JP2014113629A - 圧延制御装置、圧延制御方法および圧延制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】圧延機の入側や出側において被圧延材に張力を発生させる構成の制御及び圧延機のロールギャップの制御を好適に行い、圧延機出側板圧の振動を抑制すること。
【解決手段】被圧延材をロール対で圧延する圧延機を制御する圧延制御装置であって、圧延機による圧延のために圧延機に挿入される被圧延材または圧延されて圧延機からから送り出される被圧延材の張力に基づいてロール対におけるロール間の間隔を制御するロールギャップ制御部と、圧延機による圧延のために圧延機に挿入される被圧延材または圧延されて圧延機からから送り出される被圧延材の搬送速度を、圧延された被圧延材の板厚に基づいて制御する速度制御部とを含むことを特徴とする。
【選択図】図７

Description

本発明は、圧延制御装置、圧延制御方法および圧延制御プログラムに係わり、より詳細には複数の操作端及びフィードバックを有する圧延機の操作端及びフィードバックの選択に関する。

被圧延材の巻出しおよび巻取りにテンションリールを用いる圧延機においては、テンションリールをトルク一定制御（電流一定制御）により動作させている。テンションリールをトルク一定制御する場合の問題点として、圧延機入側、出側の張力が変動すると、それを抑制するためにテンションリール速度変動が発生し、圧延機入側板速度が変化するため、出側板厚変動が発生する事があげられる。この対策として、テンションリール速度を操作端とする張力制御において、テンションリールを速度一定制御で動作させ、出側板厚変動を抑制するため、一定範囲の張力変動を許容することが行われている（例えば、特許文献１参照）。

また、タンデム圧延機において、操業状態により圧延機の影響係数が大きく変化した場合に、制御状態量に対する制御操作端を適時変更することが行われている（例えば、特許文献２参照）。タンデム圧延機においては、通常は、後段スタンド圧下を制御操作端とするスタンド間張力制御、前段スタンド速度を制御操作端とする出側板厚制御を行っている。これに対して、特許文献２に開示された発明においては、圧延状態に応じて、後段スタンド圧下を制御操作端とする出側板厚制御、前段スタンド速度を制御操作端とする張力制御を行うことで板厚制御および張力制御の効果を最大限に得ることが可能となる。

特開２０１０−２４０６６２ 特開２０１２−１７６４２８

巻出し側テンションリールおよび巻取り側テンションリールをトルク一定制御（電流一定制御）で動作させることは、圧延機の出側板厚変動を発生させる圧延機入側速度および圧延機出側速度の変動要因となる。これは、トルク一定制御を行った場合は、テンションリールのトルクを一定とするためにテンションリール速度がテンションリールの慣性により変化してしまうためである。その結果、マスフロー一定則より出側板厚変動が発生する。

圧延機で生産される被圧延材にとって最も重要なのは圧延機の出側板厚精度であり、圧延機入側および出側の張力は操業の安定性のためには重要であるが、製品板厚を維持するためであれば多少は変動しても圧延操業上問題無い。この考え方にもとづき、特許文献１に開示されている発明においては、予め設定した範囲の設定張力値からの偏差に対しては、テンションリール速度を一定とすることを優先し、前記張力偏差を修正しないことでテンションリール速度変動を抑制しており、テンションリールを速度一定制御で動作させている。

この場合、張力偏差が予め設定した範囲内に収まっていれば良いが、圧延状態や母材条件によっては予め設定した範囲を超える場合が発生する。その場合、テンションリール速度が変更されてしまうため、圧延機入側速度が変化し、出側板厚変動が発生することになる。

また、圧延状態により圧延機の影響係数が変化し、テンションリール速度を操作端とする張力制御、圧延機のロールギャップを操作端とする出側板厚制御が不安定となる場合も存在する。このような場合は、現状のロールギャップを制御操作端とする出側板厚制御と、テンションリールを速度一定制御で動作させた場合の張力速度制御やテンションリールをトルク一定制御で動作させた場合の張力トルク一定制御では安定に制御することが困難であり、圧延機出側板厚の振動が発生することになる。

尚、上述したような課題は、テンションリールに限らず、圧延機の入側や出側において被圧延材に張力を発生させる構成であれば同様に課題となり得る。圧延機の入側や出側において被圧延材に張力を発生させる構成の他の例としては、ブライドルロールやピンチロール等がある。

本発明において解決すべき課題は、圧延機の入側や出側において被圧延材に張力を発生させる構成の制御及び圧延機のロールギャップの制御を好適に行い、圧延機出側板厚の振動を抑制することにある。

本発明の一態様は、被圧延材をロール対で圧延する圧延機を制御する圧延制御装置であって、前記圧延機による圧延のために前記圧延機に挿入される前記被圧延材または圧延されて前記圧延機からから送り出される前記被圧延材の張力に基づいて前記ロール対におけるロール間の間隔を制御するロールギャップ制御部と、前記圧延機による圧延のために前記圧延機に挿入される前記被圧延材または圧延されて前記圧延機からから送り出される前記被圧延材の搬送速度を、圧延された前記被圧延材の板厚に基づいて制御する速度制御部とを含むことを特徴とする。

また、本発明の他の態様は、被圧延材をロール対で圧延する圧延機を制御する圧延制御方法であって、前記圧延機による圧延のために前記圧延機に挿入される前記被圧延材または圧延されて前記圧延機からから送り出される前記被圧延材の張力に基づいて前記ロール対におけるロール間の間隔を制御し、前記圧延機による圧延のために前記圧延機に挿入される前記被圧延材または圧延されて前記圧延機からから送り出される前記被圧延材の搬送速度を、圧延された前記被圧延材の板厚に基づいて制御することを特徴とする。

また、本発明の他の態様は、被圧延材をロール対で圧延する圧延機を制御する圧延制御プログラムであって、前記圧延機による圧延のために前記圧延機に挿入される前記被圧延材または圧延されて前記圧延機からから送り出される前記被圧延材の張力に基づいて前記ロール対におけるロール間の間隔を制御するステップと、前記圧延機による圧延のために前記圧延機に挿入される前記被圧延材または圧延されて前記圧延機からから送り出される前記被圧延材の搬送速度を、圧延された前記被圧延材の板厚に基づいて制御するステップとを情報処理装置に実行させることを特徴とする。

本発明によれば、圧延機の入側や出側において被圧延材に張力を発生させる構成の制御及び圧延機のロールギャップの制御を好適に行い、圧延機出側板圧の振動を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る圧延機及び圧延制御装置の全体構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る圧下板厚制御、速度板厚制御、速度張力制御及び圧下張力制御の内部機能を示す図である。 本発明の実施形態に係る制御方法選択装置の内部機能を示す図である。 本発明の実施形態に係る最適制御方法決定装置の動作例を示す図である。 本発明の実施形態に係る最適制御方法決定装置の動作例を示す図である。 本発明の実施形態に係る制御方法のデータベースを示す図である。 本発明の実施形態に係る制御出力選択装置の内部機能を示す図である。 本発明の実施形態に係る入側ＴＲ速度指令装置の機能を示す図である。 本発明の実施形態に係る入側ＴＲ制御装置の機能を示す図である。 従来技術に係る圧延制御装置の全体構成を示す図である。 従来技術に係る圧延現象の例を示す図である。 従来技術に係る入側張力圧延現象系の例を示す図である。 従来技術に係る各パラメータの時系列の例を示す図である。 従来技術に係るシングルスタンド圧延機の制御操作端と制御状態量の関係を示す図である。 従来技術に係るシングルスタンド圧延現象の例を示す図である。 従来技術に係るシングルスタンド圧延機のクロス応答を模式的に示す図である。 シングルスタンド圧延機の制御操作端と制御状態量のか関係例を示す図である。 クロス項を考慮した操作端と制御状態量との関係性を示す図である。 本発明の実施形態に係る圧延制御装置のハードウェア構成を示す図である。

以下、被圧延材の巻出しおよび巻取りにテンションリールを用いる代表的な圧延機であるシングルスタンド圧延機を例に本発明の詳細を説明する。図１０は、シングルスタンド圧延機Ｓ１００の制御構成を示す図である。シングルスタンド圧延機Ｓ１００は、圧延機１の圧延方向（図１０中、矢印で示す）に対して圧延機１の入側に、被圧延材ｕを繰り出す入側テンションリール２（以下、入側ＴＲ２と称す）を有し、出側に、圧延機１で圧延された被圧延材ｕを巻き取る出側テンションリール３(以下、出側ＴＲ３と称す）を有している。

入側ＴＲ２および出側ＴＲ３は、それぞれ電動機にて駆動され、この電動機と電動機を駆動制御するための装置として、それぞれ入側ＴＲ制御装置５および出側ＴＲ制御装置６が設置されている。この構成により、シングルスタンド圧延機Ｓ１００における圧延は、入側ＴＲ２から巻き出された被圧延材ｕを圧延機１で圧延した後、出側ＴＲ３で巻き取ることにより行われる。

ここで、圧延機１には、上作業ロールＲｓ１と下作業ロールＲｓ２との間の距離であるロールギャップを変更することで、被圧延材ｕの圧延後の板厚（製品板厚）を制御するためのロールギャップ制御装置７と、圧延機１の速度（上・下作業ロールＲｓ１、Ｒｓ２の周速度）を制御するためのミル速度制御装置４が設置されている。圧延時、圧延速度設定装置１０より速度指令がミル速度制御装置４に対して出力され、ミル速度制御装置４は、圧延機１の速度（上・下作業ロールＲｓ１、Ｒｓ２の周速度）を一定とするような制御を実施する。

圧延機１の入側（図１０の圧延機１の左側）、出側（図１０の圧延機１の右側）では、被圧延材ｕに張力をかけることで圧延を安定かつ効率的に実施する。そのために必要な張力を計算するのが、入側張力設定装置１１および出側張力設定装置１２である。また、入側張力電流変換装置１５および出側張力電流変換装置１６は、入側張力設定装置１１及び出側張力設定装置１２にて計算された入側および出側張力設定値に基づき、入側および出側の設定張力を被圧延材ｕに加えるために入側ＴＲ２および出側ＴＲ３のそれぞれの電動機の必要な電動機トルクを得るための電流値を求め、それぞれの電流値を入側ＴＲ制御装置５および出側ＴＲ制御装置６に与える。

入側ＴＲ制御装置５および出側ＴＲ制御装置６では、それぞれ与えられた電流となるように電動機の電流を制御し、入側ＴＲ２および出側ＴＲ３に与えられるそれぞれの電動機トルクにより被圧延材ｕに所定の張力を与える。入側・出側張力電流変換装置１５、１６は、ＴＲ（テンションリール）機械系およびＴＲ（テンションリール）制御装置のモデルに基き張力設定値となるような電流設定値（電動機トルク設定値）を演算する。

ただし、この制御モデルは誤差を含むため、圧延機１の入側および出側に設置された入側張力計８および出側張力計９で測定された実績張力を用いて、入側張力制御１３および出側張力制御１４により張力設定値に補正を加えて、入側張力電流変換装置１５、出側張力電流変換装置１６に付与する。これにより、入側張力電流変換装置１５、出側張力電流変換装置１６が入側ＴＲ制御装置５および出側ＴＲ制御装置６へ設定する電流値を変更する。

また、被圧延材ｕの板厚は製品品質上重要であるため、板厚制御が実施される。具体的には、出側板厚制御装置１８が、出側板厚計１７にて検出された実績板厚に基づいてロールギャップ制御装置７を制御することにより圧延機１のロールギャップを制御し、圧延機１の出側（図１０の圧延機１の右側）の板厚を制御する。

シングルスタンド圧延機において巻取および巻出に用いられる出側ＴＲ３および入側ＴＲ２は、それぞれの電動機が発生するトルクを一定とするトルク一定制御によって制御されている。具体的には、入側張力計８、出側張力計９で検知した実績張力に基づき、電動機電流指令が補正されることで被圧延材ｕにかかる張力を一定とするための制御が行われている。なお、入側ＴＲ２及び出側ＴＲ３のそれぞれの電動機の電動機トルクは、電動機電流により得られるので、トルク一定制御を電流一定制御とする場合もある。

トルク一定制御でＴＲ(テンションリール)制御を行う場合、圧延機に適用される板厚制御と干渉して出側板厚精度が悪化するという問題が有る。出側板厚に対する影響は出側張力に比べて入側張力のほうが大きいので、圧延機１と入側ＴＲ２における問題点を、以下説明する。

図１１は、シングルスタンド圧延機Ｓ１００の入側ＴＲ２と圧延機１間の圧延現象を示す概念図である。図１１に示すように、入側ＴＲ２においては、入側ＴＲ制御装置５の出力である電動機トルク２２と、入側張力２４(Ｔｂ)と機械条件（リール径Ｄおよびリールギア比Ｇｒ）より決定される張力トルク２５との和、つまり電動機トルク２２と張力トルク２５との和を積分することで、入側ＴＲ（テンションリール）速度２０が決定される。なお、Ｊは、入側ＴＲ２の慣性モーメント（ｋｇ・ｍ２）である。

圧延機１においては、ロールギャップ変更量２３（＝ΔＳ）を図示するような所定の係数（Ｍ／（Ｍ＋Ｑ））を積算した値と、圧延機１の入側張力２４を図示するような所定の係数（（∂Ｐ／∂Ｔｂ）／（Ｍ＋Ｑ））を積算した値とにより、出側板厚２６が決定され、この決定された出側板厚２６からマスフロー一定則により圧延機入側速度２１が決定される。そして、圧延機入側速度２１と入側ＴＲ速度２０との差を積分したものが入側張力２４となる。なお、図１１において、Ｍはミル定数Ｍ（ｋＮ／ｍ）であり、Ｑは塑性定数Ｑ（ｋＮ／ｍ）であり、（∂Ｐ／∂Ｔｂ）／（Ｍ＋Ｑ）は、入側張力Ｔｂの変動による圧延荷重Ｐ（ｋＮ）の変動の出側板厚への影響係数（ｋｂ）である。

圧延機１における、基本法則としてマスフロー一定則がある。これは、圧延機１の入側（図７に示す圧延機１左側）と圧延機１の出側（図１０に示す圧延機１右側）の被圧延材ｕが連続することより以下の式（１）によって示される。
Ｈ・Ｖｅ＝ｈ・Ｖｏ ・・・ （１）
Ｈ：圧延機１の入側板厚
ｈ：圧延機１の出側板厚
Ｖｅ：圧延機１の入側板速
Ｖｏ：圧延機１の出側板速

マスフロー一定則の式（１）から、入側板厚一定の場合、入側板速が変動すると出側板厚が変動することを意味する。シングルスタンド圧延機（図１０に示す一つの圧延機１）の場合、入側板速は入側ＴＲ速度となる。入側ＴＲ２は、電動機トルク２２に張力トルク２５が合致するように入側ＴＲ速度２０を変化させるが、この変化は入側ＴＲ２の慣性と圧延機１および圧延現象によって行われ、入側速度２０の変化を抑制する制御手段がない。

そのため、圧延機１において、板厚制御で出側板厚（圧延機１の出側の被圧延材ｕの板厚）を一定とするためロールギャップ変更量２３のΔＳを操作すると、それに応じて圧延機入側速度２１（圧延機１の入側の被圧延材ｕの速度）が変化し、入側張力２４の偏差ΔＴｂが発生する。これを抑制するために入側ＴＲ速度２０が変動するが、この変動によって出側板厚変動が発生する。入側ＴＲ２によって行われる入側張力抑制系２７は圧延条件によっては時定数が大きい場合が有り、大きなうねりを持つ出側板厚変動の原因となる場合がある。

入側張力２４は、圧延現象によっても抑制される。入側張力２４が変動すると、圧延機１の圧延荷重Ｐが変化し、それに伴って圧延機入側速度２１が変動する。この入側張力圧延現象系２８によっても入側張力２４は変動する。入側張力圧延現象系２８の応答は、入側張力抑制系２７に比べて非常に速いため、図１１の入側圧延現象は、図１２のように変換できる。

図１２より、圧延機１のロールギャップ変更量２３(＝ΔＳ)は、同位相で入側張力２４の偏差ΔＴｂとなって表れ、それが入側ＴＲ２で積分された状態で入側ＴＲ速度２０が変化することがわかる。従って、ロールギャップ変更量２３(＝ΔＳ)と入側張力２４の偏差ΔＴｂ、入側ＴＲ速度２０の変化、および出側板厚の変化は図１３のような関係となる。図１３は、ロールギャップ変更量２３、入側張力２４(Ｔｂ)、入側ＴＲ速度２０、および出側板厚の関係を表す図である。

図１３に示すように、ロールギャップ変更量２３が変化すると、圧延機１の入側速度が変化し、入側張力２４が変化する。入側張力２４の変化に伴い、入側ＴＲ２はトルク一定制御を行っているため、入側ＴＲの慣性による動作で入側ＴＲ速度２０が変化する。入側ＴＲ速度２０が変動すると、上記式（１）において示したマスフロー一定則により出側板厚変動が発生する。出側板厚変動が発生すると、出側板厚制御装置１８が出側板厚を一定とするためロールギャップ変更量２３を操作する。これら一連の動作が継続すると、図１３に示すように、出側板厚が振動するようになる。

なお、実際には出側板厚計１７は圧延機１から離れた場所に設置されるため出側板厚制御装置１８が用いる出側板厚の検知までに遅れ時間が存在するが、出側板厚の振動周期に対して充分に遅れ時間が短い場合は無視できる。

このような出側板厚の振動を防止するために、テンションリールと圧延機との間の張力を所望の値に維持する制御を行う一方、予め設定した範囲の張力設定値からの偏差に対してはテンションリール速度を一定とすることを優先し、張力偏差を修正しないことで、テンションリール速度の変動を抑制する張力速度制御手段４２を備えている。しかしながら、この方法ではテンションリール速度の変更を抑制することで圧延機出側板厚変動を抑制する事ができない場合が発生する。

圧延機においては、ロールギャップとロール速度という２個の制御操作端と、圧延機の出側板厚と圧延機の入側（または出側）張力という２個の制御状態量が存在する。２個の制御操作端を操作した場合、２個の制御状態量それぞれに影響を及ぼして制御状態量が変化する。図１４は、このような制御操作端及び制御状態量の関係を、シングルスタンド圧延機の場合について示した図である。シングルスタンド圧延機の圧延現象は、図１５に示したようになるが、これを概念的に記述したのが図１４である。

シングルスタンド圧延機１の場合、制御操作端は、ロールギャップ変更量２３、入側ＴＲ速度２０である。また、制御状態量は、圧延機の出側板厚２６、入側張力２４である。ロールギャップ変更量２３を変更した場合、（ロールギャップ→出側板厚）影響係数５０３による出側板厚２６、（ロールギャップ→入側張力）影響係数５０１による入側張力２４の変化が発生する。また、入側ＴＲ速度２０を変更した場合、（入側ＴＲ速度→入側張力）影響係数５０２による入側張力２４、（入側ＴＲ速度→出側板厚）影響係数５０４による出側板厚２６の変化が発生する。

シングルスタンド圧延機１においては、図１０に示したように、圧延機出側板厚２６については、出側板厚制御装置１８がロールギャップ２３を変更することで制御している。また、入側張力２４については、図１１に示すように入側張力抑制系２７が入側ＴＲ速度２０を変更することで制御している。

（ロールギャップ→出側板厚）影響係数５０３および（入側ＴＲ速度→入側張力）影響係数５０２が、（ロールギャップ→入側張力）影響係数５０１および（入側ＴＲ速度→出側板厚）影響係数５０４に比較して十分大きい場合は、この制御構成で問題無いが、公知例２で示しているように、（ロールギャップ→出側板厚）影響係数５０３および（入側ＴＲ速度→入側張力）影響係数５０２が、（ロールギャップ→入側張力）影響係数５０１および（入側ＴＲ速度→出側板厚）影響係数５０４に比べて小さくなってくると、安定に制御が行われなくなる問題が発生する。

このような状態となると、板厚制御装置１８が、出側板厚２６を制御するために、ロールギャップ２３を操作しても、入側張力２４が大きく変動し、それを制御するために入側張力抑制系２７が入側ＴＲ速度２０を変更すると、それにより出側板厚２６が大きく変動する。出側板厚が変化すると、板厚制御装置１８がロールギャップ２３を操作するため、結果として、出側板厚２６、入側張力２４、入側ＴＲ速度２０、ロールギャップ２３が同じ周期で振動する状態が発生する事になる。

シングルスタンド圧延機の入側圧延現象は、図１２に示すようになる。入側ＴＲ２による入側張力抑制系２７を取り去って、入側ＴＲ速度２０及びロールギャップ変更量２３を制御操作端とし、出側板厚２６及び入側張力２４を制御状態量として作成した、図１４と同様なブロック図を図１６に示す。図１１から図１２に変換した場合と同様に、入側張力圧延現象系２８をまとめて、入側張力影響係数１０１としている。図１２においては、入側ＴＲ２による入側張力抑制系２７に比べて、応答時間が十分に短いとして省略した１次遅れ時定数Ｔｒを、図１２においては残している。図１６から、図１４における影響係数５０１、５０２、５０３、５０４に対応するものとして、図１７の１１１、１１２、１１３、１１４が得られる。

ここで、Ｖｅは入側ＴＲ速度２０、ｈは圧延機の出側板厚２６であるから、出側板厚２６が薄く、入側ＴＲ速度２０が速ければ、（入側ＴＲ速度→出側板厚）影響係数１１４および（入側ＴＲ速度→入側張力）影響係数１１２が小さくなることがわかる。また、入側張力影響係数１０１に含まれる１次遅れ時定数Ｔｒは小さくなる。そのため、（ロールギャップ→出側板厚）影響係数１１３は、小さくなる。また、（ロールギャップ→入側張力）影響係数１１１は応答が速くなる。つまり、出側板厚２６が薄く、入側ＴＲ速度２０が速いと、ロールギャップ２３操作時、圧延機の出側板厚２６が変化しにくくなり、入側張力が変化しやすくなる。つまり、（ロールギャップ→入側張力）影響係数１１１が（ロールギャップ→出側板厚）影響係数１１３より大きくなる。また、入側ＴＲ速度２０操作時は、入側張力２４および出側板厚２６が同じように変化しずらくなる。

入側張力に関しては、圧延現象項ｋｂを含む。圧延速度および出側板厚に応じてｋｂも変化するが、ｋｂが大きくなると、（入側ＴＲ速度→入側張力）影響係数１１２は、（入側ＴＲ速度→出側板厚）影響係数１１４に比較して小さくなる。

以上より、出側板厚２６が薄く、入側ＴＲ速度２０が速くなる事により、（ロールギャップ→出側板厚）影響係数１１３が（ロールギャップ→入側張力）影響係数１１１に比較して小さくなり、（入側ＴＲ速度→入側張力）影響係数１１２が（入側ＴＲ速度→出側板厚）影響係数１１４に比較して小さくなる場合が存在する事がわかる。このような場合、図１１に示すような、板厚制御装置１８で出側板厚２６を、入側張力抑制系２７で入側張力２４を制御しようとすると、クロス項の影響が大きいため安定に制御する事が不可能になる。

このような場合には、図１８に示すように、出側板厚２６を入側ＴＲ速度２０にて制御する速度板厚制御装置５０、および入側張力２４をロールギャップ２３にて制御する圧下張力制御５１を適用する事で、出側板厚２６および入側張力２４を安定に制御できるようになる。これを実現するためには、従来トルク一定制御（電流一定制御）にて運転している入側ＴＲ２を速度一定制御での運転に変更する必要がある。

入側張力抑制系２７の応答が悪化した場合においても、入側ＴＲ２を速度一定制御で運転する必要がある。図１２における、入側張力抑制系２７は、等価変換により、時定数Ｔｑの１次遅れ系となる。ここで、Ｔｑは入側ＴＲ速度２０に比例、圧延機の出側板厚２６に反比例し、圧延現象項ｋｂに比例する。従って、圧延現象項ｋｂが大きくなると入側張力抑制系２７の時定数Ｔｑが大きくなり、入側張力抑制系２７の応答が悪化することとなる。また、この場合は、図１４における（ロールギャップ→入側張力）影響係数１１１は、大きくならないため、従来のロールギャップ２３による板厚制御と、入側張力抑制系２７による張力制御で安定に制御可能であると考えられる。

圧延設備においては、多様な材質の被圧延材を、多様な板厚に圧延しており、また圧延速度も多様である。従って、圧延状態に応じて、出側板厚および入側張力制御を安定に実施できる、以下の３種類の場合が発生する。
Ａ）ロールギャップを操作する板厚制御と、トルク一定制御で運転する入側ＴＲの入側張力抑制系による張力制御。
Ｂ）ロールギャップを操作する板厚制御と、速度一定制御で運転する入側ＴＲの速度を操作する速度張力制御。
Ｃ）ロールギャップを操作する圧下張力制御と、速度一定制御で運転する入側ＴＲの速度を操作する速度板厚制御。

圧延機の板厚制御および張力制御を安定に実施するためには、圧延状態に応じて、上記３種の制御を切替えて使用する必要がある。これを実現するための、本実施形態に係るシングルスタンド圧延機の制御構成を図１に示す。出側板厚計１７で検出した出側板厚偏差Δｈを用いて、圧下板厚制御６１によりロールギャップへの操作指令ΔΔＳ_ＡＧＣを生成し、速度板厚制御６２により入側ＴＲ速度への操作指令ΔΔＶ_ＡＧＣを生成する。また、入側張力計８で測定した入側張力実績と、入側張力設定装置１１で設定した入側張力設定との偏差（入側張力偏差）ΔＴｂを用いて、速度張力制御６３により入側ＴＲ速度への操作指令ΔΔＶ_ＡＴＲを生成し、圧下張力制御６４によりロールギャップへの操作指令ΔΔＳ_ＡＴＲを生成する。

また、入側ＴＲ２が、トルク一定制御で運転している場合については、入側張力設定装置１１による入側張力設定値に、入側張力実績と入側張力設定値との偏差により入側張力設定値を操作する入側張力制御１３からの制御出力を加えたものを、入側ＴＲ２への電流指令に入側張力電流変換装置１５により変換して、入側ＴＲ制御装置６６への電流指令を作成する。

制御方法選択装置７０は、圧延状態に応じて、上述したＡ）、Ｂ）、Ｃ）のいずれの制御方法を適用すれば最も出側板厚変動、入側張力変動を低減可能かを選択し、選択結果に基づきロールギャップ制御装置７に対してロールギャップ操作指令を出力する。入側ＴＲ速度を操作する場合は、入側ＴＲ速度指令装置６５に速度操作指令を出力する。入側ＴＲ速度指令装置６５においては、基準速度設定装置１９より出力される入側ＴＲ基準速度と、制御方法選択装置７０よりの入側ＴＲ速度変更量より入側ＴＲ速度指令を作成し、入側ＴＲ制御装置６６に出力する。

入側ＴＲ制御装置６６においては、電流指令に応じてトルク一定制御（電流一定制御）を行う運転モードと、速度指令に応じて速度一定制御を行う運転モードを持ち、制御方法選択装置７０からの指令に応じて切替えて運転する。

図２に、圧下板厚制御６１、速度板厚制御６２、速度張力制御６３、圧下張力制御６４のブロック図の一例を示す。これらは、各制御構成の一例であり、これ以外の方法を用いて制御系を構成することも可能である。例えば、図２の例では、各制御系は積分制御（I制御）となっているが、比例積分（ＰＩ制御）または、微分比例積分制御（ＰＩＤ制御）とすることもできる。

圧下板厚制御６１は、出側板厚実績ｈ_ｆｂと出側板厚設定値ｈ_ｒｅｆとの差である出側板厚偏差Δｈ＝ｈ_ｆｂ−ｈ_ｒｅｆを入力とし、入力された出側板厚偏差に調整ゲインおよび出側板厚偏差からロールギャップへの変換ゲインをかけたものを積分する積分制御（Ｉ制御）で構成される。積分後の出力と、前回値との偏差をとって、制御出力ΔΔＳ_ＡＧＣとする。また、速度板厚制御６２は、出側板厚偏差Δｈを入力とし、入力された出側板厚偏差に調整ゲインおよび出側板厚偏差から入側速度への変換ゲインをかけたものを積分する積分制御（Ｉ制御）で構成される。積分後の出力と、前回値との偏差をとって、以下の式（２）を制御出力とする。

ここで、Ｍは圧延機のミル定数、Ｑは被圧延材の塑性定数である。また、速度板厚制御の指令は、設定速度に対する速度変更比率として出力される。

圧下張力制御６４は、入側張力実績Ｔ_ｂｆｂｂと入側張力設定値Ｔ_ｂｒｅｆとの差である入側張力偏差ΔＴｂ＝Ｔ_ｂｆｂｂ−Ｔ_ｂｒｅｆを入力とし、入力された入側張力偏差ΔＴｂに調整ゲインおよび入側張力偏差ΔＴｂからロールギャップへの変換ゲインをかけたものを積分する積分制御（Ｉ制御）で構成される。積分後の出力と、前回値との偏差をとって、制御出力ΔΔＳ_ＡＴＲとする。

また、速度張力制御６３は、入側張力偏差ΔＴｂを入力とし、入力された入側張力偏差ΔＴｂに調整ゲインおよび入側張力偏差ΔＴｂから入側速度への変換ゲインをかけたものを積分する積分制御（Ｉ制御）で構成される。積分後の出力と、前回値との偏差をとって、以下の式（３）を制御出力とする。

図３に、制御方法選択装置７０の概要を示す。制御方法選択装置７０は、最適制御方法決定装置７１および制御出力選択装置７２より構成される。最適制御方法決定装置７１にて、上述したＡ）、Ｂ）、Ｃ）のいずれの制御方法を用いて制御するかを決定し、制御出力選択装置７２において、前記圧下板厚制御６１、速度板厚制御６２、速度張力制御６３、圧下張力制御６４のいずれの出力を使用するか選択して、ロールギャップ制御装置７および入側ＴＲ速度指令装置６５、入側ＴＲ制御装置６６に制御指令を出力する。即ち、最適制御方法決定装置７１が、制御態様決定部として機能する。

図４に、最適制御方法決定装置７１の動作概要を示す。ここでは、（ロールギャップ→入側張力）影響係数１１１が大きい場合は、制御方法Ｃ）を用いて圧下による張力制御、リール速度による板厚制御を行い、入側張力抑制系２７の張力修正時定数が大きい場合は、制御方法Ｂ）により、圧下による板厚制御と、ＴＲ速度を操作する入側張力制御を行うものとする。それ以外の場合は、従来より実施されている制御方法Ａ）を選択するものとする。

３つの制御方法のいずれを選択するかは、以下によって決定する。被圧延材の鋼種、出側板厚および圧延速度により、最適制御方法は変化すると考えられることから、鋼種または出側板厚が変ったら、圧延速度を低速、中速、高速の３段階程度に分け、圧延中に該当する圧延速度になったら、ロールギャップをステップ状に変化させて入側張力および出側板厚の変化を調べる。この場合、ロールギャップ変更量は、被圧延材の製品品質に影響を与えない大きさで変化させれば、製品材の圧延中にも実施可能である。またロールギャップをステップ状に変化させる場合には、上述した制御方法Ａ）を選択しておく。

尚、本実施形態においては、図４に示すように、低速、中速、高速の順で段階的に圧延速度を変化させている。これは、上述した３つの制御方法のいずれかを選択するために実行されるものである。しかしながら、実際に圧延操業を開始する場合においても、図４に示すように段階的に圧延速度を上昇させる。従って図４に示すような操作は、通常の圧延操業に併せて実施することが可能であり、生産性を低下させることなく実施可能である。

ロールギャップをステップ状に変化させた直後の入側張力変動量、出側板厚変動量を測定し、（ロールギャップ→入側張力）影響係数１１４と（ロールギャップ→出側板厚）影響係数１１２のいずれが大きいかを判断する。また、入側張力抑制系２７の応答時間は、ロールギャップをステップ状に動作させた場合の入側張力変化から判断する。

例えば、図４に示すように、圧延速度に応じて低速、中速、高速の領域を定める。この定め方は、最高速度までを３等分しても良いし、その他適当な基準により分割する。圧延速度がそれらの領域に入ったら、ロールギャップにステップ状の外乱を加える。ステップ状外乱を加えることで、入側張力および出側板厚が変動する。

次に、図５に示すように、入側張力および出側板厚偏差の実績より、パラメータｄＴｂ、ｄｈ、Ｔｂｒを求める。これらのパラメータは、実績値の時間方向の変動状況より信号処理にて求めることができる。求めたパラメータｄＴｂ、ｄｈ、Ｔｂｒの大小関係から制御方法Ａ）、制御方法Ｂ）、制御方法Ｃ）を選択する。

制御方法Ａ）、制御方法Ｂ）、制御方法Ｃ）夫々の選択に際しては、図５に示すように、上述したパラメータｄＴｂ、ｄｈ、Ｔｂｒに基づいて算出される値と、所定の閾値との比較に判断する。例えば、（ｄｈ／ｈｒｅｆ）／（ｄＴｂ／Ｔｂｒｅｆ）によって算出される値が、所定の閾値である制御方法Ｃ）選択値以下である場合、制御方法Ｃ）が選択される。また、Ｔｂｒが所定の閾値である制御方法Ｂ）選択値以上である場合、制御方法Ｂ）が選択される。制御方法Ｃ）選択値、制御方法Ｂ）選択値については、過去の実績値や圧延機のシミュレーション等によりあらかじめ求めて設定しておくことが可能である。

この最適制御方法選択処理を、低速、中速、高速におけるステップ状変更１．、ステップ状変更２．、ステップ状変更３．について行うと、図４に示す場合は、低速については制御方法Ａ）、中速については制御方法Ｂ）、高速については制御方法Ｃ）を最適制御方法として選択するという結果になる。

制御方法選択装置７０は、このような最適制御方法決定手順を実行し、求めた最適制御方法に制御方法を切り替える。この場合、制御方法Ａ）と制御方法Ｂ）および制御方法Ｃ）では、入側ＴＲの制御方法が異なるため、圧延操業中には切替できない場合もある。その場合は、制御方法Ａ）で圧延操業を継続し、次回同一鋼種、同一板幅の被圧延材が来た場合に制御方法を切り替えればよい。求めた最適制御方法は、被圧延材の鋼種、出側板厚および圧延速度を検索条件とするデータベースに記録し、次回同種の被圧延材を圧延する場合は、データベースに記録してある最適制御方法に従って制御する。

データベースのレコード例を図６に示す。圧延設備によっては、圧延操業中に制御方法Ａ）と制御方法Ｂ）および制御方法Ｃ）の切替ができない場合が有るが、制御方法Ａ）の代わりに制御方法Ｂ）を用いることも可能である。このようにすれば、低速では制御方法Ａ）であるが高速では制御方法Ｃ）が最適である被圧延材の場合、低速では制御方法Ｂ）、高速では制御方法Ｃ）を選択することで全速度域において安定かつ高精度な圧延が可能となる。

なお、上で述べた方法は最適制御方法の決定手順の一例であり、他の方法を用いることも可能である。例えば、圧延実績より、圧延現象モデルを用いて図１７に示す影響係数を数値的に求め、その大小関係から最適制御方法を選択する事も可能である。

図７に、制御出力選択装置７２の動作概要を示す。制御出力選択装置７２においては、圧下板厚制御６１、速度板厚制御６２、速度張力制御６３、圧下張力制御６４からの出力、最適制御方法決定装置７１からの制御方法選択結果を入力として、ロールギャップ制御装置７、入側ＴＲ速度指令装置６５、入側ＴＲ制御装置６６へ制御指令を出力する。

図７に示すように、制御出力選択装置７２においては、圧下板厚制御６１、速度板厚制御６２、速度張力制御６３、圧下張力制御６４からの出力が、夫々ゲインコントローラ７３、７４、７５、７６に入力されている。ゲインコントローラ７３〜７６は、圧下板厚制御６１、速度板厚制御６２、速度張力制御６３、圧下張力制御６４夫々の出力にゲインをかけて出力する信号調整部である。ゲインコントローラ７３〜７６のゲインは、最適制御方法決定装置７１からの制御方法選択結果に基づいて調整される。

制御方法Ａ）選択の場合は、圧下板厚制御６１からの出力を積分処理してロールギャップ制御装置７に出力する。また、入側ＴＲ制御装置６６に対して、トルク一定制御モード選択を出力する。そのため、最適制御方法決定装置７１による制御方法選択結果により、ゲインコントローラ７４〜７６のゲインがゼロに設定されると共に、ゲインコントローラ７３のゲインが調整され、圧下板厚制御６１からの出力が積分処理部７７によって積分処理されるように設定される。また、最適制御方法決定装置７１による制御方法選択結果により、入側ＴＲ制御装置６６に対して、トルク一定制御モード選択が出力される。この場合、入側ＴＲ制御装置６６が、テンションリールトルク制御部として機能する。

制御方法Ｂ）選択の場合は、圧下板厚制御６１からの出力を積分処理してロールギャップ制御装置７に出力するとともに、速度張力制御６３からの出力を積分処理して入側ＴＲ速度指令装置６５に出力する。そのため、最適制御方法決定装置７１による制御方法選択結果により、ゲインコントローラ７４、７５のゲインがゼロに設定されると共に、ゲインコントローラ７３、７６のゲインが調整され、圧下板厚制御６１からの出力が積分処理部７７によって積分処理されると共に速度張力制御６３からの出力が積分処理部７８によって積分処理されるように設定される。

制御方法Ｃ）選択の場合は、速度板厚制御６２からの出力を積分処理して入側ＴＲ速度指令装置に出力するとともに、圧下張力制御６４からの出力を積分処理してロールギャップ制御装置７に出力する。そのため、最適制御方法決定装置７１による制御方法選択結果により、ゲインコントローラ７３、７６のゲインがゼロに設定されると共に、ゲインコントローラ７４、７５のゲインが調整され、圧下張力制御６４からの出力が積分処理部７７によって積分処理されると共に速度板厚制御６２からの出力が積分処理部７８によって積分処理されるように設定される。

即ち、積分処理部７７及びロールギャップ制御装置７につながる制御パスが、ロールギャップ制御部として機能する。また、積分処理部７８及び入側ＴＲ速度指令装置６５につながる制御パスが速度制御部として機能する。

図７に示すような方法を用いることで、圧延操業中にでも例えば圧延速度に応じて、制御方法Ａ）、Ｂ）、Ｃ）を相互に切り替えることが可能である。入側ＴＲ速度指令装置６５においては、図８に示すように、オペレータの手動操作により圧延速度設定装置１０にて決定された圧延機速度Ｖ_ＭＩＬＬより、基準速度設定装置１９にて圧延機入側後進率ｂを考慮して作成した入側ＴＲ速度Ｖ_ＥＴＲを用いて、制御方法選択装置７０からの制御指令を用いて、入側ＴＲ速度指令Ｖ_{ＥＴＲｒｅｆ}を作成し、入側ＴＲ制御装置６６に出力する。

図９に、入側ＴＲ制御装置６６の概要を示す。入側ＴＲ速度指令装置６５からの入側ＴＲ速度指令Ｖ_{ＥＴＲｒｅｆ}と、入側張力電流変換装置からの電流指令Ｉ_{ＥＴＲｓｅｔ}、制御方法選択装置７０からのトルク一定制御モードを入力として、入側ＴＲ２への電流を出力とする。ここで、入側ＴＲ２は、ＴＲの機械装置とそれを動かすための電動機より構成されており、入側ＴＲ２への電流とは、電動機への電流を示している。

入側ＴＲ制御装置６６は、速度指令Ｖ_{ＥＴＲｒｅｆ}と速度実績Ｖ_{ＥＴＲｆｂ}を一致させるように電流指令を作成するＰ制御６６１およびＩ制御６６２、作成された電流指令Ｉ_{ＥＴＲｒｅｆ}と入側ＴＲ２の電動機に流れる電流Ｉ_{ＥＴＲｆｂ}が一致するように制御する電流制御６６３より構成される。トルク一定制御モードが選択された場合は、Ｉ制御６６２を入側張力電流変換装置１５からの入側ＴＲ電流設定値Ｉ_{ＥＴＲｓｅｔ}でＩ制御６６２を置き換える。トルク一定制御モードが選択されない場合（速度一定制御）は、入側ＴＲ速度偏差にしたがって、Ｐ制御６６１およびＩ制御６６２を変更する。

この状態で、トルク一定制御モードが選択された場合、入側ＴＲ電流指令Ｉ_{ＥＴＲｒｅｆ}が不連続に変化しないように、電流補正６６４により補正する。このような構成とすることで、圧延操業中においても、入側ＴＲ制御装置の制御モードをトルク一定制御から速度一定制御、速度一定制御からトルク一定制御と自在に切り替えることが可能となり、制御方法Ａ）と制御方法Ｂ）および制御方法Ｃ）を自在に切り替えることができる。

以上で述べたような制御構成を用いることで、圧延状態に応じて、制御方法Ａ）、制御方法Ｂ）、制御方法Ｃ）を切り替えて、出側板厚制御および入側板厚制御に最適な制御構成を選択することができるため、出側板厚精度および操業効率を大幅に向上することが可能となる。

尚、上記実施形態においては、図７において説明したように、圧下板厚制御６１、速度板厚制御６２、速度張力制御６３、圧下張力制御６４夫々の出力のうち、制御方法に応じて使用しない出力に対するゲインをゼロとする場合を例として説明した。この他、夫々のゲインをゼロにするのではなく小さくすることにより、圧下板厚制御６１、速度板厚制御６２、速度張力制御６３、圧下張力制御６４夫々の出力をゲインに応じた割合で混在させ、制御方法Ａ）、制御方法Ｂ）、制御方法Ｃ）夫々の制御方法を併用することも可能である。

また、上記実施形態においては、例えば制御方法Ｃ）の場合、入側ＴＲ２の速度を調整することによって出側板厚を制御し、ロールギャップを調整するによって被圧延材の張力を制御する。しかしながら、圧延状態によっては、入側ＴＲ２の速度調整によって被圧延材の張力に影響が発生することも有り得る。また、ロールギャップ調整によって出側板厚に影響が発生することも有り得る。

このような意図しない影響を回避するため、非干渉制御を行うことが好ましい。非干渉制御の態様としては、制御方法Ｃ）の場合においては、例えば、図７に示す制御出力選択装置７２において、積分処理部７７により求められたΔＳをロールギャップ制御装置７に入力すると共に、ΔＳ及び圧延状態に基づいて求められた板速度への影響度を、積分処理部７８に入力する。これにより、積分処理部７８においては、ロールギャップの調整による板厚への影響が加味された上で、入側ＴＲ速度指令装置６５への出力信号が算出される。即ち、ロールギャップの調整による板厚への影響をキャンセルすることが可能となる。このような非干渉制御においては、上述したΔＳ及び圧延状態に基づいて求められた板速度への影響度を算出するモジュールが、ロールギャップ調整干渉予測部として機能する。

また、図７に示す制御出力選択装置７２において、積分処理部７８により求められた１＋（ΔＶ／Ｖ）を入側ＴＲ速度指令装置６５に入力すると共に、１＋（ΔＶ／Ｖ）及び圧延状態に基づいて求められた張力への影響度を、積分処理部７７に入力する。これにより、積分処理部７７においては、テンションリール速度の調整による張力への影響が加味された上で、ロールギャップ制御装置７への出力信号が算出される。即ち、テンションリール速度の調整による張力への影響をキャンセルすることが可能となる。このような非干渉制御においては、上述した１＋（ΔＶ／Ｖ）及び圧延状態に基づいて求められた張力への影響度を算出するモジュールが、速度調整干渉予測部として機能する。

他方、制御方法Ｂ）の場合、例えば、図７に示す制御出力選択装置７２において、積分処理部７７により求められたΔＳをロールギャップ制御装置７に入力すると共に、ΔＳ及び圧延状態に基づいて求められた板速度への影響度を、積分処理部７８に入力する。これにより、積分処理部７８においては、ロールギャップの調整による張力への影響が加味された上で、入側ＴＲ速度指令装置６５への出力信号が算出される。即ち、ロールギャップの調整による張力への影響をキャンセルすることが可能となる。

また、図７に示す制御出力選択装置７２において、積分処理部７８により求められた１＋（ΔＶ／Ｖ）を入側ＴＲ速度指令装置６５に入力すると共に、１＋（ΔＶ／Ｖ）及び圧延状態に基づいて求められた張力への影響度を、積分処理部７７に入力する。これにより、積分処理部７７においては、テンションリール速度の調整による板厚への影響が加味された上で、ロールギャップ制御装置７への出力信号が算出される。即ち、テンションリール速度の調整による板厚への影響をキャンセルすることが可能となる。

このような非干渉制御は、上述したゲインコントロールによる制御方法Ａ）、制御方法Ｂ）、制御方法Ｃ）夫々の制御方法を併用する場合に特に有効である。例えば、制御方法Ｃ）と制御方法Ｂ）とを混在させる場合において、制御方法Ｃ）を８０％、制御方法Ｂ）を２０％で実行する場合を考える。

この場合、圧下張力制御６４の出力を調整するゲインコントローラ７４のゲインを８０％とし、圧下板厚制御６１の出力を調整するゲインコントローラ７３のゲインを２０％とする、同様に、速度板厚制御６２の出力を調整するゲインコントローラ７５のゲインを８０％とし、速度張力制御６３の出力を調整するゲインコントローラ７６のゲインを２０％とする。

この場合、圧延状態は制御方法Ｃ）による制御の影響が支配的な状態であると言えるため、ロールギャップの調整による板厚への影響や、テンションリール速度の調整による張力への影響が少ない状態であると言える。従って、このような場合は、非干渉制御をオフに設定することにより、制御状態を簡略化することができる。

他方、制御方法Ｃ）と制御方法Ｂ）とを混在させる場合において、制御方法Ｃ）を６０％、制御方法Ｂ）を４０％で実行する場合を考える。この場合、圧下張力制御６４の出力を調整するゲインコントローラ７４のゲインを６０％とし、圧下板厚制御６１の出力を調整するゲインコントローラ７３のゲインを４０％とする、同様に、速度板厚制御６２の出力を調整するゲインコントローラ７５のゲインを６０％とし、速度張力制御６３の出力を調整するゲインコントローラ７６のゲインを４０％とする。

この場合、圧延状態は制御方法Ｃ）による制御の影響の方が強いが、制御方法Ｂ）による制御の影響も無視できない状態であると言えるため、ロールギャップの調整による板厚への影響や、テンションリール速度の調整による張力への影響を考慮するべき状態であると言える。従って、このような場合は、非干渉制御をオンに設定することにより、好適な制御を実行することが可能である。

このような非干渉制御の切り替えは、上述したように、ゲインコントローラ７３のゲインとゲインコントローラ７４のゲインとの比率や、ゲインコントローラ７５のゲインとゲインコントローラ７６のゲインとの比率に基づいて決定することができる。例えば、足して１００％になるように対応している２つのゲインの値のうち、低い方のゲインが所定の値を超える場合に、ゲインが低い方の制御も無視できない状態であると判断し、非干渉制御をオンにする。また、低い方のゲインが所定の値以下である場合に、ゲインが低い方の制御の影響は無視できる状態であると判断し、非干渉制御をオフにする。このような所定の値としては、例えば２０％や３０％である。

また、上記実施形態においては、テンションリールの速度指令を例として説明した。しかしながら、テンションリールに限らず、圧延機１の入側や出側において、被圧延材に張力を発生させる構成であれば同様に実現可能であり、ブライドルロールやピンチロール等でも実現可能である。

また、上記実施形態においては、張力制御のために張力計８を設ける場合を例として説明した。これに限らず、入側ＴＲ制御装置６６による出力電流の実績値と、入側張力電流変換装置１５が出力する電流指令値との差異に基づいて張力を推定することも可能である。例えば、実績値が指令値よりも高い場合、入側ＴＲ制御装置６６は被圧延材の張力を下げようとしている状態であるため、その際の張力は、入側張力設定装置１１によって設定されている張力よりも高い状態であることが推定できる。

また、上記実施形態においては、図４、図５において説明したように、圧延実績に応じて制御方法Ａ）、制御方法Ｂ）、制御方法Ｃ）を切り替えていたが、機械仕様や被圧延材の製品仕様に従って、あらかじめいずれかの制御方法を選択して継続的に使用することも可能である。このような場合において、図６において説明したデータベースを用いることが可能である。

また、上記実施形態においては、入側ＴＲ２の制御方法について述べているが同様の構成を、出側ＴＲ３の制御方法に適用する事も可能である。圧延機や被圧延材の種類によっては出側張力が板厚に与える影響が大きい場合は出側ＴＲを操作するほうが効率的である場合もある。

また、上記実施形態においては、シングルスタンド圧延機を想定した例を説明しているが、圧延機としてはシングルスタンド圧延機に限らず、多スタンドのタンデム圧延機においても、入側または出側にテンションリールが設置されている場合は適用可能である。即ち、多スタンドのタンデム圧延機全体を圧延機として捉え、多スタンドの圧延機のうち先頭の圧延機とテンションリールとの間の張力や、最後段の圧延機とテンションリールとの間の張力を対象として、上記と同様の制御を行うことが可能である。

また、図１において説明した制御方法選択装置７０を中心とした圧延制御装置は、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせによって実現される。ここで、本実施形態に係る圧延制御装置の各機能を実現するためのハードウェアについて、図１９を参照して説明する。図１９は、本実施形態に係る圧延制御装置を構成する情報処理装置のハードウェア構成を示すブロック図である。図１９に示すように、本実施形態に係る圧延制御装置は、一般的なサーバやＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等の情報処理端末と同様の構成を有する。

即ち、本実施形態に係る圧延制御装置は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２０２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２０３、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）２０４およびＩ／Ｆ２０５がバス２０８を介して接続されている。また、Ｉ／Ｆ２０５にはＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）２０６および操作部２０７が接続されている。

ＣＰＵ２０１は演算手段であり、圧延制御装置全体の動作を制御する。ＲＡＭ２０２は、情報の高速な読み書きが可能な揮発性の記憶媒体であり、ＣＰＵ２０１が情報を処理する際の作業領域として用いられる。ＲＯＭ２０３は、読み出し専用の不揮発性記憶媒体であり、ファームウェア等のプログラムが格納されている。

ＨＤＤ２０４は、情報の読み書きが可能な不揮発性の記憶媒体であり、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）や各種の制御プログラム、アプリケーション・プログラム等が格納されている。Ｉ／Ｆ２０５は、バス２０８と各種のハードウェアやネットワーク等を接続し制御する。また、Ｉ／Ｆ２０５は、夫々の装置が情報をやり取りし、若しくは圧延機に対して情報を入力するためのインタフェースとしても用いられる。

ＬＣＤ２０６は、オペレータが圧延制御装置の状態を確認するための視覚的ユーザインタフェースである。操作部２０７は、キーボードやマウス等、オペレータが圧延制御装置に情報を入力するためのユーザインタフェースである。このようなハードウェア構成において、ＲＯＭ２０３やＨＤＤ２０４若しくは図示しない光学ディスク等の記録媒体に格納されたプログラムがＲＡＭ２０２に読み出され、ＣＰＵ２０１がそのプログラムに従って演算を行うことにより、ソフトウェア制御部が構成される。このようにして構成されたソフトウェア制御部と、ハードウェアとの組み合わせによって、本実施形態に係る圧延制御装置の機能が実現される。

尚、上記実施形態においては、各機能が圧延制御装置に全て含まれている場合を例として説明した。このように全ての機能を１つの情報処理装置において実現しても良いし、より多くの情報処理装置に各機能を分散して実現しても良い。

１ 圧延機
２ 入側ＴＲ
３ 出側ＴＲ
４ ミル速度制御装置
６ 出側ＴＲ制御装置
７ ロールギャップ制御装置
８ 入側張力計
９ 出側張力計
１０ 圧延速度設定装置
１１ 入側張力計
１２ 出側張力計
１３ 入側張力制御
１４ 出側張力制御
１５ 入側張力電流変換装置
１６ 出側張力電流変換装置
１７ 出側板厚計
１８ 出側板厚制御装置
１９ 規準速度設定装置
６１ 圧下板厚制御
６２ 速度板厚制御
６３ 速度張力制御
６４ 圧下張力制御
６５ 入側ＴＲ速度指令装置
６６ 入側ＴＲ制御装置
７０ 制御方法選択装置
７１ 最適制御方法決定装置
７２ 制御出力選択装置
７３、７４、７５、７６ ゲインコントローラ
７７、７８ 積分処理部
２０１ ＣＰＵ
２０２ ＲＯＭ
２０３ ＲＡＭ
２０４ ＨＤＤ
２０５ Ｉ／Ｆ
２０６ ＬＣＤ
２０７ 操作部

Claims (10)

1. 被圧延材をロール対で圧延する圧延機を制御する圧延制御装置であって、
   前記圧延機による圧延のために前記圧延機に挿入される前記被圧延材または圧延されて前記圧延機からから送り出される前記被圧延材の張力に基づいて前記ロール対におけるロール間の間隔を制御するロールギャップ制御部と、
   前記圧延機による圧延のために前記圧延機に挿入される前記被圧延材または圧延されて前記圧延機からから送り出される前記被圧延材の搬送速度を、圧延された前記被圧延材の板厚に基づいて制御する速度制御部とを含むことを特徴とする圧延制御装置。
2. 前記ロールギャップ制御部は、圧延された前記被圧延材の板厚に基づいて前記ロール対におけるロール間の間隔を制御する機能を有し、
   前記速度制御部は、前記圧延機による圧延のために前記圧延機に挿入される前記被圧延材または圧延されて前記圧延機からから送り出される前記被圧延材の張力に基づいて、前記圧延機による圧延のために前記圧延機に挿入される前記被圧延材または圧延されて前記圧延機からから送り出される前記被圧延材の搬送速度を制御する機能を有し、
   前記ロールギャップ制御部及び前記速度制御部夫々による、圧延された前記被圧延材の板厚に基づく制御及び前記被圧延材の張力に基づく制御の実行態様を決定する制御態様決定部を含むことを特徴とする請求項１に記載の圧延制御装置。
3. 前記制御態様決定部は、前記ロールギャップ制御部及び前記速度制御部夫々による、圧延された前記被圧延材の板厚に基づく制御を影響させる割合と、前記被圧延材の張力に基づく制御を影響させる割合とを決定することにより、圧延された前記被圧延材の板厚に基づく制御及び前記被圧延材の張力に基づく制御を、決定した割合に従って実行することを特徴とする請求項２に記載の圧延制御装置。
4. 前記ロールギャップ制御部による前記ロール間隔の制御出力による前記被圧延材の板厚への影響を予測し、その予測結果を前記速度制御部に入力するロールギャップ調整干渉予測部と、
   前記速度制御部による前記被圧延材の搬送速度の制御出力による前記前記被圧延材の張力への影響を予測し、その予測結果を前記ロールギャップ制御部に入力する速度調整干渉予測部とを含み、
   前記ロールギャップ制御部は、前記被圧延材の張力及び前記被圧延材の搬送速度の制御出力による前記前記被圧延材の張力への影響の予測結果に基づいて前記ロール対におけるロール間の間隔を制御し、
   前記速度制御部は、圧延された前記被圧延材の板厚及び前記ロール間隔の制御出力による前記被圧延材の板厚への影響の予測結果に基づいて前記被圧延材の搬送速度を制御することを特徴とする請求項１に記載の圧延制御装置。
5. 前記ロールギャップ制御部による前記ロール間隔の制御出力による前記被圧延材の板厚への影響を予測し、その予測結果を前記速度制御部に入力するロールギャップ調整干渉予測部と、
   前記速度制御部による前記被圧延材の搬送速度の制御出力による前記前記被圧延材の張力への影響を予測し、その予測結果を前記ロールギャップ制御部に入力する速度調整干渉予測部とを含み、
   前記ロールギャップ制御部は、前記被圧延材の張力及び前記被圧延材の搬送速度の制御出力による前記前記被圧延材の張力への影響の予測結果に基づいて前記ロール対におけるロール間の間隔を制御し、
   前記速度制御部は、圧延された前記被圧延材の板厚及び前記ロール間隔の制御出力による前記被圧延材の板厚への影響の予測結果に基づいて前記被圧延材の搬送速度を制御し、
   前記ロールギャップ調整干渉予測部及び前記速度調整干渉予測部は、決定された前記割合が所定の範囲内である場合に、前記予測結果を出力することを特徴とする請求項３に記載の圧延制御装置。
6. 前記圧延機による圧延のために前記圧延機に挿入される前記被圧延材を送り出すテンションリールまたは圧延されて前記圧延機からから送り出される前記被圧延材を巻き取るテンションリールのトルクを制御するテンションリールトルク制御部を含み、
   前記制御態様決定部は、前記ロールギャップ制御部及び前記速度制御部夫々による制御と、前記テンションリールトルク制御部による制御との実行態様を決定することを特徴とする請求項２に記載の圧延制御装置。
7. 前記制御態様決定部は、圧延中において前記ロール間の間隔をステップ上に変化させた場合の圧延状態の変動に基づいて前記制御の実行態様を決定することを特徴とする請求項２または６に記載の圧延制御装置。
8. 前記ロールギャップ制御部は、前記圧延機による圧延のために前記圧延機に挿入される前記被圧延材を送り出すテンションリールまたは圧延されて前記圧延機からから送り出される前記被圧延材を巻き取るテンションリールに供給する電力の指令値と、実際に供給された電力の実績値との差異に基づいて前記被圧延材の張力を推定することを特徴とする請求項１に記載の圧延制御装置。
9. 被圧延材をロール対で圧延する圧延機を制御する圧延制御方法であって、
   前記圧延機による圧延のために前記圧延機に挿入される前記被圧延材または圧延されて前記圧延機からから送り出される前記被圧延材の張力に基づいて前記ロール対におけるロール間の間隔を制御し、
   前記圧延機による圧延のために前記圧延機に挿入される前記被圧延材または圧延されて前記圧延機からから送り出される前記被圧延材の搬送速度を、圧延された前記被圧延材の板厚に基づいて制御することを特徴とする圧延制御方法。
10. 被圧延材をロール対で圧延する圧延機を制御する圧延制御プログラムであって、
    前記圧延機による圧延のために前記圧延機に挿入される前記被圧延材または圧延されて前記圧延機からから送り出される前記被圧延材の張力に基づいて前記ロール対におけるロール間の間隔を制御するステップと、
    前記圧延機による圧延のために前記圧延機に挿入される前記被圧延材または圧延されて前記圧延機からから送り出される前記被圧延材の搬送速度を、圧延された前記被圧延材の板厚に基づいて制御するステップとを情報処理装置に実行させることを特徴とする圧延制御プログラム。

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