JPH0952119A - 熱延巻取機の制御方法 - Google Patents

熱延巻取機の制御方法

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JPH0952119A
JPH0952119A JP7227381A JP22738195A JPH0952119A JP H0952119 A JPH0952119 A JP H0952119A JP 7227381 A JP7227381 A JP 7227381A JP 22738195 A JP22738195 A JP 22738195A JP H0952119 A JPH0952119 A JP H0952119A
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JP
Japan
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rolled
tension
winder
hot
coiler
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Pending
Application number
JP7227381A
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English (en)
Inventor
Kazuyoshi Kimura
和喜 木村
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 格別なコスト高を招く装置を要せずに熱間圧
延材巻取時の幅狭(ネッキング)を的確に防止できる熱
延巻取手段を提供する。 【構成】 巻取機駆動用電動機7の回転数と電機子電流
とから“仕上圧延機2と巻取機6との間の被圧延材1に
生じる張力”を推定する推定演算器12を設け、 該演算器
12による張力推定値に基づいて巻取機6の駆動トルクを
修正することにより被圧延材1の張力を目標張力に制御
することによって、 熱間仕上圧延機2を出た被圧延材1
を巻取機6でコイル状に巻き取る際に生じる被圧延材の
幅狭(ネッキング)を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、熱間圧延した被圧延
材を巻取機でコイル状に巻き取る際に生じがちな幅狭
(ネッキング)を防止するための“熱延巻取機の制御方
法”に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、薄板材(薄鋼板等)の熱間圧延
では熱間圧延機から出てきた被圧延材を巻取機でコイル
状に巻き取って作業を終了するが、この工程の概要を図
6を用いて説明する。
【0003】図6において、複数のスタンドから成る熱
間仕上圧延機2によって仕上圧延された被圧延材1は、
続くランナウトテ−ブルにて必要な温度まで冷却された
後、巻取機6によりコイル状に巻き取られる。この時、
巻取機6は巻取機駆動モ−タ7によって駆動されるが、
この巻取機駆動モ−タ7には次のような制御がなされ
る。即ち、まず張力/電流換算装置8によって“仕上圧
延機2と巻取機6間の被圧延材に生じさせようとする目
標張力”から電流指令値が計算される。そして、この電
流指令値を受けて、“仕上圧延機2と巻取機6間の被圧
延材に生じる張力”を“目標張力”とすべく電流制御装
置9が巻取機駆動モ−タ7のトルクを制御する。
【0004】なお、通常、このような設備では巻取機6
は被圧延材1のパスラインより下側に設けられているの
で、材料の走行方向をパスラインの下側に向けるための
ピンチロ−ル4が巻取機6の上流に設けられている。ま
た、被圧延材1の先端部を巻取機6に巻き付かせるため
巻取機6には3乃至4個のラッパ−ロ−ル5が設けられ
ており、被圧延材が巻取機に巻き付いた直後から4乃至
5巻きする間はラッパ−ロ−ル5により被圧延材1を巻
取機6に押し付けながら巻取作業が行われる。更に、ラ
ンナウトテ−ブルには被圧延材搬送用ロ−ラ(テ−ブル
ロ−ル)3が設けられており、被圧延材の搬送を良好に
すべく仕上圧延機出側速度よりも大きい速度で回転して
いる。
【0005】ところで、上述のような熱間圧延設備では
巻取機6の回転速度を被圧延材搬送用ロ−ラ3の速度に
連動させて運転しており、従ってランナウトテ−ブル上
を走行して巻取機6に達した被圧延材1が巻取機に巻き
付く速度は仕上圧延機出側速度よりも大きくなる。その
ため、被圧延材が巻取機に巻き付いた直後に“仕上圧延
機2と巻取機6間の被圧延材”には過大張力が発生し、
これにより被圧延材に幅狭(ネッキング)と呼ばれる
“くびれ”が生じて歩留低下の原因になることが問題と
なっていた。従来、この被圧延材の幅狭(ネッキング)
を防止するための方法が幾つか提案されており、例えば
次の方法を紹介することができる。
【0006】A) 被圧延材が巻取機に巻き付く前にピン
チロ−ルの回転数を低下させることにより、被圧延材が
巻取機に巻き取られた直後に過大張力が生じないように
する方法(特公平6−88071号公報参照)。
【0007】B)「被圧延材が巻取機に巻き付いた直後の
“巻取機のモ−タ回転数”と“仕上圧延機出口の被圧延
材の速度”との速度差によって巻取機に巻き付いた直後
の被圧延材の張力が生じる」とし、“巻取機のモ−タ回
転数”と“仕上圧延機出口の被圧延材の速度”との速度
差を基に被圧延材の張力を算出すると共に、この求めら
れた張力に基づき巻取機の回転速度を修正する方法(特
開平6−297015号公報)。
【0008】しかしながら、前記A)法では、被圧延材が
巻取機に巻き付く直前にピンチロ−ルの回転数を低下さ
せて、つまり仕上圧延機と巻取機間の張力によるトルク
の一部分をピンチロ−ルに負担させて過大張力を制御し
ようとするものであるが、仕上圧延機を出て巻取機に巻
き付くまでの被圧延材の走行は非常に不安定であり、従
ってピンチロ−ルの回転速度を低下させるとピンチロ−
ルと仕上圧延機間に材料のたるみが生じるおそれがあっ
て、これによるトラブルが発生しやすいという問題があ
る。そのため、トラブル発生に至らないようにピンチロ
−ルの減速度合を小さくすると、今度は過大張力抑制効
果が小さくなってネッキングを防止できないという問題
が生じる。
【0009】また、前記B)法は巻取機の回転速度と仕上
圧延機出側の被圧延材速度とから被圧延材の張力を推定
するものであるが、熱間仕上圧延機出側ののような高
温,高湿の環境で材料速度を絶えず精度良く測定するこ
とは非常に困難であり、そのためこのような環境での材
料速度計(レ−ザドップラ−方式の速度計等)の測定値
を基に推定した“被圧延材の張力”は推定誤差が大きい
という問題があった。しかも、速度計を設置することに
よるコストが非常に大きいという問題もある。
【0010】これに対して、速度計を用いることなく、
仕上圧延機のロ−ル周速度と先進率とから材料速度を次
式に基づいて求める方法もある。 V=VR ( 1+f) ……(1) 〔但し、 V:材料速度,VR :ロ−ル周速度,f:先進
率〕 しかしながら、先進率には予測誤差があって精度良く材
料速度を求めることができず、これを用いて推定した被
圧延材張力もやはり予測誤差が大きいという問題を免れ
得なかった。
【0011】このようなことから、本発明が目的とした
のは、格別なコスト高を招く装置を必要とせずに熱間圧
延材巻取時の幅狭(ネッキング)を的確に防止できる熱
延巻取手段を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成すべく鋭意研究を行った結果、「被圧延材が巻取機
に巻き付いた直後からの被圧延材張力は巻取機駆動用モ
−タの回転数と電機子電流とから的確に推定でき、 この
推定値に基づいて巻取機の駆動トルクを制御するように
すれば被圧延材の幅狭(ネッキング)は効果的に抑えら
れる」との知見を得ることができた。
【0013】本発明は、上記知見事項等を基になされた
ものであり、「巻取機駆動用電動機の回転数と電機子電
流とから“仕上圧延機と巻取機との間の被圧延材に生じ
る張力”を推定する推定演算器を設け、 該演算器による
張力推定値に基づいて巻取機の駆動トルクを修正するこ
とにより被圧延材の張力を目標張力に制御することによ
って、 熱間仕上圧延機を出た被圧延材を巻取機でコイル
状に巻き取る際に生じる被圧延材の幅狭(ネッキング)
を的確に防止し得るようにした点」に大きな特徴を有し
ている。
【0014】
【作用】上述のように、本発明は、被圧延材が巻取機に
巻き付いた直後からの被圧延材張力を巻取機の駆動モ−
タ(以降“モ−タ”と略記する)の回転数と電機子電流
(以降“電流”と略記する)とから推定する張力推定演
算器を設け、上記張力推定演算器により推定された張力
が巻き付き直後に目標張力に比べ非常に大きな値になら
ずに速やかに目標値になるように、上記推定張力と目標
張力の偏差に基づいて巻取機モ−タの回転数を修正する
ことにより、被圧延材の過大張力を抑えてネッキングを
防止する技術に関するものであるが、以下、本発明をそ
の作用と共により詳細に説明する。
【0015】まず、巻取機に巻き付いた後の“仕上圧延
機と巻取機との間の被圧延材に生じる張力”について検
討する。被圧延材が巻取機に巻き付いた後の巻取機の運
動方程式は次の微分方程式で表わすことができる。
【0016】
【数1】
【0017】ここで、巻取機モ−タの電流とトルクの換
算係数をφとし、巻取機におけるコイルの半径(被圧延
材が巻き取られるに従って大きくなる)をRとすると、
駆動トルク及び被圧延材の張力による負荷トルクは次式
で与えられる。 ΔτI = φΔI …(3) ΔτT = RΔT …(4) 〔但し、 I:モ−タ電流,T:張力〕
【0018】なお、式(2) の右辺第3項及び第4項の
“ロストルク”並びに“曲げトルク”は、上記式(3),
(4)で与えられるトルクに比べ小さいために無視する。
そして、求めたい被圧延材の張力による負荷トルクが次
式のような定常的な外乱トルクであるとすると、巻取機
の運動方程式は次のように与えられる。
【0019】
【数2】
【0020】
【数3】
【0021】この制御対象は、次のようにベクトル−行
列方程式で表せる。
【0022】
【数4】
【0023】 y(t) = Rx(t) …(8) ここで、状態ベクトルx(t) ,入力u(t)(スカラ−),
出力y(t)(スカラ−)はそれぞれ次の通りである。但
し、ベクトルの転置をHで表す。
【0024】
【数5】
【0025】上記状態方程式において、直接測定できな
い外乱トルクΔτT を推定する外乱推定器を次のように
構成する。
【0026】
【数6】 …(10)
【0027】 ΔτT =z+Ky(t) …(11) ここで、ΔVd ′は速度外乱推定値である。また、F,
G,Lは次式で与えられる。 F=p22−Kp12 …(12) G=p21−Kp11+p22K−Kp12K …(13) L=q2 −Kq1 …(14) 上記式におけるKは外乱推定器のゲインであり、この推
定器の外乱推定値の真値への収束時間(tC ) を調整で
きるものであって、後述する本発明の実施例では「収束
時間tC =0.01秒」とした。こうすると、Kは次式を満
たすように決定する。
【0028】 p22−Kp12=1/tC …(15) 従って、Kは次式で与えられる。 K = J/tC …(16) このようにして計算した負荷トルクΔτT を式(4) に代
入することで、被圧延材の張力(T)は次式を基にして
求められることになる。 ΔT = ΔτT /R …(17)
【0029】このように、巻取機駆動用電動機の回転数
と電機子電流とから“仕上圧延機と巻取機との間の被圧
延材に生じる張力”を推定することができ、またこの張
力推定値に基づいて巻取機の駆動トルクを修正すれば被
圧延材の張力を目標張力に制御可能であることが分か
る。
【0030】続いて、本発明を実施例により説明する。
【実施例】図1は、本実施例で使用した鋼板の熱間圧延
設備に係る説明図である。図1において、1は被圧延
材,2は熱間仕上圧延機,3は被圧延材搬送用ロ−ラ
(テ−ブルロ−ル),4はピンチロ−ル,5はラッパ−
ロ−ル,6は巻取機,7は巻取機駆動モ−タ,9は電流
制御装置,10は電流測定器,11はル−パ角度測定器,12
は張力推定演算器,13は張力制御(比例−積分制御等)
装置,14は演算器である。
【0031】この熱間圧延設備において、複数のスタン
ドからなる熱間仕上圧延機2にて圧延された被圧延材1
は、続くランナウトテ−ブルにて必要な温度まで冷却さ
れた後、巻取機6によりコイル状に巻き取られる。
【0032】ここで、被圧延材1が巻取機6に巻き付い
た瞬間から本発明に係るネッキング防止制御が動作する
が、まずモ−タ電流とモ−タ回転数がそれぞれ電流測定
器10及びル−パ角度測定器11にて測定され、これらの測
定信号は張力推定演算器12に入力される。
【0033】張力推定演算器12では、先に述べた方法に
より、モ−タ電流及び回転数から被圧延材1の張力が推
定される。この張力推定値は、演算器14にて目標張力か
らの偏差が計算され、これが張力制御装置13に入力され
る。
【0034】張力制御装置13では、例えば周知の比例−
積分計算によって電流指令値が計算され、その結果が電
流指令値として電流制御装置9に入力される。そして、
電流制御装置9は上記電流指令値に基づき巻取機駆動モ
−タを制御する。この一連の制御動作により、被圧延材
の張力は、巻取機に巻き付いた直後から過大張力を生じ
ることなく目標張力に制御されるため、ネッキングが生
じることはない。
【0035】さて、本発明の効果を検証すべく図1に示
した鋼板の熱間圧延設備(実機)を使って本発明に係る
熱延巻取機の制御を実施したときのテスト結果を、図2
及び図3に示した。また、比較として、本発明に係る熱
延巻取機の制御を実施しなかった場合(図6で示した如
き従来の制御を行った場合)のテスト結果を図4及び図
5に示す。
【0036】図2及び図3に示される結果からは、本発
明に係る熱延巻取機の制御を実施した場合には被圧延材
の張力が巻取開始と同時にほぼ目標張力に制御されるた
め、被圧延材が巻取機に巻き付いた際にも過大張力が生
じず、過大張力による板幅変動(ネッキング)が発生し
ていないことを確認できる。
【0037】これに対して、図4及び図5に示される比
較例(本発明に係る熱延巻取機の制御を実施しなかった
場合)での結果からは、被圧延材が巻取機に巻き付いた
直後に過大な張力が発生していることが分かり、そのた
め被圧延材の板幅にも大きなネッキングが生じているこ
とも確認できる。この結果は、被圧延材の刻々とした張
力変動に留意することなくモ−タ電流の制御のみを実施
するに止まっているからに他ならない。
【0038】
【効果の総括】以上に説明した如く、この発明によれ
ば、熱間圧延後の被圧延材を巻取る際に生じがちな幅狭
(ネッキング)を高価な設備を要することなく簡単かつ
的確に防止することが可能となり、適正な熱間圧延材を
高歩留で能率生産できるなど、産業上有用な効果がもた
らされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例で使用した鋼板の熱間圧延設備に係る説
明図である。
【図2】本発明法に従った実機制御における「経過時間
と被圧延材の張力との関係」を示したグラフである。
【図3】本発明法に従った実機制御における「材料長さ
位置と板幅偏差との関係」を示したグラフである。
【図4】従来法による実機制御での「経過時間と被圧延
材の張力との関係」を示したグラフである。
【図5】従来法による実機制御での「材料長さ位置と板
幅偏差との関係」を示したグラフである。
【図6】従来実施されていた熱延巻取機の制御方法例に
係る説明図である。
【符号の説明】
1 被圧延材 2 熱間仕上圧延機 3 被圧延材搬送用ロ−ラ 4 ピンチロ−ル 5 ラッパ−ロ−ル 6 巻取機 7 巻取機駆動モ−タ 8 張力/電流換算装置 9 電流制御装置 10 電流測定器 11 ル−パ角度測定器 12 張力推定演算器 13 張力制御装置 14 演算器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱間仕上圧延機を出た被圧延材を巻取機
    でコイル状に巻き取る際に生じる被圧延材の幅狭(ネッ
    キング)を防止するための熱延巻取機の制御方法であっ
    て、巻取機駆動用電動機の回転数と電機子電流とから
    “仕上圧延機と巻取機との間の被圧延材に生じる張力”
    を推定する推定演算器を設け、該演算器による張力推定
    値に基づいて巻取機の駆動トルクを修正することにより
    被圧延材の張力を目標張力に制御することを特徴とす
    る、熱延巻取機の制御方法。
JP7227381A 1995-08-11 1995-08-11 熱延巻取機の制御方法 Pending JPH0952119A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100899641B1 (ko) * 2007-12-27 2009-05-27 주식회사 포스코 열간압연강 스트립의 권취방법
JP2012152808A (ja) * 2011-01-27 2012-08-16 Jfe Steel Corp 熱間圧延ラインにおけるロール制御方法
JP2014094395A (ja) * 2012-11-09 2014-05-22 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp 張力制御システム

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