JPS6011571B2 - スリップ検出方法並びにこれを用いたスタンド間張力制御方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鋼材等を熱間圧延する圧延機における圧延ロー
ルと圧延材とのスリップを検出する方法並びにこれを用
いたスタンド間張力制御方法および装置に関する。

一般に鋼材等を熱間圧延するタンデム圧延機において材
料の形状及び寸法の悪化の原因の一つに、スタンド間の
材料に作用する引張り力あるいは圧縮力（以下張力と称
す）の変動がある。

このスタンド間に発生する張力を目標張力に等しい張力
となるように制御して圧延するためにスタンド間張力制
御が行なわれ、従来より種種の制御方法が提案され実施
されている。従釆のこの種の張力制御方法の一つに圧延
材に張力が印加されていないいわゆる無張力圧延状態に
おける圧延荷重Ｐｏ及び圧延トルクＧｏと張力が印力０
されているいわゆる張力圧延状態における圧延荷重Ｐ，
及び圧延トルクＧ，から張力による圧延トルクの変化分
△ＧＴを次の【１｝式で求め、更に次の｛２｝式によっ
て張力Ｔを算出しこの張力Ｔが目標張力と等しくなるよ
う圧延ロ−ル周速度を操作するものがある。

△ＧＴ＝芸‐Ｐ・−Ｇｒ‐ｍ Ｔ＝毒‐△ＧＴ…■ ここで、Ｒ：ロール半径 第１図はこのような張力制御を行なう装置の概略構成図
である。

第１図において第１スタンド圧延ロール１及び第２スタ
ンド圧延ロール２は、電動機３，４よりそれぞれ駆動さ
れかつ速度制御装置５，６により目標の速度ＮＩ０，Ｎ
２０１こ制御される。この状態において、圧延材７は第
１スタンド圧延ロール１に噛み込まれる。このような張
力制御方法では無張力圧延時の圧延荷重Ｐｏ及び圧延ト
ルクＧｏと張力圧延時の圧延荷重Ｐ，及び圧延トルクＧ
，によって張力制御を行なうので、まず圧延材７が第１
スタンド圧延ロール１だけで圧延される無張力状態にお
ける圧延荷重Ｐｏに対する圧延トルクＧｏの比を計算機
８に記憶する。

ここで圧延荷重は荷重検出器９により検出し、又圧延ト
ルクは、速度検出器１０により検出した回転速度Ｎ，、
電流検出器１ １により検出した電流１，「電圧検出器
１２により検出した端子電圧Ｅ，より圧延トルク演算装
置、たとえば上記計算機８により次の‘３｝式で演算し
て求める。

Ｇ，：ｋ，．Ｅ，−１．・ＲＩ．，， Ｎ， −ｋ２・等洋−（ｋ３‐Ｎ・十ｋ４）…【３｝ただしｋ
，，ｋ２，ｋ３，ｋ４ ：定数Ｅ，
：電動機端子電圧１，
：電機子電流 Ｒ， ：電機子抵抗 Ｎ， ：電動機回転速度 ここで（３’式の右辺の第１項は、電動機の発生トルク
、第２項は加減速トルク、第３項は、機械損トルクであ
る。

次に圧延材７は第２スタンド圧延ロール２に噛み込まれ
てスタンド間に張力を発生する。

計算機８は、各検出器より検出された信号を再び取込ん
で‘３’式によって圧延トルクを演算し、又‘１｝式及
び■式よりスタンド間に発生する張力を演算し演算器１
３へ出力する。

演算器１ ３では予め設定された目標張力Ｔｏと計算機
８の演算出力Ｔとを比較してその差分である張力偏差△
Ｔを演算する。

そしてこの張力偏差△Ｔを零にすべく張力制御装置１４
により速度修正量△Ｎ，。を演算し、これを演算器２８
に導入する。演算器２８はこの△Ｎ，ｏを目標速度Ｎ，
ｏに加算し、速度制御装置５に導入して電動機３の速度
修正を行なう。これによりスタンド間張力を目標張力Ｌ
に制御することができる。このような張力制御方法は制
御システムが簡単であり、又応答性に優れた制御を行な
うことができる等の特長がある。

しかし、張力を検出するために電動機発生トルクから求
めた圧延トルクを使用しているため次の様な問題がある
。すなわち、第１図において圧延材７と第１スタンド圧
延ロール１がスリップした場合、電動機３の負荷トルク
は急激に減少する。従ってこのような場合、電動機発生
トルクから圧延トルクを‘３１式で算出すると算出され
た圧延トルクＧ，は実際の値よりも小さくなり、この結
果【１’，【２’式で求めた張力Ｔは、正の大きな値と
なりあたかも第１、第２スタンド１，２間の張力が増加
したような計算結果となる。

従って、このまま張力制御を実施すると増大した張力を
目標張力に戻すべく張力制御装置１４は電動機３を増速
する方向に出力し「増々スリップが増長する結果となり
極端な場合には圧延が不良となることもある。

ところで圧延材と圧延ロール間のスリップは周知の如く
、圧延材と圧延ロール間の摩擦力によって材料を。

ールバイト内に引き込む力、およびこの力により圧延材
が圧延ロールから受ける反力との大小関係に応じ、後者
が前者よりも大なる場合に生じ、また圧延材の噛み込み
角が大きい程スリップの発生する確率が高いとされてい
る。従って圧延材のサイズが大きいホットストリップミ
ルの粗圧延などでは、このようなスリップはたびたび発
生する。本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので圧
延材と圧延ロールの間のスリップを的確に検出する方法
を提供するとともにこの張力制御において、誤った制御
を行なわないように圧延状況に応じた制御を行なうスタ
ンド間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。

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。第２図はホットストリップ・ミル粗圧延機において
、圧延中にスリップが発生した状況における電動機発生
トルクの実測例である。

この第２図図示Ａ部分の如くスＩＪップによる電動機発
生トルクは周期的に変動し、スリップ発生のない時の板
厚変動あるいは、材料温度の変化による圧延トルクの変
動振動と変動周波数に比べてその振幅は大きく周波数は
高い。

またこのようなスリップが発生した場合、張力制御を継
続して行なうことはむしろ圧延に対し悪影響を及ぼすの
で、このようなスリップが発生した場合には、張力制御
を中断し、あるいはスリップ発生直前の張力制御出力値
を保持してスリップが消滅した後に張力制御を再開する
ことが望ましい。

このためにはスリップの発生を確実に検出する必要があ
る。第３図はこのようなスリップの発生を検出するスリ
ップ検出装置のスリップ検出方法およびこの検出に応じ
て張力制御装置の動作、非動作を制御する信号を発生す
る方法の一実施例を示す図である。

第３図において１５はローパスフィルタであり、第２図
に示すようなスリップによるトルク変動Ａを含む圧延ト
ルクＧ，を入力する。

このローパスフィルタ１５のカットオフ周波数は定常状
態における圧延トルク変動周波数より高くかつスリップ
発生時におけるトルク変動周波数より低くし、ローバス
フイルタ１５の出力にスリップによるトルク変動分が含
まれないようにし、これを演算器１６へ与える。演算器
１６では、圧延トルクＧ，と。

ーパスフイルタ１５の出力からその差分を演算し、これ
を演算増幅器１７へ与える。すなわち、演算器１６の出
力はローパスフィルタ１５のカットオフ周波数より高い
周波数であるところのトルク変動分のみとなりスリップ
によるトルク変動分も含まれる。

そして１７は不惑帯をもった演算増幅器である。

前述の如くスリップによるトルク変動は他の外乱による
変動よりも、大きいので不惑帯の幅を適当に設定するこ
とによりスリップによるトルク変動分のみを検出し、こ
の検出出力を全波整流回路へ与える。１８は全波整流回
路で演算増幅器１７の出力を全波整流し一次遅れ回路１
９へ出力する。

ここでスリップによるトルク変動が、第２図に示すよう
に連続的に生じても全波整流器１８の出力は、演算増幅
器１７の不感帯を超えた信号分を全波整流したものであ
るから、不連続な出力波形となる。そしてスリップが生
じている第２図のＡ部分の期間は、スリップ発生期間と
して認識できる必要がある。しかして一次遅れ回路１９
はこの要求を達成するもので、その内部ゲインＫを大き
くすることにより微小な入力信号に対しても、スリップ
発生を確認できる信号を入力波形を平滑することによっ
て得られ、これによりスリップ発生期間の検出を行なう
ことができる。そして２０はリミット回路で一次遅れ回
路１９の出力値を所定の値に制御するものである。

すなわち、第２図のスリップ発生期間Ａの間、一次遅れ
回路１９の出力をリミット回路２川こ制御される所定の
値としている。２１‘まリレードライバーで−次遅れ回
路１９から与えられる入力信号に応じてリレー２２を動
作させる。

従って、いま一次遅れ回路１９の出力が発生している時
、すなわちスリップ発生状態でリレー２２が、動作する
ように設定すれば、リレー２２の接点２３はスリップ発
生時のみ開路することになる。しかしてこのリレー接点
２３の接点信号を利用して、たとえば開成時に一定電圧
を第４図に示す張力制御装置２７にスリップ検出信号と
して出力する。

張力制御装置２７は例えば、張力制御開始時にこのスリ
ップ検出信号が入力されれば、張力制御を中断し、ある
いは張力制御中にスリップ検出信号が入力されれば当該
時点直前の張力制御出力値を保持することにより張力制
御を圧延に対し悪影響を及ぼさないようにし、次いでス
リップ検出信号が消去すればこの張力制御の中断又は張
力制御出力値保持を解除し、定常の張力制御を行なうも
のである。第４図はこのようなスリップ検出装置を備え
た張力制御装置の一実施例を示す概略構成図で図中、第
１図と同一符号のものは同一の機能を備えたものでその
説明を省略する。

第４図において２４は、圧延トルク演算装置で速度検出
器１０の出力である電動機３の回転速度Ｎ，と電流検出
器１１により検出した負荷電流１，と電圧検出器１２か
らの端子電圧Ｅ，を入力し、‘３’式によって圧延トル
クＧ，を演算し張力制御装置２５及びスリップ検出装置
２６へ出力する。張力演算装置２５には荷重検出器９に
より検出した圧延荷重Ｐ，を入力し、【１１式及び■式
によって張力Ｔを演算器１３へ出力する。またスリップ
検出装置２６はトルク演算装置２４の出力Ｇ，を与えら
れ、スリップ検出信号を張力制御装置２７へ送る。

そして張力制御装置２７は、スリップ検出装置２６の信
号に応じてスリップの発生しない状況では定常の張力制
御を行ない、またスリップ発生時は張力制御状態に応じ
て張力制御を中断又はスリップ発生直前の張力制御出力
値の保持を行ない、この保持出力値に基づく張力制御を
スリップ検出信号入力中行なわしめるものである。これ
により、スリップ発生時においても誤った張力制御を、
行なうことなく圧延状況に応じた的確な制御を行なうこ
とができる。

以上詳述したように本発明は圧延機を駆動する電動機の
発生トルクから圧延トルクを得、この圧延トルクと圧延
機における圧延荷重からスタンド間の張力を得、この張
力を所定の目標値に等しくするように圧延ロール速度を
制御するとともに上記圧延トルクの変動振幅及び又は変
動周波数の変化から圧延材と圧延ロールとのスリップを
検出し、該検出時にスリップ発生直前の張力を保持する
ように制御するものである。

したがってスリップの発生時にも誤った張力制御を行な
うことなく、安定かつ的確な張力をもって圧延を行なう
ことができるスリップ検出方法並びにこれを用いたスタ
ンド間張力制御方法および装置を提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の張力制御を行なう装置の一例を示す概略
構成図、第２図は電動機発生トルクの実測値の一例を示
す図、第３図は本発明のスリップ検出方法の一実施例を
説明する図、第４図は本発明の方法を実施する装置の一
実施例を示す概略構成図である。 １，２…・・・圧延ロール、３，４……電動機、５，６
・…・・速度制御装置、７・・・・・・圧延材、９・・
・・・・荷重検出器、１４・・・・・・張力制御装置、
２４・・・・・・圧延トルク演算装置、２５・・・・・
・張力演算装置、２６．．・．・０スリップ検出装置。 第ノ図第２図 第３図 第チ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧延機における圧延トルクの変動振幅又は変動周波
   数の少なくともいずれか一方の変化から圧延ロールと圧
   延材とのスリツプを検出することを特徴とするスリツプ
   検出方法。 ２ 張力制御を行なうスタンド間張力制御装置において
   、圧延機を駆動する電動機の発生トルクから圧延トルク
   を得、この圧延トルクと前記圧延機における圧延荷重か
   ら前記圧延機と相隣合うスタンド間の材料に与えられる
   張力を得、この張力が予め設定した目標張力に等しくな
   るように圧延ロール速度を制御するとともに、前記圧延
   トルクの変動振幅又は変動周波数の少なくともいずれか
   一方の変化が予め定められた圧延トルク変動振幅又は変
   動周波数内であるか否かにより前記圧延材と前記圧延機
   の圧延ロールとがスリツプしているか否かを検出し、こ
   の検出時の張力制御状態に応じて張力制御を行なうこと
   を特徴とするスタンド間張力制御方法。 ３ 張力制御を行なうスタンド間張力制御装置において
   、圧延機を駆動する電動機の発生トルクから圧延トルク
   を演算する圧延トルク演算装置と、この圧延トルク演算
   装置で演算した圧延トルクと前記圧延機における圧延荷
   重から前記圧延機と相隣合うスタンド間の材料に与えら
   れる張力を演算する張力演算装置と、前記圧延トルク演
   算装置の圧延トルクの変動振幅又は変動周波数から前記
   圧延機で圧延される圧延材と前記圧延機の圧延ロールと
   のスリツプを検出するスリツプ検出装置と、前記張力演
   算装置の演算値が予め定めた目標張力に等しくなるよう
   に圧延ロール速度を制御するとともに前記スリツプ検出
   装置からのスリツプ検出信号を導入し、この導入時の張
   力制御状態に応じて張力制御を中断させ、又はスリツプ
   検出信号をスリツプ検出信号導入直前の張力制御出力値
   を保持する張力制御装置とを具備することを特徴とする
   スタンド間張力制御装置。