(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧延スタンドによって圧延材を圧延する圧延装置と、
前記圧延装置の前段に設けられ、前記圧延装置によって圧延される前の前記圧延材の粒径情報を測定するレーザ超音波粒径センサと、
前記圧延装置に関する圧延制御モデルを有し、前記圧延制御モデルの算出結果に基づいて前記圧延装置を制御することにより、前記圧延材の板厚制御を行う制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記レーザ超音波粒径センサによって測定された粒径情報を一つの入力情報として、前記圧延制御モデルによる算出を行うことを特徴とする冷間連続圧延設備の制御装置。
【請求項２】
制御手段は、レーザ超音波粒径センサによって測定された粒径情報に基づいて圧延材の降伏強度を算出し、前記圧延材の鋼種に基づいて算出された前記圧延材の変形抵抗を、前記算出された降伏強度を用いて補正することを特徴とする請求項１に記載の冷間連続圧延設備の制御装置。
【請求項３】
複数の圧延スタンドによって圧延材を圧延する圧延装置と、
前記圧延装置の前段に設けられ、前記圧延装置によって圧延される前の前記圧延材の粒径情報を測定する第１レーザ超音波粒径センサと、
前記圧延装置に関する圧延制御モデルを有し、前記圧延制御モデルの算出結果に基づいて前記圧延装置を制御することにより、前記圧延材の板厚制御を行う第１制御手段と、
前記圧延装置の後段に設けられた焼鈍装置と、
前記圧延装置の後段で且つ前記焼鈍装置の前段に設けられ、前記圧延装置によって圧延された後及び前記焼鈍装置によって加熱される前の前記圧延材の粒径情報を測定する第２レーザ超音波粒径センサと、
前記焼鈍装置に関する加熱炉温度制御モデルを有し、前記加熱炉温度制御モデルの算出結果に基づいて前記焼鈍装置を制御することにより、前記圧延材の温度制御を行う第２制御手段と、
を備え、
前記第１制御手段は前記第１レーザ超音波粒径センサによって測定された粒径情報を一つの入力情報として、また、前記第２制御手段は前記第２レーザ超音波粒径センサによって測定された粒径情報を一つの入力情報として、前記圧延制御モデル及び前記加熱炉温度制御モデルによる算出を行うことを特徴とする冷間連続圧延設備の制御装置。
【請求項４】
複数の圧延スタンドによって圧延材を圧延する圧延装置と、
前記圧延装置の後段に設けられた焼鈍装置と、
前記圧延装置の後段で且つ前記焼鈍装置の前段に設けられ、前記圧延装置によって圧延された後及び前記焼鈍装置によって加熱される前の前記圧延材の粒径情報を測定するレーザ超音波粒径センサと、
前記焼鈍装置に関する加熱炉温度制御モデルを有し、前記加熱炉温度制御モデルの算出結果に基づいて前記焼鈍装置を制御することにより、前記圧延材の温度制御を行う制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記レーザ超音波粒径センサによって測定された粒径情報を一つの入力情報として、前記加熱炉温度制御モデルによる算出を行うことを特徴とする冷間連続圧延設備の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、冷間連続圧延設備において、レーザ超音波粒径センサによって測定された圧延材の粒径情報を、制御モデルに利用するための制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷間連続圧延設備は、ストリップを所定の形状、板厚、表面状態に作りこむことを目的としている。また、冷間圧延された圧延材は、圧延によって生じる転移組織強化により、高強度になっている。このため、冷間連続圧延設備では、後工程で焼鈍処理を行い、加工性を改善することが一般に行われている。そして、この焼鈍後に所定の再結晶集合組織を得るため、微視組織と冷延集合組織とを形成することも、冷間連続圧延設備の目的の一つとされている。
【０００３】
このような目的のため、冷間連続圧延設備では、板厚を制御するための圧延制御モデルを作成し、更に、各種測定装置によって得られた実績値をフィードバックして、板厚制御を行っている。具体的に、上記圧延制御モデルには、圧延前の圧延材の板厚、板幅、鋼種、圧延後の圧延材の板厚、板幅等の情報が利用される。また、制御上のフィードバックデータとしては、各種測定装置によって得られた圧延荷重、張力、板厚、圧延速度等が活用される。
【０００４】
また、従来技術として、焼鈍炉の途中或いは直後に粒径測定装置やｒ値測定装置を設置することにより、この粒径測定装置やｒ値測定装置の測定結果に基づいて焼鈍温度を適宜変化させ、所定の粒径或いはｒ値に制御するように構成したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１７１２５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の冷間連続圧延設備では、圧延制御モデルを作成するために、圧延材の鋼種を、圧延材の材質を示すパラメータとして利用していた。しかし、圧延制御モデルで利用される他のパラメータである板厚や板幅の場合とは異なり、鋼種に関しては、冷間連続圧延設備内にその妥当性を確認する手段が存在していなかった。一方、同じ鋼種であっても材料の強度が必ずしも完全に一致する訳ではない。このため、圧延制御モデルによって算出された圧延荷重等の計算値には、上記鋼種に起因する誤差が存在し、計算値と実績値との間に差異が生じることとなっていた。
【０００７】
なお、従来の冷間連続圧延設備では、圧延制御モデルにより算出された計算値と実績値との差異を修正するために、この計算値と実績値との比から補正項を算出して、以後の圧延に反映させるような学習制御が行われていた。しかし、圧延材の材質情報を圧延制御モデルに反映することについては何等考慮されておらず、圧延制御モデルの予測精度の向上には限界があった。
【０００８】
一方、後工程の焼鈍処理では、所定の再結晶集合組織を得るため、加熱炉の温度を制御するための加熱炉温度制御モデルが作成され、この加熱炉温度制御モデルに基づいて温度制御が行われている。そして、従来では、この加熱炉温度制御モデルについても、圧延制御モデルの場合と同様に、圧延材の鋼種が、圧延材の材質を示すパラメータとして利用されていた。このため、焼鈍処理においても、鋼種に関して、冷間連続圧延設備内にその妥当性を確認する手段が存在していないといった問題があった。
【０００９】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、圧延材の材質情報としてフェライト粒径等の粒径情報を測定し、その測定結果を制御モデルに反映させることにより、制御モデルの予測精度を大幅に向上させることができる冷間連続圧延設備の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る冷間連続圧延設備の制御装置は、複数の圧延スタンドによって圧延材を圧延する圧延装置と、圧延装置の前段に設けられ、圧延装置によって圧延される前の圧延材の粒径情報を測定するレーザ超音波粒径センサと、圧延装置に関する圧延制御モデルを有し、圧延制御モデルの算出結果に基づいて圧延装置を制御することにより、圧延材の板厚制御を行う制御手段と、を備え、制御手段は、レーザ超音波粒径センサによって測定された粒径情報を一つの入力情報として、圧延制御モデルによる算出を行うものである。
【００１１】
また、この発明に係る冷間連続圧延設備の制御装置は、複数の圧延スタンドによって圧延材を圧延する圧延装置と、圧延装置の前段に設けられ、圧延装置によって圧延される前の圧延材の粒径情報を測定する第１レーザ超音波粒径センサと、圧延装置に関する圧延制御モデルを有し、圧延制御モデルの算出結果に基づいて圧延装置を制御することにより、圧延材の板厚制御を行う第１制御手段と、圧延装置の後段に設けられた焼鈍装置と、圧延装置の後段で且つ焼鈍装置の前段に設けられ、圧延装置によって圧延された後及び焼鈍装置によって加熱される前の圧延材の粒径情報を測定する第２レーザ超音波粒径センサと、焼鈍装置に関する加熱炉温度制御モデルを有し、加熱炉温度制御モデルの算出結果に基づいて焼鈍装置を制御することにより、圧延材の温度制御を行う第２制御手段と、を備え、第１制御手段は第１レーザ超音波粒径センサによって測定された粒径情報を一つの入力情報として、また、第２制御手段は第２レーザ超音波粒径センサによって測定された粒径情報を一つの入力情報として、圧延制御モデル及び加熱炉温度制御モデルによる算出を行うものである。
【００１２】
また、この発明に係る冷間連続圧延設備の制御装置は、複数の圧延スタンドによって圧延材を圧延する圧延装置と、圧延装置の後段に設けられた焼鈍装置と、圧延装置の後段で且つ焼鈍装置の前段に設けられ、圧延装置によって圧延された後及び焼鈍装置によって加熱される前の圧延材の粒径情報を測定するレーザ超音波粒径センサと、焼鈍装置に関する加熱炉温度制御モデルを有し、加熱炉温度制御モデルの算出結果に基づいて焼鈍装置を制御することにより、圧延材の温度制御を行う制御手段と、を備え、制御手段は、レーザ超音波粒径センサによって測定された粒径情報を一つの入力情報として、加熱炉温度制御モデルによる算出を行うものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、圧延材の材質情報としてフェライト粒径等の粒径情報を測定し、その測定結果を制御モデルに反映させることにより、制御モデルの予測精度を大幅に向上させることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明をより詳細に説明するため、添付の図面に従ってこれを説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００１５】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における冷間連続圧延設備の制御装置を示す全体構成図である。図１において、１は第１圧延スタンドから第５圧延スタンドで構成される圧延装置である。圧延材２は、この圧延装置１によって圧延される。
【００１６】
冷間連続圧延設備の圧延装置１の前段及び後段（上流側及び下流側）には、レーザ超音波粒径センサ３及び４が設置されている。このレーザ超音波粒径センサ３及び４は、冷間連続圧延設備内を搬送される圧延材２のフェライト粒径を粒径情報として測定し、その測定結果を出力する。具体的に、圧延装置１の前段に設置されたレーザ超音波粒径センサ３は、圧延装置１によって圧延される前の圧延材２のフェライト粒径を測定する。また、圧延装置１の後段に設置されたレーザ超音波粒径センサ４は、圧延装置１によって圧延された後の圧延材２のフェライト粒径を測定する。
【００１７】
冷間連続圧延設備内には、圧延材２に関する各種情報を採取するため、様々な測定装置が備えられている。例えば、圧延材２の板幅を測定する板幅測定器（図示せず）、圧延材２の板厚を測定する板厚測定器５乃至８、圧延材２の表面状態（平坦度等）を測定する平坦度測定器９、圧延材２の搬送速度を測定する速度測定器１０乃至１２等が、図１に示すように設置される。また、図示は省略されているが、圧延装置１等に設けられた圧延荷重測定器や張力測定器によって、圧延材２に作用する圧延荷重や張力が測定される。
【００１８】
１３は冷間連続圧延設備電気室である。この冷間連続圧延設備電気室１３には、圧延装置１を制御して圧延材２の板厚制御を行うための第１制御手段（図示せず）が備えられている。
以下に、図１及び図２に基づいて、上記第１制御手段の具体的な構成及び機能について説明する。図２はこの発明の実施の形態１における冷間連続圧延設備の制御装置を示す要部構成図である。
【００１９】
第１制御手段は、例えば、冷間連続圧延設備電気室１３に設置された上位計算機１４とレベル１コントローラ１５とにより構成される。上位計算機１４には、圧延装置１に関する圧延制御モデルが格納されている。この圧延制御モデルは、図１に示すように、例えば、ロールの温度と摩耗に関するモデル、冷間圧延機の設定に関するモデル、圧延材２の形状設定に関するモデルといった複数のモデルによって構成され、上位計算機１４は、これらの圧延制御モデルに種々の入力情報を適用させることによって、制御用パラメータを算出する。
【００２０】
圧延制御モデルに対する入力情報としては、例えば、鋼種、板厚、板幅といった圧延材情報１６や、板厚、板幅といった製品情報１７が利用される。なお、圧延材情報１６に関しては、圧延制御モデルによる算出精度を向上させるため、一般的に、圧延装置１の前段に設けられた各種測定装置の測定値が利用される。
【００２１】
また、本発明では、レーザ超音波粒径センサ３によって測定されたフェライト粒径も、圧延制御モデルに対する入力情報の一つとして利用する。そして、圧延制御モデルでは、入力されたフェライト粒径を、圧延材２の材質に影響を受けるパラメータの補正に適用する。例えば、圧延材２の材質情報として鋼種を利用し、この鋼種から圧延材２の変形抵抗等を推定している場合には、鋼種から推定される変形抵抗を、レーザ超音波粒径センサ３によって測定されたフェライト粒径に基づいて補正し、実際の圧延に最適な制御パラメータを算出する。
【００２２】
上記各入力情報に基づいて圧延制御モデルによって得られた制御用パラメータは、レベル１コントローラ１５に対して送信される。レベル１コントローラ１５では、この制御用パラメータと、各種測定装置からの実績値フェードバックとに基づいて圧延装置１を制御し、圧延材２の板厚制御を行う。なお、上記実績値としては、図２にも示すように、例えば、板厚、張力、圧延速度、圧延荷重等が利用される。
【００２３】
次に、上記構成を有する冷間連続圧延設備の制御装置の作用について説明する。
一般的に、材料の強度の増加分は、粒径の１／２乗に反比例する性質があり、降伏強度（又は、引張強度）σｙと粒径ｄとは、次式で示されることが経験的に知られている。
σｙ＝σｉ＋ｋｙｄ（−１／２）      （Ｈａｌｌ−Ｐｅｔｃｈの関係式）
ここで、σｉは単結晶の平均降伏強度、ｋｙは結晶粒界が降伏強度を高めるパラメータである。
【００２４】
したがって、上位計算機１４では、レーザ超音波粒径センサ３によって測定されたフェライト粒径に基づいて、圧延材２の降伏応力を算出する。そして、圧延材２の鋼種に基づき圧延制御モデルによって算出された圧延材２の変形抵抗を、上記算出した降伏応力を用いて補正する。かかる構成によれば、圧延材２の材質を正確に把握することができるようになり、圧延制御モデルの精度を向上させることが可能となる。
【００２５】
また、圧延装置１の後段には、圧延材２を加熱するための加熱炉を備えた焼鈍装置（図示せず）が設けられている。レーザ超音波粒径センサ４は、この焼鈍装置の前段に設置されており、焼鈍装置によって加熱される前の圧延材２のフェライト粒径を測定する。図１における１８は焼鈍設備電気室である。この焼鈍設備電気室１８には、焼鈍装置の加熱炉等を制御して圧延材２の温度制御を行うための第２制御手段（図示せず）が備えられている。
以下に、図１及び図３に基づいて、上記第２制御手段の具体的な構成及び機能について説明する。図３はこの発明の実施の形態１における冷間連続圧延設備の制御装置を示す要部構成図である。
【００２６】
第２制御手段は、例えば、焼鈍設備電気室１８に設置された上位計算機１９と、図示しないコントローラとによって構成される。上位計算機１９には、焼鈍装置に関する加熱炉温度制御モデルが格納され、この加熱炉温度制御モデルに種々の入力情報を適用させることによって、加熱炉温度や粒径予測値等を算出する。
【００２７】
加熱炉温度制御モデルに対する入力情報としては、例えば、鋼種、板厚、板幅といった加熱材情報２０の他に、レーザ超音波粒径センサ４によって測定されたフェライト粒径が利用される。このように、加熱炉温度制御モデルの入力情報としてレーザ超音波粒径センサ４の測定値を採用することにより、母材料の材質のより正確な把握が可能となり、加熱炉温度制御モデルの精度を向上させることができるようになる。即ち、幅広い母材料に対して、常に最適な加熱炉温度設定を実施することが可能となる。
【００２８】
なお、加熱炉温度制御モデルによって算出された粒径予測値と、焼鈍装置の後段に設けられたレーザ超音波粒径センサ（図示せず）によって測定されたフェライト粒径実績値とを学習制御手段２１に比較させ、その比較結果をモデル補正値として加熱炉温度制御モデルに反映させることにより、更なる精度向上を図ることも可能である。
【００２９】
この発明の実施の形態１によれば、圧延材２の材質情報としてフェライト粒径等の粒径情報を測定し、その測定結果を制御モデルに反映させることにより、制御モデルの予測精度を大幅に向上させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の実施の形態１における冷間連続圧延設備の制御装置を示す全体構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１における冷間連続圧延設備の制御装置を示す要部構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１における冷間連続圧延設備の制御装置を示す要部構成図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  圧延装置
２  圧延材
３、４  レーザ超音波粒径センサ
５、６、７、８  板厚測定器
９  平坦度測定器
１０、１１、１２  速度測定器
１３  冷間連続圧延設備電気室
１４  上位計算機
１５  レベル１コントローラ
１６  圧延材情報
１７  製品情報
１８  焼鈍設備電気室
１９  上位計算機
２０  加熱材情報
２１  学習制御手段
【図１】
0004983589.tif 000002
【図２】
0004983589.tif 000003
【図３】
0004983589.tif 000004