(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延スタンドで圧延される圧延材の板厚を予測し、この板厚に基づいて、圧延スタンドの圧下量を操作することで板厚を制御する方法であって、
下流側に板厚計が設けられた圧延スタンドを制御対象の圧延スタンドとし、
前記板厚計で計測された出側板厚の実績値に前記制御対象の圧延スタンドと板厚計との間で生じる「むだ時間」の影響を加味することで、前記出側板厚の実績値を補正し、
補正した出側板厚が目標板厚と一致するように前記制御対象の圧延スタンドの圧下量を操作するものとし、
前記補正した出側板厚は、前記板厚計で計測された出側板厚の実績値に、前記むだ時間の間に生じる板厚の変化量のうち、当該むだ時間の影響度に応じた量を加算することで算出されるものであって、
前記むだ時間の影響度に応じた量が、前記むだ時間の間に生じるゲージメータ板厚変化量に、むだ時間の影響を考慮するための補正量調整係数（０以上１未満の値）を乗じた値とされている
ことを特徴とする板厚制御方法。
【請求項２】
前記制御対象の圧延スタンドが、タンデム圧延機に備えられた最終圧延スタンドであることを特徴とする請求項１に記載の板厚制御方法。
【請求項３】
少なくとも１つの圧延スタンドと該圧延スタンドの下流側に配備された板厚計とを有する圧延機に備えられた板厚制御装置であって、
前記板厚制御装置は、下流側に板厚計が設けられた圧延スタンドを制御対象の圧延スタンドとし、前記板厚計で計測された出側板厚の実績値に前記制御対象の圧延スタンドと板厚計との間で生じる「むだ時間」の影響を加味することで、前記出側板厚の実績値を補正し、補正した出側板厚となるように前記制御対象の圧延スタンドの圧下量を操作するものであって、
前記補正した出側板厚は、前記板厚計で計測された出側板厚の実績値に、前記むだ時間の間に生じる板厚の変化量のうち、当該むだ時間の影響度に応じた量を加算することで算出されるものとし、
前記むだ時間の影響度に応じた量が、前記むだ時間の間に生じるゲージメータ板厚変化
量に、むだ時間の影響を考慮するための補正量調整係数（０以上１未満の値）を乗じた値とするように構成されている
ことを特徴とする板厚制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延機で圧延材を連続的に圧延する際に用いられ、操業安定性を向上させると共に製品精度を向上させることが可能な板厚制御方法及び板厚制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、薄鋼板や薄アルミ板等の圧延材は、複数の圧延スタンドを有するタンデム圧延機により熱間圧延や冷間圧延で製造されている。これら圧延材の最終製品の評価基準のひとつとして板厚があり、圧延スタンドの出側板厚を目標板厚に追従させるために、様々な制御技術が開発されている。
斯かる制御技術としては、まず、式（１）を用いるゲージメータＡＧＣがある。
【０００３】
【数１】
0005700404.tif 000002
【０００４】
また、他の制御技術としてはモニタＡＧＣがある。モニタＡＧＣは、圧延スタンドの出側に設置された板厚計による計測値を用いて、目標板厚と板厚計測値の偏差にＰＩ制御ゲインなどを乗じた値を、圧延スタンドの圧下指令値とするものである。
モニタＡＧＣでは、圧延スタンドの直下から板厚計までの金属板の搬送時間がむだ時間となる。モニタＡＧＣにより制御した場合、このむだ時間が原因で、制御ゲインを高くすると板先端において板厚のオーバーシュートが過大になったり、ハンチングするため、制御ゲインを低くし追従性を低下させざるを得ないといった難点がある。
【０００５】
このような難点を回避すべく、特許文献１に開示されたような技術が開発されている。
特許文献１は、被圧延材を圧延する圧延機及び該被圧延材のロール直下の状態を計測する第１の計測機構と、前記圧延機のロール直下より離間した位置に配置され前記被圧延材がロール直下で変形した後の状態量を計測する第２の計測機構と、から構成される圧延機の板厚制御装置において、前記第１の計測機構の測定量を用いて前記被圧延材の制御量を所定の値に制御する第１の制御手段と、前記第２の計測機構の測定量を用いて前記被圧延材の制御量を所定の値に制御する第２の制御手段と、前記第１の制御手段の制御結果が前記第２の制御手段の制御結果に与える影響を取り除くデータ遅延装置を設けた圧延機の板厚制御装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平６−７１６１６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の技術は、被圧延材がロール直下から第２の計測手段へ到達する移送時間分だけ第１の制御手段への指令を遅らせるなどして、むだ時間の影響を排除するものとなっている。
しかしながら、制御手段への指令を遅延させるだけでは、圧延速度の遅い圧延機や板厚計までの距離が大きい圧延機では、確実な制御ができない場合があることが現場の実績として挙がってきている。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題点を鑑み、圧延スタンドと板厚計との間で生じる「むだ時間」の影響が大である圧延機においても、板厚の制御を確実に行うことができる板厚制御方法及び板厚制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明に係る板厚制御方法は、圧延スタンドで圧延される圧延材の板厚を予測し、この板厚に基づいて、圧延スタンドの圧下量を操作することで板厚を制御する方法であって、下流側に板厚計が設けられた圧延スタンドを制御対象の圧延スタンドとし、前記板厚計で計測された出側板厚の実績値に前記制御対象の圧延スタンドと板厚計との間で生じる「むだ時間」の影響を加味すべく、前記出側板厚の実績値にむだ時間の間に生じる板厚の変化量を加算することで当該出側板厚の実績値を補正し、補正した出側板厚が目標板厚と一致するように前記制御対象の圧延スタンドの圧下量を操作することを特徴とする。
【００１０】
好ましくは、前記補正した出側板厚は、前記板厚計で計測された出側板厚の実績値に、前記むだ時間の間に生じる板厚の変化量のうち、当該むだ時間の影響度に応じた量を加算することで算出されるとよい。
好ましくは、前記制御対象の圧延スタンドが、タンデム圧延機に備えられた最終圧延スタンドであるとよい。
【００１１】
本発明に係る板厚制御装置は、少なくとも１つの圧延スタンドと該圧延スタンドの下流側に配備された板厚計とを有する圧延機に備えられた板厚制御装置であって、前記板厚制御装置は、下流側に板厚計が設けられた圧延スタンドを制御対象の圧延スタンドとし、前記板厚計で計測された出側板厚の実績値に前記制御対象の圧延スタンドと板厚計との間で生じる「むだ時間」の影響を加味すべく、前記出側板厚の実績値にむだ時間の間に生じる板厚の変化量を加算することで当該出側板厚の実績値を補正し、補正した出側板厚が目標板厚と一致するように前記制御対象の圧延スタンドの圧下量を操作するように構成されていることを特徴とする。
なお、本発明に係る板厚制御方法の最も好ましい形態は、圧延スタンドで圧延される圧延材の板厚を予測し、この板厚に基づいて、圧延スタンドの圧下量を操作することで板厚を制御する方法であって、下流側に板厚計が設けられた圧延スタンドを制御対象の圧延スタンドとし、前記板厚計で計測された出側板厚の実績値に前記制御対象の圧延スタンドと板厚計との間で生じる「むだ時間」の影響を加味することで、前記出側板厚の実績値を補正し、補正した出側板厚が目標板厚と一致するように前記制御対象の圧延スタンドの圧下量を操作するものとし、前記補正した出側板厚は、前記板厚計で計測された出側板厚の実績値に、前記むだ時間の間に生じる板厚の変化量のうち、当該むだ時間の影響度に応じた量を加算することで算出されるものであって、前記むだ時間の影響度に応じた量が、前記むだ時間の間に生じるゲージメータ板厚変化量に、むだ時間の影響を考慮するための補正量調整係数（０以上１未満の値）を乗じた値とされていることを特徴とする。
なお、本発明に係る板厚制御装置の最も好ましい形態は、少なくとも１つの圧延スタンドと該圧延スタンドの下流側に配備された板厚計とを有する圧延機に備えられた板厚制御装置であって、前記板厚制御装置は、下流側に板厚計が設けられた圧延スタンドを制御対象の圧延スタンドとし、前記板厚計で計測された出側板厚の実績値に前記制御対象の圧延スタンドと板厚計との間で生じる「むだ時間」の影響を加味することで、前記出側板厚の実績値を補正し、補正した出側板厚となるように前記制御対象の圧延スタンドの圧下量を操作するものであって、前記補正した出側板厚は、前記板厚計で計測された出側板厚の実績値に、前記むだ時間の間に生じる板厚の変化量のうち、当該むだ時間の影響度に応じた量を加算することで算出されるものとし、前記むだ時間の影響度に応じた量が、前記むだ時間の間に生じるゲージメータ板厚変化量に、むだ時間の影響を考慮するための補正量調整係数（０以上１未満の値）を乗じた値とするように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の板厚制御技術を用いることで、圧延スタンドと板厚計との間で生じる「むだ時間」の影響が大である圧延機においても、板厚の制御を確実に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る板厚制御装置を示したブロック図である。
【図２】本発明に係る板厚制御方法を説明するための図である。
【図３】本発明に係る板厚制御方法のフローチャートである。
【図４】モニタＡＧＣを用いて板厚制御を行った結果である。
【図５】ゲージメータ補正板厚を用いて板厚制御を行った結果である。
【図６】本発明に係る板厚制御方法を用いて板厚制御を行った結果である。
【図７】モニタＡＧＣを用いて板厚制御を行った結果を拡大して示した図である。
【図８】ゲージメータ補正板厚を用いて板厚制御を行った結果を拡大して示した図である。
【図９】本発明に係る板厚制御方法を用いて板厚制御を行った結果を拡大して示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を、タンデム圧延機１（連続圧延機）を例示しつつ図を基に説明する。なお、以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
図１は、複数の圧延スタンドと圧延後の圧延材Ｗを巻き取るコイル巻き取り機とを備えたタンデム圧延機１、特に、最終圧延スタンド２を模式的に示した図である。
【００１５】
最終圧延スタンド２は、上流側に配備された他の圧延スタンドと同様に、上下の圧延ロール３（ワークロール）とそれぞれの圧延ロール３をバックアップするバックアップロール４を備える。最終圧延スタンド２の圧延ロール３は、圧下量変更部５によりそのギャップ量が変更可能となっている。各圧延スタンドには、圧延荷重を測定する荷重計測器６（ロードセル）が備えられる。
【００１６】
最終圧延スタンド２の出側には、圧延材Ｗの板厚を検出する板厚計７が設けられる。最終圧延スタンド２と板厚計７との間には、圧延材Ｗの速度を計測する板速計８が設けられている。また、各圧延スタンド間の張力を検出するルーパ（図示せず）が備えられる場合もある。
このタンデム圧延機１においては、圧延材Ｗは、複数の圧延スタンドを通ることで、所望の板厚、板幅、板クラウンの製品板へと圧延され、コイル巻き取り機で巻き取られ次の工程へと搬送される。
【００１７】
本実施形態のタンデム圧延機１は板厚制御装置１０を有している。この板厚制御装置１０は、板厚制御部１１、目標板厚設定部１２、補正量調整係数演算部１３、補正量調整板厚演算部１４、ゲージメータ板厚変化量演算部１５、搬送時間演算部１６、データ記憶部１７を備えるものとなっている。板厚制御装置１０はプロコン等で構成されている。
この板厚制御装置１０においては、最終圧延スタンド２の板厚計７で計測された出側板厚の実績値に最終圧延スタンド２と板厚計との間で生じる「むだ時間」の影響を加味すべく、出側板厚の実績値にむだ時間の間に生じる板厚の変化量を加算することで当該出側板厚の実績値を補正し、補正した出側板厚が目標板厚と一致するように最終圧延スタンド２の圧下量を操作するものとなっている。
【００１８】
以下、図２に示す圧延状態の模式図を基に、本発明の板厚制御装置１０の中にて行われる板厚制御方法の詳細を述べる。
まず、図２（ａ）に示す時刻ｔ1においては、圧延材ＷのＡ部は最終圧延スタンド２出側に位置し、図２（ｂ）に示す時刻ｔ2においては、圧延材Ｗが搬送されて、Ａ部は板厚計７の直下に位置しており、Ｂ部が最終圧延スタンド２の出側に位置しているものとする。
【００１９】
Ａ部のゲージメータ板厚ｈg（ｔ1）は、時刻ｔ1における無負荷時ロールギャップＳ（ｔ1）と荷重計測値Ｐ（ｔ1）を用いて、式（２）で表される。同様にＢ部のゲージメータ板厚ｈg（ｔ2）は式（３）で表される。
【００２０】
【数２】
0005700404.tif 000003
【００２１】
時刻ｔ2において、Ａ部の板厚計７の計測値ｈm（ｔ2）すなわち出側板厚の実績値が得られ、Ａ部におけるゲージメータ誤差δ（ｔ2）を式（４）により計算する。
【００２２】
【数３】
0005700404.tif 000004
【００２３】
Ａ部におけるゲージメータ誤差δ（ｔ2）を用いて、式（５），式（６）によりＢ部におけるゲージメータ板厚ｈg（ｔ2）を補正し、Ｂ部における補正板厚ｈc（ｔ2）を得る。
【００２４】
【数４】
0005700404.tif 000005
【００２５】
ここで、式（６）を考えると、補正板厚を用いて圧下指令値を演算し板厚制御することは、モニタＡＧＣにおいて、時刻ｔ1からｔ2までの板厚変化量をゲージメータ式を用いて計算し、むだ時間の影響を低減していることに他ならない。従って、補正板厚ｈcを用いて板厚制御することは、「絶対値ＡＧＣにおいてゲージメータ誤差を時々刻々補正している」とも、「モニタＡＧＣにおいてむだ時間の影響を低減している」とも捉えることができる。
【００２６】
補正板厚ｈcを用いた板厚制御は、板厚計７の計測値ｈm（出側板厚の実績値）をそのまま用いた板厚制御（モニタＡＧＣ）と比較して、むだ時間の影響を低減しているため、オーバーシュートやハンチングを起こしにくいが、補正板厚ｈcの計算に用いるゲージメータ板厚変化量Δｈgが荷重計測値や無負荷時ロールギャップに基づいて計算されるため、補正板厚ｈcのノイズが大きくなり、その結果板厚が不安定になる。圧延材Ｗの板先端部などにおいて板厚が目標板厚から大きく外れている時は、板厚が大きく変化するため、むだ時間の影響が大きいが、定常部において板厚が目標板厚付近である時は、板厚が大きく変化しないため、むだ時間の影響が小さく、相対的にノイズの影響が大きくなる。
【００２７】
従って、むだ時間の影響が大きい場合はゲージメータ板厚変化量Δｈgにより大きく補正してむだ時間の影響を小さくし、むだ時間の影響が小さい場合はゲージメータ板厚変化量Δｈgによる補正をあまり行わず、ノイズを小さくすることが望ましい。
そこでゲージメータ板厚変化量Δｈgによる補正量を調整する係数（以下、補正量調整係数） を用いて、式（７）により補正量調整板厚ｈc ’すなわち出側板厚の実績値を補正した値ｈc ’を計算する。
【００２８】
【数５】
0005700404.tif 000006
【００２９】
補正量調整係数ａとしては、例えば以下の様なものが挙げられる。
まず、方法１として、以下の式で補正量調整係数ａを算出する。
【００３０】
【数６】
0005700404.tif 000007
【００３１】
ここでｈrは目標板厚、ｂは正の定数とする。方法１による補正量調整係数ａは、０≦ａ＜１であり、板厚計７の計測値と目標板厚の差の絶対値が大きい時は１に近く、小さい時は０に近い値となる。
他の方式（方法２）として、次式で表す補正量調整係数の決定方法が採用できる。
【００３２】
【数７】
0005700404.tif 000008
【００３３】
方法２による補正量調整係数ａは、０≦ａ＜１であり、補正板厚ｈcと目標板厚の差の絶対値が大きい時は１に近く、小さい時は０に近い値となる。
また、方法３として、次式を基に補正量調整係数を決定することもできる。
【００３４】
【数８】
0005700404.tif 000009
【００３５】
ここでｄ（ｔ2） は時刻ｔ2における板厚計７の計測値の変化率（微分値）である。この方式による補正量調整係数ａは、０≦ａ＜１であり、板厚計７の計測値の変化率絶対値が大きい時は１に近く、小さい時は０に近い値となる。
方式１により計算した補正量調整係数ａを用いて補正量調整板厚ｈc ’を計算し、補正量調整板厚を目標板厚に近づける様に圧下量を操作する。
【００３６】
次に、図３を基に板厚制御の処理手順を説明する。
まず、圧延材Ｗの先端が板厚計７を通過した後から、圧延材Ｗの板端が圧延スタンドを抜けるまでの任意の時刻にて、本発明による制御を開始する（ＳＴＥＰ１）。
この時点での時刻をｔN とする。板速計８から得られた板速度の実績値を基に、搬送時間演算部１６において、圧延スタンドから板厚計７までの搬送時間Δｔ（ｔN）を板速計８の計測値Ｖ（ｔN）と最終圧延スタンド２から板厚計７までの距離Ｌを用いて、式（８）により演算する（ＳＴＥＰ２）。
【００３７】
【数９】
0005700404.tif 000010
【００３８】
その後、ＳＴＥＰ２で演算された搬送時間Δｔ（ｔN）に基づき、データ記憶部１７に記憶されている時刻ｔN−Δｔ（ｔN）における荷重Ｐ（ｔN−Δｔ（ｔN））と圧下位置Ｓ（ｔN−Δｔ（ｔN））を、ゲージメータ板厚変化量演算部１５に出力する（ＳＴＥＰ３）。
ＳＴＥＰ４として、ゲージメータ板厚変化量演算部１５において、荷重計測器６から入力される荷重計測値Ｐ（ｔN）、圧下量変更部５から入力される圧下位置Ｓ（ｔN）、データ記憶部１７から入力される荷重Ｐ（ｔN−Δｔ（ｔN））と圧下位置Ｓ（ｔN−Δｔ（ｔN））、予め設定されているミル定数Ｍに基づき、式（９）によりゲージメータ板厚変化量Δｈg（ｔN）を演算する。
【００３９】
【数１０】
0005700404.tif 000011
【００４０】
次に、ＳＴＥＰ５として、補正量調整係数演算部１３において、目標板厚設定部１２から入力される目標板厚ｈr、板厚計７から入力される板厚計７の計測値ｈm（ｔN）に基づき、式（１０）により補正量調整係数ａ（ｔN）を演算する。
【００４１】
【数１１】
0005700404.tif 000012
【００４２】
その後、補正量調整板厚演算部１４において、板厚計７から入力される板厚計７の計測値ｈm（ｔN）、ゲージメータ板厚変化量演算部１５から入力されるゲージメータ板厚変化量Δｈg（ｔN）、補正量調整係数演算部１３から入力される補正量調整係数ａ（ｔN） に基づき、式（１１）により補正量調整板厚ｈc’（ｔN）を演算する（ＳＴＥＰ６）。
【００４３】
【数１２】
0005700404.tif 000013
【００４４】
ＳＴＥＰ７として、板厚制御部１１において、補正量調整板厚演算部１４から入力される補正量調整板厚ｈc’（ｔN）を、目標板厚設定手段から入力される目標板厚ｈrに近づけるように、当業者常法を用い、ＰＩゲイン等により演算された値を圧下量指令値として出力する。
以上の処理は、板尾端が圧延スタンドを抜けるまでの任意の時刻において、制御を終了する（ＳＴＥＰ８）。終了しない場合はＳＴＥＰ２に戻る。
【実施例】
【００４５】
図４には、板厚計７の計測値ｈmを用いた板厚制御（モニタＡＧＣ）のシミュレーション結果が示されている。
図５には、本発明に係る板厚制御方法（補正板厚ｈc、補正量調整係数ａ＝１）を用いた板厚制御のシミュレーション結果が示されている。
図６には、本発明に係る板厚制御方法（補正板厚ｈc、補正量調整係数ａ；０≦ａ＜１）を用いた板厚制御のシミュレーション結果が示されている。図４〜図６は全て時刻０ｓｅｃ〜１０ｓｅｃの結果である。
【００４６】
本実施例のシミュレーションは、圧延材Ｗの板先端部における板厚制御を想定し、各制御手法開始前は板厚が４ｍｍであるところを３ｍｍに制御するという条件で行った。板厚制御部１１においてはＰＩゲインにて制御を行うものとし、図４〜図９の全てで同じ値のゲインを用いた結果を示す。
図４〜図６から明らかなように、時刻１ｓｅｃから２ｓｅｃ付近における板厚のアンダーシュートの大きさは、モニタＡＧＣによる板厚制御、本発明による板厚制御（補正量調整係数ａ；０≦ａ＜１）、本発明による板厚制御（補正量調整係数ａ＝１）の順に大きい。しかし、補正量調整係数ａ＝１である板厚制御では、板厚が目標板厚付近まで近づいた後も板厚の上下変動が大きくなっている。
【００４７】
図４〜図６において、時刻５ｓｅｃから１０ｓｅｃまでを拡大したものを、それぞれ図７〜図９に示す。図７（モニタＡＧＣによる板厚制御）、図９（補正量調整係数ａ；０≦ａ＜１）で示す制御手法に比較して、図８の補正量調整係数ａ＝１である板厚制御では、板厚の上下変動が大きくなっていることが明らかである。
以上のことを鑑みるに本発明による板厚制御（補正量調整係数ａ；０≦ａ＜１）を行うことで、板厚のアンダーシュートを低減しながら板厚の上下変動を確実に抑制できる。つまり、本発明による板厚制御（補正量調整係数ａ；０≦ａ＜１）によれば、計測値へ含まれる誤差（ノイズ）やむだ時間に起因する誤差の影響が可及的に排除された出側板厚の実績値の補正値ｈcを求めることができ、得られた補正板厚ｈcに基づいて板厚の制御を確実に行うことが可能となる。
【００４８】
以上、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
例えば、発明を実施するための形態においては、タンデム圧延機１を例示しつつ説明を行ったが、本願発明の板厚制御技術は、単一の圧延スタンドからなる圧延機にも適用可能である。圧延材Ｗも薄板に限定されず、厚板の圧延時にも、本発明の技術を採用可能である。また、圧延材としては鋼材に限定されず、アルミ材や銅材などであってもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１    タンデム圧延機
２    最終圧延スタンド
３    圧延ロール
４    バックアップロール
５    圧下量変更部
６    荷重計測器
７    板厚計
８    板速計
１０  板厚制御装置
１１  板厚制御部
１２  目標板厚設定部
１３  補正量調整係数演算部
１４  補正量調整板厚演算部
１５  ゲージメータ板厚変化量演算部
１６  搬送時間演算部
１７  データ記憶部
Ｗ    圧延材
【図３】
0005700404.tif 000014
【図４】
0005700404.tif 000015
【図５】
0005700404.tif 000016
【図６】
0005700404.tif 000017
【図７】
0005700404.tif 000018
【図８】
0005700404.tif 000019
【図９】
0005700404.tif 000020
【図１】
0005700404.tif 000021
【図２】
0005700404.tif 000022