JP2020011297A - 圧延材の蛇行制御方法、圧延材の蛇行制御装置、及び圧延材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧延機のレベリング量を自動制御できるとともに圧延材が蛇行することを抑制可能な圧延材の蛇行制御方法及び圧延材の蛇行制御装置を提供すること。【解決手段】本発明の実施形態における圧延材の蛇行制御装置は、ペイオフリール２、圧延機４、及びテンションリール６を備えた熱延スキンパス圧延ライン１において鋼板Ｓを圧延通板する際に圧延機４のレベリング量を制御することによって鋼板Ｓの蛇行量を制御する圧延材の蛇行制御装置であって、圧延機４の出側における鋼板Ｓの板幅方向の差張力を測定する出側差張力計１２と、圧延機４の入側で鋼板Ｓの蛇行量を測定する蛇行計１１と、測定された蛇行量を時間積分し、その蛇行量積分値を出力する積分手段と、差張力と蛇行量積分値とに基づいてレベリング量を制御する制御装置１３と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、高張力鋼等の難圧延材の調質圧延工程に適用される圧延材の蛇行制御方法、圧延材の蛇行制御装置、及び圧延材の製造方法に関する。

ペイオフリール、入側ブライドルロール、圧延機、出側ブライドルロール、及びテンションリールを備えたスキンパス圧延ラインでは、圧延荷重が大きくなる高張力鋼を圧延通板すると、鋼板が周期的に蛇行運動する現象が発生し、蛇行運動に伴う圧延不良や、テンションリールでの巻き形状不良等の問題が発生する。このような通板不安定に対して、鋼板の通板速度（ライン速度）を遅くして、オペレータが通板状況を目視で確認しながら圧延機のレベリング量を操作することによって、鋼板の蛇行を許容量に抑えている。

ところが、オペレータが介入するレベリング制御では、高張力鋼等の難圧延材の通板可否はオペレータの技量に依存し、オペレータが通板状況を目視で判断するため、ライン速度を上げることができない。このため、難圧延材の圧延工程に時間がかかり、生産性を低下させる要因の一つとなっている。このような背景から、オペレータの介入を無くしてレベリング量を自動制御する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、圧延機出側での鋼板の板幅方向の差張力（作業側張力と駆動側張力との差）の情報を用いてレベリング量を自動制御する方法が記載されている。

特開２０１３−１１１５９２号公報

特許文献１に記載の制御方法では、圧延機の出側での鋼板の差張力を零にするようにレベリング制御を行い、結果的に鋼板の蛇行量が零に近づく蛇行制御を行っている。しかしながら、圧延機出側での鋼板の差張力を零にするレベリング制御を高張力鋼の調質圧延工程に適用しても、鋼板の蛇行運動はリミットサイクルとなってしまい（例えば図３参照）、高張力鋼の圧延工程で発生する周期的蛇行運動を抑止することができない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、圧延機のレベリング量を自動制御できるとともに圧延材が蛇行することを抑制可能な圧延材の蛇行制御方法及び圧延材の蛇行制御装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、圧延材の蛇行を抑制しながら生産性高く圧延材を製造可能な圧延材の製造方法を提供することにある。

本発明に係る圧延材の蛇行制御方法は、ペイオフリール、圧延機、及びテンションリールを備えたスキンパス圧延ラインにおいて圧延材を圧延通板する際に前記圧延機のレベリング量を制御することによって圧延材の蛇行量を制御する圧延材の蛇行制御方法であって、前記圧延機の出側における前記圧延材の板幅方向の差張力を測定する差張力測定ステップと、前記圧延機の入側及び出側のうちの少なくともいずれか一方で前記圧延材の蛇行量を測定する蛇行量測定ステップと、前記蛇行量測定ステップにより測定された前記蛇行量を時間積分し、その蛇行量積分値を出力する積分ステップと、前記差張力と前記蛇行量積分値とに基づいて前記圧延機のレベリング量を制御する制御ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明に係る圧延材の蛇行制御方法は、上記発明において、前記制御ステップは、前記差張力と前記蛇行量積分値とを含む制御則を用いてレベリング量を算出し、算出されたレベリング量に基づいて前記圧延機のレベリング量を制御するステップを含むことを特徴とする。

本発明に係る圧延材の蛇行制御方法は、上記発明において、前記蛇行量積分値に係る制御ゲインを、前記圧延材の板厚、板幅、材質、塗油有無、圧延長のうちの少なくとも一つに基づいて変更する制御ゲイン変更ステップをさらに含み、前記制御ステップは、前記差張力と前記制御ゲインと前記蛇行量積分値とに基づいて前記圧延機のレベリング量を制御するステップを含むことを特徴とする。

本発明に係る圧延材の蛇行制御方法は、上記発明において、前記蛇行量積分値に係る制御ゲインを、前記圧延材の蛇行量の大きさと前記圧延材の蛇行速度の大きさとに基づいて変更する制御ゲイン変更ステップをさらに含み、前記制御ステップは、前記差張力と前記制御ゲインと前記蛇行量積分値とに基づいて前記圧延機のレベリング量を制御するステップを含むことを特徴とする。

本発明に係る圧延材の蛇行制御方法は、上記発明において、前記蛇行量積分値に係る制御ゲインを、圧延作業者からの入力操作に応じて異なる値に変更する制御ゲイン変更ステップをさらに含み、前記制御ステップは、前記差張力と前記制御ゲインと前記蛇行量積分値とに基づいて前記圧延機のレベリング量を制御するステップを含むことを特徴とする。

本発明に係る圧延材の蛇行制御方法は、上記発明において、前記蛇行量積分値に係る制御ゲインを所定の値に変更する制御ゲイン変更ステップをさらに含み、前記制御ゲイン変更ステップは、前記圧延材の板厚、板幅、材質、塗油有無、圧延長、前記圧延材の蛇行量の大きさ、前記圧延材の蛇行速度の大きさ、圧延作業者からの入力操作の有無、のいずれか一つに基づいて前記制御ゲインを変更するステップを含み、前記制御ステップは、前記差張力と前記制御ゲインと前記蛇行量積分値とに基づいて前記圧延機のレベリング量を制御するステップを含むことを特徴とする。

本発明に係る圧延材の蛇行制御装置は、ペイオフリール、圧延機、及びテンションリールを備えたスキンパス圧延ラインにおいて圧延材を圧延通板する際に前記圧延機のレベリング量を制御することによって圧延材の蛇行量を制御する圧延材の蛇行制御装置であって、前記圧延機の出側における前記圧延材の板幅方向の差張力を測定する差張力測定装置と、前記圧延機の入側及び出側のうちの少なくともいずれか一方で前記圧延材の蛇行量を測定する蛇行量測定装置と、前記蛇行量測定装置により測定された前記蛇行量を時間積分し、その蛇行量積分値を出力する積分手段と、前記差張力と前記蛇行量積分値とに基づいて前記圧延機のレベリング量を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る圧延材の製造方法は、本発明に係る圧延材の蛇行制御方法を用いて圧延材の蛇行を制御しながら圧延材を圧延するステップを含むことを特徴とする。

本発明に係る圧延材の蛇行制御方法及び圧延材の蛇行制御装置によれば、圧延機のレベリング量を自動制御でき、圧延材が蛇行することを抑制できる。また、本発明に係る圧延材の製造方法によれば、圧延材の蛇行を抑制しながら生産性高く圧延材を製造することができる。

図１は、実施形態の蛇行制御装置が適用される熱延スキンパス圧延ラインの構成を示す模式図である。 図２は、比較例１として圧延機のレベリング量を固定した状態で圧延通板した際の鋼板の蛇行量を数値シミュレーションした結果を示す図である。 図３は、比較例２として圧延機の出側で鋼板の差張力を零にするレベリング制御処理を用いた際の鋼板の蛇行量を数値シミュレーションした結果を示す図である。 図４は、実施例１として実施形態の蛇行制御処理を用いた際の鋼板の蛇行量を数値シミュレーションした結果を示す図である。 図５は、比較例３の一例としてレベリング量を固定した状態でライン速度を２００ｍｐｍとした際の鋼板の蛇行量を数値シミュレーションした結果を示す図である。 図６は、比較例３の他の例としてレベリング量を固定した状態でライン速度を３００ｍｐｍとした際の鋼板の蛇行量を数値シミュレーションした結果を示す図である。 図７は、実施例２の一例として実施形態の蛇行制御処理を用いてライン速度を２００ｍｐｍとした際の鋼板の蛇行量を数値シミュレーションした結果を示す図である。 図８は、実施例２の他の例として実施形態の蛇行制御処理を用いてライン速度を３００ｍｐｍとした際の鋼板の蛇行量を数値シミュレーションした結果を示す図である。 図９は、実施形態の変形例として制御周期を考慮した蛇行制御処理を用いてライン速度を２００ｍｐｍとした際の鋼板の蛇行量を数値シミュレーションした結果を示す図である。 図１０は、実施形態の他の変形例として難圧延材で使用する制御ゲインを零に変更した状態で通常材を圧延通板した際の鋼板の蛇行量を数値シミュレーションした結果を示す図である。 図１１は、比較例として難圧延材で使用する制御ゲインを通常材にそのまま使用した状態で通常材を圧延通板した際の鋼板の蛇行量を数値シミュレーションした結果を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態における蛇行制御装置の構成及びその動作について説明する。

〔熱延スキンパス圧延ラインの構成〕
図１は、実施形態の蛇行制御装置が適用される熱延スキンパス圧延ラインの構成を示す模式図である。図１に示すように、実施形態の蛇行制御装置が適用される熱延スキンパス圧延ライン１は、ペイオフリール２、入側ブライドルロール３、圧延機４、出側ブライドルロール５、及びテンションリール６を備えている。また、熱延スキンパス圧延ライン１は、制御系として、圧延機４の入側に設置された蛇行計１１と、圧延機４の出側に設置された出側差張力計１２と、コンピュータ等の情報処理装置によって構成された制御装置１３と、を備えている。

図１に示す圧延状態は、ペイオフリール２から払い出された鋼板Ｓがテンションリール６で巻き取られている通板状況において、圧延機４が鋼板Ｓを圧延している状態を表している。すなわち、鋼板Ｓの先端部がテンションリール６でグリップされた状態、かつ鋼板Ｓの尾端部はペイオフリール２でグリップされた状態において、鋼板Ｓの中間部が圧延機４で調質圧延されている。また、この熱延スキンパス圧延ライン１では、圧延機４の入側に入側ブライドルロール３を設置し、圧延機４の入側における鋼板Ｓの張力がペイオフリール２と入側ブライドルロール３との間における鋼板Ｓの張力よりも高くなるように構成されている。同様に、圧延機４の出側に出側ブライドルロール５を設置し、圧延機４の出側における鋼板Ｓの張力が出側ブライドルロール５とテンションリール６との間における鋼板Ｓの張力よりも高くなるように構成されている。そして、蛇行計１１は圧延機４の入側での鋼板Ｓの蛇行量を測定する。差張力計１２は圧延機４の出側で鋼板Ｓに発生している板幅方向の差張力を測定する。すなわち、差張力計１２により測定される差張力は圧延ロールの作業側と駆動側との差張力である。蛇行計１１で測定された蛇行量の情報、及び出側差張力計１２で測定された差張力の情報は、制御装置１３に入力される。実施形態の蛇行制御装置は、蛇行計１１と出側差張力計１２と制御装置１３とを含んで構成される。

このような構成を有する熱延スキンパス圧延ライン１では、制御装置１３が以下に示す蛇行制御処理を実行することによって、圧延通板時に鋼板Ｓが蛇行することを抑制する。以下、実施形態の蛇行制御処理について説明する。

〔蛇行制御処理〕
実施形態の蛇行制御処理では、制御装置１３が、蛇行計１１により測定された蛇行量を時間積分した値と、出側差張力計１２により測定された板幅方向の差張力とに基づいて、圧延機４のレベリング制御を実施する。具体的には、制御装置１３は、以下に示す式（１）〜（３）のレベリング制御則を用いた蛇行制御処理を実施する。

ここで、上式（１）中、Ｃ₁，Ｃ₂は制御ゲイン、Ｙ_nは蛇行量積分値、ｖは通板速度、Δｔ_Fは出側差張力計１２によるレベリング制御の制御周期、ΔＳ_df0は制御周期Δｔ_F当りの出側差張力Ｔ_dfによるレベリング修正量、ΔＳ_dfは制御周期Δｔ_F当りのレベリング修正量である。上式（２）中、Ｃ₃は制御ゲイン、Ｔ_dfは出側差張力計１２で測定される差張力である。上式（３）中、ｙ_nは圧延機４の入側にて蛇行計１１で測定される蛇行量、Δｔ_Yは蛇行量積分器での積分時間周期である。

制御装置１３は、上式（１）〜（３）を用いて圧延機４のレベリング量を算出し、算出されたレベリング量に従って圧延機４のレベリング制御を実施する。具体的には、制御装置１３は、蛇行計１１で測定された蛇行量ｙ_nを時間積分し、蛇行量積分値Ｙ_nを求める。つまり、制御装置１３は、蛇行量積分値Ｙ_nを算出する演算部としての蛇行量積分器（以下、積分手段という場合がある）を有する。この制御装置１３では、積分手段が蛇行量積分値Ｙ_nを出力し、その蛇行量積分値Ｙ_nと出側差張力Ｔ_dfとを用いて圧延機４のレベリング量を算出する。そして、制御装置１３から圧延機４に制御信号が出力され、その制御信号に応じたレベリング量に圧延機４のレベリング量が制御される。

このように、本実施形態の蛇行制御方法では、離散時間のレベリング制御則である上式（１）〜（３）を用いて蛇行制御処理を実施する。

また、上式（１），（２），（３）は離散時間のレベリング制御則であるため、この離散時間の制御則を連続時間の制御則に変換すると、下式（４），（５），（６）のように表される。この変換では、制御ゲインＣ₁を１とした。

さらに、上式（４）に上式（５）を代入すると、下式（７）のように表される。

上式（７）について、出側差張力Ｔ_dfは出側キャンバー量κ₀と比例関係にあるため、出側キャンバー量κ₀を用いた下式（８）のように表すことができる。

ここで、上式（８）中、Ｃ₄は制御ゲイン、κ₀は圧延機４の出側での鋼板Ｓのキャンバー量である。キャンバー量とは、鋼板Ｓの長手方向に対する板幅方向への曲がり具合を表す量（曲率）のことである。

このように、本実施形態の蛇行制御方法では、連続時間のレベリング制御則である上式（６），（８）を用いて蛇行制御処理を実施してもよい。さらに、上述した本実施形態の蛇行制御方法を用いて、熱延スキンパス圧延ライン１における圧延材の蛇行を抑制しながら鋼板Ｓを調質圧延して圧延材を製造することができる。

（比較例１）
比較例１では、中厚材かつ高張力鋼の難圧延材を熱延スキンパス圧延ライン１で圧延通板する際に、圧延機４のレベリング量を固定した場合について、鋼板Ｓの蛇行量を数値シミュレーションした。すなわち、比較例１とは、レベリング制御を実施しない場合についての蛇行量を数値シミュレーションしたものである。この比較例１での計算条件は、表１に示す通りである。

表１に示すように、板厚４．５ｍｍかつ変形抵抗５００ＭＰａの圧延材に対して圧下率１．５％の調質圧延を実施する場合を計算条件としている。比較例１では、表１に示す計算条件に加えて、通板速度ｖを０．９３ｍ／ｓ（５６ｍｐｍ）として数値シミュレーションを実施した。この比較例１の計算結果を図２に示す。

図２の横軸は時間、縦軸は圧延機４の直下での鋼板Ｓの蛇行量である。図２に示すように、比較例１では、周期運動状に蛇行量が徐々に大きくなり、最後には定常周期運動となった。この現象は自励振動的な不安定蛇行運動であり、最終的にリミットサイクルとなる。比較例１の計算結果では、蛇行周期は１２５秒、蛇行波長は１１７ｍとなった。このように、高張力鋼の調質圧延工程においてレベリング量を固定する通板方法では、鋼板Ｓの蛇行を抑止できないことが分かる。

（比較例２）
比較例２では、熱延スキンパス圧延ライン１で圧延材を圧延通板する際に、出側差張力Ｔ_dfを零とするレベリング制御を実施する場合について、鋼板Ｓの蛇行量を数値シミュレーションした。この比較例２は、特許文献１に記載の制御方法と同様に、上式（２）の制御則で出側差張力Ｔ_dfを零とする制御方法を実施した場合についての蛇行量を数値シミュレーションしたものである。

また、比較例２では、表１に示す計算条件に加えて、制御ゲインＣ₂を零、制御ゲインＣ₄を−０．０１ｍ、通板速度ｖを０．９３ｍ／ｓ（５６ｍｐｍ）として数値シミュレーションを実施した。この比較例２の計算結果を図３に示す。

図３に示すように、比較例２では、蛇行運動がリミットサイクルとなる。このように、出側差張力Ｔ_dfを零とするレベリング制御では、高張力鋼の調質圧延工程について、鋼板Ｓの蛇行を抑止できないことが分かる。この比較例２の数値シミュレーション結果から、特許文献１に記載の制御方法では、高張力鋼の調質圧延工程で発生する周期的蛇行運動を抑止できないことが分かった。

（実施例１）
実施例１では、上述した実施形態の蛇行制御方法を実施した場合について、鋼板Ｓの蛇行量を数値シミュレーションした。つまり、実施例１は、出側差張力Ｔ_dfと蛇行量積分値Ｙ_nとを用いて算出したレベリング量に基づいてレベリング制御を実施した場合についての蛇行量を数値シミュレーションしたものである。

また、実施例１では、表１に示す計算条件に加えて、制御ゲインＣ₂を０．００００２ｍ^-2、制御ゲインＣ₄を−０．０１ｍ、通板速度ｖを０．９３ｍ／ｓ（５６ｍｐｍ）として数値シミュレーションを実施した。この実施例１の計算結果を図４に示す。

図４に示すように、実施例１では、蛇行量が徐々に小さくなり、鋼板Ｓの蛇行を抑止できている。このように、高張力鋼の調質圧延工程におけるレベリング制御について、出側差張力Ｔ_dfに加えて、蛇行量積分値Ｙ_nを考慮することで、鋼板Ｓの蛇行を抑止できることが分かる。この実施例１の数値シミュレーション結果から、上述した実施形態の蛇行制御方法によれば、高張力鋼の調質圧延工程で発生する周期的蛇行運動を抑止できることが分かった。

また、比較のために、上式（８）の制御ゲインＣ₄を零として数値シミュレーションを実施したところ、鋼板Ｓの蛇行量が発散し、制御不能となった。このシミュレーション結果は、出側差張力Ｔ_dfの情報が蛇行制御処理に必須であること、すなわち蛇行量積分値Ｙ_nの情報だけでは蛇行を制御することができないことを意味している。さらに、別の比較のために、上式（８）で蛇行量積分値Ｙ_nの代わりに蛇行量ｙ_nを用いる数値シミュレーションを実施したところ、鋼板Ｓの蛇行量は発散し、制御不能となった。このシミュレーション結果から、測定値である蛇行量ｙ_nそのままではなく、蛇行量ｙ_nを時間積分した蛇行量積分値Ｙ_nの情報を用いて蛇行制御処理を実施する必要があることが分かった。

（比較例３）
比較例３では、圧延機４のレベリング量を固定した状態で通板速度ｖを２００ｍｐｍや３００ｍｐｍにした場合について、鋼板Ｓの蛇行量を数値シミュレーションした。この比較例３は上述した比較例１の変形例と言える。比較例１の通板速度５６ｍｐｍは、オペレータが介入したレベリング制御を実施するときの通板速度であり、ライン速度としてはかなり遅い。そこで、比較例３では通板速度ｖを２００ｍｐｍや３００ｍｐｍとした。

比較例３では、表１に示す計算条件に加えて、通板速度ｖを２００ｍｐｍ又は３００ｍｐｍとして数値シミュレーションを実施した。比較例３の一例として通板速度ｖを２００ｍｐｍとした場合の計算結果を図５に示し、比較例３の他の例として通板速度ｖを３００ｍｐｍとした場合の計算結果を図６に示す。

図５及び図６に示すように、比較例３では、通板速度ｖを上げても蛇行運動はリミットサイクルとなる。比較例３の計算結果では、蛇行波長は１１７ｍとなった。この比較例３のシミュレーション結果から、蛇行波長は通板速度ｖに依存しないことが分かった。

（実施例２）
実施例２では、上述した本実施形態の蛇行制御方法を実施した場合について、実施例１よりも通板速度を速くして、鋼板Ｓの蛇行量を数値シミュレーションした。

実施例２では、表１の計算条件に加えて、制御ゲインＣ₂を０．００００２ｍ^-2、制御ゲインＣ₄を−０．０１ｍ、通板速度ｖを３．３３ｍ／ｓ（２００ｍｐｍ）又は５ｍ／ｓ（３００ｍｐｍ）として数値シミュレーションを実施した。実施例２の一例として通板速度ｖを２００ｍｐｍとした場合の計算結果を図７に示し、実施例２の他の例として通板速度ｖを３００ｍｐｍとした場合の計算結果を図８に示す。

図７及び図８に示すように、実施例２では、通板速度ｖが２００ｍｐｍの場合、３００ｍｐｍの場合ともに、蛇行量が徐々に小さくなり、鋼板Ｓの蛇行を抑止できている。この実施例２の数値シミュレーション結果から、上述した実施形態の蛇行制御方法によれば、高張力鋼の調質圧延工程においてライン速度を５６ｍｐｍから２００〜３００ｍｐｍに上昇させても、鋼板Ｓの蛇行を抑止できることが分かった。このように、本実施形態によれば、高張力鋼の圧延自動運転によって蛇行トラブルの発生を防止でき、熱延スキンパス圧延ライン１での生産性を向上させることができる。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施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、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

例えば、上述した実施形態の蛇行制御装置では、出側張力計１２の代わりに形状計（図示せず）を圧延機４の出側に設置して、この形状計を差張力計として使用してもよい。この出側形状計を差張力計も兼ねて使用する構成では、蛇行制御処理を実施する際に、形状制御のベンダー制御周期と、出側差張力Ｔ_dfを零とするレベリング制御の制御周期Δｔ_Fとを同じ周期とする、という制約がつく場合がある。例えば、ベンダー制御周期は２秒程度であり、この場合には、レベリング制御の制御周期Δｔ_Fも２秒となり、蛇行制御処理をデジタル制御として考える必要がある。実際の圧延ラインに実装する際には、出側形状計を用いた形状制御周期（例えば２秒）となるため、蛇行制御処理はデジタル制御となる。一方、蛇行量積分器の積分時間周期Δｔ_Yは短くできる（例えば４０ｍｓ）ため、蛇行制御処理を連続時間で考えても問題ない。そこで、表１の計算条件で数値シミュレーションを実施した。この場合、制御ゲインＣ₂を０．００００２ｍ^-2、制御ゲインＣ₄を−０．０１ｍ、通板速度ｖを３．３３ｍ／ｓ（２００ｍｐｍ）、制御周期Δｔ_Fを２秒、積分時間周期Δｔ_Yを零として計算すると、鋼板Ｓの蛇行量が発散し、制御不能となった。そこで、制御ゲインを半分にして、制御ゲインＣ₂を０．００００１ｍ^-2、制御ゲインＣ₄を−０．００５ｍとしたうえで、通板速度ｖを３．３３ｍ／ｓ（２００ｍｐｍ）として数値シミュレーションを実施した。この計算結果を図９に示す。図９に示すように、蛇行は収束したものの、制御ゲインＣ₂，Ｃ₄を半分にしたため、図７に示す計算結果と比較して蛇行運動の収束性が低下した。このシミュレーション結果から、制御周期Δｔ_Fが長くなると、制御ゲインの余裕が小さくなり、通板速度ｖの制約が発生するため、制御周期Δｔ_Fはできるだけ短いほうが良いことが分かった。

また、蛇行計１１は、圧延機４の入側及び出側のうちの少なくともいずれか一方に配置されていればよい。つまり、蛇行計１１を圧延機４の出側のみに配置した蛇行制御装置でもよく、圧延機４の入側と出側の両方に蛇行計１１を配置した蛇行制御装置であってもよい。蛇行計１１が圧延機４の入側と出側の両方に配置された構成では、制御装置１３が、圧延機４の入側での蛇行量と圧延機４の出側での蛇行量とを足して、その合計値を半分に割った値を用いて蛇行制御処理を実施すればよい。

また、熱延スキンパス圧延ライン１は、上述した難圧延材に限らず、蛇行が発生しない通常材を圧延通板することが可能である。この場合、制御装置１３の制御において、難圧延材で蛇行制御可能な蛇行量の積分値（蛇行量積分値）に係る制御ゲインＣ₂，Ｃ₃を蛇行が発生しない通常材に使用すると、逆に通常材の蛇行が大きくなり、制御的に不安定となる。したがって、経験的に蛇行が発生しない圧延工程では、蛇行量積分値に係る制御ゲインＣ₂，Ｃ₃を零あるいは符号を逆とした適切な値としなければならない。すなわち、難圧延材の圧延工程で選択的に制御ゲインＣ₂，Ｃ₃を使用しなければならない。そこで、上述した蛇行制御方法として、連続時間のレベリング制御則である上式（６），（８）を用いた蛇行制御処理を実施する場合について、制御ゲインＣ₂の設定方法を図１０，図１１を参照して説明する。

図１０には、実施形態の他の変形例として難圧延材で使用する制御ゲインを零に変更した状態で通常材を圧延通板した際の鋼板Ｓの蛇行量を数値シミュレーションした結果が示されている。図１０に示す数値シミュレーションは、表１に示す計算条件から圧延機４の入側で鋼板Ｓの形状が良い場合に変更し、制御ゲインＣ₂を零、制御ゲインＣ₄を−０．０１ｍ、通板速度ｖを０．９３ｍ／ｓ（５６ｍｐｍ）として計算した結果である。一方、図１１には、比較例として難圧延材で使用する制御ゲインを通常材にそのまま使用した状態で通常材を圧延通板した際の鋼板Ｓの蛇行量を数値シミュレーションした結果が示されている。図１１に示す数値シミュレーションは、表１に示す計算条件から圧延機４の入側で鋼板Ｓの形状が良い場合に変更し、制御ゲインＣ₂を＋０．００００２ｍ^-2、制御ゲインＣ₄を−０．０１ｍ、通板速度ｖを０．９３ｍ／ｓ（５６ｍｐｍ）として計算した結果である。

図１０に示すように、圧延機４の入側で鋼板Ｓの形状が良い場合（圧延材の中間部）には、制御ゲインＣ₂を零に設定すると、通板が安定する。また、圧延機４の入側で鋼板Ｓの形状が良い場合には、制御ゲインＣ_２を難圧延材の場合（実施例１，２）から符号を逆にして−０．００００２ｍ^-2に設定すると、通板が安定する（図示せず）。一方、図１１に示すように、圧延機４の入側で鋼板Ｓの形状が良い場合には、制御ゲインＣ₂を難圧延材の場合（実施例１，２）と同じ値の＋０．００００２ｍ^-2に設定すると、逆に通板が不安定となる。なお、圧延機４の入側で鋼板Ｓの形状が良い場合は、蛇行が発生ない通常材を圧延する場合と読み替えることができる。

通常の蛇行現象では、蛇行量積分値に係る制御ゲインが負の値となる場合に通板が安定する。一方、難圧延材の蛇行現象では、実施例１，２のように、制御ゲインＣ₂が正の値となる場合に通板が安定する。つまり、難圧延材の蛇行現象が特殊であること（すなわち通常とは逆であること）を示している。

そこで、実施形態の他の変形例は、過去の圧延実績で蛇行が発生しないと分かっている圧延条件では、蛇行量積分値に係る制御ゲインを零とする。この場合、熱延スキンパス圧延ライン１において、一つのコイル内で蛇行量積分値に係る制御ゲインを変更しなければならない。そのため、一つのコイル内で、形状の良い場所（圧延材の中間部）では、制御ゲインＣ₂を零とし、形状の悪い場所（先尾端のＲＯＴ長さ）では、制御ゲインＣ₂を正の値とする。そこで、制御装置１３は、鋼板Ｓの種類や、圧延操業中の測定値や、オペレータからの入力操作などに基づいて、蛇行量積分値に係る制御ゲインを所定の値に変更する制御ゲイン変更手段を有する。具体的には、制御装置１３は、鋼板Ｓの板厚、板幅、材質（被圧延材の変形抵抗）、塗油有無（摩擦係数）、圧延長のうちの少なくともいずれか一つに基づいて制御ゲインＣ₂を変更する制御ゲイン変更手段（第１の変更手段）を有する。また、圧延操業中の蛇行量および蛇行速度（通板速度）の大きさを用いて、その大きさが所定の値よりも小さければ、制御ゲインＣ₂を零とし、その大きさが所定の値よりも大きければ、制御ゲインＣ₂を正の値とする。この場合、制御装置１３は、圧延操業中における鋼板Ｓの蛇行量の大きさと通板速度の大きさとに基づいて制御ゲインＣ₂を変更する制御ゲイン変更手段（第２の変更手段）を有する。また、オペレータ（圧延作業者）が目視で通板状況を観察し、蛇行量が大きくなりそうであると判断すれば、圧延作業者は、難圧延材に使用する蛇行量積分値に係る制御ゲインの適用を有効化し、蛇行しないと判断すれば制御ゲインの適用を無効化してもよい。この場合、制御装置１３には、圧延作業者からの操作入力を受け付ける入力装置からの入力信号が入力される。この入力装置は圧延作業者が操作可能な装置であり、蛇行量積分値に係る制御ゲインを圧延作業者が設定した任意の値に変更するための操作入力を受け付ける。そして、制御装置１３は、圧延作業者からの入力操作に応じて入力装置から出力された信号を受信すると、制御ゲインＣ₂を信号に基づいた値に変更する制御ゲイン変更手段（第３の変更手段）を有する。そして、制御装置１３は、制御ゲイン変更手段によって変更された制御ゲイン（蛇行量積分値に係る制御ゲイン）に基づいて圧延機４のレベリング量を制御する。また、制御装置１３は、制御ゲイン変更手段として、第１の変更手段と、第２の変更手段と、第３の変更手段とのうちの少なくともいずれか一つを有してもよい。例えば、制御装置１３が第１の変更手段と第２の変更手段とを含む制御ゲイン変更手段を有する場合、第１の変更手段で制御ゲインＣ₂を変更すると、第２の変更手段で制御ゲインＣ₂を変更していない状態でも、蛇行制御処理に用いる制御ゲインＣ₂を変更することができる。このように、制御装置１３は、複数の変更手段を有する場合には、いずれかの変更手段で蛇行量積分値に係る制御ゲインを変更した際に、その変更した制御ゲインを用いてレベリング量を算出する。また、制御ゲイン変更手段は、鋼板Ｓの板厚、板幅、材質、塗油有無、圧延長、圧延操業中の鋼板Ｓの蛇行量、圧延操業中の鋼板Ｓの蛇行速度、圧延作業者からの入力操作の有無、のいずれか一つに基づいて制御ゲインＣ₂を変更することができる。

１ 熱延スキンパス圧延ライン
２ ペイオフリール
４ 圧延機
６ テンションリール
１１ 蛇行計
１２ 出側張力計
１３ 制御装置
Ｓ 鋼板

Claims (8)

1. ペイオフリール、圧延機、及びテンションリールを備えたスキンパス圧延ラインにおいて圧延材を圧延通板する際に前記圧延機のレベリング量を制御することによって圧延材の蛇行量を制御する圧延材の蛇行制御方法であって、
   前記圧延機の出側における前記圧延材の板幅方向の差張力を測定する差張力測定ステップと、
   前記圧延機の入側及び出側のうちの少なくともいずれか一方で前記圧延材の蛇行量を測定する蛇行量測定ステップと、
   前記蛇行量測定ステップにより測定された前記蛇行量を時間積分し、その蛇行量積分値を出力する積分ステップと、
   前記差張力と前記蛇行量積分値とに基づいて前記圧延機のレベリング量を制御する制御ステップと、
   を含むことを特徴とする圧延材の蛇行制御方法。
2. 前記制御ステップは、前記差張力と前記蛇行量積分値とを含む制御則を用いてレベリング量を算出し、算出されたレベリング量に基づいて前記圧延機のレベリング量を制御するステップを含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の圧延材の蛇行制御方法。
3. 前記蛇行量積分値に係る制御ゲインを、前記圧延材の板厚、板幅、材質、塗油有無、圧延長のうちの少なくとも一つに基づいて変更する制御ゲイン変更ステップをさらに含み、
   前記制御ステップは、前記差張力と前記制御ゲインと前記蛇行量積分値とに基づいて前記圧延機のレベリング量を制御するステップを含む
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の圧延材の蛇行制御方法。
4. 前記蛇行量積分値に係る制御ゲインを、前記圧延材の蛇行量の大きさと前記圧延材の蛇行速度の大きさとに基づいて変更する制御ゲイン変更ステップをさらに含み、
   前記制御ステップは、前記差張力と前記制御ゲインと前記蛇行量積分値とに基づいて前記圧延機のレベリング量を制御するステップを含む
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の圧延材の蛇行制御方法。
5. 前記蛇行量積分値に係る制御ゲインを、圧延作業者からの入力操作に応じて異なる値に変更する制御ゲイン変更ステップをさらに含み、
   前記制御ステップは、前記差張力と前記制御ゲインと前記蛇行量積分値とに基づいて前記圧延機のレベリング量を制御するステップを含む
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の圧延材の蛇行制御方法。
6. 前記蛇行量積分値に係る制御ゲインを所定の値に変更する制御ゲイン変更ステップをさらに含み、
   前記制御ゲイン変更ステップは、前記圧延材の板厚、板幅、材質、塗油有無、圧延長、前記圧延材の蛇行量の大きさ、前記圧延材の蛇行速度の大きさ、圧延作業者からの入力操作の有無、のいずれか一つに基づいて前記制御ゲインを変更するステップを含み、
   前記制御ステップは、前記差張力と前記制御ゲインと前記蛇行量積分値とに基づいて前記圧延機のレベリング量を制御するステップを含む
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の圧延材の蛇行制御方法。
7. ペイオフリール、圧延機、及びテンションリールを備えたスキンパス圧延ラインにおいて圧延材を圧延通板する際に前記圧延機のレベリング量を制御することによって圧延材の蛇行量を制御する圧延材の蛇行制御装置であって、
   前記圧延機の出側における前記圧延材の板幅方向の差張力を測定する差張力測定装置と、
   前記圧延機の入側及び出側のうちの少なくともいずれか一方で前記圧延材の蛇行量を測定する蛇行量測定装置と、
   前記蛇行量測定装置により測定された前記蛇行量を時間積分し、その蛇行量積分値を出力する積分手段と、
   前記差張力と前記蛇行量積分値とに基づいて前記圧延機のレベリング量を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする圧延材の蛇行制御装置。
8. 請求項１から６のうちのいずれか一項に記載の圧延材の蛇行制御方法を用いて圧延材の蛇行を制御しながら圧延材を圧延するステップを含むことを特徴とする圧延材の製造方法。

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