JPH11277125A - タンデム圧延機の張力制御方法および張力制御装置ならびにタンデム圧延機 - Google Patents

タンデム圧延機の張力制御方法および張力制御装置ならびにタンデム圧延機

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JPH11277125A
JPH11277125A JP10084780A JP8478098A JPH11277125A JP H11277125 A JPH11277125 A JP H11277125A JP 10084780 A JP10084780 A JP 10084780A JP 8478098 A JP8478098 A JP 8478098A JP H11277125 A JPH11277125 A JP H11277125A
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JP
Japan
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tension
rolling
speed
stands
target
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JP10084780A
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Toshihiro Kaneko
智弘 金子
Mitsuru Ogawa
満 小川
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 2000mpm もの高速圧延においても安定した板
厚や張力を制御し得るタンデム圧延機の張力制御方法お
よび装置を提供する。 【解決手段】 複数のスタンド1i を備えたタンデム圧
延機を用いてストリップSを高速圧延する際に、スタン
ド間の張力を検出する張力計2i と、この張力計2i に
よって検出された張力をスタンド間の張力目標値と比較
して次スタンドの圧下位置を変更する張力補正装置3i
と、スタンド間の圧延速度を検出する圧延速度計11i
と、この圧延速度計11i によって検出された圧延速度の
増加に応じて張力補正装置3i の張力目標値を増加する
方向に変更する張力目標値変更装置12とで構成される張
力制御装置を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ストリップ(金属
帯)を圧延するタンデム圧延機の張力制御方法および装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】タンデム圧延機において、圧延中の各ス
タンド間張力を一定に保つことは、張力低下によるスト
リップの絞りや過張力による破断を防止するのに非常に
重要なものである。スタンド間の張力制御の代表的な従
来例(鋼帯の冷間圧延機)を図7に示した。
【0003】すなわち、この図に示すように、上下一対
のワークロールWRi とバックアップロールBRi から
なる圧延スタンド1i をタンデムに複数スタンドたとえ
ば6スタンドを配列して、ストリップSを連続して冷間
圧延する際に、各スタンド間に配置した張力計2i でス
タンド間におけるストリップSの張力Ti を測定し、そ
の測定信号を圧下張力補正装置(以下、圧下ATL (Au
to-Tension Limiter)と略称する)3i に入力する。な
お、ATLおよび類似の機能を有する制御器は一般に張
力制御(装置)と呼ばれるが、本明細書では、張力目標
値の制御も含めて張力制御(装置)と呼ぶこととし、A
TL等による制御は張力補正(装置)と呼ぶこととす
る。
【0004】この圧下ATL3i は、もしiスタンドと
i+1スタンド間の張力が目標範囲を外れたとすると、
ロール圧下装置4i+1 を介してi+1スタンドのワーク
ロールWRi+1 の圧下位置Pi+1 を修正するリミット制
御を行う。これによって、iスタンドとi+1スタンド
間の張力を目標値に入れるのである。なお、図中の符号
5i は圧延荷重を検出するロードセルである。
【0005】ところで、圧延中のスタンド間張力は、ワ
ークロールがストリップを噛み込んでいる部分、いわゆ
るロールバイト内における摩擦係数が変動すると、その
影響を受けて変動することが知られている。特に、スト
リップの圧延において圧延油を用いることはごく一般的
に行われているが、圧延速度を定常の操業速度よりかな
り低速に落とした場合、ロールバイト入口へ導入される
圧延油の油膜厚みが減少するために摩擦係数が増加し、
張力も増加することが知られている。
【0006】この場合、圧下ATLにより張力を通常操
業のレベルに保とうとすると、定常速度操業中の張力の
微調整と異なり圧下位置の変更が大きいため板厚が変動
し、さらに板厚のフィードバック制御との干渉もあっ
て、チャタリングと呼ばれる板厚振動現象や、ワークロ
ールとストリップの間のスリップ、さらにはストリップ
Sの破断などの生産を阻害するライントラブルが発生す
る。
【0007】このような問題を回避するために、たとえ
ば特開平7−108312号や同5−177227号、特開昭60−11
8312号などの公報には、低速圧延時に張力の目標値を高
めに変更する技術が開示されているが、そのような対策
を講じても近年におけるタンデム圧延機の高速化には不
十分である。すなわち、圧延最大速度が増大するととも
に、加減速に伴い張力変動に起因すると思われる板厚不
良などのトラブルがやはり生じるのは避けられないので
ある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な従来技術の有する課題を解決すべくなされたものであ
って、たとえば2000mpm (m毎分)もの高速圧延におい
ても安定して板厚や張力を制御し得るタンデム圧延機の
張力制御方法および装置を提供することを目的とするも
のである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来あま
り摩擦係数の変動による張力変動が生じないと考えられ
ていた高速圧延域において、1000mpm を超えたあたりか
ら2000mpm あるいはそれ以上の速度での高速圧延域にお
いては低速圧延域と異なる形で摩擦係数の速度依存性が
あって、これが張力変動補正に伴う板厚変動などの要因
になることを見出し、この新規な知見に基づいて本発明
を完成させるに至ったのである。
【0010】すなわち、低速圧延域では、ロールバイト
内の摩擦係数は圧延速度の上昇とともにロールバイト入
口への圧延油の導入油膜厚みが増加するために低下して
いく。その後、高速圧延領域に達するとストリップ温度
の上昇により圧延油の粘度が低下してロールバイト入口
への圧延油の導入油膜厚みが減少するため、摩擦係数が
上昇していく現象が発生する。この現象は、1000mpm 〜
1500mpm あたりから見られ始め、特に2000mpm 以上では
顕著となる。iスタンドとi+1スタンド間の張力は、
i+1スタンドのロールバイト内の摩擦係数に大きく影
響を受けて摩擦係数の上昇に伴い張力が増加し、摩擦係
数の低下に伴い張力が低下する。
【0011】ところで、圧延速度とロールバイト内の摩
擦係数の関係は図8に示す関係にあるので、圧下ATL
制御を行ったときの圧延荷重変動(=圧下位置変動)
は、圧延速度に対して図9に示すようなある程度パター
ン化された変動となる(図9には図8のケース1につい
てのみ示した)。そこで、ロールバイト内の摩擦係数が
低下すると、各スタンド入側の張力は減少し、圧下AT
Lにより圧下位置を開放することで張力が増加し、張力
は目標値に修正される。その結果、圧延荷重は減少す
る。したがって、圧下ATL制御を行わないときの張力
変化はいずれも圧延速度によるロールバイト内の摩擦係
数変化と同じパターンで変化し、それを圧下ATL制御
で補正しようとすると圧延荷重が同じパターンで変動す
る。
【0012】それゆえ、本発明は、このパターン化され
た張力変動を予測し、図10に示すように圧延速度に応じ
て圧下ATL制御の目標張力値を変更することにより、
圧下位置の変更、つまり圧延荷重の変動を最小限に抑
え、かつ操業に支障をきたす張力変動を抑えて安定した
操業を可能にしようとするものである。すなわち、本発
明は、複数のスタンドを備えたタンデム圧延機を用いて
ストリップを圧延するときの張力制御方法であって、少
なくとも高速の圧延域においてはスタンド間の張力目標
値を圧延速度に応じて変更させることを特徴とするタン
デム圧延機の張力制御方法である。なお、前記スタンド
間の張力目標値を圧延速度が増加したときに増加する方
向に変化させる。すなわち、圧延速度の増加時には張力
目標値も増加させ、圧延速度の低下時には張力目標値を
減少させるのがよい。また、特定のスタンド間のみ張力
目標値を変更するようにしてもよい。
【0013】ここで、高速の圧延域とは、図8において
圧延速度の増加に応じた摩擦係数の増加が見られる領域
を指すが、冷延鋼帯の場合にはこの傾向が明瞭に現れる
1500mpm 以上とするのがよい。他の金属帯でも概ね同じ
領域である。なお、高速の圧延域以外の制御については
とくに規定しないが、低速の圧延域(とくに1000mpm 以
下)では、従来技術に示されるように圧延速度の増加に
対して張力目標値を増加させる方向に変化させるのが好
ましい。後述の張力制御装置および圧延機の場合も同様
である。
【0014】また、本発明は、複数のスタンドを備えた
タンデム圧延機を用いてストリップを圧延するときの張
力制御装置であって、スタンド間の張力を検出する張力
検出手段と、該張力検出手段によって検出された張力を
スタンド間の張力目標値と比較して変更する張力補正装
置と、スタンド間の圧延速度を検出する圧延速度検出手
段と、高速の圧延域において該圧延速度検出手段によっ
て検出された圧延速度の増加に応じて前記張力補正装置
の張力目標値を増加する方向に変更する張力目標値変更
手段と、を有することを特徴とするタンデム圧延機の張
力制御装置である。
【0015】ここで、スタンド間の張力補正は、従来技
術で説明した圧下ATLにて下流側スタンドの圧下量を
制御して行うのが好ましいが、これに限定されず、例え
ば圧延油の量や特性(濃度など)を変更して張力補正を
行ってもよい。また、本発明は、上記の張力制御装置を
有するタンデム圧延機である。
【0016】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施の形
態について、図面を参照して詳しく説明する。図1は本
発明の実施例の構成を示す概要図であり、図中の従来例
と同一の部材には同一の符号を付している。この図にお
いて、11i はたとえばドップラー効果を利用した非接触
式の圧延速度計であり、各スタンド間に設置されて、ス
トリップSの速度すなわち圧延速度を測定する。12は張
力目標値変更装置であり、各スタンドの圧延速度と張力
目標値の関係を圧延諸条件ごとに関数化しておき、圧延
速度計11i で測定された各スタンドの速度実績値をもと
に張力目標値を補正すべく、各スタンドの圧下ATL3
i に目標張力値TAIMiを与える機能を有する。
【0017】この張力目標値変更装置12から与えられる
目標張力値TAIMiの一例を図2に示す。この図2は前出
図10に示した当該スタンドにおける基本的な圧延速度と
スタンド間張力の関係を、圧延速度−張力目標値の特性
曲線として張力目標値変更装置12に記憶させるべく、前
出図10の○印間を線で結んでほぼ連続的に示したもので
ある。なお、目標張力値TAIMiはポイントとしてではな
く、その上限と下限で示す範囲(たとえばTAIMi±0.35
kgf/mm2 )で与えるのが好ましい。また、図3に示すよ
うに、近似した関係として与えてもよい。
【0018】このように構成された本発明の張力目標値
変更装置12を備えた張力制御装置の制御手順について、
以下に説明する。 いま、タンデム圧延機が定常な状態で張力制御が行わ
れているものとすると、このときの各スタンドの圧下A
TL3i には、所定の張力目標値TAIMiが与えられてい
る。
【0019】すなわち、各スタンドの張力計2i (例え
ば張力測定ロール)によって各スタンド間におけるスト
リップSの張力Ti が測定され、その測定信号は圧下A
TL3i に入力されて張力目標値TAIMiと比較演算され
て、リミット制御機能によりロール圧下装置4i+1 を介
して、i+1スタンドのワークロールWRi+1 の圧下位
置Pi+1 が修正される。 一方、各スタンド間のストリップSの速度は圧延速度
計11i で測定され、張力目標値変更装置12に入力され、
常にあらかじめ設定された圧延速度−張力目標値の特性
曲線で比較される。 そして、圧延速度が加速された時点で、張力目標値変
更装置12は圧延速度が高速域になったことを検知する
と、圧延速度−張力目標値の特性曲線に応じて圧延速度
の増加分に応じて張力目標値TAIMiを増加して各圧下A
TL3i に出力し、ロール圧下装置4i を介して次スタ
ンドのワークロールの圧下位置Pi+1 を修正し、各スタ
ンド間の張力Ti を増加させる。
【0020】なお、上記の例では、非接触式の圧延速度
計11i を全部のスタンド間に設置する場合について説明
したが、必ずしも全部のスタンド間に設置する必要はな
く、特定位置でのみ速度を測定して、その速度と各スタ
ンド間張力とを関係付けるようにしてもよく、また、特
定位置でのみ速度を測定して、その速度と各スタンドの
圧下条件から各スタンド間の速度を算出するようにして
もよい。あるいは、測定値の代わりにラインを代表する
マスタ速度との関連付けをするようにしてもよい。ま
た、速度検出手段も圧延ロールやライン内のブライドル
ロールの回転速度を用いるなどの方法も可能である。
【0021】また、張力目標値変更装置12によるスタン
ド間の張力目標値TAIMiの変更は全部のスタンドに適用
するとして説明したが、圧延中の任意のスタンド間に適
用しても同程度の効果を発揮させることができる。例え
ば後段スタンドほど圧延速度が速くなるので、圧延速度
が1500mpm を超えるスタンドにのみ適用してもよい。ま
た、この例は圧下ATLによる張力リミット制御を対象
にして説明したが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適用し得ること
はいうまでもない。
【0022】
【実施例】6スタンドからなるタンデム圧延機に本発明
の張力制御法を適用した場合の結果について、以下に説
明する。母板板厚が 2.2mmの冷延鋼帯を板厚0.24mmに仕
上圧延する際に、張力目標値変更装置12に前出図3に示
したのと同じ圧延速度−張力目標値の特性曲線をあらか
じめ記憶させておき、最終スタンドにおいて圧延速度を
2700mpm の高速域から減速して200 mpm の低速域に保持
した後、加速して再び2700mpm の高速域で圧延した。
【0023】そのときの最終スタンドにおける加減速中
の張力と圧延荷重の変動状況を図4に示した。この図か
ら明らかなように、圧下ATLの張力目標値を圧延速度
によって変更することにより、圧下ATLの目標範囲を
外れる頻度が減少し、また圧下位置修正の動作頻度も減
少し、圧延荷重変動したがって圧下位置変動も小さくな
っていることがわかる。
【0024】一方、図5は圧延速度による張力目標値を
変更しない従来例を示したものであり、また図6は張力
目標値を低速域のみで変更した場合の比較例を示したも
のである。いずれも加減速中の張力や圧延荷重の変動が
大きいことがわかる。なお、本実施例においては、冷延
鋼帯を例にとったが、むろん他の金属帯においても同様
の効果を得ることができる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
圧延速度に応じて張力目標値を修正するようにして、加
減速中の張力や圧延荷重の変動を抑制するようにしたの
で、形状不良に起因する次工程ラインでのトラブルの発
生やチャタリングによる品質不良の発生を低減し得ると
いう効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の構成を示す概要図である。
【図2】圧延速度とスタンド間張力目標値の関係の一例
を示す特性図である。
【図3】圧延速度とスタンド間張力目標値の関係の別の
例を示す特性図である。
【図4】本発明を適用したときの張力と圧延荷重の変動
状況の一例を示す特性図である。
【図5】従来例での張力と圧延荷重の変動状況の一例を
示す特性図である。
【図6】従来例での張力と圧延荷重の変動状況の別の例
を示す特性図である。
【図7】タンデム圧延機の張力制御の従来例を示す概要
図である。
【図8】圧延速度と摩擦係数の関係を示す特性図であ
る。
【図9】圧延速度と圧延荷重の関係を示す特性図であ
る。
【図10】圧延速度とスタンド間張力の関係を示す特性図
である。
【符号の説明】
1 スタンド 2 張力計 3 圧下ATL(圧下張力補正装置) 4 ロール圧下装置 5 ロードセル 11 圧延速度計 12 張力目標値変更装置 S ストリップ WR ワークロール BR バックアップロール

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のスタンドを備えたタンデム圧延機
    を用いてストリップを圧延するときの張力制御方法であ
    って、 少なくとも高速の圧延域においてはスタンド間の張力目
    標値を圧延速度に応じて変更させることを特徴とするタ
    ンデム圧延機の張力制御方法。
  2. 【請求項2】 高速の圧延域においては前記スタンド間
    の張力目標値を、圧延速度が増加したときに増加する方
    向に変化させることを特徴とする請求項1に記載のタン
    デム圧延機の張力制御方法。
  3. 【請求項3】 特定のスタンド間の張力目標値を変更す
    るようにしたことを特徴とする請求項1または2に記載
    のタンデム圧延機の張力制御方法。
  4. 【請求項4】 複数のスタンドを備えたタンデム圧延機
    を用いてストリップを圧延するときの張力制御装置であ
    って、 スタンド間の張力を検出する張力検出手段と、 該張力検出手段によって検出された張力をスタンド間の
    張力目標値と比較して変更する張力補正装置と、 スタンド間の圧延速度を検出する圧延速度検出手段と、 高速の圧延域において該圧延速度検出手段によって検出
    された圧延速度の増加に応じて前記張力補正装置の張力
    目標値を増加する方向に変更する張力目標値変更手段
    と、を有することを特徴とするタンデム圧延機の張力制
    御装置。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載の張力制御装置を有する
    タンデム圧延機。
JP10084780A 1998-03-30 1998-03-30 タンデム圧延機の張力制御方法および張力制御装置ならびにタンデム圧延機 Pending JPH11277125A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010184277A (ja) * 2009-02-13 2010-08-26 Kobe Steel Ltd 圧延機での振動防止方法
CN104384185A (zh) * 2014-11-27 2015-03-04 山东钢铁股份有限公司 一种防止可逆式冷轧机一道次甩尾跑偏的系统及其方法

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