JPS623820A - 鋼板の連続圧延設備 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は設備の持つ圧延動力を極力少なくする鋼板の連
続圧延設備に関するものである。

（従来の技術） 圧延機用電動機は広範囲の速度調整および精密な速度制
御を要するため、従来より直流電動機が広く用いられて
いる。゛また、圧延機用直流電動機はサイリスタレオナ
ード方式などの電圧制御あるいは界磁制御により電動機
の回転速度すなわち圧延速度を制御する。

なお、圧延機用電動機として交流電動機があるが、これ
までは交流電動機は周波数変換技術が未発達のために速
度制御性が悪く、圧延機用電動機としては専ら直流電動
機が使用されてきた。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、従来の圧延機用ｉｔｔ動機には次のような問題
があった。

以下、従来の圧延機用直流電動機の特性を図面および表
を用いて説明する。

第５図は、従来の鋼板連続圧延設備のひとつの標準的な
例として、中〜厚手冷延鋼板圧延用のいわゆる５スタン
ドタンデム圧延設備をとりあげて縦軸に圧延速度、横軸
に圧延機番号をとり、各圧延機を駆動する電動機の連続
定格出力における最低圧延速度を結んだ線（下限）と、
最高圧延速度を結んだ線（上限）とを描いたものである
。以下、この種の図の下限と上限のなす形状をスピード
コーンと称し、電動機の連続定格出力における最低圧延
速度と最高圧延速度の比を圧延速度比と称す。鉄鋼圧延
設備の圧延速度比は、日本鉄鋼協余線「鉄鋼便覧」　（
第３巻）（２）（昭和５５−Ｉｆ−２０）丸善Ｐ、１３
４９に示すごとく、通常２．０程度で、せいぜい３．０
未満である。これは整流能力に律しられての直流電ｉｈ
機の電流値の制約に起因している。

このような直流電動機による圧延設備のスピードコーン
特性から、例えば鋼板の冷間圧延については、従来は厚
手材用圧延設備あるいは薄手材用圧延設備というように
、ひとつの圧延設備が処理するべき鋼板の寸法・材質の
範囲を、圧延速度比３．０未満で対応回部なように、比
較的せまく設定した圧延設備を複数列配置しなければ厚
手から薄手までの各種の製品の生産に実際上は対一応で
きないという大きな問題があった。

ここで、厚手材用ならびに薄手材用の各圧延設備につい
て、それぞれのスピードコーン特性と圧延性との関係を
見てみると、厚手用圧延設備の場合は、たとえば第２表
のＮ６．３〜Ｎｏ、１４に示すように、圧延対象材の圧
延前の原板厚みと圧延後の製品厚みとの比が小さいため
、最初の圧延機と最終の圧延機°の圧延速度の差が小さ
く、スピードコーンは第６図の破線で示す様なものとな
る。逆に、薄手用圧延設備の場合は、例えば第２表のＮ
ｏ、ｌ〜Ｎ０９２に示す様に、圧延対象材の圧延前の原
板厚みと圧延後の製品厚みとの比が大きいため、スピー
ドコーンは第６図の実線で示す様なものとなる。

いずれも、設計に適合した圧延対象材はスピードコーン
の範囲内での圧延可能であり、圧延機のパワーを有効に
使うことができる。

ところが、近年の要員省力化、設備省力化の要請にもと
づいて、厚手材と薄手材とを、従来型の厚手材用圧延設
備か薄手材用圧延設備か、いずれか一種の圧延設備で処
理しようとすると、圧延自体が非常に困難になるか、圧
延機のパワーを有効に使えないか、いずれかの問題が生
じることになる。

例えば、第６図の破線で示すスピードコーンを持つ厚手
材用圧延設備で、例えば第２表のＮｏ−１。

Ｎｏ、２の様な薄手材を圧延すると、最終スタンドで圧
延速度がスピードコーン上限で規制される。したがって
、第１−第４の各スタンドでは出力に余裕があるにもか
かわらず圧延速度が制限されるため、第１スタンドでは
スピードコーン下限以下の圧延速度しか出せず、圧延機
のパワーを有効に使えないし、生産能力は薄手材用圧延
設備による圧延に比して大幅に低下する。

逆に、第６図の実線で示すスピードコーンを持つ薄手材
用圧延設備で、例えば第２表Ｎｏ、１４の様な厚手材を
圧延しようとすれば、全てのスタンドでスピードコーン
下限の圧延速度が出せず、いいかえれば圧延自体が非常
に困難である。

そこで、本発明は、広い範囲の寸法および材質の圧延対
象材を、圧延機のパワーを有効に使って圧延することの
出来る鋼板の連続圧延設備を提供しようとするものであ
る。

（問題点を解決するための手段） 第１の発明の要旨とするところは、鋼板の連続圧延設備
において、１台もしくは複数台の圧延機を駆動する電動
機の連続定格出力における最低圧延速度と最高圧延速度
との比が３．０以上ＩＯ０θ以下の範囲で前記電動機の
速度を調節する装置を備えていることである。速度制御
装置として、−法主圧制御方式、−次局波数制御方式、
極数変換制御方式その他の通常の制御装置が用いられる
。また、二つの方式、たとえば−次局波数制御方式と極
数変換制御方式とをＭｌみ合せた制御装置であってもよ
い。極数変換制御方式では電動機の回転数を不連続的に
しか変更できないので、各圧延スタンド間の張力制御ｎ
”ｆｉ精緻な速度制御が要求される場合には上記のよう
な組合せが用いられる。

また、第２の発明の要旨とするところは、鋼板の連続圧
延設備において、１台もしくは複数台の圧延機を駆動す
る電動機と前記圧延機との間に。

前記電動機の連続定格出力における最低圧延速度と最高
圧延速度との比が３．０以−ヒエ０．０以下の範囲で変
速可能な変速機を設けたことである。変速機としては、
歯車変速機、゛屯ｆｊｌ＆！！手、流体継手など通常の
装置が用いられる。歯車変速機を用いる場合には、ワー
クロールの回転数を段階的にしか変更できないので、圧
延速度の細かな制御は電動機（最低圧延速度と最高圧延
速度との比が３．０未満でよい）の速度制御による。も
ちろん、電磁継手、流体継手などを用いる場合でも電動
機の速度制御を併用してよい、これらの場合には、変速
機の変速比と電動機の速度比との積が上記圧延速度の比
の範囲となるように、変速機の変速比および電動機の速
度比が決められる。

次に数値限定理由について述へる。電動機とロールとの
間に変速機と減速機を設け、ロールを駆動する電動機の
定格出力における最低圧延速度と最高圧延速度を５　ｍ
ｐｍから１００　ｍｐｍまで自由に変えられる試験用圧
延機を用いて、第１表に示す材料をそれぞれ圧延速度比
２．０．２．５．３，０．４．０．５．０゜８．０、？
、０，８．０．９．０，１０．０で原板厚から製品厚ま
で５パスで圧延した。次にこのときの各バ、スでの圧延
速度より、第２表に示す材料を中−の圧延設備で所定生
産能力によって所定量圧延するのに必要な電動機の定格
出力を算出し、第３図に圧延速度比と電ｉｈ機定格出力
との関係を圧延速度比２．５のときの電動機の定格出力
比を１．０として示した。同図に見られるように、圧延
速度比が小さい領域では、既述のように本来的には処理
可能な圧延対象材の寸法・材質の範囲が狭いので、単一
の圧延設備で厚手材から薄手材までを処理しようとする
ためには定格出力をはずれた運転が必須となる。したが
って、連続定格出力は必要な安全化を付加して大きく設
定されることになる。一方、圧延速度比が大きくなると
、圧延対象材の寸法・材質に適合する圧延速度を選択・
採用する自由度が増すので、定格外の変則的な電動機使
用は減り、従って電動機の′ｆＪＬ続定格出方は相対的
に小さくて済む。

すなわち、圧延速度比が３．０未満になると、必要な電
動機の定格出力の比は急激に増大し、３．０〜ＩＯ２０
の間は、安定してゆるやかな減少傾向を示し、１０．０
以北になると飽和する。したがって、圧延速度比を３．
０以上１０．Ｑ以下と定めた。なお、圧延速度比の下限
は５．０以りであることがより望ましい。

（作用） 圧延前の原板厚みと圧延後の製品厚みとが変更になった
場合、両厚みの比に応じて電動機の回転速度、変速機の
変速比あるいは両者を変更する。

たとえば、厚手材からｔ’−１７手材の圧延に変更にな
ったとすると、交流電動機の一次周波数を高くシ。

あるいは変速機の変速比を増し、ワークロールの回転速
度を高くする。

連続定格出力の状態において圧延速度比の調節範囲を設
定しているので、圧延速度を変更しても電動機に過負荷
が加わることはないし、また電動機の余剰出力は小さく
てすむ。

（実施例） 第１の発明の実施例 （第１の実施例） 近年における半導体等の著しい性脂向上によって゛厄源
の周波数変換が容易になり、このために交流電動機は制
御性が飛躍的に改善されて圧延設備用電動機として使用
することが可能となってきた。そこで、従来の圧延設備
の直流電動機の代りに、圧延速度比５．０のとれる速度
制御範囲の広い交流電動機を採用した。このときの連続
定格出力は第３図に示した関係の通りに圧延速度比を従
来レベルの２．５としたときの連続定格出力の設計値の
約５５篤としたが、問題なく厚手材から薄手材まで容易
に圧延可能であった。

（第２の実施例） つぎに、第１図に第２の実施例を示す。これは第１の実
施例よりさらに速度制御の自由度を大きくして圧延速度
比８．０を有する交流電動機を、従来の４段圧延機より
寸法・形状制御性が優れる６段圧延機に適用したもので
ある。

交流電動ａｌ（斜線）はサイクロコンバーター２からの
出力によって駆動される。圧延速度を変更する場合は、
速度制御袋２ｔ３によりサイクロコンバーター２からの
出力周波数を調整する。発生したパワーは中間軸４．減
速機５．上下スピンドル６．７を通って一ヒワークロー
ル８．下ワークロール９に伝達される。

このように圧延速度比９．０の５とれる交流電動機を採
用したところ、圧延速度比５．０がとれるような交流電
動機を設置した第１の実施例の場合と比べて、約２５＄
の電動機の連続定格出力を減少させて、厚手材から薄手
材までを含んで所定の生産量が得られた。

第２の発明の実施例 従来の厚手材用圧延設備を本発明に基いて改造した。す
なわち、圧延速度比２．５であった厚手材用圧延設備の
各スタンドに変速機を設け、各スタンドの変速比を個々
に切り換えて、圧延速度比５．０がとれるよう改造した
。：５２図は改造後の圧延機の正面図である。

直流電動機１１は整流器を含む直流電源１２によって駆
動される。直流電動機１１の速度を、変−更する場合は
、位相制御型２１１３により整流器の出力電圧を調整す
る。発生したパワーは第１中間軸１４を通って歯車変速
機１５（斜線）に入り、つぎに第２中間軸１６を通って
減速機５に伝達される。以降は改造前と同じである。

圧延速度比を大きく変更する場合には、歯車変速機１５
によりワークロール８．９の回転速度を粗調整し、位相
制御装置１３により整流器の出力電圧を制御して圧延速
度を微調整する。

第４図は上記実施例における改造前後のスピードコーン
を示している。改造の結果、広範囲な寸法および材質の
材料を効率的に圧延でＪるようになった。すなわち、改
造前には生産能率が非常に悪かった第２表Ｎｏ、１．２
の様な薄手材が効率的に圧延できるようになった。そし
て圧延速度比が従来レベルの２，５のままの単一の圧延
設備によって厚手材から薄手材まで適正な生産能力で処
理するために必要な電動機定格出力の約５５％の定格出
力しかない現有の直流電動機で第２表に示すすべての材
料が必要な定格出力の直流電動機を有す圧延設備と同様
に処理出来るようになり、大幅な電動機の増強が回避で
きた。

（発明の効果） 本発明の実施により、広い寸法、材質範囲の対象材を圧
延するための圧延機の電動機の定格出力を従来の連続圧
延設備に比較して大幅に低下させることが出来るととも
に、厚手材用圧延設備と薄手材用圧延設備を１つの圧延
設備に集約することが出来る。

単位、　ｍｍ

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示す圧延機の正面図、第２
図は本発明の他の実施例を示す圧延機の正面図、第３図
は電動機の必要定格出力比と圧延速度比との関係を示す
線図、ｉ４図は本発明に基づく圧延機の改造によるスピ
ードコーンの変化を示す線区、第５図は鋼板の連続圧延
設備の一般的なスピードコーンを示す線図、ならびに第
６図は従来の厚手材用および薄手用圧延設備のスピード
コーンを示す線図である。 １・・・交ｆｉ、電動機、２・・・可変周波数電源、３
・・・速度制御装置、４・・・中間軸、５・・・減速機
、６・・・」ニスピンドル、７・・・下スピンドル、８
・・・上ワークロール、９・・・下ワークロール、１１
・・・直流電動機、１２・・・直流電源、１３・・・位
相制御装置、１４・・・第１巾間軸、１５・・・変速機
、１６・・・第２中間軸。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋼板の連続圧延設備において、１台もしくは複数
   台の圧延機を駆動する電動機の連続定格出力における最
   低圧延速度と最高圧延速度との比が３．０以上１０．０
   以下の範囲で前記電動機の速度を調節する装置を備えて
   いることを特徴とする鋼板の連続圧延設備。
2. （２）前記電動機が交流電動機であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の鋼板の連続圧延設備。
3. （３）前記圧延機が冷延鋼板圧延機であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項または第２項記載の鋼板の連
   続圧延設備。
4. （４）鋼板の連続圧延設備において、１台もしくは複数
   台の圧延機を駆動する電動機と前記圧延機との間に、前
   記電動機の連続定格出力における最低圧延速度と最高圧
   延速度との比が３．０以上１０．０以下の範囲で変速可
   能な変速機を設けたことを特徴とする鋼板の連続圧延設
   備。
5. （５）前記圧延機が冷延鋼板圧延機であることを特徴と
   する特許請求の範囲第４項記載の鋼板の連続圧延設備。