(57)【要約】【課題】ライン立上げ時のロール偏芯による周期的張力変動を素早く抑止しヒートバックルを防止することができる、ヒートバックル防止制御方法および装置を提供することを課題とする。【解決手段】炉内に複数設置されたヘルパーロールのヘルパーロール速度指令と基準ロール径を入力として、ロール回転周期を演算し、炉内鋼板の張力実績を入力として、張力変動の位相、および張力変動量をそれぞれ演算し、前記ロール回転周期、前記張力変動の位相、および前記張力変動量に基づいて、炉内パス長の変化量を予測し、該パス長の変化量に基づいて、前記ヘルパーロール速度指令の補正量、ならびに炉入り口に設置されたテンションデバイスの基準位置の補正量を演算する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続焼鈍炉における鋼板の張力制御に適用して鋼板のヒートバックルを防止する、ヒートバックル防止制御方法であって、
炉内に複数設置されたヘルパーロールのヘルパーロール速度指令と基準ロール径を入力として、ロール回転周期を演算し、
炉内鋼板の張力実績を入力として、張力変動の位相、および張力変動量をそれぞれ演算し、
前記ロール回転周期、前記張力変動の位相、および前記張力変動量に基づいて、炉内パス長の変化量を予測し、
該パス長の変化量に基づいて、前記ヘルパーロール速度指令の補正量、ならびに炉入り口に設置されたテンションデバイスの基準位置の補正量を演算することを特徴とするヒートバックル防止制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載のヒートバックル防止制御方法において、
前記ヘルパーロール速度指令の補正量の演算にあたっては、
炉の入側に近いヘルパーロールほど寄与分を大きくすることで、前記テンションデバイスの位置補正により、変化したパス長を各ヘルパーロール間に均等に分散させることを特徴とするヒートバックル防止制御方法。
【請求項３】
連続焼鈍炉における鋼板の張力制御に適用して鋼板のヒートバックルを防止する、ヒートバックル防止制御装置であって、
炉内に複数設置されたヘルパーロールのヘルパーロール速度指令と基準ロール径を入力として、ロール回転周期を演算するロール回転周期演算手段と、
炉内鋼板の張力実績を入力として、張力変動の位相、および張力変動量をそれぞれ演算する、張力変動位相演算手段、および張力変動量演算手段と、
前記ロール回転周期、前記張力変動の位相、および前記張力変動量に基づいて、炉内パス長の変化量を予測するパス長変化予測手段と、
該パス長の変化量に基づいて、前記ヘルパーロール速度指令の補正量を演算するヘルパーロール速度指令補正手段、ならびに炉入り口に設置されたテンションデバイスの基準位置の補正量を演算するテンションデバイス位置補正手段とを備えることを特徴とするヒートバックル防止制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載のヒートバックル防止制御装置において、
前記ヘルパーロール速度指令補正手段は、
炉の入側に近いヘルパーロールほど補正の寄与分を大きくすることで、前記テンションデバイスの位置補正により、変化したパス長を各ヘルパーロール間に均等に分散させることを特徴とするヒートバックル防止制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のロールに金属帯を巻きかけて通板するプロセスラインにおいて金属帯の張力変動を抑止する技術に関するものであり、特に、連続焼鈍炉における冷延鋼板の張力制御に適用して、鋼板のヒートバックルを防止するヒートバックル防止制御に好適に適用される。
【背景技術】
【０００２】
連続焼鈍炉の操業中に発生するヒートバックル(しわ、あるいは、絞りともいう)を防止するための技術としては、これまで例えば、特許文献１〜特許文献１０に開示された技術がある。
【０００３】
特許文献１に開示された技術は、ヒートバックル発生の兆候を距離検出器を用いて検出し操業条件の変更を行うものであり、また特許文献２に開示された技術は、測温ロールによりロールの幅方向の温度分布パターンを測定し張力補正あるいは速度補正を行うものである。
【０００４】
さらに、特許文献３および特許文献４に開示された技術は、板巾の計測などによりヒートバックルの発生を評価し操業条件の変更を行うものであり、また特許文献５〜特許文献８に開示された技術は、モデル式によりヒートバックルを起こさない張力設定範囲を求め、張力設定をその範囲内にするものである。
【０００５】
さらに、特許文献９に開示された技術は、ハースロール温度を制御しロールクラウンを制御するものであり、また特許文献１０に開示された技術は、テンションテバイスを用いて炉内の張力変動を抑止するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６０−２１３３５号公報
【特許文献２】特開平３−３１４２６号公報
【特許文献３】特開平４−１３４１６号公報
【特許文献４】特開平４−２８５１２９号公報
【特許文献５】特開平６−２４８３５１号公報
【特許文献６】特開平７−１７９９５０号公報
【特許文献７】特開平７−２３３４２１号公報
【特許文献８】特開平９−３５５３号公報
【特許文献９】特開平９−２６８３２４号公報
【特許文献１０】特開２００２−１８０１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ヒートバックル発生要因としては、先ず（１）ロールの凸クラウンに起因して過大なセルフセンタリング力が発生する、さらに（２）ライン停止中にハースロール円周方向の温度分布が鋼板の接触部と非接触部で不均一になることによりロールの熱膨張差によるロール偏芯が発生し、ライン再運転時にこのロール偏芯により炉内上下ハースロール間のパス長が変わることで鋼板に大きな張力変動が発生する、ことが挙げられる。
【０００８】
上述の特許文献１ないし特許文献９に開示された技術は、上記（１）のロールの凸クラウン起因のバックリングに対処するためのものであり、炉内のパス長を変化させることを目的とした構成とはなっていない。このため、ライン立上げ時のロール偏芯による周期的張力変動を抑えることはできないという問題がある。
【０００９】
そして、上記（２）のライン立上げ時のロール偏芯による周期的張力変動を抑止する方法としては、上述の特許文献１０に開示された技術がある。しかしながら、この技術は、炉内の鋼板張力を監視しながら、監視した鋼板張力に基づいてテンションテバイスを用いて炉内の張力変動を抑止するという、いわゆるフィードバック制御方式を採っているため、その張力変動抑止効果は限定的、すなわち、制御応答が遅れるという問題がある。
【００１０】
本発明では、これら従来技術の問題点に鑑み考案されたものであり、ライン立上げ時のロール偏芯による周期的張力変動を素早く抑止しヒートバックルを防止することができる、ヒートバックル防止制御方法および装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の請求項１に係る発明は、連続焼鈍炉における鋼板の張力制御に適用して鋼板のヒートバックルを防止する、ヒートバックル防止制御方法であって、炉内に複数設置されたヘルパーロールのヘルパーロール速度指令と基準ロール径を入力として、ロール回転周期を演算し、炉内鋼板の張力実績を入力として、張力変動の位相、および張力変動量をそれぞれ演算し、前記ロール回転周期、前記張力変動の位相、および前記張力変動量に基づいて、炉内パス長の変化量を予測し、該パス長の変化量に基づいて、前記ヘルパーロール速度指令の補正量、ならびに炉入り口に設置されたテンションデバイスの基準位置の補正量を演算することを特徴とするヒートバックル防止制御方法である。
【００１２】
また、本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載のヒートバックル防止制御方法において、前記ヘルパーロール速度指令の補正量の演算にあたっては、炉の入側に近いヘルパーロールほど寄与分を大きくすることで、前記テンションデバイスの位置補正により、変化したパス長を各ヘルパーロール間に均等に分散させることを特徴とするヒートバックル防止制御方法である。
【００１３】
また、本発明の請求項３に係る発明は、連続焼鈍炉における鋼板の張力制御に適用して鋼板のヒートバックルを防止する、ヒートバックル防止制御装置であって、炉内に複数設置されたヘルパーロールのヘルパーロール速度指令と基準ロール径を入力として、ロール回転周期を演算するロール回転周期演算手段と、炉内鋼板の張力実績を入力として、張力変動の位相、および張力変動量をそれぞれ演算する、張力変動位相演算手段、および張力変動量演算手段と、前記ロール回転周期、前記張力変動の位相、および前記張力変動量に基づいて、炉内パス長の変化量を予測するパス長変化予測手段と、該パス長の変化量に基づいて、前記ヘルパーロール速度指令の補正量を演算するヘルパーロール速度指令補正手段、ならびに炉入り口に設置されたテンションデバイスの基準位置の補正量を演算するテンションデバイス位置補正手段とを備えることを特徴とするヒートバックル防止制御装置である。
【００１４】
さらに、本発明の請求項４に係る発明は、請求項３に記載のヒートバックル防止制御装置において、前記ヘルパーロール速度指令補正手段は、炉の入側に近いヘルパーロールほど補正の寄与分を大きくすることで、前記テンションデバイスの位置補正により、変化したパス長を各ヘルパーロール間に均等に分散させることを特徴とするヒートバックル防止制御装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、昇降ロールにより加熱帯でのパス長を調整することができるので、ロール偏芯に起因する張力変動を抑制することができる。また、張力実績、基準ロール径およびライン速度指令より、張力変動位相、張力変動量、およびロール回転周期を演算し、その張力変動を相殺する速度補正をフィードフォーワード制御により、テンションデバイスの位置目標およびヘルパーロールの速度指令に与え、張力変動を事前に抑止するようにしたものである。これにより、張力変動を事前に素早く抑止することができる。
【００１６】
さらに、ロール偏芯の発生する低速部では本発明による制御を用い、高速部では既存の実張力制御を行うようにゲイン切替を行うようにすれば、既存の実張力制御が低速時に加熱帯入側の張力変動を助長することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るヒートバックル防止制御装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明の連続焼鈍炉への適用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明に係るヒートバックル防止制御装置の構成例を示す図である。また図２は、本発明の連続焼鈍炉への適用例を示す図である。図中、１は鋼板、２はヘルパーロール、３はモータ、４はテンションデバイス、５は加熱帯、６は張力計、７はＡＣＲ（Automatic Current Regulator）、８はＡＳＲ（Automatic Speed Regulator）、９はＡＴＲ（Automatic Tension Regulator）、１０はＡＰＣ（Automatic Position Controller）、２０はヒートバックル防止制御装置、２１はロール回転周期演算手段、２２は張力変動位相演算手段、２３は張力変動量演算手段、２４はパス長変化予測手段、２５はヘルパーロール速度指令補正手段、および２６はＴ／Ｄ位置補正手段をそれぞれ表している。
【００１９】
ヒートバックル防止制御装置２０は、ロール回転周期演算手段２１、張力変動位相演算手段２２、張力変動量演算手段２３、パス長変化予測手段２４、ヘルパーロール速度指令補正手段２５、およびＴ／Ｄ位置補正手段２６から構成されている(図１参照)。
【００２０】
ロール回転周期演算手段２１は、速度指令と基準ロール径を入力として、ロール回転周期を計算して出力する。また、張力変動位相演算手段２２と張力変動量演算手段２３は、張力実績を入力として、張力変動の位相、および張力変動量をそれぞれ算出して出力する。
【００２１】
そして、パス長変化予測手段２４では、上記で算出された、ロール回転周期、張力変動位相、および張力変動量より、パス長の変化量を予測する。
【００２２】
この予測されたパス長の変化量に基づいて、Ｔ／Ｄ位置補正手段２６では、テンションデバイスの基準位置の補正量を、またヘルパーロール速度指令補正手段２５では、ヘルパーロールの速度指令の補正量を、それぞれ演算・出力する。
【００２３】
なお、各ヘルパーロールに対する速度指令補正量の演算に当たっては、炉の入側に近いほど寄与分を大きくし、下流側ほど寄与分を小さくする。このようにすることで、テンションデバイスの位置補正により、変化したパス長を各ヘルパーロール間に均等に分散させることが可能となる。具体的な寄与分演算方法としては、例えば、Ｎｏ．ｎロールに対しては、演算されたヘルパーロール速度補正指令に対し、（１２−n）／１１を乗ずる方法などがあげられる。
【００２４】
図２は、連続焼鈍炉(テンションテバイス４および加熱帯５内のＮｏ．１〜１２ヘルパーロール２を備える場合)への本発明の適用例を示しており、図中の破線部が本発明に係るヒートバックル防止制御装置２０である。
【００２５】
鋼板１は、昇降ロールを用いた張力調整装置であるテンションデバイス(Tension  Device、T/D)４、張力計６を経て炉内に搬入され、加熱帯５内のＮｏ．１〜１２ヘルパーロール２に巻回され、１８０度折り返しながら炉内搬送される。
【００２６】
張力計６での張力測定値と、別に入力される張力指令との偏差がＡＴＲ（Automatic
Tension Regulator ）９に入力され、系内の張力制御が実施される。一方、加熱帯５内のＮｏ．１〜１２ヘルパーロール２は、それぞれ、別に与えられる速度指令に基づきＡＳＲ（Automatic Speed Regulator ）８によって速度制御が行なわれており、そのＡＳＲ８の出力がＡＣＲ（Automatic Current Regulator ）７に与えられてモータ３の電流制御が行われている。
【００２７】
また、テンションデバイス４では、ＡＰＣ（Automatic Position Controller ）１０にてＴ／Ｄ位置指令に基づいた昇降ロールの位置制御を行っており、金属帯の炉内への送り込み速度を調整することで炉内の張力が制御されている。
【００２８】
連続焼鈍炉のライン立上げ時には、加熱帯から均熱帯にかけてロールの回転周期に合致する鋼板の張力変動が発生するが、この張力変動の要因はロールの不均一な熱膨張による偏芯と推測される。すなわち、ロール偏芯により上下ロール間の鋼板パス長が周期的に変化するために張力変動が発生すると考えられる。
【００２９】
特に、炉内の上下ロール径が同じ場合にはロール偏芯の位相が180°離れた状態で継続するため、変動が継続することになる。この張力変動はロール温度が均一になり偏芯が解消されるにつれて徐々に減少するものの、ヒートバックル発生の要因となる。
【００３０】
従来の実張力制御、例えば、加熱帯の張力設定と、加熱帯出側に設置された張力計の指示との偏差により加熱帯ヘルパーロールの速度補正を行う方法では、張力計位置での張力は一定に保たれるものの、ヘルパーロール全てに同一の速度補正を与えるため、逆に加熱帯入側に対しては変動を増長する恐れがある。
【００３１】
また、例えば、ロール偏芯によるパス長さの変化を張力計の出力により検出し、炉入側に設置されているテンションデバイスの位置補正、および加熱帯ヘルパーロール対して速度補正を行う方法では、張力変化が生じてからの速度補正となり応答が遅れるため、効果が限定される。
【００３２】
本発明では、張力実績、基準ロール径およびライン速度指令より、張力変動位相、張力変動量、およびロール回転周期を演算し、その張力変動を相殺する速度補正をフィードフォーワード制御により、テンションデバイスの位置目標およびヘルパーロールの速度指令に与え、張力変動を事前に抑止するようにしたものである。これにより、張力変動を事前に素早く抑止することができる。
【００３３】
また、ロール偏芯の発生する低速部では本発明による制御を用い、高速部では既存の実張力制御を行うようにゲイン切替を行うようにすれば、既存の実張力制御が低速時に加熱帯入側の張力変動を助長することを防止することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１    鋼板
２    ヘルパーロール
３    モータ
４    テンションデバイス
５    加熱帯
６    張力計
７    ＡＣＲ（Automatic Current Regulator）
８    ＡＳＲ（Automatic Speed Regulator）
９    ＡＴＲ（Automatic Tension Regulator）
１０  ＡＰＣ（Automatic Position Controller）
２０  ヒートバックル防止制御装置
２１  ロール回転周期演算手段
２２  張力変動位相演算手段
２３  張力変動量演算手段
２４  パス長変化予測手段
２５  ヘルパーロール速度指令補正手段
２６  Ｔ／Ｄ位置補正手段
【図１】
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【図２】
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