JP6733612B2 - 圧延ラインの制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、圧延ラインの制御装置に関する。

製鋼工場では、連続鋳造機により鋳造された金属スラブ（以下、「被圧延材」ともいう。）を圧延ラインに供給して圧延加工する。圧延加工は、被圧延材を所望の製品寸法に成形し、その材質を向上させるものである。熱間圧延プロセスでは、圧延ラインの可逆粗圧延機と仕上圧延機とによって、被圧延材が所望の製品寸法に成形される。

熱間薄板圧延や厚板圧延では、被圧延材の長手方向の先端や尾端が上方向に曲がる上反りや、下方向に曲がる下反りが発生する場合がある。このような被圧延材の圧延反りは、被圧延材の圧延機への噛み込み不良、搬送テーブルローラやストリッパガイドといった設備の破損といった操業上の弊害の要因となる。また、下反りは、腰折れといった表面疵、製品形状不良、などの弊害の要因となる。

このような諸問題をもたらす圧延反りの発生要因は、例えば非特許文献１に開示されている。非特許文献１は、被圧延材の上下面における非対称性（例えば、摩擦係数、ロール速度、ロール条件、圧延材温度などの非対称性）、圧延材の入射角度、などを要因としている。但し、圧延反りは、これらの要因が複合的に組み合わさって発生する。故に、圧延反りの本質的な要因の追究は困難であり、圧延反りの発生を完全に防止することができていないのが現状である。

圧延反りの発生を防止するために、従来から多くの研究がなされている。特許文献１は、インパクトドロップ現象が発生する領域での上下ワークロールの噛み込み端トルクを予測し、上下ワークロールの回転速度降下量の予測最大値を求め、この予測最大値が上下ワークロールで一致するように上下ワークロールを駆動する方法を提案している。特許文献２は、被圧延材の上下面の表面温度差に基づいて被圧延材の反り量を予測し、予測反り量を修正可能とする上下ワークロールの周速差を以て、上下ワークロールを駆動する方法を提案している。特許文献３は、パスライン位置、上下ワークロールの周速差、および形状比から圧延反りを予測し、パスライン位置と上下ワークロールの周速のどちらか一方または双方を制御する方法を提案している。

特開昭５７−１００８１１号公報 特開昭６１−１１９３０４号公報 特開平１１−０４７８１２号公報

鈴木弘著「圧延百話」、株式会社養賢堂、２０００年、第６４話

ところで、被圧延材は、完全な矩形ではなく、寸法誤差がある。例えば、被圧延材の先端部または尾端部における板厚寸法が、長手方向中央部における板厚寸法と異なる場合がある。通常、熱間圧延プロセスでは、パスライン上流に特別な計測機器が無い限り、上位計算機より受け取る圧延命令情報の製品寸法を基にパススケジュールを決定する。そのため、通常の熱間圧延プロセスでは、被圧延材の微小な板厚寸法差は考慮されない。しかしながら、このような板厚寸法差も、圧延反りの発生に影響することが考えられる。

非特許文献１に開示された圧延反りの発生要因の解消に寄与する方法は、特許文献１〜３のいずれかで提案されている。しかし、上述した板厚寸法差に関わる圧延反りの防止方法は、これらの文献においても提案されていない。また、特許文献１の方法によれば、板厚寸法差も含めた被圧延材の上下面における非対称性に対応することが可能とも考えられる。しかし、被圧延材で圧延反りが一旦発生してしまえば、上述した予測最大値を上下ワークロールで一致させたとしても、圧延反りの形状が製品に残ってしまう。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、圧延機の入側にある被圧延材の先端部とそれ以降の間に板厚寸法差（以下、「テーパ厚」ともいう。）がある場合において、被圧延材に発生する圧延反りを抑制することにある。

本発明は、上記の目的を達成するための圧延ラインの制御装置である。
前記圧延ラインは、圧延機と、駆動装置と、回転速度検出器と、トルク検出器と、を備えている。
前記圧延機は、向かい合う一対のワークロールを備える。前記駆動装置は、前記ワークロールを回転駆動する。
前記回転速度検出器は、前記ワークロールのそれぞれの実回転速度を検出する。前記トルク検出器は、前記ワークロールのそれぞれの実トルクを検出する。
前記制御装置は、
前記実回転速度および前記実トルクが、圧延命令情報を用いて設定した前記ワークロールの回転速度基準値およびトルク基準値とそれぞれ一致するように前記駆動装置に駆動指令を出力し、
前記圧延機への被圧延材の進入に伴い変動する前記実トルクがそれぞれ一定の値に収まる期間内の任意の時刻ｔ_１における前記実トルクのワークロール間差と、第１閾値とを比較し、
前記時刻ｔ_１における前記ワークロール間差が前記第１閾値よりも小さい場合、前記時刻ｔ_１よりも所定時間経過後の時刻ｔ_２における前記ワークロール間差と、前記第１閾値よりも大きい第２閾値とを比較し、
前記時刻ｔ_２における前記ワークロール間差が前記第２閾値よりも大きい場合、前記時刻ｔ_２における前記ワークロール間差を用いて前記トルク基準値を補正するように構成されている。

時刻ｔ_１におけるワークロール間差が第１閾値よりも小さく、尚且つ、時刻ｔ_２におけるワークロール間差が第２閾値よりも大きい場合は、テーパ厚を有する被圧延材が圧延機に進入したと判断される。この場合に、時刻ｔ_２におけるワークロール間差を用いてトルク基準値を補正することで、テーパ厚に起因した圧延反りの発生が抑制される。

前記圧延ラインは、前記ワークロールによって圧延された前記被圧延材を撮影する撮像装置を更に備えていてもよい。
前記時刻ｔ_２における前記ワークロール間差を用いて前記トルク基準値を補正した場合、前記時刻ｔ_２以降における前記被圧延材の画像を用いて前記被圧延材に生じた反りの曲率半径を算出し、前記トルク基準値を更に補正するように構成されていてもよい。

時刻ｔ_２におけるワークロール間差を用いてトルク基準値を補正した場合であっても、被圧延材に反りが生じることがある。時刻ｔ_２以降における被圧延材の画像を用いて反りの曲率半径を算出し、トルク基準値を補正すれば、ワークロール間差を用いたトルク基準値の補正と併せて、圧延反りの発生の抑制効果が更に高められる。

前記制御装置は、
前記時刻ｔ_２における前記ワークロール間差を用いて前記トルク基準値を補正した場合、前記時刻ｔ_２よりも所定時間経過後の時刻ｔ_ｋ（但し、ｋ≧３）における前記ワークロール間差と、前記第２閾値とを比較し、
前記時刻ｔ_ｋにおける前記ワークロール間差が前記第２閾値よりも大きい場合、前記時刻ｔ_ｋにおける前記ワークロール間差を用いて前記トルク基準値を補正するように構成されていてもよい。

時刻ｔ_２におけるワークロール間差を用いてトルク基準値を補正した場合であっても、圧延反りの発生の抑制が十分でないことがある。時刻ｔ_ｋにおけるワークロール間差が第２閾値よりも大きい場合は、圧延反りの発生の抑制が十分でないと判断される。この場合に、時刻ｔ_ｋにおけるワークロール間差を用いてトルク基準値を補正し続けることで、圧延反りが発生しそうな状態からの回復を図ることもできる。

前記圧延ラインは、前記ワークロールによって圧延された前記被圧延材を撮影する撮像装置を更に備えていてもよい。
前記制御装置は、前記時刻ｔ_ｋにおける前記ワークロール間差を用いて前記トルク基準値を補正した場合、前記時刻ｔ_ｋ以降における前記被圧延材の画像を用いて前記被圧延材に生じた反りの曲率半径を算出し、前記トルク基準値を更に補正するように構成されていてもよい。

時刻ｔ_ｋにおけるワークロール間差を用いてトルク基準値を補正した場合であっても、被圧延材に反りが生じることがある。時刻ｔ_ｋ以降における被圧延材の画像を用いて反りの曲率半径を算出し、トルク基準値を補正すれば、ワークロール間差を用いたトルク基準値の補正と併せて、圧延反りが発生しそうな状態からの回復効果が更に高められる。

本発明に係る制御装置によれば、テーパ厚を有する被圧延材を圧延する場合において、被圧延材に発生する圧延反りを抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係る圧延ラインの制御装置の構成を説明する図である。 上ロールトルクの計測値Ｇ_ｔｏｐおよび下ロールトルクの計測値Ｇ_ｂｏｔの一例を示した図である。 図１に示した反り補正量計算器６０における反り補正量ΔＧ_Ｓの算出例を説明する図である。 トルクアーム係数Λと、形状比ｍの関係の一例を示した図である。 本発明の実施の形態２に係る圧延ラインの制御装置の構成を説明する図である。 図５に示した反り学習器６４における反り学習項の算出例を説明する図である。 圧延後の被圧延材４４の画像を模式的に示した図である。 図５に示した反り補正量計算器６０における反り補正量ΔＧ_Ｓの算出例を説明する図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。但し、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数にこの発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

実施の形態１．
先ず、図１乃至図４を参照して、本発明の実施の形態１について説明をする。図１は、本発明の実施の形態１に係る圧延ラインの制御装置の構成を説明する図である。図１には、圧延ラインの概略図と、その制御装置のブロック図と、が描かれている。

＜圧延ラインの説明＞
図１に示す熱間圧延ライン１０は、ローラテーブル１２と、フィードローラ１４と、圧延機１６と、を備えている。ローラテーブル１２は、被圧延材１８を搬送するものである。フィードローラ１４は、被圧延材１８を圧延機１６に供給するものである。圧延機１６は、粗圧延機または仕上圧延機であり、被圧延材１８を圧延加工するものである。図１に示すように、被圧延材１８は、圧延機１６の入側にある先端部と、それ以降の間に板厚寸法差（つまり、テーパ厚）を有している。

圧延機１６は、上ワークロール２０と、下ワークロール２２と、を備えている。上ワークロール２０の数は１以上である。下ワークロール２２の数は上ワークロール２０の数と等しい。向かい合う上ワークロール２０と下ワークロール２２は、一対のパスを構成する。向かい合う上ワークロール２０と下ワークロール２２の径は等しい。上ワークロール２０は、上ロール駆動装置２４により回転駆動される。下ワークロール２２は、下ロール駆動装置２６により回転駆動される。上ワークロール２０には、上ロールトルク検出器２８と、上ロール回転速度検出器３０と、が設けられている。下ワークロール２２には、下ロールトルク検出器３２と、下ロール回転速度検出器３４と、が設けられている。

熱間圧延プロセスにおいて、被圧延材１８は、ローラテーブル１２とフィードローラ１４により搬送方向４０に送られて、圧延機１６に進入する。圧延機１６に進入した被圧延材１８は、上ワークロール２０と下ワークロール２２の間を通ることで引き延ばされる。被圧延材４２は、上ワークロール２０と下ワークロール２２の間にその先端部が噛み込まれた状態の被圧延材１８を表している。被圧延材４４は、上ワークロール２０と下ワークロール２２によって引き延ばされて、圧延機１６の出側からその先端部が出ている状態の被圧延材１８に相当する。

＜圧延ラインの制御装置の説明＞
図１に示す制御装置５０は、パススケジュール決定器５２と、出力計算器５４と、上ロール回転制御器５６と、下ロール回転制御器５８と、反り補正量計算器６０と、を備えている。制御装置５０には、上述した検出器（即ち、上ロールトルク検出器２８、上ロール回転速度検出器３０、下ロールトルク検出器３２、および、下ロール回転速度検出器３４）が接続されている。

パススケジュール決定器５２は、圧延命令情報６２に基づき、被圧延材１８を所望の製品寸法に成形するためのロール回転速度およびロールトルク、ロールギャップなどを計算する。パススケジュール決定器５２は、被圧延材１８が熱間圧延ライン１０の所定の位置に到達すると、圧延命令情報６２を受信する。圧延命令情報６２は、例えば、圧延前の被圧延材の寸法や鋼種等の情報、圧延後の被圧延材の目標寸法の情報である。

例えば、ロール回転速度の計算において、パススケジュール決定器５２は、被圧延材１８の圧延前の板厚、板幅、圧延後の目標板幅などに基づき、被圧延材１８の各パスへの進入速度を計算する。そして、パススケジュール決定器５２は、計算した被圧延材１８の進入速度と、先進率および後進率と、に基づき、各パスのロール回転速度を設定し、出力計算器５４に出力する。このロール回転速度は、これとは別にパススケジュール決定器５２において設定されて出力計算器５４に出力されたロールギャップやロールトルクと共に、出力計算器５４の基準値となる。

出力計算器５４は、パススケジュール決定器５２からの各基準値に基づき、上ロール回転制御器５６および下ロール回転制御器５８に指令値を出力する。例えば、出力計算器５４は、上述した検出器からの計測値（即ち、上ロールトルク、上ロール回転速度、下ロールトルクおよび下ロール回転速度の計測値）が、パススケジュール決定器５２からの基準値（即ち、上ロールトルク、上ロール回転速度、下ロールトルクおよび下ロール回転速度の基準値）と一致するように制御量を生成する。つまり、出力計算器５４は、上述した検出器からの計測値と、パススケジュール決定器５２からの基準値と、に基づくフィードバック制御によって、制御量を生成する。そして、出力計算器５４は、生成した制御量に基づき、上ロール回転制御器５６および下ロール回転制御器５８に指令値を出力する。

上ロール回転制御器５６は、出力計算器５４からの指令値に基づき、上ワークロール２０を所望のロール回転速度で駆動するための電流、電圧を出力する。下ロール回転制御器５８は、出力計算器５４からの指令値に基づき、下ワークロール２２を所望のロール回転速度で駆動するための電流、電圧を出力する。

＜テーパ厚を有する被圧延材を圧延する場合の問題点＞
反り補正量計算器６０の説明に先駆けて、テーパ厚を有する被圧延材１８を圧延する場合の問題点を説明する。テーパ厚を有する被圧延材１８を圧延する場合において、基準値通りのロール回転速度を維持しようとすると、次の問題が生じる。即ち、被圧延材１８の上下方向の非対称性により、噛み込み後の被圧延材１８から上ワークロール２０と下ワークロール２２がそれぞれ受ける反力に差が生じ、上下非対称な圧延となる。このため、圧延反りの発生に繋がる。

上ロールトルク検出器２８は、被圧延材１８から上ワークロール２０が受ける反力により生じた上ロールトルクを検出する。下ロールトルク検出器３２は、被圧延材１８から下ワークロール２２が受ける反力により生じた下ロールトルクを検出する。従って、被圧延材１８から上ワークロール２０と下ワークロール２２がそれぞれ受ける反力の差は、上ロールトルク検出器２８による上ロールトルクと、下ロールトルク検出器３２による下ロールトルクの差として現れる。

図２は、上ロールトルクの計測値Ｇ_ｔｏｐおよび下ロールトルクの計測値Ｇ_ｂｏｔの一例を示した図である。図２に示す例では、被圧延材１８の噛み込み直後の時刻ｔ_ＯＮにおいて、上ロールトルクの計測値Ｇ_ｔｏｐ（破線）が上昇し始める。また、時刻ｔ_ＯＮの直後には下ロールトルクの計測値Ｇ_ｂｏｔ（実線）も上昇し始める。計測値Ｇ_ｔｏｐ（破線）が計測値Ｇ_ｂｏｔ（実線）よりも先に上昇し始めるのは、図１に示した被圧延材１８の先端部の板厚が、それ以降の板厚よりも大きいためである。なお、被圧延材１８の先端部の板厚がそれ以降の板厚よりも小さいときは、計測値Ｇ_ｂｏｔ（実線）が計測値Ｇ_ｔｏｐ（破線）よりも先に上昇し始める。

上ワークロール２０と下ワークロール２２の間に被圧延材１８が進入すると、被圧延材１８の先端部の噛み込みに伴いインパクトドロップが起こる。インパクトドロップが起こると、計測値Ｇ_ｔｏｐ（破線）と計測値Ｇ_ｂｏｔ（実線）は急激に上昇してピークに到達し、その後減少に転じる。図２に示す例では、インパクトドロップ中の計測値Ｇ_ｔｏｐ（破線）と計測値Ｇ_ｂｏｔ（実線）が、ほぼ等しい値で推移する。そして、インパクトドロップ後の暫くの間、計測値Ｇ_ｔｏｐ（破線）と計測値Ｇ_ｂｏｔ（実線）はそれぞれ一定の値となる。図２に示す時刻ｔ_１は、インパクトドロップ後において、計測値Ｇ_ｔｏｐ（破線）と計測値Ｇ_ｂｏｔ（実線）がそれぞれ一定の値となる期間内の任意の時刻に相当する。

ここで、テーパ厚のない被圧延材を圧延した場合、上ロールトルクと下ロールトルクの計測値が一定の値となる期間が継続する。図２に示す時刻ｔ_１以降のロールトルクの計測値（一点破線）は、テーパ厚のない被圧延材を圧延した場合の計測値Ｇ_ｔｏｐまたは計測値Ｇ_ｂｏｔを表している。但し、本実施の形態１では、被圧延材１８がテーパ厚を有することを前提としているため、計測値Ｇ_ｔｏｐまたは計測値Ｇ_ｂｏｔが計測値（一点破線）の様に推移することはない。つまり、テーパ厚を有する被圧延材１８の圧延が進むと、時刻ｔ_１以降の計測値Ｇ_ｔｏｐ（破線）と計測値Ｇ_ｂｏｔ（実線）の間に差が生じる。これが、圧延反りの発生につながる反力の差である。図２に示す時刻ｔ_２は、時刻ｔ_１以降、尚且つ、計測値Ｇ_ｔｏｐ（破線）と計測値Ｇ_ｂｏｔ（実線）の間に差が生じている期間内の任意の時刻に相当する。

＜本実施の形態１の特徴＞
係るテーパ厚に起因した圧延反りの発生を抑制する構成として、本実施の形態１では、反り補正量計算器６０を設けている。図３は、図１に示した反り補正量計算器６０における反り補正量ΔＧ_Ｓの算出例を説明する図である。図３に示す例において、反り補正量計算器６０は、先ず、パススケジュール決定器より得られる各パスに進入する被圧延材の入側板幅ｈ_ｉｎ、出側板幅ｈ_ｏｕｔ、および上下ワークロール半径Ｒの情報に基づき、被圧延材の形状比ｍを算出する（ステップＳ１）。形状比ｍは、次式（１）で与えられる。

ここで、Ｌ_ｄはロール接触長さ［ｍｍ］であり、ｈ_ｍは中立点板厚［ｍｍ］であり、Ｒは上ワークロール半径（＝下ワークロール半径）［ｍｍ］である。

ステップＳ１に続き、反り補正量計算器６０は、図２で説明した時刻ｔ_１における計測値Ｇ_{ｔｏｐ＿ｔ１}，Ｇ_{ｂｏｔ＿ｔ１}に基づき、被圧延材のテーパ厚の有無の一次判定を行う（ステップＳ２）。また、反り補正量計算器６０は、図２で説明した時刻ｔ_２における計測値Ｇ_{ｔｏｐ＿ｔ２}，Ｇ_{ｂｏｔ＿ｔ２}と、に基づき、被圧延材のテーパ厚の有無の二次判定を行う（ステップＳ３）。一次判定は次式（４）に基づいて行われ、二次判定は次式（５）に基づいて行われる。

ここで、α，βは何れも閾値であり、次式（６），（７）で与えられる。

ここで、α_０，β_０は何れも係数［-］であり、ｍは式（１）により計算される形状比であり、Ｇ_ｒｅｆはパススケジュール決定器５２で別途計算されるロールトルクの基準値［ｋＮ・ｍ］である。

図２で説明したように、時刻ｔ_１は、インパクトドロップ後の計測値Ｇ_ｔｏｐと計測値Ｇ_ｂｏｔがそれぞれ一定の値となる期間内の任意の時刻である。本実施の形態１では、時刻ｔ_１を例えば次のように決定する。先ず、対象となるパスの計測値Ｇ_ｔｏｐと計測値Ｇ_ｂｏｔについて連続する複数のデータを用いて各計測値の変化率を算出する。そして、算出した変化率が共に閾値以下となった時刻を以て、時刻ｔ_１とする。但し、連続する２回の圧延加工において圧延命令情報に変更がないような場合は、前回圧延時の時刻ｔ_１を援用して今回圧延時の時刻ｔ_１の決定を省略してもよい。

インパクトドロップ後の計測値Ｇ_ｔｏｐと計測値Ｇ_ｂｏｔがそれぞれ一定の値となる期間において、計測値Ｇ_ｔｏｐと計測値Ｇ_ｂｏｔの値は概ね等しくなるのが一般的である。従って、本実施の形態１では、式（６）の閾値αを比較的小さな値に設定する。

また、図２で説明したように、時刻ｔ_２は、時刻ｔ_１以降、尚且つ、計測値Ｇ_ｔｏｐと計測値Ｇ_ｂｏｔの間に差が生じている期間内の任意の時刻である。但し、被圧延材にそもそもテーパ厚がない場合には、時刻ｔ_１以降の計測値Ｇ_ｔｏｐと計測値Ｇ_ｂｏｔの間に差が生じず、または、このような差が生じたとしても僅かである。従って、本実施の形態１では、時刻ｔ_１のように計測値Ｇ_ｔｏｐと計測値Ｇ_ｂｏｔを用いて時刻ｔ_２を決定するのではなく、時刻ｔ_１から所定時間経過後の時刻を時刻ｔ_２として設定する。

また、被圧延材が有するテーパ厚が大きくなるほど、計測値Ｇ_ｔｏｐと計測値Ｇ_ｂｏｔの差が拡大する。従って、本実施の形態１では、式（７）の閾値βを比較的大きな値に設定する。閾値βは、少なくとも閾値αよりも大きな値に設定される。

ステップＳ２，Ｓ３の判定結果が共に肯定的なものである場合、つまり、式（４），（５）の条件が共に成立する場合、テーパ厚を有する被圧延材が対象となるパスに進入したと判断できる。そのため、反り補正量計算器６０は、テーパ厚に起因した圧延反りの発生を抑制するためのロールトルクの反り補正量ΔＧ_Ｓを算出する（ステップＳ４）。反り補正量ΔＧ_Ｓは、次式（８）により算出される。

ここで、Ｇ_{ｔｏｐ＿ｔ２}は時刻ｔ_２における上ロールトルクの計測値［ｋＮ・ｍ］であり、Ｇ_{ｂｏｔ＿ｔ２}は時刻ｔ_２における下ロールトルクの計測値［ｋＮ・ｍ］である。また、γはロールトルクに関する係数［-］であり、Ｐは圧延荷重［ｋＮ］であり、Ｌ_ｄはロール接触長さ［ｍｍ］であり、Λは圧延反りを考慮したトルクアーム係数［-］である。また、Ｋはトルクアームに関する係数［-］であり、Ｇ_ｒｅｆはロールトルクの基準値［ｋＮ・ｍ］であり、μは形状比に関する係数［-］であり、ｍは形状比［-］であり、Ｍ_ｓｉｎは形状比の特異点［-］である。

ロールトルクに関する係数γ、トルクアームに関する係数Ｋ、形状比に関する係数μは、任意の数値を与える。形状比の特異点Ｍ_ｓｉｎは、文献などで示される数値を用いる。

図４は、トルクアーム係数Λと、形状比ｍの関係の一例を示した図である。図４に示すように、トルクアーム係数Λは、形状比ｍが特異点Ｍ_ｓｉｎよりも小さいときには正の値を取り、形状比ｍが特異点Ｍ_ｓｉｎより大きいときには負の値を取る。このようなトルクアーム係数Λにより、上反りと下反りの両方に対応した反り補正量ΔＧ_Ｓを与えることが可能となる。

なお、式（８）における計測値Ｇ_{ｔｏｐ＿ｔ２}と計測値Ｇ_{ｂｏｔ＿ｔ２}の差の平均値の符号は、Ｇ_{ｔｏｐ＿ｔ２}−Ｇ_{ｂｏｔ＿ｔ２}＞０ならば負となり、Ｇ_{ｔｏｐ＿ｔ２}−Ｇ_{ｂｏｔ＿ｔ２}＜０ならば正となる。

本実施の形態１では、テーパ厚を有する被圧延材が対象となるパスに進入したと判断した場合に、パススケジュール決定器５２から出力される基準値Ｇ_ｒｅｆに、反り補正量計算器６０から出力される反り補正量ΔＧ_Ｓを加算する。出力計算器５４は、補正後のロールトルク（＝基準値Ｇ_ｒｅｆ＋補正量ΔＧ_Ｓ）を用いたフィードバック制御によって制御量を生成し、上ロール回転制御器５６および下ロール回転制御器５８に指令値を出力する。

このように、本実施の形態１によれば、反り補正量ΔＧ_Ｓを算出して基準値Ｇ_ｒｅｆに加算することができるので、テーパ厚に起因した圧延反りの発生を抑制することができる。

また、図２に示した例では、時刻ｔ_２での二次判定の結果に基づいて反り補正量ΔＧ_Ｓが算出される。時刻ｔ_２での二次判定と同様の判定は、時刻ｔ_２以降も時々刻々と得られるロールトルクの計測値Ｇ_{ｔｏｐ＿ｔ３}，Ｇ_{ｂｏｔ＿ｔ３}、計測値Ｇ_{ｔｏｐ＿ｔ４}，Ｇ_{ｂｏｔ＿ｔ４}、・・・、計測値Ｇ_{ｔｏｐ＿ｔＮ}，Ｇ_{ｂｏｔ＿ｔＮ}に基づいても行われる。図３に示すように、時刻ｔ_ｋ（但し、ｋ≧３）における計測値Ｇ_{ｔｏｐ＿ｔｋ}，Ｇ_{ｂｏｔ＿ｔｋ}の判定結果が肯定的である限り、ロールトルクの反り補正量ΔＧ_Ｓが算出され続ける（ステップＳ４，Ｓ５）。

その結果、図２に示すように、計測値Ｇ_ｔｏｐ（破線）と計測値Ｇ_ｂｏｔ（実線）の差が縮小する。そして、時刻ｔ_Ｎにおいては、この差が許容値（即ち、式（７）の閾値β）以下まで減少する。このように、本実施の形態１によれば、圧延反りが発生しそうな状態からの回復を図ることもできる。

なお、時刻ｔ_３から時刻ｔ_Ｎ−１までの反り補正量ΔＧ_Ｓは、式（８），（９）の計測値Ｇ_{ｔｏｐ＿ｔ２}，Ｇ_{ｂｏｔ＿ｔ２}に、各時刻において得られるＧ_{ｔｏｐ＿ｔ３}，Ｇ_{ｂｏｔ＿ｔ３}、・・・、計測値Ｇ_{ｔｏｐ＿ｔＮ}，Ｇ_{ｂｏｔ＿ｔＮ}を代入することにより算出される。また、時刻ｔ_Ｎ以降は反り補正量ΔＧ_Ｓの算出が行われず、基準値Ｇ_ｒｅｆを用いたフィードバック制御によって圧延が行われる。

＜ミニミルラインへの適用について＞
銑鋼一貫製鉄所における鉄鋼薄板の生産では、高炉や転炉はもとより、連続鋳造機と熱間圧延ラインのそれぞれが独立している。しかし近年、製造工程の省略による生産性の向上、設備コストおよび熱原単価の低減等の観点から、連続鋳造と熱間圧延を連続させたミニミルライン（薄スラブ連続鋳造／ミニ熱間圧延ミルプロセス、または、ストリップ連続鋳造−熱間圧延プロセス）が採用されている。

ミニミルラインでは、被圧延材の目標板厚寸法が圧延の途中で変更されると、変更点の前後の板厚寸法に差が生じることになる。そのため、ミニミルラインの熱間圧延プロセスでは、被圧延材の先端部の噛み込み時だけでなく、目標板厚寸法の変更時にも圧延反りが発生する可能性がある。但し、目標板厚寸法が変更された場合には、対象となるパスのロールギャップが変更される。そのため、図２で説明したインパクトドロップの発生時に近い計測値Ｇ_ｔｏｐと計測値Ｇ_ｂｏｔの推移が観測されることになる。従って、上述した実施の形態１で説明した手法と同様に一次判定と二次判定を行い、それらの結果に応じて反り補正量ΔＧ_Ｓを算出すれば、目標板厚寸法の変更に起因した圧延反りの発生を抑制することができる。

なお、上記実施の形態１においては、図１に示した圧延機１６が本発明の「圧延機」に相当する。また、図１に示した上ロール駆動装置２４および下ロール駆動装置２６が、本発明の「駆動装置」に相当する。また、図１に示した上ロール回転速度検出器３０および下ロール回転速度検出器３４が本発明の「回転速度検出器」に相当し、これらの検出器により検出される上ロール回転速度および下ロールトルクが本発明の「実回転速度」に相当する。また、図１に示した上ロールトルク検出器２８および下ロールトルク検出器３２が本発明の「トルク検出器」に相当し、これらの検出器により検出される上ロールトルクおよび下ロールトルクが本発明の「実トルク」に相当する。また、図１に示した制御装置５０が本発明の「制御装置」に相当する。また、閾値αが本発明の「第１閾値」に相当し、閾値βが本発明の「第２閾値」に相当する。

実施の形態２．
次に、図５乃至図８を参照して、本発明の実施の形態２について説明をする。図５は、本発明の実施の形態２に係る圧延ラインの制御装置の構成を説明する図である。図５には、圧延ラインの概略図と、その制御装置のブロック図と、が描かれている。

＜圧延ラインの説明＞
図５に示す熱間圧延ライン７０は、ローラテーブル１２と、フィードローラ１４と、圧延機１６と、撮像装置３６と、を備えている。ローラテーブル１２、フィードローラ１４および圧延機１６の説明については、既述のとおりである。撮像装置３６は、搬送方向４０に対して横方向から圧延機１６の出側を撮影する。撮像装置３６は、圧延機１６の出側からその先端部が出ている状態の被圧延材１８（即ち、被圧延材４４）の反り状態を定量的に把握することのできる装置であれば特に限定されない。撮像装置３６は、例えば、圧延状況を確認するための監視映像撮像機器でもよい。

＜圧延ラインの制御装置の説明＞
図５に示す制御装置８０は、パススケジュール決定器５２と、出力計算器５４と、上ロール回転制御器５６と、下ロール回転制御器５８と、反り補正量計算器６０と、反り学習器６４と、を備えている。パススケジュール決定器５２、出力計算器５４、上ロール回転制御器５６、下ロール回転制御器５８および反り補正量計算器６０の説明については既述のとおりである。反り学習器６４は、撮像装置３６からの画像を受け取る。反り学習器６４は、また、撮像装置３６から出力された被圧延材の画像と、反り補正量計算器６０から出力されたロールトルクの反り補正量ΔＧ_Ｓと、に基づき、反り学習項を算出する。

＜本実施の形態２の特徴＞
図６は、図５に示した反り学習器６４における反り学習項の算出例を説明する図である。図６に示す例において、反り学習器６４は、先ず、反り補正量計算器６０での反り補正量ΔＧ_Ｓの算出の有無を判定する（ステップＳ６）。反り補正量ΔＧ_Ｓの算出の有無は、反り補正量計算器６０からの反り補正量ΔＧ_Ｓの受け取りの有無に基づいて判定する。

ステップＳ６の判定結果が肯定的である場合、つまり、反り補正量ΔＧ_Ｓの受け取りがあると判定された場合、テーパ厚に起因した圧延反りの発生を抑制するための補正が行われていると判断できる。そのため、反り学習器６４は、撮像装置３６から受け取った被圧延材の画像に基づき、実際の反り状態を定量的に把握すべく、反りの曲率半径を計算する（ステップＳ７）。一方、ステップＳ６の判定結果が否定的である場合、反り学習器６４は、撮像装置３６から受け取った被圧延材の画像を破棄する。

ステップＳ７における反りの曲率半径の計算は、例えば、二次判定が行われた時刻（例えば、図２の時刻ｔ_２）よりも所定時間経過後の時刻（例えば、図２の時刻ｔ_３）における被圧延材の画像を用いて行われる。図７は、圧延後の被圧延材４４の画像を模式的に示した図である。反りの曲率半径Ｒｃ［ｍｍ］は、次式（１０）により算出される。

ここで、ｌは被圧延材４４のつくる弦の長さ［ｍｍ］であり、ｔは被圧延材４４のつくる矢高［ｍｍ］である。

ステップＳ７に続き、反り学習器６４は、反り学習項を算出する（ステップＳ８）。反り学習項Ｚ_ｓｋｉ［-］は、次式（１１）により算出される。

ここで、Ｚ_{ｓｋｉ＿ｏｌｄ}は、反り学習項Ｚ_ｓｋｉの前回値［-］であり、Ｒｃは曲率半径［ｍｍ］である。また、Ｇ_{ｔｏｐ＿ｔ３}は時刻ｔ_３における上ロールトルクの計測値［ｋＮ・ｍ］であり、Ｇ_{ｂｏｔ＿ｔ３}は時刻ｔ_３における下ロールトルクの計測値［ｋＮ・ｍ］である。

本実施の形態２では、反り学習器６４から出力された反り学習項Ｚ_ｓｋｉを、反り補正量計算器６０での反り補正量ΔＧ_Ｓの計算に反映する。時刻ｔ_３における計測値Ｇ_{ｔｏｐ＿ｔ３}，Ｇ_{ｂｏｔ＿ｔ３}を用いて算出した反り学習項Ｚ_{ｓｋｉ＿ｔ３}を、直後の時刻（例えば、図２の時刻ｔ_４）の反り補正量ΔＧ_Ｓの計算に反映させるときの反り補正量ΔＧ_Ｓは、次式（１２）で表される。

図８は、図５に示した反り補正量計算器６０における反り補正量ΔＧ_Ｓの算出例を説明する図である。図８に示すステップＳ１〜ステップＳ５の説明については、図３の説明において述べたとおりである。図８に示すように、本実施の形態２では、ステップＳ４の補正量ΔＧ_Ｓの計算に、反り学習項Ｚ_ｓｋｉが用いられる。

このように、本実施の形態２によれば、補正量ΔＧ_Ｓの計算に反り学習項Ｚ_ｓｋｉを反映させることができる。従って、上述した実施の形態１による圧延反りの発生の抑制効果を更に高めることができる。

なお、上記実施の形態２においては、図５に示した撮像装置３６が本発明の「撮像装置」に相当する。また、図５に示した制御装置８０が本発明の「制御装置」に相当する。

１０，７０・・・熱間圧延ライン
１２・・・ローラテーブル
１４・・・フィードローラ
１６・・・圧延機
１８，４２，４４・・・被圧延材
２０・・・上ワークロール
２２・・・下ワークロール
２４・・・上ロール駆動装置
２６・・・下ロール駆動装置
２８・・・上ロールトルク検出器
３０・・・上ロール回転速度検出器
３２・・・下ロールトルク検出器
３４・・・下ロール回転速度検出器
３６・・・撮像装置
４０・・・搬送方向
５０，８０・・・制御装置
５２・・・パススケジュール決定器
５４・・・出力計算器
５６・・・上ロール回転制御器
５８・・・下ロール回転制御器
６０・・・補正量計算器
６２・・・圧延命令情報
６４・・・反り学習器

Claims (4)

1. 向かい合う一対のワークロールを備える圧延機と、
   前記ワークロールを回転駆動する駆動装置と、
   前記ワークロールのそれぞれの実回転速度を検出する回転速度検出器と、
   前記ワークロールのそれぞれの実トルクを検出するトルク検出器と、
   を備える圧延ラインを制御する圧延ラインの制御装置であって、
   前記制御装置は、
   前記実回転速度および前記実トルクが、圧延命令情報を用いて設定した前記ワークロールの回転速度基準値およびトルク基準値とそれぞれ一致するように前記駆動装置に駆動指令を出力し、
   前記圧延機への被圧延材の進入に伴い変動する前記実トルクがそれぞれ一定の値に収まる期間内の任意の時刻ｔ_１における前記実トルクのワークロール間差と、第１閾値とを比較し、
   前記時刻ｔ_１における前記ワークロール間差が前記第１閾値よりも小さい場合、前記時刻ｔ_１よりも所定時間経過後の時刻ｔ_２における前記ワークロール間差と、前記第１閾値よりも大きい第２閾値とを比較し、
   前記時刻ｔ_２における前記ワークロール間差が前記第２閾値よりも大きい場合、前記時刻ｔ_２における前記ワークロール間差を用いて前記トルク基準値を補正するように構成されていることを特徴とする圧延ラインの制御装置。
2. 前記圧延ラインは、前記ワークロールによって圧延された前記被圧延材を撮影する撮像装置を更に備え、
   前記制御装置は、前記時刻ｔ_２における前記ワークロール間差を用いて前記トルク基準値を補正した場合、前記時刻ｔ_２以降における前記被圧延材の画像を用いて前記被圧延材に生じた反りの曲率半径を算出し、前記トルク基準値を更に補正するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧延ラインの制御装置。
3. 前記制御装置は、
   前記時刻ｔ_２における前記ワークロール間差を用いて前記トルク基準値を補正した場合、前記時刻ｔ_２よりも所定時間経過後の時刻ｔ_ｋ（但し、ｋ≧３）における前記ワークロール間差と、前記第２閾値とを比較し、
   前記時刻ｔ_ｋにおける前記ワークロール間差が前記第２閾値よりも大きい場合、前記時刻ｔ_ｋにおける前記ワークロール間差を用いて前記トルク基準値を補正するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の圧延ラインの制御装置。
4. 前記圧延ラインは、前記ワークロールによって圧延された前記被圧延材を撮影する撮像装置を更に備え、
   前記制御装置は、前記時刻ｔ_ｋにおける前記ワークロール間差を用いて前記トルク基準値を補正した場合、前記時刻ｔ_ｋ以降における前記被圧延材の画像を用いて前記被圧延材に生じた反りの曲率半径を算出し、前記トルク基準値を更に補正するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の圧延ラインの制御装置。

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