(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１速度制御器により制御されるブライドルを介して送られるストリップを、焼鈍炉内を通過させ、そのストリップをベンディングロールなどからなるスケールブレーカにより張力負荷をかけた状態でベントさせて、ストリップ表面のスケールを破砕してから第２速度制御器により制御されるブライドルを経てストリップを酸洗処理設備に導入させ、前記焼鈍炉の入口側のストリップ張力を検出して第１速度制御器を制御する張力検出器を備えた焼鈍酸洗ラインにおいて、
前記スケールブレーカ内にベンディングロールの位置を検出するベンディングロール位置検出器を設け、
この位置検出器の検出値を演算し、出力に前記焼鈍炉内の前記スケールブレーカの圧下及び開放時における張力変動を抑制する補償量を送出するフィード・フォワード補償器を設け、
この補償器から送出される補償量を張力設定値と加算させて張力制御器に導入させるようにしたことを特徴とするフィード・フォワード補償装置。
【請求項２】
前記フィード・フォワード補償器から送出される補償量は、張力制御器の出力値と加算させて前記第１速度制御器の制御信号としたことを特徴とする請求項１記載のフィード・フォワード補償装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、製鉄業において、熱間圧延後のストリップを焼き鈍し表面スケールの破砕、除去を行う焼鈍酸洗ラインの焼鈍炉内張力制御に対する張力外乱を抑制したフィード・フォワード補償装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
焼鈍酸洗ラインは、図７に示すように構成されていて、焼鈍炉７１及びフォグ冷却槽７２を通過したストリップ７３を、ピンチロール７４、ベンディングロール７５及びケベリングロール７６からなるスケールブレーカ７７により張力負荷を掛けた状態でストリップを強制的にベンドさせることで、ストリップ表面のスケールを破砕するようにしたものである。スケールブレーカ７７を通過後のストリップ７３は、ドライヤ７８を通過し、酸洗処理設備７９へと送られる。ブライドル８０、８１は、速度制御器８２、８３により、ストリップ７３に通過速度が一定となるように制御されると同時に、ブライドル８０は、張力制御器８４により、張力検出器８５で検出されて、焼鈍炉７１内で張力が一定となるように自動制御される。
【０００３】
上記ストリップ７３は図８に示すように先行製品ストリップ７３1の後端にボトムリーダストリップ７３2を、後行製品ストリップ７３3の先端にトップリーダストリップ７３4をそれぞれ溶接し、かつ両リーダストリップ７３2、７３4を溶接した状態で通過させ連続運転を可能にしている。８６は溶接部を示す。
【０００４】
図７に示したスケールブレーカ７７には、図９及び図１０に示すように油圧シリンダ８７が設けられていて、通常運転時では、油圧シリンダ８７によりピンチロール７４、ベンディングロール７５及びレベリングロール７６が図９に示すように圧下された状態でストリップ７３を通過させるようになっている。しかし、図８に示したストリップ７３の溶接部８６の通過時には、上記各ロールのストリップ上部のロールを油圧シリンダ８７により図１０に示すように上昇させて、ストリップのベンドを開放し溶接部８６の破断を回避する手段を取っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示すように、熱間圧延後のストリップを焼き鈍し、表面スケールの破砕、除去を行う焼鈍酸洗ラインの焼鈍炉内の張力の自動制御においては、ストリップ７３の溶接部８６の通過時におけるスケールブレーカ７７の油圧シリンダ８７の圧下及び開放は、焼鈍炉７１内の張力に対する外乱となる。特にベンディングロール７５の圧下及び開放（図９と図１０）は、焼鈍炉７１内の張力の最も大きな外乱となる。この外乱の影響を抑制するには、焼鈍炉内の張力制御器の応答速度を向上させればよい。しかし、張力制御器は、現在汎用的にディジタル計算機により実現されており、制御周期はディジタル計算機の処理速度、信号の伝送速度に依存し、応答速度を向上させるには制御周期を早くさせねばならない、このため、制御器の構成が複雑で高価になってしまう問題がある。
【０００６】
また、焼鈍炉７１内の張力は、スケールブレーカ７７の開放時には、ストリップ７３の緩みにより下降し、スケールブレーカ７７の圧下時には、ストリップ７３の張りにより上昇する。このように、スケールブレーカ７７の圧下及び開放時における焼鈍炉７１内の張力の上昇及び下降は、所謂、ストリップ７３のバタつき、ストリップ７３の撓みによる焼鈍炉７１の底部への接触を原因としたストリップ表面の損傷等の原因となる。さらに、焼鈍炉７１の張力の急激な変動は、溶接部８６の破断の原因となる問題もある。
【０００７】
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、焼鈍炉内の張力の変動を抑制し、安価に精度良い制御性能を得ることができ、かつ製品の品質を確保することができるとともに歩留まりの向上を図り、安定した操業ができるようにしたフィード・フォワード補償装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を達成するために、第１発明は、第１速度制御器により制御されるブライドルを介して送られるストリップを、焼鈍炉内を通過させ、そのストリップをベンディングロールなどからなるスケールブレーカにより張力負荷をかけた状態でベントさせて、ストリップ表面のスケールを破砕してから第２速度制御器により制御されるブライドルを経てストリップを酸洗処理設備に導入させ、前記焼鈍炉の入口側のストリップ張力を検出して第１速度制御器を制御する張力検出器を備えた焼鈍酸洗ラインにおいて、
前記スケールブレーカ内にベンディングロールの位置を検出するベンディングロール位置検出器を設け、
この位置検出器の検出値を演算し、出力に前記焼鈍炉内の前記スケールブレーカの圧下及び開放時における張力変動を抑制する補償量を送出するフィード・フォワード補償器を設け、
この補償器から送出される補償量を張力設定値と加算させて張力制御器に導入させるようにしたことを特徴とするものである。
【００１３】
第２発明は、前記フィード・フォワード補償器から送出される補償量は、張力制御器の出力値と加算させて前記第１速度制御器の制御信号としたことを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の第１形態を示す焼鈍酸洗ラインのシステム構成図で、図７と同一部分は同一符号を付して示す。図１において、ピンチロール７４、ベンディングロール７５及びレベリングロール７６からなるスケールブレーカ７７の圧下及び開放時に、最も大きく焼鈍炉７１内の張力に外乱を与えるものは、ベンディングロール７５である。このため、ベンディングロール７５の圧下及び開放による焼鈍炉７１内の張力への外乱の影響による張力変動を防止するために、詳細を後述するフィード・フォワード補償器１１を設ける。このフィード・フォワード補償器１１には、ベンディングロール７５の上部ロールの垂直位置をベンディングロール位置検出器１２により検出した検出値が入力される。フィード・フォワード補償器１１は、入力された検出値を演算して、出力に焼鈍炉７１内の張力の変動を抑制する補償量を送出する。送出された補償量は補償入切装置１３を介して張力設定値と加算器１４で加算させた後、張力検出器８５の検出値と突き合わせて張力制御器８４に入力される。
【００１５】
ただし、補償は、ベンディングロール７５の動作開始から動作終了一定時間経過後の間のみ行えばよいから、補償入切装置１３をスケールブレーカ７７の動作開始時点で“入”とし、動作終了後、タイマ１５で一定時間経過後“切”とする構成にする。これにより、ベンディングロール７５の非動作時において、補償量をゼロとすることができる。
【００１６】
前記フィード・フォワード補償器１１は、図２に示すように、ストリップ長演算部１１ａ、微分器１１ｂ及びローパスフィルタ（ＬＰＦ）１１ｃから構成される。まず、フィード・フォワード補償器１１の内部では、始めにストリップ長演算部１１ａにおいて、ベンディングロール７５のロール位置から下記に示す数式を用いてベンディングロール７５のストリップ長を算出する。次に算出した値を微分器１１ｂにより微分してストリップ長変化速度を算出して、この算出した値をローパスフィルタ１１ｃに入力して高周波成分を遮断して、出力に補償量を得る。
【００１７】
【数１】
0004099856.tif 000002
【００１８】
上記数式により算出するベンディングロール７５のストリップ長は、図３に示すロール７５ａ、７５ｂ間のストリップ長を表し、数式の各パラメータは図３に示すパラメータに対応している。
【００１９】
図４はこの発明の実施の第２形態を示すブロック構成図で、第１形態と同一部分には同一符号を付して述べるに、第１形態においては、フィード・フォワード補償器１１における演算ではベンディングロールのストリップ長を厳密に算出している。しかし、図４に示す第２形態では、ストリップ長の算出を近似的に行うようにしたもので、このため、ベンディングロール位置の平方根を平方根演算部１１ｄで行うようにした。このようにベンディングロール位置の平方根を取ることにより、ストリップ長はベンディングロール７５が下端に位置する場合には、変化速度が速く、上昇するに従い、変化速度が減少することと同じ傾向が得られるようになる。平方根演算部１１ｄで算出された近似的なストリップ長は微分器１１ｂにより微分してストリップ長の変化速度を算出した後、ＬＰＦ１１ｃで高周波成分を遮断して補償量をフィード・フォワード補償器１１の出力に得る。
【００２０】
図５はこの発明の実施の第３形態を示すブロック構成図で、第２形態と同一部分には同一符号を付して述べる。この第３形態は、初期の急峻な外乱に追従し、かつベンディングロール開放時の後半での補償量と外乱とのミスマッチを回避するようにしたもので、図５において、平方根演算部１１ｄ、微分器１１ｂ及びＬＰＦ１１ｃは第２形態と同一構成であるから簡単に述べるに、平方根演算部１１ｄにより、ベンディングロール位置の平方根をとり、ストリップ長の近似値を算出し、次に微分器１１ｂにより近似値を微分してストリップ長の変化速度の近似値を得る。その後、得られた近似値をＬＰＦ１１ｃに通す。ＬＰＦ１１ｃの出力は、選択器１１ｅと、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１１ｆ、リミッタ１１ｇからなる演算部１１ｈの双方に入力する。演算部１１ｈの出力、すなわちリミッタ１１ｇの出力は選択器１１ｅに入力される。リミッタ１１ｇは、ここでは、信号の正値のみを取り、負値はゼロする動作を行う。選択部１１ｅでは、ＬＰＦ１１ｃの出力の正負を判定し、負の場合にはＬＰＦ１１ｃの出力を補償量として、正の場合には、演算部１１ｈの出力、すなわちリミッタ１１ｇの出力を補償量として送出する。
【００２１】
上記のようにして補償量を送出することにより、ベンディングロール圧下時には、第２形態と同様の補償ができ、ベンディングロール開放時にはより急峻な初期の外乱に追従し、後半のミスマッチを回避できる補償が可能となる。
【００２２】
図６はこの発明の実施の第４形態を示すシステム構成図で、第１形態と同一部分には同一符号を付して説明する。図６に示す第４形態は、速度設定器８２の設定値を補償する構成で、このように構成することにより、フィード・フォワード補償器１１と焼鈍炉７１内の張力制御器８４のパラメータを独立に制御できるようになる。また、ベンディングロール７５の圧下及び開放による焼鈍炉７１内の張力への外乱が、ストリップ７３の張り及び緩みを原因とすることから、ストリップ長変化速度分だけブライドル８０の速度補償をすることにより、より実際の現象に即した補償が可能になる。なお、フィード・フォワード補償器１１の内部は、厳密なストリップ長変化速度の算出を必要とし、高周波成分を遮断する必要から図２に示す構成と同様な構成のものを使用する。
【００２３】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、フィード・フォワード補償器、補償入切装置及びタイマを用いると、主たる外乱の原因であるベンディングロールの圧下及び開放の信号を基に、焼鈍炉内の張力制御器の応答速度を向上させることなく、スケールブレーカの外乱による焼鈍炉内張力の変動を抑制することができる利点があり、また、張力制御器の応答速度を向上させる手段と比較して、安価で精度良い制御性能を実現できるとともに、製品の品質を確保、歩留まりの向上、安定した操業ができるようになる等の利点がある。
【００２４】
また、この発明では、近似計算である平方根を演算することにより、より少ない演算量で上記発明と同等の外乱抑制効果が得られるとともに、ベンディングロールの開放時と圧下時において、フィード・フォワード補償器を切り替えて、開放時における補償器の立ち上がりをより速くし、また、後半での補償量の収束をより速くすることにより、開放時、圧下時の双方で十分な外乱抑制効果が得られる。さらに、この発明では、ストリップ長変化速度の厳密な計算値を用いて、ベンディングロールの接触、非接触の影響を受けないようにし、また、速度設定を補償することで、スケールブレーカ動作によるストリップの張りまたは緩みを補償して、より実際の現象に即した補償を可能にし、フィード・フォワード補償器と焼鈍炉内の張力制御器のパラメータを独立に制御を可能とすることができる等の利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の第１形態を示す焼鈍酸洗ラインのシステム構成図。
【図２】フィード・フォワード補償器のブロック構成図。
【図３】ベンディングロール部におけるストリップ長の定義説明図。
【図４】この発明の実施の第２形態を示すブロック構成図。
【図５】この発明の実施の第３形態を示すブロック構成図。
【図６】この発明の実施の第４形態を示すシステム構成図。
【図７】従来の焼鈍酸洗ラインのシステム構成図。
【図８】ストリップ（薄板）の溶接部の平面図。
【図９】スケールブレーカ圧下時の側面図。
【図１０】スケールブレーカ開放時の側面図。
【符号の説明】
１１…フィード・フォワード補償器
１２…ベンディングロール位置検出器
１３…補償入切装置
１４…加算器
１５…タイマ
７１…焼鈍炉
７３…ストリップ
７４…ピンチロール
７５…ベンディングロール
７６…レベリングロール
７７…スケールブレーカ
７９…酸洗処理設備
８０、８１…ブライドル
８２、８３…速度制御器
８４…張力制御器
８５…張力検出器
【図１】
0004099856.tif 000003
【図２】
0004099856.tif 000004
【図３】
0004099856.tif 000005
【図４】
0004099856.tif 000006
【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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