(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延時に巻取機に巻き取られる鋼板コイルの径変化による張力変動を抑止する装置であって、
巻取り中の前記コイルに接触しつつコイル径にならう倣いロールと、その倣いロールを取付けた架台に併設して鋼板に張力を付与する押し付けロールと、前記架台を当該コイルに向けて付勢する付勢手段とを備えてなる鋼板巻取機の張力変動抑止装置。
【請求項２】
圧延時に巻取機に巻き取られる鋼板コイルの径変化による張力変動を抑止する装置であって、
巻取り中の前記コイルに近接してコイル径の変化を検出するコイル径検出器と、そのコイル径検出器を取付けた架台に併設して鋼板に張力を付与する押し付けロールと、前記コイル径検出器の出力が一定になるように前記架台の位置を当該コイルに対してシリンダで制御するサーボ機構とを備えてなる鋼板巻取機の張力変動抑止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼板を圧延する際に、巻取機に巻き付けられたコイル先端の段差がコイル径の微小変動をもたらし、これに由来して巻取り張力が変動する結果、鋼板の板厚変動を発生するという現象を防止するための鋼板巻取機の張力変動抑止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、熱間圧延鋼板を冷間圧延して冷延鋼板製品を得ているが、ステンレス鋼のように変形抵抗の高いものを高能率，高精度で圧延するには例えばゼンジミアミルのような小径ワークロールを有する多重圧延機が有利である。一般には、図５に示すように、シングルスタンドの多重圧延機２によるリバース圧延で被圧延材（以下、ワークという）Ｗを所定厚さまで可逆式に繰り返し圧延する。圧延機２の前後にはワークＷに強く張力を付与するテンションリール（巻取機）３が設置されており、各巻取機３，３はそれぞれに備える電動機４によって交互に巻取り駆動される。そのリバース圧延において、ワークＷの板厚は、圧延機２のワークロールのギャップ調整及び巻取機３の張力調整により制御される。
【０００３】
しかして、この巻取機３によりワークＷを巻き取る際に、出側テンションリールに巻き付けられたコイル先端とリール表面との間に図６に示すような段差Ｄが生じる。この段差Ｄの上に幾重にも鋼板が巻き重ねられていくので、段差部分が外方に突出することなり、段差部分のコイル外径は段差Ｄのない部分より大きくなる。つまり巻取機３の回転によりコイル径が微小に変動する。この段差部によるコイル径変動がコイル周速の変動ひいては圧延張力の変動を引き起し、この張力変動が板厚精度を低下させる要因となる。
【０００４】
このようなコイル先端の段差に基づくコイル径の変動に由来する板厚変動を抑制するために、コイル径変動補償機能の導入が提案された。このものは、コイル径の変化をコイル径検出器であるギャップセンサにより検出し、コイル周方向のトラッキングによるコイル周速一定制御を行うようにしたものである。すなわち、ギャップセンサ５により検出した段差部の段差量情報と段差部の巻取り位置情報とを周速一定制御装置であるコイル径変動補償装置６に取り込み、電流制御装置７に指令を与えて前記電動機４の回転をコイル周速が一定となるように制御する（図５参照）ことにより、コイル径変化による張力変動を抑制して、板厚精度の改善を図ったものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のコイル径変動補償機能を導入しても、次のような問題点がある。
【０００６】
▲１▼コイル段差部に起因する張力変動はコイル周速が大きい方が顕著になる。これは、段差部の段差量をギャップセンサ５により検出し、その後コイル径変動補償装置６で周速一定制御の制御量を演算し、その演算結果に基づいて電流制御装置７に指令を出して電動機４の回転速度の制御を行うため、電流制御装置７が反応するまでの一連の制御系に遅れがあるためである。すなわち、コイル周速が大きい程、この制御系の応答遅れの及ぼす影響が大きくなるためである。
【０００７】
▲２▼また、当該張力変動は、コイル先端の段差比（コイル径に占める段差量の比率）が大きい程大きくなる。換言すれば、同じ板厚であってもコイル径が小さいほどコイル径の変化が大きくて張力変動が大きくなる。これは、コイル径の変化が大きい方が過大な張力変動を発生させるためであり、その結果としてコイル径が小さいほど板厚変動も顕著になる。従って、同一速度でもコイル径が小さい場合はコイル周速は大きくなり、さらに制御系の遅れが大きくなる。
【０００８】
これを抑えるために、制御系が遅れ無しに応答可能な範囲の低速度で圧延を行うことも考えられるが、その場合には生産性の悪化が避けられない。
そこで本発明は、このような従来の課題を解決しようとしてなされたもので、応答性の低いモータでもコイル段差部による張力変動が抑制でき、特にコイル径が小さく圧延速度の高い部分で顕著であった張力変動を効果的に抑止できる簡単で且つ応答性の高い鋼板巻取機の張力変動抑止装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、圧延時に巻取機に巻き取られる鋼板コイルの径変化による張力変動を抑止する装置であって、巻取り中の前記コイルに接触しつつコイル径にならう倣いロールと、その倣いロールを取付けた架台に併設して鋼板に張力を付与する押し付けロールと、前記架台を当該コイルに向けて付勢する付勢手段とを備えている。
【００１０】
また、請求項２に係る発明は、圧延時に巻取機に巻き取られる鋼板コイルの径変化による張力変動を抑止する装置であって、巻取り中の前記コイルに近接してコイル径の変化を検出するコイル径検出器と、そのコイル径検出器を取付けた架台に併設して鋼板に張力を付与する押し付けロールと、前記コイル径検出器の出力が一定になるように前記架台の位置を当該コイルに対してシリンダで制御するサーボ機構とを備えている。
【００１１】
請求項１に係る発明にあっては、付勢手段に弾圧されて巻取り中のコイル外径面に接触している倣いロールが、（段差部の）コイル径の変化に応じて移動すると、架台が付勢手段の付勢に抗してその倣いロールと一体に移動する。そのため、同架台に併設された押し付けロールが、同時に、しかも段差部のコイル径の変化による張力の変動分を補償する方向に移動する。その結果、段差部のコイル径の変化による張力変動が抑制され、ひいては高い板厚精度が確保される。
【００１２】
請求項２に係る発明にあっては、コイル径検出器が（段差部の）コイル径の変化（ギャップの変化）を検出して、当該ギャップが常に一定になるようにサーボ機構によりシリンダを作動させる。これにより、コイル径検出器と共に押し付けロールを搭載した架台の位置がコイル径に対して常に一定に維持される。すなわち、段差部のコイル径変動に即応して前記押し付けロールが自動的に追従し、鋼板の張力を一定に維持する。かくして高い板厚精度が確保される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は鋼板圧延における巻取機の張力変動抑止装置の一実施形態を示す模式図である。なお、上記従来例と同一箇所には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図１において、巻取機３の張力変動抑止装置１０は、同一の架台１１上に間隔をおき並べて取付けたコイル倣いロール１２及び押し付けロールとしてのサポートロール１３と、前記架台１１をコイルＣの方に付勢する付勢手段としてのばね機構１４とを備えて構成されている。
【００１４】
コイル倣いロール１２は、ばね機構１４の有するばね１４ａの弾性力で押圧されて、巻取機３に巻取り中のコイルＣに接触しつつコイル径にならって移動する。
【００１５】
サポートロール１３は、前記コイル倣いロール１２と共にばね１４ａの弾性力で押圧されており、コイルＣに巻き取られる直前のワークＷに接触して張力を付与しつつコイル倣いロール１２と一体的にコイル径にならって移動する。
【００１６】
なお、図１には一方（左方）の巻取機３にのみ張力変動抑止装置１０が示されているが、リバース圧延の場合は他方（右方）の巻取機３にも同様に張力変動抑止装置１０を設置し、圧延方向に応じて交互に作動させるものとする。
【００１７】
いま、図示の張力変動抑止装置１０が圧延機２の出側にあるものとして作用を説明する。巻取機３に送りこまれたワークＷの先端がテンションリールに巻き付けられながら一周してその先端部分の上にワークＷが巻き重ねられると、段差部が発生してその部分のコイル外径が局部的に変化（増大）する。と殆ど同時にその段差部が張力変動抑止装置１０のコイル倣いロール１２を通過する。このとき、ワークＷの外径に接しているコイル倣いロール１２が架台１１と共にばね１４ａの弾性力に抗して段差部の径増大分だけ後退するから、架台１１上のサポートロール１３も同時に後退する。このサポートロール１３の後退移動は、コイルＣに巻き取られつつあるワークＷの張力を弱める方向である。ここで、張力変動抑止装置１０が設置してない状態を想定すると、段差部の径増大により、当該段差部においてその増大したコイル径に見合う分の周速増加となり、その周速増加分に応じてワークＷの張力が増大することとなる。すなわち、段差部にワークＷが巻きこまれたとき、その段差の量に対応した微小なコイル径変動が発生して圧延張力の瞬間的な変動をもたらす筈である。しかし、張力変動抑止装置１０を設置したことにより、段差部におけるコイル径変動をコイル倣いロール１２が瞬時にとらえることができ、同時にサポートロール１３が当該コイル径変動による張力の変動分を補償するように作動して張力の変動を抑止することができる。この場合の張力変動抑止の動作は、コイル周速とは無関係に行われる。換言すれば、巻取機３の電動機４が応答性の高いモータであるか、または応答性の低いモータであるかを問わずに、単純な機械的機構により遅れなしで確実に行われる。
【００１８】
かくして本実施形態によれば、コイル先端部（または後端部）でのトップマークも抑制され、また応答性改善のためにコイル周速を落とす必要もないから生産性悪化のおそれもなく、特に、コイル径が小さく圧延速度の高い部分で顕著であった張力変動をも簡単且つ高い応答性をもって抑止でき、ひいては板厚の安定した鋼板製品が生産できるという効果が得られる。
【００１９】
なお、上記実施形態では張力変動抑止装置１０における架台１１の付勢手段として、ばね１４ａの弾性力を利用するばね機構１４を用いた場合を説明したが、これに限らず、付勢手段として液圧シリンダや空圧シリンダを利用することもできる。
【００２０】
図２に、本発明の張力変動抑止装置の他の実施形態を示す。
この実施形態は、張力変動抑止装置２０は、コイル倣いロール１２に替えてコイル径検出器であるギャップセンサ５を用い、且つ付勢手段としてばね機構１４に替えてシリンダ２１を採用し、前記ギャップセンサ５の出力が一定となるように前記シリンダ２１で架台１１の位置を制御するべくサーボ機構Ｓを構成した点が上記第１の実施形態とは異なっている。
【００２１】
このサーボ機構Ｓは、コイルＣに対する架台１１の位置を制御量とし、目標値であるギャップセンサ５とコイルＣとの間の間隔（ギャップ）の任意の変化に追従するように構成している。図示の場合でいえば、ギャップセンサ５でギャップの大きさを検出し、そのギャップの大きさに比例して出力される電気信号をギャップ制御装置２２に送り、ここで当該ギャップ検出値と予め設定したギャップ目標値とを比較して、その偏差を補償する信号をシリンダ制御装置２３に出力することにより、アクチュエータであるシリンダ２１の図示しない圧力源から供給される作動流体の方向と流量を制御し、もって架台１１のコイル外径に対する位置を常に一定に維持するように制御する構成になっている。
【００２２】
具体的には、例えば電気−油圧式サーボ機構が好適に利用できる。アクチュエータであるシリンダ２１には油圧シリンダを使用する。アナログ式であれば、アナログ式のギャップセンサ５を採用するとともに、ギャップ制御装置２２を比較器，サーボアンプ等で構成し、またシリンダ制御装置２３をサーボ弁または比例弁等の制御弁で構成することができる。また、ディジタル式であれば、ギャップセンサ５の信号を処理するギャップ制御装置２２をミニコンピュータ，Ｄ／Ａ変換器，トランジスタ増幅器等で構成し、シリンダ制御装置２３をパルスモータまたはオン・オフ弁等の制御弁で構成することができる。
【００２３】
本第２の実施形態にあっては、ギャップセンサ５がコイルＣとのギャップを計測し、このギャップが常に一定になるようにアクチュエータであるシリンダ２１に指令することから、コイルＣの段差部の位置で架台１１が押し下げられて後退する。これにより、架台１１上に設置されているサポートロール１３も後退する。かくして、段差部における張力増大が抑止できて、張力変動が軽減される。よって、この第２の実施形態によっても上記第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００２４】
（実施例）
本発明の効果を見極めるべく、本発明の張力変動抑止装置を使用した場合と、従来の張力変動抑止装置を使用した場合とについて、比較試験を実施した。
【００２５】
従来例の張力変動抑止装置としては、図５に示すものを使用した。一方、本発明の張力変動抑止装置としては図２に示すものを使用した。
0003684786.tif 000002
本発明の張力変動および板厚偏差の結果を図３に、また従来例のそれを図４に示した。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、応答性の低いモータでも張力変動が抑制でき、特にコイル径が小さく圧延速度の高い部分で顕著であった張力変動を抑止できるという効果を奏する。しかも、構造が簡単で且つ応答性の高い張力変動抑止装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の巻取機の張力変動抑止装置の一実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明の巻取機の張力変動抑止装置の他の実施形態を示す模式図である。
【図３】本発明の巻取機の張力変動抑止装置による張力変動及び板厚偏差の一例を示すグラフである。
【図４】従来の巻取機の張力変動抑止装置による張力変動及び板厚偏差の一例を示すグラフである。
【図５】従来の巻取機の張力変動抑止装置の一例を示す模式図である。
【図６】図５に示したものの部分拡大図である。
【符号の説明】
３    巻取機
５    コイル径検出器
１０    張力変動抑止装置
１１    架台
１２    コイル倣いロール
１３    押し付けロール
１４    付勢手段（ばね機構）
２０    張力変動抑止装置
２１    付勢手段（シリンダ）
２２    ギャップ制御装置
２３    シリンダ制御装置
Ｗ    ワーク
Ｃ    コイル
Ｓ    サーボ機構
【図１】
0003684786.tif 000003
【図２】
0003684786.tif 000004
【図３】
0003684786.tif 000005
【図４】
0003684786.tif 000006
【図５】
0003684786.tif 000007
【図６】
0003684786.tif 000008