(57)【要約】【課題】被圧延材を圧延中であっても予めセットアップされた良好な荷重バランスを維持することができるようにする。【解決手段】タンデム圧延ミル制御装置１００は、鋼板１６３の圧延に先立って、設定圧延荷重および設定圧下位置を設定するセットアップ制御部１０１と、各圧延スタンド１６１の設定荷重比を算出する設定荷重比算出部１０４と、を備え、さらに、鋼板１６３の圧延中に、各圧延スタンド１６１の実績荷重比を算出する実績荷重比算出部９０４と、下流スタンド９０２における実績荷重比と設定荷重比との偏差が小さくなるように、下流スタンド９０２に隣接する上流スタンド９０１の圧下位置を制御する圧下位置制御部と、を備える。【選択図】図９
2018134673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧延スタンドにより被圧延材を連続的に圧延するタンデム圧延ミルを制御するタンデム圧延ミル制御装置であって、
前記被圧延材の圧延に先立って、前記複数の圧延スタンドそれぞれに対し、前記被圧延材の目標板厚を実現するための設定圧延荷重および設定圧下位置を設定するセットアップ制御部と、
前記複数の圧延スタンドから選択された少なくとも１つの圧延スタンドである第１の圧延スタンドについて、前記第１の圧延スタンドに設定された前記設定圧延荷重と、前記複数の圧延スタンドそれぞれに設定された前記設定圧延荷重とに基づき、前記第１の圧延スタンドについての設定荷重比を算出する設定荷重比算出部と、
前記被圧延材の圧延中に、前記第１の圧延スタンドから得られる実績圧延荷重と、前記複数の圧延スタンドそれぞれから得られる実績圧延荷重とに基づき、前記第１の圧延スタンドについての実績荷重比を算出する実績荷重比算出部と、
前記被圧延材の圧延中に、前記第１の圧延スタンドにおける前記実績荷重比の前記設定荷重比からの偏差が小さくなるように、前記第１の圧延スタンドの上流に位置する第２の圧延スタンドの圧下位置を制御する圧下位置制御部と、
を備えること
を特徴とするタンデム圧延ミル制御装置。
【請求項２】
前記第１の圧延スタンドは、
前記複数の圧延スタンドのうち、前記被圧延材が圧延される方向に沿って最下流に位置する最終段の圧延スタンド、または、前記最終段の圧延スタンドを含み、最上流に位置する初段の圧延スタンドを含まない互いに隣接する複数の圧延スタンドであること
を特徴とする請求項１に記載のタンデム圧延ミル制御装置。
【請求項３】
前記第２の圧延スタンドは、
前記第１の圧延スタンドの上流に隣接する圧延スタンドであること
を特徴とする請求項２に記載のタンデム圧延ミル制御装置。
【請求項４】
前記設定荷重比算出部は、
前記複数の圧延スタンドそれぞれに設定された設定圧延荷重を、前記複数の圧延スタンドそれぞれに設定された設定圧延荷重の総和で除した値を、前記複数の圧延スタンドそれぞれの設定荷重比として計算し、
前記実績荷重比算出部は、
前記複数の圧延スタンドそれぞれで得られた実績圧延荷重を、前記複数の圧延スタンドそれぞれで得られた実績圧延荷重の総和で除した値を、前記複数の圧延スタンドそれぞれの実績荷重比として計算すること
を特徴とする請求項１に記載のタンデム圧延ミル制御装置。
【請求項５】
前記圧下位置制御部は、
前記第１の圧延スタンドの荷重比を単位量補正するのに必要な前記第２の圧延スタンドの圧下位置補正量として算出される影響係数と、前記第１の圧延スタンドにおける前記実績荷重比と前記設定荷重比との偏差とに基づき、前記第２の圧延スタンドの圧下位置補正量を計算する荷重バランス維持部を有すること
を特徴とする請求項３に記載のタンデム圧延ミル制御装置。
【請求項６】
前記被圧延材の圧延仕様毎に、前記荷重バランス維持部における圧下位置補正量の計算で用いられる制御パラメータを記憶した制御パラメータ記憶部と、
前記被圧延材の圧延に先立って、前記制御パラメータ記憶部から前記被圧延材の圧延仕様に応じた制御パラメータを抽出し、前記抽出した制御パラメータを前記荷重バランス維持部に出力する制御パラメータ抽出部と、
をさらに備えること
を特徴とする請求項５に記載のタンデム圧延ミル制御装置。
【請求項７】
前記制御パラメータ記憶部には、前記被圧延材の圧延仕様毎に、前記複数の圧延スタンドのうち前記最終段の圧延スタンドを除くそれぞれの圧延スタンドについて、その圧延スタンドの圧下位置補正量を計算するか否かを指示する情報が記憶されており、
前記荷重バランス維持部は、前記指示する情報が計算を指示する情報であった場合に限って、前記圧延スタンドの圧下位置補正量を計算すること
を特徴とする請求項６に記載のタンデム圧延ミル制御装置。
【請求項８】
複数の圧延スタンドにより被圧延材を連続的に圧延するタンデム圧延ミルを制御するコンピュータが、
前記被圧延材の圧延に先立って、前記複数の圧延スタンドそれぞれに対し、前記被圧延材の目標板厚を実現するための設定圧延荷重および設定圧下位置を設定する第１のステップと、
前記複数の圧延スタンドから選択された少なくとも１つの圧延スタンドである第１の圧延スタンドについて、前記第１の圧延スタンドに設定された前記設定圧延荷重と、前記複数の圧延スタンドそれぞれに設定された前記設定圧延荷重とに基づき、前記第１の圧延スタンドについての設定荷重比を算出する第２のステップと、
前記被圧延材の圧延中に、前記第１の圧延スタンドから得られる実績圧延荷重と、前記複数の圧延スタンドそれぞれから得られる実績圧延荷重とに基づき、前記第１の圧延スタンドについての実績荷重比を算出する第３のステップと、
前記被圧延材の圧延中に、前記第１の圧延スタンドにおける前記実績荷重比の前記設定荷重比からの偏差が小さくなるように、前記第１の圧延スタンドの上流に位置する第２の圧延スタンドの圧下位置を制御する第４のステップと、
を実行すること
を特徴とするタンデム圧延ミル制御方法。
【請求項９】
前記第１の圧延スタンドは、
前記複数の圧延スタンドのうち、前記被圧延材が圧延される方向に沿って最下流に位置する最終段の圧延スタンド、または、前記最終段の圧延スタンドを含み、最上流に位置する初段の圧延スタンドを含まない互いに隣接する複数の圧延スタンドであること
を特徴とする請求項８に記載のタンデム圧延ミル制御方法。
【請求項１０】
前記第２の圧延スタンドは、
前記第１の圧延スタンドの上流に隣接する圧延スタンドであること
を特徴とする請求項９に記載のタンデム圧延ミル制御方法。
【請求項１１】
前記コンピュータは、
前記第２のステップでは、
前記複数の圧延スタンドそれぞれに設定された設定圧延荷重を、前記複数の圧延スタンドそれぞれに設定された設定圧延荷重の総和で除した値を、前記複数の圧延スタンドそれぞれの設定荷重比として計算し、
前記第３のステップでは、
前記複数の圧延スタンドそれぞれで得られた実績圧延荷重を、前記複数の圧延スタンドそれぞれで得られた実績圧延荷重の総和で除した値を、前記複数の圧延スタンドそれぞれの実績荷重比として計算すること
を特徴とする請求項８に記載のタンデム圧延ミル制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンデム圧延ミル制御装置およびタンデム圧延ミル制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タンデム圧延では、各圧延スタンドの荷重を程良いバランスで被圧延材を圧延することが重要である。ここで、各圧延スタンドの荷重を全圧延スタンドの荷重の総和で割った値を各圧延スタンドの荷重比といい、入側圧延スタンドから最終段の出側圧延スタンドまでの各圧延スタンドの荷重比で構成されるパターンを荷重バランスという。
【０００３】
タンデム圧延では、この荷重バランスが良くないと様々な不都合が生じる。例えば、被圧延材が各圧延スタンドに噛み込まれるときの挙動が不安定になったり、圧延スタンド間および最終段の圧延スタンド出側で被圧延材の形状が乱れたり、圧延スタンド間の張力変動が異常に大きくなったりする。したがって、タンデム圧延を良好に行うためには、適切な荷重バランスの下で圧延を行うことが重要となる。
【０００４】
例えば、特許文献１や特許文献２には、適切な荷重バランスの下でタンデム圧延を行う技術の例が開示されている。特許文献１には、圧延に先立った演算（セットアップ制御）で、隣接した圧延スタンド間における圧延荷重のバランスに配慮したスケジュールを簡単な処理で実現する手法が示されている。具体的には、各圧延スタンドの圧延荷重予測モデルによる学習値のバラツキが荷重バランスを悪化させる問題に対して、隣接する圧延スタンド間での学習値を移動平均することにより、セットアップする荷重バランスを滑らかな荷重バランスにすることができる。
【０００５】
また、特許文献２には、圧延に先立った演算で各圧延機の圧延荷重バランスを評価し、特定の圧延スタンドの荷重が重いなどの適切でない荷重バランスが検出された場合には、これを自動修正して、理想荷重バランスのセットアップ値を得る手法が示されている。具体的には、まず、各圧延スタンドの圧延荷重の総和を計算し、その圧延荷重の総和に、予め鋼種や目標板厚や目標板幅で層別された理想荷重配分係数を乗じて各圧延スタンドの理想圧延荷重を算出する。そして、最終段の圧延スタンドの出側目標板厚を確保しつつ、前記理想圧延荷重となるように、最終段の圧延スタンドから上流圧延スタンドに向かって１圧延スタンドずつ入側板厚の修正計算を行い、その結果として理想荷重バランスを得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−７４００８号公報
【特許文献２】特開平９−１９２７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１や特許文献２に開示された技術によれば、被圧延材の圧延に先立ってセットアップされる各圧延スタンドの圧延荷重については、確かに良好な荷重バランスにすることができる。しかしながら、被圧延材が実際に圧延されているとき、そのセットアップされた荷重バランスが維持されるようにすることについては、必ずしも十分な配慮はなされていない。
【０００８】
実際、圧延中の被圧延材は、長手方向に温度や硬度が変化する。また、セットアップ制御の結果、想定以上の板厚偏差が発生することもある。このような場合、圧延中の各圧延スタンドでは、自動板厚制御（ＡＧＣ：Automatic Gauge Control）が動作するため、圧延中の各圧延スタンドでの圧延荷重が変化する。すなわち、各圧延スタンド間の荷重バランスが変化することとなる。
【０００９】
例えば、最終段の圧延スタンドの出側で測定された実測板厚が目標板厚と異なる場合には、実測板厚を目標板厚と一致させるためにモニタＡＧＣと呼ばれる板厚制御が行われる。このモニタＡＧＣでは、圧下位置は、板厚偏差が厚いとき閉方向に制御され、板厚偏差が薄いとき開方向に制御される。モニタＡＧＣでは、応答性への配慮から、操作量の多くは、通常後段圧延スタンド（とりわけ最終段の圧延スタンド）に配分される。このため、被圧延材の先端部で大きな板厚偏差があったときには、後段圧延スタンドの荷重のみが大きく変化し、前段圧延スタンドの荷重はほとんど変化しないので、全体の荷重バランスが損なわれることとなる。
【００１０】
加えて、熱間圧延では、タンデム圧延機に進入するときの被圧延材の粗材の温度は、徐々に低くなる。そのため、上流圧延スタンドで圧延される被圧延材（粗材）は、圧延中に次第に硬くなる。このとき、各圧延スタンドの出側板厚を一定に保つためにＢＩＳＲＡ−ＡＧＣと呼ばれる板厚制御が働くため、上流圧延スタンドの荷重も次第に上昇する。一方、タンデム圧延機出側の被圧延材の温度は、圧延スタンド間で冷却水を適宜増減させることにより、ほぼ一定の温度に維持されている。そのため、下流圧延スタンドでの被圧延材の硬さは、ほとんど変化しないので、荷重が上昇することもない。この結果、セットアップされた荷重バランスが変化する。
【００１１】
以上のように、荷重バランスを考慮した荷重が各圧延スタンドにセットアップされていたとしても、その荷重バランスは、被圧延材の圧延中に様々な要因により変化する。特許文献１や特許文献２に開示された技術のように、従来技術では、被圧延材圧延中の荷重バランスの変化については、十分な考慮がなされていない。そのため、圧延中に乱れた荷重バランスの影響によって、圧延スタンド間および最終段の圧延スタンド出側の被圧延材の形状や板幅が乱れ、品質が低下したり、圧延の安定性が損なわれたりすることあった。
【００１２】
本発明の目的は、被圧延材を圧延中であっても予めセットアップされた良好な荷重バランスを維持することが可能なタンデム圧延ミル制御装置およびタンデム圧延ミル制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係るタンデム圧延ミル制御装置は、複数の圧延スタンドにより被圧延材を連続的に圧延するタンデム圧延ミルを制御するタンデム圧延ミル制御装置であって、前記被圧延材の圧延に先立って、前記複数の圧延スタンドそれぞれに対し、前記被圧延材の目標板厚を実現するための設定圧延荷重および設定圧下位置を設定するセットアップ制御部と、前記複数の圧延スタンドから選択された少なくとも１つの圧延スタンドである第１の圧延スタンドについて、前記第１の圧延スタンドに設定された前記設定圧延荷重と、前記複数の圧延スタンドそれぞれに設定された前記設定圧延荷重とに基づき、前記第１の圧延スタンドについての設定荷重比を算出する設定荷重比算出部と、前記被圧延材の圧延中に、前記第１の圧延スタンドから得られる実績圧延荷重と、前記複数の圧延スタンドそれぞれから得られる実績圧延荷重とに基づき、前記第１の圧延スタンドについての実績荷重比を算出する実績荷重比算出部と、前記被圧延材の圧延中に、前記第１の圧延スタンドにおける前記実績荷重比の前記設定荷重比からの偏差が小さくなるように、前記第１の圧延スタンドの上流に位置する第２の圧延スタンドの圧下位置を制御する圧下位置制御部と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、被圧延材を圧延中であっても予めセットアップされた良好な荷重バランスを維持することが可能なタンデム圧延ミル制御装置およびタンデム圧延ミル制御方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るタンデム圧延ミル制御装置およびその制御対象の構成の例を示した図。
【図２】セットアップ制御部によって実行されるセットアップ制御処理の処理フローの例を示した図。
【図３】ドラフトスケジュール記憶部に記憶されるドラフトスケジュールテーブルの構成の例を示した図。
【図４】速度パターン記憶部に記憶される速度パターンテーブルの構成の例を示した図。
【図５】設定荷重比算出部によって実行される設定荷重比算出処理の処理フローの例を示した図。
【図６】影響係数算出部によって実行される影響係数算出処理の処理フローの例を示した図。
【図７】荷重バランス維持部によって実行される荷重バランス維持処理の処理フローの例を示した図。
【図８】圧下位置制御部によって実行される圧下位置制御処理の処理フローの例を示した図。
【図９】荷重バランス維持部における処理構成の例を模式的に示した図。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るタンデム圧延ミル制御装置の構成の例を、荷重バランス維持部における処理構成を中心として示した図。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る制御パラメータ記憶部に記憶される制御パラメータテーブルの構成の例を示した図。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る制御パラメータ検索補助記憶部に記憶される制御パラメータ検索補助テーブルの構成の例を示した図。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る制御パラメータ抽出部が実行する制御パラメータ抽出処理の処理フローの例を示した図。
【図１４】本発明の第２の実施形態の変形例に係る制御パラメータ検索補助記憶部に記憶される制御パラメータ検索補助テーブルの構成の例を示した図。
【図１５】本発明の第２の実施形態の変形例において制御パラメータ抽出部が実行する制御パラメータ抽出処理の処理フローの例を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図面において、共通する構成要素には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１７】
≪第１の実施形態≫
図１は、本発明の第１の実施形態に係るタンデム圧延ミル制御装置１００およびその制御対象１５０の構成の例を示した図である。図１に示すように、第１の実施形態に係るタンデム圧延ミル制御装置１００は、制御対象１５０から種々の信号を受信し、それに応じて、種々の制御信号を制御対象１５０に出力する。
【００１８】
本実施形態では、制御対象１５０は、仕上げミル１６０を備えた熱間タンデム圧延ミルである。仕上げミル１６０は、複数の圧延スタンド１６１によって構成され、本実施形態では、７つの圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ７）を連続配置した構成となっている。なお、この構成は、熱間タンデム圧延ミルの一般的な構成である。
【００１９】
図１において、被圧延材である鋼板１６３は、左から右に移動し、前の工程である粗圧延機で圧延された厚さ３０〜４０ｍｍ程度の粗材１６５を圧延して、薄厚の鋼板１６３を生産する。なお、粗材１６５は、粗バー、インカミングバー、トランスファーバーなどの名称で呼ばれることもある。
【００２０】
粗材１６５は、仕上げミル１６０の各圧延スタンド１６１で圧延されて、順次薄く加工され、最終段の圧延スタンド１６１（Ｆ７）の出側では、厚さが１．６ｍｍ〜１５ｍｍ程度の鋼板１６３として払い出される。なお、仕上げミル１６０において、粗材１６５および鋼板１６３を直接圧延するのは、各圧延スタンド１６１のワークロール１６２である。本明細書でロール速度とは、このワークロール１６２の周速を意味している。
【００２１】
また、本実施形態では、圧延される鋼板１６３の状態を把握するための検出器として、仕上げミル１６０の最終段の圧延スタンド１６１（Ｆ７）の出側に鋼板１６３の板厚、板幅、温度などを測定するマルチゲージ１６４が設けられている。なお、ここでは図示を省略しているが、実際には、鋼板１６３の平坦度を計測する形状計、表面傷を検知する表面疵計、粗材１６５の先尾端形状のイメージを測定するクロッププロファイル計など、種々の検出器が適宜各所に設けられる。
【００２２】
＜タンデム圧延ミル制御装置１００の全体構成＞
続いて、図１を参照しながら、タンデム圧延ミル制御装置１００の構成について説明する。タンデム圧延ミル制御装置１００は、セットアップ制御部１０１、設定荷重比算出部１０４、影響係数算出部１０５、圧下位置制御部１０６、圧延実績収集部１０７、速度制御部１０８などの処理機能ブロックを含んで構成される。また、タンデム圧延ミル制御装置１００は、ドラフトスケジュール記憶部１０２、速度パターン記憶部１０３などの記憶機能ブロックを含んで構成される。
【００２３】
セットアップ制御部１０１は、鋼板１６３（粗材１６５）の圧延に先立って、各圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ７）に出力すべき圧延荷重、圧下位置、ロール速度を計算し、それらを設定圧延荷重、設定圧下位置、設定ロール速度として設定する。すなわち、セットアップ制御部１０１は、上位コンピュータ５０から送信される鋼板１６３の圧延仕様（鋼種、目標板厚、目標板幅など）を受信する。そして、その受信した圧延仕様に応じて、ドラフトスケジュール記憶部１０２および速度パターン記憶部１０３を参照し、目標板厚を実現するための各圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ７）の圧延荷重、圧下位置、ロール速度を計算する。そして、その計算により得られた圧延荷重、圧下位置、ロール速度を、設定圧延荷重、設定圧下位置、設定ロール速度として設定（セットアップ）する。
【００２４】
圧延実績収集部１０７は、制御対象１５０から送信される圧延状態の実績値（マルチゲージ１６４の検出値など）や、タンデム圧延ミル制御装置１００が実際に制御対象１５０に出力した制御指令の実績値などを収集する。圧下位置制御部１０６は、圧延実績収集部１０７で収集された各種の実績値に基づき、最終段の圧延スタンド１６１（Ｆ７）の出側板厚が目標板厚となるようにセットアップ制御部１０１で設定された圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ７）の設定圧下位置を補正する。また、速度制御部１０８は、圧延実績収集部１０７によって収集された各種の実績値に基づき、セットアップ制御部１０１によって設定された各圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ７）の設定ロール速度を補正する。
【００２５】
ところで、圧下位置制御部１０６は、セットアップ制御部１０１により予めセットアップされた各圧延スタンド１６１の設定圧下位置を、鋼板１６３の圧延中にその圧延状況に応じて自動補正する自動板厚制御（以下、ＡＧＣという）機能をも有している。本実施形態では、ＡＧＣ機能は、例えば、ＢＩＳＲＡ  ＡＧＣ１１１、ゲージメータＡＧＣ１１２、モニタＡＧＣ１１３により実現されるものとする。
【００２６】
なお、これらのＡＧＣ技術は、公知の技術であり、例えば、ＢＩＳＲＡ  ＡＧＣ１１１は、鋼板長手方向に沿って各圧延スタンド１６１の出側板厚のバラツキを抑制する。また、ゲージメータＡＧＣ１１２は、各圧延スタンド１６１の推定出側板厚を望ましい板厚に一致させるように、各圧延スタンド１６１の圧下位置を補正する。また、モニタＡＧＣ１１３は、マルチゲージ１６４で検出した鋼板１６３の実績板厚と目標板厚が一致するように、後段の圧延スタンド（主として最終段の圧延スタンド１６１（Ｆ７））の圧下位置を補正する。
【００２７】
なお、ＡＧＣとしては、この他にも、スミス補償器を付加したゲージメータＡＧＣなど種々の形態のＡＧＣが知られている。圧下位置制御部１０６では、以上のようなＡＧＣを適宜組み合わせて用いることもできる。
【００２８】
圧下位置制御部１０６は、鋼板１６３を圧延中に、各圧延スタンド１６１の荷重比を予めセットアップ制御部１０１によって設定された設定荷重比に維持するための荷重バランス維持部１１０を備えている。圧下位置制御部１０６は、セットアップ制御部１０１で設定された各圧延スタンド１６１の圧下位置に、ＢＩＳＲＡ  ＡＧＣ１１１、ゲージメータＡＧＣ１１２、モニタＡＧＣ１１３、荷重バランス維持部１１０のそれぞれの出力を加算する。そして、この加算により得られた圧下位置を、各圧延スタンド１６１への圧下位置の制御指令として仕上げミル１６０に出力する。
【００２９】
以上のような構成を有するタンデム圧延ミル制御装置１００は、演算処理装置と記憶装置とを少なくとも備えた一般的なコンピュータにより実現することができる。その場合、タンデム圧延ミル制御装置１００を構成する各部の機能は、コンピュータの演算装置が記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより実現される。ただし、ドラフトスケジュール記憶部１０２および速度パターン記憶部１０３は、記憶装置上に記憶された情報として構成される。また、記憶装置には、前記プログラムの実行に際して用いられる様々な情報が記憶される。
【００３０】
続いて、タンデム圧延ミル制御装置１００を構成する各部の機能や動作について詳細に説明する。
【００３１】
＜セットアップ制御部１０１＞
前記したように、セットアップ制御部１０１は、鋼板１６３の圧延に先立って、上位コンピュータ５０から送信される、次に圧延される鋼板１６３の圧延仕様（鋼種、目標板厚、目標板幅など）を受信する。そして、その受信した圧延仕様に応じて、各圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ７）に対する設定圧延荷重、設定圧下位置、設定ロール速度などの制御指令を算出する。これらの設定圧延荷重、設定圧下位置、設定ロール速度などの制御指令は、適宜補正された上で、制御対象１５０の仕上げミル１６０に出力される。
【００３２】
ところで、鋼板１６３が仕上げミル１６０で圧延されるとき、鋼板１６３の先端部は、セットアップ制御部１０１から出力された制御指令にしたがって圧延される。したがって、圧延された鋼板１６３の先端部から所望の板厚（目標板厚）を得るためには、各圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ７）における設定圧延荷重やワークロール１６２の設定圧下位置は、適切に決定されなければならない。また、鋼板１６３が下流の圧延スタンド１６１に噛み込まれるときの挙動を安定化するためには、各圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ７）の設定ロール速度は、鋼板１６３のマスフロー（板厚と板速の積）に乱れのないバランスのとれたものでなければならない。なお、これら適切な設定圧下位置や設定ロール速度を計算する方法については、その計算式を含め後記する。
【００３３】
さらに、鋼板１６３の圧延中には、マルチゲージ１６４で検出した鋼板１６３の板厚などの実績値に基づいて、圧下位置制御部１０６および速度制御部１０８は、各圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ７）へ出力する圧下位置およびロール速度をそれぞれ補正する。この補正の影響を受けて、各圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ７）での圧延荷重が変化し、各圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ７）相互の荷重バランスが崩れることがある。そこで、本実施形態では、荷重バランス維持部１１０は、このような補正が行われた後も、セットアップ制御部１０１により設定された各圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ７）の設定圧延荷重に基づく荷重バランスを維持する制御を行う。
【００３４】
図２は、セットアップ制御部１０１によって実行されるセットアップ制御処理の処理フローの例を示した図である。図２に示すように、セットアップ制御部１０１は、まず、上位コンピュータ５０から送信される次に圧延される鋼板１６３の圧延仕様（鋼種、目標板厚、目標板幅）を取得する（ステップＳ２０）。次に、セットアップ制御部１０１は、ドラフトスケジュール記憶部１０２を参照して、この圧延仕様に応じたドラフトスケジュールを取得する（ステップＳ２１）。ここで、ドラフトスケジュールとは、各圧延スタンド１６１において、粗材１６５または鋼板１６３をどの程度の割合で板厚を薄くするかを表した情報である。
【００３５】
図３は、ドラフトスケジュール記憶部１０２に記憶されるドラフトスケジュールテーブル１０２Ｔの構成の例を示した図である。図３のドラフトスケジュールテーブル１０２Ｔにおいて、「鋼種」、「目標板厚」、「目標板幅」の各項目欄の情報は、圧延される鋼板１６３の圧延仕様を層別する情報である。また、「Ｆ１」〜「Ｆ７」の項目欄の情報は、各圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ７）で鋼板１６３が圧延される圧下率（パーセント）を圧延仕様の層別毎に示した情報である。なお、圧下率とは、入側板厚に対する入側と出側の板厚差の比率をいう。
【００３６】
例えば、鋼種がＳＳ４００で板厚が３５ｍｍの粗材１６５を、目標板厚が２．５ｍｍ、目標板幅が９００ｍｍの鋼板１６３に圧延する場合のドラフトスケジュールは、図３のドラフトスケジュールテーブル１０２Ｔでは、１行目のデータに該当する。すなわち、目標板厚が２．５ｍｍ、目標板幅が９００ｍｍの鋼板１６３は、鋼種がＳＳ４００、目標板厚が２．０〜３．０ｍｍ、目標板幅が１０００ｍｍ以下の圧延仕様に該当する。
【００３７】
さらに、このドラフトスケジュールテーブル１０２Ｔの１行目のデータによれば、圧延スタンド１６１（Ｆ１）では、板厚３５ｍｍの粗材１６５は、その板厚の４０％に相当する１４ｍｍが圧延され、出側板厚２１ｍｍとなる。また、圧延スタンド１６１（Ｆ２）では、入側板厚２１ｍｍの鋼板１６３は、その板厚の３５％に相当する分の板厚が圧延され、出側板厚１３．６５ｍｍとなる。
【００３８】
以下同様にして、圧延が行われる。そして、最終段の圧延スタンド１６１（Ｆ７）からは、目標板厚２．５ｍｍの鋼板１６３が払い出される。なお、以上のようにして得られた最終段の圧延スタンド１６１（Ｆ７）の出側板厚に目標板厚２．５ｍｍからの偏差が生じる場合には、その偏差に応じて他の圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ６）の圧下率を適宜調整すればよい。
【００３９】
図２に戻り、セットアップ制御処理の説明を続ける。次に、セットアップ制御部１０１は、速度パターン記憶部１０３を参照して、上位コンピュータ５０から送信された圧延仕様（鋼種、目標板厚、目標板幅）に対応する鋼板１６３の速度パターンを取得する（ステップＳ２２）。
【００４０】
図４は、速度パターン記憶部１０３に記憶される速度パターンテーブル１０３Ｔの構成の例を示した図である。図４に示すように、速度パターンテーブル１０３Ｔの各行のデータは、圧延される鋼板１６３の圧延仕様（鋼種、目標板厚、目標板幅）に応じて予め設定された圧延速度（板速ともいう）またはその加速度を表した情報である。
【００４１】
ここで、初期速度は、鋼板１６３の先端部が最終段の圧延スタンド１６１（Ｆ７）から払い出されるときの鋼板速度である。また、第１加速度は、鋼板速度が初期速度から次第に速度を上げていくときの加速度であり、第２加速度は、鋼板１６３が後段設備であるダウンコイラ（図示省略）に噛み込まれた後、定常速度に達するまでの加速度である。また、減速度は、鋼板１６３が安定的に各圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ７）を抜けるための、定常速度から終期速度まで減速するときの負の加速度である。また、終期速度は、鋼板１６３の尾端部が最終段の圧延スタンド１６１（Ｆ７）から払い出されるときの鋼板速度である。
【００４２】
図４によれば、圧延対象の鋼板１６３の鋼種がＳＳ４００、板厚１．２〜１．４ｍｍ、板幅が１０００ｍｍ以下である場合には、初期速度は６５０ｍｐｍ、定常速度は１１００ｍｐｍ、終期速度７００ｍｐｍとなる。そして、第１加速度として２ｍｐｍ／ｓ、第２加速度として１２ｍｐｍ／ｓ、減速度として６ｍｐｍ／ｓが設定される。
【００４３】
再度、図２に戻り、セットアップ制御処理の説明を続ける。セットアップ制御部１０１は、各圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ７）における鋼板１６３の圧延温度を推定する（ステップＳ２３）。すなわち、セットアップ制御部１０１は、制御対象１５０の各所に設置されている温度計（図示省略）から得られる温度に加え、鋼板１６３からの熱輻射、加工発熱、ワークロール１６２を介して奪われるロール接触伝熱などを考慮して圧延時の鋼板１６３の温度を推定する。
【００４４】
なお、この場合の温度推定の方法は、熱力学の各種文献で多数紹介されている。とくに圧延時の温度変化については、例えば「板圧延の理論と実際（日本鉄鋼協会）」の第６章（圧延における温度変化）で詳しく述べられている。
【００４５】
次に、セットアップ制御部１０１は、各圧延スタンド１６１で圧延される鋼板１６３の硬さに相当する値である変形抵抗を計算する（ステップＳ２４）。変形抵抗の求め方についても、種々の文献に示されており、例えば、前記の「板圧延の理論と実際（日本鉄鋼協会）」の第７章（変形抵抗）に詳しく説明されている。
【００４６】
変形抵抗ｋｆの代表的な計算式としては、例えば、圧延時の鋼板温度Ｔを用いて計算する次の式（１）がある（「板圧延の理論と実際」の７．５４式を参照）。
ｋｆ＝Ｋεｎ  (dε／dt)ｍ  exp(Ａ／Ｔ)                  （１）
ここで、ε：ひずみ
(dε／dt)：ひずみ速度
Ｋ，ｎ，ｍ，Ａ：鋼種によりに決まる定数
【００４７】
次に、セットアップ制御部１０１は、各圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ７）のロール速度Ｖｒｉを計算する（ステップＳ２５）。ステップＳ２２で取得した速度パターンのデータは、最終段の圧延スタンド１６１（Ｆ７）の出側板速（圧延速度）であるから、この出側板速を用いて各圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ７）のロール速度Ｖｒｉを、次の手順１および手順２により計算する。
【００４８】
（手順１）セットアップ制御部１０１は、次の式（２）を用いて各圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ７）の出側板速Ｖｓｉ（ｉ＝１〜７）を計算する。
Ｖｓｉ＝Ｖｓ７×ｈｉ／ｈ７                            （２）
ここで、Ｖｓｉ：圧延スタンド（Ｆｉ）の出側板速
ｈｉ：圧延スタンド（Ｆｉ）の出側板厚
ｈ７：圧延スタンド（Ｆ７）（最終段圧延スタンド）の出側板厚
【００４９】
（手順２）セットアップ制御部１０１は、各圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ７）の出側板速Ｖｓｉと先進率ｆｉとを用いて、次の式（３）に従い、各圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ７）のロール速度Ｖｒｉ（ｉ＝１〜７）を算出する。
Ｖｒｉ＝Ｖｓｉ／ｆｉ                                  （３）
ここで、Ｖｒｉ：圧延スタンド（Ｆｉ）のロール速度
ｆｉ：圧延スタンド（Ｆｉ）の先進率
【００５０】
ここで、先進率ｆとは、ワークロール１６２の周速とワークロール１６２により圧延される鋼板１６３の出側板速Ｖｓｉとの比に対応した値であり、例えば式（４）のような関数で表されることが知られている。なお、その詳細は、「板圧延の理論と実際」（日本鉄鋼協会編）などに示されている。
ｆ＝Ｆ（Ｈ，ｈ，Ｒ’，Ｋｐ，ｔｂ，ｔｆ）            （４）
ここで，Ｈ：入側板厚
ｈ：出側板厚
Ｒ’：偏平ロール径，
Ｋｐ：変形抵抗
ｔｂ：入側張力
ｔｆ：出側張力
（パラメータの記号Ｈ，ｈ，Ｒ’，Ｋｐ，ｔｂ，ｔｆの意味は、式（５）以下の式でも同じ。また、式（４）、式（５）、式（６）では、圧延スタンド（Ｆｉ）を識別する記号ｉを省略。）
【００５１】
したがって、セットアップ制御部１０１は、圧延スタンド１６１毎に先進率ｆｉを計算した上で各圧延スタンド１６１のロール速度Ｖｒｉを求めることとなる。
【００５２】
次に、セットアップ制御部１０１は、各圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ７）の設定圧延荷重Ｐset_iを計算する（ステップＳ２６）。圧延荷重Ｐの計算式の詳細は、「板圧延の理論と実際」（日本鉄鋼協会編）などに示されており、例えば、次の式（５）のように表される。
Ｐ＝Ｇ（ｗ，Ｋｐ，Ｑｐ，ｔｆ，ｔｂ，Ｒ’，Ｈ，ｈ，μ）        （５）
ここで、ｗ：板幅
Ｋｐ：変形抵抗
Ｑｐ：圧下力関数
μ：摩擦係数
【００５３】
最後に、セットアップ制御部１０１は、各圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ７）のワークロール１６２の圧下位置（ロールギャップ）Ｓｉを計算し、これを設定圧下位置Ｓset_iとする（ステップＳ２７）。なお、圧下位置Ｓｉは、基本的には、次の式（６）を用いて計算することができる。ただし、実際には、計算の精度を上げるため、ロールのたわみを制御するベンダー圧を始めとした種々の補正項が付加されることが多いが、ここでは省略している。
Ｓ＝ｈ−Ｐ／Ｋ                      （６）
ここで、Ｓ：圧下位置
Ｐ：圧延荷重
Ｋ：ミルばね定数
【００５４】
セットアップ制御部１０１は、以上のようにして算出した各圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ７）のワークロール１６２の設定圧下位置Ｓset_iおよびロール速度Ｖｒｉを、次に圧延される鋼板１６３に対する制御指令として出力する。
【００５５】
＜設定荷重比算出部１０４＞
図５は、設定荷重比算出部１０４によって実行される設定荷重比算出処理の処理フローの例を示した図である。図５に示すように、設定荷重比算出部１０４は、各圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ７）についての設定圧延荷重Ｐset_iの総和Ｐtotal_setを、次の式（７）により算出する（ステップＳ５１）。
Ｐtotal_set＝Ｐset_1＋Ｐset_2＋Ｐset_3＋Ｐset_4＋Ｐset_5＋Ｐset_6＋Ｐset_7        （７）
ここで、Ｐset_i：圧延スタンド（Ｆｉ）の設定圧延荷重
【００５６】
続いて、設定荷重比算出部１０４は、次の式（８）により圧延スタンド１６１（Ｆｉ）の設定荷重比Ｐｒset_iを算出する（ステップＳ５２）。
Ｐｒset_i＝Ｐset_i／Ｐtotal_set                    （８）
【００５７】
次に、設定荷重比算出部１０４は、圧延スタンド（Ｆ１〜Ｆ７）の全てについて設定荷重比Ｐｒset_iの計算が終了したか否かを判定し（ステップＳ５３）、終了していない場合には（ステップＳ５３でＮｏ）、ステップＳ５２の処理を再度実行する。また、圧延スタンド（Ｆ１〜Ｆ７）の全てについて設定荷重比Ｐｒset_iの計算が終了した場合には（ステップＳ５３でＹｅｓ）、当該設定荷重比算出処理を終了する。
【００５８】
以上のようにして算出された設定荷重比Ｐｒset_iは、セットアップ制御部１０１で設定された各圧延スタンド（Ｆ１〜Ｆ７）の適切な設定圧延荷重に基づき算出されたものである。したがって、設定荷重比Ｐｒset_iは、各圧延スタンド（Ｆ１〜Ｆ７）間の好ましい荷重バランスを表した情報といえる。
【００５９】
＜影響係数算出部１０５＞
図６は、影響係数算出部１０５によって実行される影響係数算出処理の処理フローの例を示した図である。図６に示すように、設定荷重比算出部１０４は、次に示す式（９）により圧延スタンド１６１（Ｆｉ）の影響係数φcoef_iを算出する（ステップＳ６１）。
φcoef_i＝（∂Ｓｉ／∂Ｐｉ）（∂Ｐｉ／∂ｈｉ）（∂Ｈi+1／∂Ｐi+1）  （９）
ここで、Ｓｉ：圧延スタンド（Ｆｉ）の圧下位置
Ｐｉ：圧延スタンド（Ｆｉ）の圧延荷重
ｈｉ：圧延スタンド（Ｆｉ）の入側板厚
Ｈｉ：圧延スタンド（Ｆｉ）の出側板厚（ただし、Ｈi+1＝ｈｉ）
【００６０】
なお、影響係数φcoef_iとは、圧延スタンド１６１（Ｆｉ）の下流の圧延スタンド１６１（Ｆi+1）の荷重比を単位量補正するための圧延スタンド１６１（Ｆｉ）の圧下位置補正量ということができる。したがって、影響係数φcoef_iは、圧延スタンド（Ｆ１〜Ｆ６）については、計算することができるが、最終段の圧延スタンド（Ｆ７）については、定義されない。
【００６１】
また、式（９）における（∂Ｓｉ／∂Ｐｉ）は、式（６）をＰｉで偏微分することにより計算することができる。同様に、（∂Ｐｉ／∂ｈｉ）および（∂Ｈi+1／∂Ｐi+1）は、式（５）をｈｉで偏微分することにより計算することができる。
【００６２】
次に、設定荷重比算出部１０４は、圧延スタンド（Ｆ１〜Ｆ６）の全てについて影響係数φcoef_iの計算が終了したか否かを判定し（ステップＳ６２）、終了していない場合には（ステップＳ６２でＮｏ）、ステップＳ６１の処理を再度実行する。また、圧延スタンド（Ｆ１〜Ｆ６）の全てについて影響係数φcoef_iの計算が終了した場合には（ステップＳ６２でＹｅｓ）、当該影響係数算出処理を終了する。
【００６３】
＜圧下位置制御部１０６＞
以上、ここまでに示したセットアップ制御部１０１、設定荷重比算出部１０４、影響係数算出部１０５の処理は、鋼板１６３が仕上げミル１６０で圧延されるのに先立って実行される。そして、圧下位置制御部１０６は、鋼板１６３の先端部が各圧延スタンド１６１に噛み込まれていく際には、セットアップ制御部１０１から出力される設定圧下位置に従いワークロール１６２の圧下位置を制御する。同様に、速度制御部１０８は、鋼板１６３の先端部が各圧延スタンド１６１に噛み込まれていく際には、セットアップ制御部１０１から出力される設定ロール速度に従いワークロール１６２のロール速度を制御する。
【００６４】
一方、鋼板１６３の圧延が開始され、圧延実績収集部１０７による圧延実績の取得が開始されると、荷重バランス維持部１１０および３つのＡＧＣ１１１〜１１３により各圧延スタンド１６１の圧下位置の補正が行われる。そこで、圧下位置制御部１０６は、この圧下位置を補正する処理を一定の周期で（例えば、１秒間隔で）実行し、その都度、セットアップ制御部１０１で得られた設定圧下位置を補正する。そして、その補正して得られた圧下位置を仕上げミル１６０に出力する。
【００６５】
以下では、圧下位置制御部１０６の処理のうち、まず、荷重バランス維持部１１０の処理について説明した後、圧下位置制御部１０６全体の処理について説明する。
【００６６】
図７は、荷重バランス維持部１１０によって実行される荷重バランス維持処理の処理フローの例を示した図である。なお、荷重バランス維持処理では、下流に他の圧延スタンド１６１が存在する圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ６）についてのみ、設定圧下位置の補正を行う。したがって、図７の処理は、ｉ＝１〜６について実行される。
【００６７】
図７に示すように、荷重バランス維持部１１０は、まず、設定荷重比算出部１０４で計算された、当該圧延スタンド１６１（Ｆｉ）の下流の圧延スタンド１６１（Ｆi+1）の設定荷重比Ｐｒset_i+1を取得する（ステップＳ７１）。次に、荷重バランス維持部１１０は、影響係数算出部１０５で計算された当該圧延スタンド１６１（Ｆｉ）の影響係数φcoef_iを取得する（ステップＳ７２）。
【００６８】
次に、荷重バランス維持部１１０は、圧延実績収集部１０７を介して、各圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ７）のそれぞれの実績圧延荷重Ｐｒact_i（ｉ＝１〜７）を取得する（ステップＳ７３）。そして、次の式（１０）に従い、当該圧延スタンド１６１（Ｆｉ）の下流の圧延スタンド１６１（Ｆi+1）の実績荷重比Ｐｒact_i+1を算出する（ステップＳ７４）。
Ｐｒact_i+1＝Ｐact_i+1／Ｐtotal_act                              （１０）
ここで、Ｐtotal_act＝Ｐact_1＋Ｐact_2＋Ｐact_3＋Ｐact_4＋Ｐact_5＋Ｐact_6＋Ｐact_7
Ｐact_i+1：下流の圧延スタンド（Ｆi+1）の実績圧延荷重
【００６９】
次に、荷重バランス維持部１１０は、次の式（１１）に従い、当該圧延スタンド１６１（Ｆｉ）の下流の圧延スタンド１６１（Ｆi+1）の荷重バランスを維持するための当該圧延スタンド１６１（Ｆｉ）の圧下位置補正量Ｄr_iを算出する（ステップＳ７５）。
Ｄr_i＝φcoef_i・ΔＰｒi+1・Ｋｐｉ・（１＋１／（Ｔｉ・ｓ））      （１１）
ここで、ΔＰｒi+1＝Ｐｒact_i+1−Ｐｒset_i+1
Ｋｐｉ：比例ゲイン
Ｔｉ：積分時間
ｓ：ラプラス演算子
【００７０】
式（１１）において、ΔＰｒi+1は、下流の圧延スタンド１６１（Ｆi+1）における実績荷重比Ｐｒact_i+1の設定荷重比Ｐｒset_i+1からの偏差である。そこで、荷重バランス維持部１１０は、この偏差ΔＰｒi+1を小さくする方向に、圧延スタンド１６１（Ｆｉ）の設定圧下位置Ｓset_iを補正する。
【００７１】
なお、式（１１）は、比例積分制御を想定した場合の例であり、この場合、荷重バランス維持部１１０は、圧延スタンド１６１（Ｆｉ）毎に比例ゲインＫｐｉと積分時間Ｔｓｉとを用いて比例積分制御を行うこととなる。また、圧下位置補正量Ｄr_iを算出する際には、比例のみあるいは積分のみの制御を想定してもよい。また、補正量応答の一律性を考慮する場合には、圧延スタンド１６１間における鋼板１６３の速度、圧延スタンド１６１間の距離、圧延実績値のサンプリング周期などを含んだ計算式に従い、圧下位置補正量Ｄr_iを算出することもできる。
【００７２】
次に、荷重バランス維持部１１０は、圧延スタンド（Ｆ１〜Ｆ６）の全てについて圧下位置補正量Ｄr_iの計算が終了したか否かを判定し（ステップＳ７６）、終了していない場合には（ステップＳ７６でＮｏ）、ステップＳ７１以下の処理を再度実行する。また、圧延スタンド（Ｆ１〜Ｆ６）の全てについて圧下位置補正量Ｄr_iの計算が終了した場合には（ステップＳ７６でＹｅｓ）、当該荷重バランス維持処理を終了する。
【００７３】
図８は、圧下位置制御部１０６によって実行される圧下位置制御処理の処理フローの例を示した図である。この圧下位置制御処理は、一定の周期（例えば１秒周期）で起動されて実行される。
【００７４】
圧下位置制御部１０６は、まず、鋼板１６３の圧延に先立ちセットアップ制御部１０１により計算された各圧延スタンド（Ｆｉ）の設定圧下位置Ｓset_iを取得する（ステップＳ８１）。
【００７５】
次に、圧下位置制御部１０６は、鋼板１６３の圧延開始を判定し（ステップＳ８２）、圧延が開始されていない場合には（ステップＳ８２でＮｏ）、ステップＳ８２の圧延開始の判定処理を繰り返し実行する。一方、鋼板１６３の圧延が開始された場合には（ステップＳ８２でＹｅｓ）、圧下位置制御部１０６は、各圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ７）に対してＢＩＳＲＡ  ＡＧＣの計算を行い、これにより生じる圧下位置補正量Ｄbsr_iを算出する（ステップＳ８３）。
【００７６】
なお、ＢＩＳＲＡ  ＡＧＣは、鋼板１６３の長手方向の硬度ムラや厚み偏差を補償し、均一な厚みを得るためのＡＧＣ機能である。このＢＩＳＲＡ  ＡＧＣに基づく圧下位置補正量Ｄbsr_iの計算式は、各種の文献に示されているが、例えば、次の式（１２）がある。
Ｄbsr_i＝Ａ1_i・（Ｐact_i−Ｐlock_i）              （１２）
ここで、Ｐlock_i：鋼板１６３の先端でロックオンしたときの実績荷重
Ａ1_i：比例係数
【００７７】
次に、圧下位置制御部１０６は、各圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ７）に対してゲージメータＡＧＣの計算を行い、これにより生じる圧下位置補正量Ｄgmt_iを算出する（ステップＳ８４）。ゲージメータＡＧＣは、ゲージメータ式で推定される各圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ７）の望ましい出側板厚からの偏差を低減するためのＡＧＣ機能である。このゲージメータＡＧＣに基づく圧下位置補正量Ｄgmt_iの計算式は、各種の文献に示されているが、例えば、次の式（１３）がある。
Ｄgmt_i＝Ａ2_i・（ｈtarget_i−ｈest_i）                    （１３）
ここで、ｈest_i＝Ｓact_i＋Ｐact_i／Ｋｉ＋ΔＤｉ
ｈtarget_i：圧延スタンド（Ｆｉ）の望ましい出側板厚
ｈest_i：圧延スタンド（Ｆｉ）の推定出側板厚
Ｓact_i：圧延スタンド（Ｆｉ）の実績圧下位置
ΔＤｉ：補正係数
Ｋｉ：圧延スタンド（Ｆｉ）のバネ係数
Ａ2_i：係数
【００７８】
次に、圧下位置制御部１０６は、各圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ７）に対してモニタＡＧＣの計算を行い、これにより生じる圧下位置補正量Ｄmnt_iを算出する（ステップＳ８５）。モニタＡＧＣは、マルチゲージ１６４で検出された圧延スタンド１６１（Ｆ７）の出側板厚の目標板厚からの偏差を低減するためのＡＧＣ機能である。このモニタＡＧＣに基づく圧下位置補正量Ｄmnt_iの計算式は、各種の文献に示されているが、例えば、次の式（１４）がある。
Ｄmnt_i＝Ａ3_i・（ｈtarget_7−ｈact_7）                    （１４）
ここで、ｈtarget_7：圧延スタンド（Ｆｉ）の望ましい出側板厚（目標板厚）
ｈact_7：圧延スタンド（Ｆｉ）の実績出側板厚，
Ａ3_i：係数
【００７９】
次に、圧下位置制御部１０６は、荷重バランス維持部１１０による荷重バランス維持処理（図７参照）で算出された荷重バランスを維持するための圧下位置補正量Ｄr_iを取得する（ステップＳ８６）。そして、ステップＳ８１で求めた設定圧下位置Ｓset_iに、ステップＳ８３〜Ｓ８６で求めた各圧下位置補正量Ｄbsr_i，Ｄgmt_i，Ｄmnt_i，Ｄr_iを加算し、その加算により得られた圧下位置Ｓｉを、仕上げミル１６０の各圧延スタンド１６１に出力する（ステップＳ８７）。
【００８０】
次に、圧下位置制御部１０６は、鋼板１６３の圧延が終了したかを判定し（ステップＳ８８）、鋼板１６３の圧延が終了していない場合には（ステップＳ８８でＮｏ）、ステップＳ８３〜Ｓ８７の処理を繰り返し実行する。一方、鋼板１６３の圧延が終了した場合には（ステップＳ８８でＹｅｓ）、当該圧下位置制御処理を終了する。
【００８１】
図９は、荷重バランス維持部１１０における処理構成の例を模式的に示した図である。すなわち、図９には、下流スタンド９０２（Ｆi+1）の実績荷重比Ｐｒact_i+1が設定荷重比Ｐｒset_i+1に近い値となるように上流スタンド９０１（Ｆｉ）の圧下位置Ｓｉを制御するような荷重バランス維持部１１０の処理構成が示されている。
【００８２】
図９に示すように、荷重バランス維持部１１０は、圧下位置制御部１０６の内部に設けられている。また、荷重バランス維持部１１０の内部には、実績荷重比算出部９０４および圧下位置補正量算出部９０６が設けられている。ここで、実績荷重比算出部９０４は、圧延実績収集部１０７を介して取得された各圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ７）の実績圧延荷重Ｐact_iを用いて、各圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ７）の実績荷重比Ｐｒact_iを算出する。さらに、圧下位置補正量算出部９０６は、上流スタンド９０１（Ｆｉ）における影響係数φcoef_iと、下流スタンド９０２（Ｆi+1）における実績荷重比Ｐｒact_i+1の設定荷重比Ｐｒset_i+1からの偏差ΔＰｒi+1と、に基づき上流スタンド９０１（Ｆｉ）の圧下位置補正量Ｄr_iを算出する。
【００８３】
すなわち、こうして得られた圧下位置補正量Ｄr_iは、下流スタンド９０２（Ｆi+1）における実績荷重比Ｐｒact_i+1の設定荷重比Ｐｒset_i+1からの偏差ΔＰｒi+1を解消するための圧下位置の補正量ということができる。換言すれば、上流スタンド９０１（Ｆｉ）における圧下位置補正量Ｄr_iは、下流スタンド９０２（Ｆi+1）における実績荷重比Ｐｒact_i+1を、設定荷重比Ｐｒset_i+1から変動しないように維持するための圧下位置の補正量ということができる。
【００８４】
また、圧下位置補正量算出部９０６からの出力９１０は、ＢＩＳＲＡ  ＡＧＣ１１１、ゲージメータＡＧＣ１１２、モニタＡＧＣ１１３（図示省略：図１参照）からの出力に加算された上で、セットアップ制御部１０１により設定された圧下位置を補正する。そして、その補正された圧下位置が上流スタンド９０１（Ｆｉ）に出力される。
【００８５】
なお、最終段の圧延スタンド１６１（Ｆ７）については図９でいう下流スタンド９０２（Ｆi+1）に相当するものが存在しないので、荷重バランス維持部１１０は設けられない。この場合には、圧下位置補正量算出部９０６からの出力９１０、すなわち、圧下位置補正量Ｄr_7は、ゼロとみなされる。
【００８６】
以上のように、本発明の第１の実施形態によれば、鋼板１６３の圧延中に、下流スタンド９０２（Ｆi+1）の実績荷重比Ｐｒact_i+1が予め適切に設定された設定荷重比Ｐｒset_i+1と同じになるように、上流スタンド９０１（Ｆｉ）の圧下位置Ｓｉが制御される。すなわち、実績荷重比Ｐｒact_iを設定荷重比Ｐｒset_i+1に近付けるような制御が行われる。したがって、本発明に係る実施形態では、鋼板１６３の圧延中であっても、予めセットアップされた適切な荷重バランスを維持することができるようになる。その結果、圧延操業の安定性が向上するので、製造される鋼板１６３における形状、板幅、板厚の乱れを防止することができ、鋼板１６３の製品としての品質が向上する。
【００８７】
≪第２の実施形態≫
図１０は、本発明の第２の実施形態に係るタンデム圧延ミル制御装置１００ａの構成の例を、荷重バランス維持部１１０における処理構成を中心として示した図である。第２の実施形態に係るタンデム圧延ミル制御装置１００ａは、制御パラメータ抽出部１００１、制御パラメータ記憶部１００２および制御パラメータ検索補助記憶部１００３が追加された点でのみ、第１の実施形態に係るタンデム圧延ミル制御装置１００と相違する。
【００８８】
制御パラメータ抽出部１００１は、圧下位置補正量算出部９０６で用いられる制御パラメータである比例ゲインＫｐｉと積分時間Ｔｉについて、次回圧延する鋼板１６３に適した値を求める。そして、その求めた比例ゲインＫｐｉと積分時間Ｔｉの値を、鋼板１６３の圧延に先立って圧下位置補正量算出部９０６に出力する。この制御パラメータを求めるに当たって、制御パラメータ抽出部１００１は、制御パラメータ記憶部１００２および制御パラメータ検索補助記憶部１００３を参照するが、その詳細については後記する。
【００８９】
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る制御パラメータ記憶部１００２に記憶される制御パラメータテーブル１００２Ｔの構成の例を示した図である。図１１に示すように、制御パラメータテーブル１００２Ｔには、各圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ６）に対する荷重バランス維持部１１０で用いられる制御パラメータの値が圧延仕様番号に対応付けられて記憶される。ここで、制御パラメータとは、式（１１）に含まれる比例ゲインＫｐｉおよび積分時間Ｔｉをいう。
【００９０】
なお、圧延スタンド１６１（Ｆ７）については、下流の圧延スタンド１６１が存在しないので、荷重バランス維持部１１０は設けられない。したがって、制御パラメータテーブル１００２Ｔには、圧延スタンド１６１（Ｆ７）に対して設定される制御パラメータは存在しない。
【００９１】
図１１の制御パラメータテーブル１００２Ｔの例では、圧延仕様番号が「１〜４」の場合には、ｉ＝１〜６の圧延スタンド１６１（Ｆｉ）のそれぞれに比例ゲインＫｐｉおよび積分時間Ｔｉの値が記憶されている。これは、圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ６）の全てで荷重バランス維持のための圧下位置補正処理が行われることを意味する。
【００９２】
一方、圧延仕様番号が「５」の場合には、比例ゲインＫｐ６および積分時間Ｔ６の値は、圧延スタンド１６１（Ｆ６）については記憶されているが、圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ５）については記憶されていない（図中の記号「−」はブランクを表す）。これは、荷重バランス維持のための圧下位置補正処理が、圧延スタンド１６１（Ｆ６）でのみ行われ、圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ５）では行われないことを意味する。なお、圧下位置補正処理が行われない場合には、圧下位置補正量算出部９０６からの出力９１０をゼロとすればよい。
【００９３】
一般に、荷重比が最も変動し易く、鋼板１６３の品質に最も大きな影響を及ぼす圧延スタンド１６１は、最終段の圧延スタンド１６１（Ｆ７）である。例えば、圧延仕様番号が「５」の例では、最終段の圧延スタンド１６１（Ｆ７）における実績荷重比Ｐｒact_7のみを、セットアップ制御部１０１で設定された設定荷重比Ｐｒset_7に維持するようにする。そして、圧延スタンド１６１（Ｆ６）のみで荷重バランス維持のための圧下位置補正を行う。なお、この場合には、圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ５）では、圧下位置の補正量が小さくなるので、その分、圧下位置の変動が抑制され、圧延操業が安定化される効果も期待することができる。
【００９４】
また、圧延仕様番号が「６」の場合、制御パラメータテーブル１００２Ｔには、２つの圧延スタンド１６１（Ｆ５，Ｆ６）についてのみ、比例ゲインＫｐ６および積分時間Ｔ６の値が記憶されている。この場合には、圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ４）では、荷重バランス維持のための圧下位置補正処理は行われない。以下、同様に、下流の３つ以上の圧延スタンド１６１について、適宜、荷重バランス維持のための圧下位置補正処理を行うようにすることもできる。
【００９５】
以上のように本実施形態では、制御パラメータテーブル１００２Ｔを導入したことにより、隣接した２つの圧延スタンド１６１（Ｆｉ，Ｆi+1）間での荷重バランス維持制御を、制御パラメータの組み合わせ方の変更により容易に様々な形態に変更することができる。しかも、その変更は、全ての圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ６）での荷重バランス維持制御にも適用でき、また、特定の圧延スタンド１６１（Ｆｉ，Ｆi+1）間だけでの荷重バランス維持制御にも適用できる。
【００９６】
図１２は、本発明の第２の実施形態に係る制御パラメータ検索補助記憶部１００３に記憶される制御パラメータ検索補助テーブル１００３Ｔの構成の例を示した図である。図１２に示すように、制御パラメータ検索補助テーブル１００３Ｔは、圧延される鋼板１６３が鋼種、板厚、板幅で層別され、各層別の鋼板１６３に対して圧延仕様番号が対応付けられて構成される。
【００９７】
例えば、圧延される鋼板１６３の鋼種が「ＳＳ４００」、目標板厚が「２．５ｍｍ」、目標板幅が「９００ｍｍ」の場合、この鋼板１６３は、鋼種が「ＳＳ４００」、目標板厚が「２．０〜３．０ｍｍ」、目標板幅が「〜１０００ｍｍ」の層別に該当する。したがって、この場合の鋼板１６３の圧延仕様番号は、「３」となる。
【００９８】
図１３は、本発明の第２の実施形態に係る制御パラメータ抽出部１００１が実行する制御パラメータ算出処理の処理フローの例を示した図である。図１３に示すように、制御パラメータ抽出部１００１は、まず、セットアップ制御部１０１を介して上位コンピュータ５０から送信される情報である、次に圧延される鋼板１６３の鋼種、目標板厚、目標板幅を取得する（ステップＳ１３１）。次に、制御パラメータ抽出部１００１は、図１２の制御パラメータ検索補助テーブル１００３Ｔを参照して、前記の鋼板１６３の鋼種、目標板厚、目標板幅に対応付けられた圧延仕様番号を抽出する（ステップＳ１３２）。
【００９９】
次に、制御パラメータ抽出部１００１は、図１１の制御パラメータテーブル１００２Ｔを参照して、前記抽出した圧延仕様番号に対応付けられた制御パラメータを抽出する（ステップＳ１３３）。このとき、圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ６）のそれぞれに対応する制御パラメータ（比例ゲインＫｐ１〜Ｋｐ６および積分時間Ｔ１〜Ｔ６）が抽出される。そこで、制御パラメータ抽出部１００１は、その抽出した制御パラメータを、それぞれ対応する圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ６）の圧下位置補正量算出部９０６に出力する（ステップＳ１３４）。
【０１００】
なお、図１１、図１２の制御パラメータテーブル１００２Ｔおよび制御パラメータ検索補助テーブル１００３Ｔによって関連付けられる、圧延される鋼板１６３の圧延仕様と制御パラメータとの間には、以下のような関連を想定することができる。例えば、目標板厚が厚い場合には、圧延速度が遅いので、比例ゲインＫｐを小さくし、積分時間Ｔを大きく設定する。また、鋼板１６３の鋼種が硬い材料の場合には、先端部で荷重の予測が外れることに配慮し、圧延が不安定にならないように圧延スタンド１６１（Ｆ６）の比例ゲインを小さく設定する。
【０１０１】
また、本実施形態では、鋼板１６３の全長にわたって同じ制御パラメータの組合せで荷重バランスを制御するものとしたが、鋼板１６３の先端部や尾端部を圧延するときと、それ以外の部分を圧延するときとで、異なる制御パラメータの組合せで制御してもよい。例えば、鋼板１６３の先端部では、圧延の安定性に配慮して比例ゲインＫｐを小さく設定するが、それ以外の部分では応答性に配慮して比例ゲインＫｐをやや大きい値に設定してもよい。あるいは、このような設定を鋼板１６３が薄板の場合に限定し、鋼板１６３の先端部でも圧延が不安定になりにくい厚板の場合には、先端部とそれ以外の部分とで同じ比例ゲインＫｐと同じ積分時間Ｔを設定してもよい。
【０１０２】
また、鋼板１６３の先端部では、下流の圧延スタンド１６１（Ｆ５，Ｆ６）に限定して荷重バランスの制御を行い、先端部の圧延が終わると、全ての圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ６）を対象に、荷重バランスの制御を行うようにしてもよい。
【０１０３】
また、荷重バランス維持部１１０を、鋼板１６３の全長にわたって働かせてもよいし、鋼板１６３の先端部を一定長あるいは一定時間圧延した後に動作を始めたり、鋼板１６３を圧延し終わる一定長あるいは一定時間前に動作を終了させたりしてもよい。また、これらの制御が各圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ６）のそれぞれで異なったものであってもよい。例えば、圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ５）では、荷重バランス維持部１１０を鋼板１６３の全長にわたって動作させ、圧延スタンド１６１（Ｆ６）では、鋼板１６３の先端部除いた部分で動作させるようにしてもよい。本実施形態では、以上のような制御を、鋼板１６３の長手方向で、適宜、圧延仕様番号を切り替えることで容易に実現できる。
【０１０４】
また、本実施形態は、制御パラメータ抽出部１００１が圧下位置補正量算出部９０６に含まれる比例ゲインＫｐおよび積分時間Ｔの両方を設定するものであるが、その一方だけを設定するものであってもよい。あるいは、制御パラメータ抽出部１００１が微分時間など他の制御パラメータをさらに設定するものであってもよい。
【０１０５】
なお、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、圧延中であっても、予めセットアップされた荷重バランスを維持することが可能となる。さらに、制御パラメータ抽出部１００１や制御パラメータ記憶部１００２などを設けたことから、荷重バランス維持部１１０における制御の融通性や多様性を向上させることができる。
【０１０６】
≪第２の実施形態の変形例≫
図１４は、本発明の第２の実施形態の変形例に係る制御パラメータ検索補助記憶部１００３に記憶される制御パラメータ検索補助テーブル１００３Ｔａの構成の例を示した図である。なお、本変形例では、制御パラメータテーブル１００２Ｔの構成は、図１１に示した構成と同じである。
【０１０７】
制御パラメータ検索補助テーブル１００３Ｔａは、圧延を終えた鋼板１６３と次に圧延される鋼板１６３との鋼種差、目標板厚差、目標板幅差により層別された各層別に対し、圧延仕様番号が対応付けられて構成される。図１４によれば、例えば、圧延を終えた鋼板１６３と次に圧延される鋼板１６３との鋼種差が「異鋼種」、目標板厚差および目標板幅差がともに「０」である場合には、圧延仕様番号として「３」が対応付けられる。また、鋼種差が「異鋼種」、板厚差が「７％」、板幅差が「１２％」である場合には、圧延仕様番号として「４」が対応付けられる。
【０１０８】
図１５は、本発明の第２の実施形態の変形例において制御パラメータ抽出部１００１が実行する制御パラメータ算出処理の処理フローの例を示した図である。図１５に示すように、制御パラメータ抽出部１００１は、まず、セットアップ制御部１０１を介して上位コンピュータ５０から送信される、圧延を終えた鋼板１６３と次に圧延される鋼板１６３との鋼種差、目標板厚差、目標板幅差を取得する（ステップＳ１５１）。次に、制御パラメータ抽出部１００１は、図１４の制御パラメータ検索補助テーブル１００３Ｔａを参照して、前記の鋼種差、目標板厚差、目標板幅差に対応付けられた圧延仕様番号を抽出する（ステップＳ１５２）。
【０１０９】
次に、制御パラメータ抽出部１００１は、図１１の制御パラメータテーブル１００２Ｔを参照して、前記抽出した圧延仕様番号に対応付けられた制御パラメータを抽出する（ステップＳ１５３）。このとき、圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ６）のそれぞれに対応する制御パラメータ（比例ゲインＫｐ１〜Ｋｐ６および積分時間Ｔ１〜Ｔ６）が抽出される。そこで、制御パラメータ抽出部１００１は、その抽出した制御パラメータを、それぞれ対応する圧延スタンド１６１（Ｆ１〜Ｆ６）の圧下位置補正量算出部９０６に出力する（ステップＳ１５４）。
【０１１０】
なお、圧延を終えた鋼板１６３と次に圧延される鋼板１６３との鋼種差、板厚差、板幅差と、制御パラメータとの間には、以下のような関連を想定することができる。例えば、鋼種差が異鋼種の場合には、鋼板１６３の先端部の板厚偏差が大きくなるので、これを解消するためにモニタＡＧＣ１１３による圧延スタンド１６１（Ｆ７）の圧下位置補正でその圧下位置が動く頻度が大きくなる。そこで、このような場合には、鋼板１６３の先端部を安定して通板させるために、比例ゲインＫｐとして小さい値を、積分時間Ｔとして大きい値を設定するのが好ましい。加えて、板厚差が大きい場合には、鋼板１６３の先端部の板厚偏差がさらに大きくなる可能性があるので、比例ゲインＫｐをさらに小さく、積分時間Ｔをさらに大きく設定するのが好ましい。
【０１１１】
また、本実施形態の変形例では、鋼種の違いを「同鋼種」か「異鋼種」かにより層別したが、さらに、鋼種の違いを「強度差」など用いて、より精細に層別してもよい。
【０１１２】
なお、この第２の実施形態の変形例でも、前記の第２の実施形態と同様の効果を得ることでできることには変わりがない。
【０１１３】
本発明は、以上に説明した実施形態および変形例に限定されるものではなく、さらに、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態および変形例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態や変形例の構成の一部を、他の実施形態や変形例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態や変形例の構成に他の実施形態や変形例の構成を加えることも可能である。また、各実施形態や変形例の構成の一部について、他の実施形態や変形例に含まれる構成を追加・削除・置換することも可能である。
【符号の説明】
【０１１４】
５０    上位コンピュータ
１００，１００ａ  タンデム圧延ミル制御装置
１０１  セットアップ制御部
１０２  ドラフトスケジュール記憶部
１０２Ｔ  ドラフトスケジュールテーブル
１０３  速度パターン記憶部
１０３Ｔ  速度パターンテーブル
１０４  設定荷重比算出部
１０５  影響係数算出部
１０６  圧下位置制御部
１０７  圧延実績収集部
１０８  速度制御部
１１０  荷重バランス維持部
１１１  ＢＩＳＲＡ  ＡＧＣ
１１２  ゲージメータＡＧＣ
１１３  モニタＡＧＣ
１５０  制御対象
１６０  仕上げミル
１６１  圧延スタンド
１６２  ワークロール
１６３  鋼板（被圧延材）
１６４  マルチゲージ
１６５  粗材（被圧延材）
９０１  上流スタンド（第２の圧延スタンド）
９０２  下流スタンド（第１の圧延スタンド）
９０４  実績荷重比算出部
９０６  圧下位置補正量算出部
９１０  圧下位置補正量算出部の出力
１００１  制御パラメータ抽出部
１００２  制御パラメータ記憶部
１００３  制御パラメータ検索補助記憶部
１００２Ｔ  制御パラメータテーブル
１００３Ｔ，１００３Ｔａ  制御パラメータ検索補助テーブル
Ｐset_i  圧延スタンド（Ｆｉ）の設定圧延荷重
Ｐact_i  圧延スタンド（Ｆｉ）の実績圧延荷重
Ｐｒset_i  圧延スタンド（Ｆｉ）の設定荷重比
Ｐｒact_i  圧延スタンド（Ｆｉ）の実績荷重比
ΔＰｒｉ  圧延スタンド（Ｆｉ）の実績荷重比の設定荷重比からの偏差
Ｓｉ    圧延スタンド（Ｆｉ）の圧下位置
Ｓset_i  圧延スタンド（Ｆｉ）の設定圧下位置
Ｓact_i  圧延スタンド（Ｆｉ）の実績圧下位置
φcoef_i  圧延スタンド（Ｆｉ）の影響係数
Ｄr_i  下流の圧延スタンド（Ｆi+1）の荷重バランスを維持するための上流の圧延
スタンド（Ｆｉ）の圧下位置補正量
Ｄbsr_i  圧延スタンド（Ｆｉ）のＢＩＳＲＡ  ＡＧＣに基づく圧下位置補正量
Ｄgmt_i  圧延スタンド（Ｆｉ）のゲージメータＡＧＣに基づく圧下位置補正量
Ｄmnt_i  圧延スタンド（Ｆｉ）のモニタＡＧＣに基づく圧下位置補正量
【図１】
2018134673.tif 000003
【図２】
2018134673.tif 000004
【図３】
2018134673.tif 000005
【図４】
2018134673.tif 000006
【図５】
2018134673.tif 000007
【図６】
2018134673.tif 000008
【図７】
2018134673.tif 000009
【図８】
2018134673.tif 000010
【図９】
2018134673.tif 000011
【図１０】
2018134673.tif 000012
【図１１】
2018134673.tif 000013
【図１２】
2018134673.tif 000014
【図１３】
2018134673.tif 000015
【図１４】
2018134673.tif 000016
【図１５】
2018134673.tif 000017