JP6639017B2 - 圧延機の板厚制御装置および該方法ならびに圧延機 - Google Patents

Description

本発明は、圧延機によって圧延される圧延材の厚みを自動的に制御する圧延機の板厚制御装置および板厚制御方法に関する。そして、本発明は、このような板厚制御装置を備える圧延機に関する。

従来から、圧延機を用いることによって、例えばフィルムや鋼板等の圧延材を圧延する場合、前記圧延機に設けられた一対のワークロールの間における隙間の長さ（幅、ロールギャップ長）を調整することによって、前記一対のワークロールにおける出側での圧延材の厚み（板厚）を所望の目標値（設定値）に一致させる板厚制御が板厚制御装置によって実施されている。この板厚制御には、フィードフォワード板厚制御方法、マスフロー板厚制御方法およびモニタ板厚制御方法等の種々の方法が知られている。

例えば、特許文献１に開示された板厚制御装置は、簡易フィードフォワード自動板厚制御（簡易フィードフォワードＡＧＣ）とフィードバック自動板厚制御（フィードバックＡＧＣ）とを実施している。この特許文献１では、前記簡易フィードフォワードＡＧＣの制御部は、フィードバックしたミル垂直荷重ＦＢ信号およびミル定数から圧延機の弾性変形特性を算出し、その弾性変形特性が板厚に与える影響分の値を算出する。一方、前記フィードバックＡＧＣの制御部は、フィードバックした板厚ＦＢ信号から板厚偏差を算出し、板厚偏差がゼロになるようにＰＩ制御を行う（例えば特許文献１の［００４４］段落）。

特開２０１０−５３５号公報

ところで、圧延機による圧延材の圧延は、圧延開始前の板厚の値から圧延終了後の目標値（最終目標値）に一致させるために、一般に、一対のワークロール間に前記圧延材を複数回通過させることによって実施されている。前記一対のワークロール間に前記圧延材を１回通過させて圧延することは、一般に、「パス」と呼称されている。これら各パスでは、前記特許文献１に開示されているように、各パスごとに、前記一対のワークロールにおける出側での圧延材の厚みと当該パスでの目標値（パス目標値）との差である出側板厚偏差が０となるように、前記一対のワークロールが制御される。しかしながら、このような制御では、最終のパスの出側板厚偏差が最も小さくならない場合があることを、発明者は、見出した。近年の電子機器のコンパクト化に伴って圧延製品が例えば数百ミクロンメートル以下等に薄物化しているが、特に、このような薄物化の圧延製品を製造する場合に、このような場合が見出された。

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、最終のパスの出側板厚偏差をより小さくできる圧延機の板厚制御装置および板厚制御方法ならびにこれを備える圧延機を提供することである。

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる圧延機の板厚制御装置は、圧延機によって圧延される圧延材の厚みが圧延終了後の目標値（最終目標値、最終のパスのパス目標値）となるように前記圧延機を制御する圧延機の板厚制御装置であって、フィードフォワード板厚制御またはマスフロー板厚制御によって前記圧延機を制御する板厚制御部と、前記圧延材の厚みが前記圧延終了後の目標値となるように複数のパスの実施によって前記圧延材を前記圧延機で圧延する場合における各パスの各出側板厚偏差を予め既定した各目標板厚偏差に基づいて前記フィードフォワード板厚制御または前記マスフロー板厚制御の制御ゲインを求める制御ゲイン処理部とを備え、前記各目標板厚偏差は、それぞれ、当該パス単独において最適化された出側板厚偏差の最適偏差より劣化した劣化値である。好ましくは、上述の圧延機の板厚制御装置において、前記各目標板厚偏差は、それぞれ、当該パス単独において最適化された出側板厚偏差の最適偏差に所定のバイアス値を加算することによって求められる。

種々の実験から、各パスそれぞれで、当該パス単独において従前での最適化された出側板厚偏差、例えば、０となるように制御ゲインを調整すると、最終のパスの出側板厚偏差が最も小さくならない場合があった。発明者は、この現象を次のように推測している。出側板厚偏差の目標値が０であるため、初期側のパスで、圧延材が比較的大きく圧延されてしまう。その結果、初期側のパスで、圧延材が硬化したり、組成変化したりしているため、終了側のパスでは、パスが実施されても出側板厚偏差が前のパスより小さくならない。

上記板厚制御装置は、当該パス単独において従前の手法に基づいて最適化された出側板厚偏差の最適偏差より劣化した劣化値の目標板厚偏差に基づいて前記フィードフォワード板厚制御または前記マスフロー板厚制御の制御ゲインを求める。このため、上述の発明者の知見によれば、初期側のパスで、圧延材が比較的大きく圧延されなくなるので、終了側のパスでも、出側板厚偏差が前のパスより小さくできる。したがって、上記板厚制御装置は、最終のパスの出側板厚偏差を従前より小さくできる。

そして、上述の圧延機の板厚制御装置において、出側板厚を測定する出側板厚測定部をさらに備え、前記制御ゲイン処理部は、前記出側板厚測定部で測定された出側板厚と当該パスでの目標値（パス目標値）とから出側板厚偏差の絶対値を求め、当該パスの目標板厚偏差の絶対値を求め、前記求めた前記出側板厚偏差の絶対値と前記目標板厚偏差の絶対値とを比較し、前記比較結果に基づいて前記制御ゲインを増加、維持または減少することによって前記制御ゲインを求める。好ましくは、上述の圧延機の板厚制御装置において、前記制御ゲイン処理部は、前記比較結果、前記出側板厚偏差の絶対値より前記目標板厚偏差の絶対値が小さい場合、前記制御ゲインを所定の第１調整値だけ増加する。好ましくは、上述の圧延機の板厚制御装置において、前記制御ゲイン処理部は、前記比較結果、前記出側板厚偏差の絶対値と前記目標板厚偏差の絶対値とが等しい場合、前記制御ゲインを維持する。好ましくは、上述の圧延機の板厚制御装置において、前記制御ゲイン処理部は、前記比較結果、前記出側板厚偏差の絶対値より前記目標板厚偏差の絶対値が大きい場合、前記制御ゲインを所定の第２調整値だけ減少する。前記第１および第２調整値の各絶対値は、互いに同一値であって良く、互いに異なって良い。

このような板厚制御装置は、前記出側板厚偏差が前記劣化値の目標板厚偏差となるように、前記フィードフォワード板厚制御または前記マスフロー板厚制御の制御ゲインを求めることができる。

本発明の他の一態様にかかる圧延機の板厚制御方法は、圧延機によって圧延される圧延材の厚みが圧延終了後の目標値となるように前記圧延機を制御する圧延機の板厚制御方法であって、フィードフォワード板厚制御またはマスフロー板厚制御によって前記圧延機を制御する板厚制御工程と、前記圧延材の厚みが前記圧延終了後の目標値となるように複数のパスの実施によって前記圧延材を前記圧延機で圧延する場合における各パスの各出側板厚偏差を予め既定した各目標板厚偏差に基づいて前記フィードフォワード板厚制御または前記マスフロー板厚制御の制御ゲインを求める制御ゲイン処理工程とを備え、前記各目標板厚偏差は、それぞれ、当該パス単独において最適化された出側板厚偏差の最適偏差より劣化した劣化値である。そして、上述の圧延機の板厚制御方法において、出側板厚を測定する出側板厚測定工程をさらに備え、前記制御ゲイン処理工程は、前記出側板厚測定王弟で測定された出側板厚と当該パスでの目標値（パス目標値）とから出側板厚偏差の絶対値を求め、当該パスの目標板厚偏差の絶対値を求め、前記求めた前記出側板厚偏差の絶対値と前記目標板厚偏差の絶対値とを比較し、前記比較結果に基づいて前記制御ゲインを増加、維持または減少することによって前記制御ゲインを求める。

このような板厚制御方法は、当該パス単独において従前の手法に基づいて最適化された出側板厚偏差の最適偏差より劣化した劣化値の目標板厚偏差に基づいて前記フィードフォワード板厚制御または前記マスフロー板厚制御の制御ゲインを求める。したがって、上記板厚制御方法は、最終のパスの出側板厚偏差を従前より小さくできる。そして、このような板厚制御方法は、前記出側板厚偏差が前記劣化値の目標板厚偏差となるように、前記フィードフォワード板厚制御または前記マスフロー板厚制御の制御ゲインを求めることができる。

本発明の他の一態様にかかる圧延機は、上述の板厚制御装置を備える。

これによれば、板厚制御装置を備える圧延機が提供でき、このような圧延機は、最終のパス後の出側板厚偏差を従前より小さくできる。

本発明にかかる圧延機の板厚制御装置および板厚制御方法は、最終のパスの出側板厚偏差を従前より小さくできる。本発明によれば、このような板厚制御装置を備える圧延機が提供できる。

実施形態における圧延システムの構成を示す図である。 前記圧延システムの板厚制御装置で用いられる目標板厚偏差曲線および従前の制御による板厚偏差曲線を示す図である。 前記圧延システムの板厚制御装置における制御ゲインの調整動作を示すフローチャートである。

以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。

図１は、実施形態における圧延システムの構成を示す図である。図２は、前記圧延システムの板厚制御装置で用いられる目標板厚偏差曲線および従前の制御による板厚偏差曲線を示す図である。図２の横軸は、パス数を示し、その縦軸は、［μｍ］単位で表す出側板厚偏差を示す。図２に示す実線は、実施形態における圧延システムの板厚制御装置で用いられる目標板厚偏差曲線Ｔを示し、◆は、各パスの目標板厚偏差を示す。図２に示す破線は、従前の制御による出側板厚偏差曲線Ａを示し、■は、従前の制御による各パスの出側板厚偏差を示す。

実施形態における圧延システムＳは、圧延対象である圧延材ＷＫを自動的に所定の目標の厚み（板厚）となるように圧延するシステムであり、例えば、図１に示すように、圧延機１と、板厚制御装置３と、第１速度計４と、第１厚み計５と、第２速度計６と、第２厚み計７と、第１デフレクタロール８と、第２デフレクタロール９とを備え、例えば第１および第２リールＲ１、Ｒ２に巻回された帯状の圧延材ＷＫを、第１および第２リールＲ１、Ｒ２間に配設された圧延機１によって圧延する。この圧延システムＳによって製造される圧延製品の板厚は、任意であって良いが、近年の薄物化に鑑み、好適には、例えば数百ミクロンメートル以下等の領域である。

圧延機１は、一対のワークロールの間に圧延材を通し、前記一対のワークロールから力を受けて変形することでその厚みを減じ、前記目標の厚みに成形する装置である。圧延機１は、前記一対のワークロールを複数備え、圧延材を前記複数の一対のワークロールにおける各間を順次に通過させることによって順次にその厚みを減じ、前記目標の厚みに成形するタンデム型圧延機であって良いが、本実施形態では、前記一対のワークロールを１個備え、圧延材を前記一対のワークロールの間に、正方向およびその逆方向に１または複数回通過させることによって各回（各パス）で順次にその厚みを減じ、前記目標の厚みに成形するリバース型圧延機である。すなわち、複数回のパスを実施する一対のワークロールは、異なっても同一であっても良い。

本実施形態では、より具体的には、圧延機１は、圧下装置１３と、圧下装置１３によりその間に力を加えながら圧延材ＷＫを通して圧延材ＷＫを圧延する一対の第１および第２ワークロール１１−１、１１−２と、前記一対の第１および第２ワークロール１１−１、１１−２の弾性変形等を抑制するように前記一対の第１および第２ワークロール１１−１、１１−２それぞれを支持する一対の第１および第２バックアップロール１２−１、１２−２とを備える。なお、図１に示す例では、１つのワークロール１１は、１つのバックアップロール１２によって支持されるが、複数のバックアップロール１２によって支持されても良い。すなわち、圧延機１は、縦型ミルやクラスタ型ミル等の複数段型圧延機であっても良い。圧下装置１３は、板厚制御装置３における後述の板厚制御部３１に接続され、板厚制御部３１の制御に従って、前記一対の第１および第２ワークロール１１−１、１１−２のうちの一方を他方に対して近接移動または離間移動することによって、前記一対の第１および第２ワークロール１１−１、１１−２の間における隙間の長さ（幅、ロールギャップ長）を調整しながら、前記一対の第１および第２ワークロール１１−１、１１−２を圧下する装置である。圧下装置１３は、本実施形態では、高応答性の観点から、例えば、油圧圧下装置である。

第１デフレクタロール８は、圧延機１に対し一方側に、圧延機１から所定の距離だけ離間した位置に配設された、所定の軸回りに回転可能な円柱状の部材である。第２デフレクタロール９は、圧延機１に対し他方側に、圧延機１から所定の距離だけ離間した位置に配設された、所定の軸回りに回転可能な円柱状の部材である。

第１速度計４は、圧延機１と第１デフレクタロール８と間における圧延材ＷＫの移動速度を測定する装置である。第１速度計４は、その測定した圧延材ＷＫの移動速度を板厚制御装置３の板厚制御部３１へ出力する。第１速度計４は、本実施形態では、例えば、第１デフレクタロール８の回転速度を測定するパスルジェネレータである。第２速度計６は、圧延機１と第２デフレクタロール９と間における圧延材ＷＫの移動速度を測定する装置である。第２速度計６は、その測定した圧延材ＷＫの移動速度を板厚制御装置３の板厚制御部３１へ出力する。第２速度計６は、本実施形態では、例えば、第２デフレクタロール９の回転速度を測定するパスルジェネレータである。

第１厚み計５は、圧延機１と第１デフレクタロール８と間における圧延材ＷＫの厚み（板厚）を測定する装置である。第１厚み計５は、その測定した圧延材ＷＫの板厚を板厚制御装置３の板厚制御部３１へ出力する。第１厚み計５は、本実施形態では、例えば、圧延機１と第１デフレクタロール８と間に配設されたＸ線透過型厚み計である。第２厚み計７は、圧延機１と第２デフレクタロール９と間における圧延材ＷＫの厚み（板厚）を測定する装置である。第２厚み計７は、その測定した圧延材ＷＫの板厚を板厚制御装置３における板厚制御部３１および後述の制御ゲイン処理部３２それぞれへ出力する。第２厚み計７は、本実施形態では、例えば、圧延機１と第２デフレクタロール９と間に配設されたＸ線透過型厚み計である。

なお、第１および第２速度計４、６は、それぞれ、パルスジェネレータに限定されるものではなく、他の速度計であっても良い。例えば、第１速度計４は、圧延機１と第１デフレクタロール８と間に配設されたレーザドップラ速度計等であっても良く、第２速度計６は、圧延機１と第２デフレクタロール９と間に配設されたレーザドップラ速度計等であっても良い。第１および第２厚み計５、７は、それぞれ、Ｘ線透過型厚み計に限定されるものではなく、他の厚み計であっても良い。例えば、第１および第２厚み計５、７は、それぞれ、レーザ型厚み計や接触式厚み計等であっても良い。

図１に矢符（→）で示す正方向（図１では紙面の左側から右側へ向かう方向）に圧延材ＷＫが移動するパスの場合、第１および第２リールＲ１、Ｒ２、第１および第２速度計４、６、第１および第２厚み計５、７、ならびに、第１および第２デフレクタロール８、９は、次のように機能する。すなわち、第１リールＲ１は、入側リールとなり、巻回された圧延材ＷＫを圧延機１へ供給する。第１デフレクタロール８は、第１リールＲ１から引き出された圧延材ＷＫの方向を水平方向に変更する。第１速度計４は、入側速度計となり、圧延機１の入側における圧延材ＷＫの移動速度（入側板速度）を測定し、この測定した入側板速度を板厚制御部３１へ出力する。第１厚み計５は、入側厚み計となり、圧延機１の入側における圧延材ＷＫの厚み（入側板厚）を測定し、この測定した入側板厚を板厚制御部３１へ出力する。第２デフレクタロール９は、圧延機１から送られてきた水平方向の圧延材ＷＫを第２リールＲ２の方向に変更する。第２リールＲ２は、出側リールとなり、圧延機１で圧延された圧延材ＷＫを巻き取って収容する。第２速度計６は、出側速度計となり、圧延機１の出側における圧延材ＷＫの移動速度（出側板速度）を測定し、この測定した出側速度を板厚制御部３１および制御ゲイン処理部３２それぞれへ出力する。第２厚み計７は、出側厚み計となり、圧延機１の出側における圧延材ＷＫの厚み（出側板厚）を測定し、この測定した出側板厚を板厚制御部３１へ出力する。

一方、図１に矢符（→）で示す前記正方向に対し逆方向（図１では紙面の右側から左側へ向かう方向）に圧延材ＷＫが移動するパスの場合、第１および第２リールＲ１、Ｒ２、第１および第２速度計４、６、第１および第２厚み計５、７、ならびに、第１および第２デフレクタロール８、９は、次のように機能する。すなわち、第２リールＲ２は、入側リールとなり、巻回された圧延材ＷＫを圧延機１へ供給する。第２デフレクタロール９は、第２リールＲ２から引き出された圧延材ＷＫの方向を水平方向に変更する。第２速度計６は、入側速度計となり、圧延機１の入側における圧延材ＷＫの入側板速度を測定し、この測定した入側板速度を板厚制御部３１へ出力する。第２厚み計７は、入側厚み計となり、圧延機１の入側における圧延材ＷＫの入側板厚を測定し、この測定した入側板厚を板厚制御部３１へ出力する。第１デフレクタロール８は、圧延機１から送られてきた水平方向の圧延材ＷＫを第１リールＲ１の方向に変更する。第１リールＲ１は、出側リールとなり、圧延機１で圧延された圧延材ＷＫを巻き取って収容する。第１速度計４は、出側速度計となり、圧延機１の出側における圧延材ＷＫの出側板速度を測定し、この測定した出側板速度を板厚制御部３１へ出力する。第１厚み計５は、出側厚み計となり、圧延機１の出側における圧延材ＷＫの出側板厚を測定し、この測定した出側板厚を板厚制御部３１および制御ゲイン処理部３２それぞれへ出力する。

なお、図１は、主に、正方向に圧延材ＷＫが移動するパスの場合を示している。このため、第１厚み計５と制御ゲイン処理部３２との接続線は、その記載が省略されている。

板厚制御装置３は、圧延機１によって圧延される圧延材ＷＫの厚みが圧延終了後の目標値（最終目標値）となるように圧延機１を制御する装置である。本実施形態では、板厚制御装置３は、フィードフォワード板厚制御またはマスフロー板厚制御によって圧下装置１３を介してワークロール１１のロールギャップ長を調整することで圧延機１を制御する。このような板厚制御装置３は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、記憶素子（ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等）およびその周辺回路を備えるマイクロコンピュータを備えて構成され、前記記憶素子に記憶されたプログラムの実行によってＣＰＵに板厚制御部３１および制御ゲイン処理部３２を機能的に備える。なお、板厚制御装置３は、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を備えて構成されても良い。

板厚制御部３１は、フィードフォワード板厚制御またはマスフロー板厚制御によって圧延機１を制御するものである。

フィードフォワード板厚制御は、入側板厚に基づいて出側板厚偏差がゼロとなるようにロールギャップ長を変化させる板厚制御方式である。このようなフィードフォワード板厚制御では、ロールギャップ長を△Ｓとし、入側板厚偏差を△Ｈとし、圧延機１のミル定数をＭとし、圧延材ＷＫの塑性定数をｍとし、制御ゲインをＣとした場合、一般に、次式（１）によって制御が実施される。
△Ｓ＝Ｃ×（ｍ／Ｍ）×△Ｈ ・・・（１）
一方、マスフロー板厚制御は、入側板速度、出側板速度および入側板厚に基づいて出側板厚推定値を求め、出側板厚偏差がゼロとなるようにロールギャップ長を変化させる板厚制御方式である。このマスフロー板厚制御は、入側板巾Ｗ１に対する出側板巾Ｗ２の広がりが無視できる板厚、すなわち、Ｗ１＝Ｗ２が成り立つ板厚において好適に利用できる。このようなマスフロー板厚制御は、入側板厚をＨとし、出側板厚をｈとし、出側板速度をＶ１とし、出側板速度をＶ２とし、制御ゲインをＣとした場合、一般に、次式（２）によって制御される。
△Ｓ＝Ｃ×｛（Ｍ＋ｍ）／Ｍ｝×｛Ｈ×（Ｖ１／Ｖ２）−ｈ｝ ・・・（２）
制御ゲイン処理部３２は、圧延材ＷＫの厚みが前記圧延終了後の目標値（最終目標値）となるように複数Ｎのパスの実施によって圧延材ＷＫを圧延機１で圧延する場合における各パスｎの各出側板厚偏差△ｈ（ｎ）を予め既定した各目標板厚偏差△Ｔ（ｎ）に基づいて前記フィードフォワード板厚制御または前記マスフロー板厚制御の制御ゲインＣを求める。すなわち、板厚制御部３１がフィードフォワード板厚制御を実施している場合には、制御ゲイン処理部３２は、上述の式（１）における制御ゲインＣを求める。一方、板厚制御部３１がマスフロー板厚制御を実施している場合には、制御ゲイン処理部３２は、上述の式（２）における制御ゲインＣを求める。なお、Ｎは、パスの総回数であり、２以上の整数である。ｎは、パスの順番であり、１からＮまでの整数である（１＜ｎ≦Ｎ）。

そして、本実施形態では、前記各目標板厚偏差△Ｔ（ｎ）は、それぞれ、当該パス単独において最適化された出側板厚偏差の最適偏差より劣化した劣化値である（（最適偏差）＝（当該パス単独において最適化された出側板厚偏差））。その１例が図２に実線で目標板厚偏差曲線Ｔとして示されている。この各パスｎの各目標板厚偏差△Ｔ（ｎ）（◆）は、例えば、圧延材ＷＫの種類（例えば鋼種等）および圧延条件ごとに予め複数のサンプルから、当該パス単独において最適化された出側板厚偏差の最適偏差を求め、この求めた最適偏差に所定のバイアス値を加算することによって求められる。前記所定のバイアス値は、初期側のパスでは相対的に大きい値であり、終了側のパスでは相対的に小さい値であり、パス数の増加に従って順次に小さくなるように設定される。

そして、制御ゲイン処理部３２は、このように予め既定した各目標板厚偏差△Ｔ（ｎ）に基づいて前記フィードフォワード板厚制御または前記マスフロー板厚制御の制御ゲインＣを求める。より具体的には、制御ゲイン処理部３２は、出側板厚を測定する出側板厚測定部で測定された出側板厚ｈと当該パスでの目標値（パス目標値）とから出側板厚偏差±△ｈの絶対値を求め、当該パスの目標板厚偏差の絶対値｜±△ｈ｜を求め、この求めた出側板厚偏差の絶対値｜±△ｈ｜と前記目標板厚偏差の絶対値｜±△Ｔ｜とを比較し、この比較結果に基づいて制御ゲインＣを増加、維持または減少することによって制御ゲインＣを求める。前記出側板厚測定部は、図１に示す例では、上述したように、圧延材ＷＫが正方向に移動するパスでは、第２厚み計７が対応し、圧延材ＷＫが逆方向に移動するパスでは、第１厚み計５が対応する。より詳しくは、制御ゲイン処理部３２は、前記比較結果、出側板厚偏差の絶対値｜±△ｈ｜より前記目標板厚偏差の絶対値｜±△Ｔ｜が小さい場合、制御ゲインＣを所定の第１調整値△Ｃ１だけ増加する。制御ゲイン処理部３２は、前記比較結果、出側板厚偏差の絶対値｜±△ｈ｜と前記目標板厚偏差の絶対値｜±△Ｔ｜とが等しい場合、制御ゲインＣを維持する。制御ゲイン処理部３２は、前記比較結果、出側板厚偏差の絶対値｜±△ｈ｜より前記目標板厚偏差の絶対値｜±△Ｔ｜が大きい場合、制御ゲインＣを所定の第２調整値△Ｃ２だけ減少する。これら第１および第２調整値△Ｃ１、△Ｃ２は、互いに同一値であって良く、互いに異なって良く、複数のサンプルから適宜に設定される。本実施形態では、一例として、これら第１および第２調整値△Ｃ１、△Ｃ２は、同一値△Ｃである。また、第１および第２調整値△Ｃ１、△Ｃ２は、各パスごとに設定され、パス数の増加に従って小さく設定されることもあるが、大きく設定される場合もある。

次に、本実施形態の動作について説明する。図３は、前記圧延システムの板厚制御装置における制御ゲインの調整動作を示すフローチャートである。

このような構成の圧延システムＳは、その図略の電源スイッチの操作によって電源が投入されると、必要な各部の初期化を実行し、その稼働を始める。そのプログラムの実行によって、板厚制御装置３には、板厚制御部３１および制御ゲイン処理部３２が機能的に構成される。そして、予め適宜に設定された所定の時間間隔ごとに実行されるロールギャップ長を調整する各タイミングでは、制御ゲインＣについて、次の動作が実行されることによってフィードフォワード板厚制御の制御ゲインＣまたはマスフロー板厚制御の制御ゲインＣが調整される。

図３において、まず、出側板厚偏差±△ｈが制御ゲイン処理部３２によって演算される（Ｓ１）。より具体的には、制御ゲイン処理部３２は、出側厚み計の出力をサンプリングし、出側板厚ｈを読み込む。前記出側厚み計は、上述したように、圧延材ＷＫが図１に矢符（→）で示す正方向に移動するパスの場合、第２厚み計７であり、一方、圧延材ＷＫが前記正方向に対する逆方向に移動するパスの場合、第１厚み計５である。そして、制御ゲイン処理部３２は、前記読み込んだ出側板厚ｈと当該パスでのパス目標値とに基づいて出側板厚偏差±△ｈを求める。より詳しくは、例えば、制御ゲイン処理部３２は、当該パスでのパス目標値から前記読み込んだ出側板厚ｈを減算することによって、出側板厚偏差±△ｈを求める。

次に、制御ゲイン処理部３２は、この求めた出側板厚偏差±△ｈの絶対値｜±△ｈ｜を求める（Ｓ２）。

次に、制御ゲイン処理部３２は、当該パスでの目標板厚偏差±△Ｔの絶対値｜±△Ｔ｜を求める。より詳しくは、制御ゲイン処理部３２は、予め記憶された目標板厚偏差曲線Ｔから当該パスに対応した目標板厚偏差±△Ｔを求め（読み込み）、その絶対値｜±△Ｔ｜を求める。

次に、制御ゲイン処理部３２は、これら出側板厚偏差の絶対値｜±△ｈ｜と目標板厚偏差の絶対値｜±△Ｔ｜とを比較する（Ｓ４）。この比較の結果、出側板厚偏差の絶対値｜±△ｈ｜より前記目標板厚偏差の絶対値｜±△Ｔ｜が小さい場合（｜±△ｈ｜＞｜±△Ｔ｜）、制御ゲイン処理部３２は、処理Ｓ５を実行する。前記比較の結果、出側板厚偏差の絶対値｜±△ｈ｜と前記目標板厚偏差の絶対値｜±△Ｔ｜とが等しい場合（｜±△ｈ｜＝｜±△Ｔ｜）、制御ゲイン処理部３２は、処理Ｓ６を実行する。前記比較の結果、出側板厚偏差の絶対値｜±△ｈ｜より前記目標板厚偏差の絶対値｜±△Ｔ｜が大きい場合（｜±△ｈ｜＜｜±△Ｔ｜）、制御ゲイン処理部３２は、処理Ｓ７を実行する。

前記処理Ｓ５では、制御ゲイン処理部３２は、制御ゲインＣを所定の第１調整値△Ｃ１だけ増加する（Ｃ＋△Ｃ１→Ｃ）。これによって制御ゲインＣの過小が改善される。そして、制御ゲイン処理部３２は、この処理後の制御ゲインＣを板厚制御部３１へ出力する。

前記処理Ｓ６では、制御ゲイン処理部３２は、制御ゲインＣを維持する（Ｃ→Ｃ）。これによって適正な制御ゲインＣが維持される。そして、制御ゲイン処理部３２は、この処理後の制御ゲインＣを板厚制御部３１へ出力する。

前記処理Ｓ７では、制御ゲイン処理部３２は、制御ゲインＣを所定の第２調整値△Ｃ２だけ減少する（Ｃ−△Ｃ２→Ｃ）。これによって制御ゲインＣの過大が改善される。そして、制御ゲイン処理部３２は、この処理後の制御ゲインＣを板厚制御部３１へ出力する。

そして、これら処理Ｓ５ないし処理Ｓ７のいずれかの処理の実行によって制御ゲインＣが求められると、次に、板厚制御部３１は、制御ゲイン処理部３２から受け取った制御ゲインＣで圧延機１を自動板厚制御する（Ｓ８）。

より具体的には、前記自動板厚制御がフィードフォワード板厚制御である場合、板厚制御部３１は、前記入側厚み計から読み込んだ入側板厚Ｈに基づいて入側板厚偏差△Ｈを求め、上述の式（１）により圧下装置１３を介して一対のワークロール１１−１、１１−２間のロールギャップ長を調整することによってフィードフォワード板厚制御を実行する。前記入側厚み計は、上述したように、圧延材ＷＫが図１に矢符（→）で示す正方向に移動するパスの場合、第１厚み計５であり、一方、圧延材ＷＫが前記正方向に対する逆方向に移動するパスの場合、第２厚み計７である。

または、前記自動板厚制御がマスフロー板厚制御である場合、板厚制御部３１は、前記入側厚み計、前記入側速度計、前記出側厚み計および前記出側速度計それぞれから読み込んだ入側板厚Ｈ、入側板速度Ｖ１、出側板厚ｈおよび出側板速度Ｖ２に基づいて、上述の式（２）により圧下装置１３を介して一対のワークロール１１−１、１１−２間のロールギャップ長を調整することによってマスフロー板厚制御を実行する。前記入側厚み計、前記入側速度計、前記出側厚み計および前記出側速度計は、それぞれ、上述したように、圧延材ＷＫが図１に矢符（→）で示す正方向に移動するパスの場合、第１厚み計５、第１速度計４、第２厚み計７、第２速度計６であり、一方、圧延材ＷＫが前記正方向に対する逆方向に移動するパスの場合、第２厚み計７、第２速度計６、第１厚み計５、第１速度計４である。

このように今回のタイミングにおいて、制御ゲインＣが調整され、フィードフォワード板厚制御またはマスフロー板厚制御が実行される。

次に、一例としての比較例および実施例について説明する。種々の実験から、各パスそれぞれで、当該パス単独において従前での最適化された出側板厚偏差、例えば、０となるように制御ゲインを調整すると、最終のパスの出側板厚偏差が最も小さくならない場合があった。その一例が図２に破線で従前の出側板厚偏差曲線Ａとして示されている。この従前の制御による出側板厚偏差曲線Ａで示すように、出側板厚偏差が０となるように制御ゲインが調整されると、１回目のパスで出側板厚偏差は、比較的良好な±５．５μｍとなり、５回目のパスまで順次に出側板厚偏差は、小さくなり、この５回目のパスで出側板厚偏差は、±２．０μｍとなる。しかしながら、その後の６回目のパスも７回目のパスもそれらの出側板厚偏差は、±２．０μｍであり、パスを重ねても改善しない。発明者は、この現象を次のように推測している。出側板厚偏差の目標値が０であるため、初期側のパスで、圧延材が比較的大きく圧延されてしまう。その結果、初期側のパスで、圧延材が硬化したり、組成変化したりしているため、終了側のパスでは、パスが実施されても出側板厚偏差が前のパスより小さくならない。

そこで、一例として、当該パス単独において最適化された出側板厚偏差の最適偏差（上述の例では０）より劣化した劣化値となるように、１回目のパスの目標板厚偏差△Ｔ（１）が±７μｍに設定され、２回目のパスの目標板厚偏差△Ｔ（２）が±４．５μｍに設定され、３回目のパスの目標板厚偏差△Ｔ（３）が±３μｍに設定され、４回目のパスの目標板厚偏差△Ｔ（４）が±２μｍに設定され、５回目のパスの目標板厚偏差△Ｔ（５）が±１．３μｍに設定され、６回目のパスの目標板厚偏差△Ｔ（６）が±１．１μｍに設定され、７回目のパスの目標板厚偏差△Ｔ（７）が±１μｍに設定される。このように各パスｎの目標板厚偏差△Ｔ（ｎ）を設定して制御ゲインＣを調整すると、目標板厚偏差△Ｔ（ｎ）に沿うように出側板厚偏差±△ｈが改善され、最終の７回目のパスにおける出側板厚偏差±△ｈは、±１μｍにできた。

以上説明したように、本実施形態における板厚制御装置３およびこれに実装された板厚制御方法は、当該パス単独において従前の手法に基づいて最適化された出側板厚偏差である最適偏差より劣化した劣化値の目標板厚偏差±△Ｔに基づいてフィードフォワード板厚制御またはマスフロー板厚制御の制御ゲインＣを求める。このため、上述の発明者の知見によれば、初期側のパスで、圧延材ＷＫが比較的大きく圧延されなくなるので、終了側のパスでも、出側板厚偏差±△ｈが前のパスより小さくできる。したがって、上記板厚制御装置３および板厚制御方法は、最終のパス後の出側板厚偏差±△ｈを従前より小さくできる。そして、本実施形態における圧延機１は、このような板厚制御装置３を備えるので、最終のパス後の出側板厚偏差±△ｈを従前より小さくできる。

また、上記板厚制御装置３および板厚制御方法は、前記求めた出側板厚偏差の絶対値｜±△ｈ｜と目標板厚偏差の絶対値｜±△Ｔ｜とを比較した比較結果に基づいて制御ゲインＣを増加、維持または減少することによって前記制御ゲインＣを求める。したがって、上記板厚制御装置３および板厚制御方法は、出側板厚偏差±△ｈが前記劣化値の目標板厚偏差±△Ｔとなるように、前記フィードフォワード板厚制御または前記マスフロー板厚制御の制御ゲインＣを求めることができる。

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

Ｓ 圧延システム
１ 圧延機
３ 板厚制御装置
４ 第１速度計
５ 第１厚み計
６ 第２速度計
７ 第２厚み計
１１ ワークロール
１２ バックアップロール
１３ 圧下装置

Claims (3)

1. 圧延機によって圧延される圧延材の厚みが圧延終了後の目標値となるように前記圧延機を制御する圧延機の板厚制御装置であって、
   フィードフォワード板厚制御またはマスフロー板厚制御によって前記圧延機を制御する板厚制御部と、
   前記圧延材の厚みが前記圧延終了後の目標値となるように複数のパスの実施によって前記圧延材を前記圧延機で圧延する場合における各パスの各出側板厚偏差を予め既定した各目標板厚偏差に基づいて前記フィードフォワード板厚制御または前記マスフロー板厚制御の制御ゲインを求める制御ゲイン処理部と、
   出側板厚を測定する出側板厚測定部とを備え、
   前記各目標板厚偏差は、それぞれ、当該パス単独において最適化された出側板厚偏差の最適偏差より劣化した劣化値であり、
   前記制御ゲイン処理部は、前記出側板厚測定部で測定された出側板厚と当該パスでの目標値とから出側板厚偏差の絶対値を求め、当該パスの目標板厚偏差の絶対値を求め、前記求めた前記出側板厚偏差の絶対値と前記目標板厚偏差の絶対値とを比較し、前記比較結果に基づいて前記制御ゲインを増加、維持または減少することによって前記制御ゲインを求める、
   圧延機の板厚制御装置。
2. 圧延機によって圧延される圧延材の厚みが圧延終了後の目標値となるように前記圧延機を制御する圧延機の板厚制御方法であって、
   フィードフォワード板厚制御またはマスフロー板厚制御によって前記圧延機を制御する板厚制御工程と、
   前記圧延材の厚みが前記圧延終了後の目標値となるように複数のパスの実施によって前記圧延材を前記圧延機で圧延する場合における各パスの各出側板厚偏差を予め既定した各目標板厚偏差に基づいて前記フィードフォワード板厚制御または前記マスフロー板厚制御の制御ゲインを求める制御ゲイン処理工程と、
   出側板厚を測定する出側板厚測定工程とを備え、
   前記各目標板厚偏差は、それぞれ、当該パス単独において最適化された出側板厚偏差の最適偏差より劣化した劣化値であり、
   前記制御ゲイン処理工程は、前記出側板厚測定工程で測定された出側板厚と当該パスでの目標値とから出側板厚偏差の絶対値を求め、当該パスの目標板厚偏差の絶対値を求め、前記求めた前記出側板厚偏差の絶対値と前記目標板厚偏差の絶対値とを比較し、前記比較結果に基づいて前記制御ゲインを増加、維持または減少することによって前記制御ゲインを求める、
   圧延機の板厚制御方法。
3. 請求項１に記載の圧延機の板厚制御装置を備える圧延機。

Images