(57)【要約】【課題】圧下率が大きくなった場合であっても圧延材の板厚を目標値に近づけ、精度の高い板厚制御を実現する。【解決手段】圧延機の入側板厚の実績値と出側板厚の実績値とから、圧下率及び入側板厚偏差及び出側板厚偏差を求め、圧下率が所定値を超えた場合には、入側板厚偏差の絶対値と出側板厚偏差の絶対値とを比較して、出側板厚偏差＞入側板厚偏差の場合には、板厚制御を停止し、その後、板厚制御を停止した状況下において、出側板厚偏差＞入側板厚偏差の関係がさらに続く場合には、圧下率を下げるようにして、出側板厚を目標値に近づける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板厚制御が行われている圧延機を用いて圧延材を圧延するに際し、
前記圧延機の入側板厚及び出側板厚の実績値から、圧下率及び入側板厚偏差及び出側板厚偏差を求めて、
前記圧下率が所定値を超え且つ「出側板厚偏差の絶対値＞入側板厚偏差の絶対値」の場合には、前記板厚制御を停止し、
前記板厚制御が停止した状況下において、「出側板厚偏差の絶対値＞入側板厚偏差の絶対値」の関係がさらに続く場合には、圧下率を小さくするようにして、出側板厚を制御することを特徴とする圧延機の板厚制御方法。
【請求項２】
前記板厚制御を停止した後、「出側板厚偏差の絶対値＜入側板厚偏差の絶対値」となった場合には、前記板厚制御部の制御ゲインを調整することを特徴とする請求項１に記載の圧延機の板厚制御方法。
【請求項３】
板厚制御されつつ圧延材を圧延する圧延機と、
前記圧延機の入側板厚及び出側板厚の実績値から、圧下率及び入側板厚偏差及び出側板厚偏差を求めて、前記圧下率が所定値を超え且つ「出側板厚偏差の絶対値＞入側板厚偏差の絶対値」の場合には、前記板厚制御を停止し、前記板厚制御が停止した状況下において、「出側板厚偏差の絶対値＞入側板厚偏差の絶対値」の関係がさらに続く場合には、圧下率を小さくして出側板厚を制御する制御部と、
を備えていることを特徴とする圧延装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記圧延材の出側板厚が所定のものとなるように圧延機を制御する板厚制御部と、
前記圧延機の圧下率を変更する圧下率制御部と、
前記圧延機に対する制御を圧下率制御部と板厚制御部とのいずれか一方に切り換える切換判断部と、を有しており、
前記切換判断部は、前記圧延機の入側板厚及び出側板厚の実績値から、圧下率及び入側板厚偏差及び出側板厚偏差を求めて、前記圧下率が所定値を超え且つ「出側板厚偏差の絶対値＞入側板厚偏差の絶対値」の場合には、圧延機に対する制御を板厚制御部から圧下率制御部へ切り換え、前記板厚制御が圧延機に及ばない状況下において、「出側板厚偏差の絶対値＞入側板厚偏差の絶対値」の関係がさらに続く場合には、圧下率を小さくするように圧下率制御部に指令を出すものであることを特徴とする請求項３に記載の圧延装置。
【請求項５】
前記圧延機の入側には、圧延材の入側板厚を計測する入側板厚検出部が設けられ、
前記圧延機の出側には、圧延材の出側板厚を計測する出側板厚検出部が設けられていて、前記入側板厚検出部及び出側板厚検出部の計測結果が前記制御部に入力されるものとなっていることを特徴とする請求項３又は４に記載の圧延装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延機の板厚制御方法およびこの制御方法を適用可能な圧延装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、バネ鋼等の圧延においては、板厚一定と同時に、材料固さ(硬度)を均一化する必要がある。すなわち、圧延材の長手方向において、固いところと軟らかいところが混在すると不良品のバネ鋼になる。しかし、従来からある板厚制御を行うと、圧延材の長手方向において圧下率が異なるようになって、圧延後の圧延材の硬度が不均一になるという問題があった。
このような問題を回避するために、圧延材に対し焼鈍等の熱処理を施したり、特許文献１に開示されたような技術を採用したりしている。
【０００３】
特許文献１に開示された圧延機には、圧延機の圧下率を一定にする自動圧下率制御コントローラ と、出側板厚を一定にする自動板厚制御コントローラとが備えられていて、さらに、両コントローラを切り換え自在とする切換判断部が備えられている。この切換判断部は、出側板厚が所定の公差内になると自動板厚制御コントローラを「切」として自動圧下率制御コントローラを「入」とし、出側板厚が所定の公差外になると自動圧下率制御コントローラを「切」として自動板厚制御コントローラを「入」とする。
また、特許文献２には、入側板厚偏差（ΔＨ）と出側板厚偏差（Δｈ）の比を板厚偏差減衰率（Δｈ／ΔＨ）で表現し、この板厚偏差減衰率の変化状態により、所定の制御ゲインを変更し、かかる制御ゲインが最適値に近づくにつれ小さく設定変更することで自動板厚制御を行う方法が開示されている。
【０００４】
上述した特許文献１、特許文献２の両技術とも、板厚の変動したり公差範囲から外れる不具合を解消するために、主として板厚制御部を適切に働かせるものとなっており、板厚制御部を入り切りしたり、板厚制御部の制御ゲインを最適なものへ変更したりして、圧延材の出側板厚を適正なものとしている。
【特許文献１】特開平７−９６３１３号公報
【特許文献２】特開平３−２５４３０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１や特許文献２の技術を実際の現場に適用した際に、圧下率が所定値以上に大きくなった場合には、板厚制御部の制御ゲインを変更しても板厚の精度が所定値以上に改善せず、良好な板厚制御を実現することができないという事例が挙がってきている。その理由として、圧下率が大きいときは、ロールの熱膨張/収縮が大きくなり、ロールギャップ量が設定値より大きく変化してしまって、出側板厚の偏差が大きくなっていると考えられる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、圧下率が大きくなった場合であっても、圧延材の板厚を目標値に近づけることができる圧延機の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】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明は次の手段を講じた。
すなわち、本発明にかかる圧延機の板厚制御方法は、板厚制御が行われている圧延機を用いて圧延材を圧延するに際し、
前記圧延機の入側板厚及び出側板厚の実績値から、圧下率及び入側板厚偏差及び出側板厚偏差を求めて、前記圧下率が所定値を超え且つ「出側板厚偏差の絶対値＞入側板厚偏差の絶対値」の場合には、前記板厚制御を停止し、前記板厚制御が停止した状況下において、「出側板厚偏差の絶対値＞入側板厚偏差の絶対値」の関係がさらに続く場合には、圧下率を小さくするようにして、出側板厚を制御することを特徴とする。
【０００７】
言い換えるならば、本発明の圧延機の板厚制御方法は、出側板厚偏差が所定値以下にならないことの原因を、圧下率が所定値以上であると考え、圧下率を所定値以下に制御するものである。
これにより、圧下率が所定値以上に大きくなった場合であっても、圧延材の出側板厚を所定のものとすることができ、精度の高い板厚制御を実現することができる。
好ましくは、前記板厚制御を停止した後、「出側板厚偏差の絶対値＜入側板厚偏差の絶対値」となった場合には、前記板厚制御部の制御ゲインを調整するとよい。
【０００８】
また、本発明にかかる圧延装置は、上述した板厚制御方法を適用可能なものであって、
板厚制御されつつ圧延材を圧延する圧延機と、前記圧延機の入側板厚及び出側板厚の実績値から、圧下率及び入側板厚偏差及び出側板厚偏差を求めて、前記圧下率が所定値を超え且つ「出側板厚偏差の絶対値＞入側板厚偏差の絶対値」の場合には、前記板厚制御を停止し、前記板厚制御が停止した状況下において、「出側板厚偏差の絶対値＞入側板厚偏差の絶対値」の関係がさらに続く場合には、圧下率を小さくして出側板厚を制御する制御部と、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
この圧延装置に備えられた制御部を用いることで、圧下率が所定値以上に大きくなった場合であっても、圧延材の出側板厚を所定のものとすることができ、精度の高い板厚制御を実現することができる
好ましくは、前記制御部は、前記圧延材の出側板厚が所定のものとなるように圧延機を制御する板厚制御部と、前記圧延機の圧下率を変更する圧下率制御部と、前記圧延機に対する制御を圧下率制御部と板厚制御部とのいずれか一方に切り換える切換判断部と、を有しており、前記切換判断部は、前記圧延機の入側板厚及び出側板厚の実績値から、圧下率及び入側板厚偏差及び出側板厚偏差を求めて、前記圧下率が所定値を超え且つ「出側板厚偏差の絶対値＞入側板厚偏差の絶対値」の場合には、圧延機に対する制御を板厚制御部から圧下率制御部へ切り換え、前記板厚制御が圧延機に及ばない状況下において、「出側板厚偏差の絶対値＞入側板厚偏差の絶対値」の関係がさらに続く場合には、圧下率を小さくするように圧下率制御部に指令を出すものとなっているとよい。
【００１０】
さらに好ましくは、前記圧延機の入側には、圧延材の入側板厚を計測する入側板厚検出部が設けられ、前記圧延機の出側には、圧延材の出側板厚を計測する出側板厚検出部が設けられていて、前記入側板厚検出部及び出側板厚検出部の計測結果が前記制御部に入力されるものとなっているとよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかる圧延材の板厚制御方法および圧延装置を用いることで、圧下率が大きくなった場合であっても、圧延材の板厚を目標値に近づけることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明にかかる圧延機の板厚制御方法および圧延装置の第１実施形態を示したものである。
圧延装置１は、圧延ロールすなわち上下一対に配置されたワークロール２，２と一対のバックアップロール３，３とを有する圧延機４を備えている。
この圧延機４に元板となる圧延材５が導入されて圧延を施され、その後、下流側に設置された巻き取り機６により巻き取られる。圧延機４の入側には、圧延材５の入側板厚Ｈを計測する入側板厚計７が設置され、圧延機４の出側には、圧延材５の出側板厚ｈを計測する出側板厚計８が設置されている。入側板厚計７及び出側板厚計８としてはγ線板厚計などを採用することができる。
【００１３】
本圧延装置１には、圧延機４の圧下荷重やロールギャップ量をコントロールする制御部９が設けられている。
制御部９は、圧延材５の出側板厚を所定の範囲内に収める又は一定にするように圧延機４を制御する板厚制御部１０を備えている。板厚制御部１０で行われる制御手法としては、公知のものが採用可能であり、フィードフォワードＡＧＣ、ＢＩＳＲＡ ＡＧＣ、モニタＡＧＣ、マスフローＡＧＣ、張力ＡＧＣ等を適用可能である。板厚制御部１０には、圧延機４の出側板厚や圧延材張力が入力され、圧延機４のロールギャップやロール速度が出力される。
【００１４】
また、制御部９には、圧延材５に対する圧下率を変更し所定のものとする圧下率制御部１１が備えられている。
圧下率は、式（１）の如く定義されるものである。
圧下率Ｒ=（Ｈ−ｈ）／Ｈ                （１）
ただし、Ｈ:入側板厚
ｈ:出側板厚
入側板厚は、圧延機４に導入される圧延材５の厚みであるため変更できなが、出側板厚ｈは、圧延後の結果であるため変更可能である。従って、圧下率Ｒを小さくしたい場合は、出側板厚ｈが大きくなるように（圧下率を大きくしたい場合は、出側板厚ｈが小さくなるように）、圧延機４の圧下荷重又はロールギャップを調整するとよい。
【００１５】
さらに、制御部９には、板厚制御部１０と圧下率制御部１１とを切り換えて使えるようにするスイッチ手段１２とこのスイッチ手段１２を動作させる切換判断部１３が設けられている。
切換判断部１３は、特開平７−９６３１３号公報に開示されているように、出側板厚ｈが所定の公差外になると板厚制御部１０の制御信号のみが圧延機４に伝わるようにスイッチ手段１２を作動させ、出側板厚が所定の公差内になると圧下率制御部１１の制御信号のみが圧延機４に伝わるようにスイッチ手段１２を作動させるなどの動作をさせることが可能である。なお、本実施形態における切換判断部１３の働きの詳細は後述する。
【００１６】
なお、切換判断部１３には、予め入側板厚と出側板厚との目標値Ｈaim，ｈaimが記憶されている。加えて、入側板厚計７で計測された入側板厚の実績値Ｈと出側板厚計８で計測された出側板厚の実績値ｈとが入力され、入側板厚偏差ΔＨと出側板厚偏差Δｈが計算されて出力される。
以上述べた、制御部９、すなわち板厚制御部１０、圧下率制御部１１、切換判断部１３、スイッチ手段１２は、プロセスコンピュータ、ＰＬＣで実現されている。
以下、制御部９内で行われる圧延機４の板厚制御方法について、図２のフローチャートを基に説明する。
【００１７】
まず、制御部９は、入側板厚計７で計測された入側板厚の実績値Ｈと、出側板厚計８で計測された出側板厚の実績値ｈとを取り込むようにする。その後、切換判断部１３において、予め設定された入側板厚Ｈaimと出側板厚ｈaimとを用いて、入側板厚偏差ΔＨ（ΔＨ＝Ｈaim−Ｈ）と出側板厚偏差Δｈ（Δｈ＝ｈaim−ｈ）が算出される（Ｓ１，Ｓ２）。
その後、入側板厚Ｈと出側板厚ｈを式（１）に代入し、圧下率Ｒを求める。圧下率Ｒが予め設定した値Ｃ1（＝０．１〜０．４）より大きい場合は、ワークロール２やバックアップロール３の熱膨張や収縮が大きくなり、ロールギャップ量が設定値より大きく変化してしまって、出側板厚偏差Δｈが大きくなるなどの状況が発生していると判断する（Ｓ３，Ｙｅｓ）。そうでない場合は、板厚の異常が発生していないと考え、ステップＳ１へと戻る（Ｓ３，Ｎｏ）。
【００１８】
圧下率Ｒ＞Ｃ1だった場合、切換判断部１３において、入側板厚偏差の絶対値｜ΔＨ｜と出側板厚偏差の絶対値｜Δｈ｜とを求め、｜Δｈ｜との｜ΔＨ｜との大小関係を調べる。
｜Δｈ｜＜｜ΔＨ｜の場合は、圧延を行うにつれて圧延材５の出側板厚偏差の量が入側板厚偏差の量より小さくなる状況を示しており、板厚異常（板厚に着目した場合の圧延状況の異常）が発生しておらず、正常な圧延が行われている。ゆえに、ステップＳ１へ戻るとよい（Ｓ４，Ｎｏ）。
【００１９】
｜Δｈ｜＞｜ΔＨ｜の場合は、圧延を行うたびに、その偏差の絶対値が大きくなる状況を示しているため、明らかに板厚異常である。その場合、切換判断部１３は、かかる状況を判断し、スイッチ手段１２を作動させ、圧延機４の制御を板厚制御部１０から圧下率制御部１１へと切り換え、板厚制御部１０の制御信号が圧延機４に伝わらないようにする。なお、板厚制御部１０自体の機能をＯＦＦしてもよい（Ｓ５）。
その後、圧延を続けながら、切換判断部１３において、入側板厚偏差の絶対値｜ΔＨ｜と出側板厚偏差の絶対値｜Δｈ｜とを求め、｜Δｈ｜と｜ΔＨ｜との大小関係を調べる。
【００２０】
｜Δｈ｜＜｜ΔＨ｜の場合（Ｓ６，Ｎｏ）は、板厚制御部１０における制御ゲインが最適でないことが考えられるため、別途設けた最適化部で制御ゲインの最適化を行うとよい（Ｓ７，Ｓ８）。例えば、出側板厚偏差の絶対値｜Δｈ｜がハンチングしている場合などは、制御ゲインを小さくすることが好ましい。
｜Δｈ｜＞｜ΔＨ｜の場合（Ｓ６，Ｙｅｓ）は、圧下率Ｒが不適切な値、例えば大きすぎる等になっていると考えられ、圧下率制御部１１により、圧下荷重を小さく変更して出側板厚ｈが大きくなるようにし、圧下率Ｒを小さくする（Ｒ＝Ｃ2＜Ｃ1）。ここで、Ｃ2は予め定められた値（＝０．１〜０．４）とするとよい（Ｓ１０）。
【００２１】
その後圧延を続けつつ、切換判断部１３において、入側板厚偏差の絶対値｜ΔＨ｜と出側板厚偏差の絶対値｜Δｈ｜とを求めると共に、｜Δｈ｜と｜ΔＨ｜との大小関係を調べ、｜Δｈ｜＜｜ΔＨ｜が実現されることを確認する（Ｓ１１，Ｓ１２）。
｜Δｈ｜＜｜ΔＨ｜が実現された後には、以上述べた本発明にかかる板厚制御を続行するか否か、言い換えるならば、圧延機４の制御元を、圧下率制御部１１から板厚制御部１０に切り換えるか否かを適宜判断し、圧延を続ける（Ｓ１３）。
以上述べた板厚制御方法を用いて、圧延材５を圧延した場合は、例えば、圧下率Ｒが０．３と非常に大きな値となった場合であっても、圧延材５の出側板厚偏差Δｈを±１０μｍ以内とすることができ、公差範囲内に収めることが可能である。なお、本発明の板厚制御方法を用いなければ、圧下率Ｒ＝０．３の場合、圧延材５の出側板厚偏差Δｈが±１５μｍとなって予め定められた公差範囲±１０μｍを上回ってしまい、規定の製品を製造することが困難となる。
【００２２】
［第２実施形態］
図３は、本発明にかかる圧延装置の第２実施形態を示したものである。
本実施形態の圧延装置１Ｂは、制御部９として、フィードフォワードＡＧＣ等が採用された板厚制御部１０のみを有するものとなっており、第１実施形態の如く、切換判断部１３や圧下率制御部１１を備えていない。
その場合、入側板厚と出側板厚との目標値Ｈaim，ｈaimは、板厚制御部１０内に記憶されていて、この板厚制御部１０に、入側板厚計７で計測された入側板厚の実績値Ｈと出側板厚計８で計測された出側板厚の実績値ｈとが入力され、入側板厚偏差ΔＨと出側板厚偏差Δｈが計算されて出力される。
【００２３】
また、圧延装置１Ｂにおいても、図２のフローチャートに示す如く、制御部９（板厚制御部１０）において、入側板厚Ｈと出側板厚ｈを式（１）に代入し、圧下率Ｒを求める。
この圧下率Ｒが予め設定した値Ｃ1（＝０．１〜０．４）より大きく、且つ｜Δｈ｜＞｜ΔＨ｜の場合は、板厚制御部１０自体の制御機能を自動的にＯＦＦする（Ｓ５）。
その後、圧延を続けながら、入側板厚偏差の絶対値｜ΔＨ｜と出側板厚偏差の絶対値｜Δｈ｜とを求め、｜Δｈ｜と｜ΔＨ｜との大小関係を調べる。
｜Δｈ｜＞｜ΔＨ｜が続く場合（Ｓ６，Ｙｅｓ）には、圧下率Ｒが不適切な値、例えば大きすぎる等になっていると考え、例えば、オペレータが、圧下荷重を小さく変更することで出側板厚ｈが大きくなるようにし、圧下率Ｒを小さくする（Ｒ＝Ｃ2＜Ｃ1）。
【００２４】
その後圧延を続けつつ、｜Δｈ｜＜｜ΔＨ｜が実現された後には、オペレータは、板厚制御部１０の制御機能をＯＮとする（Ｓ１３）。
なお、以上述べたオペレータによる操作を、制御部９の中に設けた演算部（図示せず）で行うようにしてもよい。
本実施形態の奏する作用効果は第１実施形態と略同様であるため、説明を省略する。
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
圧延装置１で圧延される圧延材５は薄板に限定されることはなく、厚板であってもよい。また、圧延装置１は複数個の圧延機４を備えたタンデム型であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態の圧延装置の構成図である。
【図２】板厚制御方法を示すフローチャートである。
【図３】第２実施形態の圧延装置の構成図である。
【符号の説明】
【００２６】
１      圧延装置
２      ワークロール
３      バックアップロール
４      圧延機
５      圧延材
６      巻き取り機
７      入側板厚計
８      出側板厚計
９      制御部
１０    板厚制御部
１１    圧下率制御部
１２    スイッチ手段
１３    切換判断部
【図１】
2007253223.tif 000003
【図２】
2007253223.tif 000004
【図３】
2007253223.tif 000005