(57)【要約】【課題】冷間タンデム圧延機１０４の停止制御において、ワークロール４０で噛んだまま停止することを予定している被圧延材８の部分が、微小往復圧延されて、他の部分に比べ、２回以上多く圧延され、同部分がそれだけ過薄になって、冷間タンデム圧延機１０４が圧延再開する際などに、作用する張力により破断するのを防止する。【解決手段】冷間タンデム圧延機１０４を構成する各圧延機のうち、最も遅く運転指令をオフすべき回転速度に達した圧延機に合わせて、全圧延機について、運転指令をオフするようにするとともに、運転指令をオフしたタイミング以降、全圧延機とも、ワークロールを回転駆動する電動機に供給する電流を、ゼロになるタイミングが同じになるように漸減する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷間タンデム圧延機の停止制御方法において、冷間タンデム圧延機を構成する各圧延機のうち、最も遅く運転指令をオフすべき回転速度に達した圧延機に合わせて、全圧延機について、運転指令をオフするようにするとともに、運転指令をオフしたタイミング以降、全圧延機とも、ワークロールを回転駆動する電動機に供給する電流を、ゼロになるタイミングが同じになるように漸減することを特徴とする冷間タンデム圧延機の停止制御方法。
【請求項２】
前記請求項１の冷間タンデム圧延機の停止制御方法を用いた金属帯の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷間タンデム圧延機の停止方法およびそれを用いた金属帯の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３に冷間圧延ライン１００の全体概要を示す。巻出リール１０１から巻き出された鋼帯などの金属帯の被圧延材８は、溶接機１０２で次々と溶接され、冷間タンデム圧延機１０４により連続的に圧延され、切断機１０５で切断、分割され、巻取リール１０６にて巻き取られる。
【０００３】
冷間タンデム圧延機にいうタンデムとは、複数連接されていることを指し、複数連接された冷間圧延機であることから、冷間タンデム圧延機と称している。
【０００４】
冷間タンデム圧延機１０４は、一つの被圧延材８を同時に圧延している。このため、冷間タンデム圧延機１０４を構成している各圧延機の出側における被圧延材８の厚さと速度の積である体積速度（厳密には幅も掛け算するのが正しいが、圧延前後の幅変動は小さいので実際上無視し得る）は、図４に示すごとく、ｈ０×ｖ０＝ｈ１×ｖ１＝ｈｉ×ｖｉ＝・・・＝ｈ５×ｖ５＝ｈｎ×ｖｎ（ｎは最終圧延機がＦ５以外の場合の号機Ｎｏ．）という具合に、どの圧延機の出側とも、そして、第１圧延機（Ｆ１）の入側とも、一致するよう、体積速度の揃速性が精密に制御される。
【０００５】
厳密には、被圧延材８の搬送方向にみて下流側の圧延機にいくごとに、数％ずつ体積速度がアップするようにし、圧延機間で被圧延材８に張力が作用するようにしているが、実際のところ、体積速度は、どの圧延機の出側とも、そして、第１圧延機（Ｆ１）の入側とも、同一と考えて差し支えない。
【０００６】
冷間タンデム圧延機１０４を構成する各圧延機のワークロール４０の回転速度の制御のしくみを図５に示す。
【０００７】
最上位にあるビジネスコンピュータ９０から、これから圧延対象となる被圧延材８の先端が第１圧延機で圧延開始されるのに先立って、該被圧延材８の製品板厚、製品板幅、向先などの属性データを、プロセスコンピュータ７０に送る。
【０００８】
プロセスコンピュータ７０では、それら属性データと、冷間タンデム圧延機１０４の運転状態や被圧延材８群の圧延順寸法構成に関する各種の条件データをもとに、各圧延機の上下ワークロール４０の間隙の目標値と、回転速度の目標値を計算して決定し、制御装置５０に送る。
【０００９】
そして、制御装置５０では、これから圧延対象となる被圧延材８の先端が第１圧延機で圧延開始されるタイミングにあわせ、プロセスコンピュータ７０から送られた各圧延機の上下ワークロール４０の間隙の目標値と、回転速度の目標値を基に、それら目標値に近づけるように実際にそれらを制御する、というしくみになっている。
【００１０】
なお、冷間タンデム圧延機１０４では、体積速度の揃速性を精密に制御する必要上、制御装置５０の下位に、ドライブ装置４６で示される、制御装置５０とは別の、制御装置の一種を、介挿して制御している場合が多い。
【００１１】
上位の制御装置５０の制御周期は４０ｍｓｅｃ内外であるのに対して、下位のドライブ装置４６の制御周期は３ｍｓｅｃ内外と格段に短く、それだけ精密な制御ができる。
【００１２】
図６に示すような直流電動機（ＤＣＭ）１０を用いてワークロール４０を回転駆動させる場合は、ドライブ装置４６には、直流電動機（ＤＣＭ）１０の回転軸に取り付けられたレゾルバやロータリーエンコーダのような回転速度検出器４８にて得られる回転速度実績が、内部の速度制御装置２４に入力され、直流電動機（ＤＣＭ）１０に対し、速度指令との差をなくすことを目標にフィードバック制御が行われる。
【００１３】
また、ワークロール４０の回転を完全に停止させたい場合や、非常の場合などには、遮断器１４及び直流遮断器１２によって、電動機１０の主回路を、遮断器１４、トランス１６、及び、ゲートドライブ回路やサイリスタレオナードで構成される電力変換装置１８などを含むドライブ装置４６から切り離せる。
【００１４】
図７に示すような交流電動機（ＡＣＭ）３０を用いてワークロール４０を回転駆動させる場合は、ドライブ装置４６には、交流電動機（ＡＣＭ）３０の回転軸に取り付けられたレゾルバやロータリーエンコーダのような回転速度検出器４８にて得られる回転速度実績が、内部の速度制御装置３４に入力され、交流電動機（ＡＣＭ）３０に対し、速度指令との差をなくすことを目標にフィードバック制御が行われる。
【００１５】
また、ワークロール４０の回転を完全に停止させたい場合や、非常の場合などには、遮断器１４及び開閉器３２によって、電動機３０の主回路を、遮断器１４、トランス１６、及び、ゲートドライブ回路やインバータで構成される電力変換装置２８などを含むドライブ装置４６から切り離せる。
【００１６】
さて、冷間圧延ライン１００には、溶接機１０２の下流側に、ループ設備１０３がある。
【００１７】
これは、溶接機１０２が２つの被圧延材８を溶接するときに、被圧延材８の搬送を停止せねばならないところ、冷間タンデム圧延機１０４での被圧延材８の圧延は、停止しないようにするためである。
【００１８】
ところが、冷間タンデム圧延機１０４でも、圧延を停止しなければならない場合がある。圧延後の被圧延材８に疵が入ったという情報が入ったときに、被圧延材８の表面の随所をオペレータが検査し、冷間圧延ライン１００を構成する各設備を点検したい、というような場合や、冷間タンデム圧延機１０４以外の、例えば、巻出リール１０１や巻取リール１０６でトラブルが発生した場合、あるいは、冷間タンデム圧延機１０４のワークロール４０を新品あるいは研磨済のものと交換したい場合などである。
【００１９】
特許文献１では、従来の冷間タンデム圧延機には、普通停止と非常停止の２種類の停止方式があり、普通停止は一定の減速率で各圧延機がそのワークロール４０の回転速度をマッチングしながら減速するものであり、これに対し、非常停止は全スタンド（圧延機）のモータへの供給電源をしゃ断するものである、としている。
【００２０】
一定の減速率で各圧延機がそのワークロール４０の回転速度をマッチングしながら減速する、とは、先述の体積速度の揃速性を維持しつつ減速することを意味する。
【００２１】
本発明が対象としているのは、上記でいえば普通停止であるが、冷間タンデム圧延機の停止方法に関する先行文献は、被圧延材８が破断したときや冷間タンデム圧延機１０４を構成するいずれかの圧延機のワークロール４０を回転させる駆動系が異常になった場合などに、非常停止する方法に関するものが多く、非常停止に関する特許文献２、特許文献３、特許文献４などは、あまり参考にならない。
【００２２】
加えて、ワークロール４０の回転が停止する前に、上下ワークロール４０を開放して被圧延材８から離すことで、ロールが亀割れになるのを防止する必要がある、熱間タンデム圧延機の非常停止に関する特許文献５、特許文献６などは、さらに参考にならない。
【００２３】
ワークロール４０を新品あるいは研磨済のものと交換したい場合は別として、被圧延材８の表面検査や、冷間圧延ライン１００を構成する各設備の点検の場合は、冷間タンデム圧延機１０４を構成する各圧延機とも、被圧延材８を噛んだままワークロール４０の回転を完全に停止し、圧延を再開する場合は、全圧延機とも被圧延材８の体積速度の揃速性を維持しつつ起動し、予定速度まで加速する。
【００２４】
被圧延材８を噛んだままワークロール４０の回転を完全に停止するが、これに伴って製品金属帯に噛み止めた跡が残ってはいけないし、寸法的に過薄や過厚の部分ができてもいけない。
【００２５】
ワークロール４０を新品あるいは研磨済のものと交換したい場合も、冷間タンデム圧延機１０４を構成する各圧延機とも、被圧延材８を噛んだままワークロール４０の回転を完全に停止し、しかる後、上下ワークロール４０を開放し、交換する。
【特許文献１】特開昭５４−０５６０６２号公報
【特許文献２】特開昭５６−１４４８１０号公報
【特許文献３】特開昭６１−２３８４１０号公報
【特許文献４】特開２００３−２０５３０５号公報
【特許文献５】特開昭６２−０８１２０９号公報
【特許文献６】特公平０５−００７０８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
さて、先述の特許文献１のように、体積速度の揃速性を維持しつつ減速する、と一口にいっても、被圧延材の速度が、完全にゼロになるまで、冷間タンデム圧延機を構成する全圧延機とも、その圧延する被圧延材の体積速度の揃速性を維持し、そして、冷間タンデム圧延機を構成する全圧延機とも、被圧延材の速度を、同時にゼロにすることは、容易なことではない。
【００２７】
今、冷間タンデム圧延機の圧延停止に向けて減速するべく、上位制御装置からの速度指令が小さくなり、それが下位ドライブ装置に送られてくると、従来は、上位制御装置でも、下位ドライブ装置でも、各圧延機とも、ワークロールの回転速度の実績が、ある値、例えば、定格最大速度の０．４％とか０．２％の速度を境に、運転指令の電気信号を強制的にオフさせ、ワークロールを回転駆動する電動機に流れる電流をゼロにすることで、同電動機が出力するトルクをゼロにし、残っている電動機の電機子の慣性は、被圧延材の弾性によってエネルギーを吸収させることで電機子の回転を停止しようとしていた。
【００２８】
運転指令の電気信号は、「１」か「０」かの２つの値のいずれかをとるステータス信号であり、運転指令の電気信号をオフさせると「０」となり、速度指令を強制的に０にしてしまって、その他の値の速度指令が来ても受け付けなくなる。電動機に流れる電流でトルクを制御するような制御が行われていた場合も、電流指令を強制的に０にしてしまって、その他の値の電流指令がきても受け付けなくなる。
【００２９】
そして、この運転指令の電気信号は、隣接する圧延機同士の間で、被圧延材を介して作用する張力などの外力により、ワークロールが回転させられ、定格最大速度の０．４％とか０．２％の速度を超えると、自動的に再度オンして「１」となり、再度冷間タンデム圧延機の圧延停止に向けてワークロールの回転を減速させ停止するよう制御が行われる。
【００３０】
ワークロールの回転速度の実績が、定格最大速度の０％ではなく、定格最大速度の０．４％とか０．２％の速度を境に、運転指令の電気信号をオフさせるようにしているのは、もしも仮に、定格最大速度の０％にて運転指令の電気信号をオフさせるようにしていた場合に、隣接する圧延機同士の間で、被圧延材を介して作用する張力などの外力により、ワークロールが回転させられた場合に、いつまで経っても停止できなくなるのを防止するためである。
【００３１】
さて、ここで話は変わるが、従来は、冷間タンデム圧延機を構成する全圧延機とも、同時に速度指令をオフにして、そのワークロールの回転速度を同時にゼロにできるしくみにはなっていなかった。
【００３２】
表１に一例を示すごとく、各圧延機のワークロールを駆動する電動機の定格最大速度は、その電動機の機械仕様上、各圧延機でそれぞれの値に固定されている一方で、各圧延機における被圧延材の厚さ（板厚スケジュール）と、各圧延機のワークロールの回転速度（ワークロール回転速度のスケジュール）は、その被圧延材ごとに異なり、いずれかの圧延機が運転指令をオフすべき回転速度に達しても、他の圧延機は運転指令をオフすべき回転速度に達しない場合が殆どだからである。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
すなわち、どれか１つの圧延機（第ｉ圧延機）について、運転指令がオフになり、ワークロールの回転が停止したとして、図８に示すように、第ｉ圧延機と隣接する第ｉ＋１圧延機の運転指令がオフするタイミングがわずかでもずれると、隣接する圧延機同士の間で、被圧延材を介して、張力が緊張したり弛緩したりすることにより、特に、張力が緊張する側の圧延機との間での作用により、その張力や、電動機の回転軸からドライブシャフトを経てワークロールに至る駆動系の捻れ分の開放によって、図９（ａ）に示すように、逆方向に戻されるように微小な周長分だけワークロールが回転し、結果的に、ワークロールで噛んだまま停止することを予定している被圧延材８の部分は、微小往復圧延されて、図９（ｂ）に示すように、他の部分に比べ、過薄になった状態で停止する。
【００３５】
過薄になった被圧延材８の部分は、冷間タンデム圧延機が圧延再開する際などに、作用する張力により破断しやすくなる。
【００３６】
１回逆方向に戻されるように微小な周長分だけワークロールが回転しただけで終わらない場合もある。
【００３７】
もしも、逆方向に戻される際のワークロールの周速が、先述の、定格最大速度の０．４％とか０．２％の速度を超えると、先述のように、自動的に運転指令が再度オンして、逆方向に戻されるのを防ごうと、圧延が再開されるようなしくみにしてあるため、そのようなことが起こると、系が振動して先述の微小往復圧延が何度も行われ、ワークロールで噛んだまま停止することを予定している被圧延材８の部分は、さらに過薄になる。
【００３８】
１回逆方向に戻されるように微小な周長分だけワークロールが回転しただけの場合でも、冷間タンデム圧延機が圧延再開する際とあわせて最低２回、系が振動して先述の微小往復圧延が何度も行われる場合はそれ以上、ワークロールで噛んだまま停止することを予定している被圧延材８の部分は、他の部分に比べ、圧延される回数が多くなるため、過薄になり、冷間タンデム圧延機が圧延再開する際などに、作用する張力により破断しやすくなる。
【００３９】
本発明は、従来技術のかような問題を解決するべくなされたものであり、冷間タンデム圧延機の停止制御において、ワークロールで噛んだまま停止することを予定している被圧延材８の部分が、微小往復圧延されて、他の部分に比べ、２回以上多く圧延され、同部分がそれだけ過薄になって、冷間タンデム圧延機が圧延再開する際などに、作用する張力により破断するのを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００４０】
すなわち、本発明は、以下の通りである。
（１）冷間タンデム圧延機の停止制御方法において、冷間タンデム圧延機を構成する各圧延機のうち、最も遅く運転指令をオフすべき回転速度に達した圧延機に合わせて、全圧延機について、運転指令をオフするようにするとともに、運転指令をオフしたタイミング以降、全圧延機とも、ワークロールを回転駆動する電動機に供給する電流を、ゼロになるタイミングが同じになるように漸減することを特徴とする冷間タンデム圧延機の停止制御方法。
（２）前記（１）の冷間タンデム圧延機の停止制御方法を用いた金属帯の製造方法。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、冷間タンデム圧延機の停止制御において、ワークロールで噛んだまま停止することを予定している被圧延材の部分が、微小往復圧延されて、他の部分に比べ、２回以上多く圧延され、同部分がそれだけ過薄になって、冷間タンデム圧延機が圧延再開する際などに、作用する張力により破断するのを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明の実施の形態の一例について説明する。
【００４３】
（第１の本発明）
本発明では、まず、冷間タンデム圧延機を構成する各圧延機のうち、最も遅く運転指令をオフすべき回転速度に達した圧延機に合わせて、全圧延機について、運転指令をオフする。
【００４４】
言い換えると、冷間タンデム圧延機を構成する各圧延機のうち、電動機の定格最大速度の０．４％とか０．２％など、ある一定の比率できまる、運転指令をオフすべき回転速度に、最も遅く達した圧延機に合わせて、その圧延機の電動機の回転速度が、運転指令をオフすべき回転速度に実際に達したタイミングで、全圧延機について、運転指令をオフする。
【００４５】
このようにすることで、まず、隣接する圧延機同士の運転指令がオフするタイミングがずれることがなくなる。
【００４６】
すると、隣接する圧延機同士の間で、被圧延材８を介して、特に、張力が緊張する側の圧延機との間での作用により、ワークロール４０で噛んだまま停止することを予定している被圧延材８の部分が、微小往復圧延されて、他の部分に比べ、２回以上多く圧延され、同部分がそれだけ過薄になる、ということがなくなる。
【００４７】
また、本発明では、運転指令をオフしたタイミング以降、全圧延機とも、そのワークロール４０を回転駆動する電動機４４に供給する電流を、ゼロになるタイミングが同じになるように漸減する。
【００４８】
隣接する圧延機同士の間で、被圧延材８を介して、特に、張力が緊張する側の圧延機との間での作用により、ワークロール４０で噛んだまま停止することを予定している被圧延材８の部分が、微小往復圧延されない限度において、どのような漸減のしかたをしてもよいが、簡単のため、ゼロになるタイミングが同じになるような一定レートで、ゼロになるまで漸減するようにするのが好ましい。
【００４９】
運転指令の電気信号をオフさせると、速度指令が強制的に０にされてしまうので、そのような制御回路はバイパスするかたちで、全圧延機について、運転指令をオフさせたタイミング以降、全圧延機とも、ワークロール４０を回転駆動する電動機４４に供給する電流を、ゼロになるタイミングが同じになるように漸減する。
【００５０】
このようすを図１に模式的に示すが、制御装置５０から、最も遅く運転指令をオフすべき回転速度に達した圧延機に合わせて、全圧延機について、運転指令をオフするよう制御する一方で、ドライブ装置４６の側では、全圧延機について、運転指令をオフさせたタイミング以降、全圧延機とも、そのワークロール４０を回転駆動する電動機４４に供給する電流を、ゼロになるタイミングが同じになるような一定レートで、ゼロになるまで漸減するようしている。
【００５１】
それには、ドライブ装置４６の側では、運転指令をオフしたタイミング以降、全圧延機とも、そのワークロール４０を回転駆動する電動機４４に供給する電流を、ゼロになるタイミングまでの目標所要時間を、例えば、１秒という具合に固定して決めてしまい、運転指令をオフする直前における各圧延機のワークロール４０を回転駆動する電動機４４に供給する電流の実績値を、その目標所要時間で除した値で決まるレートで、一定して、各圧延機のワークロール４０を回転駆動する電動機４４に供給する電流を、ゼロになるまで漸減するよう制御するようにするのが最も簡単であり、好ましい。
【００５２】
ワークロール４０を回転駆動する電動機４４に供給する電流に比例して、電動機４４が出力するトルクが決まるため、ワークロール４０を回転駆動する電動機４４に供給する電流を、ゼロになるタイミングが同じになるような一定レートで、ゼロになるまで漸減するよう制御すれば、ワークロール４０を回転駆動する電動機４４が出力するトルクにより被圧延材８に作用する張力が、隣接するある２つの圧延機同士の間で過度に緊張したり、過度に弛緩したりするようなことはなくなり、各圧延機間に存在する被圧延材８のどこをとっても、それに作用する張力が漸減的に、しかも、その間、ワークロール４０で噛んだまま停止することを予定している被圧延材８の部分が、微小往復圧延されることなく、ゼロになる。
【００５３】
以上のことより、結果的に、本発明によれば、冷間タンデム圧延機の停止制御において、ワークロール４０で噛んだまま停止することを予定している被圧延材８の部分が、微小往復圧延されて、他の部分に比べ、２回以上多く圧延され、同部分がそれだけ過薄になって、圧延を再開する際などに、作用する張力により破断するのを防止できる。
【実施例】
【００５４】
本発明を、先述の図３に示した冷間圧延ライン１００の冷間タンデム圧延機１０４に、実際に適用するための、実施の形態の一例を、以下に説明する。
【００５５】
本実施の形態の一例では、図５〜図７に示した従来の制御のしくみをそのまま踏襲すればよく、最も遅く運転指令をオフすべき回転速度に達した圧延機は、回転速度検出器４８からの入力をドライブ装置４６にて認識し、そのように認識した時点で、制御装置５０にもその情報を電気信号として送るようにするとともに、制御装置５０からは、全圧延機について、運転指令をオフするように指令する。
【００５６】
さらに、制御装置５０から、全圧延機について、運転指令をオフするように指令したタイミング以降、全圧延機とも、ドライブ装置４６からの指令により、そのワークロール４０を回転駆動する電動機４４に供給する電流を、ゼロになるタイミングが同じになるように漸減するよう制御する。
【００５７】
もっとも、以上説明した実施の形態は、あくまで一例であり、本発明を実施するにあたっては、必ずしも上記の実施の形態に限らなくてもよい。
【００５８】
例えば、下位のドライブ装置４６で全て制御してもよいし、上位の制御装置５０として制御周期の十分短いものを使用すれば、そもそも下位のドライブ装置４６を介挿する必要はなく、その場合は上位の制御装置５０で全て制御してもよい。
【００５９】
（第２の本発明）
第２の本発明を、図３に示した冷間圧延ライン１００の操業に１年間適用したところ、図２に示すごとく、本発明を適用していなかった従来に比べ、金属帯の破断が、１０回／年から０回／年に減る。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態について説明するための線図
【図２】本発明の効果について説明するための線図
【図３】従来技術について説明するための線図
【図４】従来技術について説明するための線図
【図５】従来技術について説明するための線図
【図６】従来技術について説明するための線図
【図７】従来技術について説明するための線図
【図８】従来技術の問題について説明するための線図
【図９】従来技術の問題について説明するための線図
【符号の説明】
【００６１】
８  被圧延材
１０  直流電動機（ＤＣＭ）
１２  直流遮断器
１８、２８  電力変換装置
２０  制動抵抗（ＢＲ）
２４、３４  速度制御装置
３０  交流電動機（ＡＣＭ）
３２  開閉器
４０  ワークロール
４２  ドライブシャフト
４４  電動機
４６  ドライブ装置
４８  回転速度検出器（Ｒ）
５０  制御装置
７０  プロセスコンピュータ
９０  ビジネスコンピュータ
１００  冷間圧延ライン
１０１  巻出リール
１０２  溶接機
１０３  ループ設備
１０４  冷間タンデム圧延機（仕上圧延機）
１０５  切断機
１０６  巻取リール
【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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