JPH0761492B2

JPH0761492B2 - 圧延機運転の最適化方法

Info

Publication number: JPH0761492B2
Application number: JP62163878A
Authority: JP
Inventors: ダブリュ．ターリィジョン
Original assignee: ティー．センジミア，インコーポレーテッド; 日商岩井株式会社
Priority date: 1986-07-01
Filing date: 1987-06-30
Publication date: 1995-07-05
Anticipated expiration: 2010-07-05
Also published as: DE3721744A1; GB8713553D0; GB2193348A; US4745556A; GB2193348B; DE3721744C2; JPH02112809A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は一般的には圧延機に係り、さらに詳細には圧延
機運転操作最適化のための制御装置に関する。本発明は
特に可逆圧延機に関連して複数パス圧下量スケジユール
の計算及び適応修正を行なうための制御装置について述
べられている。

［従来の技術］一般に可逆圧延機の経験を積んだ運転操作員は彼の操作
する圧延機の設定を、同一の圧延機で以前に得た経験に
基づいて調節している。しかしながら、即座に理解され
るようにこのような方法は全く運転操作員の熟練度に依
つており、非効率的なものである。

このような圧延機運転管理手法が非効率的となるいくつ
かの理由がある。第１に運転操作員が以前に同一の素材
を圧延したことが無いかも知れないし又はもしその経験
があつたとしても、同一の材料板厚及び仕上がり板厚で
作業したので無いかも知れない。又は運転操作員が、そ
の時圧延機で圧延されようとしているその特定の素材に
ついての経験が無いかも知れないこのような場合には、
運転操作員は彼の経験に頼ることはできず、各パスの度
に試行錯誤的評価を行わざるを得ない。従つて効率的に
圧延を行なうことはほとんど不可能である。運転操作員
がそれほど経験豊かでない時にはこの問題はさらにはつ
きりとしている。

さらに、通常良く行なわれるように圧延機が交代制で運
転されるとすると、各圧延機の運転員は、彼自身の経験
に基づいて圧延機を異なるように調節するであろう。そ
の結果、交代制の組ごとに得られる生産量及び製品の質
に通常大きな差異が生じる。

さらに、工場に数種類の異なる圧延機があつて、１人の
運転操作員を１つの圧延機から他の圧延機に配置変えを
する必要がある場合には、運転員の経験量は限られたも
のとなる。仮に第２圧延機（その駆動装置を含めて）が
第１圧延機と全ての特性において同一でない場合には許
容圧下量は第１圧延機のそれよりも大きいか又は小さく
なければならない。

熟練した運転操作員が機械に対する特別の経験を持つて
いる場合でさえ、非効率さを生じることが良くある。圧
延される帯板の厚さが仕上がり板厚に近づくと、例え
ば、運転操作員は中間板厚を決める際に、しばしば大き
な困難に直面する。例えば彼は、ある時点においてあと
２回パスにするか又は３回のパスにするか否かの決断を
しなければならない。たとえ最も効率的なパス回数を選
んだとしても、そこで運転員は好適な中間板厚を推定し
なければならない。

圧延機管理方法のひとつの従来技術で先に述べた問題点
のいくつかを解決するものに、いわゆる“プログラム式
パス・スケジユール”法と呼ばれるものがある。この方
法では所定の素材、幅、出発板厚及び仕上がり板厚、
（そして指定された圧延機）に対する圧延スケジユール
がコンピユータの記憶装置に記憶されている。新しいコ
イルに対してそのスケジユールを繰返したい場合には、
各パス毎の圧延機設定値が記憶装置から読み取られ、運
転操作員は圧延機をこれらの設定値にセツトする（又は
圧延機は自動的に設定される）。

このプログラム式パス・スケジユール法は素材、出発板
厚、仕上がり板厚、及び幅の指定範囲が非常に小さい場
合には満足のいくものである。しかしながら、指定範囲
が広い場合には、多量の記憶領域を必要とし、すべての
可能性のあるスケジユールを決定し、それらを記憶装置
に記憶させるために必要な労力の量はとても実行に耐え
られないものとなる。

素材、板厚等の指定範囲が小さな場合でも以下の問題は
残つている。

（１）記憶されているいずれのスケジユールも圧延機
の負荷容量及び駆動容量の全てを利用していない。

（２）一般的にスケジユールは一つの圧延機のみにし
か適合しない。

（３）スケジユールではワーク・ロール径の変化（こ
れらのロールの摩耗）を考慮していないし、圧延機が冬
の間は夏の間に比べてより高い動力レベルで運転できる
（従つてより生産性が高い）という事実も考慮していな
い。

（４）このスケジユールは運転操作員が介在すること
を認めていない。運転操作員は多くの理由から中間板厚
を変更せねばならず、変更後はプログラム式パス・スケ
ジユールを適用できないので、運転員は残りの全パスに
ついて、再スケジユールを余儀なくされる。

（５）圧延しなければならないコイルの中には、記憶
装置に記憶されていない素材型名、幅及び板厚の組み合
わせを有するものもある。それらのコイルに対しては、
運転操作員は圧延機設定を試行錯誤しながら決めなけれ
ばならない。

［発明の要約］本発明によれば、ミル構造と、ミル構造の中に回動的に
支持され、圧延材の寸法を圧下させるための一対のワー
ク・ロールと、ワーク・ロール間の分離力を変更するた
めの装置と、ワーク・ロールを回転させるための駆動装
置と、それに圧延機の運転を制御するための制御装置と
を有する型の圧延機運転を最適化するための方法が提供
される。この方法は、圧延機及び圧延素材のパラメータ
を示す情報を制御装置内に入力する工程を有する。入力
された値は、圧延素材を必要な厚さまでワーク・ロール
を通す複数回のパスによつて圧下するためのパス圧下量
スケジユール計算に用いられる。圧延機が処理できる最
大板厚を求めるための反復計算の制約条件は、圧延機構
造の分離力能力、駆動装置の駆動トルク容量、ロールの
圧延素材に対するスキッド、許容最大パス圧下量、必要
に応じて圧延素材の入側及び出側張力、それに圧延素材
の希望寸法とである。計算されたパス情報は、ワーク・
ロール間の分離力及び駆動装置の速度とを制御して圧延
機の運転を最適化するように制御装置に適用される。

本発明のひとつの長所は計算されたパス・スケジユール
では、選択された最終の数パスにおいて、分離力を等し
くて、圧延素材の平坦度を最適化していることである。

本発明のさらに別の特徴は、ひとつの圧延パス通過後の
圧延素材の実板厚をそのパス対して計算された板厚と比
較することである。測定された圧延素材の板厚が計算さ
れた板厚と偏差がある場合には後続のすべてのパスに対
する新パス・スケジユールを再計算する。

本発明のさらに別の特徴は、計算されたパス圧下量が制
御装置から圧延機に伝送され、圧延機の自動制御を行な
うことである。

本発明のさらに別の特徴は、制御装置が運転員に対し、
最終パスを除く各パスの通過毎に指示を出し、特定の出
側板厚がすでに終了したパスで得られているか否かの情
報を運転員に与えるようにしている点である。もし、あ
る特定のパスに対して、計算された出側板厚と測定され
た出側板厚との偏差があらかじめ定められた値以上にな
るとパス圧下量スケジユールが再計算される。

本発明のさらに別の特徴は制御装置は、圧延機を自動的
に操作する一方で、自動操作を保持しながら圧延機の手
動設定をも可能としていることである。

［発明の実施例］本明細書に組み込まれその一部を構成する添付図は本発
明のいくつかの特徴を図示しており、記述内容と共に本
発明の原理を説明している。

第１図はほとんどの冷間圧延理論で採用されている基本
計算方法を図式的に示している。このように良く知られ
ている理論、例えばブラツド・アンド・フオード法、及
びストーン法はすべてこの方法を採用している。

本分野に精通している技術者には容易に理解されるよう
に、ロール分離力（ロールが材料を圧延する際に材料が
上下のローラを分離するように働く垂直方向の力であっ
て、圧延荷重、圧下力に対応する）は、どの理論を採用
するか否かには関係なく、第１図の計算ステツプ６で与
えられる一般形式で示される方程式を用いて計算でき
る。

いくつかある理論間の差異は用いられる仮定、ワーク・
ロールのフラットニング効果の計算方法、及び圧下力乗
率係数（pressure multiplication factor PMF＝exp
（μL/t−１）／（μL/t）：ここで、μはロールと材料
の間の摩擦係数、Ｌはロール内の材料の接触長、ｔは材
料の厚さである）の計算方法にある。

ロールフラットニングは金属の冷間圧延の際に発生する
非常に高い圧力のために生じる。これが特に厳しくなる
のは帯板の厚さがワーク・ロール径に比較して小さな場
合や圧延素材が非常に固い場合である。

ロール外周の周速度はロールかみ合わせ部においても一
定であるが、帯板はかみ合わせ部通過時に厚さが減少す
るためその速度は増加する、そのため、通常帯板はロー
ルかみ合わせ部の入口側ではロールに対して後方にスリ
ツプし、かみ合わせ部の出口側ではロールに対して前方
にスリツプしている。かみ合わせ部内の一点、中立点に
おいて、帯板はロールと同一速度で移動している。これ
らの後方スリツプ、前方スリツプ及び中立点の現象は本
技術分野では良く知られており、圧延に関するどのテキ
ストにも記述されている。

前方及び後方スリツプに抵抗し、従つて帯板の伸延を阻
害するロールと帯板間の摩擦効果に打ち勝つために、さ
らに別の付加ロール分離力（RSF）が必要となる。摩擦
のためにRSFを増加する係数は圧下力乗率係数（PMF）と
して知られている。

ほとんどの圧延処理に共通する特徴は、ロールフラット
ニング値及びPMF値を計算開始時点で推定し、ついでRSF
を計算するための反復処理をすることが必要である点で
ある。この反復処理は、ロールフラットニング推定値及
びPMF推定値から計算されたPSF（ステツプ９）を、ステ
ツプ7,8に用いて得られる値が前記推定されたロールフ
ラットニング値及びPMF値と同じ値となるまで行なわれ
る。

基本計算を実行するために、第１図に示されているよう
な圧延機データ、コイル・データ及び材質データが既知
でなければならない。計算はロールかみ合わせ摩擦係数
の計算（ステツプ１）を行ない、この計算時に圧延速度
及び使用する冷却液の種類が必要である、次にパスの開
始時（Y1）中間時（Ｙ）及び終了時（Y2）での材質の圧
縮応力計算（ステツプ２）を行ない、この計算時には、
各板の材質、焼鈍時板厚、入側板厚（以下、入口板厚と
もいう）及び出側板厚（以下、出口板厚ともいう）が必
要である。第３及び第４ステツプでは圧力乗率係数、及
びワーク・ロールのフラットニング半径の推定を行な
う。第５ステツプでは入側張力（以下、入口張力ともい
う）及び出側張力（以下、出口張力ともいう）の計算を
行なう、入側張力とは、実ペイオフ張力すなわち実際の
巻戻し張力と、材質強度で制限される最大張力（通常Y1
の３分の１に制限される）とのいずれか小さい方であ
り、出側張力とは、巻取り張力と、材質強度で制限され
る最大張力（通常Y2の３分の１に制限される）とのいず
れか小さい方である。

ロール分離力（RSF）が次に計算され（ステツプ６）次
にフラットニング後半径（Ｒ′）（ステツプ７）及び圧
下力乗率係数（PMF）（ステツプ８）がステツプ６から
のRSF値を用いて計算される。最後にRSFがステツプ７及
び８からのＲ′及びPMF値を用いて計算される（ステツ
プ９）。ステツプ7,8及び９は収束するまで反復計算さ
れ、ステツプ９で得られるRSFの値をステツプ７に挿入
した時に、Ｒ′及びPMFの値がそのRSFを計算する時に用
いた値と同じになるまで継続される。

この基本計算は本圧延機管理装置の核心部でも取り入れ
られている。使用されている詳細な理論及び、反復計算
か、非反復計算であるかは、これが十分実績のある理論
であり、又実際結果と十分に良く一致するのであればさ
ほど重要でないことが理解されよう。

第２図は各パスにおいていかにしてパス圧下量を最大化
するかを示す論理ブロツク図である。制限要素は以下の
通りである：（１）使用可能な圧延機トルク（すなわち、圧延機駆
動装置の基本速度における動力）（２）許容ロール分離力（圧延機構造の機械的制限）（３）スキッド限界（与えられたワーク・ロール寸法
に対して大きすぎる圧下量を試みると、ロールは帯板の
上を滑り圧延不能となる。）（４）圧下量の百分率が運転員の設定した最大許容パ
ス圧下量（経験上又は特別な要求による制限）を越えな
いこと。経験的にある種の帯板材や、非常に大きな張力
をそなえていない圧延機では、平らな帯板を得るために
パス圧下量を制限しなければならないことが知られてい
る。板厚が薄くなると、このような制限が動力制限やRS
F制限よりも優先する例えばゼンジミア（Sendzimir）圧
延機でステンレス鋼の薄板圧延を行なう場合、典型的に
は60％以上のパス圧下量が可能である。しかしながら実
際には、平坦性を得ることが困難であるため、20〜25％
以上のパス圧下量はほとんどとられない。又、特殊要求
によつてしばしばパス圧下量が制限される。これは後述
する。

（５）仕上がり板厚−パス圧下量を出口板厚が仕上が
り（目標）板厚以下となるように設定することはできな
い。

第１ステツプ（ステツプ１）は通常パス圧下量（例えば
20％）のための基本計算を、第１図に示す従来技術を用
いて行なう。

次のステツプ（ステツプ２）は材質が求められた最大RS
Fに対して十分固いか否かのチエツクを行なう。（例え
ば、仮に鉛のような材質を非常に小さなワーク・ロール
を有するゼンジミア圧延機で圧延すると、ロールは最大
RSFに達する前に条片を切り離してしまう。）第３ステツプはRSFを圧延機の最大のRSF（RSF_max）と比
較し、もし、これがRSF_maxと等しくない時には、出口板
厚をその結果に応じて増加又は減少し、基本計算を繰り
返す。この過程（反復）はRSFが最大値に達するまで繰
り返えされる。

第４ステツプは、ロールフラットニング係数が異常に高
くないか否かのチエツクを行なう。もしこの値が高過ぎ
る時には、出口板厚を一度に小幅増加させ、ロールフラ
ットニング係数が許容値となるまで基本計算を繰り返
す。

第５ステツプは出口板厚が仕上がり希望板厚以下でない
か否かのチエツクを行なう。もしそれ以下の場合は、出
口板厚を仕上がり板厚と一致させ、基本計算をもう一度
実行する。

第６ステツプは、出口板厚が、スキッド限界及び経験的
な制限で示される許容板厚以上であることのチエツクを
行なう。もしもこの値が経験的な制限又はスキッド限界
より小さい場合には、出口板厚をスキッド限界又は経験
的な制限（いずれか大きい方）に設定し、基本計算を繰
り返す。

第７ステツプは圧延機動力をその圧延速度において圧延
機電動機による使用可能動力と比較する。（圧延機動力
は基本速度までは速度に比例する。基本速度以上では圧
延機動力は一定である。）圧延機動力が使用可能動力以
上の時にはステツプ８が実行される。そうでない場合は
ステツプ９が実行される。

第８ステツプ（圧延機動力過大）では、圧延機速度を基
本速度と比較する。速度が基本速度より小さいか等しい
場合には、出口板厚を増加させ（圧延機動力の所要減少
量に比例してH1−H2を減少させ）、基本計算を繰り返
す。速度が、基本速度より大きい場合は、速度を減少さ
せ、出口板厚も増加し、基本計算を繰返す。

第９ステツプ（動力はOK又は過少）では圧延機速度を基
本速度と比較する。もし速度が基本速度より小さく、増
加できない場合、これは速度がペイオフ・ライン（巻戻
し系列）の速度で制限されることを意味する。このよう
な場合は、計算完了である。もし速度が基本速度より大
きいか等しい場合には、圧延機動力の必要増加量に比例
した量又は、最高速度（いずれか小さい方）にまで速度
を増加させ基本計算を繰り返す。もしも速度が最高速度
に等しい時には、速度を増加することはできず計算は完
了する。

基本計算が繰返される場合には、各回毎にステツプ１に
戻りすべての後続のステツプを繰返えし、１つの例外を
除いて各ステツプを実行する際の条件が満されなければ
ならない。その例外とは、速度変更が前回のRSF最大化
（ステツプ３）の後で行われていないならばステツプ３
は除外される。この理由は最大RSFに対するパス圧下量
は変化せず（速度変更がなされないなら）、又、ステツ
プ３の後の全ステツプではパス圧下量を減少するのみ
（すなわちH2を増加させる）であるのでステツプ３の条
件は速度変更がなされないかぎり自動的に満足される。

場合によつては全ての条件が満されることもあるであろ
う、又仕上がり板厚及び圧延速度が求まる時には、この
パスに対する前述の制限（２）−（５）の少なくとも１
つが保証され又、制限（１）が満されるか最大速度での
圧延が行なわれる（但し、初回パス−巻戻しパスとして
知られる−−では速度は巻戻し系列の速度で制限され
る。もつともこの場合も巻戻し系列速度的における全使
用可能圧延機動力が展開される。）第３図は複数パス・スケジユールを第２図の最適化計算
を用いて展開する例を示している。各パス毎に第２図に
示す計算は取り得る最小板厚を求めるために使われてい
る。この板厚は次パスの開始時板厚として用いられる。
このように処理は仕上がり板厚に達するまで繰り返えさ
れる。各パス計算毎に計算結果は記憶される。

通常最終の数パスでは最終パスを除いてRSF値は互いに
接近しており、最終パスにおけるRSF値は零より僅かに
大きな値と最終値との間のどのような値もとり得る。
（これは終りから２番目のパスの出口板厚が仕上がり板
厚とどれだけ近いかに依つている）。最終数パスにおい
ては互いに接近し整合のとれたRSFをとるのが好ましく
（同一の圧延機形状設定を各パス毎に条鋼形状の大きな
変更を行わずに使用できる。）これは本技術分野で良く
知られていることであり、従つて装置では最終２パスの
RSF値を比較し、これらの値が等しく（例えば10％の許
容幅以内）ない場合、最後の数パスをRSF制限値をこれ
らのパスの平均値として繰り返し計算する。この処理は
最終数パスのRSF値が等しく（許容幅以内）となるまで
繰り返えされる。

第３図の例において、装置は全パス又は、最終４パスの
うち少ない方の回数を繰り返し、それによつてRSF制限
値を決定する。この処理の結果全パス又は最終４パスの
RSF値は値が均等化（以下において等値化という）され
帯板の平坦性に対して最適圧延条件を与える一方、パス
の総回数は前と全く同じであり、従つてコイルの圧延完
了時間はRSF等値化処理が行われる前と同じである。実
際計算の結果は時間が少し短くなることを示している。
その理由は、全ての等値化されたパス（最終を除く）で
の出口板圧はRSF等値化前よりも少し厚く、従つて全帯
板の長さは短くなる。さらに、全ての等値化されたパス
（最終を除く）でのパス圧下量はRSF等値化前よりも小
さく、圧延速度は通常速くなる、（同一の圧延機動力レ
ベルにおいて）これも又パス時間を短くする。

表１は本装置のモニタ上の典型的な表示画面を示し、パ
ス圧下量最適化後、RSF等値化前の状態を示している。
表１は７パス・スケジユールで1270mm（50インチ）幅の
ステンレス鋼を3.81mm（0.15インチ）から0.889mm（0.0
35インチ）まで圧延する例を示している。圧延機動力は
2500馬力そして基本速度は150m/分（500FPM）であり、
表からわかるようにパス２から５では動力制限値に達し
ている。又パス６では圧延負荷（RSF）制限値にかかつ
ている。パス６では装置は圧延速度を167.4m/分（558FP
M）まで上げて、利用可能な圧延機動力を使用してい
る。６パス通過後の板厚（0.939mm（0.037in））は希望
する仕上がり板厚に近いので最終パス圧下量はたつた5.
5％でありRSFは51％にすぎない。

表２はRSF等値化処理後装置がモニタ画面の更新を行な
う様子を示している。最終４パスが繰り返えされ、最終
４パスに対して約85％のRSF値が得られていることがわ
かる。これら全てのパスに対して圧延速度が約150m/分
（500FPM）以上に増加され、利用可能な圧延機動力を使
用するようにしている。RSF等値化後の最終４パスの総
パス時間（18.8分）はその前（21.8分）よりも短くなつ
ていることがわかる。

第４図は本圧延機管理装置が計画した圧延パス・スケジ
ユールからの偏差に適応し、同時に運転員に対してその
偏差が生じた点から前方向の最適化パス圧下量を提示す
る様を示している。この機能は非常に有効である、その
理由は圧延機運転員はい与えられたパスに対して、種々
の理由からパス圧下量を調節しなければならないことが
あるからである。考えられる理由は（ａ）帯板の平坦度
が最適圧下量の下では十分満足でない−これは入力され
る帯板の形状が均一でないか、圧延機の設定が正しくな
いか又はロール・クラウンが正しくない場合に生じる；
（ｂ）帯板がコンピユータの予想より固すぎる（又は柔
かすぎる）場合である、この原因は圧延される合金中の
材料成分の比率の違いや、圧延機に送られる前の焼鈍が
適正でないかである；（ｃ）ロールの滑り、これは圧延
機ロールが通常よりなめらかであるか、圧延機冷却液の
変化により発生する。

第４図及び表２に示すように、完全な最適化され、等値
化されたスケジユールが本装置から運転員に提示される
と、装置は運転員に対して（コンピユータのモニタを用
いて）“パス開始?"と問う。運転員の準備が良い時に
は、彼はＹ［ENTER］と応じ（すなわち、運転員はY"キ
ー、そして“ENTER"キーを押す）そこで装置は第１パス
のための変数値（すなわち出口板厚、速度、入口張力そ
れに出口張力）を表示するので運転員は圧延機をこれら
の値に設定できる。装置は又“到達板厚異なる場合?"と
表３に示すように表示する。

運転員がパスを完了した時に、圧延機により得られた板
厚が装置で予定された出口板厚と等しければ、運転員は
単にコンピユータキーボード上の“ENTER"キーを押せ
ば、装置は次のパスの変数を表示し、“到達板厚、異な
る場合は?"と表示する。いずれのパスにおいても運転員
が予定された板厚から得られるかぎり、彼はパス完了後
に“ENTER"キーを押すと、次のパスの変数が表示され
る。この工程は仕上がり板厚が得られるまで、すなわち
コイルの圧延が完了するまで継続する。

与えられたパスで予定された板厚が得られなかつた時
は、運転員は、“到達板厚、異なる場合は?"のプロンプ
トに応じて、得られた板厚をタイプする。例えば表３に
示すように、得られた板圧が2.997mm（0.118インチ）の
場合、運転員は“.118［ENTER］”とタイプする。次に
装置は丁度完了したパスに対して基本計算を行ない（す
なわち第１図で与えられる計算）、残りのパスに対して
最適化処理及び最終数パスに対しては等値化処理を行な
う（すなわち第３図に示す処理が残りのパスに対して実
行される。）次に装置は残りのパスのうちの第１番目の
変数値を表４に示すように表示し、運転員がこれらの値
に圧延機を設定できるようにしている。

従つて、運転員が装置が予定した値と異なる出口板厚に
圧延すると、もし彼が装置に対して（キーボード経由
で）圧延機が実際に出力した板厚を伝達すると、装置は
この得られた実際の板厚に基づいて、残りのパスに対し
再最適化及び再等値化を行なう。この点に関しては、本
装置が圧延機運転員の要求に対して高度に適応性がある
ことが知れよう。この再最適化及び再等値化処理は、も
し必要なら（最終パスを除いて）全パスに対して実行可
能である。

本装置は可逆圧延機とその駆動装置とのインターフエー
スともなれるように考慮されていて、これによつて、圧
延機変数の正しい値を運転員の手動介入で設定する代り
に最適圧延機設定値を自動的に用意することができるよ
うになつている。

第５図に、本装置が典型的な従来技術による圧延機及び
その駆動装置及びその４つの主制御装置（速度制御、入
口張力制御、出口張力制御それに板厚制御）と接続され
る例を示す。第５図内で後方から見た形の圧延機11は可
逆圧延機であり、これは左右にテンシヨン・リール（巻
取り器）12及び13を備えている。圧延機及びテンシヨン
・リールはそれぞれギヤ機構17,18及び19を介して、直
流電動機14,15及び16で駆動されている。圧延機はスク
リユウダウン圧下機構20を備えており、これでワーク・
ロール21間のギヤツプ（従つて圧延機で圧延される素材
22の厚さ）を調節し、スクリユダウン機構自体は、駆動
装置及び位置制御装置23を備えている。厚さ計24及び25
が圧延機の左側及び右側に用意されており、各パス毎に
圧延機に出入する帯板の厚さを測定する。帯板はテンシ
ヨン・リール12及び13上にコイル状26及び27に巻き取ら
れる。

デフレクタ・ロール28及び29が圧延機の左右両側に設置
されていて、圧延ロール21の間を通る帯板22の一定路が
できるようにしている。帯板は各各のテンシヨン・リー
ルと圧延ロール間を移動する際にこれらのロールで方向
が変えられる。速度検出器30又は31（速度計用発電機又
は回転光学式増分エンコーダ）が各デフレクタ・ロール
に連結されている。これらの検出器はデフレクタ・ロー
ルの回転速度（従つて帯板の速度）を圧延機の左側及び
右側で測定する。

この従来技術による圧延機及び駆動装置は以下のように
圧延機及び巻取り機の速度は，圧延電動機の速度で決定
され、この圧延電動機は簡単な速度制御ループで制御さ
れており、これは、出口帯板速度計測器からのフイード
・バツク信号が速度指令又は基準信号と等しい時安定な
運転条件が得られる。

各々のテンシヨン・リール電動機はリールと圧延機スタ
ンド間の帯板の張力が一定となるように制御される。図
示された例において、張力はリール電動機内の電機子電
流を測定することにより効果的に検出されており、この
電流は等価な張力値となるよう好適に目盛りされ、張力
基準信号と比較される。張力目盛された電機子電流値が
張力基準信号と等しい時に安定運転状態が得られる。

自動板厚制御装置は、帯板出口板厚（連続厚さ計で測
定）を、出口板厚基準信号と比較し、偏差（すなわち出
口板厚指令とフイード・バツク信号との差）に応じて圧
延機圧下駆動装置に修正信号を送りロール・ギヤツプを
増減する。本技術分野で良く知られているように、板厚
制御装置では圧延ロールと、出口板厚計との間の移動遅
れを考慮する必要があり、この遅れを判断するために速
度検出器からの速度信号が用意されている。

逆方向運転の制御を可能とするために、運転員はスイツ
チ（図示せず）を有しており圧延方向の選択を行なう
（左から右（Ｒ）；及び右から左（Ｌ））。このスイツ
チは圧延機方向継電器（MDR）として知られる電動継電
器に結合されている。MDRには圧延機電動機の回転を逆
転するための接点（図示せず）が備えられている、又、
接点32,33は圧延方向に応じて、正当な入口及び出口張
力指令信号回路を構成し、接点34,35は正しい出口側帯
板速度検出器の回転計信号を選択し、接点36,37は正し
い出口側厚さフイードバツク信号を選択するために備え
られている。

第５図において、モード切換スイツチを使用し、４つの
主圧延機制御装置への基準信号が、圧延機管理装置から
与えられる最適表示値に従つて圧延機運転員により手動
設定される場合又は、圧延機管理装置から直接設定され
る場合の方法を示している。前者の場合モードスイツチ
は手動に設定され、後者の場合自動に設定されている。

第５図は又、たとえモード・スイツチが自動に設定され
ていても運転員の手動介入の余地があることを示してい
る。自動モードが選択されている時に、コンピユータは
全ての手動基準値（指令信号）を最適値となるように、
各パスの開始時点にコンピユータ最適化基準値初期設定
ユニツトを用いて初期設定する。圧延開始後、運転員は
全く手動モードと同様に設定値を増加又は減少できる。
この理由は、設定器ユニツトは、自動モードでも、手動
モードと同様に操作可能状態にあるためである。

モードスイツチ38がどちらのモードにある時でも、運転
員は帯板厚さ設定値を、押ボタン43及び44を用い、設定
ユニツト39で生成される基準信号を増減させて調整する
ことができる。同様にして、彼は、圧延速度を押ボタン
45及び46を用いて調整できる、これらの押ボタンは速度
設定ユニツト40を制御している。又入口張力は、入口張
力設定ユニツト41を制御している押ボタン47及び48を用
いて、又出口張力は押ボタン49及び50を用いて調整でき
る。

設定ユニツトの設計は従来技術による。典型的にはこれ
は電圧／周波数変換器（運転員の入力信号をデイジタル
信号に変換する）と、双方向計数器（変換器からのパル
スを計数し、増押ボタンが押されると計数値を増加し、
減押ボタンが押されると計数値を減少させる）とで構成
できる。計数器の出力は制御変数の基準値を表わしてい
る。例えば厚さ設定ユニツト上の計数値1754は0.1754イ
ンチを表わすことができる。双方向計数器の値はプリセ
ツト入力を用い、運転員が“プリセツト可能”押ボタン
60−63を押した時点で任意の値に設定できる。簡単のた
めに、図では“プリセツト可能”押ボタン60−63は設定
ユニツト39−42の中に示している。実際には、この機能
はより簡便に１つの“プリセツト可能”押ボタンと継電
器とを用いて４つの装置に接続するか又は圧延機方向継
電器（MDR）からの継電器接続によつて、いつでも運転
員が圧延方向を変更するたびに４つの設定ユニツト上の
“プリセツト可能”機能を働かしている。

このような制定ユニツトは又先に述べた従来技術による
圧延機管理装置“プログラム式パス・スケジユール”法
でも使用するのに適しており、ここではあらかじめプロ
グラムされた板厚、張力及び速度をプリセツトユニツト
を用いて、プリセツトできる。

本発明の場合には、デイジタルコンピユータ50には、デ
イジタル出力インターフエース52−55が具備されてい
る。これらは市販のインターフエースでありコンピユー
タの制御下に動作できて、記憶装置を有し、コンピユー
タが計算した基準値をコンピユータが他の処理を行なう
間記憶保持している。各パスの開始前にコンピユータは
出口張力、入口張力、速度及び出口板厚の値を各パスの
記憶領域（第３図及び第４図参照）から読み込み、これ
らの値をそれぞれのインターフエース52,53,54及び55に
転送する。これらの値はそれぞれのインターフエース内
に、次のパスが開始される直前まで、すなわち、コンピ
ユータが同じ変数の値を次のパスの記憶領域から読み込
み、これらの値をインターフエースに転送する時まで記
憶保持される。

変数の新しい値がパス記憶領域（デイジタル・コンピユ
ータ50の内部）から出力インターフエースに転送される
正確な時刻は、残りのパスの再最適化が行われて、装置
の“パス開始”（第４図参照）プロンプト（Prompt）に
応じて運転員が“Y"をタイプした時点か又は、運転員が
［ENTER］キーを装置のプロンプト“得られた板厚、異
なる場合は?"に応じて押した時点である。（この場合は
圧延機はコンピユータで予定した板厚を得ており、再最
適化は不要である。）これらの新しい変数値が転送され
ると同時に、同じ値がモニタ上に表示される。

本方法の第３図に示す例では、最終数パスにおいて、ほ
ぼ等しいロール分離力が得られているが、これは多くの
応用での要求をかなえている。その第１の要求とは、圧
延機設定を変更することにより時間ロスを最少にし、帯
板の良好の平面度を得ることである。

しかしながら、要求内容が異なる場合もある。例えば高
い表面輝度又は光沢を得る場合、最良の結果は、新しく
研摩されるかみがかれたワーク・ロールを、最終パスの
直前に圧延機内に挿入し、最終パスでの圧下量を非常に
少くした場合に得られる。このような場合には、ワーク
・ロールが最終パスの前に、ロス時間の追加も無しに取
り換えられる限りにおいては、圧延機形状設定（ワーク
・ロール・クラウンでさえ）を変更することは、たいし
たことではない。

又、時には帯板の冶金学の問題から、第１パス又は最終
パスにあらかじめ定められた圧下量を要求されることも
ある。

このような場合にも本方法は適用できるが、第３図に示
した方法は各パス毎の圧下量があらかじめ定められてい
ない場合にのみ適用できるので少し変更すれば良い。例
えば8.89mm（0.35インチ）から2.54mm（0.1インチ）の
厚さに最終パスの圧下量を10％と指定した圧延するとす
れば、管理装置は第３図の処理を開始時板厚（H₀）を8.
89mm（0.35インチ）仕上がり板厚（H_n）を2.819mm（0.1
11インチ）として実行する。次に第２図の計算処理を運
転員入力のパス圧下量制限値10％を用いて行ない最終パ
ス圧延を2.819mm（0.111インチ）から2.54mm（0.1イン
チ）とするように変数の値を求める。このようにしてプ
ログラムは又、10％圧下量が圧延機及びその駆動装置の
容量以内であるか否かのチエツクを行なう。

他の例では、5.08mm（0.2インチ）の厚さから1.27mm
（0.05インチ）へ、第１パスを15％の圧下量を指定した
行なう時には、管理装置は第３図の処理を全パスに対し
て、15％圧下量を第１パスに対する運転員の制限値と認
識して実行する。この処理においてもあらかじめ定めら
れた15％圧下量が実現可能か否かのチエツクも行なう。

運転員によるパス圧下量制限制御は以上で理解できよ
う。運転員は第１パス、中間パス、そして最終パスに対
して個別に制限値を決定できるので、先の特別な場合も
容易に処理できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はひとつのパスにおいてロール分離力と動力とを
計算する方法を示す模式的ブロツク図、第２図はひとつ
のパスにおいて、最大の動力とそして又は最大のロール
分離力とを得るように装置が圧下量を最大とする方法を
示す論理ブロツク図、第３図は装置が複数パス・スクジ
ユールでの圧下量最大化と、最終数パスにおけるロール
分離力を均等化する手法の論理ブロツク図、第４図は装
置が運転操作者の介入をいかなる段階においても受付
け、残りのパスを再最適化するための論理ブロツク図、
第５図は装置が典型的な従来技術による圧延機とその制
御装置とを組み合わせて管理機能を構成する様子を模式
的に示すブロツク図である。［符号の説明］ 11……圧延機 12,13……テンシヨン・リール 14〜16……直流電動機 17,19……ギア機構 20……ネジ締機構 21……ワーク・ロール 22……圧延素材 24,25……厚さ計 26,27……コイル 28,29……デフレクタ・ロール 30,31……速度検出伝送器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧延機構造体と、圧延機構造体の中に回動
的に支持され圧延材の寸法を減少させるための一対のワ
ーク・ロールと、ワーク・ロール間の分離力を変更する
ための装置と、ワーク・ロールを回転させるための駆動
装置と、圧延機の運転を制御するための制御装置とを有
する圧延機運転の最適化方法にして：ａ）ワーク・ロールのための圧延機構造の分離力能力を
表わす値、及び駆動装置の駆動トルク容量を表わす値を
制御装置に記憶すること；ｂ）制御装置に、圧延される被加工材の材料の特性を表
わす値を記憶すること；ｃ）制御装置に、圧延される被加工材の寸法及び圧延機
で加工される希望寸法を表わす値を記憶すること；ｄ）制御装置に、第１パス、中間パス及び最終パスでワ
ーク・ロールを通過する被加工材の最大許容圧下量を表
わす値を記憶すること；ｅ）制御装置内に記憶された前記値を用いて、被加工材
をワーク・ロールを通す複数パスによって希望する寸法
まで減少させるためのパス圧下量スケジュールを計算
し、各パス毎に、圧延機構造体の分離力能力、駆動装置
の駆動トルク容量、ロールの被加工材に対するスキッ
ド、最大許容パス圧下量、及び希望する被加工材寸法の
条件下で、圧延機が実現できる最小被加工材寸法を、決
定するための繰返し計算をなすこと；ｆ）計算されたパス・スケジュールを用いて、ワーク・
ロール間の分離力及び駆動装置の速度を制御することに
より、圧延機の最適運転を行なうように制御装置の操作
を行なうこと；の各ステップを含む前記圧延機運転の最適化方法。
【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載の方法におい
て、前記計算されたパス・スケジユールが選択された最
終数パスについて、これら選択された数パスの間で分離
力の均等化を行ない圧延されるワーク・ピースの平坦度
を最適化するように調節されることを特徴とする前記圧
延機運転の最適化方法。
【請求項３】特許請求の範囲第１項に記載の方法におい
て、前記計算されたパス圧下量スケジュールが、各パス
毎に特有の被加工材圧下量計算値を有し、該方法がさら
に、各パス毎に圧下量を測定し、パス毎の圧下量計算値
に達しない時には以下に続くパスのパス・スケジュール
を再計算するステップを有することを特徴とする前記圧
延機運転の最適化方法。
【請求項４】特許請求の範囲第１項に記載の方法におい
て、圧延機がワーク・ロールの両側に巻取り機と、巻取
り機を回転させるための巻取り機駆動装置を有し、該方
法が、さらに、制御装置に巻取り機駆動装置の最大能力
を表わす値を記憶し、各パス毎に前記巻取り機駆動装置
の能力及び被加工材の強度とで定まり被加工材に加える
ことのできる最大入側張力及び出側張力とを計算するス
テップとを有し、前記繰返し計算が前記最大入側張力及
び出側張力とを含むことを特徴とする前記圧延機運転の
最適化方法。
【請求項５】最終数パスのワーク・ロールにかかるロー
ル分離力の水準が、圧延される帯板の平坦度を最適化す
るために均等化されている圧延機運転の最適化方法にお
いて：ａ）デイジタル・コンピュータに圧延機構造、圧延機駆
動装置及び巻取り機駆動装置を画定する物理定数値を記
憶すること；ｂ）前記デイジタル・コンピュータに圧延機で圧延され
る被加工材の特性を定める物理定数値を記憶すること；ｃ）前記デイジタル・コンピュータに、圧延される被加
工材の物理定数及び、圧延機運転によって製造されるべ
き被加工材の希望寸法を記憶すること；ｄ）前記デイジタル・コンピュータに第１パス、中間パ
ス及び最終パスでの最大許容パス圧下量を記憶するこ
と；ｅ）デイジタル・コンピュータに記憶された値からパス
・スケジュールの計算を行ない、各パス毎に、ロール分
離力能力、駆動トルク容量、ロール・スキッド、最大許
容パス圧下量及び被加工材の最終仕上げ板厚の制約下で
圧延機が実現できる最小出側板厚を決めるため繰返し計
算をなし圧延機の動力で決められる最大圧延速度を求め
ること；ｆ）各パス毎に、巻取り機駆動装置の能力及び圧延され
る被加工材の強度とで定められる圧延される被加工材に
与えられる最大入側張力及び出側張力とを計算するこ
と；ｇ）選択された最終数パスにおけるロール分離力を均等
化して前記選択されたパスのパス圧下量を調整し、調節
後のパス・スケジュールを再計算し、ｈ）デイジタル・コンピュータに記憶装置に前記計算さ
れたパス・スケジュールの各パス毎に出側板厚、圧延速
度、入側張力及び出側張力の最適値を記憶すること；ｉ）パス・スケジュールの各パスの前に、圧延機運転員
が計算された値を得るために圧延機の設定を行なうこと
が出来るように、出側板厚、圧延速度、入側張力及び出
側張力の最適値を表示すること；の各ステップを含むことを特徴とする前記圧延機運転の
最適化方法。
【請求項６】特許請求の範囲第５項に記載の方法におい
て、ａ）最終パスを除く各パスの後に、運転員がそのパスに
おいて、特定の出側板厚が得られたか否かが分るような
指示を与えること；ｂ）各パスにおいて、計算された出側板厚と測定された
出側板厚との偏差があらかじめ定められた量を越えると
き、前ステップ（ｅ）から（ｈ）を繰返すこと；の各ステップを含むことを特徴とする前記圧延機運転の
最適化方法。
【請求項７】圧延された板片の平坦度を最適化するため
にワーク・ロールにかかる最後の幾つかのパスにおける
ロール分離力の水準が均等化されている圧延機運転最適
化方法において、ａ）圧延構造と圧延駆動と巻取り駆動を表す物理的パラ
メータの値をディジタル・コンピュータに記憶するこ
と、ｂ）圧延機で圧延されるべき被加工材の特性を表す物理
的パラメータの値を前記ディジタル・コンピュータに記
憶すること、ｃ）圧延される被加工材を表す物理的パラメータの値と
圧延機運転により製造されるべき希望の加工寸法を前記
ディジタル・コンピュータに記憶すること、ｄ）最初のパスと中間パスと最終パスにおける最大許容
パス圧下量を前記ディジタル・コンピュータに記憶する
こと、ｅ）前記ディジタル・コンピュータに記憶された値から
パス・スケジュールを計算し、圧延機の分離力能力と駆
動トルク容量とロール・スキッドとパス圧下最大許容量
と被加工材の製品寸法の制約を受けるなかで、圧延機が
実現できる最小出口板厚を決めるためパス毎に反復計算
を行って、圧延機動力により決まる最大ロール速度を決
定すること、ｆ）巻取り駆動の能力と被加工材の強度により決まる各
パス毎に被加工材が受ける最大入側張力および最大出側
張力を計算すること、ｇ）最後の幾つかの内の選択されたパスにおけるパス圧
下量をロール分離力が均等化するように調整し、調整後
のパス・スケジュールを再計算すること、ｈ）計算されたパス・スケジュールのパス毎に出側寸法
と圧延速度と入側および出側張力の最適値をディジタル
・コンピュータのメモリーに記憶すること、ｉ）パス・スケジュールの各パスの開始前に圧延機運転
員が圧延機をパス・スケジュールの計算値を達成させる
ようにするセットアップを可能とするため出側付法と圧
延速度と入側および出側張力の最適値を表示するととも
に、運転員の介入なしに圧延機の自動制御を行うために
これら最適値をディジタル・コンピュータのメモリーか
ら圧延機制御装置に転送すること、の各ステップを含むことを特徴とする圧延機運転最適化
方法。
【請求項８】特許請求の範囲第７項に記載の方法におい
て、運転員が介入する余地を与えるためａ）ディジタル・コンピュータの出力を適当なインター
フェース回路を通して圧延機のプリセット入力に接続し
て、自動運転中において手動設定も可能とすること；ｂ）最終パスを除く各パスの後に運転員が、各パス毎に
圧延機によって得られた出側板厚がパス・スケジュール
で計算された板厚と異なっているかどうかの情報をデイ
ジタル・コンピュータに入力できるように運転員に情報
を与えること；ｃ）各パスの出側板厚がそのパスに対して計算された板
厚と異なる場合には前記ステップ（ｅ）から（ｈ）を圧
下量パス・スケジュール中の残りのパスに対して繰返す
こと；の各ステップを設けたことを特徴とする前記圧延機運転
の最適化方法。