JP5776204B2 - ルーパー制御装置及びルーパー制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱間圧延ラインの圧延スタンド間に配設されたルーパーの出力トルク及び高さを制御するルーパー制御装置及びルーパー制御方法に関するものである。

熱間圧延ラインでは、加熱処理によって鋼板の変形抵抗が小さくなっていることから、圧延スタンド間における鋼板の張力が大きいと鋼板が破断しやすくなる。一方、鋼板の破断を抑制するために圧延スタンド間における鋼板の張力を小さくすると、外乱や誤設定によって無張力の状態となり、圧延スタンド間における鋼板のループ量が過大になることにより事故が発生することがある。そこで、一般に、熱間圧延ラインでは、鋼板の下側に転接するルーパーと呼ばれる設備が圧延スタンド間に配設され、ルーパーの出力トルクを制御することによって鋼板の張力が制御され、ルーパーの高さを制御することによって鋼板の通板性が制御されている（特許文献１〜８参照）。

特開平１１−９０５１８号公報 特許第３３１９３５９号公報 特開平１１−５７８２９号公報 特開平１１−１９７０７号公報 特許第３１３２３４０号公報 特許第２８４５７１７号公報 特開平４−５９０４９号公報 特開昭６１−２１７２７号公報

ところで、上述の熱間圧延ラインにおいて通板性が不安定な薄物材を圧延する場合、オペレータは、通板性を安定させて薄物材の幅や厚みの変動を抑制するために、圧延スタンド間における薄物材の張力を上げた状態で薄物材の先端部を通板する。このため、薄物材の先端部が通板されたときのルーパーの高さは下限値付近まで低下し、ルーパーの出力トルクが無くても鋼板の張力が得られている状態になる。しかしながら、このような状態では、鋼板の目標張力と実張力との間に差が生じているために、実張力と目標張力との乖離分に基づいたルーパーの出力トルク制御が行われる。ところが、ルーパーの高さが下限値付近にあるときには、ルーパーの出力トルクを制御するモータの動作が不安定になっているために、ルーパーの出力トルクではルーパーを目標張力に対応する高さまで上昇させることができない。このため、ルーパーの目標高さと実高さとの乖離分に基づいたルーパー高さ制御によって鋼板の張力を低下されるために、過剰なルーパー高さ制御となる。また、この際、圧延スタンドにおける自動板厚制御がルーパーの高さ制御と干渉した場合には、ルーパーの高さ制御にハンチングが発生することによって、薄物材の厚さや幅の変動、さらには仕上半成（圧延異常）トラブルが発生することがある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、鋼板の先端部を通板させたときの過剰なルーパー高さ制御を抑制可能なルーパー制御装置及びルーパー制御方法を提供することにある。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るルーパー制御装置は、熱間圧延ラインの圧延スタンド間に配設されたルーパーの出力トルク及び高さを制御するルーパー制御装置であって、ルーパーの高さが目標高さ以下であるか否かを判別する判別手段と、前記判別手段によってルーパーの高さが目標高さ以下であると判別された場合、ルーパーの出力トルクに低さ補償用の出力トルクを加算する出力トルク制御手段と、を備える。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るルーパー制御方法は、熱間圧延ラインの圧延スタンド間に配設されたルーパーの出力トルク及び高さを制御するルーパー制御方法であって、ルーパーの高さが目標高さ以下であるか否かを判別する判別ステップと、前記判別ステップにおいてルーパーの高さが目標高さ以下であると判別された場合、ルーパーの出力トルクに低さ補償用の出力トルクを加算する出力トルク制御ステップと、を含む。

本発明に係るルーパー制御装置及びルーパー制御方法によれば、鋼板の先端部を通板させたときに過剰なルーパー高さ制御が行われることを抑制できる。

図１は、本発明の一実施形態であるルーパー制御装置及びルーパー制御方法が適用される熱間圧延ライン及びその制御系の構成を示す模式図である。 図２は、被圧延材に張力を与えた状態で被圧延材の先端部を通板させたときに発生する問題点を説明するための図である。 図３は、本発明の一実施形態であるルーパートルク制御処理の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態であるルーパー制御装置及びルーパー制御方法について説明する。

始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態であるルーパー制御装置及びルーパー制御方法が適用される熱間圧延ライン及びその制御系の構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態であるルーパー制御装置及びルーパー制御方法が適用される熱間圧延ライン及びその制御系の構成を示す模式図である。

図１に示すように、本発明の一実施形態であるルーパー制御装置及びルーパー制御方法が適用される熱間圧延ライン１は、所定間隔をあけて配設された圧延スタンド２，３、及び圧延スタンド２，３間に配設されたルーパー４を備えている。各圧延スタンドは、被圧延材５を圧延する１対のワークロールＷＲ₁，ＷＲ₂と、１対のワークロールＷＲ₁，ＷＲ₂の外側に配置されたバックアップロールＢＲ₁，ＢＲ₂とを備えている。被圧延材５の圧延方向上流側に配設されている圧延スタンド２におけるワークロールＷＲ₁，ＷＲ₂は駆動モータ６によって回転駆動される。ルーパー４は、駆動モータ７の回転軸に取付けられた回動アーム８と、回動アーム８の先端部に取付けられたルーパーロール９と、を備えている、ルーパーロール９は、被圧延材５に下側から転接して被圧延材５を支持している。

熱間圧延ライン１は、制御系として、ルーパー角度検出器１０，張力検出器１１，圧延荷重／スタンドギャップ検出器１２，上位計算機１３，ルーパー角度制御装置１４，速度制御装置１５，ルーパートルク制御装置１６，及び圧下位置制御装置１７を備えている。ルーパー角度検出器１０は、ロータリポテンショメータやロータリエンコーダによって構成され、ルーパー４を構成するモータ７の回転軸の角度を検出することによってルーパー４の実角度（実高さ）θ_ＦＢＫを検出する。ルーパー角度検出器１０は、検出されたルーパー４の実角度θ_ＦＢＫを示す電気信号をルーパー角度制御装置１４及びルーパートルク制御装置１６に入力する。張力検出器１１は、被圧延材５の実張力ＵＴ_ＦＢＫを例えばルーパー４に設置されたロードセルによりルーパー４が被圧延材５から受ける反力として検出する。張力検出器１１は、検出された実張力ＵＴ_ＦＢＫを示す電気信号をルーパートルク制御装置１６に入力する。

圧延荷重／スタンドギャップ検出器１２は、被圧延材５の圧延方向下流側に配設されている圧延スタンド３の圧延荷重及びスタンドギャップを検出する。圧延荷重／スタンドギャップ検出器１２は、検出された圧延荷重及びスタンドギャップを上位計算機１３に入力する。上位計算機１３は、ルーパー４の角度目標値θを算出し、算出されたルーパー４の角度目標値θをルーパー角度制御装置１４及びルーパートルク制御装置１６に入力する。上位計算機１３は、被圧延材５の張力目標値ＵＴ_ＲＥＦを算出し、算出された被圧延材５の張力目標値ＵＴ_ＲＥＦをルーパートルク制御装置１６に入力する。上位計算機１３は、圧延荷重／スタンドギャップ検出器１２から入力された圧延荷重及びスタンドギャップに基づいて圧延スタンド３の目標圧下位置を算出し、算出された目標圧下位置を圧下位置制御装置１７に入力する。

ルーパー角度制御装置１４は、ルーパー角度検出器１０から入力されたルーパー４の実角度θ_ＦＢＫと上位計算機１３から入力されたルーパー４の角度目標値θとの偏差に基づいてロール回転速度目標値Ｖを演算し、ロール回転速度目標値Ｖを速度制御装置１５に入力する。速度制御装置１５は、被圧延材５の圧延方向上流側に配設されている圧延スタンド２におけるワークロールＷＲ₁，ＷＲ₂の回転速度がルーパー角度制御装置１４から入力されたロール回転速度目標値Ｖになるように駆動モータ６を制御する。ルーパートルク制御装置１６は、張力検出器１１から入力された実張力ＵＴ_ＦＢＫと上位計算機１３から入力された張力目標値ＵＴ_ＲＥＦとの偏差に基づいてルーパートルク目標値ＴＱを演算し、駆動モータ７の出力トルクが演算されたルーパートルク目標値ＴＱになるように駆動モータ７を制御する。圧下位置制御装置１７は、上位計算機１３から入力された目標圧下位置に基づいて圧延スタンド３の目標圧下位置を制御する。

このような構成を有する熱間圧延ライン１では、被圧延材５に張力を与えた状態で被圧延材５の先端部を通板させたときに、図２に矢印Ａで示すように、ルーパーロール９が下限値付近まで降下し、ルーパー４の角度目標値θと実角度θ_ＦＢＫとの乖離分に基づいたルーパー４の高さ制御が働くことによって、過剰なルーパー高さ制御が行われてしまうことがある。そこで、本発明の一実施形態である熱間圧延ライン１では、ルーパートルク制御装置１６が以下に示すルーパートルク制御処理を実行することによって、過剰なルーパー高さ制御が行われることを抑制する。以下、図３に示すフローチャートを参照して、このルーパートルク制御処理を実行する際のルーパートルク制御装置１６の動作について説明する。

図３は、本発明の一実施形態であるルーパートルク制御処理の流れを示すフローチャートである。図３に示すフローチャートは、被圧延材５の通板が開始されたタイミングで開始となり、ルーパートルク制御処理はステップＳ１の処理に進む。

ステップＳ１の処理では、ルーパートルク制御装置１６が、ルーパー角度検出器１０から入力されたルーパー４の実角度θ_ＦＢＫと上位計算機１３から入力されたルーパー４の角度目標値θとに基づいて、実角度θ_ＦＢＫが角度目標値θ以下であるか否かを判別する。判別の結果、実角度θ_ＦＢＫが角度目標値θ以下でない場合、ルーパートルク制御装置１６は、ルーパートルク制御処理をステップＳ２の処理に進める。一方、実角度θ_ＦＢＫが角度目標値θ以下である場合には、ルーパートルク制御装置１６は、ルーパートルク制御処理をステップＳ３の処理に進める。

ステップＳ３の処理では、ルーパートルク制御装置１６が、張力検出器１１から入力された実張力ＵＴ_ＦＢＫと上位計算機１３から入力された張力目標値ＵＴ_ＲＥＦとの偏差に基づいてルーパートルク目標値ＴＱを演算し、駆動モータ７の出力トルクが演算されたルーパートルク目標値ＴＱになるように駆動モータ７を制御する。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、ルーパートルク制御処理はステップＳ１の処理に戻る。

ステップＳ３の処理では、ルーパートルク制御装置１６は、ルーパー４の実角度θ_ＦＢＫ及び角度目標値θと、被圧延材５の実張力ＵＴ_ＦＢＫ及び張力目標値ＵＴ_ＲＥＦとを以下に示す数式（１）に代入することにより、低さ補償用の出力トルクＴＱＬＯＷを演算する。なお、数式（１）中のパラメータＨＦ，ＷＦはそれぞれ、被圧延材５の厚さ及び幅を示し、上位機計算機１３から予め与えられる値である。また、数式（１）中のパラメータＧはゲインを示している。

そして、ルーパートルク制御装置１６は、駆動モータ７の出力トルクが演算された低さ補償用の出力トルクＴＱＬＯＷになるように駆動モータ７を制御する。すなわち、ルーパートルク制御装置１６は、ルーパー４の実角度θ_ＦＢＫに合わせて被圧延材５の実張力ＵＴ_ＦＢＫと張力目標値ＵＴ_ＲＥＦとの乖離分に応じた大きさの出力トルクが加算されるように駆動モータ７を制御する。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、ルーパートルク制御処理はステップＳ１の処理に戻る。

以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態であるルーパートルク制御処理では、ルーパートルク制御装置１６が、ルーパー４の実角度θ_ＦＢＫが角度目標値θ以下であるか否かを判別し、ルーパー４の実角度θ_ＦＢＫが角度目標値θ以下であると判別された場合、ルーパー４の出力トルクに低さ補償用の出力トルクを加算するので、被圧延材５に張力を与えた状態で被圧延材５の先端部を通板させた場合であっても、ルーパー４の出力トルクでルーパー４を目標張力に対応する高さまで上昇させ、過剰なルーパー高さ制御が行われることを抑制できる。

また、本発明の一実施形態であるルーパートルク制御処理では、ルーパートルク制御装置１６は、ルーパー４の角度目標値θに応じて低さ補償用の出力トルクＴＱＬＯＷを変化させるので、制御精度が向上し、ルーパー４の高さ制御にハンチングが発生することを抑制できる。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者などによりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術などは全て本発明の範疇に含まれる。

１ 熱間圧延ライン
２，３ 圧延スタンド
４ ルーパー
５ 被圧延材
６，７ 駆動モータ
８ 回動アーム
９ ルーパーロール
１０ ルーパー角度検出器
１１ 張力検出器
１２ 圧延荷重／スタンドギャップ検出器
１３ 上位計算機
１４ ルーパー角度制御装置
１５ 速度制御装置
１６ ルーパートルク制御装置
１７ 圧下位置制御装置
ＷＲ₁，ＷＲ₂ ワークロール
ＢＲ₁，ＢＲ₂ バックアップロール

Claims (2)

1. 熱間圧延ラインの圧延スタンド間に配設されたルーパーの出力トルク及び高さを制御するルーパー制御装置であって、
   ルーパーの高さが目標高さ以下であるか否かを判別する判別手段と、
   前記判別手段によってルーパーの高さが目標高さ以下であると判別された場合、ルーパーの出力トルクに低さ補償用の出力トルクを加算する出力トルク制御手段と、を備え、
   前記出力トルク制御手段は、以下に示す数式（１）を用いて前記低さ補償用トルクを算出することを特徴とするルーパー制御装置。
   ここで、数式（１）において、ＴＱＬＯＷは低さ補償用トルク、ＵＴ _ＲＥＦ は被圧延材の張力目標値、ＵＴ _ＦＢＫ は被圧延材の実張力、ＨＦは被圧延材の厚さ、ＷＦは被圧延材の幅、θはルーパーの角度目標値、θ _ＦＢＫ はルーパーの実角度、Ｇはゲインを示す。
   

   
2. 熱間圧延ラインの圧延スタンド間に配設されたルーパーの出力トルク及び高さを制御するルーパー制御方法であって、
   ルーパーの高さが目標高さ以下であるか否かを判別する判別ステップと、
   前記判別ステップにおいてルーパーの高さが目標高さ以下であると判別された場合、ルーパーの出力トルクに低さ補償用の出力トルクを加算する出力トルク制御ステップと、を含み、
   前記出力トルク制御ステップは、以下に示す数式（１）を用いて前記低さ補償用トルクを算出するステップを含む
   ことを特徴とするルーパー制御方法。
   ここで、数式（１）において、ＴＱＬＯＷは低さ補償用トルク、ＵＴ _ＲＥＦ は被圧延材の張力目標値、ＵＴ _ＦＢＫ は被圧延材の実張力、ＨＦは被圧延材の厚さ、ＷＦは被圧延材の幅、θはルーパーの角度目標値、θ _ＦＢＫ はルーパーの実角度、Ｇはゲインを示す。
   

   

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