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技術 条鋼圧延設備における端尺処理制御装置

出願人 富士電機株式会社JFEエンジニアリング株式会社
発明者 簗嶋賢次上田秀寿松本宏治木谷昌史矢入久雄
出願日 1999年5月27日 (20年3ヶ月経過) 出願番号 1999-148556
公開日 2000年12月5日 (18年9ヶ月経過) 公開番号 2000-334510
状態 特許登録済
技術分野 圧延の制御 圧延ラインにおける付加的加工装置
主要キーワード 製品材 分割カット 先行材料 分割長 材料検出センサ 補正パルス数 材料先端 材料速度
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2000年12月5日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (3)

課題

クロップシャーと分割シャーとの間隔、機械設備配置構成等に拘束されずに、様々な圧延設備において端尺処理を支障なく行う。

解決手段

圧延材料10の先端がクロップシャー14近傍の位置を通過した時点以後のパルスジェネレータ20のパルスカウント値Pm(x)が、

Pall=(Lall/α)×(1/Pim)

に等しくなった時点でクロップシャー14に切断指令を送って圧延材料10の後端の端尺を切断する。なお、Lallは必要処理材全長、αは各シャー14,16の位置における材長比、Pimはクロップシャー14の位置におけるパルスの重みである。

概要

背景

条鋼圧延設備において粗分割カット時の最終材料を所定の粗分割長にする従来技術として、特開平10−5854号公報に記載された粗分割カット制御装置が知られている。この制御装置は、連続ミルからなる条鋼圧延設備内を移動する圧延材料を、分割シャーディバイディングシャー)により所定の粗分割長にカットする粗分割カット制御装置において、クロップシャー上流側に配置された圧延材料の送り長をパルス数として検出する送り長検出手段と、クロップシャーよりも下流側に配置された最終スタンドより下流の分割シャーによる粗分割カットごとに前記パルス数を読み出す手段と、この粗分割カットごとのパルス数と、分割シャーによる粗分割カット回数設定値及び現在値とを用いて、最終の粗分割カット以降の圧延材料が所定の粗分割長になるように後端カットパルス数を演算する演算手段とを備え、前記送り長検出手段により検出されたパルス数が前記後端カットパルス数に一致したときに前記クロップシャーに対するカット指令を発生させるように構成されている。

図2は上記従来技術の構成図であり、圧延材料10はスタンド11を通過した後、クロップシャー14によって先端をカットされ、次のスタンド12,……,最終スタンド13へと圧延されていき、分割シャー16により冷却床17に収まる長さに複数回、粗分割カットされる。この間の、先端カットからクロップシャー14による後端カットまでの一連の制御は次のように行われる。

(1)スタンド11の出側にある材料検出センサ18により圧延材料10の先端を検出し、その検出信号立ち上がりパルスカウンタ21のカウント値をゼロプリセットする。ここで、スタンド11の圧延ロール駆動用モータ19、パルスジェネレータ20、パルスカウンタ21はスタンド11からの圧延材料10の送り長をパルスとして検出する送り長検出手段を構成している。

(2)予め決められた先端カット長、材料検出センサ18とクロップシャー14との間隔、クロップシャー14の起動指令が発せられてから実際にカット動作するまでの時間(クロップシャー起動時間)に基づいて先端カットパルス数Ptopを演算し、このパルス数Ptopを演算器23から比較器24に送る。比較器24では、パルスカウンタ21によるカウント値がパルス数Ptopに等しくなったらクロップシャー14にカット指令を送って圧延材料10の先端をカットする。

(3)次に、圧延材料10が各スタンド11〜13を通って冷却床17に送られ、分割シャー16により粗分割されるたびに、分割シャー16からの粗分割カット検出信号を用いてパルスカウンタ21のカウント値をレジスタ22に記憶する。ここでは、1回目の粗分割カット時のカウント値(パルス数)をP1、2回目のカウント値をP2、……、m回目のカウント値をPmとする。

(4)粗分割カット回数の設定値をn、現在値をmとしたときの、冷却床17上の(n+1)本目の最終材料の後端に相当するパルス数(後端カットパルス数)Pを、クロップシャー起動時間を含めて数式1により演算する。

概要

クロップシャーと分割シャーとの間隔、機械設備配置構成等に拘束されずに、様々な圧延設備において端尺処理を支障なく行う。

圧延材料10の先端がクロップシャー14近傍の位置を通過した時点以後のパルスジェネレータ20のパルスカウント値Pm(x)が、

Pall=(Lall/α)×(1/Pim)

に等しくなった時点でクロップシャー14に切断指令を送って圧延材料10の後端の端尺を切断する。なお、Lallは必要処理材全長、αは各シャー14,16の位置における材長比、Pimはクロップシャー14の位置におけるパルスの重みである。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

上流側のクロップシャー圧延スタンドと下流側の分割シャーとを有し、上流側から送られてきた圧延材料を前記分割シャーにより設定分割長に切断する条鋼圧延設備において、クロップシャーの上流側に配置されたスタンドからの圧延材料の送り長をパルス数として検出する第1の送り長検出手段と、分割シャーの上流側に配置された最終スタンドからの圧延材料の送り長をパルス数として検出する第2の送り長検出手段と、第1の送り長検出手段とクロップシャーとの間に配置された第1の圧延材料検出手段と、クロップシャーの下流側に配置された第2の圧延材料検出手段と、第2の送り長検出手段と分割シャーとの間に配置された第3の圧延材料検出手段と、分割シャーの下流側に配置された第4の圧延材料検出手段と、を備え、圧延材料の先端がクロップシャー近傍の位置を通過した時点以後の第1の送り長検出手段によるパルスカウント値Pm(x)が、Pall=(Lall/α)×(1/Pim)に等しくなった時点でクロップシャーに切断指令を送って圧延材料の後端端尺を切断することを特徴とする条鋼圧延設備における端尺処理制御装置。(Lall:圧延後の必要処理材全長、α:材長比=Lf/LmLf:分割シャー位置における圧延材長Lm:クロップシャー位置における圧延材長Pim:クロップシャー位置における単位パルス当たりの圧延材料の移動距離

請求項2

請求項1記載の条鋼圧延設備における端尺処理制御装置において、初回の材料についての前記材長比αを、分割シャーより上流側のスタンドのロール周速度Vfと、クロップシャーより上流側のスタンドのロール周速度Vmとの比(Vf/Vm)から求めることを特徴とする条鋼圧延設備における端尺処理制御装置。

請求項3

請求項1または2記載の条鋼圧延設備における端尺処理制御装置において、前記必要処理材全長Lallが、クロップシャーによる端尺切断長補正量を有することを特徴とする条鋼圧延設備における端尺処理制御装置。

技術分野

0001

この発明は、連続ミルからなる条鋼圧延設備において、冷却床に送る圧延材料後端クロップ端尺)の切断処理クロップシャーにより行うための端尺処理制御装置に関する。

背景技術

0002

条鋼圧延設備において粗分割カット時の最終材料を所定の粗分割長にする従来技術として、特開平10−5854号公報に記載された粗分割カット制御装置が知られている。この制御装置は、連続ミルからなる条鋼圧延設備内を移動する圧延材料を、分割シャーディバイディングシャー)により所定の粗分割長にカットする粗分割カット制御装置において、クロップシャーの上流側に配置された圧延材料の送り長をパルス数として検出する送り長検出手段と、クロップシャーよりも下流側に配置された最終スタンドより下流の分割シャーによる粗分割カットごとに前記パルス数を読み出す手段と、この粗分割カットごとのパルス数と、分割シャーによる粗分割カット回数設定値及び現在値とを用いて、最終の粗分割カット以降の圧延材料が所定の粗分割長になるように後端カットパルス数を演算する演算手段とを備え、前記送り長検出手段により検出されたパルス数が前記後端カットパルス数に一致したときに前記クロップシャーに対するカット指令を発生させるように構成されている。

0003

図2は上記従来技術の構成図であり、圧延材料10はスタンド11を通過した後、クロップシャー14によって先端をカットされ、次のスタンド12,……,最終スタンド13へと圧延されていき、分割シャー16により冷却床17に収まる長さに複数回、粗分割カットされる。この間の、先端カットからクロップシャー14による後端カットまでの一連の制御は次のように行われる。

0004

(1)スタンド11の出側にある材料検出センサ18により圧延材料10の先端を検出し、その検出信号立ち上がりパルスカウンタ21のカウント値をゼロプリセットする。ここで、スタンド11の圧延ロール駆動用モータ19、パルスジェネレータ20、パルスカウンタ21はスタンド11からの圧延材料10の送り長をパルスとして検出する送り長検出手段を構成している。

0005

(2)予め決められた先端カット長、材料検出センサ18とクロップシャー14との間隔、クロップシャー14の起動指令が発せられてから実際にカット動作するまでの時間(クロップシャー起動時間)に基づいて先端カットパルス数Ptopを演算し、このパルス数Ptopを演算器23から比較器24に送る。比較器24では、パルスカウンタ21によるカウント値がパルス数Ptopに等しくなったらクロップシャー14にカット指令を送って圧延材料10の先端をカットする。

0006

(3)次に、圧延材料10が各スタンド11〜13を通って冷却床17に送られ、分割シャー16により粗分割されるたびに、分割シャー16からの粗分割カット検出信号を用いてパルスカウンタ21のカウント値をレジスタ22に記憶する。ここでは、1回目の粗分割カット時のカウント値(パルス数)をP1、2回目のカウント値をP2、……、m回目のカウント値をPmとする。

0007

(4)粗分割カット回数の設定値をn、現在値をmとしたときの、冷却床17上の(n+1)本目の最終材料の後端に相当するパルス数(後端カットパルス数)Pを、クロップシャー起動時間を含めて数式1により演算する。

0008

P={(n+1)(Pm−P1)/(m−1)}+Ptop

0009

数式1において、(Pm−P1)/(m−1)の項は分割シャー16による一粗分割長の平均値に相当するパルス数を意味しており、このパルス数に最終材料が何本目であるかを示す数(n+1)を乗じて先端カットパルス数Ptopを加算することにより、最終材料の後端カットパルス数Pを求める。

0010

(5)上記後端カットパルス数Pを比較器24に送り、パルスカウンタ21のカウント値が後端カットパルス数Pに等しくなったらクロップシャー14にカット指令を送って圧延材料10の端尺をカットする。

0011

なお、圧延ロール径の誤差や圧延材料10の張力変動等により、最終材料の長さに若干の誤差が生じる場合があるため、数式2によって補正パルス数ΔPを演算し、この補正パルス数ΔPを数式1の後端カットパルス数Pに加算した(P+ΔP)を比較器24に送り、パルスカウンタ21のカウント値が(P+ΔP)に等しくなったらクロップシャー14にカット指令を送って圧延材料10の端尺をカットしても良い。

0012

ΔP={(Pm−P1)/(m−1)}×(ΔL/L)

0013

以上のような構成によってクロップシャー14によるクロップ処理が可能になり、最終材料の長さを粗分割長Lにほぼ一致させることができる。

発明が解決しようとする課題

0014

しかしながら、この従来技術では、分割シャー16から粗分割カット検出信号がレジスタ22に送られた際に、クロップシャー14の前に端尺処理分の圧延材料10が十分に存在していることが前提となっている。つまり、分割シャー16とクロップシャー14との間に最終材料が収まってしまう長さである場合には端尺処理を行うことができない。言い換えれば、各シャーの間隔やスタンド等を含めた機械設備配置構成制約があり、既存の設備に適用できない場合も生じていた。そこで本発明は、これらの機械設備の配置構成上の制約を受けず、最終材料の端尺を切断処理することができる端尺処理制御装置を提供しようとするものである。

課題を解決するための手段

0015

上記課題を解決するため、請求項1記載の発明は、上流側のクロップシャーと圧延スタンドと下流側の分割シャーとを有し、上流側から送られてきた圧延材料を前記分割シャーにより設定分割長に切断する条鋼圧延設備において、クロップシャーの上流側に配置されたスタンドからの圧延材料の送り長をパルス数として検出する第1の送り長検出手段と、分割シャーの上流側に配置された最終スタンドからの圧延材料の送り長をパルス数として検出する第2の送り長検出手段と、第1の送り長検出手段とクロップシャーとの間に配置された第1の圧延材料検出手段と、クロップシャーの下流側に配置された第2の圧延材料検出手段と、第2の送り長検出手段と分割シャーとの間に配置された第3の圧延材料検出手段と、分割シャーの下流側に配置された第4の圧延材料検出手段とを備え、圧延材料の先端がクロップシャー近傍の位置を通過した時点以後の第1の送り長検出手段によるパルスカウント値Pm(x)が、
Pall=(Lall/α)×(1/Pim)
に等しくなった時点でクロップシャーに切断指令を送って圧延材料の後端の端尺を切断するものである。ここで、
Lall:圧延後の必要処理材全長
α:材長比=Lf/Lm
Lf:分割シャー位置における圧延材
Lm:クロップシャー位置における圧延材長
Pim:クロップシャー位置における単位パルス当たりの圧延材料の移動距離(送り長)
である。

0016

請求項2記載の発明は、上記端尺処理制御装置において、初回の材料についての前記材長比αを、分割シャーより上流側のスタンドのロール周速度Vfと、クロップシャーより上流側のスタンドのロール周速度Vmとの比(Vf/Vm)から求めるものである。

0017

また、請求項3記載の発明は、上記端尺処理制御装置において、前記必要処理材全長Lallが、クロップシャーによる端尺切断長補正量を有するものである。

発明を実施するための最良の形態

0018

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。図1は、この実施形態の機械構成と材料及びパルスの読み出しタイミングの説明図である。なお、図2と同一の構成要素には同一の参照符号を付してある。

0019

図1において、10はビレットの状態から圧延されて冷却床(図示せず)方向へ送られる圧延材料、11はクロップシャーの上流に配置されたスタンド、12はクロップシャーの下流に配置されたスタンド、13は分割シャーの上流に配置されたスタンド(最終スタンド)、14はクロップシャー(Fシャー)、16は分割シャー(Dシャー)、18,25,26,27は第1〜第4の材料検出センサ、20,28はスタンド11,13に対応して配置された第1、第2の送り長検出手段としてのパルスジェネレータである。

0020

上記パルスジェネレータ20,28は各スタンド11,13に設けられた圧延ロール駆動用モータ(図示せず)に連結されており、モータ速度制御用パルスジェネレータを使用している。また、パルスジェネレータ20,28にはその出力パルス数計数するパルスカウンタが接続されているが、便宜上、その図示を省略してある。

0021

なお、図示するように、材料検出センサ18からクロップシャー14までの距離をL1、クロップシャー14から材料検出センサ25までの距離をL2、材料検出センサ26から分割シャー16までの距離をL3、分割シャー16から材料検出センサ27までの距離をL4とする。

0022

以下、本実施形態の動作を説明する。
(1)まず始めに、端尺処理される最終材料よりも一つ前の先行材料を用いて行う処理について述べる。なお、以下の説明における丸数字(,,,……)は、図1における丸数字に対応している。
先行材料の先端がクロップシャー14の位置を通過した時点(クロップシャー14により材料の先端を切断した場合は切断時点、切断しない場合は材料検出センサ18による先端検出時点)から、クロップシャー14の上流のスタンド11のパルスジェネレータ20がパルスのカウントを開始する。このカウント値をPm(x)とし、先行材料の先端がクロップシャー14の位置を通過した時点のカウント値をPm0とする。

0023

先行材料の先端が材料検出センサ25の位置を通過した時点でカウント値Pm(x)を読み出す。この時のカウント値をPm1とする。そして、下記の数式3、数式4により、クロップシャー14の位置において換算したインクリメント値Pimを求める。この値Pimは、パルスジェネレータ20の検出パルスの重み(1パルスあたりの先行材料の移動距離)を示している。

0024

Pim=(L1+L2)/(Pm1−Pm0)
(クロップシャー14による材料先端非切断時

0025

Pim=L2/(Pm1−Pm0)
(クロップシャー14による材料先端の切断時)

0026

先行材料の後端がクロップシャー14の位置を通過した時点(クロップシャー14により材料の後端を切断した場合は切断時点、切断しない場合は材料検出センサ18による後端検出時点)でカウント値Pm(x)を読み出す。このときのカウント値をPm2とする。

0027

先行材料の先端が材料検出センサ26の位置を通過した時点から、最終スタンド13のパルスジェネレータ28がパルスのカウントを開始する。このカウント値をPf(x)とし、先行材料の先端が材料検出センサ26の位置を通過した時点のカウント値をPf0とする。

0028

分割シャー16により、材料の先端を切断した場合は切断時点、切断しない場合は、材料検出センサ26による先端検出時点で、カウント値Pf(x)を読み出す。このときのカウント値をPf01とする。

0029

材料検出センサ27が先行材料の先端を検出した時点で、カウント値Pf(x)を読み出す。このときのカウント値をPf1とする。そして、下記の数式5、数式6により、分割シャー16の位置において換算したインクリメント値Pifを求める。この値Pifは、パルスジェネレータ28の検出パルスの重み(1パルスあたりの先行材料の移動距離)を示している。

0030

Pif=(L3+L4)/(Pf1−Pf01)
(分割シャー16による材料先端の非切断時)

0031

Pif=L4/(Pf1−Pf01)
(分割シャー16による材料先端の切断時)

0032

材料検出センサ26が先行材料の後端を検出した時点で、カウント値Pf(x)を読み出す。このときのカウント値をPf2とする。

0033

上記の各測定データから、クロップシャー14の位置における圧延材長Lmと分割シャー16の位置における圧延材長Lfとを数式7、数式8により求め、更に数式9によって両位置における材長比αを求める。

0034

Lm=(Pm2−Pm0)×Pim

0035

Lf=(Pf2−Pf0)×Pif

0036

α=Lf/Lm

0037

また、数式10に示すように、上記の材長比αとインクリメント値Pim及びクロップシャー14の上流側スタンド11のパルスカウント値Pm(x)から、分割シャー16側の圧延後の材長Lmf(x)を求めることができ、この数式10は数式11のように書き換えることができる。

0038

Lmf(x)=(α×Pim)×Pm(x)

0039

Pm(x)=(Lmf(x)/α)×(1/Pim)

0040

(2)次に、端尺切断対象材料についての処理を述べる。上記数式11に基づき、予め先行材料に関して求めた材長比α、前記インクリメント値Pim及び圧延後の必要処理材全長Lallから、クロップシャー14側のパルスカウント値Pm(x)が数式12のPallに一致した時点で端尺切断指令を送り、クロップシャー14によって最終材料の端尺を切断する。

0041

Pall=(Lall/α)×(1/Pim)

0042

ここで、必要処理材全長Lallは設定値から計算でき、下記の数式13で与えられる。

0043

0044

なお、数式13における各値は以下の通りである。
Ldcut,n:分割シャー16による分割設定長(粗分割長)
N:分割シャー16による分割切断回数
Ldtop:分割シャー16により切断される先端のクロップ長
Ldtail:分割シャー16により切断される後端のクロップ長
Ldadj:クロップシャー14により切断される端尺長の補正量

0045

例えば、10mのビレットを圧延して分割設定長100mの材料を2本得たいような場合、Ldcut,n=100,N=1となり、Lallは100×2=200mにLdtop,Ldtail,Ldadjを加えた長さとなる。また、補正量Ldadjは、圧延ロール径の誤差や圧延材料10の張力変動等を考慮して、必要に応じ適宜決定される。

0046

(3)なお、初回の材料については材長比αが未定であるため、以下の処理によって材長比αを予測する。すなわち、クロップシャー14の上流側スタンド11と分割シャー16の上流側スタンド13のロール周速度比から材長比αを求める。マスフロー一定の法則より、材料の断面積材料速度つまりロール周速度に反比例する。また、材長は断面積に反比例する為、結果的に材長は材料速度に比例する。従って、材長比αは数式14により、ロール周速度比(Vf/Vm)から予測することができる。

0047

mVm=SfVf, LmSm=LfSfより、
α=Vf/Vm=Sm/Sf=Lf/Lm

0048

数式14における各値は以下の通りである。
Vf:分割シャー16の上流側スタンド13のロール周速度
Vm:クロップシャー14の上流側スタンド11のロール周速度
Sm:スタンド11における材料の断面積
Sf:スタンド13における材料の断面積

発明の効果

0049

従来の技術では、クロップシャーによる端尺切断処理において、各シャーやスタンド等の機械設備の配置構成に制約があるため、既存の設備に適用できない場合もあった。しかしながら本発明では、前述の数式12に示したごとく、必要処理材全長、材長比、クロップシャー位置における単位パルス当たりの移動距離(パルスの重み)を用いて求めたパルスカウント値が実際のカウント値に等しくなった時点で端尺を切断するようにしたので、従来のような制約を受けずに、様々な配置構成の機械設備に対しても適用することができる。実際に本発明を適用した圧延設備において、安定操業状態での切断精度製品材長に対して、±0.2%以内(測定時は、製品360m(120m×3本)に対して、合計0.5m未満の誤差)に収まっており、十分な効果を検証できた。

図面の簡単な説明

0050

図1本発明の実施形態の機械構成と圧延材料及びパルスの読み出しタイミングの説明図である。
図2従来技術の説明図である。

--

0051

10圧延材料
11,12,13スタンド
14クロップシャー(Fシャー)
16 分割シャー(Dシャー)
18,25,26,27材料検出センサ
20,28 パルスジェネレータ

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