JPS594952B2 - タンデムアツエンキ ノ ソクドセイギヨソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はタンデム圧延機の速度制姉装置特に通板時等の
低速度圧延時でも高速度圧延時と同等の精度で制（財）
が可能な圧延材の速度制（財）装置に関するものであろ
。

今複数に台のスタンドをもつタンデム…延機を考え、ｉ
（ｉ＜に）スタンド出側の板厚をＨｉ、ｉｊスタンドの
ロール周速をＶｉとすると周知のマスフロー一定の式Ｖ
１Ｈ１■Ｖ２ルコ・・・・・■ＶｉＨｉ■・・・・・・
ＶＫＨＫ・・（１）が成シ立つ（簡単化のｉこめ先進
率は無視する）。

したがつて各スタンドの出側板厚が指定されると１０ス
タンド相互の速度比が定まる。換言すれば式（１）から
明らかなように第１スタンド出側板厚Ｈ１が与えられる
と後続スタンドの出側板厚はスタンド相互の速度比のみ
で定まる。第１スタンド入側の板速度は拘束されていな
いため第１スタンド出側１５板厚Ｈ１は第１スタンドの
圧下位置によつて定まるが、後続スタンドの出側板厚は
スタンド相互の速度比のみで定まヤ、後続スタンドの圧
下位置にはよらないのである。板材の圧延は、ワークロ
ールによろ圧下刃とス２０タンド入側および出側の板張
力との合力により行われる。

上述の如＜各スタンドのロール周速が与えられろと各ス
タンドの出側板厚は定まるのであるから、各スタンドに
おいて圧延すなわち板材の塑性変形に必要な応力（圧延
力と張力との合力）２５は定まる。したがつてスタンド
相互のロール周速比を一定に保つたまま圧下位置を上昇
／下降すると圧下刃は減少／増大し、スタンド間張力は
増大／減少する。安定な圧延作業を行うためにはスタン
ド間張力は適正な範囲内でなければならない。３０スタ
ンド間張力が過大であれば板破断をひき起し、また過小
であれば板のた〈れ、絞Ｄ込み、蛇行等のトラブルを生
じ易いことは圧延作業者には周知の事である。

よつて圧下位置はスタンド間張力が好ましい範囲（通常
１０〜２０に９／ｍｍ２）となるよ３５う速度比を考慮
して設定される。以上述べたタンデム圧延機の特性から
明らかなように、速度比が設定した値と異なつたものと
なつｉこ場合、目標の板厚の成品が得られないばかシで
なくスタンド間張力も適正な範囲外となｂ安定な圧延作
業も困難となる。

しかるに従来のタンデム圧延機速度制倒方式では特に低
速度圧延時に卦いて充分な速度比精度を得ることが出来
ない。この事情を第１図を用いて具体的に説明する。第
１図において１は通常ＭＲＨ（マスタレオスタツト）と
呼ばれる可変抵抗器であつてモータ３によジ摺動せしめ
られ、定電…電源２（ＣＶの電…を発生するものとする
）の電…をその摺動子位置に従い０−０Ｖに変換するも
のである。該ＭＲＨｌの出力電圧は各スタンド毎に設け
られた通常ＳＳＲＨ（スタンドスピードレオスタツト）
と呼ばれる可変抵抗器４ａ，４ｂ，４ｃ・・・・・・を
経て各圧延電動機Ｒａ，７ｂ，ｒＣ・・・・・・に対す
る速度指令となる。

すなわち各ＳＳＲＨ４ａ，４ｂ，４ｃ・・・・・・の設
定位置をＹａ，ｙｂ，ｙｃ・・・・・・（最大値を１と
する）、ＭＲＨの設定位置をｘ（最大値を１とする）と
すれば各スタンドに対する速度指令はＣｘｙａ，ｃｘｙ
ｂ，ｃｘｙｅ・・・・・・・・・となり速度比はＹａ；
Ｙｂ；Ｙｃ；・・・・・・・・・ となつてｘの値によらずＳＳＲＨにより定まる一定の値
となり、ＭＲＨの設定位置ｘの変更により速度指令値を
スタンド間の比を一定に保つたまま増 シ減させること
ができる。

該各速度指令値は各圧延電動機Ｒａ，ｒｂ，７Ｃ・・・
・・・の回転軸にとりつけられた各タコジェネレータ８
ａ，８ｂ，８ｃ・・・・・・の出力と各比較演算器５ａ
，５ｂ，５ｃ・・・・・・に｝いて比較され、両者の差
電圧が各制御装置６ａ，．′６ｂ，６ｃ・・・・・・へ
送られる。各制御装置６ａ，６ｂ，６ｃ・・・・・・は
該差電圧が零となるよう各圧延電動機７ａ，ｒｂ，ｒＣ
・・・・・・へ加える電圧を制却する。▲てこのような
速度制仰方式は原理的にはいかなる速度に｝いてもＳＳ
ＲＨによジ設定された ３速度比を満足するはずである
が、実際は低速度圧延時に以下に述べる理由により設定
速度比とはかな）異なるものとなる。一般に圧延に必要
な最低速度は通板もしくは尻抜き作業時のもので定格最
高速度の１／３０〜１／１０（代）ある（たとえば定格
速度２０００Ｍ／分のスタンドで５０Ｍ／分の通板速度
であれば１／４０となる）。

今、定格の１／５０の圧延速度に卦いて速度比精度１％
を要求するものとすれば定格速ク度時の制囮ｊ精度は１
／５０×１％＝０。

０２％と言う極めて高精度のものでなければならないこ
とになる。

ここで速度比精度１Ｃ！）の要求は決して法外なもので
はない。仮に６スタンド圧延機で各スタンド間速度比誤
差が全て−１％であれば板頭部の板厚は目標値＋５％と
なジ通常の許容上限となる。さて第１図の速度制仰装置
は一般に多数の直流増巾器により構成されている。これ
ら増巾器の定格出力を１０Ｖとすると上記の０．０２％
の精度は２ｍＶに相当する。具体的には第１図の各比較
演算器５ａ，５ｂ，５ｃ・・・・・・に入力される速度
指令値と速度帰還値の精度として２ｍＶ以下の誤差が要
求されるとＧうことである。この誤差要因について考え
てみると、まず制却装置全体の零電位を定める共通母線
の電位分布をこのような小さな値に維持することは極め
て困難である。共通母線はその敷設径路、線径、接地点
、対地絶縁抵抗等に細心の注意を払つて設計されるもの
ではあるが、それでも敷設径路の不備、絶縁の経時的劣
化等により１０ｍＶ以上、時には５０ｍＶにも及ぶ電位
分布をもつことはまれではない。次に速度指令値に関し
ては第１図には図示していないが実際にはＭＲＨｌの出
力端から比較演算器５ａの入力端に到る間には電流増巾
、符号反転、板厚制仰装置からの修正入力加算等の目的
で多くの直流増巾器が使用されて｝り、これらの増巾器
の誤差と前述の共通母線電位分布との和が速度指令誤差
となる。

更に速度帰還値についてはタコジェネレータ自体の精度
が定格速度の０。１〜０。

５％であるのが一般であるから定格の１／５０程度の速
度に訃いては（０Ｊ−０．５）×５０＝５〜２５％の誤
差をもち、これにタコジェネレータ８ａの出力端から比
較演算器５ａの入力端に人る間のノイズフイルタ（図示
せず）、絶縁増巾器（図示せず）等の誤差が加わジ、速
度帰還値誤差となる。

結局これらの誤差の累積によジ保守が充分になされてい
る場合であつても通板作業時のような低速度圧延時には
５〜２０％程度の速度比誤差は避け難いものであり、こ
のための張力変動？よび板厚変動は高速度圧延時に比較
して著▼く大きいものとなつている。特に田延機を停止
状態から起動する場合は起動直后の該誤差は更に大きな
ものとな）、過大張力によシ板破断を生じることはめず
らしくない。もちろん低逮度圧延時にはバツクアツプロ
ール軸受油膜の減少、ワークロールと板との摩擦増加、
板頭尾端，の無張力による先進率変化等も板厚｝よび張
力変動の原因になつているが速度比精度不良による該変
動はこれらによるものよりもはるかに大きい。本発明は
かかる従来の速度制釧］装置の不備を解決するために工
夫▲れたものであり、その要旨は、マスタレオスタツト
からスタンドスピードレオスタツトを介して各スタンド
の圧延電動機に速度指令を与えるとともに比較演算器に
て前記速度指令値と電動機速度帰還値との偏差を求め該
偏差値にもとづいで圧延電動機の速度制御を行うタンデ
ム圧延機の速度制帥装置において、マスタレオスタツト
の前段訃よび各比較演算器の後段に帰還抵抗可変の帰還
増幅器を設けるとともに各圧延電動機に出力電圧レベル
の異なる２個の速度検出器を設け、マスタレオスタツト
の出力位置が予め定めた所定値（最大値の１／Ｎ，ｎ≧
１０）以下の低速度圧延領域のときにはマスタレオスタ
ツトの前段の帰還増幅器の帰還抵抗を変えてスタンドス
ピードレオスタツトへの入力電圧をｎ倍するとともに出
力電圧レベルの高い方の速度検出器を選択して田延電動
機の速度帰還電圧をｎ倍し、かつ比較演算器の後段の帰
還増幅器の帰還抵抗を変えて速度指令電…と速度帰還電
圧との偏差を１／ｎ倍する構成としたことを特徴とする
タンデム圧延機の速度制卸装置である。

本発明装置によれば、低速度圧延時には、マスタレオス
タツトの前段の帰還増幅器の帰還抵抗を高速度出延時の
ｎ倍となるように切替えることにより帰還増幅器の増幅
度はｎ倍になり、スタンドスピードレオスタツトの入力
電圧はｎ倍になる。

このときの誤差電圧は前記帰還増幅器の増幅度には関係
なくほぼ一定であるので、結局速度指令電圧のなかの誤
差電…の割合は１／ｎに減少することになる。まｔこ…
延電動機の速度検出器として高速用タコジェネレータと
低速用タコジェネレータ（同一回転速度に対して高速用
のｎ倍の出力電田レベル）を設けて訃いて、低速度圧延
時には低速用タコジェネレータを選択することにより速
度帰還電圧もｎ倍になる。このときの誤差電…も前記同
様に割合として１／ｎに減少する。上記により比較演算
器の出力すなわち速度指令電田と速度帰還電圧との偏差
は本発明装置によらない従来装置の場合に比してｎ倍の
レベルになり、かつそのなかの誤差のレベルは変わらな
いので誤差の割合としては従来装置の場合に比して１／
ｎに減少する。誤差の割合が１／ｎに減少するというこ
とは精度がｎ倍に向上することを意味する。前記ｎ倍に
なつた偏差は次段の帰還増幅器の帰還抵抗を高速度圧延
時の１／ｎ倍になるように切替えることにより帰還増幅
器の増幅度は１／ｎ倍になり、後段の制（財）装置への
人力レベルは高速度圧延時と同じレベルになる。かくし
て低速度圧延時にあ一ける速度制倒信号の誤差を相対的
に減少させることによジ高速度圧延時と同等の制却精度
を得ることができ？以下第２図にしｔこがつて本発明を
具体的に説明する。この図で１ａ，１ｂはモータ３によ
り機械的に連動して駆動・されるＭＲＨである。高速度
圧延時にはＭＲＨｌｂの位置が予じめ定めた所定値（最
大値の１／ｎ）より上にあることをコンパレータ１０に
より検出し、リレーコイルを励磁する。このときリレー
接点１２が閉じ、帰還増巾器１９の帰還抵抗は１８のみ
となり、入力抵抗１６と帰還抵抗１８の値を等しくして
シけば定電圧電源２の電圧はそのままＭＲＨｌａへの人
力となる。一方同時にリレー接点１４が閉じ、リレー接
点１５が開くことにより高速用タコジェネレータ８の出
力が速度帰還信号となる。また同時にリレー接点１３が
開〈ことにより帰還増巾器２３の入力抵抗２０と帰還抵
抗２１｝よび２２の和を等しくしてあ一けば比較演算器
５の偏差出力はそのまま制釧］装置６への入力となる。
すなわちこの状態に卦いては第１図の従米速度制御装置
と同じものとなる。さて低速度圧延時すなわちＭＰＨｌ
ｂの位置が予じめ定めた所定値（最大値の１／ｎ）以下
の状態に？いてはリレー接点１２が開き帰還抵抗１７と
１８との比をｎ−１；１にして訃けばＭＰＨｌａへの人
力電圧は定電圧電源２の電圧のｎ倍となる。しだがつて
ＳＳＲＨ４から出力岱れる速度指令もｎ倍となＤ、誤差
電圧は変わらないから速度指令値の精度はｎ倍に向上す
る。またリレー接点１４は開きリレー接点１５が閉じる
ことにより圧延電動機の同一の回転速度に対し高速用タ
コジェネレータ８のｎ倍の出力をもつ低速用タコジェネ
レータ９の出力が速度帰還信号となる。

よつて比較演算器５からは同一偏差に対しｎ倍の偏差信
号が出力されるがリレー接点１３が閉じているから演算
増巾器２３の帰還抵抗２１，２２の比を（ｎ−１）：１
にして？けば制（財）装置６への偏差入力はｎ倍×−＝
１のゲインとなｂ常に同ｎ一の速度偏差に対し同一の入
力となる。

（帰還増巾器２３のゲインは常に一定でも原理的には差
支えないが一般に制倒系のループゲインは応答性卦よび
安定性を考慮した最大値に調整されているから低速時に
更にループゲインがｎ倍となるのは安定性上好ましくな
い。）な｝低速用タコジェネレータ９の出力は定格速度
の１／ｎまで直線性があればよいのであるから設計上特
別の困難はない。

ところで低速度圧延時の速度制倒から高速度…延時の速
度制御へあるいはその逆への切換を円滑に行うためには
切換点に｝ける高速用タコジェネレータ８と低速用タコ
ジェネレータ９の出力比｝よびＭＲＨｌｂとＭＲＨｌａ
への入力比はともに正確に１；ｎとなつている必要があ
わ少なくとも該比率の誤差は１％以下であることが好ま
しい。また切換に要する時間は極力短くする必要がある
。リレー接点１２〜１５は機二械的なものより半導体ス
イツチが望ましい。な訃ｎの値としては速度比誤差によ
るトラブルが最も多い通板作業時に卦いて本発明の効果
を最大に発揮するためには１０〜２０が好ましい。以上
述べた如く本発明の装置は低速度…延時にＺ｝ける速度
指令訃よび速度帰還をｎ倍することにより低速度圧延時
の速度制（財）誤差を従来方式の場合に比して１／Ｂと
し、高速度圧延時と同程度の速度比精度を得ることがで
きるものであり、低速度圧延時の板厚精度向上、作業性
（スタンド間張力変動）改善に大きく寄与するものであ
る。

な｝本発明では、ＳＳＲＨにより設定された速度比を厳
密に維持するように制御する。従来この種の制御には垂
下制−が行なわれているが、これは頭部板厚が目標板厚
に対して大巾に厚くなる等の幣害の主因をなしている。
本発明では高速時だけでなく低速時にも高精度の速度制
（財）を行なうことができるので、垂下特性を持だせる
必要はな〈、板厚は全長に旺つて目標値通ｖに正確に制
御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の速度制（財）装置を説明するためのプロ
ツク図、第２図は本発明の実施例を示すプロツク図であ
る。 図面で１ａはマスタレオスタツト、４はスタンドスピー
ドレオスタツト、ｒは圧延電動機、８，９はタコジェネ
レータ、１２はスタンドスビードレオスタツトへの人力
電圧をｎ倍する接点、１４ツ１５は速度帰還電圧をｎ倍
する切換スイツチ、１３は偏差を１／ｎ倍する接点であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ マスタレオスタツトからスタンドスピードレオスタ
   ツトを介して各スタンドの圧延電動機に速度指令を与え
   るとともに比較演算器にて前記速度指令値と電動機速度
   帰還値との偏差を求め該偏差値にもとづいて圧延電動機
   の速度制御を行うタンデム圧延機の速度制御装置におい
   て、マスタレオスタツトの前段および各比較演算器の後
   段に帰還抵抗可変の帰還増幅器を設けるとともに各圧延
   電動機に出力電圧レベルの異なる２個の速度検出器を設
   け、マスタレオスタツトの出力位置が予め定めた所定値
   （最大値の１／ｎ、ｎ≧１０）以下の低速度圧延領域の
   ときにはマスタレオスタツトの前段の帰還増幅器の帰還
   抵抗を変えてスタンドスピードレオスタツトへの入力電
   圧をｎ倍するとともに出力電圧レベルの高い方の速度検
   出器を選択して圧延電動機の速度帰還電圧をｎ倍し、か
   つ比較演算器の後段の帰還増幅器の帰還抵抗を変えて速
   度指令電圧と速度帰還電圧との偏差を１／ｎ倍する構成
   としたことを特徴とするタンデム圧延機の速度制御装置
   。