各駆動モータ１２の界磁電流を調整した。

図５に示すように、実施例及び比較例共に、熱処理炉１０の出側にいくにしたがってストリップ３の張力が大きくなっているが、熱処理帯４〜６の駆動モータ１２の界磁電流を略０にした実施例では張力の上昇は抑えられているのに対し、界磁電流を調整しなかった比較例での張力の上昇率が非常に高いものとなっている。
図６での実施例では、各熱処理帯毎にストリップ３の張力を測定し、この張力値が所定値になるように、駆動モータ１２の駆動時での界磁電流をコントローラ１９によって調整した。

図６に示すように、熱処理帯毎に張力を測定し、張力が目標張力値になるように各駆動モータ１２の界磁電流を調整した実施例では、ストリップ３の張力値を目標張力値に近づけることができた。これに対し、熱処理帯４〜６の駆動モータ１２の界磁電流を調整しなかった比較例では、熱処理炉１０の出側にいくにしたがって張力が大きくなり、目標張力値から大きく外れてしまう結果となった。

連続熱処理ラインの全体図である。 １つのハースロールに１つの駆動モータを接続した接続図である。 １つのハースロールに複数の駆動モータを接続した接続図である。 張力計、コントローラを設けた概略構成図である。 第１の実施例の結果を示す図である。 第２の実施例の結果を示す図である。

符号の説明

１ 連続熱処理ライン
２ 連続熱処理設備
３ ストリップ
１０ 熱処理炉
１１ ハースロール
１２ 駆動モータ
１３ ブライドロール
１４ 電流計
１５ ボリューム（設定部）

Claims (3)

1. 熱処理炉と、この熱処理炉内に設けられ且つ駆動モータによって回転される複数のハースロールとを備えた連続熱処理設備を用いて、ストリップの熱処理を行うに際し、前記熱処理炉内のストリップを通板させつつストリップの張力を制御する連続熱処理設備の張力制御方法であって、
   前記ストリップの張力が所定値になるように、駆動モータの駆動時の界磁電流を調整するに際し、前記駆動モータの駆動時での界磁電流を測定し、この界磁電流が０となるように、駆動モータに印加する界磁電流を調整することを特徴とする連続熱処理設備の張力制御方法。
2. 前記熱処理炉内の最下流側に位置するハースロールに対応する駆動モータの界磁電流が０となるように界磁電流を調整することを特徴とする請求項１に記載の連続熱処理設備の張力制御方法。
3. 前記駆動モータに印加する界磁電流を手動で調整可能な設定部を接続し、駆動モータの界磁電流を表示可能な電流計を設けて、前記電流計を見ながら設定部にて界磁電流を調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の連続熱処理設備の張力制御方法。

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