タンデム圧延機の板厚制御装置及び板厚制御方法
【課題】タンデム圧延機にて、圧延材の先端における下流側圧延スタンドの出側板速度を正確に求めて、上流側圧延スタンドの出側板厚を推測し、迅速に且つ正確に上流側圧延スタンドの出側板厚を目標値に制御する。
【解決手段】本発明に係るタンデム圧延機１は、圧延材Ｗの先端部の通過を検知する第１の板先端検出器８と、第１の板先端検出器８の下流側に配備されると共に圧延材Ｗの先端部の通過を検知する第２の板先端検出器９と、両板先端検出器８，９による圧延材Ｗ先端の検出時刻及び両板先端検出器８，９間の距離Ｌとから板速度を求める板速度演算部１５と、板速度演算部１５から得られた板速度に基づき、上流側圧延スタンド２の出側板厚を求めるマスフロー板厚演算部１４と、マスフロー板厚演算部１４により算出された上流側圧延スタンド２の出側板厚が目標値と一致するように上流側圧延スタンド２を制御する板厚制御部１３とを有する。
【解決手段】本発明に係るタンデム圧延機１は、圧延材Ｗの先端部の通過を検知する第１の板先端検出器８と、第１の板先端検出器８の下流側に配備されると共に圧延材Ｗの先端部の通過を検知する第２の板先端検出器９と、両板先端検出器８，９による圧延材Ｗ先端の検出時刻及び両板先端検出器８，９間の距離Ｌとから板速度を求める板速度演算部１５と、板速度演算部１５から得られた板速度に基づき、上流側圧延スタンド２の出側板厚を求めるマスフロー板厚演算部１４と、マスフロー板厚演算部１４により算出された上流側圧延スタンド２の出側板厚が目標値と一致するように上流側圧延スタンド２を制御する板厚制御部１３とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンデム圧延機を用いて圧延材を圧延するに際し、上流側圧延スタンドの出側板厚を精確に目標値に制御することのできる板厚制御装置及び板厚制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、薄鋼板や薄アルミ板等の圧延材は、複数の圧延スタンドを有するタンデム圧延機により熱間圧延や冷間圧延で製造されている。これら圧延材の最終製品の評価基準のひとつとして板厚があり、圧延スタンドの出側板厚を目標板厚に追従させるために、様々な制御技術が開発されている。
ところで、タンデム圧延機において高品質の製品を製造するためには、各圧延スタンドの出側板厚を高精度に制御する必要がある。そのためには、全ての圧延スタンドの出側に板厚計が設置されていることが好ましい。しかしながら、設置場所の制約やメンテナンス上の問題から、各圧延スタンドの出側に板厚計が配備されていることは希である。
【０００３】
板厚計が設置されていない圧延スタンドの出側板厚を目標値に制御するためには、当該出側板厚を推定する必要があり、比較的精確に推定できる手法として、マスフロー一定則を利用するものがある（特許文献１を参照）。
特許文献１は、被圧延材を圧延する複数の圧延スタンドを有する連続圧延機の板厚制御装置において、前記被圧延材の先端が最終圧延スタンド出側に配置された板厚計に達した後に該板厚計の計測値を用いて、圧延中の時々刻々に前記各圧延スタンドにおけるゲージメータ板厚誤差を推定する誤差推定手段と、このゲージメータ板厚誤差に基づいて圧延中の前記各圧延スタンドのゲージメータ式を時々刻々に補正する補正手段とを備えた板厚制御装置を開示する。さらに、ゲージメータ板厚誤差を推定する誤差推定手段は、圧延中のある瞬間に最終圧延スタンド出側に配置された板厚計により検出された実績板厚とその瞬間のロール速度からマスフロー式により各圧延スタンド直後のマスフロー板厚を求めるマスフロー板厚演算手段と、同じ瞬間の前記各圧延スタンドのロール開度と圧延力からゲージメータ式により各圧延スタンド出側でのゲージメータ板厚を求めるゲージメータ板厚演算手段とを備え、前記求めたマスフロー板厚と前記ゲージメータ板厚の差を各圧延スタンドのゲージメータ板厚誤差として圧延中の時々刻々において算出することを開示している。
【０００４】
すなわち、特許文献１に開示されている板厚制御装置は、タンデム圧延機における各圧延スタンドの出側におけるゲージメータ板厚とマスフロー板厚を求め、圧延材の同一点におけるゲージメータ板厚とマスフロー板厚の差をゲージメータ板厚誤差として求め、ゲージメータ式を時々刻々補正する補正手段を備えたものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３３５５０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
タンデム圧延機に備えられた上流側圧延スタンドと下流側圧延スタンドにおいて、圧延材の先端部が通過する場合を考える。この際、上流側圧延スタンドの出側には板厚計が設備制約により設置されておらず、上流側圧延スタンドの出側板厚をマスフロー一定則を利用して求めることとする。斯かる状況は多くのタンデム圧延機で起こり得るものである。なお、上流側圧延スタンドと下流側圧延スタンドは隣接していてもよく、離れていて（非隣接）であってもよい。
【０００７】
上流側圧延スタンドの出側板厚（マスフロー板厚）を求めるには、上流側圧延スタンドの出側板速度に加えて、下流側圧延スタンドの出側板厚、下流側圧延スタンドの出側板速度が必要である。
上流側圧延スタンドの出側板速度は、上流側圧延スタンドの出側に設けられた板速度計で計測でき、下流側圧延スタンドの出側板厚は、下流側圧延スタンドの出側に設けられた板厚計で計測することが可能である。ところが、下流側圧延スタンドの出側板速度を計測する板速度計は、設置スペースを確保することが難しいなどの問題から、下流側圧延スタンドより離れた下流側に設置されることが多い。圧延工程では、製品の出側板厚を知ることが最重要視されるため、下流側圧延スタンドの出側近傍に板厚計を設置することは必須とされる。それ故、下流側圧延スタンドの板速度計は、どうしても下流側遠方に配備されることになる。
【０００８】
そのため、圧延材の先端部を圧延するに際し、板先端が板速度計の設置位置に達するまでは下流側圧延スタンドの出側板速度を得られず、マスフロー板厚を求めることができないといった問題が発生していた。
加えて、板速度計をロール接触式（圧延材が接触するロールの回転速度により板速度を計測する方式）とした場合、ロール回転速度が板速度に一致し正確に計測できるまでに時間がかかるなど、板速度計の応答性が低いといった問題も考えなくてはならない。
【０００９】
これらの問題に対して、特許文献１は何ら解決の手段を開示するものとなっていない。
そこで、本発明は、上記問題点を鑑み、下流側圧延スタンドの出側に位置する板速度計が当該下流側圧延スタンドから遠い位置にある場合や、板速度計自体の応答性が低い場合においても、圧延材の先端部における下流側圧延スタンドの出側板速度を精確に求め、上流側圧延スタンドの出側板厚を推測し、迅速に且つ精確に上流側圧延スタンドの出側板厚を目標値に制御する板厚制御装置及び板厚制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明に係るタンデム圧延機の板厚制御装置は、上流側圧延スタンドと下流側圧延スタンドとを有するタンデム圧延機に設けられた板厚制御装置であって、前記下流側圧延スタンド以降に配備され且つ圧延材の先端部の通過時刻を検知する第１の板先端検出器と、前記第１の板先端検出器の下流側に配備され且つ圧延材の先端部の通過時刻を検知する第２の板先端検出器と、前記第１の板先端検出器による通過時刻ｔ１、第２の板先端検出器による通過時間ｔ２、及び第１の板先端検出器〜第２の板先端検出器の距離Ｌから、下流側圧延スタンドの出側での板速度を求める板速度演算部と、前記板速度演算部にて求められた板速度に基づき、マスフロー一定則により上流側圧延スタンドの出側板厚を求めるマスフロー板厚演算部と、前記マスフロー板厚演算部により算出された上流側圧延スタンドの出側板厚が目標値と一致するように上流側圧延スタンドを制御する板厚制御部と、を有することを特徴とする。
【００１１】
好ましくは、前記第１の板先端検出器が下流側圧延スタンドとされ、前記第２の板先端検出器が下流側圧延スタンドの出側に設けられた板厚計とされているとよい。
好ましくは、前記圧延材の先端部が第２の板先端検出器を通過した後において、前記板速度演算部は、予め設定した先進率変化モデルから算出された下流側圧延スタンドでの先進率の変化量と前記下流側圧延スタンドのロール速度とを基に、下流側圧延スタンドの出側板速度を算出するように構成されているとよい。
【００１２】
好ましくは、前記下流側圧延スタンドの圧下位置を用いて、前記先進率の変化量を算出するように構成されているとよい。
好ましくは、前記圧延材の先端部が第２の板先端検出器の下流側に配備された板速度計を通過した後には、前記板速度演算部にて算出された出側板速度に代えて、前記板速度計で計測された出側板速度をマスフロー板厚演算部で用いる下流側圧延スタンドの出側板速度とするように構成されているとよい。
【００１３】
本発明に係るタンデム圧延機の板厚制御方法は、上流側圧延スタンドと下流側圧延スタンドとを有するタンデム圧延機に用いられる板厚制御方法であって、前記下流側圧延スタンド以降に配備され且つ圧延材の先端部の通過時刻を検知する第１の板先端検出器と、前記第１の板先端検出器の下流側に配備され且つ圧延材の先端部の通過時刻を検知する第２の板先端検出器とを予め設けておき、前記第１の板先端検出器による通過時刻ｔ１、第２の板先端検出器による通過時間ｔ２、及び第１の板先端検出器〜第２の板先端検出器の間の距離Ｌから、下流側圧延スタンドの出側での板速度を求め、求められた板速度に基づき、マスフロー一定則により上流側圧延スタンドの出側板厚を求め、求められた出側板厚が目標値と一致するように上流側圧延スタンドを制御することを特徴とする。
【００１４】
好ましくは、前記第１の板先端検出器を下流側圧延スタンドとし、前記第２の板先端検出器を下流側圧延スタンドの出側に設けられた板厚計とするとよい。
好ましくは、前記圧延材の先端部が第２の板先端検出器を通過した後においては、予め設定した先進率変化モデルから算出された下流側圧延スタンドでの先進率の変化量と、前記下流側圧延スタンドのロール速度とを基に、下流側圧延スタンドの出側板速度を算出するとよい。
【００１５】
好ましくは、前記下流側圧延スタンドの圧下位置を用いて、前記先進率の変化量を算出するとよい。
好ましくは、前記圧延材の先端部が第２の板先端検出器の下流側に配備された板速度計を通過した後には、前記求められた板速度に代えて、前記板速度計で計測された出側板速度を下流側圧延スタンドの出側板速度とするとよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の板厚制御装置及び板厚制御方法を用いることで、下流側圧延スタンドの出側に位置する板速度計が当該下流側圧延スタンドから遠い位置にある場合や、板速度計自体の応答性が低い場合においても、圧延材の先端部における下流側圧延スタンドの出側板速度を精確に求め、上流側圧延スタンドの出側板厚を推測し、迅速に且つ精確に上流側圧延スタンドの出側板厚を目標値に制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る板厚制御装置を示したブロック図である。
【図２】板先端検出器による板厚検出の状況を示した図である。
【図３】本発明に係る板厚制御方法のフローチャートである。
【図４】本発明に係る板厚制御方法を用いて板厚制御を行った結果を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を、タンデム圧延機１（連続圧延機）を例示しつつ図を基に説明する。
本発明の板厚制御装置１８は、このタンデム圧延機１に備えられるものとなっている。なお、以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１９】
図１は、複数の圧延スタンドと圧延後の圧延材Ｗを巻き取るコイル巻き取り機とを備えたタンデム圧延機１、特に、最終側の２つの圧延スタンド（上流側圧延スタンド２、下流側圧延スタンド３）を模式的に示した図である。
下流側圧延スタンド３は、上下一対の圧延ロール４（ワークロール）とそれぞれの圧延ロール４をバックアップするバックアップロール５を備える。圧延スタンドの圧延ロール４は、圧下位置制御部１２によりその圧下位置が変更可能となっていて、ギャップ量が可変とされている。
【００２０】
上流側圧延スタンド２は、下流側圧延スタンド３とほぼ同じ構成を有しており、圧下位置制御部１１により、圧延ロール４の圧下位置が変更可能となっている。
下流側圧延スタンド３の出側には、圧延材Ｗの板厚を検出する板厚計１０が設けられている。下流側板厚計１０のさらに下流側には、圧延材Ｗの速度を計測する板速度計（下流側板側計７）が設けられている。この下流側板側計７はロール式であり、圧延材Ｗに接するロールの回転速度を基に圧延材Ｗの板速度を計測するものである。板厚計１０は下流側圧延スタンド３の下流側約１ｍ程度の位置に配備されているが、下流側板側計７は出側５ｍ程度の遠方に配備される。
【００２１】
上流側圧延スタンド２の出側、すなわち上流側圧延スタンド２と下流側圧延スタンド３の間にもロール式の板速度計（上流側板速度計６）が設けられ、上流側圧延スタンド２の出側の板速度を計測可能としている。
このタンデム圧延機１においては、圧延材Ｗは複数の圧延スタンドを通ることで所望の板厚、板幅、板クラウンの製品板へと圧延され、コイル巻き取り機で巻き取られ次の工程へと搬送される。
【００２２】
ところで、下流側圧延スタンド３の出側板厚を目標値とするためには、上流側圧延スタンド２の出側板厚を精度よく推定し、その板厚を目標値に一致させる必要がある。
ところが、実際のタンデム圧延機１においては、設置場所の制約などの理由より、全ての圧延スタンドの出側に板厚計が設置されていることは少ない。図１のタンデム圧延機１においても、上流側圧延スタンド２の出側には板厚計が設置されていない。
【００２３】
そのため、本実施形態では、上流側圧延スタンド２の出側板厚をマスフロー一定則を利用して求めることとし、そのためにマスフロー板厚演算部１４が備えられている。このマスフロー板厚演算部１４で上流側圧延スタンド２のマスフロー板厚を求めるには、下流側圧延スタンド３の出側板厚、下流側圧延スタンド３の出側板速度、上流側圧延スタンド２の出側板速度が必要である。しかしながら、圧延材Ｗの先端部（単に板先端と呼ぶこともある）を圧延するに際しては、板先端が下流側板速度計７の設置位置に達するまでは、下流側圧延スタンド３の出側板速度を得られないため、マスフロー板厚を求めることができない。
【００２４】
本願発明は、このような状況に対応する技術であり、タンデム圧延機１は以下に示す構成をさらに有している。
すなわち、本発明のタンデム圧延機１は、圧延材Ｗの先端が通過した時刻を検出する第１の板先端検出器８と第２の板先端検出器９を有している。第１の板先端検出器８は下流側圧延スタンド３以降に配備され、第２の板先端検出器９は第１の板先端検出器８より下流側に配備されている。
【００２５】
さらに、タンデム圧延機１は、第１の板先端検出器８による板先端の検出時刻ｔ１、第２の板先端検出器９による板先端の検出時刻ｔ２、第１の板先端検出器８〜第２の板先端検出器９の距離Ｌから板速度を求める板速度演算部１５を有する。この板速度演算部１５から得られた板速度はマスフロー板厚演算部１４に送られ、当該装置１４において、マスフロー一定則を用いることで上流側圧延スタンド２の出側板厚が求められる。
【００２６】
マスフロー板厚演算部１４により得られた上流側圧延スタンド２の出側板厚は板厚制御部１３に送られる。板厚制御部１３は、上流側圧延スタンド２の出側板厚が目標値となるようなロールギャップを算出し、圧下位置制御部１１を介して、上流側圧延スタンド２の圧延ロール４の圧下位置を変更する。
以下、第１の板先端検出器８や第２の板先端検出器９の詳細な配置場所、その動作、板速度演算部１５及びマスフロー板厚演算部１４での処理の内容について説明する。
【００２７】
図１に示す如く、本実施形態の場合、第１の板先端検出器８は下流側圧延スタンド３とされている。すなわち、圧延材Ｗの先端が下流側圧延スタンド３に導入される前は、下流側圧延スタンド３の圧延荷重は約０であるものの、圧延材Ｗの先端部が導入された瞬間にある圧延荷重値へと跳ね上がる（図２（ａ）参照）。この現象を利用して、圧延荷重がステップ状に増加した時間ｔ１を第１の板先端検出器８での板先端の検出時刻とする。
【００２８】
なお、下流側圧延スタンド３のロールギャップ量の変化を検知することでも、第１の板先端検出器８の機能を果たすことができる。
一方、この下流側圧延スタンド３の出側直後には板厚計１０が配備されており、本実施形態の場合、この板厚計１０が第２の板先端検出器９とされている。すなわち、圧延材Ｗの先端が板厚計１０に達するまでは、板厚計１０の出力は約０であるものの、圧延材Ｗの先端部が到達した瞬間にある値（板先端の板厚値）へと跳ね上がる（図２（ｂ）参照）。この現象を利用して、板厚がステップ状に増加した時刻ｔ２を第２の板先端検出器９での板先端の検出時刻とする。
【００２９】
検出された第１の板先端検出器８での検出時刻ｔ１と第２の板先端検出器９での検出時刻ｔ２との差Δｔ、及び第１の板先端検出器８〜第２の板先端検出器９の距離Ｌから、圧延材Ｗの先端部の板速度を求めることができる。この板速度は、第１の板先端検出器８〜第２の板先端検出器９の平均的な板速度であり、下流側圧延スタンド３の出側直後の板速度に相当する。この板速度は、下流側圧延スタンド３から離れた位置に設けられた下流側板速度計７では計測が難しい値である。板先端検出器８，９の値から板速度を求める処理は、板速度演算部１５により行われる。
【００３０】
ところで、第１の板先端検出器８と下流側圧延スタンド３とを兼用し、第２の板先端検出器９と板厚計１０とを兼用するとしているが、それぞれを独立して設けるようにしてもよい。例えば、フォトインタラプタなどを内蔵した横断センサを板先端検出器８，９として採用し、下流側圧延スタンド３の出側直後に配備する（第１の板先端検出器８）と共に、板厚計１０の直後に配備してもよい（第２の板先端検出器９、図１内の破線で示す）。
【００３１】
板速度演算部１５により得られた板速度は、マスフロー板厚演算部１４においてマスフロー一定則に利用され、上流側圧延スタンド２の出側板厚が求められる。
以上述べた第１の板先端検出器８、第２の板先端検出器９、板厚制御部１３、マスフロー板厚演算部１４、板速度演算部１５、先進率変化量演算部１６によりタンデム圧延機１の板厚制御装置１８は構成される。
【００３２】
図３に基づいて、マスフロー板厚演算部１４における上流側圧延スタンド２の出側板厚がの導出手順について詳しく説明する。
まず、図３のＳＴＥＰ１では、圧延材Ｗの圧延を開始後、第１の板先端検出器８において、板先端が通過した時間ｔ１を検出する。すなわち、下流側圧延スタンド３において、圧延荷重が約０からある値へと変化する時間ｔ１を求める。
【００３３】
その後、ＳＴＥＰ２では、第２の板先端検出器９において、板先端が通過した時間ｔ２を求める。すなわち、板厚計１０において板厚が約０からある値（板先端の板厚値）へと変化する時間をｔ２とする。
ＳＴＥＰ３においては、時刻ｔ２に圧下位置制御部１２から入力された圧下位置ＳＩを記憶しておく。
【００３４】
ＳＴＥＰ４においては、板速度演算部１５において、時刻ｔ２における下流側圧延スタンド３の出側板速度ＶＩｄを式（１）により計算する。
【００３５】
【数１】
【００３６】
ここで、Ｌは下流側圧延スタンド３（第１の板先端検出器８）から板厚計１０（第２の板先端検出器９）までの距離である。そして、Ｖｄ＝ＶＩｄとして、下流側圧延スタンド３の出側板速度Ｖｄをマスフロー板厚演算部１４に出力する。また板速度演算部１５において、時刻ｔ２における下流側圧延スタンド３の先進率fＩを式（２）により計算しておく。
【００３７】
【数２】
【００３８】
なお、ＶＩｒは時刻ｔ２における下流側圧延スタンド３のロール速度（圧延ロール４の速度）である。
ＳＴＥＰ５では、マスフロー板厚演算部１４において、マスフロー一定則に基づいた式（３）により、上流側圧延スタンド２の出側板厚ｈｕを計算する。
【００３９】
【数３】
【００４０】
ここで、ｈｄは板厚計１０により計測される下流側圧延スタンド３の出側板厚であり、Ｖｕは、上流側圧延スタンド２の出側に設置された上流側板速度計６で計測される板速度である。
ＳＴＥＰ６では、板厚制御部１３において、マスフロー板厚演算部１４から入力される上流側圧延スタンド２の出側板厚ｈｕを目標値に制御するために、ＰＩＤ制御などを用いて圧下位置指令値を計算する。
【００４１】
ＳＴＥＰ７では、圧下位置制御部１１において、板厚制御部１３から入力される圧下位置指令値に基づき、上流側圧延スタンド２の圧下位置を制御する。
以上のように、時刻ｔ２における下流側圧延スタンド３の出側板速度ＶＩｄを求め、時刻ｔ２以降においては下流側圧延スタンド３の出側板速度が変化しないものと仮定することで、時刻ｔ２以降においても、式（３）より上流側圧延スタンド２の出側板厚を求めることが可能となる。
【００４２】
ところが、時刻ｔ２以降において、下流側圧延スタンド３の先進率や下流側圧延スタンド３のロール速度が変化することにより下流側圧延スタンド３の出側板速度が変化した場合、その分だけ上流側圧延スタンド２の出側板厚の計算値に誤差が生じてしまう。係る誤差を低減するために、以下の処理を行うこととしている。
図３のＳＴＥＰ８では、下流側圧延スタンド３の出側板速度が、下流側板速度計７で正確に計測されるまでは、式（１）や後述する式（６）で算出される計算値を用いることとし、ＳＴＥＰ９に進む。正確に計測された後は、下流側板速度計７による計測値を下流側圧延スタンド３の出側板速度Ｖｄとしてマスフロー板厚演算部１４に出力し、ＳＴＥＰ５に戻る。下流側板速度計７による計測値が正確か否かは、「板先端が下流側板速度計７を通過してから一定時間以降は正確に計測されている」とし、この考えに従い判断するとよい。
【００４３】
ＳＴＥＰ９においては、先進率変化量演算部１６において、式（４）で示す先進率変化モデルを用いて、時刻ｔ２からの先進率変化量Δｆを計算する。
【００４４】
【数４】
【００４５】
ここで、Ｓは圧下位置制御部１２から入力される圧下位置であり、ＳＩはＳＴＥＰ３において記憶した圧下位置である。∂ｆ／∂Ｓは圧下位置変化が先進率に及ぼす影響係数であり、圧延前に予め求めておく係数である。
ＳＴＥＰ１０では、板速度演算部１５において、式（５）により時刻ｔ２からの下流側圧延スタンド３のロール速度の変化量ΔＶｒを計算する。
【００４６】
【数５】
【００４７】
ここで、Ｖｒは下流側圧延スタンド３のロール速度の計測値である。
得られたΔＶｒを基に、式（６）により下流側圧延スタンド３の出側板速度Ｖｄを計算する。
【００４８】
【数６】
【００４９】
そして下流側圧延スタンド３の出側板速度Ｖｄをマスフロー板厚演算部１４に出力してＳＴＥＰ５に戻る。
なおここで、下流側圧延スタンド３の出側板速度が式（６）により計算できる理由について述べる。
下流側圧延スタンド３の出側板速度Ｖｄは、下流側圧延スタンド３のロール速度Ｖｒと先進率ｆにより、式（７）の様に表される。
【００５０】
【数７】
【００５１】
下流側圧延スタンド３のロール速度Ｖｒは、時刻ｔ２における値ＶＩｒとそこからの変化量ΔＶｒにより、式（８）のように表される。
【００５２】
【数８】
【００５３】
同様に先進率ｆは、時刻ｔ２における値fＩとそこからの変化量Δｆにより、式（９）の様に表される。
【００５４】
【数９】
【００５５】
式（７）〜式（９）を連立し整理すると以下の様になる。
【００５６】
【数１０】
【００５７】
ここで、ＶＩｄ＝ＶＩｒ・fＩであることから、式（１０）より式（６）を導くことができる。したがって、下流側圧延スタンド３の出側板速度は式（６）により計算できる。
以上、ＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ７に加え、ＳＴＥＰ８〜ＳＴＥＰ１０を行うことで、第２の板先端検出器９による板先端の検出時刻ｔ２以降に、下流側圧延スタンド３の出側板速度が変化したとしても、出側板速度を正確に求めることが可能となり、ひいては上流側圧延スタンド２の出側板厚をマスフロー一定則により確実に求めることができるようになる。
【実施例】
【００５８】
図４（ｂ）は、本実施形態に係るタンデム圧延機１の板厚制御方法及び板厚制御装置１８での処理（図３に示すＳＴＰＥ１〜ＳＴＥＰ１０の処理）を行って、上流側圧延スタンド２の出側板厚を制御した際のコンピュータシミュレーションの結果である。
なお、図４（ａ）は、下流側圧延スタンド３の出側板速度として下流側板速度計７の計測値のみを用いてマスフロー板厚を計算し、上流側圧延スタンド２の出側板厚を制御した結果である。
【００５９】
シミュレーションでは、板先端が下流側圧延スタンド３（第１の板先端検出器８）を通過した時刻ｔ１を０ｓｅｃとし、板先端が板厚計１０（第２の板先端検出器９）を通過した時刻ｔ２は１ｓｅｃ、板先端が下流側板速度計７に到達した時刻は３ｓｅｃとしている。また、本実施例のシミュレーションにおいては、１ｓｅｃ〜７ｓｅｃでは下流側圧延スタンド３の出側板速度として計算値を用い、７ｓｅｃ以降では、下流側板速度計７の計測値（実績値）を用いている。
【００６０】
計測値のみを用いる手法においては、３ｓｅｃまでは板先端が下流側板速度計７に到達していないため、計測値が得られていない。また、下流側板速度計７の応答遅れにより、３ｓｅｃ以降においても正確な計測値が得られていない。そのため上流側圧延スタンド２の出側板厚の推定値は、３ｓｅｃまでは得られず、３ｓｅｃ以降においても真値との誤差が大きく、結果として目標値に近づくまでに数秒の長い時間を要している。
【００６１】
一方、発明の実施形態においては、１ｓｅｃ以降は下流側圧延スタンド３の出側板速度を得ることができており、真値との誤差も小さい。そのため、上流側圧延スタンド２の出側板厚の推定値は、１ｓｅｃから得られ、１ｓｅｃ以降においては真値との誤差が小さく、結果として短時間で目標値に近づけることが可能となっている。
以上述べたように、本発明によれば、下流側圧延スタンド３の出側の下流側板速度計７が下流側圧延スタンド３から遠い位置にある場合や、板速度計７の応答性が低い場合においても、板先端から正確に下流側圧延スタンド３の出側板速度を求めた上で上流側圧延スタンド２の出側板厚を推測することで、迅速に上流側圧延スタンド２の出側板厚を目標値に制御することができる。
【００６２】
以上、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
例えば、圧延材Ｗとしては鋼材に限定されず、アルミ材や銅材などであってもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１ タンデム圧延機
２ 上流側圧延スタンド
３ 下流側圧延スタンド
４ 圧延ロール
５ バックアップロール
６ 上流側板速度計
７ 下流側板速度計
８ 第１の板先端検出器
９ 第２の板先端検出器
１０ 板厚計
１１ 圧下位置制御部（上流側圧延スタンド）
１２ 圧下位置制御部（下流側圧延スタンド）
１３ 板厚制御部
１４ マスフロー板厚演算部
１５ 板速度演算部
１６ 先進率変化量演算部
Ｗ 圧延材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンデム圧延機を用いて圧延材を圧延するに際し、上流側圧延スタンドの出側板厚を精確に目標値に制御することのできる板厚制御装置及び板厚制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、薄鋼板や薄アルミ板等の圧延材は、複数の圧延スタンドを有するタンデム圧延機により熱間圧延や冷間圧延で製造されている。これら圧延材の最終製品の評価基準のひとつとして板厚があり、圧延スタンドの出側板厚を目標板厚に追従させるために、様々な制御技術が開発されている。
ところで、タンデム圧延機において高品質の製品を製造するためには、各圧延スタンドの出側板厚を高精度に制御する必要がある。そのためには、全ての圧延スタンドの出側に板厚計が設置されていることが好ましい。しかしながら、設置場所の制約やメンテナンス上の問題から、各圧延スタンドの出側に板厚計が配備されていることは希である。
【０００３】
板厚計が設置されていない圧延スタンドの出側板厚を目標値に制御するためには、当該出側板厚を推定する必要があり、比較的精確に推定できる手法として、マスフロー一定則を利用するものがある（特許文献１を参照）。
特許文献１は、被圧延材を圧延する複数の圧延スタンドを有する連続圧延機の板厚制御装置において、前記被圧延材の先端が最終圧延スタンド出側に配置された板厚計に達した後に該板厚計の計測値を用いて、圧延中の時々刻々に前記各圧延スタンドにおけるゲージメータ板厚誤差を推定する誤差推定手段と、このゲージメータ板厚誤差に基づいて圧延中の前記各圧延スタンドのゲージメータ式を時々刻々に補正する補正手段とを備えた板厚制御装置を開示する。さらに、ゲージメータ板厚誤差を推定する誤差推定手段は、圧延中のある瞬間に最終圧延スタンド出側に配置された板厚計により検出された実績板厚とその瞬間のロール速度からマスフロー式により各圧延スタンド直後のマスフロー板厚を求めるマスフロー板厚演算手段と、同じ瞬間の前記各圧延スタンドのロール開度と圧延力からゲージメータ式により各圧延スタンド出側でのゲージメータ板厚を求めるゲージメータ板厚演算手段とを備え、前記求めたマスフロー板厚と前記ゲージメータ板厚の差を各圧延スタンドのゲージメータ板厚誤差として圧延中の時々刻々において算出することを開示している。
【０００４】
すなわち、特許文献１に開示されている板厚制御装置は、タンデム圧延機における各圧延スタンドの出側におけるゲージメータ板厚とマスフロー板厚を求め、圧延材の同一点におけるゲージメータ板厚とマスフロー板厚の差をゲージメータ板厚誤差として求め、ゲージメータ式を時々刻々補正する補正手段を備えたものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３３５５０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
タンデム圧延機に備えられた上流側圧延スタンドと下流側圧延スタンドにおいて、圧延材の先端部が通過する場合を考える。この際、上流側圧延スタンドの出側には板厚計が設備制約により設置されておらず、上流側圧延スタンドの出側板厚をマスフロー一定則を利用して求めることとする。斯かる状況は多くのタンデム圧延機で起こり得るものである。なお、上流側圧延スタンドと下流側圧延スタンドは隣接していてもよく、離れていて（非隣接）であってもよい。
【０００７】
上流側圧延スタンドの出側板厚（マスフロー板厚）を求めるには、上流側圧延スタンドの出側板速度に加えて、下流側圧延スタンドの出側板厚、下流側圧延スタンドの出側板速度が必要である。
上流側圧延スタンドの出側板速度は、上流側圧延スタンドの出側に設けられた板速度計で計測でき、下流側圧延スタンドの出側板厚は、下流側圧延スタンドの出側に設けられた板厚計で計測することが可能である。ところが、下流側圧延スタンドの出側板速度を計測する板速度計は、設置スペースを確保することが難しいなどの問題から、下流側圧延スタンドより離れた下流側に設置されることが多い。圧延工程では、製品の出側板厚を知ることが最重要視されるため、下流側圧延スタンドの出側近傍に板厚計を設置することは必須とされる。それ故、下流側圧延スタンドの板速度計は、どうしても下流側遠方に配備されることになる。
【０００８】
そのため、圧延材の先端部を圧延するに際し、板先端が板速度計の設置位置に達するまでは下流側圧延スタンドの出側板速度を得られず、マスフロー板厚を求めることができないといった問題が発生していた。
加えて、板速度計をロール接触式（圧延材が接触するロールの回転速度により板速度を計測する方式）とした場合、ロール回転速度が板速度に一致し正確に計測できるまでに時間がかかるなど、板速度計の応答性が低いといった問題も考えなくてはならない。
【０００９】
これらの問題に対して、特許文献１は何ら解決の手段を開示するものとなっていない。
そこで、本発明は、上記問題点を鑑み、下流側圧延スタンドの出側に位置する板速度計が当該下流側圧延スタンドから遠い位置にある場合や、板速度計自体の応答性が低い場合においても、圧延材の先端部における下流側圧延スタンドの出側板速度を精確に求め、上流側圧延スタンドの出側板厚を推測し、迅速に且つ精確に上流側圧延スタンドの出側板厚を目標値に制御する板厚制御装置及び板厚制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明に係るタンデム圧延機の板厚制御装置は、上流側圧延スタンドと下流側圧延スタンドとを有するタンデム圧延機に設けられた板厚制御装置であって、前記下流側圧延スタンド以降に配備され且つ圧延材の先端部の通過時刻を検知する第１の板先端検出器と、前記第１の板先端検出器の下流側に配備され且つ圧延材の先端部の通過時刻を検知する第２の板先端検出器と、前記第１の板先端検出器による通過時刻ｔ１、第２の板先端検出器による通過時間ｔ２、及び第１の板先端検出器〜第２の板先端検出器の距離Ｌから、下流側圧延スタンドの出側での板速度を求める板速度演算部と、前記板速度演算部にて求められた板速度に基づき、マスフロー一定則により上流側圧延スタンドの出側板厚を求めるマスフロー板厚演算部と、前記マスフロー板厚演算部により算出された上流側圧延スタンドの出側板厚が目標値と一致するように上流側圧延スタンドを制御する板厚制御部と、を有することを特徴とする。
【００１１】
好ましくは、前記第１の板先端検出器が下流側圧延スタンドとされ、前記第２の板先端検出器が下流側圧延スタンドの出側に設けられた板厚計とされているとよい。
好ましくは、前記圧延材の先端部が第２の板先端検出器を通過した後において、前記板速度演算部は、予め設定した先進率変化モデルから算出された下流側圧延スタンドでの先進率の変化量と前記下流側圧延スタンドのロール速度とを基に、下流側圧延スタンドの出側板速度を算出するように構成されているとよい。
【００１２】
好ましくは、前記下流側圧延スタンドの圧下位置を用いて、前記先進率の変化量を算出するように構成されているとよい。
好ましくは、前記圧延材の先端部が第２の板先端検出器の下流側に配備された板速度計を通過した後には、前記板速度演算部にて算出された出側板速度に代えて、前記板速度計で計測された出側板速度をマスフロー板厚演算部で用いる下流側圧延スタンドの出側板速度とするように構成されているとよい。
【００１３】
本発明に係るタンデム圧延機の板厚制御方法は、上流側圧延スタンドと下流側圧延スタンドとを有するタンデム圧延機に用いられる板厚制御方法であって、前記下流側圧延スタンド以降に配備され且つ圧延材の先端部の通過時刻を検知する第１の板先端検出器と、前記第１の板先端検出器の下流側に配備され且つ圧延材の先端部の通過時刻を検知する第２の板先端検出器とを予め設けておき、前記第１の板先端検出器による通過時刻ｔ１、第２の板先端検出器による通過時間ｔ２、及び第１の板先端検出器〜第２の板先端検出器の間の距離Ｌから、下流側圧延スタンドの出側での板速度を求め、求められた板速度に基づき、マスフロー一定則により上流側圧延スタンドの出側板厚を求め、求められた出側板厚が目標値と一致するように上流側圧延スタンドを制御することを特徴とする。
【００１４】
好ましくは、前記第１の板先端検出器を下流側圧延スタンドとし、前記第２の板先端検出器を下流側圧延スタンドの出側に設けられた板厚計とするとよい。
好ましくは、前記圧延材の先端部が第２の板先端検出器を通過した後においては、予め設定した先進率変化モデルから算出された下流側圧延スタンドでの先進率の変化量と、前記下流側圧延スタンドのロール速度とを基に、下流側圧延スタンドの出側板速度を算出するとよい。
【００１５】
好ましくは、前記下流側圧延スタンドの圧下位置を用いて、前記先進率の変化量を算出するとよい。
好ましくは、前記圧延材の先端部が第２の板先端検出器の下流側に配備された板速度計を通過した後には、前記求められた板速度に代えて、前記板速度計で計測された出側板速度を下流側圧延スタンドの出側板速度とするとよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の板厚制御装置及び板厚制御方法を用いることで、下流側圧延スタンドの出側に位置する板速度計が当該下流側圧延スタンドから遠い位置にある場合や、板速度計自体の応答性が低い場合においても、圧延材の先端部における下流側圧延スタンドの出側板速度を精確に求め、上流側圧延スタンドの出側板厚を推測し、迅速に且つ精確に上流側圧延スタンドの出側板厚を目標値に制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る板厚制御装置を示したブロック図である。
【図２】板先端検出器による板厚検出の状況を示した図である。
【図３】本発明に係る板厚制御方法のフローチャートである。
【図４】本発明に係る板厚制御方法を用いて板厚制御を行った結果を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を、タンデム圧延機１（連続圧延機）を例示しつつ図を基に説明する。
本発明の板厚制御装置１８は、このタンデム圧延機１に備えられるものとなっている。なお、以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１９】
図１は、複数の圧延スタンドと圧延後の圧延材Ｗを巻き取るコイル巻き取り機とを備えたタンデム圧延機１、特に、最終側の２つの圧延スタンド（上流側圧延スタンド２、下流側圧延スタンド３）を模式的に示した図である。
下流側圧延スタンド３は、上下一対の圧延ロール４（ワークロール）とそれぞれの圧延ロール４をバックアップするバックアップロール５を備える。圧延スタンドの圧延ロール４は、圧下位置制御部１２によりその圧下位置が変更可能となっていて、ギャップ量が可変とされている。
【００２０】
上流側圧延スタンド２は、下流側圧延スタンド３とほぼ同じ構成を有しており、圧下位置制御部１１により、圧延ロール４の圧下位置が変更可能となっている。
下流側圧延スタンド３の出側には、圧延材Ｗの板厚を検出する板厚計１０が設けられている。下流側板厚計１０のさらに下流側には、圧延材Ｗの速度を計測する板速度計（下流側板側計７）が設けられている。この下流側板側計７はロール式であり、圧延材Ｗに接するロールの回転速度を基に圧延材Ｗの板速度を計測するものである。板厚計１０は下流側圧延スタンド３の下流側約１ｍ程度の位置に配備されているが、下流側板側計７は出側５ｍ程度の遠方に配備される。
【００２１】
上流側圧延スタンド２の出側、すなわち上流側圧延スタンド２と下流側圧延スタンド３の間にもロール式の板速度計（上流側板速度計６）が設けられ、上流側圧延スタンド２の出側の板速度を計測可能としている。
このタンデム圧延機１においては、圧延材Ｗは複数の圧延スタンドを通ることで所望の板厚、板幅、板クラウンの製品板へと圧延され、コイル巻き取り機で巻き取られ次の工程へと搬送される。
【００２２】
ところで、下流側圧延スタンド３の出側板厚を目標値とするためには、上流側圧延スタンド２の出側板厚を精度よく推定し、その板厚を目標値に一致させる必要がある。
ところが、実際のタンデム圧延機１においては、設置場所の制約などの理由より、全ての圧延スタンドの出側に板厚計が設置されていることは少ない。図１のタンデム圧延機１においても、上流側圧延スタンド２の出側には板厚計が設置されていない。
【００２３】
そのため、本実施形態では、上流側圧延スタンド２の出側板厚をマスフロー一定則を利用して求めることとし、そのためにマスフロー板厚演算部１４が備えられている。このマスフロー板厚演算部１４で上流側圧延スタンド２のマスフロー板厚を求めるには、下流側圧延スタンド３の出側板厚、下流側圧延スタンド３の出側板速度、上流側圧延スタンド２の出側板速度が必要である。しかしながら、圧延材Ｗの先端部（単に板先端と呼ぶこともある）を圧延するに際しては、板先端が下流側板速度計７の設置位置に達するまでは、下流側圧延スタンド３の出側板速度を得られないため、マスフロー板厚を求めることができない。
【００２４】
本願発明は、このような状況に対応する技術であり、タンデム圧延機１は以下に示す構成をさらに有している。
すなわち、本発明のタンデム圧延機１は、圧延材Ｗの先端が通過した時刻を検出する第１の板先端検出器８と第２の板先端検出器９を有している。第１の板先端検出器８は下流側圧延スタンド３以降に配備され、第２の板先端検出器９は第１の板先端検出器８より下流側に配備されている。
【００２５】
さらに、タンデム圧延機１は、第１の板先端検出器８による板先端の検出時刻ｔ１、第２の板先端検出器９による板先端の検出時刻ｔ２、第１の板先端検出器８〜第２の板先端検出器９の距離Ｌから板速度を求める板速度演算部１５を有する。この板速度演算部１５から得られた板速度はマスフロー板厚演算部１４に送られ、当該装置１４において、マスフロー一定則を用いることで上流側圧延スタンド２の出側板厚が求められる。
【００２６】
マスフロー板厚演算部１４により得られた上流側圧延スタンド２の出側板厚は板厚制御部１３に送られる。板厚制御部１３は、上流側圧延スタンド２の出側板厚が目標値となるようなロールギャップを算出し、圧下位置制御部１１を介して、上流側圧延スタンド２の圧延ロール４の圧下位置を変更する。
以下、第１の板先端検出器８や第２の板先端検出器９の詳細な配置場所、その動作、板速度演算部１５及びマスフロー板厚演算部１４での処理の内容について説明する。
【００２７】
図１に示す如く、本実施形態の場合、第１の板先端検出器８は下流側圧延スタンド３とされている。すなわち、圧延材Ｗの先端が下流側圧延スタンド３に導入される前は、下流側圧延スタンド３の圧延荷重は約０であるものの、圧延材Ｗの先端部が導入された瞬間にある圧延荷重値へと跳ね上がる（図２（ａ）参照）。この現象を利用して、圧延荷重がステップ状に増加した時間ｔ１を第１の板先端検出器８での板先端の検出時刻とする。
【００２８】
なお、下流側圧延スタンド３のロールギャップ量の変化を検知することでも、第１の板先端検出器８の機能を果たすことができる。
一方、この下流側圧延スタンド３の出側直後には板厚計１０が配備されており、本実施形態の場合、この板厚計１０が第２の板先端検出器９とされている。すなわち、圧延材Ｗの先端が板厚計１０に達するまでは、板厚計１０の出力は約０であるものの、圧延材Ｗの先端部が到達した瞬間にある値（板先端の板厚値）へと跳ね上がる（図２（ｂ）参照）。この現象を利用して、板厚がステップ状に増加した時刻ｔ２を第２の板先端検出器９での板先端の検出時刻とする。
【００２９】
検出された第１の板先端検出器８での検出時刻ｔ１と第２の板先端検出器９での検出時刻ｔ２との差Δｔ、及び第１の板先端検出器８〜第２の板先端検出器９の距離Ｌから、圧延材Ｗの先端部の板速度を求めることができる。この板速度は、第１の板先端検出器８〜第２の板先端検出器９の平均的な板速度であり、下流側圧延スタンド３の出側直後の板速度に相当する。この板速度は、下流側圧延スタンド３から離れた位置に設けられた下流側板速度計７では計測が難しい値である。板先端検出器８，９の値から板速度を求める処理は、板速度演算部１５により行われる。
【００３０】
ところで、第１の板先端検出器８と下流側圧延スタンド３とを兼用し、第２の板先端検出器９と板厚計１０とを兼用するとしているが、それぞれを独立して設けるようにしてもよい。例えば、フォトインタラプタなどを内蔵した横断センサを板先端検出器８，９として採用し、下流側圧延スタンド３の出側直後に配備する（第１の板先端検出器８）と共に、板厚計１０の直後に配備してもよい（第２の板先端検出器９、図１内の破線で示す）。
【００３１】
板速度演算部１５により得られた板速度は、マスフロー板厚演算部１４においてマスフロー一定則に利用され、上流側圧延スタンド２の出側板厚が求められる。
以上述べた第１の板先端検出器８、第２の板先端検出器９、板厚制御部１３、マスフロー板厚演算部１４、板速度演算部１５、先進率変化量演算部１６によりタンデム圧延機１の板厚制御装置１８は構成される。
【００３２】
図３に基づいて、マスフロー板厚演算部１４における上流側圧延スタンド２の出側板厚がの導出手順について詳しく説明する。
まず、図３のＳＴＥＰ１では、圧延材Ｗの圧延を開始後、第１の板先端検出器８において、板先端が通過した時間ｔ１を検出する。すなわち、下流側圧延スタンド３において、圧延荷重が約０からある値へと変化する時間ｔ１を求める。
【００３３】
その後、ＳＴＥＰ２では、第２の板先端検出器９において、板先端が通過した時間ｔ２を求める。すなわち、板厚計１０において板厚が約０からある値（板先端の板厚値）へと変化する時間をｔ２とする。
ＳＴＥＰ３においては、時刻ｔ２に圧下位置制御部１２から入力された圧下位置ＳＩを記憶しておく。
【００３４】
ＳＴＥＰ４においては、板速度演算部１５において、時刻ｔ２における下流側圧延スタンド３の出側板速度ＶＩｄを式（１）により計算する。
【００３５】
【数１】
【００３６】
ここで、Ｌは下流側圧延スタンド３（第１の板先端検出器８）から板厚計１０（第２の板先端検出器９）までの距離である。そして、Ｖｄ＝ＶＩｄとして、下流側圧延スタンド３の出側板速度Ｖｄをマスフロー板厚演算部１４に出力する。また板速度演算部１５において、時刻ｔ２における下流側圧延スタンド３の先進率fＩを式（２）により計算しておく。
【００３７】
【数２】
【００３８】
なお、ＶＩｒは時刻ｔ２における下流側圧延スタンド３のロール速度（圧延ロール４の速度）である。
ＳＴＥＰ５では、マスフロー板厚演算部１４において、マスフロー一定則に基づいた式（３）により、上流側圧延スタンド２の出側板厚ｈｕを計算する。
【００３９】
【数３】
【００４０】
ここで、ｈｄは板厚計１０により計測される下流側圧延スタンド３の出側板厚であり、Ｖｕは、上流側圧延スタンド２の出側に設置された上流側板速度計６で計測される板速度である。
ＳＴＥＰ６では、板厚制御部１３において、マスフロー板厚演算部１４から入力される上流側圧延スタンド２の出側板厚ｈｕを目標値に制御するために、ＰＩＤ制御などを用いて圧下位置指令値を計算する。
【００４１】
ＳＴＥＰ７では、圧下位置制御部１１において、板厚制御部１３から入力される圧下位置指令値に基づき、上流側圧延スタンド２の圧下位置を制御する。
以上のように、時刻ｔ２における下流側圧延スタンド３の出側板速度ＶＩｄを求め、時刻ｔ２以降においては下流側圧延スタンド３の出側板速度が変化しないものと仮定することで、時刻ｔ２以降においても、式（３）より上流側圧延スタンド２の出側板厚を求めることが可能となる。
【００４２】
ところが、時刻ｔ２以降において、下流側圧延スタンド３の先進率や下流側圧延スタンド３のロール速度が変化することにより下流側圧延スタンド３の出側板速度が変化した場合、その分だけ上流側圧延スタンド２の出側板厚の計算値に誤差が生じてしまう。係る誤差を低減するために、以下の処理を行うこととしている。
図３のＳＴＥＰ８では、下流側圧延スタンド３の出側板速度が、下流側板速度計７で正確に計測されるまでは、式（１）や後述する式（６）で算出される計算値を用いることとし、ＳＴＥＰ９に進む。正確に計測された後は、下流側板速度計７による計測値を下流側圧延スタンド３の出側板速度Ｖｄとしてマスフロー板厚演算部１４に出力し、ＳＴＥＰ５に戻る。下流側板速度計７による計測値が正確か否かは、「板先端が下流側板速度計７を通過してから一定時間以降は正確に計測されている」とし、この考えに従い判断するとよい。
【００４３】
ＳＴＥＰ９においては、先進率変化量演算部１６において、式（４）で示す先進率変化モデルを用いて、時刻ｔ２からの先進率変化量Δｆを計算する。
【００４４】
【数４】
【００４５】
ここで、Ｓは圧下位置制御部１２から入力される圧下位置であり、ＳＩはＳＴＥＰ３において記憶した圧下位置である。∂ｆ／∂Ｓは圧下位置変化が先進率に及ぼす影響係数であり、圧延前に予め求めておく係数である。
ＳＴＥＰ１０では、板速度演算部１５において、式（５）により時刻ｔ２からの下流側圧延スタンド３のロール速度の変化量ΔＶｒを計算する。
【００４６】
【数５】
【００４７】
ここで、Ｖｒは下流側圧延スタンド３のロール速度の計測値である。
得られたΔＶｒを基に、式（６）により下流側圧延スタンド３の出側板速度Ｖｄを計算する。
【００４８】
【数６】
【００４９】
そして下流側圧延スタンド３の出側板速度Ｖｄをマスフロー板厚演算部１４に出力してＳＴＥＰ５に戻る。
なおここで、下流側圧延スタンド３の出側板速度が式（６）により計算できる理由について述べる。
下流側圧延スタンド３の出側板速度Ｖｄは、下流側圧延スタンド３のロール速度Ｖｒと先進率ｆにより、式（７）の様に表される。
【００５０】
【数７】
【００５１】
下流側圧延スタンド３のロール速度Ｖｒは、時刻ｔ２における値ＶＩｒとそこからの変化量ΔＶｒにより、式（８）のように表される。
【００５２】
【数８】
【００５３】
同様に先進率ｆは、時刻ｔ２における値fＩとそこからの変化量Δｆにより、式（９）の様に表される。
【００５４】
【数９】
【００５５】
式（７）〜式（９）を連立し整理すると以下の様になる。
【００５６】
【数１０】
【００５７】
ここで、ＶＩｄ＝ＶＩｒ・fＩであることから、式（１０）より式（６）を導くことができる。したがって、下流側圧延スタンド３の出側板速度は式（６）により計算できる。
以上、ＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ７に加え、ＳＴＥＰ８〜ＳＴＥＰ１０を行うことで、第２の板先端検出器９による板先端の検出時刻ｔ２以降に、下流側圧延スタンド３の出側板速度が変化したとしても、出側板速度を正確に求めることが可能となり、ひいては上流側圧延スタンド２の出側板厚をマスフロー一定則により確実に求めることができるようになる。
【実施例】
【００５８】
図４（ｂ）は、本実施形態に係るタンデム圧延機１の板厚制御方法及び板厚制御装置１８での処理（図３に示すＳＴＰＥ１〜ＳＴＥＰ１０の処理）を行って、上流側圧延スタンド２の出側板厚を制御した際のコンピュータシミュレーションの結果である。
なお、図４（ａ）は、下流側圧延スタンド３の出側板速度として下流側板速度計７の計測値のみを用いてマスフロー板厚を計算し、上流側圧延スタンド２の出側板厚を制御した結果である。
【００５９】
シミュレーションでは、板先端が下流側圧延スタンド３（第１の板先端検出器８）を通過した時刻ｔ１を０ｓｅｃとし、板先端が板厚計１０（第２の板先端検出器９）を通過した時刻ｔ２は１ｓｅｃ、板先端が下流側板速度計７に到達した時刻は３ｓｅｃとしている。また、本実施例のシミュレーションにおいては、１ｓｅｃ〜７ｓｅｃでは下流側圧延スタンド３の出側板速度として計算値を用い、７ｓｅｃ以降では、下流側板速度計７の計測値（実績値）を用いている。
【００６０】
計測値のみを用いる手法においては、３ｓｅｃまでは板先端が下流側板速度計７に到達していないため、計測値が得られていない。また、下流側板速度計７の応答遅れにより、３ｓｅｃ以降においても正確な計測値が得られていない。そのため上流側圧延スタンド２の出側板厚の推定値は、３ｓｅｃまでは得られず、３ｓｅｃ以降においても真値との誤差が大きく、結果として目標値に近づくまでに数秒の長い時間を要している。
【００６１】
一方、発明の実施形態においては、１ｓｅｃ以降は下流側圧延スタンド３の出側板速度を得ることができており、真値との誤差も小さい。そのため、上流側圧延スタンド２の出側板厚の推定値は、１ｓｅｃから得られ、１ｓｅｃ以降においては真値との誤差が小さく、結果として短時間で目標値に近づけることが可能となっている。
以上述べたように、本発明によれば、下流側圧延スタンド３の出側の下流側板速度計７が下流側圧延スタンド３から遠い位置にある場合や、板速度計７の応答性が低い場合においても、板先端から正確に下流側圧延スタンド３の出側板速度を求めた上で上流側圧延スタンド２の出側板厚を推測することで、迅速に上流側圧延スタンド２の出側板厚を目標値に制御することができる。
【００６２】
以上、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
例えば、圧延材Ｗとしては鋼材に限定されず、アルミ材や銅材などであってもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１ タンデム圧延機
２ 上流側圧延スタンド
３ 下流側圧延スタンド
４ 圧延ロール
５ バックアップロール
６ 上流側板速度計
７ 下流側板速度計
８ 第１の板先端検出器
９ 第２の板先端検出器
１０ 板厚計
１１ 圧下位置制御部（上流側圧延スタンド）
１２ 圧下位置制御部（下流側圧延スタンド）
１３ 板厚制御部
１４ マスフロー板厚演算部
１５ 板速度演算部
１６ 先進率変化量演算部
Ｗ 圧延材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側圧延スタンドと下流側圧延スタンドとを有するタンデム圧延機に設けられた板厚制御装置であって、
前記下流側圧延スタンド以降に配備され且つ圧延材の先端部の通過時刻を検知する第１の板先端検出器と、
前記第１の板先端検出器の下流側に配備され且つ圧延材の先端部の通過時刻を検知する第２の板先端検出器と、
前記第１の板先端検出器による通過時刻ｔ１、第２の板先端検出器による通過時間ｔ２、及び第１の板先端検出器〜第２の板先端検出器の距離Ｌから、下流側圧延スタンドの出側での板速度を求める板速度演算部と、
前記板速度演算部にて求められた板速度に基づき、マスフロー一定則により上流側圧延スタンドの出側板厚を求めるマスフロー板厚演算部と、
前記マスフロー板厚演算部により算出された上流側圧延スタンドの出側板厚が目標値と一致するように上流側圧延スタンドを制御する板厚制御部と、
を有することを特徴とするタンデム圧延機の板厚制御装置。
【請求項２】
前記第１の板先端検出器が下流側圧延スタンドとされ、
前記第２の板先端検出器が下流側圧延スタンドの出側に設けられた板厚計とされていることを特徴とする請求項１に記載のタンデム圧延機の板厚制御装置。
【請求項３】
前記圧延材の先端部が第２の板先端検出器を通過した後において、
前記板速度演算部は、予め設定した先進率変化モデルから算出された下流側圧延スタンドでの先進率の変化量と前記下流側圧延スタンドのロール速度とを基に、下流側圧延スタンドの出側板速度を算出するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のタンデム圧延機の板厚制御装置。
【請求項４】
前記下流側圧延スタンドの圧下位置を用いて、前記先進率の変化量を算出するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載のタンデム圧延機の板厚制御装置。
【請求項５】
前記圧延材の先端部が第２の板先端検出器の下流側に配備された板速度計を通過した後には、前記板速度演算部にて算出された出側板速度に代えて、前記板速度計で計測された出側板速度を、マスフロー板厚演算部で用いる下流側圧延スタンドの出側板速度とするように構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のタンデム圧延機の板厚制御装置。
【請求項６】
上流側圧延スタンドと下流側圧延スタンドとを有するタンデム圧延機に用いられる板厚制御方法であって、
前記下流側圧延スタンド以降に配備され且つ圧延材の先端部の通過時刻を検知する第１の板先端検出器と、前記第１の板先端検出器の下流側に配備され且つ圧延材の先端部の通過時刻を検知する第２の板先端検出器とを予め設けておき、
前記第１の板先端検出器による通過時刻ｔ１、第２の板先端検出器による通過時間ｔ２、及び第１の板先端検出器〜第２の板先端検出器の間の距離Ｌから、下流側圧延スタンドの出側での板速度を求め、
求められた板速度に基づき、マスフロー一定則により上流側圧延スタンドの出側板厚を求め、
求められた出側板厚が目標値と一致するように上流側圧延スタンドを制御することを特徴とするタンデム圧延機の板厚制御方法。
【請求項７】
前記第１の板先端検出器を下流側圧延スタンドとし、
前記第２の板先端検出器を下流側圧延スタンドの出側に設けられた板厚計としていることを特徴とする請求項６に記載のタンデム圧延機の板厚制御方法。
【請求項８】
前記圧延材の先端部が第２の板先端検出器を通過した後においては、予め設定した先進率変化モデルから算出された下流側圧延スタンドでの先進率の変化量と、前記下流側圧延スタンドのロール速度とを基に、下流側圧延スタンドの出側板速度を算出することを特徴とする請求項６又は７に記載のタンデム圧延機の板厚制御方法。
【請求項９】
前記下流側圧延スタンドの圧下位置を用いて、前記先進率の変化量を算出することを特徴とする請求項８に記載のタンデム圧延機の板厚制御方法。
【請求項１０】
前記圧延材の先端部が第２の板先端検出器の下流側に配備された板速度計を通過した後には、前記求められた板速度に代えて、前記板速度計で計測された出側板速度を下流側圧延スタンドの出側板速度とすることを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載のタンデム圧延機の板厚制御方法。
【請求項１】
上流側圧延スタンドと下流側圧延スタンドとを有するタンデム圧延機に設けられた板厚制御装置であって、
前記下流側圧延スタンド以降に配備され且つ圧延材の先端部の通過時刻を検知する第１の板先端検出器と、
前記第１の板先端検出器の下流側に配備され且つ圧延材の先端部の通過時刻を検知する第２の板先端検出器と、
前記第１の板先端検出器による通過時刻ｔ１、第２の板先端検出器による通過時間ｔ２、及び第１の板先端検出器〜第２の板先端検出器の距離Ｌから、下流側圧延スタンドの出側での板速度を求める板速度演算部と、
前記板速度演算部にて求められた板速度に基づき、マスフロー一定則により上流側圧延スタンドの出側板厚を求めるマスフロー板厚演算部と、
前記マスフロー板厚演算部により算出された上流側圧延スタンドの出側板厚が目標値と一致するように上流側圧延スタンドを制御する板厚制御部と、
を有することを特徴とするタンデム圧延機の板厚制御装置。
【請求項２】
前記第１の板先端検出器が下流側圧延スタンドとされ、
前記第２の板先端検出器が下流側圧延スタンドの出側に設けられた板厚計とされていることを特徴とする請求項１に記載のタンデム圧延機の板厚制御装置。
【請求項３】
前記圧延材の先端部が第２の板先端検出器を通過した後において、
前記板速度演算部は、予め設定した先進率変化モデルから算出された下流側圧延スタンドでの先進率の変化量と前記下流側圧延スタンドのロール速度とを基に、下流側圧延スタンドの出側板速度を算出するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のタンデム圧延機の板厚制御装置。
【請求項４】
前記下流側圧延スタンドの圧下位置を用いて、前記先進率の変化量を算出するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載のタンデム圧延機の板厚制御装置。
【請求項５】
前記圧延材の先端部が第２の板先端検出器の下流側に配備された板速度計を通過した後には、前記板速度演算部にて算出された出側板速度に代えて、前記板速度計で計測された出側板速度を、マスフロー板厚演算部で用いる下流側圧延スタンドの出側板速度とするように構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のタンデム圧延機の板厚制御装置。
【請求項６】
上流側圧延スタンドと下流側圧延スタンドとを有するタンデム圧延機に用いられる板厚制御方法であって、
前記下流側圧延スタンド以降に配備され且つ圧延材の先端部の通過時刻を検知する第１の板先端検出器と、前記第１の板先端検出器の下流側に配備され且つ圧延材の先端部の通過時刻を検知する第２の板先端検出器とを予め設けておき、
前記第１の板先端検出器による通過時刻ｔ１、第２の板先端検出器による通過時間ｔ２、及び第１の板先端検出器〜第２の板先端検出器の間の距離Ｌから、下流側圧延スタンドの出側での板速度を求め、
求められた板速度に基づき、マスフロー一定則により上流側圧延スタンドの出側板厚を求め、
求められた出側板厚が目標値と一致するように上流側圧延スタンドを制御することを特徴とするタンデム圧延機の板厚制御方法。
【請求項７】
前記第１の板先端検出器を下流側圧延スタンドとし、
前記第２の板先端検出器を下流側圧延スタンドの出側に設けられた板厚計としていることを特徴とする請求項６に記載のタンデム圧延機の板厚制御方法。
【請求項８】
前記圧延材の先端部が第２の板先端検出器を通過した後においては、予め設定した先進率変化モデルから算出された下流側圧延スタンドでの先進率の変化量と、前記下流側圧延スタンドのロール速度とを基に、下流側圧延スタンドの出側板速度を算出することを特徴とする請求項６又は７に記載のタンデム圧延機の板厚制御方法。
【請求項９】
前記下流側圧延スタンドの圧下位置を用いて、前記先進率の変化量を算出することを特徴とする請求項８に記載のタンデム圧延機の板厚制御方法。
【請求項１０】
前記圧延材の先端部が第２の板先端検出器の下流側に配備された板速度計を通過した後には、前記求められた板速度に代えて、前記板速度計で計測された出側板速度を下流側圧延スタンドの出側板速度とすることを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載のタンデム圧延機の板厚制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−２２６１５（Ｐ２０１３−２２６１５Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５９０２３（Ｐ２０１１−１５９０２３）
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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