JPH0456685B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は設備の持つ圧延動力を極力少なくする
鋼板の連続圧延設備に関するものである。 （従来の技術） 圧延機用電動機は広範囲の速度調整および精密
な速度制御を要するため、従来より直流電動機が
広く用いられている。また、圧延機用直流電動機
はサイリスタレオナード方式などの電圧制御ある
いは界磁制御により電動機の回転速度すなわち圧
延速度を制御する。 なお、圧延機用電動機として交流電動機がある
が、これまでは交流電動機は周波数変換技術が未
発達のために速度制御性が悪く、圧延機用電動機
としては専ら直流電動機が使用されてきた。 （発明が解決しようとする問題点） しかし、従来の圧延機用電動機には次のような
問題があつた。 以下、従来の圧延機用直流電動機の特性を図面
および表を用いて説明する。 第５図は、従来の鋼板連続圧延設備のひとつの
標準的な例として、中〜厚手冷延鋼板圧延用のい
わゆる５スタンドタンデム圧延設備をとりあげて
縦軸に圧延速度、横軸に圧延機番号をとり、各圧
延機を駆動する電動機の連続定格出力における最
低圧延速度を結んだ線（下限）と、最高圧延速度
を結んだ線（上限）とを描いたものである。以
下、この種の図の下限と上限のなす形状をスピー
ドコーンと称し、電動機の連続定格出力における
最低圧延速度と最高圧延速度の比を圧延速度比と
称す。鉄鋼圧延設備の圧延速度比は、日本鉄鋼協
会編「鉄鋼便覧」（第３巻）(2)（昭和55−11−20）
丸善P.1349に示すごとく、通常2.0程度で、せい
ぜい3.0未満である。これは整流能力に律しられ
ての直流電動機の電流値の制約に起因している。
このような直流電動機による圧延設備のスピード
コーン特性から、例えば鋼板の冷間圧延について
は、従来は厚手材用圧延設備あるいは薄手材用圧
延設備というように、ひとつの圧延設備が処理す
るべき鋼板の寸法・材質の範囲を、圧延速度比
3.0未満で対応可能なように、比較的せまく設定
した圧延設備を複数列配置しなければ厚手から薄
手までの各種の製品の生産に実際上は対応できな
いという大きな問題があつた。 ここで、厚手材用ならびに薄手材用の各圧延設
備について、それぞれのスピードコーン特性と圧
延性との関係を見てみると、厚手用圧延設備の場
合は、たとえば第２表のNo.３〜No.14に示すよう
に、圧延対象材の圧延前の原板厚みと圧延後の製
品厚みとの比が小さいため、最初の圧延機と最終
の圧延機の圧延速度の差が小さく、スピードコー
ンは第６図の破線で示す様なものとなる。逆に、
薄手用圧延設備の場合は、例えば第２表のNo.１〜
No.２に示す様に、圧延対象材の圧延前の原板厚み
と圧延後の製品厚みとの比が大きいため、スピー
ドコーンは第６図の実線で示す様なものとなる。
いずれも、設計に適合した圧延対象材はスピード
コーンの範囲内での圧延可能であり、圧延機のパ
ワーを有効に使うことができる。 ところが、近年の要員省力化、設備省力化の要
請にもとづいて、厚手材と薄手材とを、従来型の
厚手材用圧延設備か薄手材用圧延設備か、いずれ
か一種の圧延設備で処理しようとすると、圧延自
体が非常に困難になるか、圧延機のパワーを有効
に使えないか、いずれかの問題が生じることにな
る。 例えば、第６図の破線で示すスピードコーンを
持つ厚手材用圧延設備で、例えば第２表のNo.１、
No.２の様な薄手材を圧延すると、最終スタンドで
圧延速度がスピードコーン上限で規制される。し
たがつて、第１〜第４の各スタンドでは出力に余
裕があるにもかかわらず圧延速度が制限されるた
め、第１スタンドではスピードコーン下限以下の
圧延速度しか出せず、圧延機のパワーを有効に使
えないし、生産能力は薄手材用圧延設備による圧
延に比して大幅に低下する。 逆に、第６図の実線で示すスピードコーンを持
つ薄手材用圧延設備で、例えば第２表No.14の様な
厚手材を圧延しようとすれば、全てのスタンドで
スピードコーン下限の圧延速度が出せず、いいか
えれば圧延自体が非常に困難である。 そこで、本発明は、広い範囲の寸法および材質
の圧延対象材を、圧延機のパワーを有効に使つて
圧延することの出来る鋼板の連続圧延設備を提供
しようとするものである。 （問題点を解決するための手段） 第１の発明の要旨とするところは、鋼板の連続
圧延設備において、１台もしくは複数台の圧延機
を駆動する電動機の連続定格出力における最低圧
延速度と最高圧延速度との比が3.0以上10.0以下
の範囲で前記電動機の速度を調節する装置を備え
ていることである。速度制御装置として、一次電
圧制御方式、一次周波数制御方式、極数変換制御
方式その他の通常の制御装置が用いられる。ま
た、二つの方式、たとえば一次周波数制御方式と
極数変換制御方式とを組み合せた制御装置であつ
てもよい。極数変換制御方式では電動機の回転数
を不連続的にしか変更できないので、各圧延スタ
ンド間の張力制御等精緻な速度制御が要求される
場合には上記のような組合せが用いられる。 また、第２の発明の要旨とするところは、鋼板
の連続圧延設備において、１台もしくは複数台の
圧延機を駆動する電動機と前記圧延機との間に、
前記電動機の連続定格出力における最低圧延速度
と最高圧延速度との比が3.0以上10.0以下の範囲
で変速可能な変速機を設けたことである。変速機
としては、歯車変速機、電磁継手、流体継手など
通常の装置が用いられる。歯車変速機を用いる場
合には、ワークロールの回転数を段階的にしか変
更できないので、圧延速度の細かな制御は電動機
（最低圧延速度と最高圧延速度との比が30未満で
よい）の速度制御による。もちろん、電磁継手、
流体継手などを用いる場合でも電動機の速度制御
を併用してよい。これらの場合には、変速機の変
速比と電動機の速度比との積が上記圧延速度の比
の範囲となるように、変速機の変速比および電動
機の速度比が決められる。 次に数値限定理由について述べる。電動機とロ
ールとの間に変速機と減速機を設け、ロールを駆
動する電動機の定格出力における最低圧延速度と
最高圧延速度を5mpmから100mpmまで自由に変
えられる試験用圧延機を用いて、第１表に示す材
料をそれぞれ圧延速度比2.0、2.5、3.0、4.0、5.0、
6.0、7.0、8.0、9.0、10.0で原板厚から製品厚まで
５パスで圧延した。次にこのときの各パスでの圧
延速度より、第２表に示す材料を単一の圧延設備
で所定生産能力によつて所定量圧延するのに必要
な電動機の定格出力を算出し、第３図に圧延速度
比と電動機定格出力との関係を圧延速度比2.5の
ときの電動機の定格出力比を1.0として示した。
同図に見られるように、圧延速度比が小さい領域
では、既述のように本来的には処理可能な圧延対
象材の寸法・材質の範囲が狭いので、単一の圧延
設備で厚手材から薄手材までを処理しようとする
ためには定格出力をはずれた運転が必須となる。
したがつて、連続定格出力は必要な安全代を付加
して大きく設定されることになる。一方、圧延速
度比が大きくなると、圧延対象材の寸法・材質に
適合する圧延速度を選択・採用する自由度が増す
ので、定格外の変則的な電動機使用は減り、従つ
て電動機の連続定格出力は相対的に小さくて済
む。 すなわち、圧延速度比が3.0未満になると、必
要な電動機の定格出力の比は急激に増大し、3.0
〜10.0の間は、安定してゆるやかな減少傾向を示
し、10.0以上になると飽和する。したがつて、圧
延速度比を3.0以上10.0以下と定めた。なお、圧
延速度比の下限は5.0以上であることがより望ま
しい。 なお、本発明は前述したスピードコーンという
概念が生じる連続圧延機においてのみ有効なもの
であるが、この3.0〜10.0という本発明の圧延速
度比は、圧延対象によつて最も効率的な圧延がで
きるように、各圧延スタンド毎に設定されるが、
全スタンドを同じ圧延速度比とすることも、また
は全ての圧延スタンドで異なる圧延速度比とする
ことあり、更には連続圧延機の一部の圧延スタン
ド（少なくとも１台以上）のみに本発明を適用し
ても、相応の効果が得られるものである。 （作用） 圧延前の原板厚みと圧延後の製品厚みとが変更
になつた場合、両厚みの比に応じて電動機の回転
速度、変速機の変速比あるいは両者を変更する。
たとえば、厚手材から薄手材の圧延に変更になつ
たとすると、交流電動機の一次周波数を高くし、
あるいは変速機の変速比を増し、ワークロールの
回転速度を高くする。 連続定格出力の状態において圧延速度比の調節
範囲を設定しているので、圧延速度を変更しても
電動機に過負荷が加わることはないし、また電動
機の余剰出力は小さくてすむ。 （実施例） 第１の発明の実施例 （第１の実施例） 近年における半導体等の著しい性能向上によつ
て電源の周波数変換が容易になり、このために交
流電動機は制御性が飛躍的に改善されて圧延設備
用電動機として使用することが可能となつてき
た。そこで、従来の圧延設備の直流電動機の代り
に、圧延速度比5.0のとれる速度制御範囲の広い
交流電動機を採用した。このときの連続定格出力
は第３図に示した関係の通りに圧延速度比を従来
レベルの2.5としたときの連続定格出力の設計値
の約55％としたが、問題なく厚手材から薄手材ま
で容易に圧延可能であつた。 （第２の実施例） つぎに、第１図に第２の実施例を示す。これは
第１の実施例よりさらに速度制御の自由度を大き
くして圧延速度比9.0を有する交流電動機を、従
来の４段圧延機より寸法・形状制御性が優れる６
段圧延機に適用したものである。 交流電動機１（斜線）はサイクロコンバーター
２からの出力によつて駆動される。圧延速度を変
更する場合は、速度制御装置３によりサイクロコ
ンバーター２からの出力周波数を調整する。発生
したパワーは中間軸４、減速機５、上下スピンド
ル６，７を通つて上ワークロール８、下ワークロ
ール９に伝達される。 このように圧延速度比9.0のとれる交流電動機
を採用したところ、圧延速度比5.0がとれるよう
な交流電動機を設置した第１の実施例の場合と比
べて、約25％の電動機の連続定格出力を減少させ
て、厚手材から薄手材までを含んで所定の生産量
が得られた。 第２の発明の実施例 従来の厚手材用圧延設備を本発明に基いて改造
した。すなわち、圧延速度比2.5であつた厚手材
用圧延設備の各スタンドに変速機を設け、各スタ
ンドの変速比を個々に切り換えて、圧延速度比
5.0がとれるよう改造した。第２図は改造後の圧
延機の正面図である。 直流電動機１１は整流器を含む直流電源１２に
よつて駆動される。直流電動機１１の速度を変更
する場合は、位相制御装置１３により整流器の出
力電圧を調整する。発生したパワーは第１中間軸
１４を通つて歯車変速機１５（斜線）に入り、つ
ぎに第２中間軸１６を通つて減速機５に伝達され
る。以降は改造前と同じである。 圧延速度比を大きく変更する場合には、歯車変
速機１５によりワークロール８，９の回転速度を
粗調整し、位相制御装置１３により整流器の出力
電圧を制御して圧延速度を微調整する。 第４図は上記実施例における改造前後のスピー
ドコーンを示している。改造の結果、広範囲な寸
法および材質の材料を効率的に圧延できるように
なつた。すなわち、改造前には生産能率が非常に
悪かつた第２表No.１、２の様な薄手材が効率的に
圧延できるようになつた。そして圧延速度比が従
来レベルの2.5のままの単一の圧延設備によつて
厚手材から薄手材まで適正な生産能力で処理する
ために必要な電動機定格出力の約55％の定格出力
しかない現有の直流電動機で第２表に示すすべて
の材料が必要な定格出力な直流電動機を有す圧延
設備と同様に処理出来るようになり、大幅な電動
機の増強が回避できた。 （発明の効果） 本発明の実施により、広い寸法、材質範囲の対
象材を圧延するための圧延機の電動機の定格出力
を従来の連続圧延設備に比較して大幅に低下させ
ることが出来るとともに、厚手材用圧延設備と薄
手材用圧延設備を１つの圧延設備に集約すること
が出来る。

【表】 単位；mm

【表】

【表】 単位；mm

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示す圧延機の正面
図、第２図は本発明の他の実施例を示す圧延機の
正面図、第３図は電動機の必要定格出力比と圧延
速度比との関係を示す線図、第４図は本発明に基
づく圧延機の改造によるスピードコーンの変化を
示す線図、第５図は鋼板の連続圧延設備の一般的
なスピードコーンを示す線図、ならびに第６図は
従来の厚手材用および薄手用圧延設備のスピード
コーンを示す線図である。 １……交流電動機、２……可変周波数電源、３
……速度制御装置、４……中間軸、５……減速
機、６……上スピンドル、７……下スピンドル、
８……上ワークロール、９……下ワークロール、
１１……直流電動機、１２……直流電源、１３…
…位相制御装置、１４……第１中間軸、１５……
変速機、１６……第２中間軸。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の圧延機よりなる鋼板の連続圧延設備に
   おいて、１台もしくは複数台の圧延機を駆動する
   交流電動機の連続定格出力における最低圧延速度
   と最高圧延速度との比が3.0以上10.0以下の範囲
   で前記交流電動機の速度を調整する装置を備えて
   いることを特徴とする鋼板の連続圧延設備。 ２ 前記圧延機が冷延鋼板圧延機である特許請求
   の範囲第１項記載の圧延設備。 ３ 複数の圧延機よりなる鋼板の連続圧延設備に
   おいて、１台もしくは複数台の圧延機を駆動する
   定格出力における最低回転速度と最高回転速度の
   比が3.0未満の電動機と前記圧延機の間に、機械
   的変速機を設置し、前記圧延機の連続定格出力に
   おける最低圧延速度と最高圧延速度との比を3.0
   以上10.0以下とすることを特徴とする鋼板の連続
   圧延設備。 ４ 前記圧延機が冷延鋼板圧延機である特許請求
   の範囲第３項記載の圧延設備。