JP2006007298A

JP2006007298A - 連続圧延設備における速度設定方法

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Publication number: JP2006007298A
Application number: JP2004190207A
Authority: JP
Inventors: Akio Suzuki; 章夫鈴木
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2004-06-28
Filing date: 2004-06-28
Publication date: 2006-01-12

Abstract

【課題】被圧延材料の通過断面積を測定することなく、ロール摩耗に伴う被圧延材料の通過断面積の変化に応じたモータ速度に再設定する。
【解決手段】第１〜第５圧延機Ｒ１〜Ｒ５の基準通過断面積Ｓ１および初期値Ｊ２〜Ｊ５を設定する。基準通過断面積Ｓ１および初期値Ｊ２〜Ｊ５に基づき、設定マスフローＳＶ０となるよう第１〜第５圧延機Ｒ１〜Ｒ５をモータ速度ＭＶ１〜ＭＶ５で運転する。圧延中は、第１〜第５圧延機Ｒ１〜Ｒ５のマスフローが一定となるようモータ速度ＭＶ１〜ＭＶ５を調整し、その毎に第１圧延機Ｒ１の基準マスフローＳＶ１および第２〜第５圧延機Ｒ２〜Ｒ５の瞬時通過断面積Ｓ２〜Ｓ５を求める。圧延機Ｒ１〜Ｒ５のモータ速度ＭＶ１〜ＭＶ５の再設定は、瞬時通過断面積Ｓ２〜Ｓ５を平均化処理した断面積演算値Ｋ２〜Ｋ５および基準通過断面積Ｓ１に基づき行なう。
【選択図】図１

Description

この発明は、ロール間隔を調整可能な調整式圧延機と非調整式圧延機とを複数備える連続圧延設備における各圧延機のモータ速度を、ロール摩耗に応じて変化する被圧延材料の通過断面積に対応するよう適正に設定し得る連続圧延設備における速度設定方法に関するものである。

棒鋼や線材に対する精密圧延の要求により、被圧延材料のパスラインを挟んで２本の圧延ロールを対向配置した２方圧延機と、パスラインを中心として１２０°間隔で３本の圧延ロールが配置され、該２方圧延機より高い圧延品質が得られる３方圧延機とを組合わせた連続圧延設備が提案されている(例えば、特許文献１参照)。前記２方圧延機は、圧延中に作動するロール圧下装置を備え、ロール摩耗等によりロール孔型(カリバ)の断面積が変化したときにはロール間隔を自動的に調整して、被圧延材料の通過断面積を略一定に保つことができる、調整式圧延機として構成されている。これに対し、３方圧延機は、高い圧延品質が得られるものの、そのロール構成が複雑であるため、圧延中に作動するロール圧下装置は設けられておらず、ロール摩耗に伴う被圧延材料の通過断面積の変化が補償できない、非調整式圧延機となっている。
特開平５−３１７９３７号公報

前記複数の圧延機を備える連続圧延設備では、被圧延材料を圧延するに際し、各圧延機を通過する被圧延材料の通過断面積に応じて各圧延機の相互の速度関係が一定となるように、各圧延機のモータ速度を設定することが必要となる。しかるに、ロール間隔を自動調整しない３方圧延機では、ロール摩耗に応じてロール間隔が調整されないため、圧延スケジュールを変更したり、あるいは他の圧延機のロール交換を行なった時点での、当該３方圧延機のロール孔型の断面積、すなわち被圧延材料の通過断面積は不明である。従って、現状の通過断面積に基づいてモータ速度を再設定することができず、良好な圧延が実施されなくなるおそれがある。しかも、圧延中に被圧延材料の通過断面積を測定するのは困難であり、該断面積を測定することなく圧延機相互の速度関係が一定となるようにモータ速度を再設定することが可能な技術が希求されている。

すなわち本発明は、前述した従来の技術に内在している前記課題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、被圧延材料の通過断面積を測定することなく、ロール摩耗に伴う被圧延材料の通過断面積の変化に応じて、圧延機の相互の速度関係が一定となるようにモータ速度を再設定し得る連続圧延設備における速度設定方法を提供することを目的とする。

前記課題を克服し、所期の目的を好適に達成するため、本発明に係る連続圧延設備における速度設定方法は、
被圧延材料のパスラインに沿ってロール間隔を調整可能な調整式圧延機と非調整式圧延機とを複数直列に配置した連続圧延設備において、
前記パスライン上に設けられ、前記被圧延材料が通過する際の通過断面積が一定となる基準装置を通過する被圧延材料の通過断面積を基準通過断面積として設定すると共に、前記各圧延機を通過する被圧延材料の通過断面積の初期値を設定し、
前記基準通過断面積および初期値に基づいて設定マスフローとなるように前記基準装置および各圧延機のモータ速度を夫々設定し、該速度で運転することで被圧延材料の圧延を行ない、
前記被圧延材料の圧延中において、前記基準装置および各圧延機のマスフローが一定となるように基準装置および各圧延機のモータ速度を夫々調整し、前記モータ速度が調整される毎に、基準装置を通過する被圧延材料の出側材料速度と前記基準通過断面積とから基準マスフローを求めると共に、マスフロー一定則に基づき、少なくとも前記各非調整式圧延機を通過する被圧延材料の出側材料速度と前記基準マスフローとから、各非調整式圧延機を通過する被圧延材料の瞬時通過断面積を求め、
前記モータ速度が調整される毎に求められる前記瞬時通過断面積の平均化処理を行なって、その値を断面積演算値とし、
前記各非調整式圧延機のモータ速度を再設定する場合には、前記断面積演算値に基づいて行なうようにしたことを特徴とする。

本発明に係る連続圧延設備における速度設定方法によれば、圧延中におけるロール摩耗に応じた被圧延材料の通過断面積を、マスフロー一定則に基づいて求めているから、ロール交換や圧延スケジュール変更等の際には、現状の通過断面積に基づいて非調整式圧延機のモータ速度を再設定することができ、安定した圧延を達成し得る。また、基準装置として調整式圧延機を用いることで、別途装置を設ける必要はなく、コストの上昇を抑制し得る。

次に、本発明に係る連続圧延設備における速度設定方法につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。

図１は、実施例に係る連続圧延設備の概略構成を示すものであって、該連続圧延設備１０は、被圧延材料１２のパスラインＰＬを挟んで対向する２本の圧延ロール１４,１４を回転可能に備えた複数の２方圧延機Ｒ１,Ｒ５と、パスラインＰＬを中心として１２０°間隔で配置される３本の圧延ロール１６,１６,１６を回転可能に備えた複数の３方圧延機Ｒ２,Ｒ３,Ｒ４とが、パスラインＰＬに沿って直列に配置して構成される。実施例では、被圧延材料１２の給送方向の最上流側と最下流側に２方圧延機Ｒ１,Ｒ５が夫々配置されると共に、その間に３基の３方圧延機Ｒ２,Ｒ３,Ｒ４が配置されているが、圧延機の配置数は実施例に限定されるものでなく、各種仕様に応じて設定し得るものである。

なお、前記２方圧延機Ｒ１,Ｒ５は、圧延中に作動するロール圧下装置(図示せず)を備え、ロール摩耗等によりロール孔型の断面積が変化したときにはロール間隔を調整して、被圧延材料１２の通過断面積を略一定に保つことができる調整式圧延機であり、３方圧延機Ｒ２,Ｒ３,Ｒ４は、圧延中に作動するロール圧下装置が設けられていない非調整式圧延機である。実施例では、最上流側の２方圧延機を第１圧延機Ｒ１と指称し、以下下流側に順に第２圧延機Ｒ２、第３圧延機Ｒ３、第４圧延機Ｒ４および第５圧延機Ｒ５と指称することとする。

前記各圧延機Ｒ１〜Ｒ５の圧延ロール１４,１４または圧延ロール１６,１６,１６は、減速機ＲＧ１〜ＲＧ５を介して駆動モータＭ１〜Ｍ５により所定方向に回転するよう駆動される。この駆動モータＭ１〜Ｍ５には、速度検出器ＰＧ１〜ＰＧ５が接続されると共に、モータ駆動回路ＭＣ１〜ＭＣ５を介して速度制御器ＡＳＲ１〜ＡＳＲ５が接続されている。そして、隣り合う各圧延機間における張力を制御する張力制御器ＴＣ１〜ＴＣ５からの指令により、速度制御器ＡＳＲ１〜ＡＳＲ５は、駆動モータＭ１〜Ｍ５の速度ＭＶ１〜ＭＶ５を自動調整し、各圧延機間の張力が常に一定となるよう制御するようにしてある。そして、このように各圧延機間の張力を一定に保つようにすることで、各圧延機Ｒ１〜Ｒ５でのマスフロー(圧延機を単位時間に通過する被圧延材料の質量)が一定となる。すなわち、実施例の連続圧延設備１０においては、各圧延機Ｒ１〜Ｒ５でのマスフローが一定となるように、前記各駆動モータＭ１〜Ｍ５のモータ速度ＭＶ１〜ＭＶ５が調整されるようになっている。なお、前記張力制御器ＴＣ１〜ＴＣ５は、図示しない張力測定手段により実測した圧延機間張力(実測値)が、予め設定された目標値となるように、前記駆動モータＭ１〜Ｍ５のモータ速度ＭＶ１〜ＭＶ５を調整するよう設定されている。また、圧延機間張力は、実際に測定したものでなく、その他の既知のデータから算出したものであってもよい。

前記第１圧延機Ｒ１は、基準マスフローＳＶ１を算出する基準マスフロー演算部１８を備える。ちなみに、マスフローは、マスフロー＝出側材料速度×通過断面積の式で表わされる。この基準マスフロー演算部１８では、圧延ロール１４の有効ロール径Ｄ１および減速比Ｉ１から得られる機械定数Ｎ１と、前記速度検出器ＰＧ１で検出されるモータ軸角速度ω１とから第１圧延機Ｒ１の出側材料速度Ｖ１を算出する。第１圧延機Ｒ１は、ロール圧下装置により被圧延材料１２の通過断面積が常に一定となるよう構成されていることから基準装置として設定され、該第１圧延機Ｒ１での被圧延材料１２の通過断面積を基準通過断面積Ｓ１として設定される。そして、基準マスフロー演算部１８では、算出した出側材料速度Ｖ１と前記基準通過断面積Ｓ１とから基準マスフローＳＶ１を求めるよう設定されている。なお、前記基準通過断面積Ｓ１は、新品あるいは改削された状態(圧延によりロール摩耗を生ずる前の状態)の圧延ロール１４,１４に設定される既知のロール孔型の断面積から予め求められる。

前記第２〜第５圧延機Ｒ２〜Ｒ５は、同一構成の被圧延材料１２の通過断面積演算部２０,２２,２４,２６を夫々備える。この通過断面積演算部２０〜２６は、対応する圧延ロール１４,１６の有効ロール径Ｄ２〜Ｄ５および減速比Ｉ２〜Ｉ５から得られる機械定数Ｎ２〜Ｎ５と、前記速度検出器ＰＧ２〜ＰＧ５で検出されるモータ軸角速度ω２〜ω５とから、対応する圧延機Ｒ２〜Ｒ５の出側材料速度Ｖ２〜Ｖ５を算出するよう設定される。ここで、マスフロー一定則により、各圧延機Ｒ１〜Ｒ５におけるマスフローは同一であるから、第２〜第５圧延機Ｒ２〜Ｒ５のマスフローは、前記基準マスフロー演算部１８で求めた第１圧延機Ｒ１の基準マスフローＳＶ１と同一となる。そこで、前記通過断面積演算部２０〜２６では、算出された出側材料速度Ｖ２〜Ｖ５と前記基準マスフローＳＶ１とから、被圧延材料１２が対応する圧延機Ｒ２〜Ｒ５を通過する瞬時の通過断面積(瞬時通過断面積)Ｓ２〜Ｓ５を求めるよう設定されている。すなわち、瞬時通過断面積Ｓ２〜Ｓ５は、瞬時通過断面積Ｓ２〜Ｓ５＝基準マスフローＳＶ１／出側材料速度Ｖ２〜Ｖ５の式で求められる。

前記基準マスフロー演算部１８および通過断面積演算部２０〜２６では、対応する前記張力制御器ＴＣ１〜ＴＣ５により駆動モータＭ１〜Ｍ５のモータ速度ＭＶ１〜ＭＶ５が調整(変更)される毎に、前記基準マスフローＳＶ１および瞬時通過断面積Ｓ２〜Ｓ５を求めるよう設定される。また通過断面積演算部２０〜２６では、駆動モータＭ１〜Ｍ５のモータ速度ＭＶ１〜ＭＶ５が調整される毎に求められた瞬時通過断面積Ｓ２〜Ｓ５を平均化処理した通過断面積を、断面積演算値Ｋ２〜Ｋ５として記憶するようになっている。

なお、前記通過断面積演算部２０〜２６では、新品あるいは改削された圧延ロール１４,１６により被圧延材料１２を最初に圧延する際には、該圧延ロール１４,１６に設定される既知のロール孔型の断面積から求めた被圧延材料１２の通過断面積を、初期値Ｊ２〜Ｊ５として設定するよう構成される。

〔実施例の作用〕
次に、前述した実施例に係る連続圧延設備における速度設定方法の作用につき説明する。

新品あるいは改削した新しい圧延ロール１４,１６を組込んだ第１〜第５圧延機Ｒ１〜Ｒ５を備えた連続圧延設備１０により被圧延材料１２を圧延する場合、先ず第１圧延機Ｒ１においては、新しい圧延ロール１４,１４に設定されるロール孔型の断面積から求めた基準通過断面積Ｓ１と、上位の制御手段で設定された目標となる設定マスフローＳＶ０とに基づいて、該設定マスフローＳＶ０となるように第１圧延機Ｒ１のモータ速度ＭＶ１が設定される。また第２〜第５圧延機Ｒ２〜Ｒ５においては、新しい圧延ロール１４,１４または圧延ロール１６,１６,１６のロール孔型の断面積が、第１圧延機Ｒ１の場合と同様に既知の値であるから、該断面積から計算により求めた被圧延材料１２の通過断面積を初期値Ｊ２〜Ｊ５とし、この初期値Ｊ２〜Ｊ５と前記設定マスフローＳＶ０とに基づいて、該設定マスフローＳＶ０となるように第２〜第５圧延機Ｒ２〜Ｒ５のモータ速度ＭＶ２〜ＭＶ５が夫々設定される。

前記連続圧延設備１０の運転を開始すると、前述したように求められた各モータ速度ＭＶ１〜ＭＶ５となるように各駆動モータＭ１〜Ｍ５が回転駆動され、被圧延材料１２の圧延が開始される。圧延中に前記圧延ロール１４,１６が摩耗すると、被圧延材料１２の通過断面積およびロール周速が変化し、これに伴って各圧延機間の張力が変動して安定した圧延ができなくなる。すなわち、ロール周速の変化に伴って圧延機Ｒ１〜Ｒ５における出側材料速度Ｖ１〜Ｖ５が変化するため、圧延機Ｒ１〜Ｒ５におけるマスフローが一定に保持されなくなる。そこで実施例の連続圧延設備１０では、被圧延材料１２の圧延中において、前記各張力制御器ＴＣ１〜ＴＣ５は、前記張力測定手段で測定された圧延機間張力の実測値が、予め設定されている目標値と同じとなるように、対応する各駆動モータＭ１〜Ｍ５の速度ＭＶ１〜ＭＶ５をフィードバック制御する。すなわち、連続圧延設備１０においては、各圧延機Ｒ１〜Ｒ５のマスフローが一定となるように各モータ速度ＭＶ１〜ＭＶ５が調整されて、安定した圧延が実施される。

前記各張力制御器ＴＣ１〜ＴＣ５による駆動モータＭ１〜Ｍ５の速度調整が行なわれると、前記第１圧延機Ｒ１の基準マスフロー演算部１８では、圧延ロール１４の有効ロール径Ｄ１および減速比Ｉ１から得られる機械定数Ｎ１と、前記速度検出器ＰＧ１で検出されるモータ軸角速度ω１とから第１圧延機Ｒ１の調整後の出側材料速度Ｖ１を算出する。また、基準装置としての第１圧延機Ｒ１では、前述したようにロール摩耗に応じてロール圧下装置により被圧延材料１２の通過断面積が常に一定となるよう構成されているから、圧延ロール１４,１４が摩耗したとしても、現状における被圧延材料１２の通過断面積は、前記基準通過断面積Ｓ１と同じであり、該基準通過断面積Ｓ１と算出された出側材料速度Ｖ１とから基準マスフローＳＶ１が求められる。

これに対して、前記第２〜５圧延機Ｒ２〜Ｒ５の各通過断面積演算部２０〜２６においては、対応する圧延ロール１４,１６の有効ロール径Ｄ２〜Ｄ５および減速比Ｉ２〜Ｉ５から得られる機械定数Ｎ２〜Ｎ５と、前記速度検出器ＰＧ２〜ＰＧ５で検出されるモータ軸角速度ω２〜ω５とから、対応する圧延機Ｒ２〜Ｒ５の調整後の出側材料速度Ｖ２〜Ｖ５を算出する。そして、マスフロー一定則に基づいて、算出された出側材料速度Ｖ２〜Ｖ５と前記基準マスフローＳＶ１とから瞬時通過断面積Ｓ２〜Ｓ５が求められる。すなわち、ロール圧下装置を備えていない圧延機Ｒ２〜Ｒ４における瞬時通過断面積Ｓ２〜Ｓ４は、ロール摩耗により初期値Ｊ２〜Ｊ４から変化した被圧延材料１２の通過断面積に対応する。

前記被圧延材料１２の圧延中においては、前記各張力制御器ＴＣ１〜ＴＣ５により駆動モータＭ１〜Ｍ５のモータ速度Ｖ１〜Ｖ５が調整される毎に、前記基準マスフローＳＶ１および瞬時通過断面積Ｓ２〜Ｓ５が求められると共に、瞬時通過断面積Ｓ２〜Ｓ５については、それらの値が平均化処理されて断面積演算値Ｋ２〜Ｋ５として通過断面積演算部２０〜２６に夫々記憶される。この断面積演算値Ｋ２〜Ｋ５は、ロール摩耗が反映した値であり、３方圧延機のようにロール圧下装置を備えていない圧延機Ｒ２〜Ｒ４においては、現状の被圧延材料１２の通過断面積と同等である。

次に、第１〜第５の圧延機Ｒ１〜Ｒ５の内の何れかの圧延ロール１４,１６を交換したり、あるいは圧延スケジュール変更等により、各圧延機Ｒ１〜Ｒ５のモータ速度Ｖ１〜Ｖ５を再設定する場合は、前記設定マスフローＳＶ０あるいは新たに設定された設定マスフローと、前記基準通過断面積Ｓ１および断面積演算値Ｋ２〜Ｋ５とから、モータ速度Ｖ１〜Ｖ５を設定する。すなわち、ロール摩耗に応じてロール圧下調整を行なわない３方圧延機(第２〜第４圧延機Ｒ２〜Ｒ４)においても、現状での被圧延材料１２の通過断面積(断面積演算値Ｋ２〜Ｋ４)は判明しているから、モータ速度Ｖ１〜Ｖ５を再設定する場合に、各圧延機Ｒ１〜Ｒ５の相互の速度関係を一定にするように各圧延機Ｒ１〜Ｒ５の速度制御を簡単に行なうことができ、常に安定した圧延を実施し得る。また、マスフロー一定則に基づいて、基準となる第１圧延機Ｒ１の基準マスフローＳＶ１から非調整式圧延機である第２〜第４圧延機Ｒ２〜Ｒ４を通過する現状の被圧延材料１２の通過断面積を求めているので、圧延中の被圧延材料１２の通過断面積を実測しなくてもよい。

なお、圧延ロール１４,１６のロール径自体を変更した場合は、前述したように求めた新たな基準通過断面積Ｓ１および初期値Ｊ２〜Ｊ５に基づいて、モータ速度Ｖ１〜Ｖ５を設定する。

〔変更例〕
本願は、前述した実施例の構成に限定されるものでなく、以下に例示した方式やその他の各種構成を適宜に採用することができる。

実施例では、基準装置として、最上流側の２方圧延機(第１圧延機Ｒ１)を採用したが、最下流側の２方圧延機(第５圧延機Ｒ５)、あるいはパスライン上に配置したピンチロール等、被圧延材料が通過する通過断面積が圧延中に変化しないようになっている装置であればよい。また実施例では、最下流側の第５圧延機(２方圧延機)においても断面積演算値を求めるようにしているが、該圧延機は調整式圧延機であるから、ロール摩耗が発生しても被圧延材料の通過断面積は初期値と同一であり、通過断面積演算部を省略して基準マスフロー演算部と同様の演算部を設けることが可能である。すなわち、圧延中においては少なくとも非調整式圧延機(第２〜第４圧延機Ｒ２〜Ｒ４)の断面積演算値を求め、該断面積演算値から非調整式圧延機(第２〜第４圧延機Ｒ２〜Ｒ４)のモータ速度を再設定すればよい。

実施例では、各圧延機間の張力を一定とするよう張力制御器によりモータ速度を自動調整するよう構成したが、圧延機間における被圧延材料のたるみ量を制御するループ制御器により速度調整を行なうものであってもよい。すなわち、各圧延機のマスフローが一定となるような安定した圧延を行ない得るように、各圧延機の速度調整を自動的に行ない得る手段であれば、その他公知の各種のものを採用し得る。

実施例に係る連続圧延設備の概略構成図である。

符号の説明

１２被圧延材料，ＰＬパスライン，Ｒ１第１圧延機(基準装置)，Ｒ２第２圧延機
Ｒ３第３圧延機，Ｒ４第４圧延機，Ｒ５第５圧延機，Ｓ１基準通過断面積
ＳＶ０設定マスフロー，ＳＶ１基準マスフロー，Ｊ２〜Ｊ５初期値
ＭＶ１〜ＭＶ５モータ速度，Ｖ１〜Ｖ５出側材料速度
Ｓ２〜Ｓ４瞬時通過断面積，Ｋ２〜Ｋ４断面積演算値

Claims

被圧延材料(12)のパスライン(PL)に沿ってロール間隔を調整可能な調整式圧延機(R1,R5)と非調整式圧延機(R2,R3,R4)とを複数直列に配置した連続圧延設備において、
前記パスライン(PL)上に設けられ、前記被圧延材料(12)が通過する際の通過断面積が一定となる基準装置(R1)を通過する被圧延材料(12)の通過断面積を基準通過断面積(S1)として設定すると共に、前記各圧延機(R2〜R5)を通過する被圧延材料(12)の通過断面積の初期値(J2〜J5)を設定し、
前記基準通過断面積(S1)および初期値(J2〜J5)に基づいて設定マスフロー(SV0)となるように前記基準装置(R1)および各圧延機(R2〜R5)のモータ速度(MV1〜MV5)を夫々設定し、該速度(MV1〜MV5)で運転することで被圧延材料(12)の圧延を行ない、
前記被圧延材料(12)の圧延中において、前記基準装置(R1)および各圧延機(R2〜R5)のマスフローが一定となるように基準装置(R1)および各圧延機(R2〜R5)のモータ速度(MV1〜MV5)を夫々調整し、前記モータ速度(MV1〜MV5)が調整される毎に、基準装置(R1)を通過する被圧延材料(12)の出側材料速度(V1)と前記基準通過断面積(S1)とから基準マスフロー(SV1)を求めると共に、マスフロー一定則に基づき、少なくとも前記各非調整式圧延機(R2〜R4)を通過する被圧延材料(12)の出側材料速度(V2〜V4)と前記基準マスフロー(SV1)とから、各非調整式圧延機(R2〜R4)を通過する被圧延材料(12)の瞬時通過断面積(S2〜S4)を求め、
前記モータ速度(MV2〜MV4)が調整される毎に求められる前記瞬時通過断面積(S2〜S4)の平均化処理を行なって、その値を断面積演算値(K2〜K4)とし、
前記各非調整式圧延機(R2〜R4)のモータ速度(MV2〜MV4)を再設定する場合には、前記断面積演算値(K2〜K4)に基づいて行なうようにした
ことを特徴とする連続圧延設備における速度設定方法。
前記基準装置は、前記調整式圧延機(R1)である請求項１記載の連続圧延設備における速度設定方法。