(57)【要約】【課題】ロール偏芯があっても最適なゲイン設定を保証する板厚制御方法および装置を提供することを目的とする。【解決手段】圧延機で圧延される金属板の板厚をゲージメータＡＧＣにより制御する板厚制御方法において、ミル定数、予測ミル定数、塑性定数、ロール偏芯量、および入側板厚変動に基づいて前記ゲージメータＡＧＣのチュ−ニング率を求める。【選択図】図１
2007152372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延機で圧延される金属板の板厚をゲージメータＡＧＣにより制御する板厚制御方法において、
ミル定数、予測ミル定数、塑性定数、ロール偏芯量、および入側板厚変動に基づいて前記ゲージメータＡＧＣのチュ−ニング率を求めることを特徴とする板厚制御方法。
【請求項２】
圧延機で圧延される金属板の板厚をゲージメータＡＧＣにより制御する板厚制御装置において、
ロール偏芯量を測定または推定するロール偏芯推定器と、
前記ゲージメータＡＧＣのチューニング率を設定するチューニング率自動設定装置と、
設定されたチューニング率に基づいて補償量を求めて補償されたロールギャップ量を制御する自動板厚制御装置と、
を備えることを特徴とする板厚制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の板厚制御装置において、
前記チューニング率自動設定装置は、ミル定数、予測ミル定数、塑性定数、ロール偏芯量、および入側板厚変動に基づいて前記ゲージメータＡＧＣのチュ−ニング率を求め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、鋼板などの金属板の圧延における板厚制御方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の自動板厚制御においては、自動板厚制御のゲイン設定はロール偏芯と呼ばれるロール軸中心と幾何学的中心のずれという設備的原因により発生する板厚変動要因を考慮しながらも、実験結果などによるオフラインでの半固定値設定によるところが多かった。これに対して、例えば特許文献１に開示された「圧延機の板厚制御装置」という技術では、ロール偏芯を含めた設備起因の板厚変動を考慮してゲイン設定を実施している。 
【特許文献１】特開平４−７５７１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、鋼板の圧延機による圧延において、ロール偏芯と呼ばれるロール軸中心と幾何学的中心のずれによる板厚変動要因が板厚自動制御に対して逆応答となるため、自動板厚制御のゲインを充分に大きくすることができず、結果として板厚変動を充分に除去できないという問題があった。
【０００４】
この問題に対して、本発明者が先に出願した特願２００５−０９９５９１号では、ロール偏芯を精度よく推定するようにし、このロール偏芯推定量を用いてロール偏芯を相殺する圧延機のギャップ操作を与えることでロール偏芯による影響を充分に除去するようにしている。
【０００５】
そしてロール偏芯による影響を充分に除去することで、結果的に自動板厚制御のゲインを大きくすることを可能としていた。しかしながら、ゲインを大きく設定できるものの、その設定したゲイン自身が最適なゲインでない場合があり、常時最適なゲイン設定を保証できないという問題があった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ロール偏芯があっても最適なゲイン設定を保証する板厚制御方法および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】
【０００７】
本発明の請求項１に係る発明は、圧延機で圧延される金属板の板厚をゲージメータＡＧＣにより制御する板厚制御方法において、ミル定数、予測ミル定数、塑性定数、ロール偏芯量、および入側板厚変動に基づいて前記ゲージメータＡＧＣのチュ−ニング率を求めることを特徴とする板厚制御方法である。
【０００８】
また本発明の請求項２に係る発明は、圧延機で圧延される金属板の板厚をゲージメータＡＧＣにより制御する板厚制御装置において、ロール偏芯量を測定または推定するロール偏芯推定器と、前記ゲージメータＡＧＣのチューニング率を設定するチューニング率自動設定装置と、設定されたチューニング率に基づいて補償量を求めて補償されたロールギャップ量を制御する自動板厚制御装置と、を備えることを特徴とする板厚制御装置である。
【０００９】
さらに本発明の請求項３に係る発明は、請求項２に記載の板厚制御装置において、前記チューニング率自動設定装置は、ミル定数、予測ミル定数、塑性定数、ロール偏芯量、および入側板厚変動に基づいて前記ゲージメータＡＧＣのチュ−ニング率を求めることを特徴とする板厚制御装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、圧延条件や設備条件などによる影響で逐次変化するロール偏芯の変化に対応した最適設定を与えるようにしたので、これらの条件変動に対して追従する最適ゲインを与えることが可能となるとともに、より出側板厚変動の少ない自動板厚制御を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明を実施するための最良の形態について、以下に数式を参照して説明を行う。鋼鈑などの金属板の自動板厚制御（Automatic  Gauge  Control：AGCと略称する）では、圧延荷重から算出した計算板厚（ゲージメータ板厚）を一定にするように圧下を操作するゲージメータAGCが行われている。
【００１２】
本発明におけるロール偏芯低減後の最適チューニング率設定の基本的な考え方は、ゲージメータAGCにより低減される入側板厚変動と、ゲージメータAGCが助長するロール偏芯起因の板内厚偏差の大きさを等しくすることにある。
【００１３】
まず、ゲージメータAGCについて説明する。塑性定数変動や入側板厚変動によって荷重変動ΔPが生じたとき、ゲージメータ式の考え方に従えば出側板厚変動Δhは、ミル定数Mを用いて、以下の(1)式のように表される。
Δh = ΔP / M  ・・・・・・・・(1)
この出側板厚変動Δhを、開度操作により補償するのがゲージメータAGCの考え方であり、補償量Sagcは、荷重変動ΔP、チューニング率α、および予測ミル定数Mnを用いて以下の(2)式となる。なお、チューニング率αは（0≦α≦1）の範囲の値を持ち、いわゆる制御ゲインと呼ばれるものである。
Sagc = -α・ΔP / Mn  ・・・・・・・・(2)
すなわち、ゲージメータAGCでは、荷重の増加に対してロールを閉めこむよう補償することで板厚変動を除去するものであり、チューニング率αを如何に最適値に設定するかが本発明の主題である。
【００１４】
次に、ロール偏芯起因の板内厚偏差について述べる。荷重変動は、塑性定数と圧下量の変動との積で表される。ロール偏芯の影響のみを考え、入側板厚変動及び塑性定数変動が無いとすれば、補償前の出側板厚変動をΔh、塑性定数をQとすると、荷重変動ΔPは以下の(3)式である。
ΔP = Q（−Δh）  ・・・・・・・・(3)
また、ロール偏芯量ΔSeに対して、(4)式なる関係がある。
Δh = （M /（M+Q））ΔSe  ・・・・・・・・(4)
式(2)、(3)、および(4)より、ロール偏芯量ΔSeに対するゲージメータAGCによる補償量Sagc1は、(5)式となる。
Sagc1 = α（Q / Mn）（M /（M+Q））ΔSe  ・・・・・・・・(5)
補償後の出側板厚変動Δh’は、補償前の出側板厚変動Δhと上記Sagc1の和であるので、結局(6)式のように表せる。
Δh’ = （1＋α（Q / Mn））（M /（M+Q））ΔSe  ・・・・・・・・(6)
チューニング率αが１に近づくとき、当然ながら補償後の出側板厚変動Δh’は大きくなる。
【００１５】
次に、入側板厚変動に対する制御量について述べる。入側板厚変動をΔHとしたときの荷重変動ΔPは、以下の(7)式である。
ΔP = Q（ΔH−Δh）  ・・・・・・・・(7)
また、開度変動がないとすれば、荷重変動ΔPは(1)式のゲージメータ式より(8)式となる。
ΔP = M・Δh  ・・・・・・・・(8)
式(2)、(7)、および(8)より、入側板厚変動ΔHに対するゲージメータAGCによる補償量Sagc2は、以下の(9)式となる。
Sagc2 = −α（M / Mn）（Q /（M+Q））ΔH  ・・・・・・・・(9)
ΔHによる最終的な出側板厚変動Δh’’は、入側板厚変動ΔHと上記Sagc2の和であるので、結局(10)式のように表せる。
Δh’’ = （1−α（M / Mn））（Q /（M+Q））ΔH  ・・・・・・・・(10)
チューニング率αを1に近づけることで、出側板厚変動Δh’’は小さくなる。
【００１６】
チューニング率αが大きいと偏芯による出側板厚変動Δh’、すなわち式(6)が大きくなり、チューニング率αが小さいと入側板厚変動による出側板厚変動Δh’’、すなわち式(10)が大きくなる。このトレードオフを考えればよいので、Δh’とΔh’’を等しくするチューニング率αが求めるべき最適なチューニング率である。
【００１７】
Δh’とΔh’’が等しい場合が最適チューニング率と考えると、(11)式となる。
（1＋α（Q / Mn））（M /（M+Q））ΔSe =（1−α（M / Mn））（Q /（M+Q））ΔH・・・(11)
この(11)式をαについて解くと、求めるべき最適なチューニング率αを結局(12)式のように表すことができる。
α = (Mn / M・Q)（Q・ΔH − M・ΔSe）/（ΔH + ΔSe）  ・・・・・・・・(12)
【００１８】
以上説明したように、ロール偏芯と板厚変動のトレードオフを考慮した場合の最適チューニング率を導出することができる。なお、ロール偏芯量ΔSe、および入側板厚変動ΔHの導出には、計測する方法や式から推定する方法など様々な方法が考えられるが、いずれの方法を用いても良い。
【実施例】
【００１９】
実施例として、図1の構成による圧延機及び板厚制御システムにおいて、図2ような入側板厚プロフィールが与えられた場合に、10mmの出側板厚を目標として圧延を実施する場合におけるシミュレーション結果を挙げる。
【００２０】
図1中、１は上ワークロール、２は下ワークロール、３は上バックアップロール、４は下バックアップロール、５はロール偏芯推定器、６は自動板厚制御装置、７はチューニング率自動設定装置、および１０は金属板（鋼鈑）をそれぞれ表す。
【００２１】
金属板（鋼鈑）１０は、上バックアップロール３および下バックアップロール４にそれぞれ抱え込まれた、上ワークロール１および下ワークロール２により圧下される。ロール偏芯推定器５は、ロール偏芯量を測定または推定するものであり、測定または推定にあたってはいずれの方法であってもよい。例えば、前述の特願２００５−０９９５９１号に記載の方法を用いるようにすればよい。
【００２２】
チューニング率自動設定装置７は、ロール偏芯推定器５で求めたロール偏芯量などを用いて、上述の式(7)よりチューニング率αを演算する。自動板厚制御装置６は、前記チューニング率α、荷重変動ΔP、および予測ミル定数Mnに基づいて、補償量を求めて補償されたロールギャップ量を制御するものである。なお、図１では、ロール偏芯推定器５、チューニング率自動設定装置７、および自動板厚制御装置６をそれぞれ機能別に異なった装置として表してはいるが、１つまたは複数の装置としてまとめるまたは機能分散するようにしても良い。
【００２３】
入側板厚プロフィールは、シミュレーションでは図2のように既知の値であるが、実操業への本発明の適用では、板厚計やゲージメータ式などを用いて測定、または導出するものである。
【００２４】
これに0.01mmのロール偏芯による外乱を与え、本発明を適用した自動板厚制御を行う場合の出側板厚を図3に示す。この場合において、本発明により求めた最適チューニング率は0.978と算出されたが、仮にチューニング率を0.9とした場合の結果と比較している。図示するように、最適チューニング率0.978とした方が出側板厚変動の低減していることが確認できる。
【００２５】
同様に、0.5mmと大幅なロール偏芯量による外乱を与え、自動板厚制御を行う場合の出側板厚を図4に示す。この場合において、最適チューニング率は0.550と算出されたが、仮にチューニング率を0.9（図３で比較に用いた場合と同じ）とした場合と比較すると、同様に出側板厚変動の大幅な低減が確認できる。なお、本実施例で示したシミュレーションの主な条件は、ミル定数  908 ton/mm、予測ミル定数  873 ton/mm、および塑性定数  2622 ton/mmなどである。
【００２６】
このように本発明を適用することで、操業条件により絶えず変化する入側板厚変動、およびロール偏芯による外乱に追従する最適なチューニング率を設定でき、より出側板厚変動の少ない自動板厚制御を実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施例に係る板厚制御システムの構成例を示す図である。
【図２】実施例で用いた入側板厚プロフィールを示す図である。
【図３】ロール偏芯（0.01mm）の場合に本発明を適用したシミュレーション結果を示す図である。
【図４】ロール偏芯（0.50mm）の場合に本発明を適用したシミュレーション結果を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１          上ワークロール
２          下ワークロール
３          上バックアップロール
４          下バックアップロール
５          ロール偏芯推定器
６          自動板厚制御装置
７          チューニング率自動設定装置
１０        金属板（鋼鈑）
【図１】
2007152372.tif 000003
【図２】
2007152372.tif 000004
【図３】
2007152372.tif 000005
【図４】
2007152372.tif 000006