JP5469143B2 - 圧延制御装置、圧延制御方法及び圧延制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、圧延制御装置、圧延制御方法及び圧延制御プログラムに関し、特に、被圧延材の形状制御に関する。

被圧延材を中伸びあるいは耳伸びの無い製品に圧延することは、品質保証上重要なことである。このため、近年に至って、被圧延材の長手方向厚み寸法の均一化のみならず、板幅方向の厚み分布を考慮に入れた圧延制御、即ち被圧延材の形状制御を行うのが一般的となり、種々の方法が提案されるに至っている。

そのような方法の例として、複数パスを繰り返して圧延操業を行う場合において、あるパスの圧延中又は当該パスの圧延が終了した後に測定された形状データおよび板クラウン情報に基づいてワークロールベンディング力を制御する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、圧延中に連続して被圧延材の形状を測定し、連続測定されたデータと板クラウン変化率予測モデルの予測板クラウン変化率とから、逐次、圧延中の被圧延材の形状不良を修正するようにワークロールベンディング力を決定する手順と、連続測定されたデータと板クラウン変化率予測モデルの予測板クラウン変化率とから、逐次、板クラウン変化率予測モデルを修正する手順とを含む形状制御方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平３−３２４１２号公報 特開平９−２９５０２２号公報

複数パスを繰り返して圧延操業を行う場合においては、リールに巻き取られた被圧延材を巻き出し、圧延機をある方向に回転させて圧延を行って圧延機の反対側に設置されたリールで圧延後の被圧延材を巻き取る正回転の圧延と、巻き取られた圧延後の被圧延材を巻き出し、圧延機を逆回転させて圧延を行う逆回転の圧延とを繰り返して複数パスの圧延を行うリバース圧延が実施される。

このようなリバース圧延において、特許文献１に開示された方法を用いる場合、被圧延材の幅方向の複数の位置において被圧延材の形状を測定する形状計を圧延機の両側に設ける必要がある。しかしながら、そのような形状計は高価であり、圧延装置の初期投資費用や装置の維持費において、無視できない程度の割合を占めている。即ち、圧延機の両側に設けられた形状計を片方のみにすることができれば、相応のコスト削減効果が期待できる。

本発明は、上記実情に基づき、リバース圧延を行う圧延機において、被圧延材の形状を測定する形状計を圧延機の片方のみに設けた場合であっても、被圧延材の形状制御を可能とすることを目的とする。

本発明の一態様は、板状の被圧延材を搬送して少なくとも一対のロールで挟むことによって圧延した後に巻き軸によって巻き取る第１の圧延操業と、前記ロールを逆回転させると共に前記巻き取られた被圧延材を巻き出して前回の圧延とは逆方向に搬送することによって圧延した後に巻き軸によって巻き取る第２の圧延操業とを交互に繰り返すことにより複数回の圧延を行う圧延機を制御する圧延制御装置であって、前記圧延機は、前記搬送される被圧延材の形状を、前記被圧延材の搬送方向と垂直な方向であって且つ前記被圧延材の板面と平行な方向である板幅方向の複数の位置において測定する形状計を、前記被圧延材の搬送方向における前記ロールの片側にのみ有し、前記被圧延材の形状と、前記被圧延材の形状の目標値との比較結果である形状比較結果を算出する形状比較結果算出部と、前記算出された形状比較結果に基づき、前記被圧延材の形状と前記目標値との差異を修正するように前記ロールを制御するための制御量を決定する制御量決定部と、前記ロールによって圧延される前の前記被圧延材の板厚である入側板厚、圧延された後の前記被圧延材の板厚である出側板厚、前記入側板厚の平均値及び前記出側板厚の平均値に基づき、前記被圧延材の前記板幅方向の複数の位置における形状の予測値を算出する形状予測部とを含み、前記形状比較結果算出部は、前記第１の圧延操業において、前記形状計によって測定された前記被圧延材の形状と前記目標値とを比較することにより前記形状比較結果を算出し、前記第２の圧延操業において、前記形状予測部によって算出された前記形状の予測値と前記目標値とを比較することにより前記形状比較結果を算出することを特徴とする。

また、本発明の他の態様は、板状の被圧延材を搬送して少なくとも一対のロールで挟むことによって圧延した後に巻き軸によって巻き取る第１の圧延操業と、前記ロールを逆回転させると共に前記巻き取られた被圧延材を巻き出して前回の圧延とは逆方向に搬送することによって圧延した後に巻き軸によって巻き取る第２の圧延操業とを交互に繰り返すことにより複数回の圧延を行う圧延機を制御する圧延制御方法であって、前記圧延機は、前記搬送される被圧延材の形状を、前記被圧延材の搬送方向と垂直な方向であって且つ前記被圧延材の板面と平行な方向である板幅方向の複数の位置において測定する形状計を、前記被圧延材の搬送方向における前記ロールの片側にのみ有し、前記ロールによって圧延される前の前記被圧延材の板厚である入側板厚と、圧延された後の前記被圧延材の板厚である出側板厚と、前記入側板厚の平均値と、前記出側板厚の平均値とに基づき、前記被圧延材の前記板幅方向の複数の位置における形状の予測値を算出し、前記第１の圧延操業において、前記形状計によって測定された前記被圧延材の形状と前記目標値とを比較することにより、前記被圧延材の形状の目標値との比較結果である形状比較結果を算出し、前記第２の圧延操業において、前記算出された形状の予測値と前記目標値とを比較することにより前記形状比較結果を算出し、前記算出された形状比較結果に基づき、前記被圧延材の形状と前記目標値との差異を修正するように前記ロールを制御するための制御量を決定することを特徴とする。

また、本発明の更に他の態様は、板状の被圧延材を搬送して少なくとも一対のロールで挟むことによって圧延した後に巻き軸によって巻き取る第１の圧延操業と、前記ロールを逆回転させると共に前記巻き取られた被圧延材を巻き出して前回の圧延とは逆方向に搬送することによって圧延した後に巻き軸によって巻き取る第２の圧延操業とを交互に繰り返すことにより複数回の圧延を行う圧延機を制御する圧延制御プログラムであって、前記圧延機は、前記搬送される被圧延材の形状を、前記被圧延材の搬送方向と垂直な方向であって且つ前記被圧延材の板面と平行な方向である板幅方向の複数の位置において測定する形状計を、前記被圧延材の搬送方向における前記ロールの片側にのみ有し、前記ロールによって圧延される前の前記被圧延材の板厚である入側板厚と、圧延された後の前記被圧延材の板厚である出側板厚と、前記入側板厚の平均値と、前記出側板厚の平均値とに基づき、前記被圧延材の前記板幅方向の複数の位置における形状の予測値を算出するステップと、前記第１の圧延操業において、前記形状計によって測定された前記被圧延材の形状と前記目標値とを比較することにより、前記被圧延材の形状の目標値との比較結果である形状比較結果を算出するステップと、前記第２の圧延操業において、前記算出された形状の予測値と前記目標値とを比較することにより前記形状比較結果を算出するステップと、前記算出された形状比較結果に基づき、前記被圧延材の形状と前記目標値との差異を修正するように前記ロールを制御するための制御量を決定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。

本発明を用いることで、リバース圧延を行う圧延機において、被圧延材の形状を測定する形状計を圧延機の片方のみに設けた場合であっても、被圧延材の形状制御が可能となる。

本発明の実施形態に係る圧延装置の全体構成を示す図である。 ワークロールのたわみ及び被圧延材の形状を示す図である。 圧延前後における被圧延材の形状を示す図である。 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。 本発明の実施形態に係る形状予測モデル処理モジュールの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る圧延装置の正回転時における動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る圧延装置の逆回転時における動作を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る形状予測モデル処理モジュールの構成を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る圧延装置の全体構成を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る圧延装置１の全体構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る圧延装置１は、被圧延材Ａと接触して被圧延材Ａを圧延するワークロール１０１ａ、１０１ｂ（以降、ワークロール１０１とする）、圧延荷重を生み出すバックアップロール１０２ａ、１０２ｂ（以降、バックアップロール１０２とする）、ワークロール１０１とバックアップロール１０２との間に設けられる中間ロール１０３ａ、１０３ｂ（以降、中間ロール１０３とする）を含む。尚、以降の説明においては、ワークロール１０１、バックアップロール１０２及び中間ロール１０３を総じて圧延機とする。

本実施形態に係る圧延機においては、一方向に各ロールを回転させて被圧延材を搬送しながら圧延を行う正回転の圧延と、各ロールを逆回転させて被圧延材を搬送しながら圧延を行う逆回転の圧延とを交互に繰り返すことにより、複数回の圧延によって被圧延材Ａを目的の厚さに加工するリバース圧延が実施される。

ワークロール１０１及び中間ロール１０３には、ロール間の圧力を調整するロールベンダが接続されており、夫々ワークロールベンダ制御装置１０４、中間ロールベンダ制御装置１０５が、圧延制御装置１１０の制御に従って夫々のロールベンダの圧力を制御する。また、バックアップロール１０２には、圧下制御装置１０６が接続されており、圧下制御装置１０６が、圧延制御装置１１０の制御に応じた圧延荷重をバックアップロール１０２に与える。また、圧延荷重計１０８が、バックアップロール１０２の圧延荷重を計測して圧延制御装置１１０に入力する。

また、圧延機が被圧延材Ａを圧延して搬送する方向の片側には、形状計１０７が設けられている。形状計１０７は、被圧延材Ａの幅方向、即ち、被圧延材の板面と平行な方向であって、搬送方向と垂直な方向の複数の位置における被圧延材Ａの板面形状を計測して圧延制御装置１１０に入力する。これにより、圧延制御装置１１０は、被圧延材Ａの実測形状データを取得する。

この実測形状データは、圧延制御装置１１０において、ワークロールベンダ制御装置１０４及び中間ロールベンダ制御装置１０５によるロールベンダの制御（以降、形状制御とする）のために用いられる。本実施形態においては、図１において圧延機の右側、即ち、正回転時において圧延後の被圧延材Ａが搬送される側にのみ形状計１０７が設けられている。従って、正回転の場合にのみ、圧延後の被圧延材Ａの実測形状データを取得することが可能となる。

ここで、形状計１０７が測定する被圧延材Ａの実測形状について説明する。被圧延材Ａを圧延するワークロール１０１は、ロール長手方向の両側が支持されて設置されるため、上下のワークロール１０１によって被圧延材Ａを挟み込むと、ロールにたわみが生じる。図２（ａ）は、被圧延材Ａが挟まれた状態におけるワークロール１０１のたわみを示す図である。図２（ａ）においては、被圧延材Ａの搬送方向から見たワークロール１０１の状態を示している。

図２（ａ）に示すようにワークロール１０１がたわんだ状態で圧延を行うと、図２（ｂ）に示すように、被圧延材Ａは、その板面と平行な方向であって且つ搬送方向と垂直な方向（以降、幅方向とする）において圧延後の板厚に変化が生じる。即ち、幅方向の両端側の板厚がｈ_ｍｉｎで最も薄く、幅方向の中央の板厚がｈ_ｍａｘで最も厚くなる。尚、この際の幅方向における板厚分布の平均値をｈ_１とする。このような幅方向の板厚の分布が、板厚プロファイルである。

図３（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る形状計１０７が測定する形状データε_（ｉ）の概念を示す図である。図２（ｂ）に示すように被圧延材Ａにたわみが生じた場合、圧延前と圧延後で被圧延材の板幅が変わらないことを前提とすると、幅方向の両端側の方が、中央部分に比べて薄く圧延された分、板の長さが搬送方向に延ばされることとなる。図３（ａ）は、圧延前の被圧延材Ａを板面に垂直な方向から見た状態を示す図であり、図３（ｂ）は、圧延後の被圧延材Ａを板面に垂直な方向から見た状態を示す図である。

図３（ｂ）に示すように、圧延後の被圧延材Ａの長さの平均値を１とした場合、幅方向を示す因子“ｉ”に応じた位置の被圧延材のＡの長さは、平均値からの差異の絶対値ε_（ｉ）を用いて、“１＋ε_（ｉ）”若しくは“１−ε_（ｉ）”として表される。本実施形態に係る形状計１０７は、このように定義される形状体データε_（ｉ）を実測値として取得する。

本実施形態に係る圧延装置１においては、上述した形状制御により、被圧延材Ａの搬送方向の厚さの均一性だけでなく、被圧延材Ａの幅方向の厚さの均一性を向上している。そのため、通常であれば圧延機の圧延方向両側に形状計１０７を設けることとなるが、形状計１０７が片側にのみ設置されている場合であっても、正回転時及び逆回転時の両方における形状制御を可能とし、且つ形状計１０７を１つとしたことによる装置のコストの低減が本実施形態に係る要旨である。

圧延制御装置１１０は、図１に示すように、形状予測モデル処理モジュール１１１、形状偏差計算部１１２、目標形状設定部１１３及び制御量決定部１１４を含む。形状予測モデル処理モジュール１１１は、本実施形態の要旨に係る構成であり、図１に示す逆回転の圧延操業時、即ち、圧延後の被圧延材Ａが搬送される側に形状計１０７が設けられていない場合において、形状予測モデルの計算により、圧延後の被圧延材Ａの圧延後の形状の予測値である予測形状データを生成して形状偏差計算部１１２に入力する。即ち、形状予測モデル処理モジュール１１１は、被圧延材Ａの圧延後の形状を予測する制御量決定部として機能する。形状予測モデル処理モジュール１１１の詳細については後述する。

形状偏差計算部１１２は、圧延機の正回転時においては、形状計１０７から取得した実測形状データと、目標形状設定部１１３によって設定されている目標となる形状データ（以降、目標形状データとする）とに基づいて形状偏差を計算する。また、形状偏差計算部１１２は、圧延機の逆回転時においては、形状予測モデル処理モジュール１１１から入力された予測形状データと、目標形状設定部１１３によって設定されている目標形状データとに基づいて形状偏差を計算する。

即ち、形状偏差計算部１１２は、被圧延材Ａの形状の実測値または予測値と、被圧延材Ａの形状の目標値との比較結果である形状比較結果を算出する形状比較結果算出部として機能する。形状偏差計算部１１２は、算出した形状偏差を制御量決定部１１４に入力する。ここで、目標形状設定部１１３は、例えば、予め記憶された目標形状値のデータや、ユーザによって入力された目標形状値のデータを、目標となる形状データとして形状偏差計算部１１２に出力する。

制御量決定部１１４は、形状偏差計算部１１２から入力された形状偏差に基づき、ワークロールベンダ制御装置１０４、中間ロールベンダ制御装置１０５及び圧下制御装置１０６によるロールベンダ及びバックアップロール夫々の制御量を決定して出力する。これにより、ワークロールベンダ制御装置１０４、中間ロールベンダ制御装置１０５及び圧下制御装置１０６が、夫々ロールベンダ及びバックアップロールを制御する。

制御量決定部１１４は、上述したように算出された形状偏差、即ち被圧延材の形状と目標値との差異を修正するように、上記制御量を決定する。また、制御量決定部１１４は、ワークロールベンダ制御装置１０４、中間ロールベンダ制御装置１０５及び圧下制御装置１０６による制御量実績を形状予測モデル処理モジュール１１１に入力する。

このような構成により、圧延制御装置１１０において、形状計１０７によって取得された実測形状データまたは形状予測モデル処理モジュールによって予測された予測形状データに基づく被圧延材Ａの形状制御が実行される。

ここで、圧延制御装置１１０は、ＰＣ（Ｐｅｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等の情報処理装置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１１０のハードウェア構成について図４を参照して説明する。図４に示すように、本実施形態に係る圧延制御装置１１０は、一般的なサーバやＰＣ等と同様の構成を含む。即ち、本実施形態に係る情報処理装置は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２０、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）３０、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）４０及びＩ／Ｆ５０がバス８０を介して接続されている。また、Ｉ／Ｆ５０にはＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）６０及び操作部７０が接続されている。

ＣＰＵ１０は演算手段であり、圧延制御装置１１０全体の動作を制御する。ＲＡＭ２０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、ＣＰＵ１０が情報を処理する際の作業領域として用いられる。ＲＯＭ３０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。ＨＤＤ４０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る。

Ｉ／Ｆ５０は、バス８０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。ＬＣＤ６０は、配信サーバ２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７０は、キーボードやマウス、タッチパネル等、ユーザが圧延制御装置１１０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、ＲＯＭ３０やＨＤＤ４０若しくは図示しない光学ディスク等の記憶媒体に格納されたプログラムがＲＡＭ２０に読み出され、ＣＰＵ１０の制御に従って動作することにより、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１１０の機能を実現する機能ブロックが構成される。

尚、図４においては、１台の情報処理装置によって圧延制御装置１１０が構成される場合を例として説明したが、複数台の情報処理装置が連携して処理を行うことにより、図１に示すような圧延制御装置１１０の機能を実現する場合もあり得る。

次に、本実施形態に係る形状予測モデル処理モジュール１１１の機能について説明する。図５は、形状予測モデル処理モジュール１１１に含まれる機能及び各機能の連携態様を示す図である。図５に示すように、本実施形態に係る形状予測モデル処理モジュール１１１は、ロールギャップモデル１１１ａ、出側板厚プロファイルモデル１１１ｂ及び形状予測モデル１１１ｃの３つの計算モジュールを含む。

ロールギャップモデル１１１ａは、ワークロールベンダ制御装置１０４、中間ロールベンダ制御装置１０５及び圧下制御装置１０６による圧延機の制御において測定されたパラメータに基づき、ワークロール１０１のロールギャップを計算するための計算モジュールであり、以下の式（１）によりロールギャップＳ_（ｉ）を計算する。

ここで、Ｆ_Ｗは、ワークロール１０１のベンダ圧であり、ワークロールベンダ制御装置１０４を介して取得可能である。Ｆ_Ｉは、中間ロール１０３のベンダ圧であり、中間ロールベンダ制御装置１０５を介して取得可能である。Ｐ_ＤＳ、Ｐ_ＷＳは、バックアップロール１０２の圧延荷重であって、ロール軸方向の両側夫々の圧延荷重であり、ΔＰは、圧延荷重の変化量であり、圧延荷重計１０８を介して取得可能である。ΔＳ_ｇａｐは、ロールギャップの変化量であり、専用に設けられた図示しないセンサにより取得可能である。ロールギャップＳ_（ｉ）の“ｉ”とは、図３において説明したように、被圧延材Ａの幅方向の位置を示す因子である。

出側板厚プロファイルモデル１１１ｂは、圧延機によって圧延された被圧延材Ａの圧延後の出側板厚ｈ_（ｉ）を計算するための計算モジュールであり、以下の式（２）により出側板厚ｈ_（ｉ）を計算する。

ここで、Ｍは、圧延機のミル定数であり、予め設定された値が用いられる。Ｐ_（ｉ）は、被圧延材Ａの幅方向の位置に応じた圧延荷重であり、Ｐ_ＤＳ、Ｐ_ＷＳに基づいて求められる。また、Ｓ_（ｉ）は、ロールギャップモデル１１１ａによる計算結果が用いられる。

形状予測モデル１１１ｃは、圧延機の逆回転による圧延操業時において、上述した実測形状データε_（ｉ）に対応する予測形状データλ_（ｉ）を計算するための計算モジュールであり、以下の式（３）により予測形状データλ_（ｉ）を計算する。

ここで、ｈ_（ｉ）は、出側板厚プロファイルモデルによって計算された出側板厚である。Ｈ_（ｉ）は、被圧延材Ａが圧延機によって圧延される前の板厚を示す入側板厚プロファイルである。上述したように、本実施形態においては、リバース圧延が前提となっているため、形状予測モデル処理モジュール１１１は、前パスの圧延操業において出側板厚プロファイルモデル１１１ｂにより計算された出側板厚ｈ_（ｉ）の時系列を反転して変換することにより、今回のパスにおける入側板厚プロファイルＨ_（ｉ）を求める。

Ｈ_１は、入側板厚Ｈ_（ｉ）の平均値であり、ｈ_１は、図２（ｂ）においても説明したように、出側板厚ｈ（ｉ）の平均値であり、夫々以下の式（４）、式（５）によって求められる。

ここで、上述したように入側板厚Ｈ_（ｉ）は、既に算出されている前パスの出側板厚を変換して求められる。従って、形状予測モデル処理モジュール１１１は、今回のパスの圧延操業の開始に際して、上記式（４）の計算を実行して入側板厚平均値Ｈ_１を予め求めることができる。他方、出側板厚平均値ｈ_１は、上記式（２）の計算によって逐次算出される出側板厚ｈ_（ｉ）に基づき、逐次再計算される。即ち、形状予測モデル処理モジュール１１１は、出側板厚ｈ_（ｉ）の算出に応じて、上記式（５）の計算を実行し、出側板厚平均値ｈ_１を再計算する。

このように、形状予測モデル１１１ｃの計算結果により、圧延機の逆回転による圧延操業時、即ち、圧延機の出側に形状計１０７が設けられていない場合においても、被圧延材Ａの形状データを予測形状データλ_（ｉ）として取得することができる。この予測形状データλ_（ｉ）を用いて上述した形状制御を実施することが本実施形態に係る要旨である。

また、形状予測モデル１１１ｃは、圧延機の正回転による圧延操業時において、形状計１０７によって取得される実績形状データε（ｉ）を用いて、下記の式（６）により、圧延機によって圧延される前の被圧延材Ａの板厚、即ち、入側板厚を推定する。

上記（６）は、上記式（３）における予測形状データλ_（ｉ）を、実測形状データε_（ｉ）とし、入側板厚Ｈ_（ｉ）について解いた式である。形状予測モデル処理モジュール１１１は、このようにして求めた入側板厚Ｈ_（ｉ）と、予め測定された被圧延材Ａの板厚や、上述したようにｈ_（ｉ）から変換したＨ_（ｉ）とを比較することにより、ロールギャップモデル１１１ａ、出側板厚プロファイルモデル１１１ｂ及び形状予測モデル１１１ｃの精度を確認することができる。

次に、本実施形態に係る圧延操業時における圧延制御装置１１０の動作について説明する。図６は、圧延機を正回転させて圧延操業を行う場合の圧延制御装置１１０の動作を示すフローチャートである。図６に示すように、圧延制御装置１１０は、正回転の圧延操業を開始すると、形状計１０７によって測定された実測形状データε_（ｉ）の取得を開始する（Ｓ４０１）。

ε_（ｉ）の取得が開始されると、形状偏差計算部１１２が、目標形状設定部１１３において設定されている目標形状データと、取得された実測形状データε_（ｉ）との形状偏差を算出する（Ｓ６０２）。ここで、目標形状設定部１１３が出力する目標形状データは、実測形状データε_（ｉ）や予測形状データλ_（ｉ）に対応しており、時系列データであって且つ被圧延材Ａの幅方向の位置を示す因子“ｉ”に応じたデータである。

形状偏差計算部１１２によって形状偏差が算出されると、制御量決定部１１４が、算出された形状偏差に基づいてワークロールベンダ制御装置１０４、中間ロールベンダ制御装置１０５及び圧下制御装置１０６夫々の制御量を決定し（Ｓ６０３）、ワークロールベンダ制御装置１０４、中間ロールベンダ制御装置１０５及び圧下制御装置１０６夫々に設定する。

ここで、ワークロールベンダ制御装置１０４、中間ロールベンダ制御装置１０５及び圧下制御装置１０６夫々の制御量の変更は、式（１）において説明したＦ_Ｉ、Ｆ_Ｗ、Ｐ_ＤＳ、Ｐ_ＷＳに夫々影響し、その結果ロールギャップＳ_（ｉ）が変化する。即ち、制御量決定部１１４は、ロールギャップＳ_（ｉ）の変化により、形状偏差が是正されるようにワークロールベンダ制御装置１０４、中間ロールベンダ制御装置１０５及び圧下制御装置１０６夫々の制御量を決定する。

また、形状予測モデル処理モジュール１１１は、制御量決定部１１４から入力されたＦ_Ｗ、Ｆ_Ｉ、Ｐ_ＤＳ、Ｐ_ＷＳに基づいて圧延荷重Ｐ_（ｉ）を取得し、図５において説明した手順によりｈ_（ｉ）及びＨ_（ｉ）を算出する（Ｓ６０４）。このようにして算出されたｈ_（ｉ）は、上述したように、次のパス、即ち逆回転による圧延操業の際の入側板厚Ｈ_（ｉ）のために用いられる。また、Ｓ６０４において算出されたＨ_（ｉ）は、上述したように、形状モデル予測モジュール１１１の精度の確認等に用いられる。

尚、図７においては、Ｓ６０１〜Ｓ６０３の後にＳ６０４の処理が実行されるように説明したが、Ｓ６０１〜Ｓ６０３の処理とＳ６０４の処理とは並列して実行されても良いし、Ｓ６０４の処理を先に実行しても良い。

図７は、圧延機を逆回転させて圧延操業を行う場合の圧延制御装置１１０の動作を示すフローチャートである。図７に示すように、圧延制御装置１１０が逆回転の圧延操業を開始すると、形状予測モデル処理モジュール１１１が、前回のパス、即ち正回転よる圧延操業において算出した出側板厚ｈ_（ｉ）を、今回のパスにおける入側板厚Ｈ_（ｉ）に変換する（Ｓ７０１）。

また、形状予測モデル処理モジュール１１１は、図５において説明した手順により、Ｐ_（ｉ）を取得し、出側板厚ｈ_（ｉ）を算出する（Ｓ７０２）。そして、形状予測モデル処理モジュール１１１は、形状予測モデル１１１ｃにより、予測形状データλ_（ｉ）を算出する（Ｓ７０３）。形状予測モデル処理モジュール１１１によって予測形状データλ_（ｉ）が算出されると、形状偏差計算部１１２が、目標形状設定部１１３において設定されている目標形状と、取得された予測形状λ_（ｉ）との形状偏差を算出する（Ｓ７０４）。

形状偏差計算部１１２によって形状偏差が算出されると、制御量決定部１１４が、算出された形状偏差に基づき、図６のＳ６０３と同様に、ワークロールベンダ制御装置１０４、中間ロールベンダ制御装置１０５及び圧下制御装置１０６夫々の制御量を決定し（Ｓ７０５）、ワークロールベンダ制御装置１０４、中間ロールベンダ制御装置１０５及び圧下制御装置１０６夫々に設定する。

このように、本実施形態に係る圧延制御装置１１０は、圧延機の正回転による圧延操業時においては、形状計１０７による実測形状データε_（ｉ）に基づいて形状制御を行い、圧延機の逆回転による圧延操業時においては、形状予測モデル処理モジュールによる予測形状データλ_（ｉ）に基づいて形状制御を行う。そのため、形状計１０７を設ける位置を、圧延機における被圧延材Ａの搬送方向の片側のみとしても、形状制御を行うことが可能であり、形状計１０７の数を削減することで圧延装置１のコストを削減することが可能となる。

尚、上記実施形態においては、形状予測モデル処理モジュール１１１が、圧延機の逆回転による圧延操業時、即ち、被圧延材Ａの出側に形状計１０７が設けられている方向の圧延操業時にのみ、予測形状データλ_（ｉ）の算出を行う場合を例として説明した。しかしながら、入側板厚Ｈ_（ｉ）のデータがあれば、圧延機の正回転、逆回転に限らず、予測形状データλ_（ｉ）を算出することが可能である。

従って、圧延機の正回転による圧延操業時に算出された予測形状データλ_（ｉ）を、実測形状データε_（ｉ）と比較することにより、形状予測モデル処理モジュールによる形状予測の精度を確認すると共に、予測形状データλ_（ｉ）と実測形状データε_（ｉ）との差、即ち予測誤差に基づいた形状制御の補正が可能となる。そのような例について図８に示す。

図８は、上述した予測誤差Δλ_（ｉ）を算出する場合の、形状予測モデル処理モジュール１１１に含まれる機能及び各機能の連携態様を示す図である。図８の例に示す形状予測モデル１１１ｃは、上述したように、圧延機の正回転による圧延操業の際にも予測形状データλ_（ｉ）を算出し、実測形状データε_（ｉ）との差を予測誤差Δλ_（ｉ）として算出する。

更に、図８の例に係る形状予測モデル処理モジュール１１１は、予測誤差反映モデル１１１ｄを含む。予測誤差反映モデル１１１ｄは、形状予測モデル１１１ｃによって算出された予測誤差Δλ_（ｉ）を形状制御に反映させるための計算モジュールである。ここで、予測誤差反映モデル１１１ｄによる形状制御の補正態様について以下に説明する。

形状予測モデル処理モジュール１１１を構成する要素であるロールギャップモデル１１１ａ、出側板厚プロファイルモデル１１１ｂ、形状予測モデル１１１ｃのうち、精度の維持が最も困難なのは、最もパラメータの多いロールギャップモデル１１１ａによって算出されるロールギャップＳ_（ｉ）である。である。即ち、形状予測モデル１１１ｃにおいて算出される予測誤差Δλ_（ｉ）の要因は、ロールギャップモデル１１１ａによって算出されるロールギャップＳ_（ｉ）の誤差が大きいと考えられる。

従って、予測誤差反映モデル１１１ｄによる形状制御の補正態様として、例えば、ロールギャップモデル１１１ａによるロールギャップＳ_（ｉ）の算出処理を補正する態様が考えられる。この場合、予測誤差反映モデル１１１ｄは、予測誤差Δλ_（ｉ）に基づき、ロールギャップモデル１１１ａが算出したロールギャップＳ_（ｉ）を補正するための補正値であって、予測誤差Δλ_（ｉ）が低減し、好ましくはゼロになるような補正値を算出してロールギャップモデル１１１ａに入力する。これにより、予測誤差Δλ_（ｉ）に基づいた形状制御の補正が可能となる。

尚、ロールギャップＳ_（ｉ）を補正するための補正値の算出は、上述した式（３）、式（２）に基づいてロールギャップＳ_（ｉ）について解き、λ_（ｉ）をパラメータとした式に変換することによって実現可能である。

ここで、上記式（１）において説明したように、ロールギャップＳ_（ｉ）は、数々の測定結果や、測定結果に基づいて求められる値をパラメータとして算出される。従って、算出されたＳ_（ｉ）を補正するための補正値でなく、Ｓ_（ｉ）のパラメータとなる測定結果や、測定結果に基づいて求められる値を補正するための補正値を、Δλ_（ｉ）に基づいて求めても良い。これにより、高精度に測定可能なパラメータには影響を与えずに、形状制御を補正することが可能となる。

また、予測誤差Δλ_（ｉ）が最終的に影響するのは、形状偏差計算部１１２によって算出される目標形状との形状偏差及び制御量決定部１１４において決定されるワークロールベンダ制御装置１０４、中間ロールベンダ１０５及び圧下制御装置１０６の制御量である。従って、Δλ_（ｉ）に基づいて形状予測モデル処理モジュール１１１内部のモジュールを補正するのではなく、上記形状偏差や制御量を補正するようにしても良い。図９は、そのような態様における圧延装置１の全体構成を示す図である。

図９の態様における圧延装置１１０において、形状予測モデル処理モジュール１１１は、例えば、予測誤差反映モデル１１１ｄによる予測誤差Δλ_（ｉ）の処理結果を、目標形状データを補正するための補正値として目標形状設定部１１３に入力する。この場合、予測誤差反映モデル１１１ｄは、予測誤差Δλ_（ｉ）に基づき、目標形状データを補正するための補正値を算出する。

また、形状予測モデル処理モジュール１１１は、予測誤差反映モデル１１１ｄによる予測誤差Δλ_（ｉ）の処理結果を、ワークロールベンダ制御装置１０４、中間ロールベンダ１０５及び圧下制御装置１０６夫々の制御量を補正するための補正値として制御量決定部１１４に入力しても良い。この場合、予測誤差反映モデル１１１ｄは、予測誤差Δλ_（ｉ）に基づき、制御量を補正するための補正値を算出する。

このように、形状計１０７によって実測形状データε_（ｉ）が取得可能な、圧延機の正回転による圧延操業時においても、形状予測モデル処理モジュール１１１において予測形状データλ_（ｉ）を算出し、実測形状データε_（ｉ）の差である予測誤差Δλ_（ｉ）を算出することにより、圧延制御装置１１０による形状制御の精度を確認し、精度が低い場合には形状制御の制御態様を変更して、形状制御の精度を維持することが可能となる。

尚、上記実施形態においては、上記式（２）により出側板厚ｈ_（ｉ）を算出すると共に、前回のパスにおいて算出した出側板厚ｈ_（ｉ）を次のパスにおける入側板厚Ｈ_（ｉ）に変換する場合を例として説明した。しかしながら、板厚計を設けて出側板厚ｈ_（ｉ）及び入側板厚Ｈ_（ｉ）の実測値を取得するようにしても良い。

１ 圧延装置
１０ ＣＰＵ
２０ ＲＡＭ
３０ ＲＯＭ
４０ ＨＤＤ
５０ Ｉ／Ｆ
６０ ＬＣＤ
７０ 操作部
８０ バス
１０１、１０１ａ、１０１ｂ ワークロール
１０２、１０２ａ、１０２ｂ バックアップロール
１０３、１０３ａ、１０３ｂ 中間ロ―ル
１０４ ワークロールベンダ制御装置
１０５ 中間ロールベンダ制御装置
１０６ 圧下制御装置
１０７ 形状計
１０８ 圧延荷重計
１１０ 圧延制御装置
１１１ 形状予測モデル処理モジュール
１１１ａ ロールギャップモデル
１１１ｂ 出側板厚プロファイルモデル
１１１ｃ 形状予測モデル
１１１ｄ 予測誤差反映モデル
１１２ 形状偏差計算部
１１３ 目標形状設定部
１１４ 制御量決定部

Claims (9)

1. 板状の被圧延材を搬送して少なくとも一対のロールで挟むことによって圧延した後に巻き軸によって巻き取る第１の圧延操業と、前記ロールを逆回転させると共に前記巻き取られた被圧延材を巻き出して前回の圧延とは逆方向に搬送することによって圧延した後に巻き軸によって巻き取る第２の圧延操業とを交互に繰り返すことにより複数回の圧延を行う圧延機を制御する圧延制御装置であって、
   前記圧延機は、前記搬送される被圧延材の形状を、前記被圧延材の搬送方向と垂直な方向であって且つ前記被圧延材の板面と平行な方向である板幅方向の複数の位置において測定する形状計を、前記被圧延材の搬送方向における前記ロールの片側にのみ有し、
   前記被圧延材の形状と、前記被圧延材の形状の目標値との比較結果である形状比較結果を算出する形状比較結果算出部と、
   前記算出された形状比較結果に基づき、前記被圧延材の形状と前記目標値との差異を修正するように前記ロールを制御するための制御量を決定する制御量決定部と、
   前記ロールによって圧延される前の前記被圧延材の板厚である入側板厚、圧延された後の前記被圧延材の板厚である出側板厚、前記入側板厚の平均値及び前記出側板厚の平均値に基づき、前記被圧延材の前記板幅方向の複数の位置における形状の予測値を算出する形状予測部とを含み、
   前記形状比較結果算出部は、前記第１の圧延操業において、前記形状計によって測定された前記被圧延材の形状と前記目標値とを比較することにより前記形状比較結果を算出し、前記第２の圧延操業において、前記形状予測部によって算出された前記形状の予測値と前記目標値とを比較することにより前記形状比較結果を算出することを特徴とする圧延制御装置。
2. 前記形状予測部は、前記板幅方向の位置“ｉ”に応じた前記入側板厚をＨ_（ｉ）、前記出側板厚をｈ_（ｉ）、前記入側板厚の平均値をＨ_１、前記出側板厚の平均値をｈ_１とし、以下の式により前記被圧延材の形状の予測値λ_（ｉ）を算出することを特徴とする請求項１に記載の圧延制御装置。
   

   
3. 前記形状予測部は、
   前記ロールの制御において測定されたパラメータに基づいて前記出側板厚を算出し、
   交互に繰り返される前記第１の圧延操業と前記第２の圧延操業において、前回の圧延操業にて算出した前記出側板厚を変換して今回の圧延操業における入側板厚を取得することを特徴とする請求項１または２に記載の圧延制御装置。
4. 前記形状予測部は、前記出側板厚の算出に応じて前記出側板厚の平均値を再計算することを特徴とする請求項３に記載の圧延制御装置。
5. 前記形状予測部は、
   前記第１の圧延操業において、前記形状計によって測定された前記被圧延材の形状と前記形状予測部によって算出された前記形状の予測値との比較結果である予測誤差を算出し、
   前記目標値を補正するための補正値を前記算出した予測誤差に基づいて算出して出力することを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載の圧延制御装置。
6. 前記形状予測部は、
   前記第１の圧延操業において、前記形状計によって測定された前記被圧延材の形状と前記形状予測部によって算出された前記形状の予測値との比較結果である予測誤差を算出し、
   前記形状の予測値の算出過程において用いられるパラメータを補正するための補正値を前記算出した予測誤差に基づいて算出し、前記パラメータを補正することを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載の圧延制御装置。
7. 前記形状予測部は、
   前記第１の圧延操業において、前記形状計によって測定された前記被圧延材の形状と前記形状予測部によって算出された前記形状の予測値との比較結果である予測誤差を算出し、
   前記制御量を補正するための補正値を前記算出した予測誤差に基づいて算出して出力することを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載の圧延制御装置。
8. 板状の被圧延材を搬送して少なくとも一対のロールで挟むことによって圧延した後に巻き軸によって巻き取る第１の圧延操業と、前記ロールを逆回転させると共に前記巻き取られた被圧延材を巻き出して前回の圧延とは逆方向に搬送することによって圧延した後に巻き軸によって巻き取る第２の圧延操業とを交互に繰り返すことにより複数回の圧延を行う圧延機を制御する圧延制御方法であって、
   前記圧延機は、前記搬送される被圧延材の形状を、前記被圧延材の搬送方向と垂直な方向であって且つ前記被圧延材の板面と平行な方向である板幅方向の複数の位置において測定する形状計を、前記被圧延材の搬送方向における前記ロールの片側にのみ有し、
   前記ロールによって圧延される前の前記被圧延材の板厚である入側板厚と、圧延された後の前記被圧延材の板厚である出側板厚と、前記入側板厚の平均値と、前記出側板厚の平均値とに基づき、前記被圧延材の前記板幅方向の複数の位置における形状の予測値を算出し、
   前記第１の圧延操業において、前記形状計によって測定された前記被圧延材の形状と前記目標値とを比較することにより、前記被圧延材の形状の目標値との比較結果である形状比較結果を算出し、
   前記第２の圧延操業において、前記算出された形状の予測値と前記目標値とを比較することにより前記形状比較結果を算出し、
   前記算出された形状比較結果に基づき、前記被圧延材の形状と前記目標値との差異を修正するように前記ロールを制御するための制御量を決定することを特徴とする圧延制御方法。
9. 板状の被圧延材を搬送して少なくとも一対のロールで挟むことによって圧延した後に巻き軸によって巻き取る第１の圧延操業と、前記ロールを逆回転させると共に前記巻き取られた被圧延材を巻き出して前回の圧延とは逆方向に搬送することによって圧延した後に巻き軸によって巻き取る第２の圧延操業とを交互に繰り返すことにより複数回の圧延を行う圧延機を制御する圧延制御プログラムであって、
   前記圧延機は、前記搬送される被圧延材の形状を、前記被圧延材の搬送方向と垂直な方向であって且つ前記被圧延材の板面と平行な方向である板幅方向の複数の位置において測定する形状計を、前記被圧延材の搬送方向における前記ロールの片側にのみ有し、
   前記ロールによって圧延される前の前記被圧延材の板厚である入側板厚と、圧延された後の前記被圧延材の板厚である出側板厚と、前記入側板厚の平均値と、前記出側板厚の平均値とに基づき、前記被圧延材の前記板幅方向の複数の位置における形状の予測値を算出するステップと、
   前記第１の圧延操業において、前記形状計によって測定された前記被圧延材の形状と前記目標値とを比較することにより、前記被圧延材の形状の目標値との比較結果である形状比較結果を算出するステップと、
   前記第２の圧延操業において、前記算出された形状の予測値と前記目標値とを比較することにより前記形状比較結果を算出するステップと、
   前記算出された形状比較結果に基づき、前記被圧延材の形状と前記目標値との差異を修正するように前記ロールを制御するための制御量を決定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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