JP2012217994A - 鋼板の圧延制御方法、装置及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】次パスの圧下位置を求める式に含まれる学習項を効率的かつ精度良く求められるようにする。
【解決手段】当該パスのゲージメーター板厚Ｈ_gと実測板厚Ｈとを、所定の補正により冷間値又は熱間値に揃えた上で両者の差を求め、当該差に基づいて所定の演算式を用いて次パスの学習項を演算し、当該学習項を用いて次パスの圧下位置を求め、当該圧下位置に基づいて圧延する鋼板の圧延制御方法であって、前記所定の補正に用いられる係数が、鋼板の表面温度と板厚とから板厚温度分布、及び鋼種から変態開始温度をそれぞれ求め、板厚方向の部位毎に変態発生の可否を判断し、当該部位毎の熱膨張係数を求め、当該部位毎の熱膨張係数から板厚方向全体の熱膨張係数を求めたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、次パスの圧下位置を求める式に含まれる学習項を、実測板厚を用いて求める鋼板の圧延制御方法、装置及びプログラムに関する。

一般に、圧延機においては鋼板の先端から所定の板厚を得るために、圧延に先がけてロール間隙を初期設定する必要がある。ロール間隙を設定するために、特許文献１にもあるように、ゲージメーター式と呼ばれる関係式が用いられる。ゲージメーター式は、圧下位置Ｓの絶対値及びミル変形量δのモデル誤差という不明確な要素があることから、過去の圧延実績に基づく学習項ρにより補正するのが一般的である。
Ｈ_g＝Ｓ＋δ＋ρ・・・（１）
Ｈ_g：ゲージメーター板厚
Ｓ：圧下位置
δ：ミル変形量
ρ：学習項

ロール間隙の初期設定を行う際には、（１）式において、ゲージメーター板厚Ｈ_gが目標板厚Ｈ_Aになる条件から、圧下位置Ｓについて解き、
Ｓ＝Ｈ_A−δ−ρ・・・（２）
なる計算式に従って圧下位置Ｓを初期設定する。

ここで、ミル変形量δは、圧延荷重、板幅、ロール径、ロール熱膨張量、ロール摩耗量、バックアップロールベアリングの油膜厚さ等の関数であり、次パスの予測される圧延条件を入力値として計算される。

また、学習項ρは、過去の圧延実績から定められる量であり、過去の圧延実績を入力して求めたゲージメーター板厚Ｈ_gと、実測板厚Ｈとの差Ｈ_g−Ｈを利用する。このとき、オフセット量ＯＦＦをＯＦＦ＝Ｈ_g−Ｈとして定義する。ゲージメーター式に誤差がなく、かつ、実測板厚Ｈが正確に計測されている場合にはＯＦＦ＝０となるが、実際にはモデル誤差、計測誤差を含むために零とはならない。また、モデル誤差、計測誤差がホワイトノイズに近く、正解のまわりにばらつきを持つ場合には、平滑化処理を行うのが一般的である。したがって、学習項ρの算出式として、
ρ_i＝ρ_i-1＋α・ＯＦＦ_i-1・・・（３）
ｉ：圧延コイル順
を用いて指数平滑化処理を行う。

なお、オフセット項を求める際に、学習項を含まない形のゲージメーター板厚と実績板厚Ｈの差をとることにより、ゲージメーター式の誤差をより正確にとらえようとする場合もあるこの場合、オフセット量は、ＯＦＦ´＝（Ｈ_g−ρ_i-1）−Ｈで示され、学習項は、
ρ´_i＝（１−α´）ρ´_i-1＋α´・ＯＦＦ´_i-1・・・（４）
なる式で算出される。（３）式、（４）式のいずれの場合も、オフセット量を平滑化処理して学習項とする点では変わりがない。

αは、一般に０≦α≦１なる定数であり、α＝０の場合は学習を行わない場合であり、α＝１の場合は１パス前のオフセット量をそのまま学習項として次パスの圧下位置の初期設定に反映させることを意味する。αを大きくすると、ホワイトノイズ的な誤差に対して過敏に反応し、学習項がハンチングする場合があり、またαが小さいとハンチングはないものの正解に対する収束が遅くなる。

特開平２−２５２０８号公報 特許第３２２４４６６号公報

上記特許文献１等にあるように、ゲージメーター式に含まれる学習項ρを、実測板厚を用いて求めることは行われているが、その際に、学習項ρを効率的かつ精度良く求めることが要求される。

ゲージメーター式の精度向上のためには、最終結果の目標値と実績値とを比較して、その差異が極力小さくなるように学習することが必須である。
板厚の実績値は、鋼板が常温になってから実測した値でも良いが、その場合、圧延後から測定まで長時間を要するので、現在は、例えばγ線を利用した非接触方式で仕上げ圧延後の熱間で板厚を測定し、その熱間値をある補正係数により冷却値に換算する。その補正の際に、例えば特許文献２にあるように、熱間測定値は鋼材の熱膨張、相変態による体積変化が相互に影響した厚みであるため該影響を補正係数Ｃを用いて、
Ｈγ＝１／μ×ｌｎ(Ｉ₀／Ｉ)×Ｃ・・・（５）
Ｃ：鋼種による補正係数
Ｉ₀／Ｉ：放射線の減衰比
として測定することが一般的である。
そして、この実測板厚に対して比較する、前パスの設定板厚、即ちゲージメーター板厚Ｈ_gは前述のように表わされるので、熱間値である。前述の実測板厚Ｈγは冷間値であるので、熱間値であるゲージメーター板厚Ｈ_gと比較する際は、実測板厚Ｈγを熱間値に換算するか、或いはゲージメーター板厚Ｈ_gを冷間値に換算するかして、両者を同じ条件として上で比較して、その差異を学習項ρとして次パスの圧延に反映しなければならない。
ここでは、実測板厚Ｈγを熱間に換算するケースで説明する。
従来は、
Ｈγ´＝Ｈγ×１．０１・・・（６）
Ｈγ´：Ｈγを熱間値に換算した値
１．０１：熱膨張係数
というように、熱膨張係数を上の例で言うと平均的な鋼の熱膨張係数を一定値としてγ線による実測板厚Ｈγを熱間値に換算してゲージメーター板厚Ｈ_gと比較していた。
すなわち、
新ρ＝旧ρ−α×（Ｈ_g−Ｈγ´）・・・（７）
ρ：学習項
α：ゲイン
を求め、これを次パスの圧下位置Ｓを求める際に、前述の（２）式より、下記のように反映していた。
Ｓ＝Ｈ_a−δ−新ρ・・・（８）
Ｈ_a：次パスの目標板厚
δ：ミル変形量
ρ：学習項

しかしながら、上記の補正方法では、冷間値から熱間値に換算する際に、鋼組成による変態開始温度の変化や、板厚方向の鋼板温度分布による変態発生可否について全く考慮されていない。そのため、学習項ρが正しく学習されず、次パスの圧下設定精度が悪く、更なる板厚精度向上が困難となっていた。

本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、次パスの圧下位置を求める式に含まれる学習項を効率的かつ精度良く求められるようにすることを目的とする。

本願発明は、学習項ρを求める際に、冷間値から熱間値に換算する際に鋼の成分値による変態開始温度の違い、及び、鋼板の表面温度と板厚とから板厚方向の温度分布を求め、それら各部位による変態発生の可否を求め、これを考慮し、適正な熱膨張係数を計算、記憶し、実測板厚Ｈγを精度良く熱間値に換算した上でゲージメーター板厚Ｈ_gと比較することによって学習項ρに精度良く反映し、厚鋼板の板厚制御精度の向上を図るものである。
また、学習項ρを鋼組成、板厚、表面温度毎に層別し、保存、管理、学習することによって、更に板厚制御精度の向上を図るものである。

本発明の鋼板の圧延制御方法は、当該差に基づいて所定の演算式を用いて次パスの学習項を演算し、当該学習項を用いて次パスの圧下位置を求め、当該圧下位置に基づいて圧延する鋼板の圧延制御方法であって、前記所定の補正に用いられる係数が、鋼板の表面温度と板厚とから板厚温度分布、及び鋼種から変態開始温度をそれぞれ求め、板厚方向の部位毎に変態発生の可否を判断し、当該部位毎の熱膨張係数を求め、当該部位毎の熱膨張係数から板厚方向全体の熱膨張係数を求めたものであることを特徴とする。
また、本発明の鋼板の圧延制御方法の他の特徴とするところは、前記ゲージメーター板厚が、圧下位置とミル変形量と学習項を含む式により求められる点にある。
また、本発明の鋼板の圧延制御方法の他の特徴とするところは、前記実測板厚が、鋼板の板厚方向に透過した放射線の検出結果に基づいて所定の演算式を用いて求められる点にある。
本発明の鋼板の圧延制御装置は、当該パスのゲージメーター板厚と実測板厚とを、所定の補正により冷間値又は熱間値に揃えた上で両者の差を求め、当該差に基づいて所定の演算式を用いて次パスの学習項を演算し、当該学習項を用いて次パスの圧下位置を求め、当該圧下位置に基づいて圧延する鋼板の圧延制御装置であって、前記所定の補正に用いられる係数が、鋼板の表面温度と板厚とから板厚温度分布、及び鋼種から変態開始温度をそれぞれ求め、板厚方向の部位毎に変態発生の可否を判断し、当該部位毎の熱膨張係数を求め、当該部位毎の熱膨張係数から板厚方向全体の熱膨張係数を求めたものであることを特徴とする。
また、本発明の鋼板の圧延制御装置の他の特徴とするところは、前記ゲージメーター板厚が、圧下位置とミル変形量と学習項を含む式により求められる点にある。
また、本発明の鋼板の圧延制御装置の他の特徴とするところは、前記実測板厚が、鋼板の板厚方向に透過した放射線の検出結果に基づいて所定の演算式を用いて求められる点にある。
本発明のプログラムは、上記本発明の鋼板の圧延制御装置の機能をコンピュータに実行させる。

本発明によれば、次パスの圧下位置を求める式に含まれる学習項を効率的かつ精度良く求めることができる。

本実施形態に係る鋼板の圧延制御装置の構成を示す図である。 従来の補正値と本発明による補正値の温度との関係を示す図である。 本発明による学習精度向上を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
本発明を適用した実施形態では、ゲージメーター式に含まれる学習項ρを、実測板厚を用いて求めるに際して、実測板厚として、例えば鋼板の板厚方向に透過した放射線の検出結果に基づいて、前述した演算式（５）を用いて該鋼板の板厚を演算する。

図１は、本実施形態に係る鋼板の圧延制御装置の構成を示す図である。図１に示すように、仕上げ圧延機２による仕上げ圧延後の熱延鋼板１（以下、単に鋼板１と称する）の板厚を測定すべく、適宜な位置において鋼板１を挟んで上下に、γ線源となる放射線源３と、放射線源３から放射されて鋼板１を透過したγ線を受ける放射線量検出器４とが配設されている。図示例では、Ｃフレームにより３組の放射線源３及び放射線量検出器４が保持されている。

また、仕上げ圧延機２による仕上げ圧延後の鋼板１の表面温度を実測する温度計５が配設されている。

演算装置１００において、１０１は入力部であり、圧延機２の実績圧延荷重、実績圧下位置、放射線源３及び放射線量検出器４による検出結果（放射線の減衰比Ｉ₀／Ｉ）、鋼板１の出鋼グレード、目標板厚及び温度計５による測定表面温度を入力する。出鋼グレードとは、鋼板１の成分（Ｃ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｎｂ等）の組成をパターン分類したもので、鋼種を表す情報である。

１０２は板厚換算部であり、ゲージメーター板厚Ｈ_gを冷間値に換算するか、或いはγ線測定厚Ｈγを熱間値に換算する。この換算は、逐一計算して求めても良いし、ある一定期間、鋼種、板厚、表面温度毎に層別し、ある一定期間内に保存して新たに実績が出るたびに修正していっても良い。いずれにしても、両者を同じ状態における値とした上で両者を比較し、その差を求める。

１０４は学習項算出部であり、上記差にゲインを積して当該パスの学習項ρを補正し、次パスの学習項ρとする。

１０５は目標圧下位置算出部であり、新たな学習項ρにより次パスの目標圧下位置Ｓを求める。
Ｓ＝Ｈ_a−δ−新ρ・・・（８）
Ｈ_a：次パスの目標板厚
δ：ミル変形量
ρ：学習項
次パスは、この目標圧下位置Ｓを用いて圧下位置を設定し、次パスの圧延を実行する。

１０６は出力部であり、例えば目標圧下位置演算部１０５で演算された次パスの目標設定位置を不図示の表示装置や圧延機２に出力する。

１０３は記憶部であり、以上の考え方により実績に基づいて、記憶部１０３に現在設定されている学習項ρを次々と書き換えていく。具体的には、例えば一定期間、圧延を終えた各鋼板について、出鋼グレード、板厚、表面温度及び学習項を保存しておく。

図２はある出鋼グレード及びある板厚範囲に属する鋼板について、圧延温度（放射線による板厚測定時の測定表面温度）と補正値との関係の例を示す特性図であり、板厚換算部１０２にて板厚変換に使用される。従来技術が温度のみに依存するのに対し、相変態による影響を考慮することで、より正確な学習項ρを求めることができ、図３のように板厚精度が向上した。

本実施形態では、演算装置１００が圧延におけるゲージメーター式の学習装置として機能するものであるが、演算装置１００は、具体的にはＣＰＵ、メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）を備えたコンピュータシステムにより構成することができる。この場合、ＣＰＵがＲＯＭ等に記憶された板厚演算プログラムや学習項算出プログラムを実行することによって、上述した演算装置１００における処理が実現される。

１：鋼板
２：仕上げ圧延機
３：放射線源
４：放射線量検出器
５：温度計
１００：演算装置
１０１：入力部
１０２：板厚換算部
１０３：記憶部
１０４：学習項算出部
１０５：目標圧下位置算出部
１０６：出力部

Claims (7)

1. 当該パスのゲージメーター板厚と実測板厚とを、所定の補正により冷間値又は熱間値に揃えた上で両者の差を求め、
   当該差に基づいて所定の演算式を用いて次パスの学習項を演算し、当該学習項を用いて次パスの圧下位置を求め、当該圧下位置に基づいて圧延する鋼板の圧延制御方法であって、
   前記所定の補正に用いられる係数が、鋼板の表面温度と板厚とから板厚温度分布、及び鋼種から変態開始温度をそれぞれ求め、板厚方向の部位毎に変態発生の可否を判断し、当該部位毎の熱膨張係数を求め、当該部位毎の熱膨張係数から板厚方向全体の熱膨張係数を求めたものであることを特徴とする鋼板の圧延制御方法。
2. 前記ゲージメーター板厚が、圧下位置とミル変形量と学習項を含む式により求められることを特徴とする請求項１に記載の鋼板の圧延制御方法。
3. 前記実測板厚が、鋼板の板厚方向に透過した放射線の検出結果に基づいて所定の演算式を用いて求められた値であることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼板の圧延制御方法。
4. 当該パスのゲージメーター板厚と実測板厚とを、所定の補正により冷間値又は熱間値に揃えた上で両者の差を求め、
   当該差に基づいて所定の演算式を用いて次パスの学習項を演算し、当該学習項を用いて次パスの圧下位置を求め、当該圧下位置に基づいて圧延する鋼板の圧延制御装置であって、
   前記所定の補正に用いられる係数が、鋼板の表面温度と板厚とから板厚温度分布、及び鋼種から変態開始温度をそれぞれ求め、板厚方向の部位毎に変態発生の可否を判断し、当該部位毎の熱膨張係数を求め、当該部位毎の熱膨張係数から板厚方向全体の熱膨張係数を求めたものであることを特徴とする鋼板の圧延制御装置。
5. 前記ゲージメーター板厚が、圧下位置とミル変形量と学習項を含む式により求められることを特徴とする請求項４に記載の鋼板の圧延制御装置。
6. 前記実測板厚が、鋼板の板厚方向に透過した放射線の検出結果に基づいて所定の演算式を用いて求められることを特徴とする請求項４又は５に記載の鋼板の圧延制御装置。
7. 請求項４乃至６のいずれか１項に記載の鋼板の圧延制御装置の機能をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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