JPS5929762Y2 - タンデム圧延装置用張力制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は鉄鋼等の圧延設備においてタンデム圧延を行な
う際に用いられる張力制御装置に関するものである。

タンデム圧延とは、第１図に示すように圧延材１が少な
くとも２台の圧延機２，３に同時に噛み込まれる圧延を
言う。

タンデム圧延では、上流側圧延機２の出側材料速度と下
流側圧延機３の入側材料速度に不平衡が生ずると圧延材
１には張力又は圧縮力が働く。

この張力又は圧縮力を制御するのが張力制御であり、圧
延機２，３のロール回転数を制御して張力が目標値にな
るように制御する方法が一般的に採用されている。

張力制御の方式には種々あるが、圧力トルクメモリ一方
式を例にとって、圧延機３を基準回転数で回転させ圧延
機２のロール駆動用直流電動機５の速度を制御する場合
について説明する。

圧延機２のロール駆動用電動機５に働く圧延トルクＧｉ
＋（ｋｇ／７ＦＬ）は、圧延機２と電動機５とのギヤー
比を１：１とすると、 で与えられる。

ここでφ：電動機界磁磁束〔Ｗｂ〕 ■ａ：電動機電機子電流（Ａ） Ｎ：電動機回転速度（ｒｐｍ） ｄＮ／ｄｉ ： 加減速率（ｒｐｍ／５ｅｃ）Ｋ１−に
４：定数 である。

（１）式の第１項は電動機出力トルク、第２項は加速ト
ルク、（Ｋ３Ｎ＋に４）はロストルクを表わす。

いま、圧延材１が圧延機２に噛み込まれているが、いま
だ圧延機３には噛み込まれていないときの圧延トルクＧ
Ｒを（１）式により求めれば、この圧延トルクは無張力
状態での電動機５の圧延トルクであって、これを無張力
時圧延トルクＧＯＭとする。

タンデム圧延中に圧延機２，３間において圧延材１に働
く全張力Ｔ（ｋｇ、ｌは、圧延機２の圧延ロールの半径
をＲ（ｍ）とすると、 で与えられる。

第２図は、圧延トルクメモリ一方式のブロック線図を示
す。

圧延トルク演算回路１１では、圧延機２のロール駆動用
電動機５の電機子電流Ｉａ、界磁磁束φ、回転数Ｎを入
力して（１）式により圧延機２の圧延トルクＧＲを演算
する。

圧延トルクメモリー回転１２では、圧延材１が圧延機３
に噛み込む前の圧延トルクＧＲを無張力時圧延トルクＧ
ＯＭとしてメモリーする。

タンデム圧延中においては、圧延トルク差演算器１３に
より、圧延トルク演算回路１１の出力である圧延トルク
ＧＲと圧延トルクメモリー回路１２の出力である無張力
時圧延トルクＧＯＭとの差ＧＯＭ ＧＲが演算サレ、
その差ＧＯＭ ＧＲと圧延機２の圧延ロール半径Ｒが
張力演算回路１４に入力されて圧延材１に働く全張力Ｔ
が（２）式により演算される。

ユニット張力演算回路１５では張力演算回路１４の出力
である圧延材１に働く全張力Ｔと圧延機２，３間の圧延
材の断面積ＡＣ７７＋″〕とを入力として圧延材１に働
く単位面積当りの張力（以下ユニット張力という）ＪＴ
（ｋｇ／ｍ”：）を演算する。

さらに、ユニット張力偏差演算回路１６では、圧延材１
１こ働くユニット張力ＪＴを目標ユニット張力Ａ Ｔ
ＲＥｐ （ｋＶ′ｍ” ）と比較し、偏差ＪＴ−ＡＴＲ
ＥＦを求める。

比例積分制御回路１７では、偏差ＪＴ ７Ｊ’ｒＲＥＦ
’に比例積分演算を加える。

即ち、Ｋ５．に６を定数としたとき、 で得られるＪＮを出力し、このＡＮを圧延機の速度制御
装置に供給する。

速度制御装置（図示しない）では供給された速度補正信
号を速度基準に加えて、その和に基づいて電動機５の速
度を制御する。

即ち、ＪＴ−ＪＴＲＥＦ＞Ｏのときには電動機５の速度
を上昇させて張力を減少させ、逆にＡＴ−＃ＴＲＢＦ＜
Ｏのときには電動機５の速度を低下させて張力を増加さ
せる。

このように電動機５の速度を制御することにより、圧延
材１の張力が目標値に保たれるよう張力制御が行なわれ
る。

以上、圧延トルクメモリ一方式について述べたが、その
他の、種々発表されている張力制御方式においても、圧
延材１のユニット張力を求める方法こそ異なるものの、
ユニット張力から速度補正信号ＪＮを得る方法は、上記
と略同様である。

従って、一般に張力制御装置は、第３図のように圧延材
に働く張力を検出する張力検出装置２１（圧延トルクメ
モリ一方式の場合には、第２図に一点鎖線で囲んだ部分
、即ち圧延トルク演算回路１１゜圧延トルクメモリー回
路１２、圧延トルク差演算回路１３、張力演算回路１４
及びユニット張力演算回路が圧延張力検出装置２１に相
当する。

）と、張力検出装置２１によって検出された張力を目標
張力と比較して偏差を求め前記偏差ｌこ比例積分演算を
加えて補正信号を出力する回路２２（ユニット張力偏差
演算回路１６及び比例積分制御回路１７がこれに相当す
る。

）との組合せとして表わされる。

ところで、第４図にユニット張力ＡＴと圧延トルクＧＲ
との関係を示すように、ＪＴ＜０の負の領域においては
、（２）式が成り立たず、ＡＴの変化分（こ比較して圧
延トルクＧＲの変化分が小さくなる。

さらに、圧延機２，３間にループが発生すると、ＡＴと
ＧＲ，とは、圧延機２の出側材料速度と圧延機３の入側
材料速度との関係やループ量とは無関係に、略一定とな
る。

従って、従来の張力制御方式では、第５図に実線で示す
ようにＡＴｌｏのとき、即ち圧延材１に張力が働いてい
るときには、張力制御系のゲインは一定となりユニット
張力ＡＴの変化に応じて圧延機２の電動機５の速度を制
御し、ユニット張力、（Ｔが目標値ＪＴＲＥＦとなるよ
うに張力制御が行なわれ、張力制御装置は所要の機能を
発揮するが、第５図に一点鎖線で示したようにひとたび
ＡＴくＯ即ち圧延材１に圧縮力が働くようになると、ユ
ニット張力、（Ｔの変化分に比較して圧延トルクＧｆＬ
の変化分が小さくなるため張力制御系のゲインが低くな
って張力制御の応答が遅くなり、このためユニット張力
ＡＴはなかなか目標値ＪＴＲＥＦに制御されず、圧延材
１に圧縮力が働いている時間が長くなり、ついにはルー
プを発生してしまい適切な制御ができなくなるばかりで
なく、異常ループが発生して危険な状態となる。

従って、従来の張力制御方式では目標ユニット張力ＪＴ
ＲＥＦをあまり低く設定することができず、圧延材の寸
法、形状等の関係上目標ユニット張力を低く設定したい
場合に使用することができないという問題があった。

本考案は、従来の装置の上記のような問題を解決すべく
なされたもので、張力がある一定値以下となったときに
は張力を速やかに増大させるように圧延機の速度を制御
する一定の信号を発生して、この信号を従来の補正信号
（検出された張力と目標値との差を比例積分して得られ
るもの）に重畳し、重畳して得られる合成信号より電動
機の速度を制御することによって、異常ループの発生を
防止し得るようにした張力制御装置を提供することを目
的とするものである。

以下、本考案の一実施例について説明する。

第６図は、本考案に係る張力制御装置の一実施例を示す
ブロック線図である。

同図において、一点鎖線で囲んだ部分は、第３図に示し
た従来の張力制御装置と略同様に構成されている。

即ち、第６図において、２１は圧延機２，３相互間にお
いて圧延材１に働くユニット張力ＪＴを検出する張力検
出装置２２は張力検出装置によって検出されたユニット
張力、（Ｔを目標ユニット張力ＪＴＲＥＦと比較して偏
差を求めこの偏差に比例積分演算を加えて主速度補正信
号、（Ｎを出力する主速度補正信号回路である。

３１はユニット張力比較回路で、この回路３１には張力
検出装置２１により出力されたユニット張力ＡＴが入力
として与えられ、そのユニット張力、（Ｔが目標張力Ｊ
ＴＲＥＦよりも低い一定の値、（Ｔ１以下となるとスイ
ッチＳＷを閉じる信号を与え、次いでユニット張力ＪＴ
が別のある一定値ＡＴ２以上になるとスイッチＳＷを開
く信号を与える。

補助速度補正信号源３２は、ある一定の信号ＪＮＩを常
に発生しているものである。

スイッチＳＷが閉じている間この信号ＪＮＩが補助速度
補正信号として速度補正公演算器３３に与えられる。

速度補正公演算器３３は、主速度補正信号回路１７の出
力である主速度補正信号ＪＮと、上記一定の補助速度補
正信号ＪＮＩとの差ＪＮ−ＪＮＩを演算し、この差を合
成速度補正信号として出力する。

この合成速度補正信号は、速度基準の補正分として圧延
機２のロール駆動用電動機５の速度制御装置に与えられ
る。

以上のうち、ユニット張力比較回路３１．補助速度補正
信号源３２及びスイッチＳＷにより、一定の補助速度補
正信号を出力する補助速度補正回路２３が構成されてい
る。

上記のような張力制御装置を用いれば、ユニット張力Ａ
Ｔが第７図ａの様に時刻ｔ１においである一定値ＡＴ１
以下になると、第７図すに示すような一定値の補助速度
補正信号ＡＮ１が第７図Ｃに示すような主速度補正信号
、（Ｈに重畳されて、第７図ｄに示すような合成速度補
正信号ＡＮ−ＪＮＩが得られ、この合成速度補正信号が
電動機５の速度制御装置に供給されるので、電動機５が
急激に減速され、圧延材に働く張力が速やかに増加する
。

従って、圧延材１に圧縮力が働く状態になりにくく、ま
たそのような状態になったとしても圧延材１に張力が働
く状態に速やかに復帰する。

このように、圧延材１に働くユニット張力ＪＴが増加し
て、時刻ｔ２において別の一定値ＪＴ２を越えると、ス
イッチＳＷが開路し、その後の合成速度補正信号はＪＮ
に等しくなる。

尚図示の実施例では、ＪＴＩとＪＴ２とは異なる値であ
るが、ＡＴｌとＪＴ２とは互いに等しくともよい。

また、図示の実施例では、補助速度補正信号ＪＮＩは第
７図すの如く連続した一定値の信号として説明したが、
第８図すの如く繰返しパルス状のものとして与えてもよ
い。

この場合、合成速度補正信号ＪＮ−ＪＮＩは第８図Ｃに
示すようになる。

また上記の実施例では、下流側圧延機３を基準圧延機と
し、上流側圧延機２のロール駆動用電動機の速度を補正
して張力制御することとしているが、逆に上流側圧延機
２を基準圧延機とし下流側圧延機３のロール駆動用電動
機の速度を補正する場合にも本考案を適用できる。

また、３台以上の圧延機でタンデム圧延を行なうに際し
、その中の１台を基準圧延機とし他の圧延機のロール駆
動用電動機の速度を制御する場合にも本考案を適用する
ことができる。

さらに、圧延材に働く張力を求めるのに演算による代り
に、張力を直接検出するように構成することもできる。

また、上記の実施例では、圧延材の単位断面積当りの張
力（ユニット張力）を求め、これが目標値になるように
制候することとしているが、圧延材に働く全張力を全張
力る目標値と比較し、この全張力が目標値になるように
制御を行なってもよい。

以上のように本考案によれば、圧延材１にループが発生
しにくく、また発生したとしても、これを速やかに除去
し、異状ループの発生に至らないようにすることができ
る。

また、目標張力を、従来の方式に比べ、低く設定するこ
とができ、圧延材の寸法、形状等に応じて適切に張力制
御を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、タンデム圧延の概略図、第２図は従来の圧延
トルクメモリ一方式の張力制御装置のブロック線図、第
３図は従来の張力制御装置の一般的なブロック線図、第
４図はユニット張力と圧延トルクとの関係図、第５図は
従来の張力制御装置で張力制御を行なったときのユニッ
ト張力の時間的変化を示す線図、第６図は本考案の張力
制御装置の一実施例のブロック線図、第７図ａ−ｄは第
６図の張力制御装置の各部に表われる信号の線図、第８
図ａ＝ｄは本考案の他の実施例の各部に表われる信号の
線図である。 ２１・・・・・・張力検出装置、２２・・・・・・主速
度補正信号回路、２３・・・・・・補助速度補正信号回
路、３３・・・・・・速度補正公演算回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. タンデム圧延装置の圧延機相互間において圧延材に働く
   張力を検出する張力検出装置と、前記張力検出装置によ
   って検出された張力を目標張力と比較して偏差を求め前
   記偏差に比例積分演算を加えて主速度補正信号を出力す
   る主速度補正信号回路と、前記検出された張力が前記目
   標張力よりも低い一定の値よりも低くなったときに一定
   の補助速度補正信号を出力する補助速度補正信号回路と
   を具備し、前記主速度補正信号と前記補助速度補正信号
   とを重畳して得られる合成速度補正信号を速度基準の補
   正分として圧延機の速度制御装置に供給するようにした
   タンデム圧延装置用張力制御装置。