JP5907157B2 - 圧延機の制御装置および制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、圧延機の制御装置および制御方法に関する。

鋼板などの被圧延材を圧延する際には、圧延中の被圧延材が圧延機の幅方向中央部付近位置に安定的に存在せず、圧延の進行と共に被圧延材が圧延機の幅方向端部側へ移動する現象が発生することがある。この現象は、一般に「蛇行」と呼ばれている。

この蛇行という現象は、被圧延材の尾端部が圧延機から抜け出る際に、急激に大きくなることが知られている。これは、被圧延材の尾端部が圧延機から抜け出た際、被圧延材の尾端部が圧延機による拘束から開放されることによって、それまで潜在化していた幅方向の圧下量の不均衡が一挙に顕在化するからである。

蛇行により発生する被圧延材の欠陥の代表例として、「絞り込み」という欠陥が知られている。この絞り込みとは、上流の圧延機から被圧延材の尾端部が抜け出た際の蛇行によって、被圧延材がサイドガイドに衝突し、被圧延材の幅方向端部が折れ込んだ状態で下流の圧延機にて圧延されることにより発生する欠陥である。

このため、被圧延材の蛇行を抑制する技術として、「差荷重方式蛇行制御」と呼ばれる技術が提案されている（例えば特許文献１または２参照）。差荷重方式蛇行制御では、圧延ロールの幅方向両端部の荷重差に基づいて圧下量を補正することによって、被圧延材の蛇行の抑制が行われる。また、特許文献３には、圧延機の入側に設けられた検出器によって検出された被圧延材の蛇行量に応じて圧延ロールの幅方向開度差を制御する方法が提案されている。

特開昭４９−１３３２５６号公報 特開昭５２−１２４４５３号公報 特開２００４−３０６１２５号公報

しかしながら、差荷重方式蛇行制御は、圧延ロールの幅方向両端部の荷重差に基づいて被圧延材の蛇行を制御するものであるので、被圧延材の蛇行を未然に防止することができない。すなわち、圧延ロールの幅方向両端部の荷重差を検出した時には、既に被圧延材の蛇行が発生しており、差荷重方式蛇行制御は既に発生した蛇行を修正しているに過ぎない。なお、このような問題を解決するために、制御ゲインを大きくすることにより、差荷重方式蛇行制御の応答性を早くする方法も考えられる。しかしながら、制御ゲインを大きくした場合、圧下量が過剰に修正されることによって、制御が不安定になる可能性がある。結果、差荷重方式蛇行制御では、既に発生した蛇行に追従しようとしても限界がある。さらに、加速度的に増大する被圧延材の蛇行に応じてロール開度差を制御するため、ロール開度差の制御量は非常に大きくなる。また、特許文献３に記載の蛇行制御方法も同様の課題を抱えており、圧延機入側に設けた検出器によって蛇行を検出してから圧延ロールの幅方向開度差を制御するため、蛇行を未然に防止することができない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、被圧延材の尾端部の蛇行の起因となる幅方向の圧下量の不均衡を未然に修正することができる圧延機の制御装置および制御方法を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる圧延機の制御装置は、少なくとも第１の圧延機と第２の圧延機とを圧延方向に沿って順に備えた圧延設備によって、少なくとも先行材および当材を順に圧延する際の第２の圧延機の制御装置であって、前記先行材の尾端部が前記第２の圧延機を通過する際の該尾端部の挙動に関する情報を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されている情報に基づいて、前記当材の圧延時における前記第２の圧延機の作業ロールの駆動側と作業側との間の開度差を決定する開度差決定手段と、を備える。

本発明にかかる圧延機の制御装置は、上記発明において、前記記憶手段は、前記先行材の尾端部が前記第２の圧延機から抜け出た時刻を少なくとも含む時間間隔における前記第２の圧延機における駆動側と作業側との間の荷重差の変化量を記憶し、前記開度差決定手段は、前記荷重差の変化量と該荷重差に関係する前記先行材と前記当材との差を調整するための第１の調整率とに基づいて、前記当材の圧延時における前記第２の圧延機の作業ロールの駆動側と作業側との間の開度差を決定する。

本発明にかかる圧延機の制御装置は、上記発明において、前記記憶手段は、前記先行材の尾端部が前記第２の圧延機から抜け出た時刻と前記先行材の尾端部が前記第１の圧延機から抜け出た時刻との間の前記荷重差の変化量を記憶する。

本発明にかかる圧延機の制御装置は、上記発明において、前記記憶手段は、前記先行材の尾端部が前記第２の圧延機から抜け出た時刻と前記先行材の尾端部が前記第１の圧延機から抜け出た時刻から前記先行材の尾端部が前記第２の圧延機から抜け出た時刻までの間の任意の時刻との間における前記荷重差の変化量を記憶する。

本発明にかかる圧延機の制御装置は、上記発明において、前記開度差決定手段は、前記荷重差の変化量をΔＰとし、前記第１の調整率をαとしたときに、式ΔＳ＝−αΔＰを用いて前記当材の圧延時における前記第２の圧延機の作業ロールの駆動側と作業側との開度差ΔＳを決定する。

本発明にかかる圧延機の制御装置は、上記発明において、前記第１の調整率は、前記当材の圧延荷重、板幅、および板厚に応じて決定される。

本発明にかかる圧延機の制御装置は、上記発明において、前記記憶手段は、前記先行材の尾端部が前記第１の圧延機を通過してから前記第２の圧延機の入側に設けられた蛇行検出器を通過するまでの間の蛇行量の変化量を記憶し、前記開度差決定手段は、前記蛇行量の変化量と該蛇行量に関係する前記先行材と前記当材との差を調整するための第２の調整率とに基づいて、前記当材の圧延時における前記第２の圧延機の作業ロールの駆動側と作業側との間の開度差を決定する。

本発明にかかる圧延機の制御装置は、上記発明において、前記開度差決定手段は、前記蛇行量の変化量をΔＹとし、前記第２の調整率をβとしたときに、式ΔＳ＝−βΔＹを用いて前記当材の圧延時における前記第２の圧延機の作業ロールの駆動側と作業側との開度差ΔＳを決定する。

本発明にかかる圧延機の制御装置は、上記発明において、前記第２の調整率は、前記当材の圧延荷重、板幅、および圧下率と前記蛇行検出器と第２の圧延機との間の距離とに応じて決定される。

本発明にかかる圧延機の制御装置は、上記発明において、前記記憶手段は、前記先行材の尾端部が前記第２の圧延機から抜け出た時刻を少なくとも含む時間間隔における前記第２の圧延機における駆動側と作業側との間の荷重差の変化量と前記先行材の尾端部が前記第１の圧延機を通過してから前記第２の圧延機の入側に設けられた蛇行検出器を通過するまでの間の蛇行量の変化量とを記憶し、前記開度差決定手段は、前記荷重差の変化量、該荷重差に関係する前記先行材と前記当材との差を調整するための第１の調整率、前記蛇行量の変化量、および該蛇行量に関係する前記先行材と前記当材との差を調整するための第２の調整率に基づいて、前記当材の圧延時における前記第２の圧延機の作業ロールの駆動側と作業側との間の開度差を決定する。

本発明にかかる圧延機の制御装置は、上記発明において、前記開度差決定手段は、前記荷重差の変化量をΔＰとし、前記第１の調整率をαとし、前記蛇行量の変化量をΔＹとし、前記第２の調整率をβとしたときに、式ΔＳ＝−（αΔＰ＋βΔＹ）を用いて前記当材の圧延時における前記第２の圧延機の作業ロールの駆動側と作業側との開度差ΔＳを決定する。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる圧延機の制御方法は、少なくとも第１の圧延機と第２の圧延機とを圧延方向に沿って順に備えた圧延設備によって、少なくとも先行材および当材を順に圧延する際の第２の圧延機の制御方法であって、前記先行材の尾端部が前記第２の圧延機を通過する際の該尾端部の挙動に関する情報を記憶する記憶ステップと、前記記憶ステップにおいて記憶された情報に基づいて、前記当材の圧延時における前記第２の圧延機の作業ロールの駆動側と作業側との間の開度差を決定する開度差決定ステップと、を含む。

本発明にかかる圧延機の制御装置および制御方法は、被圧延材の尾端部の蛇行の起因となる幅方向の圧下量の不均衡を未然に修正することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施形態にかかる圧延機の制御装置および制御方法が適用される圧延設備の第１の実施例を示す模式図である。 図２は、本発明の実施形態にかかる圧延機の制御装置および制御方法が適用される圧延設備の第２の実施例を示す模式図である。 図３は、被圧延材の尾端部がロールから抜け出る際に発生する蛇行について説明する図である。 図４は、本発明の第１の実施形態にかかる圧延機の制御装置を適用した圧延設備を示す断面模式図である。 図５は、本発明の第１の実施形態にかかる圧延機の制御装置を適用した圧延設備を示す側面模式図である。 図６は、本発明の第１の実施形態にかかる圧延機の制御装置の機能を示すブロック図である。 図７は、本発明の第１の実施形態にかかる圧延機の制御方法の手順を示すフローチャートである。 図８は、第１の実施例の圧延設備に本発明の第１の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法を適用した場合の絞り込みの発生率の調査結果を示すグラフである。 図９は、第１の実施例の圧延設備に本発明の第１の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法を適用した場合のＦ７スタンドにおける被圧延材の蛇行量の一例を示すグラフである。 図１０は、第２の実施例の圧延設備に本発明の第１の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法を適用した場合の絞り込みの発生率の調査結果を示すグラフである。 図１１は、第１の実施例の圧延設備に本発明の第２の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法を適用した場合の絞り込みの発生率の調査結果を示すグラフである。 図１２は、第１の実施例の圧延設備に本発明の第２の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法を適用した場合のＦ７スタンドにおける被圧延材の蛇行量の一例を示すグラフである。 図１３は、第２の実施例の圧延設備に本発明の第２の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法を適用した場合の絞り込みの発生率の調査結果を示すグラフである。 図１４は、第１の実施例の圧延設備に本発明の第３の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法を適用した場合の絞り込みの発生率の調査結果を示すグラフである。 図１５は、第１の実施例の圧延設備に本発明の第３の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法を適用した場合のＦ７スタンドにおける被圧延材の蛇行量の一例を示すグラフである。 図１６は、第２の実施例の圧延設備に本発明の第３の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法を適用した場合の絞り込みの発生率の調査結果を示すグラフである。

以下に、本発明の実施形態にかかる圧延機の制御装置および制御方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明される実施形態により本発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態にかかる圧延機の制御装置および制御方法が適用される圧延設備の第１の実施例を示す模式図である。また、図２は、本発明の実施形態にかかる圧延機の制御装置および制御方法が適用される圧延設備の第２の実施例を示す模式図である。

図１に示されるように、第１の実施例の圧延設備１は、４段式の圧延機２を７スタンド（Ｆ１〜Ｆ７スタンド）配置したいわゆるタンデム式の圧延設備１である。ここで、４段式の圧延機２とは、一対の作業ロール３と一対の補強ロール４とを備えた圧延機である。例えば、第１の実施例の圧延設備１は、以下の表１に掲げる設備仕様とし得る。

図２に示されるように、第２の実施例の圧延設備１は、４段式の圧延機２を４スタンド（Ｆ１〜Ｆ４スタンド）配置し、その後段に６段式の圧延機２を３スタンド（Ｆ５〜Ｆ７スタンド）配置したタンデム式の圧延設備１である。６段式の圧延機２とは、一対の作業ロール３と一対の中間ロール５と一対の補強ロール４とを備えた圧延機である。例えば、第２の実施例の圧延設備１は、以下の表に掲げる設備仕様とし得る。

図３は、被圧延材Ｓの尾端部がロールから抜け出る際に発生する蛇行について説明する図である。図３（ａ）は、被圧延材Ｓの尾端部が前スタンドの圧延機から抜け出る前の状態を示す図であり、図３（ｂ）は、被圧延材Ｓの尾端部が前スタンドのロールから抜け出た後の状態を示す図である。なお、以下の説明では、第６スタンド（Ｆ６スタンド）と第７スタンド（Ｆ７スタンド）との間で発生する被圧延材Ｓの蛇行の例を用いるが、被圧延材Ｓの尾端部が圧延機から抜け出る際に発生する蛇行は、スタンドの位置に限定される現象ではない。また、一般に、圧延機２のロールにおける駆動モータが取り付けられている側を駆動側と称し、駆動側の反対を作業側と称する慣例がある。そこで、以下の説明でもこの慣例に従い駆動側および作業側の呼称を用いる。

被圧延材Ｓの蛇行が発生する基本原理は以下の通りである。被圧延材Ｓの圧延中に駆動側と作業側との間で荷重差が生じた場合、荷重の高い側の圧下量が荷重の低い側に比べて減少する。その結果、駆動側と作業側との間で被圧延材Ｓの速度差が発生し、被圧延材Ｓを回転させようとする力Ｆ_１が発生し、被圧延材Ｓは搬送方向に対して傾斜する。なお、搬送方向に対して傾斜した被圧延材Ｓは進行に従い蛇行が増大し、このことが更に蛇行の要因となるので、一度発生した蛇行は、加速度的に増大する傾向にある。

図３（ａ）に示されるように、被圧延材Ｓの尾端部が前スタンド（Ｆ６スタンド）の作業ロール３から抜け出る前では、被圧延材Ｓを回転させようとする力Ｆ_１が発生したとしても、被圧延材Ｓの尾端部が前スタンドの作業ロール３に拘束されているので、被圧延材Ｓを蛇行させる力Ｆ_２は、前スタンドの作業ロール３の力Ｆ_３により打ち消される。この状態が、被圧延材Ｓを蛇行させる要因が発生していても、被圧延材Ｓの蛇行自体は潜在化している状態である。

一方、図３（ｂ）に示されるように、被圧延材Ｓの尾端部が前スタンドの作業ロール３から抜け出た後では、被圧延材Ｓを蛇行させる力Ｆ_２を打ち消す力が存在せず、被圧延材Ｓの尾端部が駆動側または作業側の方向へと移動してしまう。つまり、被圧延材Ｓの蛇行が発生する。

そこで、本発明の実施形態では、以下に説明する圧延機の制御装置および制御方法を適用することにより、被圧延材Ｓの尾端部の蛇行の起因となる幅方向の圧下量の不均衡を未然に修正する。

［第１の実施形態］
〔制御装置〕
図４は、本発明の第１の実施形態にかかる圧延機の制御装置６を適用した圧延設備１を示す断面模式図であり、図５は、本発明の第１の実施形態にかかる圧延機の制御装置６を適用した圧延設備１を示す側面模式図である。なお、説明の便宜上、第６スタンドおよび第７スタンドの間における圧延機の制御装置６を例示するが、先述のように、本発明の実施は、スタンドの位置に限定されることはない。本発明は、少なくとも第１の圧延機と第２の圧延機とを順に備えた圧延設備における第２の圧延機の制御装置に対して適用することが可能である。

図４に示されるように、本発明の第１の実施形態にかかる圧延機の制御装置６は、駆動側の荷重Ｐ_ｄｒと作業側の荷重Ｐ_ｏｐとに基づいて、作業ロール３間における駆動側の開度Ｓ_ｄｒと作業側の開度Ｓ_ｏｐとを調節する制御手段である。例えば、駆動側の荷重Ｐ_ｄｒおよび作業側の荷重Ｐ_ｏｐは、補強ロール４の軸部に設けられたロードセルなどの荷重検出器７により検出される。また、作業ロール３間における駆動側の開度Ｓ_ｄｒおよび作業側の開度Ｓ_ｏｐは、補強ロール４の軸位置を駆動する油圧シリンダなどの開度調節機構８により調節される。

後に詳述するように、本発明の第１の実施形態にかかる圧延機の制御装置６は、先行材の尾端部が圧延される際の駆動側の荷重Ｐ_ｄｒと作業側の荷重Ｐ_ｏｐとに基づいて、当材駆動側の開度Ｓ_ｄｒと作業側の開度Ｓ_ｏｐとを調節する。なお、本発明の第１の実施形態にかかる圧延機の制御装置６は、駆動側の荷重Ｐ_ｄｒと作業側の荷重Ｐ_ｏｐとから駆動側の開度Ｓ_ｄｒと作業側の開度Ｓ_ｏｐとを決定するために、上位制御装置９からの被圧延材の板情報および圧延情報等が入力される。

本発明の第１の実施形態にかかる圧延機の制御装置６は、少なくとも先行材の尾端部が第７スタンドを抜ける時刻ｔ_０を検知し、さらに先行材の尾端が第６スタンドを抜ける時刻ｔ_１をも検知する。

先行材の尾端部が第７スタンドを抜けた時刻ｔ_０では、第７スタンドの駆動側の荷重Ｐ_ｄｒ０および作業側の荷重Ｐ_ｏｐ０が急激に変化する。したがって、本発明の第１の実施形態にかかる圧延機の制御装置６は、第７スタンドの駆動側の荷重Ｐ_ｄｒ０および作業側の荷重Ｐ_ｏｐ０を監視することにより、先行材の尾端部が第７スタンドを抜け出た時刻ｔ_０を検知することができる。つまり、第７スタンドの補強ロール４の軸部に設けられたロードセルなどの荷重検出器７は、先行材の尾端部が第７スタンドを抜け出た時刻ｔ_０を検知する手段として機能する。

同様に、先行材の尾端部が第６スタンドを抜け出た時刻ｔ_１では、第６スタンドの駆動側の荷重Ｐ_ｄｒ１および作業側の荷重Ｐ_ｏｐ１が急激に変化する。したがって、本発明の第１の実施形態にかかる圧延機の制御装置６は、第６スタンドの駆動側の荷重Ｐ_ｄｒ１および作業側の荷重Ｐ_ｏｐ１を監視することにより、先行材の尾端部が第６スタンドを抜け出た時刻ｔ_１を検知することができる。つまり、第６スタンドの補強ロール４の軸部に設けられたロードセルなどの荷重検出器７は、先行材の尾端部が第６スタンドを抜け出た時刻ｔ_１を検知する手段として機能する。

なお、本発明の第１の実施形態にかかる圧延機の制御装置６は、時刻ｔ_１の代わりに、時刻ｔ_１と時刻ｔ_０との間の時刻ｔ_２を用いても同様の効果を得ることができる。その場合、第６スタンドと第７スタンドとの間に在荷センサ１０などを設けて時刻ｔ_２を検知する方法を採りえる。または、ロールの回転数を監視し、先行材の尾端位置を算出することにより、時刻ｔ_２を検知する方法を採りえる。

図６は、本発明の第１の実施形態にかかる圧延機の制御装置６の機能を示すブロック図である。図６に示されるように、本発明の第１の実施形態にかかる圧延機の制御装置６は、タイミング検出手段６ａと、荷重差検出手段６ｂと、荷重差記憶手段６ｃと、調整率決定手段６ｄと、開度差決定手段６ｅと、を備える。

タイミング検出手段６ａは、第６スタンドの荷重を監視し、第６スタンドの荷重が急激に変化した瞬間を先行材の尾端部が第６スタンドを抜け出た時刻ｔ_１として検出する。また、タイミング検出手段６ａは、第７スタンドの荷重を監視し、第７スタンドの荷重が急激に変化した瞬間を先行材の尾端部が第７スタンドを抜け出た時刻ｔ_０として検出する。

荷重差検出手段６ｂは、時刻ｔ_１における第６スタンドの駆動側の荷重Ｐ_ｄｒ１と作業側の荷重Ｐ_ｏｐ１とを検出し、先行材の尾端部が第６スタンドを抜け出た時刻ｔ_１の荷重差（Ｐ_ｄｒ１−Ｐ_ｏｐ１）を取得する。また、荷重差検出手段６ｂは、時刻ｔ_０における第７スタンドの駆動側の荷重Ｐ_ｄｒ０と作業側の荷重Ｐ_ｏｐ０とを検出し、先行材の尾端部が第７スタンドを抜け出た時刻ｔ_０の荷重差（Ｐ_ｄｒ０−Ｐ_ｏｐ０）を取得する。さらに、荷重差検出手段６ｂは、先行材の尾端部が第６スタンドを抜けた際の荷重差（Ｐ_ｄｒ１−Ｐ_ｏｐ１）から先行材の尾端部が第７スタンドを抜けた際の荷重差（Ｐ_ｄｒ０−Ｐ_ｏｐ０）への変化量を算出し、この変化量を先行材の荷重差の変化量ΔＰとして荷重差記憶手段６ｃに記憶する。

荷重差記憶手段６ｃは、先行材の荷重差の変化量ΔＰを少なくとも次の圧延材（これを当材という）を圧延する際まで記憶保持しており、先行材の荷重差の変化量ΔＰは、当材の圧延時の開度差の算出に用いられる。

調整率決定手段６ｄは、先行材と当材との差を調整するための調整率を決定する手段である。駆動側と作業側との間の荷重差は、蛇行の発生のみならず、被圧延材の板幅および圧下率等にも影響される。したがって、先行材の圧延時における荷重差の変化量ΔＰを当材の圧延時の開度差の算出に用いるためには、先行材と当材との差異を調整する必要がある。調整率決定手段６ｄは、上位制御装置９から当材の圧延荷重、板幅、および板厚等の情報を取得し、先行材と当材との差異の調整に用いる調整率αを決定する。

開度差決定手段６ｅは、荷重差記憶手段６ｃに記憶されている先行材の荷重差の変化量ΔＰと、調整率決定手段６ｄにより決定された調整率αと、に基づいて当材の圧延時の開度差の算出を行う。具体的には、開度差決定手段６ｅは、荷重差記憶手段６ｃに記憶されている先行材の荷重差の変化量ΔＰと、調整率決定手段６ｄにより決定された調整率αとを以下に示す数式（１）に代入することによって、当材の圧延時における作業ロール３の駆動側と作業側との間の開度差ΔＳを算出する。
ΔＳ＝−αΔＰ ・・・（１）

開度差決定手段６ｅにより決定された開度差ΔＳは、圧延機の開度調節機構８に送信される駆動側の開度Ｓ_ｄｒと作業側の開度Ｓ_ｏｐとに反映され、圧延機の開度調節機構８により開度差ΔＳを反映した開度に作業ロール３の位置が調整される。

本発明の第１の実施形態にかかる圧延機の制御装置６は、上記構成により、先行材の荷重差の変化量ΔＰから当材の圧延時の開度を調整するので、当材の尾端部が前スタンドから抜け出る前に、蛇行の起因となる幅方向の圧下量の不均衡を未然に修正することができる。

〔制御方法〕
次に、本発明の第１の実施形態にかかる圧延機の制御方法について説明する。図７は、本発明の第１の実施形態にかかる圧延機の制御方法の手順を示すフローチャートである。なお、以下の説明では図１〜６に記載された装置構成を参照するが、本発明の実施は装置構成に限定されるものではない。

図７に示されるように、本発明の第１の実施形態にかかる圧延機の制御方法では、まず、荷重差検出手段６ｂが、先行材の尾端部が前スタンドから抜け出た時刻ｔ_１における当スタンドの駆動側と作業側との荷重差を検出する（ステップＳ１）。先行材の尾端部が前スタンドから抜け出た時刻ｔ_１は、例えば前スタンドに設けられたロードセルなどの荷重検出器７により検出される。また、当スタンドの駆動側と作業側との荷重差は、当スタンドに設けられたロードセルなどの荷重検出器７により検出される。

次に、荷重差検出手段６ｂが、先行材の尾端部が当スタンドから抜け出た時刻ｔ_０における当スタンドの駆動側と作業側との荷重差を検出する（ステップＳ２）。先行材の尾端部が当スタンドから抜け出た時刻ｔ_０、および、その時刻における当スタンドの駆動側と作業側との荷重差は、当スタンドに設けられたロードセルなどの荷重検出器７により検出される。

その後、荷重差検出手段６ｂは、先行材の尾端部が前スタンドから抜け出た時刻ｔ_１と先行材の尾端部が当スタンドから抜け出た時刻ｔ_０との間の荷重差の変化量を先行材の荷重差の変化量ΔＰとして荷重差記憶手段６ｃに記憶する（ステップＳ３）。この先行材の荷重差の変化量ΔＰは、当材の圧延時に用いられる。

次に、調整率決定手段６ｄが、先行材と当材との差を調整する調整率を算出する（ステップＳ４）。駆動側と作業側との間の荷重差は、蛇行の発生のみならず、被圧延材の板幅および圧下率等にも影響される。したがって、先行材の荷重差の変化量ΔＰを当材の圧延時の開度差の算出に用いるためには、先行材と当材との差異を調整する必要がある。本発明の実施形態にかかる圧延機の制御方法では、当材の板幅および圧下率等の情報を用いて、先行材と当材との差異の調整に用いる調整率αが決定される。

最後に、開度差決定手段６ｅが、ステップＳ３により記憶された先行材の圧延時における荷重差の変化量ΔＰと、ステップＳ４により決定された調整率αとに基づいて、当材の圧延時の開度差を算出する（ステップＳ５）。算出された当材の圧延時の開度差ΔＳは、圧延機の開度調節機構８に送信される駆動側の開度Ｓ_ｄｒと作業側の開度Ｓ_ｏｐとに反映され、圧延機の開度調節機構８により開度差ΔＳを反映した開度にロール位置が調整される。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法では、当スタンドの入側にＣＣＤカメラや光学式センサなどの蛇行検出器を配置し、蛇行検出器を利用して当スタンドの入側における先行材の蛇行量の変化量ΔＹを検出する。具体的には、先行材の尾端部が前スタンドを抜け出た時刻ｔ_４における先行材の蛇行量Ｙ（ｔ＝ｔ_４）と先行材の尾端部が蛇行検出器を抜け出た時刻ｔ_５における先行材の蛇行量Ｙ（ｔ＝ｔ_５）とを以下に示す数式（２）に代入することによって、当スタンドの入側における先行材の蛇行量の変化量ΔＹを検出する。なお、時刻ｔ_４の代わりに時刻ｔ_４と時刻ｔ_５との間の時刻ｔ_６を用いてもよい。
ΔＹ＝Ｙ（ｔ＝ｔ_４）−Ｙ（ｔ＝ｔ_５） ・・・（２）

そして、開度差決定手段６ｅは、当スタンドの入側における先行材の蛇行量の変化量ΔＹを以下に示す数式（３）に代入することによって、当材の圧延時の開度差ΔＳを算出する。なお、数式（３）中のβは、蛇行量に関係する先行材と当材との差異を調整するための調整率を示し、当材の圧延荷重や板幅、圧下率、蛇行検出器と当スタンドとの間の距離に応じて決定される。
ΔＳ＝−βΔＹ ・・・（３）

このように本発明の第２の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法では、当スタンドの入側における先行材の蛇行量の変化量ΔＹに基づいて当材の圧延時の開度差ΔＳを算出する。算出された当材の圧延時の開度差ΔＳは、圧延機の開度調節機構８に送信される駆動側の開度Ｓ_ｄｒと作業側の開度Ｓ_ｏｐとに反映され、圧延機の開度調節機構８により開度差ΔＳを反映した開度にロール位置が調整される。これにより、当材の尾端部が前スタンドから抜け出る前に、蛇行の起因となる幅方向の圧下量の不均衡を未然に修正することができる。

［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法では、当スタンドの入側にＣＣＤカメラや光学式センサなどの蛇行検出器を配置し、蛇行検出器を利用して当スタンドの入側における先行材の蛇行量の変化量ΔＹを検出する。具体的には、先行材の尾端部が前スタンドを通過する時刻ｔ_４における先行材の蛇行量Ｙ（ｔ＝ｔ_４）と先行材の尾端部が蛇行検出器を通過する時刻ｔ_５における先行材の蛇行量Ｙ（ｔ＝ｔ_５）とを以下に示す数式（４）に代入することによって、当スタンドの入側における先行材の蛇行量の変化量ΔＹを検出する。なお、時刻ｔ_４の代わりに時刻ｔ_４と時刻ｔ_５との間の時刻ｔ_６を用いてもよい。
ΔＹ＝Ｙ（ｔ＝ｔ_４）−Ｙ（ｔ＝ｔ_５） ・・・（４）

そして、開度差決定手段６ｅは、先行材の荷重差の変化量ΔＰと当スタンドの入側における先行材の蛇行量の変化量ΔＹとを以下に示す数式（５）に代入することによって、当材の圧延時の開度差ΔＳを算出する。なお、数式（５）中のαは、幅方向の荷重差に関係する先行材と当材との差異を調整するための調整率を示し、当材の圧延荷重、板幅、および板厚等に応じて決定される。また、βは、蛇行量に関係する先行材と当材との差異を調整するための調整率を示し、当材の圧延荷重や板幅、圧下率、蛇行検出器と当スタンドとの間の距離に応じて決定される。
ΔＳ＝−（αΔＰ＋βΔＹ） ・・・（５）

通常、駆動側と作業側との間の荷重差がオフセンターと板ウェッジとのどちらに起因するものか区別することはできない。そこで、本実施形態では、当スタンドの入側に設けた検出器によって検出された蛇行量に基づいて当材の圧延時の開度差ΔＳを算出する。但し、当スタンドの入側に設けた蛇行検出器を配置した場合、尾端部が蛇行検出器を通過した後は蛇行を検出することができないので、荷重差と蛇行量との線形和でロール開度差を算出する。

このように本発明の第３の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法では、第１の実施形態において用いた先行材の荷重差の変化量ΔＰに加えて、第２の実施形態において用いた当スタンドの入側における先行材の蛇行量の変化量ΔＹを用いることによって、当材の圧延時の開度差ΔＳを算出する。算出された当材の圧延時の開度差ΔＳは、圧延機の開度調節機構８に送信される駆動側の開度Ｓ_ｄｒと作業側の開度Ｓ_ｏｐとに反映され、圧延機の開度調節機構８により開度差ΔＳを反映した開度にロール位置が調整される。これにより、当材の尾端部が前スタンドから抜け出る前に、蛇行の起因となる幅方向の圧下量の不均衡を未然に修正することができる。

〔実験例〕
以下、本発明の実施形態にかかる圧延機の制御装置および制御方法の効果について説明する。

図８は、先述した第１の実施例の圧延設備に本発明の第１の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法を適用した場合の絞り込みの発生率の調査結果を示すグラフである。なお、図８に示される絞り込みの発生率の調査では、板厚が１．２〜３．０ｍｍかつ板幅が８００〜１６００ｍｍの軟鋼の熱延板を熱間圧延した場合における、被圧延材の尾端部の絞り込み発生回数が調査された。調査した被圧延材のコイル数は１０２３コイルである。また、図８には、比較のために従来例も記載されている。

図８に示されるように、従来例では絞り込みの発生率が１．０％であったのに対し、本発明の第１の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法を適用した場合の絞り込みの発生率は、０．０３％であった。したがって、第１の実施例の圧延設備に本発明の第１の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法を適用した場合、絞り込みの発生率が劇的に向上することが確認された。

図９は、第１の実施例の圧延設備に本発明の第１の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法を適用した場合のＦ７スタンドにおける被圧延材の蛇行量の一例を示すグラフである。なお、図９に示されるグラフにおける蛇行量は、被圧延材の幅方向中央部に対するＦ７スタンドの圧延機のハウジングの中心からの偏差により表されている。

図９に示されるように、従来例では蛇行量が許容範囲を超えてしまい、被圧延材の尾端部がサイドガイドに衝突することによる絞り込みが発生したのに対し、本発明の第１の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法を適用した場合の許容範囲内に収まっており、無事に圧延が完了した。

図１０は、先述した第２の実施例の圧延設備に本発明の第１の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法を適用した場合の絞り込みの発生率の調査結果を示すグラフである。なお、図１０に示される絞り込みの発生率の調査では、板厚が１．８〜２．６ｍｍかつ板幅が１２００〜１８００ｍｍの軟鋼の熱延板を熱間圧延した場合における、被圧延材の尾端部の絞り込み発生回数が調査された。調査した被圧延材のコイル数は９５６コイルである。また、図１０には、比較のために従来例も記載されている。

図１０に示されるように、従来例では絞り込みの発生率が０．７％であったのに対し、本発明の第１の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法を適用した場合の絞り込みの発生率は、０．０２％であった。したがって、第２の実施例の圧延設備に本発明の第１の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法を適用した場合、絞り込みの発生率が劇的に向上することが確認された。

図１１は、先述した第１の実施例の圧延設備に本発明の第２の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法を適用した場合の絞り込みの発生率の調査結果を示すグラフである。なお、図１１に示される絞り込みの発生率の調査では、板厚が１．２〜２．８ｍｍかつ板幅が８００〜１４００ｍｍの軟鋼の熱延板を熱間圧延した場合における、被圧延材の尾端部の絞り込み発生回数が調査された。調査した被圧延材のコイル数は９９４コイルである。また、図１１には、比較のために従来例も記載されている。

図１１に示されるように、従来例では絞り込みの発生率が０．９％であったのに対し、本発明の第２の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法を適用した場合の絞り込みの発生率は、０．０２％であった。したがって、第１の実施例の圧延設備に本発明の第２の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法を適用した場合、絞り込みの発生率が劇的に向上することが確認された。

図１２は、第１の実施例の圧延設備に本発明の第２の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法を適用した場合のＦ７スタンドにおける被圧延材の蛇行量の一例を示すグラフである。但し、本例では、圧延設備１の設備仕様を以下の表３に掲げるものとした。なお、図１１に示されるグラフにおける蛇行量は、被圧延材の幅方向中央部に対するＦ７スタンドの圧延機のハウジングの中心からの偏差により表されている。

図１２に示されるように、従来例では蛇行量が許容範囲を超えてしまい、被圧延材の尾端部がサイドガイドに衝突することによる絞り込みが発生したのに対し、本発明の第２の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法を適用した場合の許容範囲内に収まっており、無事に圧延が完了した。

図１３は、先述した第２の実施例の圧延設備に本発明の第２の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法を適用した場合の絞り込みの発生率の調査結果を示すグラフである。但し、本例では、圧延設備１の設備仕様を以下の表３に掲げるものとした。なお、図１３に示される絞り込みの発生率の調査では、板厚が１．８〜２．６ｍｍかつ板幅が１２００〜２０００ｍｍの軟鋼の熱延板を熱間圧延した場合における、被圧延材の尾端部の絞り込み発生回数が調査された。調査した被圧延材のコイル数は１０２２コイルである。また、図１３には、比較のために従来例も記載されている。

図１３に示されるように、従来例では絞り込みの発生率が０．８％であるのに対し、本発明の第２の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法を適用した場合の絞り込みの発生率は０．０１６％であった。したがって、第２の実施例の圧延設備に本発明の第２の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法を適用した場合、絞り込みの発生率が劇的に向上することが確認された。

図１４は、先述した第１の実施例の圧延設備に本発明の第３の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法を適用した場合の絞り込みの発生率の調査結果を示すグラフである。なお、図１４に示される絞り込みの発生率の調査では、板厚が１．２〜３．２ｍｍかつ板幅が８００〜１５００ｍｍの軟鋼の熱延板を熱間圧延した場合における、被圧延材の尾端部の絞り込み発生回数が調査された。調査した被圧延材のコイル数は１０１６コイルである。また、図１４には、比較のために従来例も記載されている。

図１４に示されるように、従来例では絞り込みの発生率が０．９％であったのに対し、本発明の第３の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法を適用した場合の絞り込みの発生率は、０．０１％であった。したがって、第１の実施例の圧延設備に本発明の第３の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法を適用した場合、絞り込みの発生率が劇的に向上することが確認された。

図１５は、第１の実施例の圧延設備に本発明の第３の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法を適用した場合のＦ７スタンドにおける被圧延材の蛇行量の一例を示すグラフである。なお、図１５に示されるグラフにおける蛇行量は、被圧延材の幅方向中央部に対するＦ７スタンドの圧延機のハウジングの中心からの偏差により表されている。

図１５に示されるように、従来例では蛇行量が許容範囲を超えてしまい、被圧延材の尾端部がサイドガイドに衝突することによる絞り込みが発生したのに対し、本発明の第３の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法を適用した場合の許容範囲内に収まっており、無事に圧延が完了した。

図１６は、先述した第２の実施例の圧延設備に本発明の第３の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法を適用した場合の絞り込みの発生率の調査結果を示すグラフである。但し、本例では、圧延設備１の設備仕様を上述の表３に掲げるものとした。また、図１６に示される絞り込みの発生率の調査では、板厚が１．８〜２．８ｍｍかつ板幅が１２００〜１９００ｍｍの軟鋼の熱延板を熱間圧延した場合における、被圧延材の尾端部の絞り込み発生回数が調査された。調査した被圧延材のコイル数は９９８コイルである。また、図１６には、比較のために従来例も記載されている。

図１６に示されるように、従来例では絞り込みの発生率が０．８％であるのに対し、本発明の第３の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法を適用した場合の絞り込みの発生率は０．０１％であった。したがって、第２の実施例の圧延設備に本発明の第３の実施形態にかかる圧延機の制御装置及び制御方法を適用した場合、絞り込みの発生率が劇的に向上することが確認された。

１ 圧延設備
２ 圧延機
３ 作業ロール
４ 補強ロール
５ 中間ロール
６ 制御装置
６ａ タイミング検出手段
６ｂ 荷重差検出手段
６ｃ 荷重差記憶手段
６ｄ 調整率決定手段
６ｅ 開度差決定手段
７ 荷重検出器
８ 開度調節機構
９ 上位制御装置
１０ 在荷センサ

Claims (11)

1. 少なくとも第１の圧延機と第２の圧延機とを圧延方向に沿って順に備えた圧延設備によって、少なくとも先行材および当材を順に圧延する際の第２の圧延機の制御装置であって、
   前記先行材の尾端部が前記第１の圧延機を通過してから前記第２の圧延機の入側に設けられた蛇行検出器を通過するまでの蛇行量の変化量を記憶する記憶手段と、
   前記蛇行量の変化量と該蛇行量に関係する前記先行材と前記当材との差を調整するための第２の調整率とに基づいて、前記当材の圧延時における前記第２の圧延機の作業ロールの駆動側と作業側との間の開度差を決定する開度差決定手段と、
   を備えることを特徴とする圧延機の制御装置。
2. 前記開度差決定手段は、前記蛇行量の変化量をΔＹとし、前記第２の調整率をβとしたときに、式ΔＳ＝−βΔＹを用いて前記当材の圧延時における前記第２の圧延機の作業ロールの駆動側と作業側との開度差ΔＳを決定することを特徴とする請求項１に記載の圧延機の制御装置。
3. 前記第２の調整率は、前記当材の圧延荷重、板幅、および圧下率と前記蛇行検出器と第２の圧延機との間の距離とに応じて決定されることを特徴とする請求項１または２に記載の圧延機の制御装置。
4. 前記記憶手段は、前記先行材の尾端部が前記第２の圧延機から抜け出た時刻を少なくとも含む時間間隔における前記第２の圧延機における駆動側と作業側との間の荷重差の変化量を記憶し、前記開度差決定手段は、前記荷重差の変化量と該荷重差に関係する前記先行材と前記当材との差を調整するための第１の調整率とに基づいて、前記当材の圧延時における前記第２の圧延機の作業ロールの駆動側と作業側との間の開度差を決定することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の圧延機の制御装置。
5. 前記記憶手段は、前記先行材の尾端部が前記第２の圧延機から抜け出た時刻と前記先行材の尾端部が前記第１の圧延機から抜け出た時刻との間の前記荷重差の変化量を記憶することを特徴とする請求項４に記載の圧延機の制御装置。
6. 前記記憶手段は、前記先行材の尾端部が前記第２の圧延機から抜け出た時刻と前記先行材の尾端部が前記第１の圧延機から抜け出た時刻から前記先行材の尾端部が前記第２の圧延機から抜け出た時刻までの間の任意の時刻との間における前記荷重差の変化量を記憶することを特徴とする請求項４に記載の圧延機の制御装置。
7. 前記開度差決定手段は、前記荷重差の変化量をΔＰとし、前記第１の調整率をαとしたときに、式ΔＳ＝−αΔＰを用いて前記当材の圧延時における前記第２の圧延機の作業ロールの駆動側と作業側との開度差ΔＳを決定することを特徴とする請求項４〜６の何れか１項に記載の圧延機の制御装置。
8. 前記第１の調整率は、前記当材の圧延荷重、板幅、および板厚に応じて決定されることを特徴とする請求項４〜７の何れか１項に記載の圧延機の制御装置。
9. 少なくとも第１の圧延機と第２の圧延機とを圧延方向に沿って順に備えた圧延設備によって、少なくとも先行材および当材を順に圧延する際の第２の圧延機の制御方法であって、
   前記先行材の尾端部が前記第１の圧延機を通過してから前記第２の圧延機の入側に設けられた蛇行検出器を通過するまでの蛇行量の変化量を記憶する記憶ステップと、
   前記蛇行量の変化量と該蛇行量に関係する前記先行材と前記当材との差を調整するための第２の調整率とに基づいて、前記当材の圧延時における前記第２の圧延機の作業ロールの駆動側と作業側との間の開度差を決定する開度差決定ステップと、
   を含むことを特徴とする圧延機の制御方法。
10. 少なくとも第１の圧延機と第２の圧延機とを圧延方向に沿って順に備えた圧延設備によって、少なくとも先行材および当材を順に圧延する際の第２の圧延機の制御装置であって、
    前記先行材の尾端部が前記第２の圧延機から抜け出た時刻を少なくとも含む時間間隔における前記第２の圧延機における駆動側と作業側との間の荷重差の変化量と前記先行材の尾端部が前記第１の圧延機を通過してから前記第２の圧延機の入側に設けられた蛇行検出器を通過するまでの蛇行量の変化量とを記憶する記憶手段と、
    前記荷重差の変化量、該荷重差に関係する前記先行材と前記当材との差を調整するための第１の調整率、前記蛇行量の変化量、および該蛇行量に関係する前記先行材と前記当材との差を調整するための第２の調整率に基づいて、前記当材の圧延時における前記第２の圧延機の作業ロールの駆動側と作業側との間の開度差を決定する開度差決定手段と、
    を備えることを特徴とする圧延機の制御装置。
11. 少なくとも第１の圧延機と第２の圧延機とを圧延方向に沿って順に備えた圧延設備によって、少なくとも先行材および当材を順に圧延する際の第２の圧延機の制御方法であって、
    前記先行材の尾端部が前記第２の圧延機から抜け出た時刻を少なくとも含む時間間隔における前記第２の圧延機における駆動側と作業側との間の荷重差の変化量と前記先行材の尾端部が前記第１の圧延機を通過してから前記第２の圧延機の入側に設けられた蛇行検出器を通過するまでの蛇行量の変化量とを記憶する記憶ステップと、
    前記荷重差の変化量、該荷重差に関係する前記先行材と前記当材との差を調整するための第１の調整率、前記蛇行量の変化量、および該蛇行量に関係する前記先行材と前記当材との差を調整するための第２の調整率に基づいて、前記当材の圧延時における前記第２の圧延機の作業ロールの駆動側と作業側との間の開度差を決定する開度差決定ステップと、
    を含むことを特徴とする圧延機の制御方法。

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