(57)【要約】  平らな圧延材（２）を圧延するための圧延機は、複数の圧延機スタンド（１）を含んでいる。圧延機の制御装置（３）は、平らな圧延材（２）を圧延する前に、平らな圧延材（２）の圧延前の平らな圧延材（２）の実変数（Ｉ）と、平らな圧延材（２）の圧延後の平らな圧延材（２）の目標変数（Ｚ）と、を受け取る。制御装置（３）は、実変数（Ｉ）と目標変数（Ｚ）とに基づき、圧延機の種別（Ｂ）に関連して、圧延機のモデル（１０）を用いて、圧延機スタンド（１）に関する制御変数（Ｓ）の目標値（Ｓ＊）を決定する。制御装置（３）は、目標値（Ｓ＊）を、圧延機内での平らな圧延材（２）の圧延後に、平らな圧延材（２）に関して予測される変数（Ｅ１）が、可能な限り目標変数（Ｚ）に近づけられるように決定する。制御装置（３）は、目標値（Ｓ＊）を圧延機スタンド（１）に伝達し、その結果、平らな圧延材（２）は、圧延機内で、伝達された目標値（Ｓ＊）に従って圧延される。目標変数（Ｚ）は、少なくとも１つの自由に選択できる、平らな圧延材（２）の外形（Ｋ）を決定する離散特性変数（Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”）を含んでいる。
2021501694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平らな圧延材（２）を圧延するための、複数の圧延機スタンド（１）を含む圧延機に関する運転方法であって、
−前記圧延機の制御装置（３）は、前記圧延機内で前記平らな圧延材（２）を圧延する前に、前記圧延機内での前記平らな圧延材（２）の圧延前における、前記平らな圧延材（２）の実変数（Ｉ）と、前記圧延機内での前記平らな圧延材（２）の圧延後における、前記平らな圧延材（２）の目標変数（Ｚ）と、を受け取り、
−前記制御装置（３）は、前記平らな圧延材（２）の前記実変数（Ｉ）と、前記平らな圧延材（２）の前記目標変数（Ｚ）とに基づき、前記圧延機の種別（Ｂ）に関連して、前記圧延機のモデル（１０）を用いて、前記圧延機の前記圧延機スタンド（１）に関する制御変数（Ｓ）の目標値（Ｓ＊）を決定し、
−前記制御装置（３）は、前記制御変数（Ｓ）の前記目標値（Ｓ＊）を、前記圧延機内での前記平らな圧延材（２）の圧延後に、前記平らな圧延材（２）に関して予測される変数（Ｅ１）が、可能な限り前記目標変数（Ｚ）に近づけられるように決定し、
−前記制御装置（３）が、前記目標値（Ｓ＊）を前記圧延機の前記圧延機スタンド（１）に伝達し、その結果、前記平らな圧延材（２）は、前記圧延機内で、伝達された前記目標値（Ｓ＊）に従って圧延される運転方法において、
前記目標変数（Ｚ）が、少なくとも１つの自由に選択できる、前記平らな圧延材（２）の前記外形（Ｋ）を定義する離散特性変数（Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”）を含んでいることを特徴とする運転方法。
【請求項２】
前記目標変数（Ｚ）が、少なくとも１つのプロフィル値（Ｋ１）、厚いエッジに関する少なくとも１つのエッジ値（Ｋ２、Ｋ２’、Ｋ２”）、ドッグボーンに関する少なくとも１つのドッグボーン値（Ｋ３、Ｋ３’、Ｋ３”）、エッジドロップに関する少なくとも１つのエッジドロップ値（Ｋ４、Ｋ４’、Ｋ４”）、及び／又は、厚さのテーパー勾配に関する少なくとも１つのテーパー値（Ｋ５）を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の運転方法。
【請求項３】
−前記制御装置（３）が、前記平らな圧延材（２）の圧延の際に、前記制御変数（Ｓ）を検出すること、
−前記制御装置（３）が、前記平らな圧延材（２）の圧延後に、少なくとも１つの前記離散特性変数（Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”）を検出するか、又は、検出された変数に基づいて決定すること、
−前記制御装置（３）が、前記平らな圧延材（２）の前記実変数（Ｉ）及び検出された前記制御変数（Ｓ）を基に、前記圧延機の前記モデル（１０）を用いて、前記圧延機内での前記平らな圧延材（２）の圧延後における、前記平らな圧延材（２）に関して予測される変数（Ｅ２）を再決定すること、
−前記制御装置（３）が、再決定された、予測される前記変数（Ｅ２）を、少なくとも１つの自由に選択できる、前記平らな圧延材の前記外形を定義する前記離散特性変数（Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”）と比較すること、及び、
−前記制御装置（３）が、比較に基づいて、前記圧延機の前記モデル（１０）を修正すること、
を特徴とする、請求項１又は２に記載の運転方法。
【請求項４】
−前記制御装置（３）が、前記平らな圧延材（２）の圧延の間に、前記平らな圧延材（２）の既に圧延された部分に関して、少なくとも１つの前記離散特性変数（Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”）を検出するか、又は、検出された変数を基に決定すること、
−前記制御装置（３）が、少なくとも１つの前記離散特性変数（Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”）を、前記目標変数（Ｚ）と比較すること、及び、
−前記制御装置（３）が、比較に基づいて、前記圧延機スタンド（１）に関する前記制御変数（Ｓ）の前記目標値（Ｓ＊）を修正すること、
を特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の運転方法。
【請求項５】
前記制御装置（３）が、前記制御変数（Ｓ）の前記目標値（Ｓ＊）を、コスト関数（Ｆ）の最適化によって決定し、前記コスト関数には、前記圧延機内での前記平らな圧延材（２）の圧延後における、前記平らな圧延材（２）に関して予測される前記変数（Ｅ１）の、前記平らな圧延材（２）の前記目標変数（Ｚ）からの逸脱が含まれることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の運転方法。
【請求項６】
前記制御装置（３）が、前記制御変数（Ｓ）の前記目標値（Ｓ＊）を決定する際に、付加的に、前記圧延機の運転に際して守るべき追加条件を考慮することを特徴とする、請求項５に記載の運転方法。
【請求項７】
平らな圧延材（２）の圧延のための圧延機に関する制御装置（３）によって処理可能であるマシンコード（５）を含むコンピュータプログラムであって、前記制御装置（３）による前記マシンコード（５）の処理によって、前記制御装置（３）は、前記圧延機を、請求項１から６のいずれか一項に記載の運転方法に従って動作させるコンピュータプログラム。
【請求項８】
平らな圧延材（２）を圧延するための圧延機に関する制御装置であって、ソフトウェアでプログラム可能な制御装置として構成されており、請求項７に記載のコンピュータプログラム（４）でプログラム化されており、それによって、請求項１から６のいずれか一項に記載の運転方法に従って、前記圧延機を動作させる制御装置。
【請求項９】
平らな圧延材（２）を圧延するための圧延機であって、
−前記平らな圧延材（２）を圧延する際に用いられる複数の圧延機スタンド（１）を有しており、
−請求項８に記載の制御装置（３）を有している圧延機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平らな圧延材を圧延するための、複数の圧延機スタンドを含む圧延機に関する運転方法から出発しており、
−圧延機の制御装置は、圧延機内で平らな圧延材を圧延する前に、圧延機内での平らな圧延材の圧延前における平らな圧延材の実変数と、圧延機内での平らな圧延材の圧延後における平らな圧延材の目標変数と、を受け取り、
−制御装置は、平らな圧延材の実変数と、平らな圧延材の目標変数とに基づき、圧延機の種別に関連して、圧延機のモデルを用いて、圧延機の圧延機スタンドに関する制御変数の目標値を決定し、
−制御装置は、制御変数の目標値を、圧延機内での平らな圧延材の圧延後に、平らな圧延材に関して予測される変数が、可能な限り目標変数に近づけられるように決定し、
−制御装置が、目標値を圧延機の圧延機スタンドに伝達し、その結果、平らな圧延材は、圧延機内で、伝達された目標値に従って圧延される。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、さらに、平らな圧延材を圧延するための圧延機に関する制御装置によって処理可能なマシンコードを含むコンピュータプログラムから出発しており、制御装置によるマシンコードの処理によって、制御装置は、圧延機を、このような運転方法に従って動作させる。
【０００３】
本発明は、さらに、平らな圧延材を圧延するための圧延機に関する制御装置から出発しており、当該制御装置は、ソフトウェアでプログラム可能な制御装置として構成されており、上述のコンピュータプログラムでプログラム化されており、それによって、当該制御装置は、上述の運転方法に従って、圧延機を動作させる。
【０００４】
本発明は、さらに、平らな圧延材を圧延するための圧延機から出発しており、
−圧延機は、複数の圧延機スタンドを有しており、圧延機スタンドを用いて、平らな圧延材が圧延され、
−圧延機は、上述の制御装置を有する。
【０００５】
上述の対象は、例えば特許文献１から知られている。
【０００６】
平らな圧延材の外形、すなわち、平らな圧延材の幅方向に見た、位置の関数としての、平らな圧延材の厚さの推移は、プロフィル及び平坦度の他に、平らな圧延材の主要な変数である。外形は、圧延プロセスの影響を受ける。平らな圧延材の圧延の間に、所望のさらなる加工には不十分な外形が生じる場合、一般的には、経済的な不利がもたらされる。これは、平らな圧延材がストリップとして形成されている通常の場合に、また、平らな圧延材が厚板として形成されている場合にも同様に当てはまる。
【０００７】
比較的有利な場合には、ただ、平らな圧延材の後処理を行うことを必要とするのみである。別の場合には、平らな圧延材は、所望の後処理に供され得ず、別の、一般的にはより価値の低い使用に供されなければならない。多くの場合、この平らな圧延材は、もはや使用可能ではなく、スクラップである。従って、平らな圧延材を圧延する際に、十分に良好な外形を得ることは、当業者がつねに努めてきたことである。
【０００８】
先行技術では、外形に影響を与えるために、様々な制御要素（アクチュエータ）が利用可能である。典型的な制御要素は、ロール曲げ、ワークロール又は中間ロールのロール軸の方向における逆方向変位、旋回、いわゆるペアクロス、及び、平らな圧延材の幅にわたる、平らな圧延材又はワークロールの対応する位置の、位置に依存した局所的な温度作用である。
【０００９】
外形の離散特性変数は、プロフィル値である。プロフィル値はスカラーである。プロフィル値は、平らな圧延材の中央における平らな圧延材の厚さと、平らな圧延材の縁部近くにおける平らな圧延材の厚さとの差を表している。プロフィル値は、一般的にＣｘｘと表されており、ｘｘは、平らな圧延材の縁部からの距離をミリメートルで表している。すなわち、当該プロフィル値は、３つの位置における外形、つまり平らな圧延材の中央における厚さと、平らな圧延材の両方の縁部の近くにおける厚さの平均値とから生じる。
【００１０】
先行技術では、一般的に、プロフィル値のみが設定される。これに対して、外形自体は設定されない。プロフィル値の設定は、対称な放物線の設定に対応しており、当該放物線は、プロフィル値に対応している。先行技術において、プロフィル値は、いわゆるＰＦＣ（プロフィル及び平坦度制御）アルゴリズムを用いて制御される。
【００１１】
しかしながら、外形は、プロフィル値を有するだけではなく、複数のさらなる離散特性変数を有している。これらの離散特性変数は、平らな圧延材のプロフィル値に加えて、少なくとも１つのエッジ値、少なくとも１つのドッグボーン値、少なくとも１つのエッジドロップ値及び／又はテーパー値を含んでいる。
【００１２】
エッジ値は、平らな圧延材のいわゆる「厚いエッジ」を表している。すなわち、この平らな圧延材は、縁部に向かうにつれて、内側よりも大きな厚さを有している。ドッグボーン値は、エッジ値と同じように定義されている。違いは、ドッグボーン値の場合、平らな圧延材の縁部近くにおける厚さが、平らな圧延材のまさに中央における平らな圧延材の厚さと比較される点にある。エッジドロップ値は、どの程度、平らな圧延材の厚さが、縁部のすぐ近くにおいて減少しているかを表している。テーパー値は、平らな圧延材の幅方向に見た、平らな圧延材の非対称性の程度である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】国際公開第０３／０７８０８６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の課題は、容易かつ確実な方法で、平らな圧延材の外形を、最適に調整することができるような可能性を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本課題は、請求項１の特徴を有する運転方法によって解決される。有利な態様は、従属請求項２から６の対象である。
【００１６】
本発明によると、冒頭に述べた種類の運転方法は、目標変数が、少なくとも１つの自由に選択できる、平らな圧延材の外形を定義する離散特性変数を含んでいることによって構成されている。
【００１７】
「自由に選択できる」という概念は、制御装置が、平らな圧延材の外形を定義する離散特性変数として、どの数値を受け取るかという意味ではない。これは、つねに、個々の事例における状況によって決定される。「自由に選択できる」という概念は、やはり、制御装置の開発又はプログラミングの枠内で、開発者又はプログラマーによって、平らな圧延材の外形を定義するいずれの離散特性変数が設定され得るかが決定され得る、すなわち、のちの設定がこの離散特性変数に固定されているという意味でもない。「自由に選択できる」という概念は、むしろ、制御装置の目標変数を設定する人間又は装置が、どのような種類の離散特性変数を制御装置が受け取るのかを決定できるということを意味している。つまり、制御装置の目標変数を設定する人間又は装置は、平らな圧延材の外形を定義する離散特性変数を、どの値に設定すべきかを決定できるだけではない。人間又は装置は、むしろ、設定される目標変数が、例えば、プロフィル値、厚いエッジに関するエッジ値、ドッグボーンに関するドッグボーン値、エッジドロップに関するエッジドロップ値、及び／又は、厚さのテーパー勾配に関するテーパー値であることも決定することができる。従って、特に、離散特性変数が、プロフィル値である場合、「自由に選択できる」という概念は、単に、縁部からのいずれの距離に関して、プロフィル値が定義されているかを意味するだけではない。場合によっては、操作者又は装置は、１つの特性変数だけではなく、複数の離散特性変数を設定することができる。
【００１８】
好ましい実施形態によると、目標変数は、離散特性変数として、少なくとも１つ又は複数のプロフィル値、厚いエッジに関する少なくとも１つ又は複数のエッジ値、ドッグボーンに関する少なくとも１つ又は複数のドッグボーン値、エッジドロップに関する少なくとも１つ又は複数のエッジドロップ値、及び／又は、厚さのテーパー勾配に関する少なくとも１つ又は複数のテーパー値を含んでいる。
【００１９】
さらなる好ましい態様では、
−制御装置は、平らな圧延材の圧延の際に、制御変数を検出すること、
−制御装置は、平らな圧延材の圧延後に、少なくとも１つの離散特性変数を検出するか、又は、検出された変数に基づいて決定すること、
−制御装置は、平らな圧延材の実変数及び検出された制御変数を基に、圧延機のモデルを用いて、平らな圧延材に関して新たに予測される、圧延機内での平らな圧延材の圧延後における、平らな圧延材に関して予測される変数を決定すること、
−制御装置は、新たに決定された、予測される変数を、少なくとも１つの自由に選択できる、平らな圧延材の外形を定義する離散特性変数と比較すること、及び、
−制御装置は、比較に基づいて、圧延機のモデルをアップデートすること、
が規定されている。
【００２０】
それによって、圧延されているところの平らな圧延材の後に圧延されるべき同種の平らな圧延材に関して、制御変数の目標値の決定の改善が行われ得る。この手順は、平らな圧延材が、ストリップか厚板かとは無関係に実現可能である。外形の検出は、直接、測定技術的に行われ得る。これは、特に、外形が圧延機の最後の圧延機スタンドの後方で検出される場合に可能である。代替的に、外形を、他の測定された変数を基に、モデルに支援されて決定することが可能である（いわゆるソフトセンサ）。離散特性変数を用いるためには、検出された、又は、決定された外形を基に、事前に決定することが必要である。
【００２１】
さらなる好ましい態様では、
−制御装置は、平らな圧延材の圧延の間に、平らな圧延材の既に圧延された部分に関して、少なくとも１つの離散特性変数を検出するか、又は、検出された変数を基に決定すること、
−制御装置は、少なくとも１つの離散特性変数を、目標変数と比較すること、及び、
−制御装置は、比較に基づいて、圧延機スタンドに関する制御変数の目標値をアップデートすること、
が規定されている。
【００２２】
それによって、平らな圧延材の圧延の際に、平らな圧延材の、後で圧延された部分に関して、補正を行うことが既に可能である。この手順は、特に平らな圧延材がストリップである場合に実現可能である。外形の検出は、上述のように、直接、測定技術的に、又は、ソフトセンサによる決定を通じて行われ得る。離散特性変数を用いるためには、上述のように、検出された、又は、決定された外形を基に、事前に決定することが必要である。
【００２３】
好ましくは、制御装置は、制御変数の目標値を、費用関数の最適化によって決定し、当該費用関数には、圧延機内での平らな圧延材の圧延後における、平らな圧延材に関して予測される変数の、平らな圧延材の目標変数からの逸脱が含まれる。当該目標変数は、特に少なくとも１つの自由に選択できる、平らな圧延材の外形を定義する離散特性変数を含んでいるので、すなわち、少なくとも１つの離散特性変数も、費用関数に加えられる。
【００２４】
好ましくは、制御装置は、制御変数の目標値を決定する際に、付加的に、圧延機の運転に際して守るべき追加条件を考慮する。当該追加条件は、一般的な方法で決定されていてよく、例えば制御要素の制御限界、制御要素の調整の際の動的限界等を含み得る。
【００２５】
本発明の課題は、さらに、請求項７の特徴を有するコンピュータプログラムによって解決される。本発明によると、コンピュータプログラムの処理によって、制御装置は、本発明に係る運転方法に従って、圧延機を動作させる。
【００２６】
本発明の課題は、さらに、請求項８の特徴を有する制御装置によって解決される。本発明によると、当該制御装置は、本発明に係るコンピュータプログラムを用いてプログラム化されており、それによって、本発明に係る運転方法に従って、圧延機を動作させる。
【００２７】
本発明の課題は、さらに、請求項９の特徴を有する圧延機によって解決される。本発明によると、圧延機は、本発明に基づいて構成された制御装置を有している。
【００２８】
上述の本発明の特性、特徴及び利点と、これらを得るための方法とは、図面を用いて詳細に行われる以下の実施例の説明との関連において、より明確に理解可能となる。その際、以下の図面が、概略的に示されている。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】圧延機を示す図である。
【図２】フローチャートを示す図である。
【図３】平らな圧延材の断面を示す図である。
【図４】平らな圧延材の断面を示す図である。
【図５】平らな圧延材の断面を示す図である。
【図６】平らな圧延材の断面を示す図である。
【図７】平らな圧延材の断面を示す図である。
【図８】フローチャートを示す図である。
【図９】フローチャートを示す図である。
【図１０】フローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１によると、圧延機は、複数の圧延機スタンド１を有している。最少で、１つの圧延機スタンド１が存在している。しかしながら、多くの場合、複数の圧延機スタンド１が存在しており、例えば４つから８つの圧延機スタンド１が、特に５つ、６つ又は７つの圧延機スタンド１が存在している。圧延機スタンド１を用いて、平らな圧延材２が圧延される。平らな圧延材２は、一般的に、ストリップである。しかしながら、厚板であってもよい。ストリップの場合、当該ストリップは、有限長を有し得る。代替的に、当該ストリップは、エンドレスストリップであってもよい。
【００３１】
圧延機はさらに、制御装置３を有している。制御装置３は、圧延機、特に圧延機スタンド１を制御する。制御装置３は、ソフトウェアでプログラム可能な制御装置として構成されている。これは、図１において、制御装置３内に、「マイクロプロセッサ」の略語「μＰ」が記されていることによって示唆されている。制御装置３は、コンピュータプログラム４によってプログラム化されている。コンピュータプログラム４は、マシンコード５を含んでおり、マシンコード５は、制御装置３によって処理可能である。制御装置３のコンピュータプログラム４を用いたプログラム化、又は、制御装置３によるマシンコード５の処理によって、制御装置３は、圧延機を、以下に図２との関連で詳細に説明される運転方法に従って動作させる。
【００３２】
図２によると、補足として図１も参照すると、制御装置３には、まずステップＳ１において、圧延機の種別Ｂが供給される。種別Ｂは、圧延機の構造、すなわち圧延機スタンド１の数とその形状とを含んでいる。種別Ｂは、さらに、例えば圧延機スタンド１のロール６、特に圧延機スタンド１のワークロールにおける温度及び摩耗度といった、圧延機の動的状態を含んでいる。種別Ｂは、さらに、圧延機スタンド１の現在の制御状態も含み得る。さらに、種別Ｂは、圧延機スタンド１の考えられる作動状態、つまり変位の考えられる値域を含んでいる。種別Ｂは、しばしば、圧延機１の制御要素の力学も含んでいる。種別Ｂに関する対応する設定は、当業者には一般的に知られている。
【００３３】
制御装置３の種別Ｂを、操作者７が設定することが可能である。同様に、制御装置３の種別Ｂを、上位の制御装置８が設定することが可能である。さらに、制御装置３の種別Ｂが、部分的に、各圧延機スタンド１を制御する下位の制御装置９によって設定されることが可能である。これらの方法の混合形も可能である。
【００３４】
ステップＳ２において、制御装置３は、平らな圧延材２の実変数Ｉを受け取る。実変数Ｉの設定は、操作者７によって、又は、上位の制御装置８によって行われ得る。実変数Ｉは、平らな圧延材２の実変数であり、当該実変数をもって、平らな圧延材２は、圧延機に供給される。つまり、圧延機内での平らな圧延材２の圧延前における平らな圧延材２の状態に関係する実変数である。実変数Ｉは、例えば平らな圧延材２の温度、その厚さ（例えば図３を参照）、その幅ｂ（例えば図３を参照）、その長さ、その化学組成等を含み得る。温度は、３次元（長さ方向、幅方向、厚さ方向）までに空間分解して設定され得る。厚さは、２次元（長さ方向及び幅方向）までで設定され得る。空間分解は、必要に応じて決定されていてよい。
【００３５】
ステップＳ３において、制御装置３は、目標変数Ｚを受け取る。目標変数Ｚは、平らな圧延材２が、圧延機内での平らな圧延材２の圧延後に有することになる、平らな圧延材２の変数である。目標変数Ｚの設定は、操作者７によって、又は、上位の制御装置８によって行われ得る。
【００３６】
ステップＳ４において、制御装置３は、圧延機のモデル１０を実装し、モデル１０を、ステップＳ１において受け取った種別Ｂを基にパラメータ化する。モデル１０は、数学的物理学的方程式に基づくモデルであってよい。しかしながら、これは、必ずしも必要ということではない。決定的に重要なのは、モデル１０が、実変数Ｉと、目標変数Ｚと、圧延機スタンド１に関する制御変数Ｓの目標値Ｓ＊を、互いに関連付けることであり、目標値Ｓ＊を用いて、圧延機スタンド１が、圧延材２の圧延の間に影響を受ける。
【００３７】
ステップＳ５において、制御装置３は、暫定的に、圧延機の圧延機スタンド１に関する制御変数Ｓの目標値を設定する。ステップＳ６において、制御装置３は、実変数Ｉ及び制御変数Ｓの有効な目標値Ｓ＊を基に、ステップＳ４においてパラメータ化されたモデル１０を用いて、予測値Ｅ１を決定する。予測値Ｅ１は、平らな圧延材２の変数であり、圧延機内での圧延後の平らな圧延材２に関して、平らな圧延材２が、圧延機内での圧延の前に、実変数Ｉを有しており、圧延機内で、設定された目標値Ｓ＊に従って圧延されるという前提で予測される変数である。予測値Ｅ１は、その性質に関して、目標値Ｚに対応する。この点に関して、本発明とは何ら関係がないが、一例を挙げる。目標値Ｚが、平らな圧延材２が圧延機内での圧延後に有することになっている厚さの平均である場合、予測値Ｅ１の内の１つも、圧延機内での圧延後の平らな圧延材２に関して予測される厚さの平均である。
【００３８】
ステップＳ７において、制御装置３は、決定された予測値Ｅ１を、目標値Ｚと比較する。特に、制御装置３は、ステップＳ７において、目標値Ｓ＊が、予測値Ｅ１が可能な限り、目標変数Ｚに近づけられるように設定されているかを検査する。さらに近づけることが可能である場合、制御装置３は、ステップＳ８に移行する。ステップＳ８では、制御装置３は、設定された目標値Ｓ＊を変更する。それに続いて、制御装置３は、ステップＳ６に戻る。逆に、さらに近づけることがもはや不可能である場合、制御装置３は、ステップＳ９に移行する。ステップＳ９において、制御装置３は、最後に設定され、今では最終的である目標値Ｓ＊を、下位の制御装置９に伝達する。
【００３９】
下位の制御装置９は、圧延機の圧延機スタンド１、又は、その制御要素を、対応して制御する。それによって、平らな圧延材２は、圧延機内で、伝達された目標値Ｓ＊に従って圧延される。圧延機スタンド１の制御要素は、図１には示されていない。当該制御要素は、特に各圧延機スタンド１の位置と、平らな圧延材２の外形に影響を与える際に用いられる付加的な制御要素とを含んでいる。このような制御要素の例は、ロール曲げ、対応して研磨されたワークロール又は中間ロールのロール軸の方向における逆方向変位、旋回、いわゆるペアクロス、及び、平らな圧延材２の幅にわたる、平らな圧延材２又はワークロールの対応する位置の、位置に依存した局所的な温度作用である。必要に応じて、これらの制御要素の１つ、又は、複数を用いることが可能である。温度作用は、一般的に冷却であるが、個別の場合において、加熱であることもあり得る。
【００４０】
図２の手順は、アプローチに関して、先行技術において知られている。先行技術との違いは、制御装置３がステップＳ３の枠内で決定する目標変数Ｚにある。これに対応して、ステップＳ６及びＳ７も異なっている。なぜなら、これらのステップにおいても、目標変数Ｚ、又は、性質に関して目標変数Ｚと対応する予測値Ｅ１が、決定又は利用されるからである。特に、平らな圧延材２の目標変数Ｚは、少なくとも１つの自由に選択できる、平らな圧延材２の外形Ｋを定義する離散特性変数Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”を含んでいる。必要な場合には、目標変数Ｚは、付加的に、しかし代替的にはなく、平らな圧延材２の外形Ｋを含み得る。このことについては、以下で、図３及び図４との関連で詳細に言及する。
【００４１】
図３によると、平らな圧延材２は、幅ｂを有している。平らな圧延材２の厚さｄは、平らな圧延材２の幅方向ｙに見て、変化している。幅方向ｙにおける位置の関数としての、厚さｄの推移は、外形Ｋである。制御装置３が、この外形Ｋを、目標変数Ｚとして直接設定することが可能である。この場合、外形Ｋは、図３の描写に対応して、直接又は間接に、Ｎ個の支持点ｙ１、ｙ２等からｙＮまでにおいて、設定される。支持点ｙ１、ｙ２等からｙＮまでの数Ｎは、少なくとも１０の値を有していた方がよい。むしろ、数Ｎは著しく大きい方が好ましい。例えば、数は、少なくとも３０、少なくとも５０、又は、例えば少なくとも８０といったような、より大きい値であってよい。外形Ｋを、上述のようなものとして設定することが可能である。代替的に、図３における破線での描写に対応して、許容範囲を付加的に示すこと、すなわち外形Ｋを正確には規定せず、外形Ｋが存在すべき範囲を示すことが可能である。
【００４２】
制御装置３に、外形Ｋが目標変数Ｚとして設定されるか否かとは関係なく、制御装置３には、少なくとも１つの離散特性変数Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”が設定される。制御装置３に、複数の離散特性変数Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”を設定することが可能である。代替的に、制御装置３に、１つのみの離散特性変数Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”を設定することが可能である。しかしながら、いずれの場合においても、離散特性変数Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”の内のいずれが、制御装置３に設定されるかは、操作者７又は上位の制御装置８の「選択の自由」による。ここでも再び、離散特性変数Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”に関する上限及び下限を設定すること、すなわち、離散特性変数Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”が含まれるべき範囲を規定することが可能である。
【００４３】
図４の描写によると、離散特性変数Ｋ１は、プロフィル値である。プロフィル値Ｋ１は、スカラーである。プロフィル値は、平らな圧延材２の中央（ｙ＝０）における平らな圧延材２の厚さｄと、平らな圧延材２の縁部からの特定の距離ａ１における平らな圧延材２の厚さｄとの差を表している。すなわち、平らな圧延材２が、−ｂ／２から＋ｂ／２まで延在し、平らな圧延材２の幅方向における位置がｙで示され、ｄ（ｙ）で、平らな圧延材２の位置ｙにおける厚さｄが示される場合、プロフィル値Ｋ１は、以下の式で求められる。
【００４４】
【数１】
2021501694.tif 000003
【００４５】
つまり、プロフィル値Ｋ１は、３つの位置における外形Ｋから、すなわち中央（ｙ＝０）における厚さｄと、両方の縁部からの距離ａ１（ｙ＝−ｂ／２＋ａ１及びｙ＝ｂ／２−ａ１）における厚さｄの平均値とから生じる。プロフィル値Ｋ１を設定する場合、必要に応じて、距離ａ１を付加的に設定することも可能である。
【００４６】
先行技術では、プロフィル値Ｋ１は、一般的にＣｘｘとして表されており、ｘｘは、平らな圧延材２の縁部からの距離ａ１をミリメートルで表している。一般的に、距離ａ１は、２５ｍｍ又は４０ｍｍに設定される。それに従って、対応するプロフィル値Ｋ１は、先行技術では一般的に、Ｃ２５及びＣ４０と表される。しかしながら基本的に、他の値も可能である。
【００４７】
離散変数Ｋ２、Ｋ２’、Ｋ２”は、厚いエッジに関するエッジ値である。離散変数Ｋ２及びＫ２’は、図５の描写によると、以下のように定義されている。
【００４８】
まず、平らな圧延材２の両方の縁部の近くにおける領域１１、１１’をそれぞれ定義する。両方の領域１１、１１’は、平らな圧延材２の中央に関して、互いに対して対称である。両方の領域１１、１１’の外側の境界はそれぞれ、一般的に、平らな圧延材２の外側のエッジそれぞれから、約１００ｍｍから約２００ｍｍまで離れている。領域１１、１１’の幅は、一般的に、同じく約１００ｍｍから約２００ｍｍまでである。
【００４９】
領域１１、１１’内部では、互いから独立して、それぞれ厚さｄの最大値ｄＫ１、ｄＫ１’と、平らな圧延材２の幅方向ｙにおける、それぞれ付属する位置ｙＫ１、ｙＫ１’が決定される。次に、両方の位置ｙＫ１、ｙＫ１’を始点として、平らな圧延材２の幅方向ｙにおいて、平らな圧延材２の中央に向かって、それぞれさらなる領域１２、１２’を定義する。さらなる領域１２、１２’の幅は、一般的に、約１５０ｍｍから約２５０ｍｍである。さらなる領域１２、１２’それぞれの内部で、厚さｄの最小値ｄＫ２、ｄＫ２’をそれぞれ決定する。厚さｄの最小値ｄＫ２、ｄＫ２’が生じる、平らな圧延材２の幅方向ｙにおける各位置ｙＫ２、ｙＫ２’は、重要ではない。
【００５０】
エッジ値Ｋ２及びＫ２’は、各最大値ｄＫ１、ｄＫ１’と、各最小値ｄＫ２、ｄＫ２’との差から生じる。
【００５１】
【数２】
2021501694.tif 000004
【００５２】
両方のエッジ値Ｋ２、Ｋ２’から、離散特性変数Ｋ２”、つまり、共通のエッジ値Ｋ２”を決定することが可能である。特に、共通のエッジ値Ｋ２”は、両方のエッジ値Ｋ２、Ｋ２’の平均値を求めること、又は、最小値若しくは最大値を用いることによって、求められ得る。しかしながら、両方のエッジ値Ｋ２、Ｋ２’を、互いから独立して決定すること、又は、処理することも同様に可能である。さらに、両方のエッジ値Ｋ２、Ｋ２’、又は、共通のエッジ値Ｋ２”を、下方に向けて０で制限することが可能である。また、両方のエッジ値Ｋ２、Ｋ２’、又は、共通のエッジ値Ｋ２”を、平らな圧延材２の両方の縁部、又は、平らな圧延材２の片方の縁部からの、最大値ｄＫ１、ｄＫ１’の距離ａ２、ａ２’の特徴を示す位置データによって補足することも可能である。
【００５３】
離散特性変数Ｋ３、Ｋ３’、Ｋ３”は、ドッグボーンに関するドッグボーン値である。ドッグボーン値Ｋ３、Ｋ３’は、エッジ値Ｋ２及びＫ２’と同じように定義されている。違いは、ドッグボーン値Ｋ３及びＫ３’の場合、対応するエッジ値Ｋ２、Ｋ２’の場合と同じ方法で決定された最大値ｄＫ１、ｄＫ１’から、さらなる領域１２、１２’それぞれにおける厚さｄの各最小値ｄＫ２、ｄＫ２’が減じられるのではなく、平らな圧延材２の中央（ｙ＝０）における厚さｄ（０）が減じられる点にある。
【００５４】
【数３】
2021501694.tif 000005
【００５５】
エッジ値Ｋ２及びＫ２’と同様に、両方のドッグボーン値Ｋ３、Ｋ３’を、互いから独立して決定し、処理すること、又は、両方のドッグボーン値Ｋ３、Ｋ３’から、離散特性変数Ｋ３”として、共通のドッグボーン値Ｋ３”を決定することが可能である。ここでは、さらに、ドッグボーン値Ｋ３、Ｋ３’又は共通のドッグボーン値Ｋ３”を、平らな圧延材２の両方の縁部、又は、平らな圧延材２の片方の縁部からの、最大値ｄＫ１、ｄＫ１’の距離ａ２、ａ２’の特徴を示す位置データによって補足することも可能である。
【００５６】
離散特性変数Ｋ４、Ｋ４’、Ｋ４”は、エッジドロップに関するエッジドロップ値である。エッジドロップ値Ｋ４及びＫ４’は、以下のように定義されている。
【００５７】
図６の描写によると、まず、平らな圧延材２の両方の縁部の近くにおける位置ｙＫ３、ｙＫ３’をそれぞれ定義する。両方の縁部からの距離は、一般的に、５０ｍｍから１５０ｍｍの間である。両方の位置ｙＫ３、ｙＫ３’は、平らな圧延材２の中央に関して、互いに対して対称である。以下において、これらの位置を、外側位置と表現する。
【００５８】
次に、平らな圧延材２の両方の縁部の近くにおけるさらなる位置ｙＫ４、ｙＫ４’をそれぞれ定義する。以下において内側位置と表現する、両方のさらなる位置ｙＫ４、ｙＫ４’は、外側位置ｙＫ３、ｙＫ３’よりも、平らな圧延材２の縁部から離れている。両方の内側位置ｙＫ４、ｙＫ４’は、同じく、平らな圧延材２の中央に関して、互いに対して対称である。両方の外側位置ｙＫ３、ｙＫ３’に対する距離は、一般的に、１００ｍｍから２００ｍｍの間である。
【００５９】
次に、両方の外側位置及び両方の内側位置ｙＫ３、ｙＫ３’、ｙＫ４、ｙＫ４’における、平らな圧延材２の厚さｄＫ３、ｄＫ３’、ｄＫ４、ｄＫ４’を定義する。各エッジドロップ値Ｋ４、Ｋ４’は、各内側位置ｙＫ４、ｙＫ４’における厚さｄＫ４、ｄＫ４’と、各外側位置ｙＫ３、ｙＫ３’における厚さｄＫ３、ｄＫ３’との差によって生じる。
【００６０】
【数４】
2021501694.tif 000006
【００６１】
エッジ値Ｋ２、Ｋ２’と同様に、ここでも、両方のエッジドロップ値Ｋ４、Ｋ４’を、互いから独立して決定し、処理すること、又は、両方のエッジドロップ値Ｋ４、Ｋ４’から、離散特性変数Ｋ４”として、共通のエッジドロップ値Ｋ４”を決定することが可能である。
【００６２】
離散特性変数Ｋ５は、厚さのテーパー勾配に関するテーパー値である。ウェッジ値Ｋ５は、様々な方法で定義されていてよい。いずれの場合にも、テーパー値Ｋ５は、平らな圧延材２の幅方向ｙに見た、平らな圧延材２の非対称性の程度である。図７の描写によれば、例えば、平らな圧延材２の両方の縁部の近くに、各位置ｙＫ５、ｙＫ５’を定義することが可能である。両方の位置ｙＫ５、ｙＫ５’は、平らな圧延材２の中央に関して、互いに対して対称である。両方の位置ｙＫ５、ｙＫ５’に対する距離は、一般的に、１００ｍｍから２００ｍｍの間である。次に、両方の位置ｙＫ５、ｙＫ５’における、平らな圧延材２の厚さｄＫ５、ｄＫ５’を定義する。両方の厚さｄＫ５、ｄＫ５’の差は、テーパー値Ｋ５として用いられ得る。
【００６３】
【数５】
2021501694.tif 000007
【００６４】
例えば、代替的に、平らな圧延材２の幅方向において、複数の支持点ｙ１、ｙ２等からｙＮまでにおける（図３を参照）平らな圧延材２の厚さｄを決定し、次に、定義された外形Ｋを、直線によって近似することが可能である。直線の勾配は、テーパー値Ｋ５として考慮され得る。このような方法で決定した直線の勾配を、平らな圧延材２の幅ｂ、又は、平らな圧延材２の幅ｂよりもわずかに小さい値と乗じ、それによって、テーパー値Ｋ５として用いられる高さの差を決定することも可能である。
【００６５】
上述の本発明に係る原則は、様々な方法で具体化され得る。
【００６６】
例えば、図８の描写によると、制御装置３が、ステップＳ１１において、平らな圧延材２を圧延する際に、制御変数Ｓを検出することが可能である。この場合、制御装置３は、制御変数Ｓを保存するので、制御変数Ｓは、のちの評価の際に利用可能である。
【００６７】
ステップＳ１２において、制御装置３には、平らな圧延材２の外形Ｋが供給される。外形Ｋは、圧延機内での平らな圧延材２の圧延後における、平らな圧延材２の外形である。ステップＳ１２は、外形Ｋの直接の測定技術的な検出を含み得る。代替的に、制御装置３が、外形Ｋを、別の検出された変数に基づいて決定ことが可能である。これは、例えば、外形Ｋが、外形Ｋの測定技術的な検出が不可能である圧延機の位置に関係する場合に有意義又は必要であり得る。
【００６８】
ステップＳ１３では、外形Ｋに基づいて、１つの離散特性変数Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”が決定されるか、又は、複数の離散特性変数Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”が決定される。
【００６９】
ステップＳ１４において、制御装置３は、平らな圧延材２の実変数Ｉと制御変数Ｓとに基づいて、新たに予測値Ｅ２を決定する。ステップＳ１４は、内容的に、図２のステップＳ５に対応する。従って、予測値Ｉ２の決定は、同様に、圧延機のモデル１０を用いて行われる。違いは、ステップＳ５における予測値Ｅ１の決定のために、制御変数Ｓの設定された目標値Ｓ＊が用いられる一方で、ステップＳ１４において予測値Ｅ２を決定するために、制御変数Ｓが用いられる、すなわち目標値Ｓ＊ではなく、現在値が用いられる点にある。しかしながら、予測値Ｅ２もまた、目標変数Ｚに対応する、圧延機内での平らな圧延材２の圧延後における平らな圧延材２に関して予測される変数を表している。
【００７０】
ステップＳ１５では、制御装置３は、予測値Ｅ２を、少なくとも１つの離散特性変数Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”と比較する。必要に応じて、付加的に、外形Ｋとの比較が行われ得る。比較の結果に応じて、制御装置３は、ステップＳ１６において、圧延機のモデル１０をアップデートする。
【００７１】
図９の描写によると、図８に係る態様に対して代替的又は付加的に、制御装置３が、ステップＳ２１における平らな圧延材２の圧延の際に、制御変数Ｓを検出することが可能である。制御装置３が、制御変数Ｓを一時的に保存することができるので、制御変数Ｓは、のちの評価に利用され得る。以下の説明からは、この一時的な保存が、どれくらいの時間、継続しなければならないのかが明らかになるであろう。
【００７２】
ステップＳ２２では、制御装置３に、平らな圧延材２の外形Ｋが供給される。ステップＳ２２は、アプローチに関して、ステップＳ１２に対応している。違いは、単に、ステップＳ２２は、平らな圧延材２の既に圧延された部分に関して実施されるが、平らな圧延材２の他の部分は依然として圧延機内で圧延されるという点にある。
【００７３】
ステップＳ２３では、外形Ｋに基づいて、１つの離散特性変数Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”が決定されるか、又は、複数の離散特性変数Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”が決定される。ステップＳ２３は、図８のステップＳ１３に対応している。
【００７４】
後続のステップＳ２４において、制御装置３は、少なくとも１つの離散特性変数Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”を、必要に応じて平らな圧延材２の外形も加えて、対応する１つ又は複数の目標変数Ｚと比較する。ステップＳ２４の比較に基づいて、制御装置３は、ステップＳ２５において、圧延機スタンド１に関する制御変数Ｓの目標値Ｓ＊をアップデートする。
【００７５】
制御変数Ｓを一時的に保存する場合、既知のトラッキングを実装し、ステップＳ２４において、平らな圧延材２の、外形ＫがステップＳ２２において検出された部分に関して有効な制御変数Ｓを用いることが可能である。この場合、図９の手順は、比較的大きな時間的遅れを伴うが、比較的正確に実施可能である。その他の場合には、ステップＳ２１においてその時に検出された制御変数Ｓを用いなければならない。この場合、同様に時間的遅れが生じるが、正確性は低下する。しかしながら、少なくとも比較的長く続くエラーが、上述の方法で、修正され得る。
【００７６】
場合によっては、制御変数Ｓの目標値Ｓ＊のアップデートを、平らな圧延材２が、外形Ｋの検出前に最後に圧延された圧延機スタンド１に限定することが有意義であり得る。それによって、特に力学が最適化され得る。
【００７７】
圧延機スタンドの制御変数Ｓの目標値Ｓ＊を決定するために（図２のステップＳ７を参照）、制御装置３は、ステップＳ７を、特に以下において図１０との関連で言及されるように構成することが可能である。
【００７８】
図１０によると、制御装置３は、ステップＳ３１において、費用関数Ｆを決定する。図１０の描写によると、費用関数Ｆには、少なくとも、ステップＳ６において決定された予測値Ｅ１の目標変数Ｚからの逸脱が含まれる。目標変数Ｚは、少なくとも１つの離散特性変数Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”に関する値を含み、場合によっては、外形Ｋに関する値も付加的に含んでいる。さらに、目標変数Ｚは、他の考慮すべき条件、例えば圧延機内での圧延後の圧延材２の厚さｄ及び／又は平坦度を規定することが可能である。さらに、費用関数Ｆには、さらなる項が含まれ、これらの項は一般的に、ペナルティ項と表現される。ペナルティ項は、例えば、制御変数Ｓの目標値Ｓ＊の、平均値からの逸脱を含み得る。また、ペナルティ項は、制御変数Ｓの目標値Ｓ＊が変化する際の速度も含み得る。制御装置３は、目標値Ｓ＊を、費用関数Ｆを最適化することによって、すなわち、費用関数Ｆに関して、ステップＳ３２において（図２のステップＳ８と関連して）、最小値又は最大値を決定するよう試みることによって決定する。
【００７９】
好ましくは、制御装置３は、制御変数Ｓの目標値Ｓ＊を決定する際に、圧延機の運転に際して守るべき追加条件を考慮する。このような追加条件の例は、特に、制御限界と、圧延機スタンド１の制御要素の可能な最大変位速度とであり、これらによって、外形、又は、圧延材２全体は影響を受ける。
【００８０】
本発明は、多くの利点を有している。特に、本発明の基本原則を用いて、制御変数Ｓの目標値Ｓ＊を、離散特性変数Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”を通じて定義される所望の外形Ｋが確実に得られるように決定することが既に可能である。図８に基づく後続の計算によって、又は、図９に基づくオンライン適応によって、さらなる改善が得られる。
【００８１】
好ましい実施例によって、本発明を詳細に図示かつ説明してきたが、本発明は、開示された例に限定されるものではなく、他の変型例も、本発明の保護範囲を離れることなく、当業者によって、当該実施例から導出され得る。
【符号の説明】
【００８２】
１  圧延機スタンド
２  平らな圧延材
３  制御装置
４  コンピュータプログラム
５  マシンコード
６  ロール
７  操作者
８  上位の制御装置
９  下位の制御装置
１０  モデル
１１、１１’  領域
１２、１２’  さらなる領域
ａ１、ａ２、ａ２’  距離
ｂ  平らな圧延材の幅
Ｂ  圧延機の種別
ｄ  平らな圧延材の幅
ｄＫ１、ｄＫ１’  厚さｄの最大値
ｄＫ２、ｄＫ２’  厚さｄの最小値
ｄＫ３〜ｄＫ５  厚さ
ｄＫ３’〜ｄＫ５’  厚さ
Ｅ１、Ｅ２  予測値
Ｆ  費用関数
Ｉ  平らな圧延材の実変数
Ｋ  外形
Ｋ１〜Ｋ５  離散特性変数
Ｋ２’〜Ｋ４’  離散特性変数
Ｋ２”〜Ｋ４”  離散特性変数
Ｎ  支持点の数
Ｓ  制御変数
Ｓ＊  制御変数の目標値
Ｓ１〜Ｓ３２  ステップ
ｙ  幅方向
ｙ１〜ｙＮ  支持点
ｙＫ１〜ｙＫ５  幅方向における位置
ｙＫ１’〜ｙＫ５’  幅方向における位置
Ｚ  平らな圧延材の目標変数
【図１】
2021501694.tif 000008
【図２】
2021501694.tif 000009
【図３】
2021501694.tif 000010
【図４】
2021501694.tif 000011
【図５】
2021501694.tif 000012
【図６】
2021501694.tif 000013
【図７】
2021501694.tif 000014
【図８】
2021501694.tif 000015
【図９】
2021501694.tif 000016
【図１０】
2021501694.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】令和2年7月2日(2020.7.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平らな圧延材を圧延するための、複数の圧延機スタンドを含む圧延機に関する運転方法から出発しており、
−圧延機の制御装置は、圧延機内で平らな圧延材を圧延する前に、圧延機内での平らな圧延材の圧延前における平らな圧延材の実変数と、圧延機内での平らな圧延材の圧延後における平らな圧延材の目標変数と、を受け取り、
−制御装置は、平らな圧延材の実変数と、平らな圧延材の目標変数とに基づき、圧延機の種別に関連して、圧延機のモデルを用いて、圧延機の圧延機スタンドに関する制御変数の目標値を決定し、
−制御装置は、制御変数の目標値を、圧延機内での平らな圧延材の圧延後に、平らな圧延材に関して予測される変数が、可能な限り目標変数に近づけられるように決定し、
−制御装置が、目標値を圧延機の圧延機スタンドに伝達し、その結果、平らな圧延材は、圧延機内で、伝達された目標値に従って圧延される。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、さらに、平らな圧延材を圧延するための圧延機に関する制御装置によって処理可能なマシンコードを含むコンピュータプログラムから出発しており、制御装置によるマシンコードの処理によって、制御装置は、圧延機を、このような運転方法に従って動作させる。
【０００３】
本発明は、さらに、平らな圧延材を圧延するための圧延機に関する制御装置から出発しており、当該制御装置は、ソフトウェアでプログラム可能な制御装置として構成されており、上述のコンピュータプログラムでプログラム化されており、それによって、当該制御装置は、上述の運転方法に従って、圧延機を動作させる。
【０００４】
本発明は、さらに、平らな圧延材を圧延するための圧延機から出発しており、
−圧延機は、複数の圧延機スタンドを有しており、圧延機スタンドを用いて、平らな圧延材が圧延され、
−圧延機は、上述の制御装置を有する。
【０００５】
上述の対象は、例えば特許文献１から知られている。
【０００６】
平らな圧延材の外形、すなわち、平らな圧延材の幅方向に見た、位置の関数としての、平らな圧延材の厚さの推移は、プロフィル及び平坦度の他に、平らな圧延材の主要な変数である。外形は、圧延プロセスの影響を受ける。平らな圧延材の圧延の間に、所望のさらなる加工には不十分な外形が生じる場合、一般的には、経済的な不利がもたらされる。これは、平らな圧延材がストリップとして形成されている通常の場合に、また、平らな圧延材が厚板として形成されている場合にも同様に当てはまる。
【０００７】
比較的有利な場合には、ただ、平らな圧延材の後処理を行うことを必要とするのみである。別の場合には、平らな圧延材は、所望の後処理に供され得ず、別の、一般的にはより価値の低い使用に供されなければならない。多くの場合、この平らな圧延材は、もはや使用可能ではなく、スクラップである。従って、平らな圧延材を圧延する際に、十分に良好な外形を得ることは、当業者がつねに努めてきたことである。
【０００８】
先行技術では、外形に影響を与えるために、様々な制御要素（アクチュエータ）が利用可能である。典型的な制御要素は、ロール曲げ、ワークロール又は中間ロールのロール軸の方向における逆方向変位、旋回、いわゆるペアクロス、及び、平らな圧延材の幅にわたる、平らな圧延材又はワークロールの対応する位置の、位置に依存した局所的な温度作用である。
【０００９】
外形の離散特性変数は、プロフィル値である。プロフィル値はスカラーである。プロフィル値は、平らな圧延材の中央における平らな圧延材の厚さと、平らな圧延材の縁部近くにおける平らな圧延材の厚さとの差を表している。プロフィル値は、一般的にＣｘｘと表されており、ｘｘは、平らな圧延材の縁部からの距離をミリメートルで表している。すなわち、当該プロフィル値は、３つの位置における外形、つまり平らな圧延材の中央における厚さと、平らな圧延材の両方の縁部の近くにおける厚さの平均値とから生じる。
【００１０】
先行技術では、一般的に、プロフィル値のみが設定される。これに対して、外形自体は設定されない。プロフィル値の設定は、対称な放物線の設定に対応しており、当該放物線は、プロフィル値に対応している。先行技術において、プロフィル値は、いわゆるＰＦＣ（プロフィル及び平坦度制御）アルゴリズムを用いて制御される。
【００１１】
しかしながら、外形は、プロフィル値を有するだけではなく、複数のさらなる離散特性変数を有している。これらの離散特性変数は、平らな圧延材のプロフィル値に加えて、少なくとも１つのエッジ値、少なくとも１つのドッグボーン値、少なくとも１つのエッジドロップ値及び／又はテーパー値を含んでいる。
【００１２】
エッジ値は、平らな圧延材のいわゆる「厚いエッジ」を表している。すなわち、この平らな圧延材は、縁部に向かうにつれて、内側よりも大きな厚さを有している。ドッグボーン値は、エッジ値と同じように定義されている。違いは、ドッグボーン値の場合、平らな圧延材の縁部近くにおける厚さが、平らな圧延材のまさに中央における平らな圧延材の厚さと比較される点にある。エッジドロップ値は、どの程度、平らな圧延材の厚さが、縁部のすぐ近くにおいて減少しているかを表している。テーパー値は、平らな圧延材の幅方向に見た、平らな圧延材の非対称性の程度である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】国際公開第０３／０７８０８６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の課題は、容易かつ確実な方法で、平らな圧延材の外形を、最適に調整することができるような可能性を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本課題は、請求項１の特徴を有する運転方法によって解決される。有利な態様は、従属請求項２から５の対象である。
【００１６】
本発明によると、冒頭に述べた種類の運転方法は、制御装置が受け取るところの複数の離散特性変数のいずれかを制御装置が受け取ること、及び、離散特性変数が、平らな圧延材の外形を定義すると共に、少なくとも１つのプロフィル値、厚いエッジに関する少なくとも１つのエッジ値、ドッグボーンに関する少なくとも１つのドッグボーン値、エッジドロップに関する少なくとも１つのエッジドロップ値、及び／又は、厚さのテーパー勾配に関する少なくとも１つのテーパー値を含んでいることによって構成されている。
【００１７】
つまり、制御装置が、平らな圧延材の外形を定義する離散特性変数として、どの数値を受け取るかが決定され得るだけではない。これは、つねに、個々の事例における状況によって決定される。また、制御装置の開発又はプログラミングの枠内で、開発者又はプログラマーによって、平らな圧延材の外形を定義するいずれの離散特性変数が設定され得るかが決定可能であるだけではなく、この離散特性変数の後の仕様を規定することもできる。むしろ、制御装置の目標変数を設定する人間又は装置が、どのような種類の離散特性変数を制御装置が受け取るのかを決定することができる。つまり、制御装置の目標変数を設定する人間又は装置は、平らな圧延材の外形を定義する離散特性変数を、どの値に設定すべきかを決定できるだけではない。人間又は装置は、むしろ、設定される目標変数が、例えば、プロフィル値、厚いエッジに関するエッジ値、ドッグボーンに関するドッグボーン値、エッジドロップに関するエッジドロップ値、及び／又は、厚さのテーパー勾配に関するテーパー値であることも決定することができる。つまり、特に、設定される離散特性変数が、プロフィル値である場合、縁部からのいずれの距離に関して、プロフィル値が定義されているかが決定され得るだけではない。むしろ、そもそもプロフィル値が設定されることも決定され得る。場合によっては、操作者又は装置は、１つの特性変数だけではなく、複数の離散特性変数を設定することができる。
【００１８】
好ましい態様では、
−制御装置は、平らな圧延材の圧延の際に、制御変数を検出すること、
−制御装置は、平らな圧延材の圧延後に、少なくとも１つの離散特性変数を検出するか、又は、検出された変数に基づいて決定すること、
−制御装置は、平らな圧延材の実変数及び検出された制御変数を基に、圧延機のモデルを用いて、平らな圧延材に関して新たに予測される、圧延機内での平らな圧延材の圧延後における、平らな圧延材に関して予測される変数を決定すること、
−制御装置は、新たに決定された、予測される変数を、少なくとも１つの自由に選択できる、平らな圧延材の外形を定義する離散特性変数と比較すること、及び、
−制御装置は、比較に基づいて、圧延機のモデルをアップデートすること、
が規定されている。
【００１９】
それによって、圧延されているところの平らな圧延材の後に圧延されるべき同種の平らな圧延材に関して、制御変数の目標値の決定の改善が行われ得る。この手順は、平らな圧延材が、ストリップか厚板かとは無関係に実現可能である。外形の検出は、直接、測定技術的に行われ得る。これは、特に、外形が圧延機の最後の圧延機スタンドの後方で検出される場合に可能である。代替的に、外形を、他の測定された変数を基に、モデルに支援されて決定することが可能である（いわゆるソフトセンサ）。離散特性変数を用いるためには、検出された、又は、決定された外形を基に、事前に決定することが必要である。
【００２０】
さらなる好ましい態様では、
−制御装置は、平らな圧延材の圧延の間に、平らな圧延材の既に圧延された部分に関して、少なくとも１つの離散特性変数を検出するか、又は、検出された変数を基に決定すること、
−制御装置は、少なくとも１つの離散特性変数を、目標変数と比較すること、及び、
−制御装置は、比較に基づいて、圧延機スタンドに関する制御変数の目標値をアップデートすること、
が規定されている。
【００２１】
それによって、平らな圧延材の圧延の際に、平らな圧延材の、後で圧延された部分に関して、補正を行うことが既に可能である。この手順は、特に平らな圧延材がストリップである場合に実現可能である。外形の検出は、上述のように、直接、測定技術的に、又は、ソフトセンサによる決定を通じて行われ得る。離散特性変数を用いるためには、上述のように、検出された、又は、決定された外形を基に、事前に決定することが必要である。
【００２２】
好ましくは、制御装置は、制御変数の目標値を、費用関数の最適化によって決定し、当該費用関数には、圧延機内での平らな圧延材の圧延後における、平らな圧延材に関して予測される変数の、平らな圧延材の目標変数からの逸脱が含まれる。当該目標変数は、特に少なくとも１つの自由に選択できる、平らな圧延材の外形を定義する離散特性変数を含んでいるので、すなわち、少なくとも１つの離散特性変数も、費用関数に加えられる。
【００２３】
好ましくは、制御装置は、制御変数の目標値を決定する際に、付加的に、圧延機の運転に際して守るべき追加条件を考慮する。当該追加条件は、一般的な方法で決定されていてよく、例えば制御要素の制御限界、制御要素の調整の際の動的限界等を含み得る。
【００２４】
本発明の課題は、さらに、請求項６の特徴を有するコンピュータプログラムによって解決される。本発明によると、コンピュータプログラムの処理によって、制御装置は、本発明に係る運転方法に従って、圧延機を動作させる。
【００２５】
本発明の課題は、さらに、請求項７の特徴を有する制御装置によって解決される。本発明によると、当該制御装置は、本発明に係るコンピュータプログラムを用いてプログラム化されており、それによって、本発明に係る運転方法に従って、圧延機を動作させる。
【００２６】
本発明の課題は、さらに、請求項８の特徴を有する圧延機によって解決される。本発明によると、圧延機は、本発明に基づいて構成された制御装置を有している。
【００２７】
上述の本発明の特性、特徴及び利点と、これらを得るための方法とは、図面を用いて詳細に行われる以下の実施例の説明との関連において、より明確に理解可能となる。その際、以下の図面が、概略的に示されている。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】圧延機を示す図である。
【図２】フローチャートを示す図である。
【図３】平らな圧延材の断面を示す図である。
【図４】平らな圧延材の断面を示す図である。
【図５】平らな圧延材の断面を示す図である。
【図６】平らな圧延材の断面を示す図である。
【図７】平らな圧延材の断面を示す図である。
【図８】フローチャートを示す図である。
【図９】フローチャートを示す図である。
【図１０】フローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１によると、圧延機は、複数の圧延機スタンド１を有している。最少で、１つの圧延機スタンド１が存在している。しかしながら、多くの場合、複数の圧延機スタンド１が存在しており、例えば４つから８つの圧延機スタンド１が、特に５つ、６つ又は７つの圧延機スタンド１が存在している。圧延機スタンド１を用いて、平らな圧延材２が圧延される。平らな圧延材２は、一般的に、ストリップである。しかしながら、厚板であってもよい。ストリップの場合、当該ストリップは、有限長を有し得る。代替的に、当該ストリップは、エンドレスストリップであってもよい。
【００３０】
圧延機はさらに、制御装置３を有している。制御装置３は、圧延機、特に圧延機スタンド１を制御する。制御装置３は、ソフトウェアでプログラム可能な制御装置として構成されている。これは、図１において、制御装置３内に、「マイクロプロセッサ」の略語「μＰ」が記されていることによって示唆されている。制御装置３は、コンピュータプログラム４によってプログラム化されている。コンピュータプログラム４は、マシンコード５を含んでおり、マシンコード５は、制御装置３によって処理可能である。制御装置３のコンピュータプログラム４を用いたプログラム化、又は、制御装置３によるマシンコード５の処理によって、制御装置３は、圧延機を、以下に図２との関連で詳細に説明される運転方法に従って動作させる。
【００３１】
図２によると、補足として図１も参照すると、制御装置３には、まずステップＳ１において、圧延機の種別Ｂが供給される。種別Ｂは、圧延機の構造、すなわち圧延機スタンド１の数とその形状とを含んでいる。種別Ｂは、さらに、例えば圧延機スタンド１のロール６、特に圧延機スタンド１のワークロールにおける温度及び摩耗度といった、圧延機の動的状態を含んでいる。種別Ｂは、さらに、圧延機スタンド１の現在の制御状態も含み得る。さらに、種別Ｂは、圧延機スタンド１の考えられる作動状態、つまり変位の考えられる値域を含んでいる。種別Ｂは、しばしば、圧延機１の制御要素の力学も含んでいる。種別Ｂに関する対応する設定は、当業者には一般的に知られている。
【００３２】
制御装置３の種別Ｂを、操作者７が設定することが可能である。同様に、制御装置３の種別Ｂを、上位の制御装置８が設定することが可能である。さらに、制御装置３の種別Ｂが、部分的に、各圧延機スタンド１を制御する下位の制御装置９によって設定されることが可能である。これらの方法の混合形も可能である。
【００３３】
ステップＳ２において、制御装置３は、平らな圧延材２の実変数Ｉを受け取る。実変数Ｉの設定は、操作者７によって、又は、上位の制御装置８によって行われ得る。実変数Ｉは、平らな圧延材２の実変数であり、当該実変数をもって、平らな圧延材２は、圧延機に供給される。つまり、圧延機内での平らな圧延材２の圧延前における平らな圧延材２の状態に関係する実変数である。実変数Ｉは、例えば平らな圧延材２の温度、その厚さ（例えば図３を参照）、その幅ｂ（例えば図３を参照）、その長さ、その化学組成等を含み得る。温度は、３次元（長さ方向、幅方向、厚さ方向）までに空間分解して設定され得る。厚さは、２次元（長さ方向及び幅方向）までで設定され得る。空間分解は、必要に応じて決定されていてよい。
【００３４】
ステップＳ３において、制御装置３は、目標変数Ｚを受け取る。目標変数Ｚは、平らな圧延材２が、圧延機内での平らな圧延材２の圧延後に有することになる、平らな圧延材２の変数である。目標変数Ｚの設定は、操作者７によって、又は、上位の制御装置８によって行われ得る。
【００３５】
ステップＳ４において、制御装置３は、圧延機のモデル１０を実装し、モデル１０を、ステップＳ１において受け取った種別Ｂを基にパラメータ化する。モデル１０は、数学的物理学的方程式に基づくモデルであってよい。しかしながら、これは、必ずしも必要ということではない。決定的に重要なのは、モデル１０が、実変数Ｉと、目標変数Ｚと、圧延機スタンド１に関する制御変数Ｓの目標値Ｓ＊を、互いに関連付けることであり、目標値Ｓ＊を用いて、圧延機スタンド１が、圧延材２の圧延の間に影響を受ける。
【００３６】
ステップＳ５において、制御装置３は、暫定的に、圧延機の圧延機スタンド１に関する制御変数Ｓの目標値を設定する。ステップＳ６において、制御装置３は、実変数Ｉ及び制御変数Ｓの有効な目標値Ｓ＊を基に、ステップＳ４においてパラメータ化されたモデル１０を用いて、予測値Ｅ１を決定する。予測値Ｅ１は、平らな圧延材２の変数であり、圧延機内での圧延後の平らな圧延材２に関して、平らな圧延材２が、圧延機内での圧延の前に、実変数Ｉを有しており、圧延機内で、設定された目標値Ｓ＊に従って圧延されるという前提で予測される変数である。予測値Ｅ１は、その性質に関して、目標値Ｚに対応する。この点に関して、本発明とは何ら関係がないが、一例を挙げる。目標値Ｚが、平らな圧延材２が圧延機内での圧延後に有することになっている厚さの平均である場合、予測値Ｅ１の内の１つも、圧延機内での圧延後の平らな圧延材２に関して予測される厚さの平均である。
【００３７】
ステップＳ７において、制御装置３は、決定された予測値Ｅ１を、目標値Ｚと比較する。特に、制御装置３は、ステップＳ７において、目標値Ｓ＊が、予測値Ｅ１が可能な限り、目標変数Ｚに近づけられるように設定されているかを検査する。さらに近づけることが可能である場合、制御装置３は、ステップＳ８に移行する。ステップＳ８では、制御装置３は、設定された目標値Ｓ＊を変更する。それに続いて、制御装置３は、ステップＳ６に戻る。逆に、さらに近づけることがもはや不可能である場合、制御装置３は、ステップＳ９に移行する。ステップＳ９において、制御装置３は、最後に設定され、今では最終的である目標値Ｓ＊を、下位の制御装置９に伝達する。
【００３８】
下位の制御装置９は、圧延機の圧延機スタンド１、又は、その制御要素を、対応して制御する。それによって、平らな圧延材２は、圧延機内で、伝達された目標値Ｓ＊に従って圧延される。圧延機スタンド１の制御要素は、図１には示されていない。当該制御要素は、特に各圧延機スタンド１の位置と、平らな圧延材２の外形に影響を与える際に用いられる付加的な制御要素とを含んでいる。このような制御要素の例は、ロール曲げ、対応して研磨されたワークロール又は中間ロールのロール軸の方向における逆方向変位、旋回、いわゆるペアクロス、及び、平らな圧延材２の幅にわたる、平らな圧延材２又はワークロールの対応する位置の、位置に依存した局所的な温度作用である。必要に応じて、これらの制御要素の１つ、又は、複数を用いることが可能である。温度作用は、一般的に冷却であるが、個別の場合において、加熱であることもあり得る。
【００３９】
図２の手順は、アプローチに関して、先行技術において知られている。先行技術との違いは、制御装置３がステップＳ３の枠内で決定する目標変数Ｚにある。これに対応して、ステップＳ６及びＳ７も異なっている。なぜなら、これらのステップにおいても、目標変数Ｚ、又は、性質に関して目標変数Ｚと対応する予測値Ｅ１が、決定又は利用されるからである。特に、平らな圧延材２の目標変数Ｚは、少なくとも１つの自由に選択できる、平らな圧延材２の外形Ｋを定義する離散特性変数Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”を含んでいる。必要な場合には、目標変数Ｚは、付加的に、しかし代替的にはなく、平らな圧延材２の外形Ｋを含み得る。このことについては、以下で、図３及び図４との関連で詳細に言及する。
【００４０】
図３によると、平らな圧延材２は、幅ｂを有している。平らな圧延材２の厚さｄは、平らな圧延材２の幅方向ｙに見て、変化している。幅方向ｙにおける位置の関数としての、厚さｄの推移は、外形Ｋである。制御装置３が、この外形Ｋを、目標変数Ｚとして直接設定することが可能である。この場合、外形Ｋは、図３の描写に対応して、直接又は間接に、Ｎ個の支持点ｙ１、ｙ２等からｙＮまでにおいて、設定される。支持点ｙ１、ｙ２等からｙＮまでの数Ｎは、少なくとも１０の値を有していた方がよい。むしろ、数Ｎは著しく大きい方が好ましい。例えば、数は、少なくとも３０、少なくとも５０、又は、例えば少なくとも８０といったような、より大きい値であってよい。外形Ｋを、上述のようなものとして設定することが可能である。代替的に、図３における破線での描写に対応して、許容範囲を付加的に示すこと、すなわち外形Ｋを正確には規定せず、外形Ｋが存在すべき範囲を示すことが可能である。
【００４１】
制御装置３に、外形Ｋが目標変数Ｚとして設定されるか否かとは関係なく、制御装置３には、少なくとも１つの離散特性変数Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”が設定される。制御装置３に、複数の離散特性変数Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”を設定することが可能である。代替的に、制御装置３に、１つのみの離散特性変数Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”を設定することが可能である。しかしながら、いずれの場合においても、離散特性変数Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”の内のいずれが、制御装置３に設定されるかは、操作者７又は上位の制御装置８の「選択の自由」による。ここでも再び、離散特性変数Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”に関する上限及び下限を設定すること、すなわち、離散特性変数Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”が含まれるべき範囲を規定することが可能である。
【００４２】
図４の描写によると、離散特性変数Ｋ１は、プロフィル値である。プロフィル値Ｋ１は、スカラーである。プロフィル値は、平らな圧延材２の中央（ｙ＝０）における平らな圧延材２の厚さｄと、平らな圧延材２の縁部からの特定の距離ａ１における平らな圧延材２の厚さｄとの差を表している。すなわち、平らな圧延材２が、−ｂ／２から＋ｂ／２まで延在し、平らな圧延材２の幅方向における位置がｙで示され、ｄ（ｙ）で、平らな圧延材２の位置ｙにおける厚さｄが示される場合、プロフィル値Ｋ１は、以下の式で求められる。
【００４３】
【数１】
2021501694.tif 000018
【００４４】
つまり、プロフィル値Ｋ１は、３つの位置における外形Ｋから、すなわち中央（ｙ＝０）における厚さｄと、両方の縁部からの距離ａ１（ｙ＝−ｂ／２＋ａ１及びｙ＝ｂ／２−ａ１）における厚さｄの平均値とから生じる。プロフィル値Ｋ１を設定する場合、必要に応じて、距離ａ１を付加的に設定することも可能である。
【００４５】
先行技術では、プロフィル値Ｋ１は、一般的にＣｘｘとして表されており、ｘｘは、平らな圧延材２の縁部からの距離ａ１をミリメートルで表している。一般的に、距離ａ１は、２５ｍｍ又は４０ｍｍに設定される。それに従って、対応するプロフィル値Ｋ１は、先行技術では一般的に、Ｃ２５及びＣ４０と表される。しかしながら基本的に、他の値も可能である。
【００４６】
離散変数Ｋ２、Ｋ２’、Ｋ２”は、厚いエッジに関するエッジ値である。離散変数Ｋ２及びＫ２’は、図５の描写によると、以下のように定義されている。
【００４７】
まず、平らな圧延材２の両方の縁部の近くにおける領域１１、１１’をそれぞれ定義する。両方の領域１１、１１’は、平らな圧延材２の中央に関して、互いに対して対称である。両方の領域１１、１１’の外側の境界はそれぞれ、一般的に、平らな圧延材２の外側のエッジそれぞれから、約１００ｍｍから約２００ｍｍまで離れている。領域１１、１１’の幅は、一般的に、同じく約１００ｍｍから約２００ｍｍまでである。
【００４８】
領域１１、１１’内部では、互いから独立して、それぞれ厚さｄの最大値ｄＫ１、ｄＫ１’と、平らな圧延材２の幅方向ｙにおける、それぞれ付属する位置ｙＫ１、ｙＫ１’が決定される。次に、両方の位置ｙＫ１、ｙＫ１’を始点として、平らな圧延材２の幅方向ｙにおいて、平らな圧延材２の中央に向かって、それぞれさらなる領域１２、１２’を定義する。さらなる領域１２、１２’の幅は、一般的に、約１５０ｍｍから約２５０ｍｍである。さらなる領域１２、１２’それぞれの内部で、厚さｄの最小値ｄＫ２、ｄＫ２’をそれぞれ決定する。厚さｄの最小値ｄＫ２、ｄＫ２’が生じる、平らな圧延材２の幅方向ｙにおける各位置ｙＫ２、ｙＫ２’は、重要ではない。
【００４９】
エッジ値Ｋ２及びＫ２’は、各最大値ｄＫ１、ｄＫ１’と、各最小値ｄＫ２、ｄＫ２’との差から生じる。
【００５０】
【数２】
2021501694.tif 000019
【００５１】
両方のエッジ値Ｋ２、Ｋ２’から、離散特性変数Ｋ２”、つまり、共通のエッジ値Ｋ２”を決定することが可能である。特に、共通のエッジ値Ｋ２”は、両方のエッジ値Ｋ２、Ｋ２’の平均値を求めること、又は、最小値若しくは最大値を用いることによって、求められ得る。しかしながら、両方のエッジ値Ｋ２、Ｋ２’を、互いから独立して決定すること、又は、処理することも同様に可能である。さらに、両方のエッジ値Ｋ２、Ｋ２’、又は、共通のエッジ値Ｋ２”を、下方に向けて０で制限することが可能である。また、両方のエッジ値Ｋ２、Ｋ２’、又は、共通のエッジ値Ｋ２”を、平らな圧延材２の両方の縁部、又は、平らな圧延材２の片方の縁部からの、最大値ｄＫ１、ｄＫ１’の距離ａ２、ａ２’の特徴を示す位置データによって補足することも可能である。
【００５２】
離散特性変数Ｋ３、Ｋ３’、Ｋ３”は、ドッグボーンに関するドッグボーン値である。ドッグボーン値Ｋ３、Ｋ３’は、エッジ値Ｋ２及びＫ２’と同じように定義されている。違いは、ドッグボーン値Ｋ３及びＫ３’の場合、対応するエッジ値Ｋ２、Ｋ２’の場合と同じ方法で決定された最大値ｄＫ１、ｄＫ１’から、さらなる領域１２、１２’それぞれにおける厚さｄの各最小値ｄＫ２、ｄＫ２’が減じられるのではなく、平らな圧延材２の中央（ｙ＝０）における厚さｄ（０）が減じられる点にある。
【００５３】
【数３】
2021501694.tif 000020
【００５４】
エッジ値Ｋ２及びＫ２’と同様に、両方のドッグボーン値Ｋ３、Ｋ３’を、互いから独立して決定し、処理すること、又は、両方のドッグボーン値Ｋ３、Ｋ３’から、離散特性変数Ｋ３”として、共通のドッグボーン値Ｋ３”を決定することが可能である。ここでは、さらに、ドッグボーン値Ｋ３、Ｋ３’又は共通のドッグボーン値Ｋ３”を、平らな圧延材２の両方の縁部、又は、平らな圧延材２の片方の縁部からの、最大値ｄＫ１、ｄＫ１’の距離ａ２、ａ２’の特徴を示す位置データによって補足することも可能である。
【００５５】
離散特性変数Ｋ４、Ｋ４’、Ｋ４”は、エッジドロップに関するエッジドロップ値である。エッジドロップ値Ｋ４及びＫ４’は、以下のように定義されている。
【００５６】
図６の描写によると、まず、平らな圧延材２の両方の縁部の近くにおける位置ｙＫ３、ｙＫ３’をそれぞれ定義する。両方の縁部からの距離は、一般的に、５０ｍｍから１５０ｍｍの間である。両方の位置ｙＫ３、ｙＫ３’は、平らな圧延材２の中央に関して、互いに対して対称である。以下において、これらの位置を、外側位置と表現する。
【００５７】
次に、平らな圧延材２の両方の縁部の近くにおけるさらなる位置ｙＫ４、ｙＫ４’をそれぞれ定義する。以下において内側位置と表現する、両方のさらなる位置ｙＫ４、ｙＫ４’は、外側位置ｙＫ３、ｙＫ３’よりも、平らな圧延材２の縁部から離れている。両方の内側位置ｙＫ４、ｙＫ４’は、同じく、平らな圧延材２の中央に関して、互いに対して対称である。両方の外側位置ｙＫ３、ｙＫ３’に対する距離は、一般的に、１００ｍｍから２００ｍｍの間である。
【００５８】
次に、両方の外側位置及び両方の内側位置ｙＫ３、ｙＫ３’、ｙＫ４、ｙＫ４’における、平らな圧延材２の厚さｄＫ３、ｄＫ３’、ｄＫ４、ｄＫ４’を定義する。各エッジドロップ値Ｋ４、Ｋ４’は、各内側位置ｙＫ４、ｙＫ４’における厚さｄＫ４、ｄＫ４’と、各外側位置ｙＫ３、ｙＫ３’における厚さｄＫ３、ｄＫ３’との差によって生じる。
【００５９】
【数４】
2021501694.tif 000021
【００６０】
エッジ値Ｋ２、Ｋ２’と同様に、ここでも、両方のエッジドロップ値Ｋ４、Ｋ４’を、互いから独立して決定し、処理すること、又は、両方のエッジドロップ値Ｋ４、Ｋ４’から、離散特性変数Ｋ４”として、共通のエッジドロップ値Ｋ４”を決定することが可能である。
【００６１】
離散特性変数Ｋ５は、厚さのテーパー勾配に関するテーパー値である。ウェッジ値Ｋ５は、様々な方法で定義されていてよい。いずれの場合にも、テーパー値Ｋ５は、平らな圧延材２の幅方向ｙに見た、平らな圧延材２の非対称性の程度である。図７の描写によれば、例えば、平らな圧延材２の両方の縁部の近くに、各位置ｙＫ５、ｙＫ５’を定義することが可能である。両方の位置ｙＫ５、ｙＫ５’は、平らな圧延材２の中央に関して、互いに対して対称である。両方の位置ｙＫ５、ｙＫ５’に対する距離は、一般的に、１００ｍｍから２００ｍｍの間である。次に、両方の位置ｙＫ５、ｙＫ５’における、平らな圧延材２の厚さｄＫ５、ｄＫ５’を定義する。両方の厚さｄＫ５、ｄＫ５’の差は、テーパー値Ｋ５として用いられ得る。
【００６２】
【数５】
2021501694.tif 000022
【００６３】
例えば、代替的に、平らな圧延材２の幅方向において、複数の支持点ｙ１、ｙ２等からｙＮまでにおける（図３を参照）平らな圧延材２の厚さｄを決定し、次に、定義された外形Ｋを、直線によって近似することが可能である。直線の勾配は、テーパー値Ｋ５として考慮され得る。このような方法で決定した直線の勾配を、平らな圧延材２の幅ｂ、又は、平らな圧延材２の幅ｂよりもわずかに小さい値と乗じ、それによって、テーパー値Ｋ５として用いられる高さの差を決定することも可能である。
【００６４】
上述の本発明に係る原則は、様々な方法で具体化され得る。
【００６５】
例えば、図８の描写によると、制御装置３が、ステップＳ１１において、平らな圧延材２を圧延する際に、制御変数Ｓを検出することが可能である。この場合、制御装置３は、制御変数Ｓを保存するので、制御変数Ｓは、のちの評価の際に利用可能である。
【００６６】
ステップＳ１２において、制御装置３には、平らな圧延材２の外形Ｋが供給される。外形Ｋは、圧延機内での平らな圧延材２の圧延後における、平らな圧延材２の外形である。ステップＳ１２は、外形Ｋの直接の測定技術的な検出を含み得る。代替的に、制御装置３が、外形Ｋを、別の検出された変数に基づいて決定ことが可能である。これは、例えば、外形Ｋが、外形Ｋの測定技術的な検出が不可能である圧延機の位置に関係する場合に有意義又は必要であり得る。
【００６７】
ステップＳ１３では、外形Ｋに基づいて、１つの離散特性変数Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”が決定されるか、又は、複数の離散特性変数Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”が決定される。
【００６８】
ステップＳ１４において、制御装置３は、平らな圧延材２の実変数Ｉと制御変数Ｓとに基づいて、新たに予測値Ｅ２を決定する。ステップＳ１４は、内容的に、図２のステップＳ５に対応する。従って、予測値Ｉ２の決定は、同様に、圧延機のモデル１０を用いて行われる。違いは、ステップＳ５における予測値Ｅ１の決定のために、制御変数Ｓの設定された目標値Ｓ＊が用いられる一方で、ステップＳ１４において予測値Ｅ２を決定するために、制御変数Ｓが用いられる、すなわち目標値Ｓ＊ではなく、現在値が用いられる点にある。しかしながら、予測値Ｅ２もまた、目標変数Ｚに対応する、圧延機内での平らな圧延材２の圧延後における平らな圧延材２に関して予測される変数を表している。
【００６９】
ステップＳ１５では、制御装置３は、予測値Ｅ２を、少なくとも１つの離散特性変数Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”と比較する。必要に応じて、付加的に、外形Ｋとの比較が行われ得る。比較の結果に応じて、制御装置３は、ステップＳ１６において、圧延機のモデル１０をアップデートする。
【００７０】
図９の描写によると、図８に係る態様に対して代替的又は付加的に、制御装置３が、ステップＳ２１における平らな圧延材２の圧延の際に、制御変数Ｓを検出することが可能である。制御装置３が、制御変数Ｓを一時的に保存することができるので、制御変数Ｓは、のちの評価に利用され得る。以下の説明からは、この一時的な保存が、どれくらいの時間、継続しなければならないのかが明らかになるであろう。
【００７１】
ステップＳ２２では、制御装置３に、平らな圧延材２の外形Ｋが供給される。ステップＳ２２は、アプローチに関して、ステップＳ１２に対応している。違いは、単に、ステップＳ２２は、平らな圧延材２の既に圧延された部分に関して実施されるが、平らな圧延材２の他の部分は依然として圧延機内で圧延されるという点にある。
【００７２】
ステップＳ２３では、外形Ｋに基づいて、１つの離散特性変数Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”が決定されるか、又は、複数の離散特性変数Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”が決定される。ステップＳ２３は、図８のステップＳ１３に対応している。
【００７３】
後続のステップＳ２４において、制御装置３は、少なくとも１つの離散特性変数Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”を、必要に応じて平らな圧延材２の外形も加えて、対応する１つ又は複数の目標変数Ｚと比較する。ステップＳ２４の比較に基づいて、制御装置３は、ステップＳ２５において、圧延機スタンド１に関する制御変数Ｓの目標値Ｓ＊をアップデートする。
【００７４】
制御変数Ｓを一時的に保存する場合、既知のトラッキングを実装し、ステップＳ２４において、平らな圧延材２の、外形ＫがステップＳ２２において検出された部分に関して有効な制御変数Ｓを用いることが可能である。この場合、図９の手順は、比較的大きな時間的遅れを伴うが、比較的正確に実施可能である。その他の場合には、ステップＳ２１においてその時に検出された制御変数Ｓを用いなければならない。この場合、同様に時間的遅れが生じるが、正確性は低下する。しかしながら、少なくとも比較的長く続くエラーが、上述の方法で、修正され得る。
【００７５】
場合によっては、制御変数Ｓの目標値Ｓ＊のアップデートを、平らな圧延材２が、外形Ｋの検出前に最後に圧延された圧延機スタンド１に限定することが有意義であり得る。それによって、特に力学が最適化され得る。
【００７６】
圧延機スタンドの制御変数Ｓの目標値Ｓ＊を決定するために（図２のステップＳ７を参照）、制御装置３は、ステップＳ７を、特に以下において図１０との関連で言及されるように構成することが可能である。
【００７７】
図１０によると、制御装置３は、ステップＳ３１において、費用関数Ｆを決定する。図１０の描写によると、費用関数Ｆには、少なくとも、ステップＳ６において決定された予測値Ｅ１の目標変数Ｚからの逸脱が含まれる。目標変数Ｚは、少なくとも１つの離散特性変数Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”に関する値を含み、場合によっては、外形Ｋに関する値も付加的に含んでいる。さらに、目標変数Ｚは、他の考慮すべき条件、例えば圧延機内での圧延後の圧延材２の厚さｄ及び／又は平坦度を規定することが可能である。さらに、費用関数Ｆには、さらなる項が含まれ、これらの項は一般的に、ペナルティ項と表現される。ペナルティ項は、例えば、制御変数Ｓの目標値Ｓ＊の、平均値からの逸脱を含み得る。また、ペナルティ項は、制御変数Ｓの目標値Ｓ＊が変化する際の速度も含み得る。制御装置３は、目標値Ｓ＊を、費用関数Ｆを最適化することによって、すなわち、費用関数Ｆに関して、ステップＳ３２において（図２のステップＳ８と関連して）、最小値又は最大値を決定するよう試みることによって決定する。
【００７８】
好ましくは、制御装置３は、制御変数Ｓの目標値Ｓ＊を決定する際に、圧延機の運転に際して守るべき追加条件を考慮する。このような追加条件の例は、特に、制御限界と、圧延機スタンド１の制御要素の可能な最大変位速度とであり、これらによって、外形、又は、圧延材２全体は影響を受ける。
【００７９】
本発明は、多くの利点を有している。特に、本発明の基本原則を用いて、制御変数Ｓの目標値Ｓ＊を、離散特性変数Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”を通じて定義される所望の外形Ｋが確実に得られるように決定することが既に可能である。図８に基づく後続の計算によって、又は、図９に基づくオンライン適応によって、さらなる改善が得られる。
【符号の説明】
【００８０】
１  圧延機スタンド
２  平らな圧延材
３  制御装置
４  コンピュータプログラム
５  マシンコード
６  ロール
７  操作者
８  上位の制御装置
９  下位の制御装置
１０  モデル
１１、１１’  領域
１２、１２’  さらなる領域
ａ１、ａ２、ａ２’  距離
ｂ  平らな圧延材の幅
Ｂ  圧延機の種別
ｄ  平らな圧延材の幅
ｄＫ１、ｄＫ１’  厚さｄの最大値
ｄＫ２、ｄＫ２’  厚さｄの最小値
ｄＫ３〜ｄＫ５  厚さ
ｄＫ３’〜ｄＫ５’  厚さ
Ｅ１、Ｅ２  予測値
Ｆ  費用関数
Ｉ  平らな圧延材の実変数
Ｋ  外形
Ｋ１〜Ｋ５  離散特性変数
Ｋ２’〜Ｋ４’  離散特性変数
Ｋ２”〜Ｋ４”  離散特性変数
Ｎ  支持点の数
Ｓ  制御変数
Ｓ＊  制御変数の目標値
Ｓ１〜Ｓ３２  ステップ
ｙ  幅方向
ｙ１〜ｙＮ  支持点
ｙＫ１〜ｙＫ５  幅方向における位置
ｙＫ１’〜ｙＫ５’  幅方向における位置
Ｚ  平らな圧延材の目標変数
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平らな圧延材（２）を圧延するための、複数の圧延機スタンド（１）を含む圧延機に関する運転方法であって、
−前記圧延機の制御装置（３）は、前記圧延機内で前記平らな圧延材（２）を圧延する前に、前記圧延機内での前記平らな圧延材（２）の圧延前における、前記平らな圧延材（２）の実変数（Ｉ）と、前記圧延機内での前記平らな圧延材（２）の圧延後における、前記平らな圧延材（２）の目標変数（Ｚ）と、を受け取り、
−前記制御装置（３）は、前記平らな圧延材（２）の前記実変数（Ｉ）と、前記平らな圧延材（２）の前記目標変数（Ｚ）とに基づき、前記圧延機の種別（Ｂ）に関連して、前記圧延機のモデル（１０）を用いて、前記圧延機の前記圧延機スタンド（１）に関する制御変数（Ｓ）の目標値（Ｓ＊）を決定し、
−前記制御装置（３）は、前記制御変数（Ｓ）の前記目標値（Ｓ＊）を、前記圧延機内での前記平らな圧延材（２）の圧延後に、前記平らな圧延材（２）に関して予測される変数（Ｅ１）が、可能な限り前記目標変数（Ｚ）に近づけられるように決定し、
−前記制御装置（３）が、前記目標値（Ｓ＊）を前記圧延機の前記圧延機スタンド（１）に伝達し、その結果、前記平らな圧延材（２）は、前記圧延機内で、伝達された前記目標値（Ｓ＊）に従って圧延される運転方法において、
前記制御装置（３）は、前記制御装置（３）が受け取るところの複数の離散特性変数（Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”）の内のいずれかを受け取ること、及び、前記離散特性変数（Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”）は、前記平らな圧延材（２）の外形（Ｋ）を定義すると共に、少なくとも１つのプロフィル値（Ｋ１）、厚いエッジに関する少なくとも１つのエッジ値（Ｋ２、Ｋ２’、Ｋ２”）、ドッグボーンに関する少なくとも１つのドッグボーン値（Ｋ３、Ｋ３’、Ｋ３”）、エッジドロップに関する少なくとも１つのエッジドロップ値（Ｋ４、Ｋ４’、Ｋ４”）、及び／又は、厚さのテーパー勾配に関する少なくとも１つのテーパー値（Ｋ５）を含んでいることを特徴とする運転方法。
【請求項２】
−前記制御装置（３）が、前記平らな圧延材（２）の圧延の際に、前記制御変数（Ｓ）を検出すること、
−前記制御装置（３）が、前記平らな圧延材（２）の圧延後に、少なくとも１つの前記離散特性変数（Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”）を検出するか、又は、検出された変数に基づいて決定すること、
−前記制御装置（３）が、前記平らな圧延材（２）の前記実変数（Ｉ）及び検出された前記制御変数（Ｓ）を基に、前記圧延機の前記モデル（１０）を用いて、前記圧延機内での前記平らな圧延材（２）の圧延後における、前記平らな圧延材（２）に関して予測される変数（Ｅ２）を再決定すること、
−前記制御装置（３）が、再決定された、予測される前記変数（Ｅ２）を、少なくとも１つの自由に選択できる、前記平らな圧延材の前記外形を定義する前記離散特性変数（Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”）と比較すること、及び、
−前記制御装置（３）が、比較に基づいて、前記圧延機の前記モデル（１０）を修正すること、
を特徴とする、請求項１に記載の運転方法。
【請求項３】
−前記制御装置（３）が、前記平らな圧延材（２）の圧延の間に、前記平らな圧延材（２）の既に圧延された部分に関して、少なくとも１つの前記離散特性変数（Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”）を検出するか、又は、検出された変数を基に決定すること、
−前記制御装置（３）が、少なくとも１つの前記離散特性変数（Ｋ１〜Ｋ５、Ｋ２’〜Ｋ４’、Ｋ２”〜Ｋ４”）を、前記目標変数（Ｚ）と比較すること、及び、
−前記制御装置（３）が、比較に基づいて、前記圧延機スタンド（１）に関する前記制御変数（Ｓ）の前記目標値（Ｓ＊）を修正すること、
を特徴とする、請求項１または２に記載の運転方法。
【請求項４】
前記制御装置（３）が、前記制御変数（Ｓ）の前記目標値（Ｓ＊）を、コスト関数（Ｆ）の最適化によって決定し、前記コスト関数には、前記圧延機内での前記平らな圧延材（２）の圧延後における、前記平らな圧延材（２）に関して予測される前記変数（Ｅ１）の、前記平らな圧延材（２）の前記目標変数（Ｚ）からの逸脱が含まれることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の運転方法。
【請求項５】
前記制御装置（３）が、前記制御変数（Ｓ）の前記目標値（Ｓ＊）を決定する際に、付加的に、前記圧延機の運転に際して守るべき追加条件を考慮することを特徴とする、請求項４に記載の運転方法。
【請求項６】
平らな圧延材（２）の圧延のための圧延機に関する制御装置（３）によって処理可能であるマシンコード（５）を含むコンピュータプログラムであって、前記制御装置（３）による前記マシンコード（５）の処理によって、前記制御装置（３）は、前記圧延機を、請求項１から５のいずれか一項に記載の運転方法に従って動作させるコンピュータプログラム。
【請求項７】
平らな圧延材（２）を圧延するための圧延機に関する制御装置であって、ソフトウェアでプログラム可能な制御装置として構成されており、請求項６に記載のコンピュータプログラム（４）でプログラム化されており、それによって、請求項１から５のいずれか一項に記載の運転方法に従って、前記圧延機を動作させる制御装置。
【請求項８】
平らな圧延材（２）を圧延するための圧延機であって、
−前記平らな圧延材（２）を圧延する際に用いられる複数の圧延機スタンド（１）を有しており、
−請求項７に記載の制御装置（３）を有している圧延機。
【国際調査報告】
2021501694.tif 000023
2021501694.tif 000024
2021501694.tif 000025
2021501694.tif 000026