JP6823466B2 - 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材が圧延されるときに、圧延材の長手方向において、圧延材の板厚（圧延材の厚み）を制御する技術に関する。

圧延機は、一般に、ロールギャップを有する一対のワークロールを備え、圧延材がロールギャップを通過するときに、一対のワークロールによって圧延材を押圧して薄く延ばす機械である。

圧延機が圧延材を圧延するとき、圧延材の長手方向において、圧延材の板厚を目標値にする制御がされる。このような制御として、モニタ板厚制御、マスフロー板厚制御、フィードフォワード板厚制御等が知られている。このうち、モニタ板厚制御は、ロールギャップを通過した圧延材の板厚を、ロールギャップ位置より下流の測定位置で測定し、この測定値を基にして、ロールギャップの大きさを調節するフィードバック制御である。

モニタ板厚制御として、例えば、特許文献１は、圧延機の出側において圧延材の出側板厚偏差を検出し、この検出した出側板厚偏差値を入力信号として、所定の制御動作に基づきコントローラにて演算処理した出力を、圧延機の圧下制御装置に入力して圧延機のロールギャップを調整する自動板厚制御方法において、前記出側板厚偏差値と前記コントローラの出力値とを比較して、両者の周期が同期的であるとき、前記コントローラの制御ゲインを小さくすることを特徴とする圧延機の自動板厚制御方法を開示している。

特開２０００−８４６０９号公報

圧延機によって圧延されている圧延材の板厚が目標値からずれ、圧延材の長手方向において、板厚が変動する現象を、ハンチングと称する。ハンチングが発生した場合、直ちにハンチングを止める必要がある。

圧延材の板厚を高精度で制御するために、複数種類の板厚制御（例えば、マスフロー板厚制御とモニタ板厚制御）が並行して実行されることがある。このような板厚制御でハンチングが発生した場合、ハンチングの原因がいずれの種類の板厚制御であるか識別できれば便利である。本発明は、この観点からモニタ板厚制御について検討した結果、ハンチングの原因がモニタ板厚制御でないことを判定することができることを見出した。

本発明の目的は、圧延材の長手方向において、圧延材の板厚を制御する際にハンチングが発生したとき、ハンチングの原因がモニタ板厚制御でないことを判定できる、圧延機の板厚制御装置および該方法ならびに圧延機を提供することである。

本発明の第１局面に係る圧延機の板厚制御装置は、モニタ板厚制御を含む複数種類の板厚制御を並行して実行することにより、圧延材の長手方向において、前記圧延材の板厚を制御する圧延機の板厚制御装置であって、前記圧延材が圧延される第１位置より下流に位置する第２位置で測定された前記圧延材の板厚の偏差を用いて、前記圧延材の長手方向に沿って測定された前記圧延材の板厚の偏差を示す第１データを生成する第１生成部と、前記第１データを基にして、前記偏差の周期的な変化を示す第２データを生成する第２生成部と、前記第１位置で圧延された前記圧延材が前記第２位置に到達するまでの時間である無駄時間と、前記第２データの波形の周期との組み合わせで定められ、前記モニタ板厚制御が原因でハンチングが発生することがない条件を示す組合せ情報を予め記憶する記憶部と、前記ハンチングが発生したとき、前記無駄時間と前記第２データの波形の周期とを算出する算出部と、前記算出部が算出した前記無駄時間と前記第２データの波形の周期との組み合わせが、前記組合せ情報に含まれるか否かを判定する第１判定部と、を備える。

例えば、第２データは、第１データをフーリエ変換して得られた基本周波数を示すデータ（波形データ）でもよいし、第１データを構成する偏差の中央値を示すデータ（波形データ）でもよいし、第１データを移動平均して得られたデータ（波形データ）でもよい。

本発明者は、モニタ板厚制御のゲイン、無駄時間、および、第２データの波形の周期をパラメータとして、モニタ板厚制御のシミュレーションをし、ハンチングが発生する場合と発生しない場合とを調査した。この結果、無駄時間と第２データの波形の周期との組み合わせの中に、モニタ板厚制御のゲインをどのように変化させても、ハンチングが発生しない組み合わせがあることを見出した。

本発明者は、無駄時間と第２データの波形の周期との組み合わせで定められ、モニタ板厚制御が原因でハンチングが発生することがない条件を示す組合せ情報を作成した。組合せ情報と、ハンチングが発生したときの無駄時間と第２データの波形の周期との組合せと、を用いれば、ハンチングの原因がモニタ板厚制御でないことを判定することができる。

以上を基にして、本発明の第１局面に係る圧延機の板厚制御装置が創作された。この板厚制御装置は、ハンチングが発生したときの無駄時間と第２データの波形の周期との組合せが、組合せ情報に含まれると判定したとき、ハンチングの原因がモニタ板厚制御でないことを判定できる。従って、本発明の第１局面に係る圧延機の板厚制御装置によれば、圧延材の長手方向において、圧延材の板厚を制御する際にハンチングが発生したとき、ハンチングの原因がモニタ板厚制御でないことを判定することができる。

モニタ板厚制御は、第１位置より下流に位置する第２位置で圧延材の板厚が測定されたとき、この測定された値である測定値の偏差を基にして、第１位置での圧延を制御することにより、圧延材の長手方向において、圧延材の板厚を制御するフィードバック制御である。

第１位置は、例えば、圧延機に備えられる一対のワークロールによって形成されるギャップの位置である。圧延材が一対のワークロールによって押圧されることによって圧延される。並行に実行される複数種類の板厚制御によって、ギャップ長が変えられることにより、圧延材の圧延が制御される。

上記構成において、前記組合せ情報は、前記無駄時間ｔと前記第２データの波形の周期Ｔとで示される座標のうち、Ｔ≦３．９ｔかつＴ≧２．４ｔとなる領域の外の領域にある前記座標であり、前記第１判定部は、前記算出部が算出した前記無駄時間と前記第２データの波形の周期とで示される前記座標が、前記領域外にあるか否かを判定する。

式１および式２は、上記シミュレーションの結果を用いて、本発明者が算出した式である。組合せ情報の一例が、式１および式２によって定められる。

上記構成において、前記第２データを監視し、前記第２データを構成する前記偏差がゼロに収束しないとき、ハンチングが発生したと判定する第２判定部をさらに備え、前記算出部は、前記第２判定部が、前記ハンチングが発生したと判定したとき、前記無駄時間と前記第２データの波形の周期とを算出する。

この構成は、ハンチングの自動判定の一例である。ハンチングの自動判定をする手法は、これに限定されない。例えば、第２判定部は、第２データを構成する偏差がゼロを中心にして、予め定められた範囲に収まるとき、ハンチングが発生していないと判定し、第２データを構成する偏差がゼロを中心にして、予め定められた範囲に収まらないとき、ハンチングが発生していると判定してもよい。

上記構成において、前記複数種類の板厚制御を実行する制御部をさらに備える。

上記構成において、前記第１判定部が、前記算出部が算出した前記無駄時間と前記第２データの波形の周期との組み合わせが、前記組合せ情報に含まれる判定したとき、前記制御部は、前記モニタ板厚制御以外の前記複数種類の板厚制御のゲインを下げる制御をする。

ハンチングの原因がモニタ板厚制御でないとき、制御部がモニタ板厚制御のゲインを下げてもハンチングを止めることができない。この構成によれば、そのような無駄な制御を防止できる。

上記構成において、前記第１判定部が、前記算出部が算出した前記無駄時間と前記第２データの波形の周期との組み合わせが、前記組合せ情報に含まれないと判定したとき、前記制御部は、前記モニタ板厚制御のゲインを下げる制御をする。

算出部が算出した無駄時間と第２データの波形の周期との組み合わせが、組合せ情報に含まれないとき、ハンチングの原因がモニタ板厚制御の可能性がある。そこで、制御部は、モニタ板厚制御のゲインを下げることにより、ハンチングの発生を止めることを試みる。

上記構成において、前記モニタ板厚制御のゲインを下げた後、前記ハンチングの発生が止まらないとき、前記制御部は、前記モニタ板厚制御以外の前記複数種類の板厚制御のゲインを下げる制御をする。

モニタ板厚制御のゲインを下げても、ハンチングの発生を止めることができないとき、モニタ板厚制御以外の板厚制御がハンチングの原因である。そこで、制御部は、モニタ板厚制御以外の板厚制御のゲインを下げる制御をする。

本発明の第２局面に係る圧延機の板厚制御方法は、モニタ板厚制御を含む複数種類の板厚制御を並行して実行することにより、圧延材の長手方向において、前記圧延材の板厚を制御する圧延機の板厚制御方法であって、前記圧延材が圧延される第１位置より下流に位置する第２位置で測定された前記圧延材の板厚の偏差を用いて、前記圧延材の長手方向に沿って測定された前記圧延材の板厚の偏差を示す第１データを生成する第１生成ステップと、前記第1データを基にして、前記偏差の周期的な変化を示す第２データを生成する第２生成ステップと、前記第１位置で圧延された前記圧延材が前記第２位置に到達するまでの時間である無駄時間と、前記第２データの波形の周期との組み合わせで定められ、前記モニタ板厚制御が原因でハンチングが発生することがない条件を示す組合せ情報を予め記憶する記憶ステップと、前記ハンチングが発生したとき、前記無駄時間と前記第２データの波形の周期とを算出する算出ステップと、前記算出ステップで算出された前記無駄時間と前記第２データの波形の周期との組み合わせが、前記組合せ情報に含まれるか否かを判定する第１判定ステップと、を備える。

本発明の第２局面に係る圧延機の板厚制御方法は、本発明の第１局面に係る圧延機の板厚制御装置を方法の観点から規定しており、本発明の第１局面に係る圧延機の板厚制御装置と同様の作用効果を有する。

本発明の第３局面に係る圧延機は、上記圧延機の板厚制御装置を備える圧延機である。

本発明の第３局面に係る圧延機は、本発明の第１局面に係る圧延機の板厚制御装置を圧延機の観点から規定しており、本発明の第１局面に係る圧延機の板厚制御装置と同様の作用効果を有する。

本発明によれば、圧延材の長手方向において、圧延材の板厚を制御する際にハンチングが発生したとき、ハンチングの原因がモニタ板厚制御でないことを判定できる。

実施形態における圧延システムの構成を示すブロック図である。 ロールギャップ位置において、一対のワークロールによって圧延された圧延材が、測定位置に送られている状態を示す模式図である。 測定位置を通過した圧延材の一部の平面および側面を示す模式図である。 偏差データの一例を示すグラフである。 偏差データの第１例がフーリエ変換されて得られた基本周波数の波形（波形データＷＤ）を示すグラフである。 偏差データの第２例がフーリエ変換されて得られた基本周波数の波形（波形データＷＤ）を示すグラフである。 組合せ情報の一例を説明するグラフである。 実施形態における圧延システムの動作を説明するフローチャートである。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。各図において、同一符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その構成について、既に説明している内容については、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（例えば、ワークロール１１）、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（例えば、ワークロール１１−１）。

図１は、実施形態における圧延システム１００の構成を示すブロック図である。圧延システム１００は、冷間圧延のシステムであるが、これに限定されることはなく、熱間圧延のシステムでもよい。圧延機として、タンデム型とリバース型とがある。タンデム型は、タンデムに配置された複数の圧延機で順番に圧延材を圧延する。リバース型は、２つのリールによって圧延材を１回以上往復させて、１台の圧延機で圧延材を圧延する。実施形態では、リバース型を例にして説明する。

実施形態における圧延システム１００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、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リールＲ１および第２リールＲ２に巻回された帯状の圧延材ＷＫを、第１リールＲ１および第２リール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１００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である。

圧延機１は、一対のワークロール１１と、一対のバックアップロール１２と、圧下装置１３と、板厚制御装置２と、を備える。

ワークロール１１−１は、圧延材ＷＫを上側から押圧する。ワークロール１１−２は、圧延材ＷＫを下側から押圧する。ワークロール１１−１とワークロール１１−２との間には、ロールギャップＲＧが形成されている。圧延材ＷＫは、ロールギャップＲＧに向けて、矢印Ｄ１方向（図１の紙面上から見て、左から右へ向かう方向）、または、矢印Ｄ１方向と逆方向である矢印Ｄ２方向に送られ、ロールギャップＲＧを通過する際に、一対のワークロール１０１によって押圧されて薄く延ばされる。このように、圧延材ＷＫは、ロールギャップＲＧの位置であるロールギャップ位置Ｐ１で圧延される。

バックアップロール１２−１は、ワークロール１１−１の弾性変形等を抑制するために、ワークロール１１−１を支持する。バックアップロール１２−２は、ワークロール１１−２の弾性変形等を抑制するために、ワークロール１１−２を支持する。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２の制御に従って、一対のワークロール１１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、ロールギャップＲＧのギャップ長を調整しながら、一対のワークロール１１を圧下する装置である。圧下装置１３は、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と第１リールＲ１との間に配置されており、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と第２リールＲ２との間に配置されており、所定の軸回りに回転可能な円柱状の部材である。

圧延材ＷＫが矢印Ｄ１方向に送られている場合、第１リールＲ１、第２リールＲ２、第１デフレクタロール８および第２デフレクタロール９は、以下のように機能する。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。

圧延材ＷＫが矢印Ｄ２方向に送られている場合、第１リールＲ１、第２リールＲ２、第１デフレクタロール８および第２デフレクタロール９は、以下のように機能する。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、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の移動速度を示す速度情報ＶＩを後述するマスフロー板厚制御部２１１へ出力する。第１速度計４は、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ルス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の移動速度を示す速度情報ＶＩをマスフロー板厚制御部２１１へ出力する。第２速度計６は、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ルスジェネレータである。

なお、第１速度計４および第２速度計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厚み計５は、圧延機１と第１デフレクタロール８との間における圧延材ＷＫの板厚を測定する。第１厚み計５は、その測定した圧延材ＷＫの板厚を示す厚み情報ＴＩをマスフロー板厚制御部２１１、並びに、後述するモニタ板厚制御部２１２、および、偏差データ生成部２３へ出力する。第１厚み計５は、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と間に配置された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との間における圧延材ＷＫの板厚を測定する。第２厚み計７は、その測定した圧延材ＷＫの板厚を示す厚み情報ＴＩをマスフロー板厚制御部２１１、モニタ板厚制御部２１２、および、偏差データ生成部２３へ出力する。第２厚み計７は、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。

第１厚み計５および第２厚み計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厚み計５および第２厚み計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。

板厚制御装置２は、圧延機１に対して、マスフロー板厚制御とモニタ板厚制御とを並行して実行することにより、圧延材ＷＫの長手方向において、圧延材ＷＫの板厚を制御する。マスフロー板厚制御とモニタ板厚制御とは、モニタ板厚制御を含む複数種類の板厚制御の一例である。板厚制御装置２は、ハードウェア（ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等）、及び、ソフトウェア等によって実現されるマイクロコンピュータである。

板厚制御装置２は、機能ブロックとして、板厚制御部２１、加算部２２、偏差データ生成部２３、波形データ生成部２４、ハンチング判定部２５、無駄時間・周期算出部２６、組合せ情報記憶部２７、および、ハンチング原因判定部２８を備える。

圧延材ＷＫが矢印Ｄ１方向に送られている場合（すなわち、第１リールＲ１から圧延材ＷＫが圧延機１に送られ、圧延機１で圧延された圧延材ＷＫが第２リールＲ２で巻き取られている）、第１速度計４が測定した圧延材ＷＫの速度が入側板速度であり、第１厚み計５が測定した圧延材ＷＫの板厚が入側板厚であり、第２速度計６が測定した圧延材ＷＫの速度が出側板速度であり、第２厚み計７が測定した圧延材ＷＫの板厚が出側板厚である。

圧延材ＷＫが矢印Ｄ２方向に送られている場合（すなわち、第２リールＲ２から圧延材ＷＫが圧延機１に送られ、圧延機１で圧延された圧延材ＷＫが第１リールＲ１で巻き取られている）、第１速度計４が測定した圧延材ＷＫの速度が出側板速度であり、第１厚み計５が測定した圧延材ＷＫの板厚が出側板厚であり、第２速度計６が測定した圧延材ＷＫの速度が入側板速度であり、第２厚み計７が測定した圧延材ＷＫの板厚が入側板厚である。

板厚制御部２１（制御部の一例）は、マスフロー板厚制御部２１１とモニタ板厚制御部２１２とを備える。

マスフロー板厚制御部２１１は、マスフロー板厚制御を実行する。この制御は、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の推定値を求め、出側板厚の偏差がゼロとなるように、ロールギャップＲＧのギャップ長を変化させる板厚制御方式である。

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。マスフロー板厚制御は、一般に、式３を用いて制御をする。ΔＳは、現在のロールギャップＲＧのギャップ長をＳとしたとき、そのギャップ長の修正量である。Ｃは、制御ゲインである。Ｍは、圧延機１のミル定数である。ｍは、圧延材ＷＫの塑性定数である。Ｈは、入側板厚である。Ｖ１は、入側板速度である。Ｖ２は、出側板速度である。ｈ０は、出側板厚の設定値（目標値）である。
△Ｓ＝Ｃ×｛（Ｍ＋ｍ）／Ｍ｝×｛Ｈ×（Ｖ１／Ｖ２）−ｈ０｝・・・式３

モニタ板厚制御部２１２は、モニタ板厚制御を実行する。モニタ板厚制御は、出側板厚の偏差をゼロにするフィードバック制御である。モニタ板厚制御は、一般に、式４を用いて制御をする。ΔＳ、Ｍ、ｍは、上述した通りである。Ｋは、積分ゲインである。ΣΔｈは、出側板厚の偏差の積分量である。
△Ｓ＝Ｋ×｛（Ｍ＋ｍ）／Ｍ｝× ΣΔｈ・・・式４

圧延材ＷＫが矢印Ｄ１方向に送られている場合、マスフロー板厚制御部２１１は、第１速度計４が出力した速度情報ＶＩ（入側板速度Ｖ１）、第１厚み計５が出力した厚み情報Ｔ１（入側板厚Ｈ）、および、第２速度計６が出力した速度情報ＶＩ（出側板速度Ｖ２）を基にして、ΔＳを算出し、モニタ板厚制御部２１２は、第２厚み計７が出力した厚み情報ＴＩ（出側板厚ｈ）から求めた出側板厚の偏差Δｈを基にして、ΔＳを算出する。

圧延材ＷＫが矢印Ｄ２方向に送られている場合、マスフロー板厚制御部２１１は、第１速度計４が出力した速度情報ＶＩ（出側板速度）、第２厚み計７が出力した厚み情報Ｔ１（入側板厚）、および、第２速度計６が出力した速度情報ＶＩ（入側板速度）を基にして、ΔＳを算出し、モニタ板厚制御部２１２は、第１厚み計５が出力した厚み情報ＴＩ（出側板厚ｈ）から求めた出側板厚の偏差Δｈを基にしてΔＳを算出する。

加算部２２（加算器）は、マスフロー板厚制御部２１１が算出したΔＳと、モニタ板厚制御部２１２が算出したΔＳと、を加算する。加算部２２で加算された値が、圧下装置１３に送られる。圧下装置１３は、その値（ΔＳ＋ΔＳ）に従って、ロールギャップＲＧのギャップ長を修正する。圧下装置１３は、その値が負の値の場合、現在のロールギャップＲＧのギャップ長からその値を引いた値に、ギャップ長を修正し、その値が正の値の場合、現在のロールギャップＲＧのギャップ長にその値を足した値に、ギャップ長を修正する。

偏差データ生成部２３（第１生成部の一例）は、圧延材ＷＫの長手方向に沿って測定された圧延材ＷＫの板厚の偏差を示す偏差データＤＤ（第１データの一例）を生成する。偏差データ生成部２３は、ロールギャップ位置Ｐ１より下流の測定位置Ｐ２で測定された圧延材ＷＫの板厚の偏差（出側板厚の偏差）を用いて、偏差データＤＤを生成する。

圧延材ＷＫが矢印Ｄ１方向に送られている場合、第２厚み計７によって、圧延材ＷＫの板厚が測定される位置が測定位置Ｐ２−１となる。圧延材ＷＫが矢印Ｄ２方向に送られている場合、第１厚み計５によって、圧延材ＷＫの板厚が測定される位置が測定位置Ｐ２−２となる。偏差データＤＤについて、測定位置Ｐ２−１を例にして詳しく説明する。図２は、ロールギャップ位置Ｐ１において、一対のワークロール１１によって圧延された圧延材ＷＫが、測定位置Ｐ２−１に送られている状態を示す模式図である。図３は、測定位置Ｐ２−１を通過した圧延材ＷＫの一部の平面および側面を示す模式図である。図３の上側が圧延材ＷＫの平面を示しており、下側が圧延材ＷＫの長手方向Ｄ３に沿った側面を示している。

図２および図３を参照して、圧延材ＷＫは、矢印Ｄ１方向に送られており、第２厚み計７は、圧延材ＷＫの長手方向Ｄ３に沿って、圧延材ＷＫの板厚Ｔｈを逐次測定する（言い換えれば、所定の時間間隔で測定する）。圧延材ＷＫの長手方向Ｄ３に沿って、多数の測定点ｐがある。測定点ｐは、第２厚み計７によって、圧延材ＷＫの板厚Ｔｈが測定された圧延材ＷＫの箇所を示している。測定点ｐを図示する必要のために、測定点ｐを黒点で示しているが、実際にはこのような黒点は圧延材ＷＫ上に存在しない。

偏差データ生成部２３は、圧延材ＷＫが矢印Ｄ１方向に送られている場合、第２厚み計７から出力された圧延材ＷＫの板厚（出側板厚）を示す厚み情報ＴＩを受け付け、これらの情報を基にして、偏差データＤＤを生成する。偏差データ生成部２３は、厚み情報ＴＩを受け付ける毎に（言い換えれば、第２厚み計７が圧延材ＷＫの板厚を測定する毎に）、偏差データＤＤを更新する。

図４は、偏差データＤＤの一例を示すグラフである。グラフの縦軸は、圧延材ＷＫの板厚（出側板厚）の偏差を示す。グラフの横軸は、第２厚み計７が圧延材ＷＫの板厚（出側板厚）を測定した時間を示す。偏差データＤＤは、ロールギャップ位置Ｐ１より下流の測定位置Ｐ２で測定された圧延材ＷＫの板厚の偏差を時系列に並べたデータである。

図１を参照して、波形データ生成部２４（第２生成部の一例）は、偏差データＤＤ（第１データの一例）をフーリエ変換し、基本周波数の波形データＷＤを生成する。図５は、偏差データＤＤの第１例がフーリエ変換されて得られた基本周波数の波形（波形データＷＤ）を示すグラフである。図６は、偏差データＤＤの第２例がフーリエ変換されて得られた基本周波数の波形（波形データＷＤ）を示すグラフである。これらのグラフの縦軸、横軸は、それぞれ、図４に示すグラフの縦軸、横軸と同じである。図５に示す波形データＷＤは、出側板厚の偏差がゼロに収束していない。これは、ハンチングが発生していることを示す。この波形データＷＤの周期は、Ｔ１である。図６に示す波形データＷＤは、出側板厚の偏差がゼロに収束している。これは、ハンチングが発生していないことを示す。

波形データＷＤは、第２データの一例である。第２データは、偏差データＤＤを構成する偏差の周期的な変化を示すデータである。第２データは、波形データＷＤに限らず、偏差データＤＤを構成する偏差の中央値を示すデータ（波形データ）でもよいし、偏差データＤＤを移動平均して得られたデータ（波形データ）でもよい。

図１を参照して、ハンチング判定部２５（第２判定部の一例）は、波形データ生成部２４が生成している波形データＷＤを監視し、波形データＷＤを構成する偏差がゼロに収束しているか否かを判定する。ハンチング判定部２５は、波形データＷＤを構成する偏差がゼロに収束していないと判定したとき（例えば、図５に示す波形データＷＤ）、ハンチングが発生したと判定する。これに対して、ハンチング判定部２５は、波形データＷＤを構成する偏差がゼロに収束していると判定したとき（例えば、図６に示す波形データＷＤ）、ハンチングが発生していないと判定する。

なお、ハンチング判定部２５は、波形データＷＤを構成する偏差がゼロに収束していないが、ゼロを中心にして予め定められた範囲に収まっているとき（例えば、図５に示すプラスのしきい値ｔｈからマイナスのしきい値ｔｈまでの範囲）、ハンチングが発生していないと判定し、その範囲に収まっていないとき、ハンチングが発生していると判定してもよい。

無駄時間・周期算出部２６（算出部の一例）は、ハンチング判定部２５が、ハンチングが発生していると判定したとき、無駄時間と波形データＷＤの周期とを算出する。無駄時間は、ロールギャップ位置Ｐ１（第１位置の一例）で圧延された圧延材ＷＫが測定位置Ｐ２（第２位置の一例）に到達するまでの時間である。無駄時間・周期算出部２６は、ロールギャップ位置Ｐ１と測定位置Ｐ２−１との距離を示す第１距離情報、および、ロールギャップ位置Ｐ１と測定位置Ｐ２−２との距離を示す第２距離情報を予め記憶している。

圧延材ＷＫが矢印Ｄ１方向に送られている場合について、無駄時間と波形データＷＤの周期は、以下のようにして算出される。ハンチング判定部２５によって、ハンチングが発生したと判定されたとき、無駄時間・周期算出部２６は、ハンチングが判定されたときに第２速度計６が測定した圧延材ＷＫの移動速度を示す速度情報ＶＩを、マスフロー板厚制御部２１１から読み出し、速度情報ＶＩと第１距離情報とを用いて、無駄時間を算出する。第１距離情報が示す距離を速度情報ＶＩが示す移動速度で割ることにより、無駄時間が算出される。また、ハンチング判定部２５によって、ハンチングが発生したと判定されたとき、無駄時間・周期算出部２６は、そのときの波形データＷＤの周期Ｔを算出する。波形データＷＤは、偏差データＤＤがフーリエ変換されて得られた基本周波数を示す波形であるので、その基本周波数の逆数が、波形データＷＤの周期である。

圧延材ＷＫが矢印Ｄ２方向に送られている場合について、無駄時間と波形データＷＤの周期は、以下のようにして算出される。ハンチング判定部２５によって、ハンチングが発生したと判定されたとき、無駄時間・周期算出部２６は、ハンチングが判定されたときに第１速度計４が測定した圧延材ＷＫの移動速度を示す速度情報ＶＩを、マスフロー板厚制御部２１１から読み出し、速度情報ＶＩと第２距離情報とを用いて、無駄時間を算出する。第２距離情報が示す距離を速度情報ＶＩが示す速度で割ることにより、無駄時間が算出される。波形データＷＤの周期の算出は、上述した圧延材ＷＫが矢印Ｄ１方向に送られている場合と同じである。

組合せ情報記憶部２７（記憶部の一例）は、無駄時間と、波形データＷＤの周期（例えば、図５に示す周期Ｔ１）との組み合わせで定められ、モニタ板厚制御が原因でハンチングが発生することがない条件を示す組合せ情報を予め記憶している。

組合せ情報の一例について説明する。図７は、組合せ情報の一例を説明するグラフである。グラフの縦軸は、波形データＷＤの周期Ｔを示す。グラフの横軸は、無駄時間ｔを示す。いずれも単位は、秒である。式１と式２とで規定される領域（囲まれる領域）を領域Ｒ１とし、式１と式２とで規定される領域外の領域を領域Ｒ２とする。組合せ情報は、無駄時間ｔと波形データＷＤの周期Ｔとで示される座標のうち、領域Ｒ２にある座標である。

Ｔ＝３．９ｔ・・・式１
Ｔ＝２．４ｔ・・・式２

本発明者は、モニタ板厚制御の積分ゲインＫ、無駄時間ｔ、および、波形データＷＤの周期Ｔをパラメータとして、モニタ板厚制御のシミュレーションをし、ハンチングが発生する場合と発生しない場合とを調査した。この結果、無駄時間ｔと波形データＷＤの周期Ｔとの組み合わせの中に、モニタ板厚制御の積分ゲインＫをどのように変化させても、ハンチングが発生しない組み合わせがあることを見出した。式１および式２は、上記シミュレーションの結果を用いて、本発明者が算出した式である。式１及び式２は、上記式４に含まれる「Ｍ」及び「ｍ」が、どのような条件でも成立する。

ハンチングが発生したときの無駄時間ｔと波形データＷＤの周期Ｔとで示される座標が、領域Ｒ２にあるとき、ハンチングの原因がモニタ板厚制御の可能性はない。これに対して、ハンチングが発生したときの無駄時間ｔと波形データＷＤの周期Ｔとで示される座標が、領域Ｒ１にあるとき、ハンチングの原因がモニタ板厚制御の可能性がある。

従って、ハンチングが発生したとき、そのときの無駄時間ｔと波形データＷＤの周期Ｔとの組み合わせと、組合せ情報と、を用いれば、ハンチングの原因がモニタ板厚制御でないことを判定することができる。

図１を参照して、ハンチング原因判定部２８（第１判定部の一例）は、無駄時間・周期算出部２６が算出した無駄時間ｔと波形データＷＤの周期Ｔとで示される座標が、領域Ｒ２にあるか否かを判定する。その座標が領域Ｒ２にないとは、領域Ｒ１にあることである。

実施形態における圧延システム１００の動作について、圧延材ＷＫが矢印Ｄ１方向に送られている場合を例にして説明する。図８は、その動作を説明するフローチャートである。図１および図８を参照して、圧延材ＷＫは、第１リールＲ１から圧延機１に供給され、ロールギャップ位置Ｐ１で圧延されて、第２リールＲ２に巻き取られている。マスフロー板厚制御部２１１は、マスフロー板厚制御をし、モニタ板厚制御部２１２は、モニタ板厚制御をしている。すなわち、板厚制御部２１は、マスフロー板厚制御とモニタ板厚制御とを並行して実行している。

第１速度計４、第１厚み計５は、それぞれ、圧延機１に送られる圧延材ＷＫの移動速度、板厚を所定の時間間隔で測定し、第２速度計６、第２厚み計７は、それぞれ、圧延機１から出てきた圧延材ＷＫの移動速度、板厚を上記時間間隔で測定する（ステップＳ１）。

マスフロー板厚制御部２１１は、第１速度計４が測定した圧延材ＷＫの移動速度を示す速度情報ＶＩ、第１厚み計５が測定した圧延材ＷＫの板厚を示す厚み情報ＴＩ、および、第２速度計６が測定した圧延材ＷＫの移動速度を示す速度情報ＶＩを受け付け、これらの情報を基にして、ロールギャップＲＧのギャップ長の修正量ΔＳを算出する（ステップＳ２）。モニタ板厚制御部２１２は、第２厚み計７が測定した圧延材ＷＫの板厚を示す厚み情報ＴＩを受け付け、厚み情報ＴＩを基にして、ロールギャップＲＧのギャップ長の修正量ΔＳを算出する（ステップＳ２）。偏差データ生成部２３は、第２厚み計７が測定した圧延材ＷＫの板厚を示す厚み情報ＴＩを受け付け、厚み情報ＴＩを基にして、偏差データＤＤを生成する（ステップＳ２）。

加算部２２は、マスフロー板厚制御部２１１が算出した修正量ΔＳと、モニタ板厚制御部２１２が算出した修正量ΔＳとを加算し、その値（ΔＳ＋ΔＳ）を圧下装置１３へ送る。圧下装置１３は、その値に従って、ロールギャップＲＧのギャップ長を修正する（ステップＳ３）。

波形データ生成部２４は、偏差データ生成部２３が生成した偏差データＤＤを用いて波形データＷＤを生成する（ステップＳ４）。

ハンチング判定部２５は、波形データ生成部２４が生成した波形データＷＤの波形を監視し、波形データＷＤを構成する偏差がゼロに収束するか否かを判定する（ステップＳ５）。ハンチング判定部２５が、偏差がゼロに収束していると判定したとき（ステップＳ５でＹｅｓ）、ハンチングが発生していので、圧延システム１００は、ステップＳ１の処理に戻る。

ハンチング判定部２５が、偏差がゼロに収束していないと判定したとき（ステップＳ５でＮｏ）、ハンチングが発生している。無駄時間・周期算出部２６は、ハンチングが判定されたときに第２速度計６が測定した圧延材ＷＫの移動速度を示す速度情報ＶＩを、マスフロー板厚制御部２１１から読み出し、この速度情報ＶＩと予め記憶している第１距離情報（ロールギャップ位置Ｐ１と測定位置Ｐ２−１との距離）とを用いて、無駄時間ｔを算出する（ステップＳ６）。また、無駄時間・周期算出部２６は、ハンチングが判定されたときの波形データＷＤの基本周波数を用いて、波形データＷＤの周期Ｔを算出する（ステップＳ６）。基本周波数の逆数が波形データＷＤの周期Ｔとなる。

ハンチング原因判定部２８は、無駄時間・周期算出部２６が算出した無駄時間ｔと波形データＷＤの周期Ｔとで示す座標が、図７に示す領域Ｒ２にあるか否かを判定する（ステップＳ７）。

ハンチング原因判定部２８が、その座標が領域Ｒ２にあると判定したとき（ステップＳ７でＹｅｓ）。ハンチングの原因は、モニタ板厚制御ではない。そこで、マスフロー板厚制御部２１１は、制御ゲインＣを下げる（ステップＳ８）。そして、圧延システム１００は、ステップＳ１の処理に戻る。

ハンチング原因判定部２８が、その座標が領域Ｒ２にないと判定したとき（ステップＳ７でＮｏ）、すなわち、その座標が領域Ｒ１にあると判定したとき、ハンチングの原因が、モニタ板厚制御の可能性がある。そこで、モニタ板厚制御部２１２は、積分ゲインＫを下げる（ステップＳ９）。

モニタ板厚制御部２１２が積分ゲインＫを下げた後、圧延システム１００は、ステップＳ１〜ステップＳ４の処理をする。ハンチング判定部２５は、このステップＳ４で波形データ生成部２４が生成した波形データＷＤの波形を監視し、波形データＷＤを構成する偏差がゼロに収束するか否かを判定する（ステップＳ１０）。ハンチング判定部２５が、偏差がゼロに収束していると判定したとき（ステップＳ１０でＹｅｓ）、ハンチングが発生していので、圧延システム１００は、ステップＳ１の処理に戻る。

ハンチング判定部２５が、偏差がゼロに収束していないと判定したとき（ステップＳ１０でＮｏ）、ハンチングが発生している。モニタ板厚制御の積分ゲインＫを下げても（ステップＳ９）、ハンチングが発生していることになる。ハンチングの原因がマスフロー板厚制御ということになる。そこで、マスフロー板厚制御部２１１は、制御ゲインＣを下げる（ステップＳ８）。そして、圧延システム１００は、ステップＳ１の処理に戻る。

実施形態の主な効果を説明する。ハンチング原因判定部２８によって、ハンチングが発生したときの無駄時間ｔと波形データＷＤの周期Ｔとで示される座標が、図７に示す領域Ｒ２にあると判定されたとき（ステップＳ７でＹｅｓ）、ハンチング原因判定部２８は、ハンチングの原因がモニタ板厚制御でないことを判定する。従って、実施形態によれば、圧延材ＷＫの長手方向において、圧延材ＷＫの板厚を制御する際にハンチングが発生したとき、ハンチングの原因がモニタ板厚制御でないことを判定することができる。

実施形態では、複数種類の板厚制御として、モニタ板厚制御とマスフロー板厚制御とを例にして説明したが、これらに限定されない。例えば、圧延機１が、モニタ板厚制御とフィードフォワード板厚制御とを並行して実行してもよい。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の偏差がゼロとなるように、ロールギャップＲＧのギャップ長を変化させる板厚制御方式である。複数種類は、２種類に限定されず、３種類以上でもよい（例えば、モニタ板厚制御、マスフロー板厚制御、フィードフォワード板厚制御）。

１ 圧延機
４ 第１速度計
５ 第１厚み計
６ 第２速度計
７ 第２厚み計
８ 第１デフレクタロール
９ 第２デフレクタロール
１１−１，１１−２ ワークロール
１２−１，１２−２ バックアップロール
１００ 圧延システム
ＤＤ 偏差データ
Ｐ１ ロールギャップ位置
Ｐ２−１，Ｐ２−２ 測定位置
ｐ 圧延材の板厚の測定点
Ｒ１ 第１リール
Ｒ２ 第２リール
ＲＧ ロールギャップ
Ｔｈ 圧延材の板厚
ＴＩ 圧延材の厚みを示す厚み情報
ＶＩ 圧延材の移動速度を示す速度情報
ＷＤ 波形データ
ＷＫ 圧延材

Claims (9)

1. モニタ板厚制御を含む複数種類の板厚制御を並行して実行することにより、圧延材の長手方向において、前記圧延材の板厚を制御する圧延機の板厚制御装置であって、
   前記圧延材が圧延される第１位置より下流に位置する第２位置で測定された前記圧延材の板厚の偏差を用いて、前記圧延材の長手方向に沿って測定された前記圧延材の板厚の偏差を示す第１データを生成する第１生成部と、
   前記第１データを基にして、前記偏差の周期的な変化を示す第２データを生成する第２生成部と、
   前記第１位置で圧延された前記圧延材が前記第２位置に到達するまでの時間である無駄時間と、前記第２データの波形の周期との組み合わせで定められ、前記モニタ板厚制御が原因でハンチングが発生することがない条件を示す組合せ情報を予め記憶する記憶部と、
   前記ハンチングが発生したとき、前記無駄時間と前記第２データの波形の周期とを算出する算出部と、
   前記算出部が算出した前記無駄時間と前記第２データの波形の周期との組み合わせが、前記組合せ情報に含まれるか否かを判定する第１判定部と、を備える、圧延機の板厚制御装置。
2. 前記組合せ情報は、前記無駄時間ｔと前記第２データの波形の周期Ｔとで示される座標のうち、Ｔ≦３．９ｔかつＴ≧２．４ｔとなる領域の外の領域にある前記座標であり、
   前記第１判定部は、前記算出部が算出した前記無駄時間と前記第２データの波形の周期とで示される前記座標が、前記領域外にあるか否かを判定する、請求項１に記載の圧延機の板厚制御装置。
3. 前記第２データを監視し、前記第２データを構成する前記偏差がゼロに収束しないとき、ハンチングが発生したと判定する第２判定部をさらに備え、
   前記算出部は、前記第２判定部が、前記ハンチングが発生したと判定したとき、前記無駄時間と前記第２データの波形の周期とを算出する、請求項１または２に記載の圧延機の板厚制御装置。
4. 前記複数種類の板厚制御を実行する制御部をさらに備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧延機の板厚制御装置。
5. 前記第１判定部が、前記算出部が算出した前記無駄時間と前記第２データの波形の周期との組み合わせが、前記組合せ情報に含まれる判定したとき、前記制御部は、前記モニタ板厚制御以外の前記複数種類の板厚制御のゲインを下げる制御をする、請求項４に記載の圧延機の板厚制御装置。
6. 前記第１判定部が、前記算出部が算出した前記無駄時間と前記第２データの波形の周期との組み合わせが、前記組合せ情報に含まれないと判定したとき、前記制御部は、前記モニタ板厚制御のゲインを下げる制御をする、請求項４または５に記載の圧延機の板厚制御装置。
7. 前記モニタ板厚制御のゲインを下げた後、前記ハンチングの発生が止まらないとき、前記制御部は、前記モニタ板厚制御以外の前記複数種類の板厚制御のゲインを下げる制御をする、請求項６に記載の圧延機の板厚制御装置。
8. モニタ板厚制御を含む複数種類の板厚制御を並行して実行することにより、圧延材の長手方向において、前記圧延材の板厚を制御する圧延機の板厚制御方法であって、
   前記圧延材が圧延される第１位置より下流に位置する第２位置で測定された前記圧延材の板厚の偏差を用いて、前記圧延材の長手方向に沿って測定された前記圧延材の板厚の偏差を示す第１データを生成する第１生成ステップと、
   前記第１データを基にして、前記偏差の周期的な変化を示す第２データを生成する第２生成ステップと、
   前記第１位置で圧延された前記圧延材が前記第２位置に到達するまでの時間である無駄時間と、前記第２データの波形の周期との組み合わせで定められ、前記モニタ板厚制御が原因でハンチングが発生することがない条件を示す組合せ情報を予め記憶する記憶ステップと、
   前記ハンチングが発生したとき、前記無駄時間と前記第２データの波形の周期とを算出する算出ステップと、
   前記算出ステップで算出された前記無駄時間と前記第２データの波形の周期との組み合わせが、前記組合せ情報に含まれるか否かを判定する第１判定ステップと、を備える、圧延機の板厚制御方法。
9. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の圧延機の板厚制御装置を備える圧延機。

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