JP5616673B2 - 仕上連続圧延機の制御装置、制御方法及び制御パターン作成方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の圧延スタンドを有する仕上連続圧延機の制御装置、制御方法及び制御パターン作成方法に関する。

複数の圧延スタンドが連続して配置された仕上連続圧延機が、熱間圧延ラインなどに使用されている。仕上連続圧延機では、被圧延材の蛇行、穴あき、切断などの通板トラブルを避けるために、被圧延材の尾端の通板安定性を確保する必要がある。このため、仕上連続圧延機内を被圧延材が移動する速度（以下において、「圧延速度」という。）が制御される。具体的には、被圧延材が仕上連続圧延機の最終段の圧延スタンドを通り抜けるときの圧延速度（以下において、「尾端抜け速度」という。）と、圧延速度が尾端抜け速度まで減速完了したときの被圧延材の尾端位置（以下において、「減速完了位置」）とが、設定された値で固定されていることが望ましい。この尾端抜け速度と減速完了位置で与えられる被圧延材の圧延速度の挙動を、以下において「尾端減速パターン」という。

圧延速度の減速開始タイミングは、製品の生産性の観点から可能な限り遅らせることが望ましい。なぜなら、減速開始タイミングが遅いほど速い圧延速度による被圧延材の圧延距離が長くなり、被圧延材を先端から尾端まで圧延するのに要する時間が短くなるためである。また、圧延速度の減速によって被圧延材の温度が低下するため、材料温度を一定に保つ区間を少しでも長くするためにも、圧延速度の減速開始タイミングは可能な限り遅らせることが望ましい。

一方、圧延速度の減速開始タイミングが遅れることによって、被圧延材の尾端が仕上連続圧延機を抜けるときに、圧延速度が所望の尾端抜け速度まで減速しきれない場合がある。この場合には、絞りなどの点で通板トラブルが発生する。また、被圧延材の減速が急激な場合は、冷却スプレーなどを用いた温度制御が被圧延材の温度低下を補償できず、温度精度不足といった品質問題が発生する。

したがって、通板トラブルの防止や品質管理などのために尾端減速パターンが計算され、減速開始タイミングが決定される。

一般に、被圧延材が仕上連続圧延機の入側の所定の位置に到達した時点、例えば入側温度計通過時点において、尾端減速パターンが計算され、圧延速度の減速開始タイミングが決定される。そして、減速開始タイミングなどが指定された速度指令パターンに基づいて、圧延速度が制御される。

しかし、仕上連続圧延機の入側で尾端減速パターンを計算した場合は、その後にダイナミック制御による圧延速度の変更が行われるなどして、尾端減速パターンを計算したときの圧延速度の設定速度と圧延速度の実績値とに差異が生じることがある。この圧延速度の差異により、被圧延材の尾端を中心とした減速完了のタイミングに誤差が生じる。このため、状況が悪い場合は、被圧延材の尾端での通板トラブルが生じることがしばしばあった。

このため、各圧延スタンドを被圧延材の尾端が通過したことをそれぞれ知らせる尾端抜け信号に基づいて仕上圧延機内のストリップ残長をリアルタイムに求め、ストリップ残長と速度実績値とに基づいて圧延速度の減速率を補正する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平４−１３４０７号公報

しかしながら、上記の提案された方法では、圧延速度の減速が完了する減速スタンドが予め定められており、その条件で減速率を変更しなければならない。したがって、圧延速度の減速率が設備の限界を超えれば、通板トラブルの発生を抑制することができない。また、ストリップ残長を求めるために使用される尾端抜け信号にも高い計算精度が必要である。

また、一般的に尾端減速パターンの計算は温度制御とは独立に行われている。したがって、圧延速度の減速により発生する被圧延材の温度低下を温度制御によって補償できるとは限らない。つまり、温度制御の観点からは、減速開始タイミングや減速率の変更が外乱となってしまう。

上記問題点に鑑み、本発明は、圧延速度の減速に起因する通板トラブルの発生を抑制し、且つ圧延速度の減速に応じて被圧延材の温度を制御できる仕上連続圧延機の制御装置、制御方法及び制御パターン作成方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、複数の圧延スタンドが連続して配置された仕上連続圧延機の制御装置であって、（イ）仕上連続圧延機内を被圧延材が移動する圧延速度をリアルタイムでモニタする速度モニタ装置と、（ロ）被圧延材が仕上連続圧延機内を一定の長さ搬送される毎に、圧延速度及び所定の減速率を用いて、複数の圧延スタンドから選択された減速完了圧延スタンドを被圧延材が通り抜けたときに圧延速度が予め設定された尾端抜け速度になるように、圧延速度の減速を開始する減速開始タイミングを算出する算出装置と、（ハ）減速開始タイミングにおいて減速率で圧延速度の減速を開始するように、仕上連続圧延機による圧延速度の調節を制御する速度制御装置と、（ニ）圧延速度の減速に起因する被圧延材の温度変化を補償するように、仕上連続圧延機による被圧延材の温度調節を制御する温度制御装置とを備える仕上連続圧延機の制御装置が提供される。

本発明の他の態様によれば、複数の圧延スタンドが連続して配置された仕上連続圧延機の制御方法であって、（イ）仕上連続圧延機内を被圧延材が移動する圧延速度をリアルタイムでモニタするステップと、（ロ）被圧延材が仕上連続圧延機内を一定の長さ搬送される毎に、圧延速度及び所定の減速率を用いて、複数の圧延スタンドから選択された減速完了圧延スタンドを被圧延材が通り抜けたときに圧延速度が予め設定された尾端抜け速度になるように、圧延速度の減速を開始する減速開始タイミングを算出するステップと、（ハ）減速開始タイミングにおいて減速率で圧延速度の減速を開始するように、仕上連続圧延機による圧延速度の調節を制御するステップと、（ニ）圧延速度の減速に起因する被圧延材の温度変化を補償するように、仕上連続圧延機による被圧延材の温度調節を制御するステップとを含む仕上連続圧延機の制御方法が提供される。

本発明の更に他の態様によれば、複数の圧延スタンドが連続して配置された仕上連続圧延機を制御する制御パターンの作成方法であって、（イ）仕上連続圧延機内を被圧延材が移動する圧延速度をリアルタイムでモニタするステップと、（ロ）被圧延材が仕上連続圧延機内を一定の長さ搬送される毎に、圧延速度及び所定の減速率を用いて、複数の圧延スタンドから選択された減速完了圧延スタンドを被圧延材が通り抜けたときに圧延速度が予め設定された尾端抜け速度になるように、圧延速度の減速を開始する減速開始タイミングを算出するステップと、（ハ）減速開始タイミングを含み、被圧延材が仕上連続圧延機に搬入されてから搬出されるまでの圧延速度を規定する速度指令パターンを作成するステップと、（ニ）速度指令パターンに基づき、圧延速度の減速に起因する被圧延材の温度変化を補償するように、仕上連続圧延機に実行させる被圧延材の温度調節を規定する温度指令パターンを作成するステップとを含む仕上連続圧延機の制御パターン作成方法が提供される。

本発明によれば、圧延速度の減速に起因する通板トラブルの発生を抑制し、且つ圧延速度の減速に応じて被圧延材の温度を制御できる仕上連続圧延機の制御装置、制御方法及び制御パターン作成方法を提供できる。

本発明の実施形態に係る制御装置の構成を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る等価距離の概念図である。 本発明の実施形態に係る制御装置によって減速開始タイミングを算出する方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施形態に係る制御装置により作成される速度指令パターンの例を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る制御装置により作成される温度指令パターンの例を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る制御装置によって仕上連続圧延機を制御する方法を説明するためのフローチャートである。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

本発明の実施形態に係る制御装置１０は、図１に示すように複数の圧延スタンドＦ₁〜Ｆ_zが連続して配置された仕上連続圧延機２０を制御する装置である（ｚ：２以上の整数）。制御装置１０は、仕上連続圧延機２０内を被圧延材１００が移動する圧延速度をリアルタイムでモニタする速度モニタ装置１１と、被圧延材１００が仕上連続圧延機２０内を一定の長さ搬送される毎に、圧延速度及び所定の減速率を用いて、圧延スタンドＦ₁〜Ｆ_zから選択された減速完了圧延スタンドを被圧延材１００が通り抜けたときに圧延速度が予め設定された尾端抜け速度になるように、圧延速度の減速を開始する減速開始タイミングを算出する算出装置１２と、減速開始タイミングにおいて所定の減速率で圧延速度の減速を開始するように、仕上連続圧延機２０による圧延速度の調節を制御する速度制御装置１３と、圧延速度の減速に起因する被圧延材１００の温度変化を補償するように、仕上連続圧延機２０による被圧延材１００の温度調節を制御する温度制御装置１４とを備える。

上記のように、仕上連続圧延機２０内で被圧延材１００が一定長搬送される毎に減速開始タイミングが新たに算出される。図１に示した実施形態では、仕上連続圧延機２０の入側と出側に移動量検知センサ３１、３２が配置されている。移動量検知センサ３１が仕上連続圧延機２０の入側において被圧延材１００を監視し、被圧延材１００の移動量を検知する。これにより、仕上連続圧延機２０に搬入された被圧延材１００の長さを検知できる。また、移動量検知センサ３２が仕上連続圧延機２０の出側において被圧延材１００を監視し、被圧延材１００の移動量を検知する。これにより、仕上連続圧延機２０から搬出された被圧延材１００の長さを検出できる。

移動量検知センサ３１、３２により検知された被圧延材１００の移動量Ｌｄは、制御装置１０に通知される。このため、制御装置１０は仕上連続圧延機２０内を移動中の被圧延材１００の位置を検出できる。通知される移動量Ｌｄが一定の距離になる毎に、制御装置１０は減速開始タイミングを算出する。これにより、被圧延材１００が仕上連続圧延機２０内を一定の長さ搬送される毎に、減速開始タイミングが算出される。例えば、被圧延材１００が２ｍ移動する毎に、減速開始タイミングが算出される。

例えば、被圧延材１００の圧延処理開始時では移動量検知センサ３１から被圧延材１００の移動量Ｌｄが制御装置１０に通知される。そして、移動量検知センサ３２により被圧延材１００の移動量Ｌｄが検知されるようになった後は、移動量検知センサ３２から制御装置１０に被圧延材１００の移動量Ｌｄが通知される。

圧延速度の減速率は、仕上連続圧延機２０による被圧延材１００の温度低下の補償が可能で、且つ、できるだけ速やかに圧延速度を尾端抜け速度まで減速できるように設定される。また、尾端抜け速度は、仕上連続圧延機２０を通過後に通板トラブルが発生しないように設定される。

先ず、図１に示した仕上連続圧延機２０について説明する。仕上連続圧延機２０は、例えば熱間圧延ラインに使用される圧延機であり、図１に示した例では、仕上連続圧延機２０の圧延スタンドの段数はｚ段である。図１中で、仕上連続圧延機２０の初段の圧延スタンドをＦ₁、最終段の圧延スタンドをＦ_zと表示している。被圧延材１００は、仕上連続圧延機２０内を圧延スタンドＦ₁から圧延スタンドＦ_zまで移動するにつれて、徐々に圧延される。

仕上連続圧延機２０は、圧延スタンドＦ₁〜Ｆ_z毎に配置された駆動装置M₁〜Ｍ_zを備える。駆動装置M₁〜Ｍ_zは、圧延スタンドＦ₁〜Ｆ_zをそれぞれ駆動するモータ、及びそのモータの動作から圧延速度を検出する速度検出装置を含む。圧延スタンドＦ₁〜Ｆ_zを通過するときの被圧延材１００の圧延速度は、駆動装置M₁〜Ｍ_zのモータによって設定される。駆動装置M₁〜Ｍ_zの速度検出装置は、例えば圧延スタンドＦ₁〜Ｆ_zのロール回転速度を制御するモータの回転数をモニタして、圧延速度を検出する。

また、仕上連続圧延機２０は、被圧延材１００の温度を調節する温度調節装置２１を有する。温度調節装置２１は、例えば、仕上連続圧延機２０内を移動中の被圧延材１００を冷却する冷却スプレーＣ₁〜Ｃ_zのスプレー流量を調整する。具体的には、温度調節装置２１は、圧延速度の減速により被圧延材１００の温度が低下した場合に、冷却スプレーＣ₁〜Ｃ_zのスプレー流量を減らして、被圧延材１００の温度低下を抑制する。

仕上入側温度計（ＦＥＴ）４１によって、仕上連続圧延機２０に搬入される直前の被圧延材１００の温度が測定される。更に、仕上出側温度計（ＦＤＴ）４２によって、仕上連続圧延機２０から搬出された直後の被圧延材１００の温度が測定される。

なお、図１は、仕上入側温度計４１を被圧延材１００の先端が通過している状態を示している。以下において、被圧延材１００の先端が仕上入側温度計４１を通過するタイミングを、「入側指定タイミング」という。

次に、制御装置１０による減速開始タイミングの算出方法を説明する。制御装置１０は、以下に述べる尾端減速パターン情報Ｉを計算することによって、減速開始タイミングを算出する。尾端減速パターン情報Ｉには、基準圧延スタンドＦ_ＳＴＤと、基準圧延スタンドＦ_ＳＴＤからの時間差ｄｔが含まれる。ここで、「基準圧延スタンド」とは、被圧延材１００がその基準圧延スタンドＦ_ＳＴＤを通過した後で、基準圧延スタンドＦ_ＳＴＤの次段の圧延スタンドに入る前に、圧延速度の減速が始まる圧延スタンドである。「時間差」とは、被圧延材１００が基準圧延スタンドＦ_ＳＴＤを通過した後、圧延速度の減速を開始するまでの時間である。

以下の説明では、第ｎ段の圧延スタンドＦ_nの出側を減速完了位置とする。つまり、圧延スタンドＦ_nを減速完了圧延スタンドとして、圧延スタンドＦ_nを被圧延材１００の尾端が通り抜けたときの圧延速度Ｖ_nが、予め設定された尾端抜け速度Ｖ_OUTになるように、尾端減速パターン情報Ｉを計算する場合を説明する。

なお、出側での圧延速度が尾端抜け速度Ｖ_OUTである減速完了圧延スタンドは、一般的には最終段の圧延スタンドに設定することが多い。しかし、圧延速度の制御の誤差などによって、最終段の圧延スタンド出側での圧延速度が尾端抜け速度Ｖ_OUTまで減速できていない場合がある。このため、減速完了圧延スタンドを最終段より前の、例えば最終段の前段の圧延スタンドに設定することにより、トラブルの発生を抑制できる。本発明の実施形態に係る制御装置１０では、減速完了圧延スタンドを圧延スタンドＦ₁〜Ｆ_zから任意に選択できる。

圧延スタンドＦ₁〜Ｆ_zに含まれる任意の第ｍ段の圧延スタンドＦ_mと圧延スタンドＦ_nにおける圧延速度の関係は、以下の式（１）のようにマスフローの法則により関係付けられる：

Ｖ_m＝［｛ｈ_n×（１＋ｆ_n）｝／｛ｈ_m×（１＋ｆ_m）｝］×Ｖ_n ・・・（１）

式（１）で、Ｖ_m及びＶ_nはそれぞれ圧延スタンドＦ_m及び圧延スタンドＦ_nの出側における圧延速度である。また、ｈ_m及びｈ_nはそれぞれ圧延スタンドＦ_m及び圧延スタンドＦ_nの出側における被圧延材１００の厚みである。ｆ_m及びｆ_nはそれぞれ圧延スタンドＦ_m及び圧延スタンドＦ_nの先進率である。

尾端減速パターン情報Ｉを計算する時点での被圧延材１００の圧延速度（以下において、「ランニング速度」という。）Ｖ_RUN,nを、圧延スタンドＦ_nの駆動装置M_nにより検出された速度実績値Ｖ_ACT,nとする。速度実績値Ｖ_ACT,nは、速度モニタ装置１１が駆動装置M_nをリアルタイムでモニタすることにより得られる。速度モニタ装置１１がモニタした速度実績値Ｖ_ACT,nは、速度モニタ装置１１から算出装置１２に通知される。

圧延速度をランニング速度Ｖ_RUN,nから尾端抜け速度Ｖ_OUTまで減速するために要する減速時間Δｔは、以下の式（２）で表される：

Δｔ＝（Ｖ_RUN,n−Ｖ_OUT）／β_n ・・・（２）

β_nは、圧延スタンドＦ_nについて予め設定された所定の減速率である。なお、減速率は、どの圧延スタンドを減速完了圧延スタンドにするかにより、先進率に応じて圧延スタンドＦ₁〜Ｆ_z毎に予め設定されている。

圧延速度が減速する間に圧延スタンドＦ_n直下を通過する被圧延材１００の通過部分の長さ（以下において「圧延材長」という。）Ｌ_nは、以下の式（３）で算出される：

Ｌ_n＝Ｖ_RUN,n×Δｔ−β_n／２×Δｔ² ・・・（３）

また、圧延スタンドＦ_nと、圧延スタンドＦ_nの前段の圧延スタンドＦ_n-1との間の、圧延スタンドＦ_nの出側を基準とする距離（以下において「等価距離」という。）Ｌ_ESn-1,nを式（４）で定義する：

Ｌ_ESn-1,n ＝（ｈ_n-1／ｈ_n）×Ｌ_PS,n+1 ・・・（４）

式（４）のＬ_PS,n+1は、圧延スタンドＦ_nと圧延スタンドＦ_nの前段の圧延スタンドＦ_n-1間の物理的な圧延スタンド間距離である。式（４）で定義された等価距離Ｌ_ESn-1,nは、圧延スタンドＦ₁〜Ｆ_nでの圧下による被圧延材１００の材長変化を考慮した圧延スタンド間距離である。

圧延スタンドＦ_nと圧延スタンドＦ_n-1間の等価距離Ｌ_ESn-1,nと同様に、圧延スタンド間の各等価距離が、圧延スタンドＦ_nの出側を基準として、物理的な圧延スタンド間距離と出側板厚を用いて定義される。例えば、圧延スタンドＦ₁と圧延スタンドＦ₂間の等価距離Ｌ_ES1,2は、圧延スタンドＦ₁の出側と圧延スタンドＦ_nの出側それぞれにおける被圧延材１００の厚みｈ₁、ｈ_nと、圧延スタンドＦ₁と圧延スタンドＦ₂間の物理的な圧延スタンド間距離Ｌ_PS1,2とを用いて、（ｈ₁／ｈ_n）×Ｌ_PS1,2と定義される。図２に、各圧延スタンド間の等価距離の概念図を示す。

算出装置１２は、上記の圧延材長と等価距離とを比較しながら、以下のように減速開始タイミングを算出する。ここでは、被圧延材１００の先端が第ｋ段の圧延スタンドＦ_kの入側に位置するときに減速開始タイミングを算出する場合を、図３を参照して説明する。移動量検知センサ３１、３２から通知される被圧延材１００の移動量Ｌｄにより、制御装置１０は仕上連続圧延機２０内を移動中の被圧延材１００の位置を特定できる。

ステップＳ１１０においてＬ_n＜Ｌ_ESn-1,n の場合は、ステップＳ１１５で、被圧延材１００の尾端が第ｎ−１段の圧延スタンドＦ_n-1と第ｎ段の圧延スタンドＦ_n間に達したときに圧延速度の減速を開始するように、減速開始タイミングが決定される。具体的には、圧延スタンドＦ_n-1を基準圧延スタンドＦ_ＳＴＤとし、時間差ｄｔを式（５）のように設定する：

ｄｔ＝（Ｌ_ESn-1,n −Ｌ_n）／Ｖ_ACT,n ・・・（５）

つまり、被圧延材１００の尾端が圧延スタンドＦ_n-1を通過したときから、式（５）で表される時間差ｄｔ後に、圧延速度の減速を開始するように減速開始タイミングが決定される。一方、ステップＳ１１０においてＬ_n≧Ｌ_ESn-1,n の場合は、ステップＳ１２０に進む。

ステップＳ１２０においてＬ_n＜Ｌ_ESn-1,n ＋Ｌ_ESn-2,n-1 の場合は、ステップＳ１２５で、被圧延材１００の尾端が第ｎ−２段の圧延スタンドＦ_n-2と第ｎ−１段の圧延スタンドＦ_n-1間に達したときに圧延速度の減速を開始するように、減速開始タイミングが決定される。具体的には、圧延スタンドＦ_n-2を基準圧延スタンドＦ_ＳＴＤとし、時間差ｄｔを式（６）のように設定する：

ｄｔ＝（Ｌ_ESn-1,n ＋Ｌ_ESn-2,n-1 −Ｌ_n）／Ｖ_ACT,n ・・・（６）

つまり、被圧延材１００の尾端が圧延スタンドＦ_n-2を通過したときから、式（６）で表される時間差ｄｔ後に、圧延速度の減速を開始するように減速開始タイミングが決定される。

以下同様にして、減速完了圧延スタンドである圧延スタンドＦ_nから基準圧延スタンドＦ_ＳＴＤまでの圧延スタンド間の等価距離の総和の方が圧延材長Ｌ_nよりも長く、且つ等価距離の総和が最も短いように基準圧延スタンドＦ_ＳＴＤが設定されて、減速開始タイミングが決定される。例えば、図３のステップＳ１３０においてＬ_n＜Ｌ_ESn-1,n ＋Ｌ_ESn-2,n-1 ＋・・・＋Ｌ_ESk,k+1の場合は、ステップＳ１３５で、被圧延材１００の尾端が第ｋ段の圧延スタンドＦ_kと第ｋ＋１段の圧延スタンドＦ_k+1間に達したときに圧延速度の減速を開始するように、減速開始タイミングが決定される。具体的には、圧延スタンドＦ_kを基準圧延スタンドＦ_ＳＴＤとし、時間差ｄｔを式（７）のように設定する：

ｄｔ＝（Ｌ_ESn-1,n ＋Ｌ_ESn-2,n-1 ＋・・・＋Ｌ_ESk,k+1−Ｌ_n）／Ｖ_ACT,n ・・・（７）

つまり、被圧延材１００の尾端が圧延スタンドＦ_kを通過した後、式（７）で表される時間差ｄｔ後に、圧延速度の減速を開始するように減速開始タイミングが決定される。

ただし、ステップＳ１３０においてＬ_n≧Ｌ_ESn-1,n ＋Ｌ_ESn-2,n-1 ＋・・・＋Ｌ_ESk,k+1の場合は、ステップＳ１４０で「減速開始タイミングの算出が不可」などのアラームメッセージを出力して、減速開始タイミングの算出を終了する。この場合は、被圧延材１００が圧延スタンドＦ_nを通り抜けるまでに圧延速度を尾端抜け速度Ｖ_OUTに減速することができないためである。

例えば、減速完了圧延スタンドである圧延スタンドＦ_nと圧延スタンドＦ_nの前段の圧延スタンドＦ_n-1間の等価距離Ｌ_ESn-1,nが、被圧延材１００の圧延材長Ｌ_nよりも長い場合は、圧延スタンドＦ_nと圧延スタンドＦ_n-1との間で圧延速度の減速を開始するように減速開始タイミングが設定される。一方、圧延スタンドＦ_nと圧延スタンドＦ_n-1間の等価距離Ｌ_ESn-1,nが、被圧延材１００の圧延材長Ｌ_n以下の場合は、被圧延材１００が圧延スタンドＦ_n-1に到達する前に圧延速度の減速を開始するように減速開始タイミングが設定される。

以上のようにして算出された基準圧延スタンドＦ_ＳＴＤと時間差ｄｔを含む尾端減速パターン情報Ｉが、算出装置１２から速度制御装置１３に通知される。上記に説明したように、基準圧延スタンドＦ_ＳＴＤと時間差ｄｔを用いて、減速開始タイミングが決定される。

速度制御装置１３は、尾端減速パターン情報Ｉを用いて、減速開始タイミングを含み、被圧延材１００が仕上連続圧延機２０に搬入されてから搬出されるまでの圧延速度を規定する速度指令パターンを作成する。以下に、図４に示した速度指令パターンの例について説明する。

時刻ｔ０は、仕上連続圧延機２０による被圧延材１００の圧延処理の開始時刻である。このときの圧延速度は、ランニング速度Ｖ_RUN,nである。その後、時刻ｔ１において、圧延速度の減速が開始される。つまり、時刻ｔ１は減速開始タイミングの時刻である。圧延速度は減速率β_nで減速され、時刻ｔ１から減速時間Δｔ後の時刻ｔ２において尾端抜け速度Ｖ_OUTに達する。ランニング速度Ｖ_RUN,nと尾端抜け速度Ｖ_OUTとの速度差がΔＶとする。その後、被圧延材１００の圧延処理が終了する時刻ｔ３まで、圧延速度は尾端抜け速度Ｖ_OUTに維持される。このように、速度指令パターンにより、仕上連続圧延機２０による被圧延材１００の圧延処理における圧延速度が規定される。なお、図４に示すように、被圧延材１００の圧延材長Ｌ_nは、減速時間Δｔ、速度差ΔＶ、減速率β_nで定まる。

温度制御装置１４は、速度制御装置１３が作成した速度指令パターンに基づき、被圧延材１００が仕上連続圧延機２０内を移動する間の温度調節装置２１の動作を規定する温度指令パターンを作成する。この温度指令パターンに従って仕上連続圧延機２０の温度調節装置２１が動作し、仕上連続圧延機２０内を移動する間の被圧延材１００の温度が調節される。

例えば、圧延速度の減速に起因する被圧延材１００の温度低下を補償するために、被圧延材１００に冷却材を吹きかけて温度を下げる冷却スプレーＣ₁〜Ｃ_zのスプレー流量を調整する温度指令パターンを作成する。つまり、圧延速度が低下するに従って被圧延材１００に吹きかけるスプレー流量を減量するようなスプレー流量パターンを実行するように、温度指令パターンとして作成する。図５に、図４に示した速度指令パターンに基づいて作成された、冷却スプレーＣ₁〜Ｃ_zのスプレー流量を調整する温度指令パターン例を示す。圧延速度が一定の間はスプレー流量も一定であり、圧延速度が減速される間はスプレー流量が減量される。図５は、圧延速度がランニング速度Ｖ_RUN,nではスプレー流量がＱ１であり、圧延速度が尾端抜け速度Ｖ_OUTまで減速された後のスプレー流量がＱ２である例を示している。

上記のように、制御装置１０は、圧延速度の実績値を用いて、所望の圧延スタンドで所望の尾端抜け速度に到達するような減速開始タイミングを含む速度指令パターンを算出する。更に、制御装置１０は、速度指令パターンを用いて、被圧延材１００の温度を調節する温度指令パターンを作成する。つまり、制御装置１０は、速度指令パターン及び温度指令パターンを含む仕上連続圧延機２０の制御パターンを作成し、この制御パターンを用いて仕上連続圧延機２０を制御する。これにより、圧延速度に起因する通板トラブルの発生が抑制され、且つ、圧延速度の減速に応じて被圧延材１００の温度低下を補償することで温度精度不足による品質問題の発生が抑制される。

以下に、図６を参照して制御装置１０の動作を説明する。以下では、減速完了圧延スタンドが圧延スタンドＦ_nである場合について説明する。

ステップＳ１０において、予め設定されたタイミング、例えば既述した入側指定タイミングで、算出装置１２が最初の尾端減速パターン情報Ｉを計算する。即ち、入側指定タイミングにおける圧延速度と予め設定された減速率を用いて、減速完了圧延スタンドにおける圧延速度が尾端抜け速度Ｖ_OUTになるように、基準圧延スタンドＦ_ＳＴＤと時間差ｄｔが算出される。算出された基準圧延スタンドＦ_ＳＴＤと時間差ｄｔを含む尾端減速パターン情報Ｉが、算出装置１２から速度制御装置１３に通知される。尾端減速パターン情報Ｉに基づき、速度制御装置１３が速度指令パターンＰｓを作成する。

ステップＳ２０において、速度制御装置１３は、速度指令パターンＰｓに基づき、仕上連続圧延機２０を制御する。つまり、速度制御装置１３は、速度指令パターンＰｓに規定された圧延速度を実現するように、仕上連続圧延機２０内を搬送される被圧延材１００の圧延速度を制御する。

ステップＳ３０において、算出装置１２が、被圧延材１００が仕上連続圧延機２０内を一定の長さ搬送される毎に、図３を参照して説明した方法を用いて、圧延スタンドＦ₁〜Ｆ_zから予め選択された圧延スタンドＦ_nを減速完了圧延スタンドとして、基準圧延スタンドＦ_ＳＴＤと時間差ｄｔを新たに算出する。即ち、速度モニタ装置１１によってモニタされたランニング速度Ｖ_RUN,nや所定の減速率β_nを用いて、圧延スタンドＦ_nを被圧延材１００が通り抜けたときの圧延速度が予め設定された尾端抜け速度Ｖ_OUTになるように、基準圧延スタンドＦ_ＳＴＤと時間差ｄｔが算出される。既に説明したように、基準圧延スタンドＦ_ＳＴＤと時間差ｄｔを含む尾端減速パターン情報Ｉから、減速開始タイミングが決定される。算出された基準圧延スタンドＦ_ＳＴＤと時間差ｄｔを含む尾端減速パターン情報Ｉに基づき、速度制御装置１３が新たな速度指令パターンＰｓを作成する。

ステップＳ４０において、温度制御装置１４が、新たに作成された速度指令パターンＰｓに基づき、圧延速度の減速に応じて被圧延材１００の温度低下を補償する温度指令パターンＰｔを作成する。

ステップＳ５０において、速度制御装置１３は、速度指令パターンＰｓに基づいて、仕上連続圧延機２０による圧延速度の調節を制御する。つまり、速度指令パターンＰｓに規定された圧延速度を実現するように駆動装置M₁〜Ｍ_zが速度制御装置１３によって制御されて、被圧延材１００の圧延速度が調節される。このため、算出装置１２により算出された減速開始タイミングにおいて、所定の減速率で圧延速度の減速を開始する。速度制御装置１３による圧延速度の制御と同時に、温度制御装置１４は、温度指令パターンＰｔに基づき仕上連続圧延機２０の温度調節装置２１を制御する。つまり、温度指令パターンＰｔに規定された温度調節動作を実現するように温度調節装置２１が温度制御装置１４によって制御されて、被圧延材１００の温度が調節される。ただし、ステップＳ３０において減速開始タイミングの算出ができない場合は、既に述べたようにアラームメッセージを出力して、減速開始タイミングの算出を終了する。このように新たな減速開始タイミングを算出ができない場合は、直前に算出された最新の速度指令パターンＰｓ及び温度指令パターンＰｔを用いて、制御装置１０が仕上連続圧延機２０を制御する。

ステップＳ６０で被圧延材１００について圧延処理が終了していない場合は、工程はステップＳ３０に戻り、被圧延材１００が仕上連続圧延機２０内を一定の長さ搬送される毎に、速度指令パターンＰｓ及び温度指令パターンＰｔが新たに作成される。一方、被圧延材１００の圧延処理が終了している場合は、制御装置１０による仕上連続圧延機２０の制御を終了する。

以上に説明したように、制御装置１０では、仕上連続圧延機２０の入側を被圧延材１００が一定長通過する毎に、仕上連続圧延機２０の駆動装置M₁〜Ｍ_zをモニタして得られる圧延速度の実績値を用いて、所望の圧延スタンドで所望の尾端抜け速度に到達するような減速開始タイミングが算出される。このため、減速開始タイミングが算出された後にダイナミック制御による圧延速度の変更などがあっても、変更後の圧延速度を用いて新たに減速開始タイミングが算出される。つまり、減速開始タイミングの計算精度を向上することができる。また、減速開始タイミングを含む速度指令パターンを用いて温度指令パターンを作成することにより、被圧延材１００の温度制御の精度を向上できる。

したがって、本発明の実施形態に係る制御装置１０によれば、圧延速度に起因する通板トラブルの発生を抑制し、且つ圧延速度の減速に応じて被圧延材の温度を制御できる、仕上連続圧延機２０の制御装置、制御方法及び制御パターン作成方法を提供できる。

（その他の実施形態）
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

既に述べた実施形態の説明においては、仕上連続圧延機２０の駆動装置M₁〜Ｍ_zにより検出された圧延速度をモニタする例を示した。しかし、速度モニタ装置１１が、圧延スタンドＦ₁〜Ｆ_zを駆動するモータの回転数を直接モニタして圧延速度を検出してもよい。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明の仕上連続圧延機の制御技術は、材料を圧延加工する製造業に利用可能である。

M₁〜Ｍ_z…駆動装置
Ｆ₁〜Ｆ_z…圧延スタンド
Ｃ₁〜Ｃ_z…冷却スプレー
１０…制御装置
１１…速度モニタ装置
１２…算出装置
１３…速度制御装置
１４…温度制御装置
２０…仕上連続圧延機
２１…温度調節装置
３１、３２…移動量検知センサ
４１…仕上入側温度計
４２…仕上出側温度計
１００…被圧延材

Claims (15)

1. 複数の圧延スタンドが連続して配置された仕上連続圧延機の制御装置であって、
   前記仕上連続圧延機内を被圧延材が移動する圧延速度をリアルタイムでモニタする速度モニタ装置と、
   前記被圧延材が前記仕上連続圧延機内を一定の長さ搬送される毎に、前記圧延速度及び所定の減速率を用いて、前記複数の圧延スタンドから選択された減速完了圧延スタンドを前記被圧延材が通り抜けたときに前記圧延速度が予め設定された尾端抜け速度になるように、前記圧延速度の減速を開始する減速開始タイミングを算出する算出装置と、
   前記減速開始タイミングにおいて前記減速率で前記圧延速度の減速を開始するように、前記仕上連続圧延機による前記圧延速度の調節を制御する速度制御装置と、
   前記圧延速度の減速に起因する前記被圧延材の温度変化を補償するように、前記仕上連続圧延機による前記被圧延材の温度調節を制御する温度制御装置と
   を備えることを特徴とする仕上連続圧延機の制御装置。
2. 前記速度制御装置が、
   前記圧延速度が減速する間に前記減速完了圧延スタンドを通過する前記被圧延材の通過部分の長さと、
   前記減速完了圧延スタンドの出側での前記被圧延材の厚みをｈ _n 、前記複数の圧延スタンドのうち第ｋ段の圧延スタンドの前段の圧延スタンドの出側での前記被圧延材の厚みをｈ _k 、前記第ｋ段の圧延スタンドと前記第ｋ段の前段の圧延スタンドとの間の物理的な圧延スタンド間距離をＬ _PS として、前記第ｋ段の圧延スタンドと前記第ｋ段の前段の圧延スタンドとの間の等価距離を（ｈ _k ／ｈ _n ）×Ｌ _PS で定義した場合において、前記複数の圧延スタンド間それぞれに定義される等価距離と
   を用いて、前記減速開始タイミングを算出することを特徴とする請求項１に記載の仕上連続圧延機の制御装置。
3. 前記速度制御装置が、
   前記被圧延材の前記通過部分の長さよりも、前記減速完了圧延スタンドからの圧延スタンド間の前記等価距離の総和の方が長くなるように基準圧延スタンドを特定し、
   前記被圧延材の尾端が前記基準圧延スタンドと前記基準圧延スタンドの次段の圧延スタンドとの間に達したときに前記圧延速度の減速を開始するように、前記減速開始タイミングを設定する
   ことを特徴とする請求項２に記載の仕上連続圧延機の制御装置。
4. 前記速度制御装置が、前記減速開始タイミングを含み、前記被圧延材が前記仕上連続圧延機に搬入されてから搬出されるまでの前記圧延速度を規定する速度指令パターンを作成し、
   前記温度制御装置が、前記速度指令パターンに基づき、前記被圧延材の前記温度変化を補償するように前記仕上連続圧延機に実行させる前記被圧延材の温度調節を規定する温度指令パターンを作成する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の仕上連続圧延機の制御装置。
5. 前記速度モニタ装置が、前記複数の圧延スタンドを駆動する前記仕上連続圧延機のモータの回転から前記圧延速度を検出する速度検出装置をモニタすることよって、前記圧延速度をモニタすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の仕上連続圧延機の制御装置。
6. 前記温度制御装置が、前記被圧延材の温度を低下させる前記仕上連続圧延機の冷却スプレーの噴きかけ量を制御することによって、前記仕上連続圧延機による前記被圧延材の温度調節を制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の仕上連続圧延機の制御装置。
7. 複数の圧延スタンドが連続して配置された仕上連続圧延機の制御方法であって、
   前記仕上連続圧延機内を被圧延材が移動する圧延速度をリアルタイムでモニタするステップと、
   前記被圧延材が前記仕上連続圧延機内を一定の長さ搬送される毎に、前記圧延速度及び所定の減速率を用いて、前記複数の圧延スタンドから選択された減速完了圧延スタンドを前記被圧延材が通り抜けたときに前記圧延速度が予め設定された尾端抜け速度になるように、前記圧延速度の減速を開始する減速開始タイミングを算出するステップと、
   前記減速開始タイミングにおいて前記減速率で前記圧延速度の減速を開始するように、前記仕上連続圧延機による前記圧延速度の調節を制御するステップと、
   前記圧延速度の減速に起因する前記被圧延材の温度変化を補償するように、前記仕上連続圧延機による前記被圧延材の温度調節を制御するステップと
   を含むことを特徴とする仕上連続圧延機の制御方法。
8. 前記減速開始タイミングを算出するステップが、
   前記圧延速度が減速する間に前記減速完了圧延スタンドを通過する前記被圧延材の通過部分の長さと、
   前記減速完了圧延スタンドの出側での前記被圧延材の厚みをｈ _n 、前記複数の圧延スタンドのうち第ｋ段の圧延スタンドの前段の圧延スタンドの出側での前記被圧延材の厚みをｈ _k 、前記第ｋ段の圧延スタンドと前記第ｋ段の前段の圧延スタンドとの間の物理的な圧延スタンド間距離をＬ _PS として、前記第ｋ段の圧延スタンドと前記第ｋ段の前段の圧延スタンドとの間の等価距離を（ｈ _k ／ｈ _n ）×Ｌ _PS で定義した場合において、前記複数の圧延スタンド間それぞれに定義される等価距離と
   を用いて、前記減速開始タイミングを算出することを特徴とする請求項７に記載の仕上連続圧延機の制御方法。
9. 前記減速開始タイミングを算出するステップが、
   前記被圧延材の前記通過部分の長さよりも、前記減速完了圧延スタンドからの圧延スタンド間の前記等価距離の総和の方が長くなるように基準圧延スタンドを特定するステップと、
   前記被圧延材の尾端が前記基準圧延スタンドと前記基準圧延スタンドの次段の圧延スタンドとの間に達したときに前記圧延速度の減速を開始するように、前記減速開始タイミングを設定するステップと
   を含むことを特徴とする請求項８に記載の仕上連続圧延機の制御方法。
10. 前記減速開始タイミングを含み、前記被圧延材が前記仕上連続圧延機に搬入されてから搬出されるまでの前記圧延速度を規定する速度指令パターンを作成するステップと、
    前記速度指令パターンに基づき、前記被圧延材の前記温度変化を補償するように前記仕上連続圧延機に実行させる前記被圧延材の温度調節を規定する温度指令パターンを作成するステップと
    を更に含むことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の仕上連続圧延機の制御方法。
11. 前記被圧延材の温度調節を制御するステップにおいて、前記被圧延材の温度を低下させる前記仕上連続圧延機の冷却スプレーの噴きかけ量を制御することを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の仕上連続圧延機の制御方法。
12. 複数の圧延スタンドが連続して配置された仕上連続圧延機を制御する制御パターンの作成方法であって、
    前記仕上連続圧延機内を被圧延材が移動する圧延速度をリアルタイムでモニタするステップと、
    前記被圧延材が前記仕上連続圧延機内を一定の長さ搬送される毎に、前記圧延速度及び所定の減速率を用いて、前記複数の圧延スタンドから選択された減速完了圧延スタンドを前記被圧延材が通り抜けたときに前記圧延速度が予め設定された尾端抜け速度になるように、前記圧延速度の減速を開始する減速開始タイミングを算出するステップと、
    前記減速開始タイミングを含み、前記被圧延材が前記仕上連続圧延機に搬入されてから搬出されるまでの前記圧延速度を規定する速度指令パターンを作成するステップと、
    前記速度指令パターンに基づき、前記圧延速度の減速に起因する前記被圧延材の温度変化を補償するように、前記仕上連続圧延機に実行させる前記被圧延材の温度調節を規定する温度指令パターンを作成するステップと
    を含むことを特徴とする仕上連続圧延機の制御パターン作成方法。
13. 前記減速開始タイミングを算出するステップが、
    前記圧延速度が減速する間に前記減速完了圧延スタンドを通過する前記被圧延材の通過部分の長さと、
    前記減速完了圧延スタンドの出側での前記被圧延材の厚みをｈ _n 、前記複数の圧延スタンドのうち第ｋ段の圧延スタンドの前段の圧延スタンドの出側での前記被圧延材の厚みをｈ _k 、前記第ｋ段の圧延スタンドと前記第ｋ段の前段の圧延スタンドとの間の物理的な圧延スタンド間距離をＬ _PS として、前記第ｋ段の圧延スタンドと前記第ｋ段の前段の圧延スタンドとの間の等価距離を（ｈ _k ／ｈ _n ）×Ｌ _PS で定義した場合において、前記複数の圧延スタンド間それぞれに定義される等価距離と
    を用いて、前記減速開始タイミングを算出することを特徴とする請求項１２に記載の仕上連続圧延機の制御パターン作成方法。
14. 前記減速開始タイミングを算出するステップが、
    前記被圧延材の前記通過部分の長さよりも、前記減速完了圧延スタンドからの圧延スタンド間の前記等価距離の総和の方が長くなるように基準圧延スタンドを特定するステップと、
    前記被圧延材の尾端が前記基準圧延スタンドと前記基準圧延スタンドの次段の圧延スタンドとの間に達したときに前記圧延速度の減速を開始するように、前記減速開始タイミングを設定するステップと
    を含むことを特徴とする請求項１３に記載の仕上連続圧延機の制御パターン作成方法。
15. 前記温度指令パターンが、前記被圧延材の温度を低下させる前記仕上連続圧延機の冷却スプレーの噴きかけ量を規定する制御パターンであることを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の仕上連続圧延機の制御パターン作成方法。

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