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JPS6057403B2 - 連続圧延機の張力制御方法 - Google Patents
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JPS6057403B2 - 連続圧延機の張力制御方法 - Google Patents

連続圧延機の張力制御方法

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Publication number
JPS6057403B2
JPS6057403B2 JP55067562A JP6756280A JPS6057403B2 JP S6057403 B2 JPS6057403 B2 JP S6057403B2 JP 55067562 A JP55067562 A JP 55067562A JP 6756280 A JP6756280 A JP 6756280A JP S6057403 B2 JPS6057403 B2 JP S6057403B2
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JP
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tension
rolling mill
rolling
equation
downstream
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JP55067562A
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敏博 岡
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Publication date
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Expired legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/48Tension control; Compression control
    • B21B37/52Tension control; Compression control by drive motor control

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は連続圧延機に於ける圧延機の張力制御方法に関
するものである。
一般に連続式圧延機て条材特に棒鋼、線材等を圧延する
場合、圧延材に加わる張力を全長にわたつて零もしくは
小さな値に一定にし、それによつて圧延材の形状を全長
にわたつて一様なものにす2るいわゆる張力制御を行う
ことが多い。
現在最も進んた連続圧延機の張力制御方式として、直接
張力検出方式、及び、圧延材のスキッドマーク、サーマ
ルランダウン、形状の変化等が圧延材のトルクに及ぼす
影響を除外し、張力の影響2によるトルク変化だけを検
出する圧延カートルク方式がある。
張力によつて荷重トルクアームが変化しないと仮定する
従来の圧延カートルク方式の制御方式は、下記(1)式
に基づいて張力を求め張力制御を行うものであつた。
第1図はその説明図である。PN−AN−GN+FN−
、RbNFN=・・・・・・(1) ただし、 GN:張力付加後の圧延トルク(TON−M)、PN:
張力付加後の圧延荷重(TON)、AN:荷重トルクア
ーム×2(M)、 F、N−、、:後方張力(TON)、 FN:前方張力(TON)、 RbN:後方張力トルクアーム(M)、およびRfN:
前方張力トルクアーム(M)である。
添字Nは圧延機番号であり、N−1は当該圧延機のひと
つ上流側の圧延機番号を、N+1はひとつ下流側の圧延
機番号を示す(以下同じ)。PNは実測で、またGNは
実測又は下記(2)式の一般式より求めることができる
VN−IN−IN゜・RN GN=KN× ・・・・・・(2) ただし、 KN:定数、 VN:駆動電動機の端子電圧(V)、 IN:駆動電動機の電流(A)、 RN:駆動電動機の電気子抵抗(Ω)、およびnN:駆
動電動機の回転数(RPM)である。
ANは圧延機材が(N+1)スタンド噛込み前のPNお
よびGNより下記(3)式に求める。Rb?.およびR
fNとしてはロール作動半径を用いる方式が多いが、後
述する本発明では第1a図および第1b図に示すように
RbNは中立点X2と成品入口X1の中心位置に於ける
ロール半径とし、RfNは中立点X2と成品出口X3の
中心位置に於けるロール半径とする。その理由は圧延機
に張力が発生した場合ロールバイト内の圧延分布は第2
図のように変化することは一般的に周知の事実であり、
これは圧延方向応力σ、の張力による変化により、巾方
向応力σ,と共に圧下方向応力pが変化するためである
。逆にいえばロールバイト内で圧下方向応力pに変化の
あつた箇所に張力が作用しているといえる。これらのR
bNおよびRfNは理論式又は実験式により求めること
ができる。以上のとおり(1)式のFNはF(N−1)
さえ与えられれば求まることがわかる。
#1圧延機については後方張力F,N−1)は零である
ため(1)式よりF1が求まる。#2圧延機の後方張力
は#1圧延機の前方張力F1そのものなので(1)式よ
りF2を求めることができる。圧延力ートルク方式はこ
のように(1)式を用い#1圧延機の前方張力の検出か
ら次々と下流側圧延機の前方張力を求め(4)式にて求
まる各圧延機の回転数アンバランスΔNNを制御しよう
というものである。ただし、 ΔNN:回転数アンバランス(RPM)、FN:前方張
力(TON)、 FN:目標張力(TON)、 NN:圧延機のロール回転数(RPM)、およびである
しかしながらこうした従来の圧延力ートルク方式を実機
に採用した場合良好な制御が得られずミスロールさえ発
生することがたびたびあつた。即ち、(1)式による前
方張力の検出で式中の後方張力F(N−1)には、ひと
つ上流スタンドで(1)式より求めた前方張力FNを用
いるため(1)式により求めた前方張力に誤差があつた
場合、下流側スタンドの計算になるに従い誤差が累積し
制御不安定になるものと考えられていた。張力による荷
重トルクアーム、圧延荷重、成品巾および先進巾の変化
を第3図〜第6図に示す。
第3図に、張力による荷重トルクアームANの変化を示
すが比較的変化が小さい。第3図中のσFNおよびσB
NはそれぞれNスタンドに対する前方張力応力および後
方張力応力である。 ΔPN 第4図に張力と圧延荷重変化丁幡の関係を示すが、荷重
トルクアームANの張力による変化が小さいため(1)
式に於けるPN−ANの減少分はGNの減少分とほぼ等
しい値となり、FNを求めるうえでの誤差としての影響
は小さいと思われる。
第3図中のσ,NはNスタンドに対する前方張力応力お
よび後方張力応力、kは圧延材の変形抵抗でありx軸の
前方および後方張力は無次元化している。以上のことか
ら(1)式に於ける前方張力FNの誤差は後方張力トル
クアームRbNおよび前方張力トルクアームRfNの精
度に依存するものと思われていた。
本発明は圧延機間張力をより正確に制御することを目的
とし、このため本発明では、圧延機間張力による先進率
の変化、成品巾の変化がひとつ上流の圧延機間及びひと
つ下流の圧延機間に張力を発生させる事実の発見に鑑み
、従来の方法よつて求めた圧延機間張力からあらかじめ
算したひとつ上流の圧延機間及びひとつ下流の圧延機間
の張力が当該圧延機間に及ぼす張力分を差引くことによ
り真の当該圧延機間張力を求め、その値に基づいて張力
制御を行う。
Δbリ 第5図に張力による成品巾の変化]Jの実験データを示
すが前方張力および後方張力によりいずれも成品巾は減
少し、その傾向は後方張力の方が大きいことが分かる。
第5図中σFNおよびσBNはNスタンドに対する前方
張力応力および後方張力応力、kは圧延材の変形抵抗で
あり、x軸の前方および後方張力は無次元化している。
又第6図に張力による先進率の変化今?の実験データを
示lすが、前方張力により先進率は増加し、後方張力に
より減少することが分かる。第6図中のX軸の前方およ
び後方張力も無次元化している。第7図は#3圧延機〜
#4圧延機間がそもそも無張力な回転数設定の状態のま
ま、#2圧延機と#5圧延機の回転数を変化させ#2圧
延機〜#3圧延機間、及び、#4圧延機〜#5圧延機間
に張力F2及びF4を発生させた状態を示している。
この時の各張力が#3圧延機〜#4圧延機間に発生、さ
せる張力ΔF3を考察した時、#3圧延機後方張力F2
により#3圧延機の先進率はF3からΔF3分減少し、
#3圧延機出側の成品巾は式からΔ八分減する。仮に、
Xx(巾の減少率)=成品断面積の減少率、とした場合
(xは巾一断面積変換係数)、−(今ε+X3・乍ン)
のマスフローの減少を生じ、#3圧延機〜#4圧延機間
にマスフローの減少量に応じた張力が発生することが推
測される。又#4圧延機前方張力F4により#4圧延機
の先進率はF4からΔF4分増加し、#4圧延機出側の
成品巾はB4からΔB4分減少する。しかし第5図およ
び第6図より明らかなように、捨υ〉ΔB4ΔF4.B
4l「であるから、(−T7−ーX4履)のマスフロー
の増加を生じ、#3圧延機〜#4圧延機にマスフローの
増加に応じた若干の張力が発生することが推測される。
ΔFNおよびΔBNは絶対値である。第8図は回転数ア
ンバランスと圧延機間に発生する張力の関係を示す。第
5図および第6図より上流スタンド間張力および下流ス
タンド間張力によるマスフローの変化を求め第8図より
マスフローの変化を張力に置換えたのが第9図である。
第9図よりわかるとおり張力の下流側圧延機間へ発生さ
せる張力分は非常に大きいことが推測される。スタンド
間張力がひとつ下流スタンド間に発生させる張力の計算
値と実測値を求めてまとめたのが第10図である。
これは#1圧延機〜#2圧延機間および#2圧延機〜#
3圧延機間が無張力な状態に各圧延機のロール回転数を
調整したあと、#1圧延機のロール回転数を減少させ6
回の圧延を行つた実験データに基づくものであり、計算
値は実測値によく一致している。以上の事実より圧延力
ートルク方式である(1)式と(4)式による制御では
良好な制御を行なうことができないのは当然であること
がわかる。
そこで本発明は(1)式により各圧延機の前方張力を、
又後述の(5)式および(6)式より当該張力のひとつ
上流の圧延機間へ発生せる張力分ΔFf(N−0および
ひとつ下流の圧延機間へ発生させる張力分ΔFb(N+
1)を圧延材を噛込んでいる全圧延機間について求め、
後述の(7)式より当該圧延機間の回転数アンバランス
に起因する張力丁Wだけを求め、後述の(8)式より求
まるΔNNの回転数を制御することにより圧延機間の張
力を目標値主Mに制御するという方式である。
(5)式および(6)式中、 A?A(L庄:張力による先進率の変化、FN5f(N
+1) A?A?±止:張力による成品巾の変化、BFJ3B(
N+1) XN,X(N+1):巾一断面積変換係数、y(N−1
),y(N+1):マスフローアンバランスースタンド
間張力変換係数(′ION/M2)およびD(N−1)
9D(N+1):スタンド出側成品断面積(M2)てあ
り、値は全て絶対値とする。
(8)式中、 ΔNN:回転数アンバランス(RPM)、NN:圧廷機
のロール回転数(RPM)、およびGN:制御ゲイン(
I/TON) である。
次に本発明の張力制御方法を実施する手段について説明
する。
まず、圧廷材が噛み込み中の全てのスタンドの前方張力
FNを同時に検出する。
但し、最終スタンドは零である。FNはロードセルで直
接検出する直接張力検出方式でも、圧廷力ートルク方式
のような間接張力検出方式でもかまわない、例えば、圧
廷力ートルク方式の場合、まず圧廷材噛込中の全てのス
タンドについて、同時に駆動電動機の端子電圧VN、駆
動電動機の電流IN、駆動電導機の回転数NNl圧延荷
重PNをスキャンし、(2)式によつて全スタンドの圧
延トルクを検出する。次に上流スタンド側から(1)式
によつて、前方張力FNを求める。FNを検出するため
には、F<N一1〉の検出が終了していなければならな
いので、(1)式の計算は、上流スタンド側から実施す
る必要がある。(1)式、(2)式中の前方張力トルク
アームRfNl後方張カカトルクアームRbNl定数K
Nl駆動電動機の電機子抵抗RNは、別途与えれば良い
又、荷重トルクアーム×2倍のANは、既に圧延材が(
N+1)スタンド噛込み前に(3)式により検出してお
く。次に、前方張力FNがひとつ上流の圧延機間へ発生
させる張力ΔF<N−1〉を(5)式より、および、ひ
とつ下流の圧延機間へ発生させる張力分ΔF<N+1〉
を(6)式より、既にFNを検出した全てのスタンドに
ついて計算する。
この時、FNを検出した最上流スタンドのΔFf<、−
1〉と、FNを検出した最下流スタンドのΔFb<N+
1〉の値は零である。(5)式、(6)式中の張力によ
る先進率の変化ΔFN/FN,Δf<N+1〉/f<N
+1〉、張力による成品幅の変化ΔBN/BN,ΔB<
N+1〉/B<N+1〉は、 σFN=σBN=FN/DNとし、各々第6図、第6b
図、第5図、第5b図の関係より求め、幅一断面積変換
係数XN,X<N+1〉、マスフローアンバランスース
タンド間張力変換係数Y<N−1〉,Y<N+1〉、ス
タンド出側成品断面積D<N−1〉、D<N+1〉は別
途与えれば良い。
次に当該スタンド間の回転アンバランスに起因する張力
主wだけを(7)式により既に武を検出した全てのスタ
ンドについて計算する。更に、前方張力を目標値FNと
するためのロール回転アンバランス制御量ΔN、を(8
)式より、既に芭を検出した全てのスタンドについて、
計算する。この時のGNは制御ゲインであり、FNと共
に別途与えられれば良い。
次にスタンドのロール回転数を、FNを検出した全ての
スタンドについて同時にΔNN分制御する。この場合、
各々のスタンドの制御量の影響はサクセジグによつて他
スタンドへ影響を及ぼさないようにすることは言うまで
もない。(8)式は張力制御をアップストリームで行な
う方式であるが、ダウンストリームで実施することも可
能である。以上に述べた一連の処理は、例えば200r
r1Sごとに圧延材が全てのスタンドを抜けるまて実施
することにより、ビレツト全長の連結張力制御が可能と
なる。
以上述べたように本発明では従来の連続式圧延機の張力
制御の問題点を解決した新方式を提案したものであり、
成品の寸法精度に対するユーザーの要求が厳しい昨今、
これに対処する方法として有効である。
【図面の簡単な説明】
第1a図は圧延力ートルク方式の説明図、第1b図は第
1a図A部の拡大図、第2a図および第2b図は張力ト
ルクアームの説明図、第3a図および第3b図は張力に
よる荷重トルクアームの変化を表わす計算値を示すグラ
フ、第4図は張力による圧延荷重の変化を表わす実験値
を示すグラフ、第5a図および第5b図は張力による成
品巾の変化を表わす実験値を示すグラフ、第6a図およ
び第6b図は張力による先進率の変化を表わす実験値を
示すグラフ、第7図は本発明を説明するための、ある圧
延機間張力の上流側圧延機間および下流側圧延機間張カ
への影響を表わす概念図、第8図は回転数アンバランス
と圧延機間に発生する張力の関係を表わす実験値を示す
グラフ、第9a図および第9b図は本発明の実施のため
に求めた、ある圧延機間張力の上流側圧延機間および下
流側圧延機間張カへの影響の予測値を示すグラフ、第1
0図は本発明の実施例を示すモデル実験による検証結果
を示すグラフである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 連続圧延機の、圧延材が噛込み中の全ての圧延機間
    において第N番圧延機とこの圧延機のひとつ下流側の第
    (N+1)圧延機間に作用する第N番圧延機の前方張力
    F_Nを求め、第(N−1)圧延機の前方張力及び第(
    N+1)圧延機の前方張力が、それぞれ前記第N番圧延
    機とこの圧延機のひとつ下流側の第(N+1)圧延機間
    に発生させる張力分ΔFb_NおよびΔFf_Nを、先
    進率および成品巾の変化に起因するマスフローの変化に
    対応付けて演算しておき、各圧延機間のF_N−ΔFb
    _N−ΔFf_Nの値を零もしくは小さな値に制御する
    ことを特徴とする連続圧延機の張力制御方法。
JP55067562A 1980-05-21 1980-05-21 連続圧延機の張力制御方法 Expired JPS6057403B2 (ja)

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