JP2018108599A - 圧延機の板厚制御装置および該方法ならびに圧延機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧延材の長手方向において、圧延材の板厚をフィードバック制御する場合に、圧延材の板厚を高精度に制御する。【解決手段】圧延機の板厚制御装置２は、第１位置（例えば、ロールギャップ位置Ｐ１）より下流の第２位置（例えば、測定位置Ｐ２）で圧延材ＷＫの板厚が測定されたとき、測定値の偏差を基にして、第１位置での圧延を制御することにより、圧延材ＷＫの長手方向において、圧延材ＷＫの板厚をフィードバック制御する第１制御部（例えば、板厚制御部２１）と、第２位置で圧延材ＷＫの板厚が測定されたとき、第１位置での圧延材ＷＫの板厚の偏差を予測した値である予測値を算出する算出部（例えば、予測値算出部２２）と、測定値の偏差と予測値とにおいて、一方が正の値であり、かつ、他方が負の値であるとき、第１制御部がフィードバック制御をすることを停止させる第２制御部（例えば、停止・継続・再開制御部２３）と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、圧延機によって圧延材が圧延されるときに、圧延材の長手方向において、圧延材の板厚（圧延材の厚み）をフィードバック制御する技術に関する。

圧延機は、一般に、ロールギャップを有する一対のワークロールを備え、圧延材がロールギャップを通過するときに、一対のワークロールによって圧延材を押圧して薄く延ばす機械である。

圧延機が圧延材を圧延するとき、圧延材の長手方向において、圧延材の板厚を目標値にする制御がされる。このような制御として、モニタ板厚制御、マスフロー板厚制御、フィードフォワード板厚制御等が知られている。このうち、モニタ板厚制御は、ロールギャップを通過した圧延材の板厚を、ロールギャップ位置より下流の測定位置で測定し、この測定値を基にして、ロールギャップの大きさを調節するフィードバック制御である。

モニタ板厚制御として、例えば、特許文献１は、圧延機の出側において圧延材の出側板厚偏差を検出し、この検出した出側板厚偏差値を入力信号として、所定の制御動作に基づきコントローラにて演算処理した出力を、圧延機の圧下制御装置に入力して圧延機のロールギャップを調整する自動板厚制御方法において、前記出側板厚偏差値と前記コントローラの出力値とを比較して、両者の周期が同期的であるとき、前記コントローラの制御ゲインを小さくすることを特徴とする圧延機の自動板厚制御方法を開示している。

特開２０００−８４６０９号公報

圧延製品は、様々な分野で使用されており、例えば、電子機器に搭載される圧延製品は、電子機器の小型軽量化に伴って、極薄化が要求されている。極薄の圧延製品の場合、圧延製品の板厚が小さいので、要求される板厚の偏差も極めて小さい（例えば、１μｍ以下）。

本発明の目的は、圧延材の長手方向において、圧延材の板厚をフィードバック制御する場合に、圧延材の板厚を高精度に制御できる、圧延機の板厚制御装置および該方法ならびに圧延機を提供することである。

本発明の第１局面に係る圧延機の板厚制御装置は、圧延材を第１位置で圧延する圧延機の板厚制御装置であって、前記第１位置より下流に位置する第２位置で前記圧延材の板厚が測定されたとき、前記測定された値である測定値の偏差を基にして、前記第１位置での圧延を制御することにより、前記圧延材の長手方向において、前記圧延材の板厚をフィードバック制御する第１制御部と、前記第２位置で前記圧延材の板厚が測定されたとき、前記第１位置での前記圧延材の板厚の偏差を予測した値である予測値を算出する算出部と、前記測定値の偏差と前記予測値とにおいて、一方が正の値であり、かつ、他方が負の値であるとき、前記第１制御部が前記フィードバック制御をすることを停止させる第２制御部と、を備える。

第１制御部が実行するフィードバック制御は、第２位置で測定された圧延材の板厚（測定値）の偏差が正の値のとき、現時点において、第１位置で圧延された圧延材の板厚の偏差が正の値と見なし、圧延を制御する。これにより、以降、第１位置で圧延された圧延材の板厚の偏差を正の値からゼロに収束させる。第１制御部が実行するフィードバック制御は、第２位置で測定された圧延材の板厚（測定値）の偏差が負の値のとき、現時点において、第１位置で圧延された圧延材の板厚の偏差が負の値と見なし、圧延を制御する。これにより、以降、第１位置で圧延された圧延材の板厚の偏差を負の値からゼロに収束させる。

第１位置より下流に第２位置があり、第１位置と第２位置とが一致していない。このことから本発明者は、第２位置で測定された圧延材の板厚（測定値）の偏差が正の値のとき、現時点において、第１位置で圧延された圧延材の板厚の偏差が必ずしも正の値でなく、負の値の場合があることを見出した。また、本発明者は、第２位置で測定された圧延材の板厚（測定値）の偏差が負の値のとき、現時点において、第１位置で圧延された圧延材の板厚の偏差が必ずしも負の値でなく、正の値の場合があることを見出した。

これらの場合に、第１制御部がフィードバック制御を実行すると、圧延材の板厚の偏差は、ゼロに収束せず、さらに大きくなる（いわゆるハンチングが発生する）。第１位置で圧延材の板厚が測定されることが理想であるが、圧延機の構造上、圧延材の板厚は、第１位置で測定することができず、第１位置より下流の第２位置で測定をしている。

そこで、本発明の第１局面に係る圧延機の板厚制御装置は、それらの場合に、フィードバック制御を停止する。フィードバック制御の停止とは、現時点において、フィートバック制御がされている場合、フィードバック制御が停止されることであり、現時点において、フィードバック制御が停止されている場合、停止が継続されることである。

従って、本発明の第１局面に係る圧延機の板厚制御装置によれば、圧延材の長手方向において、圧延材の板厚をフィードバック制御する場合に、圧延材の板厚を高精度に制御できる。

なお、第１位置は、例えば、圧延機に備えられる一対のワークロールによって形成されるギャップの位置である。圧延材が一対のワークロールによって押圧されることによって圧延される。フィードバック制御によってギャップの大きさが変えられることにより、圧延材の圧延が制御される。

上記構成において、前記算出部は、前記測定値の偏差を用いて、前記圧延材の長手方向に沿って測定された前記圧延材の板厚の偏差を示す第１データを生成する第１生成部と、前記第１データを基にして、前記偏差の周期的な変化を示す第２データを生成する第２生成部と、を備え、前記第２データを用いて、前記予測値を算出する。

この構成は、算出部の一例である。例えば、第２データは、第１データをフーリエ変換して得られた基本周波数を示すデータ（波形データ）でもよいし、第１データを構成する偏差の中央値を示すデータ（波形データ）でもよいし、第１データを移動平均して得られたデータ（波形データ）でもよい。

上記構成において、前記第２制御部は、前記測定値の偏差と前記予測値とにおいて、両方が正の値であり、または、両方が負の値であるとき、前記第１制御部が前記フィードバック制御をしている場合、前記第１制御部に前記フィードバック制御を継続させ、前記第１制御部が前記フィードバック制御を停止している場合、前記第１制御部に前記フィードバック制御を再開させる。

測定値の偏差と予測値とにおいて、両方が正の値であり、または、両方が負の値であるとき、ハンチングは発生しない。従って、第２制御部は、第１制御部がフィードバック制御をしている場合、第１制御部にフィードバック制御を継続させ、第１制御部がフィードバック制御を停止している場合、第１制御部にフィードバック制御を再開させる。

本発明の第２局面に係る圧延機の板厚制御方法は、圧延材を第１位置で圧延する圧延機の板厚制御方法であって、前記第１位置より下流に位置する第２位置で前記圧延材の板厚が測定されたとき、前記測定された値である測定値の偏差を基にして、前記第１位置での圧延を制御することにより、前記圧延材の長手方向において、前記圧延材の板厚をフィードバック制御する第１制御ステップと、前記第２位置で前記圧延材の板厚が測定されたとき、前記第１位置での前記圧延材の板厚の偏差を予測した値である予測値を算出する算出ステップと、前記測定値の偏差と前記予測値とにおいて、一方が正の値であり、かつ、他方が負の値であるとき、前記フィードバック制御を停止させる第２制御ステップと、を備える。

本発明の第２局面に係る圧延機の板厚制御方法は、本発明の第１局面に係る圧延機の板厚制御装置を方法の観点から規定しており、本発明の第１局面に係る圧延機の板厚制御装置と同様の作用効果を有する。

本発明の第３局面に係る圧延機は、上記圧延機の板厚制御装置を備える圧延機である。

本発明の第３局面に係る圧延機は、本発明の第１局面に係る圧延機の板厚制御装置を圧延機の観点から規定しており、本発明の第１局面に係る圧延機の板厚制御装置と同様の作用効果を有する。

本発明によれば、圧延材の長手方向において、圧延材の板厚をフィードバック制御する場合に、圧延材の板厚を高精度に制御できる。

実施形態における圧延システムの構成を示すブロック図である。 偏差データの一例を示すグラフである。 偏差データがフーリエ変換されて得られた基本周波数の波形を示すグラフである。 実施形態における圧延システムの動作を説明するフローチャートである。 モニタ板厚制御の原理を説明する説明図である。 圧延材の一部の平面および側面を示す模式図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。各図において、同一符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その構成について、既に説明している内容については、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し（例えば、ワークロール１０１）、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す（例えば、ワークロール１０１−１）。

図５は、モニタ板厚制御の原理を説明する説明図である。ワークロール１０１−１とワークロール１０１−２との間には、所定のギャップが設けられている。このギャップは、ロールギャップＲＧと称される。圧延材ＷＫは、ロールギャップＲＧに向けて矢印Ｄ１方向（図５の上から見て、左から右へ向かう方向）に送られ、ロールギャップＲＧを通過する際に、一対のワークロール１０１によって押圧されて薄く延ばされる。ロールギャップＲＧを通過した圧延材ＷＫは、ロールギャップ位置Ｐ１（第１位置の一例）より下流の測定位置Ｐ２（第２位置の一例）に送られる。測定位置Ｐ２には、厚み計１０２が配置されている。厚み計１０２は、測定位置Ｐ２を通過している圧延材ＷＫの板厚（圧延材ＷＫの厚み）を、所定の時間間隔（例えば、１ｍｓｅｃ間隔）で測定する。これにより、圧延材ＷＫの長手方向に沿って、圧延材ＷＫの板厚が測定される。

この測定について詳しく説明する。図６は、圧延材ＷＫの一部の平面および側面を示す模式図である。図６の上側が圧延材ＷＫの平面を示しており、下側が圧延材ＷＫの長手方向に沿った側面を示している。図５および図６を参照して、圧延材ＷＫは、矢印Ｄ１方向に送られており、厚み計１０２は、圧延材ＷＫの長手方向Ｄ２に沿って、圧延材ＷＫの板厚Ｔｈを逐次測定する。圧延材ＷＫの長手方向Ｄ２に沿って、多数の測定点ｐがある。測定点ｐは、厚み計１０２によって、圧延材ＷＫの板厚Ｔｈが測定された圧延材ＷＫの箇所を示している。測定点ｐを図示する必要のために、測定点ｐを黒点で示しているが、実際にはこのような黒点は圧延材ＷＫ上に存在しない。

図５を参照して、モニタ板厚制御は、測定位置Ｐ２で測定された圧延材ＷＫの板厚（測定値）の偏差が正の値のとき、現時点において、ロールギャップ位置Ｐ１で圧延された圧延材ＷＫの板厚の偏差が正の値と見なし、ロールギャップＲＧを小さくする制御をする。これにより、以降、ロールギャップ位置Ｐ１で圧延された圧延材ＷＫの板厚の偏差を正の値からゼロに収束させる。モニタ板厚制御は、測定位置Ｐ２で測定された圧延材ＷＫの板厚（測定値）の偏差が負の値のとき、現時点において、ロールギャップ位置Ｐ１で圧延された圧延材ＷＫの板厚の偏差が負の値と見なし、ロールギャップＲＧを大きくする制御をする。これにより、以降、ロールギャップ位置Ｐ１で圧延された圧延材ＷＫの板厚の偏差を負の値からゼロに収束させる。

ロールギャップ位置Ｐ１より下流に測定位置Ｐ２があり、ロールギャップ位置Ｐ１と測定位置Ｐ２とが一致していない。このことから本発明者は、測定位置Ｐ２で測定された圧延材ＷＫの板厚（測定値）の偏差が正の値のとき、現時点において、ロールギャップ位置Ｐ１で圧延された圧延材ＷＫの板厚の偏差が必ずしも正の値でなく、負の値の場合があること見出した。また、本発明者は、測定位置Ｐ２で測定された圧延材ＷＫの板厚（測定値）の偏差が負の値のとき、現時点において、ロールギャップ位置Ｐ１で圧延された圧延材ＷＫの板厚の偏差が必ずしも負の値でなく、正の値の場合があることを見出した。

測定位置Ｐ２で測定された圧延材ＷＫの板厚（測定値）の偏差が正の値のとき、現時点において、ロールギャップ位置Ｐ１で圧延された圧延材ＷＫの板厚の偏差が負の値の場合を考える。この場合、測定位置Ｐ２で測定された圧延材ＷＫの板厚（測定値）の偏差が正の値であることを基にして、ロールギャップＲＧを小さくする制御をすると、以降、ロールギャップ位置Ｐ１で圧延された圧延材ＷＫの板厚の偏差は、ゼロに収束せず、マイナス方向に大きくなるので、さらに偏差が大きくなる（いわゆるハンチングが発生する）。

測定位置Ｐ２で測定された圧延材ＷＫの板厚（測定値）の偏差が負の値のとき、現時点において、ロールギャップ位置Ｐ１で圧延された圧延材ＷＫの板厚の偏差が正の値の場合を考える。この場合、測定位置Ｐ２で測定された圧延材ＷＫの板厚（測定値）の偏差が負の値であることを基にして、ロールギャップＲＧを大きくする制御をすると、以降、ロールギャップ位置Ｐ１で圧延された圧延材ＷＫの板厚の偏差は、ゼロに収束せず、プラス方向に大きくなるので、さらに偏差が大きくなる（ハンチングが発生する）。

ロールギャップ位置Ｐ１で圧延材ＷＫの板厚が測定されることが理想であるが、圧延機の構造上、圧延材ＷＫの板厚は、ロールギャップ位置Ｐ１で測定することができず、ロールギャップ位置Ｐ１より下流の測定位置Ｐ２で測定をしている。

本発明者は、以上の知見に基づいて実施形態を創作した。

図１は、実施形態における圧延システムＳの構成を示すブロック図である。圧延システムＳは、冷間圧延のシステムであるが、これに限定されることはなく、熱間圧延のシステムでもよい。圧延機として、タンデム型とリバース型とがある。タンデム型は、タンデムに配置された複数の圧延機で順番に圧延材を圧延する。リバース型は、２つのリールによって圧延材を１回以上往復させて、１台の圧延機で圧延材を圧延する。実施形態では、リバース型を例にして説明する。

実施形態における圧延システムＳは、圧延対象である圧延材ＷＫを自動的に所定の目標の厚み（板厚）となるように圧延するシステムであり、例えば、図１に示すように、圧延機１と、第１測長計４と、第１厚み計５と、第２測長計６と、第２厚み計７と、第１デフレクタロール８と、第２デフレクタロール９とを備え、例えば第１リールＲ１および第２リールＲ２に巻回された帯状の圧延材ＷＫを、第１リールＲ１および第２リールＲ２間に配設された圧延機１によって圧延する。この圧延システムＳによって製造される圧延製品の板厚は、任意であって良いが、近年の薄物化に鑑み、好適には、例えば数百ミクロンメートル以下である。

圧延機１は、一対のワークロール１１と、一対のバックアップロール１２と、圧下装置１３と、板厚制御装置２と、を備える。

ワークロール１１−１は、圧延材ＷＫを上側から押圧する。ワークロール１１−２は、圧延材ＷＫを下側から押圧する。ワークロール１１−１とワークロール１１−２との間には、ロールギャップＲＧが形成されている。

バックアップロール１２−１は、ワークロール１１−１の弾性変形等を抑制するために、ワークロール１１−１を支持する。バックアップロール１２−２は、ワークロール１１−２の弾性変形等を抑制するために、ワークロール１１−２を支持する。なお、図１に示す例では、１つのワークロール１１は、１つのバックアップロール１２によって支持されるが、複数のバックアップロール１２によって支持されても良い。すなわち、圧延機１は、縦型ミルやクラスタ型ミル等の複数段型圧延機であっても良い。

圧下装置１３は、板厚制御装置２に備えられる後述の板厚制御部２１に接続され、板厚制御部２１の制御に従って、一対のワークロール１１のうちの一方を他方に対して近接移動または離間移動することによって、ロールギャップＲＧの大きさを調整しながら、一対のワークロール１１を圧下する装置である。圧下装置１３は、実施形態では、高応答性の観点から、例えば、油圧圧下装置である。

第１デフレクタロール８は、圧延機１と第１リールＲ１との間に配置されており、所定の軸回りに回転可能な円柱状の部材である。第２デフレクタロール９は、圧延機１と第２リールＲ２との間に配置されており、所定の軸回りに回転可能な円柱状の部材である。

圧延材ＷＫが図１の矢印Ｄ１方向に送られている場合、第１リールＲ１、第２リールＲ２、第１デフレクタロール８および第２デフレクタロール９は、以下のように機能する。第１リールＲ１は、入側リールとなり、巻回された圧延材ＷＫを圧延機１へ供給する。第１デフレクタロール８は、第１リールＲ１から引き出された圧延材ＷＫの方向を水平方向に変更する。第２デフレクタロール９は、圧延機１から送られてきた水平方向の圧延材ＷＫを第２リールＲ２の方向に変更する。第２リールＲ２は、出側リールとなり、圧延機１で圧延された圧延材ＷＫを巻き取って収容する。

圧延材ＷＫが図１の矢印Ｄ１方向と逆方向に送られている場合、第１リールＲ１、第２リールＲ２、第１デフレクタロール８および第２デフレクタロール９は、以下のように機能する。第２リールＲ２は、入側リールとなり、巻回された圧延材ＷＫを圧延機１へ供給する。第２デフレクタロール９は、第２リールＲ２から引き出された圧延材ＷＫの方向を水平方向に変更する。第１デフレクタロール８は、圧延機１から送られてきた水平方向の圧延材ＷＫを第１リールＲ１の方向に変更する。第１リールＲ１は、出側リールとなり、圧延機１で圧延された圧延材ＷＫを巻き取って収容する。

第１測長計４は、第１デフレクタロール８の回転数を計測し、計測した回転数を基にして、第１リールＲ１に巻き取られている圧延材ＷＫの長さを測定する。第１測長計４は、例えば、第１デフレクタロール８の回転数を計測するロータリーエンコーダと、計測された回転数を用いて圧延材ＷＫの長さを算出するマイクロコンピュータと、を備える。第１測長計４は、その測定した圧延材ＷＫの長さを示す長さ情報ＬＩを、板厚制御装置２に備えられる後述の偏差データ生成部２２１へ出力する。

第２測長計６は、第２デフレクタロール９の回転数を計測し、計測した回転数を基にして、第２リールＲ２に巻き取られている圧延材ＷＫの長さを測定する。第２測長計６は、例えば、第２デフレクタロール９の回転数を計測するロータリーエンコーダと、計測された回転数を用いて圧延材ＷＫの長さを算出するマイクロコンピュータと、を備える。第２測長計６は、その測定した圧延材ＷＫの長さを示す長さ情報ＬＩを偏差データ生成部２２１へ出力する。なお、第１測長計４および第２測長計６は、圧延材ＷＫの移動速度および時間を計測し、これを基にして、圧延材ＷＫの長さを測定してもよい。

第１厚み計５は、圧延機１と第１デフレクタロール８との間における圧延材ＷＫの板厚を測定する。第１厚み計５は、その測定した圧延材ＷＫの板厚を示す厚み情報ＴＩを板厚制御部２１および偏差データ生成部２２１へ出力する。第１厚み計５は、実施形態では、例えば、圧延機１と第１デフレクタロール８と間に配置されたＸ線透過型厚み計である。

第２厚み計７は、圧延機１と第２デフレクタロール９との間における圧延材ＷＫの板厚を測定する。第２厚み計７は、その測定した圧延材ＷＫの板厚を示す厚み情報ＴＩを板厚制御部２１および偏差データ生成部２２１へ出力する。第２厚み計７は、実施形態では、例えば、圧延機１と第２デフレクタロール９と間に配設されたＸ線透過型厚み計である。

第１厚み計５および第２厚み計７は、それぞれ、Ｘ線透過型厚み計に限定されるものではなく、他の厚み計であっても良い。例えば、第１厚み計５および第２厚み計７は、それぞれ、レーザ型厚み計や接触式厚み計等であっても良い。

第１測長計４および第１厚み計５は、これらが圧延機１の出側に位置する場合に、それぞれ、圧延材ＷＫの長さを測定し、圧延材ＷＫの板厚を測定する。第２測長計６および第２厚み計７は、これらが圧延機１の出側に位置する場合に、それぞれ、圧延材ＷＫの長さを測定し、圧延材ＷＫの板厚を測定する。図１に示す例は、圧延材ＷＫが矢印Ｄ１方向に送られている（すなわち、第１リールＲ１から圧延材ＷＫが圧延機１に送られ、圧延機１で圧延された圧延材ＷＫが第２リールＲ２で巻き取られている）。従って、第２測長計６および第２厚み計７が、圧延機１の出側に位置する。圧延材ＷＫが矢印Ｄ１方向の逆方向に送られている場合（すなわち、第２リールＲ２から圧延材ＷＫが圧延機１に送られ、圧延機１で圧延された圧延材ＷＫが第１リールＲ１で巻き取られている）、第１測長計４および第１厚み計５が、圧延機１の出側に位置する。

板厚制御装置２は、圧延機１をモニタ板圧制御する等の機能を有する。板厚制御装置２は、ハードウェア（ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等）、及び、ソフトウェア等によって実現されるマイクロコンピュータである。板厚制御装置２は、機能ブロックとして、板厚制御部２１、予測値算出部２２および停止・継続・再開制御部２３を備える。

板厚制御部２１（第１制御部の一例）は、第１測長計４および第１厚み計５が圧延機１の出側に位置する場合、第１厚み計５から出力された圧延材ＷＫの板厚を示す厚み情報ＴＩを受け付け、この情報で示される厚みの偏差Δｈ２（すなわち、第１厚み計５が測定した圧延材ＷＫの板厚（測定値）の偏差）を算出し、この偏差とＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−Ｉｎｔｅｇｒａｌ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御の演算式と用いて、ロールギャップＲＧを変化させる量ΔＳを算出する。ＰＩＤ制御の演算式は、公知の演算式を用いることができる。板厚制御部２１は、ロールギャップＲＧを変化させる量ΔＳを圧下装置１３へ出力する。圧下装置１３は、この量に基づいてロールギャップＲＧを調節する。第２測長計６および第２厚み計７が圧延機１の出側に位置する場合、板厚制御部２１は、第２厚み計７が出力した厚み情報ＴＩに関して、第１厚み計５が出力した厚み情報ＴＩの場合と同様の処理をする。

以上説明したように、板厚制御部２１は、ロールギャップ位置Ｐ１より下流に位置する測定位置Ｐ２で圧延材ＷＫの板厚が測定されたとき、その測定された値である測定値の偏差を基にして、ロールギャップ位置Ｐ１での圧延を制御することにより、圧延材ＷＫの長手方向において、圧延材ＷＫの板厚をモニタ板厚制御する。

予測値算出部２２（算出部の一例）は、測定位置Ｐ２で圧延材ＷＫの板厚が測定されたとき、ロールギャップ位置Ｐ１での圧延材ＷＫの板厚の偏差を予測した値である予測値を算出する。予測値算出部２２は、偏差データ生成部２２１と波形データ生成部２２２とを備える。

偏差データ生成部２２１（第１生成部の一例）は、第２測長計６および第２厚み計７が圧延機１の出側に位置する場合、第２測長計６から出力された圧延材ＷＫの長さを示す長さ情報ＬＩ、および、第２厚み計７から出力された圧延材ＷＫの板厚を示す厚み情報ＴＩを受け付け、これらの情報を基にして、偏差データＤＤ（第１データの一例）を生成する。偏差データ生成部２２１は、長さ情報ＬＩおよび厚み情報ＴＩを受け付ける毎に（言い換えれば、第２厚み計７が圧延材ＷＫの板厚を測定する毎に）、偏差データＤＤを更新する。

図２は、偏差データＤＤの一例を示すグラフである。グラフの縦軸は、圧延材ＷＫの板厚の偏差を示す。グラフの横軸は、圧延材ＷＫの各箇所の位置を示す。各箇所（図６に示す各測定点ｐ）は、圧延材ＷＫの長手方向に沿って並んでいる。偏差データＤＤは、圧延材ＷＫの長手方向に沿って測定された圧延材ＷＫの板厚の偏差を示すデータである。言い換えれば、偏差データＤＤは、圧延材ＷＫの長手方向において、圧延材ＷＫの各箇所の厚みの偏差を示すデータである。

図１を参照して、ロールギャップ位置Ｐ１と測定位置Ｐ２との距離が例えば、２ｍとする。測定位置Ｐ２と第２デフレクタロール９との距離が例えば、０．５ｍとする。現時点において、ロールギャップ位置Ｐ１で圧延されている圧延材ＷＫの箇所について、第２測長計６が現時点において測定した圧延材ＷＫの長さ（例えば、１００ｍ）＋２ｍを測定したときに、第２厚み計７は、その箇所の厚みを測定する。偏差データ生成部２２１は、その箇所の厚みの偏差を算出し、圧延材ＷＫの先端から圧延材ＷＫの長手方向が１０２．５ｍの位置をその箇所とし、その箇所の厚みの偏差と１０２．５ｍとを対応付けて記憶する。これらの集まりが偏差データＤＤとなる。

波形データ生成部２２２（第２生成部の一例）は、偏差データＤＤ（第１データの一例）を基にして、偏差データＤＤを構成する偏差の周期的な変化を示す第２データを生成する。例えば、波形データ生成部２２２は、偏差データＤＤをフーリエ変換し、基本周波数の波形データＷＤ（第２データの一例）を生成する。予測値算出部２２は、基本周波数の波形データＷＤを用いて、現時点において、ロールギャップ位置Ｐ１で圧延された圧延材ＷＫの板厚の偏差の予測値を算出する。

これについて詳しく説明する。図３は、偏差データＤＤがフーリエ変換されて得られた基本周波数の波形（波形データＷＤ）を示すグラフである。上のグラフは、偏差データＤＤの第１例がフーリエ変換されて得られた基本周波数の波形を示している。真ん中のグラフは、偏差データＤＤの第２例がフーリエ変換されて得られた基本周波数の波形を示している。下のグラフは、偏差データＤＤの第３例がフーリエ変換されて得られた基本周波数の波形を示している。これらのグラフの縦軸は、圧延材ＷＫの板厚の偏差を示し、横軸は、ロールギャップ位置Ｐ１からの距離を示す。ロールギャップ位置Ｐ１から距離ｄの位置が、測定位置Ｐ２である。

グラフの実線ＳＬ−１が、偏差データＤＤの第１例がフーリエ変換されて得られた基本周波数の波形（波形データＷＤ）である。グラフの実線ＳＬ−２が、偏差データＤＤの第２例がフーリエ変換されて得られた基本周波数の波形（波形データＷＤ）である。グラフの実線ＳＬ−３が、偏差データＤＤの第３例がフーリエ変換されて得られた基本周波数の波形（波形データＷＤ）である。実線ＳＬは、周期的に変化するので、予測値算出部２２は、実線ＳＬを用いて、ロールギャップ位置Ｐ１から測定位置Ｐ２までの波形を予測する。グラフの点線ＤＬ−１が、実線ＳＬ−１を用いて予測された波形である。グラフの点線ＤＬ−２が、実線ＳＬ−２を用いて予測された波形である。グラフの点線ＤＬ−３が、実線ＳＬ−３を用いて予測された波形である。

従って、図１および図３を参照して、予測値算出部２２は、偏差データＤＤが第１例の場合、点線ＤＬ−１を用いて、現時点において、ロールギャップ位置Ｐ１で圧延された圧延材ＷＫの板厚の偏差の予測値Δｈ１を算出する。この予測値をΔｈ１−１とする。予測値算出部２２は、偏差データＤＤが第２例の場合、点線ＤＬ−２を用いて、現時点において、ロールギャップ位置Ｐ１で圧延された圧延材ＷＫの板厚の偏差の予測値Δｈ１を算出する。この予測値をΔｈ１−２とする。予測値算出部２２は、偏差データＤＤが第３例の場合、点線ＤＬ−３を用いて、現時点において、ロールギャップ位置Ｐ１で圧延された圧延材ＷＫの板厚の偏差の予測値Δｈ１を算出する。この予測値をΔｈ１−３とする。

図１を参照して、予測値算出部２２は、第２厚み計７が圧延材ＷＫの板厚を測定する毎に、現時点において、ロールギャップ位置Ｐ１で圧延された圧延材ＷＫの板厚の偏差の予測値Δｈ１を算出する。

第１測長計４および第１厚み計５が圧延機１の出側に位置する場合、予測値算出部２２は、第１測長計４が出力した長さ情報ＬＩおよび第１厚み計５が出力した厚み情報ＴＩに関して、第２測長計６が出力した長さ情報ＬＩおよび第２厚み計７が出力した厚み情報ＴＩの場合と同様の処理をし、予測値Δｈ１を算出する。

停止・継続・再開制御部２３は、予測値算出部２２によって算出された圧延材ＷＫの板厚の偏差の予測値Δｈ１と、板厚制御部２１によって算出された圧延材ＷＫの板厚（測定値）の偏差Δｈ２とにおいて、両方が正の値であり、または、両方が負の値であるとき、以下の制御をする。停止・継続・再開制御部２３は、板厚制御部２１がモニタ板厚制御をしている場合、板厚制御部２１にそれを継続させ、板厚制御部２１がモニタ板厚制御を停止している場合、板厚制御部２１にモニタ板厚制御を再開させる。

板厚制御部２１によって算出された上記偏差Δｈ２とは、第１測長計４および第１厚み計５が圧延機１の出側に位置する場合、第１厚み計５が測定した圧延材のＷＫの板厚（測定値）の偏差Δｈ２であり、第２測長計６および第２厚み計７が圧延機１の出側に位置する場合、第２厚み計７が測定した圧延材のＷＫの板厚（測定値）の偏差Δｈ２である。

停止・継続・再開制御部２３（第２制御部の一例）は、圧延材ＷＫの板厚の偏差の予測値Δｈ１と圧延材ＷＫの板厚（測定値）の偏差Δｈ２とにおいて、一方が正の値であり、他方が負の値であるとき、以下の制御をする。停止・継続・再開制御部２３は、板厚制御部２１がモニタ板厚制御をしている場合、板厚制御部２１にモニタ板厚制御を停止させ、板厚制御部２１がモニタ板厚制御を停止している場合、板厚制御部２１にそれを継続させる。モニタ板厚制御を停止させるのは、上述したように、圧延材ＷＫの板厚の偏差が０に収束せず、偏差がさらに大きくなるからである（ハンチングが発生する）。

図１および図３を参照して、例えば、圧延材ＷＫの板厚の偏差の予測値Δｈ１−１と圧延材ＷＫの板厚（測定値）の偏差Δｈ２−１とは、両方とも正の値である。停止・継続・再開制御部２３は、板厚制御部２１がモニタ板厚制御をしている場合、板厚制御部２１にそれを継続させ、板厚制御部２１がモニタ板厚制御を停止している場合、板厚制御部２１にモニタ板厚制御を再開させる。圧延材ＷＫの板厚の偏差の予測値Δｈ１−２と圧延材ＷＫの板厚（測定値）の偏差Δｈ２−２とは、両方とも負の値である。停止・継続・再開制御部２３は、両方とも正の値の場合と同様の処理をする。

例えば、圧延材ＷＫの板厚の偏差の予測値Δｈ１−３は負の値であり、圧延材ＷＫの板厚（測定値）の偏差Δｈ２−３は正の値である。停止・継続・再開制御部２３は、板厚制御部２１がモニタ板厚制御をしている場合、板厚制御部２１にモニタ板厚制御を停止させ、板厚制御部２１がモニタ板厚制御を停止している場合、板厚制御部２１にそれを継続させる。

実施形態における圧延システムＳの動作について、第２測長計６および第２厚み計７が圧延機１の出側にある場合を例にして説明する。図４は、その動作を説明するフローチャートである。図１および図４を参照して、圧延材ＷＫは、第１リールＲ１から圧延機１に供給され、圧延機１で圧延されて、第２リールＲ２に巻き取られている。

第２厚み計７は、圧延機１から出てきた圧延材ＷＫの板厚を所定の時間間隔で測定し、第２測長計６は、第２リールＲ２に巻き取られている圧延材ＷＫの長さを、上記時間間隔で測定する（ステップＳ１）。第２厚み計７は、測定した圧延材ＷＫの板厚を示す厚み情報ＴＩを、板厚制御部２１および偏差データ生成部２２１へ出力する。第２測長計６は、測定した圧延材ＷＫの長さを示す長さ情報ＬＩを、偏差データ生成部２２１へ出力する。

板厚制御部２１は、第２厚み計７が出力した厚み情報ＴＩを受け付け、この厚み情報ＴＩで示される厚みの偏差Δｈ２（すなわち、第２厚み計７が測定した測定値の偏差）を算出する（ステップＳ２）。そして、板厚制御部２１は、この偏差Δｈ２とＰＩＤ制御の演算式と用いて、ロールギャップＲＧを変化させる量ΔＳを算出する（ステップＳ３）。

偏差データ生成部２２１は、第２測長計６が出力した長さ情報ＬＩ、および、第２厚み計７が出力した厚み情報ＴＩを受け付け、これらの情報、ならびに、これまでに圧延材ＷＫに関して出力された長さ情報ＬＩおよび厚み情報ＴＩを用いて偏差データＤＤを生成する（ステップＳ４）。波形データ生成部２２２は、偏差データＤＤを用いて波形データＷＤを生成する（ステップＳ５）。

予測値算出部２２は、波形データＷＤを基にして、現時点において、ロールギャップ位置Ｐ１で圧延された圧延材ＷＫの板厚の偏差の予測値Δｈ１を算出する（ステップＳ６）。

停止・継続・再開制御部２３は、ステップＳ６で算出された圧延材ＷＫの板厚の偏差の予測値Δｈ１と、ステップＳ２で算出された圧延材ＷＫの板厚の偏差ｈ２とにおいて、両方が正の値である条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ７）。

停止・継続・再開制御部２３が、上記条件を満たすと判定したとき（ステップＳ７でＹｅｓ）、停止・継続・再開制御部２３は、板厚制御部２１がモニタ板厚制御をしている場合、板厚制御部２１にそれを継続させさ、板厚制御部２１がモニタ板厚制御を停止している場合、板厚制御部２１にモニタ板厚制御を再開させる（ステップＳ８）。これにより、圧下装置１３は、ステップＳ３で算出されたロールギャップＲＧを変化させる量ΔＳだけ、ロールギャップＲＧの大きさを調節する。そして、圧延システムＳはステップＳ１の処理に戻る。

停止・継続・再開制御部２３が、上記条件を満たさないと判定したとき（ステップＳ７でＮｏ）、ステップＳ６で算出された圧延材ＷＫの板厚の偏差の予測値Δｈ１と、ステップＳ２で算出された圧延材ＷＫの板厚の偏差ｈ２とにおいて、両方が負の値である条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ９）。

停止・継続・再開制御部２３が、上記条件を満たすと判定したとき（ステップＳ９でＹｅｓ）、停止・継続・再開制御部２３は、ステップＳ８の制御をする。そして、圧延システムＳはステップＳ１の処理に戻る。

上記条件が満たされない場合とは、ステップＳ６で算出された圧延材ＷＫの板厚の偏差の予測値Δｈ１と、ステップＳ２で算出された圧延材ＷＫの板厚の偏差ｈ２とにおいて、一方が正の値であり、かつ、他方が負の値である場合である。停止・継続・再開制御部２３が、上記条件を満たさないと判定したとき（ステップＳ９でＮｏ）、停止・継続・再開制御部２３は、板厚制御部２１がモニタ板厚制御をしている場合、板厚制御部２１にモニタ板厚制御を停止させ、板厚制御部２１がモニタ板厚制御を停止している場合、板厚制御部２１にそれを継続させる（ステップＳ１０）。モニタ板厚制御の停止とは、一対のワークロール１１が圧延材ＷＫと接触しないように（圧延材ＷＫを押圧しないように）、板厚制御部２１がロールギャップＲＧの大きさを調整することである。従って、モニタ板厚制御の停止中であっても、圧延材ＷＫは、第１リールＲ１から圧延機１に供給され、第２リールＲ２に巻き取られている。

第１測長計４および第１厚み計５が圧延機１の出側にある場合、測定位置Ｐ２が第１厚み計５の位置となり、ステップＳ１〜ステップＳ１０と同様の処理がされる。

実施形態の主な効果を説明する。実施形態は、予測値Δｈ１と測定値の偏差Δｈ２とにおいて、一方が正の値であり、かつ、他方が負の値であるとき（ステップＳ９でＮｏ）、モニタ板厚制御を停止させる（ステップＳ１０）。従って、実施形態によれば、圧延材ＷＫの長手方向において、圧延材ＷＫの板厚をモニタ板厚制御する場合に、圧延材ＷＫの板厚を高精度に制御できる。

フィードバック制御としてモニタ板厚制御を例にして説明したが、これ以外のフィードバック制御でも実施形態に適用することができる。

１ 圧延機
４ 第１測長計
５ 第１厚み計
６ 第２測長計
７ 第２厚み計
８ 第１デフレクタロール
９ 第２デフレクタロール
１１−１，１１−２ ワークロール
１２−１，１２−２ バックアップロール
ＤＤ 偏差データ
ｄ ロールギャップ位置からの距離
ＬＩ 圧延材の長さを示す長さ情報
Ｐ１ ロールギャップ位置
Ｐ２ 測定位置
ｐ 圧延材の板厚の測定点
Ｒ１ 第１リール
Ｒ２ 第２リール
ＲＧ ロールギャップ
Ｓ 圧延システム
Ｔｈ 圧延材の板厚
ＴＩ 圧延材の厚みを示す厚み情報
ＷＤ 波形データ
ＷＫ 圧延材

Claims (5)

1. 圧延材を第１位置で圧延する圧延機の板厚制御装置であって、
   前記第１位置より下流に位置する第２位置で前記圧延材の板厚が測定されたとき、前記測定された値である測定値の偏差を基にして、前記第１位置での圧延を制御することにより、前記圧延材の長手方向において、前記圧延材の板厚をフィードバック制御する第１制御部と、
   前記第２位置で前記圧延材の板厚が測定されたとき、前記第１位置での前記圧延材の板厚の偏差を予測した値である予測値を算出する算出部と、
   前記測定値の偏差と前記予測値とにおいて、一方が正の値であり、かつ、他方が負の値であるとき、前記第１制御部が前記フィードバック制御をすることを停止させる第２制御部と、を備える圧延機の板厚制御装置。
2. 前記算出部は、前記測定値の偏差を用いて、前記圧延材の長手方向に沿って測定された前記圧延材の板厚の偏差を示す第１データを生成する第１生成部と、前記第１データを基にして、前記偏差の周期的な変化を示す第２データを生成する第２生成部と、を備え、前記第２データを用いて、前記予測値を算出する、請求項１に記載の圧延機の板厚制御装置。
3. 前記第２制御部は、前記測定値の偏差と前記予測値とにおいて、両方が正の値であり、または、両方が負の値であるとき、前記第１制御部が前記フィードバック制御をしている場合、前記第１制御部に前記フィードバック制御を継続させ、前記第１制御部が前記フィードバック制御を停止している場合、前記第１制御部に前記フィードバック制御を再開させる、請求項１または２に記載の圧延機の板厚制御装置。
4. 圧延材を第１位置で圧延する圧延機の板厚制御方法であって、
   前記第１位置より下流に位置する第２位置で前記圧延材の板厚が測定されたとき、前記測定された値である測定値の偏差を基にして、前記第１位置での圧延を制御することにより、前記圧延材の長手方向において、前記圧延材の板厚をフィードバック制御する第１制御ステップと、
   前記第２位置で前記圧延材の板厚が測定されたとき、前記第１位置での前記圧延材の板厚の偏差を予測した値である予測値を算出する算出ステップと、
   前記測定値の偏差と前記予測値とにおいて、一方が正の値であり、かつ、他方が負の値であるとき、前記フィードバック制御を停止させる第２制御ステップと、を備える圧延機の板厚制御方法。
5. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧延機の板厚制御装置を備える圧延機。

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