以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
(1.第1の実施形態)
(1−1.システムの構成)
図1を参照して、本発明の第1の実施形態に係るシステムの構成について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係るシステムの一構成例を示す図である。
図1を参照すると、第1の実施形態に係るシステム1は、圧延機10と、圧延機10の動作を制御する圧延制御装置20と、から主に構成される。
圧延機10は可逆式の圧延機であり、被圧延材2がテーブルロール170により搬送方向が変えられながら圧延機10を複数回(複数パス)通過することにより、圧延が行われる。具体的には、最初の圧延パスでは、被圧延材2が、前面側(図面左側)からテーブルロール170により圧延機10に送り込まれて、圧延が開始される。そして、圧延が行われた被圧延材2は、圧延機10の後面側(図面右側)へ抜けていく。更に、次の圧延パスでは、被圧延材2が圧延機10の後面側からテーブルロール170によって圧延機10に送り込まれて圧延が開始され、圧延が行われた後に圧延機10の前面側に抜けていく。以下、この圧延パスを複数回繰り返して行うことにより、被圧延材2は所望の板厚になるまで圧下される。
圧延機10は、ハウジング110の内部に、一対の上ワークロール121及び下ワークロール122が設けられるとともに、当該上ワークロール121及び下ワークロール122の上下に、それぞれ上バックアップロール123及び下バックアップロール124が設けられて構成される、4重式圧延機である。ただし、圧延機10は4重式のものには限定されず、4重式以外の多重式圧延機であってもよい。なお、以下の説明では、上ワークロール121、下ワークロール122、上バックアップロール123及び下バックアップロール124の少なくともいずれかを表現する際に、これらを単にロールと記載することがある。
上ワークロール121及び下ワークロール122は、それぞれ、ワークロールチョック131、132によって軸支された状態でハウジング110の内部に設けられる。また、上バックアップロール123及び下バックアップロール124は、それぞれ、バックアップロールチョック133、134によって軸支された状態でハウジング110の内部に設けられる。
上ワークロール121のワークロールチョック131と上バックアップロール123のバックアップロールチョック133との間、及び下ワークロール122のワークロールチョック132と下バックアップロール124のバックアップロールチョック134との間には、上ワークロール121及び下ワークロール122を軸線方向に曲げるためのロールベンダ140が設けられる。ロールベンダ140は例えば油圧シリンダーであり、圧延制御装置20からの制御により、所望のロールベンディング力を上ワークロール121及び下ワークロール122に負荷する。
なお、図1では、簡易的に、圧延制御装置20からの駆動制御のための指示がロールベンダ140に入力されているように図示しているが、実際には、システム1には、ロールベンダ140を駆動させる(例えば油圧を変更する)ロールベンディング駆動装置(図示せず)が設けられる。圧延制御装置20からの指示は当該ロールベンディング駆動装置に入力され、当該ロールベンディング駆動装置によって当該指示に従ってロールベンダ140が駆動されることにより、当該指示に応じた所望のロールベンディング力が上ワークロール121及び下ワークロール122に負荷される。
ここで、一般的に、圧延において、被圧延材2の板クラウンを制御する際に調整されるクラウン制御機構としては、ロールベンダ機構、ロールクロス機構及びロールシフト機構が知られており、それぞれ、ロールベンディング力(より詳細にはロールベンダ140に与えられるロールベンダ圧)、ロールクロス角及びロールシフト量を制御することでクラウン制御を行うことができる。
第1の実施形態では、クラウン制御する際に、これらロールベンディング力(ロールベンダ圧)、ロールクロス角及びロールシフト量のいずれが調整されてもよい。例えば、圧延機10がいわゆるペアクロスミルやワークロールシフトミルである場合には、クラウン制御のために、ロールクロス角やロールシフト量が調整され得る。この場合には、システム1には、ロールをクロスさせるように動作させるロールクロス駆動装置又はロールをシフトするように動作させるロールシフト駆動装置が設けられ得る。圧延制御装置20からの指示が当該ロールクロス駆動装置又は当該ロールシフト駆動装置に入力され、当該ロールクロス駆動装置又はロールシフト駆動装置によって、当該指示に従ってロールが移動することにより、当該指示に応じた所望のロールクロス角又はロールシフト量が実現される。
なお、一般的に、ロールクロス角又はロールシフト量の制御に比べ、ロールベンダ圧の制御は比較的高応答である。また、ロールベンダ圧は、被圧延材2が圧延機10に咬み込んでいる最中であっても変更可能である。第1の実施形態において、クラウン制御する際に、ロールベンダ圧、ロールクロス角及び/又はロールシフト量のいずれを変更するかは、このような特性を考慮して、トータルでの圧延に掛かる時間等に対する要請を考慮して、適宜決定されてよい。
また、図1に示す例では、圧延機10は、ロールにロールベンディング力を負荷する機構として、上ワークロール121及び下ワークロール122に負荷するロールベンダ140(すなわちワークロールベンダ)を備えているが、第1の実施形態はかかる例に限定されない。圧延機10は、ロールベンダ140とともに、又はロールベンダ140に代えて、上バックアップロール123及び下バックアップロール124に対してロールベンディング力を負荷するバックアップロールベンダを備えてもよい。第1の実施形態では、クラウン制御する際に調整されるロールベンディング力は、上ワークロール121及び下ワークロール122に対して負荷されてもよいし、上バックアップロール123及び下バックアップロール124に対して負荷されてもよい。
圧延機10の上バックアップロール123のバックアップロールチョック133には、上ワークロール121及び下ワークロール122の間隔(ロール間隔)を調整する圧下装置150が設けられる。圧下装置150は、圧延制御装置20からの制御により、ロール間隔、すなわち圧下位置を調整する。また、圧下装置150は、ロードセルと一体的に構成されていてもよく、圧延中に上ワークロール121及び下ワークロール122に負荷される圧延荷重を測定することができる。測定された圧延荷重の値は、圧延制御装置20に送信される。
なお、第1の実施形態はかかる例に限定されず、圧下装置150とは別個の装置としてロードセルが圧延機10に設けられてもよい。また、圧下装置150及びロードセルが設けられる位置も上記の例に限定されず、圧下装置150及びロードセルは、下バックアップロール124のバックアップロールチョック134に設けられてもよい。
圧延機10の後面側には、板クラウン測定器160が設けられる。板クラウン測定器160は、圧延機10を通過した後の、すなわち所定の圧延パスが終了した段階での被圧延材2の板クラウンを測定する。測定された板クラウンの値は、圧延制御装置20に送信される。
なお、第1の実施形態はかかる例に限定されず、板クラウン測定器160は、圧延機10の前面側に設けられてもよく、あるいは両側に設けられてもよい。また、板クラウン測定器160ではなく、被圧延材2の平坦度を測定するための平坦度測定器が設けられてもよい。
圧延制御装置20は、圧延機10の動作を制御することにより、被圧延材2に対する複数パスの圧延を実行する。圧延制御装置20は、例えばCPU(Central Processing Unit)やDSP(Digital Signal Processor)等のプロセッサであり得る。あるいは、圧延制御装置20は、これらのプロセッサ及びメモリ(例えばROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory))等の記憶素子が搭載された制御基板やコンピュータであり得る。圧延制御装置20を構成するプロセッサが所定のプログラムに従って各種の演算処理を実行することにより、圧延機10における各種の動作が実行される。更に、圧延制御装置20は、圧延機10と各種の情報をやり取りするための通信装置や、各種の情報を格納可能な記憶装置等を備えてもよい。
具体的には、圧延制御装置20は、被圧延材2の圧延開始前に、被圧延材2の種類(例えば、鋼板であれば鋼種)、圧延開始板厚、圧延終了板厚、板幅、ロールプロフィル状態、被圧延材温度等の圧延条件に基づいて、所定のパススケジュール計算を行い、所望の板厚、板クラウン及び平坦度を得るための圧延パス数を決めるとともに、パススケジュール(各圧延パスの圧下量配分)を初期設定する。この際、各圧延パスにおける圧下量や圧延速度、被圧延材の温度や種類等の情報に基づいて各圧延パスの圧延荷重が予測計算され、これらの情報に基づいて各圧延パスの出側における板クラウン及び各圧延パスでのロールベンディング力が設定される。そして、圧延制御装置20は、圧下装置150及びロールベンダ140をそれぞれ駆動させ、設定された出側板厚及び出側板クラウンが実現されるように圧延を開始する。なお、圧延開始前におけるパススケジュール計算の方法としては、各種の公知の方法が適用されてよいため、ここではその詳細な説明は省略する。
第1の実施形態では、ある被圧延材について、圧延開始後、m−1パス目の圧延パス(2≦m≦N、Nは総パス数)までは、上記のような圧延開始前に設定された出側板クラウンの設定値を実現するようなクラウン制御(例えば、ロールベンダ圧の制御)が実行される(以下、設定値に従ったクラウン制御とも呼称する)。そして、mパス目の圧延パスを開始する前の段階において(すなわち、m−1パス目の圧延パスが終了した段階において)、それまでの設定値に従ったクラウン制御から、板クラウン比率を一定に保つような制御(以下、板クラウン比率一定制御と呼称する)に、その制御が切り替えられ、mパス目以降の圧延パスでは、当該被圧延材の板クラウン比率一定制御が実行される。
以下では、第1の実施形態に係る圧延制御装置20において行われる、上記の制御の切り替え、及び板クラウン比率一定制御について、詳細に説明する。なお、以下の説明では、簡単のため、「mパス目の圧延パス」のことを「mパス」等とも略記する。
(1−2.圧延制御装置での処理について)
(1−2−1.処理の概要)
従来の圧延制御方法と比較しながら、圧延制御装置20によって実行される、第1の実施形態に係る圧延制御方法の概要について説明する。
上述したように、厚板圧延に係る複数パスでの圧延においては、圧延開始前に、最終製品における板クラウン及び平坦度を考慮して、パススケジュール(各圧延パスの圧下量配分)が設定される。そして、その圧下量配分に応じた各圧延パスの出側での板厚の設定値を実現するように圧延が開始される。このとき、各圧延パスの出側において、予め設定計算された板クラウンを実現するように、クラウン制御が行われる。
ここで、各圧延パスにおける被圧延材の温度予測誤差等により、圧延荷重には予測誤差が生じてしまい、圧延荷重の設定計算値と実際の値とは必ずしも一致しない。そのため、各圧延パスの出側(すなわち、次の各圧延パスの入側)における被圧延材の板クラウンは、必ずしもその設定計算値とは一致していない。
従って、従来、各圧延パスにおいて、当該圧延パス入側での被圧延材の板クラウンの測定値又は実績計算値に基づき、当該圧延パス出側での被圧延材の板クラウンが設定値又は予測値になるように、当該圧延パスでのロールベンダ圧等のクラウン制御量を当初の設定値とは異なる値に変更する制御が行われている。すなわち、従来の圧延制御方法としては、各圧延パスにおいて、出側板クラウンを当初の設定値に一致させるようなクラウン制御(すなわち、設定値に従ったクラウン制御)が行われている。なお、実績計算値とは、圧延荷重の測定値や、入出側板厚の測定値(板厚については、圧延荷重の測定値と圧延機の剛性とから計算されるゲージメータ板厚であってもよい)を用いて計算モデルから算出される計算値である。実際の設備においては、測定器の設置位置や設置台数等の関係から、常に測定値(例えば、板クラウン)が得られるとは限らないため、実際の値を表し得る(測定値を代用し得る)ものとして、このような実績計算値が好適に用いられ得る。また、圧延パス出側での板クラウンの予測値とは、例えば、当該圧延パスの直前の圧延パスまでの圧延実績、及びこれに基づくパス間学習を反映して予測される、当該圧延パス出側での板クラウンの計算値である。
ここで、被圧延材の平坦度を示す指標として、伸びひずみ差が知られている。i回目(1≦i≦N)の圧延パスの出側における伸びひずみ差Δεiは、下記数式(1)で表される。
ここで、Hiはiパス入側の板厚、hiはiパス出側の板厚、CHiはiパス入側の板クラウン、Chiはiパス出側の板クラウンである。また、ξiはiパスにおける形状変化係数である。伸びひずみ差Δεiがゼロに近付くほど被圧延材は平坦であるといえる。なお、板厚と板クラウンとの比率(CHi/Hi、Chi/hi)のことを板クラウン比率という。
上記数式(1)からも明らかなように、一般的に、板クラウン比率が入側と出側とで一定になるように圧延を行った場合には、高い平坦度が確保され得ることが知られている。逆に、板クラウン比率が入側と出側とで大きく変化した場合には、耳波(端伸び)や中伸びと呼ばれる平坦度不良が生じ、被圧延材の平坦度は悪化する。
従って、上述した従来の圧延制御方法のように、各圧延パスにおいて板クラウンが当初の設定値になるようにロールベンダ圧等のクラウン制御量を変更して圧延を行った場合には、設定値に近い板クラウンを実現できる可能性はあるものの、いずれかの圧延パスにおいて板クラウン比率が変化してしまい、被圧延材の平坦度が悪化してしまう可能性がある。
なお、上記数式(1)における形状変化係数ξiは、被圧延材の板厚が厚い場合には比較的小さな値を取り、被圧延材の板厚が薄い場合には比較的大きな値を取ることが知られている。従って、被圧延材の板厚が厚い場合には、板クラウン比率の変化が当該被圧延材の平坦度に及ぼす影響は小さい。一方、被圧延材の板厚が薄い場合には、板クラウン比率の変化が当該被圧延材の平坦度に及ぼす影響は大きくなる。よって、従来の圧延制御方法における被圧延材の平坦度の悪化は、比較的板厚が薄くなる後段の圧延パスにおいて顕著に現れると考えられる。
そこで、第1の実施形態では、m−1パス目(2≦m≦N)の圧延パスが終了した段階において、板クラウンの測定値又は実績計算値が当初設定された設定値と異なっていた場合には、それまでの設定値に従ったクラウン制御から、板クラウン比率一定制御に、その制御を切り替える。そして、mパス目以降の各圧延パスでは、板クラウン比率一定制御を行う。具体的には、板クラウン比率一定制御では、入側での板クラウン比率の実績計算値又は測定値に基づいて、当該圧延パス入側と出側とで板クラウン比率の差がゼロ(あるいは、平坦度不良が顕在化しない所定の値又は範囲)となるような出側の板クラウン比率を実現するためのクラウン制御量(ロールベンディング力(ロールベンダ圧)、ロールクロス角及び/又はロールシフト量)が圧延パスごとに計算される。そして、計算されたクラウン制御量に従って(すなわち、計算されたロールベンダ圧、ロールクロス角及び/又はロールシフト量が調整されて)、各圧延パスでの圧延が行われる。これにより、被圧延材の板厚が薄くなるために板クラウン比率変化が被圧延材の平坦度不良として顕著に現れやすい後段の圧延パスにおいて板クラウン比率が略一定に保たれることとなるため、より高い平坦度を確保できる圧延を実現することができる。
なお、第1の実施形態では、板クラウン比率一定制御において、クラウン制御量に応じて板クラウンを変更するために、好適に、ロールベンディング力(ロールベンダ圧)が調整される。上述したように、ロールベンディング力の変更は比較的高応答である。すなわち、ロールベンディング力の変更は比較的短時間で容易に実行可能であるのに対して、ロールクロス角又はロールシフト量の変更には相対的に長い時間を要する。板クラウン比率一定制御は圧延パスごとにクラウン制御量が計算され、当該クラウン制御量に従った圧延が実行されるため、圧延に係るトータルでの作業時間等を鑑みて、より高応答なロールベンディング力により、クラウン制御量が変更されることが好ましいからである。
また、制御を切り替えるタイミングは、各圧延パスにおける被圧延材の板厚に基づいて、最終的な製品において所望の平坦度が実現され得るように適宜決定されてよい。例えば、制御を切り替えるタイミングは、被圧延材の板厚が、板クラウン比率が変化することにより平坦度不良が顕在化し得る領域であるかどうかに応じて、決定されてよい。被圧延材の板厚がこのような領域にある場合に、当初の設定値に従ったクラウン制御を続行すると、板クラウン比率が変化し、平坦度が悪化してしまう恐れがあるからである。
ここで、板クラウン比率の変化が平坦度不良を顕在化させる領域の境界となる具体的な被圧延材の板厚は、被圧延材の種類(例えば、鋼板であれば鋼種)、サイズ(板幅)等によって適宜設定されてよいが、例えば30mm程度である。つまり、第1の実施形態では、好適に、出側板厚が約30mm以下となる圧延パスから、板クラウン比率一定制御が開始され得る。換言すれば、上述したmパス目の圧延パスは、好適に、出側板厚が30mm以下となる圧延パスであり得る。
更に、板クラウン比率の変化が平坦度不良に顕著に現れる被圧延材の板厚は、被圧延材の種類(例えば、鋼板であれば鋼種)、サイズ(板幅)等にもよるが、大よそ20mm以下であることが、実際の操業を通じた経験上判明している。従って、より好適には、第1の実施形態では、入側板厚が約20mm以下となる圧延パスを実行する前に、板クラウン比率一定制御が開始され得る。換言すれば、上述したmパス目の圧延パスは、より好適には、入側板厚が20mm以下となる前のいずれかの圧延パスであり得る。
このように、第1の実施形態に係る圧延制御方法は、比較的薄手の厚板に対する厚板圧延に対して、好適に適用され得る。
なお、本明細書では、便宜的に板クラウン比率「一定」制御という呼称を用いているが、第1の実施形態に係る板クラウン比率一定制御では、必ずしも板クラウン比率の変化がゼロになるような制御が行われなくてもよく、板クラウン比率の変化が平坦度不良が顕在化しないような所定の範囲(例えば「急峻度2%以内」等)に収まるような制御が行われればよい。また、板クラウンの定義によっては、被圧延材の平坦度(例えば、伸びひずみ差)を良好とするような板クラウン比率変化が必ずしもゼロとは限らない。このような場合は、被圧延材の平坦度を最善、あるいは、所望の範囲内とするような値(もしくは範囲)に、板クラウン比率変化を収めるような制御を行えばよい。
以上説明した従来の圧延制御方法と、第1の実施形態に係る圧延制御方法と、の違いを図2にまとめる。図2は、従来の圧延制御方法と第1の実施形態に係る圧延制御方法との違いについて説明するための図である。
図2に示すように、mパス目の圧延パスの入側において、板クラウン比率の当初の設定値と、実績計算値とが異なっていたとする(すなわち、mパス目の圧延パスの入側において、板クラウンの当初の設定値と、実績計算値とが異なっていたとする)。
このとき、従来の圧延制御方法では、mパス目の圧延パスにおいても、それまでの圧延パスと同様に、当初設定された板クラウンの設定値を実現するようにロールベンダ圧等が変更され、圧延が行われる。その結果、図2に示すように、mパス目の圧延パスにおける入側の板クラウン比率と出側の板クラウン比率との差は大きくなり、平坦度不良を引き起こす恐れがある。
一方、第1の実施形態に係る圧延制御方法では、平坦度不良が生じることが懸念される場合には、mパス目以降の圧延パスにおいて、板クラウン比率一定制御が行われる。その結果、図2に示すように、mパス目以降の圧延パスにおける入側の板クラウン比率と出側の板クラウン比率は略一定に保たれる。従って、平坦度不良の発生を抑えることが可能になる。
また、第1の実施形態によれば、mパス目の圧延パスにおいてクラウン制御を切り替える際に、例えば上記特許文献4に記載の技術における圧下量配分の再計算のような、一定の時間を要する計算は行われない。従って、ただちにmパス目以降の圧延を開始することができ、圧延に係るトータルでの作業時間を増大させることがない。加えて、薄手材で顕著な時間経過に伴う被圧延材の温度降下による被圧延材の変形抵抗の上昇、及び、これに伴う圧延負荷の増大を招くことがない。従って、操業効率の低下を招くことなく、より平坦度の高い製品を得ることができる。また、平坦度が向上することにより、平坦度の悪化に起因して生じ得る操業上のトラブルや、不良品の発生を抑制することができるため、生産性を向上させることができる。
以上、第1の実施形態に係る圧延制御装置20において実行される、第1の実施形態に係る圧延制御方法の概要について説明した。
(1−2−2.処理手順)
図3及び図4を参照して、第1の実施形態に係る圧延制御方法の処理手順について説明する。ここでは、比較のため、従来の圧延制御方法の処理手順についても併せて説明する。図3は、従来の圧延制御方法の処理手順の一例を示すフロー図である。図4は、第1の実施形態に係る圧延制御方法の処理手順の一例を示すフロー図である。なお、図4に示す一連の処理は、図1に示す圧延制御装置20のプロセッサが所定のプログラムに従って動作することにより実行され得る。
まず、従来の圧延制御方法の処理手順について説明する。図3を参照すると、従来の圧延制御方法では、まず、k=0が設定される(ステップS101)。
次に、圧延開始前にパススケジュール計算が行われ、パス回数や、各圧延パスにおける圧下量配分、クラウン制御量が決定される(ステップS103)。
次に、設定されたパススケジュールに対する各圧延パスでの圧延荷重、及び板クラウンの設定値が計算される(ステップS105)。
次に、k=k+1が設定され(ステップS107)(すなわち、k=1が設定され)、kパスでの圧延荷重の設定値若しくは予測値、及びkパス入側での板クラウンの実績計算値若しくは測定値に基づいて、kパス出側の板クラウンの設定値を実現するようなkパスでのクラウン制御量が計算される(ステップS109)。
そして、計算されたクラウン制御量に従ってkパスでの圧延が実行される(ステップS111)。
kパスでの圧延が終了すると、k=Nかどうか、すなわち、Nパス目の圧延が終了したかどうかが判断される(ステップS113)。k≠Nならば、ステップS107に戻りk=k+1を設定し、次の圧延パスにおいて、ステップS109及びステップS111の処理を繰り返す。k=Nならば、Nパス全ての圧延が終了しているため、圧延制御を終了する。
次に、図4を参照して、第1の実施形態に係る圧延制御方法の処理手順について説明する。なお、図4では、クラウン比率一定制御を開始する圧延パスをmパスとしている。当該mパスは、平坦化不良が顕在化する前のいずれかの圧延パスとして、ユーザによって適宜設定され得る。
図4を参照すると、第1の実施形態に係る圧延制御方法では、ステップS201〜ステップS211における処理は、図3に示す従来の圧延制御方法におけるステップS101〜ステップS111における処理と同様である。具体的には、第1の実施形態に係る圧延制御方法では、まず、k=0が設定される(ステップS201)。次いで、圧延開始前にパススケジュール計算が行われ、パス回数や、各圧延パスにおける圧下量配分、クラウン制御量が決定される(ステップS203)。次いで、設定されたパススケジュールに対する各圧延パスでの圧延荷重及び板クラウンの設定値が計算される(ステップS205)。次いで、k=k+1が設定され(ステップS207)(すなわち、k=1が設定され)、kパス目(すなわち、1パス目)の圧延において、設定値に従ったクラウン制御が行われる(ステップS209、S211)。
第1の実施形態に係る圧延制御方法では、kパス目の圧延が終了すると、次に、k=m−1(2≦m≦N)かどうか、すなわち、m−1パス目の圧延が終了したかどうかが判断される(ステップS213)。k≠m−1ならば、ステップS207に戻りk=k+1を設定し、次の圧延パスにおいて、ステップS209及びステップS211の処理を繰り返す。すなわち、k+1パスについて設定値に従ったクラウン制御が行われる。k=m−1ならば、ステップS215に進む。
ステップS215では、k=k+1が設定される。そして、ステップS217及びステップS219において、板クラウン比率一定制御が行われる。具体的には、ステップS217では、kパス入側での板クラウン比率の実績計算値又は測定値と、kパス出側での板クラウン比率の予測値との差がゼロになるような、kパスでのクラウン制御量が計算される。なお、ロールベンディング力を変更することによって板クラウン比率一定制御が行われる場合には、ロールベンディング力は被圧延材2が圧延機10に咬み込んでいる最中であっても変更可能であるから、kパス目における圧延荷重等の実績値も、kパス出側での板クラウンの予測値の計算に加味されてよい。
そして、計算されたクラウン制御量に従ってkパスでの圧延が実行される(ステップS219)。
kパスでの圧延が終了すると、k=Nかどうか、すなわち、Nパス目の圧延が終了したかどうかが判断される(ステップS221)。k≠Nならば、ステップS215に戻りk=k+1を設定し、次の圧延パスに対して、ステップS217及びステップS219の処理を繰り返す。すなわち、k+1パスについて板クラウン比率一定制御が行われる。k=Nならば、Nパス全ての圧延が終了しているため、圧延制御を終了する。
以上、従来の圧延制御方法及び第1の実施形態に係る圧延制御方法の処理手順について説明した。なお、図4に示す例では、ステップS217において、板クラウン比率一定制御に係るクラウン制御量として、板クラウン比率の変化がゼロになるようなクラウン制御量が計算されていたが、第1の実施形態はかかる例に限定されない。ステップS217では、板クラウン比率一定制御に係るクラウン制御量として、板クラウン比率の変化が平坦度不良が顕在化しない所定の範囲内に収まるようなクラウン制御量が計算されてもよい。
(1−2−3.処理の詳細)
第1の実施形態において圧延制御装置20において実行される処理についてより具体的に説明する。なお、図4に示すステップS201〜ステップS215、ステップS219、及びステップS221における処理は、従来用いられている各種の方法によって実行可能であるため、ここではその説明を省略する。ここでは、図4に示す各処理の中でも、第1の実施形態に特徴的な処理である、ステップS217における処理、すなわち、板クラウン比率変化がゼロとなるようなクラウン制御量を計算する処理について詳細に説明する。
以下では、一例として、板クラウンの変化を示すモデル式として下記数式(2)を用いた場合における、ステップS217における処理について説明する。
ここで、Hi、hi、CHi及びChiは、上記数式(1)と同様のものである。また、Ciはiパスにおけるメカニカルクラウン、ηiはiパスにおけるクラウン比率遺伝係数である。なお、上記数式(2)において、iパス出側の板厚hi及び板クラウンChiは、それぞれ、i+1パス入側の板厚Hi+1及び板クラウンCHi+1に等しいことに注意されたい。
ここで、クラウン比率遺伝係数ηiは、各種の物理モデルによって求めることができる定数である。また、メカニカルクラウンCiは、ロールプロフィルや圧延荷重に伴うロール変形等に依存する。上記(1−1.システムの構成)で、板クラウンを制御するために調整され得る制御量として、ロールベンディング力(ロールベンダ圧)、ロールクロス角及びロールシフト量等が知られていることについて述べたが、これらはいずれも、メカニカルクラウンCiに関する制御量であり得る。このように、上記数式(2)からも、メカニカルクラウンCiに関する制御量であるロールベンディング力(ロールベンダ圧)、ロールクロス角及び/又はロールシフト量を制御することにより、板クラウンを制御可能であることが分かる。
以下では、圧延開始前に計算される設定値と、実績計算値とを区別するために、設定値については各変数に「s」を付して表し、実績計算値については各変数に「*」を付して表すこととする。設定値についての上記数式(2)は、下記数式(3)のように書け、実績計算値についての上記数式(2)は、下記数式(4)のように書ける。
求めたいクラウン制御量(設定値からの変更量)をΔCC iとすると、iパス目の圧延を行った場合の板クラウン関係式は下記数式(5)で与えられる。ここで、下記数式(5)の導出において、i−1パス目までは既に圧延が行われていることから、i−1パス目までに関する値は実績計算値を用いている。一方、iパス目の圧延はこれから行うものの、i−1パス目までの圧延実績、及びこれに基づくパス間学習を反映して、iパス目に関する値について予測することができる。このようなパス間学習が反映された予測値については各変数に「s’」を付して表している。
ここで、クラウン比率遺伝係数ηiは、一般的にゼロでない値を取る。従って、iパス目の圧延における板クラウン比率変化をゼロとするためには、下記数式(6)を満足するようなクラウン制御量ΔCC iを求め、当該クラウン制御量ΔCC iに従って圧延が行われればよい。すなわち、当該クラウン制御量ΔCC iに応じてロールベンダ圧等が調整されて圧延が行われればよい。
具体的には、圧延制御装置20は、圧延荷重や板厚等の実績値に基づいて、上記数式(6)の右辺の実績計算値であるCHi *、Hi *を計算する。また、左辺のhi sは圧延制御装置20によって予め計算される設定値であり、Ci s’は、上記のように、圧延制御装置20によって、i−1パス目までの圧延実績に基づくパス間学習を反映することにより算出され得る。従って、圧延制御装置20は、上記数式(6)を満足するようなクラウン制御量ΔCC iを求めることができる。
以上、図4に示すステップS217における処理について詳細に説明した。なお、第1の実施形態では、クラウン制御量に従った圧延を行うために、好適に、ロールベンディング力(ロールベンダ圧)が制御され得る。ロールベンダ圧のように、被圧延材2が圧延機10に咬み込んでいる最中であっても変更可能な制御量によって板クラウンが制御される場合には、iパス目の圧延中において、圧延荷重の測定値に基づいて板クラウン比率がゼロになるようなロールベンダ圧についての制御量が随時算出され、これを実現するようにロールベンダ140におけるロールベンダ圧が動的に制御されてもよい。具体的には、iパス目の圧延中における圧延荷重の測定値に基づいて、下記数式(7)を満足するようなロールベンダ圧制御量Δpiを求め、これを実現するようにロールベンダ140におけるロールベンダ圧が制御されてもよい。
また、上記の例では、板クラウン比率の変化がゼロとなるようなクラウン制御量が計算される場合について説明したが、上述したように、第1の実施形態では、板クラウン比率一定制御において、板クラウン比率の変化が所定の範囲内に収まるような制御が行われてもよい。この場合には、上記数式(5)から、板クラウン比率の変化が所定の範囲内となるようなクラウン制御量が計算され得る。
また、上記の例では、クラウンモデルとして上記数式(2)を用いていたが、第1の実施形態はかかる例に限定されない。クラウンモデルは、上記数式(2)以外にも様々なものが知られている。第1の実施形態では、クラウンモデルとしては、各種の公知のものが用いられてよい。
(1−3.機能構成)
図5を参照して、以上説明した第1の実施形態に係る圧延制御方法を実行するための、圧延制御装置20の機能構成について説明する。図5は、第1の実施形態に係る圧延制御装置20の機能構成の一例を示すブロック図である。
図5を参照すると、第1の実施形態に係る圧延制御装置20は、その機能として、測定値取得部201と、演算部203と、駆動制御部205と、記憶部207と、を有する。
測定値取得部201は、圧下装置150及び板クラウン測定器160から、圧延荷重、板厚、板クラウンの測定値を受信する通信装置によって実現される。測定値取得部201は、圧延荷重の測定値を、圧延中において随時取得することができる。また、測定値取得部201は、板厚及び板クラウンの測定値を、いずれかの圧延パスが終了したタイミングで取得することができる。測定値取得部201は、取得した各種の測定値についての情報を、演算部203に提供する。
なお、測定値取得部201は、取得した各種の測定値についての情報を記憶部207に格納してもよく、演算部203は、記憶部207にアクセスすることにより、当該測定値についての情報を取得してもよい。
演算部203は、CPU等の処理回路によって実現される。演算部203では、上記の図4に示すステップS201〜ステップS209、ステップS213〜ステップS217、及びステップS221における各処理が実行される。これらの各処理の詳細については既に説明しているため、ここではその説明は省略する。演算部203は、計算した各種の設定値やクラウン制御量についての情報を、駆動制御部205に提供する。
なお、演算部203は、計算したクラウン制御量についての情報を記憶部207に格納してもよく、駆動制御部205は、記憶部207にアクセスすることにより、当該クラウン制御量についての情報を取得してもよい。
駆動制御部205は、CPU等の処理回路と、外部装置に信号を送信する通信装置によって実現される。駆動制御部205では、上記の図4に示すステップS211及びステップS219における各処理が実行される。具体的には、駆動制御部205は、演算部203によって計算された各種の設定値及びクラウン制御量に従って、圧延機10を駆動させる。例えば、駆動制御部205は、計算されたパススケジュールに従って圧下装置150及びロールベンディング駆動装置を動作させ、出側板厚及び出側板クラウンの設定値が実現されるように圧延を開始させる。また、例えば、駆動制御部205は、計算されたクラウン制御量に従ってロールベンディング駆動装置を動作させ、ロールベンダ140によってロールベンディング力をロールに負荷させ、設定値に従ったクラウン制御又はクラウン比率一定制御を実行する。あるいは、駆動制御部205は、設定値に従ったクラウン制御又はクラウン比率一定制御を実行する際に、ロールクロス駆動装置又はロールシフト駆動装置(ともに図1では図示せず)を動作させ、ロールを、計算されたクラウン制御量に応じた分だけ移動させてもよい。
記憶部207は、HDD(Hard Disk Drive)等の磁気記憶装置、半導体記憶装置、光記憶装置、又は光磁気記憶装置等の各種の記憶装置によって実現され得る。記憶部207には、圧延制御装置20における処理に係る各種の情報が格納され得る。例えば、記憶部207には、測定値取得部201によって取得された各種の測定値が格納される。また、例えば、記憶部207には、演算部203による演算処理に使用される各種のパラメータや、当該演算処理の途中経過、当該演算処理の結果等が格納される。
以上、第1の実施形態に係る圧延制御装置20の機能の一例について説明した。上記の各構成要素は、汎用的な部材や回路を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアによって構成されていてもよい。また、圧延制御装置20を実現するための構成は、実施する時々の技術レベルに応じて適宜変更され得る。
なお、圧延制御装置20の具体的な装置構成は限定されない。例えば、以上説明した圧延制御装置20の機能は、必ずしも1つの装置によって実現されなくてもよい。例えば、図示する機能のうちのいくつかを実行する一の装置と、残りの機能を実行する他の装置とが通信可能に接続されることにより、圧延制御装置20と同様の機能が、複数の装置の協働によって実現されてもよい。
また、上述のような第1の実施形態に係る圧延制御装置20の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、パーソナルコンピュータなどに実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することが可能である。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等であり得る。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信されてもよい。
(2.第2の実施形態)
以上説明したように、第1の実施形態では、板クラウン比率の実績計算値に基づいて、板クラウン比率一定制御が行われ得る。ここで、実績計算値の計算には、ロールプロフィルの予測値が用いられている。従って、ロールプロフィルの予測値と実際のロールプロフィルとの間に誤差が存在する場合には、板クラウン比率の実績計算値と実際の板クラウン比率の値との間にずれが生じ、板クラウン比率一定制御を精度良く行うことが困難となることがある。
そこで、第2の実施形態では、以上説明した第1の実施形態に係る圧延制御方法において板クラウン比率が一定となるようなクラウン制御量を計算する際に、板クラウン又は平坦度の測定値を用いてロールプロフィルの予測値を修正する処理、すなわちロールプロフィルの学習処理を行う。そして、修正されたロールプロフィルを用いてクラウン制御量を算出する。このように、第2の実施形態によれば、ロールプロフィルの誤差まで考慮して、板クラウン比率一定制御に係るクラウン制御量を求めることができるため、被圧延材の平坦度をより高精度に確保することが可能になる。
以下、第2の実施形態についてより詳細に説明する。なお、第2の実施形態では、板クラウン比率一定制御に係るクラウン制御量を求める際に、ロールプロフィルの学習処理が行われること以外は、第1の実施形態と同様であってよい。従って、以下では、第2の実施形態について、第1の実施形態と相違する事項について主に説明することとし、第1の実施形態と重複する事項についてはその詳細な説明を省略する。
(2−1.システムの構成)
第2の実施形態に係るシステムは、圧延制御装置20において行われる圧延制御に係る処理が異なること以外は、図1に示す第1の実施形態に係るシステム1と同様である。従って、ここではその詳細な説明は省略する。以下、第2の実施形態に係る圧延制御装置20において実行される処理について詳細に説明する。
(2−2.処理手順)
図6を参照して、圧延制御装置20において実行される、第2の実施形態に係る圧延制御方法の処理手順について説明する。図6は、第2の実施形態に係る圧延制御方法の処理手順の一例を示すフロー図である。なお、図6に示す一連の処理は、圧延制御装置20のプロセッサが所定のプログラムに従って動作することにより実行され得る。
図6を参照すると、第2の実施形態に係る圧延制御方法では、ステップS301〜ステップS313における処理は、図4に示す第1の実施形態に係る圧延制御方法におけるステップS201〜ステップS213における処理と同様である。従って、ステップS301〜ステップS313における処理の詳細については、その説明を省略する。
第2の実施形態に係る圧延制御方法では、ステップS313においてk=m−1(2≦m≦N)であった場合に、当該m−1パス目の圧延が終了した段階で、mパス入側(すなわち、m−1パス出側)での板クラウンの測定値に基づいて、ロールプロフィル補償量が計算される(ステップS315)。具体的には、ステップS315に示す処理では、mパス入側での板クラウンの測定値が実績計算値と一致するような、ロールプロフィル補償量が求められる。ここで、ロールプロフィル補償量とは、ロールプロフィルの誤差の補償量である(詳細は下記(2−3.処理の詳細)を参照)。
次に、k=k+1が設定される(ステップS317)。そして、ロールプロフィル補償量を用いて計算されるkパス入側での板クラウン比率の実績計算値又は測定値と、kパス出側での板クラウン比率の予測値との差がゼロとなるようなkパスでのクラウン制御量が計算される(ステップS319)。なお、kパス入側での板クラウンの実績計算値と測定値とが一致するようにロールプロフィルを補償しているため、kパス入側での板クラウン比率の実績計算値と測定値とは当然一致している。従って、ステップS319においては、クラウン制御量を計算する際に、板クラウン比率の実績計算値及び測定値のいずれを用いても問題ない。
そして、計算されたクラウン制御量に従ってkパスでの圧延が実行される(ステップS321)。
kパスでの圧延が終了すると、k=Nかどうか、すなわち、Nパス目の圧延が終了したかどうかが判断される(ステップS323)。k≠Nならば、ステップS317に戻りk=k+1を設定し、次の圧延パスに対して、ステップS319及びステップS321の処理を繰り返す。すなわち、k+1パスについて板クラウン比率一定制御が行われる。k=Nならば、Nパス全ての圧延が終了しているため、圧延制御を終了する。
以上、第2の実施形態に係る圧延制御方法の処理手順について説明した。以上説明したように、第2の実施形態に係る圧延制御方法では、m回目以降の圧延パスにおいて、ロールプロフィルの誤差を修正した上で板クラウン比率一定制御が行われる。従って、被圧延材の平坦度を更に高品質に保つことが可能になる。
ここで、従来、圧延において、先行材の圧延実績に基づいてロールプロフィルを修正し、次の被圧延材に対する圧延時における設定計算等に、その修正したロールプロフィルを用いることは、広く行われている。しかしながら、この方法では、例えば被圧延材の板幅が先行材と大きく異なる場合には、先行材の圧延実績に基づいて修正されたロールプロフィルを用いたとしても、必ずしも次の被圧延材におけるロールプロフィルの推定精度が向上するとは限らない。加えて、上述したような先行材との板幅変化が大きい場合であってもロールプロフィル学習を安定的なものとするために、そのゲインを小さく設定せざるを得なかった。一方、第2の実施形態によれば、同一の圧延機における同一の被圧延材に対する複数パスの圧延において、途中パスでの板クラウンの測定値に基づいてロールプロフィルが修正され、修正後のロールプロフィルを用いて残りの圧延パスでの圧延における平坦度が制御される。この場合には、ロールプロフィル学習に用いた被圧延材(板クラウンを測定した被圧延材)と制御対象の被圧延材とが同一であることから、ロールプロフィル誤差を高精度に推定、補償できる。従って、ロールプロフィル学習の効果をより好適に得ることができる。
なお、図6に示す例では、ステップS315において、板クラウンの測定値に基づいてロールプロフィル補償量が計算されていたが、第2の実施形態はかかる例に限定されない。ステップS315では、平坦度の測定値に基づいて(具体的には、平坦度の測定値が実績計算値と一致するように)、ロールプロフィル補償量が計算されてもよい。
また、第2の実施形態に係る圧延制御方法において、ロールプロフィルが修正され板クラウン比率一定制御が開始されるタイミング(すなわち、ステップS315〜ステップS323における処理が開始されるタイミング)は、第1の実施形態と同様であってよい。例えば、第2の実施形態では、好適に、出側板厚が約30mm以下となる圧延パスから、板クラウン比率一定制御が開始され得る。また、より好適には、第2の実施形態では、入側板厚が約20mm以下となる圧延パスを実行する前に、ロールプロフィル補償量を計算するための板クラウン又は平坦度が測定され、板クラウン比率一定制御が開始され得る。
また、図6に示す例では、ステップS319において、板クラウン比率一定制御に係るクラウン制御量として、板クラウン比率の変化がゼロになるようなクラウン制御量が計算されていたが、第2の実施形態はかかる例に限定されない。第1の実施形態と同様に、ステップS319では、板クラウン比率一定制御に係るクラウン制御量として、板クラウン比率の変化が平坦度不良が顕在化しない所定の範囲内に収まるようなクラウン制御量が計算されてもよい。
(2−3.処理の詳細)
第2の実施形態において圧延制御装置20において実行される処理の具体例について説明する。なお、図6に示すステップS301〜ステップS313、ステップS317、ステップS321、及びステップS323における処理は、第1の実施形態と同様の処理である。従って、ここでは、第2の実施形態に特徴的な処理である、図6に示すステップS315及びステップS319における処理、すなわち、ロールプロフィル補償量を求める処理、及び当該ロールプロフィル補償量を加味した上で板クラウン比率変化がゼロとなるようなクラウン制御量を計算する処理について詳細に説明する。
以下では、一例として、板クラウンの変化を示すモデル式として上記数式(2)−(4)を用いた場合における、ステップS315及びステップS319における処理について説明する。
上記数式(4)において、実績計算値の計算に用いたメカニカルクラウンCiには、ロールプロフィルの誤差が含まれている。当該誤差を補償し得るようなロールプロフィル補償量をΔCR errとすると、上記数式(4)から、ロールプロフィル誤差が補償された関係式は、下記数式(8)のように書ける。
上記数式(8)を、i=1〜m−1まで書き下すと、下記数式(9)を得る。
第2の実施形態では、m−1パス目の圧延が終了した段階で、圧延制御装置20は、上記数式(9)を用いて、当該m−1パス出側での板クラウンの測定値が、実績計算値Chm−1 *と一致するようなロールプロフィル補償量ΔCR errを求める(図6に示すステップS315における処理に対応)。
そして、圧延制御装置20は、当該ロールプロフィル補償量ΔCR errが加味された、板クラウン比率が一定になるようなi回目(i=m〜N)の圧延パス(すなわち、m回目以降の圧延パス)におけるクラウン制御量(設定値からの変更量)ΔCC iを、下記数式(10)を満足するように求める(図6に示すステップS319における処理に対応)。
m回目以降の圧延パスでは、求められたクラウン制御量ΔCC iに従ってロールベンダ圧等が調整され、圧延が行われる。これにより、ロールプロフィルの誤差を修正した上で板クラウン比率一定制御を行うことができる。
なお、上記の具体例では、板クラウン比率の変化がゼロとなるようなクラウン制御量が計算される場合について説明したが、上述したように、第2の実施形態では、板クラウン比率一定制御において、板クラウン比率の変化が所定の範囲内に収まるような制御が行われてもよい。この場合には、上記数式(9)から、板クラウン比率の変化が所定の範囲内となるようなクラウン制御量が計算され得る。また、上記の具体例では、ロールプロフィル補償量を求めるために板クラウンの測定値が用いられていたが、上述したように、平坦度の測定値に基づいて(具体的には、平坦度の測定値が実績計算値と一致するように)、ロールプロフィル補償量が計算されてもよい。また、板クラウンの変化を示すモデル式としては、上記数式(2)−(4)以外の各種の公知のモデル式が用いられてよい。
(2−4.機能構成)
第2の実施形態に係る圧延制御装置20の機能構成は、演算部203における具体的な処理が異なること以外は、図5に示す第1の実施形態に係る圧延制御装置20の機能構成と同様である。すなわち、測定値取得部201は、圧下装置150及び板クラウン測定器160から、圧延荷重、板厚、板クラウンの測定値を取得する。演算部203は、これらの測定値を用いて、上記の図6に示すステップS301〜ステップS309、ステップS313〜ステップS319、及びステップS323における各処理を実行し、各種の設定値の計算、ロールプロフィル補償量の計算、クラウン制御量の計算を行う。駆動制御部205は、計算された各種の設定値、ロールプロフィル補償量又はクラウン制御量に従って、パススケジュールに従った圧延制御、設定値に従ったクラウン制御又は板クラウン比率一定制御を実行するように、圧延機10を駆動させる(図6に示すステップS311及びステップS321における各処理に対応する)。また、記憶部207は、圧延制御装置20における処理に係る各種の情報を格納する。
以上、第2の実施形態に係る圧延制御装置20の機能構成について説明した。なお、第1の実施形態と同様に、以上説明した第2の実施形態に係る圧延制御装置20の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、パーソナルコンピュータなどに実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することが可能である。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等であり得る。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信されてもよい。
(2−5.変形例)
第2の実施形態の一変形例について説明する。図6に示すように、以上説明した第2の実施形態に係る圧延制御方法では、mパス入側においてロールプロフィルの学習処理を行い、その修正したロールプロフィルを用いて板クラウン比率一定制御に係るクラウン制御量を計算し、mパス以降の各圧延パスにおいて板クラウン比率一定制御を行っていた。ただし、第2の実施形態はかかる例に限定されない。例えば、ロールプロフィルの学習処理を行う圧延パスと、板クラウン比率一定制御を開始する圧延パスは、異なっていてもよい。つまり、第2の実施形態では、mパス以降の各圧延パスにおいて板クラウン比率一定制御を行う場合において、rパス(r≠m、2≦r≦N)入側においてロールプロフィルの学習処理を行ってもよい。
この場合、r<mであってもよいし、r>mであってもよい。r<mの場合には、rパス入側においてロールプロフィルの学習処理を行った後、rパス、r+1パス、・・・、m−1パスについては、圧延開始前に計算された各圧延パス出側の板クラウンの設定値を実現するようなクラウン制御量によって圧延を行う(すなわち、rパス入側においてロールプロフィルの修正は行うものの、r〜m−1パスまでは、rパスまでと同様の板クラウン制御を行う)。そして、mパス入側において、修正したロールプロフィルを用いて板クラウン比率一定制御に係るクラウン制御量を計算し、当該mパス以降の各圧延パスにおいて板クラウン比率一定制御を行う。
一方、r>mの場合には、mパス入側において、修正前のロールプロフィルを用いて板クラウン比率一定制御に係るクラウン制御量を計算し、当該mパスから板クラウン比率一定制御を開始する。その後、r−1パスまで圧延が終了した段階で(すなわち、rパス入側で)、被圧延材の板クラウン又は平坦度を測定し、その測定値を用いてロールプロフィルの学習処理を行う。そして、修正後のロールプロフィルを用いて板クラウン比率一定制御に係るクラウン制御量を改めて計算し、rパス以降はこの改めて計算したクラウン制御量を用いて板クラウン比率一定制御を継続する。
ここで、クラウン制御量を変更するためには、ロールベンディング力、ロールクロス角又はロールシフト量を変更する必要があるが、特にロールクロス角又はロールシフト量を変更するためにはある程度の時間を要する。一方、例えば厚板圧延では、各圧延パスについて被圧延材の好ましい温度が存在するため、温度の低下を避けるために圧延パス間であまり時間を空けずに連続して圧延が行われる場合もあれば、温度を低下させるために1つ前の圧延パスでの圧延が終了後、所定の時間待機した後に次の圧延パスの圧延が行われる場合もある。従って、板クラウン比率一定制御を開始するためにクラウン制御量を変更するタイミングが、時間を空けずに連続して圧延が行われる圧延パス間である場合には、クラウン制御量を変更するために圧延パス間で本来は設定されていないはずの待機時間が発生してしまうため、被圧延材の温度が好ましい範囲から外れてしまう恐れがあるとともに、操業効率が低下してしまう恐れがある。これに対して、板クラウン比率一定制御を開始するためにクラウン制御量を変更するタイミングが、被圧延材の温度管理のために所定の時間待機する処理が発生する圧延パス間である場合には、元々設けられていた待機時間の間にクラウン制御量を変更すればよいため、被圧延材の温度を好ましい範囲に制御可能であるとともに、操業効率を低下させてしまう恐れもない。このように、板クラウン比率一定制御を開始するためにクラウン制御量を変更するタイミングは、被圧延材の温度管理等の理由により元来所定の時間待機する処理が発生する圧延パス間であることが好適である。
上述した実施形態のように、mパス入側においてロールプロフィルの学習処理を行うとともに、当該mパス以降の各圧延パスにおいて板クラウン比率一定制御を行う場合には、板クラウン比率一定制御を開始する圧延パスが、入側においてロールプロフィルの学習処理を行う圧延パスに限定されることとなるため、当該板クラウン比率一定制御を開始する圧延パスを選択する自由度が低い。従って、上記のような好ましいタイミングでクラウン制御量を変更することが困難となる可能性がある。また、上述したように、板クラウン制御を板クラウン比率一定制御に切り替えるタイミングは、被圧延材の板厚が比較的薄くなり、板クラウン比率が変化することにより平坦度不良が顕在化し得る領域となったタイミングであり得る。しかしながら、例えば、一連の圧延パスでの圧延を開始してから比較的早い段階で、すなわち板厚がまだ比較的厚い段階でロールプロフィルの修正を行った場合には、上述した実施形態に係る圧延制御方法では、被圧延材の板厚が比較的厚い段階から板クラウン比率一定制御が行われることとなる。つまり、上記のような好ましいタイミングで板クラウン制御を板クラウン比率一定制御に切り替えることができなくなるため、被圧延材の板クラウンを所望の値に制御することが困難となる恐れがある。
これに対して、本変形例によれば、ロールプロフィルの学習処理を行うタイミングとは独立して、板クラウン比率一定制御を開始するタイミングを任意に設定可能である。従って、上記のようなより好ましいタイミングで板クラウン比率一定制御を開始する(すなわち、クラウン制御量を変更する)ことが可能となる。よって、本変形例によれば、被圧延材の温度管理に影響を及ぼすことなくクラウン制御量を変更することができ、より高品質な圧延を行うことが可能となるとともに、操業効率が低下する事態も回避することが可能になる。また、板クラウン比率一定制御を開始するタイミングを適切に選択することにより、被圧延材の板クラウンをより精度良く所望の値に制御することが可能になる。
本発明の効果を確認するために、以上説明した第1の実施形態に係る圧延制御方法を実際の厚板圧延に適用し、各圧延パス出側での板クラウン比率の値を測定した。圧延の条件は以下の通りである。
(圧延条件)
・パス数:8
・移送厚(圧延開始前の板厚):100mm
・製品板厚(圧延終了時(8パス終了時)の板厚):9.0mm
・板幅:2500mm
第1の実施形態に係る圧延制御方法の一実施例として、上記の条件に従って、図4に示す処理手順に従って、8パスの圧延を行った。なお、5パス目終了時に、板クラウン比率一定制御に制御を切り替えている(すなわち、図4に示す処理手順において、m=6としている)。また、比較例として、同一の条件での圧延に対して、図3に示す処理手順に従った従来の圧延制御方法を実行し、各圧延パス出側での板クラウン比率の値を測定した。
結果を図7に示す。図7は、第1の実施形態に係る圧延制御方法を適用した厚板圧延の結果を示すグラフ図である。図7では、横軸にパス回数、縦軸に各圧延パス出側での板クラウン比率の値を取り、圧延の結果得られた、第1の実施形態に係る圧延制御方法を実行した際の各圧延パス出側での板クラウン比率の値を太い実線でプロットしている(「実施例」)。また、図7では、圧延開始前に計算される板クラウン比率の設定値を破線で併せてプロットしている(「設定値」)。更に、図7では、上述した比較例の結果である板クラウン比率の値も、細い実線で併せてプロットしている(「比較例」)。
以下、図7を参照しながら、本実施例における具体的な処理手順について説明する。本実施例では、まず、製品板厚が9.0mmとなるように各圧延パスでの圧下量配分を設定し、圧延を開始した。
この当初の設定値に従って5パス目まで圧延を行ったが、図7に示すように、実際の板クラウン比率と設定値との間には、圧延荷重予測誤差等に起因して差異が存在してしまっており、設定通りの板クラウンを造り込むことができていなかった。
そこで、実施例では、5パス目終了時に、当初の設定値に従った制御から板クラウン比率一定制御に制御を切り替え、6〜8パスにおいては、板クラウン比率が一定になるように制御を行った。具体的には、上記数式(6)に従って、板クラウン比率が一定になるようなクラウン制御量ΔCC i(i=6〜8)を求めた。そして、ロールベンディング力を調整し、当該クラウン制御量ΔCC iに対応する分だけ板クラウンが変更され得るように、6回目以降の各圧延パスでの圧延を行った。その結果、図7に示すように、6〜8パスにおいては、板クラウン比率が略一定となるような圧延を行うことができ、8パス目終了時において、平坦度が良好な製品を得ることができた。
一方、比較例では、6〜8パスにおいて、各圧延パスでの出側板クラウンが、各圧延パスでの出側板クラウンの設定値に一致するように、各圧延パスでのクラウン制御量を求め、当該クラウン制御量に応じてロールベンディング力を調整しながら圧延を行った。ここで、6〜7パス目におけるクラウン制御量はロールベンディング力の上限値を上回ったため、ロールベンディング力はその上限値に設定した。その結果、最終的な板クラウンは、当初の設定値とほぼ等しい値を実現することができた。しかし、図7に示すように、当該比較例では、板厚が比較的薄くなる6〜8パスにおいて板クラウン比率の大きな変化を伴う圧延が行われたため、最終製品における平坦度は悪化してしまった。
以上の結果から、第1の実施形態に係る圧延制御方法を適用することにより、良好な平坦度を確保可能であることが確認できた。
次に、厚板圧延に対して本発明の第2の実施形態に係る圧延制御方法を適用し、各圧延パス出側での板クラウン比率の値を測定した。圧延の条件は以下の通りである。
(圧延条件)
・パス数:8
・移送厚(圧延開始前の板厚):80mm
・製品板厚(圧延終了時(8パス終了時)の板厚):6.0mm
・板幅:3500mm
第2の実施形態に係る圧延制御方法の一実施例として、上記の条件に従って、図6に示す処理手順に従って、8パスの圧延を行った。なお、5パス目終了時に、ロールプロフィルを修正するとともに、板クラウン比率一定制御に制御を切り替えている(すなわち、図6に示す処理手順において、m=6としている)。また、比較例として、同一の条件での圧延に対して、5パス目終了時にロールプロフィル学習等の処理を何ら行わず、当初の設定値に従ったクラウン制御を継続した場合について、各圧延パス出側での板クラウン比率の値を測定した。
結果を図8に示す。図8は、第2の実施形態に係る圧延制御方法を適用した厚板圧延の結果を示すグラフ図である。図8では、横軸にパス回数、縦軸に各圧延パス出側での板クラウン比率の値を取り、圧延の結果得られた、第2の実施形態に係る圧延制御方法を実行した際の6〜8パス出側での板クラウン比率の値を太い実線でプロットしている(「実施例」)。なお、実施例については、実際にはロールプロフィル補償が行われたのは5パス目終了時であるが、参考のため、このロールプロフィル補償を考慮して得られる(すなわち、ロールプロフィル誤差が存在しなかった場合における)1〜5パス出側での板クラウン比率の実績計算値を、太い破線でプロットしている(「ロールプロフィル補償」)。
また、図8では、圧延開始前に計算される板クラウン比率の設定値を細い破線で併せてプロットしている(「設定値」)。更に、図8では、上述した比較例の結果である6〜8パス出側での板クラウン比率の値も、細い実線で併せてプロットしている(「比較例」)。
以下、図8を参照しながら、本実施例における具体的な処理手順について説明する。本実施例では、まず、製品板厚が6.0mmとなるように各圧延パスでの圧下量配分を設定し、圧延を開始した。このとき、設定荷重と実績荷重との誤差は無視できる程度に小さくなっており、圧延荷重の予測誤差はほぼ存在しないものと考えられた。
この当初の設定値に従って5パス目まで圧延を行ったが、5パス出側での板クラウンを測定したところ、実績計算値との間には差異が存在した。この板クラウンのずれは、当初の設定計算で用いたロールプロフィルの予測値と、実際のロールプロフィルとの誤差に起因するものであると考えられた。
そこで、実施例では、5パス目終了時に、上記数式(9)に従って、5パス出側における板クラウンの予測誤差がゼロになるような(すなわち、板クラウンの測定値と板クラウンの実績計算値が一致するような)ロールプロフィル補償量ΔCR errを求めた。更に、当初の設定値に従った制御から板クラウン比率一定制御に制御を切り替え、6〜8パスにおいては、板クラウン比率が一定になるように制御を行った。具体的には、上記数式(10)に従って、ロールプロフィル補償量ΔCR errを用いて、各圧延パスにおいて入側と出側とで板クラウン比率が一定になるようなクラウン制御量ΔCC i(i=6〜8)を求めた。
そして、ロールベンディング力を調整し、当該クラウン制御量ΔCC iに対応する分だけ板クラウンが変更され得るように、6パス目以降の各圧延パスでの圧延を行った。なお、6パス目以降の各圧延パスにおいては、圧延荷重の測定値に基づき、当該圧延パスにおいて入側と出側とで板クラウン比率が一定となるように、ロールベンディング力を動的に制御した。その結果、図8に示すように、6〜8パスにおいては、板クラウン比率が略一定となるような圧延を行うことができ、8パス目終了時において、平坦度が良好な製品を得ることができた。
一方、比較例では、図8に示すように、板厚が比較的薄くなる6〜8パスにおいて板クラウン比率の大きな変化を伴う圧延が行われたため、最終製品における平坦度は悪化してしまった。
以上の結果から、第2の実施形態に係る圧延制御方法を適用することにより、良好な平坦度を確保可能であることが確認できた。
(3.補足)
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、上記の実施形態では、リバース圧延による厚板圧延を圧延制御の対象としていたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、本発明は、薄板材の圧延に対して適用されてもよい。また、本発明は、単スタンド圧延のみならず、タンデム圧延に対して適用されてもよい。
また、上記の説明では、圧延の総パス数Nを、圧延機10におけるリバース圧延の総パス数とみなしていたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、厚板圧延が、粗圧延機での幅出し圧延、粗圧延機での長手方向の圧延、及び仕上圧延機での長手方向の圧延から構成されている場合には、これらの粗圧延機及び仕上圧延機による圧延の総パス数を、当該厚板圧延における総パス数Nとみなしてもよいし、仕上圧延機での長手方向の圧延パス数を当該厚板圧延における総パス数Nとみなしてもよい。このように、本発明において、「総パス数N」とは、対象としている圧延における一連の圧延パス全てを意味していてもよいし、そのうちの一部(例えば、一連の圧延パスの中で、ある圧延機において実行される圧延パスの総数のみ、あるいは、制御圧延のための温度待ち以降の圧延パスのみ等)を意味していてもよい。