JPS6123513A - 圧延機のスタンド間張力制御方法および制御装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は圧延機のスタンド間張力制御方法および制御装
置、特に鋼板等を連続的に熱間圧延できる圧延機のため
のスタンド間ルーパを用いたスタンド間張力制御方法お
よび制御装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

鋼板等を圧延Ｊる連続熱間圧延機において、圧延後の鋼
板の板厚、板幅等が目標値に精度よく合致するように圧
延することは製品品質の維持向上に欠かせない事項であ
る。この場合、被圧延材の板厚、板幅はスタンド間の被
圧延材の張力にょっで大きく左右されるため、この張力
を目標値に精度よく保つよう制御することが重要になる
。

この張力を制御するための従来の方法を第３図を用いて
説明する。被圧延材１は圧延ロール２ａおよび２ｂをそ
なえる前段圧延スタンド２を通過した後、圧延ロール３
ａおよび３ｂをそなえる後段圧延スタンド３へ進行する
が、この間にルーパ４が設けられている。ルーパ４の駆
動は次のようにして行われる。まずルーパ電動機電流基
準設定　　　　　　：器５で設定されたルーパ電動機電
流基準値ａがルーパ電動機電流制御装置６に与えられ、
ここでルーパ電動機電流検出器７によって検出されたル
ーパ電動機電流値すとルーパ電動機電流基準値ａとが比
較され、実際のルーパ電動機電流が基準値ａになるよう
ルーパ電動ｖａ８が制御される。このルーパ電動機８に
よりルーパ４には一定トルクが与えられ、被圧延材１の
張力が一定に保たれる。

一方、ルーパ４の角度は、前段圧延スタンド２の用材速
度と後段圧延スタンド３の人材速度との速度差により生
ずる被圧延材１のループ環（両スタンド間にａ３Ｌ）る
被圧延材の長さ）によって決定される。この角度はルー
パ角度検出器９により検出され、そのルーパ角度検出値
Ｃはルーパ角度制御装置１０に与えられる。ルーパ角度
制御装置１０は、ルーパ角度基準設定器１１で設定され
たルーパ角度基準値ｄと検出値Ｃとを比較し、ルーパ角
度を基準値（１に制御するような制御値ｅを主機速度基
準値ｒｌｉ　１２に与える。主線速度制御装置１２は、
主機速度基準設定器１３で設定された主機速度基準値ｆ
と制御値ｅとを比較演算し、主機電動Ｔａ１４を制御す
る。これにより前段圧延スタンド２の用材速度が変化し
、結果的にルーパ角度が制御されることになる。

以上の制御方法では、被圧延材１の張力変動に対しては
応答の速い制御を行うことがで′ぎるが、ルーパ角度の
変動に対しては主Ｉａ電動機１４を介して行うため十分
な応答性を得ることができす、このため張力変動とルー
パ角度変動との相互干渉による振動が生じ、精度よい制
御ができないという欠点がある。このような欠点を克服
するための方法として、例えば特願昭５７〜６８２７６
号の明細書に開示されているように、前述の例とは逆に
、ルーパ角度をルーパ電動機で制御し、被圧延材の張力
を主機電動機で制御する方法がある。この方法ではルー
パ角度の変動に対しては応答の速い安定した制御を行う
ことができるが、被圧延材の張力変動に対しては主機電
動機を介して行うため十分な応答性を得ることができな
いとう欠点がアル。特に油圧式のＡ　Ｇ　Ｃ（Ａ　ｕｔ
ｏｍａｔｉｃ　　Ｇ　ａｇｅＣｏｎｔｒｒｏｌ　　：自
動板厚制御）を行う場合、ロールのギャップ開度を高速
で変化させるため、被圧延材の張力も高速で変動り゛る
ことになり、この方法では十分な応答性をもった制御は
できない。

〔発明の目的〕

そこで本発明は、被圧延材の張力変動に対しても、まｌ
こ、ルーパ角度の変動に対しても、応答性が十分得られ
る圧延機のスタンド間張力制御方法および制御装置を提
供することを目的とする。

（発明の概要） 本発明の特徴は、複数の圧延スタンドと、この圧延スタ
ンド間に設けられたルーパ装置とをそなえた圧延機のス
タンド間張力制御方法および制御装置において、 ルーパ装置のルーパ角度を、このルーパ装置を駆動する
ためのルーパ電動機で制御し、スタンド間張力を、主と
して圧延スタンドの圧延ロールを駆動するための主１１
１ｆｆｉ動機で制御し、圧延スタンドの圧延ロールギ１
７ツブ開度の変化に起因する速度の速い張力変動につい
ては、ルーパ電動機で制御することにより、主機電動機
によるスタンド間張力制御を補償し、 被圧延材の張力変動に対しても、また、ルーパ角度の変
動に対しても十分な応答性が得られるようにした点にあ
る。

〔発明の実施例〕

以下本発明を図示する実施例に基づいて詳述する。第１
図（よ本発明の一実施例の説明図で、第３図に示した従
来例と同一構成要素には同一符号を付しである。本実施
例の制御系は大別して、ルーパ角度制御系■、張力制御
系■、張力補償系■の３つの制御系から成る。

まずルーパ角度制御系Ｉの構成について説明する。ルー
パ４は、ルーパ電動機８により駆動され、張力検出器１
５をそなえる。ルーパ４の角度はルーパ角度検出器９に
よって検出され、この検出値Ｃはルーパ角度制御装置１
０およびルーパ角度基準補正量設定器１６に与えられる
。ルーパ角度制御装置１０は、検出値Ｃ１後述するルー
パ角度基準補正値ｑ１およびルーパ角度基準設定器１１
で設定されたルーパ角度基準（ｉｌｄを入力とし、ル−
　　　　）パ４の角度が基準値ｄと補正値Ｑの和になる
ように制御すべく、ルーパ電動機速度基ＩＰ＝値りを出
力し、ルーパ電動機速度制御装置１７に与える。ルーパ
電動機８の速度はルーパ電動機速度検出器１８によって
検出され、その検出値ｉはルーパ電動機速度制御装置１
７に与えられる。ルーパ電動機速度副ＩＩｌ装置１７は
ルーパ電動機８の速度が基準値りになるように制御すべ
く、ルーパ電動機電流基準値ｊを出力し、ルーパ電動ｍ
電流制御装置６に与える。ルーパ電動機電流制御装＠６
は、ルーパ電動機電流基準設定器５で設定されたルーパ
電動機電流基準値ａ、ルーパ電動Ｉｆｓ電流検出器７に
よって検出されたルーパ電動ｍ電流値ｂ１およびルーパ
電動機電流基準値ｊを入力し、ルーパ電動機電流が、基
準値ａ、！：基準値ｊとの和になるようにルーパ電動機
８を制御する。以上のような構成によってルーパ４の角
度制御がなされるが、後述づるようにこの制御系は張力
補償系■からの補償信号であるローブ艮変化量△１によ
る補償を受けている。

次に張力制御系■の構成について説明する、被圧延材１
のスタンド個張力は張力検出器１５により検出され、こ
の検出値には張力制御装置１９に与えられる。張力制御
装置１９は、張力基準設定器２０で設定された張力基準
値９と検出値にとを比較し、被圧延材１の張力が張力基
準値ｊになるように制御すべく、制御値ｍを主機速度制
御Ｂ＠１２に与える。主機速度制御装置１２は、主機速
度基準設定器１３で設定された主機速度基準値ｆと制御
値ｍとを比較演算し、主機雷動機１４を制御する。これ
により前段圧延スタンド２の用材速度が変化し、被圧延
材１の張力が制御されることになる。

続いて張力補償系■の構成について説明する。

後段圧延スタンド３にはギャップ開度検出器２１および
荷重検出器２２が設【ノられ、圧延ロール３ａおよび３
ｂｌｌｌｌのギャップ開度および荷重が検出される。圧
延開度検出値Ｇおよび荷重検出１ｉｆｊＰは出側材厚演
算装置２３に与えられる。出側材厚演算装置２３は、検
出値Ｇ、検出値Ｐ、および補正量設定器２４により設定
された補正値δを入力し、出側材厚値Ｈを演算によって
求め出力する。

なお説明の便宜上、以下に述べる種々の演算については
、その演算内容をすべて後述することとし、ここではそ
の演算結果のみを述べるにとどめる。

板厚・後進率影響係数演算装置２５は、検出値Ｇ、検出
値Ｐ、出側材厚値Ｈを入力し、板厚・後進率影響係数Ｋ
を演算によって求め出力する。この板厚・後進率影響係
数には板厚の変化と後段圧延スタンド３における後進率
変化とを結びつける係数である。人材速度演算装置２６
は、この係数にと、ロール周速検出器２７で検出された
ロール周速値ｎと、を入ノｊし、後段圧延スタンド３の
人材速度変化量Δυを演算し出力する。この人材速度変
化量Δυは積分器２８で積分され、前段圧延スタンド２
と後段圧延スタンド３との間の被圧延材１の長さ、即ち
ループ長の変化量△ｐに変換される。

このループ長変化量Δｇはルーパ角度基準補正量設定器
１，６に５えられ、ルーパ角度基準補正量設定器１６は
、このループ長変化量Δｐとルーパ角度検出（（４ｃと
によりルーパ角度基準補正値ｑを演算することになる。

以上のように張力補償系■によって、ルーパ角度制御系
■の制御操作に補償が加えられる。

以上の３つの制御系による統合制御動作について説明す
る。まずルーパ角度の制御は専らルーパ角度制御系■に
よってのみ行なわれる。この制御は直接ルーパ電動機を
制御づる方式であるため、応答速度は十分速いものとな
る。一方接圧延材の張力の制御は２とありの制御経路に
従って行われる。即ち、第１の制御経路は張力制御系■
によって主機電動機１４を制御する経路である。この経
路による制御は、後段圧延スタンド３のギャップ開度変
化による張力変動以外のすべての張力変動に対してなさ
れる。第２の制御経路は張力補償系■によりルーパ角度
制御系■に補償信号、即ちループ長変化量へｐを与え、
ルーパ角度を制御することにより被圧延材の張力を制御
する経路である。この経路による制御は、専ら後段圧延
スタンド３のギャップ開度変化による張力変動に対して
のみなされる。ルーパ角度を制御することにより間接的
に張力を制御するため、主たる制御を行なうには適当で
はないが、ＡＧＣ等を用いた圧延機でギヤツブ開度を高
速変化させるような場合には、応答速度が速く・きわめ
て有効な制御を行うことができる。

いま、ＡＧＣ等を用いた圧延機で、後段圧延スタンド３
のギ１７ツプ開度が急に減少した場合の本実施例の制御
動作を例にとって説明する。ギヤツブ開度の急激な減少
が起こると、ギヤツブ開度検出器２１はこのギ１７ツブ
開麿の減少を検出して検出値Ｇを与え、何重検出器２２
は圧延荷重の増加を検出して検出値Ｐを与える。出側材
圧演算装置２３は、検出値Ｇ、検出値Ｐ、および補正値
δを用いて出側材厚値ト１を演算する。この場合出側材
厚値Ｈ４よ減少することになる。これにより板厚・後進
率影響係数演算装置２５で演算される板厚・後進率影響
係数にも減少し、人材速度演算装置２６で演算される人
材速度変化量△υは負の値となる。この変化量Δυは積
分器２８で積分され、更に符号が反転され、ループ長変
化量Δｇが求められる。即ち、ループ長が△ｇだ【〕増
加したことが演算により求められたことになる。ルーパ
角度基準補正設定器１６は、この増加ｍ△Ｑにみあった
ルーパ角度基準補正値９を演算し、ルーパ角度制御装置
１０に与える。結果的にルーパ４はルーパ角度が増加す
る方向に駆動され、ギヤツブ開度の変化による張力変動
が制御される。

最後に張力補償系■における各種演算について説明する
。なお以下の各式で、各変数の記号は前述の実施例で用
いた記号と必ずしも対応りるｂのではないので、各変数
の示す意味については各式についての説明および第３図
の幾何学的位置関係を示す図を参照され１＝い。

（ｉ）出側拐厚演粋装置２３にお（′Ｊる出側材厚Ｈを
求める演算。

Ｈ＝Ｇ＋−十δ　・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・（１）この式はいわゆるゲージメータ式であり
、ＧおよびＰはそれぞれギャップ開度検出値および圧延
荷重検出値、δは補正値、Ｍは後段圧延スタンド３のミ
ル定数である。

（ｉｉ）板Ｊ９・後進率影習係数演幹装買２５における
板厚・後進率影響係数Ｋを求める演算、。

ｘ（ｔ　　−ｔ　　））＋５ｉｎ−’ｆｉ■・（７）ｂ
　　　　「 ｆ面丁下百　　　°゛°°°°°゛°゛（９）以上は３
１ｍ５の理論として知られている式で、各変数は以下の
とおりである。

１−１：後段圧延スタンドの出側材厚（式（１）で求め
た値）。

Ｈ′　：後段圧延スタンドの入側材厚。

Ｐ：圧延荷重検出値。

Ｇ：ギャップ開度検出値。

Ｍ：後段圧延スタンドのミル定数。

ｆ：先進率。

Ｒ：［１−ル半径。

Ｒ′　：偏平ロール半径。

Ｃ：偏平定数。

１３：板幅。

ｒ：圧下率。

シ、：後段圧延スタンド前方張力。

ｔゎ：後段圧延スタンド後方張力。

Ｋ、：変形抵抗。

なお上記各変数のうち、Ｈ’　、Ｍ、Ｒ，Ｃ，Ｂ。

ｔ、、ｔｂ、に、の各変数は、あらかじめ設定されＩＣ
定数値を用いるものとする。

（ｉｉｉ）人材速度演算装置２６におＩする入拐速度変
化量△２ノを求める演算 （ＩＶ）積分器２８におけるループ長の変化惧△９を求
める演篇 △、０　＝−ｆυｖｄｔ　　　　　　・・・・・・・・
・・・・（１１）ここで△　は式（１０）で求めた人材
速度変化量、ｔは時間である。

（Ｖｌｌルーパ角度基準補正段設定器６にお（〕るルー
パ角度基準補正値ｑを求める演算 ｑ−八ｇ　・　（［２・Ｃ（θ））　　　・・・（１２
）Ｆ＊（θ）＝Ｒ１［５ｉｎ（θ＋β） −ｓｉｎ（θ−２）］　　　　　　　・−・・＝−（１
４）・・・・・・・・・（１５） ここで、 Δ！Ｊ：ルーブ長の変化量（式（１１）によって求めた
値）。

Ｆ−（θ）：ルーパ角度・ループ長変換係数、１リ　：
ループアーム長、 Ｒ２：ルーパロール半径、 ト１１：ルーパピポットからパスラインまでの高さ、 α：ルーパロール先端より前段側の被圧延材がパスライ
ンとなす角、 β：ルーパロール先端より後段側の被圧延材がパスライ
ンとなす角、 し＝スタンド間距離、 Ｌｌ　：前段圧延スタンドからルーパピボットまでの距
離。

以上の各演算式は一実施例として示したものであり、他
の演算式、例えば式（２）〜式（９）のかわりに３　ｉ
ｍｓの理論以外の理論式を用いてもよく、また上述の説
明で定数とした値のかわりに、ある関数値、または検出
値を用いてもかまわない。

また、ギャップ開度の検出値は後段圧延スタンド　　　
　１のもののみを用いているが、前段圧延スタンドの値
、あるいはその両方を用いて演算することも可能である
。

〔発明の効果〕

以上のとおり本発明によれば、圧延機のスタンド間張力
制御方法および制御装置において、ルーパ角度をルーパ
電動機で制御し、被圧延材の張力を主機電動機で制御し
、更に圧延ロールのギャップ開度の変化による被圧延材
の張力変動分をルーパ電動機で制御するようにしたため
、被圧延材の張力変動に対しても、また、ルーパ角度の
変動に対しても一十分な応答性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す説明図、第２図はこの
実施例の幾何学的位Ｈ開係を示１説明図、＠３図は従来
の制御系の一例を示す説明図である。 １・・・被圧延材、２・・・前段圧延スタンド、３・・
・後段圧延スタンド、４・・・ルーパ、５・・・ルーパ
電動機電流基準設定器、６・・・ルーパ電動機電流制御
装置、７・・・ルーパ電動機電流検出器、８・・・ルー
パ電動機、９・・・ルーパ角度検出器、１０・・・ルー
パ角度制御装置、１１・・・ルーパ角°度基準設定器、
１２・・・主機速度制御装置、１３・・・主機速度基準
設定器、１４・・・主機電動機、１５・・・張力検出器
、１６・・・ルーパ角麿基準補正間設定器、１７・・・
ルーパ電動機速度制御装置、１８・・・ルーパ電動機速
度検出器、１９・・・張力制御装置、２０・・・張力基
準設定器、２１・・・ギャップ開度検出器、２２・・・
荷重検出器、２３・・・出側材厚演算装置、２４・・・
補正量設定器、２５・・・板厚・後進率影響係数演算装
置、２６・・・人材速度演算装置、２７・・・ロール周
速検出器、２８・・・積分器、■・・・ルーパ角度１ｉ
ＩＪ１１Ｉ系、■・・・張力！ＩＩ御系、■・・・張力
補償系、Ｒ・・・ループアーム長、Ｒ２・・・ルーパ０
−ル半径、１→１・・・ルーパ電動機１−からパスライ
ンまでの高さ、Ｌ・・・スタンド間距離、Ｌｌ・・・前
段圧延スタンドからルーパピボットまでの距離、α・・
・ルーパロール先端より前段側の被圧延材がパスライン
となり角、β・・・ルーパロール先端より後段側の被圧
延材がパスラインとなず角、θ・・・ルーパ角度。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の圧延スタンドと、この圧延スタンド間に設け
   られたルーパ装置とをそなえた圧延機のスタンド間張力
   を制御する方法において、前記ルーパ装置のルーパ角度
   を前記ルーパ装置を駆動するためのルーパ電動機で制御
   し、 前記スタンド間張力の圧延スタンドの圧延ロールギャッ
   プ開度の変化に起因する第１の変動分を前記ルーパ電動
   機で制御し、 前記スタンド間張力の前記第１の変動分以外の変動分で
   ある第２の変動分を圧延スタンドの圧延ロールを駆動す
   るための主機電動機で制御することを特徴とする圧延機
   のスタンド間張力制御方法。 ２、ルーパ装置に後続する圧延スタンドの圧延ロールの
   ギャップ開度変化を検出し、このギャップ開度変化量か
   ら前記ルーパ装置に前後する圧延スタンド間の被圧延材
   のループ長変化量を演算し、このループ長変化量からル
   ーパ角度操作量を演算し、このルーパ角度操作量によっ
   てルーパ電動機を制御して第１の変動分に対する制御を
   行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の圧延
   機のスタンド間張力制御方法。 ３、それぞれの主機電動機によつて駆動される圧延ロー
   ルを有する複数の圧延スタンドと、この圧延スタンド間
   に設けられルーパ電動機によって駆動されるルーパ装置
   とをそなえた圧延機のスタンド間張力を制御する装置に
   おいて、 前記ルーパ装置のルーパ角度を前記ルーパ電動機に操作
   量を与えることによって制御する第１の制御装置と、 前記スタンド間張力を前記主機電動機に操作量を与える
   ことによって制御する第２の制御装置と、前記スタンド
   間張力の圧延スタンドの圧延ロールのギャップ開度の変
   化に一起因する変動分に対する制御の補償を行うため、
   前記第１の制御装置に補償信号を与える第３の制御装置
   と をそなえることを特徴とする圧延機のスタンド間張力制
   御装置。 ４、第３の制御装置が圧延ロールのギャップ開度を検出
   するギャップ開度検出器と、圧延ロールの荷重を検出す
   る荷重検出器と、圧延ロールの周速度を検出するロール
   周速検出器と、前記ギャップ開度および前記荷重から前
   記圧延ロールの出側材厚を演算する出側材厚演算装置と
   、前記ギャップ開度、前記荷重、前記周速度、および前
   記出側材厚から人材速度変化量を演算する人材速度変化
   量演算装置と、前記人材速度変化量を積分してループ長
   変化量を演算する積分器とを有し、補償信号が前記ルー
   プ長変化量であることを特徴とする特許請求の範囲第３
   項記載の圧延機のスタンド間張力制御装置。