TWI574753B - A rolling control device, a roll control method and a roll control program - Google Patents

A rolling control device, a roll control method and a roll control program Download PDF

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TWI574753B
TWI574753B TW103132987A TW103132987A TWI574753B TW I574753 B TWI574753 B TW I574753B TW 103132987 A TW103132987 A TW 103132987A TW 103132987 A TW103132987 A TW 103132987A TW I574753 B TWI574753 B TW I574753B
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Description

輥軋控制裝置、輥軋控制方法及輥軋控制程式
本發明係關於一種輥軋控制裝置、輥軋控制方法及輥軋控制程式，更詳言之，係關於一種具有複數個操作端及回授(feedback)的輥軋機之操作端及回授之選擇。
在將張力捲筒(tension reel)用於被輥軋材料之開捲及捲取的輥軋機中，係利用轉矩恆定控制(torque constant control)(電流恆定控制)來使張力捲筒動作。作為將張力捲筒進行轉矩恆定控制的情況之問題點，可列舉：當輥軋機輸入側、輸出側之張力變動時，為了抑制此情形而發生張力捲筒速度變動，且因輥軋機輸入側板速度變化，而發生輸出側板厚變動的問題。作為該對策，有進行如下：在將張力捲筒速度作為操作端的張力控制中，以速度恆定控制來使張力捲筒動作，且為了抑制輸出側板厚變動，而容許一定範圍之張力變動(例如，參照專利文獻1)。
又，在直列型(tandem)輥軋機中，因作業 狀態而使輥軋機之影響係數大幅地變化的情況下，有進行如下：適時地變更相對於控制狀態量的控制操作端(例如，參照專利文獻2)。在直列型輥軋機中，通常，係進行：將後段機架壓下(stand pressure drop)作為控制操作端的機架間張力控制、將前段機架速度作為控制操作端的輸出側板厚控制。相對於此，在專利文獻2所揭示的發明中，係能夠按照輥軋狀態，進行：將後段機架壓下作為控制操作端的輸出側板厚控制、將前段機架速度作為控制操作端的張力控制，藉此將板厚控制及張力控制之效果獲得最大限。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
專利文獻1：日本特開2010-240662號公報
專利文獻2：日本特開2012-176428號公報
以轉矩恆定控制(電流恆定控制)來使開捲側張力捲筒及捲取側張力捲筒動作，係造成使輥軋機之輸出側板厚變動的輥軋機輸入側速度及輥軋機輸出側速度之變動要因。此是因在已進行轉矩恆定控制的情況下，為了使張力捲筒之轉矩成為恆定，張力捲筒速度就會依輥軋機 輸入側張力或輥軋機輸出側張力而變化所致。結果，輸出側板厚變動會依質量流量恆定法則(mass flow constant rule)而發生。
對於在輥軋機中所生產的被輥軋材料而言最重要的是輥軋機的輸出側板厚精度，為了作業的穩定性，雖然輥軋機輸入側及輸出側之張力是重要的，但是只要維持製品板厚則即便有多少變動在輥軋作業上仍無問題。基於此想法，在專利文獻1所揭示的發明中，對於來自事先設定的範圍之設定張力值的偏差而言，係以將張力捲筒速度設為恆定為優先，且以不修正前述張力偏差來抑制張力捲筒速度變動，以速度恆定控制來使張力捲筒動作。
在此情況下，雖然只要張力偏差收在事先設定的範圍內即可，但是依輥軋狀態或母材條件將會發生超過事先設定的範圍之情況。在該情況下，因張力捲筒速度被變更，故而輥軋機輸入側速度會變化，且發生輸出側板厚變動。
又，也會存在以下的情況：輥軋機之影響係數依輥軋狀態而變化，且將張力捲筒速度作為操作端的張力控制、將輥軋機之輥子間隙(roll gap)作為操作端的輸出側板厚控制變得不穩定。在如此的情況下，將現狀之輥子間隙作為控制操作端的輸出側板厚控制、和以速度恆定控制來使張力捲筒動作的情況之張力速度控制或以轉矩恆定控制來使張力捲筒動作的情況之張力轉矩恆定控制就很難穩定地控制，且發生輥軋機輸出側板厚的震動。
尤其是，在輥軋速度較快、板厚較薄的情況下，藉由輥子間隙所進行的板厚控制之效果會變低。因此，在高速輥軋時，有時是使用藉由調整輸入側張力捲筒之速度所進行的板厚控制。在此情況下，輸入側張力控制係可藉由操作輥子間隙來實施，而輸出側張力控制則可藉由操作輸出側TR之速度或轉矩來進行。相對於此，在以二個機架連續地進行輥軋的DCR(Double Cold Rolling：二次冷軋)輥軋之情況下，有必要控制前段側的輥軋機機架之輸入側的張力、後段側的輥軋機機架之輸出側的張力、前後段的機架間之機架間張力的三種張力。
後段側的輥軋機機架之輸出側的張力，係能夠藉由輸出側的張力捲筒或張緊輥(bridle roll)等之輸出側的張力控制裝置來控制。機架間張力係指前段的機架與後段的機架之間的張力，而在將被輥軋材料供給至機架的開捲側之張力捲筒、或捲取被輥軋後之被輥軋材料的捲取側之張力捲筒是處於被切斷的狀態。因此，為了調整機架間張力，就要調整前段的機架及後段的機架之至少一方。
此時，一般的想法是以連續輥軋中之作為最終機架之後段的機架之速度為基準，來變更前段的機架之速度。此時，按照前段的機架之速度調整，進行被稱為連續輥軋(successive)的控制，該連續輥軋也將控制值輸入至位在前段的機架之輸入側的張力捲筒或張緊輥等之張力控制裝置，而使前段的機架之輸入側張力不變動。依如 此的控制，有以下的情況：輸入側張力控制、機架間張力控制及輸出側板厚控制會干涉，而造成輸出側板厚變動的原因。
另外，如上所述的課題，並不限於張力捲筒，只要是在輥軋機之輸入側或輸出側使張力產生於被輥軋材料的構成就可能有同樣的課題。作為在輥軋機之輸入側或輸出側使張力產生於被輥軋材料的構成之其他例，係有張緊輥或夾緊輥(pinch roll)等。
在本發明中所欲解決的課題，係在於：合適地控制至少二個輥軋，且在以機架來連續地進行輥軋的情況下，合適地控制輥軋機的輸入側張力、中間張力或輸出側張力，且抑制輥軋機輸出側板厚的震動。
本發明之一態樣，係一種用以控制以二個輥子對來連續地輥軋被輥軋材料之輥軋機的輥軋控制裝置，其特徵為，包含：輥子間隙控制部，其係基於為了進行前述輥子對之輥軋而被插入於前述輥子對的前述被輥軋材料之張力、或是被輥軋並從前述輥子對送出的前述被輥軋材料之張力，來控制前述輥子對中的輥子間之間隔；及速度控制部，其係基於被輥軋後的前述被輥軋材料之板厚，來控制為了進行前述輥子對之輥軋而被插入於前述輥子對的前述被輥軋材料之搬運速度、或是被輥軋並從前述輥子對送出的前述被輥軋材料之搬運速度；以及中間張力控制 部，其係藉由調整在前述被輥軋材料之搬運方向中被配置在後段側的前述輥子對之輥子速度，而控制二個前述輥子對間的前述被輥軋材料之張力。
又，本發明之另一態樣，係一種用以控制以二個輥子對來連續地輥軋被輥軋材料之輥軋機的輥軋控制方法，其特徵為：基於為了進行前述輥子對之輥軋而被插入於前述輥子對的前述被輥軋材料之張力、或是被輥軋並從前述輥子對送出的前述被輥軋材料之張力，來控制前述輥子對中的輥子間之間隔；基於被輥軋後的前述被輥軋材料之板厚，來控制為了進行前述輥子對之輥軋而被插入於前述輥子對的前述被輥軋材料之搬運速度、或是被輥軋並從前述輥子對送出的前述被輥軋材料之搬運速度；藉由調整在前述被輥軋材料之搬運方向中被配置在後段側的前述輥子對之輥子速度，而控制二個前述輥子對間的前述被輥軋材料之張力。
又，本發明之另一態樣，係一種用以控制以二個輥子對來連續地輥軋被輥軋材料之輥軋機的輥軋控制程式，其特徵為，使資訊處理裝置執行以下的步驟：基於為了進行前述輥子對之輥軋而被插入於前述輥子對的前述被輥軋材料之張力、或是被輥軋並從前述輥子對送出的前述被輥軋材料之張力，來控制前述輥子對中的輥子間之間隔；及基於被輥軋後的前述被輥軋材料之板厚，來控制為了進行前述輥子對之輥軋而被插入於前述輥子對的前述被輥軋材料之搬運速、或是被輥軋並從前述輥子對送出的前 述被輥軋材料之搬運速度；以及藉由調整在前述被輥軋材料之搬運方向中被配置在後段側的前述輥子對之輥子速度，而控制二個前述輥子對間的前述被輥軋材料之張力。
依據本發明，則可以合適地控制至少二個輥軋，而在以機架連續地進行輥軋的情況下，可以合適地控制輥軋機的輸入側張力、中間張力或輸出側張力，且可以抑制輥軋機輸出側板厚的震動。
1‧‧‧#1輥軋機機架
2‧‧‧#2輥軋機機架
3‧‧‧輸入側TR
4‧‧‧輸出側TR
5‧‧‧被輥軋材料
11、21‧‧‧RG控制裝置
12、22‧‧‧軋機速度控制裝置
13‧‧‧輸入側張力控制裝置
14‧‧‧輸出側張力控制裝置
15‧‧‧輸入側張力電流轉換裝置
16‧‧‧輸出側張力電流轉換裝置
32‧‧‧輸入側TR控制裝置
42‧‧‧輸出側TR控制裝置
51‧‧‧輸入側張力計
52‧‧‧機架間張力系統
53‧‧‧輸出側張力計
54‧‧‧輸出側板厚計
61‧‧‧壓下板厚控制裝置
62‧‧‧速度板厚控制裝置
63‧‧‧速度張力控制裝置
64‧‧‧壓下張力控制裝置
65‧‧‧輸入側TR速度指令裝置
70‧‧‧控制方法選擇裝置
70a‧‧‧最適控制方法決定裝置
70b‧‧‧控制輸出選擇裝置
71‧‧‧輸入側張力設定裝置
72‧‧‧輸出側張力設定裝置
73‧‧‧輥軋速度設定裝置
74‧‧‧#1機架壓下位置設定裝置
75‧‧‧#2機架壓下位置設定裝置
76‧‧‧速度比設定裝置
77‧‧‧輸入側速度設定裝置
78‧‧‧#1機架速度修正裝置
79‧‧‧#2機架速度修正裝置
80‧‧‧速度基準選擇裝置
85、86‧‧‧積分處理部
101‧‧‧上作業輥
102‧‧‧下作業輥
101‧‧‧輸入側張力影響係數
111‧‧‧(輥子間隙→輸入側張力)影響係數
112‧‧‧(輸入側TR速度→輸入側張力)影響係數
113‧‧‧(輥子間隙→輸出側板厚)影響係數
114‧‧‧輸入側TR速度→輸出側板厚)影響係數
201‧‧‧CPU
202‧‧‧ROM
203‧‧‧RAM
204‧‧‧HDD
205‧‧‧I/F
206‧‧‧LCD
207‧‧‧操作部
501‧‧‧(輥子間隙→輸入側張力)影響係數
502‧‧‧(輸入側TR速度→輸入側張力)影響係數
503‧‧‧(輥子間隙→輸出側板厚)影響係數
504‧‧‧(輸入側TR速度→輸出側板厚)影響係數
A‧‧‧板截面積
B‧‧‧後進率
F‧‧‧先進率
fi‧‧‧#1機架先進率
GETR‧‧‧控制增益
G1STD‧‧‧控制增益
G2STD‧‧‧調整增益
H‧‧‧輸出側板厚
h1‧‧‧#1機架輸出側板厚
hfb‧‧‧輸出側板厚實績
href‧‧‧輸出側板厚設定值
kb‧‧‧輥軋現象項
L‧‧‧機架間距離
S‧‧‧輥子間隙
T‧‧‧機架間張力
Tb‧‧‧輸入側張力
Tbfbb‧‧‧輸入側張力實績
Tbref‧‧‧輸入側張力設定值
Tfb‧‧‧機架間張力實績
Tq‧‧‧時間常數
Tr‧‧‧1次延遲時間常數
Tref‧‧‧機架間張力設定值
Vdi‧‧‧#i機架輸出側速度
Ve‧‧‧輸入側板速
Vei‧‧‧#i機架輸入側速度
VETR‧‧‧輸入側TR速度
VETRref‧‧‧輸入側TR速度指令
Vo‧‧‧輸出側板速
VR‧‧‧輥子速度
V#2MILL‧‧‧輥軋機速度
V#1MILL‧‧‧#1機架輥軋設定速度
V#2MILL‧‧‧#2機架輥軋設定速度
△h‧‧‧輸出側板厚偏差
△S‧‧‧輥子間隙變更量
△Tb‧‧‧輸入側張力偏差
△△SAGC‧‧‧對輥子間隙的操作指令
△△SATR‧‧‧對輥子間隙的操作指令
△△VAGC‧‧‧對輸入側TR速度的操作指令
△△VATR‧‧‧對輸入側TR速度的操作指令
第1圖係顯示本發明之實施形態的輥軋機及輥軋控制裝置之整體構成的示意圖。
第2圖係顯示本發明之實施形態的#1機架輥軋機之輥軋現象的示意圖。
第3圖係顯示本發明之實施形態的輸入側張力抑制系統和張力捲筒控制及輥子間隙控制之關係性的示意圖。
第4圖係顯示以輥子間隙變更量為首的各參數之時序之例的示意圖。
第5圖係顯示單機架(single stand)輥軋機的控制操作端與控制狀態量之關係之一態樣的示意圖。
第6圖係顯示單機架輥軋機的交叉響應(cross response)之一態樣的示意圖。
第7圖係顯示單機架輥軋機的控制操作端與控制狀態量之關係例的示意圖。
第8圖係顯示考慮交叉項(cross term)後的操作端與控制狀態量之關係性的示意圖。
第9圖係顯示有關輥軋現象的基本參數之示意圖。
第10圖係顯示有關DCR輥軋的參數之示意圖。
第11圖係顯示有關DCR輥軋的參數之示意圖。
第12圖係顯示有關輥軋的中立點、先進率、後進率之關係的示意圖。
第13圖係顯示相應於控制態樣的張力控制之特性的示意圖。
第14圖係顯示控制方法選擇裝置之功能的示意圖。
第15圖係顯示最適控制方法決定裝置之動作之一態樣的示意圖。
第16圖係顯示最適控制方法決定順序之例的示意圖。
第17圖係顯示控制輸出選擇裝置之動作概要的示意圖。
第18圖係顯示輸入側TR速度指令裝置之動作概要的示意圖。
第19圖係顯示機架間張力控制裝置之動作概要的示意圖。
第20圖係顯示速度基準選擇裝置之動作概要的示意圖。
第21圖係顯示本實施形態的資訊處理裝置之硬體構成的示意圖。
第22圖係顯示本發明之實施形態的壓下板厚控制、速度板厚控制、速度張力控制及壓下張力控制之內部功能的示意圖。
以下，是將張力捲筒用於被輥軋材料之開捲及捲取的輥軋機，且以在連續地進行輥軋的二個輥軋機機架之輸入側設置有被輥軋材料開捲用之輸入側TR(張力捲筒)、在輸出側設置有被輥軋材料捲取用之輸出側TR的最基本的DCR(Double Cold Rolling：二次冷軋)輥軋機為例而就本發明之詳細加以說明。
第1圖係顯示本實施形態的輥軋系統之控制構成的方塊圖。如第1圖所示，本實施形態的輥軋系統，是由#1機架輥軋機1、#2機架輥軋機2之二個輥軋機所構成的2機架連續輥軋機，且在輥軋機輸入側設置有輸入側TR3，在輥軋機輸出側設置有輸出側TR4。各輥軋機，是藉由從上下夾入被輥軋材料而進行輥軋的輥子對，可藉由用以控制輥子速度的軋機(mill)速度控制裝置12、22來分別控制輥子速度，且藉由用以控制上下輥子間隔的RG(Roll Gap：滾子間隙)控制裝置11、21來控制輥子間隔。
在進行輥軋作業時，從輥軋速度設定裝置73 輸出的速度指令值是透過速度基準選擇裝置80而分別輸入至軋機速度控制裝置12、22。藉此，軋機速度控制裝置12、22，係基於分別被輸入的速度指令值，來控制#1機架輥軋機1、#2機架輥軋機2的速度、即上下作業輥的圓周速度。
在此，藉由輥軋速度設定裝置73而輸出的速度指令值，雖然是利用速度基準選擇裝置80來施加必要的修正，但是原則上可作為#2機架輥軋機2之軋機速度的設定值來使用。相對於此，因是根據被輥軋材料之製品規格來決定#1機架輥軋機1之速度對#2機架輥軋機2之速度的比率，故而在速度基準選擇裝置80中，係基於設定於速度比設定裝置76的速度比之資訊、和從輥軋速度設定裝置73輸入的速度設定值，來生成#1機架輥軋機1的速度設定值。#1機架輥軋機1的速度設定值，係除了經由軋機速度控制裝置12以外，還經由輸入側速度設定裝置77而輸入至輸入側TR速度指令裝置65。
又，輸入側TR3及輸出側TR4，係分別藉由輸入側TR控制裝置32及輸出側TR控制裝置42而旋轉控制。輸入側TR控制裝置32及輸出側TR控制裝置42，係分別控制用以使張力捲筒旋轉的電動機之電流以便成為被輸入後的電流指令值，藉此可依被提供至輸入側TR2及輸出側TR3之各自的電動機轉矩將指定的張力提供至被輥軋材料。輸入側、輸出側張力電流轉換裝置15、16，係基於TR(張力捲筒)機械系統及TR(張力捲筒) 控制裝置之模式而運算如成為張力設定值的電流設定值(電動機轉矩設定值)。
但是，因該控制模式係包含誤差，故而要使用以設置於#1機架輥軋機1之輸入側的輸入側張力計51、設置於#2機架輥軋機2之輸出側的輸出側張力計53所測定的實績張力，並利用輸入側張力控制裝置13及輸出側張力控制裝置14來對張力設定值施加修正，以給予輸入側張力電流轉換裝置15、輸出側張力電流轉換裝置16。藉此，變更輸入側張力電流轉換裝置15、輸出側張力電流轉換裝置16對輸入側TR控制裝置32及輸出側TR控制裝置42進行設定的電流指令值。
輸入側張力設定裝置71及輸出側張力設定裝置72，係將為了獲得由被輥軋材料之製品規格所決定的被輥軋材料張力而所需的輸入側TR3及輸出側TR4之轉矩(電流)，分別設定於輸入側張力電流轉換裝置15、輸出側張力電流轉換裝置15。又，#1機架輥軋機1及#2機架輥軋機2之輥子間隙，係基於被輥軋材料之製品規格而分別被設定於#1機架壓下位置設定裝置74及#2機架壓下位置設定裝置75，且提供至RG控制裝置11、21。
作為適用於DCR輥軋機的基本控制，係以輸入側張力控制裝置13、輸出側張力控制裝置14、機架間張力控制裝置67及壓下板厚控制裝置61的控制為主。輸入側張力控制裝置13，係用以調整：基於藉由輸入側張力計51所計測到的#1機架輥軋機1之輸入側張力(以 下，簡稱為輸入側張力)而提供至輸入側張力電流轉換裝置15的張力設定值。輸出側張力控制裝置14，係用以調整：基於藉由輸出側張力計53所計測到的#2機架輥軋機之輸出側張力(以下，簡稱為輸出側張力)而提供至輸出側張力電流轉換裝置16的張力設定值。
機架間張力控制裝置67，係用以調整：基於藉由機架間張力計52所計測到的#1機架輥軋機1與#2機架輥軋機2間之張力(以下，簡稱為機架間張力)而提供至軋機速度控制裝置12、22及輸入側TR速度指令裝置65的速度指令值。上述三個張力控制當中，機架間張力控制裝置67的控制，係由控制方法選擇裝置70所管理。此點是本實施形態的要旨之一。詳細將於後述。
又，因被輥軋材料之板厚在製品品質上是很重要的，故而有實施板厚控制。壓下板厚控制裝置61，係用以調整：基於藉由輸出側板厚計54所計測到的#2機架輥軋機2之輸出側板厚(以下，簡稱為輸出側板厚)而提供至RG控制裝置11的#1機架輥軋機之輥子間隔的指令值。另外，壓下板厚控制裝置61之處理，也是由控制方法選擇裝置70所管理。此點是本實施形態的要旨之一。詳細將於後述。
在DCR輥軋機中，係將母材之板厚從0.2mm至0.4mm左右的被輥軋材料利用#1機架輥軋機1以20%至35%左右之壓下率來形成較薄的板厚，而在#2機架輥軋機2中，為了進行調質輥軋(temper rolling)而要壓下 到板厚不變化的程度。因此，作為#1機架輥軋機1中的輥軋條件，會發生輸出側板厚較薄、且輥軋速度變成高速的情況。
第2圖係顯示DCR輥軋機的#1機架輥軋機1之輥軋現象的示意圖。DCR輥軋機的#1機架輥軋機之輥軋現象，係與單機架輥軋機中的輥軋現象同樣。在此，如第2圖所示之在將輸入側張力Tb稱為輸入側TR3之轉矩恆定控制、將輸出側板厚h稱為將#1機架輥軋機1之輥子間隙作為操作端的板厚控制之控制構成中，係具有無法穩定地控制輸出側板厚和輸入側張力的問題。針對如此的問題說明如下。
作為輥軋機的基本法則，有質量流量恆定法則。此是在輥軋機機架之輸入側與輥軋機機架之輸出側的被輥軋材料為連續的前提下，使用輸入側板厚H、輸出側板厚h、輸入側板速Ve、輸出側板速Vo，並藉由以下的公式(1)所表示。
H．V e =h．V d (1)
根據質量流量恆定法則的公式(1)，意指在輸入側板厚H為固定的情況下，當輸入側板速Ve變動時，輸出側板厚h就會變動。如上所述般，因在DCR輥軋機中主要的輥軋係藉由#1機架輥軋機所進行，故而上述公式(1)中的輸入側板速Ve，係成為輸入側TR3之速度。輸入側TR3之速度，雖然是以張力轉矩一致於電動機轉矩的方式來變化，但是因該變化係藉由輸入側TR3 之慣性和上述之控制所進行，故而沒有用以抑制輸入側板速Ve之變化的控制手段。
為了抑制因該輸入側板速Ve之變化所引起的輸出側板厚h之變化，當藉由RG控制裝置11進行輥子間隙之調整時，先進率及後進率就會依壓下率之變化而變化，結果，輸入側板速Ve及輸出側板速Vd會變化並更進一步發生輸入側張力Tb之變化。為了抑制此，雖然輸入側TR3之速度會如上述般地變動，但是依該變動將更進一步發生輸出側板厚變動。如此藉由輸入側TR3所進行的輸入側張力抑制系統就有時間常數因輥軋條件而較大的情況，且有造成具有較大之起伏的輸出側板厚變動之原因的情況。根據藉由控制所引起的影響會互相地影響產生此種起伏的原因，作為交叉項。
輥軋機機架之輸入側張力Tb，也可藉由輥軋現象來抑制。當輸入側張力Tb變動時，輥軋機之輥軋荷重就會變化，且輸入側板速Ve及輸出側板速Vd會依伴隨此而來的先進率及後進率之變化而變動。輸入側張力Tb也會依該輸入側張力輥軋現象系統而變動。輸入側張力輥軋現象系統之響應，係比上述的輸入側張力抑制系統還非常地快，而輸入側張力輥軋現象系統及輸入側張力抑制系統係可以如第3圖所示。
根據第3圖，輥軋機機架之輥子間隙變更量△S，係以相同相位成為輸入側張力之偏差△Tb來表示，且可明白其是在輸入側TR3被積分後的狀態下使輸入側 TR速度變化。因而，輥子間隙變更量△S和輸入側張力之偏差△Tb、輸入側TR速度之變化、及輸出側板厚之變化係成為如第4圖的關係。第4圖係顯示輥子間隙變更量△S、輸入側張力△Tb、輸入側TR速度、及輸出側板厚h之關係的示意圖。
如第4圖所示，當輥子間隙變更量△S變化時，輥軋機機架之輸入側速度就會變化，且輸入側張力Tb會變化。隨著輸入側張力Tb之變化，因輸入側TR3已進行轉矩恆定控制，故而在輸入側TR3之慣性的動作下，輸入側TR速度會變化。當輸入側TR速度變動時，就會依在上述公式(1)中所示的質量流量恆定法則而發生輸出側板厚變動。當發生輸出側板厚變動時，壓下板厚控制裝置61為了將輸出側板厚設為固定就要操作輥子間隙變更量△S。當持續此等一連串的動作時，就會如第4圖所示，造成輸出側板厚震動。
另外，實際上，因輸出側板厚計17係設置於遠離輥軋機1的場所故而偵測到輸出側板厚控制裝置18所使用的輸出側板厚為止會存在延遲時間，但是可以忽略延遲時間相對於輸出側板厚之振動週期為十分短的情況。
在輥軋機中，係存在有所謂輥子間隙和輥子速度的二個控制操作端、以及所謂輥軋機之輸出側板厚和輥軋機之輸入側(或輸出側)張力的二個控制狀態量。在已操作二個控制操作端的情況下，將會影響到二個控制狀態量之各個並使控制狀態量變化。第5圖係針對一個輥軋 機機架之情況而顯示此種的控制操作端及控制狀態量之關係的示意圖。雖然一個輥軋機機架之輥軋現象，係成為如第2圖所示，但是概念性地描述出此現象的是第5圖。
在一個輥軋機機架的情況下，控制操作端，係指輥子間隙變更量△S、前段機架輸出側或輸入側TR之速度(以後，稱為「輸入側TR速度」)。可依該輸入側TR速度而決定輸入側板速Ve。又，控制狀態量，係指輥軋機之輸出側板厚h、輸入側張力Tb。在已變更輥子間隙變更量△S的情況下，會發生由(輥子間隙→輸出側板厚)影響係數503所引起的輸出側板厚h之變化、由(輥子間隙→輸入側張力)影響係數501所引起的輸入側張力Tb之變化。又，藉由已變更前段機架輸出側或輸入側TR速度而使Ve變化的情況下，會發生由(輸入側TR速度→輸入側張力)影響係數502所引起的輸入側張力Tb之變化、由(輸入側TR速度→輸出側板厚)影響係數504所引起的輸出側板厚h之變化。
如上所述般，有關輥軋機輸出側板厚h，係藉由基於輸出側板厚計54之計測結果而使輥子間隙變更來控制。又，有關輸入側張力Tb，係藉由依電動機轉矩與輸入側張力轉矩之差而使輸入側TR速度變化來控制。相對於此，當考慮如第5圖所示之關係時，則當變更輥子間隙時，就不僅輸出側板厚h會發生變化就連輸入側張力Tb也會發生變化，而當變更輸入側TR速度時，則不僅輸入側張力Tb會發生變化就連輸出側板厚h也會發生變 化。該變化，係指沒有意圖之多餘的變化。
在第5圖所示之關係中，在(輥子間隙→輸出側板厚)影響係數503及(輸入側TR速度→輸入側張力)影響係數502，比(輥子間隙→輸入側張力)影響係數501及(輸入側TR速度→輸出側板厚)影響係數504還十分大的情況下，因上述的沒有意圖之多餘的變化之影響較小故而以該控制構成並無問題。
相對於此，當(輥子間隙→輸出側板厚)影響係數503及(輸入側TR速度→輸入側張力)影響係數502，比(輥子間隙→輸入側張力)影響係數501及(輸入側TR速度→輸出側板厚)影響係數504還小時，因上述的沒有意圖之多餘的變化之影響會變大故而會發生無法穩定地進行控制的問題。
當成為此種狀態時，為了基於輸出側板厚計54之計測結果來控制輸出側板厚h，則即便操作#1輥軋機機架1之輥子間隙，輸入側張力Tb仍會大幅地變動，且為了抑制該變動將因電動機轉矩與輸入側張力轉矩之差而發生輸入側TR速度之變化。結果，輸出側板厚h會大幅地變動。當輸出側板厚h變化時，就會基於輸出側板厚計54之計測結果，而利用壓下板厚控制裝置61進行輥子間隙操作，結果，會發生輸出側板厚h、輸入側張力Tb、輸入側板速Ve、輥子間隙S以相同的週期震動的狀態。
針對如第3圖中所說明的輥軋現象，除去輸入側TR3的輸入側張力抑制系統，並在第6圖中顯示將 依輸入側TR速度之操作所得的輸入側板速Ve及輥子間隙變更量△S作為控制操作端，且將輸出側板厚h及輸入側張力Tb作為控制狀態量的輥軋現象系統。在第6圖中，係歸納輸入側張力輥軋現象系統，並作為輸入側張力影響係數101。根據第6圖，可獲得第7圖之111、112、113、114，作為與第5圖中的影響係數501、502、503、504對應的影響係數。
依據第7圖，可明白只要輸出側板厚h較薄、且輸入側板速Ve較快，(輸入側TR速度→輸出側板厚)影響係數114及(輸入側TR速度→輸入側張力)影響係數112就會變小。又，輸入側張力影響係數101中所含的1次延遲時間常數Tr會變小。因此，(輥子間隙→輸出側板厚)影響係數113會變小。又，(輥子間隙→輸入側張力)影響係數111之響應會變快。
換句話說，當輸出側板厚h較薄、且輸入側板速Ve較快時，就會在操作輥子間隙△S時，使輥軋機之輸出側板厚h不易變化，而使輸入側張力Tb容易變化。換句話說，(輥子間隙→輸入側張力)影響係數111是比(輥子間隙→輸出側板厚)影響係數113還變大。又，在操作輸入側板速Ve時，使輸入側張力Tb及輸出側板厚h難以相同地變化。
有關輸入側張力Tb，係包含輥軋現象項kb。雖然kb也會按照輥軋速度及輸出側板厚而變化，但是當kb變大時，(輸入側TR速度→輸入側張力)影響係數 112，就會比(輸入側TR速度→輸出側板厚)影響係數114還變小。
根據以上，藉由輸出側板厚h變薄、且輸入側板速Ve變快，可明白存在以下的情況：(輥子間隙→輸出側板厚)影響係數113比(輥子間隙→輸入側張力)影響係數111還變小，而(輸入側TR速度→輸入側張力)影響係數112比(輸入側TR速度→輸出側板厚)影響係數114還變小。在此種的情況下，欲進行如第3圖所示之控制、即藉由輥子間隙變更量△S來控制輸出側板厚h，藉由輸入側板速Ve來控制輸入側張力Tb時，就如上所述般，因交叉項之影響較大故而不可能穩定地進行控制。
在此種的情況下，如第8圖所示，使藉由因控制輸入側TR速度所引起的輸入側板速Ve之變化來控制輸出側板厚h的速度板厚控制裝置62、以及以輥子間隙變更量△S來控制輸入側張力Tb的壓下張力控制裝置64動作，藉此就可以穩定地控制輸出側板厚h及輸入側張力Tb。為了實現此，有必要將以往用轉矩恆定控制(電流恆定控制)進行運轉的輸入側TR3變更成用速度恆定控制來運轉。為此，設置有輸入側TR速度指令裝置65。
即便是在輸入側張力抑制系統之響應惡化的情況下，也有必要以速度恆定控制來運轉輸入側TR3。第3圖中的輸入側張力抑制系統，係藉由等效轉換，而成為時間常數Tq之1次延遲系統。在此，Tq係與輸入側板速 Ve成正比，與輥軋機之輸出側板厚h成反比，與輥軋現象項kb成正比。因而，當輥軋現象項kb變大時輸入側張力抑制系統之時間常數Tq就會變大，而輸入側張力抑制系統之響應會惡化。又，在此情況下，因第5圖中的(輥子間隙→輸入側張力)影響係數111不會變大，故而可認為能夠以以往的輥子間隙變更量△S之板厚控制、和操作輸入側TR3速度的速度張力控制裝置63穩定地進行控制。
而且，在輥軋設備中，係將多樣的材質之被輥軋材料，輥軋成多樣的板厚，且輥軋速度也是多樣的。因而，較佳是也考慮如上述的控制響應之變化，且按照輥軋狀態來切換控制方法。在本實施形態的輥軋控制方法中，係藉由切換以下之(A)至(C)的三種控制方法，來使輸出側板厚及輸入側張力控制穩定化。
(A)操作輥子間隙的板厚控制、和藉由以轉矩恆定控制來運轉的輸入側TR之輸入側張力抑制系統所進行的張力控制。
(B)操作輥子間隙的板厚控制、和操作以速度恆定控制來運轉的輸入側TR之速度的速度張力控制。
(C)操作輥子間隙的壓下張力控制、和操作以速度恆定控制來運轉的輸入側TR之速度的速度板厚控制。
在DCR輥軋機中，因#1機架輥軋機1與#2機架輥軋機2間的機架間張力之維持也是很重要的，故而設置有機架間張力控制裝置67。機架間張力控制，通常是將#1機架輥軋機1之速度作為操作端。
第9圖係顯示包含上述之質量流量恆定法則的輥軋之基本法則的示意圖。如第9圖所示，在輥軋機機架之輸入側和輸出側中的板厚及速度之間，係成立上述公式(1)所示的質量流量恆定法則。又，被輥軋材料，係藉由被壓下而朝向長度方向延伸。朝向該長度方向延伸的比例係藉由先進率f及後進率b來顯示。
而且，在該先進率f及後進率b、與輥軋機機架之輥子速度VR、與輸入側板速Ve、輸出側板速Vd之間，係成立以下之公式(2)、(3)的關係。
V e =(1-b)．V R (2)
V d =(1+f)．V R (3)
另一方面，在#1機架輥軋機1與#2機架輥軋機2之間或是輸入側TR3與#1機架輥軋機1之間、#2機架輥軋機2與輸入側TR4之間，係如第10圖所示，使用機架間張力T、板截面積A、機架間距離L、#i機架輸入側速度Vei、#i機架輸出側速度Vdi，成立以下的公式(4)。
第11圖(a)係顯示穩態輥軋(板厚、張力為固定值的狀態)中之各輥軋機機架及輸出入側設備的輥子速度之關係的示意圖。當著眼於#1機架輥軋機1之輸入側張力時，為了使張力成為恆定，#1機架輥軋機1之輸入側速度和輸入側TR3之速度就有必要是相同的速 度、即VETR=Ve1。
在此，假設機架間張力控制裝置67動作，並已變更#1機架輥軋機1之速度。因控制輸出(1+△V/V)，係變更#1機架輥軋機1之速度，故而在該狀態下輸入側張力會變化。因此，如第11圖(b)所示，需要以下的功能：將同樣的控制輸出(1+△V/V)也輸出至輸入側TR，並使輸入側TR3之速度、和#1機架輥軋機1之輸入側速度一致而不發生張力變動的功能。進行此的功能是連續輥軋功能。作為連續輥軋功能係能夠使用公知的各式各樣之功能。
在此，係假定決定第9圖中所說明之輥軋機輸出側速度及輸入側速度的先進率f及後進率b為固定。先進率f及後進率b，即便在輥軋機中非為固定，變動仍是些微的，而作為可以忽略的係利用連續輥軋功能以防止因輥軋機速度操作時的張力變動、甚至輥軋機機架輸出入側之質量流量變動所引起的板厚變動。
然而，在先進率及後進率變動超過可以忽視之水平而較大的情況下，會有因利用連續輥軋功能反而對張力或板厚造成擾動的情況。尤其是就因輥軋時的中立點、即輥子速度和被輥軋材料之速度一致之點變動而發生的先進率f、後進率b之變動而言影響較大，且有以下的情況：連續輥軋功能會與基於輸出側板厚計54之計測結果而進行的輥子間隙之控制、或基於機架間張力控制裝置67以及輸入側張力計51之計測結果而進行的輸入側張力 控制干涉，造成與第4圖中所說明同樣的板厚或張力之震動現象。
第12圖係顯示有關輥軋中的中立點與先進率、後進率之關係的示意圖。輥軋，係藉由將被輥軋材料5通過上作業輥101與下作業輥102之間來進行。當時，在被輥軋材料5與上下作業輥101、102之間，係發生滑移(slip)，且在輥子與被輥軋材料所接觸的區域發生一個輥子速度和被輥軋材料5之速度呈一致的中立點。作業輥與被輥軋材料之接觸開始點的速度是成為輸入側速度Ve。又，作業輥與被輥軋材料之接觸結束點是成為輸出側速度Vd。
先進率f，係輸出側速度Vd與中立點速度VR之比(Vd/VR)減去1所得的值，而後進率b係1減去輸入側速度Ve與中立點速度VR之比(Ve/VR)所得的值。例如，在所謂輸入側板厚H變厚、輸入側速度Ve變小、輸出側速度Vd變大的輸入側速度Ve與輸出側速度Vd之比率(Ve/Vd)變化的情況下應使連續輥軋功能動作。
在輸入側速度Ve與輸出側速度Vd之比率(Ve/Vd)為固定的狀態下僅有中立點之位置變化的情況下，雖然輥子速度VR有必要使其隨著中立點位置之變化而變化，但是因輸入側速度Ve會依此而保持於固定，故而並非應該使用連續輥軋功能來變更輸入側TR3之速度。
例如，在第12圖中，當假設中立點位置從中 立點A變化至中立點B時，先進率f就會變小，而後進率b則會變大。隨之，輸出側速度Vd係如第9圖中所說明般地變小，而機架間張力T則是如第10圖中所說明般地變大。又，輸入側速度Ve也會變小且輸出側張力變小。在中立點位置相反地從中立點B變化至中立點B的情況下，相反地，機架間張力T會變小，而輸入側張力則是變大。換句話說，輸入側張力、機架間張力是以相反相位進行變化。
在伴隨板厚變動的情況下，一般而言，輸入側速度Ve、輸出側速度Vd是以相反方法來變化，而輸入側張力、機架間張力是以相同相位來變化。因而，能夠判定#1機架輥軋機1之輸入側張力、機架間張力的變化為相同相位或相反相位，且判定原因為中立點位置之變化或板厚變動。
在#1機架輥軋機1之輥子速度已變化的情況下，雖然輸入側張力、機架間張力是以相反相位來變化，但是在此情況下也是以不使連續輥軋功能動作為宜。藉由輥子速度VR之修正，能夠使輸入側張力、機架間張力雙方同時地控制，反之，使連續輥軋功能動作，藉此就成為不可修正輸入側張力的狀態。
第13圖(a)、(b)係顯示上述之三個控制態樣的張力控制之特徵。在控制方法(A)及控制方法(B)中，如第13圖(a)所示，可藉由控制輸入側TR3之旋轉而進行輸入側張力控制。因此，輸入側張力控制之 影響，係受限於#1機架輥軋機之輸入側。又，因輸出側張力控制，係藉由操作輸出側TR4來進行，故而輸出側張力控制之影響係受限於#2機架輥軋機之輸出側。
在進行機架間張力控制的情況下，雖然有必要操作#1機架輥軋機速度或#2機架輥軋機速度，但是在操作#1機架輥軋機速度的情況下係對輸入側TR3進行連續輥軋，而在操作#2機架輥軋機速度的情況下係對輸出側TR4進行連續輥軋，藉此可以抑制對輸入側張力或輸出側張力所帶來的影響。在此情況下，因對輸入側TR3的連續輥軋量較小，故而從控制響應之觀點來看是以操作#1機架輥軋機速度較為有利。
又，在DCR輥軋機中，因#2機架輥軋機係為壓下率≒0，故而藉由操作#1機架輥軋機速度，就可以在中立點已移動的情況下有效地控制輸入側張力、機架間張力。在該情況下，雖然以連續輥軋來操作輸入側TR速度會造成擾動，但是能夠以輸入側張力控制來進行控制。
如第12圖中所說明般，當針對中立點已變動至輸出側的情況加以考慮看看時，輸入側速度就會降低，且輸出側速度會降低。結果，輸入側張力會減少，而機架間張力會增加。相對於此，輸入側張力控制係放慢輸入側TR速度，而機架間張力控制係加快#1機架速度。
藉由連續輥軋來同時地加快輸入側TR速度，雖然會與輸入側張力控制干涉，但是因加快#1機架速度故而輸入側張力會增大。在中立點沒有變動的情況下，例 如在將#1機架輥子間隙予以關閉的情況，輸入側張力、機架間張力係一起降低，機架間張力係減速#1機架速度，且以連續輥軋來減速輸入側TR速度。輸入側張力控制，係藉由減速輸入側TR速度來控制輸入側張力。
在控制方法(C)的情況下，因輸入側張力控制之控制操作端為#1機架輥軋機輥子間隙，故而如第13圖(b)所示，不僅輸入側張力就連機架間張力也會受影響。在此，當如第12圖所示就中立點已變動至輸出側的情況加以考慮看看時，輸入側速度就會降低，且輸出側速度會降低。因此，輸入側張力會減少，機架間張力會增加。
相對於此，輸入側張力控制，係藉由朝向將#1機架輥軋機輥子間隙予以開放的方向進行控制，來將輸入側張力送回原處。因輸出側板厚也會變厚，故而輸出側板厚控制係減速輸入側TR速度且使輸入側張力上升。藉由#1機架輥軋機輥子間隙開放，機架間張力也會增加。
在機架間張力控制將#1機架速度作為操作端的情況下，係藉由加快#1機架速度來使機架間張力減少。藉此，雖然輸入側張力會增大，但是當進行連續輥軋時就不使輸入側張力增加，而是輸入側張力控制使機架間張力增大。因此，會造成過大地操作#1機架速度的結果，且造成與輸出側板厚控制干涉的結果。在此情況下，能夠藉由停止對輸入側TR3的連續輥軋，來抑制干涉。
可是，在沒有中立點變動的情況下，例如當以關閉輥子間隙的方式進行控制時，由於輸入側張力、機架間張力會一起減少，所以利用輸入側張力控制來操作#1機架輥軋機之輥子間隙，藉此也就能夠抑制機架間張力。作為機架間張力控制，係使#1機架輥軋機速度減速，且也利用連續輥軋來使輸入側TR速度減速，藉此防止輸入側張力變動。因而，無法一概地停止對輸入側TR3的連續輥軋。
此問題是能夠藉由將機架間張力控制之控制輸出端設為#2機架速度來解決。在前述之狀態的情況下，藉由減速#2機架速度，就能夠降低機架間張力，且此情況不會發生輸出側板厚控制與輸入側張力控制、機架間張力控制間的干涉。在操作#2機架輥軋機速度的情況下，雖然有必要對輸出側TR速度進行連續輥軋，但是在DCR輥軋機的情況下，因#2機架的壓下率≒0故而可以忽略中立點的變動。
在#1機架輥軋機存在中立點變動的情況下，最終有必要變更#1機架速度、或是變更輸入側TR與#2機架輥軋機與輸出側TR之速度。在控制方法(A)及控制方法(B)的情況下，係藉由變更#1機架速度來對應，而在控制方法(C)的情況下，係藉由變更輸入側TR和#2機架、輸出側TR之速度來對應。
如以上所述，在DCR輥軋機中按照輥軋狀態切換上述之三種控制方法來使用的情況下，則不僅輸入側 張力控制、輸出側板厚控制有必要變更，就連機架間張力控制之控制輸出端也有必要變更。機架間張力控制之控制輸出端的變更，係在於變更成為直列型輥軋機中之速度基準的輥軋機機架(主機架)。
基於如此的原理，回到第1圖就本實施形態的輥軋系統之控制加以說明。如上述般，為了穩定地實施輥軋機之板厚控制及張力控制，有必要按照輥軋狀態，切換上述三種控制來使用。因此，使用依輸出側板厚計54所計測到的輸出側板厚偏差△h，並利用壓下板厚控制裝置61來產生對輥子間隙的操作指令△△SAGC，且利用速度板厚控制裝置62來產生對輸入側TR速度的操作指令△△VAGC。
又，使用依輸入側張力計51所計測到的輸入側張力實績、與依輸入側張力設定裝置71所設定的輸入側張力設定之偏差(輸入側張力偏差)△Tb，使速度張力控制裝置63生成對輸入側TR速度的操作指令△△VATR，且使壓下張力控制64生成對輥子間隙的操作指令△△SATR。
又，有關輸入側TR3以轉矩恆定控制來運轉的情況，係將對藉由輸入側張力設定裝置71所設定的輸入側張力設定值，加入來自藉由輸入側張力實績與輸入側張力設定值之偏差而操作輸入側張力設定值的輸入側張力控制裝置13之控制輸出所得者，藉由輸入側張力電流轉換裝置15來轉換成對輸入側TR3的電流指令，並製作對輸入側TR控制裝置32的電流指令值。
控制方法選擇裝置70，係按照輥軋狀態，來選擇只要適用上述的(A)、(B)、(C)之哪一個控制方法就能夠最為減低輸出側板厚變動、輸入側張力變動，且基於選擇結果對輥子間隙控制裝置11輸出輥子間隙操作指令。在操作輸入側TR速度的情況下，係對輸入側TR速度指令裝置65輸出速度操作指令。在輸入側TR速度指令裝置65中，係根據從輥軋速度設定裝置73透過速度基準選擇裝置80而輸出的輸入側TR基準速度、和來自控制方法選擇裝置70的輸入側TR速度變更量來製作輸入側TR速度指令，且輸出至輸入側TR控制裝置32。
在輸入側TR控制裝置32中，係具有按照電流指令而進行轉矩恆定控制(電流恆定控制)的運轉模式、和按照速度指令而進行速度恆定控制的運轉模式，且按照來自控制方法選擇裝置70的指令來切換並運轉。
第22圖係顯示壓下板厚控制裝置61、速度板厚控制裝置62、速度張力控制裝置63、壓下張力控制裝置64的方塊圖之一例。此等為各控制構成之一例，也能夠使用除此以外的方法來構成控制系統。例如，在第2圖之例中，雖然各控制系統係成為積分控制(I控制)，但是也可以設為比例積分控制(PI控制)、或是微分比例積分控制(PID控制)。
本實施形態的壓下板厚控制裝置61，係由積分控制(I控制)所構成，該積分控制(I控制)係將輸出側板厚偏差△h=hfb-href作為輸入，且將所輸入的輸出側板 厚偏差乘上調整增益及從輸出側板厚偏差至輥子間隙的轉換增益之後的值予以積分，該輸出側板厚偏差△h=hfb-href為從輸出側板厚計54輸出的輸出側板厚實績hfb、與進行輥軋作業時所設定的輸出側板厚設定值href之差。取積分後的輸出、與前次值之偏差，作為控制輸出△△SAGC。
又，速度板厚控制裝置62，係由積分控制(I控制)所構成，該積分控制(I控制)係將輸出側板厚偏差△h作為輸入，且將所輸入的輸出側板厚偏差乘上調整增益及從輸出側板厚偏差至輸入側速度的轉換增益之後的值予以積分。取積分後的輸出、與前次值之偏差，將以下的公式(5)作為控制輸出。該指令值，係作為相對於設定速度的速度變更比率來輸出。
壓下張力控制裝置64，係由積分控制(I控制)所構成，該積分控制(I控制)係將作為藉由輸入側張力計51所計測到的輸入側張力實績Tbfbb、與進行輥軋作業時所事先設定的輸入側張力設定值Tbref之差的輸入側張力偏差△Tb=Tbfbb-Tbref作為輸入，且將所輸入的輸入側張力偏差△Tb乘上調整增益及從輸入側張力偏差△Tb至輥子間隙的轉換增益之後的值予以積分。取積分後的輸出、與前次值之偏差，作為控制輸出△△SATR。
又，速度張力控制裝置63，係由積分控制(I控制)所構成，該積分控制(I控制)係將輸入側張力偏 差△Tb作為輸入，且將所輸入的輸入側張力偏差△Tb乘上調整增益及從輸入側張力偏差△Tb至輸入側速度的轉換增益之後的值予以積分。取積分後的輸出、與前次值之偏差，將以下的公式(6)作為控制輸出。
第14圖係顯示控制方法選擇裝置70之概要。控制方法選擇裝置70，係藉由最適控制方法決定裝置70a及控制輸出選擇裝置70b所構成。以最適控制方法決定裝置70a，來決定是使用上述的(A)、(B)、(C)之哪一個控制方法來控制，且在控制輸出選擇裝置70b中，選擇是使用前述壓下板厚控制裝置61、速度板厚控制裝置62、速度張力控制裝置63、壓下張力控制裝置64之哪一個輸出，並對輥子間隙控制裝置11、輸入側TR速度指令裝置65、輸入側TR控制裝置32及速度基準選擇裝置80輸出控制指令。
第15圖係顯示最適控制方法決定裝置70a之動作概要。在此，在上述之(輥子間隙→輸入側張力)影響係數111較大的情況下，係使用控制方法(C)進行藉由壓下而致使的張力控制、藉由捲筒速度而致使的板厚控制，而在輸入側張力抑制系統之張力修正時間常數較大的情況下，係利用控制方法(B)進行藉由壓下而致使的板厚控制、操作TR速度的輸入側張力控制。在除此以外的情況下，係選擇以往所實施的控制方法(A)。
選擇三個控制方法之哪一個，係依以下所決定。由於可認為最適控制方法係依被輥軋材料之鋼種、輸出側板厚及輥軋速度而變化，所以若鋼種或是輸出側板厚改變的話，就會將輥軋速度分成低速、中速、高速之三階段程度，而在輥軋中若成為相當的輥軋速度的話，就使輥子間隙變化成階狀並調查輸入側張力及輸出側板厚的變化。在此情況下，輥子間隙變更量，只要是以不對被輥軋材料之製品品質帶來影響之大小變化的話，則也能夠在製品材料之輥軋中實施。又，在使輥子間隙變化成階狀的情況下，係事先選擇上述的控制方法(A)。
另外，在本實施形態中，係如第15圖所示，以低速、中速、高速之順序使輥軋速度階段性地變化。此是為了選擇上述的三個控制方法之其中任一個而被執行。然而，即便是在實際開始輥軋作業的情況下，也如第15圖所示使輥軋速度階段性地上升。因而，如第15圖所示的操作，係能夠與一般的輥軋作業一併實施，且能夠不使生產性降低地實施。
測定剛使輥子間隙變化成階狀後的輸入側張力變動量、輸出側板厚變動量，且判斷(輥子間隙→輸入側張力)影響係數114和(輥子間隙→輸出側板厚)影響係數112之哪一個較大。又，輸入側張力抑制系統之響應時間，係根據使輥子間隙動作成階狀的情況之輸入側張力變化來判斷。
例如，如第15圖所示，按照輥軋速度來決定 低速、中速、高速之區域。此決定方法，也可將直至最高速度為止分為三等份，且藉由其他適當的基準來分割。若輥軋速度進入該等區域的話，就對輥子間隙施加階狀的擾動。藉由施加階狀擾動，輸入側張力及輸出側板厚就會變動。
其次，如第16圖所示，根據輸入側張力及輸出側板厚偏差之實績，來求出參數dTb、dh、Tbr。此等的參數，係可以根據實績值之時間方向的變動狀況以信號處理求出。從所求出的參數dTb、dh、Tbr之大小關係中選擇控制方法(A)、控制方法(B)、控制方法(C)。
在進行控制方法(A)、控制方法(B)、控制方法(C)之各個的選擇時，係如第16圖所示，以基於上述的參數dTb、dh、Tbr所算出之值、和預定之臨限值的比較來加以判斷。例如，在藉由(dh/href)/(dTb/Tbref)所算出的值，是作為預定之臨限值的控制方法(C)選擇值以下的情況下，可選擇控制方法(C)。又，在Tbr是作為預定之臨限值的控制方法(B)選擇值以上的情況下，可選擇控制方法(B)。有關控制方法(C)選擇值、控制方法(B)選擇值，係能夠藉由過去的實績值或輥軋機之模擬等而事先求出並設定。
當針對第15圖所示之低速、中速、高速中的階狀變更點1、階狀變更點2、階狀變更點3進行該最適控制方法選擇處理時，則在第15圖所示的情況下，係成為以下的結果：針對低速選擇控制方法(A)作為最適控 制方法，針對中速選擇控制方法(B)作為最適控制方法，針對高速選擇控制方法(C)作為最適控制方法。
控制方法選擇裝置70，係執行此種的最適控制方法決定順序，且將控制方法切換成所求出的最適控制方法。在此情況下，在控制方法(A)和控制方法(B)及控制方法(C)中，因輸入側TR3之控制方法有所不同，故而在進行輥軋作業中也有無法進行切換的情況。在該情況下，只要以控制方法(A)來繼續輥軋作業，且在下次同一鋼種、同一板寬之被輥軋材料到來的情況下切換控制方法即可。所求出的最適控制方法，係記錄於將被輥軋材料之鋼種、輸出側板厚及輥軋速度作為檢索條件的資料庫中，且在下次輥軋同種之被輥軋材料的情況下，按照已記錄於資料庫中的最適控制方法來進行控制。
第17圖係顯示控制輸出選擇裝置70b之動作概要。控制輸出選擇裝置70b，係將來自壓下板厚控制裝置61、速度板厚控制裝置62、速度張力控制裝置63、壓下張力控制裝置64之輸出、來自最適控制方法決定裝置70a之控制方法選擇結果作為輸入，並將控制指令輸出至輥子間隙控制裝置11、輸入側TR速度指令裝置65、輸入側TR控制裝置32。
如第17圖所示，在控制輸出選擇裝置70b中，來自壓下板厚控制裝置61、速度板厚控制裝置62、速度張力控制裝置63、壓下張力控制裝置64之輸出，是分別輸入至增益控制器81至84。增益控制器81至84， 為壓下板厚控制裝置61、速度板厚控制裝置62、速度張力控制裝置63、壓下張力控制裝置64之各自的輸出乘上增益並輸出的信號調整部。增益控制器81至84之增益，係基於來自最適控制方法決定裝置70a之控制方法選擇結果而被調整。
在選擇控制方法(A)的情況下，係將來自壓下板厚控制裝置61之輸出進行積分處理並輸出至輥子間隙控制裝置11。又，對輸入側TR控制裝置32，輸出轉矩恆定控制模式選擇。因此，藉由最適控制方法決定裝置70a之控制方法選擇結果，增益控制器82至84之增益可設定為零，並且可調整增益控制器81之增益，且設定為：來自壓下板厚控制裝置61之輸出可藉由積分處理部85進行積分處理。又，藉由最適控制方法決定裝置70a之控制方法選擇結果，可對輸入側TR控制裝置32，輸出轉矩恆定控制模式選擇。
在選擇控制方法(B)的情況下，係將來自壓下板厚控制裝置61之輸出進行積分處理並輸出至輥子控制裝置11，並且將來自速度張力控制裝置63之輸出進行積分處理並輸出至輸入側TR速度指令裝置65。因此，藉由最適控制方法決定裝置70a之控制方法選擇結果，增益控制器82、83之增益可設定為零，並且可調整增益控制器81、84之增益，且設定為：來自壓下板厚控制裝置61之輸出可藉由積分處理部85進行積分處理並且來自速度張力控制裝置63之輸出可藉由積分處理部86進行積分處 理。
在選擇控制方法(C)的情況下，係將來自速度板厚控制裝置62之輸出進行積分處理並輸出至輸入側TR速度指令控制裝置65，並且將來自壓下張力控制裝置64之輸出進行積分處理並輸出至輥子間隙控制裝置11。因此，藉由最適控制方法決定裝置70a之控制方法選擇結果，增益控制器81、84之增益可設定為零，並且可調整增益控制器82、83之增益，且設定為：來自壓下張力控制裝置64之輸出可藉由積分處理部85進行積分處理並且來自速度板厚控制裝置62之輸出可藉由積分處理部86進行積分處理。
亦即，與積分處理部85及輥子間隙控制裝置11息息相關的控制路徑，是發揮作為輥子間隙控制部的功能。而且，藉由增益控制器81、82之增益設定，可切換是基於被輥軋材料之張力及被輥軋材料之板厚的哪一種來控制輥子間隙。又，與積分處理部86及輸入側TR速度控制裝置65息息相關的控制路徑，是發揮作為速度控制部的功能。而且，藉由增益控制器83、84之增益設定，可切換是基於被輥軋材料之張力及被輥軋材料之板厚的哪一種來控制輥軋速度。
藉由使用第17圖所示的方法，則即便是在輥軋作業中仍能夠按照例如輥軋速度，相互地切換控制方法(A)、(B)、(C)。在輸入側TR速度指令裝置65中，係如第18圖所示，基於輸入側TR速度VETR，而使用 來自控制方法選擇裝置70之控制指令，以製作輸入側TR速度指令VETRref，且輸出至輸入側TR控制裝置32，該輸入側TR速度VETR係根據藉由作業員之手動操作在輥軋速度設定裝置73所決定的輥軋機速度V#2MILL，且在速度基準選擇裝置80考慮輥軋機輸入側之後進率b所製作成。
藉由以上所述之控制構成，因可以按照輥軋狀態，切換控制方法(A)、控制方法(B)、控制方法(C)，來選擇最適於輸出側板厚控制及輸入側板厚控制的控制構成，故而能夠大幅地提高輸出側板厚精度及作業效率。
更且，在本實施形態作為前提的DCR輥軋中，係有必要以控制方法選擇裝置70，來選擇將機架間張力控制裝置67之控制操作端作為#1機架輥軋機之速度或#2機架輥軋機之速度。因而，第14圖中所說明的控制輸出選擇裝置70b，係選擇將機架間張力控制裝置67之控制輸出，作為#1機架輥軋機之速度或#2機架輥軋機之速度，且輸出至速度基準選擇裝置75中所含的#1機架速度修正裝置78及#2機架速度修正裝置79之其中一個。
第19圖係顯示機架間張力控制裝置67之概要。在機架間張力控制中，係藉由機架間張力計52所計測到的機架間張力實績Tfb、與進行輥軋作業時事先設定的機架間張力設定值Tref之偏差T#1-#2，乘上調整增益、轉換增益並予以積分，且藉由取與前次質之差分，來求出以下的公式(7)之值。
在此情況下，將控制輸出輸出至#1機架輥軋機側、或輸出至#2機架輥軋機側，雖然轉換增益之符號會變成相反，但是在此係假設對#1機架輥軋機輸出控制輸出並設定控制增益。
第20圖係顯示速度基準選擇裝置80之概要。基於藉由輥軋速度設定裝置73所設定的#2機架輥軋設定速度V#2MILL，且速度比設定裝置76考慮#1機架先進率fi來決定#1機架輥軋機設定速度V#1MILL。又，輸入側速度設定裝置77，是使用DCR輥軋機之輸入側板厚H及輸出側板厚h來決定輸入側設定速度VETR。在DCR輥軋機中，因#2機架輥軋機之壓下率≒0，故而#1機架輸出側板厚h1≒DCR輥軋機輸出側板厚h。
機架間張力控制裝置67，係以對#1機架輥軋機之控制輸出為前提來計算輸出值。例如，在緩和機架間張力的情況下，作為#1機架輥軋機之控制，雖然是加快輥子速度，但是在控制#2機架輥軋機的情況下，卻是放慢輥子速度。因此，在#2機架速度修正裝置79中係如上述般地反轉所輸入的值，並在乘上調整增益G2STD之後進行累計處理。因機架間張力控制裝置67之控制輸出為速度之變更率故而要加上1，並藉由對從輥軋速度設定裝置73輸出的#2機架輥軋機設定速度進行乘法運算來決定對#2機架輥軋機2之速度指令，且輸出至軋機速度控制裝 置22。
同樣地，作為對#1機架輥軋機之控制輸出，是以#1機架速度修正裝置78，在機架間張力控制輸出乘上控制增益G1STD之後進行累計處理，進而在加上1之後，藉由對#1機架輥軋機設定速度進行乘法運算來決定對#1機架輥軋機1之速度指令，且輸出至軋機速度控制裝置12。
更且，作為對輸入側TR3之控制輸出，是以輸入側速度設定裝置77，在機架間張力控制裝置67之輸出值乘上控制增益GETR之後，進行累計處理，且在加上1之後，藉由對輸入側TR速度設定值進行乘法運算來製作輸入側TR速度指令，且輸出至輸入側TR速度指令裝置65。
上述的控制增益G1STD、G2STD、GETR，係基於將機架間張力控制裝置67之控制輸出輸出至#1機架輥軋機側、或輸出至#2機架輥軋機側，而在控制輸出選擇裝置70b內進行設定。例如，在控制方法(A)或控制方法(B)之情況下，係設為GETR=1.0(或是0≦GETR≦1.0)、G1STD=1.0、G2STD=0.0。又，在控制輸出(C)之情況下，係設為GETR=0.0、G1STD=0.0、G2STD=1.0。
在此，控制方法(A)或控制方法(B)之情況下，也能夠進行以下的選擇：以0.0至1.0來設定對輸入側TR之控制增益GETR，且不進行對輸入側TR之連續輥軋。如上所述般，由於在中立點變動的情況下係以不實 施連續輥軋較宜，所以只要按照可預料中立點之變動的加減速時等、輥軋狀態來變更設定即可。
藉由如以上所述般，按照輥軋狀態來切換控制方法(A)至(C)，就可以選擇輸入側張力控制、輸出側板厚控制、機架間張力控制之最適的控制操作端，且能夠抑制因各控制間之干涉所產生的輸入側張力變動、機架間張力變動、輸出側板厚變動。
尤其是，在DCR輥軋中，輸出側板厚較薄、且輥軋速度較快的情況，在藉由輥子間隙進行張力控制，且藉由輸入側TR速度進行板厚控制的情況下、即控制方法(C)之情況下，係為了#機架中的輸入側張力控制而調整#1機架之輥子間隙。在該情況下，藉由輥子間隙之調整，#1機架之輸出側張力也會變動，且機架間張力會變動。當藉由#1機架之速度調整及對輸入側TR3之連續輥軋來抑制該機架間張力之變動時，就會造成輸入側張力之擾動。
相對於此，在本實施形態的輥軋控制中，係將用以控制機架間張力的速度控制端設為#2機架側。因在高速時由速度所引起的先進率變動較少，故而控制#2機架側之速度後的情況之弊端較少。藉此，能夠預防機架間張力之控制用的速度控制干涉到輸入側張力控制。
亦即，與從#2機架速度修正裝置79至軋機速度控制裝置22息息相關的路徑，是發揮作為藉由調整後段側之輥軋機機架的輥子速度來控制二個輥軋機機架間之 張力的機架間張力控制部的功能。又，與從#1機架速度修正裝置78至軋機速度控制裝置12息息相關的路徑，是相當於藉由調整前段側之輥軋機機架的輥子速度來控制二個輥軋機機架間之張力的功能。
另外，在上述實施形態中，雖然在輥軋機輸出入側設置有張力捲筒(TR)作為DCR輥軋機，但是即便是針對張力捲筒與輥軋機間設置有張緊輥的情況，也同樣能夠適用本發明。又，即便是針對連續回火裝置(CAL：Continuous Annealing Line)連續設置有DCR輥軋機，且在DCR輥軋機之輸出入側設置有張緊輥的情況，也同樣能夠適用本發明。
更且，雖然本發明最佳是適用於#2機架輥軋機之壓下率幾乎為零的DRC輥軋機中，但是也能夠適用於一般的二台機架以上的連續輥軋機中。
又，以第1圖中所說明的控制方法選擇裝置70及速度基準選擇裝置80為中心的輥軋控制裝置，係可藉由軟體與硬體之組合來實現。在此，係參照第21圖就用以實現本實施形態的輥軋控制裝置之各功能的硬體加以說明。第21圖係顯示構成本實施形態之輥軋控制裝置的資訊處理裝置之硬體構成的方塊圖。如第21圖所示，本實施形態的輥軋控制裝置，係具有與一般的伺服器或PC(Personal Computer：個人電腦)等之資訊處理終端同樣的構成。
亦即，本實施形態的輥軋控制裝置，係透過 匯流排(bus)208而連接有CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)201、RAM(Random Access Memory：隨機存取記憶體)202、ROM(Read Only Memory：僅讀記憶體)203、HDD(Hard Disk Drive：硬碟驅動裝置)204及I/F205。又，在I/F205係連接有LCD(Liquid Crystal Display：液晶顯示器)206及操作部207。
CPU201為運算手段，用以控制輥軋控制裝置整體的動作。RAM202為能夠高速讀寫資訊的揮發性記憶媒體，且使用作為CPU201處理資訊時的作業區域。ROM203為讀出專用的非揮發性記憶媒體，可儲存韌體等的程式。
HDD204為能夠讀寫資訊的非揮發性記憶媒體，可儲存OS(Operating System：操作系統)或各種的控制程式、應用程式等。I/F205，係連接控制匯流排208和各種的硬體或網路等。又，I/F205，也可作為各個裝置交換資訊、或是對輥軋機輸入資訊用的介面來使用。
LCD206為作業者用以確認輥軋控制裝置之狀態的視覺性使用者介面。操作部207為鍵盤或滑鼠等作業者用以對輥軋控制裝置輸入資訊的使用者介面。在此種的硬體構成中，儲存於ROM203或HDD204或是未圖示的光碟等之記錄媒體中的程式可由RAM202所讀出，且CPU201按照該程式進行運算，藉此構成軟體控制部。藉由如此構成的軟體控制部、和硬體之組合，可實現本實施 形態的輥軋控制裝置之功能。
另外，在上述實施形態中，係以各功能全部包含於輥軋控制裝置中為例加以說明。如此也可在一個資訊處理裝置中實現全部的功能，又可將各功能分散於更多的資訊處理裝置中來實現。
1‧‧‧#1輥軋機機架
2‧‧‧#2輥軋機機架
3‧‧‧輸入側TR
4‧‧‧輸出側TR
11、21‧‧‧RG控制裝置
12、22‧‧‧軋機速度控制裝置
13‧‧‧輸入側張力控制裝置
14‧‧‧輸出側張力控制裝置
15‧‧‧輸入側張力電流轉換裝置
16‧‧‧輸出側張力電流轉換裝置
32‧‧‧輸入側TR控制裝置
42‧‧‧輸出側TR控制裝置
51‧‧‧輸入側張力計
52‧‧‧機架間張力系統
53‧‧‧輸出側張力計
54‧‧‧輸出側板厚計
61‧‧‧壓下板厚控制裝置
62‧‧‧速度板厚控制裝置
63‧‧‧速度張力控制裝置
64‧‧‧壓下張力控制裝置
65‧‧‧輸入側TR速度指令裝置
67‧‧‧機架間張力控制裝置
70‧‧‧控制方法選擇裝置
71‧‧‧輸入側張力設定裝置
73‧‧‧輥軋速度設定裝置
72‧‧‧輸出側張力設定裝置
74‧‧‧#1機架壓下位置設定裝置
75‧‧‧#2機架壓下位置設定裝置
76‧‧‧速度比設定裝置
77‧‧‧輸入側速度設定裝置
78‧‧‧#1機架速度修正裝置
79‧‧‧#2機架速度修正裝置
80‧‧‧速度基準選擇裝置

Claims (5)

  1. 一種輥軋控制裝置，係用以控制以二個輥子對來連續地輥軋被輥軋材料之輥軋機的輥軋控制裝置，其特徵為，包含：輥子間隙控制部，其係基於為了進行前述輥子對之輥軋而被插入於前述輥子對的前述被輥軋材料之張力、或是被輥軋並從前述輥子對送出的前述被輥軋材料之張力，來控制前述輥子對中的輥子間之間隔；及速度控制部，其係基於被輥軋後的前述被輥軋材料之板厚，來控制為了進行前述輥子對之輥軋而被插入於前述輥子對的前述被輥軋材料之搬運速度、或是被輥軋並從前述輥子對送出的前述被輥軋材料之搬運速度；以及中間張力控制部，其係藉由調整在前述被輥軋材料之搬運方向中被配置在後段側的前述輥子對之輥子速度，而控制二個前述輥子對間的前述被輥軋材料之張力。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的輥軋控制裝置，其中，前述輥子間隙控制部，係具有以下的功能：基於被輥軋後的前述被輥軋材料之板厚而控制前述輥子對中的輥子間之間隔；前述速度控制部，係具有以下的功能：基於為了進行前述輥子對之輥軋而被插入於前述輥軋機的前述被輥軋材料之張力、或是被輥軋並從前述輥子對送出的前述被輥軋材料之張力，來控制為了進行前述輥子對之輥軋而被插入於前述輥子對的前述被輥軋材料之搬運速度、或是被輥軋 並從前述輥子對送出的前述被輥軋材料之搬運速度；前述中間張力控制部，係具有以下的功能：藉由調整在前述被輥軋材料之搬運方向中被配置在前段側的前述輥子對之輥子速度，而控制二個前述輥子對間的前述被輥軋材料之張力；前述輥軋控制裝置並包含：控制態樣決定部，其係決定：藉由前述輥子間隙控制部、前述速度控制部及前述中間張力控制部之各個，而執行基於被輥軋後的前述被輥軋材料之板厚之控制的態樣、以及執行基於前述被輥軋材料之張力之控制的態樣。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的輥軋控制裝置，其中，前述控制態樣決定部，係選擇：基於被插入於在前述被輥軋材料之搬運方向中被配置在前段側之前述輥子對的前述被輥軋材料之張力、或是被輥軋並從被配置在前段側之前述輥子對送出的前述被輥軋材料之張力，來控制前述輥子對中的輥子間之間隔的態樣，作為藉由前述輥子間隙控制部而執行控制的態樣；且選擇：基於藉由後段側之前述輥子對而被輥軋後的前述被輥軋材料之板厚，來控制為了進行前述輥子對之輥軋而被插入於被配置在前段側之前述輥子對的前述被輥軋材料之搬運速度、或是被輥軋並從被配置在前段側之前述輥子對送出的前述被輥軋材料之搬運速度的態樣，作為藉由前述速度控制部而執行控制的態樣；在此情況下，是選擇：藉由調整在前述被輥軋材料之搬運方向中被配置在後段側的前述輥子對之輥子速度，而 控制二個前述輥子對間的前述被輥軋材料之張力的態樣，作為藉由前述中間張力控制部而執行控制的態樣。
  4. 一種輥軋控制方法，係用以控制以二個輥子對來連續地輥軋被輥軋材料之輥軋機的輥軋控制方法，其特徵為：基於為了進行前述輥子對之輥軋而被插入於前述輥子對的前述被輥軋材料之張力、或是被輥軋並從前述輥子對送出的前述被輥軋材料之張力，來控制前述輥子對中的輥子間之間隔；基於被輥軋後的前述被輥軋材料之板厚，來控制為了進行前述輥子對之輥軋而被插入於前述輥子對的前述被輥軋材料之搬運速度、或是被輥軋並從前述輥子對送出的前述被輥軋材料之搬運速度；藉由調整在前述被輥軋材料之搬運方向中被配置在後段側的前述輥子對之輥子速度，而控制二個前述輥子對間的前述被輥軋材料之張力。
  5. 一種輥軋控制程式，係用以控制以二個輥子對來連續地輥軋被輥軋材料之輥軋機的輥軋控制程式，其特徵為，使資訊處理裝置執行以下的步驟：基於為了進行前述輥子對之輥軋而被插入於前述輥子對的前述被輥軋材料之張力、或是被輥軋並從前述輥子對送出的前述被輥軋材料之張力，來控制前述輥子對中的輥子間之間隔；及基於被輥軋後的前述被輥軋材料之板厚，來控制為了 進行前述輥子對之輥軋而被插入於前述輥子對的前述被輥軋材料之搬運速度、或是被輥軋並從前述輥子對送出的前述被輥軋材料之搬運速度；以及藉由調整在前述被輥軋材料之搬運方向中被配置在後段側的前述輥子對之輥子速度，而控制二個前述輥子對間的前述被輥軋材料之張力。
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