JP7156318B2 - 圧延装置の制御方法、圧延装置の制御装置、および鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、圧延装置の制御方法、圧延装置の制御装置、および鋼板の製造方法に関する。

一般に熱間圧延工程において、加熱炉で加熱された被圧延材は、幅圧下装置で幅圧下されたのち圧延機群によって所定の厚みまで圧延される。幅圧下装置において、被圧延材が有する板幅方向温度偏差および幅圧下時の入側におけるオフセンタ量によって、キャンバーおよびウェッジが発生することが知られている。これらの左右非対称要因である幅圧下後のキャンバー、ウェッジおよび被圧延材が有する板幅方向温度偏差は圧延機において、被圧延材にキャンバーを発生させ、ロールきずやサイドガイド等の設備損傷の要因となるだけでなく、製品の歩留まり、品質低下やラインの稼働率の低下を招く。また、幅圧下工程を含まない熱間圧延工程であっても、圧延工程において圧延機群の出側での被圧延材にキャンバーが発生する要因として、被圧延材の板幅方向温度偏差が挙げられる。この板幅方向温度偏差は、加熱炉で加熱された被圧延材を抽出する際に、抽出扉が開くことで流入する外気によって抽出側から冷却されることにより生じる。そこで圧延工程においては、従来から被圧延材のキャンバーを抑制する技術が種々提案されている。

特許文献１には、圧延機の入出側にて測定されたキャンバー量と、少なくとも、被圧延材の鋳造ストランド情報と、被圧延材を加熱する加熱炉の内部で隣り合う被圧延材同士の炉内材間距離のデータとを蓄積し、鋳造ストランド情報と、炉内材間距離が同じと見做せる被圧延材は同様の幅方向温度偏差を有するとして、圧延機のレベリング値を設定する圧延機のレベリング設定方法が開示されている。

特許文献２には、被圧延材の加熱炉の均熱帯における滞在時間と、加熱炉内で隣接する被圧延材との間隔と、被圧延材の幅とに基づいて、圧延機のレベリング値を設定する圧延機のレベリング設定方法が開示されている。

特許文献３には、測定した幅圧下装置の入側にて測定された温度偏差、板幅、幅圧下装置における幅圧下量に応じて、圧延機のレベリング値を設定する圧延機のレベリング設定方法が開示されている。

特開２０１７－２２５９８９号公報 特許第６２６９５３６号公報 特許第６３１１６２７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、圧延開始前における被圧延材の幅方向の温度偏差に起因する幅方向の変形抵抗の差を考慮して圧延機のレベリング設定を行っているのみであり、圧延開始前の被圧延材がキャンバーを有している場合には適用できない。

また、特許文献２に記載の方法では、加熱条件を考慮して圧延機のレベリング設定を行っているのみであり、製鋼工程、幅圧下工程の操業条件が変化した際には適用できない。

特許文献３に記載の方法では、被圧延材の板幅方向板厚偏差を測定する必要があるが、高温かつ酸化スケールを有する鋼板の板厚偏差を安定的に精度良く測定するのは困難である。さらに、幅圧下後にキャンバーが発生した場合には適用できない。

また、上述したように幅圧下工程を含まない熱間圧延工程であっても、加熱工程で被圧延材に生じる板幅方向温度偏差によって、圧延工程において圧延機群の出側での被圧延材にキャンバーが発生することがある。そのため、幅圧下工程を含まない熱間圧延工程にも適用可能であることが望まれる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、被圧延材の製鋼条件、加熱条件に起因してキャンバーが発生する場合であっても、圧延装置の最終圧延パス出側での被圧延材のキャンバーを抑制することができる圧延装置の制御方法、圧延装置の制御装置、および鋼板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る圧延装置の制御方法は、製鋼工程にて精錬および鋳造され、加熱炉にて加熱された被圧延材を、複数の圧延機からなる圧延装置を用いて圧延する際の圧延装置の制御方法であって、回帰器の説明変数として、前記被圧延材の製鋼工程に関する操業パラメータ群、加熱工程に関する操業パラメータ群のうちの少なくとも１つの操業パラメータを用いて機械学習によって構築された式を用いて、前記圧延装置の入側での前記被圧延材のキャンバー量を予測する予測ステップと、予測された被圧延材のキャンバー量に基づいて、各圧延機の圧下レベリング量を算出する算出ステップと、算出された圧下レベリング量に基づいて、各圧延機を制御する制御ステップとを含むことを特徴とする。

本発明に係る圧延装置の制御方法は、上記発明において、前記予測ステップにおいて用いられる操業パラメータは、前記製鋼工程に関する操業パラメータとして、ケイ素当量、前記加熱工程に関する操業パラメータとして、均熱帯在炉時間を含むことを特徴とする。

本発明に係る圧延装置の制御方法は、上記発明において、前記予測ステップにおいて用いられる操業パラメータは、前記製鋼工程に関する操業パラメータとして、被圧延材の炭素当量、被圧延材のケイ素当量、被圧延材が精錬および鋳造された鋳造機番号を含み、前記加熱工程に関する操業パラメータとして、均熱帯在炉時間、加熱炉抽出温度を含むことを特徴とする。

本発明に係る圧延装置の制御方法は、上記発明において、前記圧延装置は、加熱工程の後、幅圧下工程において幅圧下装置を用いて幅圧下した被圧延材を、圧延するものであり、前記予測ステップは、前記製鋼工程に関する操業パラメータ群、前記加熱工程に関する操業パラメータ群、前記幅圧下工程に関する操業パラメータ群のそれぞれから少なくとも１つの操業パラメータを用いて機械学習によって構築された式を用いて、前記圧延装置の入側での前記被圧延材のキャンバー量を予測するステップを含むことを特徴とする。

本発明に係る圧延装置の制御方法は、上記発明において、前記予測ステップにおいて用いられる操業パラメータは、前記製鋼工程に関する操業パラメータとして、ケイ素当量、前記加熱工程に関する操業パラメータとして、均熱帯在炉時間、前記幅圧下工程に関する操業パラメータとして、幅圧下量を含むことを特徴とする。

本発明に係る圧延装置の制御方法は、上記発明において、前記予測ステップにおいて用いられる操業パラメータは、前記製鋼工程に関する操業パラメータとして、被圧延材の炭素当量、被圧延材のケイ素当量、被圧延材が精錬および鋳造された鋳造機番号を含み、前記加熱工程に関する操業パラメータとして、均熱帯在炉時間、加熱炉抽出温度を含み、前記幅圧下工程に関する操業パラメータとして、幅圧下量、金型使用量、幅圧下前の被圧延材の板幅、幅圧下前の被圧延材の板厚を含むことを特徴とする。

本発明に係る圧延装置の制御方法は、上記発明において、前記算出ステップにより算出された圧下レベリング量に応じて前記圧延機のレベリング量を設定する設定ステップをさらに含み、前記算出ステップは、予測された被圧延材の圧延機入側のキャンバー量と、圧延機における圧下レベリング量の操作に対する圧延機出側でのキャンバー量の変化の関係を表す影響係数と、を用いて、圧延機出側での被圧延材のキャンバー量を目標値に制御可能な圧下レベリング量を算出するステップを含み、前記制御ステップは、前記設定ステップにより設定された圧下レベリング量に基づいて、各圧延機を制御するステップを含むことを特徴とする。

本発明に係る圧延装置の制御装置は、製鋼工程にて精錬および鋳造され、加熱炉にて加熱された被圧延材を、複数の圧延機からなる圧延装置を用いて圧延する圧延装置の制御装置であって、回帰器の説明変数として、前記被圧延材の製鋼工程に関する操業パラメータ群、加熱工程に関する操業パラメータ群のうちの少なくとも１つの操業パラメータを用いて機械学習によって構築された回帰器を有し、前記回帰器を用いて前記圧延装置の入側での前記被圧延材のキャンバー量を予測する予測部と、予測された被圧延材のキャンバー量に基づいて、各圧延機の圧下レベリング量を算出する算出部と、算出された各圧延機の圧下レベリング量に基づいて、各圧延機を制御する制御部とを備えたことを特徴とする。

本発明に係る圧延装置の制御装置は、上記発明において、前記予測部は、前記製鋼工程に関する操業パラメータとして、ケイ素当量、前記加熱工程に関する操業パラメータとして、均熱帯在炉時間を用いて前記回帰器を構築することを特徴とする。

本発明に係る圧延装置の制御装置は、上記発明において、前記予測部は、前記製鋼工程に関する操業パラメータとして、被圧延材の炭素当量、被圧延材のケイ素当量、および被圧延材が精錬および鋳造された鋳造機番号、前記加熱工程に関する操業パラメータとして、均熱帯在炉時間、および加熱炉抽出温度を用いて前記回帰器を構築することを特徴とする。

本発明に係る圧延装置の制御装置は、上記発明において、前記圧延装置は、加熱工程の後、幅圧下工程において幅圧下装置を用いて幅圧下した被圧延材を、圧延するものであり、前記予測部は、前記製鋼工程に関する操業パラメータ群、前記加熱工程に関する操業パラメータ群、前記幅圧下工程に関する操業パラメータ群のそれぞれから少なくとも１つの操業パラメータを用いて機械学習によって構築された式を用いて、前記圧延装置の入側での前記被圧延材のキャンバー量を予測することを特徴とする。

本発明に係る圧延装置の制御装置は、上記発明において、前記予測部は、前記製鋼工程に関する操業パラメータとして、ケイ素当量、前記加熱工程に関する操業パラメータとして、均熱帯在炉時間、前記幅圧下工程に関する操業パラメータとして、幅圧下量を用いて前記回帰器を構築することを特徴とする。

本発明に係る圧延装置の制御装置は、上記発明において、前記予測部は、前記製鋼工程に関する操業パラメータとして、被圧延材の炭素当量、被圧延材のケイ素当量、および被圧延材が精錬および鋳造された鋳造機番号、前記加熱工程に関する操業パラメータとして、均熱帯在炉時間、および加熱炉抽出温度、前記幅圧下工程に関する操業パラメータとして、幅圧下量、金型使用量、幅圧下前の被圧延材の板幅、および幅圧下前の被圧延材の板厚を用いて前記回帰器を構築することを特徴とする。

本発明に係る圧延装置の制御装置は、上記発明において、前記算出部により算出された圧下レベリング量に応じて前記圧延機のレベリング量を設定する設定部をさらに備え、前記算出部は、前記予測部により予測された被圧延材のキャンバー量と、各圧延機における圧下レベリング量の操作に対する各圧延機の出側でのキャンバー量の変化の関係を表す影響係数と、を用いて、前記圧延装置の最終圧延パス出側での被圧延材のキャンバー量を目標値に制御可能な圧下レベリング量を算出し、前記制御部は、前記設定部により設定された圧下レベリング量に基づいて、各圧延機を制御することを特徴とする。

本発明に係る鋼板の製造方法は、上記発明に係る圧延装置の制御方法を用いて鋼板を製造するステップを含むことを特徴とする。

本発明によれば、製鋼工程にて精錬および鋳造され、加熱炉にて加熱された被圧延材を、圧延装置によって複数パス圧延して、鋼板を製造する圧延工程において、圧延装置の最終圧延パス出側での被圧延材のキャンバーを抑制することが可能となる。

図１は、実施形態における圧延装置の一構成例を示す図である。 図２は、圧延機の圧下レベリング量を説明するための図である。 図３は、被圧延材のキャンバー量を説明するための図である。 図４は、実施形態における圧延装置の制御方法の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態における圧延装置の制御方法、圧延装置の制御装置、および鋼板の製造方法について説明する。なお、本実施の形態では、本発明を適用する圧延装置の一例として、熱間圧延ラインの粗圧延装置を例示するが、本実施の形態により、本発明が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、各図面において、同一構成部分には同一符号が付されている。

［１．熱間圧延ライン］
図１は、実施形態における圧延装置の一構成例を示す図である。制御装置１は、熱間圧延ライン１００において複数の被圧延材に対し複数パスの圧延を順次行う粗圧延装置１０の各圧延パスの圧下レベリング量を制御するものである。熱間圧延ライン１００には、粗圧延装置１０よりも上流側の搬送経路に配置された幅圧下装置３０や加熱炉４０や連続鋳造機５０や、粗圧延装置１０よりも下流側に配置された仕上圧延装置（図示せず）等の設備が含まれる。連続鋳造機５０を用いた連続鋳造は、製鋼工程に含まれる。製鋼工程は、溶銑予備処理、転炉、二次精錬、連続鋳造の順に実施される処理工程のことである。例えば、連続鋳造機５０によって精錬および鋳造された被圧延材は、加熱炉４０で加熱された後、搬送経路に沿って順次搬送され、幅圧下装置３０を通り、その後、粗圧延装置１０によって圧延が行われる。熱間圧延工程による複数パス圧延（粗圧延）後の被圧延材は、仕上圧延装置等の熱間圧延ライン１００の各種設備を通り、その後、コイラー（図示せず）によってコイル状に巻かれる。その搬送経路は、熱間圧延ライン１００において複数の被圧延材を順次搬送するためのものであり、複数の搬送ロール（図示せず）によって構成される。

熱間圧延ライン１００では、被圧延材２０の幅方向の温度偏差や板厚偏差、圧延ロールの幅方向の開度の不均等などの種々の要因によって、被圧延材２０の水平方向の曲がり、いわゆるキャンバーが発生する。被圧延材２０のキャンバー量が大きい場合、圧延ロールやサイドガイド等の設備が損傷する可能性がある。また、粗圧延で生じたキャンバー量が大きい場合、仕上圧延機（図示せず）において被圧延材２０の尾端部が尻抜けする際に、被圧延材２０がサイドガイドに衝突してエッジ部が折れ込んだ状態で圧延される、いわゆる「絞り込み」と呼ばれる圧延トラブルが発生することがある。

幅圧下装置３０において、キャンバーが発生する要因として板幅方向の温度偏差、プレス金型へのオフセンタが主に挙げられる。板幅方向の温度偏差は、加熱炉４０にて加熱された被圧延材２０が抽出される際、抽出扉が開くことで流入する外気によって抽出側から冷却されることで生じる。また、加熱炉４０においては長短の異なる被圧延材２０が隣接もしくは被圧延材２０の長手方向の装入位置によって、先尾端部における加熱状態が長手中央部と比較して異なることで板幅方向の温度偏差が生じる。加えて、被圧延材２０がプレス金型に対してオフセンタした状態で搬送され幅圧下を受けることで、左右不均等な圧下が生じキャンバーおよびウェッジが生じる。

一方で、キャンバーを抑制するには被圧延材２０の幅方向温度差および被圧延材２０の製鋼工程、加熱工程、幅圧下工程、圧延工程における操業パラメータを総合的に勘案して決定する必要がある。しかし、物理モデルとして直接利用可能なパラメータは操業パラメータ群の内、非常に限定的なものとなっている。従来は被圧延材２０の板幅方向温度偏差、その圧延機におけるレベリング操作によって変化するキャンバー量などを用いて圧延機出側のキャンバー量を予測していた。しかし、物理モデルを用いてある限られた一部分のみのパラメータ群を用いて予測を行っており、そのキャンバー量の予測精度は不十分であった。

そこで、本発明者らは、熱間圧延工程の粗圧延におけるキャンバーの発生状況と圧延時の操業条件との関係を詳細に解析し、キャンバーの防止方法について鋭意検討した結果、被圧延材２０の製鋼工程、加熱工程、幅圧下工程に関する操業パラメータ群の少なくとも１つ以上を用いることで、圧延機入側でのキャンバーを高精度に予測することが可能であることを見出した。さらに、回帰器による幅圧延後のキャンバー予測方法を用いて、粗圧延機におけるレベリング制御量を変更することで圧延機出側でのキャンバー量を抑制できることを見出した。つまり、本発明では、被圧延材２０の各操業パラメータを包括的に考慮することのできる回帰器を用いて、キャンバー量の予測およびレベリング設定を行うことで、従来にない精度向上を確認した。なお、単に「圧延機入側」と記載した場合には、粗圧延装置１０の第１圧延パス入側を意味する。同様に、単に「圧延機出側」と記載した場合には、粗圧延装置１０の最終圧延パス出側を意味する。

［１－１．制御対象の圧延装置］
粗圧延装置１０は、被圧延材２０に対して総圧延パス数Ｎの複数パス圧延（複数の圧延パスの粗圧延）を行い、かつ複数の圧延機によって複数パス圧延を分担して行うように構成されている。図１に示すように、粗圧延装置１０は、全４スタンドの圧延機からなる圧延機群であり、被圧延材２０の搬送方向に沿って順に配置された、第１圧延機１１、第２圧延機１２、第３圧延機１３、第４圧延機１４を備えている。第１～第４圧延機１１～１４は、いずれも一対の圧延ロールおよび一対のバックアップロールを有する４段型の圧延機である。その一対の圧延ロールは、搬送ロール（図示せず）を挟んで被圧延材２０の厚さ方向Ｄ１に対向する位置に配置されている。なお、被圧延材２０の搬送方向は、被圧延材２０の長手方向Ｄ２と同じ方向である。

また、第１～第４圧延機１１～１４は、それぞれに第１～第４圧下装置１１ａ～１４ａを備えている。各圧下装置１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａは、それぞれに対応する圧延機１１，１２，１３，１４の圧下レベリング量を調整する。図２に示すように、圧下レベリング量Ｌｖ_ｉは、被圧延材２０を圧延する圧延ロール１１ｂ，１１ｃのロール軸方向の両端部間での圧下量（圧下レベル）の差として定義される。この圧下レベリング量Ｌｖ_ｉの定義は、第１～第４圧延機１１～１４について同様である。例えば第１圧延機１１の圧下レベリング量を調整する場合には第１圧下装置１１ａが制御され、第２圧延機１２の圧下レベリング量を調整する場合には第２圧下装置１２ａが制御される。つまり、制御装置１は、各圧延機１１～１４の圧下レベリング量が個別に制御可能である。

［１－２．制御装置］
制御装置１は、キャンバー量測定部２と、記憶部３と、演算処理部４と、制御部５とを備える。

キャンバー量測定部２は、制御対象の複数の圧延装置による圧延パス出側でのキャンバー量を測定するものであり、キャンバーの発生方向および発生量を、撮像装置などによって光学的に検出し、記憶部３および演算処理部４に送信する。キャンバー量は、曲率として定義する。例えば、被圧延材２０のキャンバーの曲がり状況について、圧延機の圧延ロールの作業側への曲りを正、駆動側への曲りを負といったように区別することができる。なお、キャンバー量の詳細は、図３を参照して後述する。

記憶部３は、各圧延パスの圧下レベリング量の制御に必要な各種情報を記憶するものである。図１に示すように、記憶部３は、影響係数テーブル３ａを記憶する。影響係数テーブル３ａは、圧下レベリング制御の演算処理に用いられる影響係数Ｋ_ｉを含むデータテーブルである。記憶部３は、粗圧延装置１０に対する各圧延パスの圧下レベリング制御用として、影響係数テーブル３ａを保持、管理し、演算処理部４からの要求に応じて演算処理に必要な影響係数Ｋ_ｉを演算処理部４に提供する。

影響係数Ｋ_ｉは、各圧延パスの圧下レベリング操作が各圧延パス出側でのキャンバー量の変化に影響する度合いを示す係数である。影響係数Ｋ_ｉは、ｉ番目圧延パスの圧下レベリング操作の影響を受けたｉ番目圧延パス出側でのキャンバー量の変化（∂Ｃａｍ_ｉ）と、このｉ番目圧延パスの圧下レベリング操作による圧下レベリング量の変化（∂Ｌｖ_ｉ）との比（∂Ｃａｍ_ｉ／∂Ｌｖ_ｉ）、すなわち次式（１）によって表される。

式（１）において、圧下レベリング量Ｌｖ_ｉは、ｉ番目圧延パスの圧下レベリング操作前の圧下レベリング量である。圧下レベリング操作量ｄＬｖは、ｉ番目圧延パスの圧下レベリング操作による圧下レベリング変化量である。キャンバー量Ｃａｍ_ｉ（Ｌｖ_ｉ）は、ｉ番目圧延パスの圧下レベリング量がＬｖ_ｉである際の被圧延材２０のｉ番目圧延パス出側でのキャンバー量である。キャンバー量Ｃａｍ_ｉ（Ｌｖ_ｉ＋ｄＬｖ）は、ｉ番目圧延パスの圧下レベリング量が（Ｌｖ_ｉ＋ｄＬｖ）である際の被圧延材２０のｉ番目圧延パス出側でのキャンバー量である。

影響係数Ｋ_ｉは、次のように取得することができる。例えば、粗圧延装置１０が被圧延材２０に対して総圧延パス数Ｎの複数パス圧延を行っている際、ある一つの圧延機を実際に圧下レベリング操作し、この圧下レベリング操作の前後において、圧延後の被圧延材の圧延パス出側での各キャンバー量を測定する。このようにして得られた圧下レベリング操作前後での各キャンバー量と、そのときの圧下レベリング操作前の圧下レベリング量および圧下レベリング操作量とを式（１）に代入する。これにより、影響係数Ｋ_ｉは、式（１）から同定（算出）することができる。

このようにして得られる複数の影響係数Ｋ_ｉは、粗圧延装置１０の圧延機毎、被圧延材２０の圧延前の幅方向温度偏差毎、被圧延材２０の圧延条件毎に設定される。それら複数の影響係数Ｋ_ｉが記憶部３の影響係数テーブル３ａに記憶されている。これにより、影響係数テーブル３ａには、粗圧延装置１０の各圧延機１１～１４、被圧延材２０の圧延前の幅方向温度偏差、および被圧延材２０の圧延条件と対応付けた複数の影響係数Ｋ_ｉが含まれる。本実施の形態において、影響係数Ｋ_ｉと対応付ける被圧延材２０の圧延条件は、例えば、被圧延材２０に対し設定される圧延後の目標とする板厚および板幅、各圧延機１１～１４に設定される圧下率、被圧延材２０の材料強度等である。

演算処理部４は、回帰器を用いて構築された圧延機入側のキャンバー量の予測値と各操業パラメータとの関係式によって、予測されたキャンバー量と、予測されたキャンバー量を圧延機出側の制御目標値に制御可能な粗圧延装置１０での各パス圧延による圧下レベリング量を、影響係数Ｋ_ｉを用いて算出する。すなわち、演算処理部４によって圧下レベリング量が圧延パス毎に算出（設定）される。

制御部５は、被圧延材２０に対して複数圧延パスを行う粗圧延装置１０の各圧延パスの圧下レベリング制御を実行するものである。制御部５は、演算処理部４によって算出された各圧延機の圧下レベリング量をもとに、各圧延機１１，１２，１３，１４の圧下装置１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａを制御する。制御部５は、それらの複数の圧下装置１１ａ～１４ａの制御を通して、粗圧延装置１０による複数パス圧延時における各圧延パスの圧下レベリング量を制御する。

［２．被圧延材のキャンバー量］
ここで、図３を参照して、キャンバー量について説明する。図３は、被圧延材２０のキャンバー量Ｃａｍ_ｉを説明するための図である。なお、被圧延材２０の長手方向Ｄ２は、被圧延材２０の搬送方向と同一であり、被圧延材２０の先端側（順方向）を正とし、尾端側（逆方向）を負とする。被圧延材２０の幅方向Ｄ３は、搬送ロールのロール軸方向および各圧延機１１～１４の各圧延ロールのロール軸方向と同一である。さらに、幅方向Ｄ３は、長手方向Ｄ２の正側に向かって左側（作業側）を正とし、右側（駆動側）を負とする。また、厚さ方向（板厚方向）Ｄ１、長手方向Ｄ２、および幅方向Ｄ３は、互いに垂直な方向である。

図３に示すように、被圧延材２０のキャンバー量Ｃａｍ_ｉは、複数パス圧延の各圧延パス出側における被圧延材２０の長手方向Ｄ２に対する幅方向Ｄ３の正側または負側の曲がり量として定義される。具体的には、キャンバー量Ｃａｍ_ｉは、ｉ番目圧延パス出側における被圧延材２０の幅方向中心位置Ｓ１と被圧延材２０の基準位置Ｓ２との距離の最大値として定義される。

また、キャンバー量Ｃａｍ_ｉの正負の符号（キャンバーの発生方向）は、被圧延材２０の基準位置Ｓ２に対する幅方向中心位置Ｓ１の位置ズレの方向と幅方向Ｄ３との関係によって決定される。図３に示す被圧延材２０では、幅方向中心位置Ｓ１は、基準位置Ｓ２に対して幅方向Ｄ３の正側（作業側）に位置ズレしているため、キャンバー量Ｃａｍ_ｉは、正の値になる。すなわち、図示しないが、幅方向中心位置Ｓ１が基準位置Ｓ２に対して幅方向Ｄ３の負側に位置ズレしている場合、キャンバー量Ｃａｍ_ｉは、負の値になる。なお、基準位置Ｓ２は、被圧延材２０の先端部２０ａにおける幅方向中心位置Ｗａと尾端部２０ｂにおける幅方向中心位置Ｗｂとを通る直線（基準線）によって表される。キャンバー量Ｃａｍ_ｉは、被圧延材２０の長手方向Ｄ２の中心位置における幅方向中心位置Ｓ１と基準位置Ｓ２との距離になる。

［３．圧延装置の制御方法］
次に、図４を参照して、圧延装置の制御方法について説明する。図４は、実施形態における制御方法の一例を示すフローチャートである。図４に示す制御方法は、制御装置１によって実行される。制御装置１は、図４に示すステップＳ１０１～Ｓ１０３を順次実行する。

図４に示すように、演算処理部４は、粗圧延装置１０の入側での被圧延材２０のキャンバー量を予測する（ステップＳ１０１）。演算処理部４は、予め構築されたモデルを用いて圧延機入側でのキャンバー量を予測する。

ステップＳ１０１において、粗圧延装置１０の入側での被圧延材２０のキャンバー量を算出（予測）する際に用いる特徴量として、少なくとも、被圧延材２０の圧延機入側のキャンバー量と被圧延材２０の加熱炉抽出時に得られる各緒元、製鋼工程、加熱工程、幅圧下工程に関する操業パラメータ群を用いて、被圧延材２０の圧延機入側のキャンバー量を求める関係式を作成する。つまり、この関係式は、回帰器の説明変数として、製鋼工程に関する操業パラメータ、加熱工程に関する操業パラメータ、幅圧下工程に関する操業パラメータのそれぞれから少なくとも１つの操業パラメータを用いて機械学習によって構築された式である。なお、関係式の構築にはすべての特徴量を用いてもよいし、主成分分析や寄与度分析等の手法を用いて特徴量を選択してもよい。また、特徴量として、温度や寸法などの量的変数のみだけでなく、抽出炉番号や鋳造ストランド番号や鋼種等の質的変数も用いることができる。

例えば、機械学習手法の一つであるＸＧＢｏｏｓｔを用いた機械学習によって、変数の重要度から下記の特徴量が選定される。具体的には、製鋼工程に関する操業パラメータとして、被圧延材２０の炭素当量（Ｃ当量）、被圧延材２０のケイ素当量（Ｓｉ当量）、被圧延材２０が精錬および鋳造された鋳造機番号と、加熱工程に関する操業パラメータとして、均熱帯在炉時間、加熱炉抽出温度と、幅圧下工程に関する操業パラメータとして、幅圧下量、金型使用量、幅圧下前の被圧延材２０の板幅、幅圧下前の被圧延材２０の板厚とが選定される。

上述した操業パラメータ群のなかでも、各工程における寄与度の高い特徴量として、製鋼工程に関する操業パラメータとして、被圧延材２０のケイ素当量、加熱工程に関する操業パラメータとして、均熱帯在炉時間、幅圧下工程に関する操業パラメータとして、幅圧下量が選定される。

次に、上述した特徴量の全てと圧延機入側のキャンバー量とを回帰器に入力して、各特徴量と被圧延材２０の圧延機入側のキャンバー量の関係式を作成した。入力データは最大値および最小値にて正規化を行い、操業データ１万コイル分において、７０００コイルにて学習し、残りの３０００コイルにてモデル予測精度を検証した。１万コイルの圧延機出側キャンバー量は誤差平均１５．１ｍｍ、標準偏差２８．６ｍｍであった。はじめに、回帰器としてニューラルネットを用いて、ここでは、中間層を３層とし、ノード数は１００個ずつとした。活性化関数にはシグモイド関数を用いた。モデル予測精度は、誤差平均２．２ｍｍ、標準偏差１９．１ｍｍであった。

また、同様に回帰器として、ＸＧＢｏｏｓｔを用いて作成した。ここでは、学習率を０．２、損失還元の最小値を０．１、木の深さの最大値を１２、子ノードの最小の重みを１、ブースティング回数を５００とした。モデル予測精度は、誤差平均０．２ｍｍ、標準偏差１５．３ｍｍであった。この結果より、各特徴量を用いた圧延後のキャンバー量予測の回帰器としては、ＸＧＢｏｏｓｔを用いた予測がより優位な結果となった。

ただし、機械学習を用いた回帰器として特にその手法に限定されることはない。例えば、決定木、ランダムフォレスト、サポートベクター回帰、ガウシアンプロセス、ニューラルネット、ＸＧＢｏｏｓｔなどを用いることができる。さらに、その少なくとも２つ以上の回帰器を組み合わせたアンサンブル機械学習を用いることもできる。

ステップＳ１０１を実行後、制御装置１は、粗圧延装置１０による複数パス圧延時における各圧延パスの圧下レベリング量を算出する（ステップＳ１０２）。

粗圧延装置１０の圧下レベリング量の設定可能範囲は、第１～第４圧延機１１～１４の各圧下レベリング量の設定可能範囲（以下「圧下レベリング量の設定可能範囲」と適宜略記する）に相当する。すなわち、圧延機の各圧下レベリング量には、圧延機毎の構造（設備仕様）等に基づいて設定可能な上限値および下限値が存在し、圧延機の各々に設定し得る圧下レベリング量の上限値以下、下限値以上の有限な範囲が、圧下レベリング量の設定可能範囲になる。そのため、演算処理部４は、このような圧下レベリング量の設定可能範囲内において実行可能な圧下レベリング操作量を算出する。

ステップＳ１０２を実行後、制御装置１は、粗圧延装置１０による被圧延材２０の複数パス圧延時における各圧延パスの圧下レベリング量を制御する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３において、制御部５は、上述したステップＳ１０２において算出された各圧延パスの圧下レベリング量をもとに、各圧下装置１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａを制御して、粗圧延装置１０による複数パス圧延時における各圧延パスの圧下レベリング量を制御する。そして、ステップＳ１０３を実行後、制御装置１は、本処理を終了する。また、本発明は、例えば熱間圧延工程の被圧延材２０に対して、上述した実施形態における圧延装置の制御方法によって圧延を行うことにより、鋼板の製造方法として実施することも可能である。すなわち、実施形態における鋼板の製造方法としては、上述した圧延装置の制御方法を用いて鋼板を製造するステップを含むことになる。

なお、熱間圧延ライン１００は、幅圧下装置３０を備えていなくてもよい。この場合、幅圧下工程に関する操業パラメータを用いずに、上述した算出処理を実施することが可能である。例えば、上述した図１に示す熱間圧延ライン１００から幅圧下装置３０を削除した熱間圧延ラインである。この幅圧下装置３０を備えない熱間圧延ライン１００では、幅圧下工程が実施されないので、キャンバーを抑制するために、被圧延材２０の幅方向温度差および被圧延材２０の製鋼工程、加熱工程、圧延工程における操業パラメータを総合的に勘案して決定すればよい。すなわち、粗圧延装置１０の出側での被圧延材２０のキャンバー量を算出および各圧延機１１～１４の圧下レベリング量を設定する際の特徴量から、幅圧下工程に関する操業パラメータ群が省かれる。要するに、被圧延材２０の製鋼工程、加熱工程、圧延工程に関する操業パラメータ群を用いて、圧延機出側でのキャンバー量を制御目標値に制御可能な各圧延機における圧下レベリング量を算出するように機械学習された回帰器を構築し、この回帰器を用いて算出された圧下レベリング量に基づいて各圧延機を制御すればよい。

この幅圧下装置３０を備えない熱間圧延ライン１００では、粗圧延装置１０において圧延機出側でキャンバーが発生する要因として、板幅方向の温度偏差が挙げられる。板幅方向の温度偏差は、幅圧下装置３０を備えない場合でも、加熱炉４０にて加熱された被圧延材２０が抽出される際、抽出扉が開くことで流入する外気によって抽出側から冷却されることにより生じる。さらに、加熱炉４０においては長短の異なる被圧延材２０が隣接もしくは被圧延材２０の長手方向の装入位置によって、先尾端部における加熱状態が長手中央部と比較して異なることで板幅方向の温度偏差が生じる。

ここで、本発明の効果について、熱間圧延工程における前記実施形態を適用した場合を想定した検証例（実施例１～３）を挙げて説明する。

（実施例１）
被圧延材２０を幅方向に圧下する金型を備えた幅圧下装置３０と、作業ロールおよび補強ロールからなる４段圧延機とを有する熱間圧延ライン１００にて本発明の検証を行った。圧延対象は実施例１では長さ６０００～８０００ｍｍ、厚み２６０ｍｍ、幅９００～１５００ｍｍのスラブとし、幅圧下装置３０における幅圧下量は５０～３００ｍｍ、粗圧延装置１０の最終圧延パス出側での板厚は１９０～２１０ｍｍである。

また、表１には、従来技術として、圧延開始前に無負荷時のロールギャップ差が駆動側と作業側にて差がないよう設定したレベリング量を初期値として、圧延中はレベリング量を一定に保った方法（従来例：一定）と、オペレータによる目視での情報に基づくレベリング操作を行った方法（従来例：手介）とを例示する。また、機械学習を用いた実施例として、表１には、キャンバーを制御すべき対象材について加熱炉抽出後かつ圧延開始前に、実施形態で示した特徴量の全てを用いて、それぞれニューラルネットを用いて構築したキャンバーの予測モデルとＸＧＢｏｏｓｔを用いて構築したキャンバー量の予測モデルとを用いて、幅圧延後のキャンバー量を算出した方法（実施例：ＸＧＢｏｏｓｔ：全特徴量）を例示する。さらに、表１には、選択された特徴量のうち各工程にて寄与度の高い特徴量として、製鋼工程におけるケイ素当量、加熱工程における均熱帯在炉時間、幅圧下工程における幅圧下量に限定してＸＧＢｏｏｓｔを用いて構築したキャンバー量の予測量を用いて算出し、算出されたキャンバー量に対して、制御目標キャンバー量となるようなレベリング操作量を事前に設定された影響係数を用いて決定し、圧下レベリングを設定した方法（実施例：ＸＧＢｏｏｓｔ：全特徴量）が例示されている。

そして、表１に示す例では、制御目標値は０ｍｍとした。表１に示すように、本技術を適用し、計５００コイルを圧延したところ、ＸＧＢｏｏｓｔによる全特徴量を用いたレベリング設定方法が最も優位であり、キャンバー量は平均０ｍｍ、標準偏差１８ｍｍであった。以上のように、実施例１によれば、本発明による熱間圧延方法の適用により、キャンバー量が制御目標値通りに制御可能であることを確認した。

（実施例２）
実施例１と同様に、被圧延材２０を幅方向に圧下する金型を備えた幅圧下装置３０と、作業ロールおよび補強ロールからなる４段圧延機とを有する熱間圧延ライン１００にて本発明の検証を行った。圧延対象は本実施例２では長さ６０００～８０００ｍｍ、スラブ厚み２３０ｍｍを、幅９００～１５００ｍｍのスラブとし、幅圧下装置３０における幅圧下量は５０～３００ｍｍ、粗圧延装置１０の最終圧延パス出側での板厚は１６０～１８０ｍｍである。

また、表２には、従来技術として、圧延開始前に無負荷時のロールギャップ差が駆動側と作業側にて差がないよう設定したレベリング量を初期値として、圧延中はレベリング量を一定に保った方法（従来例：一定）と、オペレータによる目視での情報に基づくレベリング操作を行った方法（従来例：手介）とを例示する。さらに、表２には、機械学習を用いた実施例として、ＸＧＢｏｏｓｔを用いて、実施形態にて説明した特徴量全てを用いて構築した圧延機入側キャンバーの予測モデルを用いて、圧下レベリングを設定した方法（実施例：ＸＧＢｏｏｓｔ：全特徴量）を例示する。

そして、表２に示す例では、制御目標値は０ｍｍとした。表２に示すように、本技術を適用し、計５００コイルを圧延したところ、ＸＧＢｏｏｓｔによる全特徴量を用いたレベリング設定方法が最も優位であり、キャンバー量は平均１ｍｍ、標準偏差１６ｍｍであった。以上のように、実施例２によれば、本発明による熱間圧延方法の適用により、キャンバー量が制御目標値通りに制御可能であることを確認した。

（実施例３）
実施例１と同様に、被圧延材２０を幅方向に圧下する金型を備えた幅圧下装置３０と、作業ロールおよび補強ロールからなる４段圧延機とを有する熱間圧延ライン１００にて本発明の検証を行った。圧延対象は本実施例３では長さ６０００～８０００ｍｍ、スラブ厚み２６０ｍｍ、幅９００～１５００ｍｍのスラブとし、本実施例３においては幅圧下装置３０における幅圧下量を行わない物を対象とし、粗圧延装置１０の最終圧延パス出側での板厚は１９０～２１０ｍｍとした。つまり、実施例３は、幅圧下工程が必須ではない製造工程、すなわち幅圧下装置３０を備えない熱間圧延ライン１００を対象とする実施例である。

また、表３には、従来技術として、圧延開始前に無負荷時のロールギャップ差が駆動側と作業側にて差がないよう設定したレベリング量を初期値として、圧延中はレベリング量を一定に保った方法（従来例：一定）と、オペレータによる目視での情報に基づくレベリング操作を行った方法（従来例：手介）とを例示する。さらに、表３には、機械学習を用いた実施例として、ＸＧＢｏｏｓｔを用いて、実施形態にて説明した特徴量の全てを用いて構築したキャンバーの予測モデルおよび圧延機のレベリング設定値を用いて、圧下レベリングを設定した方法（実施例：ＸＧＢｏｏｓｔ：全特徴量）を例示する。

そして、表３に示す例では、制御目標値は０ｍｍとした。表３に示すように、本技術を適用し、計５００コイルを圧延したところ、ＸＧＢｏｏｓｔによる全特徴量を用いたレベリング設定方法が最も優位であり、キャンバー量は平均０ｍｍ、標準偏差１６ｍｍであった。以上のように、実施例３によれば、本発明による熱間圧延方法の適用により、圧延条件が異なる場合においてもキャンバー量が制御目標値通りに制御可能であることを確認した。このように、本発明によってキャンバー量は低位に制御が可能であり、その結果として、通板不良による稼働率の低下および設備破損等を低減することが可能である。本発明による熱間圧延方法の適用により、キャンバー量が制御目標値通りに制御可能であることを確認した。

以上説明した通り、実施形態によれば、連続鋳造機５０にて精錬および鋳造され、加熱炉４０にて加熱された被圧延材２０を、粗圧延装置１０によって複数パス圧延して、鋼板を製造する圧延工程において、粗圧延装置１０の最終圧延パス出側での被圧延材２０のキャンバーを抑制することが可能となる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、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、制御対象の圧延装置は、仕上圧延装置等、粗圧延装置以外の圧延装置であってもよい。

また、制御対象の圧延装置（粗圧延装置１０）は、全４スタンドまたは全５スタンドの圧延機を備えている構成に限定されない。制御対象の圧延装置を構成する圧延機の数（スタンド数）は、被圧延材２０に対して複数パス圧延が行えるのであれば、１つであってもよいし、複数であってもよい。つまり、本発明において、制御対象の圧延装置を構成する圧延機のスタンド数は特に問われない。加えて、圧延機の各ロール段数は、４段に限定されず、所望の段数であってもよい。すなわち、圧延機のロール段数および複数パス圧延の総圧延パス数も特に問われない。

さらに、圧延装置を構成する圧延機は、被圧延材に対し順方向の圧延を行う圧延機（非可逆式の圧延機）であるか、あるいは順方向の圧延と逆方向の圧延とを被圧延材２０に行う圧延機（可逆式の圧延機）であるかは特に限定されない。つまり、本発明において、制御対象の圧延装置は、複数の圧延機が全て非可逆式または可逆式によって構成されていてもよく、あるいは１つ以上の非可逆式の圧延機と１つ以上の可逆式の圧延機とを備えるものであってもよい。上述した実施例２のように第１基目の圧延機を可逆式の圧延機とする場合に限らず、第２基目以降の圧延機を可逆式とする場合、その可逆式の圧延機による順方向の圧延および逆方向の圧延は、被圧延材２０に対する複数パス圧延の何れの圧延パスで行ってもよい。このように、圧延機が可逆式または非可逆式であるかを問わず、圧延装置における第１の圧延パス入側で被圧延材のキャンバー量を測定すれば、その後の複数パス圧延によるキャンバー量を予測することができる。

また、キャンバー量の正負の定義（キャンバーの発生方向の定義）は、上述した実施の形態とは逆に、作業側が負、駆動側が正であってもよい。すなわち、被圧延材２０のキャンバーの曲がり状況について、圧延機の圧延ロールの駆動側への曲りを正、作業側への曲りを負といったように区別してもよい。

さらに、上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。その他、上述した実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

１ 制御装置
２ キャンバー量測定部
３ 記憶部
４ 演算処理部
５ 制御部
１０ 粗圧延装置
１１，１２，１３，１４ 第１～第４圧延機
１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ 第１～第４圧下装置
１１ｂ，１１ｃ 圧延ロール
２０ 被圧延材
３０ 幅圧下装置
４０ 加熱炉
５０ 連続鋳造機
１００ 熱間圧延ライン

Claims (9)

1. 製鋼工程にて精錬および鋳造され、加熱炉にて加熱された被圧延材を、複数の圧延機からなる圧延装置を用いて圧延する際の圧延装置の制御方法であって、
   回帰器の説明変数として、前記被圧延材の製鋼工程に関する操業パラメータ群、加熱工程に関する操業パラメータ群のうちの少なくとも１つの操業パラメータを用いて機械学習によって構築された式を用いて、前記圧延装置の入側での前記被圧延材のキャンバー量を予測する予測ステップと、
   予測された被圧延材のキャンバー量に基づいて、各圧延機の圧下レベリング量を算出する算出ステップと、
   算出された圧下レベリング量に基づいて、各圧延機を制御する制御ステップと、
   を含み、
   前記圧延装置は、加熱工程の後、幅圧下工程において幅圧下装置を用いて幅圧下した被圧延材を、圧延するものであり、
   前記予測ステップは、前記製鋼工程に関する操業パラメータ群、前記加熱工程に関する操業パラメータ群、前記幅圧下工程に関する操業パラメータ群のそれぞれから少なくとも１つの操業パラメータを用いて機械学習によって構築された式を用いて、前記圧延装置の入側での前記被圧延材のキャンバー量を予測するステップを含む
   ことを特徴とする圧延装置の制御方法。
2. 前記予測ステップにおいて用いられる操業パラメータは、
   前記製鋼工程に関する操業パラメータとして、ケイ素当量、
   前記加熱工程に関する操業パラメータとして、均熱帯在炉時間、
   前記幅圧下工程に関する操業パラメータとして、幅圧下量を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の圧延装置の制御方法。
3. 前記予測ステップにおいて用いられる操業パラメータは、
   前記製鋼工程に関する操業パラメータとして、被圧延材の炭素当量、被圧延材のケイ素当量、被圧延材が精錬および鋳造された鋳造機番号を含み、
   前記加熱工程に関する操業パラメータとして、均熱帯在炉時間、加熱炉抽出温度を含み、
   前記幅圧下工程に関する操業パラメータとして、幅圧下量、金型使用量、幅圧下前の被圧延材の板幅、幅圧下前の被圧延材の板厚を含む
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の圧延装置の制御方法。
4. 前記算出ステップにより算出された圧下レベリング量に応じて前記圧延機のレベリング量を設定する設定ステップをさらに含み、
   前記算出ステップは、予測された被圧延材の圧延機入側のキャンバー量と、圧延機における圧下レベリング量の操作に対する圧延機出側でのキャンバー量の変化の関係を表す影響係数と、を用いて、圧延機出側での被圧延材のキャンバー量を目標値に制御可能な圧下レベリング量を算出するステップを含み、
   前記制御ステップは、前記設定ステップにより設定された圧下レベリング量に基づいて、各圧延機を制御するステップを含む
   ことを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の圧延装置の制御方法。
5. 製鋼工程にて精錬および鋳造され、加熱炉にて加熱された被圧延材を、複数の圧延機からなる圧延装置を用いて圧延する圧延装置の制御装置であって、
   回帰器の説明変数として、前記被圧延材の製鋼工程に関する操業パラメータ群、加熱工程に関する操業パラメータ群のうちの少なくとも１つの操業パラメータを用いて機械学習によって構築された回帰器を有し、前記回帰器を用いて前記圧延装置の入側での前記被圧延材のキャンバー量を予測する予測部と、
   予測された被圧延材のキャンバー量に基づいて、各圧延機の圧下レベリング量を算出する算出部と、
   算出された各圧延機の圧下レベリング量に基づいて、各圧延機を制御する制御部と、
   を備え、
   前記圧延装置は、加熱工程の後、幅圧下工程において幅圧下装置を用いて幅圧下した被圧延材を、圧延するものであり、
   前記予測部は、前記製鋼工程に関する操業パラメータ群、前記加熱工程に関する操業パラメータ群、前記幅圧下工程に関する操業パラメータ群のそれぞれから少なくとも１つの操業パラメータを用いて機械学習によって構築された式を用いて、前記圧延装置の入側での前記被圧延材のキャンバー量を予測する
   ことを特徴とする圧延装置の制御装置。
6. 前記予測部は、前記製鋼工程に関する操業パラメータとして、ケイ素当量、前記加熱工程に関する操業パラメータとして、均熱帯在炉時間、前記幅圧下工程に関する操業パラメータとして、幅圧下量を用いて前記回帰器を構築する
   ことを特徴とする請求項５に記載の圧延装置の制御装置。
7. 前記予測部は、前記製鋼工程に関する操業パラメータとして、被圧延材の炭素当量、被圧延材のケイ素当量、および被圧延材が精錬および鋳造された鋳造機番号、前記加熱工程に関する操業パラメータとして、均熱帯在炉時間、および加熱炉抽出温度、前記幅圧下工程に関する操業パラメータとして、幅圧下量、金型使用量、幅圧下前の被圧延材の板幅、および幅圧下前の被圧延材の板厚を用いて前記回帰器を構築する
   ことを特徴とする請求項５または６に記載の圧延装置の制御装置。
8. 前記算出部により算出された圧下レベリング量に応じて前記圧延機のレベリング量を設定する設定部をさらに備え、
   前記算出部は、前記予測部により予測された被圧延材のキャンバー量と、各圧延機における圧下レベリング量の操作に対する各圧延機の出側でのキャンバー量の変化の関係を表す影響係数と、を用いて、前記圧延装置の最終圧延パス出側での被圧延材のキャンバー量を目標値に制御可能な圧下レベリング量を算出し、
   前記制御部は、前記設定部により設定された圧下レベリング量に基づいて、各圧延機を制御する
   ことを特徴とする請求項５から７のうちのいずれか一項に記載の圧延装置の制御装置。
9. 請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の圧延装置の制御方法を用いて鋼板を製造するステップを含むことを特徴とする鋼板の製造方法。

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