(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続する被圧延材を少なくとも一対のロール間に供給して前記ロールで挟むことによって圧延する圧延機を制御する圧延制御装置であって、
前記被圧延材と前記ロールとの間に供給される液体の滞留量であって前記ロール間に供給される前の前記被圧延材上における滞留量が、所定時間間隔内に所定の閾値以上の範囲で増大すると共に所定の閾値以上の範囲で減少したことを検知する滞留量変動検知部と、
前記ロールによって圧延された後の前記被圧延材の厚さを、検知部による検知結果から取得する圧延後板厚取得部と、
検知された圧延後の前記被圧延材の厚さが所定時間間隔内に所定の閾値以上の範囲で増大すると共に所定の閾値以上の範囲で減少し、且つ前記滞留量変動検知部によって前記滞留量が所定時間間隔内に所定の閾値以上の範囲で増大すると共に所定の閾値以上の範囲で減少したことを検知した場合に、前記液体の滞留量を制御する滞留量制御部とを含むことを特徴とする圧延制御装置。
【請求項２】
前記滞留量変動検知部は、前記被圧延材の同一の範囲を前記ロール間に複数回供給することにより複数回圧延した場合において、前記被圧延材の同一の範囲における前記厚さの複数回の検知結果に基づき、前記滞留量が所定時間間隔内に所定の閾値以上の範囲で増大すると共に所定の閾値以上の範囲で減少したことを検知することを特徴とする請求項１に記載の圧延制御装置。
【請求項３】
前記被圧延材に加わる前記ロールの荷重を、検知部による検知結果から取得する荷重取得部を更に含み、
前記滞留量変動検知部は、前記被圧延材の同一の範囲を前記ロール間に複数回供給することにより複数回圧延した場合において、前記被圧延材の同一の範囲における前記荷重の複数回の検知結果に基づき、前記滞留量が所定時間間隔内に所定の閾値以上の範囲で増大すると共に所定の閾値以上の範囲で減少したことを検知することを特徴とする請求項１に記載の圧延制御装置。
【請求項４】
前記滞留量変動検知部は、前記被圧延材の同一の範囲を前記ロール間に複数回供給することにより複数回圧延した場合において、前記被圧延材の同一の範囲内における前記厚さ及び前記荷重の複数回の検知結果を参照し、前記厚さ及び前記荷重の最新の検知結果において、所定時間間隔内における前記厚さ及び前記荷重の増大が所定の閾値以上であると共に減少が所定の閾値以上であり、前記被圧延材の同一の範囲における前記厚さ及び前記荷重の前回の検知結果において、所定時間間隔内における前記厚さ及び前記荷重の増大が所定の閾値以上であると共に減少が所定の閾値以下である場合に、前記滞留量が所定時間間隔内に所定の閾値以上の範囲で増大すると共に所定の閾値以上の範囲で減少したことを検知する請求項３に記載の圧延制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延制御装置及び圧延制御方法に関し、特に、被圧延材上に供給する液体の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧延機においては、被圧延材にかかる張力および圧延荷重を、上下作業ロール間の間隔であるロールギャップと、当該圧延機前後設備のロール速度を用いて制御することで圧延操業が行われる。被圧延材は圧延機のワークロールと接触しており、圧延加工により被圧延材の板厚が変化する。この時、被圧延材とワークロール間では滑りが発生しており、潤滑剤が必要となる。また、圧延加工で被圧延材の板厚が減少するため加工熱が発生するが、これを冷却する必要がある。この潤滑と冷却の目的のため、圧延機の入出側には潤滑と冷却をかねた液体であるクーラントを供給する為のクーラント供給装置が設置されている。
【０００３】
圧延機入側において、クーラント供給装置から供給されたクーラントは、被圧延材の下側から供給されたものはそのまま圧延機下部に落下し、上側から供給されたクーラントはいったん被圧延材上に溜り、その後被圧延材の両端から圧延機下部に落下する。圧延操業時は、入側から被圧延材が供給されているため、被圧延材上部に溜まったクーラントは入側に向かって流れることなく、クーラントの供給量と被圧延材の両側の端部から圧延機下部への流出量とがつりあうように被圧延材上に被圧延材とワークロールが接触する部分からある程度離れたところまで存在するようになる。
【０００４】
圧延機におけるクーラント供給制御の態様としては、摩擦係数の増大によるチャタリングの発生や、摩擦係数の減少によるスリップの発生等を抑制するように摩擦係数を維持するため、摩擦係数の圧延速度に対する変化挙動を測定し、摩擦係数がクーラントの供給量の減少に伴って上昇から下降に反転するときの速度を用いて、中速度域におけるクーラントの供給量を低速度域及び高速度域における供給量より少なくする方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、高速圧延を行う場合にも、チャタリングによる圧延不良や板破断の発生を未然に防止するため、チャタリングの発生を検知してクーラントの流量を増加させる方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３１７５１０号公報
【特許文献２】特開２００１−２５８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この被圧延材上に存在するクーラントの量（以降、「クーラント滞留量」とする）は、クーラント流量と被圧延材の圧延機への流入速度の釣り合いであるため、圧延速度に応じてほぼ一定の量となるが、圧延機への被圧延材の流入状態によっては、被圧延材上においてクーラントが存在する範囲、特に、被圧延材の搬送方向における長さ（以降、「クーラント滞留長さ」とする）が時間変動を伴う状態となる。その場合、圧延機の作業ロールと被圧延材間に流入するクーラント流量が変化し圧延現象の潤滑状態が変動することになる。潤滑状態の変動は、圧延現象の変動となり、入側板厚が同一であっても圧延の結果として得られる出側板厚は異なる状態となる。そのため、出側板厚および圧延機入側、出側の張力変動が発生し、製品精度の悪化および操業効率の低下の原因となり得る。
【０００８】
圧延機入側における、クーラント滞留長さが変化しても変動周期がゆっくりであったり、いったん変動したらその状態が維持される場合は、出側板厚変動が発生しても、圧延機においては通常設置されているＡＧＣ（Ａｕｔｏ  Ｇａｕｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：自動板厚制御）を用いることで出側板厚変動は除去可能である。しかしながら、クーラント滞留長さが、例えば周期的に変動する場合、出側板厚変動が周期的に発生するが、自動板厚制御が板厚変動を抑制しようと動作しても、出側板厚変動の発生原因である潤滑状態が変動するため制御を追従させるのは困難で、周期的な出側板厚変動が残ってしまう。
【０００９】
クーラント滞留長さの変動による圧延機出側板厚変動は、従来より用いられている圧延機の出側板厚を直接板厚計で検知したり板速度計を用いてマスフロー一定速により求めた推定板厚を用いて、作業ロール間隔や圧延機入側または出側の板速度を変化させる方法を用いては除去が困難である。また、クーラント滞留長さの周期的な変動が発生したとしても、その状態においてＡＧＣにより板厚変動がキャンセルされている場合もあり得るため、出側板厚変動が発生したとしても、それがクーラント滞留長さの変動によるものか否かを判断することは困難である。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、圧延機の制御において、クーラント滞留長さの変動により発生する出側板厚変動を補正することを目的する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様は、連続する被圧延材を少なくとも一対のロール間に供給して前記ロールで挟むことによって圧延する圧延機を制御する圧延制御装置であって、前記被圧延材と前記ロールとの間に供給される液体の滞留量であって前記ロール間に供給される前の前記被圧延材上における滞留量の変動を検知する滞留量変動検知部と、前記ロールによって圧延された後の前記被圧延材の厚さを、検知部による検知結果から取得する圧延後板厚取得部と、検知された圧延後の前記被圧延材の厚さが変動した場合に、前記滞留量検知部による検知結果に基づき、前記液体の滞留量を制御する滞留量制御部とを含むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の他の態様は、連続する被圧延材を少なくとも一対のロール間に供給して前記ロールで挟むことによって圧延する圧延機を制御する圧延制御方法であって、前記被圧延材と前記ロールとの間に供給される液体の滞留量の変動を検知し、前記ロールによって圧延された後の前記被圧延材の厚さを検知部による検知結果から取得し、検知された圧延後の前記被圧延材の厚さが変動した場合に、前記滞留量の変動の検知結果に基づいて前記液体の滞留量を制御することを特徴とする圧延制御方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明を用いる事で、圧延機の制御において、クーラント滞留長さの変動により発生する出側板厚変動を補正することことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る圧延装置の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る圧延状態の例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る被圧延材上のクーラント滞留を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るクーラント滞留量の変動を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る圧延状態の例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係るクーラント滞留量制御の構成を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係るクーラント滞留量制御の構成を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係るＴＲ実績データベースの内容を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係るクーラント滞留量変動の判断態様を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係るクーラント供給量制御の態様を示す図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る被圧延材上のクーラント滞留を示す図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係るクーラント滞留量の変動を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態においては、シングルスタンド圧延機に本発明を適用する場合を例として説明する。図１に、シングルスタンド圧延機の構成を示す。シングルスタンド圧延機は、圧延機１の圧延方向に対して入側に入側ＴＲ（テンションリールをＴＲと略記する）２、出側に出側ＴＲ３を持ち、圧延は、入側ＴＲ２から巻き出された被圧延材を圧延機１で圧延した後、出側ＴＲ３で巻き取る事により行われる。
【００１６】
圧延機１には、ロールギャップを変更する事で被圧延材の板厚を制御する事を可能とするためのロールギャップ制御装置７と圧延機１の速度を制御するためのミル速度制御装置４が設置される。入側ＴＲ２および出側ＴＲ３は電動機にて駆動されるが、その電動機と電動機を駆動するための装置として、入側ＴＲ制御装置５および出側ＴＲ制御装置６が設置される。
【００１７】
圧延時は、圧延速度設定装置１０より速度指令がミル速度制御装置４に対して出力され、ミル速度制御装置４は、圧延機１の速度を一定とするような制御を実施する。圧延機１の入側、出側では、被圧延材に張力をかける事で圧延を安定かつ効率的に実施する。そのために必要な張力を計算するのが入側張力設定装置１１および出側張力設定装置１２である。
【００１８】
張力設定装置１１および１２にて計算された入側および出側張力設定値より、入側ＴＲ２および出側ＴＲ３に入側ＴＲ制御装置５および出側ＴＲ制御装置６を経て、設定張力を被圧延材に加えるために必要な電動機トルクを得るための電流値を、入側張力電流変換装置１５および出側張力電流変換装置１６により求めて、入側ＴＲ制御装置５および出側ＴＲ制御装置６に与える。入側ＴＲ制御装置５および出側ＴＲ制御装置６では、与えられた電流となるように電動機電流を制御し、電動機電流より入側ＴＲ２および出側ＴＲ３に与えられる電動機トルクにより被圧延材に所定の張力を与える。
【００１９】
張力電流変換装置１５、１６は、ＴＲ機械系およびＴＲ制御装置のモデルに基き張力設定値となるような電流設定値（電動機トルク設定値）を演算するが、制御モデルに誤差を含むため、圧延機１の入側および出側に設置された入側張力計８および出側張力計９で測定された実績張力を用いて、入側張力制御１３および出側張力制御１４により張力設定値に補正を加えて、張力電流変換装置１５、１６に与え、入側ＴＲ制御装置５および出側ＴＲ制御装置６へ設定する電流値を変更する。
【００２０】
また、被圧延材の板厚は製品品質上重要であるため、板厚制御が実施される。圧延機１出側の板厚は、出側板厚計１７にて検知された実績板厚より出側板厚制御装置１８が圧延機１のロールギャップをロールギャップ制御装置７を用いて操作することで制御される。
【００２１】
図１においては、入側ＴＲ２より出側ＴＲ３に向かって、図の左から右に圧延する（圧延方向と以下略記する）場合について記述しているが、シングルスタンド圧延機では、一般的に逆方向（右から左への）圧延も可能である。製品仕様にもよるが、一般に被圧延材を複数回圧延して所望の板厚を得る操業方法が行われており、シングルスタンド圧延機においても、１回目の圧延を左から右に実施して、入側ＴＲに有った被圧延材を出側ＴＲに巻き取り、２回目の圧延においては右から左へ圧延方向を変更し、出側ＴＲに有る被圧延材を入側ＴＲに巻き取るように操業する。これを何回か繰り返すことで、所望の製品板厚を得ることができる。
【００２２】
圧延機入側には、被圧延材と作業ロール間の潤滑を確保するためのクーラント噴射装置５０が設置されている。クーラント噴射装置５０に対しては、クーラントタンク５２よりクーラント流量調整装置５１を経てクーラントを供給する。また、クーラント噴射装置５０から作業ロールに対してのクーラント噴射角度は、クーラント角度調整装置５３にて調整する事が可能である。また、圧延機の入側には、作業ロールへの被圧延材の流入角度を調整するためのパスライン調整装置５５の設置も可能である。後述するが、このパスライン調整装置５５を設置することでも、クーラント滞留長さを調整することが可能となる。
【００２３】
クーラント滞留長さの周期的変動が発生している場合の圧延機出側板厚変動の例を図２（ａ）に示す。圧延機の入側板厚偏差に比べて出側板厚偏差に周期的に大きな変動が発生しており、ＡＧＣが適用されているにもかかわらず出側板厚変動が除去できていない。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す圧延を行った後の被圧延材に、次の回の圧延を行った場合の入側板厚及び出側板厚変動を示す図である。図２（ｂ）においては、図２（ａ）における出側板厚変動が入側板厚変動となっている。
【００２４】
図２（ａ）、（ｂ）両方の圧延の場合について、同じＡＧＣが適用されているが、（ｂ）の場合、ＡＧＣで制御することで出側板厚変動はほとんど発生しない。つまり、同じような周期での入側板厚変動が有った場合、出側板厚変動を抑制可能なＡＧＣを用いても、クーラント滞留長さ変動による出側板厚変動は除去不能である。従って、クーラント滞留長さ変動による出側板厚変動が発生した場合は、ＡＧＣによりそれを除去することは困難である。そのため、クーラント滞留長さ変動そのものを抑制する事が必要となる。
【００２５】
圧延機における、出側板厚変動の要因としては、被圧延材の入側板厚変動、被圧延材の硬度変動、被圧延材の表面状態変動（摩擦係数ムラ）、圧延機の機械的振動、クーラント滞留量変動による摩擦係数変動等が考えられる。出側板厚変動が発生した場合、それが上記出側板厚変動要因のどれに当たるのか判断して、クーラント滞留長さ変動によるものが原因である場合にのみクーラント滞留長さ変動抑制のための制御を実施する必要がある。そのためには、出側板厚変動が発生した場合に、それがクーラント滞留長さ変動に起因するものであることを検知する必要がある。
【００２６】
図３に、クーラント滞留の概要を示す。圧延は、上下作業ロール間に被圧延材を通す事で行われるが、その時被圧延材と作業ロール間の潤滑および圧延発熱の冷却のためにクーラントをクーラント噴射装置５０より被圧延材と作業ロールに対して噴射する。噴射されたクーラント６０は、その後、下作業ロールおよび被圧延材下面に対して噴射したクーラントはそのまま圧延機下部に落下する。
【００２７】
一方、上作業ロールおよび被圧延材上面に対して噴射したクーラントは、被圧延材の板幅方向端部より落下するが、噴射するクーラント量に応じて被圧延材上に板端部より落下するまでの間クーラント滞留６１のように滞留する。被圧延材は、圧延機に対して高速（数１００ｍ／分程度）で移動しているため、被圧延材上に滞留したクーラントは、圧延機入側へは滞留しているクーラント量と被圧延材の移動速度でつりあった長さを保つことになる。これがクーラント滞留長さ６２である。
【００２８】
図４（ａ）〜（ｃ）にクーラント滞留長さ変動の概要を示す。クーラント滞留長さは、一般的には圧延速度とクーラント流量により決まると考えられるため、圧延速度が一定であればほぼ一定の長さとなる（安定状態）。この安定状態が崩れると、クーラント滞留長さ６１の変動が発生する。例えば、図４（ａ）の状態から（ｂ）の状態へとクーラント滞留長さが変化し、また（ａ）の状態に戻ることが繰り返される変動状態となる。他方、本実施形態においては、図４（ａ）の状態から（ｂ）の状態へ、若しくは図４（ｂ）の状態から（ａ）の状態へのような、一方向の変化は、クーラント滞留長さの変動状態とは認識しない。即ち、クーラント滞留の変動状態とは、所定時間間隔内における被圧延材上のクーラント滞留量の増大及び減少が、所定の閾値以上となる状態である。
【００２９】
ここで、上記所定時間間隔とは、例えば、数秒程度の比較的短い期間である。その短い期間の決定方法としては、例えば、被圧延材が所定の長さ分搬送される時間のように、圧延速度に基づいて決定される。その他、オペレータが任意に決定しても良い。同様に、上記所定の閾値とは、板圧の変動が認められる程度の値であり、その値の決定方法としては、例えば、目標板圧に対する割合等に基づいて決定される。
【００３０】
クーラント滞留長さ変動を発生させるのは、クーラント流量と圧延速度の釣り合いがとれないことが主な原因であるが、そうなる要因として、「クーラント噴射角度」および「被圧延材の圧延機への流入角度」が考えられる。図２に示す圧延機出側板厚変動が発生している圧延機においては、同一の製品を製造する場合において、同一速度については同一のクーラント流量としているにも関わらず、出側板厚変動が発生する場合と発生しない場合が存在する。
【００３１】
クーラント滞留長さが変動して、出側板厚変動が発生している図２（ａ）の場合における圧延状態を図５に示す。出側板厚偏差発生時は、出側板厚偏差大、入側板速度偏差大、出側板速度偏差小、圧延荷重偏差大という関係となっており、図５にしめす各値は、潤滑状態が悪くなった（クーラント量が減少して摩擦係数が大きくなった）ことを示している。即ち、クーラント滞留長さ変動が発生することにより摩擦係数が変動し、その結果圧延状態が変化していることが理解できる。
【００３２】
以下、クーラント滞留長さ変動を判定し、判定結果に従って長さ変動を抑制することにより、圧延機出側板厚変動を抑制する方法につき説明する。本実施形態に係る圧延制御においては、図６に示すように、クーラント滞留長さ変動を、クーラント滞留長さ変動判定装置１０１により検知し、クーラント滞留長さ変動制御装置１０２により、長さ変動を抑制するように制御することで圧延機出側板厚精度を向上させる。
【００３３】
図７は、クーラント滞留長さ変動判定装置１０１の詳細を示す図である。クーラント滞留長さ変動判定装置１０１においては、図７に示すように、圧延機に設置された出側板厚計１７及び圧延荷重計１９、入出側板速計にて測定された圧延状態から、出側板厚変動の原因がクーラント滞留長さ変動によるものか判定する。即ち、クーラント滞留長さ変動判定装置１０１が、圧延後板厚取得部、荷重取得部及び滞留量変動検知部として機能する。
【００３４】
前述したように、圧延機の出側板厚変動要因として、被圧延材の入側板厚変動、被圧延材の硬度変動、被圧延材の表面状態変動（摩擦係数ムラ）、圧延機の機械的振動、クーラント滞留長さ変動による摩擦係数変動が挙げられる。クーラント滞留長さ変動による摩擦係数変動が発生する場合は、図５に示すように圧延状態変動が発生する。上記要因のうち、入側板厚変動については、圧延機入側板厚計で検知可能である。機械振動は、圧延機の上下作業ロール間隔の変動として被圧延材に対して影響を与える。この場合、圧延荷重が大となると、出側板厚偏差が小となる関係にあるため、クーラント滞留長さ変動による板厚変動とは区別できる。
【００３５】
被圧延材の表面処理ムラ（摩擦係数変動）については、圧延を１回実施すれば除去可能である。また、被圧延材の硬度ムラについても同様であるが、被圧延材上の位置で同様の状態が再現することから、圧延動作を繰り返し行った場合において、前回の圧延動作における圧延状態と比較することで、クーラント滞留長さ変動による出側板厚変動と区別できる。
【００３６】
従って、本実施形態に係る圧延制御においては、圧延動作を繰り返し行い、圧延実績データベースが、各回の圧延動作における圧延実績を、圧延機出側の被圧延材上の位置と関連付けて記憶する。尚、７においては、圧延実績が右ＴＲ圧延実績データベース７０１に入力される場合を示しているが、これは、右側が出側となる場合であり、圧延方向が反転された場合は、左側が出側となって、左ＴＲ圧延実績データベース７０２が、圧延実績を記憶する。
【００３７】
図７の例の場合、右ＴＲ圧延実績データベース７０１が今回の圧延実績を記憶するが、左ＴＲ圧延実績データベース７０２には、既に前回の圧延実績が記憶されている。従って、出側板厚変動要因判定装置７０３は、今回の圧延実績を順次取得しつつ、左ＴＲ圧延実績データベース７０２から前回の圧延実績を取得することができる。
【００３８】
今回の圧延実績及び前回の圧延実績を取得すると、出側板厚変動要因判定装置７０３は、今回の圧延実績を、被圧延材上の同一位置における前回の圧延実績と比較し、被圧延材上の同一位置で、前回も同様な圧延状態変動が発生したかを判断する。両者を比較した結果、今回の圧延状態においてのみ図５に示すような圧延状態の変動が発生してる場合、出側板厚変動要因判定装置７０３は、クーラント滞留長さ変動による出側板厚変動が発生していると判断する。前回の圧延においても圧延状態の変動が図５のように発生している場合は、被圧延材の硬度ムラまたは表面状態の変動であると判断する。
【００３９】
図７に示すようなクーラント滞留長さ変動判定装置１０１の構成により、被圧延材上の同一位置における前回の圧延時と今回の圧延時における圧延実績を比較することができる。上述したように、図７においては、圧延方向が左から右方向であるため、左側ＴＲが入側ＴＲ２、右側ＴＲが出側ＴＲ３となる。圧延方向によって、被圧延材を巻き出して、圧延機入側に供給するＴＲと、圧延後の圧延機出側の被圧延材を巻き取るＴＲが、交代する。そこで、圧延開始後のある時点からの各ＴＲ回転位置とそれに対応する圧延実績をデータベースに記憶しておく事で、前の圧延時における圧延実績を、今の圧延時における圧延実績と比較することが可能である。
【００４０】
図８に、ＴＲ圧延実績データベース（７０１又は７０２）の使用法につき説明する。出側ＴＲについては、ＴＲ圧延実績データベースを作成する側となる。圧延開始時のＴＲ回転角度を０とし、出側ＴＲの回転角度検知器で検知した、ＴＲ回転角度と圧延実績をデータベースに書込む処理を実施する。圧延方向が逆となり、入側ＴＲとなった場合は、ＴＲ回転角度をそのままとして、入側ＴＲの回転角度検知器で検知したＴＲ回転角度を減算する事で、現状の入側ＴＲ回転角度を計算する。現状の入側ＴＲ回転角度より、前の圧延における出側ＴＲ回転角度の同じデータベース上のデータをサーチし、現状の被圧延材位置における圧延実績を取り出す。
【００４１】
例えば、出側ＴＲ回転角度（１）、（２）、（３）の位置において圧延実績Ａ、Ｂ、ＣをＴＲ圧延実績データベースに書込んだ場合、圧延方向が逆となり出側ＴＲデータベースとなると、ＴＲ回転角度が減算されるため、ＴＲ回転角度に応じて、Ｃ、Ｂ、Ａの順番で取り出される。実際の被圧延材においても、圧延方向が変化している事により、逆方向に圧延が実施されている。
【００４２】
出側板厚変動要因判定装置７０３の動作概要を図９に示す。図９に示すように、出側板厚変動要因判定装置７０３は、今回圧延時の圧延実績、および前回圧延時の圧延実績を信号処理装置によって処理し、その処理結果の波形を用いて被圧延材上の同一位置において、圧延荷重および出側板厚が増大したか、変化なしか、減少したかを判断する。そして、出側板厚変動要因判定装置７０３は、その判定結果に基づく判定ルールにより、今回圧延時の出側板厚変動が「被圧延材の硬度ムラ」、「クーラント滞留長さ変動」、「機械振動」のいずれの要因によって発生しているのかを判定する。
【００４３】
図９に示すように、本実施形態において出側板厚変動要因判定装置７０３は、前回の圧延時に、圧延荷重変動及び出側板厚変動が発生していない場合、被圧延材の材料には板厚変動発生要因は無し、即ち、被圧延材上の硬度ムラは無いと判断する。その場合において、今回の圧延動作において出側板厚変動が発生しており、出側板厚変動の方向と圧延荷重変動の方向とが同一方向である場合、出側板厚変動要因判定装置は、クーラント滞留長さ変動が発生していると判断する。他方、出側板厚変動の方向と圧延荷重変動の方向とが逆方向である場合、出側板厚変動要因判定装置は、機械的な振動が発生していると判断する。
【００４４】
尚、今回の圧延動作において出側板厚変動が発生していなければ、そもそも問題が発生していないため、出側板厚変動要因判定装置７０３は、クーラント滞留長さ変動の発生有無の判断をキャンセルする。また、前回の圧延時に圧延荷重変動及び出側板厚変動が発生しており、今回の圧延動作においても同様に圧延荷重変動及び出側板厚変動が発生している場合、出側板厚変動要因判定装置７０３は、被圧延材の高度ムラが要因であると判定する。
【００４５】
また、出側板厚変動や圧延荷重変動が発生していることの認識は、図４（ａ）、（ｂ）におけるクーラント滞留量の変動と同様、単純な板厚若しくは荷重の変化によって認識されるのではなく、図９に示すように値の増大及び減少が短期間において連続して生じた場合に認識される。即ち、出側板厚変動要因判定装置７０３は、板厚及び荷重の経時的なグラフにおいてピークが現れるような場合に、出側板厚変動や圧延荷重変動が発生していることを認識する。
【００４６】
換言すると、出側板厚変動要因判定装置７０３は、所定時間間隔内における出側板厚及び荷重の増大及び減少が、所定の閾値以上である場合に、変動が発生していることを検知する。即ち、出側板厚変動要因判定装置７０３は、出側板厚及び荷重の増大及び減少が、所定の閾値以内である場合や、出側板厚及び荷重の増大及び減少が所定の閾値以上であっても所定の時間間隔以上かけて生じた場合は、変動を検知しない。
【００４７】
クーラント滞留長さ変動抑制制御装置１０２においては、クーラント滞留長さ変動判定装置１０１がクーラント滞留長さ変動が発生していると判断した場合、それを抑制するようにクーラント流量、クーラント噴射角度、被圧延材のパスライン角度のいずれかを操作する。即ち、クーラント滞留長さ変動抑制制御部が、滞留量制御部として機能する。ここではクーラント流量を操作する場合について説明する。
【００４８】
クーラント流量は、圧延速度に関する関数として設定される。圧延速度が速いと、圧延発熱量も大きくなるため、圧延速度を速くする場合、クーラント流量も多くなるように設定される。圧延速度より決定される、被圧延材の移動速度とクーラント流量のつりあいからクーラント滞留長さが決まることから、これが変動している場合は安定状態が乱された状態であり、圧延速度に対して、クーラント流量が過大であるため長さ変動が発生するのか、過小であるため発生するのか判断するのは困難である。従って、あらかじめ定められたクーラント流量操作範囲で、クーラント滞留長さ変動が発生しないクーラント流量を試行錯誤的に変更することで見つけていく。
【００４９】
図１０上部に、圧延速度に対するクーラント流量設定の一例を示す。圧延速度が（Ａ）の時に、クーラント滞留長さ変動による出側板厚変動が発生した場合、クーラント滞留長さ変動抑制制御装置１０２が、クーラント流量を予め設定した範囲（例えば、現状設定値の±１０％以内）で変更することで、クーラント滞留長さ変動の抑制制御を実施する。図１０下部に示すように、クーラント滞留長さ変動抑制制御装置１０２は、予め操業の安定性等を考慮して定めたクーラント流量変更パターン（時系列パターン）に従ってクーラント流量を変更する。その間、クーラント滞留長さ変動判定装置１０１は、上記と同様の方法によりクーラント滞留長さ変動発生を監視する。そして、クーラント滞留長さ変動判定装置１０１がクーラント滞留長さ変動の発生を検知しなくなると、クーラント滞留長さ変動抑制制御装置１０２はクーラント流量の変更を停止する。
【００５０】
図１０の例では、（Ｃ）時点で変更を停止する。この場合、クーラント流量変更量は（Ｂ）である。これを、現状の圧延速度−クーラント流量設定曲線に反映させ、変更後のクーラント流量設定曲線とする事で、次回同種の圧延実施時にクーラント滞留長さ変動による出側板厚変動の発生を予め抑制可能となる。
【００５１】
また、クーラント滞留長さ変動抑制制御装置１０２は、クーラント噴射角度および圧延機のパスライン角度を調整する。クーラント噴射角度については圧延機の機械設置時または、機械整備時に発生する噴射角度の設定誤差を除去するのが目的となる。圧延機のパスライン角度は、圧延機に被圧延材が流入するときの角度を調整する。
【００５２】
パスライン角度は、圧延機の作業ロールをはじめとするロールを交換する事で変化する事から、ロール交換時に調整する必要がある。従って、圧延設備の機械的整備が実施され、クーラント噴射角度が変更された後にクーラント滞留長さ変動が発生した場合、クーラント滞留長さ変動抑制制御装置１０２は、クーラント噴射角度を変更する。また、圧延機のロールが交換され、パスライン角度が変化した後に、クーラント滞留長さ変動が発生した場合、クーラント滞留長さ変動抑制制御装置１０２は、圧延機のパスライン角度を変更する。また、圧延機の機械構成上、クーラント噴射角度変更装置５３やパスライン変更装置５５が設置されていない場合、クーラント滞留長さ変動抑制制御装置１０２は、クーラント流量を変更する。また、被圧延材の製品仕様が変化して、クーラント滞留長さ変動が発生した場合も、クーラント滞留長さ変動抑制制御装置１０２はクーラント流量を変更する。
【００５３】
このように、本実施形態に係るクーラント滞留長さ変動抑制制御装置１０２は、装置状況に応じた各制御操作端の制御ルールを記憶しており、装置状況に応じて各制御操作端の制御態様を決定する。
【００５４】
クーラント噴射角度や、クーラント流量については、外気温度やクーラント粘度が、クーラント滞留長さ変動発生に影響を与えるため、これらの関係を設定データベース１０３に記憶しておき、同一条件が発生した場合に設定データベース１０３から設定値を取り出して、設定することで、クーラント滞留長さ変動による出側板厚変動を予防する事が可能である。
【００５５】
クーラント滞留長さ変動抑制制御装置１０２が制御する制御操作端としては、上述したクーラント流量、クーラント噴射角度、被圧延材のパスライン角度に限らず、クーラント滞留長さ変動を抑制可能な様々な手段を用いることが可能である。圧延機入側の被圧延材上面に、被圧延材と接触可能なロールを設置し、クーラント滞留長さ変動発生時にロールを被圧延材に接触させ、クーラントをせき止めることにより、クーラント滞留長さを制限することで、変動を抑制することも可能である。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態に係る圧延制御においては、圧延動作を繰り返し実行し、少なくとも前回の圧延動作における圧延荷重や出側板厚等の圧延状態と、今回の圧延状態とを比較することにより、クーラント滞留長さ変動の発生を検知する。これにより、クーラント滞留長さ変動による出側板厚変動を補正することが可能となる。
【００５７】
図９の例においては、被圧延材の高度ムラ、クーラント滞留長さ及び機械的振動を検知するための判定ルールとして３つの例を説明した。これは一例であり、本実施形態に係る要旨はあくまでも、前回の圧延実績と今回の圧延実績との比較に基づいてクーラント滞留長さ変動の発生を検知することである。従って、前回の圧延実績と今回の圧延実績との比較に基づいて、様々な判定ルールを設けることが可能である。
【００５８】
また、図８の例においては、ＴＲの回転角度に基づいて被圧延材上の位置を判断する場合を例として説明した。これは一例であり、ＴＲの回転に応じて出力される信号数等、被圧延材上の位置を判断可能な情報であれば、同様に適用可能である。
【００５９】
実施の形態２．
実施例１においては、圧延動作を繰り返し行う場合において、前回の圧延状態と今回の圧延状態との比較結果に基づいてクーラント滞留長さ変動を検知する場合を例として説明した。この他、図４に示すような被圧延材上のクーラント滞留を動画撮影し、画像処理理によりクーラント滞留量の経時的な変動を検知することも可能である。そのような態様について、図１１に示す。
【００６０】
図１１上段に示すように、画像処理によりクーラント滞留長さの経時的な変動を検知する場合、画像認識用カメラ２０を作業ロールに入る前の被圧延材上を撮影可能な位置に設置する。これにより、図１１下段に示すように、被圧延材上の所定の範囲が画像認識用カメラ２０によって撮影され、時系列の画像情報が生成される。本実施形態に係る出側板厚変動要因判定装置７０３は、このようにして生成された時系列の画像情報を取得し、図１１下段に示すように被圧延材部分が“白”、クーラント滞留部分が“黒”となるような二値化処理を行う。そして、画像中における“黒”部分の面積の割合を監視し、その割合の変動に基づいてクーラント滞留長さ変動が発生していることを判断する。
【００６１】
図１２（ａ）〜（ｃ）に、クーラント滞留長さ変動の例及び本実施形態におけるクーラント滞留長さの変動の検知態様を示す。実施の形態１の図４（ａ）〜（ｃ）における説明と同様に、クーラント滞留長さが図１２（ａ）の状態から図１２（ｂ）の状態へと変化し、また図１２（ａ）の状態に戻ることが繰り返されることがクーラント滞留長さの変動状態である。
【００６２】
クーラント滞留長さの変動が発生した場合、図１２（ｃ）に示すように、画像認識用カメラ２０によって生成された時系列の画像を二値化した画像における全体の面積に対する黒い部分、即ちクーラントの部分の割合が、ピークを示すことになる。図１２（ｃ）に示すようなピークを有する波形を検知する方法は、実施の形態１における圧延荷重変動及び出側板厚変動と同様の方法を用いることが可能である。即ち、出側板厚変動要因判定装置７０３は、上記面積の割合において所定の閾値以上の増大及び減少が共に所定時間間隔内において生じた場合に、図９に示すようなピークを検知することができる。
【００６３】
出側板厚変動要因判定装置７０３が上記態様によりクーラント滞留長さ変動を検知した後、クーラント滞留長さ変動抑制制御装置１０２は、実施の形態１と同様の方法により、クーラント流量、クーラント噴射角度及び圧延機のパスライン角度を調整する。このように、本実施形態に係る圧延制御においては、クーラント滞留を動画若しくは連続的に静止画撮影して時系列の画像情報を生成することにより、繰り返し圧延動作を行うことなく、実施の形態１と同様の効果を得ることが可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１  圧延機
２  入側ＴＲ
３  出側ＴＲ
４  ミル速度制御装置
５  入側ＴＲ制御装置
６  出側ＴＲ制御装置
７  ロールギャップ制御装置
８  入側張力系
９  出側張力系
１０  圧延速度設定装置
１１  入側張力設定装置
１２  出側張力設定装置
１３  入側張力制御
１４  出側張力制御
１５  入側張力電流変換装置
１６  出側張力電流変換装置
１７  出側板厚計
１８  出側板厚制御装置
１９  圧延荷重計
２０  画像認識用カメラ
５０  クーラント噴射装置
５１  クーラント流量調整装置
５２  クーラントタンク
５３  クーラント角度調整装置
５５  パスライン調整装置
６０  クーラント
６１  クーラント滞留
６２  クーラント滞留長さ
１０１  クーラント滞留長さ変動判定装置
１０２  クーラント滞留長さ変動抑制制御装置
１０３  設定データベース
７０１  右ＴＲ圧延実績データベース
７０２  左ＴＲ圧延実績データベース
７０３  出側板厚変動要因判定装置
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図２】
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