(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ストリップを浸漬して通板する液槽を備えた金属ストリップ処理ラインの、液槽出側に設けた張力制御手段（ＡＴＲ）によって液槽出側のブライドルロールを駆動制御し、出側張力目標値に対して液槽の出側に配置した張力測定手段（Ａ）の張力測定値との差をゼロとする張力制御を行うことにより、液槽入側の張力を制御する金属ストリップの張力制御方法であって、
前記液槽の出側に配置した張力測定手段（Ａ）に加え、前記液槽の入側に張力測定手段（Ｂ）を配置し、前記液槽出側のブライドルロールが、
金属ストリップを液槽中に浸漬して通板する際に生じる金属ストリップの液中抵抗値を算出し、該液中抵抗値と液槽の入側張力目標値から出側張力目標値を算出し、該出側張力目標値に基づいて液槽出側の張力を制御する制御ブロックと、
前記液槽の入側の張力測定手段（Ｂ）で実測した入側張力測定値と前記入側張力目標値との差を入力として比例積分制御を行い、その制御出力に基づき前記出側張力目標値を補正する補正手段と、を有する張力制御手段（ＡＴＲ）を具備することを特徴とする金属ストリップの張力制御方法。
【請求項２】
金属ストリップを浸漬して通板する液槽を備えた金属ストリップ処理ラインの、液槽出側に設けた張力制御手段（ＡＴＲ）によって液槽出側のブライドルロールを駆動制御し、出側張力目標値に対して液槽の出側に配置した張力測定手段（Ａ）の張力測定値との差をゼロとする張力制御を行うことにより、液槽入側の張力を制御する金属ストリップの張力制御装置であって、
前記液槽の出側に配置した張力測定手段（Ａ）に加え、前記液槽の入側に張力測定手段（Ｂ）を配置し、前記液槽出側のブライドルロールが、
金属ストリップを浸漬して通板する際に生じる金属ストリップの液中抵抗値を算出する液中抵抗値算出手段と、
該液中抵抗値と入側張力目標値を基に出側張力目標値を算出する出側張力目標値算出手段と、
前記液槽の出側に設けられた張力測定手段（Ａ）と、
張力測定手段（Ａ）で測定された測定値と、出側張力目標値算出手段によって算出された前記出側張力目標値とに基づき液槽出側の張力を制御する制御ブロックと、
前記液槽の入側の張力測定手段（Ｂ）で実測した入側張力測定値と前記入側張力目標値との差を入力として比例積分制御を行い、その制御出力に基づき前記出側張力目標値を補正する補正手段と、を有する張力制御手段（ＡＴＲ）を具備することを特徴とする金属ストリップの張力制御装置。
【請求項３】
請求項１における補正手段に代え、出側張力測定値（Ａ）と、入側張力測定値（Ｂ）との差を入力として比例積分制御を行い、その制御出力に基づき前記出側張力目標値を補正する補正手段を有することを特徴とする金属ストリップの張力制御方法。
【請求項４】
請求項２における補正手段に代え、出側張力測定値（Ａ）と、入側張力測定値（Ｂ）との差を入力として比例積分制御を行い、その制御出力に基づき前記出側張力目標値を補正する補正手段を有することを特徴とする金属ストリップの張力制御装置。
【請求項５】
金属ストリップを浸漬して通板する液槽を備えた金属ストリップ処理ラインの、液槽入側に設けた張力制御手段（ＡＴＲ）によって液槽入側のブライドルロールを駆動制御し、前記液槽の入側に配置した張力測定手段で測定される入側張力測定値（Ｂ）を参照しつつ液槽出側の張力を制御する金属ストリップの張力制御方法であって、
前記液槽の出側に配置した張力測定手段（Ｂ）に加え、前記液槽の入側に張力測定手段（Ａ）を配置し、前記液槽入側のブライドルロールが、
金属ストリップを液槽中に浸漬して通板する際に生じる金属ストリップの液中抵抗値を算出し、該液中抵抗値と液槽の出側張力目標値から入側張力目標値を算出し、該入側張力目標値に基づいて液槽入側の張力を制御する制御ブロックと、
前記液槽の出側の張力測定手段（Ａ）で実測した出側張力実測値と前記出側張力目標値との差を入力として比例積分制御を行い、その制御出力に基づき前記入側張力目標値を補正する補正手段と、を有する張力制御手段（ＡＴＲ）を具備することを特徴とする金属ストリップの張力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続熱処理炉等の金属ストリップを連続的に処理するラインであって、液中に金属ストリップを浸漬させ、クエンチ、冷却、洗浄等を行う設備である液槽を備えたプロセスラインにおける金属ストリップの張力制御方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属ストリップを処理する連続プロセスラインでは、安定操業のため、ブライドルロール、ピンチロール等の駆動ロールを介してストリップに張力を付与している。
特に、プロセスライン中に液槽を有し、金属ストリップを浸漬しながら通板してクエンチ、冷却、洗浄等の処理を行う場合、ストリップの張力制御をいかに行うかが重要である。
【０００３】
例えば、図２に示す連続熱処理ラインは、冷却手段としてウォータクェンチ槽を有する、冷延鋼帯の連続焼鈍炉の例であるが、金属ストリップ１が炉２内を搬送されて熱処理された後、液槽３に浸漬され、クエンチ（焼き入れ）が行われる。
ここで、金属ストリップ１は液槽３出側のブライドルロール５によって全体の張力が付与されている。
【０００４】
しかし、金属ストリップ１が液槽３内の液体中を通板されると、液体の抵抗を受け、張力が変化する。この変化を吸収して、金属ストリップの張力を精度良く制御するためには、液槽の入り側と出側の両方に張力制御手段（例えば、ブライドルロール）と張力制御手段（テンションメータ）を配設しておくことが望ましい。
【０００５】
ところが、そのような設備配置とするには多大の設備費を必要とし、また、スペース上の制約も大きくなる。
そのため、従来は、液槽出側に配置した張力制御手段によって液槽入側の張力制御をも兼用させることが行われてきている。すなわち、図２に示すように、液槽３出側に設置された張力測定器4bで測定された張力測定値をベースとして張力制御手段５によって張力制御を行い、液槽３入側まで含めた広い範囲の金属ストリップの張力を制御するのである（例えば、特開平4-52027 号公報参照）。
【０００６】
連続焼鈍炉の場合、金属ストリップは、炉の入側設備、炉内、炉の出側設備と順に通っていくが、一般に、入側設備と出側設備では張力が高く設定され、一方、炉内では張力が低く設定される。但し、炉内では、精度の高い微妙な張力制御が要求される。
そのため、入側設備と炉内、炉内と出側設備の間にはブライドルロールがそれぞれ設けられ、張力の切り替えを行う。ここで、炉の出側直後ではまだ金属ストリップの温度が高く、炉の出側直後にクエンチ用等の液槽が設けられている場合、張力の切り替え位置（すなわち、ブライドルロールの設置位置）としては液槽出側とすることが好ましい。そして、このブライドルロールにおける張力制御によって、液槽入側の張力まで制御するのが一般的である。
【０００７】
ここで、液槽入側とは、すなわち、炉の出側であり、この炉出側の張力目標値が規定され、管理される。つまり、液槽の入側張力目標値を管理することが炉内の張力を管理することともなり、重要となるのである。
従来は、図３に示すように、この入側張力目標値を入力とし、液中抵抗値（計算値）を用いて入側張力目標値の補正を行って液槽の出側張力目標値への換算を行い、この換算した出側張力目標値に対してテンションメータ4bの張力測定値との差をゼロとするように張力制御を実施していた。ここで、６は張力制御手段でありＡＴＲとよばれている。
【０００８】
このとき、液槽入側には通常テンションメータは設置されず、炉内のかなり上流側である、例えば4aの位置に設置されるのが通常であり、この上流のテンションメータ4aを液槽入側のテンションメータとして兼用することはできない。
なお、液中抵抗値ρ（kg／ｍ）は、液体が水の場合であり、金属ストリップの搬送速度をＶ（mpm ）とした場合、経験的に、
ρ  ＝  6.14×10-4×Ｖ2 …（１）
として定式化できることが知られている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この液中抵抗値を実測してみるとと、実際には非常にばらつきが大きく、図４に示すように、実測した液中抵抗値と（１）式の計算値とでは、最大で±100 kg／ｍ程度の大きなばらつきがある。
そして、このばらつきに起因して、板厚が薄く幅広の金属ストリップでは張力の変動が特に顕著となる。図５に、金属ストリップの板厚と張力変動の関係の一例を示すが、例えば、0.13mm厚さの薄い板の場合、設定ユニット張力に対し62％もの張力変動を生じるのである。
【００１０】
そのため、金属ストリップの絞り、蛇行発生等の搬送トラブルが発生する恐れが大きくなり、高速搬送の障害となり、生産性向上に対する阻害要因となっていた。
本発明は、大きな設備投資をすることなく、このような搬送トラブルを発生させず、金属ストリップを安定して高速搬送させることを可能とする金属ストリップの張力制御方法および装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、金属ストリップが液槽内で液中に浸漬して通板する際の液中抵抗のばらつきを有効に補正し、液槽出側（または液槽入側）のブライドルロールの張力を制御することで、液槽入側（または液槽出側）の張力制御を精度良く行うようにしたことを特徴とする。
すなわち、本発明では、液槽入側、つまりは、炉の出側直後にブライドルロールを設置することなく、精度の高い炉内張力制御を実現している。
【００１２】
第１の発明は、金属ストリップを浸漬して通板する液槽を備えた金属ストリップ処理ラインの、液槽出側に設けた張力制御手段（ＡＴＲ）によって液槽出側のブライドルロールを駆動制御し、出側張力目標値に対して液槽の出側に配置した張力測定手段（Ａ）の張力測定値との差をゼロとする張力制御を行うことにより、液槽入側の張力を制御する金属ストリップの張力制御方法であって、前記液槽の出側に配置した張力測定手段（Ａ）に加え、前記液槽の入側に張力測定手段（Ｂ）を配置し、前記液槽出側のブライドルロールが、金属ストリップを液槽中に浸漬して通板する際に生じる金属ストリップの液中抵抗値を算出し、該液中抵抗値と液槽の入側張力目標値から出側張力目標値を算出し、該出側張力目標値に基づいて液槽出側の張力を制御する制御ブロックと、前記液槽の入側の張力測定手段（Ｂ）で実測した入側張力測定値と前記入側張力目標値との差を入力として比例積分制御を行い、その制御出力に基づき前記出側張力目標値を補正する補正手段と、を有する張力制御手段（ＡＴＲ）を具備することを特徴とする金属ストリップの張力制御方法によって上記課題を解決したのである。
【００１３】
また、第２の発明は、金属ストリップを浸漬して通板する液槽を備えた金属ストリップ処理ラインの、液槽出側に設けた張力制御手段（ＡＴＲ）によって液槽出側のブライドルロールを駆動制御し、出側張力目標値に対して液槽の出側に配置した張力測定手段（Ａ）の張力測定値との差をゼロとする張力制御を行うことにより、液槽入側の張力を制御する金属ストリップの張力制御装置であって、前記液槽の出側に配置した張力測定手段（Ａ）に加え、前記液槽の入側に張力測定手段（Ｂ）を配置し、前記液槽出側のブライドルロールが、金属ストリップを浸漬して通板する際に生じる金属ストリップの液中抵抗値を算出する液中抵抗値算出手段と、該液中抵抗値と入側張力目標値を基に出側張力目標値を算出する出側張力目標値算出手段と、前記液槽の出側に設けられた張力測定手段（Ａ）と、張力測定手段（Ａ）で測定された測定値と、出側張力目標値算出手段によって算出された前記出側張力目標値とに基づき液槽出側の張力を制御する制御ブロックと、前記液槽の入側の張力測定手段（Ｂ）で実測した入側張力測定値と前記入側張力目標値との差を入力として比例積分制御を行い、その制御出力に基づき前記出側張力目標値を補正する補正手段と、を有する張力制御手段（ＡＴＲ）を具備することを特徴とする金属ストリップの張力制御装置によって上記課題を解決したのである。
【００１４】
第３、第４の発明は以下である。
第３の発明：第１の発明の補正手段に代え、出側張力測定値（Ａ）と、入側張力測定値（Ｂ）との差を入力として比例積分制御を行い、その制御出力に基づき前記出側張力目標値を補正する補正手段を有することを特徴とする金属ストリップの張力制御方法。
第４の発明：第２の発明の補正手段に代え、出側張力測定値（Ａ）と、入側張力測定値（Ｂ）との差を入力として比例積分制御を行い、その制御出力に基づき前記出側張力目標値を補正する補正手段を有することを特徴とする金属ストリップの張力制御装置。
更に第５の発明は、金属ストリップを浸漬して通板する液槽を備えた金属ストリップ処理ラインの、液槽入側に設けた張力制御手段（ＡＴＲ）によって液槽入側のブライドルロールを駆動制御し、前記液槽の入側に配置した張力測定手段で測定される入側張力測定値（Ｂ）を参照しつつ液槽出側の張力を制御する金属ストリップの張力制御方法であって、前記液槽の出側に配置した張力測定手段（Ｂ）に加え、前記液槽の入側に張力測定手段（Ａ）を配置し、前記液槽入側のブライドルロールが、金属ストリップを液槽中に浸漬して通板する際に生じる金属ストリップの液中抵抗値を算出し、該液中抵抗値と液槽の出側張力目標値から入側張力目標値を算出し、該入側張力目標値に基づいて液槽入側の張力を制御する制御ブロックと、前記液槽の出側の張力測定手段（Ａ）で実測した出側張力実測値と前記出側張力目標値との差を入力として比例積分制御を行い、その制御出力に基づき前記入側張力目標値を補正する補正手段と、を有する張力制御手段（ＡＴＲ）を具備することを特徴とする金属ストリップの張力制御方法によって上記課題を解決したのである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明では、液槽入側に張力測定器（テンションメータ）を設置することを前提条件とする。図２に示した例では、本発明の適用のため、4cの位置のロールをテンションメータに置き換えていることを特徴とする。
まず、図８に基づき、本発明の張力制御の制御ブロックについて説明する。
【００１６】
本発明では、図８において示すように、従来の制御ブロックである図３に対し、点線で囲んだ部分を付加した構成としている。
具体的には、入側張力測定値（Ｂ）と入側張力目標値との差を入力として比例積分調節器７で比例積分制御を行い、その制御出力によって入側張力目標値を直接補正することで、上述した液中抵抗値の大きなばらつきを補正するのである。ここで、比例積分調節器７は例示であり、他方式の制御系を適用して制御しても良いことは当然である。
【００１７】
本発明の実施の形態として、図８に基づいて上記で説明した本発明の制御ブロックを実際の装置構成とし、図２で例示して説明した連続熱処理炉における張力制御装置とした例を図１として説明する。
図１は、金属ストリップ１を浸漬して通板する液槽３を備えた金属ストリップ処理ライン（ここでは、連続熱処理炉２）の、液槽３出側の張力を制御することで液槽３入側の張力を制御する金属ストリップ１の張力制御装置10を示している。この金属ストリップ１の張力制御装置10は、金属ストリップ１を浸漬して通板する際に生じる金属ストリップの液中抵抗値を算出する液中抵抗値算出手段11と、該液中抵抗値と入側張力目標値設定手段12で設定される入側張力目標値を基に出側張力目標値を算出する出側張力目標値算出手段（Ｃ）と、前記液槽３の出側に設けられた張力測定手段（Ａ）と、張力測定手段（Ａ）で測定された測定値と、出側張力目標値算出手段によって算出された前記出側張力目標値とに基づき張力制御を行う張力制御手段６と、前記液槽３の入側に設けられた張力測定手段（Ｂ）と、張力測定手段（Ｂ）で実測した張力に基づき、前記液中抵抗値を補正する補正手段（比例積分調節器７等）と、を有することを特徴とする金属ストリップの張力制御装置10によって、張力ばらつきの小さい張力制御を実現したのである。
【００１８】
ここで、図８に示した制御方式に替え、図７に示すように、出側張力測定値（Ａ）と入側に新設したテンションメータで得られる入側張力測定値（Ｂ）との差を入力として比例積分調節器７で比例積分制御を行い、その制御出力によって液中抵抗値（計算値）を補正するようにしても良い。
図２の設備に図７の制御ブロック図に基づいた制御装置を適用した例を図９に示す。本発明は、上記２例に限定されるものではなく、液中抵抗予測値より設定される出側張力目標値を、入側張力実測値に基づいて補正するものであればその構成は問わない。
【００１９】
なお、液槽入側に張力測定器等を設置する場合、入側張力実測値を、出側の張力制御手段に直接フィードバック制御する方法も考えられるが、この方法では、液中抵抗の変動に制御が追いつかずに安定した制御を得ることができない。本発明の如く、液中抵抗予測を用いた制御の補正に実測値を用いることにより、張力制御の精度と安定性を両立させることができる。
【００２０】
なお、本発明は、液槽の入側に設けられた張力制御手段を用いて液槽の出側の張力を制御する場合にも応用できる。図10に、その一例を示す。液槽３を備えた金属ストリップ処理ライン（液槽以外の処理設備は省略した）の入側にブライドルロール８を設け、ブライドルロール８を張力制御装置14によって制御することにより、液槽３出側の張力を制御する。ここで、ストリップ（金属帯）１の張力制御装置14は、液中抵抗値および出側張力目標値を基に入側張力目標値を算出し（Ｃ' ）、テンションメータ4dにより測定される入側張力実測値を参照しつつ、入側張力を目標値に制御する。その一方で、本実施例ではテンションメータ4eにより測定される出側張力実測値と前記出側張力目標値との差を入力として比例積分調節器７により入側張力目標値が補正される。これによって、精度よく安定して液槽出側張力を制御することができる。
【００２１】
【実施例】
本発明を冷間圧延鋼板の連続焼鈍ラインにおけるウォータークエンチ（ＷＱ）設備出側の張力制御に適用した。適用対象材は、缶用鋼板である。
図６に、本発明を適用したときのタイムチャートと、従来制御におけるタイムチャートの例を比較して示す。
【００２２】
図６において、（ａ1 ）、（ｂ1 ）、（ｃ1 ）、（ｄ1 ）は本発明の制御を適用したタイムチャートを示し、（ａ2 ）、（ｂ2 ）、（ｃ2 ）は従来制御でのタイムチャートを示す。ここで、それぞれのタイムチャートの縦軸について説明すると、ａは炉速（炉内の搬送速度）、ｂは炉内張力、ｃは液槽（ＷＱ）入側張力、ｄは本発明の制御における液槽入側張力補正量である。
【００２３】
従来の制御方法では、炉速が急激に変化したときに張力も大きく変動しており、最大で80kgf の張力変動が認められた（（ｃ2 ）参照）。
一方、本発明の制御では、炉速の急変時にも（ｄ1 ）に示す補正制御による効果で、張力変動は最大でも±５kgf に抑えられ、張力変動は大幅に低減されている。すなわち、張力変動を従来の80kgf から±５kgf に低減できたのである。
【００２４】
また、従来、このように大きい張力変動が生じるため、張力制御不良によるトラブルが３回／年程度発生していたが、本発明の制御を適用することで、張力制御不良は全く発生しなくなった。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によって、張力変動トラブルを解消することができ、金属ストリップを安定して高速搬送させることができるようになった。また、これによって大幅な生産性向上も実現できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を説明する全体概要図である。
【図２】連続プロセスラインの一例である連続熱処理炉の全体概要図である。
【図３】従来の張力制御ブロック図である。
【図４】金属ストリップの搬送速度と液中抵抗値の関係を示すグラフである。
【図５】金属ストリップの板厚と張力変動の関係の一例を示すグラフであり、（ａ）は板厚と液槽入側張力のばらつきの関係を示し、（ｂ）は板厚と張力変動の関係を示す。
【図６】本発明の制御と従来の制御の制御結果を比較するタイムチャートである。
【図７】本発明の張力制御ブロック図である。
【図８】本発明の張力制御ブロック図である。
【図９】本発明の別の構成を説明する全体概要図である。
【図１０】本発明の更に別の構成を説明する全体概要図である。
【符号の説明】
１    金属ストリップ
２    炉（連続熱処理炉）
３    液槽
4a、4b    張力測定器（テンションメータ）
4c    （本発明に適用する）張力測定器
５、8      ブライドルロール
5a、8a    ブライドルロール制御装置
６    張力制御手段（ＡＴＲ）
７    比例積分調節器
10    （本発明の）張力制御装置
11    液中抵抗値算出手段
12    入側張力目標値設定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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