JPH11244920A - タンデム圧延機制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 板厚、クラウン形状、エッジ形状、および、
伸び分布が良好な圧延材を安定に生産する。 【解決手段】 ３つ以上のスタンド１−１〜１−５を有
するタンデム圧延機１の制御に際し、上流側のスタンド
１−１，１−２を操作して圧延材の中央板厚と板厚分布
を制御する第１板厚制御装置１０と、中間のスタンド１
−３〜１−４を操作して圧延材のエッジ部の局所的な板
厚分布を制御する第２板厚制御装置２０と、下流側のス
タンド１−５を操作して圧延材の伸び分布を制御する平
坦度制御装置３０と、制御装置相互を協調制御するため
の板厚協調制御装置４０とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スタンドを３つ以
上有するタンデム圧延機を制御するためのタンデム圧延
機制御装置に係り、特に、これらのスタンドを協調して
制御することに好適なタンデム圧延機制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】圧延材を生成する圧延機においては、従
来から圧延材の中央部の圧延方向の板厚を均一にする板
厚制御が行われている。しかし、板厚制御は、幅方向に
おけるある一点での板厚を制御量として計測し、制御す
る。このため、板厚制御では、幅方向のある一点におけ
る長手方向の板厚は良好に制御されていても、幅方向の
板厚の均一性は必ずしも良好に制御されているわけでは
ない。

【０００３】そこで、このような幅方向の板厚制御の一
つとしてクラウン制御が行われている。クラウン制御
は、圧延材の断面形状を制御する方法の一つであるが、
通常は圧延材の中央部板厚と圧延材エッジにおける板厚
の差を制御することが行われている。

【０００４】近年の冷間圧延では、圧延材断面形状の制
御として更に、板端部での板厚減少(エッジドロップ)を
抑制するエッジドロップ制御が行われている。

【０００５】以上のような幅方向の板厚制御と長手方向
の板厚制御を含めた板厚制御をここではプロファイル制
御と呼ぶこととする。

【０００６】一方、板破断防止などの操業の観点、製品
としての観点から圧延材の幅方向の材料の伸びを良好に
制御することも圧延機制御において望まれている。

【０００７】このように、圧延材から所望の製品を生成
するために、圧延方向の板厚を制御する板厚制御、圧延
材の断面形状の一面を制御するクラウン制御、圧延材の
エッジ部の断面形状を制御するエッジドロップ制御、圧
延材の伸び分布を制御する板伸び(平坦度)制御などが存
在しており、個別の制御として適用されていた。特に、
タンデム圧延機は、複数のスタンドを有して構成される
ため、スタンド単体で制御を実現するのではなく、各ス
タンドに制御を割り振る方法が適用された。このような
方法の例としては、特開平３−２４３２０４「板圧延の
エッジドロップ制御方法」に記載されているように、複
数のスタンドのワークロールのシフトによってエッジド
ロップ量を制御する方法がある。

【０００８】しかし、個別に制御を構築するだけでは互
いの干渉が存在し、良好な制御を達成することができな
い。そこで、個々の制御を割り振って圧延する方法が構
築された。その例としては、特開昭６０−１４１３０３
「連続圧延方法および設備」に記載されているように、
タンデム圧延機を３段に区分し、１段目で板厚制御、２
段目でクラウン制御、３段目で最終的な断面形状の修正
制御を行うことで板厚とクラウン制御を振り分けて実現
している。また、一方では、特開平２−１２１７１２に
記載されているように、大まかな平坦度、クラウン制御
を最終スタンド以外で実現し、最終スタンドで局所的な
平坦度制御を行う方法を行っている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、タンデ
ム圧延機では複数のスタンドから構成されているので、
一つの制御項目に対する操作を複数のスタンドに割り振
る構成や、複数の制御項目に対する操作を複数のスタン
ドに割り振る構成を用いることがタンデム圧延機の特徴
を生かして良好な製品を生産する上で重要である。

【００１０】従って、圧延機の制御には、圧延材の中央
部の圧延方向の板厚を制御する板厚制御、圧延材の幅方
向の板厚分布を制御するプロファイル制御、特に圧延材
のエッジ部分の板厚分布を制御するエッジドロップ制
御、圧延材の幅方向の伸び分布を制御する板伸び制御
(平坦度制御)など複数の制御を行う必要がある。

【００１１】しかし、従来の圧延機制御では、上記の特
開平３−２４３２０４号公報「板圧延のエッジドロップ
制御方法」に記載されているようにエッジドロップ制御
だけに対して割り振る制御方法や、上記の特開昭６０−
１４１３０３号公報「連続圧延方法および設備」に記載
されているように板厚とクラウン制御を割り振る制御方
法や、特開平２−１２１７１２号公報に記載されている
ように平坦度制御とクラウン制御を割り振る制御方法等
のように、板厚制御、クラウン制御、プロファイル制御
(特に、エッジドロップ制御)、平坦度制御の４つ中のい
くつかを考慮しているだけであり、全ての制御目的を考
慮して割り振る制御方法となっていないため、所望の製
品を生成するためにタンデム圧延機の特性を十分に考慮
した圧延機制御となっていないという問題があった。

【００１２】本発明の目的は、板厚、クラウン形状、プ
ロファイル(特に、エッジドロップ)、および、平坦度が
良好に制御された圧延を行うことができるタンデム圧延
装置の制御装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の態様によれば、スタンドを３台有す
るタンデム圧延機を制御するためのタンデム圧延機制御
装置であって、圧延材の幅方向における平均的な板厚
の、通板方向の変動を除去し、かつ、圧延材の幅方向に
おける平均的な板厚、および、板厚分布を制御するため
の第１の板厚制御装置と、圧延材の幅方向のエッジ部付
近の局所的な板厚分布を制御するための第２の板厚制御
装置と、圧延材の伸びの幅方向分布を制御するための平
坦度制御装置と、上記第１の板厚制御装置、第２の板厚
制御装置および平坦度制御装置の協調動作を制御するた
めの板厚協調制御装置とを備え、上記第１の板厚制御装
置は、上流側のスタンドを操作し、上記第２の板厚制御
装置は、中間のスタンドを操作し、上記平坦度制御装置
は、下流側のスタンドを操作することを特徴とするタン
デム圧延機制御装置が提供される。

【００１４】本発明の第２の態様によれば、スタンドを
４台以上有するタンデム圧延機を制御するためのタンデ
ム圧延機制御装置であって、圧延材の幅方向における平
均的な板厚の、通板方向の変動を除去し、かつ、圧延材
の幅方向における平均的な板厚、および、板厚分布を制
御するための第１の板厚制御装置と、圧延材の幅方向の
エッジ部付近の局所的な板厚分布を制御するための第２
の板厚制御装置と、圧延材の伸びの幅方向分布を制御す
るための平坦度制御装置と、上記第１の板厚制御装置、
第２の板厚制御装置および平坦度制御装置の協調動作を
制御するための板厚協調制御装置とを備え、上記第１の
板厚制御装置は、最も上流側の２台のスタンドを操作
し、上記平坦度制御装置は、最も下流側のスタンドを操
作し、上記第２の板厚制御装置は、これら以外のスタン
ドのうち少なくとも１台を操作することを特徴とするタ
ンデム圧延機制御装置が提供される。

【００１５】本発明の第３の態様によれば、スタンドを
複数台有し、圧延材の平均的な板厚、板厚分布、およ
び、エッジ部付近の局所的な板厚分布を、最下流のスタ
ンド以外のスタンドを操作して制御するための板厚制御
装置を有するタンデム圧延機制御装置であって、最下流
のスタンドを操作して、圧延材の伸びの幅方向分布を制
御するための平坦度制御装置を備え、上記平坦度制御装
置は、最下流のスタンドに許容される操作量での制御目
標の達成が困難であるとき、圧延材の伸びの幅方向分布
を制御するための操作量が上記許容値に収まるように最
下流のスタンドにおける制御目標を修正し、かつ、この
修正に伴って不足する操作が他のスタンドで行われるよ
うに制御目標を修正する要求を他の制御装置に送出する
ことを特徴とするタンデム圧延機制御装置が提供され
る。

【００１６】本発明の第４の態様によれば、圧延材の平
均的な板厚、幅方向における平均的な板厚分布、およ
び、エッジ部付近の局所的な板厚分布を操作するスタン
ドからなるスタンド群を３群有するタンデム圧延装置の
制御装置であって、上記タンデム圧延装置の入側におけ
る圧延材の板厚およびプロファイルと、出側における圧
延材の板厚、プロファイル、および、伸び分布と、上記
各スタンドにおける操作量とを受け付け、上流側のスタ
ンド群および中間のスタンド群の間での、板厚、プロフ
ァイル、および、伸び分布と、中間のスタンド群および
下流側のスタンド群の間での、板厚、プロファイル、お
よび、伸び分布とを予測するための予測装置と、各スタ
ンド群の出側における板厚、プロファイル、および、伸
び分布が、割り当てられた制御目標に近づくように、当
該スタンド群における操作量を求めるための演算装置
と、スタンド群相互の協調制御を行うための協調制御装
置とを有し、上記協調制御装置は、上記各演算装置が求
めた、対応するスタンド群における操作量が、当該スタ
ンド群に予め定められた許容範囲を越えるとき、当該操
作量が許容範囲に収まり、かつ、不足する操作が他のス
タンド群で行われるように操作量を割り振った、各スタ
ンド群における制御目標を求め、上記演算装置に与える
ことを特徴とするタンデム圧延機制御装置が提供され
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について説明をする。

【００１８】まず、図１からを参照して、本発明を適用
したタンデム圧延機制御装置の概略について説明する。
図１では、タンデム圧延機がスタンドを５台有して構成
されている場合が描かれている。

【００１９】図１において、制御の対象であるタンデム
圧延機１は、スタンドと呼ばれる圧延機(１−１〜１−
５)を複数有して構成される。各スタンドの圧延機１−
１〜１−５には、各スタンドの出側板厚分布等を変更す
るための圧延機操作装置(８−１〜８−５)が装備されて
いる。各圧延機操作装置８−１〜８−５は、対応するス
タンドにおける圧延状態なども出力する。

【００２０】上記タンデム圧延機１の入側には、圧延材
２の圧延前の中央部の板厚を計測する入側板厚計３と、
板厚分布を計測する入側プロファイルメータ４とが設け
られ、また、タンデム圧延機１の出側には、圧延材２の
圧延後の中央部の板厚を計測する出側板厚計５と、板厚
分布を計測する出側プロファイルメータ６と、圧延材２
の伸びを計測する形状検出器７とが設けられている。

【００２１】タンデム圧延機制御装置１００は、タンデ
ム圧延機１を制御の対象とし、タンデム圧延機１の入側
に設けられた入側プロファイルメータ４および入側板厚
計３における計測値と、出側に設けられた出側板厚計５
および形状検出器７における計測値と、セットアップ制
御装置２００おける設定値とを受け付け、タンデム圧延
機１の各スタンド１−１〜１−５に設けられた圧延機操
作装置８−１〜８−５を制御する。以下に、第１スタン
ド１−１と第２スタンド１−２とで圧延材２の中央板厚
と大局的な板厚分布(断面形状)を形成し、第３スタンド
１−３で圧延材２のエッジ部の局所的な板厚分布(断面
形状)を形成し、第５スタンド１−５で圧延材２の平坦
度を制御する例について説明する。

【００２２】上記タンデム圧延機制御装置１００は、タ
ンデム圧延機１で圧延される圧延材２のトータルプロフ
ァイルを制御するためのものであり、圧延材２の中央板
厚と大局的な断面形状を形成するための第１板厚制御装
置１０と、圧延材２のエッジ部近傍の局所的な板厚分布
(断面形状)を形成する第２板厚制御装置２０と、圧延材
２の幅方向の伸びを制御する平坦度制御装置３０と、第
１板厚制御装置１０、第２板厚制御装置２０および平坦
度制御装置３０を協調させて動作させるための板厚協調
制御装置４０とを有して構成されている。

【００２３】上記第１板厚制御装置１０は、上記入側板
厚計３によって計測された圧延前の圧延材２の中央板厚
と、上記入側プロファイルメータ４によって計測された
圧延前の圧延材２の板厚分布と、上記出側板厚計５によ
って計測された圧延後の圧延材２の中央板厚と、出側プ
ロファイルメータ６によって計測された圧延後の圧延材
２の板厚分布と、上記板厚協調制御装置４０から出力さ
れる圧延材２の目標板厚分布(断面形状)を取り込む。更
に、第１板厚制御装置１０は、板厚協調制御装置４０を
介して第１板厚制御装置１０、第２板厚制御装置２０、
平坦度制御装置３０の操作量も取り込んで、タンデム圧
延機１の第１スタンド１−１と第２スタンド２−２の圧
延機操作装置８−１と圧延機操作装置８−２を操作する
操作信号を演算する。

【００２４】なお、板厚協調制御装置４０から送られて
くる目標板厚分布は、セットアップ制御装置２００で設
定されるが、場合によっては板厚協調制御装置４０の要
求により修正される。

【００２５】上記第１板厚制御装置１０は、第２板厚制
御装置２０と平坦度制御装置３０との操作量を取り込む
ことでタンデム圧延機１における下流のスタンドでの圧
延によって生じる圧延材２の端部の板厚減少を考慮して
圧延材２の大局的な板厚分布(断面形状)が目標の板厚分
布に近づくことを評価関数として、第１スタンド１−１
と第２スタンド１−２の圧延機操作装置８−１と８−２
の操作量を演算して、操作信号を出力する。第１板厚制
御装置１０で演算された操作量は、板厚協調制御装置４
０にも出力され、板厚協調制御装置４０を介して第１板
厚制御装置２０と平坦度制御装置３０にも出力される。
これにより、第１板厚制御装置１０、第２板厚制御装置
２０、平坦度制御装置３０は、互いの操作に伴う影響を
考慮した制御を行うことが可能となる。

【００２６】上記第２板厚制御装置２０は、上記入側プ
ロファイルメータ４によって計測された圧延前の圧延材
２のエッジ近傍の板厚分布と、上記出側プロファイルメ
ータ６によって計測された圧延後の圧延材２のエッジ近
傍の板厚分布と、板厚協調制御装置４０から送られる圧
延材２のエッジ部近傍の目標板厚分布とを取り込む。更
に、板厚協調制御装置４０を介して、第１板厚制御装置
１０および平坦度制御装置３０で演算された操作量も第
２板厚制御装置２０に入力される。以上の入力をもとに
して、第２板厚制御装置２０は、タンデム圧延機１の第
３スタンド１−３の圧延機操作装置８−３を操作する操
作信号を演算する。

【００２７】なお、板厚協調制御装置４０から送られて
くる目標板厚分布は、セットアップ制御装置２００で設
定されるが、場合によっては、板厚協調制御装置４０か
らの目標値修正要求の信号を受け取り、セットアップ制
御装置２００から設定された目標値の修正が行われる。

【００２８】第１板厚制御装置１０および平坦度制御装
置３０で演算された操作量は、板厚協調制御装置４０を
介して第２板厚制御装置２０にも送られるので、第２板
厚制御装置２０は、第１板厚制御装置１０、平坦度制御
装置３０の影響を考慮して、圧延材２のエッジ近傍の板
厚分布が目標の板厚分布に近づくことを評価関数として
第３スタンド１−３の圧延機操作装置８−３の操作量を
演算する。第２板厚制御装置２０で演算された操作量
は、板厚協調制御装置４０にも出力され、板厚協調制御
装置４０を介して第２板厚制御装置２０で演算された操
作量は、第１板厚制御装置１０と平坦度制御装置３０に
出力される。このようにして、第２板厚制御装置２０の
操作に伴う影響が考慮された制御を、第１板厚制御装置
１０、平坦度制御装置３０で行うことが可能となる。

【００２９】上記平坦度制御装置３０は、上記入側プロ
ファイルメータ４によって計測される圧延材２のプロフ
ァイル計測値と、上記形状検出器７によって計測される
伸び分布計測値と、上記板厚協調制御装置４０から送ら
れる圧延材２の目標伸び分布と、板厚協調制御装置４０
を介して与えられる第１板厚制御装置１０および第２板
厚制御装置２０の操作量とを入力として、タンデム圧延
機１の第５スタンド１−５の圧延機操作装置８−５を操
作する操作信号を演算する。

【００３０】なお、板厚協調制御装置４０から送られて
くる目標伸び分布は、セットアップ制御装置２００で設
定されるが、第１板厚制御装置１０、第２板厚制御装置
２０、平坦度制御装置３０から板厚協調制御装置４０へ
の目標値修正信号が送られて、板厚協調制御装置４０が
目標の伸び分布を修正することもある。

【００３１】平坦度制御装置３０は、圧延材２の伸び分
布が目標の伸び分布に近づくことを評価関数として第５
スタンド１−５の圧延機操作装置８−５の操作量を演算
して、操作信号を出力する。このとき、平坦度制御装置
３０は、板厚協調制御装置４０を介して第１板厚制御装
置１０および第２板厚制御装置２０の操作量も取り込
み、第１板厚制御装置１０、第２板厚制御装置２０によ
る上流スタンドおよび中間スタンドの操作の影響を考慮
して操作量の計算を行う。平坦度制御装置３０での演算
結果は、下流スタンドの圧延機操作装置８−５に出力さ
れるとともに、板厚協調制御装置４０にも送られる。

【００３２】上記板厚協調制御装置４０は、必要に応じ
て平坦度制御装置３０の演算結果を第１板厚制御装置１
０および第２板厚制御装置２０に出力する。

【００３３】以上のように、第１板厚制御装置１０は、
タンデム圧延機１の上流スタンドである第１スタンド１
−１と第２スタンド１−２、第２板厚制御装置２０は、
タンデム圧延機１の中間スタンドである第３スタンド１
−３、平坦度制御装置３０は、タンデム圧延機１の下流
スタンドである第５スタンド１−５を操作することで圧
延材２の中央近傍板厚、エッジ近傍板厚および伸びを制
御している。また、第１板厚制御装置１０、第２板厚制
御装置２０、平坦度制御装置３０は、各装置が演算した
操作量を板厚協調制御装置４０を介して互いの操作によ
る影響を考慮しているので、互いの操作の干渉による悪
影響を取り除くことができる。

【００３４】次に、図１および図２を参照して、上記第
１板厚制御装置の詳細について説明する。

【００３５】図２おいて、第１板厚制御装置１０は、Ａ
ＧＣ（automatic gauge control）装置１０１と、第１
予測装置１０３と、第２予測装置１０６と、比較器１０
４と、仮想目標演算装置１０７と、演算装置１０５と、
非干渉制御装置１０２と、同期制御装置１０８とを有し
て構成されている。

【００３６】上記ＡＧＣ装置１０１は、中央板厚の計測
結果から板厚を制御するためのものである。ＡＧＣ装置
１０１は、圧延機操作装置８で計測される圧延荷重等の
圧延情報と、タンデム圧延機１の入側と出側に設置され
ている板厚計３、５から計測される板厚情報とを用いて
圧延機操作装置８の操作量を計算する。ＡＧＣ装置１０
１における制御の手法としては、例えば、ＢＩＳＲＡＡ
ＧＣ手法、ＦＦＡＧＣ手法、ＦＢＡＧＣ手法などが挙げ
られる。

【００３７】上記ＢＩＳＲＡＡＧＣ手法は、上記圧延荷
重と圧延ロールの間隔の計測値から各スタンドの出側板
厚を推定して、ロール間隙を変更する圧下装置への操作
量を計算する手法である。

【００３８】上記ＦＦＡＧＣ手法は、入側板厚計３の出
力を各スタンドまでトラッキングして各スタンドへ到達
するタイミングでロール間隙とロール速度を操作する手
法である。

【００３９】上記ＦＢＡＧＣ手法は、出側板厚計５で計
測された板厚を各スタンドのロール間隔やロール速度変
更にフィードバックする手法である。

【００４０】上記第１予測装置１０３は、圧延材２の入
側プロファイル計測結果、ならびに、現在の第１板厚制
御装置１０、第２板厚制御装置２０および平坦度制御装
置３０における操作量からタンデム圧延機１の出側プロ
ファイルを予測するためのものである。

【００４１】上記第２予測装置１０６は、入側プロファ
イル計測結果、ならびに、過去の第１板厚制御装置１
０、第２板厚制御装置２０および平坦度制御装置３０に
おける操作量から現在出側プロファイルメータ６で計測
されているポイントの出側プロファイルを推定するため
のものである。

【００４２】上記比較器１０４は、第２予測装置１０６
における推定の結果、および、同じポイントに対応する
実際に計測された出側プロファイルの結果を比較するた
めのものである。

【００４３】上記仮想目標演算装置１０７は、板厚協調
制御装置４０の出力から仮想的な材料のプロファイルの
目標値を計算するためのものである。

【００４４】上記演算装置１０５は、第１予測装置１０
３における予想の結果、比較器１０４における比較の結
果、および、仮想目標演算装置１０７における計算の結
果から圧延材２の概略のプロファイルを制御するための
操作量を計算するためのものである。

【００４５】上記非干渉制御装置１０２は、演算装置１
０５で計算した操作量によって板厚制御への干渉を打ち
消すようにＡＧＣ装置１０１を補正するためのものであ
る。

【００４６】上記同期制御装置１０８は、ＡＧＣ装置１
０１、非干渉制御装置１０２、第１予測装置１０３、比
較器１０４、演算装置１０５、第２予測装置１０６、お
よび、仮想目標演算装置１０７の演算のタイミングを制
御するためのものである。

【００４７】第１板厚制御装置１０の役割としては、材
料の概略のプロファイルを制御することも板厚制御と同
様に重要である。以下に、第１板厚制御装置１０におけ
る材料プロファイル制御について説明する。

【００４８】先ず、第１予測装置１０３により入側プロ
ファイルメータ４で計測された圧延材２のプロファイル
を取り込み、板厚協調制御装置４０を介して得られた各
スタンドに入力された第１板厚制御装置１０、第２板厚
制御２０、平坦度制御装置３０の操作量をもとに、現在
の入側プロファイルメータで計測されたプロファイルが
タンデム圧延機１の出側においてどのようなプロファイ
ルになるかを予測する。

【００４９】一方、第２予測装置１０６では、現在の出
側プロファイルメータ６で計測された圧延材２の計測結
果に対応した圧延材２の入側プロファイルと、その点が
各スタンドにおいて操作された履歴とを用いてタンデム
圧延機１の出側における圧延材２のプロファイルを推定
する。

【００５０】そして、比較器１０４において、第２予測
装置１０６で予測した結果と出側プロファイルメータ６
で計測された結果とから予測誤差を計算する。第１予測
装置１０３の結果と比較器１０４の結果とから、演算装
置１０５は圧延材２のプロファイル変更する上流スタン
ド(ここでは第１スタンドと第２スタンド)の適当な操作
量を計算する。圧延材２のプロファイルを変更する圧延
機操作装置８としては、圧延機のロールのベンディング
やシフトがある。

【００５１】なお、演算装置１０５では、仮想目標演算
装置１０７から送られてくる仮想的な目標プロファイル
を目標値として、制御結果と目標値との偏差を最小化す
るように操作量を計算する。この演算に際し、伸びの制
限値を併せて取得し、仮想目標演算装置１０７から各ス
タンドにおいて形状(伸び)の異常が生じないように、上
記伸びの制限値内での操作量を計算する。

【００５２】仮想目標演算装置１０７は、演算装置１０
５に仮想的な材料の目標プロファイルを送るためのもの
であり、セットアップ制御装置２００で設定される本来
の材料の目標プロファイルが板厚協調制御装置４０を介
して設定される。また、第２板厚制御装置２０および平
坦度制御装置３０からの目標プロファイル修正要求が板
厚協調制御装置４０を介して送られる。これにより、仮
想目標演算装置１０７では、セットアップ制御装置２０
０で設定された本来の目標プロファイルに対して修正を
行い、演算装置１０５に仮想的な目標プロファイルを送
る。

【００５３】第１板厚制御装置１０では、板厚制御とプ
ロファイル制御とを同時に行っている。このため、操作
の各種ケースによっては、板厚制御とプロファイル制御
との干渉が生じる。そこで、演算装置１０５の操作量
は、非干渉制御装置１０２に送られ、プロファイルの制
御の操作によって生じる干渉を打ち消すような板厚制御
の操作を非干渉制御装置１０２は演算し、ＡＧＣ装置１
０１に補正量として送る。

【００５４】以上のような各装置１０１、１０２、１０
３、１０４、１０５、１０６、１０７の演算と信号の流
れによって第１板厚制御装置１０は動作する。但し、各
装置は互いに制御演算のタイミング等が重要となるた
め、各装置の演算処理のトリガや信号の流れを制御する
必要がある。そこで、第１板厚制御装置１０には、内部
の各装置の動作タイミングを制御する同期制御装置１０
８を設けている。同期制御装置１０８は、第１板厚制御
装置１０内部の各装置が連係して動作するように各装置
の状態を取り込み、各装置に動作トリガ信号等を送り、
全体を制御する。

【００５５】次に、図１および図３を参照して、第２板
厚制御装置の詳細について説明をする。

【００５６】図３において、第２板厚制御装置２０は、
第１予測装置２０３と、第２予測装置２０６と、比較器
２０４と、仮想目標演算装置２０７と、演算装置２０５
と、同期制御装置２０８とを有して構成されている。

【００５７】上記第１予測装置２０３は、圧延材２の入
側プロファイル計測結果と板厚協調制御装置４０に蓄え
られている、第１板厚制御装置１０および平坦度制御装
置３０で演算された各スタンドの圧延機操作装置８の各
操作量とからタンデム圧延機１の出側プロファイルを予
測するためのものである。

【００５８】上記第２予測装置２０６は、現在出側プロ
ファイルメータ６で計測されている材料が入側プロファ
イルメータ４で計測された結果と、その計測された圧延
材２が実際に受けた第１板厚制御装置１０、第２板厚制
御装置２０および平坦度制御装置３０の操作量とから出
側プロファイルを推定するためのものである。

【００５９】上記比較器２０４は、第２予測装置２０６
の結果と、同じポイントに対応する実際に計測された出
側プロファイルの結果とを比較するためのものである。

【００６０】上記仮想目標演算装置２０７は、板厚協調
制御装置４０の出力から仮想的な材料のプロファイルの
目標値を計算するためのものである。

【００６１】上記演算装置２０５は、第１予測装置２０
３の結果、比較器２０４の結果、および、仮想目標演算
装置２０７の結果から圧延材２の概略のプロファイルを
制御するための操作量を計算するためのものである。

【００６２】上記同期制御装置２０８は、第１予測装置
２０３、比較器２０４、演算装置２０５、第２予測装置
２０６、および、仮想目標演算装置２０７の演算のタイ
ミングを制御するためのものである。

【００６３】第２板厚制御装置２０では、材料のエッジ
部分の板厚制御することが重要な役割である。以下に、
材料エッジ部の制御について説明する。

【００６４】先ず、第１予測装置２０３は、入側プロフ
ァイルメータ４で計測された圧延材２のエッジ部のプロ
ファイルと、板厚協調制御装置４０を介して第１板厚制
御装置１０、第２板厚制御装置１０および平坦度制御装
置３０が出力した操作量とを取り込み、タンデム圧延機
１の出側での圧延材２のエッジ部のプロファイルを予測
する。

【００６５】一方、第２予測装置２０６では、現在の出
側プロファイルメータ６で計測された圧延材２のエッジ
部のプロファイル計測結果に対応した圧延材２のエッジ
部の入側プロファイルと、第１板厚制御装置１０、第２
板厚制御装置２０および平坦度制御装置３０が現在計測
した圧延材２のプロファイルの計測点に対して出力した
過去の操作量とを用いて、タンデム圧延機１の出側にお
ける圧延材２の計測点に対応した位置のエッジ部プロフ
ァイルを推定する。

【００６６】そして、比較器２０４において、第２予測
装置２０６で推定した結果と出側プロファイルメータ６
で計測された結果とから推定誤差を計算する。

【００６７】次に、演算装置２０５は、第１予測装置２
０３の結果と比較器２０４の結果とから、圧延材２のエ
ッジ部のプロファイル変更する中間スタンド(ここでは
第３スタンド)の適当な操作量を計算する。演算装置２
０５で演算した結果は、第３スタンドの圧延機操作装置
８−３に出力されるとともに、板厚協調制御装置４０に
も出力される。圧延材２のエッジ部のプロファイルを変
更する圧延機操作装置８としては、圧延機のロールのベ
ンディングやシフトがある。演算装置２０５では、仮想
目標演算装置２０７から送られてくる仮想的なエッジ部
の目標プロファイルを目標値として制御後のエッジ部の
プロファイルと目標値の偏差を最小化することを評価と
して操作量を計算する。この演算では、仮想目標演算装
置２０７から形状(伸び)の異常が生じないように伸びの
制限値も送られ、その制限値内で圧延機操作装置８の操
作量を計算する。演算装置２０５に仮想的な材料の目標
プロファイルを送る仮想目標演算装置２０７では、セッ
トアップ制御装置２００で設定される本来の材料の目標
プロファイルが板厚協調制御装置４０を介して設定され
る。また、第１板厚制御装置１０や平坦度制御装置３０
からの目標プロファイル修正要求が板厚協調制御装置４
０を介して送られる。例えば、最終スタンドの出側での
形状偏差が大きく、平坦度制御装置３０だけでは材料伸
びを制御できない場合、最終スタンド圧延前の圧延材２
の入側プロファイルを修正することで圧延後の伸びを抑
制する方法がある。この場合では、平坦度制御装置３０
が目標修正の要求を板厚協調制御装置４０に送り、その
結果、板厚協調制御装置４０が第２板厚制御装置２０の
仮想目標演算装置２０７に目標プロファイルの変更させ
る。これにより、仮想目標演算装置２０７では、セット
アップ制御装置２００で設定された本来の目標プロファ
イルに対して修正を行い、演算装置２０５に仮想的な目
標プロファイルを送る。

【００６８】以上のような各装置の演算と信号の流れに
よって第２板厚制御装置２０は動作する。但し、各装置
は互いに制御演算のタイミング等が重要となるため、各
装置の演算処理のトリガや信号の流れを制御する必要が
ある。そこで、第２板厚制御装置２０には、内部の各装
置の動作タイミングを制御する同期制御装置２０８を設
けている。同期制御装置２０８は、第２板厚制御装置２
０内部の各装置が連係して動作するように各装置の状態
を取り込み、各装置に動作トリガ信号等を送り、全体を
制御する。

【００６９】次に、図１および図４を参照して、平坦度
制御装置３０の詳細について説明する。

【００７０】図４において、平坦度制御装置３０は、予
測装置３０３と、仮想目標演算装置３０７と、演算装置
３０５と、同期制御装置３０８とを有して構成されてい
る。

【００７１】上記予測装置３０３は、圧延材２の入側プ
ロファイルと、第１板厚制御装置１０、第２板厚制御装
置２０および平坦度制御装置３０が出力した操作量とか
ら最終スタンド出側での圧延材２の伸びを予測するため
のものである。

【００７２】上記仮想目標演算装置３０７は、板厚協調
制御装置４０の出力から仮想的な材料の伸びの目標値を
計算するためのものである。

【００７３】上記演算装置３０５は、予測装置３０３の
結果と、仮想目標演算装置３０７の結果とから、圧延材
２の伸びを制御するための下流スタンド(ここでは第５
スタンド)の操作量を計算するためのものである。

【００７４】上記同期制御装置３０８は、予測装置３０
３、演算装置３０５、仮想目標演算装置３０７の演算の
タイミングを制御するためのものである。

【００７５】平坦度制御装置３０では、材料の伸び分布
を制御することが重要な役割である。以下に、平坦度制
御装置３０における、材料の伸び分布の制御について説
明する。

【００７６】先ず、予測装置３０３は、入側プロファイ
ルメータ４で計測された圧延材２のプロファイルと、板
厚協調制御装置４０を介した第１板厚制御装置１０、第
２板厚制御装置２０および平坦度制御装置３０が出力す
る操作量とを取り込む。そして、現在計測された入側プ
ロファイルに対応する、タンデム圧延機１の最終スタン
ドの入側における圧延材２のプロファイルを予測する。
さらに、予測したプロファイルと、最終スタンドの操作
とから最終スタンド出側の圧延材２の伸び分布を予測す
る。

【００７７】次に、演算装置３０５は、予測装置３０３
の結果と、最終スタンドの出側に取付けられた形状検出
器７で計測された結果とから、圧延材２の伸び分布を制
御するための下流スタンド(ここでは第５スタンド)の適
当な操作量を計算する。圧延材２の伸び分布を変更する
圧延機操作装置８としては、圧延機のロールのベンディ
ングやシフト、レベリング等がある。演算装置３０５で
は、仮想目標演算装置３０７から送られてくる仮想的な
目標伸び分布を目標値として、制御後の伸び分布と目標
値の偏差を最小化することを評価として操作量を計算す
る。この演算では、仮想目標演算装置３０７から最終ス
タンドの出側の材料プロファイルおいて異常が生じない
ように出側プロファイルの制限値も送られ、その制限値
内での操作量を計算する。演算装置３０５で計算された
操作量は、第５スタンドの圧延機操作装置８−５に送ら
れるとともに、板厚協調制御装置４０にも出力される。

【００７８】最終スタンド出側における圧延材２の仮想
的な目標伸び分布を演算装置３０５に送る仮想目標演算
装置３０７では、セットアップ制御装置２００で設定さ
れる本来の伸び分布目標値が板厚協調制御装置４０を介
して設定される。また、第１板厚制御装置１０や第２板
厚制御装置２０からの目標プロファイル修正要求が板厚
協調制御装置４０を介して送られる。これにより、仮想
目標演算装置３０７では、セットアップ制御装置２００
で設定された本来の目標プロファイルに対して修正を行
い、演算装置３０５に仮想的な目標伸び分布を送る。

【００７９】以上のような各装置の演算と信号の流れに
よって平坦度制御装置３０は動作する。但し、各装置は
互いに制御演算のタイミング等が重要となるため、各装
置の演算処理のトリガや信号の流れを制御する必要があ
る。そこで、平坦度制御装置３０にも、内部の各装置の
動作タイミングを制御する同期制御装置３０８を設けて
いる。同期制御装置３０８は、平坦度制御装置３０内部
の各装置が連係して動作するように各装置の状態を取り
込み、各装置に動作トリガ信号等を送り、全体を制御す
る。

【００８０】上述のように、第１板厚制御装置１０、第
２板厚制御装置２０、および、平坦度制御装置３０にお
いて、各予測装置で圧延材２のプロファイルや伸びを予
測している。以下に、プロファイルや伸びを予測するた
めの方法について説明する。

【００８１】圧延材２のプロファイルを計算する手法の
一例として、簡易モデルによる手法を以下では説明す
る。

【００８２】圧延材２のプロファイルは、幅方向に広が
っているが基本的には１次元の板厚モデルを基本にして
考えることができる。１次元の板厚モデルとしてが、例
えば、下記のモデルを用いることができる。

【００８３】［数１］ h=S+P/K h:板厚 S:ロール間隙 P:圧延荷重 ［数２］ P=Fp(h、H、τ、V・・・):荷重モデル 荷重モデルとしては、例えば、Ｈｉｌｌの近似式などが
挙げられる。

【００８４】この結果より、圧延荷重とロールのギャッ
プとから出側板厚が決定されることが分かる。

【００８５】そこで、これを２次元に拡張して下記のよ
うなモデルを仮定する。

【００８６】ワークロールプロファイルモデル ［数３］ CrWR(z)=S+ΔCrWR(z) CrWR:ワークロールプロファイルとロール間隙とで決定
されるロール間隙分布 S:ロール間隙 ΔCrWR:ロールプロファイル偏差 z:幅方向座標 荷重分布モデル [数４] ΔP(z)=Fp(ΔCre(z)、ΔCrd(z)、Δt(z)・・・) ΔCre:入側板厚分布偏差 ΔCrd(z):出側板厚偏差 Δt:張力分布偏差 出側板厚分布偏差 [数５] Δt(z)=α(z)ΔCrd(z)・E/h Δt:張力分布偏差 α:形状変化係数 E:材料ヤング率 h:板厚 なお、形状変化係数αは、材料のマスフローの割合を示
すものであり、板厚変化量が材料伸び変化になる割合を
示す。通常、材料のエッジ部近傍で小さくなる傾向があ
る。

【００８７】出側プロファイルモデル [数６] Crd(z)=CrWR(z)+Fp(・・・)/K K:ミル定数 更に、簡略化することで、次のように計算することもで
きる。

【００８８】荷重近似モデル [数７] ΔP(z)=A1・Δt(z)+A2・ΔCre(z)+A3・ΔCrd(z) ΔP(z):荷重分布偏差、Δt(z):張力分布偏差 ΔCre(z):入側プロファイル偏差 ΔCrd(z):出側プロファイル偏差 出側プロファイルモデル [数８] ΔCrd(z)=ΔCrWR(z)+ΔP(z)/K ΔCrd(z):出側プロファイル偏差 ΔCrWR(z):ロール間隙分布偏差 ΔP(z):荷重分布偏差 張力分布モデル [数９] Δt(z)=α(z)・ΔCrd(z)・E/h Δt(z):張力分布 α(z):形状変化係数 ΔCrd(z):出側プロファイル偏差 E:材料ヤング率 h:出側板厚 以上をまとめると、 [数１０] ΔCrd(z)=ΔCrWR(z)+A2・ΔCre(z)/K+{A1・α(z)・E/h/
K+A3/K}・ΔCrd(z) [数１１] ΔCrd(z)={ΔCrWR(z)+A2・ΔCre(z)/K}/{1-A1・α(z)・
E/h/K-A3/K} [数１２] ΔCrd(z)=λ(z)・ΔCrWR(z)+γ(z)・ΔCre(z) 但し、λ(z)=1/{1-A1・α(z)・E/h/K-A3/K} γ(z)=A2・ΔCre(z)/K/{1-A1・α(z)・Ｅ／ｈ／Ｋ−Ａ
３／Ｋ｝ このように、出側のプロファイルは各スタンド毎に入側
プロファイル偏差とロール間隙分布偏差から計算するこ
とができる。従って、入側プロファイルメータ４で計測
された実機のプロファイルの偏差と第１板厚制御装置１
０の出力する第１スタンドの操作量から計算したワーク
ロールの間隙分布偏差を用いて第１スタンドの出側での
プロファイル偏差が計算できる。第１スタンドの出側プ
ロファイル偏差は、第２スタンドの入側プロファイル偏
差となる。従って、第２スタンドでのロール間隙偏差を
計算することで、第２スタンドの入側プロファイル偏差
を用いて第２スタンドの出側プロファイル偏差を計算で
きる。以上の手順により入側プロファイルメータ４の計
測結果と圧延機制御装置８の各スタンドの操作から各ス
タンドの出側のプロファイル偏差と最終スタンドの出側
プロファイル偏差を予測することができる。

【００８９】以上の計算モデルは、材料のプロファイル
の予測モデルであるが、そこの関係式をもとにして形状
制御の予測モデルも導出することができる。［数９］に
示した張力偏差モデルは、張力偏差分布を材料の伸びか
ら計算しているので、この式を用いて材料の伸びをモデ
ル化する。

【００９０】［数１３］Δε（ｚ）＝α(z)・ΔCrd(z)/
h Δε(z):材料伸び分布 α(z):形状変化係数、 ΔCrd(z):出側プロファイル偏差 h:出側板厚 ここで、出側プロファイル計算モデルを代入すれば次の
ようになる。

【００９１】［数１４］ Δε(z)=α(z)・{λ(z)・ΔCrWR(z)+γ(z)・ΔCre(z)}/
h Δε(z)={α(z)・λ(z)/h}・ΔCrWR(z)+{α(z)・γ(z)/
h}・ΔCre(z) 従って、材料伸びは、入側材料のプロファイルとロール
間隙分布とから計算することができる。既に述べたよう
に、最終スタンドの入側プロファイル偏差は、第１スタ
ンドより順次計算することで推定できるので、最終スタ
ンドの圧延機操作装置８の操作が分かれば、結果的に最
終スタンドの出側材料の伸びも予測することができる。

【００９２】以上のモデルを用いて第１板厚制御装置１
０、第２板厚制御装置２０、平坦度制御装置３０におけ
る圧延材２のプロファイルおよび圧延材２の伸び分布を
予測している。

【００９３】次に、伸び分布を求める方法の詳細につい
て、第１板厚制御装置１０を例にとって説明する。

【００９４】第１板厚制御装置１０には、第１予測装置
１０３と第２予測装置１０６とが設けられている。

【００９５】まず、第１予測装置１０３と第２予測装置
１０６との働きにおける相違について説明する。

【００９６】第１予測装置１０３では、入側プロファイ
ルメータ４で計測された現在の圧延材２の計測値に対し
て、現在の各スタンドの圧延機操作装置８の操作によ
り、圧延材２が最終スタンドにおいてどのようなプロフ
ァイルを形成するかを予測する。

【００９７】一方、第２予測装置１０６では、出側プロ
ファイルメータ６で現在計測された圧延材２の計測点に
対応している入側プロファイルメータ４で計測された過
去の圧延材２の入側プロファイル計測値が、タンデム圧
延機１の各スタンドの圧延機操作装置８によって行われ
た過去の操作によって、現在プロファイルがどのように
なっているかを推定する。

【００９８】このように第１予測装置１０３では、現在
の操作による未来のプロファイルを予測し、第２予測装
置１０６では、過去の操作による現在のプロファイルを
推定する。これは、第１予測装置１０３は、主に、入側
プロファイルメータ４で計測された圧延材２のプロファ
イル変化に対するフィードフォワード的な操作量を演算
装置１０５で演算するために機能するからである。ま
た、第２予測装置１０６で推定した結果と出側プロファ
イルメータ６で計測された実績結果は比較器１０４にて
推定結果の偏差を演算し、その結果を演算装置１０５に
出力し、演算装置１０５ではその偏差に基づいて操作量
を演算する。従って、第２予測装置１０６では、モデル
による推定結果と実績による結果からモデル誤差等を補
償するフィードバック的操作量を演算装置１０５で演算
するために機能している。

【００９９】演算装置１０５では、現在の制御のもとで
最終スタンド出側の圧延材２のプロファイルを予測する
第１予測装置１０３の出力した予測結果と、比較器１０
４から送られる第２予測装置１０６で推定した現在のプ
ロファイルと実績のプロファイルの偏差を用いて、仮想
目標演算装置１０７から送られる目標プロファイルと実
際のプロファイルとの偏差が最小になるような圧延機操
作装置８の操作量を計算する。ここで、第１予測装置１
０３の出力した結果は、現在の操作状態では、どのよう
なプロファイル誤差が発生するかを予測することにな
る。また、第２予測装置１０６と出側プロファイルメー
タ６の出力の差を計算する比較器１０４の出力は、予測
による誤差を推定していることになる。従って、第１予
測装置１０３の出力と比較器１０４の出力から現在の操
作状態での本当のプロファイル誤差が計算することがで
きる。この本来のプロファイル誤差を用いて、演算装置
１０５は圧延機操作装置８の操作量を計算する。操作量
の計算は、先ほどの予測モデルを適用することで実行で
きる。プロファイル偏差をΔΔＣｒｄ(ｚ)、各スタンド
のワークロールプロファイル偏差をΔΔＣｒＷＲ１
(ｚ)、ΔΔＣｒＷＲ２(ｚ)とすると下記の関係が成り立
つ。

【０１００】［数１５］ ΔΔCrd(z)=λ1(z)・γ2(z)・γ3(z)・γ4(z)・γ5(z)
・ΔΔCrWR1(z)+λ2(z)・γ3(z)・γ4(z)・γ5(z)・Δ
ΔＣｒＷＲ２（ｚ） 従って、数１５で計算されるΔΔＣｒｄ（ｚ)と、第１
予測装置１０３の予測結果の目標値に対する偏差の差を
最小にする各スタンドのワークロールプロファイル偏差
とを探索することにより各スタンドの圧延機操作装置８
の操作量を計算することができる。ここで、各スタンド
出側での圧延材２の伸びを制限するための形状制限値が
仮想目標演算装置１０７から出力されるので、その制限
を満足するように操作量を演算する。各スタンドの伸び
は、数１３式で計算されるので、各スタンドの圧延機操
作装置８の操作量は、数１３式の伸びを考慮して探索を
行う。ここでの各スタンドとは、全体プロファイル制御
を行う第１スタンドと第２スタンドを示す。

【０１０１】演算装置１０５では、上記の動作の流れに
よって圧延機操作装置８の操作量を計算するが、形状制
限値を満足しながら十分な制御を行うことができないと
判定されると、演算装置１０５は各スタンドの形状制限
値やプロファイル目標値を修正することを板厚協調制御
装置４０に要求する。板厚協調制御装置４０では、この
要求に対応するために第１板厚制御装置１０、第２板厚
制御装置２０、平坦度制御装置３０に対して、伸びの目
標値、プロファイルの目標値、伸びの制限値、プロファ
イルの制限値修正の信号を送り、第１板厚制御装置１
０、第２板厚制御装置２０、平坦度制御装置３０では目
標値の修正を行う。

【０１０２】第２板厚制御装置２０でも基本的には第１
板厚制御装置と同様な処理が行われる。つまり、第２板
厚制御装置２０の第１予測装置２０３と第２予測装置２
０６でも同様なモデルを用いて予測している。

【０１０３】次に、第１板厚制御装置１０と第２板厚制
御装置２０との動作における相違について説明する。

【０１０４】第１板厚制御装置１０では、タンデム圧延
機１の上流のスタンドを対象にして操作を行い、圧延材
２の全体のプロファイル制御を目的としている。圧延材
の幅方向で圧延現象をみると、圧延材２の全体の現象は
おおよそ同じであるが、圧延材２の端部では現象が異な
っている。このため、圧延材２のプロファイル形成を考
えた場合、圧延材２の中央から全体にかけてのおおまか
なプロファイルを制御する部分と板端部の現象を制御す
る部分を分けて制御をすることが必要である。そこで、
第１スタンドから第２スタンドの上流スタンドの圧延機
で大まかな圧延材２のプロファイルを成形し、中間スタ
ンドでは圧延材２の端部近傍での現象を制御して最終的
なプロファイルを成形する方法を本発明では用いてい
る。以上のことから第１板厚制御装置１０は、中央板厚
の制御を行うＡＧＣ措置１０１に加えて、圧延材２の全
体のプロファイルを形成するための操作演算を行ってい
る。

【０１０５】一方、第２板厚制御装置２０では、対象と
する圧延機は、タンデム圧延機１の中間スタンドであ
る。中間スタンドから下流のスタンドでは、各スタンド
の圧延機操作装置８を操作しても板全体のプロファイル
を大きく修正することはできない。このため、中間スタ
ンドにおいてエッジ部を中心に圧延材２のプロファイル
を形成する。つまり、中間スタンド以降では、圧延機操
作装置８を操作することで各スタンドのロールプロファ
イルを修正してもロールプロファイルの修正が反映され
る数１２の係数λ(ｚ)が小さくなり板厚分布変更への影
響が全体的に小さくなる。このため全体のプロファイル
修正ができなくエッジ部分のドロップ量の変更を修正す
ることしかできない場合がある。従って、第２板厚制御
装置２０では、修正可能な板端部近傍の変更だけに着目
して操作量の演算を行う。

【０１０６】次に、平坦度制御装置３０の場合を説明す
る。平坦度制御装置３０は、最終スタンドを操作する対
象としている。但し、第１板厚制御装置１０および第２
板厚制御装置２０において圧延材２のプロファイル制御
を行う場合に、第１板厚制御装置１０、第２板厚制御装
置２０において形状制限値のもとで操作量を演算してい
るので間接的には最終スタンド出側以外においても形状
(伸び)は制御されている。平坦度制御装置３０では、予
測装置３０３において数１２式を適用することで最終出
側スタンド入側の圧延材２のプロファイル偏差を推定
し、その推定した圧延材２の最終スタンド入側プロファ
イル偏差から現在の圧延機操作装置８での最終スタンド
出側での伸びを予測する。演算装置３０５では、この予
測結果をもとにして最終スタンド出側での伸びの目標値
にするために必要な操作量を数１３式を用いて計算す
る。この操作演算は、フィードフォワード的に圧延機操
作装置８を操作する。また、最終スタンド出側に取付け
られた形状検出器７で計測された実績の圧延材２の伸び
も平坦度制御導値３０の演算装置３０５に入力されて、
現在の圧延材２の伸びを目標値にするためのフィードバ
ック制御も行われる。仮想目標演算装置３０７は、伸び
目標値の他に、圧延材２の出側プロファイルの制限値も
出力して、演算装置３０５において圧延機操作装置８の
操作量を計算する場合に、プロファイルが悪くなり過ぎ
ないような操作量になるようにする。このときに、操作
によるプロファイル変化予測に前述のモデルを用いる。

【０１０７】次に、板厚協調制御装置４０と、第１板厚
制御装置１０、第２板厚制御装置２０および平坦度制御
装置３０との間の関係について説明する。

【０１０８】第１板厚制御装置１０、第２板厚制御装置
２０、および、平坦度制御装置３０に、板厚協調制御装
置４０から転送される信号は、複数存在する。この信号
としては、セットアップ制御装置２００から送られてく
る圧延機操作装置８の初期設定値、第１板厚制御装置１
０、第２板厚制御装置２０、平坦度制御装置３０の目標
値、予測モデルの各種パラメータ等がある。

【０１０９】また、第１板厚制御装置１０、第２板厚制
御装置２０、および、平坦度制御装置３０において目標
値を決定するに際し、第１板厚制御装置１０、第２板厚
制御装置２０、および、平坦度制御装置３０が他の制御
装置１０、２０、３０の目標値の修正を要求するため、
その要求を第１板厚制御装置１０、第２板厚制御装置２
０、平坦度制御装置３０に転送する。既に述べたよう
に、この板厚協調制御装置４０からの第１板厚制御装置
１０、第２板厚制御装置２０、平坦度制御装置３０への
目標修正要求の信号によって第１板厚制御装置１０、第
２板厚制御装置２０、平坦度制御装置３０は、目標値の
修正を行う。そして、第１板厚制御装置１０、第２板厚
制御装置２０、平坦度制御装置３０で圧延材２のプロフ
ァイルの制限値および伸びの制限値のもとで最適な操作
量を計算するので、板厚協調制御装置４０は、第１板厚
制御装置１０、第２板厚制御装置２０、平坦度制御装置
３０に制約条件である伸びの制限値やプロファイルの制
限値も転送する。

【０１１０】本発明では、圧延材２全体の概略的なプロ
ファイル制御を行う第１板厚制御装置１０によりタンデ
ム圧延機１の上流スタンドを操作し、圧延材２のエッジ
部の板厚分布の制御を行う第２板厚制御装置２０により
タンデム圧延機１の中間スタンドを操作し、圧延材２の
伸び分布の制御を行う平坦度制御装置３０によりタンデ
ム圧延機１の下流スタンドを操作する。以下に、図５か
ら７を参照して、各制御装置である第１板厚制御装置１
０、第２板厚制御装置２０、平坦度制御装置３０の内部
処理の流れについて説明する。

【０１１１】まず、図５を参照して、第１板厚制御装置
１０の内部動作の流れについて説明する。

【０１１２】図５において、第１板厚制御装置では、圧
延機操作装置８を介してタンデム圧延機１の圧延状態お
よび圧延機操作装置８の操作量を取り込む(Ｓ１−１、
Ｓ１−２)。圧延状態を計測すると、圧延材２の板厚を
制御するための板厚制御操作量を演算する(Ｓ１−３)。
次に、現在の入側プロファイルメータ４にて計測された
圧延材２の入側プロファイルと圧延機操作装置８の操作
量からタンデム圧延機１の出側プロファイルを予測する
(Ｓ１−４)。更に、現在の出側プロファイルメータ６に
対応した入側プロファイルと圧延機操作装置８の操作量
からタンデム圧延機１の出側での圧延材２のプロファイ
ルを推定する(Ｓ１−５)。

【０１１３】次に、プロファイル制御の操作量を演算す
るが、その前に、各制御装置である第１板厚制御装置１
０、第２板厚制御装置２、平坦度制御装置３０からの目
標値修正の要求があるかを判定する(Ｓ１−６)。ここ
で、要求が存在する場合は、目標値の修正を行い(Ｓ１
−７)、要求がない場合は、Ｓ１−４、Ｓ１−５で予
測、推定した結果を用いて出側プロファイルの修正量を
計算する(Ｓ１−８)。

【０１１４】例えば、Ｓ１−４、Ｓ１−５の予測、推定
においてそれぞれΔＣｒｄ１(ｚ)、ΔＣｒｄ２(ｚ)が計
算されたとする。このとき、目標プロファイルがΔＣｒ
ｄｒｅｆ(ｚ)であるとすると、現在のままの操作での誤
差の予測値は、［数１６］ ΔΔCrd1(z)=ΔCrdref(z)-
ΔCrd1(z)となる。ここで、Ｓ１−５で計算された推定
値と実際の出側プロファイルの偏差は、推定の誤差であ
り、この影響は、Ｓ１−４でも同様に誤差を含んでいる
ことがある。そこで、更にその誤差を取り除くために次
の計算により本来のプロファイル修正量を計算する。

【０１１５】［数１７］ΔΔCrd(z)=ΔCrd1(z)-ΔCrdre
f(z)-{ΔCrdact(z)-ΔCrd2(z)} 但し、ΔCrdref:目標値 ΔCrdact:計測値 以上の計算で求めたプロファイル修正量から圧延材２の
伸びの制限のもとでロール間隙要求量を予測する(Ｓ１
−９)。そして、この計算した要求ロール間隙量から、
第１スタンドおよび第２スタンドの操作量を計算する
(Ｓ１−１０)。

【０１１６】次に、計算した操作量でのプロファイル変
化を求め、目標値との偏差が許容されるか、圧延材２の
伸びの変化は制限値であるかを判定し(Ｓ１−１１)、許
容値と制限値を満足しない場合は、目標値／制限値の修
正要求信号を出力する(Ｓ１−１２)。

【０１１７】プロファイル制御の操作量が計算される
と、プロファイル操作量による板厚制御への影響を予測
する(Ｓ１−１３)。ここで、影響が大きい場合は板厚制
御の補正量を計算する(Ｓ１−１４)。

【０１１８】以上の操作量全てが計算されると、ターゲ
ットとなった圧延材２が各スタンドに到達するのを待ち
(Ｓ１−１５)、操作量を出力する(Ｓ１−１６)。

【０１１９】次に、図６を参照して、第２板厚制御装置
２０の内部動作の流れについて説明する。

【０１２０】図６において、第２板厚制御装置では、圧
延機操作装置８を介してタンデム圧延機１の圧延状態お
よび圧延機操作装置の操作量を取り込む(Ｓ２−１、Ｓ
２−２)。次に、現在の入側プロファイルメータ４にて
計測された圧延材２の入側エッジ部分の板厚分布と圧延
機操作装置８の操作量からタンデム圧延機１の出側エッ
ジ部分の板厚分布を予測する(Ｓ２−３)。更に、現在の
出側プロファイルメータ６に対応した入側プロファイル
と圧延機操作装置８の操作量からタンデム圧延機１の出
側での圧延材２のエッジ部板厚分布を推定する(Ｓ２−
４)。

【０１２１】次に、各制御装置である第１板厚制御装置
１０、第２板厚制御装置２０、平坦度制御装置３０から
の目標値修正の要求があるかを判定し(Ｓ２−５)、要求
が存在する場合は、目標値の修正を行い(Ｓ２−６)、な
い場合は操作量の演算を行う。

【０１２２】Ｓ２−３、Ｓ２−４で予測、推定した結果
を用いて出側エッジ部の板厚分布の修正量を計算する
(Ｓ２−７)。

【０１２３】例えば、Ｓ２−３、Ｓ２−４の予測、推定
においてそれぞれΔｈｄ１(ｚ)、Δｈｄ２(ｚ)が計算さ
れたとする。このとき、目標プロファイルがΔｈｄｒｅ
ｆ(ｚ)であるとすると、現在のままの操作での誤差の予
測値は、 ［数１８］ ΔΔｈｄ１(ｚ)＝Δｈｄｒｅｆ(ｚ)−Δｈ
ｄ１(ｚ) となる。ここで、Ｓ２−４で計算された推定値と実際の
出側エッジ部板厚分布の偏差は、推定の誤差であり、こ
の影響は、Ｓ２−３でも同様に誤差を含んでいることが
ある。そこで、更にその誤差を取り除くために次の計算
により本来の出側エッジ部板厚分布の修正量を計算す
る。

【０１２４】［数１９］ΔΔhd(z)=Δhdref(z)-Δhd1
(z)-{Δhdact(z)-Δhd2(z)} 但し、Δhdref:目標値 Δhdact:計測値 以上の計算で求めたエッジ部板厚分布修正量から圧延材
２の伸び制限のもとでエッジ部のロール間隙要求量を予
測する(Ｓ２−８)。そして、この計算した要求ロール間
隙量から第３スタンドの操作量を計算する(Ｓ２−９)。
次に計算した操作量でのエッジ部の板厚分布変化を求
め、目標値との偏差が許容されるか、圧延材２の伸びの
変化は制限値であるかを判定し(Ｓ２−１０)、許容値と
制限値を満足しない場合は、目標値／制限値の修正要求
信号を出力する(Ｓ２−１１)。以上の操作量全てが計算
されると、ターゲットとなった圧延材２が各スタンドに
到達するのを待ち(Ｓ２−１２)、操作量を出力する(Ｓ
２−１３)。

【０１２５】次に、図７を参照して、平坦度制御装置３
０の内部動作の流れについて説明する。

【０１２６】図７において、平坦度制御装置３０では、
圧延機操作装置８を介してタンデム圧延機１の圧延状態
および圧延機操作装置の操作量を取り込む(Ｓ３−１、
Ｓ３−２)。次に、現在の出側プロファイルメータ４に
て計測された圧延材２に対応した入側プロファイルと圧
延機操作装置８の操作量からタンデム圧延機１の最終ス
タンドの入側プロファイルを予測し、最終スタンドの操
作を用いてタンデム圧延機１の出側の伸び分布を予測す
る(Ｓ３−３)。各制御装置である第１板厚制御装置１
０、第２板厚制御装置２０、平坦度制御装置３０からの
目標値修正の要求があるかを判定し(Ｓ３−４)、要求が
存在する場合は、目標値の修正を行い(Ｓ３−５)、ない
場合は操作量の演算を行う(Ｓ３−６)。

【０１２７】Ｓ３−３で推定した結果と実際に測定した
出側伸び分布を用いて出側伸び分布の修正量を計算する
(Ｓ３−６)。

【０１２８】例えば、Ｓ３−３の推定において、それぞ
れΔε(ｚ)が計算されたとする。このとき、目標伸び分
布がΔεｒｅｆ(ｚ)であるとすると、現在のままの操作
での誤差の推定値は、 ［数２０］ ΔΔε(z)=Δεref(z)-Δε(z) となる。更に実績の誤差をも考慮すると、次の計算によ
り本来の伸び分布の修正量を計算される。

【０１２９】［数２１］ΔΔε2(z)=Δεref(z)-Δε
(z)+{Δεref(z)-Δεact(z)} 但し、Δεref:目標値 Δεact:計測値 以上の計算で求めた伸び分布修正量から圧延材２の出側
プロファイル変化量制限のもとでロール間隙要求量を予
測する(Ｓ−７)。そして、この計算した要求ロール間隙
量から第５スタンドの操作量を計算する(Ｓ３−８)。次
に計算した操作量での伸び分布変化を求め、目標値との
偏差が許容されるか、圧延材２の出側プロファイル変化
は制限値であるかを判定する(Ｓ３−９)。このとき、許
容値と制限値を満足しない場合は、目標値／制限値の修
正要求信号を出力する(Ｓ３−１０)。

【０１３０】以上の操作量全てが計算されると、操作量
を出力する(Ｓ２−１１)。

【０１３１】上述した説明では、第１板厚制御装置、第
２板厚制御装置および平坦度制御装置と、板厚協調制御
装置とがそれぞれ設けらる場合を中心に説明したが、こ
れに限らず、一体の制御装置に組み込まれてもよい。こ
のようなタンデム圧延機制御装置は、例えば、図８のよ
うに構成することができる。

【０１３２】図８において、タンデム圧延機制御装置８
００は、タンデム圧延機１における上流側のスタンド群
１ａ、中間のスタンド群１ｂ、下流側のスタンド群１ｃ
を操作し、圧延される圧延材のトータルプロファイルを
制御するためのものである。タンデム圧延制御装置８０
０は、ＡＧＣ（automatic gauge control）装置１０１
と、第１予測装置８０３と、第２予測装置８０６と、比
較器８０４と、仮想目標演算装置８０７と、演算装置８
０５と、非干渉制御装置１０２と、同期制御装置８０８
と、協調制御装置８４０とを有して構成されている。

【０１３３】上記ＡＧＣ（automatic gauge control）
装置１０１と、非干渉制御装置１０２とは、上述した第
１板厚制御装置１０（図２参照）と同様である。

【０１３４】上記第１予測装置８０３は、圧延材の入側
プロファイル計測結果、ならびに、現在の上流側スタン
ド群１ａ、中間スタンド群１ｂおよび下流側スタンド群
１ｃにおける操作量からタンデム圧延機１の出側プロフ
ァイルを予測するためのものである。

【０１３５】上記第２予測装置８０６は、入側プロファ
イル計測結果、ならびに、過去の上流側スタンド群１
ａ、中間スタンド群１ｂおよび下流側スタンド群１ｃに
おける操作量から現在出側プロファイルメータ６で計測
されているポイントの出側プロファイルを推定するため
のものである。

【０１３６】上記比較器８０４は、第２予測装置８０６
における推定の結果、および、同じポイントに対応する
実際に計測された出側プロファイルの結果を比較するた
めのものである。

【０１３７】上記仮想目標演算装置８０７は、協調制御
装置８４０の出力から仮想的な材料のプロファイルの目
標値を計算するためのものである。

【０１３８】上記演算装置８０５は、第１予測装８０３
における予想の結果、比較器８０４における比較の結
果、および、仮想目標演算装置８０７における計算の結
果から圧延材の概略のプロファイルを制御するための操
作量を計算するためのものである。

【０１３９】上記協調制御装置８４０は、上流側、中間
および下流側の各スタンド群における操作量の割り振り
を行って板厚協調制御するためのものである。

【０１４０】上記同期制御装置８０８は、上記第１予測
装置８０３、比較器８０４、演算装置８０５、第２予測
装置８０６、仮想目標演算装置８０７、および、協調制
御装置８４０の演算のタイミングを制御するためのもの
である。

【０１４１】上記第１予測装置８０３は、上述した第１
板厚制御装置１０（図２参照）、第２板厚制御装置２０
（図３参照）、および、平坦度制御装置３０（図４参
照）における各第１予測装置の機能を有する。

【０１４２】上記第２予測装置８０６は、上述した第１
板厚制御装置１０（図２参照）、および、第２板厚制御
装置２０（図３参照）における第２予測装置の機能を有
する。

【０１４３】上記比較器８０４は、上述した第１板厚制
御装置１０（図２参照）、および、第２板厚制御装置２
０（図３参照）における各比較器の機能を有する。

【０１４４】上記演算装置８０５は、上述した第１板厚
制御装置１０（図２参照）、第２板厚制御装置２０（図
３参照）、および、平坦度制御装置３０（図４参照）に
おける各演算装置の機能を有する。

【０１４５】上記仮想目標演算装置８０７は、、上述し
た第１板厚制御装置１０（図２参照）、第２板厚制御装
置２０（図３参照）、および、平坦度制御装置３０（図
４参照）における各仮想目標演算装置の機能を有する。

【０１４６】なお、上述した説明では、制御装置の各部
が、個々のハードロジックで構成される場合を中心に説
明したがこれに限らず、一体に構成されてもよい。例え
ば、中央演算装置、記憶装置を有する情報処理装置を用
い、上述した制御を行うためのプログラムを記憶装置に
インストールすることによっても実現することができ
る。

【０１４７】

【発明の効果】本発明によれば、タンデム圧延機の特性
と、圧延時の圧延材の幅方向材料流れと圧延進行方向材
料流れを考慮して制御の４つ全ての制御を最適に割り振
ってタンデム圧延機の各スタンドを制御することができ
る。

【０１４８】すなわち、圧延材の全体プロファイルを制
御しやすい上流スタンドにおいて中央板厚を正確に制御
し、下流での圧延を予測して上流側スタンドでの出側の
圧延材プロファイルを成形し、中間スタンドでのエッジ
部のドロップ量を適当に調整することができ、最終スタ
ンドでの圧延材２の伸びを適当に制御することができ
る。

【０１４９】さらに、これらの制御を互いの影響を予測
しながら協調して制御を行うことが可能となる。

【０１５０】従って、良好なプロファイルを有する圧延
材を安定して生産することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を適用したタンデム圧延機制御装置の
構成を示すブロック図である。

【図２】 本発明を適用した第１板厚制御装置の概略構
成を示すブロック図である。

【図３】 本発明を適用した第２板厚制御装置の概略構
成を示すブロック図である。

【図４】 本発明を適用した平坦度制御装置の概略構成
を示すブロック図である。

【図５】 本発明を適用した第１板厚制御装置の内部処
理の流れを示すフローチャートである。

【図６】 本発明を適用した第２板厚制御装置の内部処
理の流れを示すフローチャートである。

【図７】 本発明を適用した平坦度制御装置の内部処理
の流れを示すフローチャートである。

【図８】 本発明を適用したタンデム圧延機制御装置の
他の構成例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１…タンデム圧延機，２…圧延材，３…入側板厚計，４
…入側プロファイルメータ，５…出側板厚計，６…出側
プロファイルメータ，７…形状検出器，８…圧延機操作
装置，１００…タンデム圧延機制御装置，１０…第１板
厚制御装置，２０…第２板厚制御装置，３０…平坦度制
御装置，４０…板厚協調制御装置，２００…セットアッ
プ制御装置，１０１…ＡＧＣ装置，１０２…非干渉制御
装置，１０３…第１予測装置，１０４…比較器，１０５
…演算装置，１０６…第２予測装置，１０７…仮想目標
演算装置，１０８…同期制御装置，２０３…第１予測装
置，２０４…比較器，２０５…演算装置，２０６…第２
予測装置，２０７…仮想目標演算装置，２０８…同期制
御装置，３０３…予測装置，３０５…演算装置，３０７
…仮想目標演算装置，３０８…同期制御装置，８０３…
第１予測装置，８０４…比較器，８０５…演算装置，８
０６…第２予測装置，８０７…仮想目標演算装置，８０
８…同期制御装置，８４０…協調制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部 哲 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 斉藤 裕 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スタンドを３台有するタンデム圧延機を
   制御するためのタンデム圧延機制御装置であって、 圧延材の幅方向における平均的な板厚の、通板方向の変
   動を除去し、かつ、圧延材の幅方向における平均的な板
   厚、および、板厚分布を制御するための第１の板厚制御
   装置と、 圧延材の幅方向のエッジ部付近の局所的な板厚分布を制
   御するための第２の板厚制御装置と、 圧延材の伸びの幅方向分布を制御するための平坦度制御
   装置と、 上記第１の板厚制御装置、第２の板厚制御装置および平
   坦度制御装置の協調動作を制御するための板厚協調制御
   装置とを備え、 上記第１の板厚制御装置は、上流側のスタンドを操作
   し、 上記第２の板厚制御装置は、中間のスタンドを操作し、 上記平坦度制御装置は、下流側のスタンドを操作するこ
   とを特徴とするタンデム圧延機制御装置。
2. 【請求項２】 スタンドを４台以上有するタンデム圧延
   機を制御するためのタンデム圧延機制御装置であって、 圧延材の幅方向における平均的な板厚の、通板方向の変
   動を除去し、かつ、圧延材の幅方向における平均的な板
   厚、および、板厚分布を制御するための第１の板厚制御
   装置と、 圧延材の幅方向のエッジ部付近の局所的な板厚分布を制
   御するための第２の板厚制御装置と、 圧延材の伸びの幅方向分布を制御するための平坦度制御
   装置と、 上記第１の板厚制御装置、第２の板厚制御装置および平
   坦度制御装置の協調動作を制御するための板厚協調制御
   装置とを備え、 上記第１の板厚制御装置は、最も上流側の２台のスタン
   ドを操作し、 上記平坦度制御装置は、最も下流側のスタンドを操作
   し、 上記第２の板厚制御装置は、これら以外のスタンドのう
   ち少なくとも１台を操作することを特徴とするタンデム
   圧延機制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１および２のいずれか一項記載の
   タンデム圧延機制御装置において、 上記第１の板厚制御装置は、 上記圧延材の中央部の板厚変動を除去するための板厚制
   御装置と、 上記圧延材の幅方向の大局的な板厚分布を制御するため
   のプロファイル制御装置とを有して構成されることを特
   徴するタンデム圧延機制御装置。
4. 【請求項４】 請求項１および２のいずれか一項記載の
   タンデム圧延機制御装置において、 上記第２の板厚制御装置は、 上記圧延材の中央部の板厚を制御するための板厚制御装
   置と、 上記圧延材のエッジ部付近の幅方向の局所的な板厚分布
   を制御するためのエッジプロファイル制御装置とを有し
   て構成されることを特徴するタンデム圧延機制御装置。
5. 【請求項５】 請求項１および２のいずれか一項記載の
   タンデム圧延機制御装置において、 上記平坦度御装置は、 上記圧延材の中央部の板厚を制御するための板厚制御装
   置と、 上記圧延材の幅方向の伸び分布を制御するための平坦度
   制御装置とを有して構成されることを特徴するタンデム
   圧延機制御装置。
6. 【請求項６】 請求項１から５のいずれか一項記載のタ
   ンデム圧延機制御装置において、 上記第１の板厚制御装置、第２の板厚制御装置および平
   坦度制御装置は、各々が対応するスタンドに許容される
   操作量での制御目標の達成が困難であるとき、制御目標
   の修正を要求する修正要求信号を、上記板厚協調制御装
   置に送り、 上記板厚協調制御装置は、いずれかの制御装置から修正
   要求信号を受け付けたとき、当該制御装置が操作すべき
   操作量が小さくなるように当該制御装置における制御目
   標を変更すると共に、当該制御目標を変更したことに伴
   って不足する操作が他の制御装置に対応するスタンドで
   行われるように、他の制御装置における制御目標を変更
   することを特徴とするタンデム圧延機制御装置。
7. 【請求項７】スタンドを複数台有し、 圧延材の平均的な板厚、板厚分布、および、エッジ部付
   近の局所的な板厚分布を、最下流のスタンド以外のスタ
   ンドを操作して制御するための板厚制御装置を有するタ
   ンデム圧延機制御装置であって、 最下流のスタンドを操作して、圧延材の伸びの幅方向分
   布を制御するための平坦度制御装置を備え、 上記平坦度制御装置は、最下流のスタンドに許容される
   操作量での制御目標の達成が困難であるとき、 圧延材の伸びの幅方向分布を制御するための操作量が上
   記許容値に収まるように最下流のスタンドにおける制御
   目標を修正し、かつ、この修正に伴って不足する操作が
   他のスタンドで行われるように制御目標を修正する要求
   を他の制御装置に送出することを特徴とするタンデム圧
   延機制御装置。
8. 【請求項８】圧延材の平均的な板厚、幅方向における平
   均的な板厚分布、および、エッジ部付近の局所的な板厚
   分布を操作するスタンドからなるスタンド群を３群有す
   るタンデム圧延装置の制御装置であって、 上記タンデム圧延装置の入側における圧延材の板厚およ
   びプロファイルと、出側における圧延材の板厚、プロフ
   ァイル、および、伸び分布と、上記各スタンドにおける
   操作量とを受け付け、上流側のスタンド群および中間の
   スタンド群の間での、板厚、プロファイル、および、伸
   び分布と、中間のスタンド群および下流側のスタンド群
   の間での、板厚、プロファイル、および、伸び分布とを
   予測するための予測装置と、 各スタンド群の出側における板厚、プロファイル、およ
   び、伸び分布が、割り当てられた制御目標に近づくよう
   に、当該スタンド群における操作量を求めるための演算
   装置と、 スタンド群相互の協調制御を行うための協調制御装置と
   を有し、 上記協調制御装置は、上記各演算装置が求めた、対応す
   るスタンド群における操作量が、当該スタンド群に予め
   定められた許容範囲を越えるとき、当該操作量が許容範
   囲に収まり、かつ、不足する操作が他のスタンド群で行
   われるように操作量を割り振った、各スタンド群におけ
   る制御目標を求め、上記演算装置に与えることを特徴と
   するタンデム圧延機制御装置。