JP2019510643A - プロセスパラメータの直接測定を用いて転造中の金属ストリッププロファイルを制御するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

圧延機制御システムおよび方法は、圧延機スタンド間に配置されたセンサを使用して、圧延機内の金属シートまたはプレートの平坦度、厚さプロファイル、位置およびロールのキャンバを直接測定することを含む。フィードバックループ制御システムは、圧延機制御機構を調整または適応させて、圧延プロセスを制御する。【選択図】図１

Description

本出願は、マルチスタンド熱間圧延機における金属ストリップの厚さプロファイルおよび平坦度を測定および制御するための制御システムおよび方法に関する。

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１６年３月８日に出願された米国仮特許出願第６２／３０５，１１３号の利益を主張するものであり、参照によりその内容全体が本明細書に組み込まれる。この出願はまた、２０１４年３月１１日に出願された米国特許出願第１４／２０３，６９５号に関連しており、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

熱間圧延は、厚いストック、ストリップまたはプレートを一対のロールに通して、ストック、ストリップまたはプレートの厚さを減少させる金属成形プロセスである。圧延機のロールおよびロールを通過する金属シートまたはプレートは、圧延および圧延の摩擦、金属変形のため、および／または圧延機に入る金属シートまたはプレートが熱いため、加熱される。結果として生じる熱は圧延機ロールの膨張を引き起こし、これは加工された金属シートまたはプレートの厚さプロファイル、平坦度および品質に影響を及ぼす。

温度および圧力による圧延機の作業ロールの歪みを補償するために、多くの機構および方法が採用されている。たとえば、圧延機は、必要な熱キャンバを達成するために、圧延機の作業ロールおよび／またはバックアップロールを加熱および冷却するための様々なシステムを備えていてもよい。多くの圧延機には、作業ロールチョックおよび／またはバックアップロールチョックに圧力を加えて加工中にロールを曲げ、平坦度および厚さプロファイルの一貫性が改善された金属シートまたはプレートを製造するジャッキ機構も装備されている。作業ロールおよび／またはバックアップロールは、圧延中に生じる歪みを補償するために意図的に完全に円筒形ではない歪んだプロファイルで研削することができる。ロールキャンバまたは連続可変クラウン（ＣＶＣ）作業を動的に変更できる変形可能なバックアップロールなど、他のより高価なシステムおよび／または作業ロールギャップの幾何形状を変更するために回転軸に沿って移動し得る中間ロールを、使用中の作業ロールキャンバへの変化を補償するために使用することができる。

オペレータまたはコントローラが、圧延力および曲げ力などの動作条件、加工された金属シートまたはプレート、またはそれらの任意の組合せなど、作業ロールの条件に関する適切な情報を有する場合、上述の圧延機制御機構は、作業ロールの熱キャンバに対する適切な補償のみを提供し、結果として加工された金属シートまたはプレートの平坦度および厚さプロファイルの一貫性をもたらす。現在、圧延機は、限られた数のセンサおよび熱モデルを用いて運転され、圧延ミルの状態を予測し、それらを調整して、金属シートまたはプレートの面全体にわたる厚さプロファイルの最良の平坦性および一貫性を達成しようと試みる。しかし、マルチスタンド圧延機に出入りする際の金属シートまたはプレートの平坦度および厚さプロファイルの測定と組み合わせたモデルは、圧延機およびそれに付随する制御機構が作業ロールの熱キャンバをリアルタイムで完全に補償するのに十分な情報を提供しない。具体的には、熱モデルは不正確であり、実際の圧延機の状態を表していないことがある。マルチスタンド圧延機から出る金属シートまたはプレートの平坦度および厚さプロファイルの測定は、プロセスおよび材料パラメータの変化に応答して圧延機制御機構を迅速かつ効果的に調整するにはあまりにも遅すぎる。さらに、マルチスタンド圧延機では、これらの測定だけでは、所望の厚さプロファイルを達成するためにどの圧延スタン
ドが調整を必要とするかは示されない。

実施形態という用語および同様の用語は、本開示の主題および以下の特許請求の範囲の全てを広く参照するように意図されている。これらの用語を含む記述は、本明細書に記載される主題を限定するものでもなく、以下の特許請求の範囲の意味または範囲を限定するものでもないと理解すべきである。本明細書でカバーされる本開示の実施形態は、以下の特許請求の範囲によって定義され、この発明の概要では定義されない。本発明の概要は、本開示の様々な態様の概要を概説するものであり、以下の「詳細な説明」の節でさらに説明されるいくつかの概念を紹介する。この要約は、特許請求された主題の重要な、または本質的な特徴を特定することを意図するものではなく、請求される主題の範囲を決定するために単独で使用されることも意図していない。主題は、本開示の明細書全体の適切な部分、任意のまたは全ての図面および各請求項を参照することによって理解されるべきである。

本開示は、マルチスタンド熱間またはマルチスタンド熱間仕上げ圧延機の連続したスタンドに、または熱間反転圧延機（前後に１つ以上のスタンドを有する）を用いてセンサを使用するシステムおよび方法であり、これにより、ロールの熱キャンバ、平坦度、および／またはストリップの厚さプロファイルを測定し、圧延機で圧延されている金属シートまたはプレートの幅にわたってクラウンおよび／またはくさびを計算し、目標公差内で厚さプロファイル、平坦度および／またはストリップ位置を制御することができる。圧延機スタンド間に配置され、圧延機のロールの金属シートまたはプレートの平坦度、厚さプロファイル、位置および／またはキャンバを直接測定するセンサの使用は、フィードバックループ制御システムを使用して、圧延機制御機構を迅速に調整または適合させて、改善された平坦度および厚さプロファイルの一貫性を有する金属シートまたは金属シートを製造する。

スタンド間の金属シートまたはプレートにより、制御システムは、金属シートまたは板の平坦度、厚さプロファイル、および／または位置をリアルタイムで測定することができ、これにより、フィードバックループを使用して、圧延機制御機構を制御することができるが、これに限定されるものではなく、変形可能なバックアップロール、曲げジャッキ、その他のプロファイルアクチュエータ、クーラントスプレー、連続可変クラウン中間または作業ロール、圧延力、金属ストリップテンション、または圧延機の性能および／または圧延されたストリップまたは板の特性に影響を及ぼし得る他の任意の機構を用いてもよい。第１のスタンド用の圧延機制御機構の調整は、目標厚さプロファイルを達成するために使用されてもよいが、平坦度には小さな影響を及ぼす。次いで、この厚さプロファイルは、荷重を受けたロールギャップ形状が厚さプロファイルに一致することを確実にして、金属ストリップを横切る全地点での厚さの均一な相対的減少を確実にすることにより、下流のスタンドに伝播される。これは、ロールの熱キャンバを直接測定し、ロールギャップを制御するためにロールジャッキおよび／またはスプレーなどの適切なアクチュエータを使用して行われる。所望のロールギャップが達成されることを確実にするために、ロールの熱キャンバは、ロールの選択的加熱および冷却によって制御される。あるいは、圧延機の各連続スタンドは、複数のフィードバックループの金属シートまたはプレートの平坦度および厚さプロファイルを連続して測定するための、または熱間圧延機の個々のスタンドへの調整の上流伝播のためのストリップ厚さプロファイルの下流測定値を提供するためのセンサを含むことができる。
本開示の例示的な実施例は、以下の図面を参照して以下に詳細に説明される。

一実施形態に係る、ロールキャンバおよびスタンド間の金属ストリップ特性および位置センサを有するマルチスタンド熱間圧延機の概略側面図である。 一実施形態に係る、複数の金属ストリップ特性および位置センサを有する熱間圧延機スタンドの概略端面図である。 一実施形態に係る、ロールキャンバを備えた熱間圧延機およびスタンド間の金属ストリップ特性および位置センサを制御するための例示的な方法を示す。 一実施形態に係る、ロールキャンバを備えた熱間圧延機およびスタンド間の金属ストリップ特性および位置センサを制御するための制御システムを示す。 一実施形態に係る、例示的な制御システムに組み込まれた、ロールキャンバおよびスタンド間の金属ストリップ特性および位置センサを有するマルチスタンド熱間圧延機の概略側面図である。 一実施形態に係る、ロールキャンバを備えた熱間圧延機およびスタンド間の金属ストリップ特性および位置を高速制御かつ低速制御ループを用いて制御するための制御システムである。 一実施形態に係る、ロールキャンバを備えた熱間圧延機およびスタンド間の金属ストリップ特性および位置を高速制御かつ低速制御ループを用いて制御するための制御システムである。

本開示の例示的な実施例は、以下の図面を参照して以下に詳細に説明される。
本発明の実施形態の主題は、法的要件を満たすためにここでは具体的に説明されているが、この説明は必ずしも特許請求の範囲を限定するものではない。請求された主題は、他の方法で具現化されてもよく、異なる要素またはステップを含んでもよく、他の既存または将来の技術と共に使用されてもよい。この説明は、個々のステップの順序または要素の配置が明示的に記載されている場合を除いて、様々なステップまたは要素の間または間に特定の順序または配置を暗示するものとして解釈されるべきではない。

本明細書で使用される場合、厚さは、一般に、ストリップの面に垂直に取られた金属ストリップの厚さのポイント測定値を指し、しばしば金属ストリップの中心線であるが必ずではない。厚さプロファイルまたはプロファイルは、一般に、圧延方向に垂直な金属ストリップの特定の断面を横切って測定された厚さ測定値の集合を指す。厚さプロファイルは、金属ストリップの面を横切る厚さの連続的な測定、たとえば、トラバースまたは振動の厚さセンサによる測定、またはストリップの特定の断面を横切る複数の位置での厚さを測定し、数学的モデルでプロファイルを近似することによって、直接測定することができる。厚さプロファイルは、他の数学的モデルも使用することができるが、第２またはより高次の多項式によって近似することができる。厚さおよび／または厚さプロファイルは、長さ、一般にミル、ミリメートルまたはミクロンの単位で表すことができる。クラウンおよびくさびは、測定された厚さプロファイルのパラメータである。クラウンは、一般に、金属ストリップの中心線と、２つの縁部の厚さの平均との間の厚さの差を表す。くさびは、一般に、金属ストリップの２つのストリップ縁部の間の厚さの差を指す。クラウンおよびくさびは、一般に、多項式の中心線の厚さのパーセンテージとして表される。一般に、平坦度は、金属ストリップがローラを通過して厚みが減少する際に、金属ストリップを横切る異なる点での不均一な伸びによる引っ張りを受けていないときの金属ストリップの座屈の尺度である。ロールキャンバは、一般に、圧延機における完全円筒形ロールからの形状および／または偏差を指す。キャンバは、金属ストリップに直接接触する作業ロール、または圧延機に存在する他のロールのいずれかの形状を表し、一般に長さの単位で表される。

本明細書を通じて、金属ストリップの特性、パラメータなどの参照は、限定するものではないが、厚さ、厚さプロファイル、平坦度、温度、導電率、幅、位置、圧延方向の角度、横方向の角度、ロールギャップ外の全張力、および／またはロールギャップ外の差圧を含む。これらの特性およびパラメータは、場合によっては、以下に説明する金属ストリップ特性センサおよび位置センサの１つまたは複数を含む様々なセンサによって測定することができる。圧延機および／または任意の個々の圧延機スタンドは、１つ以上のプロファイルアクチュエータおよび／または圧延機制御機構を含むこともできる。たとえば、圧延機または圧延スタンドは、曲げジャッキおよび／またはワークおよび／またはバックアップロールに曲げ力を加えるための他の機構のようなプロファイルアクチュエータと、熱クラウンアクチュエータを含んでもよく、これは、ホットまたはコールドスプレーによるロール加熱および／またはロール冷却、誘導加熱器または他の任意の熱管理機構、連続可変クラウン（ＣＶＣ）中間体および／または作業ロール、変形可能なバックアップロール、ロール傾斜、および／またはロールペア横断を含む。場合によっては、圧延機および／または圧延スタンドは、圧延、始動、停止、過渡的な挙動、および圧延中に考慮に入れることができる１つ以上のセットアップパラメータまたは生産パラメータを有することもでき、後述する金属ストリップ特性および位置センサなどの１つ以上のセンサの使用によって、または特定の目的に使用される専用センサによって測定することができる。これらのセットアップパラメータまたは生産パラメータは、厚さの減少、作業ロールの位置、差動圧延力、圧延速度、圧延機の個々のスタンド間の速度差、ロールトルク、および／または差動ストリップ冷却を含むことができるが、これらに限定されない。

本明細書を通して説明するように、圧延機および／または個々の圧延スタンドは、圧延機および／または圧延スタンドの処理条件を監視するための任意の数の追加センサを有することができる。場合によっては、圧延機および／または個々の圧延スタンドのセンサは、圧延力、曲げ力、ロールおよび金属ストリップ速度、ロールトルクおよび／または作業ロール位置を監視することができる。さらに、センサは、超音波、赤外線、タッチおよび／または他の適切なセンサを用いて作業ロールおよび／またはバックアップロールのロールキャンバを監視することができる。場合によっては、圧延機および／または個々の圧延スタンドは、ロールギャップ形状を直接測定するための赤外線、超音波、タッチ、レーザおよび／または他の適切なセンサを含むこともできる。さらに、ロールギャップ形状は、これに限定されないが、圧延力、曲げ力、ストリップの張力および金属シートの特性のような、ロールキャンバ測定値、および／または他の圧延パラメータにより、共に出入りするストリップの間の厚さプロファイルおよび平坦度の変化に基づいてこれを計算することによって間接的に決定することもできる。上記のセンサ、パラメータおよび／または動作条件のいずれも、本明細書を通して説明する制御システムおよび方法で使用することができる。これらのセンサ、パラメータおよび／または動作条件のうちの１つ以上を監視および／または調整して、圧延機の１つ以上の圧延スタンドのロールギャップ形状を維持または変更して、所望の範囲または公差内にある特性またはパラメータを有する圧延された金属シートまたはプレートを製造する。

本開示の特定の局面および特徴は、アルミニウムスタンドまたはプレートを処理するために、マルチスタンド熱間圧延機内でのスタンド間の金属ストリップ特性および位置センサの使用に関する。熱間圧延機の個々のスタンド間のストリップ厚さプロファイルを測定するための金属ストリップ特性および位置センサの使用は、最初の圧延機スタンドおよび最後の圧延機スタンドの前後にそれぞれセンサを組み込むだけの従来の制御システムよりも優れた制御方法、効率の改善、および製品品質の向上のための利点および機会を提供する。ロールの熱キャンバの測定、ロールギャップ形状の測定、および／または他の圧延加工パラメータのモニタリングに伴う、しばしばストリップと呼ばれる金属シートまたはプレートの厚さプロファイルおよび／または他の特性またはパラメータのスタンド間の測定は、熱間圧延機の現在の運転条件に関する情報を提供し、オペレータまたは制御システムが一定または動的な変動または不規則性を補償することを可能にする。金属ストリップの厚さプロファイルおよび／または圧延熱キャンバおよびロールギャップ形状および／または圧延機プロセスパラメータ測定などの他の特性またはパラメータのスタンド間の測定を使用して、圧延機をより正確に制御し、どの圧延スタンドが過度の分散を引き起こしているかを判断し、セットアップテーブルと数学モデルを直接測定およびフィードバックループおよび／または他のより高度な制御で置き換えたり、サポートしたりすることができる。許容できない製品の量を最小にし、および／または材料の損失のないまたは減少した損失を補償するために後続の圧延スタンドを調整するために、圧延機および圧延スタンドが仕様書の範囲外に早く反応する可能性があるために、圧延機および個々の圧延スタンドに対する制御の改善により、より高品質な製品の生産と廃棄物の削減が可能となる。圧延機条件の改善された測定は、熱間圧延機からの情報をたとえば逆圧延機に供給することによって隣接するプロセスを改善するためにも使用され得る。

図１は、圧延機１００の動作条件および制御機構を監視して、圧延機１００のパラメータを調整してプロセス条件の変化を補償し、許容可能な製品品質仕様を維持するための多数のセンサを組み込んだマルチスタンド熱間圧延機１００の概略側面図である。圧延機１００は、第１の圧延スタンド１０２と、第２の圧延スタンド１０４と、第３の圧延スタンド１０６と、第４の圧延スタンド１０８とを備えている。しかし、圧延機１００は、特定の材料、最終製品の仕様、および／または処理プラントのスペースおよび製造上の考慮事項に必要な数だけ、または多くの圧延スタンドを組み込むことができる。各圧延スタンド１０２，１０４，１０６，１０８は、上部作業ロール１１２にサポートを提供する上部バックアップロール１１０を含む。同様に、各圧延スタンド１０２，１０４，１０６，１０８は、下部作業ロール１１６にサポートを提供する下部バックアップロール１１４も含む。場合によっては、バックアップロールが追加されていてもいなくてもよい。金属ストリップ１３６は、圧延スタンド１０２，１０４，１０６，１０８の上部作業ロール１１２と下部作業ロール１１６との間を図１の左から右へ通過する。

圧延機１００はまた、圧延機１００の動作条件と、圧延機１００に流入し、通過し、流出する金属ストリップ１３６の状態に関する情報を提供する多数のセンサを組み込んでいる。場合によっては、センサを使用して、圧延機１００およびその個々の圧延スタンド１０２，１０４，１０６，１０８および作業ロール１１２，１１６の動作条件を直接測定することができる。図１に示すように、作業ロールキャンバ測定センサ１１８を使用して、上部作業ロール１１２のキャンバまたは歪みの量を決定することができる。場合によっては、作業ロールキャンバ測定センサ１１８は、超音波センサ、赤外線センサ、レーザベースのロールギャップ形状センサ、タッチセンサ、または作業ロールの熱キャンバを決定するのに適した任意のタイプのセンサであってもよく、上部作業ロール１１２、下部作業ロール１１６、上部作業ロール１１２および下部作業ロール１１６の両方、またはそれらの任意の組合せまたはサブセットに使用することができる。しかしながら、多くの用途において、上部作業ロール１１２または下部作業ロール１１６のみの熱キャンバの測定は、その特定の圧延スタンド１０２，１０４，１０６，１０８の動作条件およびロールギャップ形状を決定するのに十分であり得る。圧延機１００の動作条件を測定するための追加のセンサには、作業ロール温度センサ、作業ロール接触圧力センサ、または特定の用途または圧延機１００の設計または装置に必要な他のセンサが含まれ得るが、これらに限定されない。

圧延機１００および任意の関連する制御システムはまた、金属ストリップ１３６の特性または条件を直接的に測定するためのセンサを含むことができる。たとえば、入口温度センサ１２６を使用して、第１の圧延スタンド１０２に入る前の金属ストリップ１３６の温度を測定することができる。出口温度センサ１２８を使用して、金属ストリップ１３６が圧延機１００の最終的な圧延スタンド１０８を出るときの温度を測定することもできる。場合によっては、第１の圧延スタンド１０２に入る前に金属ストリップ１３６の温度と導電率が分かっているときに、導電率の変化に基づいて圧延スタンド１０２，１０４，１０６，１０８の間の金属ストリップ１３６の温度を測定することが可能である。場合によっては、金属ストリップ１３６の温度は、複数の点で、または走査および／または振動センサによって測定されてもよく、金属ストリップ１３６にわたって温度プロファイルを提供し、変化するレベルの力、厚さの減少、または金属圧延プロセスにおける他の変動によって引き起こされる温度勾配に起因する膨張差を補償する。圧延機１００はまた、金属ストリップ１３６の中心線の厚さおよび厚さプロファイルを決定し、金属ストリップ１３６が加工中に圧延機１００に入るときに、そして最後の圧延スタンド１０８を出るときに金属ストリップ１３６の対応するクラウン値および／またはくさび値を計算する。たとえば、第１の圧延スタンド１０２に入る前の金属ストリップ１３６の厚さ、厚さプロファイル、導電率および／または他の特性またはパラメータを測定するために、１つ以上の入ってくる金属ストリップ特性および位置センサ１３２を配置することができる。同様に、最後の圧延スタンド１０８を出るときの金属ストリップ１３６の厚さ、厚さプロファイルおよび／または他の特性またはパラメータを測定するために、１つ以上の出ていく金属ストリップ特性および位置センサ１３４を配置することができる。金属ストリップ１３６の幅にわたる引張応力の一貫性を測定して、圧延機１００を通過した後に金属ストリップ１３６に存在するストリップ座屈の傾向を決定するために、平坦度ロール１３０を最終圧延スタンド１０８の後に配置してもよい。ある場合には、金属ストリップ１３６の幅にわたる張力を測定して、金属ストリップ１３６が圧延機１００を通過するときの作業ロール１１２，１１６のギャップ形状の変動または不一致を示すために、平坦度ロール１３０を最後のスタンドと最後から２番目のスタンドの間、ここでは第３の圧延スタンド１０６と第４の圧延スタンド１０８の間に配置してもよい。場合によっては、入ってくる金属ストリップ特性および位置センサ１３２、出ていく金属ストリップ特性および位置センサ１３４、および／またはスタンド間の金属ストリップ特性および位置センサ１３８の１つ以上を使用して、座屈の傾向を測定して、ロール方向および横方向のストリップ角度を測定してもよい。

さらに、第１の圧延スタンド１０２と第２の圧延スタンド１０４との間に、１つ以上のスタンド間の金属ストリップ特性および位置センサ１３８を配置することもできる。１つ以上のスタンド間の金属ストリップ特性および位置センサ１３８は、金属ストリップが第１の圧延スタンド１０２から出るときおよび金属ストリップが第２の圧延スタンド１０４に入る前の、金属ストリップ１３６の厚さプロファイルおよび／または他の特性またはパラメータに関する情報を、制御システムおよび／またはオペレータに提供する。ある場合には、１つ以上のスタンド間の金属ストリップストリップ特性および位置センサ１３８を、他の圧延スタンド１０２，１０４，１０６，１０８の間に配置することができ、または、追加の金属間ストリップ特性および位置センサ１３８を、次の圧延スタンド１０４，１０６，１０８の間に追加して、個々の圧延スタンド１０２，１０４，１０６，１０８の間を通過する際の金属ストリップ１３６の加工に関するさらなる情報を提供してもよい。この情報は、所望の公差または仕様の範囲内にない任意の変形、異常および／または寸法を含めて、圧延機１００の性能および金属ストリップ１３６の状態に関するより迅速なフィードバックを制御システムおよび／またはオペレータに提供する。その結果、金属ストリップ１３６は、許容可能な厚さプロファイルおよび／またはくさび、クラウン、平坦度、厚さ変動、または金属ストリップ１３６の任意の他の所望の特性またはメトリックのレベルで圧延機１００から出るように、金属ストリップ１３６が圧延機１００で処理されている間、オペレータおよび／または制御システムは、第１の圧延スタンド１０２および／または任意の後続の圧延スタンド１０４，１０６，１０８の任意の利用可能な圧延機制御機構の１つ以上を調整して、金属ストリップ１３６の厚さプロファイル、クラウン、くさび、厚み公差、平坦度および／または他の不規則性を補償する。処理と測定との間の遅延の減少は、圧延機１００およびその個々の圧延スタンド１０２，１０４，１０６，１０８に対して、より正確な、リアルタイムまたはほぼリアルタイムの制御を与える。定常状態、加速、減速、または始動手順中のいずれかにおいて、１つ以上のスタンド間の金属ストリップ特性および位置センサ１３８による金属ストリップ１３６の直接的測定、および／または作業ロール１１２，１１６の熱キャンバの直接測定により、圧延機１００のセットアップテーブルの数学的またはコンピュータによるモデリングまたは使用の必要性を低減または排除する。むしろ、任意の定常状態または過渡状態における圧延機１００の制御は、入ってくる金属ストリップ特性および位置センサ１３２、出ていく金属ストリップ特性および位置センサ１３４、スタンド間の金属ストリップ特性および位置センサ１３８、作業ロールキャンバ測定センサ１１８、および／または金属ストリップ１３６、圧延機１００、または任意の個々の圧延スタンド１０２，１０４，１０６，１０８の状態を決定するための任意の他のセンサのうちの１つ以上のリアルタイム情報と組み合わせて、フィードバックまたは他のより高度な制御によって達成することができる。金属ストリップ１３６の特性の測定の遅延の減少と改善された制御方法により、圧延機１００は、金属ストリップ１３６のより大きい部分が許容可能な製品公差および仕様を達成するので、改善された製品品質およびより高い効率を提供することができる。

さらに図１を参照すると、圧延機１００は、圧延機１００および／または任意の個々の圧延スタンド１０２，１０４，１０６，１０８の動作条件を変更または調整するように設計された多数の制御機構を含むこともできる。圧延機１００は、上部および下部作業ロール１１２，１１６にそれぞれ加熱または冷却された液体を供給するための上部スプレー１２０および／または下部スプレー１２２のような機構を介した作業ロール１１２，１１６の熱クラウン制御を含むことができる。必要に応じて、作業ロールを（曲げシステムを介して）ジャッキ処理するか、または（ロール傾斜システムを介して）スタックを傾斜させることによって、または他の適切な機構によって、金属ストリップ１３６の加工中に上部および／または下部作業ロール１１２，１１６を歪ませるまたは曲げるために力を加えることができる。誘導加熱器、差動ストリップ冷却、変形可能なバックアップおよび／または作業ロール、および／または連続可変クラウン（ＣＶＣ）中間体および／またはワークピースを含むがこれに限定されない圧延機１００によって、追加のまたは代替の制御機構を採用することもできる。制御機構は、制御システムと一体化して、または１つ以上のスタンド間のストリップ特性および位置センサ１３８ならびに上述の他の関連するセンサと直接動作して、金属ストリップ１３６を所望の公差または仕様内で処理するように圧延機１００を調整してもよい。

マルチスタンド熱間圧延機１００の金属ストリップ１３６の厚さ範囲については、金属ストリップ１３６の平坦度に影響を与えることなく、任意の特定の圧延スタンド１０２，１０４，１０６，１０８に利用可能なクラウン変化量が制限されることがある。金属ストリップ１３６が圧延機１００を通過する際の金属ストリップ１３６の制御を維持し、後続の金属ストリップ１３６の巻き取りを容易にするために、小さな正のクラウン（すなわちより厚い中心）を有する厚さプロファイルが好ましい。アルミニウムの場合、このクラウンは一般に、金属ストリップ１３６の厚さの０．１〜０．９％、好ましくは０．３〜０．９％、より好ましくは０．３〜０．５％または０．５〜０．９％の範囲にあり、放物線形状である。圧延機１００のための上述の制御機構は、ロールギャップ形状および／または金属が通過する作業ロール１１２，１１６間の相対的な間隔を変更するために使用されてもよい。クラウンを減少させるために、作業ロール１１２，１１６の間のロールギャップは、縁部に対して中央で減少する。同様に、クラウンを増加させるために、作業ロール１１２，１１６間のロールギャップは、縁部に対して中央で増加する。作業ロール１１２，１１６の間のロールギャップの変化は、金属ストリップ１３６の材料を２つの方向に流し、金属ストリップ１３６の厚さプロファイル、クラウン、およびくさびを変化させる。金属ストリップ１３６の材料は、金属ストリップ１３６の中心と縁部との間で横方向に流れる。金属ストリップ１３６の材料も長手方向に流れ、ストリップを横切る他の点に対して圧延方向に金属ストリップ１３６の伸びを変化させ、金属ストリップ１３６の平坦度を変化させる。

比較的高い厚さでは、ロールギャップ形状と金属ストリップ１３６の厚さプロファイルとの間の差は、長手方向の流れではなく横方向の流れによって一般に吸収され、平坦度とは対照的に金属ストリップ１３６のクラウンに変化をもたらす。金属ストリップ１３６が薄くなるにつれて、金属ストリップ１３６の厚さプロファイルとロールギャップ形状との間の同じ相対的不一致のために、横方向流れに対して金属ストリップ１３６の異なる伸びが増加し、クラウンの変化ではなく金属ストリップ１３６の平坦度の変化を引き起こす。これらの理由から、第１の圧延スタンド１０２内の金属ストリップ１３６の厚さプロファイルを修正し、金属ストリップ１３６が圧延機１００内にあるときに荷重を受けている後続の圧延スタンド１０４，１０６，１０８のロールギャップ形状を制御することが有利であり得、金属ストリップ１３６のクラウンまたは平坦度の変化を回避するために、金属ストリップ１３６の幅にわたって相対的な厚さの減少が同じであるように、金属ストリップ１３６の厚さプロファイルに一致させる。作業ロール１１２，１１６および／またはバックアップロール１１０，１１４の熱キャンバおよび圧延力に関するデータを測定することにより、ロールの撓みおよび負荷下での平坦化によるロールギャップおよび形状の結果的な変化を計算することは容易である。次いで、圧延機１００の制御機構を使用して、所望のロールギャップおよびロールギャップ形状を達成することができる。

目標厚さプロファイルを制御および維持する目的は、２つのタイプの制御ループを使用して達成することができる。制御ループとは、圧延機が負荷をかけられ、金属ストリップ１３６が圧延されている間にロールギャップ形状制御機構を変更する１つ以上の圧延スタンド１０２，１０４，１０６，１０８における高速ループと、金属ストリップ１３６が圧延されている間に、圧延金属ストリップ１３６の間の厚さプロファイル、クラウンおよび／またはくさびのより長期の変化を制御するために連続的に作用する低速ループである。高速ループは、１つ以上の圧延スタンド１０２，１０４，１０６，１０８の出口における金属ストリップ１３６の測定された厚さプロファイルおよび平坦度を、目標厚さプロファイルおよび平坦度の許容公差内に制御し、圧延機１００の加速または他の一時的な挙動による材料変動および／または過渡的な影響から生じる金属ストリップ１３６の厚さプロファイルの変動を低減する。低速ループは、曲げ力１２４の利用可能な範囲が高速制御ループのために最適化され得るように、作業ロール１１２，１１６および１つ以上の圧延スタンド１０２，１０４，１０６，１０８の他の制御機構の熱キャンバを調整する。その結果、圧延機１００の性能は、金属ストリップ１３６の厚さプロファイルおよび平坦度の誤差を最小にすることができる。

圧延機１００の制御機構の伝達関数は周知であり、ロール１１２，１１６の熱キャンバが制御されるので、これらの制御機構は、下流側の圧延スタンドのロールギャップ形状と、上流側の圧延スタンドを残した金属ストリップ１３６の測定された厚さプロファイルとを一致させるように、荷重をかけて調整することができ、その結果、厚さプロファイルおよび平坦度の変化が最小限に抑えられる。金属ストリップ１３６の厚さプロファイルは、任意の特定の圧延スタンド１０２，１０４，１０６，１０８のロールギャップ形状と一致することができるので、金属ストリップ１３６を横切る各ポイントは、金属ストリップ１３６の相対的な厚さプロファイルに変化がないように、同じ相対的な厚さ減少を有してもよい。このようにして、第１の圧延スタンド１０２の後に達成される所望の厚さプロファイル、クラウンおよび／またはくさびが、後続の圧延スタンド１０４，１０６，１０８を介して維持される。その結果、金属ストリップ１３６を横切る微分変形が比較的小さく、微分伸びが比較的小さく、平坦度が変化する。平坦度ターゲットが確実に満たされるように、金属ストリップ１３６の位置および角度を測定する１つ以上の金属ストリップ特性センサおよび位置センサ１３２，１３４，１３８の使用などの、平坦度ロール１３０、または他の平坦度測定検出装置を、最後の圧延スタンド１０８または他の圧延スタンド１０２，１０４，１０６のいずれかの後に加えることができ、その結果、平坦度誤差を制御システムにフィードバックして、圧延スタンド１０２，１０４，１０６，１０８のロールギャップ形状に影響を及ぼし得る圧延機１００に利用可能な作業ロール１１２，１１６の加熱、冷却、曲げ、ロール傾斜、および／または他の制御機構を調整することができる。圧延スタンド１０２，１０４，１０６の出口における１つ以上のスタンド間のストリップ特性および位置センサ１３８からのフィードバックは、高速制御ループを使用して各後続の圧延スタンド１０４，１０６，１０８内の利用可能な制御機構を調整するために使用される。コイルまたは製品変更の場合、低速制御ループは、所望の厚さプロファイルおよび金属ストリップ１３６の平坦度の望ましくない歪みが、移行段階中に最小限に抑えられるように、作業ロール１１２，１１６熱キャンバおよび／または圧延機１００または任意の個々の圧延スタンド１０２，１０４，１０６，１０８の任意の他の制御機構を調整することができる。

図２は、複数の作業ロールキャンバ測定センサ２０３と、複数のスタンド間の金属ストリップ特性および位置センサ２１０，２１２，２１４とを有する熱間圧延機スタンドの出口側の簡略化された概略端面図である。圧延機スタンドは、上部作業ロール２０２と、下部作業ロール２０４とを含む。上部作業ロール２０２および下部作業ロール２０４は、任意の作業ロールキャンバと組み合わせて、上部作業ロール２０２と下部作業ロール２０４との間のロールギャップ形状に影響を及ぼし得る、曲げまたはジャッキシステム（図示せず）および／またはロール傾斜システム（図示せず）によって加えられる曲げ力２０６を有することができる。金属ストリップ２０８は、処理中に観察者の方向に、上部作業ロール２０２および下部作業ロール２０４を通過する。

圧延機スタンドの出口で、中央のスタンド間の金属ストリップ特性および位置センサ２１０、右のスタンド間の金属ストリップ特性および位置のセンサ２１２、および左のスタンド間の金属ストリップ特性および位置センサ２１４を配置して、金属ストリップ２０８が上部作業ロール２０２および下部作業ロール２０４を通過した後、および金属ストリップ２０８がさらなる転造のために次のスタンドに入る前に、金属ストリップ２０８の中心線の厚さ、厚さプロファイル、平坦度および／または他の特性またはパラメータを読み取ってもよい。図示されているように、圧延機は、金属ストリップ２０８の面を横切る異なる点、ゾーンまたは領域で測定するために、任意の個々のスタンドの前または後に、複数の金属ストリップ特性および位置センサ２１０，２１２，２１４のような、任意の適切な数のスタンド間の金属ストリップ特性および位置センサを含んでもよい。場合によっては、金属ストリップ２０８の面を迅速に走査する単一のスタンド間の金属ストリップ特性および位置センサ、または金属ストリップ２０８の面に沿って異なる点を測定することができる１つ以上の振動するスタンド間の金属ストリップ特性および位置センサを使用することができる。いくつかの場合において、スタンド間の金属ストリップおよび位置センサ２１０，２１２，２１４は、片面センサ、両面センサ、またはそれらの任意の組合せであってもよい。さらに、スタンド間の金属ストリップ特性および位置センサ２１０，２１２，２１４は、厚さ、厚さプロファイル、導電率、ストリップ角度、温度、および／または金属ストリップ２０８の任意の他の望ましいパラメータまたは特性を測定することが可能な、誘導センサ、渦電流センサ、Ｘ線センサ、または任意の他のタイプのセンサを含むが、これに限定されない任意のタイプのセンサとすることができる。特定の用途のために選択されるタイプのスタンド間のストリップ特性および位置センサは、測定される金属のタイプ、金属ストリップ２０８の処理速度、金属ストリップ２０８の温度または金属ストリップ２０８の周囲の環境、任意の冷却流体または加熱流体、または任意の他の環境上の考慮事項などの因子の評価に基づくことができる。スタンド間の金属ストリップ特性および位置センサ２１０，２１２，２１４は、用途の条件において正確な結果および生存性を提供するように選択されるべきである。

さらに図２を参照すると、金属ストリップ２０８は、中心線の厚さ２１６、右の厚さ２１８および左の厚さ２２０を含む。中央ストリップ特性および位置センサ２１０、右ストリップ特性および位置センサ２１２および左ストリップ特性および位置センサ２１４によって得られた測定値は、金属ストリップ２０８の断面または面に沿った特定の点における金属ストリップ２０８の厚さを示す。場合によっては、金属ストリップ２０８の幅にわたってより多くのまたはより少ない数の厚さ測定値を得ることができる。さらに、金属ストリップ２０８の幅にわたる複数の厚さ測定値は、均一に分布されず、金属ストリップ２０８の面を横切る任意の位置に配置することができる。他の異なる例として、ある場合には、金属ストリップ２０８の性能に特に問題または重要な領域に比較的多数の厚さ測定値が集中し、他の領域は比較的少量の厚さ測定値を含むことができる。別の非限定的な例として、場合によっては、右のストリップ特性および位置センサ２１２および左のストリップ特性および位置センサ２１４は、センサ２１２，２１４がそれぞれ金属ストリップ２０８の縁部からある距離を置いて金属ストリップ２０８を測定するように、金属ストリップ２０８の縁部から様々な距離に配置することができる。他の例では、いくつかの列のセンサを幅全体にわたって設けることができる。たとえば、１つのセンサ列が第１のスタンドの出口にあり、別のセンサ列が第１のスタンドから所定の距離だけ離れていてもよく、さらに別のセンサ列が第２のスタンドの入口にあってもよい。様々な他の構成のセンサを使用することができる。

金属ストリップ２０８が圧延機の圧延スタンドを通過するとき、スタンド間の金属ストリップ特性および位置センサ２１０，２１２，２１４は、金属ストリップ２０８の他の特性の中でも、厚さ２１６，２１８，２２０を測定する。スタンド間の金属ストリップ特性および位置センサ２１０，２１２，２１４が金属ストリップ２０８の面に対して位置決めされ、金属ストリップ２０８がこれらを通過して移動するので、インタースタンド間の金属ストリップ特性および位置センサ２１０，２１２，２１４による複数の測定値を集計して、３次元の厚さプロファイルおよび平坦度関数を提供することができる。平坦度関数は、金属ストリップ２０８の長さに対する厚さプロファイルおよび平坦度の変動を説明し、とりわけ、金属ストリップ２０８の三次元平面性および厚さプロファイルを制御するために、および／またはミルの圧延スタンドを連続的に調整するために使用され、厚さプロファイル、または他のストリップ特性を持たない金属ストリップ２０８の部分を、圧延機を通過する際に修正または補償する。たとえば、金属ストリップ２０８の第１の部分が第２の後の部分と異なるプロファイルを有する場合、圧延機および任意の関連する制御システムは、金属ストリップ２０８の長さに沿って異なる厚さプロファイル測定値を使用して、金属ストリップ２０８が圧延機を通って進行するとき、これらの差異を説明するために後続の圧延スタンドを変更する。

厚さ測定値２１６，２１８，２２０はまた、圧延機を通過する金属ストリップ２０８の他の特性を計算するために使用されてもよい。図２に示すように、金属ストリップ２０８は、その幅（詳細を示すように拡大された偏差）にわたって異なる厚さ測定値２１６，２１８，２２０を有する理想的な長方形のプロファイルから外れることがある。スタンド間の金属ストリップ特性および位置センサ２１０，２１２，２１４によって取られた厚さ測定値２１６，２１８，２２０は、中心線の厚さ２１６に対する金属ストリップ２０８の面を横切る差を決定することによって、金属ストリップ２０８の曲率またはクラウンを計算するのに使用することができる。また、右の厚さ２１８と左の厚さ２２０との差を用いて、処理中の金属ストリップ２０８の任意のくさび形のまたは傾斜したプロファイルを計算することができる。これらの値は、次いで、圧延機または個々の圧延スタンドへの調整が必要であるかどうかを決定するために、厚さプロファイル、クラウンおよび／またはくさびの所望のまたは許容可能な範囲と比較することができる。調整が必要な場合、図１の上記制御機構のいずれかを使用して、金属ストリップ２０８の厚さプロファイル、中心線の厚さ、平坦度および／または他の特性またはパラメータを制御することができる。同様に、図１の上述したセンサのいずれかを制御システムに組み込んで、どの制御機構が調節を必要とするかおよび／またはこれらの調整の程度に関するさらなる情報を提供することができる。

複数のスタンド間のストリップ特性および位置センサ２１０，２１２，２１４はまた、金属ストリップ２０８が作業ロール２０２，２０４を通過する際の金属ストリップ２０８の相対的な位置および輪郭を決定するのに使用してもよい。たとえば、ストリップ特性および位置センサ２１０，２１２，２１４を使用して、とりわけ、縁部の横方向位置、パスラインに対するストリップの高さ位置、および／または金属ストリップ２０８の表面角度を測定することができる。次いで、これらの測定値を使用して、金属ストリップ２０８の三次元位置、形状および／または顕在化されたオフフラットネスを計算または決定することができる。これらの値は、金属ストリップ２０８を操縦して作業ロール２０２，２０４の中心線にその位置を維持するために使用され、金属ストリップ２０８の厚さプロファイルおよび／または平坦度の誤差を避けるためにロールギャップ形状を制御する。作業ロール２０２，２０４の中心線に金属ストリップ２０８を維持することにより、厚さプロファイルの測定精度および対称厚さプロファイルの尤度が向上する。ストリップ特性および位置センサ２１０，２１２，２１４はまた、金属ストリップ２０８の導電率、または金属ストリップ２０８が圧延機に入った時点から現在の位置までの金属ストリップ２０８の導電率の変化を検知することによって、金属ストリップ２０８の温度を測定するのに使用してもよい。

図３は、限定するものではないが、センサ１３８，２１０，２１２、および／または２１４などの、スタンド間の金属ストリップ特性および位置センサを組み込んだ熱間圧延機を制御するための例示的な方法である。圧延機の動作中に、スタンド間の金属ストリップ特性および位置センサは、ブロック３０２で、金属ストリップの位置、ストリップ角度、平坦度、温度、ポイント厚さおよび／または厚さプロファイルを記録することができる。使用される特定のストリップ特性および位置センサ、およびそれらの能力に応じて、厚さプロファイルは直接測定されてもよく、または金属ストリップの個々のポイント厚さ測定値に基づいて計算されてもよい。次いで、これらの測定値は、ブロック３０４で金属ストリップの厚さプロファイル、クラウン、くさびおよび／または平坦度を計算するために使用される。金属ストリップの厚さプロファイル、クラウン、くさびおよび／または平坦度の計算値、およびストリップの厚さおよび／または厚さプロファイルおよび／または位置の直接測定値は、ブロック３０６において、許容可能なまたは許容可能な許容公差を組み込んだ所望の値または目標値および／または所望の値または目標値と比較することができる。測定された厚さおよび／または厚さプロファイルおよび計算された厚さプロファイル、クラウン、くさび、平坦度および／または他の任意の特性またはパラメータ値に基づいて、制御システムおよび／またはオペレータは、ブロック３０８において、所望の範囲または目標範囲内にない任意の測定値を補償または補正するために、第１のスタンドまたは後続のスタンドを調整することができる。場合によっては、第１のスタンド、１つ以上の後続のスタンド、またはその両方を調整することが望ましい。この決定は、エラーのタイプ、それが比較的一定のエラーであるか、または変動するエラーであるか、および所望の値と測定された厚さおよび／または厚さプロファイルおよび／または計算された金属ストリップの厚さプロファイル、クラウン、くさびおよび／または平坦度との間の不一致の量に基づいて行ってもよい。さらに、厚さプロファイル（クラウンおよび／またはくさびを含む）、中心線の厚さおよび／または金属ストリップの平坦度および／または位置のいずれかに影響を及ぼすためにロールギャップ形状に影響を及ぼすブロック３０８における圧延機制御機構に対する任意の調整は、他の測定されたおよび／または計算された金属ストリップパラメータに影響する傾向がある。その結果、１つの金属ストリップパラメータの誤差を補正するためのブロック３０８におけるロールギャップ形状のいかなる変化は、ロールギャップ形状の変化が他の関連する金属ストリップパラメータに及ぼす影響を考慮する必要がある。金属ストリップが圧延機から出た後、金属ストリップの厚さプロファイルおよび平坦度の最終測定は、出口金属ストリップ特性および位置センサおよび／またはＸ線プロファイルゲージおよび／または平坦度ロールのような別個のプロファイルゲージをブロック３１０で使用して行うことができる。厚さプロファイル、平坦度および／またはストリップ位置および温度のような他の特性を含む金属ストリップパラメータのこの最終測定により、制御システムは、厚さ、厚さプロファイル、クラウン、くさび、平坦度、および／または他のパフォーマンスメトリック、測定値、または特性の任意の所与の測定値について、所望の範囲または目標の範囲を達成した金属ストリップが、調整により生じたことを確認することができる。次に、ブロック３１２において、制御システムおよび／またはオペレータは、測定された厚さ、厚さプロファイル、計算されたクラウン、計算されたくさび、中心線の厚さ、ストリップ位置、平坦度および／または輪郭を連続的に監視し続けて、厚さプロファイル、クラウン、くさび、平坦度および／または他のストリップ特性について所望の範囲または目標範囲内に金属ストリップを維持するために、必要に応じて圧延機または圧延スタンドの動作条件を調整する。

さらに図３を参照すると、ブロック３０２〜３１２の制御方法は、第１の圧延スタンドの後に配置された１つ以上のスタンド間のストリップ特性および位置センサを参照して説明される。しかしながら、この方法は、第１の圧延スタンドの下流にある任意の一対の圧延スタンド間に配置された１つ以上のスタンド間の金属ストリップ特性および位置センサ、または任意の一対の圧延スタンド間における、複数のスタンド間の金属ストリップ特性および位置センサのセットの使用に、容易に適合させることができる。スタンド間の金属ストリップ特性および位置センサの複数のセットの使用は、個々の圧延スタンドの１つまたは複数が金属ストリップの仕様外条件の原因であるかどうかを判断するのに有用であり得る。さらに、測定された厚さまたは厚さプロファイルおよびそれらから計算された任意の値を使用して、測定された厚さまたは厚さプロファイルを取るために使用される特定のスタンド間の金属ストリップ特性および位置センサの上流または下流のいずれかの圧延スタンドを調整することができる。ブロック３０２〜３１２の方法はまた、図１を参照して説明した任意の追加のセンサを組み込むことができ、同様に、上述の制御機構のいずれかに基づいて、圧延機１００および／または圧延スタンド１０２，１０４，１０６，１０８を調整することができる。場合によっては、ブロック３０２〜３１２の制御方法は、圧延機および／または上流圧延機スタンドを調整し、スタンド間の金属ストリップ特性および位置センサの監視を継続し、中央ラインの厚さ、厚さプロファイル、クラウン、くさび、平坦度および／または金属ストリップの任意の他の特性またはパラメータに対する所望の値または目標値を達成する反復プロセスで調整を継続するフィードバックループ戦略に基づくことができる。場合によっては、ブロック３０２−３１２の制御方法は、圧延機および／または下流の圧延機スタンドを調整するためにフィードフォワードループ戦略を使用することができる。

図４は、圧延機および／または個々の圧延機スタンドを調整して、所望の厚さ、厚さプロファイル、クラウン、くさび、平坦度および／または金属ストリップの任意の他の特性またはパラメータを維持または達成するためのサンプル制御ループである。１つ以上のパラメータを測定し、および／または制御ループに入力することができる。たとえば、ユーザは、ブロック４０２で所望の金属ストリップの厚さプロファイル、ブロック４０３で所望の平坦度、ブロック４０４でおける中心線の厚さに対する厚さ公差、ブロック４０５でおける平坦度公差、ブロック４０６でおける厚さプロファイル公差、および／またはブロック４０８で金属ストリップ材料を入力することができる。次に、制御システムは、統合されていてもよいし、そうでなければ制御システムと通信している様々なセンサから値を受け取ることができる。たとえば、制御システムは、ブロック４１０で圧延機に入る金属ストリップ温度、ブロック４１２で圧延機から出る金属ストリップ温度、ブロック４１４での金属ストリップの処理速度、ブロック４１５で圧延スタンド内への金属ストリップの平坦度、ブロック４１６で圧延スタンドへの金属ストリップの中心線の厚さおよび厚さプロファイル、ブロック４１７で圧延スタンドを出る金属ストリップ平坦度、ブロック４１８で圧延スタンドを出る金属ストリップの中心線の厚さおよび厚さプロファイル、ブロック４１９でスタンドに出入りする金属ストリップ位置、ブロック４２０での作業ロール温度、ブロック４２１でスタンドに出入りする金属ストリップ温度、ブロック４２２で作業ロールキャンバを受信する。場合によっては、制御システムは、適用可能な金属ストリップ特性および／または所望のプロセス結果を決定するために、１つ、複数、全て、または追加の非リスト入力または測定パラメータを使用することができる。これらの測定されたおよび／または入力された値は、次いで、ブロック４２４において、金属ストリップクラウン、くさびおよび／または平坦度を計算するために使用してもよい。ブロック４２６において、金属ストリップの厚さ、厚さプロファイル、クラウン、くさび、位置および／または平坦度の値を、所望の厚さ、厚さプロファイル、クラウン、位置、くさびおよび／または平坦度および任意の適用可能な公差または許容差と比較することができる。金属ストリップの測定されたおよび／または計算されたパラメータがブロック４２８で所望の範囲内にある場合、制御システムはブロック４３０で現在の圧延機および／または圧延スタンド設定を維持することができる。この場合、制御システムは、金属ストリップのパラメータ、測定値、および／または所望の値または目標値からの変動または偏差に対する特性を引き続き監視する。

さらに図４を参照すると、ブロック４３２において、測定された厚さ、厚さプロファイル、計算されたクラウン、位置、くさびおよび／または平坦度の値が、厚さ、厚さプロファイル、クラウン、くさび、位置および／または平坦度の所望の値と一致しないか、もしくはこれらの所望の値の許容公差内にある場合、制御システムは、ブロック４３４において、圧延スタンドまたは圧延機の１つ以上の制御機構に１つ以上の設定を修正して、ロールギャップ形状、接触圧力または他の変数を調整することができる。制御システムは、特定の圧延機または圧延スタンド上に存在する適用可能な制御機構を変更または調整することができる。制御機構は、図１の上述した制御機構のいずれか、および／または圧延機または圧延スタンドの性能および出力に影響を及ぼす本明細書に記載された追加の制御部を含むことができる。たとえば、制御システムは、ブロック４３６での作業ロールの加熱、ブロック４３８での作業ロールの冷却、ブロック４４０で作業ロールの曲げ力、ブロック４４２での変形可能なバックアップロール圧力、ブロック４４４での連続可変クラウン加工、および／または中間ロール位置決め、ブロック４４６での作業ロールおよび／またはバックアップロールの傾斜、を調整してもよく、ブロック４４８で中間ロールの位置を調整すること、および／またはブロック４５０での、ロール横断および／またはペア横断パラメータの調整を行う。

制御システムは、ブロック４３６〜４５０の制御機構のいずれか、および／または予測モデリングに基づいて上述の任意の他の制御機構または圧延機処理条件の調整を行うことができる。制御システムは、測定された厚さまたは厚さプロファイル、計算されたクラウン、および／または計算されたくさび、およびそれらのそれぞれの所望の値または目標値の間の分散の量を考慮に入れることができ、調整すべき１つ以上の制御機構および必要な調節量を決定することができる。次に、制御システムは、ブロック４０２〜４２３で金属ストリップ、圧延機、および／または圧延スタンドに関する情報を測定および受信し、ブロック４２４で必要な値を計算し、読み込み値と計算値をブロック４２６で所望の値と比較する。場合によっては、制御システムは予測モデル化を必要とせず、フィードバックループまたはフィードフォワードループ制御に基づいて制御ループの反復を繰り返すことができる。言い換えれば、制御システムは、ブロック４０２〜４２３で入力および測定値を受け取り、ブロック４２４で必要な計算を行い、ブロック４２６でブロック４２４の測定値および計算値を所望の値または目標値と比較し、ブロック４３６〜４５０で必要な調整を行う。次に、制御システムは、金属ストリップ特性またはパラメータの測定値および計算値がそれぞれの所望の範囲または目標範囲内に収まるまで、ブロック４３６〜４５０で制御機構を調整し、ブロック４２６で値を比較する、制御ループのこれらのステップを繰り返すことができる。金属ストリップ特性またはパラメータがそれぞれの所望の範囲または目標範囲内に入ると、制御システムは、制御機構を現在の設定に維持し、測定値と計算値を入力と比較し続けてもよい。

図５は、様々なセンサおよび制御システムを有する例示的なマルチスタンド圧延機５００の概略側面図である。圧延機５００は、第１の圧延スタンド５０２と、第２の圧延スタンド５０４と、第３の圧延スタンド５０６と、第４の圧延スタンド５０８とを備える。しかし、圧延機５００は、所望の数のスタンドを少数または多数スタンドに組み込むことができる。さらに、圧延スタンド５０２，５０４，５０６，５０８は、ここでは番号順で記載されているが、下流側または上流側として相対的に記載することもできる。たとえば、図示のように、金属ストリップ５３６は圧延機５００を左から右へ通過する。別の圧延スタンド５０２，５０４，５０６，５０８の左側にある任意の個々の圧延スタンド５０２，５０４，５０６，５０８は、比較的上流側に記載することができる。同様に、別の圧延スタンド５０２，５０４，５０６，５０８の右側にある任意の圧延スタンド５０２，５０４，５０６，５０８は、比較的下流側に記載することができる。個々の圧延スタンド５０２，５０４，５０６，５０８は、上部バックアップロール５１０、上部作業ロール５１２、下部バックアップロール５１４、および下部作業ロール５１６を含むことができる。

圧延機５００および／または個々の圧延スタンド５０２，５０４，５０６，５０８は、多数の圧延機５００のプロセス条件および／または金属ストリップ５３６の特性またはパラメータを監視するための１つ以上のセンサまたは測定装置を含む。たとえば、図５に示すように、圧延機５００は、とりわけ、１つ以上の上部作業ロールキャンバセンサ５１８、１つ以上の下部作業ロールキャンバセンサ５１９、連続した圧延スタンド５０２，５０４，５０６，５０８の間に配置された１つ以上のスタンド間の金属ストリップ特性および位置センサ５３８、１つ以上の張力ロール５３１、１つ以上の入ってくる金属ストリップ特性および位置センサ５３２、１つ以上の出ていく金属ストリップ特性および位置センサ５３４、および／または平坦度ロール５３０を含む。これらのセンサは、圧延機５００および個々の圧延スタンド５０２，５０４，５０６，５０８の動作条件に関する情報、ロールギャップ形状、および金属ストリップ５３６の特性およびパラメータを、１つ以上の高速ループプロファイルコントローラ５４０、高速ループ熱キャンバコントローラ５４２、高速ループ平坦コントローラ５４４、および／または圧延機プロファイルコントローラ５４６に送信する。次に、コントローラ５４０，５４２，５４４，５４６は、センサの測定値および読み取り値に基づいて、１つ以上の圧延機制御機構を調整する。圧延機５００および／または個々の圧延スタンド５０２，５０４，５０６，５０８は、高温または低温の上部スプレー５２０、高温または低温の下部スプレー５２２、曲げジャッキまたは他のロール曲げ機構によって加えられる曲げ力５２４、圧延力５２５、作業ロール傾斜、連続可変クラウン（ＣＶＣ）加工および／または中間ロールを含んでもよい。圧延機５００および／または圧延スタンド５０２，５０４，５０６，５０８はまた、上述した金属ストリップ５３６の特性またはパラメータのいずれかを監視するセンサまたは測定装置を含むことができ、上述したように、圧延機５００および／または個々の圧延スタンド５０２，５０４，５０６，５０８の動作条件を調整することができる。

さらに図５を参照すると、圧延機５００の制御システムは、個々の圧延スタンド５０２，５０４，５０６，５０８および圧延機５００の動作状態をそれぞれ制御するための高速ループおよび低速ループの両方を含む。高速制御ループは、個々の圧延スタンド５０２，５０４，５０６，５０８の動作状態を監視して調整して、圧延機５００の変化する状態に迅速に応答し、圧延中の金属ストリップ５３６の厚さ、厚さプロファイル、クラウン、くさび、平坦度および／または他の特性またはパラメータの変動または誤差を補償する。同時に、低速ループは、圧延機５００全体の動作条件およびプロセスに関する情報を得る。次に、低速ループは、圧延機５００および／または個々の圧延スタンド５０２，５０４，５０６，５０８の制御機構および／または高速制御ループの目標を調整して、より遅いプロセス変動全体を補償し、圧延機５００および／または個々の圧延スタンド５０２，５０４，５０６，５０８の利用可能な曲げ範囲を最大にすることができる。

制御システムは、特定の用途、圧延機５００および／または個々の圧延スタンド５０２，５０４，５０６，５０８の構成、ならびにセンサのタイプおよび数、および圧延機制御機構に依存して、任意の数の異なる構成を有することができる。たとえば、制御システムは、全圧延機５００を制御するための低速ループを含み、次いで、個々の圧延スタンド５０２，５０４，５０６，５０８の１つまたはサブセットに向けられた１つ以上の高速ループを含むことができる。場合によっては、個々の圧延スタンド５０２，５０４，５０６，５０８は、独立した高速制御ループを有することができる。さらに、各高速制御ループは、１つ以上のサブループおよび１つ以上のコントローラを含むことができる。場合によっては、高速制御ループおよび低速制御ループは、圧延機５００および個々の圧延スタンド５０２，５０４，５０６，５０８の動作を監視する単一のコントローラまたはプロセッサによって実行されてもよい。ある場合には、情報は、上流または下流に伝播するロールギャップ構造の補正により、個々の圧延スタンド５０２，５０４，５０６，５０８の高速ループおよび／または圧延機５００のための低速ループ間でシフトまたは共有されてもよく、圧延スタンド５０２，５０４，５０６，５０８を通る厚さの均一な減少を維持する。

図５に示すように、圧延機５００は、圧延機プロファイルコントローラ５４６によって制御される低速ループを含むことができる。圧延機プロファイルコントローラ５４６は、上部作業ロールキャンバ測定センサ５１８、下部作業ロールキャンバ測定センサ５１９、スタンド間の金属ストリップ特性および位置センサ５３８、入ってくる金属ストリップ特性および位置センサ５３２、出ていく金属ストリップ特性および位置センサ５３４、平坦度ロール５３０および／または他の測定されたプロセスおよび金属ストリップ５３６のデータから情報を取得できる。次に、圧延機プロファイルコントローラ５４６は、センサから受信した情報を比較して、上部スプレー５２０、下部スプレー５２２、曲げ力５２４、圧延力５２５、ＣＶＣ作業および／または中間ロールおよび／または作業ロールの傾斜などの、圧延機制御機構のいずれかを調整するかどうかを決定してもよい。次いで、圧延機プロファイルコントローラ５４６は、１つ以上の圧延スタンド５０２，５０４，５０６，５０８のロールギャップ形状を調整して、金属ストリップ５３６の所望の厚さ、厚さプロファイル、クラウン、くさび、平坦度および／または他の特性またはパラメータを達成することができる。圧延機プロファイルコントローラ５４６はまた、金属ストリップ５３６の特性またはパラメータ、および／またはロールギャップ形状の目標値を、高速ループプロファイルコントローラ５４０、高速ループ熱キャンバコントローラ５４２および／または高速ループ平坦度コントローラ５４４のうちの１つ以上に送信する。

各圧延スタンド５０２，５０４，５０６，５０８はまた、高速ループプロファイルコントローラ５４０および／または高速ループ熱キャンバコントローラ５４２を有する１つ以上の高速制御ループを有することができる。高速ループプロファイルコントローラ５４０は、１つ以上のスタンド間の金属ストリップ特性および位置センサ５３８および／または入ってくる金属ストリップ特性および位置センサ５３２、および／または出ていく金属ストリップ特性および位置センサ５３４からの読み取り値を得ることができる。次いで、高速ループプロファイルコントローラ５４０は、金属ストリップ５３６および圧延機５００の厚さ、厚さプロファイル、クラウン、くさび、平坦度および／または他の任意の特性またはパラメータの読み取り値を、それぞれオペレータによる入力として、または低速ループプロファイルコントローラ５４６によって指示されたように、所望値と比較し、上部スプレー５２０、下部スプレー５２２、曲げ力５２４、転がり力５２５、ＣＶＣ作業および／または中間ロール、作業ロール傾斜および／または他の任意の圧延機制御機構を調節して、関連する圧延スタンド５０２，５０４，５０６，５０８のロールギャップ形状を調整するかどうかを決定する。ある場合には、高速ループプロファイルコントローラ５４０はまた、他の圧延スタンド内の金属ストリップ５３６の幅を横切って厚さを均一に減少させ、正確な厚さプロファイルを維持するように、上流および／または下流の圧延スタンド５０２，５０４，５０６，５０８に、それらのロールギャップ形状を調整するように指示してもよい。高速ループプロファイルコントローラ５４０は、データまたは他の情報を圧延機プロファイルコントローラ５４６に出力してもよい。

同様に、各圧延スタンド５０２，５０４，５０６，５０８は、高速ループ熱キャンバコントローラ５４２を含むことができる。ある場合には、高速ループ熱キャンバコントローラは、上部作業ロールキャンバ測定センサ５１８および／または下部作業ロールキャンバ測定センサ５１９を介して、上部作業ロール５１２および／または下部作業ロール５１６のキャンバの読み取り値を得ることができる。熱キャンバコントローラ５４２は、次に、オペレータによる入力として、または低速ループプロファイルコントローラ５４６によって指示されたように、測定された上部および／または下部作業ロール５１２，５１６キャンバを、所望の作業ロールキャンバと比較することができる。次に、熱キャンバ制御装置５４２は、これに限定されないが、圧延スタンド５０２，５０４，５０６，５０８のための上部および下部スプレー５２０，５２２などの１つ以上の圧延機制御機構を調整することができる。これらの変更は、特定のロールギャップ形状、金属ストリップ５３６の特定の特性またはパラメータ、またはその両方を達成することに向けられ得る。熱キャンバコントローラ５４２は、場合によっては、上流側および／または下流側の圧延スタンド５０２，５０４，５０６，５０８の上部および／または下部作業ロール５１２，５１６キャンバに変化を伝播することもできる。ある場合には、熱キャンバコントローラ５４２は、データまたは他の情報を圧延機プロファイルコントローラ５４６に戻すこともできる。

圧延機５００はまた、最終圧延スタンド５０８または任意の他の圧延スタンド５０２，５０４，５０６に配置することができる１つまたは複数の高速ループ平坦度コントローラ５４４を含むことができる。他の圧延スタンド５０２，５０４，５０６は、金属ストリップ５３６の平坦度を直接制御する必要がある可能性がある。図示のように、高速ループ平坦度コントローラ５４４は、平坦度ロール５３０を介して直接、またはストリップ特性および位置センサ５３２，５３４または５３８のいずれかからのストリップ角度情報を介して間接的に、金属ストリップ５３６の平坦度に関する情報を受け取ることができる。次に、高速ループ平坦度コントローラ５４４は、これに限定されないが、圧延機５００を調整するための上部および下部スプレー５２０，５２２、曲げ力５２４、圧延力５２５、ＣＶＣ作業および／または中間ロールおよび／または作業ロール傾斜を含む１つ以上の圧延機制御機構に指示して圧延機５００を調整してもよく、また、任意の個々の圧延スタンド５０２，５０４，５０６，５０８に指示して、所望の平坦性を達成してもよい。高速ループ平坦度コントローラ５４４は、データまたは他の情報を圧延機プロファイルコントローラ５４６に出力することもできる。

圧延スタンド５０２，５０４，５０６，５０８および／または圧延機５００の高速および低速ループ全体を通して、高速ループプロファイルコントローラ５４０、高速ループ熱キャンバコントローラ５４２、高速ループ平坦度コントローラ５４４および／または圧延機プロファイルコントローラ５４６は、情報を交換したり、相互作用したりして、金属ストリップ５３６の所望の特性およびパラメータを達成する。特に、１つの圧延スタンド５０２，５０４，５０６，５０８上のロールギャップ形状に対する任意の変更は、上流および／または下流の圧延スタンド５０２，５０４，５０６，５０８の調整または変更を必要とすることがある。さらに、圧延機５００および／または圧延スタンド５０２，５０４，５０６，５０８に対する任意の変更は、グループとしての金属ストリップ５３６の厚さ、厚さプロファイル、クラウン、くさび、平坦度および／または他の特性またはパラメータに影響を与える。したがって、金属ストリップ５３６の全ての測定されたおよび／または計算されたメトリックを継続的に監視して、許容可能な範囲内にある値に生じ得る変化を補償する一方で、圧延機制御機構を調整して範囲外の値を許容範囲内の値にすることが必要な場合がある。たとえば、金属ストリップ５３６の平坦度が範囲外である場合、平坦度誤差を補償または補正するために行われる変更は、厚さプロファイル、クラウン、くさびまたは他の特性、または追加の調整または修正を必要とする意図しない効果に対する金属ストリップ５３６のパラメータの監視を必要とすることがある。

図６Ａおよび６Ｂは、高速制御ループ７２８および／または低速制御ループ７３０を使用して、圧延機および／または個々の圧延機スタンドを調整するためのサンプル制御方法である。制御方法は、圧延機によって処理される金属ストリップの所望の特性またはパラメータを達成することを意図している。いくつかの測定、入力、圧延機制御機構、および論理経路が以下に記載されているが、それらは決して網羅的なリストではない。むしろ、制御システムは、追加の入力、測定、および／または圧延機制御機構を含むことができる。さらに、制御システムは、列挙されたステップのサブセットまたは使用中の追加のステップのみを含むことができる。後述のフィードバック制御ループの代わりに、予測制御方法のようなより高度な制御方法を使用してより良い性能を達成することもできる。

制御システムは、任意の数の測定された値または他の方法で検出された値を、入ってくるスタンド間の、および／または出ていく金属ストリップ特性および位置センサ、作業ロールキャンバ測定センサ、張力ロール、平坦度ロールおよび／または特定の用途によって所望される、または必要とされる任意の他のセンサまたは測定装置などの装置から受信することができる。たとえば、制御システムは、ブロック６０２でスタンドに入るストリップの厚さ、ブロック６０４でスタンドから出るストリップの厚さ、ブロック６０６での作業ロールキャンバ、ブロック６０８でスタンドに入るストリップの温度、ブロック６１０でスタンドから出るストリップの温度、ブロック６１２でスタンドに入るストリップの導電率、ブロック６１４でスタンドから出るストリップの導電率、ブロック６１６でスタンドに入るストリップの幅、ブロック６１８でスタンドから出るストリップの幅、ブロック６２０でスタンドに入るストリップの位置、ブロック６２２でスタンドから出るストリップの位置、ブロック６２４でスタンドに入る圧延方向のストリップの角度、ブロック６２６でスタンドから出る圧延方向のストリップの角度、ブロック６２８でスタンドに入る横方向のストリップの角度、ブロック６３０でスタンドから出る横方向にストリップの角度、ブロック６３２でスタンドに入るストリップの全張力、ブロック６３４でスタンドから出るストリップの全張力、ブロック６３６でスタンドに入るストリップの差圧、および／またはブロック６３８でスタンドから出るストリップの差圧についての、測定値または検出値を読み込むことができる。これらの測定値または検出値６０２〜６３８は、高速ループコントローラ６６８に送られる。

高速ループコントローラ６６８はまた、圧延プロセスの所望の出力またはメトリックを記述するオペレータまたは他のコントローラおよび／または制御システムからの入力値を受け取ることができる。たとえば、制御システムは、これに限定するものではないが、ブロック６４０で所望の中心線の厚さ、ブロック６４２で中心線の厚さの公差、ブロック６４４で所望の厚さの輪郭、ブロック６４６で厚さプロファイル公差、ブロック６４８で所望のクラウン、ブロック６５０でクラウン公差、ブロック６５２で所望のくさび、ブロック６５４でくさび公差、ブロック６５６で所望の平坦度、ブロック６５８で平坦度公差、ブロック６６０で出発材料の厚さ、ブロック６６２で厚さの減少、ブロック６６４で所望の厚さ、ブロック６６６で厚さの公差、所望のストリップ位置６６７ａおよび／またはストリップ位置公差６６７ｂを含む入力値を受け取る。

高速ループコントローラ６６８が測定値または検出値６０２〜６３８を受信すると、高速ループコントローラ６６８は、ブロック６７０で、ストリップの厚さプロファイル、クラウン、くさびおよび／または平坦度などの他の値を計算することができるが、これに限定されない。次いで、ブロック６７０の計算値および／または測定値または検出値６０２〜６３８は、ブロック６７２で、入力６４０〜６６７ｂからの、厚さプロファイル、クラウン、くさび、平坦度および／または所望の厚さおよび／または位置の所望の値と比較することができる。 ブロック６７０の計算値および／または６０２−６３８の測定値または検出値が、ブロック６７４のブロック６４０〜６６７ｂでの入力の所望の値の許容公差内にある場合、高速ループコントローラ６６８はブロック６７５で現在の設定を維持し、測定値または検出値６０２〜６３８および／または計算値６７０を入力６４０〜６６７ｂと比較し続けることができる。

ブロック６７６において値が許容範囲外である場合、高速ループコントローラ６６８は、ブロック６７８で、１つ以上の圧延スタンドの作業ロールのロールギャップ形状を計算するために、測定値または検出値６０２〜６３８を使用することができる。次いで、高速ループコントローラ６６８は、ブロック６７０の計算値およびブロック６０２〜６３８の測定値または検出値に基づいて、ブロック６８０で新しいロールギャップ形状を決定することができる。入力６４０〜６６７ｂによって記述される所望の値の１つについてのロールギャップ形状への変更は、入力６４０〜６６７ｂの他の所望の値に影響を及ぼす可能性があるので、高速ループコントローラ６６８は、入力６４０〜６６７ｂの相互関係に基づいて、ブロック６８０で新しいロールギャップ形状を計算することができる。場合によっては、高速ループコントローラ６６８は、ブロック６８０で新しいロールギャップ形状を計算して、許容範囲外の１つまたは複数の値を調整するだけでもよい。その後、高速ループコントローラ６６８は、測定値または検出値６０２〜６３８を監視し、最適な新しいロールギャップ形状を見出すために反復プロセスを通じて、ブロック６８０で新しいロールギャップ形状を計算し続けることができる。

高速ループコントローラ６６８がブロック６８０で新しいロールギャップ形状を決定すると、ブロック６８２で、１つ以上の圧延機制御機構を調整することができる。高速ループコントローラ６６８は、１つ以上の圧延機制御機構を調整して、ロールギャップ形状に影響を及ぼすことができる。たとえば、圧延機は、これに限定されないが、作業ロールの加熱６８４、作業ロールの冷却６８６、作業ロール曲げ力６８８、ＣＶＣロール位置決め６９０、変形可能なバックアップロール圧力６９２、ロール傾斜６９４、ロール横断および／またはペア横断６９６、差動ストリップ冷却６９７、作業ロール位置６９８、差動ロール荷重７００、圧延速度７０２、圧延スタンド７０４間の速度差、ロールトルク７０６および／または圧延力７０８などの圧延機制御機構を含むことができる。非限定的な例として、異なる区域で選択的に流量を調節して、冷却材出口での平坦度およびストリップ温度を制御することによって、スタンドの出口でのストリップクエンチを制御するために差動ストリップ冷却を使用することができる。ブロック６８２はまた、所与のアクチュエータ限界を遵守するために、圧延機制御機構６８４〜７０８の現在の値を考慮に入れることができる。１つ以上の圧延機制御機構６８４〜７０８を調整した後、高速ループコントローラ６６８は、測定値または検出値６０２〜６３８を監視し続け、圧延機製造サイクルの全体にわたって、ブロック６７２で、測定値または検出値６０２〜６３８および／または計算値６７０を入力６４０〜６６７ｂと比較する。

低速ループ７３０は、高速ループ７２８と同様の原理で動作する。低速ループコントローラ７１０は、測定値または検出値６０２〜６３８および入力６４０〜６６７ｂを受信することができる。次いで、ブロック７１２において、低速ループコントローラ７１０は、厚さプロファイル、クラウン、くさびおよび／または平坦度などの値を計算することができる。ブロック７１４で、測定値または検出値６０２〜６３８および／または計算値７１２を、入力６４０〜６６７ｂと比較することができる。ブロック７１６で値が許容公差内にある場合、低速ループコントローラ７１０は、ブロック７１８で現在の設定を維持し、圧延機プロセスを監視し続けることができる。

ブロック７２０で、測定値または検出値６０２〜６３８および／または計算値７１２のうちの１つ以上が入力６４０〜６６７ｂの公差内にない場合、低速ループコントローラ７１０は、ブロック７２２で現在のロールギャップ形状を計算し、ブロック７２４で新しいロールギャップ形状を決定することができる。上記のように、低速ループコントローラ７１０は、ブロック７２４において、ロールギャップ形状を変更する影響の相互関係を考慮して、新しいロールギャップ形状を決定して、測定値または検出値６０２〜６３８および／または計算値７１２の１つを入力６４０〜６６７ｂの公差内にもたらし、続いて、他の測定値または検出値６０２〜６３８および／または計算値７１２のうちの１つ以上に影響を及ぼす。場合によっては、低速ループコントローラ７１０はロールギャップ形状を変更して、１つ以上の測定値または検出値６０２〜６３８および／または計算値７１２を公差内にし、測定値または検出値６０２〜６３８および／または計算値７１２の全てが入力６４０〜６６７ｂの公差内に入るまで、ブロック７２４で新しいロールギャップ形状を決定する反復プロセスを続ける。

ブロック７２４において、低速ループコントローラ７１０が新しいロールギャップ形状を決定すると、ブロック７２６で、１つ以上の圧延機制御機構６８４〜７０８を調整することができる。ブロック７２６は、所与のアクチュエータ限界を遵守し、および／または高速制御ループのための１つ以上の入力値６４０〜６６７ｂを変更するために、圧延機制御機構６８４〜７０８の現在の値も考慮に入れることができる。場合によっては、低速ループコントローラは、特定のパラメータまたは特性に関するオペレータのフィードバックを考慮に入れることができる。一例として、場合によっては、平坦度ロールが圧延機に含まれていなくてもよく、オペレータは達成された平坦度についてのフィードバックを提供してもよい。

高速ループ７２８および低速ループ７３０は同様の論理経路を使用するが、高速ループ７２８および低速ループ７３０は異なる機能を実行することができる。低速ループ７３０は、全圧延機およびその製造プロセスを制御するように動作する。低速ループ７３０はまた、圧延機が特定の圧延機制御機構を使用する圧延機プロセスにおける比較的大きな時間スケール変化を補償し、ロール曲げを可能にするように機能することができ、高速ループ７２８の最大変動性を保持するために、高速応答の圧延機制御機構とすることができる。これとは対照的に、高速ループ７２８は、ロールギャップ形状を迅速に変更または調整するために使用することができ、圧延工程に対する過渡的または他の比較的速い移動変化の間、適切な圧延機機能を維持する。場合によっては、全体制御システムは複数の高速ループ７２８を含むことができる。たとえば、複数の圧延スタンドを有する圧延機は、各圧延スタンドまたはその任意のサブセットに対して高速ループ７２８を有することができる。また、個々の高速ループ７２８および／または低速ループ７３０の間で、命令および／またはデータの転送があってもよい。低速ループ７３０は、命令および／またはデータを１つ以上の高速ループ７２８に、またはその逆に提供することができる。同様に、個々の高速ループ７２８は、命令および／またはデータを交換することができ、ロールギャップ形状の変化は、圧延機において上流または下流に伝播することができ、金属ストリップが個々の圧延スタンドを通過する際に、所望の厚さプロファイル、クラウン、くさびおよび／または平坦度の厚さの維持および維持を確実にする。

図示されていないか、または記載されていない構成要素およびステップだけでなく、図面に記載されている、または上述された構成要素の異なる構成も可能である。同様に、いくつかの特徴およびサブコンビネーションは有用であり、他のフィーチャおよびサブコンビネーションを参照することなく使用することができる。本発明の実施形態は、例示的であって制限的な目的で記載されておらず、代替実施形態は、この特許の読者に明らかになるであろう。したがって、本発明は、上述のまたは図面に示された実施形態に限定されず、以下の特許請求の範囲から逸脱することなく、様々な実施形態および修正を行うことができる。

本明細書で説明される概念に従って様々な実施形態のタイプの追加の説明を提供する、「ＥＣ」（例示的な組合せ）として明示的に列挙された少なくともいくつかを含む例示的な実施形態の集合を以下に示す。これらの例は、相互に排他的、包括的、または限定的なものではなく、本発明はこれらの例示的な実施形態に限定されず、むしろ、発行された特許請求の範囲およびそれらの等価物の範囲内の全ての可能な修正および変形を包含する。

ＥＣ１．厚さプロファイル測定センサを用いて金属ストリップの厚さプロファイルを測定するステップであって、厚さプロファイル測定センサは、圧延機の圧延機スタンドの入口側または出口側の一方に配置される、ステップと、平坦度測定センサを用いて金属ストリップの平坦度を測定するステップであって、平坦度測定センサは、圧延機スタンドの入口側または出口側の一方に配置される、ステップと、ロールキャンバセンサを用いて圧延機のロールのキャンバを測定するステップと、ロールギャップ形状センサを用いて圧延機スタンドのロールギャップ形状を測定するステップと、厚さプロファイル測定センサ、平坦度測定センサ、ロールキャンバセンサ、またはロールギャップ形状センサのうちの少なくとも１つからコントローラでデータを受信するステップと、ロールギャップ形状が、所定の許容誤差内の所望の厚さプロファイルおよび金属ストリップの所望の平坦度を提供するように、コントローラによって圧延機制御機構を調整するステップとを備える、方法。

ＥＣ２．圧延機制御機構を調整するステップは、曲げ範囲が所定の範囲内になるようにロールのキャンバを調整するステップを備える、先行するまたは後続の例示的な組合せの方法。

ＥＣ３．金属ストリップは第１の金属ストリップであり、圧延機制御機構を調整するステップは、第１の金属ストリップのロールギャップ形状が次の金属ストリップのロールギャップ形状と一致するようにロールのキャンバを調整するステップを備える、先行するまたは後続の例示的な組合せの方法。

ＥＣ４．圧延機制御機構を調整するステップは、ロールのロール冷却時間およびロール加熱時間の少なくとも１つを最小限にするステップを備える、先行するまたは後続の例示的な組合せの方法。

ＥＣ５．圧延機スタンドは第１の圧延機スタンドであり、圧延機制御機構を調整するステップは、第１の圧延機スタンドの下流の第２の圧延機スタンドのロールギャップ形状を調整して、金属ストリップの厚さプロファイルおよび平坦度を維持するステップを備える、先行するまたは後続の例示的な組合せの方法。

ＥＣ６．圧延機スタンドは、複数の圧延機スタンドのうちの１つの圧延機スタンドであり、圧延機制御機構を調整するステップは、複数の圧延機スタンドのロールギャップ形状を調整して、金属ストリップの対称的なプロファイルを生成するステップを備える、先行するまたは後続の例示的な組合せの方法。

ＥＣ７．圧延機スタンドは、複数の圧延機スタンドのうちの１つの圧延機スタンドであり、圧延機制御機構を調整するステップは、複数の圧延機スタンドの少なくとも２つにおいて金属ストリップのプロファイル変化を実施するステップを備える、先行するまたは後続の例示的な組合せの方法。

ＥＣ８．複数の圧延機スタンドのうち少なくとも２つの圧延機スタンドにおけるプロファイル変更を実施するステップは、複数の圧延機スタンドにおけるロールの熱的条件を考慮するステップを含む、先行するまたは後続の例示的な組合せの方法。

ＥＣ９．圧延機制御機構を調整するステップは、ロールの測定された熱状態および計算された熱状態の少なくとも１つに基づいてセットアップモデルの熱モデルを較正するステップを含む、先行するまたは後続の例示的な組合せの方法。

ＥＣ１０．ロールは上部ロールであり、ロールの熱状態を測定して、ロールのキャンバを測定して、ロールギャップ形状を測定するステップは、上部ロールが回転している間に超音波検知を用いてロールギャップ形状を測定するステップ、レーザを用いて上部ロールと下部ロールとの間の距離を測定することによってロールギャップ形状を測定するステップ、超音波検知を用いて上部ロールおよび下部ロールのキャンバを測定するステップ、ロールギャップ形状を、入ってくる厚さプロファイルと出ていく厚さプロファイルとの差、平坦度および圧延条件の情報に基づいて計算するステップ、ロールキャンバ測定値およびロール条件情報に基づいてロールギャップ形状を計算するステップ、またはロールギャップ形状測定値およびロール条件情報に基づいてロールのロールキャンバを計算するステップのうちの少なくとも１つを備える、先行するまたは後続の例示的な組合せの方法。

ＥＣ１１．圧延条件情報は、圧延力測定および曲げ力測定の少なくとも１つである、先行するまたは後続の例示的な組合せの方法。

ＥＣ１２．金属ストリップの厚さプロファイルを測定するステップは、金属ストリップの一面を横断する複数の厚さを測定するステップを含む、先行するまたは後続の例示的な組合せの方法。

ＥＣ１３．圧延機スタンドは第１の圧延機スタンドであり、方法は、第１の圧延機スタンドおよび第１の圧延機スタンドの下流側の第２の圧延機スタンドを圧延機制御機構で調整して、第２の圧延機スタンドを介して金属ストリップの厚さプロファイルを維持するステップをさらに備え、圧延機制御機構を利用した圧延機スタンドを調整するステップは、圧延機のロールのキャンバを測定するステップまたは圧延機の圧延機スタンドのロールギャップ形状を測定するステップの少なくとも１つに基づいている、先行するまたは後続の例示的な組合せの方法。

ＥＣ１４．圧延機の少なくとも１つの付加的なプロセスパラメータを測定するステップと、圧延機の少なくとも１つの付加的なプロセスパラメータを調整して、圧延機の圧延機スタンドのロールギャップ形状を提供して、金属ストリップの厚さプロファイルおよび平坦度を、所望の厚さプロファイルおよび厚さプロファイル内の平坦度および平坦度公差に維持するステップとを備える、先行するまたは後続の例示的な組合せの方法。

ＥＣ１５．圧延機制御機構は、圧延機スタンド内またはスタンド間の位置にアクチュエータを備え、アクチュエータは、正と逆のロール曲げと、ロールの加熱および冷却と、連続可変クラウンロールまたは中間ロールの位置決めを制御するステップと、変形可能なバックアップロールを変形させるステップと、ロール傾斜と、ロール横断およびペア横断と、差動ストリップ冷却および加熱と、圧延力および差圧延力と、圧延速度と、複数の圧延機スタンド内での厚さ減少の動的シフトのうちの少なくとも１つを備える、先行するまたは後続の例示的な組合せの方法。

ＥＣ１６．圧延機制御機構を、１つ以上のフィードバックループと、１つ以上のフィードフォワードループと、モデル予測制御などの高度な制御方法のうちの少なくとも１つに基づいて制御するステップを備える、先行するまたは後続の例示的な組合せの方法。

ＥＣ１７．金属ストリップの厚さプロファイルを測定するステップは、渦電流センサを用いて金属ストリップの厚さプロファイルを、測定するステップを含む、先行するまたは後続の例示的な組合せの方法。

ＥＣ１８．高速制御ループおよび低速制御ループをさらに含む、先行するまたは後続の例示的な組合せの方法。

ＥＣ１９．高速制御ループを用いて、圧延機スタンドの出口での厚さプロファイルおよび平坦度目標を制御するステップと、高速制御ループを用いてロールの熱キャンバを制御するステップと、低速制御ループを用いて利用可能な曲げ範囲を最適化するステップと、低速制御ループを用いて圧延機の出口での厚さプロファイル目標および平坦度目標を修正するステップと、圧延機制御機構を介して高速制御ループの目標を調整することにより、製品移行のためのロールの熱条件を最適化するステップとのうちの少なくとも１つをさらに備える、先行するまたは後続の例示的な組合せの方法。

ＥＣ２０．圧延機の少なくとも１つの圧延スタンドのロールギャップ形状を測定するステップと、金属ストリップが１つ以上の上流スタンドを通過した後に、 圧延機の第１のスタンド間の位置で１つ以上の上流スタンドと１つ以上の下流スタンドとの間の金属ストリップの厚さプロファイルを測定するステップと、金属ストリップの厚さプロファイルを所望の厚さプロファイルと比較するステップと、１つ以上の圧延機制御機構によって１つ以上の上流スタンドを調整して、金属ストリップの厚さプロファイルと厚さプロファイル公差内の所望の厚さプロファイルとを一致させる１つ以上の上流スタンドのロールギャップ形状を提供するステップとを備える、方法。

ＥＣ２１．金属ストリップの厚さプロファイルから金属ストリップのクラウンを計算するステップと、クラウンを所望のクラウンと比較するステップと、１つ以上の上流スタンドを１つ以上の圧延機制御機構で調整して、クラウンをクラウン公差内の所望のクラウンに適合させるステップとを備える、先行するまたは後続の例示的な組合せの方法。

ＥＣ２２．金属ストリップの厚さプロファイルを測定するステップは、金属ストリップの一面を横断する複数の厚さを測定するステップを備える、先行するまたは後続の例示的な組合せの方法。

ＥＣ２３．１つ以上の圧延機制御機構が、圧延機の少なくとも１つの圧延スタンドのロールギャップ形状に影響を与える、先行するまたは後続の例示的な組合せの方法。

ＥＣ２４．１つ以上の圧延機制御機構を用いて１つ以上の下流スタンドを調整して、１つ以上の下流スタンドを通る金属ストリップの厚さプロファイルを維持するステップをさらに備える方法であって、１つ以上の圧延機制御機構を用いて１つ以上の下流スタンドを調整するステップは、圧延機の少なくとも１つの圧延スタンドのロールギャップ形状を測定するステップに基づいている、先行するまたは後続の例示的な組合せの方法。

ＥＣ２５．圧延機の少なくとも１つの付加的なプロセスパラメータを測定するステップと、圧延機の少なくとも１つの付加的なプロセスパラメータを調整して、圧延機の少なくとも１つの圧延スタンドのロールギャップ形状を提供して、金属ストリップの厚さプロファイルを、厚さプロファイル公差内の所望の厚さプロファイルに維持するステップとを備える、先行するまたは後続の例示的な組合せの方法。

ＥＣ２６．圧延機の少なくとも１つの圧延スタンドの作業ロールキャンバを提供するように１つ以上の圧延機制御機構を調整するステップをさらに備える方法であって、少なくとも１つの圧延スタンドの作業ロールキャンバは、利用可能な曲げ範囲が最大になるように、少なくとも１つの圧延スタンドのロールギャップ形状を提供する、先行するまたは後続の例示的な組合せの方法。

ＥＣ２７．１つ以上の圧延機制御機構は、少なくとも１つの圧延スタンドの少なくとも１つの作業ロールを曲げるステップを備える、先行するまたは後続の例示的な組合せの方法。

ＥＣ２８．１つ以上の圧延機制御機構は、少なくとも１つの圧延スタンドの少なくとも１つの作業ロールを加熱するステップと、少なくとも１つの圧延スタンドの少なくとも１つの作業ロールを冷却するステップと、連続可変クラウン作業ロールまたは中間ロールの位置決めを制御するステップと、または変形可能なバックアップロールを変形させるステップとのうちの少なくとも１つを備える、先行するまたは後続の例示的な組合せの方法。

ＥＣ２９．少なくとも１つの圧延機のロールギャップ形状を測定するステップは、圧延機の複数の圧延スタンドのロールギャップ形状を測定するステップを備える、先行するまたは後続の例示的な組合せの方法。

ＥＣ３０．フィードバックループまたはフィードフォワードループに基づいて１つ以上の圧延機制御機構を制御するステップをさらに備える、先行するまたは後続の例示的な組合せの方法。

ＥＣ３１．圧延機の第２のスタンド間の位置で少なくとも１つの追加の厚さを測定するステップをさらに備える方法であって、少なくとも１つの追加の厚さは、圧延機の１つ以上の上流スタンドと１つ以上の下流スタンドとの間で測定される、先行するまたは後続の例示的な組合せの方法。

ＥＣ３２．圧延機の複数の圧延スタンドのロールギャップ形状を測定するステップは、ロールギャップ形状の超音波検知を備える、先行するまたは後続の例示的な組合せの方法。

ＥＣ３３．金属ストリップが平坦度ロールを用いて、圧延機から離脱した後の金属ストリップの平坦度を測定するステップと、１つ以上の圧延機制御機構を用いて、１つ以上の上流スタンドまたは１つ以上の下流スタンドのうちの少なくとも１つを調整して、１つ以上の上流スタンドまたは１つ以上の下流スタンドのロールギャップ形状を提供して、金属ストリップの平坦度を平坦度公差内の金属ストリップの所望の平坦度に一致させる、ステップとをさらに備える、先行するまたは後続の例示的な組合せの方法。

ＥＣ３４．１つ以上の圧延機制御機構は、金属ストリップに差分冷却を適用するステップを備える、先行するまたは後続の例示的な組合せの方法。

ＥＣ３５．金属ストリップの厚さプロファイルを測定するステップは、渦電流センサを用いて金属ストリップの厚さプロファイルを測定するステップを含む、先行するまたは後続の例示的な組合せの方法。

ＥＣ３６．金属ストリップの厚さプロファイルを測定する少なくとも１つの厚さプロファイル測定センサであって、複数の圧延スタンドを有する圧延機の第１のスタンド間の位置における１つ以上の上流スタンドと１つ以上の下流スタンドとの間に配置された厚さプロファイル測定センサと、複数の作業ロールの少なくとも１つのキャンバを測定する少なくとも１つのロールキャンバセンサと、圧延機制御機構と、コントローラとを備えた、圧延機制御システムであって、コントローラは、少なくとも１つの厚さプロファイル測定センサおよび少なくとも１つのロールキャンバセンサからデータを受信し、複数の圧延スタンドの少なくとも１つのロールギャップ形状が金属ストリップの所望の厚さプロファイルを生成するように構成されるように、圧延制御機構を調整する、圧延機制御システム。

ＥＣ３７．圧延機制御機構は作業ロール曲げ機構を備える、先行するまたは後続の例示的な組合せの圧延機制御システム。

ＥＣ３８．前記圧延機制御機構は、作業ロールの加熱または冷却システムを備える、先行するまたは後続の例示的な組合せの圧延機制御システム。

ＥＣ３９．圧延機制御機構は、変形可能なバックアップロール、連続可変クラウン作業ロール、または連続可変クラウン中間ロールを備える、先行するまたは後続の例示的な組合せの圧延機制御システム。

Claims (20)

1. 厚さプロファイル測定センサを用いて金属ストリップの厚さプロファイルを測定するステップであって、前記厚さプロファイル測定センサは、圧延機の圧延機スタンドの入口側または出口側の一方に配置される、ステップと、
   平坦度測定センサを用いて前記金属ストリップの平坦度を測定するステップであって、前記平坦度測定センサは、前記圧延機スタンドの入口側または出口側の一方に配置される、ステップと、
   ロールキャンバセンサを用いて前記圧延機のロールのキャンバを測定するステップと、
   ロールギャップ形状センサを用いて前記圧延機スタンドのロールギャップ形状を測定するステップと、
   前記厚さプロファイル測定センサ、前記平坦度測定センサ、前記ロールキャンバセンサ、または前記ロールギャップ形状センサのうちの少なくとも１つからコントローラでデータを受信するステップと、
   前記ロールギャップ形状が、所定の許容誤差内の所望の厚さプロファイルおよび前記金属ストリップの所望の平坦度を提供するように、コントローラによって圧延機制御機構を調整するステップと
   を備える、方法。
2. 前記圧延機制御機構を調整するステップは、曲げ範囲が所定の範囲内になるように前記ロールの前記キャンバを調整するステップを備える、請求項１に記載の方法。
3. 前記圧延機制御機構を調整するステップは、前記ロールギャップ形状が入ってくる金属ストリップの形状と一致するように前記ロールの前記キャンバを調整するステップを備える、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記圧延機制御機構を調整するステップは、前記ロールの測定された熱状態および計算された熱状態の少なくとも１つに基づいてセットアップモデルの熱モデルを較正するステップを含む、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記ロールは上部ロールであり、前記ロールの熱状態を測定するステップと、前記ロールの前記キャンバを測定するステップと、前記ロールギャップ形状を測定するステップは、
   前記上部ロールが回転している間に超音波検知を用いて前記ロールギャップ形状を測定するステップ、
   レーザを用いて前記上部ロールと下部ロールとの間の距離を測定することによって前記ロールギャップ形状を測定するステップ、
   超音波検知を用いて前記上部ロールおよび前記下部ロールの前記キャンバを測定するステップ、
   前記ロールギャップ形状を、入ってくる厚さプロファイルと出ていく厚さプロファイルとの差、前記平坦度および圧延条件の情報に基づいて計算するステップ、
   ロールキャンバ測定値およびロール条件情報に基づいて前記ロールギャップ形状を計算するステップ、または
   ロールギャップ形状測定値および前記ロール条件情報に基づいて前記ロールの前記ロールキャンバを計算するステップ
   のうちの少なくとも１つを備える、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記圧延条件情報は、圧延力測定および曲げ力測定の少なくとも１つである、請求項５に記載の方法。
7. 前記圧延機スタンドは第１の圧延機スタンドであり、前記方法は、
   前記第１の圧延機スタンドおよび前記第１の圧延機スタンドの下流側の第２の圧延機スタンドを前記圧延機制御機構で調整して、前記第２の圧延機スタンドを介して前記金属ストリップの前記厚さプロファイルを維持するステップ
   をさらに備え、
   前記圧延機制御機構を利用した前記圧延機スタンドを調整する前記ステップは、前記圧延機の前記ロールの前記キャンバを測定する前記ステップまたは前記圧延機の前記圧延機スタンドの前記ロールギャップ形状を測定する前記ステップの少なくとも１つに基づいている、
   先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記圧延機制御機構は、前記圧延機スタンド内またはスタンド間の位置にアクチュエータを備え、前記アクチュエータは、
   正と逆のロール曲げと、
   ロールの加熱および冷却と、
   連続可変クラウンロールまたは中間ロールの位置決めを制御するステップと、
   変形可能なバックアップロールを変形させるステップと、
   ロール傾斜と、
   ロール横断およびペア横断と、
   差動ストリップ冷却および加熱と、
   圧延力および差圧延力と、
   圧延速度と、
   複数の圧延機スタンド内での厚さ減少の動的シフト
   のうちの少なくとも１つを備える、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
9. 高速制御ループを用いて、前記圧延機スタンドの出口での厚さプロファイルおよび平坦度目標を制御するステップと、
   前記高速制御ループを用いて前記ロールの熱キャンバを制御するステップと、
   低速制御ループを用いて利用可能な曲げ範囲を最適化するステップと、
   前記低速制御ループを用いて前記圧延機スタンドの出口での厚さプロファイル目標および平坦度目標を修正するステップと、
   前記圧延機制御機構を介して前記高速制御ループの目標を調整することにより、製品移行のための前記ロールの熱条件を最適化するステップと
   のうちの少なくとも１つをさらに備える、請求項８に記載の方法。
10. 前記金属ストリップが１つ以上の上流スタンドを通過した後に、前記圧延機の第１のスタンド間の位置で１つ以上の上流スタンドと１つ以上の下流スタンドとの間の前記金属ストリップの厚さプロファイルを測定するステップと、
    前記金属ストリップの厚さプロファイルを所望の厚さプロファイルと比較するステップと、
    前記１つ以上の圧延機制御機構によって前記１つ以上の上流スタンドを調整して、前記金属ストリップの厚さプロファイルと厚さプロファイル公差内の所望の厚さプロファイルとを一致させる１つ以上の上流スタンドのロールギャップ形状を提供するステップと
    を備える、請求項１に記載の方法。
11. 金属ストリップの厚さプロファイルから金属ストリップのクラウンを計算するステップと、
    クラウンを所望のクラウンと比較するステップと、
    １つ以上の上流スタンドを１つ以上の圧延機制御機構で調整して、クラウンをクラウン公差内の所望のクラウンに適合させるステップと
    を備える、請求項１０に記載の方法。
12. １つ以上の圧延機制御機構を用いて１つ以上の下流スタンドを調整して、１つ以上の下流スタンドを通る金属ストリップの厚さプロファイルを維持するステップをさらに備える方法であって、
    １つ以上の圧延機制御機構を用いて１つ以上の下流スタンドを調整する前記ステップは、圧延機の少なくとも１つの圧延スタンドのロールギャップ形状を測定するステップに基づいている、
    請求項１０または１１に記載の方法。
13. 圧延機の少なくとも１つの付加的なプロセスパラメータを測定するステップと、
    圧延機の少なくとも１つの付加的なプロセスパラメータを調整して、圧延機の少なくとも１つの圧延スタンドのロールギャップ形状を提供して、金属ストリップの厚さプロファイルを、厚さプロファイル公差内の所望の厚さプロファイルに維持するステップと、
    前記圧延機の前記少なくとも１つの圧延スタンドの作業ロールキャンバを提供するように前記１つ以上の圧延機制御機構を調整するステップと
    をさらに備える方法であって、
    前記少なくとも１つの圧延スタンドの前記作業ロールキャンバは、利用可能な曲げ範囲が最大になるように、前記少なくとも１つの圧延スタンドの前記ロールギャップ形状を提供する、
    請求項１０または１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記圧延機の第２のスタンド間の位置で少なくとも１つの追加の厚さを測定するステップをさらに備える方法であって、
    前記少なくとも１つの追加の厚さは、前記圧延機の前記１つ以上の上流スタンドと前記１つ以上の下流スタンドとの間で測定される、
    請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記金属ストリップが平坦度ロールを用いて、前記圧延機から離脱した後の前記金属ストリップの平坦度を測定するステップと、
    前記１つ以上の圧延機制御機構を用いて、前記１つ以上の上流スタンドまたは前記１つ以上の下流スタンドのうちの少なくとも１つを調整して、前記１つ以上の上流スタンドまたは前記１つ以上の下流スタンドの前記ロールギャップ形状を提供して、前記金属ストリップの平坦度を平坦度公差内の金属ストリップの所望の平坦度に一致させる、ステップと
    をさらに備える、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の方法。
16. １つ以上の圧延機制御機構は、金属ストリップに差分冷却を適用するステップを備える、請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 請求項１に記載の方法を実行するための、圧延機制御システム。
18. 前記圧延機制御機構は作業ロール曲げ機構を備える、請求項１７に記載の圧延機制御システム。
19. 前記圧延機制御機構は作業ロール加熱または冷却システムを備える、請求項１７に記載の圧延機制御システム。
20. 前記圧延機制御機構は、変形可能なバックアップロール、連続可変クラウン作業ロール、または連続可変クラウン中間ロールを備える、請求項１７に記載の圧延機制御システム。

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