JPH04246131A - 連続焼鈍炉用ルーパ張力制御方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、連続焼鈍炉入側及び
出側に設けられるルーパにおけるルーパ張力制御方法及
びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続焼鈍炉の入側及び出側に設けられる
竪型ルーパ１では、図１０に示される様に通板するスト
リップＸの降伏点ＹＰ及びストリップサイズ（板幅×板
厚）から張力が決定され、該ルーパ１に設けられたテン
ションメータ２ａで測定されたストリップＸの張力が張
力制御装置４ａに入力された後、その制御信号出力が上
記の設定張力と共に、電流制御装置３２ａに入力され、
そこでストリップＸの張力が設定張力になるに必要な張
力を電流換算して、該電流をルーパ駆動モータ３０ａに
流し、その結果ルーパ張力は一定に制御される。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】連続焼鈍炉入・出側
のルーパ１のルーパロールは、ストリップ蛇行防止のた
めに、一般にプラスクラウン（テーパクラウン、ラジア
ルカーブクラウン、サインカーブクラウン等）付きのロ
ール形状とされている。しかし、上述の様な張力制御が
なされた場合に、ストリップＸの張力が低く、且つ前図
に示されるロールスパンＬ（固定キャリッジ１０内のル
ーパロール１０ａ乃至１０ｅと移動キャリッジ１１内の
ルーパロール１１ａ乃至１１ｄの間の距離）が長い時に
は、たとえルーパロールのロール形状がプラスクラウン
付きのものであったとしても、ルーパ１内で蛇行が発生
し、ルーパ架台と接触する等の問題を生ずる。この様な
蛇行の発生は、例えば図１１に示される様なテーパロー
ル１２にストリップＸが低張力で巻付いた状態では、ロ
ール中央のフラット部のみがストリップＸと接触するこ
とになるため、テーパクラウンの糸巻き効果が小さくな
って蛇行修正能力が低下すること、及びロール１２とス
トリップＸの面圧も低いので滑り易くなっていることに
起因する。更に、この蛇行量がロールスパンＬに対して
大きくなり過ぎると、ストリップＸに図１２に示される
様な蛇行性の絞りが発生することになる。

【０００４】一方、上述した張力制御が実施された時に
、ストリップＸの張力が高く、且つ前記ロールスパンＬ
が短い場合には、該ストリップＸに図１３に示される様
なクラウン性の絞りが発生し、安定した操業ができない
という問題が生ずる。

【０００５】本発明は上述の様なルーパの張力制御技術
を根本的に改良し、ルーパ内の蛇行や絞りの発生を防止
して、連続焼鈍炉の安定した操業ができるようにしよう
とするものである。

【０００６】

【問題点を解決するための手段】本発明者等はテストラ
インで試験を繰り返したところ、ロールスパンとルーパ
張力を変更して最大でどの程度の蛇行量があるかを調べ
た時に、以下の現象が確認された。

【０００７】即ち、ロールスパンＬが短い時、ストリッ
プの張力が低くても蛇行量は少ない。しかし、該張力が
高くなった場合は、ストリップＸにクラウン性の絞りが
発生する。

【０００８】反対にロールスパンＬが長い時には、スト
リップの張力が高くても、クラウン性の絞りは発生しに
くいが、該張力を高くしておかないと、ストリップＸの
形状不良やロール取付精度等の影響で蛇行量が大きくな
る。

【０００９】以上の知見から、本発明者等は、ロールス
パンＬによってルーパ張力を変更する本発明の張力制御
方法を創案した。即ち、本発明のルーパの張力制御方法
は、ロールスパンＬが短い時にルーパ張力設定を低くし
、逆にロールスパンＬが長い時はこの張力設定を高くす
ることを基本的特徴としている。

【００１０】もちろんこの様な張力制御方法は、連続焼
鈍炉の入側と出側に設置されたルーパにおいて実施され
るものであり、この場合、ルーパ内に千鳥状に配される
ロールは、上述の様なプラスクラウン付きのロール形状
に他、ストレートなロール形状のものであっても良い。

【００１１】又第２発明の張力制御装置は、第１発明方
法の実施装置に係るものであり、その構成としては、ロ
ールスパンを測定する測長器と、ルーパ内のストリップ
の張力を測定するテンションメータと、前記移動キャリ
ッジを動かしてルーパ張力を変更する張力付与装置と、
前記測長器で測定されたロールスパンが短い時にテンシ
ョンメータで測定されたストリップの張力が高い場合は
張力付与装置を制御してルーパ張力設定を低くし、反対
にこのロールスパンが長い時にストリップの張力が低い
場合は、同じく張力付与装置を制御してルーパ張力設定
を高くするコントローラとを有することを特徴としてい
る。

【００１２】

【実施例】以下添付図面に基づき本発明の具体的実施例
を説明する。

【００１３】図１は連続焼鈍炉出側（入側も同じ構成）
に設置されたルーパ１に第２発明装置が適用された実施
例構成を示しており、１０は固定キャリッジ、１１は移
動キャリッジ、１０ａ乃至１０ｅ及び１１ａ乃至１１ｄ
はルーパロール、Ｘはストリップである。

【００１４】本実施例装置は、ロールスパンＬを測長す
る図示しない測長器と、固定キャリッジ１０のルーパロ
ール１０ｅ近傍に設置されたテンションメータ２と、前
記移動キャリッジ１１を動かす張力付与装置３と、該張
力付与装置３の作動を制御するコントローラ４とを有し
ている。

【００１５】前記測長器は、本実施例では固定キャリッ
ジ１０と移動キャリッジ１１との離間距離を測定してロ
ールスパンＬを検出する構成を有している。他に、ルー
パ入側と出側のストリップＸの速度差を測定してループ
量を求め、両キャリッジ１０及び１１間のパス数と各ル
ーパロールの径等を基に、前記ループ量からロールスパ
ンＬを検出する構成の様なものでも良い。該測長器によ
るロールスパンＬの検出結果は後述するコントローラ４
に入力される。

【００１６】前記テンションメータ２はルーパロール１
０ｅ近傍で１パス目のストリップＸの張力を測定するも
のであり、その測定結果は同じくコントローラ４に入力
される。

【００１７】そして前記張力付与装置３は、本実施例で
は、ルーパ１入側と出側のストリップＸの速度差を調整
して該ルーパ１内のループ量が変更されるに際し、これ
と同期して移動キャリッジ１１を動かし、ルーパ１にお
けるループ量を調整する構成を利用するものであって、
その具体的構成は、移動キャリッジ１１を動かすルーパ
駆動モータ３０と、該モータ３０へ整流器３１を介して
供給する電流を制御する電流制御装置３２（ＡＣＲ）と
からなる。この張力付与装置３では後述するコントロー
ラ４の制御指令に基づいて上記電流制御装置３２がルー
パ駆動モータ３０へ供給する電流を制御し、移動キャリ
ッジ１１を動かしてルーパ張力を調整する。

【００１８】一方、コントローラ４は前記測長器によっ
て測定されたロールスパンＬの検出結果とテンションメ
ータ２によって測定されたストリップＸの張力の検出結
果に基づき、上記張力付与装置３にルーパ張力の制御指
令を出力するものである。即ち、該コントローラ４では
、図２に示される様に、前記ロールスパンＬが短く且つ
ストリップＸの張力が高い場合、張力付与装置３を制御
することで移動キャリッジ１１を固定キャリッジ１０側
にわずかに動かし、ルーパ張力設定を低くする。一方ロ
ールスパンＬが長く且つストリップＸの張力が低い場合
は、同じく張力付与装置３を制御することで移動キャリ
ッジ１１を固定キャリッジ１０とは反対方向にわずかに
動かし、ルーパ張力設定を高くする。

【００１９】以上の本実施例構成では、上述の様に、測
長器で測定されたロールスパンＬが短く、且つテンショ
ンメータ２で測定されたストリップＸの張力が高い場合
に、コントローラ４は、図２に示される様に、張力付与
装置３を制御してルーパ張力設定を低くし、ストリップ
Ｘのクラウン性絞りの発生を防止できるようにしている
。又反対にロールスパンＬが長く、且つストリップＸの
張力が低い場合には、コントローラ４は張力付与装置３
を制御してルーパ張力設定を高くし、ルーパ１内におけ
る蛇行発生を抑えることができるようにしている。

【００２０】尚、図２のロールスパンＬの短端は５ｍ、
又長端は１５ｍである。又ルーパ張力を決定するルーパ
駆動モータ３０のモータ設定張力ＴＭのｍｉｎ及びｍａ
ｘは次の様にして設定される。

【００２１】まずモータ設定張力ＴＭのｍｉｎの方は、
ルーパ１のメカロスによる制約と、ルーパ１の各パスの
張力変動による制約のいずれかによる制約から決定され
る。

【００２２】メカロスは図３に示される様に、ルーパ駆
動モータ３０によって移動キャリッジ１１が動く際に、
摩擦力により発生する機械系のロス（図面上のＴμはこ
のルーパメカロスをルーパ張力へ換算したもの）である
。従って通常ルーパ張力を変更する時は該メカロスを補
償するために、移動キャリッジを動かす際に、図４（ａ
）（ｂ）に示される様に、ルーパ駆動モータ３０へメカ
ロス補償電流（図中斜線で示される分）を加えたり、減
じて電流を供給している。しかし図２に示される様にル
ーパ張力の設定が低くなって、ストリップＸの張力ＴＳ
が低下した場合、図５及び図６（ａ）（ｂ）に示される
様に、メカロス補償電流を減じた時に、前記ルーパ駆動
モータ３０へ供給される電流はマイナス電流となる。そ
の結果、ストリップＸの張力ＴＳ（＝メカロス分Ｔμ−
モータ設定張力ＴＭ）はメカロスに大きく左右されるこ
とになる。一方メカロス自体、ロールスパンＬや温度、
摺動部の摩擦係数等に左右されるため、常に一定の値と
なるものではなく、且つ移動キャリッジ１１の移動方向
変更時、図３及び図５に示されるタイトナ３３側へ急激
に張力が加わるため、ルーパ張力のコントロールが不可
能となる。以上のメカロス自身の不定要素を考えると、
モータ設定張力ＴＭのｍｉｎは下式数１に示される様に
メカロスＴμ以上の値に設定する必要がある（このＴＭ
のｍｉｎはメカロスＴμの２倍以上にしておく方が良い
）。

【００２３】

【数１】

【００２４】又、図７に示される様な１乃至ｎ個のルー
パロールを有し、ｎパスに設定されたルーパ１（以下は
連続焼鈍炉出側ルーパを想定している）で、ルーパ入側
スピードＶＥ（ｍ／ｍｉｎ）の方が出側スピードＶＤ（
ｍ／ｍｉｎ）より大きい時に、該出側スピードＶＤが加
速した場合、移動キャリッジ１１のスピードＶＬ（ｍ／
ｍｉｎ）、各ロールｉのスピードＶｉ（ｍ／ｍｉｎ）及
び各ロールｉの回転数Ｎｉ（ｒｐｍ）は、次の式数２乃
至式数４で表わされる。但し、Ｄはロール径（ｍ）、Ｇ
Ｄ２はロールの慣性（ｋｇ・ｍ）、ｍはパス数（＝ｎ−
１）とする。

【００２５】

【数２】

【００２６】

【数３】

【００２７】

【数４】

【００２８】従って各ロールｉの加速トルクΔτｉ及び
加速張力ΔＴｉは下式数５及び数６に示されるようにな
る。但し、ΔＴは加速時間（ｓｅｃ）とする。

【００２９】

【数５】

【００３０】

【数６】

【００３１】又各ロールｉにおけるベンディングロスと
ベアリング等の摺動抵抗ロスΔＢｉ分を考えた場合、こ
のΔＢｉは上記加速張力ΔＴｉに加算されることになる
が、ルーパロールの中には駆動ロールもあり、該ロール
の総数をＺ及び個々の駆動ロールをｋとして、これらの
駆動ロールが加速張力ΔＴｉに与える影響を考えると、
これらの各ロールのΔＴｋ及びΔＢｋは加速張力ΔＴｉ
を減ずる要素となる。上述の様にルーパ入側のスピード
ＶＥが一定で、該ルーパ出側のスピードＶＤが加速状態
にある場合、図８に示される様に、１パス目のストリッ
プＸの張力が最低の値となり、ｎパス目のその張力が最
大の値をとるため、モータ設定張力ＴＭ以外に１パス目
からｎパス目に亘る張力変動によって下式数７に示され
る分の張力が増えることになる。

【００３２】

【数７】

【００３３】但し、図８で１パス目で２番目（ｉ＝２）
のルーパロールがスリップしないストリップＸの張力が
上記ｍｉｎの条件となることから、上記式数６に基づい
て、２パス目の加速張力ΔＴ２を求めると、次式数８の
様になる（この場合、２番目のルーパロールの摺動抵抗
ロスＢ２が式数５に加えられ、且つＶＥ一定であるから
ＶＥ／ΔＴは０となる）。

【００３４】

【数８】

【００３５】一方２番目のルーパロールがスリップしな
いための１パス目の限界張力をＴ１とすると、モータ設
定張力ＴＭと上記張力変動分で生ずる張力の増加分の１
／２の合計はＴ１より大きくなければならないので、次
式数９を満たす必要がある。

【００３６】

【数９】

【００３７】又この時１番目のルーパロールとストリッ
プＸとがスリップしない条件は、下式数１０となり（該
ロールの摩擦係数をμ、巻付角をθとする）、数１１の
様になる。

【００３８】

【数１０】

【００３９】

【数１１】

【００４０】故に、上記式数９及び数１１から、モータ
設定張力ＴＭの設定は下式数１２に基づいて行なわなけ
ればならない。

【００４１】

【数１２】

【００４２】以上の様にルーパメカロスによる制約とル
ーパ各パスの張力変動による制約から、上記式数１及び
数１２のいずれかで小さい値となる方に基づいてモータ
設定張力ＴＭの設定を行なうことになる。

【００４３】一方、モータ設定張力ＴＭのｍａｘ側の設
定について説明すると次の様になる。

【００４４】上記式数９より、ｎパス目のストリップＸ
の張力Ｔｎは下式数１３で表わされる。

【００４５】

【数１３】

【００４６】このＴｎは最大張力となるのであるから、
この値はストリップＸの絞り限界張力より低くなければ
ならない。

【００４７】厚みｔが０．０７ｍｍ、降伏点ＹＰが３ｋ
ｇｆ／ｍｍ２のアルミ板を、テーパロール形状のルーパ
ロールを有するルーパでループさせ、該アルミ板に絞り
が発生する張力と、該ロールの片肉板クラウンＣｒ（ｍ
ｍ）（ロールのクラウンで板に生ずるクラウン）との関
係を求めたところ、図９に示される結果を得た。同図で
ユニット張力Ｕ．Ｔとは下式数１４で、又Ｙとは下式数
１５で示されるものである。但し、Ｗは板幅、ｔは板厚
を表わす。

【００４８】

【数１４】

【００４９】

【数１５】

【００５０】同図からＹ＝２８．４×Ｃｒ（ｅｘｐ）（
カッコ内のｅｘｐはべき指数を表わしており、ここでは
ｅｘｐ＝−０．２８８である）が絞り発生の限界となる
ことがわかる。

【００５１】そこで上述の様なアルミ板の場合、下式数
１６を満たせば絞らないことになるので、該式数１６を
くずすと下式数１７となり、更に下式数１８の様な条件
が求められることになる。

【００５２】

【数１６】

【００５３】

【数１７】

【００５４】

【数１８】

【００５５】故に、上記式数１３と数１８から、モータ
設定張力ＴＭの条件が下式数１９のように求められるこ
とになる。

【００５６】

【数１９】

【００５７】以上より、図２のモータ設定張力ＴＭのｍ
ｉｎとｍａｘの値が求められ、この範囲でルーパ張力が
コントローラ４により制御されることとなる。

【００５８】

【発明の効果】以上詳述した様に本発明のルーパ張力制
御方法及びその装置によれば、ルーパ内の蛇行の発生や
ストリップの絞り発生がなくなって連続焼鈍炉の安定し
た操業が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】連続焼鈍炉出側のルーパに設けられた第２発明
の実施例構成を示す説明図である。

【図２】本実施例の制御方法をルーパ張力とロールスパ
ンの関係で示すグラフである。

【図３】移動キャリッジを動かしている時に該キャリッ
ジに生ずるメカロスの状態を示す説明図である。

【図４】該メカロス分を補償するためルーパ駆動モータ
にメカロス補償電流を加えたり減ずる状態を示すグラフ
である。

【図５】ルーパ張力設定が低い状態での移動キャリッジ
に生ずるメカロスの状態を示す説明図である。

【図６】ルーパ張力設定が低い状態でのルーパ駆動モー
タにメカロス補償電流を加えたり減ずる状態を示すグラ
フである。

【図７】連続焼鈍炉出側ルーパの概略図である。

【図８】ルーパ各パスの張力変動状態を示すグラフであ
る。

【図９】アルミ板をルーパ内でループさせて絞り発生限
界を求めた時のユニット張力と片肉板クラウンの相関関
係を示すグラフである。

【図１０】従来のルーパ張力設定方法を示す説明図であ
る。

【図１１】テーパロールにストリップが低張力で巻付い
た状態を示す説明図である。

【図１２】ストリップに発生する蛇行性絞りの状態を示
す正面図である。

【図１３】ストリップに発生するクラウン性絞りの状態
を示す正面図である。

【符号の説明】

１　　　　　ルーパ ２　　　　　テンションメータ ３　　　　　張力付与装置 ４、４ａ　　　　　　コントローラ １０　　　　　　　　　固定キャリッジ１１　　　　　
　　　　移動キャリッジ３０、３０ａ　　　　ルーパ駆
動モータ３１、３１ａ　　　　整流器 ３２、３２ａ　　　　電流制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　炉入側と出側に設置された連続焼鈍炉
   用ルーパにおいて、固定キャリッジ内ルーパロールと移
   動キャリッジ内ルーパロールの間のロールスパンが短い
   時は、ルーパ張力設定を低くし、反対に該ロールスパン
   が長い時は、このルーパ張力設定を高くすることを特徴
   とする連続焼鈍炉用ルーパ張力制御方法。
2. 【請求項２】　　炉入側と出側に設置された連続焼鈍炉
   用ルーパにおいて、固定キャリッジ内ルーパロールと移
   動キャリッジ内ルーパロールの間のロールスパンを測定
   する測長器と、ルーパ内のストリップの張力を測定する
   テンションメータと、前記移動キャリッジを動かしてル
   ーパ張力設定を変更する張力付与装置と、前記測長器で
   測定されたロールスパンが短く且つテンションメータで
   測定されたストリップの張力が高い場合は張力付与装置
   を制御してルーパ張力設定を低くし、反対にこのロール
   スパンが長い時にストリップの張力が低い場合は同じく
   張力付与装置を制御してルーパ張力設定を高くするコン
   トローラとを有する連続焼鈍炉用ルーパ張力制御装置。