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技術 冷間タンデム圧延機の制御装置

出願人 東芝三菱電機産業システム株式会社
発明者 佐藤誠治
出願日 2011年7月11日 (9年4ヶ月経過) 出願番号 2011-152909
公開日 2013年1月31日 (7年9ヶ月経過) 公開番号 2013-018023
状態 特許登録済
技術分野 圧延の制御
主要キーワード 速度低下量 理想速度 速度差分 垂下制御 セットアップ計算 速度基準 速度応答 数式モデル
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(2013年1月31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 (4)

課題

圧延機起動時にスタンド間における速度比を一定に保つことができ、起動時の板破断製品オフゲージを確実に防止することができる冷間タンデム圧延機制御装置を提供する。

解決手段

冷間タンデム圧延機には、第1スタンドと第1スタンドに隣接する第2スタンドとが備えられ、スタンド毎に、圧延機1と、圧延機1を駆動するモータ3と、モータ3を制御する垂下制御機能を備えたドライブ装置4とが設けられる。本制御装置は、設定計算装置6と、コントローラ5とを備える。設定計算装置6は、圧延機1毎に、セットアップ荷重セットアップ速度基準とを計算する。コントローラ5は、第1及び第2スタンドのモータ3の速度比が、設定計算装置6によって計算された第1及び第2スタンドのセットアップ速度基準の比に一致するように、各ドライブ装置4に出力するための速度基準を計算する。

概要

背景

冷間タンデム圧延機には、圧延機を有する複数のスタンド圧延スタンド)が備えられている。冷間タンデム圧延機では、圧延材が各スタンドの圧延機に同時に噛み込まれるため、隣接するスタンド間速度比は、一定に保たなければならない。

冷間タンデム圧延機において各スタンドの圧延機が何らかの原因によって停止すると、再起動は、圧延材が各圧延機に噛み込まれている状態で行わなければならない。この時、各スタンドのモータドライブ装置速度応答が異なると、各スタンドのモータの起動特性が一致せず、速度比が崩れてしまう。かかる場合は、スタンド間の圧延材に過大な張力が発生して、板厚が所望の値から大きく外れたり、最悪の場合は、板破断が発生したりすることがあった。

従来では、起動時に、各スタンドのモータ用ドライブ装置内の垂下特性機能を使用して、板破断を防止していた。このような制御装置の従来技術として、例えば、下記特許文献1に記載のものがある。

概要

圧延機の起動時にスタンド間における速度比を一定に保つことができ、起動時の板破断や製品オフゲージを確実に防止することができる冷間タンデム圧延機の制御装置を提供する。冷間タンデム圧延機には、第1スタンドと第1スタンドに隣接する第2スタンドとが備えられ、スタンド毎に、圧延機1と、圧延機1を駆動するモータ3と、モータ3を制御する垂下制御機能を備えたドライブ装置4とが設けられる。本制御装置は、設定計算装置6と、コントローラ5とを備える。設定計算装置6は、圧延機1毎に、セットアップ荷重セットアップ速度基準とを計算する。コントローラ5は、第1及び第2スタンドのモータ3の速度比が、設定計算装置6によって計算された第1及び第2スタンドのセットアップ速度基準の比に一致するように、各ドライブ装置4に出力するための速度基準を計算する。

目的

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、圧延機の起動時にスタンド間における速度比を一定に保つことができ、起動時の板破断や製品のオフゲージを確実に防止することができる冷間タンデム圧延機の制御装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

第1スタンドと前記第1スタンドに隣接する第2スタンドとが備えられ、前記スタンド毎に、圧延機と、前記圧延機を駆動するモータと、前記モータを制御する垂下制御機能を備えたドライブ装置と、が設けられた冷間タンデム圧延機制御装置であって、前記圧延機毎に、セットアップ荷重及びセットアップ速度基準を計算する設定計算装置と、前記ドライブ装置毎垂下特性に基づいて、前記設定計算装置によって計算された前記第1スタンドのセットアップ荷重で前記第1スタンドの前記圧延機を駆動した時の前記第1スタンドの前記モータと、前記設定計算装置によって計算された前記第2スタンドのセットアップ荷重で前記第2スタンドの前記圧延機を駆動した時の前記第2スタンドの前記モータとの速度比が、前記設定計算装置によって計算された前記第1スタンドのセットアップ速度基準と前記第2スタンドのセットアップ速度基準との比に一致するように、前記各ドライブ装置に出力するための速度基準を計算するコントローラと、を備えた冷間タンデム圧延機の制御装置。

請求項2

第1スタンドと前記第1スタンドに隣接する第2スタンドとが備えられ、前記スタンド毎に、圧延機と、前記圧延機を駆動するモータと、前記モータを制御する垂下制御機能を備えたドライブ装置と、が設けられた冷間タンデム圧延機の制御装置であって、前記圧延機毎に、セットアップ荷重及びセットアップ速度基準を計算するセットアップ計算手段と、前記セットアップ計算手段によって計算されたセットアップ荷重に基づいて、前記モータ毎に、モータ負荷を計算するモータ負荷計算手段と、前記セットアップ計算手段によって計算されたセットアップ速度基準、及び、前記モータ負荷計算手段によって計算されたモータ負荷、前記ドライブ装置の垂下特性に基づいて、前記モータ毎に、モータ回転数を計算するモータ回転数計算手段と、前記モータ負荷計算手段によって計算されたモータ負荷、及び、前記モータ回転数計算手段によって計算されたモータ回転数、及び、前記ドライブ装置の垂下特性に基づいて、前記各ドライブ装置に出力するための速度基準を計算するモータ速度基準計算手段と、を備えた冷間タンデム圧延機の制御装置。

請求項3

前記モータ回転数計算手段は、前記モータ負荷計算手段によって計算された前記第1スタンドのモータ負荷で前記第1スタンドの前記圧延機を駆動した時の前記第1スタンドの前記モータと、前記モータ負荷計算手段によって計算された前記第2スタンドのモータ負荷で前記第2スタンドの前記圧延機を駆動した時の前記第2スタンドの前記モータとの速度比が、前記セットアップ計算手段によって計算された前記第1スタンドのセットアップ速度基準と前記第2スタンドのセットアップ速度基準との比に一致するように、前記モータ毎に、モータ回転数を計算する請求項2に記載の冷間タンデム圧延機の制御装置。

技術分野

0001

この発明は、冷間タンデム圧延機において、起動時に板破断等が発生することを防止するための制御装置に関するものである。

背景技術

0002

冷間タンデム圧延機には、圧延機を有する複数のスタンド圧延スタンド)が備えられている。冷間タンデム圧延機では、圧延材が各スタンドの圧延機に同時に噛み込まれるため、隣接するスタンド間速度比は、一定に保たなければならない。

0003

冷間タンデム圧延機において各スタンドの圧延機が何らかの原因によって停止すると、再起動は、圧延材が各圧延機に噛み込まれている状態で行わなければならない。この時、各スタンドのモータドライブ装置速度応答が異なると、各スタンドのモータの起動特性が一致せず、速度比が崩れてしまう。かかる場合は、スタンド間の圧延材に過大な張力が発生して、板厚が所望の値から大きく外れたり、最悪の場合は、板破断が発生したりすることがあった。

0004

従来では、起動時に、各スタンドのモータ用ドライブ装置内の垂下特性機能を使用して、板破断を防止していた。このような制御装置の従来技術として、例えば、下記特許文献1に記載のものがある。

先行技術

0005

特開昭59−45012号公報

発明が解決しようとする課題

0006

冷間タンデム圧延機を再起動する際に設定されるセットアップ荷重は、圧延される材料の各条件(例えば、板厚、板幅変形抵抗圧下率等)を用いて、所定のテーブルや数式モデルによって計算される。即ち、セットアップ荷重は、圧延される材料毎、また、同じ材料であってもスタンド毎に異なる値が算出される。このため、セットアップ荷重から算出されるモータ負荷も、スタンド毎に異なる値となる。

0007

従来では、モータ用ドライブ装置の垂下特性(モータ電流100%に対するモータ速度低下率)を、各スタンドで一致させていた。このため、モータ負荷の不一致によって、ドライブ装置の垂下特性による速度低下量も各スタンドで一致しなくなり、圧延機の起動時に、隣接するスタンド間の速度比がくずれるといった問題があった。即ち、スタンド間の圧延材に過大な張力が発生し、板厚が所望の値から大きく外れたり、最悪の場合は、板破断が発生したりすることがあった。

0008

図3は、従来の冷間タンデム圧延機の制御装置の機能を説明するための図である。図3は、第Nスタンドとこの第Nスタンドの下流側に隣接する第N+1スタンドとにおける、モータ負荷(電流)とモータ回転数との関係を示している。

0009

圧延材は、各スタンドを通過する度に圧延されて薄くなる。このため、セットアップ時の速度基準理想速度基準)は、第N+1スタンドの値の方が、第Nスタンドの値よりも高くなる。第N+1スタンドの理想速度基準と第Nスタンドの理想速度基準との差が、適正な速度差である。しかし、実際には、各スタンドのモータ用ドライブ装置に垂下特性があるため、ドライブ装置に理想速度基準を入力しても、実際のモータ速度は、上記理想速度基準よりも遅いある速度に低下してしまう。

0010

例えば、図3に示すように、第Nスタンドのモータ負荷の方が第N+1スタンドのモータ負荷よりも大きな値を示す場合、第N+1スタンドの実際のモータ速度はB2点の値、第Nスタンドの実際のモータ速度はA2点の値となる。この時のモータ回転数差は、B2−A2である。即ち、モータ回転数差が適正な差B1−A1よりも大きくなり、スタンド間の圧延材に過大な張力が発生してしまう。このため、板厚が所望の値から大きく外れたり、最悪の場合は、板破断が発生したりすることがあった。

0011

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、圧延機の起動時にスタンド間における速度比を一定に保つことができ、起動時の板破断や製品オフゲージを確実に防止することができる冷間タンデム圧延機の制御装置を提供することである。

課題を解決するための手段

0012

この発明に係る冷間タンデム圧延機の制御装置は、第1スタンドと第1スタンドに隣接する第2スタンドとが備えられ、スタンド毎に、圧延機と、圧延機を駆動するモータと、モータを制御する垂下制御機能を備えたドライブ装置と、が設けられた冷間タンデム圧延機の制御装置であって、圧延機毎に、セットアップ荷重及びセットアップ速度基準を計算する設定計算装置と、ドライブ装置毎の垂下特性に基づいて、設定計算装置によって計算された第1スタンドのセットアップ荷重で第1スタンドの圧延機を駆動した時の第1スタンドのモータと、設定計算装置によって計算された第2スタンドのセットアップ荷重で第2スタンドの圧延機を駆動した時の第2スタンドのモータとの速度比が、設定計算装置によって計算された第1スタンドのセットアップ速度基準と第2スタンドのセットアップ速度基準との比に一致するように、各ドライブ装置に出力するための速度基準を計算するコントローラと、を備えたものである。

0013

また、この発明に係る冷間タンデム圧延機の制御装置は、第1スタンドと第1スタンドに隣接する第2スタンドとが備えられ、スタンド毎に、圧延機と、圧延機を駆動するモータと、モータを制御する垂下制御機能を備えたドライブ装置と、が設けられた冷間タンデム圧延機の制御装置であって、圧延機毎に、セットアップ荷重及びセットアップ速度基準を計算するセットアップ計算手段と、セットアップ計算手段によって計算されたセットアップ荷重に基づいて、モータ毎に、モータ負荷を計算するモータ負荷計算手段と、セットアップ計算手段によって計算されたセットアップ速度基準、及び、モータ負荷計算手段によって計算されたモータ負荷、ドライブ装置の垂下特性に基づいて、モータ毎に、モータ回転数を計算するモータ回転数計算手段と、モータ負荷計算手段によって計算されたモータ負荷、及び、モータ回転数計算手段によって計算されたモータ回転数、及び、ドライブ装置の垂下特性に基づいて、各ドライブ装置に出力するための速度基準を計算するモータ速度基準計算手段と、を備えたものである。

発明の効果

0014

この発明に係る冷間タンデム圧延機の制御装置であれば、圧延機の起動時に、スタンド間における速度比を一定に保つことができ、起動時の板破断や製品のオフゲージを確実に防止することができるようになる。

図面の簡単な説明

0015

この発明の実施の形態1における冷間タンデム圧延機の制御装置を示す構成図である。
この発明の実施の形態1における冷間タンデム圧延機の機能を説明するための図である。
従来の冷間タンデム圧延機の制御装置の機能を説明するための図である。

実施例

0016

添付の図面を参照して、本発明を詳細に説明する。各図において、同一又は相当する部分には、同一の符号を付している。重複する説明については、適宜簡略化或いは省略する。

0017

実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1における冷間タンデム圧延機の制御装置を示す構成図、図2はこの発明の実施の形態1における冷間タンデム圧延機の機能を説明するための図である。

0018

図1において、1は(冷間)圧延機、2はストリップ、3はモータ、4はドライブ装置である。図1は第1スタンドから第5スタンドで構成される冷間タンデム圧延機に、本制御装置を適用した例を示している。本制御装置は、複数(2台以上)のスタンドを備えた冷間タンデム圧延機に適用することができる。

0019

圧延機1、モータ3、ドライブ装置4は、スタンド毎に設けられている。
圧延機1には、複数のロールが備えられている。ストリップ2は、各スタンドの圧延機1(のロール)によって圧延される。ストリップ2は、例えば、鉄や非鉄等の各種金属材料からなる。

0020

モータ3は、圧延機1(のロール)を駆動する。第i(本実施の形態では、i=1〜5)スタンドに対応して設けられたモータ3は、第iスタンドの圧延機1のロールを駆動する。ドライブ装置4は、モータ3を制御する。第iスタンドに対応して設けられたドライブ装置4は、第iスタンドのモータ3を制御する。ドライブ装置4には、垂下量を制御する機能(垂下制御機能)が備えられている。

0021

5はプラントのコントローラ、6はコントローラ5の上位に設けられた設定計算装置である。設定計算装置6とコントローラ5とは、本発明の要部を構成する。

0022

設定計算装置6には、セットアップ計算手段7が備えられている。
セットアップ計算手段7は、(冷間)圧延機1を用いて製品を生産するために必要なセットアップ値(初期値)を計算する。セットアップ計算手段7は、例えば、圧延する板(ストリップ2)の鋼種、第1スタンドの入側板厚最終スタンド出側板厚製品板厚)、板幅等を入力として、セットアップ値を計算し、設定する。セットアップ計算手段7は、セットアップ値として、例えば、スタンド(圧延機1)毎のセットアップ荷重や、スタンド(圧延機1)毎のセットアップ速度基準、各スタンド間の張力基準等を計算する。

0023

圧延機1のローラがストリップ2を噛み込んだ状態で停止し、その状態から起動する場合、コントローラ5は、設定計算装置6によって計算及び設定されたセットアップ値や、そのセットアップ値を補正した値に基づいて、機器の制御を行う。なお、上記起動後に機器の動作が安定すると、コントローラ5は、各種検出器(例えば、板厚計等)によって検出された値をフィードバックしながら、機器の制御を行う。

0024

コントローラ5には、モータ負荷計算手段8、モータ回転数計算手段9、モータ速度基準計算手段10が備えられている。

0025

以下に、図2も参照し、本制御装置(特に、コントローラ5)の機能について具体的に説明する。以下においては、第N(本実施の形態では、N=1〜4)スタンドとこの第Nスタンドの下流側に隣接する第N+1スタンドとについて具体的な説明を行う。

0026

セットアップ速度基準7によって計算されるセットアップ速度基準には、ドライブ装置4の垂下特性は考慮されていない。セットアップ速度基準7によって計算されるセットアップ速度基準は、図2における理想速度基準に相当する。

0027

ストリップ2は、各スタンドを通過する度に圧延されて薄くなる。このため、セットアップ速度基準7によって計算されるセットアップ速度基準は、第N+1スタンドの値の方が、第Nスタンドの値よりも高くなる。また、セットアップ速度基準7によって計算されるセットアップ速度基準は、ドライブ装置4の垂下特性が考慮されていないため、モータ負荷(モータ電流)に因らず、スタンド毎に一定値を示す。

0028

モータ負荷計算手段8は、モータ3(スタンド)毎に、モータ負荷を計算する機能を有している。モータ負荷計算手段8は、セットアップ計算手段7によって計算されたセットアップ荷重に基づいて、上記計算を行う。

0029

例えば、モータ負荷計算手段8は、セットアップ計算手段7によって計算された第N+1スタンドのセットアップ荷重に基づいて、第N+1スタンドのモータ3について、上記セットアップ荷重で圧延するために必要なモータ負荷を算出する。同様に、モータ負荷計算手段8は、セットアップ計算手段7によって計算された第Nスタンドのセットアップ荷重に基づいて、第Nスタンドのモータ3について、圧延に必要なモータ負荷を算出する。例えば、第Nスタンドのモータ負荷は、第N+1スタンドのモータ負荷よりも大きな値となる。

0030

第N+1スタンドと第Nスタンドとの適正な速度差(速度比)は、図2におけるB1点とA1点との速度差(回転数差)である。図2において、B1点は、モータ負荷計算手段8によって計算された第N+1スタンドのモータ負荷を示す破線と、セットアップ計算手段7によって計算された第N+1スタンドのセットアップ速度基準を示す実線とが交差する点である。同様に、A1点は、モータ負荷計算手段8によって計算された第Nスタンドのモータ負荷を示す破線と、セットアップ計算手段7によって計算された第Nスタンドのセットアップ速度基準を示す実線とが交差する点である。本実施の形態では、上記適正な速度差は、セットアップ計算手段7によって計算された第N+1スタンドのセットアップ速度基準と第Nスタンドのセットアップ速度基準との差に相当する。

0031

モータ回転数計算手段9は、モータ3(スタンド)毎に、モータ回転数を計算する機能を有している。モータ回転数計算手段9は、セットアップ計算手段7によって計算されたセットアップ速度基準と、モータ負荷計算手段8によって計算されたモータ負荷と、ドライブ装置4の垂下特性とに基づいて、上記計算を行う。

0032

第N+1スタンドのドライブ装置4の垂下特性は、例えば、そのドライブ装置4内に設定されている。モータ回転数計算手段9は、その垂下特性を考慮し(ドライブ装置4から取得し)、モータ負荷計算手段8によって計算された第N+1スタンドのモータ負荷で第N+1スタンドの圧延機1を駆動した時の前記第N+1スタンドのモータ3の回転数を算出する。この回転数は、図2におけるB2点である。B2点は、第N+1スタンドのドライブ装置4の垂下特性を示す実線を、セットアップ計算手段7によって計算された第N+1スタンドのセットアップ速度基準を示す実線に、モータ負荷が0において一致させた時に、第N+1スタンドのドライブ装置4の垂下特性を示す実線が、モータ負荷計算手段8によって計算された第N+1スタンドのモータ負荷を示す破線と交差する点である。

0033

次に、モータ回転数計算手段9は、モータ負荷計算手段8によって計算されたモータ負荷で圧延機1を駆動した時の第N+1スタンドのモータ3と第Nスタンドのモータ3との速度差が、上記適正な速度差に一致するように、前記第Nスタンドのモータ3の回転数を算出する。この回転数は、図2におけるA3点である。A3点は、B2点におけるモータ回転数から上記適正な速度差分だけ低い回転数を示す破線と、モータ負荷計算手段8によって計算された第Nスタンドのモータ負荷を示す破線とが交差する点である。

0034

モータ速度基準計算手段10は、各ドライブ装置4に出力するための速度基準を計算する機能を有している。即ち、各ドライブ装置4は、モータ速度基準計算手段10によって計算された速度基準に基づいて、対応のモータ3を制御する。モータ速度基準計算手段10は、モータ負荷計算手段8によって計算されたモータ負荷と、モータ回転数計算手段9によって計算されたモータ回転数と、ドライブ装置4の垂下特性とに基づいて、上記計算を行う。

0035

例えば、モータ速度基準計算手段10は、図2のB2点を通過する第N+1スタンドの垂下特性を示す実線が、モータ負荷が0を示す実線(図2のY軸)と交差する点におけるモータ回転数を、第N+1スタンドのドライブ装置4に対する速度基準として設定する。なお、本実施の形態における計算方法では、第N+1スタンドのドライブ装置4に対する速度基準は、セットアップ計算手段7によって計算された第N+1スタンドのセットアップ速度基準と一致する。同様に、モータ速度基準計算手段10は、図2のA3点を通過する第Nスタンドの垂下特性を示す実線(図2における変更後の垂下特性)が、モータ負荷が0を示す実線(図2のY軸)と交差する点におけるモータ回転数を、第Nスタンドのドライブ装置4に対する速度基準として設定する。

0036

そして、コントローラ5は、各スタンド間について上記と同様の計算を行うと、セットアップ計算手段7によって計算されたセットアップ荷重と、モータ速度基準計算手段10によって計算された速度基準とを、各スタンドのドライブ装置4に対して出力する。

0037

上記構成を有する制御装置であれば、圧延機1の起動時にスタンド間における速度比を一定に保つことができ、起動時の板破断や製品のオフゲージを確実に防止することができる。即ち、本制御装置であれば、起動後のスタンド間の速度比を、セットアップの圧下量から決められた適正な速度比に一致させることができ、ストリップ2に過大な張力が発生することを確実に防止することができる。

0038

1圧延機
2ストリップ
3モータ
4ドライブ装置
5コントローラ
6設定計算装置
7セットアップ計算手段
8モータ負荷計算手段
9モータ回転数計算手段
10モータ速度基準計算手段

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