JPH1157856A - 圧延システムの監視装置 - Google Patents

圧延システムの監視装置

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JPH1157856A
JPH1157856A JP22526597A JP22526597A JPH1157856A JP H1157856 A JPH1157856 A JP H1157856A JP 22526597 A JP22526597 A JP 22526597A JP 22526597 A JP22526597 A JP 22526597A JP H1157856 A JPH1157856 A JP H1157856A
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JP
Japan
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rolling
rolling mill
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temperature
gap
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JP22526597A
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English (en)
Inventor
Kazumi Ebihara
一美 海老原
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】圧延システムの機器の異常を簡単かつ早期に検
出する監視システムを提供する。 【解決手段】赤外線カメラ101と赤外線画像処理装置
102からなる赤外線センサーで、測定範囲100内の
圧延機器の複数の点の温度を同時的に測定し、機器状態
解析装置103で各点の測定温度から機器間の温度干渉
を考慮して、各機器の独自の発熱量を計算し、予め記憶
してある正常値と比較し、一定以上の増大のときに異常
状態と判定する。そして、システム運転状態と異常な発
熱点の組合せから特定される異常原因を端末104に表
示し、また対策を計算機107に指示する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は圧延システムの監視
システムに関し、特に赤外線センサにより測定した温度
から各機器の異常な発熱を検出する監視装置に関する。
【0002】
【従来の技術】圧延システムの運転は、基本的に自動制
御により行われている。しかしながら、自動制御の困難
なプロセスや不具合の発生しやすい個所は、オペレータ
の目視判断による微調整や異常監視が行われている。た
とえば、圧延プロセスの最初で各段の圧延機に鉄板を挿
通するスレディング時、圧延機を開く間隔や鉄板を止め
る位置の確認はオペレータの目視により行なわれてい
る。
【0003】一方、機器の異常監視や制御、あるいは製
品チエック等に赤外線センサーを利用する種々の提案が
知られている。たとえば、特開昭57−35737号の
温度制御装置では、射出成形における各スポットの瞬時
温度を赤外線センサーで検出し、金型の温度や射出温度
の変動値、平均値、分散値等を演算し、所定のアルゴリ
ズムで解析して異常の兆しを予知し、スポット温度を修
正する。特開昭63−132709号の圧延制御装置で
は、鋼板の平面形状と温度分布の情報を検出し、圧下機
器及び冷却機器を協調制御する。特開平1−24514
2号の予防保全装置では、変圧器などの内部異常による
発熱で表面の温度分布が変化するのを赤外線カメラで捉
え、正常時の温度分布とパターン比較することで、機器
の故障の前兆把握する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】圧延機システムの運転
の現状は、オペレータの目視判断に頼るところが残され
ており、実際には複数人のオペレータによるシステム運
用となっていて、ワンマン・オペレーション化が強く望
まれている。このため、圧延システムの運用でオペレー
タの目視による監視を自動化する必要がある。
【0005】一方、従来の赤外線センサによる機器の監
視は、上記のように各機器の表面温度の検出に基づい
て、その温度パターンや温度変動などの正常時との比較
により判断していて、個々の機器の発熱量と熱伝搬の影
響まで考慮しているものは見当らない。しかし、圧延シ
ステムの場合はロール、電動機、ギヤ、圧下装置、さら
には圧延板など発熱機器と非発熱機器が混在し、各機器
間での熱伝搬による温度干渉の影響を排除しなければ、
個々の機器の異常発熱の状態を把握することができな
い。
【0006】本発明の目的は、従来技術の現状と問題点
に鑑み、圧延機器の稼働状態を自動監視して異常の機器
または運転状態を簡単に検出でき、ワンマンオペレーシ
ョン化を実現する圧延機システムの監視装置を提供する
ことにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的は、少なくとも
一対のロールと、前記ロールに回転速度を与える電動機
と、前記ロール対のギャップを調整する圧下装置を有し
た1または複数段からなる圧延機と、前記ギャップおよ
び/または前記回転速度を制御して前記ギャップに挿通
した被圧延材を一定の厚さに制御する圧延制御装置を備
える圧延システムにおいて、前記圧延機の各機器の温度
を測定可能に設けた赤外線センサと、各機器の測定温度
に基づいて機器毎に独自の発熱量を求め、各機器の発熱
量の正常値と比較して異常発熱点の有無を判定する機器
状態解析装置と、予め各機器の発熱量の正常値を参照可
能に記憶する記憶装置を備え、前記異常発熱点となって
いる機器またはその組合せを検出することにより達成さ
れる。
【0008】また、前記機器状態解析装置は、各機器の
測定温度より相互の温度干渉を除いて機器毎に独自の発
熱量を求める解析モデルを備えていることを特徴とす
る。
【0009】また、予め圧延システムの運転状態毎に異
常発熱点の組合せと異常の原因および/または対応策を
前記記憶装置に格納しておき、前記機器状態解析装置は
前記異常発熱点を検出したときに、その原因や対応策の
表示、あるいは前記圧延機制御装置に対する前記対応策
の指示を行うことを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の監視装置を4段連続圧延
機に適用して詳細に説明する。図1は、一実施例による
圧延機システム監視装置の構成を示す。適用する圧延シ
ステムは、鉄板1を圧延する4段連続圧延機11〜1、
目標値のセットアップなどシステムの運用管理を行う上
位計算機107、目標値に従って各圧延機を制御するコ
ントローラ108から構成される。
【0011】圧延システムの外部に赤外線カメラ101
を設け、周期的に測定範囲100の機器の赤外線画像を
撮影する。赤外線カメラ101は、測定範囲100の各
機器の表面を死角なく撮映できるように、複数個設けて
同時に撮影する。
【0012】赤外線画像処理装置102は赤外線カメラ
101からの画像を入力し、測定範囲100の温度測定
を行なう。なお、カメラ101と処理装置102の機能
をまとめて赤外線センサーと呼ぶことにする。
【0013】機器状態解析装置103は、測定範囲10
0の各機器の測定温度Tを入力し、機器毎の発熱量を計
算し、正常値と比較して異常の有無を判定する。解析結
果はCRTを備えた端末104やプリンタ105に出力
される。記憶装置106は、各機器の解析結果と正常時
の発熱量などを記憶する。オペレータは端末104の入
力装置を介して、解析や表示に必要な条件設定や上位計
算機107に対する指示を行う。
【0014】図2に、1スタンドの圧延機の概念的な機
器構成を示す。鉄板1を圧延するワークロール6,7と
その外周に接するバックアップロール4,5は、圧下装
置8によって圧下位置(ロール6,7の間隙)を設定さ
れる。また、各ロールの回転はギヤ3を介して電動機2
により駆動される。本実施例で監視対象となる機器は、
鉄板1を含む図中の各機器である。
【0015】4段圧延機の各スタンドは複数の機器から
構成され、各機器は電気的または機械的(摩擦、衝突な
ど)要因によりに発熱し、その熱が他の機器に伝搬し、
自己の発熱と機器間の熱伝搬の合計が各機器の表面温度
となって、赤外線センサーにより測定される。
【0016】従って、個々の機器の異常による発熱を検
知するためには、機器の測定温度から機器相互の温度干
渉を排除し、機器ごとの自己発熱量を求めて異常な発熱
点を解析する必要がある。
【0017】以下に、発熱点の解析モデルを説明する。
機器の発熱量Q(x)と温度tは式(1)により表わさ
れる。
【0018】
【数1】
【0019】式(1)の発熱量Qiが各機器の熱伝導及
び熱伝達する温度tの関係は、それぞれ式(2)及び式
(3)により表わされる。
【0020】
【数2】
【0021】式(1)〜(3)の関係から、各機器の測
定温度Tは式(4)により表わされる。
【0022】
【数3】
【0023】従って、赤外線センサーより測定された機
器iの温度Tiより、機器iの発熱量Qiが求まる。
【0024】機器状態解析装置103は機器i毎に、測
定温度Tiから求めたQiと記憶装置106から参照し
た正常時の発熱量Q0iを参照し、Qiの増分が一定値
以上となれば異常発熱点と判定し、解析結果を端末10
4等に出力する。
【0025】次に、本実施例による監視装置をスレディ
ングの動作監視に応用した例を説明する。図3は、通常
のスレディングのプロセスを説明する流れ図である。複
数段の圧延機の(a)1段目のロール開度を開け、
(b)鉄板を挿入し、(c)1段目のロール開度を閉
じ、(d)次段のロール開度を開け、(e)1段目のロ
ールを回転して次段の圧延機に鉄板を挿入する。この操
作を最終段まで順次繰り返す。従来、図中のロール開度
の調整や鉄板の停止位置の確認は、オペレータの目視監
視によっていた。
【0026】本監視装置による温度監視下でスレディン
グを行っている場合、鉄板状態が悪いか開度不足で、鉄
板1がギャップに挿入できずにロールにぶつかると、ロ
ールや鉄板などの衝突部に異常発熱が発生し、その表面
温度が上昇して赤外線センサーに測定される。
【0027】機器状態解析装置103は、この温度上昇
による異常発熱点を解析する。異常発熱点が鉄板1とワ
ークロール6(またはロール7)で、かつ、上位計算機
107の通知によるシステム運転状態がスレディングで
あると、異常の原因が当該圧延機段の開度不足または鉄
板の形状不良によるギャップ挿入の失敗と判定し、端末
104に解析結果を出力する。また、上位計算機107
に、異常原因またはその解消のための対応策を指示す
る。上位計算機107は、開度を広げたスレディングを
コントローラ108に指示し、再度のスレディングが自
動的に行われる。
【0028】図4に、スレディングの監視制御の処理フ
ロー図を示す。まず、機器状態解析装置103が上位計
算機107から、現在のシステム運転状態(ここでは、
スレディング)を受信する(s101)。システムの運
転開始後、赤外線センサーはサンプリング周期で温度を
測定し、各点の測定温度を解析装置103に渡す(s1
02)。解析装置103は、測定温度から各機器の発熱
量を計算し正常値と比較する(s103)。比較の結果
から異常発熱点があるか判定し(s104)、無ければ
s102に戻る。
【0029】異常発熱点が確認されると、記憶装置10
6に予め、格納してある異常発熱点(組合せ)と異常の
原因や対応策を参照し(s105)、それらの解析結果
を端末104に表示する(s106)。スレディングの
失敗の場合、異常発熱点は表1のように鉄板1とワーク
ロール6または7(衝突個所によってはバックアップロ
ール4または5)となる。
【0030】
【表1】
【0031】オペレータは、表示されたシステム運転状
態と発熱点の組合せから、鉄板形状不良等によるスレデ
ィングの失敗が異常の原因と確認できる。そして、端末
104から上位計算機107に、開度を広げた再度のス
レディングの指示が発行され(s107)、圧延機制御
装置108がスレディングを再実行する。この再実行の
結果は、再びステップs102〜s104によって監視
され、異常発熱の解消の成否が確認できる。
【0032】なお、ステップs107で、対応策を機器
状態解析装置103から直接、上位計算機107に指示
することで、オペレータの介入のない自動化も達成でき
る。
【0033】本発明の応用はスレディングに止まらな
い。たとえば、通常の圧延時における電動機の過負荷や
損傷による異常発熱、あるいはギヤ破損などによる摩擦
熱の発生なども、他の温度干渉の影響を排除して検出で
きるので、故障の前兆時点での検出が可能になる。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、圧延システムの各機器
の温度を赤外線センサにより測定し、その各測定温度を
用いて他の温度干渉を除いた各機器の発熱量を求め、正
常時の発熱量と比較して機器の異常や運転状態の異常を
判断するので、構成が簡単でかつ、異常が重大化しない
前の早期検出が可能になる。
【0035】また、スレディング運転状態など従来、オ
ペレータの目視に頼っていた監視を自動化できるので、
ワンマン・オペレーション化に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である圧延システム監視装置
の構成図。
【図2】1段分の圧延機の機器構成を示す模式図。
【図3】スレディング運転状態の流れを示す説明図。
【図4】本発明によるスレディング運転状態における監
視制御の処理フロー図。
【符号の説明】
1…鉄板、2…電動機、3…ギヤ、4,5…バックアッ
プロール、6,7…ワークロール、8…圧下装置、11
〜14…4段連続圧延機、100…測定範囲、101…
赤外線センサ、102…赤外線画像処理装置、103…
機器状態解析装置、104…端末(CRT)、105…
プリンタ、106…記録装置、107…上位計算機、1
08…コントローラ。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも一対のロールと、前記ロール
    に回転速度を与える電動機と、前記ロール対のギャップ
    を調整する圧下装置を有した1または複数段からなる圧
    延機と、前記ギャップおよび/または前記回転速度を制
    御して前記ギャップに挿通した被圧延材を一定の厚さに
    制御する圧延制御装置を備える圧延システムにおいて、 前記圧延機の各機器の温度を測定可能に設けた赤外線セ
    ンサと、各機器の測定温度に基づいて機器毎に独自の発
    熱量を求め、各機器の発熱量の正常値と比較して異常発
    熱点の有無を判定する機器状態解析装置と、予め各機器
    の発熱量の正常値を参照可能に記憶する記憶装置を備
    え、前記異常発熱点となっている機器またはその組合せ
    を検出することを特徴とする圧延システムの監視装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 前記機器状態解析装置は、各機器の測定温度より相互の
    温度干渉を除いて機器毎に独自の発熱量を求める解析モ
    デルを備えていることを特徴とする圧延システムの監視
    装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2において、 予め圧延システムの運転状態毎に異常発熱点の組合せと
    異常の原因および/または対応策を前記記憶装置に格納
    しておき、 前記機器状態解析装置は前記異常発熱点を検出したとき
    に、その原因や対応策の表示、あるいは前記圧延機制御
    装置に対する前記対応策の指示を行うことを特徴とする
    圧延システムの監視装置。
  4. 【請求項4】 少なくとも一対のロールと、前記ロール
    にギヤを介して回転速度を与える電動機と、前記ロール
    対のギャップを調整する圧下装置を有した1または複数
    段からなる圧延機と、前記ギャップおよび/または前記
    回転速度を制御して前記ギャップに挿通した被圧延材を
    一定の厚さに制御する圧延制御装置を備える圧延システ
    ムにおいて、 前記圧延機の各機器の温度を測定可能に設けた赤外線セ
    ンサと、各機器の測定温度に基づいて機器毎に独自の発
    熱量を求め、各機器の発熱量の正常値と比較して異常発
    熱点の有無を判定する機器状態解析装置と、予め各機器
    の発熱量の正常値を参照可能に記憶する記憶装置を備
    え、 前記圧延機制御装置から通知されたシステム運転状態が
    スレディング時、前記機器状態解析装置は検出した異常
    発熱点が前記被圧延材及び前記ロールであれば、前記圧
    延機制御装置に対し前記ギャップの開度を広げた再度の
    スレディングの指示を行うことを特徴とする圧延システ
    ムの監視装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002139807A (ja) * 2000-10-31 2002-05-17 Fuji Photo Film Co Ltd 表示装置、表示方法及び画像処理システム
WO2003098551A1 (en) * 2002-05-21 2003-11-27 Flir Systems Ab Method and apparatus for ir camera inspections
JP2012246140A (ja) * 2011-05-31 2012-12-13 Jfe Electrical & Control Systems Inc ベルトブライドル装置のベルト不走行検出方法およびベルト不走行検出装置
US9900524B2 (en) 2009-12-24 2018-02-20 Flir Systems, Inc. Cameras with on-board reporting capabilities

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