(57)【要約】【課題】適切な圧延荷重で鋼帯の調質圧延を行うことによって目標とする伸び率を鋼帯に精度高く付与すると共に鋼帯の形状を平坦にすること。【解決手段】重み係数算出部２２が、類似度ｗ１と時間空間上の重みｗ２とを用いて操業実績データベース２１内に格納されている操業因子設定条件及び実績伸び率毎に重み係数ｗｋを算出する。圧延荷重設定計算部２３が、重み係数算出部２２が算出した重み係数ｗｋを用いて操業実績データベース２１内に格納されている過去の操業における複数のコイルの実績圧延荷重から圧延対象である次コイルの圧延荷重予測値φｑを算出する。操業用計算機１０が、圧延荷重設定計算部２３が算出した圧延荷重予測値φｑに従って次コイルの調質圧延を制御する。【選択図】図３
2015199123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過去の操業における複数のコイルの操業因子設定条件、実績伸び率、及び実績圧延荷重に関する情報を格納する操業実績データベースと、
前記操業実績データベース内に格納されている操業因子設定条件及び実績伸び率毎に圧延対象である次コイルの操業因子設定条件及び目標伸び率との類似度を算出し、前記操業実績データベース内に格納されている操業因子設定条件及び目標伸び率毎に時間空間上の重みを算出し、算出された類似度と時間空間上の重みとを用いて前記操業実績データベース内に格納されている操業因子設定条件及び実績伸び率毎に重み係数を算出する重み係数算出部と、
前記重み係数算出部によって算出された重み係数を用いて過去の操業における複数のコイルの実績圧延荷重から圧延対象である次コイルの圧延荷重予測値を算出する圧延荷重設定計算部と、
前記圧延荷重設定計算部によって算出された圧延荷重予測値に従って前記次コイルの調質圧延を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする調質圧延設備の制御装置。
【請求項２】
前記調質圧延設備は、Ｓ字形状のプロフィルを有し、前記コイルを圧延する一対のワークロールと、軸方向に互いに点対称になるように前記一対のワークロールを軸方向に移動させるロールシフト装置と、を備え、
前記制御部は、前記圧延荷重予測値に従って前記ロールシフト装置を制御することによって前記一対のワークロールの軸方向の移動量を制御することを特徴とする請求項１に記載の調質圧延設備の制御装置。
【請求項３】
前記調質圧延設備は、Ｓ字形状のプロフィルを有し、前記コイルを圧延する一対のワークロールと、前記一対のワークロールを支持する一対のバックアップロールと、軸方向に互いに点対称になるように前記一対のワークロールを軸方向に移動させるロールシフト装置と、を備え、
前記制御部は、前記圧延荷重予測値に従って前記ロールシフト装置を制御することによって前記一対のワークロールの軸方向の移動量を制御することを特徴とする請求項１に記載の調質圧延設備の制御装置。
【請求項４】
操業実績データベース内に格納されている過去の操業における複数のコイルの操業因子設定条件及び実績伸び率毎に圧延対象である次コイルの操業因子設定条件及び目標伸び率との類似度を算出し、前記操業実績データベース内に格納されている操業因子設定条件及び実績伸び率毎に時間空間上の重みを算出し、算出された類似度と時間空間上の重みとを用いて前記操業実績データベース内に格納されている操業因子設定条件及び実績伸び率毎に重み係数を算出する重み係数算出ステップと、
前記重み係数算出ステップにおいて算出された重み係数を用いて前記操業実績データベース内に格納されている過去の操業における複数のコイルの実績圧延荷重から圧延対象である次コイルの圧延荷重予測値を算出する圧延荷重設定計算ステップと、
前記圧延荷重設定計算ステップにおいて算出された圧延荷重予測値に従って前記次コイルの調質圧延を制御する制御ステップと、
を含むことを特徴とする調質圧延設備の制御方法。
【請求項５】
前記調質圧延設備は、Ｓ字形状のプロフィルを有し、前記コイルを圧延する一対のワークロールと、軸方向に互いに点対称になるように前記一対のワークロールを軸方向に移動させるロールシフト装置と、を備え、
前記制御ステップは、前記圧延荷重予測値に従って前記ロールシフト装置を制御することによって前記一対のワークロールの軸方向の移動量を制御するステップを含むことを特徴とする請求項４に記載の調質圧延設備の制御方法。
【請求項６】
前記調質圧延設備は、Ｓ字形状のプロフィルを有し、前記コイルを圧延する一対のワークロールと、前記一対のワークロールを支持する一対のバックアップロールと、軸方向に互いに点対称になるように前記一対のワークロールを軸方向に移動させるロールシフト装置と、を備え、
前記制御ステップは、前記圧延荷重予測値に従って前記ロールシフト装置を制御することによって前記一対のワークロールの軸方向の移動量を制御するステップを含むことを特徴とする請求項４に記載の調質圧延設備の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調質圧延設備の制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼帯の調質圧延工程は、熱間圧延工程において製造された鋼帯の形状を矯正して平坦化すると共に、鋼種及び使用用途に応じた目標伸び率を鋼帯に付与することによって降伏点伸び、引張強さ、及び伸び等の鋼帯の機械的性質を調整することを目的としている。熱間圧延工程後の鋼帯を平坦化し、目標伸び率を鋼帯に付与するためには、各コイル（鋼帯をコイル状に巻いたもの）の寸法及び強度に応じた圧延荷重を設定して鋼帯を圧延する必要がある。また、調質圧延によって鋼帯の形状を矯正する際には、ワークロールベンダーやワークロールシフト等の形状矯正アクチュエータを利用することが一般的である。これは、圧延荷重による上下ワークロールの撓みを矯正することによって調質圧延後の鋼帯の形状を平坦にするためであり、各コイル毎に形状矯正アクチュエータの初期設定を行う必要がある。
【０００３】
このような背景から、特許文献１には、鋼帯と圧延ロールの接触弧長や圧延ロール径等の数値を用いて圧延荷重の物理モデルを簡略化した数式を用いて、コイルの寸法及び強度に応じた圧延荷重を算出する方法が記載されている。また、特許文献２には、鋼帯の調質圧延における操業因子設定条件、実績伸び率、及び実績圧延荷重をデータベースとして蓄積し、予測対象である次コイルの操業因子設定条件及び目標伸び率と重み付けによる類似度が高い実績データを用いて圧延荷重を算出する方法が記載されている。また、特許文献３には、ワークロールベンダーを用いて圧延後の鋼帯の形状を制御する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２２４７２６号公報
【特許文献２】特開２０１３−１２３７２６号公報
【特許文献３】特許第４８０８６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載の方法によれば、圧延荷重の物理モデルに基づいた計算式を用いて短時間で圧延荷重を算出することができる。しかしながら、特許文献１記載の方法では、計算時間を短縮するために圧延荷重の物理モデルを簡略化した数式により圧延荷重を算出しているため、圧延荷重の精度高く算出することができない。
【０００６】
一方、特許文献２記載の方法では、過去の実績データに基づいて圧延荷重を算出しているが、実績データが古い場合、需要家からの製品に対する要求の変化に応じた製品仕様内での添加成分の変更に伴う圧延荷重の変化が反映されず、適切でない圧延荷重が算出される可能性がある。また、季節毎の気温の変化や圧延ロールの冷却水及び潤滑油の温度変化に応じた圧延荷重の変更に対応することもできない。また、特許文献３には、ワークロールベンダーを用いた鋼帯の形状矯正方法が記載されているが、ワークロールベンダーを適用可能な圧延機は４段式や６段式の圧延機等であり、２段式の圧延機にはワークロールベンダーを適用することができない。このため、特許文献３記載の方法を２段式の圧延機に適用しても圧延後の鋼帯の形状を平坦にすることはできない。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、適切な圧延荷重で鋼帯の調質圧延を行うことによって目標とする伸び率を鋼帯に精度高く付与可能であると共に鋼帯の形状を平坦にすることが可能な調質圧延設備の制御装置及び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】
【０００８】
本発明に係る調質圧延設備の制御装置は、過去の操業における複数のコイルの操業因子設定条件、実績伸び率、及び実績圧延荷重に関する情報を格納する操業実績データベースと、前記操業実績データベース内に格納されている操業因子設定条件及び実績伸び率毎に圧延対象である次コイルの操業因子設定条件及び目標伸び率との類似度を算出し、前記操業実績データベース内に格納されている操業因子設定条件及び目標伸び率毎に時間空間上の重みを算出し、算出された類似度と時間空間上の重みとを用いて前記操業実績データベース内に格納されている操業因子設定条件及び実績伸び率毎に重み係数を算出する重み係数算出部と、前記重み係数算出部によって算出された重み係数を用いて過去の操業における複数のコイルの実績圧延荷重から圧延対象である次コイルの圧延荷重予測値を算出する圧延荷重設定計算部と、前記圧延荷重設定計算部によって算出された圧延荷重予測値に従って前記次コイルの調質圧延を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る調質圧延設備の制御装置は、上記発明において、前記調質圧延設備は、Ｓ字形状のプロフィルを有し、前記コイルを圧延する一対のワークロールと、軸方向に互いに点対称になるように前記一対のワークロールを軸方向に移動させるロールシフト装置と、を備え、前記制御部は、前記圧延荷重予測値に従って前記ロールシフト装置を制御することによって前記一対のワークロールの軸方向の移動量を制御することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る調質圧延設備の制御装置は、上記発明において、前記調質圧延設備は、Ｓ字形状のプロフィルを有し、前記コイルを圧延する一対のワークロールと、前記一対のワークロールを支持する一対のバックアップロールと、軸方向に互いに点対称になるように前記一対のワークロールを軸方向に移動させるロールシフト装置と、を備え、前記制御部は、前記圧延荷重予測値に従って前記ロールシフト装置を制御することによって前記一対のワークロールの軸方向の移動量を制御することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る調質圧延設備の制御方法は、操業実績データベース内に格納されている過去の操業における複数のコイルの操業因子設定条件及び実績伸び率毎に圧延対象である次コイルの操業因子設定条件及び目標伸び率との類似度を算出し、前記操業実績データベース内に格納されている操業因子設定条件及び実績伸び率毎に時間空間上の重みを算出し、算出された類似度と時間空間上の重みとを用いて前記操業実績データベース内に格納されている操業因子設定条件及び実績伸び率毎に重み係数を算出する重み係数算出ステップと、前記重み係数算出ステップにおいて算出された重み係数を用いて前記操業実績データベース内に格納されている過去の操業における複数のコイルの実績圧延荷重から圧延対象である次コイルの圧延荷重予測値を算出する圧延荷重設定計算ステップと、前記圧延荷重設定計算ステップにおいて算出された圧延荷重予測値に従って前記次コイルの調質圧延を制御する制御ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る調質圧延設備の制御方法は、上記発明において、前記調質圧延設備は、Ｓ字形状のプロフィルを有し、前記コイルを圧延する一対のワークロールと、軸方向に互いに点対称になるように前記一対のワークロールを軸方向に移動させるロールシフト装置と、を備え、前記制御ステップは、前記圧延荷重予測値に従って前記ロールシフト装置を制御することによって前記一対のワークロールの軸方向の移動量を制御するステップを含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る調質圧延設備の制御方法は、上記発明において、前記調質圧延設備は、Ｓ字形状のプロフィルを有し、前記コイルを圧延する一対のワークロールと、前記一対のワークロールを支持する一対のバックアップロールと、軸方向に互いに点対称になるように前記一対のワークロールを軸方向に移動させるロールシフト装置と、を備え、前記制御ステップは、前記圧延荷重予測値に従って前記ロールシフト装置を制御することによって前記一対のワークロールの軸方向の移動量を制御するステップを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る調質圧延設備の制御装置及び制御方法によれば、適切な圧延荷重で鋼帯の調質圧延を行うことによって目標とする伸び率を鋼帯に精度高く付与することができると共に鋼帯の形状を平坦にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態である調質圧延設備の構成を示す模式図である。
【図２】図２は、図１に示す調質圧延設備の変形例の構成を示す模式図である。
【図３】図３は、図１に示す調質圧延設備の制御系の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態である圧延荷重設定計算処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】図５は、ワークロールの軸方向のプロフィルを示す図である。
【図６】図６は、ワークロールの軸方向のプロフィルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である調質圧延設備の制御装置及び制御方法について詳細に説明する。
【００１７】
〔調質圧延設備の構成〕
始めに、図１及び図２を参照して、本発明の一実施形態である調質圧延設備の構成について説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態である調質圧延設備の構成を示す模式図である。図１（ａ），（ｂ）に示すように、本発明の一実施形態である調質圧延設備１は、４段式の調質圧延設備によって構成され、一対のワークロール２ａ，２ｂ、一対のバックアップロール３ａ，３ｂ、ハウジング４、軸受け箱５、ロールシフト装置６、及び圧下シリンダー７を主な構成要素として備えている。
【００１９】
一対のワークロール２ａ，２ｂは、鋼帯Ｓを圧下することによって鋼帯Ｓに対して調質圧延を行う圧延ロールである。一対のバックアップロール３ａ，３ｂは、一対のワークロール２ａ，２ｂの弾性変形を抑制するための圧延ロールである。ハウジング４は、一対のワークロール２ａ，２ｂ及び一対のバックアップロール３ａ，３ｂを収容する枠体である。
【００２０】
軸受け箱５は、各ロールの幅方向端部を支持し、内部のベアリングによって各ロールの回転を円滑にする装置である。ロールシフト装置６は、鋼帯Ｓの幅や強度に応じて一対のワークロール２ａ，２ｂをその軸方向に移動する装置である。圧下シリンダー７は、下側のバックアップロール３ｂを上下動させることによって一対のワークロール２ａ，２ｂ間の隙間の大きさを調整する装置である。
【００２１】
なお、本実施形態では、調質圧延設備１は４段式の調質圧延設備によって構成されているとしたが、本発明は、４段式の調質圧延設備に限定されることはなく、図２（ａ），（ｂ）に示すような２段式の調質圧延設備や６段式又はクラスタ型の調質圧延設備にも適用することができる。
【００２２】
〔制御系の構成〕
次に、図３を参照して、上記調質圧延設備１の制御系の構成について説明する。
【００２３】
図３は、図１に示す調質圧延設備の制御系の構成を示すブロック図である。図３に示すように、本発明の一実施形態である調質圧延設備１の制御系は、操業用計算機（プロセスコンピュータ）１０及び圧延荷重設定用計算機２０を備えている。
【００２４】
操業用計算機１０は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置によって構成されている。操業用計算機１０は、情報処理装置内部のＣＰＵ等の演算処理装置がコンピュータプログラムを実行することによって、異常データ有無確認部１１及び設定情報送信部１２として機能する。
【００２５】
異常データ有無確認部１１は、調質圧延設備１の操業実績データを収集し、操業実績データに異常値があるか否かを判定した後、正常な操業実績データのみを圧延荷重設定用計算機２０に送信する。操業実績データに異常値があるか否かは、例えば鋼帯Ｓに付与された伸び率が目標伸び率の±２０％の範囲内であるコイルの操業実績データを正常な操業実績データと判定することによって、判定することができる。目標通りの伸び率を鋼帯Ｓに付与できたコイルの操業実績データのみを圧延荷重設定用計算機２０に送信することによって、後述する圧延荷重の計算精度を向上させることができる。操業実績データには、過去に調質圧延されたコイル毎の操業因子設定条件、実績伸び率、及び実績圧延荷重等の情報が含まれる。操業因子設定条件には、ワークロール２ａ，２ｂの直径、鋼帯Ｓの板厚、伸び率（実績、目標）、入側張力、及び出側張力等が含まれる。
【００２６】
設定情報送信部１２は、圧延対象の次コイルの操業因子設定条件及び目標伸び率に関する情報（次コイル情報）を圧延荷重設定用計算機２０に送信する。また、設定情報送信部１２は、圧延荷重設定用計算機２０によって計算された圧延対象の次コイルの圧延荷重や張力等を含む調質圧延設備１の圧延条件に関する情報（設定情報）を調質圧延設備１に送信する。調質圧延設備１は、設定情報送信部１２から送信された圧延条件に関する情報に従って圧延対象の次コイルの調質圧延を行う。
【００２７】
圧延荷重設定用計算機２０は、ワークステーション等の情報処理装置によって構成され、操業用計算機１０から送信された操業実績データを格納する操業実績データベース２１を備えている。なお、操業実績データベース２１には操業実績データを新しい順に記憶しておき、操業実績データベース２１内ではコイルの鋼種及び強度や板厚等の条件に応じて分類して操業実績データを格納しておくことが望ましい。各条件の操業実績データが１０００程度格納されていれば十分な精度で圧延荷重を算出することができる。また、操業実績データベース２１の記憶領域には限りがあり、操業実績データを記憶できるコイル数（蓄積データ数）に限界があることから、最新の操業実績データを格納する際には、最も古い操業実績データを消去することが好ましい。
【００２８】
圧延荷重設定用計算機２０は、情報処理装置内部のＣＰＵ等の演算処理装置がコンピュータプログラムを実行することによって、重み係数算出部２２及び圧延荷重設定計算部２３として機能する。重み係数算出部２２及び圧延荷重設定計算部２３の機能については後述する。
【００２９】
このような構成を有する調質圧延設備１では、圧延荷重設定用計算機２０が以下に示す圧延荷重設定計算処理を実行することによって、適切な圧延荷重で鋼帯Ｓの調質圧延を行うことによって目標とする伸び率を鋼帯Ｓに精度高く付与すると共に鋼帯Ｓの形状を平坦にする。以下、図４に示すフローチャートを参照して、この圧延荷重設定計算処理を実行する際の圧延荷重設定用計算機２０の動作について説明する。
【００３０】
〔圧延荷重設定計算処理〕
図４は、本発明の一実施形態である圧延荷重設定計算処理の流れを示すフローチャートである。図４に示すフローチャートは、操業用計算機１０の設定情報送信部１２から圧延荷重設定用計算機２０に圧延対象の次コイルの操業因子設定条件及び目標伸び率に関する情報が入力されたタイミングで開始となり、圧延荷重設定計算処理はステップＳ１の処理に進む。
【００３１】
ステップＳ１の処理では、重み係数算出部２２が、以下に示す数式（１），（２）を用いて、操業実績データベース２１に格納されているｎ個の操業実績データ毎に圧延対象の次コイルの操業因子設定条件及び目標伸び率との類似度（重要度）ｗ１を算出する。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、圧延荷重設定計算処理はステップＳ２の処理に進む。
【００３２】
【数１】
2015199123.tif 000003
【数２】
2015199123.tif 000004
【００３３】
ここで、数式（１）において、ｋ（＝１〜ｎ）は操業実績データベース２１に操業実績データが格納されているコイル毎に付与された固有の番号、ｍは伸び率を含めた操業因子設定条件の数、ｘｉ（ｉ＝１〜ｍ）は操業実績データベース２１内に操業実績データが格納されているコイル毎の実績伸び率を含めた各操業因子設定条件の値、ｑｉ（ｉ＝１〜ｍ）は次コイルの目標伸び率を含めた各操業因子設定条件の値、ηｉ（ｉ＝１〜ｍ）は伸び率や板厚等のように異なる尺度の操業因子をスケーリングするための重みパラメータである。また、数式（２）において、ｈは類似度ｗ１の広がりを調整するためのパラメータであり、その値が小さいほど類似する操業実績データのみを重要視することができる。一方、ｈの値を大きくすると類似する操業実績データの範囲を広げることになり、h＝∞の時は重みの無い単純重回帰となる。
【００３４】
ステップＳ２の処理では、重み係数算出部２２が、操業実績データベース２１に格納されている操業実績データ毎に圧延対象の次コイルに対する時間空間上の重み（至近度）ｗ２を算出する。具体的には、重み係数算出部２２は、時間空間上の重みｗ２を以下の数式（３）に示す時間パラメータλを用いた指数関数として、操業実績データベース２１に格納されている操業実績データ毎に時間空間上の重みｗ２を算出する。
【００３５】
【数３】
2015199123.tif 000005
【００３６】
操業実績データを新しい順に並べておき、ｋ＝１の操業実績データが最新であるとすると、数式（３）に示す重みｗ２によれば、ｋ＝１の操業実績データに対して最大の時間空間上の重みαが付与され、ｋの値が大きくなるにつれて、時間空間上の重みｗ２は減衰してゼロに近づくことになる。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、圧延荷重設定計算処理はステップＳ３の処理に進む。
【００３７】
ステップＳ３の処理では、重み係数算出部２２が、ステップＳ１の処理において算出された類似度ｗ１とステップＳ２の処理において算出された時間空間上の重みｗ２とを用いて、以下に示す数式（４）から操業実績データベース２１に格納されているｎ個の操業実績データ毎に重み係数ｗｋ（ｋ＝１〜ｎ）を算出する。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、圧延荷重設定計算処理はステップＳ４の処理に進む。
【００３８】
【数４】
2015199123.tif 000006
【００３９】
ステップＳ４の処理では、圧延荷重設定計算部２３が、以下に示す数式（５）に圧延対象の次コイルの目標伸び率を含めた操業因子設定条件ｑｉ（ｉ＝１〜ｍ）を代入することによって、操業因子設定条件ｑｉ（ｉ＝１〜ｍ）で次コイルを圧延する圧延荷重（圧延荷重予測値）φｑを算出する。そして、圧延荷重設定計算部２３は、算出された圧延荷重予測値φｑを設定情報送信部１２に送信する。なお、数式（５）において各操業因子設定条件ｑｉにかかる係数βｉ（ｉ＝１〜ｍ）および定数項のβ0は、ステップＳ３の処理において算出された重み係数ｗｋ（ｋ＝１〜ｎ）を用いて以下に示す数式（６）により算出される（数式（６）の左辺βは数式（５）のβと同様にβ0、β1〜βmを示しており、数式（６）の右辺を満足するように決定する。）。
【００４０】
【数５】
2015199123.tif 000007
【数６】
2015199123.tif 000008
【００４１】
ここで、数式（６）において、ｙｋはｋ番目の操業実績データにおける圧延荷重、φｋは圧延荷重ｙｋで調質圧延を行ったコイルの操業因子設定条件ｘｉを数式（６）に代入することによって得られる圧延荷重予測値である。このように重み係数ｗｋ（ｋ＝１〜ｎ）を付与した条件下で、各操業因子設定条件における最小二乗誤差近似を求めることで係数βｉ（ｉ＝１〜ｍ）を算出する。なお、単純回帰の場合、数式（６）は以下に示す数式（７）のように記述され、重み係数ｗｋ（ｋ＝１〜ｎ）が無く（重みが一定値）、係数βｉ（ｉ＝１〜ｍ）も一定となる。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、一連の圧延荷重設定計算処理は終了する。
【００４２】
【数７】
2015199123.tif 000009
【００４３】
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である圧延荷重設定計算処理では、始めに、重み係数算出部２２が、操業実績データベース２１内に格納されている過去の操業における複数のコイルの操業因子設定条件及び実績伸び率毎に圧延対象である次コイルの操業因子設定条件及び目標伸び率との類似度ｗ１を算出し、操業実績データベース２１内に格納されている操業因子設定条件及び実績伸び率毎に時間空間上の重みｗ２を算出し、算出された類似度ｗ１と時間空間上の重みｗ２とを用いて操業実績データベース２１内に格納されている操業因子設定条件及び実績伸び率毎に重み係数ｗｋを算出する。
【００４４】
次に、圧延荷重設定計算部２３が、重み係数算出部２２が算出した重み係数ｗｋを用いて操業実績データベース２１内に格納されている過去の操業における複数のコイルの実績圧延荷重から圧延対象である次コイルの圧延荷重予測値φｑを算出する。そして、操業用計算機１０が、圧延荷重設定計算部２３が算出した圧延荷重予測値φｑに従って次コイルの調質圧延を制御する。これにより、適切な圧延荷重で鋼帯の調質圧延を行うことによって目標とする伸び率を鋼帯に精度高く付与することができると共に鋼帯Ｓの形状を平坦にすることができる。また、圧延荷重の算出精度を保つためにパラメータ調整やメンテナンスを行う必要がない。
【００４５】
なお、圧延荷重が鋼帯Ｓの幅に比例することは一般的に知られている。このため、圧延荷重設定計算処理では、直接圧延荷重を求めても良いし、圧延幅１ｍｍ当たりの圧延荷重である線荷重（ｔｏｎ／ｍｍ）を算出し、算出値に圧延幅を乗ずることによって圧延荷重を求めても良い。圧延荷重を直接算出する場合、操業因子設定条件に鋼帯の幅を含めることが好ましく、線荷重を求める場合には、操業実績データには圧延荷重を鋼帯の幅で除した値（線荷重）を含めることが望ましい。
【００４６】
〔ロールシフト位置の決定〕
目標とする伸び率を鋼帯Ｓに付与するために適切な圧延荷重を算出しても、圧延によってワークロールが撓むことによって鋼帯の幅方向端部のみが強圧下されると、鋼帯の全幅にわたって伸び率を均等に付与することができず、圧延後の鋼板の形状を平坦にすることができない。そこで、本実施形態では、ワークロール２ａ，２ｂに予めイニシャルクラウンを付与しておくことにより、圧延でワークロール２ａ，２ｂが撓んでも鋼帯の全幅の形状が乱れることなく、鋼帯の全幅にわたって伸び率を均等に付与することを可能にしている。
【００４７】
ここで、図５を参照して、ワークロール２ａ，２ｂの形状について具体的に説明する。図５は、ワークロール２ａ，２ｂの軸方向のプロフィルを示す図である。図５に示すように、本実施形態では、ワークロール２ａ，２ｂの軸方向のプロフィルは、Ｓ字形状になっており、ワークロール２ａ，２ｂが軸方向に互いに補完し合うイニシャルロールカーブを有している。ここで、ロールプロフィルがＳ字形状であるとは、ロール半径（又は直径）がロール軸方向で滑らかに変化し、その極大点と極小点とがロール軸方向のワークロールの範囲内に存在していることを意味する。
【００４８】
このような構成によれば、ロールシフト装置６を利用して軸方向に互いに点対称となるようにワークロール２ａ，２ｂを移動させることによって、図５に曲線Ｌ３で示すように、ワークロール２ａ，２ｂ間の隙間の大きさは常に軸方向中央部においてゼロとなり、軸方向端部に向かうに従って大きくなる。これにより、凸形状のプロフィルを有するロールで圧延するのと同等の効果を得ることができる。
【００４９】
また、このような構成によれば、ワークロール２ａ，２ｂの移動位置（ロールシフト位置）を鋼帯の圧延荷重、幅、及び強度に応じて変更することによって、任意の凸形状のプロフィルを有するロールで圧延することができる。これにより、ワークロール２ａ，２ｂの撓みで幅方向端部のみが強圧下となることを回避でき、調質圧延後の鋼板の形状を平坦にすることができる。ワークロール２ａ，２ｂの軸方向のプロフィルｙｕ，ｙｌは、ワークロール２ａ，２ｂの軸方向中央部をゼロとした軸方向位置をｘとして、例えば以下の数式（８），（９）に示すような３次関数として表すことができる。
【００５０】
【数８】
2015199123.tif 000010
【数９】
2015199123.tif 000011
【００５１】
ここで、数式（８），（９）に示す係数Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は、同一の値とし、２次の項のみワークロール２ａとワークロール２ｂとで符号を変更することにより、ワークロール２ａ，２ｂ間の隙間は軸方向中央部を頂点とした２次関数となる。ロールシフト位置は、圧延荷重によるワークロールの撓み量が予想できるため、その撓み量を補完するのに相応しいイニシャルロールクラウンとなるように決定する。すなわち、圧延荷重が大きい時は凸形状が大きいロールでの圧延に相当し、圧延荷重が小さい時には凸形状が小さいロールでの圧延に相当するようにロールシフト位置を設定する。
【００５２】
なお、圧延機の形態は、４段式及び２段式の圧延機でもよく、ワークロールのプロフィルをＳ字形状とすることで同様の効果を得ることができる。また、本実施形態では、ワークロールのプロフィルはＳ字形状としたが、軸方向端部のみにテーパを付与したテーパロールであってもよい。また、圧延機の形式については、上下ワークロールのみの２段式の圧延機のワークロールに適用することも、ワークロールの撓みを抑制するバックアップロールを備えた２段式の圧延機のワークロールに適用することも可能である。
【実施例１】
【００５３】
本実施例では、ワークロールの直径が８３０ｍｍである２段式の調質圧延設備を用いて鋼帯の調質圧延を行った。鋼帯の材質は低炭素鋼、鋼帯の降伏応力は２７０ＭＰａ、鋼帯の板厚は２．６ｍｍ、鋼帯の板幅は１３００ｍｍであった。また、鋼帯の目標伸び率を０．６％、鋼帯の入側張力を１８ｔｏｎ、鋼帯の出側張力を２０ｔｏｎとした。また、鋼帯の圧延前に操業実績データベース２１に下記条件を満たすコイルの操業実績データ１０００個を格納しておいた。
【００５４】
〔条件〕
板厚：２．０〜３．０ｍｍ
板幅：１０００〜１５００ｍｍ
目標伸び率：０．４〜１．２％
ワークロールの直径：８３０〜８５０ｍｍ
入側張力：１５〜２０ｔｏｎ
出側張力：１６〜２２ｔｏｎ
実績伸び率／目標伸び率：０．８％以上１．２％以下
【００５５】
そして、調質圧延における実績圧延荷重に対する圧延荷重予測値（圧延荷重設定値）の精度（予測誤差）を特許文献２記載の従来例と本発明例とで比較した。ここで、予測誤差とは、以下の数式に示すように、実際の圧延荷重と圧延荷重予測値との差を実際の圧延荷重で除した値を意味する。
【００５６】
予測誤差＝｛（実際の圧延荷重−圧延荷重予測値）／実際の圧延荷重｝×１００％
【００５７】
その結果、本発明例を用いた場合における予測誤差は±１．１％以内であった。これに対して、同じ操業実績データを用いて特許文献２記載の従来例で圧延荷重を算出した結場合における予測誤差は±１．５％であった。以上のことから、本発明例のように、操業実績データに時間空間上の重みを加えることによって至近の操業実績データに重きを置くことにより、圧延荷重を精度高く算出できることが確認できた。
【実施例２】
【００５８】
本実施例では、ワークロールの直径が８３０ｍｍ、ワークロールの幅が１８００ｍｍである２段式の調質圧延機を用いて鋼帯の調質圧延を行った。鋼帯の材質を低炭素鋼、鋼帯の降伏応力を２７０ＭＰａ、鋼帯の板厚を３．２ｍｍ、鋼帯の板幅を１２００ｍｍ、鋼帯の目標伸び率を０．４％、鋼帯の入側張力を２０ｔｏｎとしたところ、適正な圧延荷重は３４０Ｔｔｏｎｆと算出された。ワークロールの軸方向のプロフィルは、係数Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の値をそれぞれ１．０２８Ｅ−９、１．５４３Ｅ−０７、−７．２４１Ｅ−０４とした時の数式（８），（９）により表される形状とした。そして、図５に示すように、上側のワークロール２ａ（上ロール）をプラス方向へ４ｍｍ移動し、下側のワークロール２ｂ（下ロール）をマイナス方向へ４ｍｍ移動させた状態で圧延したところ、目標伸び率０．４％を達成すると共に圧延後の形状も平坦な形状することができた。なお、図５に示す曲線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３はそれぞれ、上ロールの下端位置、下ロールの上端位置、及び上ロールと下ロールとの間の隙間の大きさを示している。
【実施例３】
【００５９】
本実施例では、ワークロールの直径及び幅がそれぞれ６００ｍｍ及び２０００ｍｍであり、バックアップロールの直径及び幅がそれぞれ１３００ｍｍ及び２２００ｍｍである４段式の調質圧延機を用いて鋼帯の調質圧延を行った。鋼帯及び圧延荷重は実施例２と同じとした。ワークロールの軸方向のプロフィルは、係数Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の値をそれぞれ８．２３０Ｅ−１０、１．２３５Ｅ−０７、５．７９３Ｅ−０４とした時の数式（８），（９）により表される形状とした。そして、図６に示すように、上側のワークロール２ａ（上ロール）をプラス方向へ３０ｍｍ移動し、下側のワークロール２ｂ（下ロール）をマイナス方向へ３０ｍｍ移動させた状態で圧延した。また、４段式の調質圧延機はバックアップロールを有し、圧延時のワークロールの撓みを抑制できるので、無負荷時のワークロール２ａ，２ｂ間の隙間は２段式の圧延機の際と比べて小さくした。この結果、目標伸び率０．４％を達成し、圧延後の形状も平坦であった。なお、図６に示す曲線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３はそれぞれ、上ロールの下端位置、下ロールの上端位置、及び上ロールと下ロールとの間の隙間の大きさを示している。
【００６０】
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００６１】
１  調質圧延設備
２ａ，２ｂ  ワークロール
３ａ，３ｂ  バックアップロール
４  ハウジング
５  軸受け箱
６  ロールシフト装置
７  圧下シリンダー
１０  操業用計算機
１１  異常データ有無確認部
１２  設定情報送信部
２０  圧延荷重設定用計算機
２１  操業実績データベース
２２  重み係数算出部
２３  圧延荷重設定計算部
Ｓ  鋼帯
【図１】
2015199123.tif 000012
【図２】
2015199123.tif 000013
【図３】
2015199123.tif 000014
【図４】
2015199123.tif 000015
【図５】
2015199123.tif 000016
【図６】
2015199123.tif 000017