JP6801642B2

JP6801642B2 - 走間板厚変更方法および装置

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Publication number: JP6801642B2
Application number: JP2017248199A
Authority: JP
Inventors: 達矢山▲崎▼; 拓郎井上; 健朗吉本; 修司久山; 吉成　有介; 有介吉成; 丈英平田; 浅野　一哉; 一哉浅野
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2017-12-25
Filing date: 2017-12-25
Publication date: 2020-12-16
Anticipated expiration: 2037-12-25
Also published as: JP2019111568A

Description

本発明は、走間板厚変更方法および装置に関する。

冷間圧延機では、圧延機入側で２つの鋼帯を溶接し、溶接部をミル停止することなく圧延通板する走間板厚変更が一般に行われている。このとき、予め与えられる製造諸元に応じ、特許文献１に示されたような方法で計算される圧延スケジュールに従って、各スタンドを溶接部（サイズ変更点）が通過するタイミングで、ロールギャップ（圧下位置とも称する）、ロール周速度等のアクチュエータの設定変更（プリセット制御）が行われる。その後、板厚、張力等のフィードバック制御が行われ、定常圧延状態に至る。

通常、サイズや硬度の異なる溶接部について、当該溶接部を走間板厚変更することが可能であるかの判断は、例えば非特許文献１に示されているような接続基準によって定められており、経験的な方法によっているのが現状である。このような方法では、新しい品種やサイズの製造を開始する場合、従来経験からの推定に基づくよりほかなく、必然的に、板破断などのトラブルを回避するため走変不可寄りの保守的な判断にならざるを得ない。また、走間板厚変更方法の評価指標として、板厚不良の長さ（オフゲージ長）に加え、張力変動の抑制が重要であることがよく知られている（非特許文献１参照）。

このような問題に対して、例えば特許文献２では、溶接部前後の圧延スケジュールの中間に遷移的な圧延スケジュールを置き、走間板厚変更一回あたりの変更量を軽減する方法が開示されている。また、特許文献３では、モデルに基づき張力変動を予測・低減する方法が開示されている。さらに、特許文献４では、ロール周速度の変更量を小さくする方法として、前圧延材料と次圧延材料との圧下率配分を等しくする方法が開示されている。

特開平７−１８５６２７号公報特開平１０−１９２９３６号公報特開平１０−２４９４２３号公報特開平８−２０６７１２号公報

今井一郎、「冷間圧延におけるオフゲージの減少と板厚精度の向上」、鉄と鋼、一般社団法人日本鉄鋼協会、1981年、第67巻、第15号、p.2303-2315

特許文献２に開示されている遷移的な圧延スケジュール（中間板厚部）を圧延材料同士の中間に設ける方法では、走間板厚変更の困難なサイズ変更において走間板厚変更を行ううえでは有用な方法であるが、そもそも走間板厚変更が困難となる条件は明らかにされておらず、走間板厚変更の可否判断には有用ではない。

特許文献３では、走間板厚変更時間、圧下位置変更パターン、および、ロール周速度変更パターンをもとに走間板厚変更時の張力変動を予測し、これを抑制するよう走間板厚変更時間、圧下位置変更パターン、および、ロール周速度変更パターンを決定しており、張力変動をもとに走間板厚変更の可否を判断可能と考えられる。しかしながら、このような方法ではモデルに基づいて張力変動を表現することになるため、圧延スタンドを溶接部が通過する際の非定常な張力変動の表現は非常に困難であり、張力変動の程度は実際に走間板厚変更を行わないとわからないという問題がある。

特許文献４では、走間板厚変更前後の圧下率を一定に保つことで、張力変動を低減する方法が示されている。実際の操業では、例えば板平坦度を確保する目的で、スタンド圧下率や圧延荷重に制約を設けている場合があり、一般には圧下率を一定に保つような圧下率配分に関する自由度はない。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、走間板厚変更の可否を定量的に判断することができる走間板厚変更方法および装置を提供することを目的とする。

本発明に係る走間板厚変更方法は、複数の圧延スタンドからなるタンデム式の圧延機により圧延材料を連続的に圧延する際に前記圧延材料の走間板厚変更を行う走間板厚変更方法において、各圧延スタンドのロールギャップと、各圧延スタンドのロール周速度および前記圧延機の入側でのロール周速度とのうちの少なくとも一方について、各圧延スタンドを前記圧延材料のサイズ変更点が通過する各通過タイミングにおけるアクチュエータ変更量を計算する計算ステップと、前記アクチュエータ変更量と、予め定めた閾値とから、走間板厚変更の可否を判定する判定ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明に係る走間板厚変更方法は、上記発明において、前記判定ステップにより否定的に判定された場合、前記アクチュエータ変更量が予め定められた目標値に近づくよう、各通過タイミングにおける前記ロールギャップおよび前記ロール周速度の変更量を決定する変更量決定ステップ、をさらに含み、前記判定ステップは、前記変更量決定ステップにより決定した変更量と、前記閾値とから、走間板厚変更の可否を判定するステップを含むことを特徴とする。

本発明に係る走間板厚変更方法は、上記発明において、前記判定ステップにより否定的に判定された場合、前記アクチュエータ変更量が予め定められた目標値に近づくよう、前圧延材料および次圧延材料のうちの少なくとも一方について、前記圧延機の入側での板厚、各圧延スタンドの出側での板厚、板幅を含む圧延スケジュールを決定する圧延スケジュール決定ステップ、をさらに含み、前記計算ステップは、前記圧延スケジュール決定ステップにより決定した圧延スケジュールに基づいて前記アクチュエータ変更量を計算するステップを含み、前記判定ステップは、前記圧延スケジュールをもとにしたアクチュエータ変更量と、前記閾値とから、走間板厚変更の可否を判定するステップを含むことを特徴とする。

本発明に係る走間板厚変更方法は、上記発明において、前記判定ステップにより否定的に判定された場合、前記アクチュエータ変更量が予め定められた目標値に近づくよう、前圧延材料と次圧延材料の中間に設ける遷移的な圧延スケジュールを決定する中間スケジュール決定ステップ、をさらに含み、前記計算ステップは、前記遷移的な圧延スケジュールに基づいて前記アクチュエータ変更量を計算するステップを含み、前記判定ステップは、前記遷移的な圧延スケジュールをもとにしたアクチュエータ変更量と、前記閾値とから、走間板厚変更の可否を判定するステップを含むことを特徴とする。

本発明に係る走間板厚変更装置は、複数の圧延スタンドからなるタンデム式の圧延機を備え、前記圧延機により圧延材料を連続的に圧延する際に前記圧延材料の走間板厚変更を行う走間板厚変更装置において、各圧延スタンドのロールギャップと、各圧延スタンドのロール周速度および前記圧延機の入側でのロール周速度とのうちの少なくとも一方について、各圧延スタンドを前記圧延材料のサイズ変更点が通過する各通過タイミングにおけるアクチュエータ変更量を計算する計算手段と、前記アクチュエータ変更量と、予め定めた閾値とから、走間板厚変更の可否を判定する判定手段と、を有することを特徴とする。

本発明に係る走間板厚変更装置は、上記発明において、前記判定手段により否定的に判定された場合、前記アクチュエータ変更量が予め定められた目標値に近づくよう、各通過タイミングにおける前記ロールギャップおよび前記ロール周速度の変更量を決定する変更量決定手段、をさらに有し、前記判定手段は、前記変更量決定手段により決定した変更量と、前記閾値とから、走間板厚変更の可否を判定することを特徴とする。

本発明に係る走間板厚変更装置は、上記発明において、前記判定手段により否定的に判定された場合、前記アクチュエータ変更量が予め定められた目標値に近づくよう、前圧延材料および次圧延材料のうちの少なくとも一方について、前記圧延機の入側での板厚、各圧延スタンドの出側での板厚、板幅を含む圧延スケジュールを決定する圧延スケジュール決定手段、をさらに有し、前記計算手段は、前記圧延スケジュール決定手段により決定した圧延スケジュールに基づいて前記アクチュエータ変更量を計算し、前記判定手段は、前記圧延スケジュールをもとにしたアクチュエータ変更量と、前記閾値とから、走間板厚変更の可否を判定することを特徴とする。

本発明に係る走間板厚変更装置は、上記発明において、前記判定手段により否定的に判定された場合、前記アクチュエータ変更量が予め定められた目標値に近づくよう、前圧延材料と次圧延材料の中間に設ける遷移的な圧延スケジュールを決定する中間スケジュール決定手段、をさらに有し、前記計算手段は、前記遷移的な圧延スケジュールに基づいて前記アクチュエータ変更量を計算し、前記判定手段は、前記遷移的な圧延スケジュールをもとにしたアクチュエータ変更量と、前記閾値とから、走間板厚変更の可否を判定することを特徴とする。

本発明によれば、圧延機において、圧延スタンドのロールギャップとロール周速度との少なくとも一方について、走間板厚変更時に圧延スタンドをサイズ変更点が通過するタイミングにおけるアクチュエータ変更量を計算して、この変更量と、予め定めた閾値とから、走間板厚変更の可否を判定するようにしたので、走間板厚変更可否の定量的な判断指標を提供することが出来るようになった。この判定指標は、張力変動モデル等を用いたものではなく、圧延スケジュール計算におけるアクチュエータ変更量に着目したものであるから、圧延を行う前に計算を行うことができ、かつ、モデル誤差により判定結果が左右されるという課題を本質的に解決できるという効果も得られる。

図１は、実施形態における圧延機制御システムの構成例を模式的に示す説明図である。図２は、走間板厚変更可否判定アルゴリズムを示すフローチャートである。図３は、走間板厚変更制御フローを示すフローチャートである。図４は、実施形態での判定結果とラインオペレータ判断による結果との整合性を示す説明図である。図５は、実施形態での判定結果とラインオペレータ判断による結果との整合性を示す説明図である。図６は、遷移的スケジュール最適化を示す説明図である。

以下に、図面を参照して、本発明の実施形態における走間板厚変更方法および装置について具体的に説明する。

図１は、実施形態における圧延機制御システムの構成例を模式的に示す説明図である。図１に示すように、圧延機設備１０は、圧延材料である鋼板１を圧延機２で圧延を行うものである。圧延機２は、複数の圧延スタンド（図１に示す例では全五基のスタンド）を有するタンデム式の圧延機である。この圧延機設備１０は、鋼板１を圧延する圧延スタンド２ａ〜２ｅと、圧延スタンドのロールギャップを制御する圧下位置制御装置３と、圧延スタンドのロール周速度を制御するロール周速度制御装置４と、圧延スケジュール計算を行うプロセス計算機５と、走間板厚変更可否判定装置６と、圧延スケジュール決定装置７とを有する。走間板厚変更可否判定装置６は、本実施形態の方法に基づき、後述する図２に示すアルゴリズムに従って走間板厚変更可否判定を実行する。圧延スケジュール決定装置７は、本実施形態の方法に基づいて前コイル（前圧延材料）または次コイル（次圧延材料）の圧延スケジュールまたは前コイルと次コイルの中間に設ける遷移的な圧延スケジュールを決定する。

本実施形態における走間板厚変更は、アクチュエータ制御装置である圧下位置制御装置３およびロール周速度制御装置４の操作量を、プロセス計算機５により決定された設定値に基づいて変更することによってなされる。また、本実施形態では、走間板厚変更可否判定装置６による判定結果と、圧延スケジュール決定装置７による計算結果とを、圧延スケジュール計算に反映することで、プロセス計算機５において決定されるアクチュエータ設定値が変化する。つまり、プロセス計算機５によりアクチュエータ変更量が決定される。なお、ここで説明する走間板厚変更とは、必ずしも板厚変更を伴う走間変更を指すものではなく、圧延鋼種や板幅の変更によるロールギャップならびにロール周速度の変更を含むものである。また、本実施形態の制御装置には、圧下位置制御装置３、ロール周速度制御装置４、プロセス計算機５、走間板厚変更可否判定装置６、圧延スケジュール決定装置７が含まれる。

次に、本実施形態における走間板厚変更の可否判定方法について説明する。上述した通り、走間板厚変更においてはオフゲージ長さに加え、張力変動の大きさが重要な評価指標としてよく知られている。ロール周速度については一般に張力変動を抑えるよう設定される。まず、スタンド間張力について、次式（１）が成立する（スタンド間の鋼帯に関するフックの法則）。

ただし、σ_ｂｉは圧延スタンド後方張力、Ｅは鋼帯のヤング率、Ｌはスタンド間距離、Ｖ_ｉは圧延スタンド入側板速度、ｖ_ｉは圧延スタンド出側板速度、Ｈ_ｉは圧延スタンド入側板厚、ｈ_ｉは圧延スタンド出側板厚、ｆ_ｉは圧延スタンド先進率、Ｖ_Ｒは圧延スタンドのロール周速度である。

ここで、複数スタンドからなる圧延機２について、最終スタンドの５ＳＴＤ速度Ｖ_Ｒ５を基準（ＭＲＨと呼ばれる）にとれば、次式（２）が成立するように４ＳＴＤ速度Ｖ_Ｒ４が変化する場合、４−５ＳＴＤ間張力は変化しないことになる。

上式（２）について、実際にこのような速度Ｖ_Ｒ４を求めると、次式（３）のように表せる。

これと同様の計算を繰り返すことで、基準に対する速度比（ＳＳＲＨと呼ばれる）として、次式（４）を得ることができる。

ただし、上式（４）について、ｉ＝０，・・・，４であり、Ｖ_Ｒ０は圧延機入側ロール周速度を表す。例えば、図１に示す圧延機設備１０の前工程に複数のブライドルロールにより張力を生じさせて鋼板１を圧延機２に搬送する工程が含まれるため、このブライドルロールのうちの最終ロールの周速度を圧延機入側ロール周速度Ｖ_Ｒ０とする。なお、ロール周速度について、圧延機入側と記載する場合は、圧延機２の入側、すなわち１ＳＴＤ（第１の圧延スタンド２ａ）の入側を意味する。

一方、ロールギャップＳ_ｉについては、物理モデル・回帰計算等の手段をもとに予測された圧延荷重Ｐ_ｉによるミル伸びＰ_ｉ／Ｍ_ｉ（Ｍ_ｉはミル定数）を考慮しつつ、スタンド出側板厚を設定した値とするべく次式（５）で計算する。

上式（５）から、サイズ変更点（溶接部）が各圧延スタンドを通過するタイミング（各通過タイミング）でのロールギャップ変更量は、次式（６）のように求まる。

上述したような５ＳＴＤを速度基準（走間板厚変更の前後で一定速度）とした走間板厚変更では、下表１に示した各タイミング（黒丸または白丸）でロールギャップおよびロール周速度が変更される。表１は、走間板厚変更における一般的はアクチュエータ変更タイミングを示した表である。なお、表１に示すロール周速度のＳＴＤ入側は圧延スタンド入側ロール周速度Ｖ_Ｒ０を表す。

本実施形態では、前コイルでの圧延スケジュールと次コイルでの圧延スケジュールへの遷移において、表１の黒丸で示したタイミングにおけるロールギャップ変更量ΔＳおよびロール周速度変更量ΔＶ_Ｒの組合せΔｚ_ｉを求める。組合せΔｚ_ｉは、次式（７）のように表される。

上式（７）について、タンデム式の圧延機２では張力の性質として、例えば３ＳＴＤギャップＳ_３を変更すると、２−３ＳＴＤ間張力が、３ＳＴＤ速度Ｖ_Ｒ３を変更すると３−４ＳＴＤ間張力が大きく変化する、というものがある。そして、上表１に記載のタイミングで、第ｉ番目ＳＴＤ通過と同時にロールギャップＳ_ｉを変更したとき、これによる張力変化を補償するためには第ｉ−１番目ＳＴＤのロール周速度Ｖ_{Ｒ，ｉ−１}を変更する必要がある。特に、１ＳＴＤ通過の場合には、１ＳＴＤギャップＳ_１の変更と同時に、圧延機２入側のロール周速度Ｖ_Ｒ０を変更する。本実施形態は、走間板厚変更中に繰り返されるロールギャップの変更とロール周速度の変更とのうち、上表１の黒丸で示したタイミングが本質的であり、このタイミングを考慮すれば、走間板厚変更の可否の判断には十分である、というものである。

本実施形態では、上式（７）の組合せΔｚ_ｉをもとに走間板厚変更および中間に遷移的な圧延スケジュールを設けた走間板厚変更の可否を図２および図３に示す制御フローにより判定する。なお、図２に示す制御および図３に示す制御は本実施形態の制御装置により実施される。また、ロールギャップ変更量をロールギャップの差、ロール周速度変更量をロール周速度の差と記載する場合がある。

図２は、走間板厚変更可否の判定アルゴリズムを示すフローチャートである。図２に示すように、過去の操業実績をもとに走間板厚変更の可否判定に関する閾値を定める（ステップＳ１）。ステップＳ１では、例えば操業条件や圧延対象の鋼板１の種類などに応じた閾値が設定される。また、操業条件として与えられた圧延スケジュールをもとにロールギャップの差およびロール周速度の差を求める（ステップＳ２）。そして、ステップＳ２で求めた計算値と、ステップＳ１で設定した閾値との比較により、走間板厚変更の可否を判定する（ステップＳ３）。

図３に示す制御フローでは、上述した図２に示す制御フローを用いて走間板厚変更の可否を判定する。図３に示すように、まず、圧延スケジュールをもとにして走間板厚変更の可否を判定する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１の処理では、上述した図２に示すステップＳ１〜Ｓ３の処理を実施する。そして、走間板厚変更が可能である否かを判定する（ステップＳ１２）。

ステップＳ１２により肯定的に判定された場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、走間板厚変更を行う（ステップＳ１３）。ステップＳ１３では、図２に示す制御フローを用いた通常の走間板厚変更が行われる。このように、ステップＳ１２からステップＳ１３に進む場合に実施される走間板厚変更の制御は、現在設定されている圧延スケジュールをもとにした走間板厚変更を行う。ステップＳ１３が実施されると、この制御ルーチンは終了する。

一方、ステップＳ１２により否定的に判定された場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、圧延スケジュールを変更して走間板厚変更の可否を判定する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４では、現在設定されている圧延スケジュールから別の圧延スケジュールへとスケジュール変更が行われる。この圧延スケジュールは、圧延機２の入側での鋼板１の板厚、各圧延スタンド２ａ〜２ｅの出側での鋼板１の板厚、鋼板１の板幅を含む。圧延スケジュールを変更後、変更された圧延スケジュールをもとにして、上述した図２に示すステップＳ１〜Ｓ３の制御フローを実施する。この場合、上述したステップＳ２の計算処理では、変更後の圧延スケジュールに基づいてロールギャップの差およびロール周速度の差を求める。具体的には、ステップＳ２では、ロールギャップおよびロール周速度について、各圧延スタンドを通過するタイミングでのアクチュエータ変更量が予め定めた目標値に近づくように変更量を決定する。つまり、計算値であるアクチュエータ変更量を評価関数とすることで、走間板厚変更の可否判定を定量的に行うことが可能になることに加え、ステップＳ１４では、この評価関数を目標値に近づけるよう圧延スケジュールを決定することも可能となる。そして、ステップＳ１４が実施されると、走間板厚変更が可能であるか否かが判定される（ステップＳ１５）。ステップＳ１５では、ステップＳ１４で変更された圧延スケジュールをもとにしたアクチュエータ変更量と閾値との比較により走間板厚変更の可否を判定する。

ステップＳ１５により肯定的に判定された場合（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１５からステップＳ１３に進む場合に実施される走間板厚変更の制御では、ステップＳ１４で変更された圧延スケジュールをもとにした走間板厚変更を行う。

また、ステップＳ１５で否定的に判定された場合（ステップＳ１５：Ｎｏ）、遷移的なスケジュールを付加して走間板厚変更の可否を判定する（ステップＳ１６）。遷移的なスケジュールは、サイズ変更点（溶接部）の前後である前圧延材料（前コイル）と次圧延材料（次コイル）の中間に設けられる遷移的な圧延スケジュールである。ステップＳ１６では、まず、遷移的な圧延スケジュールを決定し、その決定された遷移的な圧延スケジュールをこれまでの圧延スケジュールに付加する。遷移的な圧延スケジュールを付加後、遷移的な圧延スケジュールをもとにして、上述した図２に示すステップＳ１〜Ｓ３の制御フローを実施する。この場合、上述したステップＳ２の計算処理では、遷移的な圧延スケジュールが付加された圧延スケジュールをもとにロールギャップの差およびロール周速度の差を求める。さらに、この場合のステップＳ３では、遷移的な圧延スケジュールの前後二つのサイズ変更点についてそれぞれ判定する。そして、ステップＳ１６が実施されると、ステップＳ１６で遷移的な圧延スケジュールが付加された圧延スケジュールをもとにしたアクチュエータ変更量と閾値との比較により走間板厚変更の可否を判定する（ステップＳ１７）。

ステップＳ１７で肯定的に判定された場合（ステップＳ１７：Ｙｅｓ）、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１７からステップＳ１３に進む場合に実施される走間板厚変更の制御は、ステップＳ１６で付加された遷移的な圧延スケジュールをもとにした走間板厚変更を行う。

一方、ステップＳ１７で否定的に判定された場合（ステップＳ１７：Ｎｏ）、走間板厚変更は不可能と判断し、圧延を停止して通板する（ステップＳ１８）。ステップＳ１８が実施されると、この制御ルーチンは終了する。

次に、図４および図５を参照して、本実施形態による走間板厚変更可否の判定結果と、ラインオペレータ判断による判定結果とを比較説明する。図４および図５には、本実施形態による計算で得られた表１の黒丸で示したタイミングにおけるロールギャップおよびロール周速度の変更量を無次元化したものの組合せを示す。図４中白丸の凡例はラインオペレータ判断で走間板厚変更を行った実績を表す。図５中三角の凡例はラインオペレータ判断で走間板厚変更を行わなかった実績を表す。これらの実績に対して組合せｚ_ｉの最大値を計算した結果を、下式（８）に表す。

ただし、上式（８）について、Ｓｉｇｎ（Δｚ_ｉ）はΔｚ_ｉの各要素の符号をベクトルとして返す関数であり、上式（８）の演算子「・」はベクトルの要素同士の積を意味するものとする。

また、図４，５中の点線は、本実施形態において設定した閾値であり、操業実績をよく層別できていることがわかる。したがって、走間板厚変更の可否を精度良く判定できることになる。

ここで、走間板厚変更中の変更量が小さいほど走間板厚変更が安定的に行えると考えられるので、走間板厚変更可能な範囲を拡大することが可能となる。すなわち、Δｚ_ｉまたはΔｚを最小化するような遷移的な圧延スケジュールを設けることで走間板厚変更可能な範囲を拡大することができる。例えば、最適化問題として中間に設ける遷移的なスケジュール決定を、下式（９）で表されるように定式化することとする。

上式（９）において、ｒ_ｉは中間に設けるスケジュールの圧下率、γは２回に分けて実施させる走間板厚変更のうち、２回目の走間板厚変更と２回目の走間板厚変更に設定する重み（例えば１回目の走間板厚変更が非定常部である溶接点の場合、γを高くして１回目の安定化を図る）、Δｚ_１ｉおよびΔｚ_２ｉは（中間に設ける遷移的スケジュールｒ_ｉを決めると定まる）１回目の走間板厚変更と２回目の走間板厚変更におけるロールギャップ変更量ΔＳおよびロール周速度変更量ΔＶ_Ｒの組合せΔｚ_ｉ、Ｑは２行２列の重み行列である。

図６には、本実施形態による上式（８）の左辺の評価関数を最小化するような遷移的な圧延スケジュールの決定を行った結果が示されている。図６に記載の「従来例」はラインオペレータ判断によるスケジュール決定を行った操業実績について、上記評価関数値を計算したものである。一方、図６に記載の「実施例」は上記評価関数を最小化する圧延スケジュールを適当な数値最適化手法を用いて得た場合の評価関数値である。この図６に示す結果から、本実施形態に基づいて遷移的な圧延スケジュールの決定を行った結果、走間板厚変更の安定化が可能であることがわかる。

以上説明した通り、実施形態によれば、圧延スタンドのロールギャップと、圧延スタンドのロール周速度との少なくとも一方について、走間板厚変更時に圧延スタンドをサイズ変更点が通過するタイミングにおけるアクチュエータ変更量を計算して、この変更量と、予め定めた閾値とから、走間板厚変更の可否を判定することにより、走間板厚変更可否の定量的な判断指標を提供することができる。この判定指標は、張力変動モデル等を用いたものではなく、圧延スケジュール計算におけるアクチュエータ変更量に着目したものであるから、圧延を行う前に計算を行うことができ、かつ、モデル誤差により判定結果が左右されるという課題を本質的に解決できるという効果もある。さらに、走間板厚変更の可否を圧延スケジュール決定の段階で判定できるようになる。

また、計算値であるアクチュエータ変更量を評価関数とすることで、走間板厚変更の難易度を定量的に論じることが可能になることに加え、この評価関数を所望の値（目標値）に近づけるよう圧延スケジュールを決定することも可能となる。

さらに、判定指標を所望の値に（目標値）近づけるような圧下率（あるいはミル入側/出側板厚等）を操業上許容される自由度のなかで選択することも可能となる。また、各圧延スタンドを通過する際のアクチュエータ変更量に注目したものであるから、圧延材料同士の中間に遷移的な圧延スケジュール（中間板厚部）を設ける場合にも適用することが可能であり、かつ、中間板厚部の圧延スケジュールを決定するための評価関数として用いることも可能である。

なお、本発明は上述した実施形態に限らず、本発明の目的を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。例えば、上述した実施形態では、鋼板１を圧延材料とする具体例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明で対象とする圧延材料は、アルミニウム等の他素材であってもよい。また、圧延機２は複数の圧延スタンドが直列に配置されたタンデム式圧延機であればよいので、その圧延スタンドの数は二つ以上であれば特に限定されない。

１鋼板
２圧延機
２ａ〜２ｅ圧延スタンド
３圧下位置制御装置
４ロール周速度制御装置
５プロセス計算機
６走間板厚変更可否判定装置
７圧延スケジュール決定装置

Claims

複数の圧延スタンドからなるタンデム式の圧延機により圧延材料を連続的に圧延する際に前記圧延材料の走間板厚変更を行う走間板厚変更方法において、
各圧延スタンドのロールギャップと、各圧延スタンドのロール周速度および前記圧延機の入側でのロール周速度とについて、各圧延スタンドを前記圧延材料のサイズ変更点が通過する各通過タイミングにおけるロールギャップ変更量およびロール周速度変更量を計算する計算ステップと、
前記計算ステップにより計算した前記ロールギャップ変更量および前記ロール周速度変更量と、予め定めた閾値とから、走間板厚変更の可否を判定する判定ステップと、を含み、
前記計算ステップは、前記各通過タイミングとして前記複数の圧延スタンドのうちの第ｉ番目スタンドを前記サイズ変更点が通過するタイミングにおける、第ｉ番目スタンドのロールギャップ変更量を計算するとともに、計算した第ｉ番目スタンドのロールギャップ変更量に伴い生じる第ｉ−１番目スタンドと第ｉ番目スタンドとの間の張力変化を補償するための第ｉ−１番目スタンドのロール周速度変更量を計算する第１計算ステップを含み、
前記第１計算ステップは、前記サイズ変更点が第１番目の圧延スタンドを通過するタイミングにおける、第１番目の圧延スタンドのロールギャップ変更量を計算するとともに、前記張力変化を補償するための前記第ｉ−１番目スタンドのロール周速度変更量として前記圧延機の入側でのロール周速度変更量を計算するステップを含み、
前記判定ステップは、前記第１計算ステップにより計算した前記ロールギャップ変更量および前記ロール周速度変更量と、予め定められた閾値とから、走間板厚変更の可否を判定する第１判定ステップを含む
ことを特徴とする走間板厚変更方法。
前記第１判定ステップにより否定的に判定された場合、前記第１計算ステップにより計算した前記ロールギャップ変更量および前記ロール周速度変更量が予め定められた目標値に近づくよう、各通過タイミングにおける前記ロールギャップ変更量および前記ロール周速度変更量を決定する変更量決定ステップ、をさらに含み、
前記判定ステップは、前記変更量決定ステップにより決定した前記ロールギャップ変更量および前記ロール周速度変更量と、前記閾値とから、走間板厚変更の可否を判定するステップを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の走間板厚変更方法。
前記第１判定ステップにより否定的に判定された場合、前記第１計算ステップにより計算した前記ロールギャップ変更量および前記ロール周速度変更量が予め定められた目標値に近づくよう、前記サイズ変更点の前後である前圧延材料および次圧延材料のうちの少なくとも一方について、前記圧延機の入側での板厚、各圧延スタンドの出側での板厚、板幅を含む圧延スケジュールを決定する圧延スケジュール決定ステップ、をさらに含み、
前記第１計算ステップは、前記圧延スケジュール決定ステップにより決定した圧延スケジュールに基づいて前記第ｉ番目スタンドのロールギャップ変更量および前記第ｉ−１番目スタンドのロール周速度変更量を計算する第２計算ステップを含み、
前記判定ステップは、前記第２計算ステップにより計算した前記ロールギャップ変更量および前記ロール周速度変更量と、前記閾値とから、走間板厚変更の可否を判定する第２判定ステップを含む
ことを特徴とする請求項１または２に記載の走間板厚変更方法。
前記第２判定ステップにより否定的に判定された場合、前記ロールギャップ変更量および前記ロール周速度変更量が予め定められた目標値に近づくよう、前記サイズ変更点の前後である前圧延材料と次圧延材料の中間に設ける遷移的な圧延スケジュールを決定する中間スケジュール決定ステップと、
前記中間スケジュール決定ステップにより決定した遷移的な圧延スケジュールを、前記圧延スケジュール決定ステップにより決定した圧延スケジュールに付加するスケジュール付加ステップと、をさらに含み、
前記第１計算ステップは、前記スケジュール付加ステップにより遷移的な圧延スケジュールが付加された圧延スケジュールに基づいて前記第ｉ番目スタンドのロールギャップ変更量および前記第ｉ−１番目スタンドのロール周速度変更量を計算する第３計算ステップを含み、
前記判定ステップは、前記第３計算ステップにより計算した前記ロールギャップ変更量および前記ロール周速度変更量と、前記閾値とから、走間板厚変更の可否を判定する第３判定ステップを含み、
前記第３判定ステップは、前記走間板厚変更の可否を判定する際、前記遷移的な圧延スケジュールの前後二つのサイズ変更点についてそれぞれに判定するステップを含む
ことを特徴とする請求項３に記載の走間板厚変更方法。
複数の圧延スタンドからなるタンデム式の圧延機を備え、前記圧延機により圧延材料を連続的に圧延する際に前記圧延材料の走間板厚変更を行う走間板厚変更装置において、
各圧延スタンドのロールギャップと、各圧延スタンドのロール周速度および前記圧延機の入側でのロール周速度とについて、各圧延スタンドを前記圧延材料のサイズ変更点が通過する各通過タイミングにおけるロールギャップ変更量およびロール周速度変更量を計算する計算手段と、
前記計算手段により計算した前記ロールギャップ変更量および前記ロール周速度変更量と、予め定めた閾値とから、走間板厚変更の可否を判定する判定手段と、を有し、
前記計算手段は、前記各通過タイミングとして前記複数の圧延スタンドのうちの第ｉ番目スタンドを前記サイズ変更点が通過するタイミングにおける、第ｉ番目スタンドのロールギャップ変更量を計算するとともに、計算した第ｉ番目スタンドのロールギャップ変更量に伴い生じる第ｉ−１番目スタンドと第ｉ番目スタンドとの間の張力変化を補償するための第ｉ−１番目スタンドのロール周速度変更量を計算する第１計算手段を有し、
前記第１計算手段は、前記サイズ変更点が第１番目の圧延スタンドを通過するタイミングにおける、第１番目の圧延スタンドのロールギャップ変更量を計算するとともに、前記張力変化を補償するための前記第ｉ−１番目スタンドのロール周速度変更量として前記圧延機の入側でのロール周速度変更量を計算し、
前記判定手段は、前記第１計算手段により計算した前記ロールギャップ変更量および前記ロール周速度変更量と、予め定められた閾値とから、走間板厚変更の可否を判定する第１判定手段を有する
ことを特徴とする走間板厚変更装置。
前記第１判定手段により否定的に判定された場合、前記第１計算手段により計算した前記ロールギャップ変更量および前記ロール周速度変更量が予め定められた目標値に近づくよう、各通過タイミングにおける前記ロールギャップ変更量および前記ロール周速度変更量を決定する変更量決定手段、をさらに有し、
前記判定手段は、前記変更量決定手段により決定した前記ロールギャップ変更量および前記ロール周速度変更量と、前記閾値とから、走間板厚変更の可否を判定する
ことを特徴とする請求項５に記載の走間板厚変更装置。
前記第１判定手段により否定的に判定された場合、前記第１計算手段により計算した前記ロールギャップ変更量および前記ロール周速度変更量が予め定められた目標値に近づくよう、前記サイズ変更点の前後である前圧延材料および次圧延材料のうちの少なくとも一方について、前記圧延機の入側での板厚、各圧延スタンドの出側での板厚、板幅を含む圧延スケジュールを決定する圧延スケジュール決定手段、をさらに有し、
前記第１計算手段は、前記圧延スケジュール決定手段により決定した圧延スケジュールに基づいて前記第ｉ番目スタンドのロールギャップ変更量および前記第ｉ−１番目スタンドのロール周速度変更量を計算する第２計算手段を有し、
前記判定手段は、前記第２計算手段により計算した前記ロールギャップ変更量および前記ロール周速度変更量と、前記閾値とから、走間板厚変更の可否を判定する第２判定手段を有する
ことを特徴とする請求項５または６に記載の走間板厚変更装置。
前記第２判定手段により否定的に判定された場合、前記ロールギャップ変更量および前記ロール周速度変更量が予め定められた目標値に近づくよう、前記サイズ変更点の前後である前圧延材料と次圧延材料の中間に設ける遷移的な圧延スケジュールを決定する中間スケジュール決定手段と、
前記中間スケジュール決定手段により決定した遷移的な圧延スケジュールを、前記圧延スケジュール決定手段により決定した圧延スケジュールに付加するスケジュール付加手段と、をさらに有し、
前記第１計算手段は、前記スケジュール付加手段により遷移的な圧延スケジュールが付加された圧延スケジュールに基づいて前記第ｉ番目スタンドのロールギャップ変更量および前記第ｉ−１番目スタンドのロール周速度変更量を計算する第３計算手段を有し、
前記判定手段は、前記第３計算手段により計算した前記ロールギャップ変更量および前記ロール周速度変更量と、前記閾値とから、走間板厚変更の可否を判定する第３判定手段を有し、
前記第３判定手段は、前記走間板厚変更の可否を判定する際、前記遷移的な圧延スケジュールの前後二つのサイズ変更点についてそれぞれに判定する
ことを特徴とする請求項７に記載の走間板厚変更装置。