JP2015112615A - 板厚制御装置および板厚制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属板の長手方向全域に亘り、圧延機のロール偏心に起因する外乱の板厚制御に及ぼす影響を軽減して、金属板の圧延後の板厚変動を要求板厚の公差上下限値内に安定して制御できること。
【解決手段】圧延機の圧延荷重と金属板の圧延に関する条件とをもとに、この金属板を圧延する際における圧延機のロールギャップの変動を推定し、且つ、圧延機のロール偏心に起因してロールギャップの変動に含まれる外乱成分を推定する。推定した外乱成分を打ち消す補正成分を生成し、生成した補正成分を用いて、ロールギャップの変動から外乱成分を除去し、これにより、ロールギャップの変動を補正する。補正後のロールギャップの変動に基づいて、圧延機の圧下量を制御し、この圧下量制御を通してロールギャップを制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属板の圧延時の板厚を制御する板厚制御装置および板厚制御方法に関するものである。

従来から、厚鋼板等の鋼板の熱間圧延工程では、熱間圧延後の鋼板の板厚を自動制御するＡＧＣ（Automatic Gauge Control）が行われている。一般に、鋼板は、熱間圧延機の一対のワークロールの間に噛み込まれることにより、熱間圧延される。ＡＧＣでは、この熱間圧延時の圧延荷重に基づいてワークロールの圧下量を変化させ、これにより、ワークロール間のギャップ（以下、ロールギャップという）が制御される。熱間圧延後の鋼板の板厚制御は、このＡＧＣによるロールギャップの制御を通して行われる。

例えば、ＡＧＣでは、圧延荷重が過大状態に変化した場合、要求板厚に好適な目標のロールギャップに比べて現在のロールギャップは拡がり過ぎであると判断される。この場合、ロールギャップを狭めるようにワークロールの圧下量が制御される。一方、圧延荷重が過小状態に変化した場合、上記目標のロールギャップに比べて現在のロールギャップは狭すぎであると判断される。この場合、ロールギャップを拡げるようにワークロールの圧下量が制御される。なお、圧延荷重は、熱間圧延時の鋼板からワークロールに加えられる線荷重であり、鋼板の変形抵抗または熱間圧延後の板厚等に応じて変化する。

このようにＡＧＣによってロールギャップを適正に制御することは、鋼板の長手方向全域に亘って熱間圧延後の鋼板の板厚変動を低減するという観点から、また、製品として要求される板厚に熱間圧延後の鋼板の板厚を制御するという観点から、極めて重要である。

なお、熱間圧延後の鋼板の板厚制御に関する従来技術として、例えば、圧延荷重の変動と熱間圧延機出側における鋼板の板厚変化量とを用いて、熱間圧延機のバックアップロールの偏心によるロールギャップ変化量を算出し、このロールギャップ変化量を打ち消すように圧下量を変化させて鋼板の板厚を制御するものがある（特許文献１参照）。

特開昭６４−８７００９号公報

一方、熱間圧延機の操業中においては、ロール回転中心とロール軸心とがずれることによって引き起こされるロール偏心という現象が、ワークロールまたはバックアップロール、あるいは双方に予期せず発生する可能性がある。熱間圧延機にロール偏心が発生した場合、この発生したロール偏心に起因してロールギャップが意図せず変動してしまう。このようなロール偏心に起因するロールギャップの意図せぬ変動は、上述したＡＧＣによるロールギャップの制御を阻害する外乱となる。すなわち、ＡＧＣによるロールギャップの制御に対し、ロール偏心に起因する外乱が入った場合、圧延荷重に応じて判断したロールギャップの状態が実際のロールギャップの状態と合わなくなる。この結果、ＡＧＣでは、実際のロールギャップが狭すぎるにも拘らず、圧延荷重に応じてロールギャップが拡がり過ぎであると誤判断し、この狭い状態のロールギャップを更に狭めるようにワークロールの圧下量が誤って制御されてしまう。また、実際のロールギャップが拡がり過ぎである場合にも同様に、これと逆のロールギャップ制御および圧下量制御が誤って行われてしまう。

しかしながら、上述した従来技術では、このような予期せず発生するロール偏心に起因してＡＧＣに及ぶ外乱の影響を軽減することは困難である。このため、ＡＧＣによってロールギャップを誤判断なく制御することができず、これに起因して、熱間圧延後の鋼板の長手方向に沿った板厚変動が助長される。この結果、例えば鋼板の板厚変動のハンチング等が発生して、要求板厚の公差上下限値内に熱間圧延後の鋼板の板厚を制御することが困難となることから、鋼板の圧延歩留まりが著しく低下する。

特に、圧延鋼板の板厚が要求板厚の公差下限値未満である場合、たとえ公差下限値未満の部分が圧延鋼板の一部分であっても、この圧延鋼板全体が不良品となって鋼板損失に繋がる。また、このような公差下限値未満の板厚部分の発生を抑制するためには、熱間圧延時の狙い板厚を要求板厚に比べて厚くしなければならず、この結果、鋼板の圧延歩留まりの多大な損失を招来する。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、鋼板等の金属板の長手方向全域に亘り、圧延機のロール偏心に起因する外乱の板厚制御に及ぼす影響を軽減して、金属板の圧延後の板厚変動を要求板厚の公差上下限値内に安定して制御可能な板厚制御装置および板厚制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる板厚制御装置は、圧延機による圧延後の金属板の板厚を制御する板厚制御装置において、前記圧延機の圧延荷重と前記金属板の圧延に関する条件とをもとに、前記金属板を圧延する際における前記圧延機のロールギャップの変動を推定するＡＧＣ処理部と、前記圧延機のロール偏心に起因して前記ロールギャップの変動に含まれる外乱成分を推定し、推定した前記外乱成分を打ち消す補正成分を生成出力する外乱オブザーバと、を備え、前記ＡＧＣ処理部は、前記補正成分を用いて前記ロールギャップの変動から前記外乱成分を除去して前記ロールギャップの変動を補正し、補正後の前記ロールギャップの変動に基づいて前記圧延機の圧下量を制御し、前記圧下量の制御を通して前記ロールギャップを制御することを特徴とする。

また、本発明にかかる板厚制御装置は、上記の発明において、前記外乱オブザーバは、前記ロール偏心に起因して周期的に変動する前記ロールギャップの周期的変動成分を前記外乱成分として推定し、推定した前記周期的変動成分と逆位相の波形を有する前記補正成分を生成出力し、前記ＡＧＣ処理部は、前記ロールギャップの変動を示す信号成分に前記逆位相の波形を有する前記補正成分を加算して、前記ロールギャップの変動から前記外乱成分を除去することを特徴とする。

また、本発明にかかる板厚制御装置は、上記の発明において、前記圧延機のワークロールの前記圧下量を調整して、一対の前記ワークロール間の前記ロールギャップを調整する圧下装置をさらに備え、前記ＡＧＣ処理部は、補正後の前記ロールギャップの変動に基づいて、前記圧下量を制御する制御信号を生成し、生成した前記制御信号を前記圧下装置に出力して前記圧下量を制御することを特徴とする。

また、本発明にかかる板厚制御方法は、圧延機による圧延後の金属板の板厚を制御する板厚制御方法において、前記圧延機の圧延荷重と前記金属板の圧延に関する条件とをもとに、前記金属板を圧延する際における前記圧延機のロールギャップの変動を推定するロールギャップ推定ステップと、前記圧延機のロール偏心に起因して前記ロールギャップの変動に含まれる外乱成分を推定する外乱推定ステップと、推定した前記外乱成分を打ち消す補正成分を生成する補正成分生成ステップと、前記補正成分を用いて前記ロールギャップの変動から前記外乱成分を除去することにより、前記ロールギャップの変動を補正する補正ステップと、補正後の前記ロールギャップの変動に基づいて、前記圧延機の圧下量を制御する圧下量制御ステップと、前記圧下量の制御を通して前記ロールギャップを制御するロールギャップ制御ステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明にかかる板厚制御方法は、上記の発明において、前記外乱推定ステップは、前記ロール偏心に起因して周期的に変動する前記ロールギャップの周期的変動成分を前記外乱成分として推定し、前記補正成分生成ステップは、推定した前記周期的変動成分と逆位相の波形を有する前記補正成分を生成し、前記補正ステップは、前記ロールギャップの変動を示す信号成分に前記逆位相の波形を有する前記補正成分を加算して、前記ロールギャップの変動から前記外乱成分を除去することを特徴とする。

また、本発明にかかる板厚制御方法は、上記の発明において、前記圧下量制御ステップは、補正後の前記ロールギャップの変動に基づいて、前記圧下量を制御する制御信号を生成し、前記圧下量を調整する圧下装置に前記制御信号を出力して前記圧下量を制御することを特徴とする。

本発明によれば、金属板の長手方向全域に亘り、圧延機のロール偏心に起因する外乱の板厚制御に及ぼす影響を軽減して、金属板の圧延後の板厚変動を要求板厚の公差上下限値内に安定して制御することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態にかかる板厚制御装置の一構成例を示す図である。 図２は、本発明の実施の形態にかかる板厚制御方法の一例を示すフローチャートである。 図３は、ロールギャップの変動に含まれる外乱成分を打ち消す補正成分の生成処理を説明する図である。 図４は、鋼板を熱間圧延する際における熱間圧延機のロールギャップ変動の一具体例を示す図である。

以下に、添付図面を参照して、本発明にかかる板厚制御装置および板厚制御方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、各図面において同一構成部分には同一符号を付している。

（板厚制御装置）
まず、本発明の実施の形態にかかる板厚制御装置の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態にかかる板厚制御装置の一構成例を示す図である。本実施の形態にかかる板厚制御装置１は、熱間圧延機１０による熱間圧延後の鋼板１５の板厚を制御するものであり、図１に示すように、熱間圧延機１０の圧延荷重を検出するロードセル２と、熱間圧延機１０の圧下量を調整する圧下装置３と、鋼板１５の熱間圧延に関する各種条件を入力する条件入力部４と、熱間圧延後の鋼板１５の自動板厚制御（ＡＧＣ）を行うＡＧＣ処理部５と、ＡＧＣに加わる外乱の推定に関する各種処理を行う外乱オブザーバ６とを備える。なお、本実施の形態において、板厚制御装置１が適用される熱間圧延機１０は、例えば図１に示すように、鋼板１５を上下両側から挟み込んで熱間圧延する一対のワークロール１１ａ，１１ｂと、これらのワークロール１１ａ，１１ｂに各々対応するバックアップロール１２ａ，１２ｂとを備える単一スタンドの４段式圧延機である。

ロードセル２は、熱間圧延機１０の圧延荷重を検出するものである。具体的には、ロードセル２は、熱間圧延機１０が一対のワークロール１１ａ，１１ｂの間に鋼板１５を噛み込んで鋼板１５を熱間圧延する際に、この熱間圧延中の鋼板１５からワークロール１１ａ，１１ｂに加えられる線荷重を圧延荷重として順次計測する。ロードセル２は、圧延荷重を計測する都度、得られた圧延荷重の計測値を示す電気信号をＡＧＣ処理部５および外乱オブザーバ６に送信する。

圧下装置３は、熱間圧延機１０の圧下量を調整するものである。具体的には、圧下装置３は、例えば油圧シリンダ等を用いて構成され、油圧式の駆動によって一対のワークロール１１ａ，１１ｂの圧下量を調整する。これにより、圧下装置３は、一対のワークロール１１ａ，１１ｂ間のロールギャップ△Ｇを調整する。なお、圧下装置３は、油圧式のものに限定されず、電動モータを駆動源にして一対のロールギャップ１１ａ，１１ｂの圧下量およびロールギャップ△Ｇを調整する電動式のものであってもよい。

条件入力部４は、板厚制御対象の鋼板１５の熱間圧延に関する各種条件を入力するものである。具体的には、条件入力部４は、プロセスコンピュータ等、熱間圧延ライン（図示せず）の操業に必要なオーダ情報を鋼板毎に管理する装置を用いて実現される。条件入力部４は、熱間圧延機１０が鋼板１５を受け入れる都度、この熱間圧延対象の鋼板１５の圧延仕様等を示すオーダ情報をＡＧＣ処理部５および外乱オブザーバ６に入力する。このようなオーダ情報には、鋼板１５の熱間圧延に関する各種条件として、例えば、鋼板１５の鋼種、熱間圧延前の材料寸法（板幅、板厚等）、強度、および温度等の鋼材条件と、鋼板１５の圧延速度、熱間圧延後の目標板厚、圧下率、およびミル定数等の圧延条件とが含まれる。すなわち、条件入力部４は、鋼板１５のオーダ情報の入力によって、この鋼板１５の鋼材条件および圧延条件の双方をＡＧＣ処理部５および外乱オブザーバ６に入力する。なお、条件入力部４は、入力キーおよびマウス等の入力デバイスを用いて実現され、作業者による入力操作に応じて、鋼板１５の鋼材条件および圧延条件の双方をＡＧＣ処理部５および外乱オブザーバ６に入力してもよい。あるいは、条件入力部４は、プロセスコンピュータおよび入力デバイス等を適宜組み合わせたものでもよい。

ＡＧＣ処理部５は、熱間圧延機１０の圧延荷重と鋼板１５の圧延に関する条件とをもとに、鋼板１５を熱間圧延する際における熱間圧延機１０のロールギャップ△Ｇの変動を推定して、熱間圧延機１０のロールギャップ△Ｇを制御する。具体的には図１に示すように、ＡＧＣ処理部５は、ロールギャップ△Ｇの変動を推定するロールギャップ推定部５ａと、推定したロールギャップ△Ｇの変動を補正する補正部５ｂと、補正後のロールギャップ△Ｇの変動に基づいて熱間圧延機１０の圧下量を制御する圧下量制御部５ｃとを備える。

ロールギャップ推定部５ａは、ロードセル２によって検出された圧延荷重と、条件入力部４によって入力された鋼板１５の鋼材条件および圧延条件とをもとに、熱間圧延機１０が鋼板１５を熱間圧延する際のロールギャップ△Ｇの変動を推定する。この場合、ロールギャップ推定部５ａは、例えば、時間経過に伴う経時的なロールギャップ△Ｇの変動を推定する。ロールギャップ推定部５ａは、推定したロールギャップ△Ｇの変動を示す波形を有する電気信号（以下、ロールギャップ変動信号という）を生成し、生成したロールギャップ変動信号を補正部５ｂに送信する。

補正部５ｂは、ロールギャップ推定部５ａによって生成されたロールギャップ変動信号と、後述する外乱オブザーバ６によって生成出力された補正信号とを加算処理する。これにより、補正部５ｂは、このロールギャップ変動信号に基づくロールギャップ△Ｇの変動から、熱間圧延機１０のロール偏心に起因する外乱成分を除去する。この結果、補正部５ｂは、ロールギャップ推定部５ａによる推定のロールギャップ△Ｇの変動を補正する。補正部５ｂは、このように補正したロールギャップ△Ｇの変動を示す波形を有するロールギャップ変動信号（補正後のロールギャップ変動信号）を圧下量制御部５ｃに送信する。

圧下量制御部５ｃは、補正部５ｂから補正後のロールギャップ変動信号を取得し、この取得したロールギャップ変動信号に示される補正後のロールギャップ△Ｇの変動に基づいて、圧下装置３による熱間圧延機１０の圧下量の調整動作を制御する。圧下量制御部５ｃは、このような圧下量制御を通して、熱間圧延機１０のロールギャップ△Ｇを制御する。

外乱オブザーバ６は、熱間圧延機１０のロール偏心に起因してロールギャップ△Ｇの変動に含まれる外乱成分を推定し、この推定した外乱成分を打ち消す補正成分を生成出力する。具体的には図１に示すように、外乱オブザーバ６は、ＡＧＣ処理部５によるＡＧＣを模擬してロールギャップ△Ｇの外乱を推定する外乱推定モデル６ａと、推定した外乱を含むロールギャップ変動信号を補正するための補正信号を生成する補正信号生成部６ｂとを備える。

外乱推定モデル６ａは、上述したＡＧＣ処理部５を模擬するシミュレーションモデルである。外乱推定モデル６ａは、ＡＧＣ処理部５のロールギャップ推定部５ａに同期して、ロードセル２からの圧延荷重と、条件入力部４からの鋼板１５の鋼材条件および圧延条件とをもとに、鋼板１５の熱間圧延の際におけるロールギャップ△Ｇの変動を推定する。ついで、外乱推定モデル６ａは、熱間圧延機１０のロール偏心に起因して上記推定のロールギャップ△Ｇの変動に含まれる外乱成分を推定する。ここで、熱間圧延機１０のロール偏心は、ワークロール１１ａ，１１ｂまたはバックアップロール１２ａ，１２ｂ、あるいは、これらの双方において予期せず、ロール回転中心とロール軸心とがずれることにより生じる現象である。外乱推定モデル６ａは、このようなロール偏心に起因して周期的に変動するロールギャップ△Ｇの周期的変動成分を、上述した外乱成分として推定する。外乱推定モデル６ａは、推定したロールギャップ△Ｇの周期的変動成分すなわち外乱成分の波形を有する電気信号（以下、外乱信号という）を生成し、生成した外乱信号を補正信号生成部６ｂに送信する。

補正信号生成部６ｂは、上述したロールギャップ△Ｇの変動の外乱成分を打ち消す補正信号を生成出力する。具体的には、補正信号生成部６ｂは、外乱推定モデル６ａが推定したロールギャップ△Ｇの周期的変動成分（外乱成分）と逆位相の波形を有する補正成分を生成する。ついで、補正信号生成部６ｂは、生成した補正成分の波形を有する補正信号をＡＧＣ処理部５の補正部５ｂに送信する。

（板厚制御方法）
つぎに、本発明の実施の形態にかかる板厚制御方法について説明する。図２は、本発明の実施の形態にかかる板厚制御方法の一例を示すフローチャートである。本実施の形態にかかる板厚制御方法において、図１に示した板厚制御装置１は、図２に示すステップＳ１０１〜Ｓ１０８の各処理を順次行うことによって、熱間圧延機１０による熱間圧延後の鋼板１５の板厚を適正な板厚範囲内に制御する。

すなわち、図２に示すように、板厚制御装置１は、まず、熱間圧延機１０の圧延荷重と板厚制御対象の鋼板１５の熱間圧延に関する各種条件とを取得する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１において、ＡＧＣ処理部５のロールギャップ推定部５ａは、ロードセル２から熱間圧延機１０の圧延荷重を取得し、且つ、条件入力部４から鋼板１５の鋼材条件および圧延条件を取得する。これに並行して、外乱オブザーバ６の外乱推定モデル６ａは、ロールギャップ推定部５ａと同じ圧延荷重をロードセル２から取得し、且つ、ロールギャップ推定部５ａと同じ鋼材条件および圧延条件を条件入力部４から取得する。

続いて、板厚制御装置１は、熱間圧延機１０の圧延荷重と鋼板１５の圧延に関する条件とをもとに、鋼板１５を熱間圧延する際における熱間圧延機１０のロールギャップ△Ｇの変動を推定する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２において、ＡＧＣ処理部５のロールギャップ推定部５ａは、上述したステップＳ１０１の際に取得した圧延荷重と鋼材条件および圧延条件とをもとに、比例制御、積分制御および制御ゲインの乗算等の各種処理を行う。これにより、ロールギャップ推定部５ａは、鋼板１５の熱間圧延の際における熱間圧延機１０のロールギャップ△Ｇの経時的な変動を推定する。その後、ロールギャップ推定部５ａは、この推定したロールギャップ△Ｇの変動を示す波形のロールギャップ変動信号を生成する。ロールギャップ推定部５ａは、この生成したロールギャップ変動信号を補正部５ｂに送信する。

ついで、板厚制御装置１は、熱間圧延機１０のロール偏心に起因してロールギャップ△Ｇの変動に含まれる外乱成分を推定する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３において、外乱オブザーバ６の外乱推定モデル６ａは、ステップＳ１０１の際に取得した圧延荷重と鋼材条件および圧延条件とをもとに、上述したロールギャップ推定部５ａに同期して、鋼板１５の熱間圧延の際におけるロールギャップ△Ｇの経時的な変動を推定する。つぎに、外乱推定モデル６ａは、この推定したロールギャップ△Ｇの変動の中から、熱間圧延機１０のロール偏心に起因して周期的に変動するロールギャップ△Ｇの周期的変動成分を抽出する。外乱推定モデル６ａは、この抽出した周期的変動成分を、熱間圧延機１０のロール偏心に起因する外乱成分として推定する。その後、外乱推定モデル６ａは、この推定した周期的変動成分の波形を有する外乱信号を生成し、生成した外乱信号を補正信号生成部６ｂに送信する。

つぎに、板厚制御装置１は、ステップＳ１０３において推定した外乱成分を打ち消す補正成分を生成出力する（ステップＳ１０４）。図３は、ロールギャップの変動に含まれる外乱成分を打ち消す補正成分の生成処理を説明する図である。ステップＳ１０４において、外乱オブザーバ６の補正信号生成部６ｂは、ステップＳ１０３の際に外乱推定モデル６ａが外乱成分として推定したロールギャップ△Ｇの周期的変動成分と逆位相の波形を有する補正成分を生成する。例えば図３に示すように、外乱成分として推定されたロールギャップ△Ｇの周期的変動成分が波形Ｌ１を有する場合、補正信号生成部６ｂは、この波形Ｌ１と逆位相の波形Ｌ２を有する補正成分を生成する。ついで、補正信号生成部６ｂは、このような補正成分の波形を有する補正信号を生成し、この生成した補正信号をＡＧＣ処理部５の補正部５ｂに送信する。

続いて、板厚制御装置１は、ステップＳ１０４によって生成した補正成分を用いてロールギャップ△Ｇの変動から熱間圧延機１０のロール偏心に起因する外乱成分を除去し、これにより、このロールギャップ△Ｇの変動を補正する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５において、ＡＧＣ処理部５の補正部５ｂは、ステップＳ１０２によって推定されたロールギャップ△Ｇの変動を示す信号成分すなわちロールギャップ変動信号をロールギャップ推定部５ａから取得し、且つ、ステップＳ１０４によって生成された補正信号を外乱オブザーバ６の補正信号生成部６ｂから取得する。ついで、補正部５ｂは、この取得したロールギャップ変動信号に、この補正信号を加算する。この加算処理において、補正部５ｂは、このロールギャップ変動信号に含まれる外乱成分、すなわち、熱間圧延機１０のロール偏心に起因するロールギャップ△Ｇの周期的変動成分と、補正信号に含まれる補正成分とを加算する。ここで、上記のように加算処理されるロールギャップ△Ｇの周期的変動成分および補正成分は、例えば図３の波形Ｌ１，Ｌ２に例示されるように、互いに逆位相となる波形を各々有する。このような周期的変動成分は、これと逆位相の波形を有する補正成分の加算によって打ち消される。補正部５ｂは、上述した原理に基づいてロールギャップ変動信号と補正信号との加算処理を行うことにより、ロールギャップ推定部５ａによる推定のロールギャップ△Ｇの変動を示す信号成分から、上述したロール偏心に起因するロールギャップ△Ｇの周期的変動成分（外乱成分）を除去する。これにより、補正部５ｂは、この推定のロールギャップ△Ｇの変動を補正する。

ついで、板厚制御装置１は、上述した補正後のロールギャップ△Ｇの変動に基づいて、熱間圧延機１０の圧下量を制御する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６において、ＡＧＣ処理部５の圧下量制御部５ｃは、ステップＳ１０５による補正後のロールギャップ△Ｇの変動に基づいて、熱間圧延機１０の圧下量を制御する制御信号を生成する。この際、圧下量制御部５ｃは、上述したロール偏心に起因する外乱成分の除去による補正後のロールギャップ変動信号を補正部５ｂから取得する。ついで、圧下量制御部５ｃは、この取得した補正後のロールギャップ変動信号に示されるロールギャップ△Ｇの変動に基づいて、圧下量の制御信号を生成する。続いて、圧下量制御部５ｃは、この生成した制御信号を圧下装置３に出力する。圧下装置３は、圧下量制御部５ｃから取得した制御信号に基づいて、熱間圧延機１０の圧下量を調整する。圧下量制御部５ｃは、このように圧下装置３を駆動制御することにより、熱間圧延機１０の圧下量を制御する。

つぎに、板厚制御装置１は、上述した圧下量の制御を通して、熱間圧延機１０のロールギャップ△Ｇを制御する（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０７において、圧下量制御部５ｃは、上述した圧下装置３による熱間圧延機１０のワークロール１１ａ，１１ｂの圧下量調整の駆動制御を通して、これらワークロール１１ａ，１１ｂ間のロールギャップ△Ｇを、鋼板１５に要求される熱間圧延後の板厚に合うロールギャップに制御する。ＡＧＣ処理部５は、このロールギャップ△Ｇの制御を通して、熱間圧延機１０による熱間圧延中の鋼板１５の板厚を制御する。

その後、板厚制御装置１は、熱間圧延機１０が鋼板１５の熱間圧延を未だ完了していない場合（ステップＳ１０８，Ｎｏ）、上述したステップＳ１０１に戻り、このステップＳ１０１以降の処理を適宜繰り返す。一方、熱間圧延機１０が鋼板１５の長手方向全域に亘って鋼板１５の熱間圧延を完了した場合（ステップＳ１０８，Ｙｅｓ）、板厚制御装置１は、本処理を終了する。すなわち、板厚制御装置１は、鋼板１５の長手方向の全域に亘って鋼板１５の熱間圧延が完了するまで、上述したステップＳ１０１〜Ｓ１０８の各処理を繰り返し行う。また、板厚制御装置１は、熱間圧延機１０に新たな鋼板１５が搬入された場合、その都度、上述したステップＳ１０１〜Ｓ１０８を適宜繰り返す。

熱間圧延機１０が鋼板１５を熱間圧延する際、板厚制御装置１が上述したステップＳ１０１〜Ｓ１０８の各処理を順次行うことにより、熱間圧延機１０による熱間圧延後の鋼板１５の板厚は、鋼板製品として要求される板厚の公差上下限値内に安定して制御される。図４は、鋼板を熱間圧延する際における熱間圧延機のロールギャップ変動の一具体例を示す図である。図４に示すように、熱間圧延機１０のロールギャップ△Ｇの変動は、板厚制御装置１の自動板厚制御（ＡＧＣ）に外乱オブザーバ６を適用する前（オブザーバ適用前）において、時間ｔの経過に伴い周期的に過大となった。これは、熱間圧延機１０のロール偏心に起因する外乱成分がロールギャップ△Ｇの変動に含まれているため、ＡＧＣにおいてロールギャップ△Ｇの過大（拡がり過ぎ）、過小（狭まり過ぎ）の誤判断が繰り返し行われ、この結果、ロールギャップ△Ｇの変動が周期的に助長されたからである。

一方、ＡＧＣに外乱オブザーバ６を適用した後（オブザーバ適用後）において、ロールギャップ△Ｇの変動は、図４に示すように、オブザーバ適用前に比べて著しく低減した。これは、外乱オブザーバ６の作用により、上述したロール偏心に起因する外乱成分をロールギャップ△Ｇの変動から除外可能となったため、ＡＧＣにおいてロールギャップ△Ｇの過大、過小が正しく判断されるようになり、これによって、ＡＧＣが適正に行われたからである。すなわち、たとえ熱間圧延機１０にロール偏心が予期せず発生した場合であっても、板厚制御装置１は、このロール偏心に起因するロールギャップ△Ｇの周期的な過剰変動を解消して、ロールギャップ△Ｇの変動を可能な限り低減している。これにより、板厚制御装置１は、熱間圧延後の鋼板１５の板厚を、鋼板製品として要求される板厚の公差上下限値内に安定的に制御している。

以上、説明したように、本発明の実施の形態では、熱間圧延機の圧延荷重と熱間圧延対象の鋼板の鋼材条件および圧延条件とをもとに、この鋼板を熱間圧延する際における熱間圧延機のロールギャップの変動を推定し、熱間圧延機のロール偏心に起因して上記推定のロールギャップの変動に含まれる外乱成分を推定し、推定した外乱成分を打ち消す補正成分を生成し、生成した補正成分を用いて上記推定のロールギャップの変動から外乱成分を除去することにより、このロールギャップの変動を補正し、補正後のロールギャップの変動に基づいて、熱間圧延機の圧下量を制御し、この圧下量の制御を通して熱間圧延機のロールギャップを制御している。

このため、熱間圧延機にロール偏心が発生していない場合は勿論、ロール偏心が予期せず発生した場合であっても、ロールギャップの制御を阻害する外乱を除去して熱間圧延対象の鋼板に対するＡＧＣを、ロールギャップの過小および過大の誤判断を起こすことなく適正に行うことができる。これにより、熱間圧延対象の鋼板の長手方向全域に亘り、熱間圧延機のロール偏心に起因する外乱のＡＧＣに及ぼす影響を可能な限り軽減できる。この結果、鋼板の熱間圧延後の板厚変動を、鋼板製品として要求される板厚の公差上下限値内に安定して制御することができ、延いては、熱間圧延の際における鋼板の損失を低減して鋼板の熱間圧延歩留まりを向上することができる。

特に、鋼板の長手方向の全域に亘って熱間圧延機のロールギャップを可能な限り一定に制御できるため、熱間圧延鋼板の目標とする板厚を製品要求の範囲内において低く設定しても、要求板厚の公差下限値を割らず高品質な熱間圧延鋼板を安定して製造できる。この結果、鋼板の熱間圧延の歩留まりを向上するのみならず、鋼板の熱間圧延に要する原単位を低減できることから、鋼板の製造コストの低減を促進することができる。

なお、上述した実施の形態では、図２に示したように、ＡＧＣ処理部５によって熱間圧延機１０のロールギャップ△Ｇの変動を推定した後、このロールギャップ△Ｇの変動に含まれる外乱成分を外乱オブザーバ６によって推定していたが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、外乱オブザーバ６によって外乱成分を推定した後にＡＧＣ処理部５によってロールギャップ△Ｇの変動を推定してもよいし、ＡＧＣ処理部５によるロールギャップ△Ｇの変動の推定と外乱オブザーバ６による外乱成分の推定とを並行して行ってもよい。

また、上述した実施の形態では、ロールギャップ△Ｇの経時的な変動を推定していたが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、熱間圧延される鋼板１５の長手方向の圧延距離、鋼板１５の熱間圧延の進行量、またはワークロール１１ａ，１１ｂの回転量に伴うロールギャップ△Ｇの変動を推定してもよい。

さらに、上述した実施の形態では、単一スタンドの熱間圧延機に板厚制御装置を適用していたが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明にかかる板厚制御装置および板厚制御方法は、単一スタンドの熱間圧延機のみならず、タンデム圧延機等の複数スタンドの熱間圧延機に適用してもよいし、可逆式の熱間圧延機に適用してもよいし、単一または複数スタンドの冷間圧延機に適用してもよい。

また、本発明にかかる板厚制御装置および板厚制御方法を適用する熱間圧延機または冷間圧延機のロール段数は、４段に限定されず、複数段（例えば４段以上）であってもよい。すなわち、本発明において、圧延機の圧延方式、スタンド数、およびロール段数は、特に問われない。

さらに、上述した実施の形態では、処理対象の金属板として鋼板を例示したが、これに限らず、本発明にかかる板厚制御装置および板厚制御方法によって圧延板厚を制御される金属板は、鋼以外の鉄合金であってもよいし、銅またはアルミニウム等の鉄合金以外であってもよい。すなわち、本発明において、処理対象の金属板は、鋼板、鋼板以外の鉄合金板、鉄合金以外の金属板のいずれであってもよく、また、鋼種等の金属板の種類（例えば強度や組成等）も特に問われない。

また、上述した実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。その他、上述した実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例および運用技術等は全て本発明に含まれる。

１ 板厚制御装置
２ ロードセル
３ 圧下装置
４ 条件入力部
５ ＡＧＣ処理部
５ａ ロールギャップ推定部
５ｂ 補正部
５ｃ 圧下量制御部
６ 外乱オブザーバ
６ａ 外乱推定モデル
６ｂ 補正信号生成部
１０ 熱間圧延機
１１ａ，１１ｂ ワークロール
１２ａ，１２ｂ バックアップロール
１５ 鋼板
Ｌ１，Ｌ２ 波形

Claims (6)

1. 圧延機による圧延後の金属板の板厚を制御する板厚制御装置において、
   前記圧延機の圧延荷重と前記金属板の圧延に関する条件とをもとに、前記金属板を圧延する際における前記圧延機のロールギャップの変動を推定するＡＧＣ処理部と、
   前記圧延機のロール偏心に起因して前記ロールギャップの変動に含まれる外乱成分を推定し、推定した前記外乱成分を打ち消す補正成分を生成出力する外乱オブザーバと、
   を備え、前記ＡＧＣ処理部は、前記補正成分を用いて前記ロールギャップの変動から前記外乱成分を除去して前記ロールギャップの変動を補正し、補正後の前記ロールギャップの変動に基づいて前記圧延機の圧下量を制御し、前記圧下量の制御を通して前記ロールギャップを制御することを特徴とする板厚制御装置。
2. 前記外乱オブザーバは、前記ロール偏心に起因して周期的に変動する前記ロールギャップの周期的変動成分を前記外乱成分として推定し、推定した前記周期的変動成分と逆位相の波形を有する前記補正成分を生成出力し、
   前記ＡＧＣ処理部は、前記ロールギャップの変動を示す信号成分に前記逆位相の波形を有する前記補正成分を加算して、前記ロールギャップの変動から前記外乱成分を除去することを特徴とする請求項１に記載の板厚制御装置。
3. 前記圧延機のワークロールの前記圧下量を調整して、一対の前記ワークロール間の前記ロールギャップを調整する圧下装置をさらに備え、
   前記ＡＧＣ処理部は、補正後の前記ロールギャップの変動に基づいて、前記圧下量を制御する制御信号を生成し、生成した前記制御信号を前記圧下装置に出力して前記圧下量を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の板厚制御装置。
4. 圧延機による圧延後の金属板の板厚を制御する板厚制御方法において、
   前記圧延機の圧延荷重と前記金属板の圧延に関する条件とをもとに、前記金属板を圧延する際における前記圧延機のロールギャップの変動を推定するロールギャップ推定ステップと、
   前記圧延機のロール偏心に起因して前記ロールギャップの変動に含まれる外乱成分を推定する外乱推定ステップと、
   推定した前記外乱成分を打ち消す補正成分を生成する補正成分生成ステップと、
   前記補正成分を用いて前記ロールギャップの変動から前記外乱成分を除去することにより、前記ロールギャップの変動を補正する補正ステップと、
   補正後の前記ロールギャップの変動に基づいて、前記圧延機の圧下量を制御する圧下量制御ステップと、
   前記圧下量の制御を通して前記ロールギャップを制御するロールギャップ制御ステップと、
   を含むことを特徴とする板厚制御方法。
5. 前記外乱推定ステップは、前記ロール偏心に起因して周期的に変動する前記ロールギャップの周期的変動成分を前記外乱成分として推定し、
   前記補正成分生成ステップは、推定した前記周期的変動成分と逆位相の波形を有する前記補正成分を生成し、
   前記補正ステップは、前記ロールギャップの変動を示す信号成分に前記逆位相の波形を有する前記補正成分を加算して、前記ロールギャップの変動から前記外乱成分を除去することを特徴とする請求項４に記載の板厚制御方法。
6. 前記圧下量制御ステップは、補正後の前記ロールギャップの変動に基づいて、前記圧下量を制御する制御信号を生成し、前記圧下量を調整する圧下装置に前記制御信号を出力して前記圧下量を制御することを特徴とする請求項４または５に記載の板厚制御方法。

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