JP2021079411A

JP2021079411A - Winding control device, coiler, winding control method and method for producing hot-rolled metal strip

Info

Publication number: JP2021079411A
Application number: JP2019209425A
Authority: JP
Inventors: 真行加藤; Masayuki Kato
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2019-11-20
Filing date: 2019-11-20
Publication date: 2021-05-27
Anticipated expiration: 2039-11-20
Also published as: JP7131532B2

Abstract

To secure almost same controllability even when coil size is different, without causing instantaneous loss of tension in control of winding speed of a strip.SOLUTION: A winding control device 20 according to one embodiment of the present invention controls rotational speed of a mandrel 3 for winding hot-rolled strip 4 and comprises a driving unit, speed deviation calculation units 10, 12, rotational speed control unit 7 and a torque instruction calculation unit 11. The driving unit has an electric current control device 8, a driving motor 6 and a speed detector, the driving motor 6 rotates the mandrel 3 according to indicated torque and outputs rotational speed response value of the mandrel and plate speed response value of the strip. The rotational speed control device 7, on the basis of deflection between the instruction value provided from speed deflection calculation units 10, 12 and a response value, outputs a torque correction value in which coil size is considered. The torque instruction calculation unit 11 corrects the torque instruction value which is based on tension of the strip with a torque correction value, then indicates the torque to the driving unit.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、熱間圧延された金属帯を巻き取るマンドレルの回転速度を制御する巻取制御装置およびそれを有する熱間圧延金属帯用コイラー、ならびに、熱間圧延金属帯の巻取制御方法およびそれを用いる熱間圧延金属帯の製造方法に関する。 The present invention provides a winding control device for controlling the rotation speed of a mandrel that winds a hot-rolled metal band, a coiler for a hot-rolled metal band having the winding control device, a winding control method for the hot-rolled metal band, and a method for controlling the winding of the hot-rolled metal band. The present invention relates to a method for producing a hot-rolled metal strip using the same.

従来から、鉄鋼分野において、千数百℃程度に加熱した金属材料を一対のロールの挟圧作用および回転作用によって薄く延ばし、その後、この圧延した帯状の金属材料（以下、ストリップという）をコイル状に巻き取るライン、所謂、熱間圧延ラインが広く知られている。 Conventionally, in the field of steel, a metal material heated to about a thousand and several hundred degrees Celsius is thinly stretched by the pinching action and the rotating action of a pair of rolls, and then the rolled strip-shaped metal material (hereinafter referred to as strip) is coiled. A so-called hot rolling line, which is a winding line, is widely known.

熱間圧延ラインでは、一般に、加熱後の金属材料を所望の厚さに圧延する仕上ミルの後段に、ピンチロールおよびコイラーが配置され、仕上ミルから送出されたストリップをピンチロールの回転作用によってコイラーへ導き、その後、コイラーの回転によってストリップを順次巻き取る。なお、このコイラーの回転心棒としては、通常、マンドレルが用いられ、駆動源によってマンドレルを回転させることによって、コイラーはストリップを巻き取ることができる。 In a hot rolling line, generally, a pinch roll and a coiler are arranged after a finishing mill for rolling a heated metal material to a desired thickness, and a strip sent from the finishing mill is rolled by the rotation action of the pinch roll. Then, the strips are wound in sequence by the rotation of the coiler. A mandrel is usually used as the rotating mandrel of this coiler, and the coiler can wind the strip by rotating the mandrel with a drive source.

このような熱間圧延ラインにおいては、ストリップが仕上ミルから送出されてからピンチロールを介してコイラーに巻き付くまでの期間、コイラーがストリップを適切に巻き取り始めるようにするために、ピンチロールおよびマンドレルの回転速度が制御される。 In such hot rolling lines, pinch rolls and pinch rolls are used to ensure that the coiler begins to properly wind the strip during the period from when the strip is delivered from the finishing mill until it winds around the coiler through the pinch roll. The rotation speed of the mandrel is controlled.

一方、仕上ミルから送出されているストリップがピンチロールを介してコイラーに巻き取られている期間では、ストリップに対する仕上ミルの挟圧作用およびマンドレルの回転作用によって、仕上ミルとマンドレルとの間のストリップに張力が負荷される。この状態においては、巻き取られるまでのストリップにかかる張力を適切なものに制御するため、マンドレルの回転速度が制御され、このマンドレルの制御を通じてストリップの巻取速度が制御される。一方、ピンチロールは、この期間、ストリップに対して特に負荷を加えず、マンドレルに向かう方向へストリップを送出する役割を果たす。 On the other hand, during the period when the strip sent from the finishing mill is wound around the coiler via the pinch roll, the strip between the finishing mill and the mandrel is caused by the pressing action of the finishing mill on the strip and the rotating action of the mandrel. Is loaded with tension. In this state, in order to control the tension applied to the strip until it is wound up appropriately, the rotation speed of the mandrel is controlled, and the winding speed of the strip is controlled through the control of the mandrel. On the other hand, the pinch roll plays a role of delivering the strip in the direction toward the mandrel without applying a particular load to the strip during this period.

なお、このような熱間圧延ラインに関連する従来技術として、例えば、特許文献１は、ストリップが仕上圧延機から抜け出る前まで、ストリップを巻き取るマンドレルを電流制御によって駆動し、ストリップが仕上圧延機から抜け出た後に、このマンドレルを速度制御する装置を開示している。また、特許文献２は、ストリップ尾端が仕上スタンドを抜け出てからストリップの巻き取りが完了するまでの期間、マンドレルを速度制御するとともに、このマンドレルにかかる負荷電流値が、仕上スタンドからのストリップ尾端の抜け出し直前の電流値と常に一致するように、ピンチロールを速度制御する巻取制御方法を開示している。 As a conventional technique related to such a hot rolling line, for example, in Patent Document 1, a mandrel for winding a strip is driven by current control until the strip comes out of the finishing rolling mill, and the strip is driven by the finishing rolling mill. It discloses a device that controls the speed of this mandrel after getting out of. Further, in Patent Document 2, the speed of the mandrel is controlled during the period from when the strip tail end exits the finishing stand until the winding of the strip is completed, and the load current value applied to the mandrel is the strip tail from the finishing stand. A winding control method for controlling the speed of a pinch roll is disclosed so that it always matches the current value immediately before the end is pulled out.

また、特許文献３は、ストリップの送り速度に比してピンチロールの周速を抑えた際に生じるストリップの擦り疵を抑制できる範囲に、この送り速度と周速とを制御する方法を開示している。 Further, Patent Document 3 discloses a method of controlling the feed rate and the peripheral speed within a range in which scratches on the strip that occur when the peripheral speed of the pinch roll is suppressed as compared with the feed rate of the strip can be suppressed. ing.

特開平７−７５８２４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-75824 特開昭６３−８０９２１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-80921 特開平８−２５７６３６号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-257636

ところで、上述した熱間圧延ラインにおいては、製品としてのストリップの品質向上という観点から、ストリップを巻き取る際に発生するストリップの擦り疵または折れ曲がり等の品質不良の低減のみならず、ストリップをコイル状に巻き取った際の形状（以下、コイル巻き形状という）の向上にも着目する必要がある。ストリップの品質を向上するために、熱間圧延ラインにおけるストリップの張力、特に、仕上ミルからピンチロールを介してマンドレルに至るまでの間にストリップに負荷される張力の変動に留意してストリップの巻取速度を制御する必要がある。 By the way, in the hot rolling line described above, from the viewpoint of improving the quality of the strip as a product, not only the quality defects such as scratches or bends of the strip generated when the strip is wound are reduced, but also the strip is coiled. It is also necessary to pay attention to the improvement of the shape when it is wound around (hereinafter referred to as the coil winding shape). To improve the quality of the strips, keep in mind the fluctuations in the tension of the strips in the hot rolling line, especially the tension applied to the strips from the finishing mill to the mandrel through the pinch rolls. It is necessary to control the taking speed.

また、特に鉄鋼の熱間圧延ラインにおいては、高い生産性を確保するために先行材と後続材のピッチを短縮する必要があり、従って、ストリップ先尾端の衝突防止や巻取装置の設定切替時間確保のためにミルペーシング制御による搬送予測と搬送実績を合致させる必要がある。さらに、材質の作り込み上重要である巻取温度制御精度向上に対しても水冷時間予測と実績の合致が必要である。 Further, especially in a hot rolling line for steel, it is necessary to shorten the pitch between the preceding material and the succeeding material in order to ensure high productivity. Therefore, collision prevention at the tip and tail end of the strip and setting switching of the winding device are performed. In order to secure time, it is necessary to match the transfer prediction by mill pacing control with the transfer record. Furthermore, it is necessary to match the water cooling time prediction with the actual results in order to improve the take-up temperature control accuracy, which is important for making the material.

上記したように、熱間圧延ラインにおいては、ストリップの品質向上と、高い生産性や巻取温度制御精度向上を並立させる必要がある。そのために、ストリップの張力変動に影響されることなく、ストリップ巻取時のマンドレルの回転速度を指令に忠実に制御する必要がある。しかしながら、従来技術では、ストリップ尾端の速度制御を確実に実施することが困難である。 As described above, in the hot rolling line, it is necessary to improve the quality of the strip and to improve the productivity and the winding temperature control accuracy at the same time. Therefore, it is necessary to faithfully control the rotation speed of the mandrel at the time of winding the strip without being affected by the fluctuation of the tension of the strip. However, in the prior art, it is difficult to reliably control the speed of the strip tail end.

特許文献１や２に開示のように、ストリップが仕上ミルを抜けた後のマンドレルモーター制御を速度制御とする方法では、尾端部が仕上ミルを抜けたときにマンドレルモーターを速度制御に切替えると、速度制御に切り替えたタイミングで瞬間的に張力抜けが発生し、マンドレルが減速することでコイル巻形状の不良部が発生する。また、マンドレル上で現在巻取中のコイルサイズ（径や板幅）により速度制御性が異なる欠点がある。 As disclosed in Patent Documents 1 and 2, in the method in which the mandrel motor control after the strip passes through the finishing mill is used as speed control, when the tail end portion passes through the finishing mill, the mandrel motor is switched to speed control. , Tension release occurs momentarily at the timing of switching to speed control, and the mandrel decelerates, causing a defective coil winding shape. In addition, there is a drawback that the speed controllability differs depending on the coil size (diameter and plate width) currently being wound on the mandrel.

特許文献３に開示のように、マンドレルモーターの制御がトルク制御下で、ストリップが仕上ミルを抜けた後のマンドレル速度指令値と実績値の偏差に応じて、比例積分等によりトルク指令を補償する方法では、マンドレル上で現在巻取中のコイルサイズ（径や板幅）により速度制御性が異なる欠点がある。 As disclosed in Patent Document 3, the mandrel motor is controlled under torque control, and the torque command is compensated by proportional integration or the like according to the deviation between the mandrel speed command value and the actual value after the strip has passed through the finishing mill. The method has a drawback that the speed controllability differs depending on the coil size (diameter and plate width) currently being wound on the mandrel.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、前記課題であるストリップの巻取速度制御を瞬間的な張力抜けを生じることなく、コイルサイズが異なってもほぼ同一な制御性を確保することが可能な巻取制御装置およびその装置を有するコイラー、ならびに巻取制御方法およびその方法を用いた熱間圧延金属帯の製造方法を提案することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the strip winding speed control, which is the subject of the present invention, has substantially the same controllability even if the coil size is different, without causing momentary tension loss. It is an object of the present invention to propose a winding control device that can be secured, a coiler having the device, a winding control method, and a method for manufacturing a hot-rolled metal strip using the method.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる巻取制御装置は、熱間圧延された金属帯を巻き取るマンドレルの回転速度を制御する巻取制御装置において、トルク指令値を受信し、受信した前記トルク指令値によって指示されたトルクを前記マンドレルに伝達して前記マンドレルを回転させるとともに、前記トルクに応答して回転した前記マンドレルの回転速度応答値を示す回転速度応答信号を出力する駆動部と、前記マンドレルの回転速度を指示する回転速度指令信号を受け付け、フィードバックされた前記回転速度応答信号に示される前記回転速度応答値を用いて回転速度偏差を出力する速度偏差計算部と、巻取中のコイルを含む慣性モーメントと前記回転速度偏差とを乗じて、該回転速度偏差を解消するためのトルク補正指令値を出力する回転速度制御部と、前記金属帯の張力を制御するためのトルク値を指示するトルク指令信号を受け付け、前記トルク補正指令値を用いて、前記トルク指令信号のトルク値を補正して、前記駆動部にトルク指令値を出力するトルク指令計算部と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the take-up control device according to the present invention is a take-up control device that controls the rotation speed of a mandrel that winds a hot-rolled metal band, and has a torque command value. Is received, the torque indicated by the received torque command value is transmitted to the mandrel to rotate the mandrel, and a rotation speed response signal indicating the rotation speed response value of the mandrel rotated in response to the torque. A speed deviation calculation that receives a rotation speed command signal indicating the rotation speed of the mandrel and outputs a rotation speed deviation using the rotation speed response value indicated in the fed-back rotation speed response signal. A rotation speed control unit that outputs a torque correction command value for eliminating the rotation speed deviation by multiplying the inertial moment including the coil being wound and the rotation speed deviation, and the tension of the metal band. A torque command calculation unit that receives a torque command signal that indicates a torque value for control, corrects the torque value of the torque command signal using the torque correction command value, and outputs the torque command value to the drive unit. It is characterized by having.

また、本発明にかかる巻取制御装置は、熱間圧延された金属帯を巻き取るマンドレルの回転速度を制御する巻取制御装置において、トルク指令値を受信し、受信した前記トルク指令値によって指示されたトルクを前記マンドレルに伝達して前記マンドレルを回転させるとともに、前記トルクに応答して回転した前記マンドレルに巻き取られる前記金属帯の板速度応答値を示す板速度応答信号を出力する駆動部と、前記金属帯の板速度を指示する板速度指令信号を受け付け、フィードバックされた前記板速度応答信号に示される板速度応答値を用いて板速度偏差を出力する速度偏差計算部と、巻取中のコイルを含む慣性モーメントをコイル径で除した値と前記板速度偏差とを乗じて、該板速度偏差を解消するためのトルク補正指令値を出力する回転速度制御部と、前記金属帯の張力を制御するためのトルク値を指示するトルク指令信号を受け付け、前記トルク補正指令値を用いて、前記トルク指令信号のトルク値を補正して、前記駆動部にトルク指令値を出力するトルク指令計算部と、を備えたことを特徴とする。 Further, the take-up control device according to the present invention receives a torque command value in the take-up control device that controls the rotation speed of the mandrel that winds the hot-rolled metal band, and is instructed by the received torque command value. A drive unit that transmits the torque to the mandrel to rotate the mandrel and outputs a plate speed response signal indicating a plate speed response value of the metal band wound around the mandrel rotated in response to the torque. A speed deviation calculation unit that receives a plate speed command signal indicating the plate speed of the metal band and outputs a plate speed deviation using the plate speed response value shown in the fed-back plate speed response signal, and winding. A rotation speed control unit that outputs a torque correction command value for eliminating the plate speed deviation by multiplying the value obtained by dividing the inertial moment including the coil inside by the coil diameter and the plate speed deviation, and the metal band. A torque command that receives a torque command signal that indicates a torque value for controlling tension, corrects the torque value of the torque command signal using the torque correction command value, and outputs the torque command value to the drive unit. It is characterized by having a calculation unit.

また、本発明にかかるコイラーは、上記いずれかの巻取制御装置を有することを特徴とする。 Further, the coiler according to the present invention is characterized by having any of the above winding control devices.

また、本発明にかかる巻取制御方法は、熱間圧延された金属帯を巻き取るマンドレルの回転速度を制御する巻取制御方法において、駆動部によって前記マンドレルにトルクを伝達して前記マンドレルを回転するとともに、前記トルクに応答して回転した前記マンドレルの回転速度応答値を取得し、前記マンドレルの回転速度指令値と前記駆動部からフィードバックされた前記回転速度応答値との回転速度偏差を解消するトルク値をコイルサイズで補正するとともに、前記金属帯の張力を制御するトルク値を加算したトルクによって、前記駆動部に対し前記マンドレルを回転するよう指示することを特徴とする。 Further, the take-up control method according to the present invention is a take-up control method for controlling the rotation speed of a mandrel that winds a hot-rolled metal band, in which torque is transmitted to the mandrel by a drive unit to rotate the mandrel. At the same time, the rotation speed response value of the mandrel rotated in response to the torque is acquired, and the rotation speed deviation between the rotation speed command value of the mandrel and the rotation speed response value fed back from the drive unit is eliminated. It is characterized in that the torque value is corrected by the coil size, and the drive unit is instructed to rotate the mandrel by the torque obtained by adding the torque value for controlling the tension of the metal band.

また、本発明にかかる巻取制御方法は、熱間圧延された金属帯を巻き取るマンドレルの回転速度を制御する巻取制御方法において、駆動部によって前記マンドレルにトルクを伝達して前記マンドレルを回転するとともに、前記トルクに応答して回転した前記マンドレルに巻き取られる前記金属帯の板速度応答値を取得し、前記金属帯の板速度指令値と前記駆動部からフィードバックされた前記板速度応答値との板速度偏差を解消するトルク値をコイルサイズで補正するとともに、前記金属帯の張力を制御するトルク値を加算したトルクによって、前記駆動部に対し前記マンドレルを回転するよう指示することを特徴とする。 Further, the take-up control method according to the present invention is a take-up control method for controlling the rotation speed of a mandrel that winds a hot-rolled metal band, in which torque is transmitted to the mandrel by a drive unit to rotate the mandrel. At the same time, the plate speed response value of the metal band wound around the mandrel rotated in response to the torque is acquired, and the plate speed command value of the metal band and the plate speed response value fed back from the drive unit are obtained. The torque value for eliminating the plate speed deviation from the above is corrected by the coil size, and the drive unit is instructed to rotate the mandrel by the torque obtained by adding the torque value for controlling the tension of the metal band. And.

また、本発明にかかる熱間圧延金属帯の製造方法は、上記いずれかの巻取制御方法を用いて、金属帯を熱間圧延することを特徴とする。 Further, the method for producing a hot-rolled metal band according to the present invention is characterized in that the metal band is hot-rolled by using any of the above winding control methods.

本発明の巻取制御装置および巻取制御方法によれば、板速度やマンドレルの回転速度の指令値とフィードバックされた板速度や回転速度との偏差を解消するためのトルク補正にコイルサイズを考慮したので、張力変動やコイルサイズによらず、指令に忠実にマンドレルの回転速度を制御して、安定的にストリップを巻き取ることができるという効果を奏する。 According to the take-up control device and take-up control method of the present invention, the coil size is considered for torque correction for eliminating the deviation between the command value of the plate speed or the rotation speed of the mandrel and the fed-back plate speed or the rotation speed. Therefore, regardless of the tension fluctuation and the coil size, the rotation speed of the mandrel can be controlled faithfully to the command, and the strip can be wound up stably.

また、本発明のコイラーによれば、上記巻取制御装置を有するものであるので、指令に忠実にマンドレルの回転速度を制御して、安定的にストリップを巻き取ることができるという効果を奏する。
また、本発明の熱間圧延金属帯の製造方法によれば、上記巻取制御方法を用いるものであるので、ストリップの品質向上と、高い生産性や巻取温度制御精度向上を並立させることが可能となる。 Further, according to the coiler of the present invention, since the coiler has the winding control device, the rotation speed of the mandrel is controlled faithfully according to the command, and the strip can be wound stably.
Further, according to the method for producing a hot-rolled metal strip of the present invention, since the above-mentioned winding control method is used, it is possible to improve the quality of the strip and improve the productivity and the winding temperature control accuracy in parallel. It will be possible.

本発明の実施の形態にかかる熱間圧延金属帯の巻取制御装置の一構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one structural example of the winding control apparatus of the hot-rolled metal strip which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態にかかる熱間圧延金属帯の巻取制御装置の他の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other structural example of the winding control apparatus of the hot-rolled metal strip which concerns on embodiment of this invention. 従来の熱間圧延金属帯の巻取制御装置の一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of the winding control apparatus of the conventional hot-rolled metal strip. 従来の熱間圧延金属帯の巻取制御装置の他の例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows another example of the winding control apparatus of the conventional hot-rolled metal strip. 本発明にかかる巻取制御方法を用いて金属帯の巻取り速度をシミュレーションしたグラフであって、（ａ）は板速度指令値の時間変化を表し、（ｂ）は張力外乱の時間変化を表し、（ｃ）は板速度偏差ΔＶｓの時間変化を表す。It is a graph which simulated the winding speed of a metal band by using the winding control method which concerns on this invention, (a) shows the time change of a plate speed command value, and (b) shows the time change of a tension disturbance. , (C) represent the time change of the plate velocity deviation ΔVs. 図３に示す張力制御を速度制御に切り替える巻取制御方法を用いて金属帯の巻取り速度をシミュレーションしたグラフであって、（ａ）は板速度指令値の時間変化を表し、（ｂ）は張力外乱の時間変化を表し、（ｃ）は板速度偏差ΔＶｓの時間変化を表す。It is a graph which simulated the winding speed of a metal band by using the winding control method which switches tension control to speed control shown in FIG. 3, (a) represents the time change of a plate speed command value, and (b) is (C) represents the time change of the tension disturbance, and (c) represents the time change of the plate velocity deviation ΔVs. 図４の従来法にかかる巻取制御方法を用いて金属帯の巻取り速度をシミュレーションしたグラフであって、（ａ）は板速度指令値の時間変化を表し、（ｂ）は張力外乱の時間変化を表し、（ｃ）は板速度偏差ΔＶｓの時間変化を表す。It is a graph simulating the winding speed of a metal band by using the winding control method according to the conventional method of FIG. 4, in which (a) represents a time change of a plate speed command value, and (b) is a time of tension disturbance. The change is represented, and (c) represents the time change of the plate velocity deviation ΔVs.

発明者は、上記課題を解決するにあたり、鉄鋼の熱間圧延において、巻取制御の改善に努める中で、コイルサイズの相違によってストリップ尾端部の速度制御応答性および制御偏差に大きな相違があることから、ストリップの速度制御の調整に最適な手段を検討した。
マンドレルの加減速に必要なトルクＴｒ［Ｎ・ｍ］は下記数式（１）で与えられる。
Ｔｒ＝Ｊ・（ｄω／ｄｔ）
＝Ｊ・（２π／６０）・（ｄＮｒ／ｄｔ）・・・（１）
＝Ｊ・（２π／６０）・｛１／（πＤ）｝・（ｄＶｓ／ｄｔ）
ここで、Ｊはマンドレルおよびコイルの慣性モーメント［ｋｇ・ｍ^２］、
ωは角速度［ｒａｄ／ｓ］、
Ｎｒは回転速度［１／ｍｉｎ］、
Ｖｓはストリップの板速度［ｍ／ｍｉｎ］、
Ｄはコイル直径［ｍ］を表す。
なお、本発明においては、コイルを含む慣性モーメントはＪで示される。
数式（１）を変形して下記数式（２）が得られる。
（ｄＮｒ／ｄｔ）＝６０／（２πＪ）・Ｔｒ
（ｄＶｓ／ｄｔ）＝６０πＤ／（２πＪ）・Ｔｒ・・・（２）
一方、電動機の速度制御において、回転速度Ｎｒの指令値と実績値との偏差をΔＮｒとし、板速度Ｖｓの指令値と実績値との偏差をΔＶｓとすると、比例制御は下記数式（３）で表される。
Ｔｒ∝ΔＮｒ∝｛１／（πＤ）｝・ΔＶｓ・・・（３）
ここで、コイル径によらず、回転速度制御の応答性を一定に保つためには、（ｄＮｒ／ｄｔ）／ΔＮｒを一定に保つ必要があり、下記数式（４）を満足する必要がある。
Ｋｒ＝（１／Ｊ）・（Ｔｒ／ΔＮｒ）
Ｔｒ＝Ｋｒ・Ｊ・ΔＮｒ・・・（４）
ここで、Ｋｒは回転速度制御の比例定数を表す。
また、板速度制御の応答を一定に保つためには、（ｄＶｓ／ｄｔ）／ΔＶｓを一定に保つ必要があり、下記数式（５）を満足する必要がある。
Ｋｓ＝（Ｄ／Ｊ）・（Ｔｒ／ΔＶｓ）
Ｔｒ＝Ｋｓ・（Ｊ／Ｄ）・ΔＶｓ・・・（５）
ここで、Ｋｓは板速度制御の比例定数を表す。 In order to solve the above problems, the inventor strives to improve the take-up control in hot rolling of steel, and there is a large difference in the speed control responsiveness and control deviation of the strip tail end due to the difference in coil size. Therefore, the optimum means for adjusting the speed control of the strip was examined.
The torque Tr [Nm] required for acceleration / deceleration of the mandrel is given by the following mathematical formula (1).
Tr = J · (dω / dt)
= J ・ (2π / 60) ・ (dNr / dt) ・・・ (1)
= J · (2π / 60) · {1 / (πD)} · (dVs / dt)
Here, J is the moment of inertia of the mandrel and coil [kg ・ m ² ],
ω is the angular velocity [rad / s],
Nr is the rotation speed [1 / min],
Vs is the strip speed [m / min],
D represents the coil diameter [m].
In the present invention, the moment of inertia including the coil is represented by J.
The following mathematical formula (2) is obtained by transforming the mathematical formula (1).
(DNr / dt) = 60 / (2πJ) · Tr
(DVs / dt) = 60πD / (2πJ) ・ Tr ・・・ (2)
On the other hand, in the speed control of the motor, assuming that the deviation between the command value of the rotation speed Nr and the actual value is ΔNr and the deviation between the command value of the plate speed Vs and the actual value is ΔVs, the proportional control is performed by the following mathematical formula (3). expressed.
Tr∝ΔNr∝ {1 / (πD)} ・ ΔVs ・・・ (3)
Here, in order to keep the responsiveness of the rotation speed control constant regardless of the coil diameter, it is necessary to keep (dNr / dt) / ΔNr constant, and it is necessary to satisfy the following mathematical formula (4).
Kr = (1 / J) · (Tr / ΔNr)
Tr = Kr ・ J ・ ΔNr ・・・ (4)
Here, Kr represents the proportionality constant of the rotation speed control.
Further, in order to keep the response of the plate speed control constant, it is necessary to keep (dVs / dt) / ΔVs constant, and it is necessary to satisfy the following mathematical formula (5).
Ks = (D / J) · (Tr / ΔVs)
Tr = Ks ・ (J / D) ・ ΔVs ・・・ (5)
Here, Ks represents the proportionality constant of the plate speed control.

以下に、添付図面を参照して、本発明にかかる巻取制御装置および巻取制御方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。
まず、本発明の実施の形態にかかる巻取制御装置の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態にかかる巻取制御装置の一構成例を示すブロック図である。この実施の形態にかかる巻取制御装置２０は、図１に示す熱間圧延ラインの仕上ミル１から送出されたストリップ４をコイラーのマンドレル３によって巻き取る際、マンドレル３に生じる張力に応じてマンドレル３の回転速度を制御する装置である。 Hereinafter, preferred embodiments of the take-up control device and take-up control method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
First, the configuration of the take-up control device according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a winding control device according to an embodiment of the present invention. In the take-up control device 20 according to this embodiment, when the strip 4 sent from the finishing mill 1 of the hot rolling line shown in FIG. 1 is taken up by the mandrel 3 of the coiler, the mandrel 3 responds to the tension generated in the mandrel 3. It is a device that controls the rotation speed of 3.

すなわち、図１に示すように、この巻取制御装置２０は、マンドレル３を回転させる駆動電動機６とトルク指令信号に応じて駆動電動機６に流す電流を制御する電流制御装置８とマンドレル３の回転速度検出器とを持つ駆動部と、マンドレル３の回転速度を指示する速度指示装置（図示せず）からの回転速度指令信号Ｓ１１を受け付け、回転速度検出器９からフィードバックされたマンドレル３の回転速度応答信号Ｓ１３に示される回転速度応答値を用いて回転速度偏差を指示する回転速度信号Ｓ１２を出力するマンドレル回転速度偏差計算部１０と、巻取中のコイルを含む慣性モーメントＪと前記回転速度信号Ｓ１２とを用いて、前記回転速度偏差を解消するためのトルク補正指令信号Ｓ３２を出力する回転速度制御部としてのマンドレル回転速度制御装置７と、金属帯の張力を制御するためのトルクを指示するマンドレルトルク指示装置（図示せず）からのトルク指令信号Ｓ３１と前記トルク補正指令信号Ｓ３２とを用いて駆動部にトルク指令値を出力するトルク指令計算部１１と、を備えている。 That is, as shown in FIG. 1, the take-up control device 20 rotates the drive motor 6 that rotates the mandrel 3, the current control device 8 that controls the current flowing through the drive motor 6 in response to the torque command signal, and the mandrel 3. The rotation speed of the mandrel 3 fed back from the rotation speed detector 9 by receiving the rotation speed command signal S11 from the drive unit having the speed detector and the speed indicator (not shown) for instructing the rotation speed of the mandrel 3. A mandrel rotation speed deviation calculation unit 10 that outputs a rotation speed signal S12 that indicates a rotation speed deviation using the rotation speed response value shown in the response signal S13, an inertial moment J including a coil being wound, and the rotation speed signal. Using S12, a mandrel rotation speed control device 7 as a rotation speed control unit that outputs a torque correction command signal S32 for eliminating the rotation speed deviation, and a torque for controlling the tension of the metal band are instructed. A torque command calculation unit 11 that outputs a torque command value to a drive unit using a torque command signal S31 from a mandrel torque instruction device (not shown) and the torque correction command signal S32 is provided.

マンドレル回転速度偏差計算部１０は、外部の速度指示装置（図示せず）によって送信されたマンドレルの回転速度指令信号Ｓ１１を受け付ける。この回転速度指令信号Ｓ１１は、熱間圧延ラインにおいて薄厚に圧延処理されたストリップ４をマンドレル３に巻き取る際の巻取速度、すなわち、マンドレル３の回転速度を指示する信号である。 The mandrel rotation speed deviation calculation unit 10 receives the mandrel rotation speed command signal S11 transmitted by an external speed indicator (not shown). The rotation speed command signal S11 is a signal indicating the winding speed when the strip 4 thinly rolled in the hot rolling line is wound around the mandrel 3, that is, the rotation speed of the mandrel 3.

また、マンドレル回転速度偏差計算部１０は、この予め設定されたマンドレル回転速度指令値からフィードバックされたマンドレル３の回転速度応答値を減算する減算処理を実行して、マンドレルの回転速度偏差ΔＮｒを回転速度偏差値とする。その後、マンドレル回転速度偏差計算部１０は、この減算処理後の回転速度偏差値に対応するマンドレル回転速度信号Ｓ１２をマンドレル回転速度制御装置７に送信する。 Further, the mandrel rotation speed deviation calculation unit 10 executes a subtraction process of subtracting the rotation speed response value of the mandrel 3 fed back from the preset mandrel rotation speed command value to rotate the mandrel rotation speed deviation ΔNr. Let it be the speed deviation value. After that, the mandrel rotation speed deviation calculation unit 10 transmits the mandrel rotation speed signal S12 corresponding to the rotation speed deviation value after the subtraction process to the mandrel rotation speed control device 7.

マンドレル回転速度制御装置７はＰＩ（比例積分）制御部と制御ゲイン乗算部を含み、予め求めた巻取中のコイルを含む慣性モーメントＪと、受信したマンドレルの回転速度信号Ｓ１２が指示する回転速度偏差とを用いて、ＰＩ制御および制御ゲインの乗算により、回転速度偏差を解消するトルク補正指令値を指示するトルク補正指令信号Ｓ３２をトルク指令計算部１１に出力する。 The mandrel rotation speed control device 7 includes a PI (proportional integration) control unit and a control gain multiplication unit, and has a moment of inertia J including a coil being wound, which is obtained in advance, and a rotation speed indicated by a received rotation speed signal S12 of the mandrel. The torque correction command signal S32 for instructing the torque correction command value for eliminating the rotational speed deviation is output to the torque command calculation unit 11 by PI control and multiplication of the control gain using the deviation.

トルク指令計算部１１は、ストリップの張力を一定に保ち、さらに、加減速時、機械損失およびストリップの曲げトルクといった要因を外挿するためのトルクを指示するマンドレルトルク指示装置（図示せず）からのトルク指令信号Ｓ３１を受信し、マンドレル回転速度制御装置７から受信したトルク補正指令信号Ｓ３２を用いて、トルク指令信号を補正し、駆動部に補正後のトルク指令信号Ｓ３３を出力する。 The torque command calculation unit 11 keeps the tension of the strip constant, and further, from a mandrel torque indicator (not shown) that instructs torque for externalizing factors such as mechanical loss and bending torque of the strip during acceleration / deceleration. The torque command signal S31 is received, the torque command signal S32 received from the mandrel rotation speed control device 7 is used to correct the torque command signal, and the corrected torque command signal S33 is output to the drive unit.

駆動部は、マンドレル電流制御装置８、駆動電動機６および回転速度検出器９を持ち、ストリップ４をコイル５に巻き取る際にコイラーのマンドレル３を回転させるとともに、このマンドレル３の回転速度を検出する。具体的には、マンドレル電流制御装置８が受信した補正後のトルク指令信号Ｓ３３を電流値に変換し、マンドレル駆動電動機６を駆動させ、コイラーのマンドレル３に、指示されたトルクを伝達する。これによって、駆動電動機６は、トルク指令信号Ｓ３３に応じた回転速度でマンドレル３を回転させる。 The drive unit has a mandrel current control device 8, a drive motor 6, and a rotation speed detector 9, and when the strip 4 is wound around the coil 5, the mandrel 3 of the coiler is rotated and the rotation speed of the mandrel 3 is detected. .. Specifically, the corrected torque command signal S33 received by the mandrel current control device 8 is converted into a current value, the mandrel drive motor 6 is driven, and the instructed torque is transmitted to the mandrel 3 of the coiler. As a result, the drive motor 6 rotates the mandrel 3 at a rotation speed corresponding to the torque command signal S33.

また、回転速度検出器９は、上述したようにマンドレル３を回転させた際の駆動電力等をもとに、マンドレル３に伝達したトルクに応答して実際にマンドレル３が回転した際の回転速度を、マンドレル３の回転速度応答値として検出する。その後、駆動電動機６は、マンドレル３を回転させつつ、その都度検出した回転速度応答値を示す回転速度応答信号Ｓ１３を出力する。なお、この回転速度応答信号Ｓ１３は、図１に示すように、上述したマンドレル回転速度偏差計算部１０にフィードバックされる。 Further, the rotation speed detector 9 actually rotates the mandrel 3 in response to the torque transmitted to the mandrel 3 based on the driving force when the mandrel 3 is rotated as described above. Is detected as the rotation speed response value of the mandrel 3. After that, the drive motor 6 rotates the mandrel 3 and outputs a rotation speed response signal S13 indicating the detected rotation speed response value each time. As shown in FIG. 1, the rotation speed response signal S13 is fed back to the mandrel rotation speed deviation calculation unit 10 described above.

次に、本発明の他の実施形態を図２に基づいて説明する。図２は、本発明の実施の形態にかかる巻取制御装置の他の構成例を示すブロック図である。この構成例の巻取制御装置２０も、図１の構成例と同様、熱間圧延ラインの仕上ミル１から送出されたストリップ４をコイラーのマンドレル３によって巻き取る際、マンドレル３に生じる張力に応じてマンドレル３の回転速度を制御する装置である。 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram showing another configuration example of the take-up control device according to the embodiment of the present invention. Similar to the configuration example of FIG. 1, the winding control device 20 of this configuration example also responds to the tension generated in the mandrel 3 when the strip 4 sent from the finishing mill 1 of the hot rolling line is wound by the mandrel 3 of the coiler. This is a device that controls the rotation speed of the mandrel 3.

すなわち、図２に示すように、この巻取制御装置２０は、マンドレル３を回転させる駆動電動機６とトルク指令信号に応じて駆動電動機６に流す電流を制御する電流制御装置８とマンドレル３の回転速度検出器と回転速度検出器９からフィードバックされたマンドレル３の回転速度応答信号Ｓ１３を板速度応答信号Ｓ２３に変換するストリップ板速度実績計算部１３とを持つ駆動部と、ストリップ４の板速度を指示する速度指示装置（図示せず）からの板速度指令信号Ｓ２１を受け付け、駆動部からフィードバックされた板速度応答信号Ｓ２３を用いて板速度偏差を指示する板速度信号Ｓ２２を出力するストリップ板速度偏差計算部１２と、巻取中のコイルを含む慣性モーメントＪをコイル径Ｄで除した値と板速度信号Ｓ２２とを用いて、前記板速度偏差を解消するためのトルク補正指令信号Ｓ３２を出力する回転速度制御部としてのマンドレル回転速度制御装置７と、金属帯の張力を制御するためのトルクを指示するマンドレルトルク指示装置（図示せず）からのトルク指令信号Ｓ３１と前記トルク補正指令信号Ｓ３２とを用いて駆動部にトルク指令値を出力するトルク指令計算部１１と、を備えている。図２の例では、ストリップの板速度応答値をマンドレルの回転速度とコイル周長Ｄ・πとを乗じて求めることとしたが、非接触式のレーザー速度計でストリップの板速度を測定してもよいし、接触式のコイル外周速度計測を行ってもよい。搬送方向ＦＤのストリップの板速度を精度よく、適切な時定数で測定できる方法であれば適用可能である。 That is, as shown in FIG. 2, the take-up control device 20 rotates the drive motor 6 that rotates the mandrel 3, the current control device 8 that controls the current flowing through the drive motor 6 in response to the torque command signal, and the mandrel 3. A drive unit having a speed detector and a strip plate speed performance calculation unit 13 that converts the rotation speed response signal S13 of the mandrel 3 fed back from the rotation speed detector 9 into a plate speed response signal S23, and the plate speed of the strip 4 Strip plate speed that receives the plate speed command signal S21 from the speed instruction device (not shown) and outputs the plate speed signal S22 that instructs the plate speed deviation using the plate speed response signal S23 fed back from the drive unit. A torque correction command signal S32 for eliminating the plate speed deviation is output by using the deviation calculation unit 12, the value obtained by dividing the inertial moment J including the coil being wound by the coil diameter D, and the plate speed signal S22. Torque command signal S31 and torque correction command signal S32 from a mandrel rotation speed control device 7 as a rotation speed control unit, and a mandrel torque instruction device (not shown) for instructing torque for controlling the tension of a metal band. A torque command calculation unit 11 that outputs a torque command value to the drive unit using the above is provided. In the example of FIG. 2, the plate speed response value of the strip was obtained by multiplying the rotation speed of the mandrel and the coil circumference D · π, but the plate speed of the strip was measured with a non-contact laser speedometer. Alternatively, the contact type coil outer peripheral speed measurement may be performed. Any method that can accurately measure the plate speed of the strip in the transport direction FD with an appropriate time constant can be applied.

ストリップ板速度偏差計算部１２は、外部の速度指示装置（図示せず）によって送信されたストリップの板速度指令信号Ｓ２１を受け付ける。この板速度指令信号Ｓ２１は、熱間圧延ラインにおいて薄厚に圧延処理されたストリップ４がマンドレル３に巻き取られる際のストリップ４の搬送速度、すなわち、ストリップ４の板速度を指示する信号である。 The strip plate speed deviation calculation unit 12 receives the plate speed command signal S21 of the strip transmitted by an external speed indicator (not shown). The plate speed command signal S21 is a signal indicating the transport speed of the strip 4 when the strip 4 thinly rolled in the hot rolling line is wound around the mandrel 3, that is, the plate speed of the strip 4.

また、ストリップ板速度偏差計算部１２は、この予め設定されたストリップ板速度指令値からフィードバックされたストリップ４の板速度応答値を減算する減算処理を実行して、ストリップの板速度偏差ΔＶｓを板速度偏差値とする。その後、ストリップ板速度偏差計算部１２は、この減算処理後の板速度偏差値に対応するストリップの板速度信号Ｓ２２をマンドレル回転速度制御装置７に送信する。 Further, the strip plate speed deviation calculation unit 12 executes a subtraction process of subtracting the plate speed response value of the strip 4 fed back from the preset strip plate speed command value to obtain the plate speed deviation ΔVs of the strip. Let it be the speed deviation value. After that, the strip plate speed deviation calculation unit 12 transmits the plate speed signal S22 of the strip corresponding to the plate speed deviation value after the subtraction process to the mandrel rotation speed control device 7.

マンドレル回転速度制御装置７はＰＩ制御部と制御ゲイン乗算部を含み、予め求めた巻取中のコイルを含む慣性モーメントＪをコイル外径Ｄで除した値Ｊ／Ｄと、受信したストリップの板速度信号Ｓ２２が指示する板速度偏差とを用いて、ＰＩ（比例積分）制御および制御ゲインの乗算により、板速度偏差を解消するトルク補正指令値を指示するトルク補正指令信号Ｓ３２をトルク指令計算部１１に出力する。 The mandrel rotation speed control device 7 includes a PI control unit and a control gain multiplication unit, and has a value J / D obtained by dividing the moment of inertia J including the coil being wound, which is obtained in advance, by the outer diameter D of the coil, and the plate of the received strip. The torque command calculation unit generates a torque correction command signal S32 that indicates a torque correction command value that eliminates the plate speed deviation by PI (proportional integration) control and multiplication of the control gain using the plate speed deviation indicated by the speed signal S22. Output to 11.

トルク指令計算部１１は上記図１の構成例と同様の動作を行う。また、駆動部は、図１の構成例に加えて、回転速度検出器９が検出した回転速度応答値を示す回転速度応答信号Ｓ１３を板速度応答値に変換するストリップ板速度実績計算部１３を介して、板速度応答値を指示する板速度応答信号Ｓ２３をストリップ板速度偏差計算部１２にフィードバックされる。ストリップ板速度実績計算部１３では、マンドレルの回転速度応答値にコイル周長Ｄ・πを乗じてストリップの板速度を算出する。なお、ストリップの板速度またはコイル外周の線速度を直接検出して、ストリップ板速度偏差計算部１２にフィードバックすることもできる。 The torque command calculation unit 11 operates in the same manner as the configuration example shown in FIG. Further, in addition to the configuration example of FIG. 1, the drive unit includes a strip plate speed actual calculation unit 13 that converts a rotation speed response signal S13 indicating a rotation speed response value detected by the rotation speed detector 9 into a plate speed response value. Through, the plate speed response signal S23 instructing the plate speed response value is fed back to the strip plate speed deviation calculation unit 12. The strip plate speed actual calculation unit 13 calculates the plate speed of the strip by multiplying the rotation speed response value of the mandrel by the coil circumferences D and π. It is also possible to directly detect the plate speed of the strip or the linear velocity of the outer circumference of the coil and feed it back to the strip plate speed deviation calculation unit 12.

本発明にかかるコイラーは、上記実施形態にかかる巻取制御装置２０と、該巻取制御装置２０によって回転制御されるマンドレルとを有しており、ピンチロール２、ラッパーロールほかの付帯設備や各種センサを有していてもよい。 The coiler according to the present invention has a take-up control device 20 according to the above embodiment and a mandrel whose rotation is controlled by the take-up control device 20, and includes pinch rolls 2, wrapper rolls and other ancillary equipment and various types. It may have a sensor.

本発明にかかる熱間圧延金属帯の製造方法は、ストリップを熱間圧延機で熱間圧延したのち、コイラーで巻き取ってコイル状熱間圧延ストリップを製造するに際し、上記巻取制御方法を用いて、ストリップを巻き取るものである。それにより、張力変動やコイルサイズによらず、指令に忠実にマンドレルの回転速度を制御して、安定的にストリップを巻き取ることができるという効果を奏する。また、ストリップの品質向上と、高い生産性や巻取温度制御精度向上を並立させることが可能となる。 The method for producing a hot-rolled metal strip according to the present invention uses the above-mentioned winding control method when the strip is hot-rolled with a hot-rolling machine and then wound with a coiler to produce a coiled hot-rolled strip. The strip is rolled up. As a result, the rotation speed of the mandrel can be controlled faithfully to the command regardless of the tension fluctuation and the coil size, and the strip can be wound up stably. In addition, it is possible to improve the quality of the strip and improve the productivity and the winding temperature control accuracy at the same time.

（実施例）
図２のブロック図に示す巻取制御装置２０の構成を用いて、張力外乱発生時の板速度応答性をシミュレーション実験した。図２に示すように、仕上ミル１によって圧延されたストリップ４がピンチロール２を経由してマンドレル３に巻き取られる熱間圧延ラインである。ストリップ４は千数百℃程度に加熱された後、図２に示したように、仕上ミル１によって上下から挟持されつつ、ローラー回転の作用によって、厚み０．８〜２５ｍｍまで圧延される。このシミュレーションでは、ストリップとして、熱間圧延鋼帯の２．０ｍｍ厚さを用いた。このように圧延された帯状のストリップ４は、仕上ミル１から送出された後、図２の白抜き矢印に示される搬送方向ＦＤに搬送されつつ、ピンチロール２によって、挟持されつつマンドレル３側へ案内される。マンドレル３に到達したストリップ４は、マンドレル３によって順次巻き取られる。この際、このマンドレル３の回転速度は、常時、巻取制御装置２０によって制御される。 (Example)
Using the configuration of the take-up control device 20 shown in the block diagram of FIG. 2, a simulation experiment was conducted on the plate speed response when tension disturbance occurred. As shown in FIG. 2, it is a hot rolling line in which the strip 4 rolled by the finishing mill 1 is wound around the mandrel 3 via the pinch roll 2. After the strip 4 is heated to about a thousand and several hundred ° C., as shown in FIG. 2, the strip 4 is rolled from above and below by the finishing mill 1 and rolled to a thickness of 0.8 to 25 mm by the action of roller rotation. In this simulation, a hot rolled steel strip with a thickness of 2.0 mm was used as the strip. After being sent out from the finishing mill 1, the strip-shaped strip 4 rolled in this way is conveyed to the mandrel 3 side while being sandwiched by the pinch roll 2 while being conveyed in the conveying direction FD indicated by the white arrow in FIG. You will be guided. The strip 4 that has reached the mandrel 3 is sequentially wound up by the mandrel 3. At this time, the rotation speed of the mandrel 3 is always controlled by the take-up control device 20.

マンドレル３によって巻き取られているストリップ４には、その搬送方向とは逆の方向に張力が生じている。このストリップ４の張力は、仕上ミル１等のローラーによる挟持とマンドレル３による巻取との相乗作用等、熱間圧延ラインにおいてストリップ４を搬送する上で通常起こり得ることが容易に想定可能な要因によって生じる場合もあれば、想定困難な張力外乱によって生じる場合もある。 Tension is generated in the strip 4 wound by the mandrel 3 in the direction opposite to the transport direction. The tension of the strip 4 is a factor that can be easily assumed to occur normally in transporting the strip 4 in the hot rolling line, such as a synergistic action between pinching by a roller such as a finishing mill 1 and winding by a mandrel 3. In some cases, it is caused by a tension disturbance that is difficult to imagine.

これら双方の張力の少なくとも一方が発生している状態において、マンドレル３を回転させている駆動電動機６には、張力トルクが負荷される。張力トルクとは、張力が生じている状態でストリップ４をマンドレル３によって巻き取る際、この張力に起因してマンドレル３から駆動電動機６に負荷されるトルクである。 In a state where at least one of these tensions is generated, a tension torque is applied to the drive motor 6 rotating the mandrel 3. The tension torque is a torque that is applied from the mandrel 3 to the drive motor 6 due to this tension when the strip 4 is wound by the mandrel 3 in a state where tension is generated.

一方、ストリップ４の張力は、その尾端部４ａが仕上ミル１から抜け出る前後の状態変化等のストリップ４の挟持状態または張力外乱等に起因して、大きく変動する。このため、駆動電動機６に負荷される張力トルクは、このようなストリップ４の張力変動に伴って変動する。 On the other hand, the tension of the strip 4 greatly fluctuates due to a pinching state of the strip 4 such as a state change before and after the tail end portion 4a comes out of the finishing mill 1 or a tension disturbance. Therefore, the tension torque applied to the drive motor 6 fluctuates with the tension fluctuation of the strip 4.

したがって、巻取中のストリップ４の蛇行等の不具合を発生させずに、マンドレル３にストリップ４を尾端部４ａに至る最後尾まで巻取完了し、且つ、そのコイル巻き形状も良好なものにするために、巻取制御装置１は、以下のことを達成する必要がある。すなわち、巻取制御装置２０は、上述した張力トルク、詳細には、張力外乱に起因する外乱トルクと、張力外乱以外の要因に起因する通常の張力トルクとの双方に対して好適に対応して、ストリップ４の巻取制御を行う。これによって、巻取制御装置２０は、ストリップ４に生じる如何なる張力変動にも影響されることなく、意図した指令に対して忠実にマンドレル３の回転速度を制御する必要がある。 Therefore, the winding of the strip 4 to the tail end 4a is completed on the mandrel 3 without causing a problem such as meandering of the strip 4 during winding, and the coil winding shape thereof is also good. In order to do so, the take-up control device 1 needs to achieve the following. That is, the take-up control device 20 suitably responds to both the above-mentioned tension torque, specifically, the disturbance torque caused by the tension disturbance and the normal tension torque caused by a factor other than the tension disturbance. , The winding control of the strip 4 is performed. As a result, the take-up control device 20 needs to faithfully control the rotation speed of the mandrel 3 with respect to the intended command without being affected by any tension fluctuation generated in the strip 4.

ここで、この実施例においては、図２に示したように、ストリップ４の張力変動が極めて大きい状況、すなわちストリップ４の尾端部４ａが仕上ミル１から抜け出る前後の状況について、意図する速度指令に対するマンドレル３の回転速度の制御精度をシミュレーションした。 Here, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the intended speed command is given for the situation where the tension fluctuation of the strip 4 is extremely large, that is, the situation before and after the tail end portion 4a of the strip 4 comes out of the finishing mill 1. The control accuracy of the rotation speed of the mandrel 3 was simulated.

ストリップ板速度指令値として、初期速度１０００ｍｐｍを与え、７秒後から秒あたり６０ｍｐｍを減速する（図５（ａ））。ストリップの張力外乱として、５．２秒後から秒あたり−４００ｋｇｆのマンドレルが減速する方向への後方張力を加えた（図５（ｂ））。この後方張力は、−１０００ｋｇｆまでとした。このシミュレーションでは５０ｍｓ毎にストリップの板速度応答値をフィードバックし、板速度偏差ΔＶｓ＝板速度応答値−板速度指令値として、時間変化を図５（ｃ）にグラフで示す。実線は、Ｊ／Ｄ＝４．９８×１０^５ｋｇ・ｍ、コイル外径Ｄ＝２．３ｍの場合を表し、破線は、Ｊ／Ｄ＝９．８５×１０^３ｋｇ・ｍ、コイル外径Ｄ＝０．８ｍの場合を表す。本実施例では、張力外乱、板速度指令値の変化、コイルのサイズに拘わらず、１０ｍｐｍ以下の板速度偏差ΔＶｓでストリップの巻取制御ができていることがわかる。 An initial speed of 1000 mmp is given as the strip plate speed command value, and the speed is reduced by 60 mmp per second after 7 seconds (FIG. 5 (a)). As a tension disturbance of the strip, a backward tension was applied in the direction of deceleration of the mandrel of −400 kgf per second after 5.2 seconds (FIG. 5 (b)). This backward tension was up to -1000 kgf. In this simulation, the plate speed response value of the strip is fed back every 50 ms, and the time change is shown graphically in FIG. 5 (c) with the plate speed deviation ΔVs = plate speed response value − plate speed command value. The solid line represents the case where J / D = 4.98 × 10 ⁵ kg ・ m and the coil outer diameter D = 2.3 m, and the broken line indicates J / D = 9.85 × 10 ³ kg ・ m and the coil outer diameter. It represents the case of D = 0.8 m. In this embodiment, it can be seen that the strip winding control can be performed with a plate speed deviation ΔVs of 10 mpm or less regardless of the tension disturbance, the change in the plate speed command value, and the coil size.

（比較例１）
従来法として、張力制御をある時点で速度制御に切り替える巻取制御方法を用いて、張力外乱発生時の板速度応答性をシミュレーション実験した。装置構成のブロック図を図３に示す。このシミュレーションでは、コイル周長を考慮して、板速度指令値をマンドレルの回転速度指令値に変換した。また、ＴＣ＝３秒時点で張力制御から速度制御に切り替えた。ストリップ材質、板速度指令値および張力外乱は実施例と同じ条件とした。フィードバックの時間間隔も実施例と同じ条件とした。図６（ｃ）に示す板速度偏差の時間変化から、以下のことがわかる。まず、張力制御から速度制御に巻取制御方法を変化させることで減速ショックが発生する。また、コイル径が大きくなる（実線）と、ストリップの板速度指令値に対し、板速度応答値の偏差ΔＶｓが大きくなる。 (Comparative Example 1)
As a conventional method, a simulation experiment was conducted on the plate speed response when tension disturbance occurred by using a take-up control method in which tension control was switched to speed control at a certain point in time. A block diagram of the device configuration is shown in FIG. In this simulation, the plate speed command value was converted to the mandrel rotation speed command value in consideration of the coil circumference. Further, at TC = 3 seconds, the tension control was switched to the speed control. The strip material, plate speed command value, and tension disturbance were set to the same conditions as in the examples. The feedback time interval was also the same as in the examples. The following can be seen from the time change of the plate velocity deviation shown in FIG. 6 (c). First, a deceleration shock is generated by changing the winding control method from tension control to speed control. Further, as the coil diameter becomes larger (solid line), the deviation ΔVs of the plate speed response value becomes larger with respect to the plate speed command value of the strip.

（比較例２）
図４に示す従来の巻取制御装置２０を用いて、張力外乱発生時の板速度応答性をシミュレーション実験した。この巻取制御装置２０では、速度偏差でトルク値を補正するにあたり、コイルサイズを考慮せず、速度偏差に比例するようにしている。このシミュレーションでは、コイル周長を考慮して、板速度指令値をマンドレルの回転速度指令値に変換した。ストリップ材質、板速度指令値および張力外乱は実施例と同じ条件とした。フィードバックの時間間隔も実施例と同じ条件とした。図７（ｃ）に示す板速度偏差の時間変化から、以下のことがわかる。比較例１のような制御切り替えの減速ショックは発生しない。コイルサイズが大きくなると実施例より速度偏差ΔＶｓが大きくなり、影響が尾を引く。 (Comparative Example 2)
Using the conventional take-up control device 20 shown in FIG. 4, a simulation experiment was conducted on the plate speed response when tension disturbance occurred. In this take-up control device 20, when the torque value is corrected by the speed deviation, the coil size is not taken into consideration and the torque value is proportional to the speed deviation. In this simulation, the plate speed command value was converted to the mandrel rotation speed command value in consideration of the coil circumference. The strip material, plate speed command value, and tension disturbance were set to the same conditions as in the examples. The feedback time interval was also the same as in the examples. The following can be seen from the time change of the plate velocity deviation shown in FIG. 7 (c). The deceleration shock of control switching as in Comparative Example 1 does not occur. As the coil size increases, the velocity deviation ΔVs becomes larger than in the embodiment, and the influence is trailing.

なお、上述した実施の形態では、熱間圧延ラインによって圧延処理されるストリップ４の一例として鋼帯を例示したが、これに限らず、本発明にかかる巻取制御装置、コイラー、巻取制御方法および熱間圧延金属帯の製造方法では、銅またはアルミニウム等の他の金属材料のストリップ４であっても、鋼帯の場合と同様の作用効果を享受する。 In the above-described embodiment, the steel strip is illustrated as an example of the strip 4 rolled by the hot rolling line, but the present invention is not limited to this, and the take-up control device, coiler, and take-up control method according to the present invention. In the method for producing a hot-rolled metal strip, even a strip 4 of another metal material such as copper or aluminum can enjoy the same effects as in the case of a steel strip.

２０巻取制御装置
１仕上ミル
２ピンチロール
３マンドレル
４ストリップ
４ａ尾端部
５コイル
６マンドレル駆動電動機
７マンドレル回転速度制御装置
８マンドレル電流制御装置
９マンドレル回転速度検出器
１０マンドレル回転速度偏差計算部
１１トルク指令計算部
１２ストリップ板速度偏差計算部
１３ストリップ板速度実績計算部
ＦＤ搬送方向
Ｓ１１マンドレル回転速度指令信号
Ｓ１２マンドレル回転速度指令信号
Ｓ１３マンドレル回転速度応答信号
Ｓ２１ストリップ板速度指令信号
Ｓ２２ストリップ板速度指令信号
Ｓ２３ストリップ板速度応答信号
Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３３トルク指令信号
ＴＣ張力制御から速度制御へ切替
20 Take-up control device 1 Finishing mill 2 Pinch roll 3 Mandrel 4 Strip 4a Tail end 5 Coil 6 Mandrel drive motor 7 Mandrel rotation speed control device 8 Mandrel current control device 9 Mandrel rotation speed detector 10 Mandrel rotation speed deviation calculation unit 11 Torque command calculation unit 12 Strip plate speed deviation calculation unit 13 Strip plate speed performance calculation unit FD Transport direction S11 Mandrel rotation speed command signal S12 Mandrel rotation speed command signal S13 Mandrel rotation speed response signal S21 Strip plate speed command signal S22 Strip plate speed command Signal S23 Strip plate Speed response signal S31, S32, S33 Torque command signal TC Switching from tension control to speed control

Claims

熱間圧延された金属帯を巻き取るマンドレルの回転速度を制御する巻取制御装置において、
トルク指令値を受信し、受信した前記トルク指令値によって指示されたトルクを前記マンドレルに伝達して前記マンドレルを回転させるとともに、前記トルクに応答して回転した前記マンドレルの回転速度応答値を示す回転速度応答信号を出力する駆動部と、
前記マンドレルの回転速度を指示する回転速度指令信号を受け付け、フィードバックされた前記回転速度応答信号に示される前記回転速度応答値を用いて回転速度偏差を出力する速度偏差計算部と、
巻取中のコイルを含む慣性モーメントと前記回転速度偏差とを乗じて、該回転速度偏差を解消するためのトルク補正指令値を出力する回転速度制御部と、
前記金属帯の張力を制御するためのトルク値を指示するトルク指令信号を受け付け、前記トルク補正指令値を用いて、前記トルク指令信号のトルク値を補正して、前記駆動部にトルク指令値を出力するトルク指令計算部と、
を備えたことを特徴とする巻取制御装置。 In a take-up control device that controls the rotation speed of a mandrel that winds a hot-rolled metal strip.
A rotation that receives a torque command value, transmits the torque indicated by the received torque command value to the mandrel to rotate the mandrel, and indicates a rotation speed response value of the mandrel that has rotated in response to the torque. The drive unit that outputs the speed response signal and
A speed deviation calculation unit that receives a rotation speed command signal indicating the rotation speed of the mandrel and outputs a rotation speed deviation using the rotation speed response value shown in the fed-back rotation speed response signal.
A rotation speed control unit that outputs a torque correction command value for eliminating the rotation speed deviation by multiplying the moment of inertia including the coil being wound and the rotation speed deviation.
A torque command signal indicating a torque value for controlling the tension of the metal band is received, the torque value of the torque command signal is corrected by using the torque correction command value, and the torque command value is sent to the drive unit. The output torque command calculation unit and
A take-up control device characterized by being equipped with.

熱間圧延された金属帯を巻き取るマンドレルの回転速度を制御する巻取制御装置において、
トルク指令値を受信し、受信した前記トルク指令値によって指示されたトルクを前記マンドレルに伝達して前記マンドレルを回転させるとともに、前記トルクに応答して回転した前記マンドレルに巻き取られる前記金属帯の板速度応答値を示す板速度応答信号を出力する駆動部と、
前記金属帯の板速度を指示する板速度指令信号を受け付け、フィードバックされた前記板速度応答信号に示される板速度応答値を用いて板速度偏差を出力する速度偏差計算部と、
巻取中のコイルを含む慣性モーメントをコイル径で除した値と前記板速度偏差とを乗じて、該板速度偏差を解消するためのトルク補正指令値を出力する回転速度制御部と、
前記金属帯の張力を制御するためのトルク値を指示するトルク指令信号を受け付け、前記トルク補正指令値を用いて、前記トルク指令信号のトルク値を補正して、前記駆動部にトルク指令値を出力するトルク指令計算部と、
を備えたことを特徴とする巻取制御装置。 In a take-up control device that controls the rotation speed of a mandrel that winds a hot-rolled metal strip.
A torque command value is received, and the torque indicated by the received torque command value is transmitted to the mandrel to rotate the mandrel, and the metal band wound around the mandrel rotated in response to the torque. A drive unit that outputs a plate speed response signal indicating a plate speed response value,
A speed deviation calculation unit that receives a plate speed command signal indicating the plate speed of the metal band and outputs a plate speed deviation using the plate speed response value shown in the fed-back plate speed response signal.
A rotation speed control unit that outputs a torque correction command value for eliminating the plate speed deviation by multiplying the value obtained by dividing the moment of inertia including the coil being wound by the coil diameter and the plate speed deviation.
A torque command signal indicating a torque value for controlling the tension of the metal band is received, the torque value of the torque command signal is corrected by using the torque correction command value, and the torque command value is sent to the drive unit. The output torque command calculation unit and
A take-up control device characterized by being equipped with.

請求項１または２に記載の巻取制御装置を有することを特徴とする熱間圧延金属帯用コイラー。 A coiler for a hot-rolled metal strip, which comprises the take-up control device according to claim 1 or 2.

熱間圧延された金属帯を巻き取るマンドレルの回転速度を制御する巻取制御方法において、
駆動部によって前記マンドレルにトルクを伝達して前記マンドレルを回転するとともに、前記トルクに応答して回転した前記マンドレルの回転速度応答値を取得し、前記マンドレルの回転速度指令値と前記駆動部からフィードバックされた前記回転速度応答値との回転速度偏差を解消するトルク値をコイルサイズで補正するとともに、前記金属帯の張力を制御するトルク値を加算したトルクによって、前記駆動部に対し前記マンドレルを回転するよう指示することを特徴とする巻取制御方法。 In the winding control method for controlling the rotation speed of the mandrel that winds the hot-rolled metal strip,
Torque is transmitted to the mandrel by the drive unit to rotate the mandrel, and the rotation speed response value of the mandrel rotated in response to the torque is acquired, and the rotation speed command value of the mandrel and feedback from the drive unit are obtained. The torque value that eliminates the rotational speed deviation from the rotational speed response value is corrected by the coil size, and the mandrel is rotated with respect to the drive unit by the torque obtained by adding the torque value that controls the tension of the metal band. A take-up control method characterized by instructing to do so.

熱間圧延された金属帯を巻き取るマンドレルの回転速度を制御する巻取制御方法において、
駆動部によって前記マンドレルにトルクを伝達して前記マンドレルを回転するとともに、前記トルクに応答して回転した前記マンドレルに巻き取られる前記金属帯の板速度応答値を取得し、前記金属帯の板速度指令値と前記駆動部からフィードバックされた前記板速度応答値との板速度偏差を解消するトルク値をコイルサイズで補正するとともに、前記金属帯の張力を制御するトルク値を加算したトルクによって、前記駆動部に対し前記マンドレルを回転するよう指示することを特徴とする巻取制御方法。 In the winding control method for controlling the rotation speed of the mandrel that winds the hot-rolled metal strip,
The drive unit transmits torque to the mandrel to rotate the mandrel, and at the same time, obtains a plate speed response value of the metal band wound around the mandrel rotated in response to the torque, and obtains a plate speed response value of the metal band. The torque value for eliminating the plate speed deviation between the command value and the plate speed response value fed back from the drive unit is corrected by the coil size, and the torque obtained by adding the torque value for controlling the tension of the metal band is used. A winding control method comprising instructing a drive unit to rotate the mandrel.

請求項４または５に記載の巻取制御方法を用いて、金属帯を熱間圧延することを特徴とする熱間圧延金属帯の製造方法。 A method for producing a hot-rolled metal strip, which comprises hot-rolling the metal strip using the winding control method according to claim 4 or 5.