JP2005014058A

JP2005014058A - 圧延機の板厚制御方法及び板厚制御装置

Info

Publication number: JP2005014058A
Application number: JP2003183305A
Authority: JP
Inventors: Miyako Nishino; 都西野; Yoshinori Fujita; 芳則藤田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2003-06-26
Filing date: 2003-06-26
Publication date: 2005-01-20
Anticipated expiration: 2023-06-26
Also published as: JP3974084B2

Abstract

【課題】圧延材の板厚情報に基づいて板厚予測モデルの修正を行い、この予測板厚制御モデルに基づいて圧延機を制御する。
【解決手段】板厚予測モデルを用いて圧延材２の板厚を予測し、その予測板厚と圧延材２の実績板厚とから算出される板厚情報に基づいて圧延機１の制御を行う圧延機の板厚制御方法において、前記板厚情報を用いて板厚予測モデルの修正を行うと共に、修正された板厚予測モデルから得られる予測板厚を基に圧延機１を制御する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧延機の板厚制御方法及びその板厚制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
厚鋼板等の圧延材を圧延する際の板厚制御方法としては、一般的にゲージメータ方式とフィードバック方式とが知られている。
ゲージメータ方式とは、圧延機の圧延荷重をミル定数で除算して得た制御量により板厚を制御するものである。しかし、このゲージメータ方式では、圧下位置誤差、ミル定数誤差などの影響を排除することができず、目標とする板厚が得られないことがあった。
【０００３】
フィードバック方式は、圧延機出側の板厚計により測定された実績板厚と目標板厚との偏差を求め、求めた実績板厚偏差を板厚制御系にフィードバックすることにより所定の板厚を得るものである。しかしながら制御位置と測定位置とのずれに起因するむだ時間の影響を排除することが困難であった。
これら２つの方式の欠点を補うものとして、特許文献１に記載された技術が公知となっている。この技術は、ゲージメータ方式に基づく予測板厚と目標板厚との偏差（予測板厚偏差）を求めると共に、実績板厚と目標板厚との偏差（実績板厚偏差）を求め、トラッキング処理を行ってむだ時間を考慮した上で、両偏差の差分値を求め、この差分値が０となるように圧延機を調整するのものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−６１５１８（第３〜４頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載された技術は、予測板厚偏差と実績板厚偏差との差を０にすることに着目して圧延機を制御するものであって、実績板厚と目標板厚とを一致させるような制御を行うものではなかった。したがって、例えば、圧延機出側の実績板厚と目標板厚とにずれ（オフセット）が生じていた場合、この技術をもってかかるオフセットを０とすることは困難であった。
また、実際の厚鋼板等の圧延工程においては、実績板厚と目標板厚とにずれが生じる可能性があり、そのような状況に対応できる制御方法が必要とされていた。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、圧延材の板厚情報に基づいて、板厚予測モデルの修正を行うと共に圧延機を制御することで、圧延機出側の実績板厚と目標板厚とを一致させ高精度な圧延を行うことのできる圧延材の板厚制御方法を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記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。
すなわち、本発明方法における課題解決のための技術的手段は、圧延機の圧延情報を基に板厚予測モデルを用いて圧延材の板厚を予測し、その予測板厚と圧延材の実績板厚とから算出される板厚情報に基づいて圧延機の制御を行う圧延機の板厚制御方法において、前記板厚情報を用いて板厚予測モデルの修正を行うと共に、修正された板厚予測モデルから得られる予測板厚を基に圧延機を制御することを特徴とする。
【０００８】
この技術的手段によれば、圧延情報を基にして修正された板厚予測モデルを用いて、高精度の板厚制御を実現することが可能となる。
また、本発明方法における課題解決のための技術的手段は、板厚予測モデルを用いて圧延機出側での圧延材の予測板厚を計算した後に、予測板厚と目標板厚との偏差である予測板厚偏差を算出し、圧延機出側にて圧延材の実績板厚を計測した後に、実績板厚と目標板厚との偏差である実績板厚偏差を算出し、実績板厚偏差と予測板厚偏差との差分値を前記板厚情報として算出し、当該差分値で板厚予測モデルの修正を行うと共に、修正後の板厚予測モデルを基に算出される予測板厚偏差が零になるように圧延機を制御することを特徴とする。
【０００９】
この技術的手段によれば、実績板厚偏差と予測板厚偏差との差分値（圧延情報）で板厚予測モデルの修正を行うことができ、かかる修正後の板厚予測モデルから算出される予測板厚偏差が零になるように圧延機を制御することで、高精度の板厚制御を実現することが可能となる。
また、本発明方法における課題解決のための技術的手段は、前記予測板厚偏差又は実績板厚偏差に平滑化処理を施すことを特徴とする。
この技術的手段によれば、予測板厚偏差や実績板厚偏差に含まれているノイズ成分を平滑化処理により除去することができるようになる。
【００１０】
また、本発明方法における課題解決のための技術的手段は、前記予測板厚偏差に対応する圧延材上の点が、板厚計測位置に達するまでトラッキングした後、実績板厚を計測し、この実績板厚に基づく実績板厚偏差と予測板厚偏差との差分値を求めることを特徴とする。
この技術的手段によれば、予測板厚偏差に対応する圧延材上の点が、板厚計測位置に達するまで追跡した上で、その点での実績板厚を計測することで、予測板厚偏差のむだ時間を補償することができるようになる。
【００１１】
また、本発明方法における課題解決のための技術的手段は、前記課題解決のための技術的手段のいずれかを、圧延パス中に複数回行うことを特徴とする。
この技術的手段によれば、一回の圧延パス中に、板厚予測モデルの修正を複数回行うことができ、高精度の板厚制御を実現することが可能となる。
また、本発明装置における課題解決のための技術的手段は、板厚予測モデルから得られる圧延材の予測板厚と目標板厚との偏差である予測板厚偏差を算出する第１算出手段と、圧延材の実績板厚と目標板厚との偏差である実績板厚偏差を算出する第２算出手段と、前記予測板厚偏差と実績板厚偏差との差分値を算出し、この差分値で前記板厚予測モデルの修正を行う第３算出手段と、前記第１算出手段から出力される予測板厚偏差が零になるように圧延機を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
この技術的手段によれば、第１算出手段で予測板厚偏差を算出し、第２算出手段で実績板厚偏差を算出し、第３算出手段において、予測板厚偏差と実績板厚偏差との差分値を算出した上で、この差分値を用いて板厚予測モデルの修正を行い、制御手段で、第１算出手段から出力される予測板厚偏差が零になるように圧延機を制御することが可能となる。
また、本発明装置における課題解決のための技術的手段は、前記第１算出手段は、圧延機出側での圧延材の予測板厚を板厚予測モデルを用いて算出する板厚予測部と、算出された予測板厚と目標板厚との偏差である予測板厚偏差を算出し且つ制御手段に出力する偏差算出部と、前記予測板厚偏差に平滑化処理を施す平滑化処理部とを有し、前記第２算出手段は、圧延機出側で計測された圧延材の実績板厚と目標板厚との偏差である実績板厚偏差を算出する偏差算出部と、算出された実績板厚偏差に平滑化処理を施す平滑化処理部とを備え、前記第３算出手段は、平滑処理後の予測板厚偏差に対応する圧延材上の点が板厚計側位置に達するまで追跡するトラッキング処理部と、トラッキング処理後の予測板厚偏差と平滑処理後の実績板厚偏差との差分値を求め、当該差分値で板厚予測モデルの修正を行う差分値算出部とを有することを特徴とする。
【００１３】
この技術的手段によれば、板厚予測部で予測板厚を予測し、第１算出手段の偏差算出部で予測板厚偏差を算出し、第１算出手段の平滑化処理部で前記予測板厚偏差に平滑化処理を施すことができるようになる。
また、第２算出手段の偏差算出部で実績板厚偏差を算出し、第２算出手段の平滑化処理部で実績板厚偏差に平滑化処理を施すことができるようになる。
また、第３算出手段のトラッキング処理部で、平滑化処理後の予測板厚偏差が有するむだ時間を補償した上で、差分算出部で予測板厚偏差と実績板厚偏差との差分値を計算し板厚予測部へフィードバックすることが可能となる。
【００１４】
また、第１算出手段の偏差算出部の出力を基に、制御手段は圧延機を制御することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる圧延機の板厚制御方法及び板厚制御装置を、厚鋼板のリバース圧延を行う圧延機を例示して説明する。
圧延材である厚鋼板は、加熱されたスラブが単一の圧延機に導入され、複数回（複数パス）往復圧延を施されることで製造されている。
図１に示す如く、圧延機１は、圧延材２を圧延する一対のワークロール３とそれをバックアップする一対のバックアップロール４とを有している。さらに、圧延機１には、圧延荷重を計測するための圧延荷重計５と、ワークロール３間のギャップ（ロール間隙）を変更する圧下手段６とが備えられている。圧延機１の出側には、圧延材２の出側板厚を計測するための板厚計７が設けられている。
【００１６】
板厚制御装置は、圧延材２の厚みを制御するための板厚制御系８を備えている。
板厚制御系８は、板厚予測モデルから得られる圧延材２の予測板厚と目標板厚との偏差である予測板厚偏差を算出する第１算出手段９と、圧延材２の実績板厚と目標板厚との偏差である実績板厚偏差を算出する第２算出手段１０と、前記予測板厚偏差と実績板厚偏差との差分値を算出し、この差分値で前記板厚予測モデルの修正を行う第３算出手段１１とを備えている。
【００１７】
さらに、前記第１算出手段９から出力される予測板厚偏差が零になるように圧延機１を制御する制御手段１２を有している。
前記第１算出手段９は、板厚予測部１３と、偏差算出部１４と、平滑化処理部１５とから構成されている。
前記板厚予測部１３は、ロードセル等で構成されている圧延荷重計５から出力される圧延機１の圧延荷重Ｆを入力とし、板厚予測モデルを用いて圧延機出側の予測板厚を計算し出力するものである。
【００１８】
前記偏差算出部１４は、予測板厚を入力値として、この予測板厚と目標板厚との偏差である予測板厚偏差を算出し出力するものである。
前記平滑化処理部１５は、入力された予測板厚偏差に、例えば移動平均処理（ローパスフィルタ処理）などの平滑化処理を施したものを出力をする。
一方、第２算出手段１０は、偏差算出部１６と平滑化処理部１７とを有するものであって、前記偏差算出部１６には、前記板厚計７で計測された圧延材２の実績板厚が入力され、この実績板厚と目標板厚との偏差である実績板厚偏差を算出し出力するようになっている。
【００１９】
前記平滑化処理部１７は、入力された実績板厚偏差に、例えば移動平均処理（ローパスフィルタ処理）などの平滑化処理を施した上で出力をするものである。
前記第３算出手段１１は、トラッキング処理部１８と、差分値算出部１９とを備えている。
トラッキング処理部１８は、平滑処理後の予測板厚偏差に対応する圧延材２上の点を板厚計７の直下まで追跡し、その位置に達した際に予測板厚偏差を出力するものである。例えば、トラッキング処理部１８が構成されているコンピュータのメモリ上に前記予測板厚偏差を格納する。その後、圧延材上の点が板厚計の直下に来るまでの時間（むだ時間）が経過した後、メモリに格納されている、むだ時間前の予測板厚偏差を取り出して出力するようにする。
【００２０】
前記差分値算出部１９は、入力されたトラッキング処理後の予測板厚偏差と平滑処理後の実績板厚偏差との差分値を求め、当該差分値を出力するものである。
前記制御手段１２は、第１算出手段９の偏差算出部１４から出力された予測板厚偏差を入力として、かかる予測板厚偏差を零とするように、圧延機１を制御するものである。すなわち、圧延機１の圧下手段６を作動させ、圧延荷重Ｆやロール間隙Ｓを調整するようにしている。
なお、前記板厚制御系８は、圧延機１の外部に設けられたコンピュータや圧延制御コントローラで構成されており、オンラインで圧延機１の圧下特性の計算を行い且つ制御するようになっている。
【００２１】
前記板厚制御装置の動作、すなわち圧延機出側の実績板厚（測定板厚）と目標板厚とを一致させるべく圧延機１を制御する方法について、図２のフローチャート、図３のブロック図に基づいて、以下説明する。
ある圧延パスにおいて、圧延材２の圧延が始まった後、圧延荷重計５から出力された圧延機１の圧延荷重Ｆを入力として、板厚予測部１３にて圧延機出側の予測板厚ｈｇを算出する。（Ｓ１）
予測板厚ｈｇは［数１］に示すような板厚予測モデルを用いる。
【００２２】
【数１】

【００２３】
ここで、Ｓはロール間隙の初期値、Ｍは圧延機１のミル定数、ＥＲＲは後述する実績板厚偏差Δｈγと予測板厚偏差Δｈｇとの差分値（板厚誤差補正項）である。
次に、算出された予測板厚ｈｇを入力とし、この予測板厚ｈｇと圧延機出側の目標板厚ｈａｉｍとの差である予測板厚偏差Δｈｇを偏差算出部１４で計算する。（Ｓ２）
計算には［数２］を用いる。
【００２４】
【数２】

【００２５】
算出された予測板厚偏差Δｈｇに対しては、ノイズ除去を目的として平滑化処理を行う。例えば、平滑化処理部１５をコンピュータ上に実現しておき、各制御周期ごとに得られたΔｈｇをコンピュータメモリ等に蓄えておいて、複数のΔｈｇの移動平均を取るようにするとよい。（Ｓ３）
これにより、Δｈｇの高周波成分が除去され、平滑化されることになる。
一方、上記ステップ（Ｓ１〜Ｓ３）の処理中に、板厚計７により圧延材２の実際の板厚である実績板厚ｈγを計測し、この実績板厚ｈγと目標板厚ｈａｉｍとの偏差である実績板厚偏差Δｈγを偏差算出部１６にて算出する。算出には［数３］を用いる。（Ｓ８）
【００２６】
【数３】

【００２７】
このようにして得られた実績板厚偏差Δｈγに対しても、ノイズ除去の目的のため平滑化処理を行う。例えば、コンピュータ上に実現された平滑化処理部１７において、各制御周期ごとに得られたΔｈγをコンピュータメモリ等に蓄えておき、現在から過去に向かって連続する複数のΔｈγの移動平均（ローパスフィルタ処理）を取るようにするとよい。（Ｓ９）
また、トラッキング処理部１８では、平滑化処理が施された予測板厚誤差Δｈｇが検出される圧延材２上の点に着目し、かかる検出点を追跡（トラッキング）することで、検出点が板厚計７の測定点すなわち板厚計７の略真下に到達することを確認する。（Ｓ４）
その後、予測板厚偏差Δｈｇと実績板厚偏差Δｈγとの差分値ＥＲＲを［数４］により計算する。（Ｓ５）
この処理ステップは差分値算出部１９にて実行されるようになっている。
【００２８】
【数４】

【００２９】
さらに、前記差分値算出部１９は、差分値ＥＲＲを板厚予測モデル［数１］に反映させ、予測板厚モデル［数１］に対して変更を行うようにしている。（Ｓ６）
なお、Ｓ２ステップで算出された予測板厚偏差Δｈｇは、Ｓ７ステップへ入力され、Δｈｇが０になるように、制御手段１２により圧下手段６を操作して圧延機１の圧延荷重Ｆやロール間隙Ｓを調整するようになっている。
より詳しくは、制御手段１２の中に設けられたＰＩ制御器等に、このΔｈｇを入力値として入力し、得られる出力値で圧下手段６を制御するようにしている。（Ｓ７）
以上のステップＳ１〜Ｓ９を制御周期（数十ｍｓｅｃ）毎に行うようにしている。換言すれば、１回の圧延パス中に、ステップＳ１〜Ｓ９を複数回繰り返して行うことで、制御周期毎に板厚予測モデルに対して修正を施し、修正済みの板厚予測モデルに基づいて、圧延機１の圧下特性を制御するようにしている。
【００３０】
なお、１回目の処理ルーチンでは、修正が施されていない板厚予測モデルにより、圧延機１が制御されることになるが、２回目以降の処理ルーチンでは、修正済みの板厚予測モデルによる圧延機１の制御が行われることになり、実際上何ら問題はない。
本実施形態の板厚制御方法を圧延機１に適用した際に計測された板厚データを図４に例示する。
この図の横軸は圧延を始めてからの経過時間であり、縦軸は実績板厚偏差Δｈγである。時刻が圧延開始から約２５ｓｅｃの時点より板厚予測モデルの誤差が補正され、約１００μｍあった目標板厚ｈａｉｍと実績板厚ｈｇとのずれ（オフセット）も時刻３０ｓｅｃ以降には略零になっている。すなわち、本実施形態の板厚制御方法を適用することで、圧延機出側の実績板厚と目標板厚との偏差を無くし、高精度の板厚制御ができるようになった。
【００３１】
なお、本発明にかかる圧延機の板厚制御方法及びその板厚制御装置は、上記実施の形態に限定されるものではない。
すなわち、圧延機１として厚鋼板のリバース圧延機を例示しているが、薄鋼板用のタンデム圧延機に適用することも可能である。
また、予測板厚モデルはゲージメータ方式を基にしたものであるが、他の予測式を基礎として、そのなかに差分値ＥＲＲを含むような形式であってもよい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、圧延材の板厚情報に基づいて、板厚予測モデルの修正を行うと共に圧延機を制御することで、圧延機出側の実績板厚と目標板厚とを一致させ、高精度に圧延を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧延材の板厚制御装置を示す概念図である。
【図２】圧延材の板厚制御方法のフローチャートである。
【図３】圧延材の板厚制御方法のブロック図である。
【図４】圧延材の板厚制御方法を適用した場合の実績板厚偏差を例示した図である。
【符号の説明】
１圧延機
２圧延材
８板厚制御系
１２制御手段
１３板厚予測部
１４（第１算出手段の）偏差算出部
１５（第１算出手段の）平滑化処理部
１６（第２算出手段の）偏差算出部
１７（第２算出手段の）平滑化処理部
１８トラッキング処理部
１９差分値算出部

Claims

圧延機の圧延情報を基に板厚予測モデルを用いて圧延材の板厚を予測し、その予測板厚と圧延材の実績板厚とから算出される板厚情報に基づいて圧延機の制御を行う圧延機の板厚制御方法において、
前記板厚情報を用いて板厚予測モデルの修正を行うと共に、修正された板厚予測モデルから得られる予測板厚を基に圧延機を制御することを特徴とする圧延機の板厚制御方法。
板厚予測モデルを用いて圧延機出側での圧延材の予測板厚を計算した後に、予測板厚と目標板厚との偏差である予測板厚偏差を算出し、
圧延機出側にて圧延材の実績板厚を計測した後に、実績板厚と目標板厚との偏差である実績板厚偏差を算出し、
実績板厚偏差と予測板厚偏差との差分値を前記板厚情報として算出し、
当該差分値で板厚予測モデルの修正を行うと共に、修正後の板厚予測モデルを基に算出される予測板厚偏差が零になるように圧延機を制御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。
前記予測板厚偏差又は実績板厚偏差に平滑化処理を施すことを特徴とする請求項２に記載の圧延機の板厚制御方法。
前記予測板厚偏差に対応する圧延材上の点が、板厚計測位置に達するまでトラッキングした後、実績板厚を計測し、この実績板厚に基づく実績板厚偏差と予測板厚偏差との差分値を求めることを特徴とする請求項２又は３に記載の圧延機の板厚制御方法。
請求項１〜４のいずれかに記載された圧延材の板厚制御方法を、圧延パス中に複数回行うことを特徴とする圧延機の板厚制御方法。
板厚予測モデルから得られる圧延材の予測板厚と目標板厚との偏差である予測板厚偏差を算出する第１算出手段と、
圧延材の実績板厚と目標板厚との偏差である実績板厚偏差を算出する第２算出手段と、
前記予測板厚偏差と実績板厚偏差との差分値を算出し、この差分値で前記板厚予測モデルの修正を行う第３算出手段と、
前記第１算出手段から出力される予測板厚偏差が零になるように圧延機を制御する制御手段とを有することを特徴とする圧延機の板厚制御装置。
前記第１算出手段は、圧延機出側での圧延材の予測板厚を板厚予測モデルを用いて算出する板厚予測部と、算出された予測板厚と目標板厚との偏差である予測板厚偏差を算出し且つ制御手段に出力する偏差算出部と、前記予測板厚偏差に平滑化処理を施す平滑化処理部とを有し、
前記第２算出手段は、圧延機出側で計測された圧延材の実績板厚と目標板厚との偏差である実績板厚偏差を算出する偏差算出部と、算出された実績板厚偏差に平滑化処理を施す平滑化処理部とを備え、
前記第３算出手段は、平滑処理後の予測板厚偏差に対応する圧延材上の点が板厚計側位置に達するまで追跡するトラッキング処理部と、トラッキング処理後の予測板厚偏差と平滑処理後の実績板厚偏差との差分値を求め、当該差分値で板厚予測モデルの修正を行う差分値算出部とを有することを特徴とする請求項６に記載の圧延機の板厚制御装置。