(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続焼鈍炉内の金属帯の張力を検出し、
検出した張力値とあらかじめ与えられた張力指令との張力偏差に基づき、各ヘルパロールに張力制御を目的として速度補正指令を与え、それとともに前記張力偏差に基づき炉内における金属帯のパス長の変化を予測し、予測したパス長の変化に対応して連続焼鈍炉入側のテンションデバイスを制御して炉内への金属帯の送り込み速度を補正するとともに、該送り込み速度の補正に対応して生じる炉内での張力補正量を求めておき、
一方、炉内の各ヘルパロールに入側から順にロールナンバー（No. ｎ）を付与し、該ロールナンバー（No. ｎ）に対応した補正係数Ｒ(n) をあらかじめ定めておき、
該補正係数Ｒ(n) を前記張力補正量に乗じ、各ヘルパロールに対する寄与分を算出し、
該寄与分で、前記速度補正指令を更に補正し、
前記のパス長の変化に対応して行う金属帯の送り込み速度の補正が、炉内の各ヘルパロールに均等に分散されるようにすることを特徴とする連続焼鈍炉ヒートバックル防止制御方法。
【請求項２】
連続焼鈍炉内の金属帯の張力を検出する張力計と、
あらかじめ与えられる張力指令を設定する張力指令設定手段と、
該張力指令と前記張力計で検出した張力との張力偏差を入力し、各ヘルパロールに張力制御を目的として速度補正指令を与えるＡＴＲ（Automatic Tension Regulator ）と、
前記張力偏差を入力し、炉内における金属帯のパス長の変化を予測して、そのパス長の変化に対応して連続焼鈍炉入側のテンションデバイスに対する速度指令の補正を行うパス長変化予測手段と、
該速度指令の補正に応じて金属帯を炉内に送り込むことで生じる金属帯の張力補正量を予測する張力補正量予測手段と、
炉内の各ヘルパロールに入側から順に付与したロールナンバー（No. ｎ）に対応した補正係数Ｒ(n) を格納する補正係数Ｒ(n) 格納手段と、
該補正係数Ｒ(n) 格納手段に格納した補正係数Ｒ(n) を前記張力補正量に乗じ、各ヘルパロールに対する寄与分を算出する寄与分算出手段と、を有し、
該寄与分で、前記速度補正指令を更に補正し、前記のパス長の変化に対応して行う金属帯の送り込み速度の補正が、炉内の各ヘルパロールに均等に分散されるようにすることを特徴とする連続焼鈍炉ヒートバックル防止制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のロールに金属帯を巻回して通板する搬送ラインにおける張力変動を抑止するものであり、特に、連続焼鈍炉における冷延薄鋼板の張力変動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。
【０００２】
【従来の技術】
図５に示す模式図に基づき、連続焼鈍炉において従来から実施されている張力制御について説明する。
連続焼鈍炉２は、予熱炉５、加熱炉６、均熱炉７等から構成される。
金属帯Ｓ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（No. １ＴＤ）８を経て炉内に搬入され、炉内に多数配置されたヘルパロール１に巻回され、180 度折り返しながら炉内搬送される。
【０００３】
ここで、加熱炉６出側のヘルパロール１t には、張力計が具備されており、系内の張力が測定される。この張力測定値と、別に入力される張力指令との偏差がＡＴＲ（Automatic Tension Regulator ）21に入力され、系内の張力制御が実施される。
一方、加熱炉６内の各ヘルパロール１は、それぞれ、別に与えられる速度指令に基づきＡＳＲ（Automatic Speed Regulator ）22によって速度制御が行なわれており、そのＡＳＲ22の出力がＡＣＲ（Automatic Current Regulator ）23に与えられてモータ３の電流制御が行われている。
【０００４】
張力制御は、この速度指令に対するＡＴＲ21の出力の偏差を与え、速度指令を補正することで行われる。すなわち、加熱炉６内の各ロールの速度制御に重畳させて張力制御が行われている。
また、炉入側に配設されたNo. １ＴＤでは、直後に設置した張力計付きのヘルパロール１t で測定した張力値を入力とし、ＡＰＣ（Automatic Position Controller ）25にてＴＤ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。
【０００５】
ところで、連続焼鈍炉の操業中には、しばしばヒートバックル（しわ、あるいは、絞りともいう。）が発生し、その発生防止が大きな課題となっている。
操業中に発生するヒートバックルは、ロールの凸クラウンに起因して発生する過大なセルフセンタリング力が原因であることが良く知られている。
このヒートバックルを防止する方法として、特開昭60-21335号公報に開示のようにヒートバックル発生の徴候を距離検出器を用いて検出して操業条件を変更する方法、特開平3-31426 号公報に開示のように測温ロールを用いて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方法、特開平4-13416 号公報、特開平4-285129号公報に開示のように板巾の計測等によってヒートバックルの発生を評価し操業条件を変更する方法、特開平6-248351号公報、特開平7-179950号公報、特開平7-233421号公報、特開平9-3553号公報等に開示のようにモデル式を用いてヒートバックルを起こさない張力設定範囲を求め、その範囲内に張力設定する方法、特開平9-268324号公報に開示されているようにハースロール温度を制御することでロールクラウンを制御する方法等が広く知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、連続焼鈍炉においては、ラインを一時停止した後、ライン立ち上げ時にしばしばヒートバックルが発生するという問題があった。しかも、このヒートバックルは、ライン内に設置した張力計をモニタしても、通常考えられている発生限界以下の小さい張力変動で発生しており、このヒートバックル発生によってラインの立ち上げ時間の増大を招くという問題がある。
【０００７】
本発明者らは、このライン立ち上げ時に発生するヒートバックルの発生原因を追究し、その原因がヘルパロールの偏芯に基づく金属帯パス長の変化に起因することを突き止めた。すなわち、ラインを一時停止すると、ライン停止中にヘルパロール円周方向の鋼板の接触部と非接触部で温度分布が不均一になることでロールに熱膨張差が生じてロール偏芯が発生するのである。そして、ラインの搬送再開時にこのロール偏芯によって炉内上下ヘルパロール間のパス長が変わることで鋼板に大きな周期的張力変動が発生している。
【０００８】
ロールが偏芯した状態で回転すると、図３に示すように、ロール１回転毎に周期的に偏芯量ΔＬの偏差が生じる。すなわち、ロール１回転で金属帯を周期的に上下に引っ張る、緩める、を繰り返すことになる。このため、金属帯に張力変動が発生しヒートバックルを引き起こすのである。
更に、連続焼鈍炉のように複数のロールが配置されている場合には、ロールの径や偏芯量がすべて同一になることはありえず、それぞれのロールでわずかに、振幅、周期の異なる変動を有し、それらの個々の偏芯の重ねあわせによって、より大きな張力変動が発生する。
【０００９】
すなわち、図４に示すように、２つのロール10a 、10b の偏芯が同一方向であれば、パス長の変動分ΔＰも同一方向となり、互いにキャンセルするが、10b 、10c に示すように逆方向となると、互いに引っ張り合うことになり、パス長が大きくなって張力が更に過大になる。
このように、ライン停止後の立ち上げ時には、加熱炉内の複数のロールの偏芯が重なり合い、周期的に大きくうねった張力変動が発生する。
【００１０】
なお、ライン立ち上げ後、しばらく経過すると、ロールが回転することによってロール加熱が均一化されることからロール偏芯が解消され、上述の問題はなくなる。
一方、上記従来例で説明した従来のヒートバックル防止制御方法は、いずれもロールの凸クラウンに起因して発生する定常操業時のヒートバックルを防止するものであり、ライン立上げ時のロール偏芯による周期的張力変動を抑えることはできない。
【００１１】
また、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基づき、加熱帯ヘルパーロールの速度補正を行う従来の張力制御方法だけでは、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ことになるため、加熱帯入側に対しては逆に変動を増長する恐れもあり、有効なヒートバックル防止制御を行うことはできなかった。
【００１２】
本発明は、上記のライン立ち上げ時に発生するヒートバックルの防止を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、連続焼鈍炉内の金属帯の張力を検出し、検出した張力値とあらかじめ与えられた張力指令との張力偏差に基づき、各ヘルパロールに張力制御を目的として速度補正指令を与え、それとともに前記張力偏差に基づき炉内における金属帯のパス長の変化を予測し、予測したパス長の変化に対応して連続焼鈍炉入側のテンションデバイスを制御して炉内への金属帯の送り込み速度を補正するとともに、該送り込み速度の補正に対応して生じる炉内での張力補正量を求めておき、一方、炉内の各ヘルパロールに入側から順にロールナンバー（No. ｎ）を付与し、該ロールナンバー（No. ｎ）に対応した補正係数Ｒ(n) をあらかじめ定めておき、該補正係数Ｒ(n) を前記張力補正量に乗じ、各ヘルパロールに対する寄与分を算出し、該寄与分で、前記速度補正指令を更に補正し、前記のパス長の変化に対応して行う金属帯の送り込み速度の補正が、炉内の各ヘルパロールに均等に分散されるようにすることを特徴とする連続焼鈍炉ヒートバックル防止制御方法によって上記課題を解決した。
【００１４】
また、本発明は、連続焼鈍炉内の金属帯の張力を検出する張力計と、あらかじめ与えられる張力指令を設定する張力指令設定手段と、該張力指令と前記張力計で検出した張力との張力偏差を入力し、各ヘルパロールに張力制御を目的として速度補正指令を与えるＡＴＲ（Automatic Tension Regulator ）と、前記張力偏差を入力し、炉内における金属帯のパス長の変化を予測して、そのパス長の変化に対応して連続焼鈍炉入側のテンションデバイスに対する速度指令の補正を行うパス長変化予測手段と、該速度指令の補正に応じて金属帯を炉内に送り込むことで生じる金属帯の張力補正量を予測する張力補正量予測手段と、炉内の各ヘルパロールに入側から順に付与したロールナンバー（No. ｎ）に対応した補正係数Ｒ(n) を格納する補正係数Ｒ(n) 格納手段と、該補正係数Ｒ(n) 格納手段に格納した補正係数Ｒ(n) を前記張力補正量に乗じ、各ヘルパロールに対する寄与分を算出する寄与分算出手段と、を有し、該寄与分で、前記速度補正指令を更に補正し、前記のパス長の変化に対応して行う金属帯の送り込み速度の補正が、炉内の各ヘルパロールに均等に分散されるようにすることを特徴とする連続焼鈍炉ヒートバックル防止制御装置によって上記課題を解決した。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１〜２に基づき、本発明の連続焼鈍炉ヒートバックル防止制御について説明する。なお、ここでは、本発明の制御を加熱炉６内のヘルパロールNo. １〜15に対して行う場合について説明する。
本発明の連続焼鈍炉ヒートバックル防止制御は、従来の連続焼鈍炉の張力制御として図５で既に説明した制御ブロックに対し、図２に１点鎖線で示すヒートバックル防止制御ブロック30を付加したことを特徴とする。
【００１６】
ここで、その中核部分であるＨＢＣ（Heat Buckle Controller）31について、その機能ブロックの詳細を図１に基づいて説明する。
ＨＢＣ31内のパス長変化予測手段31a には、あらかじめ与えられている張力指令とNo.15 ヘルパロールに設置した張力計１t で検出した張力との偏差が入力される。そして、炉内での金属帯のパス長変化が予測され、そのパス長変化に基づき、ＴＤ位置指令の補正分が出力される。また、同時に、そのパス長変化は張力補正量予測手段31b にも出力される。張力補正量予測手段31b では、そのパス長変化に対応した炉内における金属帯の張力補正量の予測が行われる。なお、図２では、張力計をNo.15 ヘルパロールに設置しているが、これに限定されるものではなく、例えば、炉入側のNo. １ヘルパロール等に設置するようにしてもよい。
【００１７】
一方、補正係数Ｒ(n) 格納手段31c には、炉内の各ヘルパロールに入側から順に付与したロールナンバー（No. ｎ）に対応した補正係数Ｒ(n) が格納されており、その補正係数Ｒ(n) と張力補正量予測手段31b で予測された張力補正量が寄与分算出手段31d で乗ぜられ、対応するNo. ｎヘルパロールに対する寄与分の算出が行われる。この寄与分に基づいて、対応するNo. ｎヘルパロールに対する速度補正指令が更に補正され、張力制御の修正が行われる。
【００１８】
ここで、補正係数Ｒ(n) は、ヘルパロールのロールNo. １〜15に対し、例えば表１に示す値とすることを好適とする。
【００１９】
【表１】
0004010110.tif 000002
【００２０】
補正係数を表１の値とすることで、炉の入側に近いほど寄与分を大きくし、遠くなるほど寄与分を小さくすることができる。表１に従って各ヘルパロールに対する各寄与分を補正することで、テンションデバイスで金属帯のパス長の変化に対応して行った金属帯の送り込み速度の補正を各ヘルパロールに均等に分散することが可能となる。
【００２１】
次に、図２のヒートバックル防止制御ブロック中の、ＨＢＣゲイン切替指令32とＡＴＲゲイン切替指令33について説明する。
本発明におけるヒートバックル防止制御は、ラインを一時停止した後、ライン立ち上げ時にしばしば発生するヒートバックルの防止を目的としており、ラインの定常時は従来から実施のＡＴＲで十分対応できている。
【００２２】
そのため、速度指令の信号が入力し始めるライン立ち上げ時には、ＨＢＣゲイン切替指令32によってＨＢＣ31のゲインを大きくしてＨＢＣ制御を主制御とし、一方、ＡＴＲゲイン切替指令33によってＡＴＲ21のゲインを小さくして従制御とする。そして、所定時間が経過した後、それぞれのゲインを元に復帰させて、ＡＴＲ制御を主とする制御を行うことを好適とする。このように制御を切り替えることで、本発明のＨＢＣを更に効果的に適用することができるのである。
【００２３】
また、ライン立ち上げ時に発生するロール偏芯は、ライン立ち上げ時の低速状態において特有の現象であり、その周波数はおよそ、0.08〜0.40Hz程度に限られる。そのため、上記のようにゲインを切り替える方式の代わりに、ＨＢＣ制御の応答周波数を0.08〜0.40Hzに限定するようなフィルタ処理を行うようにしても良い。
【００２４】
【実施例】
本発明の連続焼鈍炉ヒートバックル防止制御を、冷延鋼板の連続焼鈍を行う連続焼鈍炉の加熱炉に適用した。
ここでは、図１で説明したように、従来の張力制御に、本発明のヒートバックル防止制御ブロックを付加して適用している。そして、本発明のヒートバックル防止制御方法を適用し、冷延鋼板の連続焼鈍を実施した。なお、補正係数Ｒ(n) は、表１に示す値とした。これを本発明例とする。一方、本発明を導入する以前の従来の操業を従来例とし、本発明例との比較を行った。
【００２５】
その結果、従来例では、ライン停止後の再立ち上げ時におけるヒートバックル発生率が70％程度であったものが、本発明例では、10〜20％に大きく減少することができた。
さらに、本発明例では、ヒートバックル発生を大幅に削減することができ、冷延鋼板の破断に至るトラブルを大きく減少することができた。その結果、連続焼鈍ラインの停止率を従来例の１／10程度にまで大幅に減少することができ、ライン立ち上げ時のラインの停機トラブルを大幅に削減することができた。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によって、ライン停止後の再立ち上げ時における張力変動を有効に抑制することが可能となり、ラインの再立ち上げ時に多発していたヒートバックル発生を大きく減少することができた。その結果、ラインの稼働率も大幅に向上することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のヒートバックル防止制御（ＨＢＣ）装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の連続焼鈍炉ヒートバックル防止制御（ＨＢＣ）装置を説明する模式図である。
【図３】偏芯ロールでの金属帯のパス長の変化を説明する模式図である。
【図４】複数の偏芯ロールによる張力の変動を説明する模式図である。
【図５】連続焼鈍炉の模式図である。
【符号の説明】
１    ヘルパロール
１t   張力計付きのヘルパロール（張力計）
２    連続焼鈍炉
３    モータ
５    予熱炉
６    加熱炉
７    均熱炉
８    No. １ＴＤ（Tension Device）
10、10a 、10b 、10c   ロール（偏芯ロール）
21    ＡＴＲ（Automatic Tension Regulator ）
22    ＡＳＲ（Automatic Speed Regulator ）
23    ＡＣＲ（Automatic Current Regulator ）
25    ＡＰＣ（Automatic Position Controller ）
30    （本発明の）ヒートバックル防止制御ブロック
31    ＨＢＣ（Heat Buckle Controller）
31a   パス長変化予測手段
31b   張力補正量予測手段
31c   補正係数Ｒ(n) 格納手段
31d   寄与分算出手段
32    ＨＢＣゲイン切替指令
33    ＡＴＲゲイン切替指令
Ｓ    金属帯
ΔＬ    偏芯量
ΔＰ    パス長の変動分
【図１】
0004010110.tif 000003
【図２】
0004010110.tif 000004
【図３】
0004010110.tif 000005
【図４】
0004010110.tif 000006
【図５】
0004010110.tif 000007