JPS6117315A - 連続長尺材の加工装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、鋼板、フィルム、紙等の連続長尺材を連続的
に圧延等の加工を行う連続長尺材の加工装置の制御方法
に関する。

〔発明の背景〕

近年、酸洗ライン等の前処理工程と圧延機群との直結化
を行うことによって操業効率の向上を目標とする連続圧
延が著しい進歩をとげている。しかし、圧延システムに
おいては、各ロールスタンドの作業ロールは材料の破断
、キズ付きあるいは一定圧延量ごとの唐様に起因する圧
延品質の低下を防ぐために作業ロールを定期的又は非定
期的に交換する必要があシ、この作業ロールの交換は次
に述べる理由によシ操業の高効率化を阻む要因となって
いた。従来、この作業ロールの交換作業は、一旦、圧延
を停止させ、作業ロール間を充分に開放して、客換対象
の作業ロールを引き抜き、次に新（代替）作業ロールを
挿入してロール交換を終了する。さらに、このロール交
換後、ロール開度を再設定して、再起動するような工程
をとる。この結果、この期間は全く圧延が遂行されず、
いわゆる圧延操業上のロスタイムと化してい・た。この
ロスタイムを必要とする大きな理由は、圧延中に作業ロ
ール交換を行うと、当該スタンドの開放又は締込みに伴
い、当該スタンドの先進率の変化およびこれによってひ
き起こされる当該スタンド前後の張力や厚みの大幅な変
化を誘発し、遂には板切れを発生せしめる懸念が存在す
ることにある。

また、一般に、圧延中において、第１（始端）又は第Ｎ
（最終）スタンドを被圧延材と非ｉ解状態迄開放したり
、逆に、非接解状態から被圧延材に接触し、かつ適正開
度に設定する過程では、このスタンドを除く、他の全ス
タンド負荷配分を基本とするセットアツプ計算の再実行
を通して、再度、圧下、張力等の設定を行う方法が考え
られる。

しかし、ロールスタンドの駆動電動機容量に余力がち・
す（通常一定の余力を持たせて容量が選定される）、か
つ第１又は第Ｎスタンドの作業ロールを各々単独又は同
時に、又は近接したタイミングで組替えしようとすると
き、全スタンドのセットアツプ計算値は何回かの繰返し
演算を必要とし、かつ、その適中度がセットアツプの良
否、ひいては被圧延材の性状に微妙な影響を及ぼすこと
から、通常は再圧延時、オンラインにて適応修正演算を
必要とするが、上記の方法ではこの要求に対して必ずし
も適正なものとはなシ得ない欠点があった。

また、交換時に全スタンドを停止させた場合、バイト部
によって被圧延材にロールマークがついてしまい、品質
の低下を招くとともに著しい場合にはその部分を切シ捨
てる必要がちシ、歩留、りの低下も問題となる。

以上は、圧延技術を例示して述べたが、この課題はフィ
ルム、紙等の連続加工プロセスに於いても同様である。

〔発明の目的〕

本発明は、作業ロールの交換に費やす時間の短縮により
稼動率を向上するとともに商品質の維持を回りうる加工
装置の制御方法を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために、本発明による制御方法は交
換対象の作業ロールが負担すべき圧下量をその交換作業
ロールの上流側又は下流側の加工スタンドに分担するよ
うにし、その分担を上下一対の作業ロールの相対速度を
異ならせるように制御する点に特徴を有するう すなわち、本発明による制御方法は、一対の作業ロール
を有する少なくとも２以上の加工スタンドの配列により
一連の加工ラインが形成され、前記加工ラインの始端に
配置された巻戻機から連続長尺材が繰り出されて前記一
対の作業ロール間を通過し前記加工ラインの終端に配置
された巻取機に巻取られつつ加工が行われる連続長尺材
の加工装置の制御方法において、前記加工ラインの始端
または終端に位置する加工スタンドの作業ロールの交換
時に、当該交換作業ロールの圧下動作または圧下開放動
作に伴う前記交換作業ロールの上流側または下流側にお
ける連続長尺材の厚み変化を前記交換作業ロールの上流
側または下流側に位置する加工スタンドの一対の作業ロ
ールの相対速度を異ならせることによシ補償するもので
ある。

また、この連続長尺材の厚み変化の補償をより完全なも
のとするために、一対の作業ロールの相対速度の比の変
更によ多発生する各スタンド前後方張力の変化を、前記
作業ロールの圧下開放又は圧下動作（締込）対象スタン
ド以外の全スタンドの上下作業キール速度の同時修正、
ならびに、巻戻し機又は巻取機の張力制御を介して補償
するものである。

〔発明の実施例〕

次に、本発明による加工装置の制御方法の実施例を図面
に基づいて説明する。なお、以下の説明においては加工
装置としての圧延装置の例につき述べることとする。

まず、本発明の原理的構成について説明する。

イ筐、連続するＮ（Ｎは整数で、Ｎ２２）スタンドタン
デムミル中の第Ｎスタンドを開放する場合の当該第Ｎス
タンドおよび隣接上流スタンド及びこれにつづく上流ス
タンド群における圧延現象を考察する。

第１図は、被圧延材１が同図左方より右方に向って圧延
される場合の第（Ｎ−２）スタンド２゜第（’Ｎ−１）
スタンド３．第Ｎスタンド４．およびその巻取′ＪｆＩ
ｋ５部分を示すものである。前記各スタンド２〜４のロ
ール回転速度をそれぞれ’Ｖ’ｓ−２＋Ｌ−１　　、　
Ｖｎ　＋各スタンド２〜４の出側張力をｔ、２１ｔ１１
−１１　１ｎ＋被圧延機１の厚みをｈ＋＋−２１１１・
−１，ｈ、とする。

さて、各スタンドの作業ロールが全て圧延に適用されて
いる状態から第Ｎスタンド４のみを開放する過程につい
ては、第Ｎスタンド４の圧下をΔＳユだけ開放した時、
その先進率ｆわは、この基準値よりΔｆ、たけ変化する
。すなわら、定量的には、 で表わされる。

ここに、（θｆ／ａ　Ｓ　）は、第Ｎスタンド４におけ
る圧下の先進率に及ぼす影響係数を示す。従って、第Ｎ
スタンド４の先進率はｆ、からΔｆ、まで変化し、その
結果、出側板連は、■ｆｉ（１＋ｆイ＋Δｆ、）となる
。第Ｎスタンド４の作業ロールの開放前において被圧延
材１のマスフローは一定であるから、 ｈ　、’−Ｉ　Ｖ　１１−１　（１＋ｆ、−１）＝ｈ、
　ｖ、　（ｉ＋ｆ、　）−（２）が成立する。一方、第
Ｎスタンド４の作業ロール開放中又は後にあっては（２
）式右辺の先進率がΔｆ４だけ変化するが、同出側厚み
り、は維持される必要があり、この結果マスフロー−足
側から、第Ｎスタンド４の入側厚みは（３）式で与えら
れる制約を受ける。この厚みを特にｈａ−１で示すと、
となる。一般にロールスタンド開放時には、先進率変化
は負となり、従って（３）でΔｆ、＜Ｏより（３）式で
与えられるｈ　ｎ　−１はｈ　ｔ＋−ｔ　＞　ｈ　１１
−１　＞　ｈ−であり、第Ｎスタンド４の開放ととも＜
、１１．に漸近し、遂には（第Ｎスタンド開放と共に）
ｈ、とならねばならない。

この時、第（Ｎ−１）スタンド３では第Ｎスタンド４の
開放前の厚みｈａ−１をｈ；−、へ変化せしめるため、
上下作業ロールの速度比γａ　−１を調整して、その出
側厚みを維持しようとするのが本発明の骨子である。、
なお、この速度比γｍ−１が第（Ｎ−１）スタンド３で
安定な状態で達成し得ない場合、あるいは、電動機容量
に余力のない場合には、さらに上流側の第（Ｎ−２）ス
タンド２より上流スタンドの上下作業ロー、ル速度比を
従属的に、又は予め定めた（例えば、電動機負荷病力比
に応じて）配分比で、同時制御することにより、第Ｎス
タンド４のロール開放を補償するものである。以上のこ
とは、第Ｎスタンド４ではなく、中間スタンドについて
も同様である。

さて、第Ｎスタンド４の開放と共に第（Ｎ−１）スタン
ド３に要求される出側厚みはＧ）式で与えられることは
既に述べたが、これを創出するに要する第（Ｎ−１）ス
タンド３の上下作業ロール相互間の相対的な速度の比、
以下異速比は、これを２７ｍ　−１とすれば、 ・・・（４） となる。ココニ、（ａｈ、−ｔ／ａｒ−ｔ）ｔｉ第（Ｎ
−１）スタンド３に於ける実速比の変化分に対する第（
Ｎ−１）スタン３の出側厚み変化分を示す影響係数であ
る。

特に、第（Ｎ−１）スタンド３で実速比が（４）式によ
シ達成し得ない場合には、その制限値真速比変化分Δγ
ｍ−１（Ｌ）で与えらｎる第（Ｎ−１）スタンド出側所
要厚みｈ；−ｔ　（Ｌ）は、 となり、これよシマスフ０−一定側を適用して、２その
所要入側厚みり、２＠下式、即ち、から求め、第（Ｎ−
２）スタンドでの所要厚みを算出し、（４）式と同様の
手段で、第（Ｎ−２）スタンド２における所要異連比を
算出し制御する。さらに、第（Ｎ−２）スタンド２で制
御が完全に達成し得ない場合は順次第（Ｎ−３）、第（
Ｎ−４：・・・と逐次、上流側スタンドへ実速比をシフ
トＣ補償する。

次に、第Ｎスタンド入側張力の制御方法について述べる
。

第Ｎスタンド４が完全に開放された状態では、厚みと同
様に第（Ｎ−１）スタンド３の出側と第Ｎスタンド４の
出側は同一張力（、／とならねばならない。

一方、第Ｎスタンド４の圧下開放量ΔＳ、と、第（Ｎ−
１）スタンド３の実速比の変化Δγｍ−１に伴って第（
Ｎ−１）スタンド３の受ける前方張力変動Δｔｎ−１は
、 ・・・（７） となる。いま、ΔＳａ　＋Δγ。−１にてΔ１．−．　
が受ける影響と、ｔユ′へ移行するに要する補正量を第
（Ｎ−１）スタンド３の上下作業ロールの同時速）　　
度更量Δｖ、−１によって積極的に補正するには、ｆ）
式に、この補正項を加えて、 （ｔ、−、）−ｔ、’）＋Δｔ、−１ ・・・（８） となる。ここで終局の目的は、Δｔｎ−ｒ’ｌ：零とす
ることにあＣ１（８）式の左辺中、Δｆｎ−１をＯとお
けば、所要上下作業ロール同時速度ΔＶ　ｔ＋　−ｔ　
は、で決定が可能となる。

他方、第Ｎスタンド４の圧下開放量ΔＳ＋に伴つて、巻
取機５の受ける張力変動Δｔ、は、同様にして下式で得
るこ七ができる。

又、ｔＡが１　、／へ移行するに要する補正量を巻取機
張力制御系の張力指令への変化量Δ１．により積極的に
補正するには、（１０）式に、この補正項を付与して、 （ｔｔｔ＋’）＋Δｔ。

となるからΔｔアー０とすれば所望の制御量Δ１゜は となる。

以上を要約すると、第Ｎ（最終）スタンド４の開放時に
は、既述の（４）式を成立せしめながら、上下作業ロー
ルの実速比を制御し、かつ（９）、　　（１２）式を時
々刻々成立させ、第（Ｎ−１）スタンドの圧延速度（上
下作業ロールめ実速比、及び同時制御）と、巻取機５の
張力指令を変化調整すれば、第Ｎスタンド４の前後方張
力は、第Ｎスタンド４のロール開放後の目標張力ｔＩ′
に収束させることが可能であり、第Ｎスタンド４のロー
ルを圧延中ニおいても開放することが可能である。

さらに、第にスタンド４において、第Ｎスタンド４のロ
ール開放状態から、ロール開度を閉とする場合は、既述
の（４）、　（９）、　　（１２）式は同様に成立し、
同様の手段で、ロール開披の第Ｎスタンド４の前後方張
力１ｆｉ−１，１，を形成することが可能である。

また、第（Ｎ−１）スタンド３の等速制御を実行する過
程において、第（Ｎ−１）スタンド３の上下ロールの等
速修正に伴い、第（Ｎ−１）スタンド３の後方張力が同
時に変化する。このため、第（Ｎ−１）スタンド３の速
度修正に伴う第（Ｎ−２）スタンド３の同期所要速度補
正量ΔＶ、−２は、常時、マス７０一一定則が全スタン
ド間で成立することから、 ｈ　ａ−１（Ｖｎ−１＋ΔＶ、−＋）（１＋ｆ−ｔ＋Δ
ｆＲ−１）＝ｈ−ｚ（Ｖ−ｚ＋　ΔＶ−２）（’１＋ｆ
−ｚ　）・・・（１３） となる。さ−らに第（Ｎ−２）スタンドより２上流の全
スタンドについては、（１３）式が同様に成立すＩ　　
るから、（１３）式に依って、全スタンドの同期速度制
御、いわゆるサクセツシプ制御を行い、全スタンド間張
力変動を抑制する。なお、第Ｎスタンド４の圧下の操作
時、（１３）式に於ける第（Ｎ−１）スタンド（３）の
出側目標厚みり、−１はり、となる。

なお、以上はＮタンデムミルの第Ｎ（最終）スタンドに
ついて述べたが、第１（始端）スタンドについても当該
スタンドの前後方の相対関係が反転するだけで全く同様
に取り扱ｉ得ることは自明である。

次に、本発明にかかる具体的な一実施例を第２図に示す
。

第２図に訃いて、符号１〜５は第１図のそれと同様であ
る。また、符号２００，３００，４００゜５００番台は
それぞれ第（Ｎ−２）、第（Ｎ−１）。

第Ｎスタンド及び巻取機を示し、この中、スタンドにつ
いては（例えば、第（Ｎ−２）スタンドの２０１．２０
２．・・・に於ける０１，０２で与えられる）下２桁の
番号は各々のスタンドについて共通である。

さて、各スタンドは、スケジュール設定装置８から与え
られた圧延スケジュールに対応し、演算装置６にて所望
の圧下量と、各スタンド圧延速度が演算される。算出さ
れた演算結果のうち、圧下については例えば第（Ｎ−２
＞スタンド３では圧下制御装置２２１を経て圧下駆動装
置２２０に付与され、所定の圧下開度が設定される。一
方、圧延速度については、第一の速度指令装置２０３に
て上下作業ロールの真速比（すなわち、相互ロールの回
転速度比）が設定（通常々初期設定は真速比１．０の上
トロール等速）される。尚該出力は上ロール指令装置２
０１又は下ロール指令装置２１１に与えられ、該信号は
それぞれの作業ロールを駆動しく駆動電動機は図示省略
）、その結果は、速度発電様又はパルス発電機２０２，
２１２にて実績値検出を行い、いわゆる速度−・定制御
系（以下Ａ３Ｂ系と略す）を形成する。また、第２の速
度指令装置２１３は上下ロールを等量だけ制御する場合
に用いるために設けられ、当該出力は等しく上下作業ロ
ールのＡＳＡ系へ付与される。セットアツプと称する通
板初期の速度設定には通常、この第２へ速度指令装置２
１３が用いられる。

以上の過程においＣ１演算に要する各種定数、影響係数
は、記憶装置７に格納されており、必要に応じて演算装
置６からデータ検索される。演算装置６の演算は、一定
条件又は一定周期による管理下におかれ、さらにこれは
タイミング装置９により統轄される。また、ロール交換
を必要とするスタンド及び当該スタンドの現状を圧延点
からどの点においてロール開放を開始するかは、操作盤
に備えた設定器（例えばディジタルスイッチ、テンキー
など）１０１にて設定され、その読込タイミングをスイ
ッチ１０２にて設定装置１０に付与し、当該信号を受信
した演算装置６は、図示省略されたトラッキング装置を
介在して、ロール開放すべきスタンドの開放タイミング
を認識する。

次に、第Ｎスタンド４を開放するケースについて詳細に
述べる。

第Ｎスタンド４のロール開放タイミングに達したら、演
算装置６は、まず、同スタンド開放中、及び開放後の第
（Ｎ−１）スタンド出側目標板厚をスケジュール演算装
置８からの指令にもとづき認識する。そして、既に記憶
された影響係数及び先進率等のデータを記憶装置７よシ
検索し、一部は設定装置ｌＯを介して入力される圧延条
件、入力データに依存し、演算は既述（４）式を用いて
第（Ｎ−１）スタンド３の補正すべき真速比を算出し、
前記第１の速度指令装置２０３へ出力する。

同時に、演算装置６は（９＞、　　（１２）式の演算を
実行し第（Ｎ−１）スタンド３の上下作業ロール同時速
度補正量及び巻取機５の張力制御量を算出し、第２の速
度指令装置３１３及び張力制御装置５１１へ付与して第
Ｎスタンド４の開放後の目標張力を得る。

前記した、第（Ｎ＝１　）スタンド３０上下作業ロール
の実速比の修正と、等速度正量及び巻取機張力制御量と
は、微少時間毎に修正演算し、互に同期をとって制御し
なければ安定な圧延の実′現が困難°でｂることは自明
である。すなわち、一方だけが高速に修正を行われると
、スタンド間に張力の不均一を生じ、いわゆるテンショ
ンバランスが崩壊し、遂には被圧延材の破断を生せしめ
るからである。

したがって、この同期制御には予め記憶装置７に記憶さ
れたＶ、　Ｓ、Ｒ系の応答性能及び巻取機の張力制御（
ＡＣ几）系文答性能を用い、タイミング装置９の作用に
よシ・、演算装置６にて微少タイミング（時間内）にお
ける適正な制御出力量が算出される。さらに具体的には
、スタンドＡＳＲ系又は巻取機ＡＣＲ系の応答性能の最
大値にＣ１ランプ関数Ａｆに全補正出力を当該制御系に
付与するような手段にする。

なお、この速度制御の過程において、第（Ｎ−１）スタ
ンド３の制御によシ、第（Ｎ−１）スタンド３後方（上
流側）張力変化を渡発し、これは、さらに当該スタンド
３の上流側スタンド張力の変化を生じさせるから、既述
（１３）式に示す相関にて第（Ｎ−１）スタンド３の速
度修正と同期して、いわゆるサクセツシプと呼ばれる第
（Ｎ−１）スタンド３から上流全スタンドの速度制御が
行われる。

また、第２図において、演算装置６、タイミング装置９
、記憶装置７、設定装置１０は互に独立の装置として示
したが、これらを一括して制御用計算機又はマイコンに
置換することも容易に類推可能であり、さらに第１及び
第２の速度指令装置を包含しても、本願発明の特質を損
なうことはない。

′　さらに、スケジュール設定装置８は、通常、計算機
階層構成の上位に位置するセットアツプ計算機がこの機
能を遂行することが多いが、応用例として本装置を静勧
幇餠倖横マイコンに包含することも可能である。

なお、前記第（Ｎ−１）スタンド３の上下作業ロールを
異速比制御する際、一般に真速圧延で（・ま、高速ロー
ル側に被圧延材１が′摺曲する性質を有するため、実速
比が経験的に得られる所定の閾艦を越える場合には、第
（Ｎ−１）スタンド３の上ロールを下ロールよシ高遠に
設定して、第（Ｎ−２）スタンド２の下ロールを上ロー
ルより高速に設定する等のいわゆる千鳥配列を行って真
速制御を行の、被圧延材に作用する応力を均一化するこ
とが行われる。

また、スタンド間には張力計２５０，３５０．。

４５０が備えられ、実績張力を演算装置でモニタする。

当該出力はスタンド間張力の変化として把えられ、（９
）及び（１２）式に反映され、スタンド間張力ヘ一定代
維持に寄与する。

〔発明の効果〕

このような特徴を有する本発明によれば、交換対象なる
スタンド以外のスタンドまで停止する必要がなく、加工
作業を継続したままで作業ロールを交換することができ
る。特に交換対象ロールが′加工ラインの始端または終
端のスタンドのものである場合、当該スタンドの負担す
べき圧下量をそのスタンドを挾む上流側および下流側の
スタンドに振９分けることができないが、このような場
合にも製品の品質の低下させることなく、稼動状態にお
いて作業ロールの交換が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる原理的構成の説明図、第２図は
本発明にかかる具体的一実施例を示すブロック図である
。 １・・・被圧延材、２・・・第（Ｎ−２）スタンド、３
・・・第（Ｎ−１）スタンド、４・・・第Ｎスタンド、
５・・・巻取機、６・・・演算装置、７・・・記憶装置
、８・・・スケジュール設定装置、９・・・タイミング
装置、１０・・・設定装置、１０１・・・設定器、１０
２・・・スイッチ、２０１．２１１・・・速度一定制御
（ＡＳＲ）装置、２０２．２１２・・・速度発電機又は
パルス発電機、２０３・・・第１の速度指令装置（真速
用）、２１３・・・第゛２の速度指令装置（等速用）、
２２０・・・圧下駆動装置、２２１・・・圧下制御装置
、２５０，３５０゜４５０・・・張力計、５１１・・・
張力制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一対の作業ロールを有する少なくとも２以上の加工
   スタンドの配列により一連の加工ラインが形成され、前
   記加工ラインの始端に配置された巻戻機から連続長尺材
   が繰り出されて前記一対の作業ロール間を通過し前記加
   工ラインの終端に配置された巻取機に巻取られつつ加工
   が行われる連続長尺材の加工装置の制御方法において、
   前記加工ラインの始端または終端に位置する加工スタン
   ドの作業ロールの交換時に、当該交換作業ロールの圧下
   動作または圧下開放動作に伴う前記交換作業ロールの上
   流側または下流側における連続長尺材の厚み変化を前記
   交換作業ロールの上流側または下流側に位置する加工ス
   タンドの一対の作業ロールの相対速度を異ならせること
   により補償することを特徴とする連続長尺材の加工装置
   の制御方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の制御方法において、前
   記交換の対象となる一対の作業ロールの相対速度を異な
   らせる際に、当該相対速度の比の変化に対応して当該加
   工スタンドの上流または下流側の加工スタンド側におけ
   る連続長尺材の張力を制御することを特徴とする連続長
   尺材の加工装置の制御方法。