JPH0221885B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は製鉄工場の多スタンド連続圧延におけ
る被圧延材（条鋼や鋼板など）の無張力制御方法
に関するものである。

一般に、圧延ロールならびに圧延ロールを支え
るための軸受を収め、圧延に際して発生する圧延
反力を支える機械的構造物を圧延スタンドと云う
が、かかるスタンドを複数個、直線的に配列し、
被圧延材を順次、各スタンド（圧延ロール）に通
してゆくことにより圧延が行なわれる。この圧延
工程において、スタンド間に位置する被圧延材
に、一方のスタンドにおける送り速度と他方のス
タンドにおける送り速度が同期していないことに
起因して、張力または圧縮力が加わるようなこと
があると、圧延を終了して被圧延材が製品となつ
た場合に、製品寸法に狂いを生じることになる。
このため、スタンド間の被圧延材に張力または圧
縮力が発生しないように、スタンドにおける圧延
ロールの駆動手段を制御する所謂、無張力制御が
行なわれている。なお、この種の圧延機におい
て、セツトアツプ値として与えられる圧延諸条件
は、圧延中一定に保持される場合もあるが、この
セツトアツプ値は、時々刻々の無張力を確認して
セツトされたものではなく、無張力を保つために
は修正が必要なのが通常である。

本発明は、かかる多スタンド連続圧延における
無張力制御方法に関するものである。

〔従来技術とその問題点〕

この種の無張力制御方法として、電流メモリー
方式、トルクメモリー方式、トルクアームメモリ
一方式あるいは、先進率メモリー方式等が一般に
採用されている。

第１図はかかる従来の無張力制御方法の原理説
明図である。同図において、１Ａは第１のスタン
ド（圧延ロール）、１Ｂは第２のスタンド、２は
被圧延材、である。

第１図イにおいて、被圧延材２の先端Ｆが第１
のスタンド１Ａに噛み込んでいることが認められ
るであろう。この後、先端Ｆは圧延工程に従つて
矢印Ｙ方向に進行して第２のスタンド１Ｂに、第
１図ロに示す如く、噛み込むことになる。

先端Ｆが第１のスタンド１Ａを出てから第２の
スタンド１Ｂに噛み込むまでの間は、先端Ｆはフ
リーの状態にあるから、スタンド１Ａと１Ｂの間
に位置する被圧延材部分には張力も圧縮力も印加
されないことは明らかである。そこで被圧延材が
このように無張力状態にあるときのスタンド１Ａ
における圧延ロールの駆動モータにおけるモータ
電流（圧延電流）やトルク（圧延トルク）を測定
して記憶しておく。

次に先端Ｆは進行して第１図ロに示す如く、第
２のスタンド１Ｂに噛み込む。このとき、第１の
スタンド１Ａと第２のスタンド１Ｂが同期して同
じ速度で被圧延材２を送つていれば、被圧延材２
には張力も圧縮力も発生しない筈である。どちら
か一方のスタンドの送り速度が他のスタンドのそ
れより遅かつたり早かつたりすると、その分だけ
被圧延材に張力や圧縮力が加わる。

そこで、第１図ロに示すように、先端Ｆが第２
のスタンド１Ｂに噛み込んだ状態において、第１
のスタンド１Ａにおける圧延ローラ駆動モータの
モータ電流やトルクを測定し、先に第１図イに示
す如き、先端Ｆがフリーの状態にあるときに測定
した電流やトルクの値と比較してみて、若し前者
が後者より増大していれば、被圧延材に圧縮力が
加わつているので第１のスタンド１Ａにおける負
荷が増大し、また前者が後者より減少していれば
被圧延材に張力が加わつたために第１のスタンド
１Ａにおける負荷が減少したのだということが判
る。そこで、前者と後者が一致するように、各ス
タンドにおける圧延ローラの駆動モータを制御す
れば、被圧延材に張力も圧縮力も発生せず、無張
力制御を実現することができる。

ここで電流を記憶しておいて比較するのが電流
メモリー方式であり、トルクを記憶しておいて比
較するのがトルクメモリー方式である。また、ト
ルクアーム（圧延トルクと圧延荷重の比）を記憶
しておいて比較するのがトルクアームメモリー方
式であり、同様に先進率を記憶しておいて比較す
るのが先進率メモリー方式である。

かかる従来の無張力制御方法には次のような欠
点があつた。

すなわち、多スタンド連続圧延の場合、或るス
タンドにおいて、比較の基準になるものとして記
憶する圧延電流値等は、当然のことながら、当該
スタンドに先行する各スタンド間の張力または圧
縮力が零であるという前提に立つている。従つて
この前提がくずれると、正しくない値を記憶する
ことになる。

この点に関し、被圧延材は一般に灼熱状態にあ
るわけであるが、その全体の温度分布が均一でな
く、スキツドマークと称する僅かに温度の低い部
分があり、こうした温度の低い部分では、圧延に
要する荷重が増大することから、スキツドマーク
は制御系に対する外乱要因となる。このため、無
張力制御系に於ける実際張力の変動は、無張力制
御系の応答周波数と外乱の変動周波数との関係で
生じるから、スキツドマーク等による外乱が大き
くて早い場合には、張力に変動を生ずる。従つて
上記の従来の方式はいづれも材料張力を直接検出
せず、目標値として記憶した値が無張力状態であ
るはずとの仮定で制御が継続されるため、この値
が真の無張力状態を示す値であつたか否かが問題
となる。特に圧延スタンド数が多い場合には、該
当するスタンドの入側張力には、それより上流側
スタンドの影響が積算されて来る可能性がある。

このようにして、従来の無張力制御方法では、
必ずしも無張力が実現されておらず、その制御精
度が低いという欠点があつた。

〔発明の目的〕

本発明は、上述のような従来技術の欠点を改善
するためになされたものであり、従つて本発明の
目的は、スキツドマーク等による外乱要因にわず
らわされることなく、同一サイズの複数の被圧延
材を対象としてなされる連続圧延時に、高精度の
無張力状態を実現することのできる多スタンド連
続圧延における無張力制御方法を提供することに
ある。

〔発明の要点〕

上記目的を達成するため、本発明による無張力
制御方法は、同一サイズの複数の被圧延材を対象
とし、各被圧延材を複数のスタンド間に通して連
続圧延を行なう多スタンド連続圧延に際して、 (イ) 被圧延材の尾端がスタンドを抜けるとき、そ
れまで被圧延材に加わつていた張力または圧縮
力が消失し、又は先端がスタンドに噛み込まれ
るとき、それまで被圧延材に加わつていなかつ
た張力または圧縮力が加わることに起因して、
圧延後の被圧延材の圧延方向に沿つて生じる外
形寸法の変化をデータとして検出する工程と、 (ロ) 前記一連のデータからどのスタンド間で被圧
延材に張力または圧縮力が加わつたかを解析し
て張力または圧縮力の発生に寄与したスタンド
を識別する工程と、 (ハ) 識別された前記スタンドにおける圧延ロール
駆動手段を制御して張力または圧縮力を解消す
る工程と、 から成ることを特徴としている。

〔発明の実施例〕

次に図を参照して本発明の一実施例を説明す
る。

第２図ａは本発明の実施に必要な制御系を示す
ブロツク図、第２図ｂは制御のための採取データ
を示すグラフ、である。

これらの図において、１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ
…）は圧延スタンド、２は被圧延材、３（３Ａ，
３Ｂ，３Ｃ…）は無張力制御系、４は寸法検出
器、５は記憶回路、６は記憶データの解析回路、
７は補正信号分配回路、１０は記憶データ、を示
す。

なお、圧延スタンド１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…には、
それぞれ順番を示す記号として、別に1STD，
2STD，3STD…なる記号を付してある。

第２図ａにおいて、被圧延材２は、その先端Ｆ
から圧延スタンド１Ａに入り、順次１Ｂ，１Ｃ，
１Ｄを経て抜け出るものとする。従つて第２図ａ
に示す如き圧延工程の途中にあるときは、被圧延
材２の先端Ｆが一番細く、尾端Ｅが一番太い状態
にある。寸法検出器４は、圧延工程を終了してス
タンド１Ｄを出てくる被圧延材２の寸法（この場
合、被圧延材２が棒鋼とすれば、直径寸法）を順
次検出し、その検出結果は、記憶回路５において
サンプル指令信号に従つて記憶される。

記憶されたデータの一例は、第２図ｂに示す記
憶データ１０である。記憶データ１０は、解析回
路６において、尾端抜け信号（被圧延材２の尾端
Ｅが寸法検出器４を通過して抜けるときに発生す
る信号）を参照して解析され、各スタンド間に位
置する被圧延材部分（以下、単に材料と云うこと
もある）に張力または圧縮力が加わつていたか否
かを知る。そしてそれにより、補正信号分配回路
７を介して各スタンドの無張力制御系（具体的に
は、例えば圧延ローラ駆動モータの制御系）へ前
記張力または圧縮力を解消するよう補正信号を送
り、次回の圧延工程に反映させる。

次に第２図ｂを参照して記録データ１０とその
解析法について説明する。

この発明は、スタンド間の材料に、もし張力あ
るいは圧縮力が存在して圧延されていた時、材料
尾端Ｅがスタンドを抜けて無張力状態となると、
材料寸法には、スキツドマーク等の影響によるゆ
るやかな変動と異なつた、ステツプ状の変化を生
じる。しかもこの寸法変化が生じた材料の長さ
（すなわちスタンド間隔）を、寸法検出器設置位
置の材料長さに換算した値は、各スタンド毎に異
なることを利用する。

具体的に説明する。スタンド１Ａ，１Ｂ間の材
料に今張力が加わつていたものとする。この状態
で尾端Ｅが送られてスタンド１Ａを抜けたとする
と、この途端に、尾端Ｅがフリーになつたことに
より、それまで印加されていた張力は零になる。
その結果、材料は、張力が消失したことによりそ
れまでの寸法が記録データ１０におけるK₁点に
示す如くステツプ的に増大する。ここでL₁₂はス
タンド1STDと2STDの間の距離を、またt₁₂は同
距離を材料が通過するのに要する時間を示してい
る。

同様に、スタンド１Ｂ，１Ｃの間の材料に、今
度は圧縮力が加わつていたものとする。この状態
で尾端Ｅが送られてスタンド１Ｂを抜けたとする
と、この途端に、尾端Ｅがフリーになつたことに
より、それまで印加されていた圧縮力は零にな
る。その結果、材料は、圧縮力が消失したことに
よりそれまでの寸法が、記録データ１０における
K₂点に示す如く、ステツプ的に減少する。ここ
でL₂₃はスタンド2STDと3STDの間の距離を、ま
たt₂₃は同距離を材料が通過するのに要する時間
を示している。

このようにして記録データ１０を、尾端抜け信
号を参照して解析することにより、どのスタンド
間で張力または圧縮力が発生していたかを知るこ
とが出来、ひいてはどのスタンドへ補正信号を送
れば良いかが判る。

なお、各スタンド間の距離（絶対距離）は等し
く、L₁₂＝L₂₃＝L₃₄であるとしても、各スタンド
間を通過するに要する時間t₁₂，t₂₃，t₃₄の長さは
異なることについて説明する。

圧延工程の進行につれて材料は次第に細くな
り、圧延に要する時間も短縮されてくる。1STD
と2STDの間にある材料は、2STDと3STDの間
にある材料よりも、直径が太く、圧延に要する時
間も長くなる。同時に、2STDと3STDの間にあ
る材料は、3STDと4STDの間にある材料よりも、
直径が太く、圧延に要する時間も長い。このよう
な事情でt₁₂＞t₂₃＞t₃₄の関係が生じ、従つてK₁，
K₂，K₃の各点の尾端Ｅからの距離も、圧延工程
終了後の被圧延材２において見る限り、第２図ｂ
に示す如く、K₁のそれが最長でK₃のそれが最短
となる。

以上の関係を改めて定量的に説明すれば次の如
くである。

例えば第ｉスタンドと第（ｉ＋１）スタンド間
の距離をL_i、材料断面積をS_iとし、寸法検出器設
置部の材料断面積をS_gとすれば （換算長さ）＝L_i×S_i／S_g となる。

従つて、寸法検出器４の出力信号を記憶回路５
に記憶しておき、材料尾端Ｅがこの検出器４を抜
けた時点で、尾端から各スタンドの換算長さに対
応する位置の寸法変化を調べれば、そのスタンド
に張力が存在していたか否かとその概略の大きさ
を判断することが出来る。この値を、次の材料圧
延に対する記憶値に補正として反映して行けば同
じ棒鋼材料に対して高精度な無張力制御を達成出
来る。あるいは、寸法検出器の出力信号の記憶が
一定サンプリング時間毎に行なわれる場合には、
マスフロー一定原理より、記憶データの材料尾端
から、各スタンド間を材料が通過するに要する時
間と同じ時間位置の寸法変化を調べても同じであ
る。この場合は材料断面積は不要となる。

以上は材料尾端が圧延スタンドを抜けて行く場
合の方法について述べたが、材料先端が無張力状
態から次スタンドに噛み込み圧延されて行く場合
についても同様に考えることが出来る。先端方式
の場合、先端部の各スタンド間距離に相当する換
算長さが検出器設置位置を通過すれば、すぐに補
正を加えることが出来る。

〔発明の効果〕

この発明によれば、従来の無張力制御方法にお
ける大きな欠点であつた無張力制御の目標値が、
真に材料無張力時の値からずれたものであるとい
う点を解決し、張力直接検出器を用いることな
く、記録データを演算解析することにより、張力
（圧縮力）の発生していたスタンドを見出すこと
ができるので、かかるスタンドの無張力制御系へ
補正信号を分配することにより、高精度の無張力
制御が達成出来るため、圧延工程終了後の製品の
寸法精度を向上出来る。

あるいは、無張力制御装置を有していない簡単
な速度制御系のみで構成される圧延機において
も、この速度目標値を、本発明による信号で修正
してやれば無張力運転が達成出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の無張力制御方法の原理説明図、
第２図ａは本発明の実施に必要な制御系を示すブ
ロツク図、第２図ｂは制御のための採取データを
示すグラフ、である。 符号説明 １（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ……）…圧延
スタンド、２…被圧延材、３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ
……）…無張力制御系、４…寸法検出器、５…記
憶回路、６…記憶データの解析回路、７…補正信
号分配回路、１０…記憶データ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 同一サイズの複数の被圧延材を対象とし、各
   被圧延材を複数のスタンド間に通して連続圧延を
   行なう多スタンド連続圧延に際して、前記多スタ
   ンド間において被圧延材に加わる張力または圧縮
   力を解消するように各スタンドにおける圧延ロー
   ルの駆動手段を制御する無張力制御方法におい
   て、 (イ) 被圧延材の尾端がスタンドを抜けるとき、そ
   れまで被圧延材に加わつていた張力または圧縮
   力が消失し、又は先端がスタンドに噛み込まれ
   るとき、それまで被圧延材に加わつていなかつ
   た張力または圧縮力が加わることに起因して、
   圧延後の被圧延材の圧延方向に沿つて生じる外
   形寸法の変化をデータとして検出する工程と、 (ロ) 前記一連のデータからどのスタンド間で被圧
   延材に張力または圧縮力が加わつたかを解析し
   て張力または圧縮力の発生に寄与したスタンド
   を識別する工程と、 (ハ) 識別された前記スタンドにおける圧延ロール
   駆動手段を制御して張力または圧縮力を解消す
   る工程と、 から成ることを特徴とする多スタンド連続圧延に
   おける無張力制御方法。