JPH10263691A - コイル巻取方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピンチロールとストリップ間の摩擦係数の変
動によるストリップの暴走や巻取温度不良の発生を防止
する。 【解決手段】 熱間圧延鋼帯の巻取りでピンチロール１
８の押力を設定する際に、直前までに巻取った鋼帯の巻
取り速度実績とピンチロール押力から、次の鋼帯とピン
チロール間の摩擦係数を予測し、ピンチロールの押力Ｐ
を最適値とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、仕上圧延機で圧延
されたストリップを、該仕上圧延機の下流に配設され
た、仕上抜け後に前記ストリップに後方張力を付与する
ためのピンチロールで挟持しながらコイラで巻き取る際
のコイル巻取方法及び装置に係り、特に、鋼帯の熱間圧
延設備に用いるのに好適な、ピンチロールの摩耗が進ん
だ状態における、ストリップ後端が仕上圧延機を抜けた
後（仕上抜けと称する）のストリップの暴走を防止する
ことが可能な、コイル巻取方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、熱間圧延におけるコイル巻取装
置は、図１に示す如く、仕上圧延機１２で圧延され、例
えばランナウト冷却設備１４で冷却されたストリップ１
０を巻き取るためのコイラ２０と、その直前で、仕上抜
け後にストリップ１０に後方張力を付与するため、該ス
トリップ１０を挟持する、例えば上下一対のロール１８
Ｕ、１８Ｌからなるピンチロール１８で構成されてい
る。

【０００３】このようなコイル巻取装置においては、ス
トリップ１０が仕上圧延機１２を抜けた後、ピンチロー
ル１８がインバータ側にトルクを発生させてブレーキを
かけることで、ストリップ１０に巻取りに必要な張力を
付加している。

【０００４】このピンチロール１８で付加する巻取張力
に関して、特開平２−１８７２１０には、ストリップ１
０の尾端が仕上圧延機１２を抜けた後、ピンチロール１
８にほぼ一定の押力を加えることが記載されている。

【０００５】しかしながら、特開平２−１８７２１０で
は、ピンチロール１８に加える押力が不足して、コイル
２２の外巻部分の巻形状がルーズになってしまうという
問題があった。

【０００６】このような問題点を解決するべく、出願人
は、既に、特願平７−３３６６１３（未公開）により、
前記ピンチロール１８の押力を可変とすると共に、スト
リップ１０の尾端が仕上圧延機１２を抜ける前に、該ピ
ンチロール１８の押力を、該ピンチロール１８と仕上圧
延機１２の間のストリップ１０が実質的に無張力状態に
なる値以上に増大させて、ストリップ１０を巻き取るこ
とを提案しており、具体的には、ピンチロール１８の押
力を、ストリップ１０の張力設定値と、ピンチロール１
８とストリップ１０間の摩擦係数から、演算して求める
方法を提案している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】一方、一般的な熱間圧
延のコイル巻取装置におけるピンチロールは、コイラが
ストリップを約１５〜２０万トン巻き取る毎に交換して
いる。図２は、板幅８００ｍｍのストリップについて、
１回のピンチロール取替周期におけるピンチロールとス
トリップ間の摩擦係数の時系列での変化を調査した結果
を示したものである。図から明らかな如く、ピンチロー
ル取替直後には約０．５〜０．７程度あった摩擦係数
が、約１５万トン巻取後には０．２程度まで低下してい
る。

【０００８】このため、特願平７−３３６６１３に記載
したような方法でピンチロールの押力を設定する際に、
ピンチロールとストリップ間の摩擦係数を、例えば、ピ
ンチロール取替直後の固定値としてしまうと、ピンチロ
ールとストリップ間の摩擦係数が低下した状態では、ス
トリップの設定張力をピンチロールが支え切れずにスリ
ップが発生し、コイラが高速回転して、ストリップが設
定ライン速度よりも速い速度で暴走してしまうという問
題があった。ストリップが暴走すると、ランナウト冷却
設備１４による冷却時間が不足して十分な冷却が行われ
ず、コイラ２０における巻取温度が目標値より高めに外
れ、品質上問題となる。

【０００９】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたもので、ピンチロールの摩耗が進行して、ピ
ンチロールとストリップ間の摩擦係数が低下しても、ス
トリップが暴走しないようにすることを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、仕上圧延機で
圧延されたストリップを、該仕上圧延機の下流に配設さ
れた、前記ストリップに後方張力を付与するためのピン
チロールで挟持しながらコイラで巻き取る際に、前記ピ
ンチロールとストリップ間の摩擦係数を、前材又は過去
材の仕上抜け後のストリップの加速度から学習して補正
し、該補正値に基づいて、前記ピンチロールの押力を設
定することにより、前記課題を解決したものである。

【００１１】又、本発明は、同様なコイル巻取装置にお
いて、前記ピンチロールの押力を制御する手段と、仕上
抜け後のストリップの加速度を求めるための手段と、前
記ピンチロールとストリップ間の摩擦係数を前材又は過
去材の仕上抜け後のストリップの加速度から学習して補
正し、該補正値に基づいて、前記ピンチロールの押力を
設定する手段とを備えることにより、同じく前記課題を
解決したものである。

【００１２】図３に示す如く、ピンチロール１８の後方
張力をＦp 、コイラ２０の巻取トルクをＴm とし、コイ
ル２２を剛体と仮定すると、コイルの力学系は、次式で
表わされる。

【００１３】 Ｉ・（ｄω／ｄｔ）＝Ｔm −Ｆp ・（ｒo ／２） …（１） ここで、Ｉ：コイルの断面２次モーメント ω：コイルの角速度 Ｆp ：ピンチロールとコイル間でストリップに加わる後
方張力 ｒo ：コイル半径

【００１４】図４に、仕上抜け前後のストリップ速度の
変化状態の例を示す。破線Ｂは設定値を示し、図１にお
いてピンチロール１８とコイル２２間のストリップに張
力Ｆp を付与し、Ｆp ×（ｒo ／２）とコイラ２０のマ
ンドレルの巻取トルクＴm を釣り合わせることにより、
ストリップの尾端が仕上抜け後もスリップ速度を一定に
保つようにしている。この時、ピンチロール１８には、 Ｐ≒Ｆp ／μ の押力Ｐを与えることにより、ストリップ１０とピンチ
ロール１８の間にスリップが発生しないようにする。こ
こで、μは、ストリップ１０とピンチロール１８間の摩
擦係数である。

【００１５】しかし、既に述べたように、ピンチロール
１８とストリップ１０間の摩擦係数が低下すると、ピン
チロール１８の押力が、前記のようにして算出したＰの
ままでは、ピンチロール１８がＦp の大きさの張力を与
えることができなくなり、実際にストリップに発生する
張力はＦp よりも小さくなる。Ｆp に対する実際の張力
の不足分をｄＦp とすると、実際にストリップが発生す
る張力は、 Ｆ´p＝Ｆp −ｄＦp となり、 Ｔm ＞Ｆ´p・（ｒo ／２） となるため、（１）式中のＦp をＦ´pに置き換える
と、 Ｉ・（ｄω／ｄｔ）＞０ となり、ストリップ仕上抜け後にｄω／ｄｔの加速度で
加速する。

【００１６】そこで、本発明は、前記問題点を解決する
ために、仕上抜け後のストリップの加速度ｄω／ｄｔか
ら、ストリップ仕上抜け後のピンチロールとコイル間の
張力の不足分ｄＦp を次式により求める。

【００１７】 ｄＦp ＝Ｉ・（ｄω／ｄｔ）／（ｒo ／２） …（２）

【００１８】次いで、次式により、ピンチロールとスト
リップ間の摩擦係数設定値（設定摩擦係数と称する）μ
を補正して、実際の摩擦係数（実摩擦係数と称する）
μ′を求める。

【００１９】 μ′＝μ×（１−ｄＦp ／Ｆp ） …（３）

【００２０】この（３）式で求められる実摩擦係数μ′
を用いて、次式により、次材のピンチロールの押力Ｐの
設定値を演算する。

【００２１】 Ｐ＝Ｆp ／μ′ …（４）

【００２２】なお、ピンチロールとストリップ間の摩擦
係数には、多少のばらつきが生じるため、（３）式で求
められた前材の実摩擦係数μ′をそのまま次材のピンチ
ロールの押力の設定に用いるのではなく、例えば次の
（５）式のように、過去ｎ本の実際の摩擦係数の単純平
均をとったり、あるいは、次の（６）式に示す如く、重
み付け平均をとり、該平均値μ”を用いて（７）式によ
り次材のピンチロールの押力Ｐの設定値を演算するよう
にして、信頼性を高めることも可能である。

【００２３】

【数１】 ここで、μi ：ｉ本前の摩擦係数

【００２４】

【数２】 ここで、ωi ：ｉ本前のμi に対する重み付け係数 Ｐ＝Ｆp ／μ” …（７）

【００２５】このようにして、ストリップとピンチロー
ルの摩擦係数を、前材あるいは過去材の仕上抜け後のス
トリップの加速度から学習して補正することにより、仕
上抜け後のストリップの暴走がなくなり、巻取温度不良
が防止できるようになる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施形態を詳細に説明する。

【００２７】本実施形態が適用されるコイル巻取装置に
は、図１と同様の装置において、更に、図５に示す如
く、上下ピンチロール１８Ｕ、１８Ｌの押力を制御する
手段である、上ピンチロール１８Ｕを押圧する油圧シリ
ンダ３０と、該油圧シリンダ３０に油圧ポンプ３２から
供給される油を切り替えるためのサーボ弁３４と、下ピ
ンチロール１８Ｌに加わる押力を検出する押力検出器３
６と、該押力検出器３６によって検出される押力が、押
力設定器３８に設定された押力Ｐとなるように、前記サ
ーボ弁３４を切り替えてフィードバック制御するピンチ
ロール押力制御装置４０とが備えられている。

【００２８】又、コイラ２０に巻き付いたストリップ１
０を所定の巻取張力で引張るための手段として、コイラ
２０のモータ（Ｍ）２１のトルクＴm を検出するトルク
検出器４２と、該トルク検出器４２によって検出される
トルクＴm に応じて、ストリップ１０の張力が一定とな
るように前記モータ２１をフィードバック制御するトル
ク制御装置４４とが備えられている。

【００２９】ここまでの構成は、特願平７−３３６６１
３と同様である。

【００３０】本発明においては、更に、コイラモータ２
１の回転状態を検出するパイロットジェネレータ（ＰＬ
Ｇ）５０の出力より計算されるストリップの速度ωから
ストリップの加速度ｄω／ｄｔを算出し、前出（２）〜
（７）式を用いて、最適な押力Ｐを演算する最適押力演
算装置５２が設けられている。

【００３１】この最適押力演算装置５２により、前回又
は過去の仕上抜け後のストリップの加速度から次回の制
御に用いる摩擦係数μ′又はμ”を求め、前出（４）式
又は（７）式によって演算される押力Ｐを次回巻取用に
押力設定器３８に設定する。

【００３２】図６は、本発明を実施したときのピンチロ
ールの１サイクルにおける、ピンチロールとストリップ
間の実摩擦係数μ′（○印）とピンチロール押力Ｐの設
定値（×印）の推移を示したものである。このように、
ピンチロールとストリップ間の実摩擦係数μ′の変動に
従って、ピンチロールの押力Ｐの設定を上げることによ
って、仕上抜け後のストリップの暴走が防止できた。

【００３３】図７は、本実施形態による巻取温度不良削
減の効果を示したものである。従来は０．５％であった
巻取温度不良発生率が、本発明によって０．０２％に削
減されていることがわかる。

【００３４】なお、本実施形態は、本発明を、熱間圧延
鋼帯の巻取りに適用していたが、本発明の適用対象はこ
れに限定されない。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、ピンチロールの摩耗状
態に合わせて、ストリップとピンチロール間の摩擦係数
を学習して補正するようにしたので、仕上抜け後のスト
リップの暴走がなくなり、巻取温度不良が防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるコイル巻取装置の構成を示
す線図

【図２】従来の問題点を説明するための、ピンチロール
とストリップ間の摩擦係数の時系列での変化状態の例を
示す線図

【図３】本発明の原理を説明するための、コイル巻取装
置関連の符号を示す線図

【図４】同じくストリップ速度の変化状態の例を示す線
図

【図５】本発明に係るコイル巻取装置の実施形態の構成
を示すブロック線図

【図６】前記実施形態における、ピンチロールとストリ
ップ間の実摩擦係数と、ピンチロール押力設定値の時系
列での変化状態の例を示す線図

【図７】本発明による巻取温度不良発生率の削減効果を
示す線図

【符号の説明】

１０…ストリップ １２…仕上圧延機 １８、１８Ｕ、１８Ｌ…ピンチロール ２０…コイラ ２１…モータ ２２…コイル ３０…油圧シリンダ ３４…サーボ弁 ３６…押力検出器 ３８…押力設定器 ４０…ピンチロール押力制御装置 ４２…トルク検出器 Ｔm …巻取トルク ４４…トルク制御装置 ５０…パイロットジェネレータ ５２…最適押力演算装置 Ｐ…ピンチロール押力

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】仕上圧延機で圧延されたストリップを、該
   仕上圧延機の下流に配設された、前記ストリップに後方
   張力を付与するためのピンチロールで挟持しながらコイ
   ラで巻き取る際に、 前記ピンチロールとストリップ間の摩擦係数を、前材又
   は過去材の仕上抜け後のストリップの加速度から学習し
   て補正し、該補正値に基づいて、前記ピンチロールの押
   力を設定することを特徴とするコイル巻取方法。
2. 【請求項２】仕上圧延機で圧延されたストリップを、該
   仕上圧延機の下流に配設された、前記ストリップに後方
   張力を付与するためのピンチロールで挟持しながらコイ
   ラで巻き取るコイル巻取装置において、 前記ピンチロールの押力を制御する手段と、 仕上抜け後のストリップの加速度を求めるための手段
   と、 前記ピンチロールとストリップ間の摩擦係数を前材又は
   過去材の仕上抜け後のストリップの加速度から学習して
   補正し、該補正値に基づいて、前記ピンチロールの押力
   を設定する手段と、 を備えたことを特徴とするコイル巻取装置。