JP5108692B2 - 熱間圧延機の板幅制御装置およびその制御方法 - Google Patents
熱間圧延機の板幅制御装置およびその制御方法 Download PDFInfo
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本発明は、熱間圧延に係り、熱間圧延板の板幅を目標値に一致させるのに好適な板幅制御装置およびその制御方法に関する。
従来、熱間圧延ミルの板幅制御を行う従来方法として、例えば特許文献１には、圧延事例データを操業要因毎に保存し、被圧延材と類似の操業要因のデータから仕上げ幅を高精度に予測し、この予測情報に従って制御を行う手法が示されている。
また、特許文献２には、圧延材の成分元素含有量の関数として板幅予測式補正項を定義し、この補正を板幅制御に使用する手法が示されている。
また、特許文献２には、圧延材の成分元素含有量の関数として板幅予測式補正項を定義し、この補正を板幅制御に使用する手法が示されている。
さらに、特許文献３では、圧延前の情報を用いて竪型圧延後の粗圧延実績と水平圧延後の板幅実績の関係を学習し、学習結果を用いて既圧延材の圧延後の板幅を繰り返し予測することで、後行圧延材の竪型圧延機のセットアップを高精度化する手法が示されている。
特開平２００７−５０４１３号公報
特開２００２−２２４７２３号公報
特開平９−２２５５１３号公報
しかしながら、これらの手法には以下の問題がある。
特許文献１では、操業要因として検出可能な要因を用いた類似判定は行えるが、検出不可能な要因に係わる類似性は必然的に判定できない。ここで、板幅圧延前のスラブの幅のバラツキは仕上げ幅に影響を与えるが、通常の熱間圧延ラインでは板幅圧延前のスラブの幅を直接計測する手段がないため、この点に起因して板幅圧延後の仕上げ幅の予測精度が低下する問題がある。
特許文献１では、操業要因として検出可能な要因を用いた類似判定は行えるが、検出不可能な要因に係わる類似性は必然的に判定できない。ここで、板幅圧延前のスラブの幅のバラツキは仕上げ幅に影響を与えるが、通常の熱間圧延ラインでは板幅圧延前のスラブの幅を直接計測する手段がないため、この点に起因して板幅圧延後の仕上げ幅の予測精度が低下する問題がある。
また、特許文献２に記載された制御方法では、成分元素の情報を用いて板幅圧延される鋼材の弾塑性特性を詳細に考慮できるが、仕上げ幅に影響を及ぼす多様な因子、とりわけ板幅圧延前のスラブ幅の影響への配慮はなされていなかった。したがってスラブ幅のバラツキに起因して、仕上げ幅精度が低下する問題がある。
一方、特許文献３に記載された制御方法を適用するためは、竪型圧延前後の板幅、水平圧延後の板幅、板厚を計測することが必要である。このため、それぞれを計測する検出器の設置が必要で、システムが高価になる問題がある。また、これらの検出器が設置されていたとしても、粗圧延では通常、圧延材表面のスケールを除去するデスケーリング処理が施されるので、これにより発生する水蒸気によって、計測精度が低下したり計測そのものが行えず、この制御手法を適用できない問題がある。さらに、竪型圧延後のスラブの板幅を仮設定して水平圧延後の板幅を予測する繰り返し演算が必要なため、セットアップ計算が複雑になる問題がある。
本発明は上記実状に鑑み、熱間圧延における板幅制御において簡単な計算により被圧延材の板幅を高精度に制御できる熱間圧延機の板幅制御装置およびその制御方法の提供を目的とする。
上記目的を達成すべく、第１の本発明に関わる熱間圧延機の板幅制御装置は、連続鋳造機で鋳造され、粗圧延機に入ってきた被圧延材のスラブに対してエッジャで板幅が所定幅になるよう制御し、その後、仕上げ圧延機で圧延された後の被圧延材の板幅が目標値になるよう制御する熱間圧延機の板幅制御装置であって、スラブの幅および圧延過程と圧延後の被圧延材の板幅の関係を格納する板幅予測モデルと、圧延後の被圧延材の板幅実測値と熱間圧延機から取り込んだ被圧延材に関する圧延情報とから、板幅予測モデルを逆算して被圧延材の圧延前のスラブの幅を推定するスラブ幅推定手段と、該スラブ幅推定手段の推定結果とスラブの幅の指示値との偏差を蓄積するスラブ幅偏差蓄積手段と、該スラブ幅偏差蓄積手段の内容を基にスラブの幅の指示値を補正する学習手段と、該学習手段により補正されたスラブの幅を用いた演算で圧延後の被圧延材の板幅を目標値にするためのエッジャへの制御指令を算出して出力するプリセット制御手段とを備えている。
第２の本発明に関わる熱間圧延機の板幅制御装置は、連続鋳造機で鋳造され、粗圧延機に入ってきた被圧延材のスラブに対してエッジャで板幅が所定幅になるよう制御し、その後、仕上げ圧延機で圧延された後の被圧延材の板幅が目標値になるよう制御する熱間圧延機の板幅制御装置であって、スラブの幅および圧延過程と圧延後の被圧延材の板幅の関係を格納する板幅予測モデルと、スラブの幅の指示値と熱間圧延機から取り込んだスラブに関する圧延情報とから、板幅予測モデルを用いて仕上げ圧延機で圧延された後の被圧延材の板幅を推定する板幅推定手段と、直近に圧延された被圧延材について、板幅推定手段の推定結果と圧延後の被圧延材の板幅実測値の偏差を蓄積する板幅偏差蓄積手段と、該板幅偏差蓄積手段の内容を基に次回圧延される圧延後の被圧延材の板幅の目標値を補正する適応手段と、圧延後の被圧延材の板幅実測値と熱間圧延機から取り込んだ被圧延材に関する圧延情報とから、板幅予測モデルを逆算して被圧延材の圧延前のスラブの幅を推定するスラブ幅推定手段と、該スラブ幅推定手段の推定結果とスラブの幅の指示値との偏差を蓄積するスラブ幅偏差蓄積手段と、該スラブ幅偏差蓄積手段の内容を基にスラブの幅の指示値を補正する学習手段と、該学習手段の出力と適応手段の出力との何れかを選択して用いた演算で圧延後の被圧延材の板幅を目標値にするためのエッジャへの制御指令を算出して出力するプリセット制御手段とを備えている。
第３の本発明に関わる熱間圧延機の板幅制御装置は、連続鋳造機で鋳造され、粗圧延機に入ってきた被圧延材のスラブに対してエッジャで板幅が所定幅になるよう制御し、その後、仕上げ圧延機で圧延された後の被圧延材の板幅が目標値になるよう制御する熱間圧延機の板幅制御装置であって、スラブの幅および圧延過程と圧延後の被圧延材の板幅の関係を格納する板幅予測モデルと、スラブの幅の指示値と熱間圧延機から取り込んだスラブに関する圧延情報とから、板幅予測モデルを用いて仕上げ圧延機で圧延された後の被圧延材の板幅を推定する板幅推定手段と、直近に圧延された被圧延材について、板幅推定手段の推定結果と圧延後の被圧延材の板幅実測値の偏差を蓄積する板幅偏差蓄積手段と、該板幅偏差蓄積手段の内容を基に次回圧延される圧延後の被圧延材の板幅の目標値を補正する適応手段と、該適応手段により補正された板幅の目標値を用いた演算でエッジャへの制御指令を算出して出力するプリセット制御手段とを備え、適応手段は、板幅偏差蓄積手段から抽出した板幅偏差に適応ゲインを乗じた値を用いて、次回圧延される被圧延材の板幅目標値の補正量を算出し、プリセット制御手段は、適応手段の出力を用いて補正した目標板幅を用いて圧延後の被圧延材の板幅目標値を実現するためのエッジャへの制御指令を算出して出力し、板幅偏差蓄積手段の内容から、前後して圧延された被圧延材における板幅偏差の相関の大きさを求め、該相関の大きさを基に適応ゲインを決定する適応ゲイン算出手段を備えている。
第４の本発明に関わる熱間圧延機の板幅制御装置の板幅制御方法は、連続鋳造機で鋳造され、粗圧延機に入ってきた被圧延材のスラブに対してエッジャで板幅が所定幅になるよう制御し、その後、仕上げ圧延機で圧延された後の被圧延材の板幅が所定値になるよう制御する熱間圧延機の板幅制御装置の板幅制御方法であって、スラブの幅および圧延過程と圧延後の被圧延材の板幅の関係を格納し、圧延後の被圧延材の板幅実測値と熱間圧延機から取り込んだ被圧延材に関する圧延情報とから、スラブの幅および圧延過程と圧延後の被圧延材の板幅の関係を逆算して被圧延材の圧延前のスラブの幅を推定し、この推定結果とスラブの幅の指示値との偏差を第１のテーブルに蓄積し、スラブの幅の指示値と熱間圧延機から取り込んだスラブに関する圧延情報を用い、スラブの幅および圧延過程と圧延後の被圧延材の板幅の関係および仕上げ圧延機で圧延された後の被圧延材の板幅を推定し、直近に圧延された被圧延材について、板幅推定結果と板幅実測値の偏差を算出して第２のテーブルに蓄積し、連続鋳造機の鋳造開始後またはモールド幅替えを行った後の圧延本数を取り込み、圧延本数が一定値以下のときは、第１のテーブルの内容にしたがって次回圧延されるスラブの幅の指示値を補正し、圧延本数が一定値より大きいときは、第２のテーブルの内容にしたがって次回圧延される被圧延材の板幅目標値を補正し、補正結果にしたがって圧延後の被圧延材の板幅を所定の値に制御するためのエッジャへの制御指令を算出して出力している。
本発明によれば、熱間圧延における板幅制御において、簡単な計算により被圧延材の板幅を高精度に制御できる。
＜＜本発明の熱間圧延機の板幅制御装置およびその制御方法の概要＞＞
本発明の熱間圧延機の板幅制御装置およびその制御方法は、熱間圧延において、前後して圧延される鋼板等の被圧延材の圧延前のスラブ幅のバラツキに着目した簡易な計算で、圧延後の被圧延材の板幅を目標値に一致させるのに好適である。
特に、圧延後の被圧延材の板幅のバラツキの相関が大きいミニホットに好適であり、連続鋳造機で鋳造されたスラブが直接ミルに運ばれるいわゆるミニミルで、本発明はとりわけ有効である。
本発明の熱間圧延機の板幅制御装置およびその制御方法は、熱間圧延において、前後して圧延される鋼板等の被圧延材の圧延前のスラブ幅のバラツキに着目した簡易な計算で、圧延後の被圧延材の板幅を目標値に一致させるのに好適である。
特に、圧延後の被圧延材の板幅のバラツキの相関が大きいミニホットに好適であり、連続鋳造機で鋳造されたスラブが直接ミルに運ばれるいわゆるミニミルで、本発明はとりわけ有効である。
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
＜＜第１実施形態＞＞
図１は、本発明の第１実施形態の板幅制御装置100を有する制御システムＳの構成を示す概念図である。
＜＜第１実施形態＞＞
図１は、本発明の第１実施形態の板幅制御装置100を有する制御システムＳの構成を示す概念図である。
＜板幅制御装置100を有する制御システムＳの構成＞
第１実施形態の板幅制御装置100を有する制御システムＳは、熱間圧延設備である熱間圧延機150と、該熱間圧延機150から種々の信号を受信し、制御信号を制御対象の熱間圧延機150のエッジャ151に出力し、エッジャ151のロール151r間のロールギャップを制御する板幅制御装置100とを具備している。
第１実施形態の板幅制御装置100を有する制御システムＳは、熱間圧延設備である熱間圧延機150と、該熱間圧延機150から種々の信号を受信し、制御信号を制御対象の熱間圧延機150のエッジャ151に出力し、エッジャ151のロール151r間のロールギャップを制御する板幅制御装置100とを具備している。
＜熱間圧延機150＞
まず、板幅制御装置100の制御対象である熱間圧延機150の構成を説明する。
熱間圧延機150は、一貫した鋳造・圧延工程を遂行する通常ミニミルと称される設備である。
まず、板幅制御装置100の制御対象である熱間圧延機150の構成を説明する。
熱間圧延機150は、一貫した鋳造・圧延工程を遂行する通常ミニミルと称される設備である。
この熱間圧延機150は、タンディッシュ164から供給される高温の鉄等の被圧延材の溶湯を冷却し一定形状の横断面のスラブを形成するための薄スラブ連鋳機161と、該薄スラブ連鋳機161から搬送された被圧延材を所定長さに切断するトーチカッタ162と、該トーチカッタ162で切断された被圧延材を加熱するトンネルファーネス163と、該トンネルファーネス163から搬送される被圧延材のスラブ156がエッジャ151の竪型のロールで所定幅に形成されるとともに水平圧延機R1、R2で水平圧延がなされる粗圧延機154と、５スタンドのタンデム圧延機Ｆ１〜Ｆ５で仕上げ圧延が行われる仕上げ圧延機155とを備えている。
なお、第１実施形態では、被圧延材を鋼板157として説明を行う。
なお、第１実施形態では、被圧延材を鋼板157として説明を行う。
＜薄スラブ連鋳機161＞
図１に示す薄スラブ連鋳機161は、鉄等の被圧延材の高温の溶湯を溜めているタンディッシュ164と、タンディッシュ164から供給される高温の溶湯を冷却しスラブ156とするためにスラブ156の厚み・幅と対応した寸法をもつ鋳型のモールド165とを有している。
図１に示す薄スラブ連鋳機161は、鉄等の被圧延材の高温の溶湯を溜めているタンディッシュ164と、タンディッシュ164から供給される高温の溶湯を冷却しスラブ156とするためにスラブ156の厚み・幅と対応した寸法をもつ鋳型のモールド165とを有している。
＜粗圧延機154＞
粗圧延機154は、被圧延材の板幅を所定幅に形成するエッジャ151と、エッジャ151から搬送される被圧延材を板厚方向に圧延し所定厚を形成する２スタンドの水平圧延機R1、R2とを備えている。
図１の符号E１で表すエッジャ151は、鉛直方向の回転軸をもつ二つの竪型のロール151rを搬送されるスラブ151の両側方(図１の紙面の表裏面方向)に備えている。
このロール151r間の距離（ロールギャップ）(図１の紙面の表裏面方向に設けられる一対のロール151r間の距離)を調整することで、二つの竪型のロール151rで押圧されるスラブ151の板幅が制御される。
粗圧延機154は、被圧延材の板幅を所定幅に形成するエッジャ151と、エッジャ151から搬送される被圧延材を板厚方向に圧延し所定厚を形成する２スタンドの水平圧延機R1、R2とを備えている。
図１の符号E１で表すエッジャ151は、鉛直方向の回転軸をもつ二つの竪型のロール151rを搬送されるスラブ151の両側方(図１の紙面の表裏面方向)に備えている。
このロール151r間の距離（ロールギャップ）(図１の紙面の表裏面方向に設けられる一対のロール151r間の距離)を調整することで、二つの竪型のロール151rで押圧されるスラブ151の板幅が制御される。
＜仕上げ圧延機155＞
仕上げ圧延機155は、５スタンドのタンデム圧延機Ｆ１〜Ｆ５であり、各タンデム圧延機Ｆ１〜Ｆ５の圧延ロール159で、粗圧延機154から搬送される被圧延材の鋼板157を順次、板厚方向に圧延し、所望の板厚に仕上げる。
仕上げ圧延機155は、５スタンドのタンデム圧延機Ｆ１〜Ｆ５であり、各タンデム圧延機Ｆ１〜Ｆ５の圧延ロール159で、粗圧延機154から搬送される被圧延材の鋼板157を順次、板厚方向に圧延し、所望の板厚に仕上げる。
＜熱間圧延機150の圧延工程＞
熱間圧延機150における圧延工程は、以下のように行われる。
図１に示すように、タンディッシュ164内に貯留される被圧延材の高温の溶湯は、自重によりモールド165に送られ、モールド165において高温の溶湯が外側から冷却され凝固し、70〜85mm程度の厚みの鋼材が生成される。そして、この鋼材は、長さ10ｍ〜30ｍ程度毎にトーチカッタ162で切断され、圧延前の被圧延材であるスラブ156となる。
熱間圧延機150における圧延工程は、以下のように行われる。
図１に示すように、タンディッシュ164内に貯留される被圧延材の高温の溶湯は、自重によりモールド165に送られ、モールド165において高温の溶湯が外側から冷却され凝固し、70〜85mm程度の厚みの鋼材が生成される。そして、この鋼材は、長さ10ｍ〜30ｍ程度毎にトーチカッタ162で切断され、圧延前の被圧延材であるスラブ156となる。
このスラブ156は、トンネルファーネス163で保温、加熱された後、粗圧延機154においてエッジャ151の鉛直軸(図１の紙面上下方向)廻りに回転する一対のロール151rで幅方向に圧延されるとともに水平圧延機R1、R2で厚み方向に圧延された後、仕上げ圧延機155においてタンデム圧延機Ｆ１〜Ｆ５の各圧延ロール159で厚み方向に圧延され、厚み２mm〜10mm程度の鋼板157が形成される。
ここで、仕上げ圧延機155の出側には板幅計158が備えられており、鋼板157等の被圧延材の板幅が測定されている。
図１では省略しているが、この後、ランアウトテーブル(図示せず)で鋼板157を冷却し、ダウンコイラ(図示せず)で熱延鋼板として巻取られる。
ここで、仕上げ圧延機155の出側には板幅計158が備えられており、鋼板157等の被圧延材の板幅が測定されている。
図１では省略しているが、この後、ランアウトテーブル(図示せず)で鋼板157を冷却し、ダウンコイラ(図示せず)で熱延鋼板として巻取られる。
＜板幅制御装置100＞
次に、この熱間圧延機150のエッジャ151のロール151r間のロールギャップを制御する板幅制御装置100の構成について説明する。
図１に示す板幅制御装置100は、例えばＰＬＣ(programmable logic controller)が用いられ、具現化される。
板幅制御装置100は、熱間圧延機150による圧延に先立って、被圧延材の鋼板157の目標板幅をＰＤＩ(Primary Data Input)テーブル190(図２参照)から取り込み、これを実現するためのエッジャ151のロール151r間のロールギャップ指令値を算出し、プリセット制御手段101からエッジャ151に制御指令を出力する。
次に、この熱間圧延機150のエッジャ151のロール151r間のロールギャップを制御する板幅制御装置100の構成について説明する。
図１に示す板幅制御装置100は、例えばＰＬＣ(programmable logic controller)が用いられ、具現化される。
板幅制御装置100は、熱間圧延機150による圧延に先立って、被圧延材の鋼板157の目標板幅をＰＤＩ(Primary Data Input)テーブル190(図２参照)から取り込み、これを実現するためのエッジャ151のロール151r間のロールギャップ指令値を算出し、プリセット制御手段101からエッジャ151に制御指令を出力する。
エッジャ151は、板幅制御装置100からのロールギャップ指令値に従ったロールギャップにロール151r間距離が制御され、加工が行われる。
なお、図２は、ＰＤＩテーブル190の構成例を示す図である。
図２に示すように、ＰＤＩテーブル190には、鋼板番号190oに対応した鋼種190a、スラブ幅190b等の各項目のデータが格納されている。
図２には、鋼板番号HX0012352に対して、鋼種190a：SS400、スラブ幅190b：1220mm、目標板幅190c：1200mm等であることが示されている。
なお、図２は、ＰＤＩテーブル190の構成例を示す図である。
図２に示すように、ＰＤＩテーブル190には、鋼板番号190oに対応した鋼種190a、スラブ幅190b等の各項目のデータが格納されている。
図２には、鋼板番号HX0012352に対して、鋼種190a：SS400、スラブ幅190b：1220mm、目標板幅190c：1200mm等であることが示されている。
図２に示すチャージ開始後または幅替え後順序190iは、薄スラブ連鋳機151がチャージ（鋳込み）の開始後または鋳造幅を変更した後、HX0012352が何本目の鋼板157であるかを示している。
なお、「幅替え後」とは、圧延後の鋼板157を所望の幅とするために、薄スラブ連鋳機161等の幅設定値の変更後のことである。
図１に示す板幅制御装置100は、エッジャ151のロールギャップ、粗圧延機154、仕上げ圧延機155における板厚の遷移等の圧延状態から、圧延後の鋼板157の板幅を推定する板幅予測モデル115を備えており、その内容は後記の(１)式〜(６)式で表される。
なお、「幅替え後」とは、圧延後の鋼板157を所望の幅とするために、薄スラブ連鋳機161等の幅設定値の変更後のことである。
図１に示す板幅制御装置100は、エッジャ151のロールギャップ、粗圧延機154、仕上げ圧延機155における板厚の遷移等の圧延状態から、圧延後の鋼板157の板幅を推定する板幅予測モデル115を備えており、その内容は後記の(１)式〜(６)式で表される。
板幅制御装置100は、制御対象の熱間圧延機150から、粗圧延機154、仕上げ圧延機155の圧延実績、粗圧延機154で圧延される前のスラブ156の厚み等の実績データを取り込み、板幅予測モデル115を用いて圧延後の鋼板157の板幅を推定する板幅推定手段102と、板幅推定手段102の出力と実際に圧延後の板幅計157で測定した対応する鋼板157(図１参照)の板幅実測値との偏差を算出する板幅偏差算出手段103と、直近に圧延された鋼板157について板幅偏差算出手段103で算出した板幅偏差の値を蓄積する板幅偏差蓄積手段104と、板幅偏差蓄積手段104に蓄積される板幅偏差の値を用いて板幅目標値を圧延後の被圧延材(鋼板157)が所望の板幅になるよう補正するための適応制御量を算出する適応手段105とを備えている。
また、図１に示す板幅制御装置100は、制御対象の熱間圧延機150から、粗圧延機154、仕上げ圧延機155の圧延実績、板幅計158で計測した圧延後の被圧延材(鋼板157)の板幅値を取り込み、粗圧延機154での圧延前のスラブ156の幅を逆算するスラブ幅逆算手段106と、スラブ幅逆算手段106による板幅予測モデル115を逆算した逆算結果とＰＤＩテーブル190から指示されたスラブ幅190bとからスラブ幅偏差を算出するスラブ幅偏差算出手段107と、スラブ幅偏差算出手段107で算出したスラブ幅偏差の値を長期に渡って蓄積するスラブ幅偏差蓄積手段108と、スラブ幅偏差蓄積手段108に蓄積されているスラブ幅偏差の値を用いてプリセット制御手段101がプリセット計算に使用するスラブ幅を補正するための学習制御量を算出する学習手段109とを備えている。
さらに、ＰＤＩテーブル190から、当該スラブ156が、チャージ(鋳込み)開始後または薄スラブ連鋳機161が幅設定値を変更後何本目のスラブ156であるかを判定し、適応手段105と学習手段109との出力を切り替える情報をプリセット制御手段101に出力する切替手段110を備えている。
図１に示す板幅制御装置100は、これらの構成を用いて、エッジャ151のロール151r間のロールギャップ指令値を算出し、プリセット制御手段101からエッジャ151に制御指令を出力している。
図１に示す板幅制御装置100は、これらの構成を用いて、エッジャ151のロール151r間のロールギャップ指令値を算出し、プリセット制御手段101からエッジャ151に制御指令を出力している。
以下、各部の構成を詳細に説明する。
＜板幅推定手段102＞
次に、圧延後の被圧延材の鋼板157の板幅を推定する板幅推定手段102について、図３に従って説明する。なお、図３は、板幅推定手段102の処理を示す流れ図である。
図３のＳ３１において、粗圧延機154での圧延前のスラブ156の幅Ｂ0に対して、Ｅ１のエッジャ151(図１参照)での圧延後の幅縮み量ΔＷ1を算出する。幅縮み量ΔＷ1は、
ΔＷ1＝Ｂ0−Ｓe …(１)
ただし Ｓe：エッジャ151のロールギャップ
で表される。
＜板幅推定手段102＞
次に、圧延後の被圧延材の鋼板157の板幅を推定する板幅推定手段102について、図３に従って説明する。なお、図３は、板幅推定手段102の処理を示す流れ図である。
図３のＳ３１において、粗圧延機154での圧延前のスラブ156の幅Ｂ0に対して、Ｅ１のエッジャ151(図１参照)での圧延後の幅縮み量ΔＷ1を算出する。幅縮み量ΔＷ1は、
ΔＷ1＝Ｂ0−Ｓe …(１)
ただし Ｓe：エッジャ151のロールギャップ
で表される。
図３のＳ３２、Ｓ３３において、粗圧延機154における水平圧延機R1での幅広がり量を算出する。すなわち、図３のＳ３２では、水平圧延による被圧延材の幅広がり量ΔＷ2（レクタングル量ΔＷ2）を算出し、図３のＳ３３では、エッジャ151の圧延により鋼板157等の被圧延材が中方向に押圧され板厚方向に盛り上がった端部が板幅方向に回復することによる幅広がり量（ドッグボーン幅広がり量、すなわちドッグボーンリカバリ量ΔＷ3）を算出する。
水平圧延機R1における被圧延材の鋼板157の幅広がり量は、これらの和で表される。
図３のＳ３２におけるレクタングル量ΔＷ2は、次の(２)式で算出され、また、図３のＳ３３におけるドッグボーンリカバリ量ΔＷ3は、次の(３)式で、算出される。
水平圧延機R1における被圧延材の鋼板157の幅広がり量は、これらの和で表される。
図３のＳ３２におけるレクタングル量ΔＷ2は、次の(２)式で算出され、また、図３のＳ３３におけるドッグボーンリカバリ量ΔＷ3は、次の(３)式で、算出される。
ただし B0：スラブ幅
Ｂ：水平圧延機R1入側板幅（=Ｓe）
RE：エッジャ151のロール径
Se：エッジャ151のロールギャップ
R：水平圧延機R1のワークロール半径
H：水平圧延機R1入側板厚
h：水平圧延機R1出側板厚
図３のＳ３４においては、次の(４)式により、図１に示す水平圧延機R2での被圧延材の鋼板157の幅広がり量ΔＷ4を算出する。
ただし Ｂ：水平圧延機Ｒ２入側板幅
R：水平圧延機Ｒ２のワークロール半径
H：水平圧延機Ｒ２入側板厚
h：水平圧延機Ｒ２出側板厚
R：水平圧延機Ｒ２のワークロール半径
H：水平圧延機Ｒ２入側板厚
h：水平圧延機Ｒ２出側板厚
図３のＳ３５においては、次の(５)式により、仕上げ圧延機155のタンデム圧延機Ｆ１〜Ｆ５での被圧延材の鋼板157の両側端縁であるエッジ間の幅縮み量ΔＷ5を算出する。
そして、Ｓ３６において、最終的な仕上げ後の鋼板157等の被圧延材の板幅Ｗcを、次の(６)式で推定する。Ｂ0は、ＰＤＩテーブル190から取り込んだスラブ幅190dである。
Ｗc＝Ｂ0−ΔＷ1＋ΔＷ2＋ΔＷ3＋ΔＷ4−ΔＷ5 …(６)
以上が、板幅推定手段102の処理であり、(１)式〜(６)式を板幅予測モデル115(図１参照)と称する。
なお、(２)式〜(５)式は、公知の実験式である。
Ｗc＝Ｂ0−ΔＷ1＋ΔＷ2＋ΔＷ3＋ΔＷ4−ΔＷ5 …(６)
以上が、板幅推定手段102の処理であり、(１)式〜(６)式を板幅予測モデル115(図１参照)と称する。
なお、(２)式〜(５)式は、公知の実験式である。
＜板幅偏差算出手段103＞
図１に示す板幅偏差算出手段103では、圧延後の被圧延材の鋼板157の板幅の予測値であるＷcと、予測値Ｗcと対応した板幅計158で測定した実際の被圧延材の鋼板157の板幅Waの偏差ΔWactを算出する。
図１に示す板幅偏差算出手段103では、圧延後の被圧延材の鋼板157の板幅の予測値であるＷcと、予測値Ｗcと対応した板幅計158で測定した実際の被圧延材の鋼板157の板幅Waの偏差ΔWactを算出する。
＜板幅偏差蓄積手段104＞
図４は、板幅偏差蓄積手段104の構成を示す構成図である。
図４に示す板幅偏差蓄積手段104には、直近に圧延された被圧延材の鋼板157に対して、これを特定する情報に紐付けて、板幅偏差ΔWactと板幅セットアップ計算時に板幅目標値を補正した量(アダプティブ値)ΔWadapが蓄えられている。
図４は、板幅偏差蓄積手段104の構成を示す構成図である。
図４に示す板幅偏差蓄積手段104には、直近に圧延された被圧延材の鋼板157に対して、これを特定する情報に紐付けて、板幅偏差ΔWactと板幅セットアップ計算時に板幅目標値を補正した量(アダプティブ値)ΔWadapが蓄えられている。
例えば、図４においては、前回圧延を行った被圧延材のコイル(鋼板157)では、板幅目標値に対して−11mmの補正(アダプティブ値ΔWadap)を施してセットアップ計算した結果、板幅偏差ΔWactが＋３mmであることを示している。また、前々回に圧延を行った被圧延材のコイル(鋼板157)では、板幅目標値に対して−10mmの補正(アダプティブ値ΔWadap)を施してセットアップ計算した結果、板幅偏差ΔWactが−１mmであることを示している。
＜スラブ幅逆算手段106＞
次に、図１に示す粗圧延機154、仕上げ圧延機155の圧延実績、板幅計158で計測した圧延後の被圧延材の鋼板157の板幅値から、圧延前のスラブ156の幅を逆算するスラブ幅逆算手段106について説明する。
図５は、スラブ幅逆算手段106の処理を示す流れ図である。
図５のＳ５１において、板幅計158(図１参照)で測定した圧延後の被圧延材の鋼板157の板幅Waから、仕上げ圧延機155(図１参照)のタンデム圧延機Ｆ１入側での被圧延材の板幅Wfinを逆算する。
次に、図１に示す粗圧延機154、仕上げ圧延機155の圧延実績、板幅計158で計測した圧延後の被圧延材の鋼板157の板幅値から、圧延前のスラブ156の幅を逆算するスラブ幅逆算手段106について説明する。
図５は、スラブ幅逆算手段106の処理を示す流れ図である。
図５のＳ５１において、板幅計158(図１参照)で測定した圧延後の被圧延材の鋼板157の板幅Waから、仕上げ圧延機155(図１参照)のタンデム圧延機Ｆ１入側での被圧延材の板幅Wfinを逆算する。
タンデム圧延機Ｆ１入側での被圧延材の鋼板157の板幅Wfinは、圧延後の被圧延材の鋼板157の板幅Waに、(５)式のΔＷ5を加算することで得られる。
続いて、図５のＳ５２において、水平圧延機R2(図１参照)の入側での被圧延材の鋼板157の板幅Wr2を逆算する。水平圧延機R2入側での板幅Wr2は、圧延機Ｆ１入側での板幅WfinからΔＷ4((４)式参照)を減じることで得られる。
図５のＳ５３において、スラブ幅Ｂ0を逆算する。
まず、次の(７)式に示すように、水平圧延機R2(図１参照)の入側での被圧延材の板幅Wr2から、エッジャ151のロール151rのギャップＳeと(２)式に示した水平圧延幅広がり量(レクタングル量)ΔＷ2を差し引くことでドッグボーン幅広がり量(ドッグボーンリカバリ量)ΔＷ3が得られる。
続いて、図５のＳ５２において、水平圧延機R2(図１参照)の入側での被圧延材の鋼板157の板幅Wr2を逆算する。水平圧延機R2入側での板幅Wr2は、圧延機Ｆ１入側での板幅WfinからΔＷ4((４)式参照)を減じることで得られる。
図５のＳ５３において、スラブ幅Ｂ0を逆算する。
まず、次の(７)式に示すように、水平圧延機R2(図１参照)の入側での被圧延材の板幅Wr2から、エッジャ151のロール151rのギャップＳeと(２)式に示した水平圧延幅広がり量(レクタングル量)ΔＷ2を差し引くことでドッグボーン幅広がり量(ドッグボーンリカバリ量)ΔＷ3が得られる。
ΔＷ3＝Wr2−Ｓe−ΔＷ2 …(７)
ΔＷ3を(３)式に代入し、Ｂ0について解くことでスラブ幅Ｂ0が逆算できる。
(３)式は、Ｂ0について代数的には解けないが、右辺のスラブ幅Ｂ0にスラブ幅として取り得る値を順次代入し、算出結果が代入したΔＷ3に最も近いＢ0を求めることで、数値解析的に簡単に解くことができる。
ここで求めたＢ0は、現実のスラブ幅とＰＤＩテーブル190で指示されたスラブ幅190bの不一致に直接対応する値でなく、(２)式〜(５)式が含んでいる予測誤差等を包含したバラツキを、スラブ幅Ｂ0とＰＤＩテーブル190の指示値(190b)の不一致に集約された値であることは言うまでもない。
ΔＷ3を(３)式に代入し、Ｂ0について解くことでスラブ幅Ｂ0が逆算できる。
(３)式は、Ｂ0について代数的には解けないが、右辺のスラブ幅Ｂ0にスラブ幅として取り得る値を順次代入し、算出結果が代入したΔＷ3に最も近いＢ0を求めることで、数値解析的に簡単に解くことができる。
ここで求めたＢ0は、現実のスラブ幅とＰＤＩテーブル190で指示されたスラブ幅190bの不一致に直接対応する値でなく、(２)式〜(５)式が含んでいる予測誤差等を包含したバラツキを、スラブ幅Ｂ0とＰＤＩテーブル190の指示値(190b)の不一致に集約された値であることは言うまでもない。
＜スラブ幅偏差蓄積手段108＞
図６は、スラブ幅偏差蓄積手段108の構成を示す構成図である。
図６に示すように、スラブ幅偏差蓄積手段108には、被圧延材の鋼板157の目標板幅108a毎に、圧延された被圧延材の鋼板157に対応したスラブ幅偏差(求めたスラブ幅Ｂ0とＰＤＩテーブル190のスラブ幅の指示値190bとの偏差)108cが、直近の被圧延材の鋼板157から新しい順に番号108bを付与され、長期間に亘り格納されている。
例えば、図６に示すように、目標板幅900mmの鋼板157について、前回圧延実績ではスラブ幅偏差が−６mm、前々回圧延実績では−３mmであることを示している。
図６は、スラブ幅偏差蓄積手段108の構成を示す構成図である。
図６に示すように、スラブ幅偏差蓄積手段108には、被圧延材の鋼板157の目標板幅108a毎に、圧延された被圧延材の鋼板157に対応したスラブ幅偏差(求めたスラブ幅Ｂ0とＰＤＩテーブル190のスラブ幅の指示値190bとの偏差)108cが、直近の被圧延材の鋼板157から新しい順に番号108bを付与され、長期間に亘り格納されている。
例えば、図６に示すように、目標板幅900mmの鋼板157について、前回圧延実績ではスラブ幅偏差が−６mm、前々回圧延実績では−３mmであることを示している。
＜切替手段110＞
次に、図１に示すプリセット制御手段101に適応手段105の出力と学習手段109の出力とを切り替える情報を出力する切替手段110について説明する。
切替手段110は、板幅制御装置100のプリセット制御手段101が、スラブ156の板幅方向に圧延を行うエッジャ151のロール151r間のギャップを算出する際、適応手段105(図１参照)の結果と学習手段109(図１参照)の結果の何れかを使用するかを選択する処理を行う。
次に、図１に示すプリセット制御手段101に適応手段105の出力と学習手段109の出力とを切り替える情報を出力する切替手段110について説明する。
切替手段110は、板幅制御装置100のプリセット制御手段101が、スラブ156の板幅方向に圧延を行うエッジャ151のロール151r間のギャップを算出する際、適応手段105(図１参照)の結果と学習手段109(図１参照)の結果の何れかを使用するかを選択する処理を行う。
図７は、切替手段110が実行する処理を示す流れ図である。
まず、図７のＳ７１において、ＰＤＩテーブル190の190iからチャージ(鋳込み)開始後またはモールド165(図１参照)の幅替え後の被圧延材の鋼板157の本数を取り込む。なお、モールド165の幅は薄スラブ連鋳機161の鋳込み幅と対応しており、これによりスラブ156の幅が決定される。
ここで、チャージ(鋳込み)開始後またはモールド165(図１参照)の幅替え後としたのは、チャージ中、すなわち鋳造中に被圧延材の幅設定を変えることがある故である。
まず、図７のＳ７１において、ＰＤＩテーブル190の190iからチャージ(鋳込み)開始後またはモールド165(図１参照)の幅替え後の被圧延材の鋼板157の本数を取り込む。なお、モールド165の幅は薄スラブ連鋳機161の鋳込み幅と対応しており、これによりスラブ156の幅が決定される。
ここで、チャージ(鋳込み)開始後またはモールド165(図１参照)の幅替え後としたのは、チャージ中、すなわち鋳造中に被圧延材の幅設定を変えることがある故である。
図７のＳ７２において、この値を基に、次回圧延されるスラブ156の幅の相関判定を行う。すなわち、次回圧延されるスラブ156の幅が直近（例えば、前回および数回前）に圧延されたスラブ156の幅と大きな相関を有しているかどうかを判定する。
相関の大きさは、スラブ156の幅の類似度、すなわち時間的近接度と対応し、図７のＳ７１で取り込んだ被圧延材の鋼板157の本数が一定値より小さいかどうかで判定する。
具体的には、被圧延材の鋼板157の本数がチャージ開始後またはモールド165の幅替え後から数えて小さい場合は相関小、小さくない場合は相関大と判定する。
相関の大きさは、スラブ156の幅の類似度、すなわち時間的近接度と対応し、図７のＳ７１で取り込んだ被圧延材の鋼板157の本数が一定値より小さいかどうかで判定する。
具体的には、被圧延材の鋼板157の本数がチャージ開始後またはモールド165の幅替え後から数えて小さい場合は相関小、小さくない場合は相関大と判定する。
例えば、鋳造開始後１本目の場合は、前回圧延された被圧延材の鋼板157との間の板幅偏差に相関が期待できないので、(２)式〜(５)式が含んでいる予測誤差等については、長期間の傾向にしたがって補償すべきである。すなわち、被圧延材の鋼板157の本数がチャージ開始後またはモールド165の幅替え後から数えて１本目の場合、前回の圧延は、前回行われたチャージでの圧延またはモールド165の幅替え前の圧延であり、データの相関は期待できない。そのため、長期間蓄えたデータから、どれだけ誤差を持っていたかの結果に従って補償すべきである。
そこで、図７のＳ７３において、図１に示す学習手段109を起動する。学習手段109では、スラブ幅偏差蓄積手段108(図６参照)に格納される対応する目標板幅108aに対するスラブ幅偏差108cを参照し、これらを次の(８)式に従った処理で加重平均し、学習結果Ｗtを算出する。
Ｗt＝Σ(ωiΔＳi)/Σωi ……(８)
ただし ωi：加重値
ΔＳi：スラブ幅偏差
Ｗt＝Σ(ωiΔＳi)/Σωi ……(８)
ただし ωi：加重値
ΔＳi：スラブ幅偏差
ωiは各スラブ幅偏差ΔＳiに対する加重値で、すべて１でも良いし、直近に圧延された被圧延材の鋼板157の加重値を大きくし、直近のスラブ幅偏差ΔＳiを重視して学習結果Ｗtを算出することも考えられる。一方、判定結果が１本目でない、すなわち２本目以上の場合は，前回圧延された被圧延材の鋼板157と同じモールド165の幅で鋳造されたスラブ156なので、次回圧延する被圧延材の鋼板157との間の板幅偏差に大きな相関が期待できる。
そこで、図７のＳ７４において、適応手段105(図１参照)を起動する。
適応手段105では、直近に圧延された被圧延材の鋼板157で算出された板幅偏差蓄積手段104(図４参照)の板幅偏差ΔＷactを参照し、適応結果Ｗaを算出する。
板幅偏差蓄積手段104を参照するのは前回圧延された被圧延材の鋼板157の板幅偏差のみでも良いし、適応結果を安定した値とする目的で、直近数本の被圧延材の鋼板157の板幅偏差ΔＷactを参照しても良い。前者の場合、下記の(９)式で、後者の場合は下記の(１０)式に従った処理で加重平均し、適応結果Ｗaを算出する。
セットアップ計算では、すでに板幅セットアップ計算時に板幅目標値を補正しているので、アダプティブ値ΔWadapを減じることでその効果を相殺する。
適応手段105では、直近に圧延された被圧延材の鋼板157で算出された板幅偏差蓄積手段104(図４参照)の板幅偏差ΔＷactを参照し、適応結果Ｗaを算出する。
板幅偏差蓄積手段104を参照するのは前回圧延された被圧延材の鋼板157の板幅偏差のみでも良いし、適応結果を安定した値とする目的で、直近数本の被圧延材の鋼板157の板幅偏差ΔＷactを参照しても良い。前者の場合、下記の(９)式で、後者の場合は下記の(１０)式に従った処理で加重平均し、適応結果Ｗaを算出する。
セットアップ計算では、すでに板幅セットアップ計算時に板幅目標値を補正しているので、アダプティブ値ΔWadapを減じることでその効果を相殺する。
Ｗa＝ΔCpre−(Wadap)pre …(９)
ただし ΔCpre：前回圧延鋼板157における板幅偏差
(Wadap)pre：前回圧延鋼板157のセットアップ計算に適用したアダプティブ値ΔWadap
Ｗa＝Σ{ωi(ΔCi−(Wadap)i)}/Σωi …(１０)
ただし ωi：加重値
ΔCi：板幅偏差
(Wadap)i：アダプティブ値
ただし ΔCpre：前回圧延鋼板157における板幅偏差
(Wadap)pre：前回圧延鋼板157のセットアップ計算に適用したアダプティブ値ΔWadap
Ｗa＝Σ{ωi(ΔCi−(Wadap)i)}/Σωi …(１０)
ただし ωi：加重値
ΔCi：板幅偏差
(Wadap)i：アダプティブ値
図７のＳ７５において、取り込み結果をプリセット制御手段101に出力する。
なお、本実施形態では、図７のＳ７２における学習手段109を使用するか適応手段105を使用するかの判定を、チャージ(鋳込み)開始後またはモールド165の幅替え後の圧延本数に従って行ったが、チャージ(鋳込み)開始後の圧延本数またはモールド165の幅替え後の圧延本数のどちらかを使用しても良い。
また、通常は、図７のＳ７２の判定に用いる圧延本数は１に設定され，鋳込み開始後またはモールド幅替え後1本目のスラブに対しては学習手段109を使用し、それ以外に対しては適応手段105の出力を使用する。
なお、本実施形態では、図７のＳ７２における学習手段109を使用するか適応手段105を使用するかの判定を、チャージ(鋳込み)開始後またはモールド165の幅替え後の圧延本数に従って行ったが、チャージ(鋳込み)開始後の圧延本数またはモールド165の幅替え後の圧延本数のどちらかを使用しても良い。
また、通常は、図７のＳ７２の判定に用いる圧延本数は１に設定され，鋳込み開始後またはモールド幅替え後1本目のスラブに対しては学習手段109を使用し、それ以外に対しては適応手段105の出力を使用する。
＜プリセット制御手段101＞
次に、図１に示すエッジャ151にロール157r間のロールギャップ指令値を出力するプリセット制御手段101の処理について説明する。
図８は、プリセット制御手段101の処理を示す流れ図である。
図８のＳ８１において、前記の切替手段110(図１参照)の出力を受信し、次回圧延される被圧延材の鋼板157のセットアップが、学習手段109による補償を施す学習プリセットか適応手段105による補償を施す適応プリセットかを判定する。
次に、図１に示すエッジャ151にロール157r間のロールギャップ指令値を出力するプリセット制御手段101の処理について説明する。
図８は、プリセット制御手段101の処理を示す流れ図である。
図８のＳ８１において、前記の切替手段110(図１参照)の出力を受信し、次回圧延される被圧延材の鋼板157のセットアップが、学習手段109による補償を施す学習プリセットか適応手段105による補償を施す適応プリセットかを判定する。
図８のＳ８１において、学習プリセットと判断された場合、図８のＳ８２において、下記の(１１)式に従って、学習結果Ｗt((８)式参照)に所定のゲインαを乗じた値をＰＤＩテーブル190(図２参照)に格納されるスラブ幅(190b)Ｗsに加算してＷs_contを求め、以下のセットアップ計算を行う。
ゲインαは通常０〜１の値をとり、学習結果Ｗｔの信頼性が高いほど大きな値を設定できる。学習結果Ｗｔの信頼性が極めて低い場合には０にする。
Ｗs_cont＝Ｗs＋α・Ｗt ……(１１)
ゲインαは通常０〜１の値をとり、学習結果Ｗｔの信頼性が高いほど大きな値を設定できる。学習結果Ｗｔの信頼性が極めて低い場合には０にする。
Ｗs_cont＝Ｗs＋α・Ｗt ……(１１)
一方、図８のＳ８１において、適応プリセットと判断された場合、Ｓ８３において、下記の(１２)式に従って、適応結果Ｗa((９)式参照)に所定の適応ゲインβを乗じた値を、ＰＤＩテーブル190(図２参照)に格納される目標板幅(190c)Ｗc_targetに加算してＷc_contを求め、以下のセットアップ計算を行う。
適応ゲインβは、ゲインαと同様に、通常、０〜１の値をとり、直近のコイル(被圧延材の鋼板157)で検出された誤差のコイル(被圧延材の鋼板157)間の（ΔＣi−(Wadap)i）((９)式参照)が大きな相関を有しているほど大きな値を設定できる。
適応ゲインβは、ゲインαと同様に、通常、０〜１の値をとり、直近のコイル(被圧延材の鋼板157)で検出された誤差のコイル(被圧延材の鋼板157)間の（ΔＣi−(Wadap)i）((９)式参照)が大きな相関を有しているほど大きな値を設定できる。
Ｗc_cont＝Ｗc_target＋β・Ｗa ……(１２)
図８のＳ８４において、板厚制御手段180(図１参照)から、圧延スケジュール（図１に示す水平圧延機R1、R2、タンデム圧延機F1〜F5のそれぞれで被圧延材の鋼板157を何mmから何mmに圧延するかの設定結果)やタンデム圧延機Ｆ１〜Ｆ５のスタンド間の張力計(図示せず)で測定される被圧延材の鋼板157の張力の値等を取り込む。
図８のＳ８４において、板厚制御手段180(図１参照)から、圧延スケジュール（図１に示す水平圧延機R1、R2、タンデム圧延機F1〜F5のそれぞれで被圧延材の鋼板157を何mmから何mmに圧延するかの設定結果)やタンデム圧延機Ｆ１〜Ｆ５のスタンド間の張力計(図示せず)で測定される被圧延材の鋼板157の張力の値等を取り込む。
図８のＳ８５において、目標板幅Ｗc_contから、前記(１)式〜(６)式で表される板幅予測モデル115(図１参照)を用いて仕上げ入側板幅推定値(図１に示す仕上げ圧延機155の入側板幅推定値)を算出する。
仕上げ入側板幅推定値は、目標板幅Ｗc_contに、(５)式のΔＷ5を加算することで得られる。
仕上げ入側板幅推定値は、目標板幅Ｗc_contに、(５)式のΔＷ5を加算することで得られる。
図８のＳ８６において、エッジャ151(図１参照)の出側板幅推定値Ｗe1bを算出する。
エッジャ151の出側板幅推定値Ｗe1bは、Ｓ８５で求めた仕上げ入側板幅推定値から前記の(２)式の水平圧延機R1でのレクタングル量ΔＷ2、(３)式の水平圧延機R1でのドッグボーンリカバリ量ΔＷ3、(４)式の水平圧延機R2での幅広がり量ΔＷ4を減じることで得られる。
エッジャ151の出側板幅推定値Ｗe1bは、Ｓ８５で求めた仕上げ入側板幅推定値から前記の(２)式の水平圧延機R1でのレクタングル量ΔＷ2、(３)式の水平圧延機R1でのドッグボーンリカバリ量ΔＷ3、(４)式の水平圧延機R2での幅広がり量ΔＷ4を減じることで得られる。
以上の処理を図９に模式的に示す。なお、図９は、プリセット制御手段101のＳ８４〜Ｓ８６の処理内容を示す模式図である。
目標板幅Ｗc_contから、タンデム圧延機Ｆ１に入る仕上げ入側板幅推定値を算出し、さらにＥ１(エッジャ151)出側板幅推定値を算出する。
次に、図８のＳ８７において、スラブ156の幅に対して調整可能な最大幅圧下量を施して得られるエッジャ151の出側板幅推定値Ｗe1fを算出する。
目標板幅Ｗc_contから、タンデム圧延機Ｆ１に入る仕上げ入側板幅推定値を算出し、さらにＥ１(エッジャ151)出側板幅推定値を算出する。
次に、図８のＳ８７において、スラブ156の幅に対して調整可能な最大幅圧下量を施して得られるエッジャ151の出側板幅推定値Ｗe1fを算出する。
図８のＳ８８において、二つのＥ1(エッジャ151)出側板幅推定値Ｗe1bとＷe1fの大小関係から、幅作り込みの可否を判定する。
例えば、仕上げ圧延後の板幅９１０ｍｍの鋼板157が欲しい場合、目標板幅９００ｍｍしかできない場合は、幅作り込み否である。
図９に示すように、Ｗe1b≧Ｗe1fのとき幅作り込み可能であり、Ｗe1b＜Ｗe1fのときは最大幅圧下量でも目標板幅を得ることができないので、幅作り込み不可である。
図８のＳ８８において、幅作り込み可能と判定された場合には、図８のＳ８９でエッジャ151のロールギャップ(ロール151r間の距離)、エッジャ151に加わる荷重を算出し、エッジャ151に対して出力する。
例えば、仕上げ圧延後の板幅９１０ｍｍの鋼板157が欲しい場合、目標板幅９００ｍｍしかできない場合は、幅作り込み否である。
図９に示すように、Ｗe1b≧Ｗe1fのとき幅作り込み可能であり、Ｗe1b＜Ｗe1fのときは最大幅圧下量でも目標板幅を得ることができないので、幅作り込み不可である。
図８のＳ８８において、幅作り込み可能と判定された場合には、図８のＳ８９でエッジャ151のロールギャップ(ロール151r間の距離)、エッジャ151に加わる荷重を算出し、エッジャ151に対して出力する。
一方、図８のＳ８８において幅作り込み不可と判定された場合には、図８のＳ８１０において、板厚制御手段180(図１参照)に、圧延スケジュール（図１に示す水平圧延機R1、R2、タンデム圧延機F1〜F5のそれぞれで被圧延材の鋼板157を何mmから何mmに圧延するかの設定)の再計算を指示する。
本第１実施形態では、薄スラブ連鋳機161が１基の場合を例示して説明したが、複数の鋳込み設備（ストランド）(図１の紙面、表裏面方向に複数の薄スラブ連鋳機161が複数設けられる)を備え、スラブ156を並行して鋳造する構成の場合もある。この場合には、板幅偏差蓄積手段104(図１参照)をストランド毎に備え、適応手段105はスラブ156がどちらのストランドで鋳造されたかを判断して、ストランドに対応する板幅偏差蓄積手段104に蓄積されたデータを用いて演算を行う必要がある。このような場合でも、上述した構成により本発明を同様に適用できる。
なお、第１実施形態では、適応手段105と学習手段109を両方備え、切り替えて使用する例を示したが、どちらか一方を常時使用する構成としてもよい。
なお、第１実施形態では、適応手段105と学習手段109を両方備え、切り替えて使用する例を示したが、どちらか一方を常時使用する構成としてもよい。
＜＜第２実施形態＞＞
次に、第２実施形態の制御システム２Ｓについて説明する。
図１０は、本発明に係る第２実施形態の板幅制御装置100に適応ゲイン算出手段1001を備えた制御システム２Ｓの構成を示す概念図である。
第２実施形態は、第１実施形態の板幅制御装置100に適応ゲインβ((１２)式参照)を算出する適応ゲイン算出手段1001を備えたものである。
次に、第２実施形態の制御システム２Ｓについて説明する。
図１０は、本発明に係る第２実施形態の板幅制御装置100に適応ゲイン算出手段1001を備えた制御システム２Ｓの構成を示す概念図である。
第２実施形態は、第１実施形態の板幅制御装置100に適応ゲインβ((１２)式参照)を算出する適応ゲイン算出手段1001を備えたものである。
その他の構成は、第１実施形態と同様であるから、同一の構成要素には、同一の符号を付して示し、詳細な説明は省略する。
第２実施形態の板幅制御装置100における適応ゲイン算出手段1001は、板幅偏差蓄積手段104(図４参照)から直近、例えば前回または数回前に圧延された鋼板157の板幅偏差ΔＷactとアダプティブ値ΔＷadapを取り込み、相関の大きさにしたがって(１２)式の適応ゲインβを自動的に最適化する。なお、適応ゲインβの算出法は後記する。
第２実施形態の板幅制御装置100における適応ゲイン算出手段1001は、板幅偏差蓄積手段104(図４参照)から直近、例えば前回または数回前に圧延された鋼板157の板幅偏差ΔＷactとアダプティブ値ΔＷadapを取り込み、相関の大きさにしたがって(１２)式の適応ゲインβを自動的に最適化する。なお、適応ゲインβの算出法は後記する。
＜適応ゲイン算出手段1001＞
次に、板幅制御装置100の適応ゲイン算出手段1001の処理について説明する。
図１１は、第２実施形態の適応ゲイン算出手段1001が実行する処理を示す流れ図である。
図１１のＳ１１１において、適応ゲイン算出手段1001は、板幅偏差蓄積手段104(図４参照)の内容を取り込み、図１２に示す適応誤差系列テーブルを生成する。なお、図１２は、第２実施形態の適応誤差系列テーブルを示す図である。
次に、板幅制御装置100の適応ゲイン算出手段1001の処理について説明する。
図１１は、第２実施形態の適応ゲイン算出手段1001が実行する処理を示す流れ図である。
図１１のＳ１１１において、適応ゲイン算出手段1001は、板幅偏差蓄積手段104(図４参照)の内容を取り込み、図１２に示す適応誤差系列テーブルを生成する。なお、図１２は、第２実施形態の適応誤差系列テーブルを示す図である。
図１２に示す第1の適応誤差系列は、図４に示す板幅偏差蓄積手段104の板幅偏差ΔＷactからアダプティブ値ΔＷadapを減算した値であり、図１２に示す第２の適応誤差系列は、第1の適応誤差系列の値を鋼板157一つ分だけシフトした値である。
例えば、図４に示す板幅偏差蓄積手段104において、前回圧延コイル(前回圧延した被圧延材の鋼板157)では板幅偏差が＋３m、アダプティブ値が−11mmなので、第1の適応誤差系列の対応した値は14mmとなる。同様に９mm、１７mmと算出できる。一方，第２の適応誤差系列は第１の誤差系列をシフトし、９mm、１７mm、・・・と算出できる。
ここで、隣接して、すなわち続いて圧延された被圧延材の鋼板157に関する板幅予測誤差の相関は、第1の適応誤差系列と第２の適応誤差系列の相互相関で表される。
例えば、図４に示す板幅偏差蓄積手段104において、前回圧延コイル(前回圧延した被圧延材の鋼板157)では板幅偏差が＋３m、アダプティブ値が−11mmなので、第1の適応誤差系列の対応した値は14mmとなる。同様に９mm、１７mmと算出できる。一方，第２の適応誤差系列は第１の誤差系列をシフトし、９mm、１７mm、・・・と算出できる。
ここで、隣接して、すなわち続いて圧延された被圧延材の鋼板157に関する板幅予測誤差の相関は、第1の適応誤差系列と第２の適応誤差系列の相互相関で表される。
一般に相関が大きいとき、次回の圧延に関して前回の圧延で得られたものと同様の予測誤差が見込まれることから、適応ゲインβを大きな値にすることができ、板幅予測誤差を積極的に補償できる。逆に、相関が小さいときには適応ゲインβを大きな値にできない。適応ゲイン算出手段1001は、この点に着目して適応ゲインβの設定を行う。
図１１のＳ１１２において、適応ゲイン算出手段1001は、直近圧延されたコイル(被圧延材の鋼板157)の板幅偏差の相関を算出する。
すなわち、次の(１３)式により、図１２に示す適応誤差系列テーブルの第1の適応誤差系列と第２の適応誤差系列との相互相関Convを算出する。
図１１のＳ１１２において、適応ゲイン算出手段1001は、直近圧延されたコイル(被圧延材の鋼板157)の板幅偏差の相関を算出する。
すなわち、次の(１３)式により、図１２に示す適応誤差系列テーブルの第1の適応誤差系列と第２の適応誤差系列との相互相関Convを算出する。
Conv＝Cov(x,y)/(σx・σy) ……(１３)
ただし Cov(x,y)：第1の適応誤差系列と第２の適応誤差系列の共分散
σx：第1の適応誤差系列の分散
σy：第２の適応誤差系列の分散
ここで、相互相関Convが大きい場合、適応ゲインβを大きくできる。
そして、図１１のＳ１１３において、得られた相互相関の値をもとに、適応ゲインβを決定する。
ただし Cov(x,y)：第1の適応誤差系列と第２の適応誤差系列の共分散
σx：第1の適応誤差系列の分散
σy：第２の適応誤差系列の分散
ここで、相互相関Convが大きい場合、適応ゲインβを大きくできる。
そして、図１１のＳ１１３において、得られた相互相関の値をもとに、適応ゲインβを決定する。
適応ゲインβは、例えば(１４)式で算出すれば良い。
β＝Ｋ・Conv ……(１４)
ただし Ｋ：定数
なお、適応ゲインβは、前記したように、０〜１の値をとり、大きな相関を有しているほど大きな値が設定され、Ｋは調整代の役割を果たしている。
以上の演算により、適応ゲインβを直近の圧延における板幅予測モデル115の適応誤差系列の相関に着目して、オンラインで自動的に適切な値に設定できる。
β＝Ｋ・Conv ……(１４)
ただし Ｋ：定数
なお、適応ゲインβは、前記したように、０〜１の値をとり、大きな相関を有しているほど大きな値が設定され、Ｋは調整代の役割を果たしている。
以上の演算により、適応ゲインβを直近の圧延における板幅予測モデル115の適応誤差系列の相関に着目して、オンラインで自動的に適切な値に設定できる。
＜＜まとめ＞＞
図１、図１０に示すように、被圧延材の鋼板157の板幅は粗圧延機154に備えられたエッジャ151で制御する。一般に、連続鋳造機(薄スラブ連鋳機151)で鋳造されたスラブ156の幅は鋳造機のモールド165の幅で決まり、連続して鋳造されたスラブ156間での板幅のバラツキは少ない。
従って、ミニミルのように鋳造されたスラブ156が直接ミルに運ばれる形態のとき、連続して圧延されるスラブ156の板幅には相関がある。一方、モールド165の幅を変更したタイミング等でこの相関が失われる。
図１、図１０に示すように、被圧延材の鋼板157の板幅は粗圧延機154に備えられたエッジャ151で制御する。一般に、連続鋳造機(薄スラブ連鋳機151)で鋳造されたスラブ156の幅は鋳造機のモールド165の幅で決まり、連続して鋳造されたスラブ156間での板幅のバラツキは少ない。
従って、ミニミルのように鋳造されたスラブ156が直接ミルに運ばれる形態のとき、連続して圧延されるスラブ156の板幅には相関がある。一方、モールド165の幅を変更したタイミング等でこの相関が失われる。
本発明では、この点に着目し、高精度な被圧延材の板幅制御を実現するために、圧延された鋼板157等の被圧延材で板幅計158等で検出した板幅値と圧延実績から圧延前の被圧延材であるスラブ156幅を逆算し、スラブ156幅の指示値からの偏差を算出するスラブ幅偏差算出手段107、算出されたスラブ幅偏差を蓄積するスラブ幅偏差蓄積手段108、スラブ156幅と圧延実績から圧延後の鋼板157の板幅を推定する板幅推定手段102、推定値と実際に得られた板幅との偏差を蓄積する板幅偏差蓄積手段104、スラブ幅偏差蓄積手段108の内容からスラブ156幅偏差の傾向を学習し、学習結果を出力する学習手段109、板幅偏差蓄積手段104の内容から板幅推定誤差を予測し、予測結果を出力する適応手段105、これから圧延するスラブ156と直近に圧延されたスラブ156の板幅の相関に着目して、学習手段の出力と適応手段の出力を選択的に用いて板幅予測演算を行い、予測結果にしたがって板幅制御の操作端であるエッジャ151の設定値を計算するプリセット制御手段101を備えている。
＜作用効果＞
本発明によれば、熱間圧延における板幅制御において、前後に圧延されたスラブ156幅の相関に着目した簡単な計算により、鋼板157等の被圧延材の板幅を高精度に制御することができる。
本発明によれば、熱間圧延における板幅制御において、前後に圧延されたスラブ156幅の相関に着目した簡単な計算により、鋼板157等の被圧延材の板幅を高精度に制御することができる。
熱間圧延機の板幅制御に、幅広く適用可能である。
１００ 板幅制御装置
１０１ プリセット制御手段
１０２ 板幅推定手段
１０４ 板幅偏差蓄積手段(第２のテーブル)
１０５ 適応手段
１０６ スラブ幅逆算手段
１０８ スラブ幅偏差蓄積手段(第１のテーブル)
１０９ 学習手段
１１０ 切替手段
１１５ 板幅予測モデル
１５０ 熱間圧延機
１５１ エッジャ
１５４ 粗圧延機
１５５ 仕上げ圧延機
１５６ スラブ(被圧延材)
１５７ 鋼板(被圧延材)
１６１ 薄スラブ連鋳機(連続鋳造機)
１８０ 板厚制御手段
１９０ ＰＤＩテーブル
１００１ 適応ゲイン算出手段
β 適応ゲイン
ΔWact 偏差
１０１ プリセット制御手段
１０２ 板幅推定手段
１０４ 板幅偏差蓄積手段(第２のテーブル)
１０５ 適応手段
１０６ スラブ幅逆算手段
１０８ スラブ幅偏差蓄積手段(第１のテーブル)
１０９ 学習手段
１１０ 切替手段
１１５ 板幅予測モデル
１５０ 熱間圧延機
１５１ エッジャ
１５４ 粗圧延機
１５５ 仕上げ圧延機
１５６ スラブ(被圧延材)
１５７ 鋼板(被圧延材)
１６１ 薄スラブ連鋳機(連続鋳造機)
１８０ 板厚制御手段
１９０ ＰＤＩテーブル
１００１ 適応ゲイン算出手段
β 適応ゲイン
ΔWact 偏差
Claims (10)
- 連続鋳造機で鋳造され、粗圧延機に入ってきた被圧延材のスラブに対してエッジャで板幅が所定幅になるよう制御し、その後、仕上げ圧延機で圧延された後の前記被圧延材の板幅が目標値になるよう制御する熱間圧延機の板幅制御装置であって、
前記スラブの幅および圧延過程と圧延後の前記被圧延材の板幅の関係を格納する板幅予測モデルと、
圧延後の被圧延材の板幅実測値と前記熱間圧延機から取り込んだ該被圧延材に関する圧延情報とから、前記板幅予測モデルを逆算して前記被圧延材の圧延前の前記スラブの幅を推定するスラブ幅推定手段と、
該スラブ幅推定手段の推定結果と前記スラブの幅の指示値との偏差を蓄積するスラブ幅偏差蓄積手段と、
該スラブ幅偏差蓄積手段の内容を基に前記スラブの幅の指示値を補正する学習手段と、
該学習手段により補正された前記スラブの幅を用いた演算で圧延後の被圧延材の板幅を目標値にするための前記エッジャへの制御指令を算出して出力するプリセット制御手段とを
備えたことを特徴とする熱間圧延機の板幅制御装置。 - 連続鋳造機で鋳造され、粗圧延機に入ってきた被圧延材のスラブに対してエッジャで板幅が所定幅になるよう制御し、その後、仕上げ圧延機で圧延された後の前記被圧延材の板幅が目標値になるよう制御する熱間圧延機の板幅制御装置であって、
前記スラブの幅および圧延過程と圧延後の前記被圧延材の板幅の関係を格納する板幅予測モデルと、
前記スラブの幅の指示値と前記熱間圧延機から取り込んだ該スラブに関する圧延情報とから、前記板幅予測モデルを用いて前記仕上げ圧延機で圧延された後の前記被圧延材の板幅を推定する板幅推定手段と、
直近に圧延された被圧延材について、前記板幅推定手段の推定結果と圧延後の当該被圧延材の板幅実測値の偏差を蓄積する板幅偏差蓄積手段と、
該板幅偏差蓄積手段の内容を基に次回圧延される圧延後の被圧延材の板幅の目標値を補正する適応手段と、
圧延後の被圧延材の板幅実測値と前記熱間圧延機から取り込んだ該被圧延材に関する圧延情報とから、前記板幅予測モデルを逆算して該被圧延材の圧延前のスラブの幅を推定するスラブ幅推定手段と、
該スラブ幅推定手段の推定結果と前記スラブの幅の指示値との偏差を蓄積するスラブ幅偏差蓄積手段と、
該スラブ幅偏差蓄積手段の内容を基に前記スラブの幅の指示値を補正する学習手段と、
該学習手段の出力と前記適応手段の出力との何れかを選択して用いた演算で圧延後の被圧延材の板幅を目標値にするための前記エッジャへの制御指令を算出して出力するプリセット制御手段とを
備えたことを特徴とする熱間圧延機の板幅制御装置。 - 前記学習手段の出力と前記適応手段の出力とを切り替えて前記プリセット制御手段に出力する切替手段を備え、
該切替手段は、前記連続鋳造機の鋳造開始後の圧延本数を取り込み、該圧延本数が一定値以下のときは学習手段の出力を選択し、それ以外のときは前記適応手段の出力を選択して前記プリセット手段に出力する
ことを特徴とする請求項２記載の熱間圧延機の板幅制御装置。 - 前記学習手段の出力と前記適応手段の出力とを切り替えて前記プリセット制御手段に出力する切替手段を備え、
該切替手段は、前記連続鋳造機がモールド幅替えを行った後の鋳造開始後の圧延本数を取り込み、該圧延本数が一定値以下のときは前記学習手段の出力を選択し、それ以外のときは前記適応手段の出力を選択して前記プリセット手段に出力する
ことを特徴とする請求項２記載の熱間圧延機の板幅制御装置。 - 前記学習手段の出力と前記適応手段の出力とを切り替えて前記プリセット制御手段に出力する切替手段を備え、
該切替手段は、前記連続鋳造機の鋳造開始後またはモールド幅替えを行った後の圧延本数を取り込み、該圧延本数が一定値以下のときは前記学習手段の出力を選択し、それ以外のときは前記適応手段の出力を選択して前記プリセット手段に出力する
ことを特徴とする請求項２記載の熱間圧延機の板幅制御装置。 - 前記学習手段の出力と前記適応手段の出力とを切り替えて前記プリセット制御手段に出力する切替手段を備え、
該切替手段は、次回圧延される前記スラブの幅が直近に圧延された前記スラブの幅との類似度を判定し、該類似度が一定値以下のときは前記学習手段の出力を選択し、それ以外のときは前記適応手段の出力を選択して前記プリセット手段に出力する
ことを特徴とする請求項２記載の熱間圧延機の板幅制御装置。 - 前記板幅偏差蓄積手段から抽出した板幅偏差に適応ゲインを乗じた値を用いて、次回圧延される被圧延材の板幅目標値の補正量を算出する適応手段と、該適応手段の出力を用いて補正した目標板幅を用いて圧延後の被圧延材の板幅目標値を実現するための前記エッジャへの制御指令を算出して出力するプリセット制御手段とを備えた熱間圧延機の板幅制御装置であって、
前記板幅偏差蓄積手段の内容から、前後して圧延された被圧延材における板幅偏差の相関の大きさを求め、該相関の大きさを基に前記適応ゲインを決定する適応ゲイン算出手段を備えた
ことを特徴とする請求項２から請求項６のうちの何れか一項に記載の熱間圧延機の板幅制御装置。 - 連続鋳造機で鋳造され、粗圧延機に入ってきた被圧延材のスラブに対してエッジャで板幅が所定幅になるよう制御し、その後、仕上げ圧延機で圧延された後の前記被圧延材の板幅が目標値になるよう制御する熱間圧延機の板幅制御装置であって、
前記スラブの幅および圧延過程と圧延後の前記被圧延材の板幅の関係を格納する板幅予測モデルと、
前記スラブの幅の指示値と前記熱間圧延機から取り込んだ該スラブに関する圧延情報とから、前記板幅予測モデルを用いて仕上げ圧延機で圧延された後の前記被圧延材の板幅を推定する板幅推定手段と、
直近に圧延された被圧延材について、前記板幅推定手段の推定結果と圧延後の当該被圧延材の板幅実測値の偏差を蓄積する板幅偏差蓄積手段と、
該板幅偏差蓄積手段の内容を基に次回圧延される圧延後の被圧延材の板幅の目標値を補正する適応手段と、
該適応手段により補正された前記板幅の目標値を用いた演算で前記エッジャへの制御指令を算出して出力するプリセット制御手段とを
備え、
前記適応手段は、前記板幅偏差蓄積手段から抽出した板幅偏差に適応ゲインを乗じた値を用いて、次回圧延される被圧延材の板幅目標値の補正量を算出し、
前記プリセット制御手段は、前記適応手段の出力を用いて補正した目標板幅を用いて圧延後の被圧延材の板幅目標値を実現するための前記エッジャへの制御指令を算出して出力し、
前記板幅偏差蓄積手段の内容から、前後して圧延された被圧延材における板幅偏差の相関の大きさを求め、該相関の大きさを基に前記適応ゲインを決定する適応ゲイン算出手段を備えた
ことを特徴とする熱間圧延機の板幅制御装置。 - 前記適応ゲイン算出手段は、前記前後して圧延された被圧延材における板幅偏差の相関が大きいときは大きな前記適応ゲインを算出し、前記前後して圧延された被圧延材における板幅偏差の相関が小さいときは小さな前記適応ゲインを算出する
ことを特徴とする請求項７または請求項８記載の熱間圧延機の板幅制御装置。 - 連続鋳造機で鋳造され、粗圧延機に入ってきた被圧延材のスラブに対してエッジャで板幅が所定幅になるよう制御し、その後、仕上げ圧延機で圧延された後の前記被圧延材の板幅が所定値になるよう制御する熱間圧延機の板幅制御装置の板幅制御方法であって、
前記スラブの幅および圧延過程と圧延後の前記被圧延材の板幅の関係を格納し、
圧延後の被圧延材の板幅実測値と前記熱間圧延機から取り込んだ該被圧延材に関する圧延情報とから、前記スラブの幅および圧延過程と圧延後の該被圧延材の板幅の関係を逆算して該被圧延材の圧延前のスラブの幅を推定し、
この推定結果とスラブの幅の指示値との偏差を第１のテーブルに蓄積し、
前記スラブの幅の指示値と前記熱間圧延機から取り込んだ該スラブに関する圧延情報を用い、スラブの幅および圧延過程と圧延後の当該被圧延材の板幅の関係および前記仕上げ圧延機で圧延された後の当該被圧延材の板幅を推定し、
直近に圧延された被圧延材について、前記板幅推定結果と前記板幅実測値の偏差を算出して第２のテーブルに蓄積し、
前記連続鋳造機の鋳造開始後またはモールド幅替えを行った後の圧延本数を取り込み、
該圧延本数が一定値以下のときは、前記第１のテーブルの内容にしたがって次回圧延されるスラブの幅の指示値を補正し、
該圧延本数が一定値より大きいときは、前記第２のテーブルの内容にしたがって次回圧延される被圧延材の板幅目標値を補正し、
前記補正結果にしたがって圧延後の被圧延材の板幅を所定の値に制御するための前記エッジャへの制御指令を算出して出力する
ことを特徴とする熱間圧延機の板幅制御装置の板幅制御方法。
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