JPS63303612A - 連続式圧延機の速度制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、棒鋼ミル等の複数の圧延スタンドから構成
される連続式圧延機のロール速度を自動制御するための
装置に関するものである。

［従来の技術］ 第２図は従来の連続式圧延機の速度制御装置を示すブロ
ック図であり、全連続式棒鋼ミルの粗列を想定した主幹
制御状態を示している。この第２図において、１〜５は
それぞれ粗列を構成する第１〜５の圧延スタンドで、連
続式圧延機の一部を構成している。

そして、１１〜１５はそれぞれ圧延スタンド１〜５を駆
動すべくＤＣモータとこれを駆動する片方向サイリスタ
とから構成された駆動システム、２０はすべての圧延ス
タンド１〜５の圧延速度を同時に昇降速しで全体のライ
ン速度を決定するための速度信号を出力する主速度設定
器（Ｍ　ＲＨ）、２１〜２５はそれぞれ圧延スタンド１
〜５ごとの圧延速度を設定するための速度比率を出力す
る速度比率設定器（ＳＳＲＨ）、２１　ａ　〜２５　ａ
はそれぞれ主速度設定器２０からの速度信号と速度比率
設定器２１〜２５からの速度比率とを掛は合わせて駆動
システム１１〜１５へ出力する乗算器、３０は加熱炉、
３１は同加熱炉３０から抽出され圧延スタンド１〜５に
より圧延される被圧延材である。

なお、第２図には図示しないが、同様の圧延スタンドが
圧延スタンド５よりも下流側に続き、通常、全部で１６
〜２２台の圧延スタンドから連続式圧延機は構成される
。

次に動作について説明する。全連続式圧延設備では、常
に被圧延材３１が複数の圧延スタンド１〜５に噛み込ん
でいるため、各圧延スタンド１〜５でのマスフローは一
定である。従って、最終圧延スタンドの出側寸法および
速度が決定されると、各圧延スタンド１〜５における出
側断面積から各圧延スタンド１〜５の出側速度（圧延速
度）が決定される６例えば、最終的な出側サイズが直径
２０鳳鳳の円形断面で出側速度が１５■ｐｓの時を考え
る場合、第１の圧延スタンド１の出側サイズが一辺１６
０鳳重の正方形断面とすると、この圧延スタンド１の出
側速度は、（２０／２）”　・π・１５／１６０”　＝
０．１８４ｍｐｓとなる。

各圧延スタンド１〜５の圧延速度は、上述のようにして
求められた出側速度および先進率により決定され、各圧
延スタンド１〜５ごとに設けられる速度比率設定器２１
〜２５によって設定される。

即ち、各乗算＠　２１　ａ〜２５ａにおいて、主速度設
定器２０により設定されたライン全体の速度に、速度比
率設定器２１〜２５により設定された速度比率を掛は合
わせることで各圧延スタンド１〜５の圧延速度が設定さ
れ、この圧延速度で駆動システム１１〜１５が圧延スタ
ンド１〜５をそれぞれ運転する。

また、最終圧延スタンドの出側速度を上述のように１５
醜ｐｓとしている場合に、何等かの理由により圧延速度
をおとして圧延したい際には、主速度設定器２０を１０
０％設定から例えば６７％（句１０／１５）設定に変更
することにより、ライン全体の速度を１５■ｐｓから１
０■ｐｓに容易に変更することができる。

つまり、従来の連続式圧延機の速度制御装置による主幹
制御手段では、各圧延スタンド１〜５のマスフローが一
定となるように、各圧延スタンド１〜５の圧延速度を決
定し、その速度を各圧延スタンド１〜５ごとの速度比率
設定器２１〜２５で速度比率として設定することにより
、各圧延スタンド１〜５の圧延速度を設定し、これに全
体の速度設定を行なう主速度設定器２０を設けることで
、全体のライン速度も変更できるようになっている。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の連続式圧延機の速度制御装置は以上のように構成
されているので、最終圧延スタンドにおける出側速度お
よび出側サイズが決定されると、第１の圧延スタンド１
等の粗列の圧延速度も決定されてしまう、特に、材料サ
イズが小さいときには、最終圧延スタンドの出側速度を
大きくできないため、粗スタンドの圧延速度は極端に遅
くなる。

例えば、・最終的な出側サイズを直径１０ｍｍの円形断
面で出側速度を１５■ｐｓとし、第１の圧延スタンド１
の出側サイズを一辺１６０醜醜の正方形断面とすると、
この圧延スタンド１の出側速度は、（１０／２）”・ｙ
ｃ　４５／１６０”　＝０．０４６ｍｐｓと非常に遅く
なる。従って、粗列の圧延スタンド間距離を３．５ｍと
すると、次の圧延スタンドに到達するのに、７６秒程度
の時間がかかることになる。

このため、特に圧延速度の遅い粗列では、被圧延材３１
が通過するのに時間がかかり過ぎるため、被圧延材３１
の温度降下が問題となっていた。即ち、被圧延材３１の
温度が下がると、圧延条件が変化し精度のよい製品を製
造できないほか、あまり温度が降下するような製品サイ
ズの圧延を行なえないなどの問題があった。このような
問題を解消するために、従来、温度降下による影響を少
なくすべく、加熱炉３０での材料温度を上げて圧延する
ことも行なわれているが、これに要するコストが多大な
ものとなったり、あるいは、材料によってはあまり高温
にすると品質上問題となるがありこれらの圧延生産は事
実上行なえないなどの問題点もあった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、連続式圧延機において上流側の連続した一部
の圧延スタンドについて増速調整を可能として、被圧延
材の通過時間を減少させ、被圧延材の温度降下量を少な
くした連続式圧延機の速度制御装置を得ることを目的と
する。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る連続式圧延機の速度制御装置は、複数の
圧延スタンドのうち上流側の連続した一部の圧延スタン
ドにおける圧延速度を増速する増速手段と、被圧延材が
上記一部の圧延スタンド間を通過している際にのみ増速
されるように上記増速手段による増速量、増速タイミン
グ、減速率および減速タイミングを演算しその演算結果
に基づき上記増速手段を制御する演算制御手段とを設け
たものである。

［作　　　用］ この発明における連続式圧延機の速度制御装置では、被
圧延材が連続式圧延機の一部（粗列等の上流側の連続し
た一部の圧延スタンド）を通過する際に、増速手段によ
り上記一部の圧延スタンドにおける圧延速度が通常速度
よりも高速となるように制御されるため、被圧延材が連
続式圧延機を通過する時間が短くなる。このとき、互い
に速度の異なる上記一部の圧延スタンドとその他の圧延
スタンドとの間において上記被圧延材の受渡を円滑に行
なうべく、高速で圧延された被圧延材は増速されでいな
い下流側の圧延スタンドに噛み込む前に同下流側の圧延
スタンドの圧延速度まで減速を完了している必要がある
ほか、このような減速は各圧延スタンドが被圧延材を圧
延している間に行なわれるためマスフローが一定となる
ように減速させる必要があるが、これらの条件を満足す
る増速減速制御が、演算制御手段により、同演算制御手
段において演算された増速量、増速タイミング、減速率
および減速タイミングに基づいて行なわれる。

［発明の実施例］ 以、下、この発明の一実施例を図について説明する。な
お、図中、既述の符号と同一のものは同様の部分を示し
ているので、その説明は省略する。

第１図において、６は第５の圧延スタンド５の下流側に
距離Ｌ　（ｍ）をあけて配設される第６の圧延スタンド
で、図示しないがこの圧延スタンド６にも主速度設定器
２０および速度比率設定器などが接続されている。また
、４１〜４５はそれぞれ粗列を構成する連続した圧延ス
タンド１〜５における圧延速度を増速すべく速度比率Ｓ
ｚを出力する増速手段としての増速装置（ＺＯＯＭ）、
４１ａ〜４５ａはそれぞれ主速度設定器２０からの速度
信号と増速装置４１〜４５からの速度比率とを掛は合わ
せて乗算器２１ａ〜２５ａへ出力する乗算器、４６は増
速装置４１〜４５による増速量、増速タイミング、減速
率および減速タイミングを演算しその演算結果に基づい
て各増速装置ｉ！４１〜４５を制御する演算制御手段と
しての演算装置である。

なお、第１図には図示しないが、被圧延材３１の先端お
よび尾端をトラッキングするための検出器がそなえられ
ており、この検出器からの信号が演算装置４６に入力さ
れるようになっているほか、駆動システム１１〜１５の
圧延中の負荷トルクを演算すべく、各駆動システム１１
〜１５の圧延速度および電流も演算装置４６に入力され
るようになっている。また、駆動システム１１〜１５は
、ＤＣモータおよび片方向サイリスタから構成されてい
るため、圧延スタンド１〜５の減速は負荷トルクによっ
てなされる。

次に、本実施例の装置の動作について説明する。

先行する被圧延材の尾端を演算装置４６にてトラックキ
ングし、各圧延スタンド１〜５で被圧延材の尾端が通り
抜けると、演算装置４６により増速装置４１〜４５にそ
れぞれ１よりも大きなある値（速度比率）Ｓｚ（Ｓｚ＞
１．０）を設定する６例えば。

５ｚ＝３とすると、圧延スタンド１〜５は１次の被圧延
材３１を通常速度の３倍で圧延することになる。このと
き、前述した最終的な出側サイズが直径１０＋ｍｍの円
形断面である場合、従来装置では圧延スタンド１の出側
速度が０．０４６鵬ｐｓとなるのに対し、本実施例の装
置では０．１３８＋＊ｐｓとなり、次の圧延スタンド２
までは２５．３秒程度で到達する。即ち、粗列での被圧
延材３１の通過時間は１／３と短くなるため、当然に被
圧延材３１の温度降下量も減少する。

さて、被圧延材３１の先端が粗列最終スタンドである圧
延スタンド５に到達すると、次の圧延スタンド６は通常
速度で回転しているため、この圧延スタンド６とマスフ
ローが一致するように粗列の圧延スタンド１〜５の全体
をバランスさせながら減速制御を行なう、つまり、被圧
延材３１の先端が圧延スタンド５に到達したのを演算装
置４６がトラッキング信号によって検出すると、増速装
置４１〜４５により一定の減速率Ｓｏで減速させる。こ
れは増速装置４１〜４５に設定した値Ｓｚを減速率Ｓｏ
の割合で１まで減少させることと等価である。

この減速制御は、被圧延材３１の先端が圧延スタンド６
に到達するまでに完了していなければならないことから
、演算装置４６において次のようにして減速率ＳＤが演
算される。圧延スタンド５゜６間の距離をＬ、減速時間
をｔ、減速目標圧延速度（圧延スタンド６における圧延
速度）をＶとすると、下式（１）、　（２）が成立する
。

Ｖ・（１＋　ＳＤ）・ｔ　／　２　＝　Ｌ　　　　”（
１）ＳＤ−■・（１−８Ｄ−ｔ）＝ｖ　　　・・・・（
２）これらの（１）、　（２）式より、 ５ｐ＝Ｖ（Ｓｏ　　１／Ｓｏ）／（２Ｌ）”（３）とし
て減速率ＳＤが演算される。従って、各圧延スタンド１
〜５の増速装置４１〜４５における速度比率Ｓｚを（３
）式に基づいて減少させれば、被圧延材３１の先端が圧
延スタンド６に到達する時には、速度比率Ｓｚが１とな
り減速を完了していることになる。ここで、再び、最終
的な出側サイズが直径１０履層の円形断面である場合を
考えると、圧延スタンド５の出側通常速度は平均伸び率
を１．２とすれば約０．１ｍｐｓとなり、圧延スタンド
５，６間の距離を３．５ｍとすれば（３）式より減速率
ＳＤを約０．０３８つまり１秒間に３．８％の減速率で
減速していくと、１７．５秒後に速度比率Ｓｚはもとの
１／３である１になり減速を完了する。

ただし、減速率Ｓ、）には１つだけ制限がある。

即ち、各圧延スタンド１〜５を片方向サイリスタで駆動
している場合、減速エネルギを電源側へ回生させること
ができないため、負荷によって吸収されるエネルギ分以
上の減速は行なえない。今、各圧延スタンド１〜５の負
荷トルクをＴｑｉ（ｉ＝１〜５）、駆動システム１１〜
１５の慣性能率をＧ　Ｄ”ｉ（ｉ　＝　１〜５）とする
と、各圧延スタンド１〜５の最大減速率Ｓ□ｉは、関数
ｆ　（Ｔｑｉ、　Ｇ　Ｄ”ｉ）によって決定される。こ
れにより、全圧延スタンド１〜５を同一の減速率で減速
させるためには、次の（４）式が成立する必要がある。

ＳＤ≦ｗｉｎ（ＳＤ、、　５Ｄａｓ　５Ｄｉｔ　５Ｄ４
ｔ　５ｏｓ）・・・・（４） 従って、実際には（４）式の制限と（３）式とから速度
比率Ｓｚのとれる値（増速量）および減速率ＳＤが演算
袋Ｍ４６により求められることになる。

このようにして被圧延材３１が圧延スタンド６に噛み込
んだ後は、通常と同じ圧延速度で圧延を行なうが、被圧
延材３１の尾端を演算装置４６によりトラッキングし、
この被圧延材３１の尾端が各圧延スタンド１〜５を通り
抜けたら、再び上述のとおり増速装置４１〜４５に速度
比率Ｓｚを設定する。このとき、速度比率ＳＺの値とし
ては、前回と同一の値をセットしてもよいし、前回の被
圧延材３１の圧延中における負荷トルクを実測し。

この値をもとに（３）、　（４）式から速度比率Ｓｚを
修正してもよい。

このように、本実施例の装置によれば、連続式圧延機を
構成する複数の圧延スタンドの上流側の一部（粗列）に
ついて増速装置４１〜４５および演算装置４６を設けて
高速圧延を可能どしたので、粗列における被圧延材３１
の通過時間が短くなり、被圧延材３１の温度降下量が減
少して、従来温度降下量が多きすぎるために生じていた
製品寸法変動が少なくなり製品精度が大幅に向上するほ
か、従来不可能であったサイズの製品の圧延加工が可能
となる。

なお、上記実施例では、増速装置４１〜４５により増速
する圧延スタンドを粗列のものに限っているが、粗列お
よび中間列を含めて増速するようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、連続式圧延機を構成
する複数の圧延スタンドの上流側の一部について増速手
段および演算制御手段を設けて高速圧延を実現できるよ
うに構成したので、被圧延材が連続式圧延機を通過する
時間が短くなり、被圧延材の温度降下量が減少して、従
来温度降下量が多きすぎるために生じていた製品寸法変
動が少なくなり製品精度が大幅に向上するほか、従来不
可能であったサイズの製品の圧延加工が可能となる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による連続式圧延機の速度
制御装置を示すブロック図、第２図は従来の連続式圧延
機の速度制御装置を示すブロック図である。 図において、１〜６−圧延スタンド、４１〜４５−増速
手段としての増速装置、４６−演算制御手段としての演
算装置。 なお、図中、同一の符号は同一、又は相当部分を示して
いる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の圧延スタンドから構成される連続式圧延機の圧延
   速度を制御するための連続式圧延機の速度制御装置にお
   いて、上記複数の圧延スタンドのうち上流側の連続した
   一部の圧延スタンドにおける圧延速度を増速する増速手
   段と、上記複数の圧延スタンドにより圧延される被圧延
   材が上記一部の圧延スタンド間を通過している際にのみ
   増速されるように上記増速手段による増速量、増速タイ
   ミング、減速率および減速タイミングを演算しその演算
   結果に基づき上記増速手段を制御する演算制御手段とが
   設けられたことを特徴とする連続式圧延機の速度制御装
   置。