JP6962860B2 - 圧延機の板厚制御装置および該方法ならびに圧延システム - 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システムに関する。

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（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自動板厚制御方法は、圧延機のミル定数式作成方法によって作成したミル定数式で求めたミル定数を用いて自動板厚制御を行う方法であり、前記圧延機のミル定数式作成方法は、ロール開度を狭めながら複数のロール開度における圧延力を測定する動作と、ロール開度を広げながら複数のロール開度における圧延力を測定する動作とを連続的に繰り返すことによってロール開度と圧延力の関係を示すデータを取り、これらのデータを用いて圧延力に対してロール開度を与えるｎ次式（ｎは３以上の自然数）で近似された関係式を求め、その関係式にロール開度について微分を施すことにより、圧延力に対してミル定数を与えるミル定数式を作成する。

特開平０７−１７８４２６号公報

圧延機によって圧延された圧延材における出側板厚は、一対のワークロールのロールギャップ長を、出側板厚の目標値に一致させるだけでは実現することができず、前記圧延材の塑性定数と前記ワークロールのミル定数とに依存する。よって、前記圧延材の塑性定数に応じたワークロールの変形（ミル定数）を考慮してロールギャップ長を制御する必要がある。このため、従来、例えば前記特許文献１のように、ミル定数をより精度良く求め、この求めたミル定数を用いてロールギャップ指令値を求めてロールギャップ長を制御することで、板厚精度の向上が図られていた。

しかしながら、ロールギャップ指令値が不適切な値に設定されると、大きな誤差を含む得るロールギャップ指令値となったり、制御に時間がかかってしまったりしてしまう。

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、ロールギャップ指令値をより適切な値に設定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前記板厚制御装置を備えた圧延システム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装置であって、前記圧延材の厚みが目標値となるように、前記圧延材を圧延する一対のワークロールにおけるロールギャップ長を制御するギャップ制御部と、前記ギャップ制御部がロールギャップ指令値を所定の基準値から所定の制御量で変更することで前記ロールギャップ長を制御するように、前記ワークロールのミル定数を調整するミル定数調整部とを備える。好ましくは、上述の圧延機の板厚制御装置において、前記ギャップ制御部は、フィードフォワード板厚制御法で前記ロールギャップ長を制御する。好ましくは、上述の圧延機の板厚制御装置において、前記ギャップ制御部は、マスフロー板厚制御法で前記ロールギャップ長を制御する。

このような圧延機の板厚制御装置は、ワークロールのミル定数を調整できるので、ロールギャップ指令値が不適切な値に設定され得る場合に、ワークロールのミル定数を調整することで、不適切なロールギャップ指令値を回避できるから、ロールギャップ指令値をより適切な値に設定できる。

他の一態様では、上述の圧延機の板厚制御装置において、前記一対のワークロールにおけるロールギャップ長を測定するロールギャップ長測定部と、前記ロールギャップ長測定部で測定されたロールギャップ長から前記目標値を減算した減算値を実績のロールギャップ指令値として求める実績値演算部とをさらに備え、前記ミル定数調整部は、前記実績値演算部で求めた実績のロールギャップ指令値が、前記所定の基準値を含む所定の基準範囲における上限値を上回る場合には、前記ワークロールのミル定数が大きくなるように、前記ワークロールのミル定数を調整し、前記実績値演算部で求めた実績のロールギャップ指令値が、前記所定の基準値を含む所定の基準範囲における下限値を下回る場合には、前記ワークロールのミル定数が小さくなるように、前記ワークロールのミル定数を調整する。

このような圧延機の板厚制御装置は、実測されたロールギャップ長に基づく実績のロールギャップ指令値（実測されたロールギャップ偏差の値）に応じてワークロールのミル定数を調整するので、適切なロールギャップ指令値を維持できる。

他の一態様では、上述の圧延機の板厚制御装置において、前記一対のワークロールのうちの少なくとも一方に、軸に向かう力をワークロールの外側からかける力印加部をさらに備え、前記ミル定数調整部は、前記ワークロールのミル定数を調整するために、前記力印加部に対して前記ワークロールに外側からかけられる前記力の大きさを調整する。

これによれば、ワークロールの外側から力をかけることでワークロールのミル定数を調整する圧延機の板厚制御装置が提供できる。

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方法であって、前記圧延材の厚みが目標値となるように、前記圧延材を圧延する一対のワークロールにおけるロールギャップ長を制御するギャップ制御工程と、前記ギャップ制御工程ではロールギャップ指令値を所定の基準値から所定の制御量で変更することで前記ロールギャップ長を制御するように、前記ワークロールのミル定数を調整するミル定数調整工程とを備える。好ましくは、上述の圧延機の板厚制御方法は、互いにミル定数の異なる複数のワークロールを予め備え、前記ミル定数調整工程は、前記複数のワークロールから選択されたワークロールを前記圧延機に取り付けることで、前記ワークロールのミル定数を調整する。

このような圧延機の板厚制御方法は、ワークロールのミル定数を調整できるので、ロールギャップ指令値が不適切な値に設定され得る場合に、ワークロールのミル定数を調整することで、不適切なロールギャップ指令値を回避できるから、ロールギャップ指令値をより適切な値に設定できる。

本発明の他の一態様にかかる圧延システムは、圧延機と、前記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とを備えるシステムであって、前記圧延機の板厚制御装置は、これら上述のいずれかの圧延機の板厚制御装置である。

これによれば、これら上述のいずれかの圧延機の板厚制御装置を備える圧延システムが提供できる。このような圧延システムは、ロールギャップ指令値をより適切な値に設定できる。

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、ロールギャップ指令値をより適切な値に設定できる。そして、本発明によれば、このような圧延機の板厚制御装置を備える圧延システムが提供できる。

実施形態における圧延システムの構成を示す図である。 前記圧延システムにおける、図１より詳細な圧延機の構成を示す図である。 ロールギャップ指令の適切性を説明するための図である。 前記圧延システムにおけるミル定数の調整に関する動作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１または複数の実施形態が説明される。しかしながら、発明の範囲は、開示された実施形態に限定されない。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、前記圧延システムにおける、図１より詳細な圧延機の構成を示す図である。図３は、ロールギャップ指令の適切性を説明するための図である。図３Ａ、図３Ｃおよび図３Ｅは、ロールギャップ指令値を示し、図３Ｂ、図３Ｄおよび図３Ｆは、実績のロールギャップ指令値を示す。各図の横軸は、経過時間であり、各図の縦軸は、ロールギャップ長Ｓの目標値を基準（０）としたロールギャップの位置である。

実施形態における圧延システムは、圧延対象である圧延材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、圧延機と、前記圧延機によって圧延される圧延材の厚みが目標値（設定値）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とを備える。前記圧延機の板厚制御装置は、前記圧延材の厚みが目標値となるように、前記圧延材を圧延する一対のワークロールにおけるロールギャップ長を制御するギャップ制御部と、前記ギャップ制御部がロールギャップ指令値を所定の基準値から所定の制御量で変更することで前記ロールギャップ長を制御するように、前記ワークロールのミル定数を調整するミル定数調整部とを備える。

このような圧延システムＳは、より具体的には、例えば、図１に示すように、圧延機１と、板厚制御部２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。この圧延システムＳ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や１００μｍ以下等の領域である。

圧延機１は、一対のワークロールの間に圧延材ＷＫ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、複数のパスそれぞれに対応する前記一対のワークロールを複数備え、圧延材ＷＫを前記複数の一対のワークロールにおける各間（各パス）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ＷＫ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。

本実施形態では、より具体的には、圧延機１は、例えば、図１および図２に示すように、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、圧下装置１３によって調整された、前記一対の第１および第２ワークロール１１−１、１１−２におけるロールギャップ長を測定するロールギャップ長測定部１４と、前記一対の第１および第２ワークロール１１−１、１１−２のうちの少なくとも一方に、本実施形態では第１ワークロール１１−１に、軸に向かう力を第１ワークロール１１の外側からかける力印加部１５と、第１ワークロール１１−１および第１バックアップロール１２−１を収容し、支持する上部ハウジングＨＳａと、第２ワークロール１１−２および第２バックアップロール１２−２を収容し、支持する下部ハウジングＨＳｂと、これら一対の第１および第２ワークロール１１−１、１１−２、一対の第１および第２バックアップロール１２−１、１２−２、圧下装置１３、ロールギャップ長測定部１４、力印加部１５、上部ハウジングＨＳａおよび下部ハウジングＨＳｂを収容する圧延機ハウジングＨＳ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、板厚制御部２に接続され、板厚制御部２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（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、第２ワークロール１１−２を収容する下部ハウジングＨＳｂをシリンダロッドで前記接移動または離間移動することによって前記ロールギャップ長を調整する油圧圧下装置である。ロールギャップ長測定部１４は、板厚制御部２１に接続され、その測定したロールギャップ長を板厚制御部２へ出力する。ロールギャップ長測定部１４は、例えば、本実施形態では、圧下装置１３のシリンダロッドの位置を検出する位置センサを備えて構成される。圧下装置１３によって第２ワークロール１１−２を第１ワークロール１１−１に当接させて、いわゆるガタ殺しした際の前記位置センサのセンサ出力を零（０）に校正することによって、前記位置センサのセンサ出力がロールギャップ長となる。力印加部１５は、例えば、本実施形態では、板厚制御部２に接続され、板厚制御部２の制御に従って、第１バックアップロール１２−１に下方向に圧力をかけるバランス圧調整シリンダを備えて構成され、バランス圧調整シリンダで第１バックアップロールに下方向に圧力をかけることで、第１ワークロール１１−１に、軸に向かう力を第１ワークロール１１−１の外側からかける。このような力印加部１５では、第１バックアップロール１２−１にかけられる下方向の圧力が大きくなると、ワークロール１１のミル定数が大きくなり、一方、第１バックアップロール１２−１にかけられる下方向の圧力が小さくなると、ワークロール１１のミル定数が小さくなる。

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の移動速度を測定する装置である。第１速度計４は、板厚制御部２に接続され、その測定した圧延材ＷＫの移動速度を板厚制御部２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の移動速度を測定する装置である。第２速度計６は、板厚制御部２に接続され、その測定した圧延材ＷＫの移動速度を板厚制御部２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、板厚制御部２に接続され、その測定した圧延材ＷＫの板厚を板厚制御部２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、板厚制御部２に接続され、その測定した圧延材ＷＫの板厚を板厚制御部２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。

ここで、第１および第２速度計４、６で圧延材ＷＫの速度を計測することで、サンプリング時間間隔が予め既知であるので、板厚制御部２は、第１および第２厚み計５、７で計測された厚みに対する圧延材ＷＫにおける長手方向の位置を求めることができ、第１および第２厚み計５、７で計測された厚みと圧延材ＷＫにおける長手方向の位置とを互いに対応付けることができる。すなわち、板厚制御部２は、圧延材ＷＫの板厚をその長手方向でトラッキングできる。

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。特に、マスフロー板厚制御の場合では、板速度の検出精度が板厚精度に影響するので、第１および第２速度計４、６は、それぞれ、検出精度のより高いレーザドップラ速度計が好適である。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、ロールギャップ長測定部１４、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板厚制御部２へ出力する。第１厚み計５は、入側厚み計となり、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板厚制御部２へ出力する。ロールギャップ長測定部１４は、前記一対の第１および第２ワークロール１１−１、１１−２におけるロールギャップ長を測定し、この測定したロールギャップ長を板厚制御部２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板厚制御部２へ出力する。第２厚み計７は、出側厚み計となり、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板厚制御部２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、ロールギャップ長測定部１４、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板厚制御部２へ出力する。第２厚み計７は、入側厚み計となり、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板厚制御部２へ出力する。ロールギャップ長測定部１４は、前記一対の第１および第２ワークロール１１−１、１１−２におけるロールギャップ長を測定し、この測定したロールギャップ長を板厚制御部２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板厚制御部２へ出力する。第１厚み計５は、出側厚み計となり、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板厚制御部２へ出力する。

板厚制御部２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）となるように圧延機１を制御する装置であり、板厚制御装置の一例に相当する。本実施形態では、板厚制御装置２は、フィードフォワード板厚制御またマスフロー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。この際に、本実施形態では、板厚制御部２は、ロールギャップ指令値を所定の基準値から所定の制御量で変更することで前記ロールギャップ長を制御するように、ワークロール１１のミル定数を調整する。板厚制御部２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前記ＣＰＵに制御部２１、ギャップ制御部２２およびミル定数制御部２３を機能的に備える。なお、板厚制御部２１は、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を備えて構成されても良い。

制御部２１は、圧延システムＳの各部１、２、４〜９を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、圧延システムＳの全体制御を司るものである。

ギャップ制御部２２は、フィードフォワード板厚制御またはマスフロー板厚制御によって圧延機１におけるワークロール１１のロールギャップ長を制御するものである。

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、ロールギャップ指令値を△Ｓとし、入側板厚偏差を△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（１）によって制御が実施される。
△Ｓ＝Ｃ×（ｍ／Ｍ）×△Ｈ ・・・（１）

一方、マスフロー板厚制御は、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推定値を求め、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。このようなマスフロー板厚制御は、入側板厚をＨとし、出側板厚をｈとし、出側板速度をＶ１とし、出側板速度をＶ２とし、制御ゲインをＣとした場合、一般に、次式（２）によって制御される。
△Ｓ＝Ｃ×｛（Ｍ＋ｍ）／Ｍ｝×｛Ｈ×（Ｖ１／Ｖ２）−ｈ｝ ・・・（２）

ミル定数制御部２３は、ギャップ制御部２２がロールギャップ指令値△Ｓを所定の基準値Ｒｅｆから所定の制御量ｄＳで変更することでロールギャップ長を制御するように、力印加部によってワークロール１１のミル定数を調整するものである。より具体的には、ミル定数制御部２３は、ロールギャップ長測定部１４で測定されたロールギャップ長Ｓから目標値を減算した減算値を実績のロールギャップ指令値△Ｓｃとして求め、この求めた実績のロールギャップ長指令値△Ｓｃが、前記所定の基準値Ｒｅｆを含む所定の基準範囲（αないしβの範囲、α≦Ｒｅｆ≦β）における上限値βを上回る場合には、ワークロール１１のミル定数Ｍが大きくなるように、力印加部１５によってワークロール１１に外側からかけられる力の大きさを調整して前記ワークロール１１のミル定数Ｍを調整し、前記求めた実績のロールギャップ指令値△Ｓｃが、前記所定の基準値Ｒｅｆを含む所定の基準範囲（αないしβの範囲）における下限値αを下回る場合には、前記ワークロール１１のミル定数Ｍが小さくなるように、力印加部１５によってワークロール１１に外側からかけられる力の大きさを調整して前記ワークロール１１のミル定数Ｍを調整する。

前記所定の基準値Ｒｅｆは、前記所定の時間間隔Ｔｃで繰り返し実行される板厚制御における１回の板厚制御でロールギャップ指令値△Ｓを加減する制御量（変更量）ｄＳ、ロールギャップ指令値△Ｓに含まれる誤差εおよびロールギャップ指令値△Ｓが当該所定の基準値Ｒｅｆに到達するまでの時間Ｔｒｅｆ等を考慮することによって、予め適宜に設定される。

例えば、前記制御量ｄＳが例えばロールギャップ長の検出精度（前記ロールギャップ長測定部１４としての位置センサの検出精度）等の圧延システムＳの仕様によって１μｍである場合に（ｄＳ＝１μｍ）、図３Ｃに示すように、前記所定の基準値Ｒｅｆが１μｍに設定されると（Ｒｅｆ＝１μｍ）、図３Ｄに示すようにロールギャップ指令値△Ｓは、１回の板厚制御で前記所定の基準値１μｍに到達する。例えば、前記所定の時間間隔Ｔｃが圧延システムＳの仕様によって０．００１秒である場合には（Ｔｃ＝０．００１秒）、ロールギャップ指令値△Ｓは、０．００１秒（＝０．００１×１）で前記所定の基準値１μｍに到達する（Ｔｒｅｆ＝０．００１秒）。しかしながら、ロールギャップ指令値△Ｓは、この基準値１μｍに収束させるために前記制御量１μｍで振動する可能性があるので、±１００％（＝（±１／１）×１００）の誤差εを含むことになってしまう（ε＝１００％）。

一方、この誤差εを低減するために、図３Ｅに示すように、前記所定の基準値Ｒｅｆが３０μｍに設定されると（Ｒｅｆ＝３０μｍ）、図３Ｆに示すように、ロールギャップ指令値△Ｓは、この基準値３０μｍに収束させるために、±約３．３％（＝（±１／３０）×１００）の誤差εを含むことになり（ε＝±約３．３％）、前記誤差εは、図３Ｃおよび図３Ｄの場合に較べて、顕著に低減される。しかしながら、ロールギャップ指令値△Ｓは、３０回の板厚制御で前記所定の基準値３０μｍに到達することになり、上述の例では、ロールギャップ指令値△Ｓは、前記所定の基準値３０μｍに到達するまでに、０．０３秒（＝０．００１×３０）の時間が掛かってしまう（Ｔｒｅｆ＝０．０３秒）。

このように前記制御量ｄＳにおいてロールギャップ指令値△Ｓに含まれる誤差εとロールギャップ指令値△Ｓが当該所定の基準値Ｒｅｆに到達するまでの時間Ｔｒｅｆとは、いわゆるトレードオフの関係にある。このため、本実施形態では、圧延システムＳで許容される前記誤差εの範囲で、最も前記時間Ｔｒｅｆが短くなるように、前記所定の基準値Ｒｅｆは、予め設定される。上述の例のように、前記制御量ｄＳが１μｍである場合（ｄＳ＝１μｍ）には、前記所定の基準値Ｒｅｆは、１０μｍや１２μｍや１５μｍ等に、予め適宜に設定される。例えば、図３Ａに示すように、前記所定の基準値Ｒｅｆが１０μｍに設定されると（Ｒｅｆ＝１０μｍ）、図３Ｂに示すように、前記誤差εは、±１０％（＝（１／１０）×１００）となって、図３Ｃおよび図３Ｄに示す前記所定の基準値Ｒｅｆが１μｍに設定される場合に較べて良好となり、前記時間Ｔｅｒｆは、０．０１秒（＝０．００１×１０）となって、図３Ｅおよび図３Ｆに示す前記所定の基準値Ｒｅｆが３０μｍに設定される場合に較べて良好となる。このように前記所定の基準値Ｒｅｆが設定される。

このような観点から、前記基準範囲の下限値αおよび上限値βそれぞれも予め設定され、上述の例では、例えば、α＝１０μｍであってβ＝１５μｍに設定される。

なお、本実施形態では、ミル定数制御部２３は、前記ロールギャップ長測定部で測定されたロールギャップ長から前記目標値を減算した減算値を実績のロールギャップ指令値として求める実績値演算部の一例に相当するが、ロールギャップ長測定部１４が前記実績値演算部として機能し、その測定したロールギャップ長から前記目標値を減算した減算値を実績のロールギャップ指令値として求め、この求めた実績のロールギャップ指令値を板厚制御部２へ出力しても良い。また、本実施形態では、ミル定数制御部２３および力印加部１５が、前記ギャップ制御部がロールギャップ指令値を所定の基準値から所定の制御量で変更することで前記ロールギャップ長を制御するように、前記ワークロールのミル定数を調整するミル定数調整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４は、前記圧延システムにおけるミル定数の調整に関する動作を示すフローチャートである。

このような圧延システムＳでは、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。そして、例えば、プログラムの実行によって、板厚制御部２の前記ＣＰＵには、制御部２１、ギャップ制御部２２およびミル定数制御部２３が機能的に構成される。

そして、圧延材ＷＫの板厚制御では、例えば、フィードフォワード板厚制御を用いる場合では、ギャップ制御部２２は、所定の制御間隔（サンプリング間隔）で繰り返し、前記入側厚み計で測定された入側板厚に基づく入側板厚偏差△Ｈを用いて上述の式１に従ってロールギャップ指令値△Ｓを求め、この求めたロールギャップ指令値△Ｓを圧下装置１３へ出力する。また例えば、マスフロー板厚制御を用いる場合では、ギャップ制御部２２は、所定の制御間隔（サンプリング間隔）で繰り返し、前記入側厚み計、前記入側速度計、前記出側厚み計および前記出側速度計それぞれで測定された入側板厚Ｈ、入側速度Ｖ１、出側板厚ｈおよび出側速度Ｖ２を用いて上述の式２に従ってロールギャップ指令値△Ｓを求め、この求めたロールギャップ指令値△Ｓを圧下装置１３へ出力する。なお、この場合における前記式１および式２における圧延機１のミル定数Ｍは、後述のようにミル定数制御部２３で力印加部１５を介して調整されたワークロール１１のミル定数の値である。

このようなフィードフォワード板厚制御やマスフロー板厚制御の実行中に、所定の制御間隔（サンプリング間隔）で繰り返し、以下のミル定数の調整に関する動作が実行される。

より具体的には、図４において、板厚制御部２は、制御部２１によって、ロールギャップ長測定部１４で測定されたロールギャップ長Ｓをロールギャップ長測定部１４から読み込み、ミル定数制御部２３によって、ロールギャップ長測定部１４で測定されたロールギャップ長Ｓから前記目標値を減算した減算値を実績のロールギャップ指令値△Ｓｃとして求める（Ｓ１１）。

次に、板厚制御部２は、ミル定数制御部２３によって、処理Ｓ１１で求めた実績のロールギャップ指令値△Ｓｃが、前記所定の基準値Ｒｅｆを含む所定の基準範囲内か否かを判定する（α≦△Ｓｃ≦βか、Ｓ１２）。上述の例では、α＝１０μｍ、β＝１５μｍである。

この処理Ｓ１２における判定の結果、実績のロールギャップ指令値△Ｓｃが前記所定の基準範囲内である場合（α≦△Ｓｃ≦β、Ｙｅｓ）には、ワークロール１１のミル定数Ｍを調整する必要がないので、板厚制御部２は、処理を処理Ｓ１１に戻す。一方、前記処理Ｓ１２における判定の結果、実績のロールギャップ指令値△Ｓｃが前記所定の基準範囲内ではない場合（α＞△Ｓｃまたは△Ｓｃ＞β、Ｎｏ）には、板厚制御部２は、ミル定数制御部２３によって、処理Ｓ１１で求めた実績のロールギャップ指令値△Ｓｃが、前記所定の基準範囲における上限値を超えるか否かを判定する（Ｓ１３）。

この処理Ｓ１３における判定の結果、実績のロールギャップ指令値△Ｓｃが前記上限値βを超える場合（△Ｓｃ＞β、Ｙｅｓ）には、ワークロール１１のミル定数Ｍを大きくしてロールギャップ指令値△Ｓを小さくする必要があるので、板厚制御部２は、次に、処理Ｓ１４を実行した後に処理Ｓ１６を実行する。一方、前記処理Ｓ１３における判定の結果、実績のロールギャップ指令値△Ｓｃが前記上限値βを超えない場合、すなわち、実績のロールギャップ指令値△Ｓｃが前記下限値αを下回る場合（α＞△Ｓｃ、Ｎｏ）には、ワークロール１１のミル定数Ｍを小さくしてロールギャップ指令値△Ｓを大きくする必要があるので、板厚制御部２１は、次に、処理Ｓ１５を実行した後に処理Ｓ１６を実行する。

この処理Ｓ１４では、ミル定数制御部２３は、ワークロール１１のミル定数Ｍを、予め設定されたミル定数の変更量△Ｍだけ大きくなるように（Ｍ←Ｍ＋△Ｍ）、力印加部１５に対してワークロール１１に外側からかけられる力の大きさを調整する第１制御信号を力印加部１５へ出力して前記ワークロール１１のミル定数Ｍを調整する。この第１制御信号を受信すると、力印加部１５は、前記第１制御信号に従った大きさの力でワークロール１１に外側から前記力をかける。これによって前記ワークロール１１のミル定数Ｍが前記ミル定数の変更量△Ｍだけ大きくなり、この結果、ロールギャップ指令値△Ｓｃが前記ミル定数の変更量△Ｍに応じて量だけ小さくなる。前記ミル定数の変更量△Ｍは、前記所定の時間間隔Ｔｃで繰り返し実行される板厚制御における１回の板厚制御でワークロール１１のミル定数を加減する量であり、予め適宜に設定される。

前記処理Ｓ１５では、ミル定数制御部２３は、ワークロール１１のミル定数Ｍを、前記ミル定数の変更量△Ｍだけ小さくなるように（Ｍ←Ｍ−△Ｍ）、力印加部１５に対してワークロール１１に外側からかけられる力の大きさを調整する第２制御信号を力印加部１５へ出力して前記ワークロール１１のミル定数Ｍを調整する。この第２制御信号を受信すると、力印加部１５は、前記第２制御信号に従った大きさの力でワークロール１１に外側から前記力をかける。これによって前記ワークロール１１のミル定数Ｍが前記ミル定数の変更量△Ｍだけ小さくなり、この結果、ロールギャップ指令値△Ｓｃが前記ミル定数の変更量△Ｍに応じて量だけ大きくなる。

前記処理Ｓ１６では、板厚制御部２は、制御部２１によって、板厚制御の続行か否かを判定する。この判定の結果、例えば、稼働停止指示の受け付け等の板厚制御を続行しない場合には、板厚制御部２は、本処理を終了し、一方、前記判定の結果、板厚制御を続行する場合には、板厚制御部２は、処理を処理Ｓ１１に戻す。

このようにワークロール１１のミル定数Ｍが調整され、ロールギャップ指令値△Ｓを前記所定の基準値Ｒｅｆから所定の制御量ｄＳで変更することで前記ロールギャップ長が制御される。一例では、フィードフォワード板厚制御において、出側板厚偏差△ｈが５μｍであって、ワークロール１１のミル定数Ｍが２００ｔｏｎ／ｍｍであって圧延材ＷＫの塑性定数ｍが２００ｔｏｎ／ｍｍである場合には、ロールギャップ指令値△Ｓは、１０μｍ（＝（（２００＋２００）／２００）×５）であり、適切である。複数のパスを実施した結果、出側板厚偏差△ｈが１μｍになって、ワークロール１１のミル定数Ｍが２００ｔｏｎ／ｍｍままであって圧延材ＷＫの塑性定数ｍが１０００ｔｏｎ／ｍｍになった場合には、ロールギャップ指令値△Ｓは、６μｍ（＝（（２００＋１０００）／２００）×１）であり、適切ではなくなる。このため、上述の動作によって、ワークロール１１のミル定数Ｍを１１１．１ｔｏｎ／ｍｍに調整すると、約１０μｍ（＝（（１１１．１＋１０００）／１１１．１）×１）となり、適切となる。

以上説明したように、本実施形態における板厚制御装置の一例としての板厚制御部２およびこれに実装された板厚制御方法は、ワークロール１１のミル定数Ｍを調整できるので、ロールギャップ指令値△Ｓが不適切な値に設定され得る場合に、ワークロールのミル定数Ｍを調整することで、不適切なロールギャップ指令値△Ｓを回避できるから、ロールギャップ指令値△Ｓをより適切な値に設定できる。

上記板厚制御装置および板厚制御方法は、実績のロールギャップ指令値△Ｓｃに応じてワークロール１１のミル定数Ｍを調整するので、適切なロールギャップ指令値△Ｓを維持できる。

本実施形態によれば、ワークロール１１の外側から力をかけることでワークロール１１のミル定数Ｍを調整する圧延機１の板厚制御装置２が提供できる。

そして、本実施形態によれば、このような板厚制御装置および板厚制御方法を備えた圧延システムＳが提供される。この圧延システムＳは、上記板厚制御装置および板厚制御方法を備えるので、ロールギャップ指令値△Ｓをより適切な値に設定できる。

なお、上述の実施形態では、ワークロール１１のミル定数Ｍは、力印加部１５によってワークロール１１の外側から力をかけることで調整されたが、互いにミル定数Ｍの異なる複数のワークロール１１が予め用意され、圧延材ＷＫの種類やパス（パスを重ねると圧延材ＷＫが硬くなる）等に応じて、前記複数のワークロール１１から選択されたワークロール１１を圧延機１に取り付けることで、前記ワークロール１１のミル定数Ｍが調整されても良い。

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
２ 板厚制御部
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（１１−１、１１−２） ワークロール
１２（１２−１、１２−２） バックアップロール
１３ 圧下装置
１４ ロールギャップ長測定部
１５ 力印加部
２１ 制御部
２２ ギャップ制御部
２３ ミル定数制御部

Claims (5)

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、
   前記圧延材の厚みが目標値となるように、前記圧延材を圧延する一対のワークロールにおけるロールギャップ長を制御するギャップ制御部と、
   前記ギャップ制御部がロールギャップ指令値を所定の基準値から所定の制御量で変更することで前記ロールギャップ長を制御するように、前記ワークロールのミル定数を調整するミル定数調整部とを備える、
   圧延機の板厚制御装置。
2. 前記一対のワークロールにおけるロールギャップ長を測定するロールギャップ長測定部と、
   前記ロールギャップ長測定部で測定されたロールギャップ長から前記目標値を減算した減算値を実績のロールギャップ指令値として求める実績値演算部とをさらに備え、
   前記ミル定数調整部は、前記実績値演算部で求めた実績のロールギャップ指令値が、前記所定の基準値を含む所定の基準範囲における上限値を上回る場合には、前記ワークロールのミル定数が大きくなるように、前記ワークロールのミル定数を調整し、前記実績値演算部で求めた実績のロールギャップ指令値が、前記所定の基準値を含む所定の基準範囲における下限値を下回る場合には、前記ワークロールのミル定数が小さくなるように、前記ワークロールのミル定数を調整する、
   請求項１に記載の圧延機の板厚制御装置。
3. 前記一対のワークロールのうちの少なくとも一方に、軸に向かう力をワークロールの外側からかける力印加部をさらに備え、
   前記ミル定数調整部は、前記ワークロールのミル定数を調整するために、前記力印加部に対して前記ワークロールに外側からかけられる前記力の大きさを調整する、
   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。
4. 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、
   前記圧延材の厚みが目標値となるように、前記圧延材を圧延する一対のワークロールにおけるロールギャップ長を制御するギャップ制御工程と、
   前記ギャップ制御工程ではロールギャップ指令値を所定の基準値から所定の制御量で変更することで前記ロールギャップ長を制御するように、前記ワークロールのミル定数を調整するミル定数調整工程とを備える、
   圧延機の板厚制御方法。
5. 圧延機と、前記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とを備える圧延システムであって、
   前記圧延機の板厚制御装置は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の圧延機の板厚制御装置である、
   圧延システム。
   

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