JP5391646B2 - 巻取機ピンチロールの制御方法及び装置 - Google Patents

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Description

本発明は、巻取機におけるピンチロール押付自動制御方法及び装置に関するものであり、特に、特に鋼板尾端の板厚の変化が急激な部分において、押付力を一定に保ち巻取機の巻取形状を良好に保つための巻取機ピンチロールの制御方法及び装置に関するものである。
従来用いられていた巻取機では、一定のピンチロール押力により被圧延材を巻き取っていた。一般的に、巻取機のピンチロールの押力制御は、ロール間ギャップを油圧サーボにより高精度に調整する機構を有し、ロードセルもしくはシリンダ内圧力検出器から押力を測定し、目標の設定押力となる様にピンチロールギャップを制御するものである(例えば、特許文献１)。このような押力制御をおこなうことにより、上ピンチロールの自重より軽い押力設定の場合でも安定した押力制御が可能となっている。
一般に熱間圧延機では、被圧延材が設定板厚となる様に自動板厚制御を行っているものの、実際には被圧延材の長さ方向に微小の板厚偏差が生じている。しかし、微小の板厚偏差が生じていても、ピンチロール押力を一定の状態で巻取ることでピンチロールのバックテンションが一定となるため、巻取張力が一定となり、良好な巻姿で巻取ることが可能である。
特開昭６４−２２４１６号公報
しかしながら、仕上圧延機においては、最尾端の通板性を良好にするため、被圧延材の最尾端の板厚を積極的に厚くする自動板厚制御を行うことが一般的である。このため、最尾端の板厚の過厚部がピンチロールを通過する際に、過厚部分に対するピンチロールギャップは定常部のピンチロールギャップに対して締め込んだ状態になるため、ピンチロール押力は定常部に対して過大となる。
前述したピンチロールの押力制御では、目標押力と押力実績との偏差に応じてピンチロールのギャップを調整する制御を行っているため、最尾端の過厚部分の板厚偏差が被圧延材の定常部分の板厚偏差に比べて大きくかつその変化が急激である場合には、過厚部以前の押力状態とするピンチロールギャップに調整完了するまでの応答遅れによる押力の変動が生じてしまうこととなる(後述する図２（ａ）参照)。
定常部においては巻取機と仕上圧延機がつながっており、押力変化による張力変化の外乱に対して巻取張力が十分大きいため被圧延材への影響は小さいものの、尾端では定常部の巻取張力に対して50％以下の巻取張力で巻き取ることが一般的であり、被圧延材への影響は定常部に比べて大きくなる。
また、被圧延材の最尾端部分は拘束されていないため蛇行しやすい状態であるので、最尾端の過厚部分がピンチロールを通過する際に過大な押力が発生すると、板幅方向の張力の分布の変化等に起因して被圧延材の尾端の蛇行を誘発し、ピンチロールより上流の部分の蛇行が発生しやすくなる。
さらに、ピンチロール押力が変化して大きくなった場合には、メカロス増大に起因するピンチロール減速が起こることでピンチロール手前で被圧延材がダブりこむ現象も発生しやすくなる。
以上に説明した現象から、巻取られたコイルの最外周部分に巻ズレ等やダブりこみが発生し製品の品質不良等につながるといった問題があった。
本発明は、これら従来技術の問題点に鑑み、鋼板尾端の板厚の変化が急激な部分において、押付力を一定に保ち巻取機の巻取形状を良好に保つための巻取機ピンチロールの制御方法及び装置を提供することを課題とする。
本発明の請求項１に係る発明は、仕上圧延機を経た被圧延材をコイル状に巻取る巻取機のピンチロールのギャップを調整することにより目標の押付力に制御する巻取機ピンチロールの制御方法であって、前記被圧延材の板厚の測定ならびに前記被圧延材の最尾端までの設定距離間の板厚測定値の記憶または記録を行う板厚測定ステップと、前記板厚測定値が前記被圧延材の長手方向のどの位置のものであるかを特定する位置トラッキングステップと、前記最尾端から所定の距離における板厚測定値をロックオンし、板厚ロックオン値とする板厚ロックオンステップと、前記板厚ロックオン値以降の板厚測定値と、前記板厚ロックオン値との板厚偏差を演算する板厚偏差演算ステップと、前記板厚偏差に基づきギャップ位置の設定を行うギャップ位置設定ステップと、設定したギャップ位置に基づきギャップ位置を制御するギャップ位置制御ステップとを有することを特徴とする巻取機ピンチロールの制御方法である。
また本発明の請求項２に係る発明は、仕上圧延機を経た被圧延材をコイル状に巻取る巻取機のピンチロールのギャップを調整することにより目標の押付力に制御する巻取機ピンチロールの制御装置であって、前記被圧延材の板厚を測定する板厚計と、前記板厚測定値が前記被圧延材の長手方向のどの位置のものであるかを特定するための材料検出器およびピンチロール回転検出器と、前記被圧延材の最尾端までの設定距離間の板厚測定値の記憶または記録を行う板厚記録装置と、前記最尾端から所定の距離における板厚測定値をロックオンして板厚ロックオン値とし、該板厚ロックオン値以降の板厚測定値と、前記板厚ロックオン値との板厚偏差を演算し、演算した板厚偏差に基づきギャップ位置の設定を行うギャップ設定装置とを備えることを特徴とする巻取機ピンチロールの制御装置である。
本発明は、被圧延材の最尾端におけるピンチロールの押力の急激な変動を抑制するようにしたので、最尾端の蛇行を防止し、コイルの巻姿を良好な状態にすることができる。
また、最尾端の形状不良に起因する蛇行に対しても、ピンチロールのギャップを形状不良部がピンチロールを通過する以前から変化させるようにしたので、良好な巻姿を保つことが可能となる。
本発明は、被圧延材の最尾端の板厚の圧延方向の変化をピンチロールより上流にて一定の長さ間隔で測定し保存しておき、ピンチロールの直下に到達するまでトラッキングし、ピンチロール直下の板厚の急激な変化が生ずる直前からピンチロールのギャップを変化させることで急激なピンチロールの押力の変化を抑制するものである。
被圧延材の仕上圧延機出側の板厚測定値をトラッキングすることにより、ピンチロール直前の被圧延材の板厚の変化を予測することが可能となる。板厚の変化を予測することにより、押付力が変化する直前からピンチロールギャップを押付力が変化しない方向に調整しておくことで、実際に被圧延材の板厚が変化した部分がピンチロールに到達した時点で板厚が変化する以前のピンチロールの押付力からの変化を最小にすることが可能となる。そして、ピンチロールのバックテンションが一定となり巻取張力が一定に保たれるため、巻き取ったコイルの形状を最外周まで良好な状態に保つことができる。
図１は、本発明に係る巻取機ピンチロールの制御装置の構成例を示す図である。また、図２は、板厚測定(a)およびロックオン設定(b)の様子を示す図である。図中、１は仕上圧延機、２は板厚計、３は材料検出器、４はピンチロール回転検出器、５は板厚記録装置、６はギャップ設定装置、７は材料検出器、８はピンチロール、９は巻取機、１０は昇降シリンダ、１１は位置検出器、１２は押力検出器、１３は位置制御装置、１４は尾端長手方向板厚データ、１５はシリンダ位置指令値、１６は板厚ロックオン値、１７は板厚偏差１、１８は板厚偏差２、１９は最尾端、および２０は最尾端まで板厚測定値を記憶する距離をそれぞれ表す。
仕上圧延機１の出側に、板厚計２および材料検出器３を設置し、鋼板の長手方向の板厚を測定するとともに、最尾端１９の検出を行う。最尾端まで板厚測定値を記憶する距離２０(後述するロックオン距離以上の長さをとる)の間の一定間隔毎の板厚測定値などを板厚記録装置５で記憶または記録する。
巻取機９のサイドでは、上流から材料検出器７、押力検出器１２および位置検出器１２ならびにピンチロールギャップを調節する昇降シリンダ１０を付設した上下一対のピンチロール８、鋼板の移動をトラッキングするピンチロール回転検出器４が配置されている。
板厚記録装置５から尾端長手方向板厚データ１４がギャップ設定装置６に送られ、板厚データに基づいたギャップ設定値が設定され、このギャップ設定値に基づいたシリンダ位置指令値が位置制御装置１３から昇降シリンダ１０に送られて、シリンダ位置指令値に基づいたピンチロールギャップに調節される。
図３は、本発明に係る巻取機ピンチロールの制御方法の処理手順例を示すフローチャートである。
先ず、Step11にて、板厚計２で板厚の測定ならびに最尾端までの設定距離間の板厚測定値の記憶または記録を行い、さらにStep12にて、ピンチロール回転検出器４にて、鋼板の動きをトラッキングする。記憶した長手方向の一定間隔の板厚測定値は、被圧延材の尾端位置と同期することによって、最尾端が巻取機に到達して巻取が完了するまで、ピンチロールからの位置がトラッキングできる。
次に、Step13にて、最尾端が巻取機近傍の材料検出器７を抜けた時点で、最尾端から所定の距離(ロックオン距離)における板厚測定値をロックオンする。このロックオンされた板厚測定値を板厚ロックオン値１６とする。そして、Step14にて、板厚偏差の演算を行う。
これは、最尾端が巻取機近傍の材料検出器７を抜けた時点以降の、前記板厚ロックオン値１６と板厚測定値との板厚偏差(板厚測定値―ロックオン値)を演算する(図２（ｂ）参照)物である。なお、板厚偏差の演算間隔は、板厚記録装置での長手方向の距離間隔ごとに行われるおこなわれるものとする(例えば、図２（ｂ）の板厚偏差１および板厚偏差２)。
次に、Step15にて、前記板厚偏差に基づきギャップ位置設定を行う。演算された板厚偏差が大きくなる（板厚が厚くなる方向）場合、ピンチロールギャップを広げる方向にピンチロールのギャップ量を変更する。演算された板厚偏差に対して、通常のギャップの変更量の設定ゲイン倍したものをシリンダ位置指令値５に加算する。
定常部にておこなっている、押力検出器１２にて検出した押力が目標押力となる様にピンチロールギャップを調整する押力制御は、板厚実績を記憶して尾端におけるピンチロールギャップを変更中(本特許の制御中)もその制御を継続してもよいものとする。
なお、記録していた板厚実績をロックオンする位置は、演算結果によりピンチロールのギャップの変更を開始してからピンチロールのギャップの変更が完了するまでの応答時間に対応する距離分だけピンチロールより手前の位置において行うものとする。
最終的にStep16にて、前ステップで求めたギャップ位置指令値に基づいて、昇降シリンダを調節して、最尾端近傍でのギャップ位置制御を行う。
本発明では、ピンチロールギャップ変更時に、板厚の変化の測定誤差もしくはトラッキング誤差が生じて本来設定すべき最適ギャップとずれた場合にも、押付力が不適な状態となることを修正することができる。なお、ここで被圧延材の最尾端の板厚変化部分の測定については、板厚計による実測としているが、仕上圧延機最終スタンドの圧延状態の変化などから被圧延材の尾端部分の長手方向の板厚変化が推定できる場合には、板厚実測値の代わりに使用してもよい。
図４は、従来方法と本特許との比較例を示す図である。図４(ａ)に尾端部から１５ｍの部分で板厚偏差が300μｍ程度発生するようにした従来方法を、(ｂ)に対応する本特許を、それぞれ上から、板厚、ピンチロールのギャップ、およびピンチロール押力をのせて比較している。
図４(ａ)の従来方法では、板厚偏差が大きくなり始める（１）の位置から、ピンチロールのギャップが実際に変化し始めるまでの応答の遅れがあるため、最尾端にかけてピンチロール押力が過大に大きくなっている。しかし、本特許では、ピンチロールのギャップ変更が早めに開始され、ピンチロール押力の変化が非常に少なくなっている。
本発明に係る巻取機ピンチロールの制御装置の構成例を示す図である。 板厚測定(a)およびロックオン設定(b)の様子を示す図である。 本発明に係る巻取機ピンチロールの制御方法の処理手順例を示すフローチャートである。 従来方法と本特許との比較例を示す図である。
符号の説明
１ 仕上圧延機
２ 板厚計
３ 材料検出器
４ ピンチロール回転検出器
５ 板厚記録装置
６ ギャップ設定装置
７ 材料検出器
８ ピンチロール
９ 巻取機
１０ 昇降シリンダ
１１ 位置検出器
１２ 押力検出器
１３ 位置制御装置
１４ 尾端長手方向板厚データ
１５ シリンダ位置指令値
１６ 板厚ロックオン値
１７ 板厚偏差１
１８ 板厚偏差２
１９ 最尾端
２０ 最尾端まで板厚測定値を記憶する距離

Claims (2)

  1. 仕上圧延機を経た被圧延材をコイル状に巻取る巻取機のピンチロールのギャップを調整することにより目標の押付力に制御する巻取機ピンチロールの制御方法であって、
    前記被圧延材の板厚の測定ならびに前記被圧延材の最尾端までの設定距離間の板厚測定値の記憶または記録を行う板厚測定ステップと、
    前記板厚測定値が前記被圧延材の長手方向のどの位置のものであるかを特定する位置トラッキングステップと、
    前記最尾端から所定の距離における板厚測定値をロックオンし、板厚ロックオン値とする板厚ロックオンステップと、
    前記板厚ロックオン値以降の板厚測定値と、前記板厚ロックオン値との板厚偏差を演算する板厚偏差演算ステップと、
    前記板厚偏差に基づきギャップ位置の設定を行うギャップ位置設定ステップと、
    設定したギャップ位置に基づきギャップ位置を制御するギャップ位置制御ステップとを有することを特徴とする巻取機ピンチロールの制御方法。
  2. 仕上圧延機を経た被圧延材をコイル状に巻取る巻取機のピンチロールのギャップを調整することにより目標の押付力に制御する巻取機ピンチロールの制御装置であって、
    前記被圧延材の板厚を測定する板厚計と、
    前記板厚測定値が前記被圧延材の長手方向のどの位置のものであるかを特定するための材料検出器およびピンチロール回転検出器と、
    前記被圧延材の最尾端までの設定距離間の板厚測定値の記憶または記録を行う板厚記録装置と、
    前記最尾端から所定の距離における板厚測定値をロックオンして板厚ロックオン値とし、該板厚ロックオン値以降の板厚測定値と、前記板厚ロックオン値との板厚偏差を演算し、演算した板厚偏差に基づきギャップ位置の設定を行うギャップ設定装置とを備えることを特徴とする巻取機ピンチロールの制御装置。
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