JP6829085B2 - 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フィードバック板厚制御方法（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に開示された圧延機の板厚制御装置は、圧延材の出側板厚偏差を検出し、同出側板厚偏差に基づきＰＩコントローラで積分動作を行うための演算処理と、比例動作を行うための演算処理とを行い、同ＰＩコントローラの出力を圧下制御装置に入力してロールギャップを調整する、圧延機のフィードバック式の板厚制御装置であって、前記比例動作を行うための演算処理を行う回路の前段に配置されるローパスフィルタと、同比例動作を行うための演算処理を行う回路の出力を圧下開始時に一時停止する遅延回路とを備える。前記特許文献１によれば、圧延開始時は、出側厚み計には未圧延の圧延材があり、しばらくしてから圧延された部分が来るので、この期間、板厚偏差データは、大幅な変化をしてハンチングのきっかけとなり、あるいは、制御偏差の増大を招くので、この圧延機の板厚制御装置は、その期間、遅延回路によりモニタ板厚制御の出力を停止している（例えば特許文献１の２頁左下欄参照）。

特開昭６４−７１５１４号公報

ところで、前記特許文献１に開示された圧延機の板厚制御装置は、前記遅延回路によって、圧延開始の時から、出側厚み計に圧延された部分が到達する時までの間、モニタ板厚制御の出力を停止するので、その間、圧延材は、その板厚が制御されず、オフゲージ（板厚寸法不良）となってしまう。

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、圧延開始後におけるオフゲージの部分をより短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、出側板厚偏差の中心値成分を予測する予測部と、圧延開始後、前記予測部で予測した出側板厚偏差の中心値成分に基づくフィードバック板厚制御によって前記圧延機を制御する板厚制御部とを備える。好ましくは、上述の圧延機の板厚制御装置において、入側板速度を測定する入側板速度測定部と、出側板速度を測定する出側板速度測定部とをさらに備え、前記予測部は、前記入側板速度測定部で測定した入側板速度と前記出側板速度測定部で測定した出側板速度とに基づいて前記出側板厚偏差の中心値成分を予測する。好ましくは、上述の圧延機の板厚制御装置において、入側板速度をＶ１とし、出側板速度をＶ２とし、入側板厚の設定値（入側板厚偏差△Ｈを求めるための基準となる入側基準値）をＨとし、出側板厚の設定値（出側板厚偏差△ｈを求めるための基準となる出側基準値）をｈとし、出側板厚偏差の中心値成分の予測値を△ｈ３とした場合に、前記予測部は、△ｈ３＝Ｈ×（Ｖ１／Ｖ２）−ｈによって前記出側板厚偏差の中心値成分を予測する。

このような圧延機の板厚制御装置は、圧延開始後、予測部で予測した出側板厚偏差の中心値成分に基づくフィードバック板厚制御によって圧延機を制御するので、圧延開始後におけるオフゲージの部分をより短くできる。したがって、圧延材をより効率よく圧延製品に成形できる。

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、前記板厚制御部は、前記出側板厚測定部で測定した出側板厚に基づいて出側板厚偏差の積分値を求める積分部と、前記フィードバック板厚制御によって前記圧延機を制御する制御部と、前記予測部および前記積分部のうちのいずれか一方を前記制御部に接続する切換部とを備え、前記切換部は、圧延開始から、圧延された圧延材の出側板厚が前記出側板厚測定部で測定されるまでの第１期間を少なくとも含む所定の第２期間、前記予測部を前記制御部に接続し、前記第２期間が経過した時点で前記積分部を前記制御部に接続し、前記制御部は、前記予測部と接続されている場合には、前記予測部で予測した出側板厚偏差の中心値成分に基づくフィードバック板厚制御によって前記圧延機を制御し、前記積分部と接続されている場合には、前記積分部で求めた出側板厚偏差の積分値に基づくフィードバック板厚制御によって前記圧延機を制御する。好ましくは、上述の圧延機の板厚制御装置において、前記第２期間は、前記第１期間に一致する（（第２期間）＝（第１期間））。

このような圧延機の板厚制御装置は、第２期間が経過した時点（タイミング）で前記予測部と前記制御部との接続を解除して前記積分部を前記制御部に接続し、前記積分部で求めた出側板厚偏差の積分値に基づくフィードバック板厚制御によって前記圧延機を制御するので、実際に圧延された圧延材の出側板厚でフィードバック板厚制御できる。

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、出側板厚を測定する出側板厚測定工程と、出側板厚偏差の中心値成分を予測する予測工程と、圧延開始後、前記予測工程で予測した出側板厚偏差の中心値成分に基づくフィードバック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を備え、前記板厚制御工程は、前記出側板厚測定工程で測定した出側板厚に基づいて出側板厚偏差の積分値を求める積分工程と、前記フィードバック板厚制御によって前記圧延機を制御する制御工程と、前記予測工程で予測した出側板厚偏差の中心値成分および前記積分工程で求めた出側板厚偏差の積分値のうちのいずれか一方を前記制御工程で用いるように切り換える切換工程とを備え、前記切換工程は、圧延開始から、圧延された圧延材の出側板厚が前記出側板厚測定工程で測定されるまでの第１期間を少なくとも含む所定の第２期間、前記予測工程で予測した出側板厚偏差の中心値成分を前記制御工程で用いるように切り換え、前記第２期間が経過した時点で前記積分工程で求めた出側板厚偏差の積分値を前記制御工程で用いるように切り換え、前記制御工程は、前記予測工程で予測した出側板厚偏差の中心値成分を前記制御工程で用いるように切り換えられている場合には、前記予測工程で予測した出側板厚偏差の中心値成分に基づくフィードバック板厚制御によって前記圧延機を制御し、前記積分工程で求めた出側板厚偏差の積分値を前記制御工程で用いるように切り換えられている場合には、前記積分工程で求めた出側板厚偏差の積分値に基づくフィードバック板厚制御によって前記圧延機を制御する。

このような圧延機の板厚制御方法は、圧延開始後、予測部で予測した出側板厚偏差の中心値成分に基づくフィードバック板厚制御によって圧延機を制御するので、圧延開始後におけるオフゲージの部分をより短くできる。したがって、圧延材をより効率よく圧延製品に成形できる。

本発明の他の一態様にかかる圧延機は、これら上述のいずれか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、圧延開始後におけるオフゲージの部分をより短くできる。したがって、圧延材をより効率よく圧延製品に成形できる。

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、圧延開始後におけるオフゲージの部分をより短くできる。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。 出側板厚偏差の一例を示す図である。 図２に示す出側板厚偏差における中心値成分を示す図である。 図２に示す出側板厚偏差における、入側板厚の変動による変動成分を示す図である。 前記圧延システムの板厚制御装置におけるフィードバック板厚制御の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、出側板厚偏差の一例を示す図である。図３は、図２に示す出側板厚偏差における中心値成分を示す図である。図４は、図２に示す出側板厚偏差における、入側板厚の変動による変動成分を示す図である。図２ないし図４の各図における横軸は、時間を示し、それら各図の縦軸は、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。

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。なお、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。

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における後述の制御部３１に接続され、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（板速度）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の板速度を板厚制御装置３における後述の予測部３２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（板速度）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の板速度を板厚制御装置３の予測部３２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ルス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における制御部３１または後述の積分部３３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における積分部３３または制御部３１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（入側板速度を測定する入側板速度測定部の一例）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制御部３１へ出力する。第１厚み計５は、入側厚み計（入側板厚を測定する入側板厚測定部の一例）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予測部３２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（出側板速度を測定する出側板速度測定部の一例）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予測部３２へ出力する。第２厚み計７は、出側厚み計（出側板厚を測定する出側板厚測定部の一例）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積分部３３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（入側板速度測定部の他の一例）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制御部３１へ出力する。第２厚み計７は、入側厚み計（入側板厚測定部の他の一例）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予測部３２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（出側板速度測定部の他の一例）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予測部３２へ出力する。第１厚み計５は、出側厚み計（出側板厚測定部の他の一例）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積分部３３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、逆方向に圧延材ＷＫが移動するパスの場合に使用される、第１厚み計５と積分部３３との接続線、および、第２厚み計７と制御部３１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、自動板厚制御（ＡＧＣ）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によって、圧延機１を制御する装置である。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に制御部３１、予測部３２、積分部３３および切換部３４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。

積分部３３は、前記出側厚み計で測定した出側板厚に基づいて出側板厚偏差の積分値を求めるものである。積分部３３は、この求めた出側板厚偏差の積分値を切換部３４を介して制御部３１へ出力する。より具体的には、積分部３３は、圧延材ＷＫの移動方向に応じて第１および第２厚み計５、７と切換可能に接続される。前記正方向に圧延材ＷＫが移動するパスの場合では、積分部３３は、第２厚み計７と接続され、第２厚み計７で測定した出側板厚に基づいて出側板厚偏差の積分値を求め、この求めた出側板厚偏差の積分値を切換部３４を介して制御部３１へ出力する。前記逆方向に圧延材ＷＫが移動するパスの場合では、積分部３３は、第１厚み計５と接続され、第１厚み計５で測定した出側板厚に基づいて出側板厚偏差の積分値を求め、この求めた出側板厚偏差の積分値を切換部３４を介して制御部３１へ出力する。

予測部３２は、出側板厚偏差の中心値成分を予測するものである。予測部３２は、この予測した出側板厚偏差の中心値成分を切換部３４を介して制御部３１へ出力する。

ここで、予測部３２の予測方法について説明する。まず、フィードバック板厚制御は、出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バック板厚制御では、ロールギャップ長を△Ｓとし、出側板厚偏差を△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（Ａ１）によって制御が実施される。
△Ｓ＝｛Ｃ×（Ｍ＋ｍ）／Ｍ｝×∫△ｈｄｔ ・・・（Ａ１）
この式（Ａ１）における出側板厚偏差の積分値∫△ｈｄｔは、上述の積分部３３によって求められる。したがって、制御部３１は、積分部３３で求めた出側板厚偏差の積分値∫△ｈｄｔを用いて式（Ａ１）に従ってフィードバック板厚制御すればよい。

しかしながら、圧延開始から、圧延された圧延材ＷＫの出側板厚が前記出側厚み計で測定されるまでの間、前記出側厚み計は、圧延されていない圧延材ＷＫの出側板厚ｈを測定するので、積分部３３は、出側板厚偏差の積分値∫△ｈｄｔを適切に求めることができない。そこで、本実施形態では、予測部３２が出側板厚偏差の中心値成分を予測し、制御部３１は、圧延開始後、出側板厚偏差の積分値∫△ｈｄｔに代え、この予測部３２で予測した出側板厚偏差の中心値成分に基づくフィードバック板厚制御によって圧延機１を制御する。

より具体的には、入側板厚をＨ１とし、入側板速度をＶ１とし、入側板幅をＷ１とし、出側板厚をｈ２とし、出側板速度をＶ２とし、出側板幅をＷ２とした場合に、圧延の前後において圧延材ＷＫは、保存されるから、次式（Ｂ１）が成り立つ。
Ｈ１×Ｖ１×Ｗ１＝ｈ２×Ｖ２×Ｗ２ ・・・（Ｂ１）
入側板厚の設定値（入側板厚偏差△Ｈを求めるための基準となる入側基準値）をＨとし、出側板厚の設定値（出側板厚偏差△ｈを求めるための基準となる出側基準値）をｈとした場合、圧延材ＷＫが薄いためにＷ１＝Ｗ２と近似できる場合では、式（Ｂ１）は、次式（Ｂ２）に変形できる（Ｈ１＝Ｈ＋△Ｈ、ｈ２＝ｈ＋△ｈ）。
（Ｈ＋△Ｈ）×Ｖ１＝（ｈ＋△ｈ）×Ｖ２ ・・・（Ｂ２）
この式（Ｂ２）は、出側板厚偏差△ｈについてさらに変形されると、次式（Ｂ３）となる。
△ｈ＝｛Ｈ×（Ｖ１／Ｖ２）−ｈ｝＋△Ｈ×（Ｖ１／Ｖ２） ・・・（Ｂ３）
出側板厚偏差△ｈは、一例を示すと、図２に示すグラフとなる。この図２に示す出側板厚偏差△ｈは、出側板厚偏差における中心値成分に、入側板厚の変動による変動成分が重畳したものであることが既に知られている。フィルタによってこれらを分離すると、出側板厚偏差における中心値成分は、図３に示すグラフとなり、入側板厚の変動による変動成分は、図４に示すグラフとなる。上述の式（Ｂ３）における右辺第１項は、一例として図３に示す、出側板厚偏差における中心値成分を表しており、前記式（Ｂ３）における右辺第２項は、一例として図４に示す、入側板厚の変動による変動成分を表している。この入側板厚の変動、すなわち、入側板厚偏差△Ｈによる変動成分は、フィードフォワード板厚制御で制御できるから、圧延開始から、圧延された圧延材ＷＫの出側板厚ｈが前記出側厚み計で測定されるまでの間、出側板厚偏差の積分値∫△ｈｄｔに代え、この出側板厚偏差の中心値成分に基づくフィードバック板厚制御によって圧延機１を制御すればよい。

したがって、出側板厚偏差の中心値成分を予測する予測部３２は、より具体的には、前記入側速度計で測定した入側板速度Ｖ１と前記出側速度計で測定した出側板速度Ｖ２とに基づいて出側板厚偏差の中心値成分を予測する。より詳しくは、上述の式（Ｂ３）より、出側板厚偏差の中心値成分を△ｈ３とした場合、予測部３２は、Ｈ×（Ｖ１／Ｖ２）−ｈによって出側板厚偏差の中心値成分△ｈ３を予測する。
△ｈ３＝Ｈ×（Ｖ１／Ｖ２）−ｈ ・・・（Ｂ４）
さらにより具体的には、予測部３２は、入側板厚の設定値Ｈおよび出側板厚の設定値ｈを予め記憶している。前記正方向に圧延材ＷＫが移動するパスの場合では、予測部３２は、第１および第２速度計４、６それぞれで測定された入側板速度Ｖ１および出側板速度Ｖ２に基づいて出側板厚偏差の中心値△ｈ３を式（Ｂ４）を用いて予測し（求め）、この予測した出側板厚偏差の中心値△ｈ３を切換部３４を介して制御部３１へ出力する。前記逆方向に圧延材ＷＫが移動するパスの場合では、予測部３２は、第２および第１速度計６、４それぞれで測定された入側板速度Ｖ１および出側板速度Ｖ２に基づいて出側板厚偏差の中心値△ｈ３を式（Ｂ４）を用いて予測し（求め）、この予測した出側板厚偏差の中心値△ｈ３を切換部３４を介して制御部３１へ出力する。

切換部３４は、予測部３２および積分部３３のうちのいずれか一方を制御部３１に接続するものである。より具体的には、切換部３４は、圧延開始から、圧延された圧延材の出側板厚が前記出側板厚測定部で測定されるまでの第１期間を少なくとも含む所定の第２期間、予測部３２を制御部３１に接続する。例えば、切換部３４は、２入力１出力の２×１スイッチであり、制御部３１が接続される接点Ｎ０と予測部３２が接続される接点Ｎ１とを互いに接続することによって、予測部３２を制御部３１に接続する。そして、切換部３４は、前記第２期間が経過した時点で積分部３３を制御部３１に接続する。例えば、前記接点Ｎ０と積分部３３が接続される接点Ｎ２とを互いに接続することによって、積分部３３を制御部３１に接続する。このような予測部３２から積分部３３へ切り換える切換タイミング（すなわち、前記第２期間が経過したか否か）は、例えば、予め前記第２期間が求められ、この第２期間をセットしたタイマーのタイムアップによって検知される。また例えば、前記切換タイミングは、圧延開始直後の前記出側速度計で測定された出側板速度Ｖ２から前記第２期間を見積もり（求め）、この見積もった第２期間をセットしたタイマーのタイムアップによって検知される。なお、前記第２期間は、出側板速度Ｖ２に代え、入側板速度Ｖ１から見積もられても良い。前記タイマーは、例えばタイマーのプログラムを実行することによって切換部３４内に機能的に構成され、これによって前記タイマーが稼働する。前記タイマーは、タイムアップにより消去される。実際に圧延された圧延材の出側板厚でより早期にフィードバック板厚制御を実施するために、前記第２期間は、前記第１期間に一致することが好ましい（（第２期間）＝（第１期間））。

制御部３１は、圧延機１の圧下装置１３に接続され、フィードバック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を制御するものである。より具体的には、上述のように、切換部３４によって制御部３１の接続先が予測部３２と積分部３３との間で切り換えられるので、制御部３１は、予測部３２と接続されている場合には、予測部３２で予測した出側板厚偏差の中心値成分△ｈ３に基づくフィードバック板厚制御によって圧延機１を制御し、積分部３３と接続されている場合には、積分部３３で求めた出側板厚偏差の積分値∫△ｈｄｔに基づくフィードバック板厚制御によって圧延機１を制御する。

そして、本実施形態では、出側板厚偏差に含まれる入側板厚の変動による変動成分を抑制するために、制御部３１は、フィードフォワード板厚制御によっても圧延機１を制御している。

フィードフォワード板厚制御は、入側板厚計で検出した入側板厚偏差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、入側板厚偏差を△Ｈとした場合、一般に、次式（Ａ２）によって制御が実施される。
△Ｓ＝Ｃ×（ｍ／Ｍ）×△Ｈ ・・・（Ａ２）
より具体的には、前記正方向に圧延材ＷＫが移動するパスの場合、制御部３１は、第１厚み計５で測定された入側板厚に基づいてフィードフォワード板厚制御によって圧延機１を制御する。前記逆方向に圧延材ＷＫが移動するパスの場合、制御部３１は、第２厚み計７で測定された入側板厚に基づいてフィードフォワード板厚制御によって圧延機１を制御する。

したがって、本実施形態では、前記入側厚み計と圧延機１との間の距離に基づく時間補償、および、前記出側厚み計と圧延機１との間の距離に基づく時間補償を考慮した上で、式（Ａ１）で求めた△Ｓと式（Ａ２）で求めた△Ｓとの和を用いることで、制御部３１は、フィードバック板厚制御およびフィードフォワード板厚制御によって圧延機１を制御する。

なお、本実施形態では、制御部３１、積分部３３および切換部３４が、圧延開始後、予測部３２で予測した出側板厚偏差の中心値成分に基づくフィードバック板厚制御によって圧延機１を制御する板厚制御部の一例に相当する。

次に、本実施形態の動作について説明する。図５は、前記圧延システムの板厚制御装置におけるフィードバック板厚制御の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、制御部３１、予測部３２、積分部３３および切換部３４が機能的に構成される。図略の操作スイッチの操作によって圧延開始が指示されると、切換部３４は、予測部３２を制御部３１に接続し、タイマーを稼働させ、前記第２期間を前記タイマーにセットする。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、次の動作が実行されることによってフィードバック板厚制御が実施される。

図５において、まず、制御部３１は、フィードバック板厚制御での△Ｓを求める（ＳＳ１）。より具体的には、圧延開始後では、制御部３１は、切換部３４によって予測部３２と接続されているので、制御部３１は、上述の式（Ａ１）において、出側板厚偏差の積分値∫△ｈｄｔに代え、予測部３２で予測した出側板厚偏差の中心値成分△ｈ３を用いることによって△Ｓを求める（△Ｓ＝｛Ｃ×（Ｍ＋ｍ）／Ｍ｝×△ｈ３）。なお、予測部３２は、前記入側速度計で測定した入側板速度Ｖ１と前記出側速度計で測定した出側板速度Ｖ２とに基づいて、｛Ｈ×（Ｖ１／Ｖ２）−ｈ｝によって、出側板厚偏差の中心値成分△ｈ３を予測し、この予測した出側板厚偏差の中心値成分△ｈ３を切換部３４を介して制御部３１へ出力している。

次に、制御部３１は、この求めた△Ｓでフィードバック板厚制御としてのロールギャップ長を調整する（Ｓ２）。これによって圧延機１は、板厚制御装置３によって自動板厚制御される。

次に、タイマーが稼働中であるか否かが切換部３４によって判定される（Ｓ３）。この判定の結果、タイマーが稼働中ではない場合（Ｎｏ）には、今回の処理を終了する。一方、前記判定の結果、タイマーが稼働中である場合（Ｙｅｓ）には、次の処理Ｓ４が実行される。

この処理Ｓ４では、第２期間が経過しているか否かが切換部３４によって判定される。すなわち、本実施形態では、タイマーがタイムアップしているか否かが切換部３４によって判定される。

この判定の結果、タイムアップしていない場合（Ｎｏ）には、今回の処理を終了する。したがって、次回のロールギャップ長を調整するタイミングでも、制御部３１は、処理Ｓ１において、予測部３２で予測した出側板厚偏差の中心値成分△ｈ３を用いてフィードバック板厚制御での△Ｓを求める。

一方、前記判定の結果、タイムアップしている場合（Ｙｅｓ）には、処理Ｓ５が実行される。この処理Ｓ５では、切換部３４は、制御部３１の接続先を予測部３２から積分部３３へ切り換え、積分部３３を制御部３１に接続し、今回の処理を終了する。したがって、次回のロールギャップ長を調整するタイミングでは、制御部３１は、処理Ｓ１において、積分部３３で求めた出側板厚偏差の積分値∫△ｈｄｔを用いてフィードバック板厚制御での△Ｓを求める。

このように今回のタイミングにおいて、フィードバック板厚制御が実行される。

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、圧延開始後、予測部３２で予測した出側板厚偏差の中心値成分△ｈ３に基づくフィードバック板厚制御によって圧延機１を制御するので、圧延開始後におけるオフゲージの部分をより短くできる。したがって、圧延材ＷＫをより効率よく圧延製品に成形できる。

また、上記板厚制御装置３および板厚制御方法は、前記第２期間が経過した時点（タイミング）で予測部３２と制御部３１との接続を解除して積分部３３を制御部３１に接続し、積分部３３で求めた出側板厚偏差の積分値∫△ｈｄｔに基づくフィードバック板厚制御によって圧延機１を制御するので、実際に圧延された圧延材ＷＫの出側板厚でフィードバック板厚制御できる。

なお、上述の実施形態では、制御部３１、予測部３２、積分部３３および切換部３４は、ソフトウェアによって構成されたが、制御回路、予測回路、積分回路および切換スイッチのハードウェアによって構成されても良い。

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
３１ 制御部
３２ 予測部
３３ 積分部
３４ 切換部

Claims (4)

1. 圧延機によって圧延される圧延材の厚みが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、
   出側板厚を測定する出側板厚測定部と、
   出側板厚偏差の中心値成分を予測する予測部と、
   圧延開始後、前記予測部で予測した出側板厚偏差の中心値成分に基づくフィードバック板厚制御によって前記圧延機を制御する板厚制御部とを備え、
   前記板厚制御部は、前記出側板厚測定部で測定した出側板厚に基づいて出側板厚偏差の積分値を求める積分部と、前記フィードバック板厚制御によって前記圧延機を制御する制御部と、前記予測部および前記積分部のうちのいずれか一方を前記制御部に接続する切換部とを備え、
   前記切換部は、圧延開始から、圧延された圧延材の出側板厚が前記出側板厚測定部で測定されるまでの第１期間を少なくとも含む所定の第２期間、前記予測部を前記制御部に接続し、前記第２期間が経過した時点で前記積分部を前記制御部に接続し、
   前記制御部は、前記予測部と接続されている場合には、前記予測部で予測した出側板厚偏差の中心値成分に基づくフィードバック板厚制御によって前記圧延機を制御し、前記積分部と接続されている場合には、前記積分部で求めた出側板厚偏差の積分値に基づくフィードバック板厚制御によって前記圧延機を制御する、
   圧延機の板厚制御装置。
2. 入側板速度を測定する入側板速度測定部と、
   出側板速度を測定する出側板速度測定部とをさらに備え、
   前記予測部は、前記入側板速度測定部で測定した入側板速度と前記出側板速度測定部で測定した出側板速度とに基づいて出側板厚偏差の中心値成分を予測する、
   請求項１に記載の圧延機の板厚制御装置。
3. 圧延機によって圧延される圧延材の厚みが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、
   出側板厚を測定する出側板厚測定工程と、
   出側板厚偏差の中心値成分を予測する予測工程と、
   圧延開始後、前記予測工程で予測した出側板厚偏差の中心値成分に基づくフィードバック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を備え、
   前記板厚制御工程は、前記出側板厚測定工程で測定した出側板厚に基づいて出側板厚偏差の積分値を求める積分工程と、前記フィードバック板厚制御によって前記圧延機を制御する制御工程と、前記予測工程で予測した出側板厚偏差の中心値成分および前記積分工程で求めた出側板厚偏差の積分値のうちのいずれか一方を前記制御工程で用いるように切り換える切換工程とを備え、
   前記切換工程は、圧延開始から、圧延された圧延材の出側板厚が前記出側板厚測定工程で測定されるまでの第１期間を少なくとも含む所定の第２期間、前記予測工程で予測した出側板厚偏差の中心値成分を前記制御工程で用いるように切り換え、前記第２期間が経過した時点で前記積分工程で求めた出側板厚偏差の積分値を前記制御工程で用いるように切り換え、
   前記制御工程は、前記予測工程で予測した出側板厚偏差の中心値成分を前記制御工程で用いるように切り換えられている場合には、前記予測工程で予測した出側板厚偏差の中心値成分に基づくフィードバック板厚制御によって前記圧延機を制御し、前記積分工程で求めた出側板厚偏差の積分値を前記制御工程で用いるように切り換えられている場合には、前記積分工程で求めた出側板厚偏差の積分値に基づくフィードバック板厚制御によって前記圧延機を制御する、
   圧延機の板厚制御方法。
4. 請求項１または請求項２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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