JPS62158552A - 圧延鋳造における板厚のフイ−ドバツク制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は２．一般に圧延鋳造工程の制御、特に、希望の
工程パラメーター値と実際の工程パラメーターとの間の
差を可能な限りゼロに近づけるために、必要な制？１１
操作をするシステムに関する。

以下余白 〔従来の技術〕 従来は、圧延鋳造のバイト中にある溶融金属の凝固面の
位置とロール偏心を補償するロールから送出する金属の
板厚とを絶えず制御するために自動的な一括統合をまっ
たく行なってこなかったり、また、その一括統合を与え
るためのいろいろなオートメーション計画を立てたりま
た関与したりすることを行なってこなかった。

例えば、米国特許第４，４９７，３６０号において、少
なくとも１つのロールに及ぼすトルクやロール軸におけ
る応力あるいは圧延鋳造機械から送出するストリップ温
度を測定することによって、圧延鋳造機械の生産性を上
げるための方法を明示しである。１つのあるいは１つ以
上の前記パラメーターの絶えず計算された前の平均値か
ら生じる誤差は、ロールスピードを制御するのに使用さ
れる。もし単以下にある間は増加させられる。

ヨーロッパ特許出願公開第１，３８０，５８９には、回
転トルクあるいは回転圧力を測定することによって圧延
鋳造機械のロールバイト中の金属凝固面の位置と凝固時
間の制御とを示してあり、トルクあるいは圧力の作用と
してロールの回転速度を制御する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

凝固面の位置と出側ストリップ板厚とは、非常にしっか
りと結合されている。このことは、ゲージメータ一式を
考察することによって理解できる。

ここで、ｈはストリップの出側板厚、Ｆは分離力、Ｍは
ミル係数であり、そしてＳは無負荷時のロールギヤノブ
（「ｔ」は、パラメーターの時間的変化を表わすのに使
用される。）である。（１）式について、根本的には、
出側ストリップ板厚は無負荷時のロールギャップにミル
剛性をプラスした和であることを表わしていると言える
。

分離力とロールギャップとは、結合しているとは言えな
い。もし対向するロール間のギャップ（ｇ）が減少する
ならば、金属を圧延する仕事がさらに多くなる。このこ
とは、分離力（Ｆ）をアップさせ、それによってミル剛
性を増加させ、そしてロールギャップにおける初期の減
少を補償するには不十分である。逆に言えば、もしロー
ルギャップが増大するならば、金属を圧延する仕事がほ
とんどなくなり、分離力も減少し、ミル剛性も減少する
。もし鋳造工程がどんなタイプの制御を受けないならば
、はんのわずかなロールギャップの障害が出側板厚の障
害として現われる。

凝固面の制御は、凝固面が同じ位置にあるように絶えず
ラインスピードを調整する。すなわち、金属を圧延する
仕事量は一定である。このように、（１）式のミル剛性
の項は定数として近似され、（１）式を変更して次式の
ように表わすことができる。

Δｈ（ｔ）＝に＋ΔＳ　（ｔ）　　　　　　（２）もし
凝固面の制御だけ行なわれるならば、全てのロールギャ
ップ変化は出側板厚に現われる。凝固面と出側板厚との
間を結びつけるために出側板厚は、もし凝固面の制御が
動的にロールギャップを制御せずに行なわれるならば、
ロールギヤ・ノブの障害によってさらに大きな影誓を及
ぼされる。

従って、本発明の主目的は、偏心問題のみに捕われない
ために偏心補償と凝固面の制御とを同時に提供すること
である。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕この目的は、
以下のことより成し遂げられる。

（１）偏心の障害を全体の凝固の障害と区別する。

（２）圧延力を動的に敦うために偏心障害を利用する。

（３）存続している凝固面の障害の徴候（信号）のみを
使用して凝固面の調整を行なう。

本発明において、利用可能な偏心補償技法は米国特許第
４．２２２．２５４号により明示されている。前記特許
の事柄を参考文献よりここに組み入れる。

管理コンピューターは、圧延鋳造工程を直接制御する主
要なアクチェーター制御に対しての基準をとりまとめる
のに使用されて、そして直接、圧延鋳造の工程を制御す
る。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の詳細な説明する。

第１実施例 第１図は、図式的に圧延鋳造機械１０を表わしている。

前記機械の詳細については、図中で同じ詳細な説明を与
えることを必要としないほどよく知られている。圧延鋳
造機械のロールは、圧延鋳造工程においてＤＣモーター
のアマチュア（図表示なし）によって運用されており、
また対向するロール間における圧延鋳造のギヤツブサイ
ズは、ジヤツキやねしあるいは操作可能な流体シリンダ
ーのような機械的なアクチェーターによって七ノこの測
定値は、ライン１２によって表示されているように、接
続点１４にフィードバックされていメーターが示めされ
ていることがわかる。すなわち、圧延鋳造ロールが固体
金属を圧延する力８とロールから送出する金属生産品の
板厚９とが示されている。これらのパラメーターを使う
ことによって、以下詳細に論じることができる。

によって供給され、そして前記操作人はモーター電流の
制御のために設定値としてデジタルコンピューターに基
準電流値を入力する。これについては、以下詳細に論じ
る。コンピューターは、基準電流値と測定電流値とをと
りまとめるために使用される。

接続点１４は、凝固面の誤差位置を表わす値として出力
１５を供給する。この誤差値は凝固面側ｊ１１１装置１
６に指示する。この凝固面制御装置１６は、むしろ、誤
差を感知しそして残留（積分的な）誤差をゼロにする場
合に、大きなパラメーター誤差に対して大きな敏速な修
正（比例的な）を供給１６は、それによってロールスピ
ードを調整することにより圧延鋳造ロールバイトの入口
側に溶融金属の凝固面を正しく置くことを指図される。

基準速度１７を供給するアルゴリズムによってこれを行
なう。基準速度１７は、圧延鋳造ロールバイト中の溶融
金属の凝固面を正しい位置に維持する。

モーター電流値は凝固面の位置変化によって影響を及ぼ
され、そして前記変化はモーターに生じる負荷に影響を
及ぼして、このようにしてモーターにより電流量が得ら
れる。例えば、もし凝固面がロールギャップ方向に移動
するならば、モーターは決められた板厚に金属を圧延す
るためにほとんど電流を必要としないために、ロールは
比較的軟い金属に動作する。もちろん、凝固がロールバ
イト中のあまりにも早い位置で起こるならば、上記とは
逆にはたらく。接続点１４にフィードバックされる上記
で論じられた値（信号）を現わす電流感知装置（図表示
なし）によって、モーター電流の増減は感知される。（
電流感知装置はアナログ装置であり、コンピューターは
デジタル装置である。このため、接続点１４にフィード
バックされたモーター電流値は、モーター電流のデジタ
ル表示に変換される。さらに、これは、本発明のシステ
ムにおける制御目的のために測定されかつフィードバッ
クされる多のパラメーターに対しても当てはまる。第１
図において、全ての操作方法は、第１図においてとりわ
け描写していないが、デジタルコンピューターによって
行なわれる。）凝固面の制御は、圧延力を軽減せずに圧
延される金属に一定の圧延力（Ｆ）を供給してはいるの
だが、前記凝固面の制御は偏心問題を拡大する傾向があ
る。結果として、さらに大きな直径の１つのあるいは対
向する偏心ロールが、ロール間のギャップ中の金属に移
動し、それによってロールから送出する生産品に比較的
深い波立っている跡が残る。

本発明は、ロール偏心に関する直接的な補償において圧
延力を連続的に除去したり増加したりする動的な手段か
つ方法で、圧延鋳造の機械的なあるいは油圧的なギャッ
プコントロールアクチェーター（図表示なし）を利用す
ることにより、問題を解決する。そして、これは金属の
凝固面の制御を同時に、しかし独立しているが、行なう
。

さらに詳細には、発明は、固体金属と圧延鋳造機械のロ
ールとを分離する圧延力８（第１図において）を測定し
、またその圧延力における測定変化分（ΔＦ）に同期す
るロールギャップに調整によって偏心に対して補償する
偏心補償装置２０に、ライン１日によって示されている
ように、フィードバンクされる値を供給する。（圧延力
は、ロールギャップ中で固体金属が圧延される時に負荷
を受けるために、設置されたトランスデユーサ−やロー
ドセル装置（図表示なし）によって測定される。）ロー
ル偏心のための金属上で変化する圧延力は、偏心の回転
位置を示すために各々のロールが完全に１回転する間、
何度もサンプリングされる。前記サンプリングはコンピ
ューター内で行なわれ、また第１図においてとりわけ表
示していない。偏心補償装置２０は、ロールの回転位置
に従ってロールギャップの大きさを制御するためにロー
ル位置を操作するアクチェーターに信号を送る。

すなわち、より大きな直径の偏心ロールがロールギャッ
プ内の固体金属生産品に移動した時、ねしあるいはシリ
ンダーはロールとロールとを離すように動作し、それに
よってギャップの大きさが増加する。大きな直径のロー
ルは固体金属から離れて回転し、小さな直径のロールは
金属の方に移動する時、ねじやシリンダーは、偏心補償
装置２０蘂において、一定の板厚をもつ固体金属の生産
品の制御は偏心の影響を増加することから防ぐ。これは
、偏心補償装置２０の出力に応じてロールギャップの大
きさを制御するアクチェターを連続的に調整することに
よって成し遂げられる。

手短かに述べると、偏心補償装置２０で利用可能な偏心
制御機構は米国特許４，２２２，２５４で明示されてい
る。

上記特許において、フーリエ変換方法は、圧延機に入る
金属の厚さおよび／また硬さにおける変化をロール偏心
の影響から分けるために用いられ、そして金属の厚さや
硬さともに圧延機に残る金属の板厚（ｈ）に影響を及ぼ
す。特許を収得した方法は、出側板厚の周期的な影響を
評価する段階と一方では入側板厚および／また硬さの変
化の出側板厚への影響に対して同時に修正する段階とを
含む。

本発明については、定常状態の方法で圧延鋳造工程１０
の操作から始まり前述の（１）式を適用する。以下（３
）式および（４）式にあるΔＳは、ギャップアクチェー
ターの動作と偏心とともに依存するロールギャップにお
ける誤差を表わしている。これは次のように表わすこと
ができる。

Δ５（ｔ）＝Δ５ｅ（ｔ）　　＋Δ５ａ（ｔ）　　　　
（３）ここで、Ｓｅは偏心を表わし、Ｓａはアクチェー
ターの動作を表わす。

偏心補償装置２０で計算された偏心補償は、ギャップア
クチェーターを動作させるアルゴリズムを用いる。そし
てアルゴリズムは、数学的に次のように表わすことがで
きる。

ΔＳｅ　＝−ΔＳａ　　　　　　　　　　　（５）そし
て、（５）式の項を（３）式において変換することによ
って以下の式と成る。

Δ５＝（−ΔＳｅ＋Δ５ｅ）−〇　　　（６）さて、も
しく６）式と（１）式を結合したならばΔＦ Δｈ　＝　−（７） を得る。言換えれば、圧延鋳造工程１０を送出する金属
の板厚変化Δｈは、圧延力Ｆを圧延鋳造ハウジングの剛
性Ｍで割って生じた変化分を表わす。

しかしながら、上記で述べたように、基準速度１７に影
響を及ぼす凝固面の制御によりΔＦはゼロである。そし
て、定常状態の板厚誤差はない。

なぜならば（７）式のΔＦに対してゼロを置き換えるこ
とにより、板厚（ｈ）は一定となるからである。

凝固面の制御と偏心補償とを結合しようとすると、偏心
障害の発生と圧延力の測定との間に位相シフトがあるこ
とに気づく。モーター電流が凝固面の制御に対して用い
られる時、このシフトは９０°の大きさとなることが可
能である。この現象の発見やそれによる修正は、やがて
論議されるように、ここに明らかにした十分な統合を可
能とした。

第１図の位置補償装置２１に示されているように、前述
の状態を補償することが可能である。手順としては、フ
ーリエ変換を処理するコンピューターのハソファ出力の
簡単なシフトを伴う。これは、偏心を補うために最終的
に使用される命令信号が正確に時間に合うために、ロー
ドセルの出力とアクチェーターの応答とに生じる遅延時
間に対して補償する。

第２実施例 第２図において、ロールバイト中の溶融金属の凝固面の
位置を制御するために、モーター電流の代わりに圧延力
を利用する手順を述べる。圧延力は、また第１図の方法
で示したようにロール偏心の影響を制御するためにも用
いられる。第１図と第２図との図面中の同様の構成要素
に対して同じ指示数字を使う。

第２図において、固体金属が一般に圧延される力あるい
は負荷を表わす値は、ライン２６によって示されている
ように、連続的に測定され、合流する接続点２４にフィ
ードバックされる。接続点接続点２４は、第１図で示し
たようにロールバイトの凝固面の正確な位置を維持する
ために、凝固う。この場合には、凝固面制御装置１６に
よって使用されるアルゴリズムは、モーター電流に相対
しているような圧延力を使用する。基準値と測定力値と
の間に生じる差が連続的に生じて、そして凝固面制御装
置１６が圧延鋳造ロールの回転速度を変えることを自動
的に適切に知らせるために、第１図で示したように基準
値と測定された圧延力値とは極性が逆である。

接続点２４に向けられた同じ測定された圧延力嘔１ 値は、またサンプリングされ、すでに説明し撞でロール
偏心のための補償に対して偏心補償装置２０にも向けら
れる。このために、凝固面の正造工程の偏心要素は、鋳
造機械から送出する生産品の板厚が一定であるために補
償される。

第３実施例 第３図は、圧延鋳造工程より送出する生産品の板厚が測
定パラメーターであり偏心補償を成し遂げるために利用
されるパラメーターでもあることについて？表わす。そ
して、また板厚は公称ストリップ厚さを制御するために
使用され、一方、モーター電流は、ロールの入側バイト
に金属の凝固面を置くために、別々にかつ同時に使用さ
る生産品の板厚９は、Ｘ線厚さ計あるいはβ線厚さ計（
放射性源を使用すること）のような適切な厚さを表示す
る装置によって測定される。それより、生産品の板厚を
表わす値を得る。

この値は、第１図や第２図において前記に説明したよう
に偏心補償のため、ライン２８によって示めされている
ように、偏心補償装置２０にフィードハックされる。前
記値は、また合流する接続点３０にも向けられる。接続
点３０は、また測定機Ｉ７が基準板厚と相違いする時に
、次々に板厚誤差３２を供給する操作人から基準板厚３
１をも受は取る。

むしろ、標準比例積分型のＡＧＣ装置３３は３０から板
厚誤差を受は取るのに使用され、またそれによって、圧
延鋳造ロールのアクチェーターにセットするギャップの
動的な制御のために基準生産品の公称板厚を自動的に設
定する（自動板厚側′４ｎ）ロールギャップを供給する
ために、セットされる。凝固面の制御と偏心補償との結
合は板厚変化量（Δｈ）を実質上ゼロに減らすため、に
は十分であるとして説明してきたように、自動板厚制御
の最も重要な寄与は送出された生産品の正確なる。

しかしながら、ＡＧＣ装置３３の出力は最初に偏心補償
装置２０や位相補償装置２１の偏心や位を保証する。

一方、モーター電流７は第３閏における測定値として示
され、その値は同時に凝固面の位置制御を、ただし自動
ゲージコントロール（ＡＧＣ）と偏心補償とは独立して
いるが、供給するめだに接続点１４にフィードバックさ
れる（第１図で説明したように）。（第３図において、
第１図に共通と偏心とを結合して凝固面の制御を供給す
るために、モーター電流の代りに圧延力の測定値を使用
することができる。偏心補償は凝固面の制御によって通
常供給された異なった一定の圧延力を除去するために凝
固面の制御や機能から分離するので、偏心の影響は、金
属生産品が偏心の影響から解放される圧延鋳造工程ｌＯ
から送出するために、増加しないばかりかまた事実上圧
延工程からも取り除かれる。さらに、自動ゲージコント
ロール機能は圧延鋳造工程１０から送出する生産物の正
確な公称厚さを保証する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、圧延鋳造工程にお
けるパラメーター、すなわちモーター電流と、板厚と、
圧延力とを利用することにより、圧延鋳造のロールバイ
ト中の溶融金属の凝固面の位置とロール偏心を補償する
ロールから送出する金属の板厚とを絶えずかつ同時に制
御するための自動的な一括統合を可能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例を示すダイヤグラム、 第２図は、本発明の第２実施例を示すダイヤグラム、 第３図は、本発明の第３実施例を示すダイヤグラムであ
る。 ７・・・モーター電流、　　８・・・圧延力、９・・・
板厚、　　　　　　　１３・・・基準電流、１４　、２
４　、３０　、３５・・・接続点、１６・・・ＰＩ型凝
固面制御ｖｔＸ、。 ２０・・・偏心補償装置、　２１・・・位相補償装置、
３３・・・Ｐ【型（遅れ補償）ＡＧＣ装置。 以下余白 ＦＩＧ、Ｉ ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、３ 手続補正書 昭和６２年３月７３日 特許庁長官　黒　１）明　雄　殿 １、　事件の表示 昭和６１年特許願第３０５５６４号 ２、　発明の名称 圧延鋳造における板厚のフィードパ、り制′４１■ソス
テム ３、補正をする者 名称　アルミニウム　カンパニー　オブアメリカ ４、代理人 ５、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明の欄」の欄６、補正の内容 明細書の「発明の詳細な説明」の欄を次のとおり補正す
る。 （イ）明細書第７頁第１行目 ｒ　１　、３８０．５８９　Ｊを’　０１３８０５９　
Ｊと補正する。 （ｏ）　　明細書第９頁第１２行目 「縦面」を「凝固面」と補正する。 （八）　明細書第１５頁第１８行目 「希」を「望」と補正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧延鋳造装置の回転するロールのバイト中に溶融金
   属の凝固位置を自動的に制御することと、ロール偏心に
   対して補償することとによる統一されたシステムであり
   、ロールを回転する段階と、ロールバイトに溶融金属を
   供給する段階と、該バイト中の金属を凝固させてロール
   間に与えられたギャップを通して金属を送出する段階と
   、圧延鋳造パラメーターを測定し、ロールバイト中にお
   ける金属凝固の実際の位置を表わす値を提供する段階と
   、該圧延鋳造パラメーターの基準値を提供する段階と、
   基準値と凝固位置の値との間に生じる差を表わす値を得
   て、適切な凝固位置となるように該差の値を利用する段
   階と、ロール偏心の頻発度合を提供し、偏心値を明らか
   にする段階と、ロールから送出する固体金属の板厚上の
   偏心の影響を補うためにロール間のギャップサイズを周
   期的に変化させるために、偏心値を利用する段階からな
   る圧延鋳造における板厚のフィードバック制御システム
   。 ２、凝固位置を決めるために使用されるパラメーターは
   圧延鋳造ロールを作動するモーター電流である特許請求
   の範囲第１項に記載の制御システム。 ３、偏心の頻発度合は圧延鋳造ロールから分離する力の
   測定から得られる特許請求の範囲第１項に記載の制御シ
   ステム。 ４、固体金属がロールより離れる力は、ロール偏心の頻
   発度合を提供することはもちろんのこと凝固位置をも示
   すパラメーターである特許請求の範囲第３項に記載の制
   御システム。 ５、（１）圧延鋳造装置の回転するロールのバイト中に
   ある溶融金属の凝固位置と、（２）圧延鋳造装置を送出
   する固体金属の板厚と、（３）ロール偏心に対する補償
   とを自動的に制御する統一されたシステムであり、ロー
   ルを回転する段階と、ロールバイト中に溶融した金属を
   供給する段階と、該ロールバイト中の金属を凝固させて
   、ロール間に与えられたギャップを通して金属を送出す
   る段階と、圧延鋳造パラメーターを測定して、それから
   表示値を提供する段階と、該圧延鋳造パラメーターの基
   準値を提供する段階と、測定値と基準値との間に生じる
   差を記録して、前記ロールバイトに凝固位置を適切に設
   定するために該差を利用する段階と、ロール偏心の頻発
   度合を提供して、それより偏心値を明らかにする段階と
   、ロールから送出する固体金属の板厚上に偏心の影響を
   補うために、ロール間のギャップサイズを周期的に変化
   させるために偏心値を利用する段階と、ロールギャップ
   から送出する生産品の板厚を測定し、出側板厚の表示値
   を提供する段階と、板厚に対して基準値を提供する段階
   と、基準値と測定板厚値との間に生じる差の表示値を得
   る段階と、ロールギャップの大きさを制御するために前
   記差の表示値を利用する段階とからなる圧延鋳造におけ
   る板厚のフィードバック制御システム。 ６、圧延鋳造装置の対向するロール間に与えられたギャ
   ップから送出する固体金属生産品の板厚を自動的に制御
   することと、ロール偏心に対して自動的に補償すること
   とに対する統一されたシステムであり、ロールを回転す
   る段階と、ロールバイトに溶融金属を供給する段階と、
   ロールギャップから送出する生産品の板厚を測定して、
   出側板厚の表示値を提供する段階と、板厚の基準値を提
   供する段階と、基準値と測定板厚値との間に生じる差の
   表示値を提供する段階と、ロールギャップの大きさを制
   御するために該差の表示値を利用する段階と、ロール偏
   心の頻発度合を提供する段階と、偏心値を明らかにする
   段階と、ロールから送出する生産品の板厚上に偏心の影
   響を補うために、ロールギャップの大きさを周期的に変
   えるために前記偏心値を利用する段階とからなる圧延鋳
   造における板厚のフィードバック制御システム。 ７、ロールバイト中の金属の凝固位置を表わす圧延鋳造
   パラメーターを測定して、該凝固位置の値を提供する付
   加された段階と、該パラメーターの基準値を提供する付
   加された段階と、基準値と測定位置の値との間に生じる
   差の表示値を得る付加された段階と、凝固位置を適切に
   設定するために該差の表示値を利用する付加された段階
   とからなる特許請求の範囲第６項に記載の制御システム
   。 ８、圧延鋳造パラメーターは、圧延鋳造装置のロールを
   回転するモーターによって得られた電流である特許請求
   の範囲第７項に記載の制御システム。 ９、圧延鋳造パラメーターは、固体金属が圧延鋳造装置
   のロールから分離する力である特許請求の範囲第７項に
   記載の制御システム。