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技術 連続式圧延ラインにおける巻取制御方法

出願人 JFEスチール株式会社
発明者 愛甲貴広
出願日 2014年7月31日 (6年4ヶ月経過) 出願番号 2014-155771
公開日 2016年3月10日 (4年9ヶ月経過) 公開番号 2016-032823
状態 特許登録済
技術分野 巻取り、巻戻し、材料蓄積装置
主要キーワード 張力制御用 設備レイアウト マンドレル径 リード率 間切断機 ベルトラッパー モーター軸 速度設定値
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(2016年3月10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

圧延機の出側に走間切断機テンションリールを有する連続式圧延ラインにおいて、テンションリールに被圧延材先端巻き付ける際に、板破断板厚変動を抑制しつつ、安定した巻き付けを行うことができる連続式圧延ラインにおける巻取制御方法を提供する。

解決手段

鋼帯1の先端をテンションリール(ここでは、No.2テンションリール22)に巻き付ける際に、鋼帯1の走行速度に対してNo.2テンションリール22の周速度に正の速度差を与えるとともに、その正の速度差に応じて、No.2テンションリール22のトルク指令値に負の補正量を付与するようにする。

概要

背景

圧延機の出側に走間切断機テンションリール(複数)を有する連続式圧延ラインでは、圧延機で圧延された被圧延材(例えば、鋼帯)をテンションリールでコイルに巻き取る。その際に、一方のテンションリールで所定量の被圧延材をコイルに巻き取ったら、後続する被圧延材を走間切断機で走間切断し、切断後の被圧延材の先端を他方のテンションリール(マンドレル)に巻き付けて、コイルに巻き取るようにしている。

そのようにして、走間切断後の被圧延材先端をテンションリールに巻き付ける時には、一般的に、被圧延材先端を安定的に巻き付けるために、被圧延材の走行速度すなわち圧延機の最終スタンドの出側速度にリード率と呼ばれる補正を乗じた周速度でテンションリールを回転させる(すなわち、テンションリールの周速度を被圧延材の走行速度よりリード率分だけ速くする)。そして、被圧延材先端がテンションリールに巻き付き始めたら、テンションリールと被圧延材の速度差は急速に小さくなり、被圧延材先端がテンションリールに巻き付いた後は、テンションリールの速度を被圧延材の走行速度に同期させて、張力制御移行する。

ただし、巻き付け開始直後には、被圧延材の走行速度に対するテンションリールの周速度の正の速度差によって、テンションリールのトルクが増加して、被圧延材に大きな張力が急激にかかるため、板厚が薄い被圧延材の場合には、この急峻な張力変動スパイク状の過張力)が板破断の原因となったり、板厚変動を生じさせたりすることがある。

これに対して、上記のような、巻き付け後の急峻な張力変動への対応策として、特許文献1のように、あらかじめ被圧延材の速度に対してテンションリールの速度を下げておき、巻き付け後に、徐々にテンションリールの速度を上げていく方法がある。

また、圧延機出側に圧延機出側張力制御用ブライドルロールを配置し、走間切断から巻き付けまでの間の張力変動による板厚変動を防止する方法も一般的に用いられている。

概要

圧延機の出側に走間切断機とテンションリールを有する連続式圧延ラインにおいて、テンションリールに被圧延材先端を巻き付ける際に、板破断や板厚変動を抑制しつつ、安定した巻き付けを行うことができる連続式圧延ラインにおける巻取制御方法を提供する。鋼帯1の先端をテンションリール(ここでは、No.2テンションリール22)に巻き付ける際に、鋼帯1の走行速度に対してNo.2テンションリール22の周速度に正の速度差を与えるとともに、その正の速度差に応じて、No.2テンションリール22のトルク指令値に負の補正量を付与するようにする。

目的

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、圧延機の出側に走間切断機とテンションリールを有する連続式圧延ラインにおいて、テンションリールに被圧延材先端を巻き付ける際に、板破断や板厚変動を抑制しつつ、安定した巻き付けを行うことができる連続式圧延ラインにおける巻取制御方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

圧延機の出側に走間切断機テンションリールを有する連続式圧延ラインにおける巻取制御方法であって、被圧延材の先端をテンションリールに巻き付ける際に、被圧延材の走行速度に対するテンションリールの周速度の正の速度差に応じて、テンションリールのトルク指令値に負の補正量を付与することを特徴とする連続式圧延ラインにおける巻取制御方法。

請求項2

前記負の補正量は、前記正の速度差によってテンションリールに生じるトルク変動量補償するものであることを特徴とする請求項1に記載の連続式圧延ラインにおける巻取制御方法。

技術分野

0001

本発明は、圧延機の出側に走間切断機テンションリールを有する連続式圧延ラインにおける巻取制御方法に関するものである。

背景技術

0002

圧延機の出側に走間切断機とテンションリール(複数)を有する連続式圧延ラインでは、圧延機で圧延された被圧延材(例えば、鋼帯)をテンションリールでコイルに巻き取る。その際に、一方のテンションリールで所定量の被圧延材をコイルに巻き取ったら、後続する被圧延材を走間切断機で走間切断し、切断後の被圧延材の先端を他方のテンションリール(マンドレル)に巻き付けて、コイルに巻き取るようにしている。

0003

そのようにして、走間切断後の被圧延材先端をテンションリールに巻き付ける時には、一般的に、被圧延材先端を安定的に巻き付けるために、被圧延材の走行速度すなわち圧延機の最終スタンドの出側速度にリード率と呼ばれる補正を乗じた周速度でテンションリールを回転させる(すなわち、テンションリールの周速度を被圧延材の走行速度よりリード率分だけ速くする)。そして、被圧延材先端がテンションリールに巻き付き始めたら、テンションリールと被圧延材の速度差は急速に小さくなり、被圧延材先端がテンションリールに巻き付いた後は、テンションリールの速度を被圧延材の走行速度に同期させて、張力制御移行する。

0004

ただし、巻き付け開始直後には、被圧延材の走行速度に対するテンションリールの周速度の正の速度差によって、テンションリールのトルクが増加して、被圧延材に大きな張力が急激にかかるため、板厚が薄い被圧延材の場合には、この急峻な張力変動スパイク状の過張力)が板破断の原因となったり、板厚変動を生じさせたりすることがある。

0005

これに対して、上記のような、巻き付け後の急峻な張力変動への対応策として、特許文献1のように、あらかじめ被圧延材の速度に対してテンションリールの速度を下げておき、巻き付け後に、徐々にテンションリールの速度を上げていく方法がある。

0006

また、圧延機出側に圧延機出側張力制御用ブライドルロールを配置し、走間切断から巻き付けまでの間の張力変動による板厚変動を防止する方法も一般的に用いられている。

先行技術

0007

特開平7−155835号公報

発明が解決しようとする課題

0008

しかしながら、特許文献1に記載の方法は、マンドレルに被圧延材の先端を差し込んで固定するグリッパーを備えた方式のテンションリールでは実施できるが、ベルトラッパーとマンドレルで被圧延材の先端を挟み込む方式のテンションリール(ベルトラッパー方式のテンションリール)では実施が難しい。すなわち、ベルトラッパー方式のテンションリールの場合は、被圧延材先端を安定的に巻き付けるために、特許文献1とは逆に、テンションリールの周速度を被圧延材の走行速度より速くする(正の速度差をもたせる)必要があるからである。

0009

また、圧延機出側にブライドルロールを配置する方法は、既存の圧延機へ適用するには、コスト上や設備レイアウト上、困難であることが多い。

0010

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、圧延機の出側に走間切断機とテンションリールを有する連続式圧延ラインにおいて、テンションリールに被圧延材先端を巻き付ける際に、板破断や板厚変動を抑制しつつ、安定した巻き付けを行うことができる連続式圧延ラインにおける巻取制御方法を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段

0011

上記課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。

0012

[1]圧延機の出側に走間切断機とテンションリールを有する連続式圧延ラインにおける巻取制御方法であって、被圧延材の先端をテンションリールに巻き付ける際に、被圧延材の走行速度に対するテンションリールの周速度の正の速度差に応じて、テンションリールのトルク指令値に負の補正量を付与することを特徴とする連続式圧延ラインにおける巻取制御方法。

0013

[2]前記負の補正量は、前記正の速度差によってテンションリールに生じるトルク変動量補償するものであることを特徴とする前記[1]に記載の連続式圧延ラインにおける巻取制御方法。

発明の効果

0014

本発明によれば、圧延機の出側に走間切断機とテンションリールを有する連続式圧延ラインにおいて、テンションリールに被圧延材先端を巻き付ける際に、板破断や板厚変動を抑制しつつ、安定した巻き付けを行うことができる。

図面の簡単な説明

0015

本発明の一実施形態において対象とした連続式圧延ラインを示す図である。
本発明の一実施形態における巻取制御方法を示す図である。

実施例

0016

本発明の一実施形態における巻取制御方法を図面に基づいて説明する。

0017

図1は、本発明の一実施形態において対象とする連続式圧延ラインを示すものであり、鋼帯の冷間圧延機(図示せず)の出側に走間切断機10とカローゼル型テンションリール20を備えている。なお、図1中の11はデフレクターロールである。

0018

そして、カローゼル型テンションリール20は、No.1テンションリール21(No.1マンドレル21a)とNo.2テンションリール22(No.2マンドレル22a)を有している。

0019

これによって、一方のテンションリール(ここでは、No.1テンションリール21)で所定量の鋼帯1をコイル2に巻き取ったら、後続する鋼帯1を走間切断機10で走間切断し、切断後の鋼帯1の先端を他方のテンションリール(ここでは、No.2テンションリール22)にベルトラッパー23を使用して巻き付け、コイルに巻き取るようにしている。

0020

その上で、この実施形態においては、鋼帯1の先端をテンションリール(ここでは、No.2テンションリール22)に巻き付ける際に、鋼帯1の走行速度に対してNo.2テンションリール22の周速度に正の速度差を与えるとともに、その正の速度差に応じて、No.2テンションリール22のトルク指令値に負の補正量を付与するようにしている。

0021

これによって、鋼帯1の走行速度に対してNo.2テンションリール22の周速度に正の速度差を与えた場合に生じるNo.2テンションリール22のトルク増加を補償・相殺して、鋼帯1に急峻な張力変動が作用することを防止すようにする。

0022

以下に、この実施形態における巻取制御方法をさらに詳しく述べる。

0023

まず、テンションリールのトルク指令値に付与する負のトルク補正量については、その基準値τtを下記の(1)式で算出する。

0024

0025

ここで、
τt:テンションリールのトルク補正値モーター軸)の基準値[Nm]
G:補正ゲイン
J:テンションリールの慣性モーメントモータ軸)[kgm2](定数
ω:テンションリールのモータ回転速度[rad/s]
t:時間[s]

0026

そして、(1)式の右辺のdω/dtは、実績値を用いるか、予測値とするかの2通り考えられるが、上記の正の速度差が急速に変化する時間は数百ms程度であることと、テンションリールの速度指令値・トルク指令値の演算周期が数ms〜数十ms程度であることを考えると、予測値として計算しておくのが妥当だと考えられる。

0027

その際の計算式は下記の(2)式を用いる。

0028

0029

ここで、
RG:変速機ギア比(定数)
D:マンドレル径
ν:マンドレル周速度
νc:走間切断速度
Rl:待機リード率
tt:巻き付き時間(定数)

0030

ちなみに、上記において、待機リード率Rlは鋼帯先端がテンションリールに巻き付きを開始する前の状態のリード率である。また、巻き付き時間ttは鋼帯先端がテンションリールに巻き付き始めてから、テンションリールの速度を被圧延材の走行速度に同期させて張力制御に移行を開始するまでの時間である。

0031

次に、制御の開始タイミングは、鋼帯の走間切断が完了した時とし、制御の終了タイミングは、テンションリールの速度が被圧延材の走行速度と同期した時とする。

0032

なお、制御の終了タイミングは、鋼帯の走間切断完了から5秒後や、巻き付きが完了して加速を開始した時などにしてもよい。

0033

そして、テンションリールのトルク指令値に付与する負のトルク補正量については、図2に示すように、鋼帯の走行速度(圧延機出側速度の設定値)に対するテンションリールの周速度(実績値)の正の速度差の変化に応じて付与するようにしている。

0034

すなわち、制御開始時には、正の速度差(テンションリール周速度実績値−圧延機出側速度設定値)は待機リード率となるので、トルク指令値に付与する負のトルク補正量(トルク指令値から減じるトルク補正量)は、上記の基準値τtとし、正の速度差(テンションリール周速度実績値−圧延機出側速度設定値)が小さくなるに応じて、トルク指令値から減じるトルク補正量を段階的に小さくしていく。

0035

このようにして、この実施形態においては、鋼帯の冷間圧延機の出側に走間切断機10とテンションリール20(21、22)を有する連続式圧延ラインにおいて、テンションリール20(21、22)に鋼帯1の先端を巻き付ける際に、板破断や板厚変動を抑制しつつ、安定した巻き付けを行うことができる。

0036

なお、この実施形態では鋼帯を対象にしているが、本発明は他の金属帯についても適用することができる。

0037

1鋼帯
2コイル
10 走間切断機
11デフレクターロール
20テンションリール(カローゼル型テンションリール)
21 No.1テンションリール
21a No.1マンドレル
22 No.2テンションリール
22a No.2マンドレル
23 ベルトラッパー

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